การขัดด้วยไฟฟ้าเคมี: ความลับของพื้นผิวโลหะใหม่เอี่ยม

ในการผลิตอุตสาหกรรมที่ทันสมัยคุณภาพพื้นผิวของวัสดุโลหะมีผลกระทบสำคัญต่อประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์ ในฐานะที่เป็นเทคโนโลยีการบำบัดพื้นผิวโลหะขั้นสูงการขัดด้วยไฟฟ้าเคมีได้ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในหลาย ๆ สาขาที่มีข้อได้เปรียบที่เป็นเอกลักษณ์ บทความนี้จะสำรวจหลักการอย่างลึกซึ้งการไหลของกระบวนการและผลกระทบการประยุกต์ของการขัดด้วยไฟฟ้าเคมีบนวัสดุโลหะที่แตกต่างกันและเปรียบเทียบกับการขัดกลไกแบบดั้งเดิมเพื่อเปิดเผยข้อได้เปรียบที่สำคัญ

หลักการขัดไฟฟ้าเคมี

การขัดด้วยไฟฟ้าเคมีเป็นกระบวนการที่ใช้ปฏิกิริยาทางเคมีไฟฟ้าเพื่อเลือกพื้นที่เฉพาะของพื้นผิวโลหะเพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ของการขัด ในระหว่างกระบวนการขัดด้วยไฟฟ้าเคมีชิ้นงานโลหะทำหน้าที่เป็นขั้วบวกและโลหะที่ไม่ละลายน้ำทำหน้าที่เป็นแคโทด อิเล็กโทรดทั้งสองถูกแช่ในอิเล็กโทรไลต์ในเวลาเดียวกันและกระแสไฟฟ้าโดยตรงจะถูกส่งผ่าน เมื่อกระแสผ่านผ่านเลเยอร์ที่ยื่นออกมาเล็ก ๆ น้อย ๆ และการซึมเศร้าจะเกิดขึ้นบนพื้นผิวของชิ้นงาน ผ่านอิเล็กโทรไลซิสอะตอมของโลหะในส่วนที่ยื่นออกมาจะละลายเป็นพิเศษเพื่อให้พื้นผิวค่อยๆเรียบและแบน

หลักการของการขัดด้วยไฟฟ้าเคมีส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับสองด้านต่อไปนี้:

การสลายตัวทางเคมีไฟฟ้า

• ในระหว่างกระบวนการอิเล็กโทรไลซิสส่วนที่ยื่นออกมาของพื้นผิวโลหะจะได้รับปฏิกิริยาการละลายเนื่องจากความหนาแน่นกระแสขนาดใหญ่ นี่เป็นเพราะความแรงของสนามไฟฟ้าของชิ้นส่วนที่ยื่นออกมาสูงกว่าทำให้ง่ายขึ้นสำหรับอะตอมโลหะที่จะสูญเสียอิเล็กตรอนและเข้าสู่สารละลาย เมื่อกระแสไฟฟ้าดำเนินไปส่วนที่ยื่นออกมาของพื้นผิวโลหะจะค่อยๆละลายในขณะที่ชิ้นส่วนเว้านั้นค่อนข้างถูกเก็บไว้ทำให้พื้นผิวเรียบเนียนขึ้น

การก่อตัวและการสลายตัวของฟิล์มออกไซด์

• ในระหว่างกระบวนการขัดด้วยไฟฟ้าเคมีฟิล์มออกไซด์บาง ๆ จะเกิดขึ้นบนพื้นผิวโลหะ การก่อตัวและการสลายตัวของฟิล์มออกไซด์นี้เป็นกระบวนการสมดุลแบบไดนามิก การก่อตัวของฟิล์มออกไซด์สามารถป้องกันการสลายตัวของโลหะต่อไปในขณะที่การสลายตัวของฟิล์มออกไซด์สามารถเปิดเผยพื้นผิวโลหะใหม่ได้ทำให้มันยังคงมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาอิเล็กโทรไลต์ต่อไป โดยการควบคุมเงื่อนไขอิเล็กโทรไลต์ความสมดุลระหว่างการก่อตัวและการสลายตัวของฟิล์มออกไซด์สามารถทำได้ซึ่งจะบรรลุผลการขัดที่ดีที่สุด

กระบวนการขัดด้วยไฟฟ้าเคมี

โดยทั่วไปกระบวนการขัดด้วยไฟฟ้าเคมีรวมถึงขั้นตอนต่อไปนี้:

การปรับสภาพ

• การขัดหรือขัดล่วงหน้า
  • การขัดด้วยเคมีไฟฟ้าเป็นของหมวดหมู่ของการขัดละเอียดซึ่งสามารถลดความขรุขระของพื้นผิวของสารตั้งต้นได้หลายระดับจากความหยาบดั้งเดิม ดังนั้นความขรุขระดั้งเดิมของสารตั้งต้นจะยิ่งขึ้นเรื่อย ๆ พื้นผิวที่สว่างขึ้นหลังจากการขัดด้วยไฟฟ้าเคมี เพื่อให้ได้พื้นผิวที่มีความสว่างสูงชิ้นงานบางชิ้นที่มีพื้นผิวที่ค่อนข้างขรุขระนั้นได้รับการขัดเงาที่ดีที่สุดรีดหรือขัดเงาก่อนแล้วจึงขัดด้วยไฟฟ้า สำหรับพื้นผิวที่มีพื้นผิวที่ค่อนข้างสว่างหรือชิ้นงานที่ไม่ต้องการความสว่างสูงการขัดหรือขัดไม่จำเป็น
• การล้างไขมัน
  • ไขมันส่วนใหญ่ที่ใช้ในการประมวลผลของสารตั้งต้นคือน้ำมันแร่ ซึ่งแตกต่างจากน้ำมันพืชไม่สามารถกำจัดได้ด้วยสบู่อัลคาไลน์ ไม่สามารถกำจัดได้โดยโซดากัดกร่อนธรรมดาโซเดียมคาร์บอเนตและโซเดียมไซยาไนด์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งชิ้นส่วนที่ได้รับการขัดด้วยการขัดล่วงหน้ามักจะมีจาระบีที่มีความหนืดสูง หลังจากล้างด้วยน้ำมันเบนซินฟิล์มน้ำมันจะยังคงอยู่ โดยปกติแล้วน้ำกำจัดแว็กซ์พิเศษหรือสารทำความสะอาดวางขัดเงาจะใช้สำหรับการเสื่อมสภาพ สำหรับชิ้นส่วนทั่วไปเพียงแค่ใช้ของเหลวที่มีสารลดแรงตึงผิวที่มีสารลดแรงตึงผิวที่เหมาะสม
• กำจัดสนิม
  • หากมีการเกิดสนิมบนพื้นผิวของชิ้นงานต้องกำจัดสนิม โดยทั่วไปจะใช้วิธีการดอง ชิ้นงานจะถูกแช่ในกรดไฮโดรคลอริกเจือจางหรือกรดซัลฟูริกแล้วนำออกมาหลังจากแช่ในช่วงเวลาหนึ่งและล้างด้วยน้ำสะอาด

การขัดด้วยไฟฟ้าเคมี

• ชิ้นงานที่ได้รับการรักษาล่วงหน้าจะถูกติดตั้งบนขั้วบวกและใช้โลหะที่ไม่ละลายน้ำเป็นแคโทด อิเล็กโทรดทั้งสองถูกแช่อยู่ในอิเล็กโทรไลต์ในเวลาเดียวกันและส่งกระแสไฟฟ้าโดยตรง องค์ประกอบอุณหภูมิแรงดันไฟฟ้ากระแสและอื่น ๆ ของอิเล็กโทรไลต์จำเป็นต้องปรับตามวัสดุและข้อกำหนดของชิ้นงาน ในระหว่างกระบวนการอิเล็กโทรไลซิสชิ้นส่วนที่ยกขึ้นบนพื้นผิวของชิ้นงานจะถูกละลายก่อนและพื้นผิวจะค่อยๆเรียบและแบน

หลังการรักษา

• การทำความสะอาด
  • หลังจากการขัดด้วยไฟฟ้าเคมีเสร็จสิ้นชิ้นงานจะถูกนำออกจากอิเล็กโทรไลต์และล้างในถังเก็บน้ำเย็นที่ไหลเพื่อล้างของเหลวขัดที่เหลืออยู่บนพื้นผิวเพื่อป้องกันไม่ให้พื้นผิวถูกสึกกร่อน
• การทำให้เป็นกลาง
  • ใส่ชิ้นงานที่ล้างลงในอ่างอัลคาลีเพื่อการวางตัวเป็นกลางเพื่อกำจัดร่องรอยของกรด
• การอบแห้ง
  • ชิ้นงานที่เป็นกลางจะถูกล้างในถังเก็บน้ำเย็นเพื่อกำจัดอัลคาไลที่เหลืออยู่บนพื้นผิวเพื่อให้พื้นผิวของชิ้นงานเป็นกลางและแห้ง

ผลของการขัดด้วยไฟฟ้าเคมีต่อวัสดุโลหะที่แตกต่างกัน

สแตนเลสสตีล

• มันสามารถสร้างฟิล์มออกไซด์ที่อุดมไปด้วยโครเมียมบนพื้นผิวของสแตนเลสเพื่อปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนของพื้นผิว
• ด้วยกล้องจุลทรรศน์ทำให้พื้นผิวของชิ้นงานแบนลดความขรุขระของพื้นผิวและทำให้พื้นผิวสแตนเลสแสดงให้เห็นถึงเอฟเฟกต์กระจกที่เรียบเนียนและสว่างสูง
• กำจัดเสี้ยนและรอยขีดข่วนออกจากพื้นผิวของสแตนเลสเพื่อปรับปรุงคุณภาพพื้นผิวและความสวยงาม
• ตัวอย่างเช่นในสาขาเครื่องจักรยาอุปกรณ์การแพทย์เครื่องจักรกล ฯลฯ ชิ้นงานสแตนเลสขัดเงาทางไฟฟ้าสามารถตอบสนองความต้องการของสุขอนามัยและการต้านทานการกัดกร่อน

ทองแดง

• กำจัดฟิล์มออกไซด์และสิ่งสกปรกบนพื้นผิวทองแดงได้อย่างมีประสิทธิภาพออกจากพื้นผิวทองแดงด้วยความมันวาวโลหะที่สดใส
• ปรับปรุงการนำไฟฟ้าและความร้อนของทองแดงและปรับปรุงประสิทธิภาพการประมวลผล
• ในสาขาอิเล็กทรอนิกส์และวิศวกรรมไฟฟ้าวัสดุทองแดงขัดเงาทางไฟฟ้าสามารถตอบสนองความต้องการของความแม่นยำสูงและประสิทธิภาพสูง

นิกเกิล

• มันสามารถสร้างฟิล์มออกไซด์หนาแน่นบนพื้นผิวนิกเกิลเพื่อปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อน
• ลดความขรุขระของพื้นผิวนิกเกิลเพื่อให้เรียบเนียนขึ้นและราบเรียบ
• ในสาขาการบินและอวกาศอุตสาหกรรมเคมี ฯลฯ วัสดุนิกเกิลขัดเงาทางไฟฟ้าสามารถตอบสนองความต้องการของการต้านทานการกัดกร่อนและความแม่นยำสูง

ทังสเตน

• ลบออกไซด์และสิ่งสกปรกบนพื้นผิวของทังสเตนเพื่อให้พื้นผิวของทังสเตนนำเสนอความมันวาวโลหะที่สดใส
• ปรับปรุงความแข็งและความต้านทานการสึกหรอของทังสเตนและปรับปรุงประสิทธิภาพการประมวลผล
• ในสาขาเครื่องมือตัดแม่พิมพ์ ฯลฯ วัสดุทังสเตนขัดเงาทางไฟฟ้าสามารถตอบสนองความต้องการของความแข็งสูงและความต้านทานการสึกหรอสูง

การเปรียบเทียบระหว่างการขัดด้วยเคมีไฟฟ้าและการขัดด้วยเครื่องจักรแบบดั้งเดิม

คุณภาพพื้นผิว

• การขัดด้วยไฟฟ้าทางเคมีสามารถทำให้พื้นผิวชิ้นงานแบนราบได้ในระดับกล้องจุลทรรศน์ลดความขรุขระของพื้นผิวและทำให้พื้นผิวโลหะมีเอฟเฟกต์กระจกที่เรียบเนียนและสว่างสูง
• การขัดกลไกแบบดั้งเดิมสามารถทำให้พื้นผิวชิ้นงานแบนได้ในระดับมหภาคเท่านั้น แม้ว่ามันจะสามารถลดความขรุขระของพื้นผิวได้ แต่ก็เป็นเรื่องยากที่จะบรรลุคุณภาพพื้นผิวของการขัดด้วยไฟฟ้าเคมี

ความต้านทานการกัดกร่อน

• การขัดด้วยเคมีไฟฟ้าจะสร้างฟิล์มออกไซด์บนพื้นผิวโลหะซึ่งช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนของโลหะ
• การขัดกลไกแบบดั้งเดิมจะก่อให้เกิดชั้นการเสียรูปแบบเย็นทำงานบนพื้นผิวโลหะและความต้านทานการกัดกร่อนจะไม่ดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ

ความเครียดพื้นผิว

• พื้นผิวโลหะหลังจากการขัดด้วยไฟฟ้าเคมีปราศจากความเครียด
• การขัดกลไกแบบดั้งเดิมจะทำให้เกิดความเครียดบนพื้นผิวโลหะและจะมีการขัดขัดเงา

ขอบเขตการใช้งาน

• การขัดด้วยไฟฟ้าเคมีใช้กับวัสดุโลหะใด ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับวัสดุโลหะแข็งที่การขัดด้วยไฟฟ้าเคมีมีข้อได้เปรียบที่เป็นเอกลักษณ์
• การขัดกลไกแบบดั้งเดิมเป็นเรื่องยากที่จะขัดวัสดุโลหะแข็งอย่างมีประสิทธิภาพ

ประสิทธิภาพการผลิต

• การขัดด้วยไฟฟ้าเคมีมีความเร็วในการประมวลผลที่รวดเร็วผลผลิตสูงสามารถผลิตได้เป็นจำนวนมากและง่ายต่อการทำงานโดยอัตโนมัติ
• การขัดกลไกแบบดั้งเดิมมีความเร็วในการประมวลผลช้าและผลผลิตต่ำทำให้ยากที่จะบรรลุการผลิตและระบบอัตโนมัติ

ประสิทธิภาพด้านสิ่งแวดล้อม

• กระบวนการขัดด้วยไฟฟ้าเคมีจะผลิตน้ำเสียและก๊าซเสีย แต่เมื่อเทียบกับฝุ่นที่เกิดจากการขัดกลไกแบบดั้งเดิมการขัดด้วยไฟฟ้าเคมีมีประสิทธิภาพด้านสิ่งแวดล้อมที่ดีขึ้น

สรุป

ในฐานะที่เป็นเทคโนโลยีการบำบัดพื้นผิวโลหะขั้นสูงการขัดด้วยไฟฟ้าเคมีมีข้อได้เปรียบที่สำคัญมากมาย มันสามารถระดับไมโครพื้นผิวโลหะลดความขรุขระพื้นผิวปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนของโลหะและทำให้พื้นผิวโลหะมีเอฟเฟกต์กระจกที่มีความเรียบเนียนและสว่างสูง เมื่อเปรียบเทียบกับการขัดด้วยกลไกแบบดั้งเดิมการขัดด้วยไฟฟ้าเคมีมีข้อได้เปรียบที่ชัดเจนในคุณภาพพื้นผิวความต้านทานการกัดกร่อนประสิทธิภาพการผลิต ฯลฯ ในการพัฒนาในอนาคตเทคโนโลยีการขัดทางเคมีไฟฟ้าจะยังคงได้รับการปรับปรุงและคิดค้นขึ้นอย่างต่อเนื่องและสาขาแอปพลิเคชันจะยังคงขยายตัวต่อไป