Đánh bóng điện hóa là gì? Đánh bóng điện hóa hoạt động như thế nào?

Đánh bóng điện hóa là gì?

Đánh bóng điện hóa là một quá trình hoàn thiện bằng điện hóa nhằm loại bỏ một lớp vật liệu mỏng khỏi bộ phận kim loại, thường là thép không gỉ hoặc các hợp kim tương tự. Quá trình này để lại bề mặt sáng bóng, mịn màng, cực kỳ sạch sẽ.

Còn được gọi là đánh bóng điện hóa, đánh bóng anốt hoặc đánh bóng điện phân, đánh bóng điện đặc biệt hữu ích để đánh bóng và làm mờ các bộ phận dễ vỡ hoặc có hình dạng phức tạp. Đánh bóng bằng điện cải thiện bề mặt hoàn thiện bằng cách giảm độ nhám bề mặt tới 50%.

Quá trình đánh bóng điện hóa khác với quá trình thụ động, mặc dù rất dễ nhầm lẫn giữa hai quá trình. Cả hai đều là quá trình phi cơ học, hóa học, nhưng chỉ có quá trình đánh bóng điện mới sử dụng dòng điện. Cả hai quá trình đều nhằm mục đích cải thiện khả năng chống ăn mòn, mặc dù có một số tranh luận trong ngành về hiệu quả của việc đánh bóng bằng điện đối với khả năng chống ăn mòn.

Đánh bóng bằng điện có thể được coi là mạ điện ngược. Thay vì thêm một lớp phủ mỏng các ion kim loại tích điện dương, quá trình đánh bóng bằng điện sử dụng dòng điện để hòa tan một lớp ion kim loại mỏng vào dung dịch điện phân.

Đánh bóng điện hóa hoạt động như thế nào?

Trong quá trình đánh bóng điện hóa, bộ phận kim loại hoặc chi tiết gia công đóng vai trò là cực dương tích điện dương. Chi tiết gia công được kết nối với cực dương của bộ chỉnh lưu nguồn DC. Cực âm tích điện âm, thường được làm bằng thép không gỉ hoặc zirconium, được kết nối với cực âm của bộ chỉnh lưu nguồn DC.

Cả cực dương và cực âm đều được ngâm trong bể dung dịch điện phân được kiểm soát nhiệt độ. Các hóa chất đánh bóng điện hóa cho thép không gỉ thường bao gồm hỗn hợp có độ nhớt cao của axit sulfuric và axit photphoric.

Dòng điện từ bộ chỉnh lưu được dẫn từ cực dương đến cực âm thông qua chất điện phân. Dòng điện làm cho các ion kim loại trên bề mặt chi tiết bị oxy hóa và hòa tan vào chất điện phân. Quá trình này có thể hòa tan một lượng kim loại cực nhỏ, được kiểm soát chặt chẽ, dẫn đến độ dày bề mặt được loại bỏ ở mức micron.

Lượng loại bỏ bề mặt kim loại được kiểm soát bởi các yếu tố sau:

• Thành phần hóa học điện phân
• Nhiệt độ của chất điện phân (thường là 170 ° F – 180 ° F)
• Thời gian tiếp xúc với dòng điện
• Mật độ dòng điện (thay đổi tùy theo chất điện phân; phạm vi điển hình là 140 – 250 amps trên mỗi foot vuông)
• Thành phần của hợp kim kim loại được đánh bóng bằng điện

Trong quá trình đánh bóng bằng điện, các gờ và các đỉnh nhám bề mặt khác thu hút mật độ dòng điện lớn hơn và ăn mòn đầu tiên trong hiện tượng được gọi là san bằng anốt. Việc ưu tiên loại bỏ các phần nhô ra của cấu trúc bề mặt giúp bề mặt kim loại mịn hơn.

Các ứng dụng phổ biến cho đánh bóng điện hóa

Từ những năm 1950, các nhà khoa học đã sử dụng thương mại sự kết hợp giữa điện và hóa chất để cải thiện độ bóng bề mặt của kim loại. Đây là một quy trình hoàn thiện phổ biến trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm:

• Bác sĩ phẫu thuật và nha sĩ sử dụng phương pháp đánh bóng điện để giữ cho dụng cụ của họ sạch sẽ và hoạt động tốt.
• Các nhà chế biến thực phẩm, đồ uống và dược phẩm được hưởng lợi từ tính năng khử trùng của quá trình đánh bóng bằng điện.
• Các nhà sản xuất thiết bị sử dụng phương pháp đánh bóng điện hóa trong các thiết bị như tủ lạnh và máy giặt để làm cho các bộ phận bền hơn và trông đẹp hơn.
• Các nhà sản xuất hàng không vũ trụ sử dụng phương pháp đánh bóng điện hóa trên các bộ phận quan trọng của chuyến bay để giảm ma sát và đảm bảo hiệu suất cao nhất.
• Các nhà sản xuất chất bán dẫn sử dụng phương pháp đánh bóng bằng điện đối với các sản phẩm dễ vỡ, có hình dạng không đều.
• Các nhà sản xuất ô tô và ngành công nghiệp đua xe đánh bóng bằng điện các bánh răng và đường dẫn nhiên liệu để giảm ma sát, tăng hiệu suất và đảm bảo tuổi thọ của các bộ phận.

Ví dụ về các bộ phận kim loại thường được đánh bóng bằng điện:

• Đường ống và ống
• Chốt
• Lò xo
• Giá đỡ dây
• Lưỡi dao

Đánh bóng điện hóa thép không gỉ

Đánh bóng điện hóa cho thép không gỉ là cách sử dụng đánh bóng điện phổ biến nhất. Thép không gỉ được đánh bóng bằng điện có lớp sơn mịn, sáng bóng, siêu sạch, chống ăn mòn. Mặc dù gần như bất kỳ kim loại nào cũng có thể sử dụng được, nhưng kim loại được đánh bóng bằng điện phổ biến nhất là thép không gỉ dòng 300 và 400.

Các bộ phận được làm từ thép không gỉ dòng 400 (SS) có ưu điểm là tăng độ cứng và độ bền nhưng đánh đổi là tăng khả năng bị ăn mòn. Bằng cách đánh bóng điện hóa thép không gỉ, các kỹ sư có thể sử dụng SS 400-series mà vẫn bảo vệ khỏi bị ăn mòn.

Nếu bạn đang sử dụng thép không gỉ dòng 400, việc chuyển sang đánh bóng điện hóa các bộ phận bằng thép không gỉ có thể mang lại cho bạn lợi ích tốt nhất của cả hai thế giới – khả năng chống ăn mòn VÀ độ cứng cũng như sức bền.

Những kim loại nào khác có tác dụng với quá trình đánh bóng điện hóa?

Ngoài thép không gỉ, các kim loại khác tương thích với quá trình đánh bóng bằng điện bao gồm:

• Nhôm
• Thau
• Thép cacbon
• Coban crom
• Hợp kim đồng
• Hợp kim niken
• Titan
• Nitinol

Lưu ý rằng chỉ có thể đạt được thành công hạn chế với kim loại đúc, chẳng hạn như hợp kim có chứa một lượng đáng kể silicon, lưu huỳnh hoặc carbon. Đánh bóng điện hóa các vật đúc bằng nhôm và kẽm không hoạt động tốt, nhưng hầu hết các hợp kim nhôm khác đều mang lại kết quả tốt.

Titan và nitinol cũng tương thích với quá trình đánh bóng bằng điện; tuy nhiên, dung dịch điện phân cho các kim loại này rất dễ cháy và cần có thiết bị làm lạnh để ngăn chất điện phân cháy ở nhiệt độ phòng.

Bao nhiêu vật liệu được loại bỏ bằng cách đánh bóng điện hóa?

Lượng vật liệu được loại bỏ bởi hệ thống đánh bóng điện tỷ lệ thuận với thời gian chạy/thời gian chu kỳ và amp-phút đi qua diện tích bề mặt của bộ phận. Tất cả các biến này có thể được kiểm soát để tạo ra bề mặt hoàn thiện nhất quán, được kiểm soát đáng tin cậy.

Loại bỏ vật liệu thường chỉ từ 0,0003” đến 0,0007” đối với hầu hết các ứng dụng làm mờ và đánh bóng sau khi gia công. Với sự giám sát chính xác, quá trình đánh bóng bằng điện có thể loại bỏ ít nhất là 0,0001”. Đối với quá trình đánh bóng bằng điện với thời gian chu kỳ dài hơn và số phút amp, có thể loại bỏ khoảng 0,003″ đến 0,005″ vật liệu.

Dòng điện tác dụng càng lâu thì vật liệu bị loại bỏ càng nhiều nhưng bề mặt hoàn thiện càng kém đồng đều. Do đó, quy trình này được áp dụng tốt nhất cho các lưỡi dao siêu nhỏ hoặc những lưỡi nhô ra ít hơn khoảng 0,0015 inch so với bề mặt bộ phận.

Đánh bóng điện hóa như một quá trình hoàn thiện thứ cấp

Quá trình đánh bóng điện hóa có những hạn chế. Mức cải thiện tối đa về độ nhám bề mặt (Ra, hoặc độ nhám trung bình) là 50%. Vì vậy, nếu một bộ phận mới được gia công có độ nhám bề mặt là 80 Ra thì mức tốt nhất bạn có thể đạt được bằng phương pháp đánh bóng bằng điện là 50% trong số đó, tức là 40 Ra.

Một số bộ phận có thể yêu cầu hoàn thiện sơ bộ thông qua các phương tiện cơ học để đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt về hoàn thiện bề mặt. Trong ví dụ trước, nếu bộ phận mới được gia công có độ nhám bề mặt là 80 Ra và bạn cần nâng nó lên 20 Ra, thì bạn có thể sử dụng quy trình khác (có thể là quy trình cơ học như nhào lộn thùng ly tâm hoặc nhào lộn bát rung) để làm phẳng bộ phận đó. 40 Ra, sau đó đánh bóng điện hóa chi tiết đó để đạt 20 Ra.

Trong ví dụ trên, việc hoàn thiện hàng loạt sẽ loại bỏ các khuyết tật bề mặt vĩ mô, sau đó đánh bóng bằng điện sẽ loại bỏ các khuyết tật bề mặt vi mô. Kiểu xử lý bổ sung này đòi hỏi phải thử nghiệm với nguyên mẫu để tìm ra kết quả tốt nhất.

Lợi ích của việc đánh bóng điện

Đánh bóng điện hóa thép không gỉ sau khi hàn

Đánh bóng điện hóa có loại bỏ được sự đổi màu của mối hàn không? Đánh bóng bằng điện có thể loại bỏ lớp oxit cứng và vết nhiệt có thể xuất hiện trên thép không gỉ sau khi hàn. Đánh bóng bằng điện nhanh là một kỹ thuật để loại bỏ cặn hoặc quá trình oxy hóa khỏi bề mặt kim loại được xử lý nhiệt.

Ví dụ, một số dụng cụ phẫu thuật làm bằng thép không gỉ (SS) 17-4 sẽ có màu nâu sau khi hàn và/hoặc xử lý nhiệt. Để loại bỏ vẻ ngoài màu nâu, các bộ phận được đánh bóng bằng điện. “Tia chớp” đề cập đến tốc độ đánh bóng diễn ra nhanh như thế nào: chỉ 10 giây đánh bóng bằng điện so với tối thiểu 2 phút đối với hầu hết các ứng dụng.

Đánh bóng điện hóa nhanh bằng thép không gỉ là cách duy nhất để loại bỏ cặn mà không cần quy trình tốn nhiều công sức và nó còn có thêm lợi ích là đạt được kết quả nhất quán. Ngược lại, sử dụng phương pháp phun cát để loại bỏ cặn trên thiết bị SS 17-4 sẽ mất thời gian gấp 4 lần và thường mang lại kết quả không đồng đều, gợn sóng ở bề mặt hoàn thiện sau khi làm sạch.

Lưu ý rằng đánh bóng bằng điện flash khác với “tấn công flash”, một khiếm khuyết có thể xảy ra trong quá trình thụ động hóa.

Các bước quy trình: Cách đánh bóng điện hóa thép không gỉ

Tiêu chuẩn công nghiệp được sử dụng phổ biến nhất cho thép không gỉ đánh bóng điện hóa là ASTM B912, Thụ động hóa thép không gỉ bằng cách đánh bóng bằng điện. Tiêu chuẩn này cung cấp hướng dẫn về cách đánh bóng thép không gỉ bằng điện. Ba giai đoạn được chỉ định cho quá trình đánh bóng điện hóa thép không gỉ:

• Chuẩn bị bề mặt
• Đánh bóng điện hóa
• Post Dip

Surface Preparation

Trong giai đoạn này, loại bỏ các chất gây ô nhiễm như dầu mỡ gây cản trở tính đồng nhất khi đưa dòng điện vào. Sau khi làm sạch, hãy cẩn thận để các bộ phận bằng thép không gỉ tránh tiếp xúc với tay hoặc thiết bị. Vệ sinh không đúng cách là nguyên nhân phổ biến khiến các bộ phận bị loại bỏ.

Các bước chuẩn bị bề mặt điển hình:

• Chất tẩy nhờn bằng hơi nước và/hoặc chất tẩy rửa ngâm kiềm
• Rửa sạch
• Tẩy axit, khử oxy hoặc tẩy cặn (Bước tùy chọn này có thể được sử dụng để loại bỏ sự đổi màu khỏi các hoạt động hàn, cắt laser hoặc EDM trước khi đánh bóng bằng điện thép không gỉ.)
• Rửa sạch

Đánh bóng điện hóa

Quá trình đánh bóng điện hóa thực tế của thép không gỉ được thực hiện trong giai đoạn này để làm mịn, làm sáng và loại bỏ ba via kim loại.

• Đánh bóng điện hóa các bộ phận bằng thép không gỉ – Thời gian xử lý có thể thay đổi từ 10 giây đến 20 phút.
• Đun sôi/Xả phun hoặc Xả chết – Bể này chứa dung dịch điện phân đã sử dụng.

Post Dip

Trong giai đoạn này, còn được gọi là Xử lý sau, loại bỏ chất điện phân còn sót lại và các sản phẩm phụ của phản ứng điện hóa và làm khô kim loại để tránh bị ố. Các sản phẩm phụ hóa học thường là phốt phát và sunfat của kim loại nặng và phải được loại bỏ để đảm bảo bề mặt đồng nhất và sản phẩm được khử trùng. Nếu không có bước này, sau khi sấy khô sẽ xuất hiện các đốm trắng.

• Dip Nitric và/hoặc Axit Citric – ASTM B912 yêu cầu nhúng sau để loại bỏ bất kỳ màng điện phân còn sót lại nào.
• Rửa sạch – Dư lượng axit có thể được loại bỏ bằng nước lạnh, vì chúng hòa tan trong nước hơn dư lượng kiềm.
• Rửa nóng và/hoặc sấy khô (tùy chọn) – Tăng nhiệt độ của kim loại để làm khô nhanh các bộ phận. Đối với những bộ phận không khô hoàn toàn sau khi rửa bằng nước nóng, có thể sử dụng các loại trạm sấy khác (máy sấy ly tâm hoặc buồng khí nóng).

Đánh bóng điện hóa trong thực tiễn

Chuyển vị nhiệt là điểm quan trọng nhất trong thiết kế hệ thống mà mọi người thường hiểu lầm. Bể đánh bóng điện hóa phải có kích thước phù hợp để cho phép dịch chuyển nhiệt của dung dịch điện phân. Dòng điện đi vào dung dịch điện phân sẽ sinh ra nhiệt. Nếu bình quá nhỏ hoặc bộ chỉnh lưu quá lớn, nhiệt có thể làm sôi dung dịch hoặc gây hư hỏng nghiêm trọng cho bình và do đó tạo ra nguy cơ bỏng hóa chất.

Ở đầu bên kia của thang đo, nếu bộ chỉnh lưu quá nhỏ có thể dẫn đến thời gian xử lý lâu hơn. Thay vì 2 – 10 phút thông thường, quy trình đánh bóng điện hóa ở mức năng lượng thấp có thể cần 20 phút, vì bộ phận phải được ngâm lâu hơn để đạt được kết quả mong muốn – nếu có thể đạt được kết quả mong muốn.

Có nhiều loại dung dịch điện giải khác nhau. Chất điện phân bạn sử dụng sẽ phụ thuộc phần lớn vào loại kim loại được đánh bóng bằng điện. Hầu hết các dung dịch điện phân là hỗn hợp axit photphoric và axit sunfuric và cần được xử lý cẩn thận cũng như tuân thủ các quy định về an toàn và sức khỏe. Nhiệt độ hoạt động tăng cao của các chất điện phân này dẫn đến hơi có thể gây ra các vấn đề về hô hấp và ăn mòn nội thất tòa nhà. Thông gió đầy đủ là điều cần thiết để thiết kế hệ thống để sử dụng với hóa chất này.

Một hóa chất thay thế là chất điện phân gốc glycol, không cần thông gió. Biết thành phần hóa học của dung dịch điện phân là bước thiết yếu đầu tiên khi lập kế hoạch lắp đặt hệ thống đánh bóng điện hóa mới.

Tìm thiết bị đánh bóng điện hóa ở đâu uy tín, chất lượng

Hiện nay thiết bị đánh bóng điện hóa được phân phối với nhiều nhà sản xuất và giá cả khác nhau. Nếu bạn cần tìm mua cho mình thiết bị đánh bóng điện hóa hãy liên hệ với chúng tôi theo thông tin bên dưới để nhận được ưu đãi tốt nhất cũng như được tư vấn bởi những kỹ sư đánh bóng của chúng tôi:

Công Ty TNHH Đầu Tư Phát Triển Cuộc Sống

Địa chỉ: 487 Cộng Hòa, Phường 15, Quận Tân Bình, TPHCM, Việt Nam

Điện thoại: 028 3977 8269 / 028 3601 6797

Di động: 0906 988 447

Email: sales@lidinco.com

Xem thêm: So sánh các loại hoàn thiện bề mặt đánh bóng khác nhau