不锈钢材料以其优异的物理化学性能广泛地应用于生物制药设备、医疗器械、真空太阳能、泛半导体、核电等高端制造领域。随着高端制造行业的迅猛发展，对洁净不锈钢，特别是超洁净不锈钢的表面质量和机械性能提出了更加严苛的要求。洁净不锈钢通常可通过适当的表面处理技术如机械研磨、钝化处理、化学清洗、化学研磨、电化学研磨等，改善其表面质量，并获得优异机械性能。其中，电化学研磨技术不仅可以提高不锈钢材料的洁净度，降低其表面粗糙度，还可以极大地提高材料的耐腐蚀性。本文针对不锈钢材料在洁净领域中的电化学研磨技术的应用和质量检验，进行了综述说明，旨在为洁净不锈钢的表面处理技术提供一些经验参考。
前 言
不锈钢在具有一定的耐高低温性能、优异的耐腐蚀性、成型性，以及良好的强韧性和可加工性等优点，在洁净领域的应用非常多，较为典型的有生物制药设备、医疗器械、真空太阳能、泛半导体、核电等。而往往这些行业对产品的表面质量要求较高，因此生产时都需要对产品表面做进一步的表面处理。其中，电化学研磨技术因工艺简便，表面质量改善效果等优点，已广泛应用于这些行业的产品制造中。
电化学研磨（Electro Grinding），又名：电化学抛光、电解抛光、电抛光（Electro Polishing），其基本的工作原理已经为大家所熟知，在此不再繁琐介绍。本文主要介绍以上相关领域中一些有代表性的电化学研磨技术的应用案例及质量检验要求，供大家相互交流学习。
1 生物制药设备
生物制药设备产品的主要加工方式是焊接，如罐体的制作、系统连接管道的制作等。为降低不锈钢产品表面粗糙度，需对其进行机械研磨处理。通常情况下要求Ra≤0.3～0.4 µm，Rz≤1.25 µm。对于洁净度要求更高的应用，除机械研磨和酸洗钝化外，还要再进行电化学研磨处理。
对于不锈钢酸洗钝化或化学钝化质量以“蓝点法（铁氰化钾法）”和“硫酸铜法”应用最多，电化学研磨质量检验也同样可以采取以上两种方法，但需要说明的是检测所用药剂的配比有着极大的区别。ASTM A380和ASTM A967-17两个标准中都有相关检测方法的详细说明，在ASME BPE-2016标准中，NONMANDATORY APPENDIX E Passivation Procedure Qualification中，也有相关检测方法的使用说明。
在ASME BPE-2016标准中，NONMANDATORY APPENDIX H Electropolishing Procedure Qualification，要求316/316L材质在电化学抛光后，表面平均粗糙度Ra≤0.25 um，Rz≤0.63 um，表面形成的钝化膜中，Cr/Fe≥1，膜层厚度≥15Å。
以上数据的检测必须通过XPS/ESCA及SEM等相关检测手段方可实现。
2 医疗器械
医疗器械领域使用的不锈钢主要分为手术器械类及植入物类。这些器械通常需要机械加工成型，有时甚至用到焊接工艺。因此，也需要先通过机械研磨，来降低产品表面的粗糙度，然后再通过酸洗、化学钝化、还有电解研磨，来提升不锈钢表面耐蚀性能。
对于316L植入物类产品，通常要求机械抛光后，Ra≤0.8 um；要求化学钝化或电化学研磨后，其点蚀电位≥800 mV以上。而对于手术器械类不锈钢，使用的材料则主要是马氏体和奥氏体不锈钢。这些器械在机械加工成型后，通过机械物理研磨来降低表面粗糙度，要求机械研磨后，Ra≤1.6 um。而对于其中一些比较复杂的手术工具，在焊接组装后，可以采用喷砂或者电化学抛光的方法去除表面杂质，最后通过化学钝化来提升不锈钢表面耐蚀性能。
相关的检测标准有：《 评价金属植入材料和医疗器械长期腐蚀行为的开路电位测量方法》YY/T（ISO 16429：2004，MOD）；《》（ASTM F 2129-06，MOD）。以上两种标准的检测，可以通过使用电化学工作站来完成。
3 真空太阳能
在真空太阳能领域，其中一个典型的不锈钢电化学研磨技术应用场景是生产多晶硅、单晶硅的还原炉。还原炉作为多晶硅生产中最重要的设备之一，是整个多晶硅生产系统的“心脏”部件，也是影响实际产量最核心的工艺环节，多晶硅产品的质量的优劣完全取决于它。同时，它也是最主要的能耗工艺环节，还原炉电耗约占多晶硅生产综合电耗的60～70%，约占综合生产成本的25～35%。
通过对还原炉内壁做机械研磨+电化学研磨处理，能大大提高热辐射反射效率，起到减少能耗，缩短运行时间，降低生产成本的作用；定期对内壁进行抛光，减少内壁长期运行而生产的一些杂质，对于多晶硅的生产质量也非常有利；定期对钟罩内壁的修复，会及时处理和发现一些隐藏的问题，减少可能出现的事故。
有数据表明：还原炉钟罩内壁经机械抛光+电抛光后，在粗糙度Ra均小于0.1 um的前提下，其还原炉运行周期第一炉与抛光前比较，平均可缩短周期300分钟左右，以后的运行周期时间有所增加，综合分析，抛光后比抛光前缩短反应炉运行周期在150～200分钟之间；平均沉积率提高7%～8%；TCS单耗下降6%～7%；平均电耗下降9%～10%[1]。
该领域目前暂时没有对应的质量检验标准可参照执行。
