1.0 イントロダクション
電解研磨とは、電解液を介して流れる電流を使用してワークピースの表面から金属を除去することです。この手順では、ワークピースの表面の隆起した領域が、条件がちょうど良い場合に他の表面よりも多くのエネルギーを引き付けるという事実を利用します。その結果、これらの領域からより多くの材料が除去されます。電解研磨後のワークピースの表面は滑らかで輝きを増し、それがこのプロセスの魅力を高めます。電解研磨は、絶縁またはカバーされていない限り、すべての露出面からバリとストックを除去します。
機械研磨とは異なり、電解研磨には特別な工具は必要ありません。コンポーネントは回路の陽極側に取り付けられ、溶液中に懸濁された陰極ロッドが回路を完成させます。
機械研磨は、電解研磨とは対照的に、部品の表面を機械的に滑らかにし、輝かせるプロセスです。機械研磨では、研磨ベルトとホイールを使用して金属物体から材料の層を取り除きます。使用されるプロセスは、原材料の状態と希望する仕上げによって異なります。これは、オペレーターの制御を必要とする、時間がかかり、一貫性のない金属仕上げ手順です。
2.0 機械研磨工程
研削、研磨、バフ研磨は機械研磨プロセスの 3 つの主要な段階であり、通常はこの順序で行われます。一般に、研削では、研磨よりもはるかに強力な研磨が可能です。研磨は、バフ研磨と同様に、より激しい研磨作業です。
2.1粉砕
研削は通常、他のプロセスによってあらかじめ幾何学形状が確立されているオブジェクトを完成させるために使用されます。研削盤は、平面、外筒、内筒、ねじなどの輪郭形状を研削するために作られています。輪郭形状を製造するには、プロジェクトに付与する目的の輪郭とは反対の特殊な形状のホイールが一般的に使用されます。工具室では、切削工具の形状を形作るために研削も使用されます。研削のアプリケーションは、これらの従来のプロセスに加えて、追加の高速、高材料除去プロセスを組み込むように成長しています。
研削は、研削ホイールの外周または面で行われます。エッジ研削は、面研削よりもかなり一般的ではありません。材料を除去するために、研磨粒子を備えた回転する研削ホイールが使用されます。研削ホイールは、研磨粒子と粘着粒子で構成されています。ホイールの形状と構造は、粒子を一緒に保持する結合物質によって決まります。研削ホイールの基本的な特性は、これら 2 つの部分と、それらの形成方法によって決まります。
2.2研磨
高速回転する研磨砥石と連動した砥粒を使用して研磨することで、傷やバリを取り除き、表面の凹凸を滑らかにします。ホイールは帆布、革、フェルト、紙などさまざまな素材でできており、適応性が高いです。砥粒がホイールの周囲に付着します。
研磨剤が磨耗して使い果たされると、ホイールには新しい砥粒が供給されます。粗研磨は 20 ～ 80 の範囲の粒度レベルで行われ、仕上げ研磨は 90 ～ 120 の粒度レベルで行われ、細かい仕上げは 120 を超える粒度レベルで行われます。
2.3 バフ掛け
バフ研磨は見た目は研磨に似ていますが、目的は異なります。バフ研磨は光沢のある表面を作る技術です。バフホイールは、革、フェルト、綿など研磨ホイールと同等の素材で作られていますが、通常はより柔らかいです。研磨剤は非常に細かく、バフ研磨剤の中に入っており、回転中にホイールの外側の表面に押し込まれます。一方、研磨では、研磨粒子をホイールの表面に付着させる必要があります。研磨粒子は定期的に補充する必要があります。バフ研磨は歴史的に手作業で行われてきましたが、プロセスを自動化する機械が開発されました。速度は毎分 2400 ～ 5200 メートルです。
2.4 機械研磨に関する考慮事項
機械研磨は、低純度および高純度の用途に優れた表面プロファイルを提供します。一方、機械研磨では、介在物を除去できないだけでなく、介在物を表面のさらに奥に押し込み、研磨粒子をさらに拾おうとして介在物を悪化させる傾向があります。さらに、機械仕上げプロセスでは、部品から不純物が除去され、光沢のある表面が得られます。一方、電解研磨では、完全に特徴のない表面が得られます。機械仕上げ方法を使用すると通常目に見える冷間加工による変形がなく、金属の真の結晶構造が現れます。
3.0 電解研磨プロセス
電解研磨には次のプロセス要因が関係します。
- 電解液。
- 溶液温度。
- サイクルタイム。
- 電気接点
- 電流密度。
- バリの位置。
- バリの厚さ。
このプロセスでは、金属部分が陽極として機能し、別の金属部分が陰極として機能します。陰極と陽極は DC 電源で接続されます。電流を流すと、金属ワークピースの表面に分極層が形成されます。金属イオンが金属部分の表面に形成され、層を通して拡散して金属塩を形成します。このプロセスの光沢化と平滑化の効果は、分極フィルムの強度と粘度によって左右されます。
突起部は電解作用にさらされやすく、凹部よりも電気抵抗が低くなります。これは、突起部のコーティングが薄く、金属の凹部のコーティングが厚いためです。表面材料は、凹部などの膜が厚い場所よりも、突起部などの膜が薄い場所のほうが早く溶解します。金属塩は重合した陽極シートを通って電解質溶液に流れ込み、そこで溶解するか、陰極に堆積するか、スラッジとして沈殿します。
その結果、電解研磨溶液は完全スラッジ、半スラッジ、または非スラッジに分類できます。
深い穴の中にあるバリや、ワークピースの設計によって隠されているバリは、露出したバリと同じ量の「投げ込み力」を電解液や電気作用から得られない可能性があるため、補助カソードを使用してこれらの場所に余分なエネルギーを供給しない限り、除去されません。不適切な状況では、ピットが発生する可能性があります。
3.1 電解研磨に関する考慮事項
- ワーク表面状態
電解研磨の結果は、いくつかの表面の問題により理想的とは言えない場合があります。金属中のオンメタル含有量、不適切な焼鈍、粗大な表面、不十分な冷間圧延、過度の冷間加工などは、こうした問題の一部です。
- プロセス制御
最適な結果を達成するには、電解研磨プロセスを規制し、標準化する必要があります。プロセス管理の欠如により、不適切で不安定な商品が発生します。酸濃度、金属含有量、リップルのないクリーンな DC 電源の供給など、その他の重要なパラメータは、プロセス中に継続的にチェックする必要があります。
3.2 電解研磨の利点
- 耐食性が向上します。
腐食は、すべての種類において表面またはその近くから始まります。表面の状態と特性は、すべての製造および取り扱いプロセスによって常に劣化します。機械加工、溶接、および製造の際には、グリース、汚れ、鉄、その他の金属粒子などの表面不純物がよく見られます。切断、機械加工、取り扱い、および研磨により、鉄や研磨粒子が材料の表面に埋め込まれます。表面の汚染物質は、ステンレス鋼の自然に発生する耐腐食性酸化物層の生成を妨げ、しばしば腐食の原因となります。表面の材料と不純物は、電解研磨によって除去されます。電解研磨は、材料の表面から遊離鉄、介在物、および埋め込まれた粒子を除去するために使用されます。
- 表面仕上げの強化
電解研磨は、ワークピースの表面から均質な層を除去し、汚れやその他の汚染物質のないきれいな状態にします。機械部品の研磨には人間の手がよく使用されます。その結果、その後ワークピースから均一な層を除去することができませんでした。
- 製品の粘着力が低下し、
電解研磨は、微細仕上げを改善することにより、製品の付着と汚染物質の蓄積を最小限に抑えることができます。付着力が低下すると、製品の蓄積が減少し、デューティ サイクルが大幅に延長されます。必要に応じて、クリーニングをより短時間で、より少ない労力で行うことができます。
- バリ取り
電解研磨はバリ取りによく使用されます。表面プロファイル内の電流密度は、電解研磨プロセス全体を通じて、高いところでは大きくなり、低いところでは低くなります。電気化学反応の速度は電流密度に正確に比例します。高い点では電流密度が大きくなり、表面が平らになる傾向があるため、材料はより早く溶解します。電解研磨により、バリ取りと表面の研磨が同時に行われます。
- 外観
結果として得られる光沢のある表面は、電解研磨の最も明らかな利点です。電解研磨の方法は機械的なものではありません。対象物に接触する器具がないため、研磨線は形成されません。電気化学処理後、素材は顕微鏡的に滑らかで非常に光沢のある表面になります。
4.0 電解研磨と機械研磨の選択
機械研磨は、表面の粗さを除去することにより、金属表面または金属部品の平滑度を高めます。さらに、機械研磨により、ステンレス鋼合金、アルミニウム、金属表面、さらには鏡の品質など、あらゆる種類の材料が改善されます。機械研磨手順により、溶接された金属部品が改善されます
一方、電解研磨は、バリの除去、傷の洗浄、研磨に最適なオプションです。多数の金属アイテムで優れた表面品質が必要な場合、電解研磨は生産プロセスの改善にも役立ちます。
さらに、プロトタイプの数が少ない場合は、プロトタイプの電解研磨のコストがはるかに高くなるため、電解研磨よりも機械研磨が優先されます。
4.1まとめ
それぞれの種類の金属は、電解研磨と機械研磨の両方から恩恵を受けます。
どちらの方法も傷を隠すのに役立ちます。
最後に、機械研磨は危険な化学反応を引き起こさず、金属とポリマーの両方に作用します。
電解研磨により耐食性が向上するとともに、多くの金属部品の研磨が容易になります。
電解研磨と機械研磨の違いを理解すると、ニーズと予算に基づいてより良いオプションを選択するのに役立ちます。
