電気化学的研磨：真新しい金属表面の秘密

現代の工業生産では、金属材料の表面品質は、製品のパフォーマンスとサービス生活に重要な影響を及ぼします。 高度な金属表面処理技術として、電気化学的研磨は、その独自の利点を備えた多くの分野で広く使用されてきました。 この記事では、異なる金属材料に対する電気化学研磨の原則、プロセスの流れ、およびアプリケーション効果を深く調査し、それを従来の機械的研磨と比較して、その重要な利点を明らかにします。

電気化学研磨の原理

電気化学研磨は、電気化学反応を使用して金属表面の特定の領域を選択的に溶解して、研磨の目的を達成するプロセスです。 電気化学的研磨プロセス中、金属ワークピースはアノードとして機能し、不溶性金属はカソードとして機能します。 両方の電極は同時に電解質に浸され、直接電流が通過します。 電流が通過すると、小さな突起と抑うつの層がワークピースの表面に形成されます。 電気分解により、突出した部分の金属原子が優先的に溶解しているため、表面が徐々に滑らかで平らになります。

電気化学研磨の原則は、主に次の2つの側面に基づいています：

電気化学的溶解

• 電気分解プロセス中、金属表面の突き出た部分は、電流密度が大きいため、優先的に溶解反応を起こします。 これは、突出した部分の電界強度が高く、金属原子が電子を失い、溶液に入るのを容易にするためです。 電気分解が進むと、金属表面の突き出た部分が徐々に溶解しますが、凹状の部分は比較的保持され、表面がよりスムーズになります。

酸化膜の形成と溶解

• 電気化学的研磨プロセス中に、薄い酸化物膜が金属表面に形成されます。 この酸化物膜の形成と溶解は、動的な平衡プロセスです。 酸化物膜の形成は金属のさらなる溶解を防ぐことができ、酸化物膜の溶解は新しい金属表面を露出させ、電解反応に関与し続けることができます。 電解条件を制御することにより、酸化物膜の形成と溶解のバランスを達成することができ、それにより最良の研磨効果を達成できます。

電気化学研磨プロセス

電気化学研磨プロセスには、一般に次の手順が含まれます：

前処理

• 事前に研磨または研磨
  • 電気化学的研磨は、細かい研磨のカテゴリーに属し、基質の表面粗さを元の粗さからいくつかのレベルによって減らすことができます。 したがって、基質の元の粗さが低いほど、電気化学的研磨後の表面が明るくなります。 高輝度表面を取得するために、比較的粗い表面を備えたいくつかのワークピースは、最も磨かれたり、丸めたり、事前に磨かれたり、電気化学的に研磨されたりします。 高い明るさを必要としない比較的明るい表面またはワークピースを備えた基板の場合、事前磨きまたは研磨は必要ありません。
• 脱脂
  • 基板の処理に使用されるグリースのほとんどは、鉱油です。 植物油とは異なり、アルカリ石鹸で除去することはできません。 通常の苛性ソーダ、炭酸ナトリウム、シアン化ナトリウム溶液では除去することはできません。 特に、事前に研磨ペーストで事前に磨かれた部品には、多くの場合、高粘度のグリースが含まれています。 ガソリンで洗った後、オイルフィルムが残ります。 通常、特別なワックス除去水または研磨ペーストクリーニング剤が脱脂に使用されます。 一般的な部分の場合、適切な界面活性剤を含む脱脂液を使用してください。
• さび除去
  • ワークの表面に錆がある場合、錆の除去が必要です。 一般的に、漬物方法が使用されます。 ワークピースは、希薄塩酸または硫酸に浸され、一定の期間浸した後に取り出され、きれいな水ですすいです。

電気化学的研磨

• 前処理されたワークはアノードに取り付けられ、不溶性金属はカソードとして使用されます。 2つの電極は電解質に同時に浸され、直接電流が通過します。 電解質の組成、温度、電圧、電流、およびその他のパラメーターは、ワークピースの材料と要件に従って調整する必要があります。 電解プロセス中、ワークピースの表面の上昇した部分が最初に溶解し、表面は徐々に滑らかで平らになります。

治療後

• クリーニング
  • 電気化学的研磨が完了した後、ワークピースは電解質から取り出され、流れる冷水タンクで洗浄して、表面の残りの研磨液を洗浄して表面が腐食しないようにします。
• 中和
  • 洗浄したワークピースを中和のためにアルカリ浴に入れて、酸の痕跡をさらに除去します。
• 乾燥
  • 中和されたワークは、冷水タンクで洗浄して、表面の残留アルカリを除去するため、ワークの表面が中性になり、乾燥します。

異なる金属材料に対する電気化学研磨の効果

ステンレス鋼

• ステンレス鋼の表面にクロムが豊富な酸化膜を形成して、表面腐食抵抗を改善できます。
• ワークピースの表面を顕微鏡的に平らにし、表面の粗さを減らし、ステンレス鋼の表面を均一で滑らかで非常に明るい鏡効果に見せます。
• ステンレス鋼の表面からバリと傷を取り除き、その表面の品質と美学を改善します。
• たとえば、医薬品機械、医療機器、食品機械などの分野では、電気化学的に洗練されたステンレス鋼のワークピースは、衛生抵抗と腐食抵抗の要件を満たすことができます。

銅

• 銅の表面に酸化膜と汚れを効果的に除去し、銅の表面に明るい金属製の光沢を残します。
• 銅の電気的および熱伝導性を向上させ、その処理パフォーマンスを向上させます。
• 電子機器と電気工学の分野では、電気化学的に磨かれた銅材料は、高精度と高性能の要件を満たすことができます。

ニッケル

• 腐食抵抗を改善するために、ニッケル表面に密な酸化膜を形成できます。
• ニッケル表面の粗さを減らして、より滑らかで平らにします。
• 航空宇宙、化学産業などの分野では、電気化学的に研磨されたニッケル材料は、耐食性と高精度の要件を満たすことができます。

タングステン

• タングステンの表面に酸化物と不純物を除去して、タングステンの表面を明るい金属製の光沢にします。
• タングステンの硬度と耐摩耗性を改善し、その処理パフォーマンスを向上させます。
• 切削工具、金型などの分野では、電気化学的に研磨されたタングステン材料は、高い硬度と耐摩耗性の高い要件を満たすことができます。

電気化学研磨と従来の機械的研磨の比較

表面品質

• 電気化学的研磨は、ワークピースの表面を顕微鏡レベルで平らにし、表面の粗さを減らし、金属表面が均一で滑らかで非常に明るい鏡の効果を示します。
• 従来の機械的研磨は、巨視的なレベルでのみワークピース表面を平らにすることができます。 また、表面の粗さを減らすこともできますが、電気化学研磨の表面品質を達成することは困難です。

耐食性

• 電気化学研磨は、金属表面に酸化膜を形成し、金属の耐食性を改善します。
• 従来の機械的研磨は、金属表面に冷加工硬化変形層を形成し、耐食性は大幅に改善されません。

表面応力

• 電気化学研磨後の金属表面はストレスがかかりません。
• 従来の機械的研磨は、金属表面にストレスを引き起こし、研磨研磨剤が含まれます。

適用範囲

• 電気化学的研磨は、特に電気化学的研磨に独自の利点がある硬い金属材料には、あらゆる金属材料に適用できます。
• 従来の機械的研磨は、硬質金属材料を効果的に磨くことが困難です。

生産効率

• 電気化学的研磨は、処理速度が高速で、生産性が高く、大量生産性があり、自動化が簡単です。
• 従来の機械的研磨は、処理速度が遅く、生産性が低いため、大量生産と自動化を実現することが困難です。

環境パフォーマンス

• 電気化学研磨プロセスは廃水と廃棄ガスを生成しますが、従来の機械的研磨によって生成された塵と比較して、電気化学的研磨は環境性能が向上します。

結論

高度な金属表面処理技術として、電気化学的研磨には多くの重要な利点があります。 金属表面をマイクロレベルにし、表面の粗さを減らし、金属の耐食性を改善し、金属表面が均一で滑らかで非常に明るい鏡の効果を示します。 従来の機械的研磨と比較して、電気化学的研磨は、表面の品質、腐食抵抗、生産効率などに明らかな利点があります。 将来の開発では、電気化学研磨技術は引き続き改善され、革新され、その応用分野は拡大を続け、工業生産の開発に大きく貢献します。