전해연마 및 화학연마

[IGONI]

전해연마 및 화학연마

[1] 전해연마(electro-polishing)

전해연마는 피연마물제품을 직류전원의 양극에 접속하고, 전해액 중에서 음극에 상대시켜, 피연마체의 미세한 돌출부를 미세한 홈 부분보다 더 많이 용해시켜 표면을 평활하게 하며 주로 AUSTENITE계 스테인리스 강을 원재료로 사용한 제품을 전해연마 해서 많이 사용한다 소정의 외부전류를 흐르게 하여, 전기화학적 반응에 의하여 평활성 및 내식성향상을 시키는 원리입니다.

l        사용전류 : 교류, 직류, 교류+직류 – 일반적으로 직류사용.

   표2-13 전해연마탱크재료.   표2-14 전해연마액과 작업조건.

Ex) 스테인레스, 알루미늄,구리 및 구리합금,철강의 작은 물건등

전해연마 효과

1. 전해연마 후 금속표면에 치밀한 금속산화물 피막(부동태)형성 및 금속표면의 주성분 (Cr, Ni, Fe성분) 의 조성변화로 인하여 내식성이 향상된다.
2. 전해연마 후 기계연마에 비해 평활한 금속표면을 형성하여 금속표면에 반응물의 SLURRY의 흡착방지 효과가 뛰어납니다.
3. 가공 표면에 가공 경화층을 생성하지 않기 때문에 잔류응력이 거의 없습니다.

             200ℓ EP Drum                              SUS 316L EP Tank

[2] 화학연마 [化學硏磨, chemical polishing ]

강산·강알칼리 ·산화제와 같은 용액에 금속 또는 합금을 담그는 것만으로 금속 면의 볼록 부분을 화학적으로 용해시켜 광택이 나는 평활한 면으로 만드는 것이다.  예로부터 키린스 다듬질이라 하여 구리 ·황동 등의 지금(地金)을 도금하는 전처리로서 행하여졌는데, 1948년 미국의 H. 프레이 등이 화학연마라는 말을 사용해서 특허를 얻은 이래 이 말을 사용하게 되었다. 전해연마에 비해서 전기에너지가 불필요하며 조작이 간단하고 단시간에 대량 처리가 가능하고 균일하게 다듬질할 수 있으나, 작업 중 연마욕(硏磨浴)에서 유독가스가 발생하는 결점도 있다.

Ex)구리의 경우를 예로 들면, 황산 800g, 질산 100g, 염산 25g, 물 490g의 비율로 혼합한 연마용기에 약 40℃로 1분간 담근다.

▣ 연마기술 비교

	침전전해연마[E.P]	화학연마[C.P]	기계연마[Buffing]
평활성	◎	△	○
연마표면	(초) 경면	광택없음	광택
실효면적	극소(micro적 개선)	大	大
비부착성	◎	×	△
가공굴곡	없음	없음	있음
내식성	○	△	×

2-8 전처리

유지나 녹을 제거해서 깨끗한 금속표면을 갖도록 하여 부착이 좋고 pit나 부풀음이 발생하지 않도록 하는 과정.

① 化學的인 방법: 알카리탈지, 酸洗, 화성처리, Mecky등

② 物理的인 방법: Shot Blast, Grit Blast등

③ 야금법 : 열처리

전처리 공정

	STEEL	Cu	Zn D/C	Al
1. 연마	↓	Buff	Buff	Buff, Emery
2. 예비탈지	유기용제, 에멀젼, 알칼리
3. 본탈지	전해탈지	알칼리탈지	↓	↓
4. 수세	Spray 병행	Spray 병행	온수세, 회분식	단조식,다조식
5. 산처리	산세,전해탈지	산세	↓	↓
6. 수세	단조식,다조식	단조식,다조식	단조식,다조식	↓
7.광휘처리	↓	기린스 처리	↓	↓
8. 수세		단조식,다조식	↓	↓
9. 마무리 탈지	양극전해탈지	전해탈지	전해탈지(양극)	전해탈지
10. 수세	단조식,다조식	단조식,다조식	온수세, 회분식	단조식,다조식
11. 엣칭	↓	산침지	↓	NaCN 침지
12. 수세	↓	단조식,다조식	단조식,다조식	단조식,다조식
13. 활성화	산침지	NaCN 침지	산침지	50%HNO3
14. 수세	다조식	다조식	단조식,다조식	단조식,다조식
15. 중간층 형성	↓	↓	↓	Zincate 처리
16. 수세	↓	↓	↓	단조식,다조식
17. 스트라이크	↓	↓	CuCN Strike	CuCN Strike
18. 수세	↓	↓	↓	↓
19. 도금	CuCN Plating	Ni Plating	CuSO4 Plating	CuSO4 Plating

[2] 탈지공정 (Degreasing or Cleaning)
- 소재표면에 부착된 유지류의 오염을 제거
(1) 용제탈지법 (Solvent Degreasing)

광물류제거에 효과적이며 용제 내 또는 용제의 증기 속에 탈지할 물건을 침지하여 유지를 용해되어 제거한다.

(2) 에멀션탈지법 (Emulsion Degreasing)

유화탈지(乳化脫脂)라고도 하며 , 유기용제와 게면활성제와 물로 만든 에멀션을 사용.

(3) 알칼리탈지법 (Alkali Degreasing)

알카리액 중에서 물건을 침지하여 탈지하는 방법.

(4) 전해탈지법 (Electro Degreasing)

침적한 상태에서 전기를 통하여 기포를 발생시켜 물리적으로 탈지방법.

최종탈지에 사용한다.

(5) 초음파탈지법 (Ultrasonic Degreasing)

초음파 세척(Ultrasonic Cleaning)의 원리는 초음파 음압(音壓)효과와

Cavitation 효과를 이용하는 것으로서 특히 공동현상(Cavitation) 발생이 중요한

작용을 하여 이때 높은 압력이 발생한다.이 Cavitation은 기포의 진동에 따른

Micro Agitation과 기포의 파괴과정에서 발생하는 열과 화학적 작용을 수반하게

된다. 이러한 작용의 연속과 복합음 작용의 반복으로 세척액의 화학반응이

촉진되고 분산작용이 증가하여 세척물의 각종 이물질이 깨끗하게 제거되는

초정밀 세척이 이루어진다. 

[3] 탈청(녹제거)

          i.             산에 침지시키는 화학적방법

         ii.             샌드브라스트나 액체 호우닝등의 기계적 방법 

부식에 따라 생성된 금속화합물, 수산화물 또는 탄산염 등의 염류로 분말상의 것

1>붉은녹(수분에 용해된 철)

- 국부전지 작용 - 건조공기 중에 장시간 방치
- Fe → Fen+ ＋ ne- (붉은 녹 → 검은 녹)
- 수산화제이철 Fe(OH)3 - 산화제이철 Fe2O3
- 수산화제일철 Fe(OH)2 - 산화제일철 FeO
- 탄산제일철 FeCO3 - 탄산제일철 FeCO3
2>산화막(Oxidation film) : 공기중의 산소와 반응해서 형성된 산화물의 얇은 피막 (10-2∼10-1㎛)
3>부동태피막(Passivation film) : Al 및 그 합금에 따른 산화막(Al2O3)으로 대 단히 밀착성이 강하다. 생성된 피막은 용이 하게 박리되지 않으며, 부식의 진행을 막음.
4>스케일(Scale) : 열처리, 열간가공 등에 의해 변색을 동반한 비교적 두꺼운 피막
5>스머트 (Smut) : 알칼리탈지나 산처리등의 전처리를 행한 철강재료의 표면에 생성하고 부착된 극히 미세한 그을음상의 분말
- 저탄소강 보다 고탄소강에서 많이 발생. 강중에 함유되어 있는 C, Si 등의 산에 용해하지 않은 성분 및 Fe3O4등의 표면 생성물이 강재의 표면에 검은 피막으로 되어 잔존.

(1)붉은 피막                                                      (2)검은 피막

Fe(OH)3 Fe(OH)2 FeCO3 Fe

Fe2O3(92.3%) FeO(6.18%)　 FeCO3(0.62%)　 Fe

(3) Scale (570℃↗) (4) Scale (570℃↘)

Fe2O3(4.0%) Fe3O4(0.7%) FeO(95.3%) Fe

Fe2O3 Fe3O4　 Fe

일반적인 금속표면의 상태

(2) 산세(Pickling)
- 소재표면의 산화물을 제거
- 산처리 Mechanism : H2 gas 발생에 따른 기계적 작용,화학적 작용에 따른 용해작용
- 표면의 상황에 따라 3가지로 분류  
(1) 산처리 (Pickling) : 두꺼운 산화 피막제거, 장시간 산처리,녹이나 Scale이 없는 소재의 경우                          불필요                                                                                       (2) 산침지 (acid Dipping) : 얇은 산화막제거, 단시간 처리 (1분이내), 공정 중 생략 할 수 없음
(3) 엣칭 (Etching) : 가공변질 층의 제거, 단시간 처리 (1분이내), 고탄소강의 경우에 적용됨.
-산처리액: 황산이나 염산이 주류

	H2SO2	HCI
농도	10~20(Wt%)	10~50(Wt%)
온도	50~80℃	15~25℃
교반	하면좋다	하면좋다
Inhibitor	첨가요망	첨가요망
Cost	싸다	비싸다
특징	- 염산에 비해 용해 능력이 약함   - 철분의 증가로 용해 능력이 급격히  떨어짐	- 철분의 함유량이 약 16%일 때 용해능력이 최대   - 용액의 부분교환이 가능

(4) 알카리전해탈청법

          i.             철은 알칼리에 이해 침식되지 않으므로 산세와 같은 산식이 없다.

         ii.             녹은 전해 때 발생하는 가스에 의해서 기계적으로 탈락되며 전기화학적으로 요해 제거된다.

       iii.             녹이 제거되면서 동시에 탈지도 된다.

       iv.             수소취성이 생긴다.

(5) 스머트(Smut) 제거

브러싱을 하거나 알카리액 중에서 전해 또는 PR전해를 하여 제거

[운암]

금속의 가공이나 열처리 쪽은 너무 엄청나게 초정밀 이니 극 초정밀을 외처대도
표면처리와 도금 및 공해방지 환경쪽은 핵심 전문가 없이 공정을 끌다보니 등한시 하는데,
이 분야의 기능장을 독립시켜 전문가를 양성하는게 공업발전의 혁신을 이룰거라 믿소.