前 言

不銹鋼在具有一定的耐高低溫性能、優(yōu)異的耐腐蝕性、成型性，以及良好的強(qiáng)韌性和可加工性等優(yōu)點(diǎn)，在潔凈領(lǐng)域的應(yīng)用非常多，較為典型的有生物制藥設(shè)備、醫(yī)療器械、真空太陽(yáng)能、泛半導(dǎo)體、核電等。而往往這些行業(yè)對(duì)產(chǎn)品的表面質(zhì)量要求較高，因此生產(chǎn)時(shí)都需要對(duì)產(chǎn)品表面做進(jìn)一步的表面處理。其中，電化學(xué)研磨技術(shù)因工藝簡(jiǎn)便，表面質(zhì)量改善效果等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于這些行業(yè)的產(chǎn)品制造中。

電化學(xué)研磨（Electro Grinding），又名：電化學(xué)拋光、電解拋光、電拋光（Electro Polishing），其基本的工作原理已經(jīng)為大家所熟知，在此不再繁瑣介紹。本文主要介紹以上相關(guān)領(lǐng)域中一些有代表性的電化學(xué)研磨技術(shù)的應(yīng)用案例及質(zhì)量檢驗(yàn)要求，供大家相互交流學(xué)習(xí)。

1 生物制藥設(shè)備

生物制藥設(shè)備產(chǎn)品的主要加工方式是焊接，如罐體的制作、系統(tǒng)連接管道的制作等。為降低不銹鋼產(chǎn)品表面粗糙度，需對(duì)其進(jìn)行機(jī)械研磨處理。通常情況下要求Ra≤0.3～0.4 μm，Rz≤1.25 μm。對(duì)于潔凈度要求更高的應(yīng)用，除機(jī)械研磨和酸洗鈍化外，還要再進(jìn)行電化學(xué)研磨處理。

對(duì)于不銹鋼酸洗鈍化或化學(xué)鈍化質(zhì)量以“藍(lán)點(diǎn)法（鐵氰化鉀法）”和“硫酸銅法”應(yīng)用最多，電化學(xué)研磨質(zhì)量檢驗(yàn)也同樣可以采取以上兩種方法，但需要說(shuō)明的是檢測(cè)所用藥劑的配比有著極大的區(qū)別。ASTM A380和ASTM A967-17兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中都有相關(guān)檢測(cè)方法的詳細(xì)說(shuō)明，在ASME BPE-2016標(biāo)準(zhǔn)中，NONMANDATORY APPENDIX E Passivation Procedure Qualification中，也有相關(guān)檢測(cè)方法的使用說(shuō)明。

在ASME BPE-2016標(biāo)準(zhǔn)中，NONMANDATORY APPENDIX H Electropolishing Procedure Qualification，要求316/316L材質(zhì)在電化學(xué)拋光后，表面平均粗糙度Ra≤0.25 um，Rz≤0.63 um，表面形成的鈍化膜中，Cr/Fe≥1，膜層厚度≥15?。

以上數(shù)據(jù)的檢測(cè)必須通過(guò)XPS/ESCA及SEM等相關(guān)檢測(cè)手段方可實(shí)現(xiàn)。

2 醫(yī)療器械

醫(yī)療器械領(lǐng)域使用的不銹鋼主要分為手術(shù)器械類及植入物類。這些器械通常需要機(jī)械加工成型，有時(shí)甚至用到焊接工藝。因此，也需要先通過(guò)機(jī)械研磨，來(lái)降低產(chǎn)品表面的粗糙度，然后再通過(guò)酸洗、化學(xué)鈍化、還有電解研磨，來(lái)提升不銹鋼表面耐蝕性能。

對(duì)于316L植入物類產(chǎn)品，通常要求機(jī)械拋光后，Ra≤0.8 um；要求化學(xué)鈍化或電化學(xué)研磨后，其點(diǎn)蝕電位≥800 mV以上。而對(duì)于手術(shù)器械類不銹鋼，使用的材料則主要是馬氏體和奧氏體不銹鋼。這些器械在機(jī)械加工成型后，通過(guò)機(jī)械物理研磨來(lái)降低表面粗糙度，要求機(jī)械研磨后，Ra≤1.6 um。而對(duì)于其中一些比較復(fù)雜的手術(shù)工具，在焊接組裝后，可以采用噴砂或者電化學(xué)拋光的方法去除表面雜質(zhì)，最后通過(guò)化學(xué)鈍化來(lái)提升不銹鋼表面耐蝕性能。

相關(guān)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)有：《YY/T 1552-2017 外科植入物 評(píng)價(jià)金屬植入材料和醫(yī)療器械長(zhǎng)期腐蝕行為的開路電位測(cè)量方法》YY/T（ISO 16429：2004，MOD）；《YY/T 0695-2008 小型傳入器械腐蝕敏感性的循環(huán)動(dòng)電位極化標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法》（ASTM F 2129-06，MOD）。以上兩種標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)，可以通過(guò)使用電化學(xué)工作站來(lái)完成。

3 真空太陽(yáng)能

在真空太陽(yáng)能領(lǐng)域，其中一個(gè)典型的不銹鋼電化學(xué)研磨技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景是生產(chǎn)多晶硅、單晶硅的還原爐。還原爐作為多晶硅生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一，是整個(gè)多晶硅生產(chǎn)系統(tǒng)的“心臟”部件，也是影響實(shí)際產(chǎn)量最核心的工藝環(huán)節(jié)，多晶硅產(chǎn)品的質(zhì)量的優(yōu)劣完全取決于它。同時(shí)，它也是最主要的能耗工藝環(huán)節(jié)，還原爐電耗約占多晶硅生產(chǎn)綜合電耗的60～70%，約占綜合生產(chǎn)成本的25～35%。

通過(guò)對(duì)還原爐內(nèi)壁做機(jī)械研磨+電化學(xué)研磨處理，能大大提高熱輻射反射效率，起到減少能耗，縮短運(yùn)行時(shí)間，降低生產(chǎn)成本的作用；定期對(duì)內(nèi)壁進(jìn)行拋光，減少內(nèi)壁長(zhǎng)期運(yùn)行而生產(chǎn)的一些雜質(zhì)，對(duì)于多晶硅的生產(chǎn)質(zhì)量也非常有利；定期對(duì)鐘罩內(nèi)壁的修復(fù)，會(huì)及時(shí)處理和發(fā)現(xiàn)一些隱藏的問(wèn)題，減少可能出現(xiàn)的事故。

有數(shù)據(jù)表明：還原爐鐘罩內(nèi)壁經(jīng)機(jī)械拋光+電拋光后，在粗糙度Ra均小于0.1 um的前提下，其還原爐運(yùn)行周期第一爐與拋光前比較，平均可縮短周期300分鐘左右，以后的運(yùn)行周期時(shí)間有所增加，綜合分析，拋光后比拋光前縮短反應(yīng)爐運(yùn)行周期在150～200分鐘之間；平均沉積率提高7%～8%；TCS單耗下降6%～7%；平均電耗下降9%～10%^[1]。

該領(lǐng)域目前暫時(shí)沒(méi)有對(duì)應(yīng)的質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)可參照?qǐng)?zhí)行。