Đánh bóng điện hóa: Bí quyết cho bề mặt kim loại hoàn toàn mới

Trong sản xuất công nghiệp hiện đại, chất lượng bề mặt của vật liệu kim loại có tác động quan trọng đến hiệu suất và tuổi thọ dịch vụ của các sản phẩm. Là một công nghệ xử lý bề mặt kim loại tiên tiến, đánh bóng điện hóa đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực với các lợi thế độc đáo của nó. Bài viết này sẽ khám phá sâu các nguyên tắc, dòng chảy quy trình và hiệu ứng ứng dụng của đánh bóng điện hóa trên các vật liệu kim loại khác nhau và so sánh nó với đánh bóng cơ học truyền thống để tiết lộ những lợi thế đáng kể của nó.

Nguyên tắc đánh bóng điện hóa

Đánh bóng điện hóa là một quá trình sử dụng các phản ứng điện hóa để hòa tan có chọn lọc các khu vực cụ thể của bề mặt kim loại để đạt được mục đích đánh bóng. Trong quá trình đánh bóng điện hóa, phôi kim loại đóng vai trò là cực dương và kim loại không hòa tan đóng vai trò là cực âm. Cả hai điện cực được ngâm trong chất điện phân cùng một lúc và dòng điện trực tiếp được truyền qua. Khi dòng điện đi qua, một lớp các phần nhô ra và trầm cảm nhỏ sẽ hình thành trên bề mặt của phôi. Thông qua điện phân, các nguyên tử kim loại trong các phần nhô ra được hòa tan ưu tiên, do đó bề mặt dần trở nên mịn và phẳng.

Nguyên tắc đánh bóng điện hóa chủ yếu dựa trên hai khía cạnh sau đây:

Hòa tan điện hóa

• Trong quá trình điện phân, các phần nhô ra của bề mặt kim loại sẽ ưu tiên trải qua các phản ứng hòa tan do mật độ dòng điện lớn của chúng. Điều này là do cường độ điện trường của các bộ phận nhô ra cao hơn, giúp các nguyên tử kim loại dễ dàng mất các electron và vào dung dịch. Khi điện phân tiến hành, các phần nhô ra của bề mặt kim loại dần dần hòa tan, trong khi các phần lõm tương đối được giữ lại, làm cho bề mặt mịn hơn.

Sự hình thành và hòa tan màng oxit

• Trong quá trình đánh bóng điện hóa, một màng oxit mỏng sẽ hình thành trên bề mặt kim loại. Sự hình thành và hòa tan của màng oxit này là một quá trình cân bằng động. Sự hình thành của màng oxit có thể ngăn chặn sự hòa tan của kim loại, trong khi sự hòa tan của màng oxit có thể làm lộ bề mặt kim loại mới, cho phép nó tiếp tục tham gia vào phản ứng điện phân. Bằng cách kiểm soát các điều kiện điện phân, sự cân bằng giữa sự hình thành và hòa tan của màng oxit có thể đạt được, do đó đạt được hiệu ứng đánh bóng tốt nhất.

Quá trình đánh bóng điện hóa

Quá trình đánh bóng điện hóa thường bao gồm các bước sau đây:

Tiền xử lý

• Đánh bóng trước hoặc đánh bóng
  • Đánh bóng điện hóa thuộc loại đánh bóng tốt, có thể làm giảm độ nhám bề mặt của chất nền bởi một số cấp độ từ độ nhám ban đầu. Do đó, độ nhám ban đầu của chất nền càng thấp, bề mặt càng sáng sau khi đánh bóng điện hóa. Để có được bề mặt độ sáng cao, một số phôi có bề mặt tương đối gồ ghề được đánh bóng tốt nhất, cuộn hoặc được đánh bóng trước, và sau đó được đánh bóng điện hóa. Đối với các chất nền có bề mặt tương đối sáng hoặc phôi không cần độ sáng cao, đánh bóng trước hoặc đánh bóng là không cần thiết.
• Làm cho tăng cấp
  • Hầu hết các loại dầu mỡ được sử dụng trong quá trình xử lý chất nền là dầu khoáng. Không giống như dầu thực vật, nó không thể được loại bỏ bằng xà phòng kiềm. Nó không thể được loại bỏ bằng các dung dịch ăn da thông thường, natri cacbonat và natri xyanua. Cụ thể, các bộ phận đã được đánh bóng trước bằng cách đánh bóng trước thường chứa mỡ có độ nhớt cao. Sau khi rửa bằng xăng, một bộ phim dầu sẽ vẫn còn. Thông thường, nước loại bỏ sáp đặc biệt hoặc chất làm sạch dán dán được sử dụng để tẩy. Đối với các bộ phận chung, chỉ cần sử dụng một chất lỏng tẩy rửa có chứa chất hoạt động bề mặt thích hợp.
• Loại bỏ rỉ sét
  • Nếu có rỉ sét trên bề mặt của phôi, cần phải loại bỏ rỉ sét. Nói chung, phương pháp ngâm được sử dụng. Chilps phôi được ngâm trong axit clohydric loãng hoặc axit sunfuric, và sau đó được lấy ra sau khi ngâm trong một khoảng thời gian nhất định và rửa sạch bằng nước sạch.

Đánh bóng điện hóa

• Chân máy được xử lý trước được gắn trên cực dương và kim loại không hòa tan được sử dụng làm cực âm. Hai điện cực được ngâm trong chất điện phân cùng một lúc và dòng điện trực tiếp được truyền. Thành phần, nhiệt độ, điện áp, dòng điện và các thông số khác của chất điện phân cần được điều chỉnh theo vật liệu và yêu cầu của phôi. Trong quá trình điện phân, các bộ phận nâng lên trên bề mặt phôi được hòa tan trước, và bề mặt dần trở nên mịn màng và phẳng.

Sau điều trị

• Làm sạch
  • Sau khi hoàn thành việc đánh bóng điện hóa, phôi được lấy ra khỏi chất điện phân và rửa trong bể nước lạnh chảy để rửa sạch chất lỏng đánh bóng còn lại trên bề mặt để ngăn bề mặt bị ăn mòn.
• Trung hòa
  • Đặt phôi được rửa sạch vào bồn tắm kiềm để trung hòa để loại bỏ tiếp tục các dấu vết của axit.
• Khô
  • Chân phôi trung hòa được rửa trong bể nước lạnh để loại bỏ các chất kiềm còn lại trên bề mặt, do đó bề mặt của phôi là trung tính, và sau đó sấy khô.

Ảnh hưởng của đánh bóng điện hóa đối với các vật liệu kim loại khác nhau

Thép không gỉ

• Nó có thể tạo thành một màng oxit giàu crom trên bề mặt thép không gỉ để cải thiện khả năng chống ăn mòn bề mặt của nó.
• Kính hiển vi làm phẳng bề mặt của phôi, giảm độ nhám bề mặt và làm cho bề mặt thép không gỉ cho thấy hiệu ứng gương đồng nhất, mịn và cao.
• Hủy bỏ các khối và vết trầy xước từ bề mặt thép không gỉ để cải thiện chất lượng bề mặt và tính thẩm mỹ của nó.
• Ví dụ, trong các lĩnh vực máy móc dược phẩm, thiết bị y tế, máy móc thực phẩm, v.v., các phôi thép không gỉ được đánh bóng điện hóa có thể đáp ứng các yêu cầu của vệ sinh và kháng ăn mòn.

Đồng

• Loại bỏ hiệu quả màng oxit và bụi bẩn trên bề mặt đồng, để lại bề mặt đồng với ánh kim loại sáng.
• Cải thiện độ dẫn điện và nhiệt của đồng và cải thiện hiệu suất xử lý của nó.
• Trong các lĩnh vực điện tử và kỹ thuật điện, các vật liệu đồng được đánh bóng điện hóa có thể đáp ứng các yêu cầu của độ chính xác cao và hiệu suất cao.

niken

• Nó có thể tạo thành một màng oxit dày đặc trên bề mặt niken để cải thiện khả năng chống ăn mòn của nó.
• Giảm độ nhám của bề mặt niken để làm cho nó mịn màng và phẳng hơn.
• Trong các lĩnh vực của hàng không vũ trụ, ngành công nghiệp hóa học, v.v., các vật liệu niken được đánh bóng điện hóa có thể đáp ứng các yêu cầu của khả năng chống ăn mòn và độ chính xác cao.

Vonfram

• Loại bỏ các oxit và tạp chất trên bề mặt vonfram để làm cho bề mặt vonfram thể hiện một ánh kim loại sáng.
• Cải thiện độ cứng và khả năng chịu hao mòn của vonfram và cải thiện hiệu suất xử lý của nó.
• Trong các lĩnh vực của các dụng cụ cắt, khuôn, v.v., các vật liệu vonfram được đánh bóng điện hóa có thể đáp ứng các yêu cầu của độ cứng cao và khả năng chống mài mòn cao.

So sánh giữa đánh bóng điện hóa và đánh bóng cơ học truyền thống

Chất lượng bề mặt

• Đánh bóng điện hóa có thể làm phẳng bề mặt phôi ở mức độ siêu nhỏ, làm giảm độ nhám bề mặt và làm cho bề mặt kim loại thể hiện hiệu ứng gương đồng nhất, mịn và cao.
• Đánh bóng cơ học truyền thống chỉ có thể làm phẳng bề mặt phôi ở cấp độ vĩ mô. Mặc dù nó cũng có thể làm giảm độ nhám bề mặt, rất khó để đạt được chất lượng bề mặt của đánh bóng điện hóa.

Chống ăn mòn

• Đánh bóng điện hóa tạo thành một màng oxit trên bề mặt kim loại, giúp cải thiện khả năng chống ăn mòn của kim loại.
• Đánh bóng cơ học truyền thống sẽ tạo thành một lớp biến dạng cứng làm việc lạnh trên bề mặt kim loại, và khả năng chống ăn mòn sẽ không được cải thiện đáng kể.

Căng thẳng bề mặt

• Bề mặt kim loại sau khi đánh bóng điện hóa không căng thẳng.
• Việc đánh bóng cơ học truyền thống sẽ gây ra căng thẳng trên bề mặt kim loại và sẽ chứa các chất mài mòn đánh bóng.

Phạm vi ứng dụng

• Đánh bóng điện hóa được áp dụng cho bất kỳ vật liệu kim loại nào, đặc biệt là đối với các vật liệu kim loại cứng, trong đó đánh bóng điện hóa có lợi thế độc đáo.
• Đánh bóng cơ học truyền thống rất khó để đánh bóng các vật liệu kim loại cứng một cách hiệu quả.

Hiệu quả sản xuất

• Đánh bóng điện hóa có tốc độ xử lý nhanh, năng suất cao, có thể được sản xuất hàng loạt và dễ dàng tự động hóa.
• Đánh bóng cơ học truyền thống có tốc độ xử lý chậm và năng suất thấp, gây khó khăn cho việc đạt được sản xuất hàng loạt và tự động hóa.

Hiệu suất môi trường

• Quá trình đánh bóng điện hóa sẽ tạo ra nước thải và khí thải, nhưng so với bụi được tạo ra bởi đánh bóng cơ học truyền thống, đánh bóng điện hóa có hiệu suất môi trường tốt hơn.

Kết luận

Là một công nghệ xử lý bề mặt kim loại tiên tiến, đánh bóng điện hóa có nhiều lợi thế đáng kể. Nó có thể ở cấp độ vi mô bề mặt kim loại, giảm độ nhám bề mặt, cải thiện khả năng chống ăn mòn của kim loại và làm cho bề mặt kim loại thể hiện hiệu ứng gương đồng nhất, mịn và cao. So với đánh bóng cơ học truyền thống, đánh bóng điện hóa có những ưu điểm rõ ràng về chất lượng bề mặt, kháng ăn mòn, hiệu quả sản xuất, v.v. Trong sự phát triển trong tương lai, công nghệ đánh bóng điện hóa sẽ tiếp tục được cải thiện và đổi mới, và lĩnh vực ứng dụng của nó sẽ tiếp tục mở rộng, đóng góp nhiều hơn cho sự phát triển của sản xuất công nghiệp.