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利用者:加藤勝憲/電解研磨

電解研磨は、電気化学研磨、陽極研磨とも呼ばれ、金属材料表面の微細な凸凹を除去する電気化学処理で、微細な山や谷を均すことで表面粗さを減らし、表面仕上げを改善する。

電解研磨は、電解加工と比較されることが多いが、それとは明確に異なる。金属部品の研磨、不動態化、バリ取りなどに使用される。電解研磨は、しばしば電気めっきの逆と表現される[1]。

電解研磨は、微細な構造を作成するときに、砥粒による精密研磨の代わりに使用されることもある[2]。

原理

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Electropolishing principle:1. Electrolyte2. Cathode 3. Work-piece to polish (Anode)4. Particle moving from the work-piece to the cathode 5. Surface before polishing6. Surface after polishing

通常、被加工材は温度制御された電解液槽に浸され、直流電源のプラス端子に接続されて陽極として機能する。直流電源のマイナス端子は陰極に接続される。

陽極では表面の金属が酸化されて電解質に溶け、陰極に電流が流れる。陰極では還元反応が起こり、通常は水素が発生する。

電解研磨に用いられる電解液は、硫酸とリン酸の混合液など、粘度の高い濃厚な酸溶液であることがほとんどである。

その他の電解液としては、過塩素酸と無水酢酸の混合液（致命的な爆発を起こしたことがある）、硫酸のメタノール溶液などが文献に報告されている[3]。

粗い表面を電解研磨するには、表面形状の凸部が凹部よりも速く溶解する必要がある。このプロセスは陽極レベリングと呼ばれ、表面形状を測定する際に不正確な分析を行う可能性がある[4]。


電解研磨条件下での陽極溶解は、角やバリに対する電流密度の増加により、金属物体のバリ取りを行う。最も重要なことは、電解研磨は、一定の温度と撹拌条件のもと、電圧に対する電流依存性（分極曲線[5]）に従うことで達成できる拡散制限定電流プラトーで行うべきであるということである。

応用

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操作が簡単で、不規則な形状の物体を研磨するのに役立つため、電解研磨は半導体製造の一工程にもなっている[6]。

電解研磨は設備・加工機械の滅菌にも使用できるため、このプロセスは食品、医療、製薬業界で重要な役割を果たしている。 [7] [8]

洗濯機のドラム、船舶や航空機のボディ、自動車などの大型金属部品のポストプロダクションで一般的に使用されています。 [9] [10]

ほぼすべての金属を電解研磨できますが、最も一般的に研磨される金属は、300 および 400 シリーズのステンレス鋼、アルミニウム、銅、チタン、ニッケルおよび銅合金です。 [11] [12]

超高真空(UHV) コンポーネントは通常、真空圧、ガス放出率、排気速度を向上させるために表面を滑らかにするために電解研磨されます。

電解研磨は、透過型電子顕微鏡やアトム プローブトモグラフィー用の薄い金属サンプルを準備するために一般的に使用されます[13] 。

関連規格

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  • ISO .15730:2000 金属およびその他の無機コーティング - ステンレス鋼の平滑化および不動態化の手段としての電解研磨
  • 電解研磨バイオプロセス装置のASME BPE 規格
  • SEMI F19、半導体用途の電解研磨仕様
  • ASTM B 912-02 (2008)、電解研磨を使用したステンレス鋼のパッシベーション
  • ASTM E1558、金属組織試験片の電解研磨に関する標準ガイド

利点

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  • 結果は、多くの人々によって審美的に満足できると考えられています. [14] [15]
  • 殺菌しやすい清潔で滑らかな表面を作ります。
  • 他の研磨方法では届かない箇所も研磨できます。
  • 部品の表面から少量の材料 (通常、ステンレス鋼の場合は深さ 20 ～ 40マイクロメートル) [16]を除去すると同時に、小さなバリや高いスポットも除去します。必要に応じて部品のサイズを縮小するために使用できます。 [17]
  • ステンレス鋼は、表面から鉄を優先的に除去し、クロム/ニッケルの含有量を増やして、ステンレス鋼の最も優れた不動態化を実現します。 [18]

参照

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脚注・参考文献

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  1. ^ “Electropolishing”. Anopol Limited. 2023年11月8日閲覧。
  2. ^ G.F. Vander Voort, ed., "Chemical and Electrolytic Polishing," ASM Handbook, Vol. 9: Metallography and Microstructures, ASM International, 2004, p 281-293, ISBN 978-0-87170-706-2.
  3. ^ “The "Then & Now" of Electropolishing”. Anopol Limited/Surface World. 20 March 2017閲覧。
  4. ^ “Surface Texture: Electroplishing and Ra”. Anopol Limited/British Stainless Steel Association. 20 March 2017閲覧。
  5. ^ “Electrochemical Polarization: I . A Theoretical Analysis of the Shape of Polarization Curves”. Journal of The Electrochemical Society. 2022年11月30日閲覧。
  6. ^ “Semiconductor Electropolishing & Deburring Service | Able”. 2023年11月8日閲覧。
  7. ^ “Electropolishing applications and techniques”. 2023年11月8日閲覧。
  8. ^ "7 Industries That Depend on Electropolishing". https://www.electro-glo.com/7-industries-that-depend-on-electropolishing/
  9. ^ “Aerospace Electropolishing & Deburring Service”. 2023年11月8日閲覧。
  10. ^ “About Us | Electropolishing Solutions Since 1957 |”. 2023年11月8日閲覧。
  11. ^ “Metals That Can be Electropolished | Delstar Metal Finishing, Inc”. 2023年11月8日閲覧。
  12. ^ “Electropolishing Products”. 2023年11月8日閲覧。
  13. ^ F. Kelly, Thomas; K. Miller, Michael (2007). “Atom probe tomography”. Review of Scientific Instruments 78 (3): 031101. doi:10.1063/1.2709758. PMID 17411171. 
  14. ^ “Stainless Steel Electropolishing”. Arrow Cryogenics. 20 March 2017閲覧。
  15. ^ Electropolishing facts and calculations, by A.Lin, Ph.D. 69 pages
  16. ^ “Electropolishing”. Anopol Limited. 2023年11月8日閲覧。
  17. ^ “Electropolishing Basics: How Electropolishing works on stainless steel”. New England Electropolishing. 20 March 2017閲覧。
  18. ^ H. Magee. “Passivating and Electropolishing Stainless Steel Parts”. Carpenter Technology. Carpenter Technology Corporation. 4 December 2017閲覧。

外部リンク

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[[Category:金属加工]] [[Category:化学プロセス]]

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