مبدأ:
مبدأ التلميع الإلكتروليتي هو أساساً:
تُشكّل أيونات المعدن المنفصلة عن الأجزاء المعدنية طبقةً من غشاء الفوسفات مع حمض الفوسفوريك الموجود في سائل التلميع الممتص على سطح هذه الأجزاء. يكون هذا الغشاء المخاطي أرقّ عند النتوءات وأكثر سمكًا عند الأجزاء المقعرة. ونظرًا لارتفاع كثافة التيار عند النتوءات، فإنه يذوب بسرعة. ومع تدفق الغشاء المخاطي، يتغير شكل السطح المقعر والمحدب باستمرار، ويصبح السطح الخشن أكثر استواءً تدريجيًا.
يتم توصيل الجزء المعدني بالقطب الموجب لمصدر الطاقة المستمر كأنود. وتُستخدم المواد الموصلة المتآكلة بفعل الإلكتروليتات ككاثودات.
طريقة معالجة إلكتروليتية تستخدم مبدأ أن النقاط المحدبة المجهرية على سطح المعدن تخضع أولاً للذوبان الأنودي في إلكتروليت محدد وبكثافة تيار مناسبة لإجراء عملية التلميع.
عند تشغيل الطاقة لفترة زمنية محددة (عادةً من عشرات الثواني إلى بضع دقائق)، تذوب الأجزاء المحدبة الصغيرة على سطح القطع المعدنية تدريجيًا، لتصبح سطحًا أملسًا ولامعًا. تتميز عملية التلميع الإلكتروليتي بما يلي: ① لا ينتج عن السطح المصقول طبقة متحولة، ولا إجهاد إضافي، ويمكن إزالة طبقة الإجهاد الأصلية أو تقليلها؛ ② يمكن معالجة المواد الصلبة واللينة، والأجزاء والمنتجات ذات الجدران الرقيقة والمعقدة الشكل والصغيرة التي يصعب تلميعها ميكانيكيًا؛ ③ مدة التلميع قصيرة، ويمكن تلميع عدة أجزاء في الوقت نفسه، مما يحقق كفاءة إنتاجية عالية؛ ④ ترتبط خشونة السطح التي يمكن تحقيقها بالتلميع الإلكتروليتي بخشونة السطح الأصلية، ويمكن تحسينها عمومًا بمقدار درجتين. مع ذلك، ونظرًا لعيوبها المتمثلة في قلة تنوعها، وقصر عمرها الافتراضي، وقوة تآكل المحلول الإلكتروليتي، فإن نطاق تطبيق التلميع الإلكتروليتي محدود. يُستخدم التلميع الإلكتروليتي بشكل أساسي للمنتجات والأجزاء المعدنية ذات الأسطح الخشنة، مثل العواكس، وأدوات المائدة المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ، والزخارف، وإبر الحقن، والزنبركات، والشفرات، وأنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ في المعدات الطبية. كما يُمكن استخدامه لتلميع بعض القوالب (مثل قوالب الباكليت وقوالب الزجاج) وأقراص الطحن المعدنية.
يُستخدم التلميع الإلكتروليتي بشكل أساسي لتلميع أسطح قطع العمل المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ. تُصنّف قطع العمل المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ إلى ثلاث فئات: 200، 300، و400. تتطلب كل فئة من هذه الفئات استخدام سائل تلميع إلكتروليتي مُخصّص. على سبيل المثال، يتطلب الفولاذ المقاوم للصدأ من الفئة 200 استخدام تركيبة خاصة بهذه الفئة، ولا يُمكن تطبيقها على الفولاذ المقاوم للصدأ من الفئتين 300 أو 400. لطالما شكّل هذا الأمر مشكلة رئيسية، لأن بعض الشركات المصنّعة تُنتج قطع عمل مُركّبة، تجمع بين الفولاذ المقاوم للصدأ من الفئتين 200 و300 أو 400.
عملية إنتاج التلميع الإلكتروليتي:
① تعليق الأجزاء المعدنية المطلية بالكهرباء.
② إزالة الشحوم والأغشية الكهروكيميائية لتسهيل التلميع الكهروكيميائي.
③ اغسل بالماء الساخن أولاً، ثم بالماء البارد. إذا لزم الأمر، استخدم جهاز التنظيف بالموجات فوق الصوتية لإزالة الزيوت والصدأ والأحماض وغيرها من الأوساخ الموجودة على السطح تماماً.
④ التلميع الكهروكيميائي لجعل سطح الجزء المطلي ناعمًا ولامعًا، وتحسين قوة ربط الطلاء.
⑤ اغسل في خزان ماء بارد جارٍ لتنظيف سائل التلميع المتبقي على السطح لمنع تآكل السطح.
⑥ معادلة الحمض في خزان قلوي لإزالة آثار الحمض بشكل أكبر.
⑦ اغسل في خزان ماء بارد متحرك لإزالة القلويات المتبقية على السطح وجعلها متعادلة.
⑧ اغمرها في حمض ضعيف لبضع ثوانٍ لكشف البنية المعدنية على السطح وتحسين قوة الترابط الكيميائي والفيزيائي للسطح.
⑨ اغسل في خزان ماء بارد لإزالة الحمض المتبقي على السطح لتجنب التأثير على الالتصاق بين الطبقة المطلية بالكهرباء والركيزة.
⑩الطلاء الكهربائي في خزان طلاء النحاس للحصول على طبقة انتقالية على سطح الجزء المطلي.
تأثير التلميع الإلكتروليتي:
يُحسّن التلميع الكهربائي دقة أدوات القياس المختلفة، ويرفع مستوى تشطيب أسطح المنتجات إلى مستوى عالٍ جدًا، لا سيما الأجزاء المصقولة ميكانيكيًا مسبقًا، حيث يُمكنها الحصول على لمعانٍ يشبه المرآة، وهو أمرٌ ضروريٌّ لإنتاج المعدات العاكسة مثل تجهيزات الإضاءة. كما يُزيل التلميع الكهربائي لأدوات القطع طبقة التشوه على سطحها، ويُحسّن تشطيب سطح العمل، ويُحسّن ظروف تشغيلها، ويُطيل عمرها الافتراضي، ويتجنّب عيوب تشوّه البنية المعدنية، وانخفاض الصلابة، وحتى التشققات على سطح الأداة بعد عمليات الطحن والتلميع الميكانيكية. بعد التلميع الكهربائي، تُلبّي أدوات القياس مثل الميكرومترات، والمساطر الورنية، والمقاييس الأسطوانية متطلبات الدقة والتشطيب العالية للغاية المطلوبة لأدوات القياس. في صناعة الأجهزة الطبية، يُعدّ التلميع الكهربائي طريقة معالجة مثالية لشحذ إبر الخياطة المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ والأدوات الجراحية. بالنسبة لبعض المعدات الخاصة، يُمكن استخدام التلميع الكهربائي لإنتاج أسلاك من الثوريوم والنيوبيوم واليورانيوم بقطر يصل إلى عدة ميكرونات وبجودة سطح عالية، يصعب الحصول عليها بطرق السحب، كما أن بريقها المعدني لا يبهت حتى بعد مرور وقت طويل. يُستخدم التلميع الكهربائي على نطاق واسع أيضًا في تحضير أقراص الطحن المعدنية. وقد أظهرت التجارب العملية أنه عندما تكون جودة السطح الأصلية للأجزاء منخفضة، يُمكن تحسينها عمومًا بمقدار درجة أو درجتين بعد التلميع الكهربائي؛ أما عندما تكون جودة السطح الأصلية عالية، فيُمكن تحسينها بمقدار درجتين إلى ثلاث درجات.
يمكن للتلميع الكهربائي إزالة بعض الأضرار الميكانيكية من سطح المعدن. وبالمقارنة مع التلميع الميكانيكي، يكون السطح بعد التلميع الكهربائي خالياً من الإجهاد. مع ذلك، لا يُنصح بتلميع الأسطح شديدة الخشونة مباشرةً بالتلميع الكهربائي.
تُستخدم هذه الطريقة غالبًا لتحسين تشطيب سطح الألومنيوم وسبائكه، والفولاذ الكربوني، والفولاذ المقاوم للصدأ، والمعادن غير الحديدية الأخرى لتلبية احتياجات ظروف تشغيل معينة للمكونات (مثل الحاجة إلى تقليل معامل الاحتكاك السطحي، ومتطلبات مطابقة التفاوتات الدقيقة، وما إلى ذلك) ولتحسين المظهر الزخرفي للمنتجات المعدنية.
يمكن الحصول على سطح لامع عن طريق إطالة وقت التلميع، وزيادة درجة حرارة التلميع وكثافة التيار.
يؤدي التلميع الكهربائي إلى إذابة كمية قليلة جدًا من المعدن. وبناءً على جودة سطح التلميع، يتراوح سمك طبقة التلميع عادةً بين 2.5 و 65 ميكرومتر.
دور ومزايا التلميع الإلكتروليتي:
1. تحسين تشطيب السطح: يمكن للتلميع الإلكتروليتي أن يزيل بشكل فعال طبقة الأكسيد والزيوت والشوائب الموجودة على سطح المعدن، مما يؤدي إلى تحسين تشطيب السطح.
2. زيادة سطوع السطح: يتميز سطح المعدن المصقول بانعكاسية ومعامل انكسار أعلى، مما يزيد من سطوع السطح.
3. إزالة عيوب السطح: يمكن للتلميع الإلكتروليتي إصلاح الخدوش والضربات والعيوب الأخرى على سطح المعدن، مما يجعل السطح أكثر نعومة.
4. تحسين مقاومة التآكل: سطح المعدن المصقول أكثر نعومة، مما يساعد على تحسين مقاومته للتآكل.
5. تحسين جودة السطح: يمكن للتلميع الإلكتروليتي أن يحسن جودة المظهر العام للمنتجات المعدنية ويزيد من القدرة التنافسية للمنتجات في السوق.
تطبيق التلميع الكهربائي في مجالات مختلفة:
1. التصنيع باستخدام الحاسوب (CNC): يستخدم التلميع الكهربائي على نطاق واسع في معالجة أسطح المواد المعدنية المختلفة، مثل الفولاذ والألومنيوم والنحاس وما إلى ذلك.
2. صناعة السيارات: يمكن استخدام التلميع الكهربائي في تصنيع وصيانة أجزاء السيارات، مثل أسطوانات المحرك، وعمود المرفق، وما إلى ذلك.
3. صناعة الطيران والفضاء: تتمتع عملية التلميع الكهربائي بمجموعة واسعة من التطبيقات في مجال الطيران والفضاء، مثل شفرات محركات الطائرات، ولوحات أجهزة الطيران، وما إلى ذلك.
4. صناعة الإلكترونيات الاستهلاكية: يمكن استخدام التلميع الكهربائي في تصنيع وتجميع المكونات الإلكترونية، مثل لوحات الدوائر والمكثفات وما إلى ذلك.
5. أجزاء الروبوتات وأجزاء الطائرات المسيّرة: تعمل عملية التلميع الكهربائي على جعل سطح أجزاء الروبوتات وأجزاء الطائرات المسيّرة أملسًا، وتقلل الاحتكاك بين الأجزاء. كما أنها تُحسّن دقة الأجزاء، وتُستخدم في تصنيع الأجزاء الدقيقة حسب الطلب.
6. صناعة قطع غيار الأجهزة الطبية وقطع غيار المعدات الطبية: كما ذكرنا سابقًا، فإن التلميع الكهربائي هو الطريقة المثلى لمعالجة بعض الأجزاء الطبية الخاصة.
