表面仕上げは部品の性能に重要な役割を果たし、その機能性、耐久性、美観に影響を与える。 本文は電気化学加工と研磨の基礎知識を紹介し、この方法を用いて表面研磨の利点を行い、表面研磨に影響する要素、一般的な挑戦と故障排除、及び各業界におけるECMの応用を紹介する。
表面処理の概要
表面仕上げとは、コンポーネント表面のテクスチャ、粗さ、全体的な外観を意味します。 航空宇宙、医療、自動車、電子などの多くの業界では、部品の性能と機能を向上させることができるので、滑らかで研磨された表面仕上げが必要です。 表面仕上げは部品の摩擦、耐摩耗性、耐食性と疲労寿命に影響する。 完璧な表面仕上げを実現するには、電気化学加工や研磨などの先進的な技術を使用する必要があります。
電気化学加工（ECM）：
ECMは、電解質溶液と直流電源に接続された工具（アノード）とワーク（カソード）とを含む。 工具とワークとの間を電解質を介して電流が通過すると、材料は電気化学溶解プロセスによって除去される。
ECMによって達成される表面仕上げは、電解質成分、印加電圧、電流密度、ツール形状、および供給速度、ギャップ距離などの加工パラメータに大きく依存する。 これらのパラメータを制御することにより、製造業者は粗さから細かいまでの一連の表面仕上げを実現することができる。
ECMでは、表面粗さは通常Ra 0.1μmからRa 10μmの間にあり、表面が滑らかな精密部品の製造に適している。 しかし、ECMによる鏡面研磨を直接行うことは困難であり、その後の研磨工程が必要な場合がある。
電気化学研磨：
電気化学研磨は、電気化学溶解により表面の不規則性、傷、バリを選択的に除去し、金属部品の表面仕上げを向上させるための専門的なプロセスである。
従来の機械研磨方法とは異なり、方向性パターンや微細構造変化を導入することなく、複雑な幾何形状や内部特徴を含む、表面を均一に平滑化することができる。
このプロセスは、ワークピースを電解質溶液に浸漬し、部品に制御電流を印加することを含む。 電解質を電流が通過すると、材料が表面から溶解し、凹凸を除去して表面不規則性を平らにする。
電気化学研磨はRa 0.01μmまでの表面粗さを実現することができ、光学、医療機器、航空宇宙部品などの精密応用に使用される金属部品に高品質の鏡面研磨を生産するのに最適である。
表面処理における電気化学加工と研磨の利点
電気化学加工と研磨は、従来の方法よりも表面仕上げを実現する上でいくつかの利点がある。
まず、これは非接触プロセスであり、工具とワークとの間に物理的な接触がないことを意味し、これにより工具摩耗のリスクが低減される。
第二に、このプロセスは、複雑な幾何学的形状と到達しにくい領域から材料を除去するために使用することができ、これらの領域は従来の方法では実現することが困難である。
第三に、これは材料を迅速に除去し、全体の加工時間とコストを削減できるため、迅速でコスト効率の高いプロセスです。
電気化学加工研磨における表面仕上げに影響する因子
いくつかの因子は、電気化学的加工と研磨によって得られる表面仕上げに影響する。 第1の要因は使用する電解質のタイプであり、異なる電解質は異なる性質を持ち、表面仕上げ度に影響を与えるためである。 第2の要因は、材料除去率が電流密度に比例するため、電流密度である。 第3の要因は、異なるアノード材料が異なる性能を持ち、表面仕上げに影響を与えるため、アノード材料である。 4つ目の要因は、電圧、電流、温度などのプロセスパラメータです。これらのパラメータは材料除去率と表面仕上げ度に影響を与えるためです。
電気化学加工と研磨における一般的な課題とトラブルシューティング
電気化学加工と研磨は複雑なプロセスである可能性があり、その過程でいくつかの課題が発生する可能性があります。 最も一般的な課題の1つは、電解質流の変化が実現される表面仕上げに影響を与えるため、電解質流の一貫性を維持することである。 もう1つの一般的な課題は、電流密度の変動により材料除去と表面仕上げが不均一になるため、一貫した電流密度を維持することです。 これらの問題を解決するためには、プロセスを密接に監視し、必要に応じて調整する必要があります。
電気化学加工と研磨の各業界における応用
電気化学加工と研磨は航空宇宙、医療、自動車、電子など多くの業界で応用されている。 航空宇宙産業では、ECMは、タービン翼やエンジン部品などの複雑な幾何形状を有する部品を製造するために使用される。 医療業界では、ECMは正確な寸法と表面仕上げを有するインプラントおよび医療機器を製造するために使用されている。 自動車業界では、ECMは、高精度で表面仕上げ性のあるエンジン部品と変速機部品を製造するために使用されている。 電子産業では、ECMは、高精度で表面仕上げ性のあるマイクロ電気機械システム（MEMS）および他の電子部品を製造するために使用される。
結論
要するに、電気化学加工と電気化学研磨は金属部品の正確な表面仕上げを実現する有効な方法である。 ECMは主に材料の除去と成形に用いられるが、比較的滑らかな表面仕上げを生成することができる。 より微細な表面処理のために、電気化学研磨は表面粗さを比類のない制御することができ、非常に均一性と一致性のある鏡面を生成することができる。