CÔNG NGHỆ ĐIỆN HÓA INOX

Tạp chí Khoa học & Công nghệ
-
Số 4
(
48
) Tp 2
/
Năm 2008

93

HON THIN B MT SN PHM THẫP KHễNG G
BNG PHNG PHP NH BểNG IN HO
Nguyn Vn Sa - Nguyn Vn Ng (Vin Luyn kim en)
1. t vn
Trong giai on hin nay, thộp khụng g c s dng rng rói trong cỏc ngnh k thut
cng nh trong i sng hng ngy. Thộp khụng g l loi vt liu bn vng trong mi iu kin
mụi trng nờn thi gian s dng bn v p hn nhiu so vi cỏc loi thộp thụng thng khỏc.
i vi thộp khụng g, vic hon thin b mt cú mt ý ngha quan trng, nú to búng p
khụng thua kộm lp m crụm cao cp v lm tng thNm m ca sn phNm lờn gp nhiu ln.
cỏc nc cụng nghip tiờn tin, t lõu ngi ta ó nghiờn cu k cụng ngh x lớ v hon thin
b mt thộp khụng g. Lỳc u, ngi ta s dng phng phỏp ỏnh búng c hc. Phng phỏp
ny ũi hi nhiu nguyờn cụng v tn kộm vt t cng nh thi gian kộo di. Tuy nhiờn, i vi
cỏc chi tit cú cu hỡnh phc tp thỡ phng phỏp ỏnh búng c hc khụng ỏp ng c yờu
cu. Vỡ vy, s dng phng phỏp in hoỏ hon thin b mt l ti u nht.
Hin nay nc ta, cỏc sn phNm ch to t thộp khụng g rt a dng v c s dng
rng rói trong nhiu lnh vc. So vi sn phNm ca nc ngoi, cht lng sn phNm ca chỳng
ta cũn thua kộm, nht l khõu hon thin b mt. Trong bi ny, xin nờu nhng kt qu nghiờn
cu thc nghim hon thin b mt thộp khụng g bng phng phỏp ỏnh búng in hoỏ.
2. Nghiờn cu phng phỏp ỏnh búng in húa
Thộp khụng g l loi vt liu rt ớt b n mũn trong mụi trng xõm thc. Thộp khụng g

cha nhiu nguyờn t hp kim hoỏ nh Cr, Ni, Mn, Ti, Mo, N Tu thuc vo cu trỳc, thộp
khụng g c phõn chia ra cỏc nhúm sau: mactensit, ferit, austenit Dự thuc nhúm no nhng
c trng ca nú l bn vng khụng b ụ xi hoỏ (inoxydable).
Quỏ trỡnh ỏnh búng in hoỏ cng ging nh quỏ trỡnh m kim loi, nhng õy chi
tit kim loi c ỏnh búng úng vai trũ ant ho tan. Quỏ trỡnh ỏnh búng xy ra anụt vi
vic ho tan nhng im li trờn b mt kim loi trong dung dch in li khi cú dũng in mt
chiu chy qua. iu kin cn thit cho quỏ trỡnh xy ra l s cú mt ca nhiu i-on phc trong
dung dch in li. Do ú thnh phn dung dch in li quyt nh rt nhiu n cht lng b mt.
Thc t cho thy vic la chn thnh phn dung dch in li, la chn cht tr dung cng
nh ch cụng ngh hon ton ph thuc vo bn cht kim loi em ỏnh búng.
Ngi ta ó nờu ra nhng yu t nh hng n quỏ trỡnh ỏnh búng in hoỏ nh sau:
- nh hng ca ph gia vụ c: S cú mt ca ph gia vụ c, vớ d nh CrO
3
trong dung
dch in li cú nh hng tt ti kh nng ỏnh búng in hoỏ cỏc mỏc thộp khỏc nhau. Nú cú
tỏc dng lm tng búng. nhng cú nh hng nh ti s san phng mp mụ b mt.
- nh hng cht hot ng b mt (HBM): Nú gúp phn ci thin rt nhiu cht lng
ỏnh búng. Khi thờm cht hot ng b mt (vớ d nh Sunfụpụnat) cho phộp thc hin quỏ
trỡnh ỏnh búng in hoỏ theo hng xỏc nh. Nng v bn cht ca cht ph gia l iu cn
quan tõm nht.
Hội thảo Khoa học toàn quốc Công nghệ vật liệu và bề mặt - Thái Nguyên 2008

94

- nh hng b mt chi tit trc khi ỏnh búng: Kh nng ca phng phỏp ỏnh búng
in hoỏ khụng phi l khụng cú gii hn. nhỏm b mt ca chi tit thng c ci thin 1-
2 cp so vi ban u, tuy nhiờn, trong nhiu trng hp cú th vt 3-4 cp v t nhỏm ti
12- 13. Do ú vic chuNn b b mt ban u l yu t quyt nh n cht lng ỏnh búng
in hoỏ sau ny.
- nh hng ca thi gian i vi cht lng b mt: gim khi lng ca kim loi

ỏnh búng u tng nhanh theo thi gian. cú c cht lng b mt tt nht, thi gian ỏnh
búng thng c xỏc nh theo kinh nghim da trờn s bin i khi lng so vi mc to
phng b mt v s thay i kh nng phn x ca b mt ỏnh búng.
- nh hng ca mt dũng: Mt dũng cng cao thỡ lng kim loi b n mũn cng nhiu.
- nh hng ca nhit : Nhit cú nh hng rt nhiu n quỏ trỡnh ỏnh búng in
phõn, nhit cng cao thỡ quỏ trỡnh xy ra cng nhanh.
- nh hng quỏ trỡnh gia cụng c khớ: Bin cng (ộp, dp, kộo) hoc tng nộn cht
kim loi (rốn) rt thun li cho quỏ trỡnh ỏnh búng in hoỏ. Gia cụng c khớ to nờn b mt li
lừm s khụng thun li cho quỏ trỡnh ny.
- nh hng ca quỏ trỡnh nhit luyn: Qua x lớ nhit luyn lm gim ng sut, tng
tớnh ng nht ca cu trỳc, to iu kin ht nh mn ng u giỳp cho sn phNm cú cht
lng b mt t búng cao trong thi gian ngn nht.
T thc t sn xut, ngi ta ó xỏc nh c cỏc thụng s ti u nh sau:
+ Nhit ca dung dch in li khụng vt quỏ 60-80
o
C.
+ Thi gian ỏnh búng khi khụng cú cht HBM l 5-15 phỳt, khi cú cht HBM l 1-5 phỳt.
+ Mt dũng l 40-150 A/dm
2
, khi cú cht HBM cú th nõng cao n 200-300 A/dm
2
.
3. Kt qu xỏc nh cỏc thụng s quỏ trỡnh ỏnh búng in húa
3.1. Dng c nghiờn cu
- B in phõn c ch to t ờbụnit, cú kớch thc 80x150x100 mm.
- Catụt bng thộp khụng g Cr18Ni10Ti.
- Mỏy chnh lu: BCA-20A.
- Mu thớ nghim bng thộp khụng g SUS 316L hỡnh tr cú kớch thc: 20x6;
20x10; 20x14; 20x20. nhỏm b mt 9.
nhỏm b mt c kim tra ti Trng i hc Bỏch khoa H Ni.

3.2. Thớ nghim xỏc nh cỏc thụng s
a) Dung dch in li khụng cú cht ph gia
Dung dch in li gm:
- Axit sunphuric (H
2
SO
4
) : 15%,
- Axit phtphoric (H
3
PO
4
): 65%,,
- Nc : Cũn li
Cỏc thớ nghim cú kt qu nh trong bng 1.
T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ
-
Sè 4
(
48
) Tập 2
/
N¨m 2008

95

Bảng 1. Đánh bóng điện hoá bề mặt thép không gỉ SUS316L sử dụng dung dịch điện li không có chất phụ gia
Mật độ dòng (A/dm
2
) 20 30 40 50

Thời gian (phút) 12 10 9 8
Độ phản quang (%) 55 56 60 60
Độ nhám bề mặt (∇) ∇10 ∇10 ∇10 ∇10
Nhận xét: Bề mặt mẫu có độ bóng không đều, phải sử dụng mật độ dòng lớn vì độ dẫn
điện của dung dịch kém, thời gian kéo dài và chất lượng bề mặt không cao.
b) Dung dịch điện li có chất phụ gia CrO
3

- Axit sunphuric (H
2
SO
4
): 15%,
- Axit phốtphoric (H
3
PO
4
): 65%,,
- Crômic anhyđrơ:6%
- Nước: Còn lại
Các thí nghiệm có kết quả như trong bảng 2.
Bảng 2. Đánh bóng điện hoá bề mặt thép không gỉ SUS316L sử dụng dung dịch điện li có chất phụ gia CrO
3
.
Mật độ dòng (A/dm
2
) 10 20 30 40
Thời gian (phút) 10 9 8 8
Độ phản quang (%) 62 68 70 75
Độ nhám bề mặt (∇) ∇10 ∇11 ∇11 ∇11

Nhận xét: Độ dẫn điện của dung dịch tăng nên khả năng đánh bóng đều hơn, chất lượng
bề mặt tốt và thời gian rút ngắn hơn.
c) Dung dịch điện li có phụ gia hữu cơ (HĐBM)
- Axit sunphuric (H
2
SO
4
): 15%,
- Axit phốtphoric (H
3
PO
4
): 65%,,
- Carboxymethylcellulose (CMC): 2g/l
- Nước: Còn lại
Bảng 3. Đánh bóng điện hoá bề mặt thép không gỉ SUS316L
sử dụng dung dịch điện li có chất phụ gia hữu cơ (CMC)
Mật độ dòng (A/dm
2
) 30 50 70 90
Thời gian (phút) 8 6 5 4
Độ phản quang (%) 71 76 81 82
Độ nhám bề mặt (∇) ∇11 ∇11 ∇12 ∇12
Nhận xét: Có chất lượng bề mặt tốt nhất, giảm được thời gian và có thể tăng cao mật độ
dòng, năng suất đánh bóng cao.
Sau quá trình thí nghiệm trên các loại thép không gỉ khác nhau với các dung dịch có
thành phần khác nhau, chúng tôi đưa ra được sơ đồ công nghệ đánh bóng điện hoá sau đây:
Chi tiết đánh bóng → khử dầu mỡ → tNy gỉ sét → rửa sạch → đánh bóng điện hoá →
rửa nước lạnh → trung hoà axit dư → rửa nước nóng → sấy → bao gói thành phNm.
Hội thảo Khoa học toàn quốc Công nghệ vật liệu và bề mặt - Thái Nguyên 2008

96

4. Kt lun
- Quỏ trỡnh nghiờn cu ó xỏc nh c cỏc thụng s ti u v xõy dng c quy trỡnh
cụng ngh v ỏnh búng in hoỏ thộp khụng g. Cht lng b mt cỏc sn phNm thộp khụng g
sau khi ỏp dng phng phỏp ny t cht lng cao.
- Phng phỏp ỏnh búng in hoỏ thớch hp cho cỏc sn phNm cú hỡnh dỏng phc tp.
S dng phng phỏp ny s mang li hiu qu cao c v nng sut ln cht lng
Túm tt
Bi bỏo ny trỡnh by cỏc kt qu nghiờn cu v cụng ngh ỏnh búng in hoỏ thộp
khụng g mỏc SUS 316L.
Cỏc kt qu nghiờn cu ny cú th c ng dng rng rói trong vic ỏnh búng cỏc chi
tit cú hỡnh dng phc tp m phng phỏp ỏnh búng c hc khụng gii quyt c, c bit l
cỏc chi tit dựng trong phu thut chn thng chnh hỡnh nh np xng, vớt xng, van tim
nhõn to.v.v.
Summary
This paper presents the research result about technology for electrochemical polishing
stainless steel SUS 316L.
These results can be applied broadli in polishing complicated shape details which can
not be done by using mechanical methods, especialli details used in traumatic and orthopedic
surgery such as bone plates, bone screws, artificial cardiac valve

Ti liu tham kho
[1]. TCVN 2511-1995: Nhỏm b mt Thụng s c bn v tr s.
[2]. D. Englebert (2000), Passivation of stainless steel.
[3] . Hui Zhao, Jan Van Humbeeck, Jỹrgen Sohier and Ivan De Scheerder (2005), Electrochemical
polishing of 316L stainless steel slotted tube coronary stents.
[4]. L.I. Kadaner (1976), Spravochnik po galvanostegii, KIEV, Tekhnika.
[5]. V.M. Stanko(1975), Electrokhimicheskaia polirovka s primeneniem poverkhnostno activnyx

vessestv. Moskova. Chermetinforrmatsia.
[6]. M. Haùdopoulos, S. Turgeon, G. Laroche and D. Mantovani (2004), Surface modifications of 316
stainless steel for the improvement of its interface properties with RFGD-deposited fluorocarbon coating.
[7]. Shuo Jen Lee et al: The polishing mechanism of electrochemical mechanical polishing
technology, Journal of Materials Processing Technology, Volume 140, Issues 1-3, 2003, p. 280.
[8]. V.M. Maslovski, P.D. Dudko (1974), Polirovanie metalov i splavov, Moskova, Vyissaia Skola.
[9]. V.M. Stanko(1979), Electrokhimicheskaia polirovka metallov. Moskova, Metallurgizdat.