الکتروپولیش چیست؟ فرایند و مراحل
الکتروپولیش فرایندی است که در آن سطح فولاد، فولاد زنگ‌نزن، آلیاژهای مس و آلومینیم را در حمامی الکترولیتی، صاف، صیقلی، تمیز و پلیسه گیری می‌کند . این فرایند، به طور انتخابی، زبری‌های فلز را می‌زداید و سطح فلز را برّاق‌تر می‌سازد. لذا قطعاتی که طی فرآیند فلزکاری همچون نورد، برش، جوشکاری و... تولید می‌شوند دارای سطح زبر و خشنی هستند. بر روی سطوح قطعات این‌چنینی باید عملیات سطحی انجام شود. برای عملیات سطحی نیز تکنیک‌های مختلفی وجود دارد که یکی از بهترین آن‌ها، الکتروپولیش است. با عملیات الکتروپولیش می‌توان سطح زبر قطعات را به سطحی صاف و صیقلی با درخشندگی بالا تبدیل کرد. حال اینکه دقیقا الکتروپولیش چیست و چه کاربردی دارد را در ادامه با بیانی ساده توضیح داده‌ایم.
الکتروپولیش چیست؟
الکتروپولیش یا پرداختکاری شیمیایی نوعی فرآیند الکتروشیمیایی است که با هدف حذف اتم‌های سطح انجام می‌گیرد. اصولا، عملیات سطحی به قصد نابودی اتم‌های سطح صورت گرفته که نتیجه آن، صاف شدن سطح فلزات است. برای نمونه، المنت‌های مختلفی که آلیاژ استنلس استیل را تشکیل می‌دهند طی فرآیند الکتروپولیش از بین می‌روند. این اتم‌ها در الکترولیت غوطه‌ور شده و به یون تبدیل می‌شوند و سپس، با عبور جریان الکتریکی از روی سطح کنار می‌روند.
به عبارت دیگر، الکتروپولیش عملیاتی است که در آن سطح فولاد، فولاد زنگ‌نزن، آلیاژهای آلومینیوم و مس در محوطه الکترولیتی تمیز، صاف، صیقلی و پلیسه‌گیری می‌شود. با این فرآیند، میزان تنش و اصطکاک سطح کاهش می‌یابد؛ اما مقاومت آن در برابر خوردگی بیشتر می‌شود. اشکال کج سطح یکنواخت شده و لبه‌های آن نیز براق‌تر به نظر می‌رسد. درضمن، عملیات الکتروپولیش مناسب تمام قطعات با هر شکل و سایزی است و محدودیتی در رابطه با نوع قطعه ندارد.
کاربرد الکتروپولیش
قطعاتی که تحت الکتروپولیش قرار می‌گیرند در موارد زیر کاربرد دارند:
- تجهیزات مکنده
- وسایل بیمارستانی
- تجهیزات آسیاب کاغذ
- فرآوری غذا و نوشیدنی
- تجهیزات جراحی و پزشکی
- لوازم الکترونیک و ارتباطات
- ایمپلنت‌های استخوان و مفاصل
ابزار و تجهیزات الکتروپولیش
مهم‌ترین ابزار و تجهیزات موردنیاز برای عملیات الکتروپولیش عبارتند از:
- کاتد
- رکتیفایر
- گرم‌کننده
- وان الکتروپولیش
دلایل استفاده از الکتروپولیش
اکثر سیستم‌های مکانیکی پرداختکاری، برای دست یابی به سطحی صاف و برّاق، سطح بلورین فلز را لکه‌دار، خمیده و دچار خستگی می‌کنند و حتی گاهی باعث شکست آن می‌شوند . الکتروپولیشینگ، فرایند باربرداری از روی سطح را با ایجاد الگویی یک‌سویه که کاملاً خالی از هرگونه خستگی و انسداد است، انجام می‌دهد . در این روش، سطح، از دید میکروسکوپی صاف و در اغلب اوقات صیقلی است . علاوه بر این، در بسیاری از آلیاژهای فلزی و غیرفلزی، مقاومت در برابر خوردگی و غیرفعال‌سازی فلز نیز افزایش می‌یابد . این فرایند قطعهٔ فلزی را چه از جهت میکروسکوپی و چه از جهت ماکروسکوپی پرداخت می‌کند . پرداخت میکروسکوپی سبب درخشندگی و پرداخت ماکروسکوپی سبب صافی قطعه می‌شود . پلیسه گیری به سبب آن که چگالی جریان در برآمدگی‌ها بیشتر است و اکسیژن از حفره‌ها محافظت می‌کند، زودتر انجام می‌شود .
چون قطعه درمعرض اکسیژن است، هیچگونه تردی هیدروژنی در قطعه رخ نمی‌دهد . در واقع الکتروپولیش، نوعی گرم و سرد کردن بدون خستگی است، که سطح قطعه را هیدروژن‌زدایی می‌کند.
مزیت دیگر آن است که باکتری نمی‌تواند روی سطحی خالی از هیدروژن به خوبی تکثیر شود . این امر الکتروپولیش را گزینه‌ای مناسب برای استفاده در پزشکی، داروسازی، نیمه هادی‌ها و صنایع غذایی می‌کند . ترکیبی از دو ویژگی عدم وجود خطوط جهت‌دار به سبب پرداخت مکانیکی و سطحی عاری از هیدروژن، به ایجاد سطحی کاملاً بهداشتی می‌انجامد که در آن هیچگونه باکتری یا آلودگی نمی‌تواند تکثیر یا انباشته شود .
مزایا
- کاهش خستگی در سطح.
- زدودن اکسیدها.
- بی‌اثر کردن فولادزنگ‌نزن، برنج و مس
- ایجاد مقاومت بالا در برابر خوردگی
- ایجاد سطوح کاملاً بهداشتی
- کربن‌زدایی از فلزات
- عدم ایجاد شکست هیدروژنی
- عدم وجود خطوط جهت‌دار.
- ایجاد سطوح با مقاومت کم در برابر جوشکاری.
- کاهش اصطکاک
- پلیسه گیری و صیقل‌کاری
- گرد یا تیز کردن گوشه‌ها با توجه به موقعیت آن.
- کاهش مراحل بازپخت
استاندارد ها
- ASME BPE، استاندارد برای الکتروپولیش کردن وسایل زیستی
- SEMI F19، استاندارد برای الکتروپولیش کردن نیمه رساناها
- ASTM B 912-00، انفعال فولاد زنگ نزن با استفاده از الکتروپولیش کردن
- ASTM E1558، استاندارد برای پولیش الکتریکی نمونه‌های متالوگرافی
فرایند و مراحل الکتروپولیش
زمانی که قطعه‌ای الکتروپولیش می‌شود، کمی از فلز آن برش می‌خورد. فلز در ترکیب با عناصر حمام به صورت نمک فلزی در ته محفظه رسوب می‌کند؛ حمام‌های این مدلی عمر نامحدودی دارند. حمام‌هایی هم که نمک‌های فلزی در آن‌ها به شکل محلول هستند و رسوب نمی‌کنند، عمر محدودی دارند. درضمن، هنگامی که مقدار نمک در محلول به بالاترین سطح خود برسد، حمام باید خالی شود و سپس محلول جدید قرار بگیرد. اصولا، این تکنیک گران است و صرفه اقتصادی ندارد. غالبا محلول الکتروپولیش مخلوطی از چند اسید و اسید سولفوریک است. به‌طورکلی، فرآیند الکتروپولیش شامل سه مرحله زیر است:
1) پاکسازی سطح فلز از آلودگی چربی و اکسید برای آماده شدن جهت فرآیند الکتروپولیش
2) انجام عملیات الکتروپولیش به منظور هموار و یکنواخت شدن سطح فلز و درخشندگی آن
3) عملیات نهایی شامل شستن جهت حذف محلول الکترولیت از سطح فلز، ۳ درصد نیتریک، اسید، شستشو، آبکشی توسط آب مقطر گرم و خشک کردن آن با هدف پیشگیری از ایجاد لکه
