미세 가공 - 전기 화학 가공

1. 전기 화학 가공 소개.

음극과 양극의 표면에서 발생하는 전자의 이득 또는 손실과 관련된 화학 반응을 전기 화학 반응이라고 합니다. 이러한 전기 화학 반응을 가공에 사용하는 방법을 전기 화학 가공(ECM)이라고 합니다. 전기 화학 가공의 원리에 따라 이 기술은 전기 화학 가공, 전기 화학 연마 및 전기 화학 디버링을 포함한 양극 용해 원리에 기반한 감산 제조와 전기 성형, 전기 도금 및 전기 브러시 도금을 포함한 음극 증착 원리에 기반한 첨가제 제조의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 방전 가공(EDM)에 비해 전기 화학 가공은 더 높은 재료 제거율, 열 영향 영역 없음, 매끄러운 표면 마감, 공구 마모 없음 등의 이점을 제공합니다.

화학 반응에서 금속이 염 용액과 접촉하면 금속이 용액의 이온에 전자를 기부하고 용액으로부터 전자를 얻는 전자 교환이 종종 발생합니다. 이 전자 교환이 평형에 도달하면 금속 표면에 얇은 이중층이 형성됩니다. 화학적으로 활성인 금속의 표면은 음전하를 띠고 용액은 양전하를 띠며, 반응성이 낮은 금속의 표면은 양전하를 띠고 용액은 음전하를 띠게 됩니다. 이중층이 존재하면 금속과 염 용액 사이에 전위차가 발생합니다. 염 용액에서 금속의 용해와 증착 사이의 평형으로 인해 생성되는 이 전위차를 평형 전극 전위라고 합니다. 금속이 다른 전해질에 담그면 이중층과 전위차를 형성합니다. 두 개의 금속 전극을 도체로 연결하면 전자가 도체를 통해 흐르면서 1차 전지가 만들어집니다. 전자는 철 전극에서 구리 전극으로 흐르는데, 이 전자의 흐름은 매우 느립니다. 전기화학 가공 기술은 이러한 전자 흐름의 원리를 활용합니다.

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그림 1.1에서 볼 수 있듯이, 가공 과정에서 외부 전기장을 가하여 전자의 유속을 가속화함으로써 화학 반응 속도를 높이고 금속 물질을 제거할 수 있습니다. 이 외부 전기장을 적용하는 방법은 전해 셀과 1차 셀을 결합하는 것과 같습니다. 전원을 인가한 후 전기장력의 영향으로 전해질의 양이온은 음극(Cu 전극) 쪽으로 이동하고 음이온은 양극(Fe 전극) 쪽으로 이동합니다. 외부 전원은 양극에서 지속적으로 전자를 끌어와 양극 금속 이온을 빠르게 용해시키는 동시에 음극에 전자를 공급하여 양이온을 증착시킵니다.

2. 전기 화학 가공 기술의 특징.

1. 다음과 같이 강도와 경도가 높은 가공하기 어려운 금속 소재를 가공할 수 있습니다. 텅스텐 카바이드, 티타늄 카바이드 및 고온 합금을 가공할 수 있습니다. 또한 가공 속도는 금속의 기계적 특성에 영향을 받지 않습니다. 항공기 엔진 블레이드, 로켓 엔진 노즐, 일체형 임펠러, 다양한 복잡한 2차원 또는 3차원 구멍 및 표면과 같은 고강도 소재 표면의 복잡한 캐비티를 가공하는 데 사용할 수 있습니다.
2. 가공 과정에서 절삭력이나 절삭 열이 발생하지 않아 변형되기 쉬운 얇은 두께의 부품을 가공하는 데 특히 적합합니다. 전기 화학 가공은 이온의 형태로 수행되는 냉간 가공 방법입니다. 가공 공정에 잔류 응력이나 열 영향 영역이 없어 버나 섬광 없이 공작물의 표면 품질이 우수합니다.
3. 가공 공정에 사용되는 공구는 마모가 없어 오랫동안 사용할 수 있습니다. 그러나 음극 생성물의 침착과 공구의 음극에 대한 단락 화상의 영향을 방지할 필요가 있습니다. 전기 화학 가공은 특히 방전 가공보다 재료 제거율이 훨씬 높은 전기 화학 가공에서 높은 효율성을 가지고 있습니다.
4. 전기화학 가공 기술은 전도성 소재만 가공할 수 있습니다. 기존의 기계 가공에 비해 전기 화학 가공 장비는 더 많은 투자가 필요하고 더 많은 공간을 차지합니다. 또한 사용되는 전해질은 장비를 부식시킬 수 있으며, 전해질 제품은 환경에 영향을 미칠 수 있습니다.