전해연마의 원리, 가공방법 및 효과

연마는 금속 가공에 있어서 마무리 가공에 속하는 가공법입니다. 다양한 연마가공 방식중에서 전해연마는 전기분해 작용을 통해 연마를 진행하는 것인데요. 오늘은 전해연마의 개요부터 원리, 가공방법 그리고 얻을 수 있는 효과까지 전반적으로 살펴보고자 합니다.

 

 

전해 연마란?

전해연마란 전기분해 원리를 이용하여 금속 표면을 녹여 연마효과를 얻는 가공법입니다. 일반적으로 SUS304나 SUS316등의 오스테나이트계 스테인레스와 알루미늄의 연마에 자주 이용되고 있습니다.

전해연마의 특징은 가공 후 외관이 미려해지는 것입니다. 물리적 연마나 세척 등으로는 제거하기 어려운 미세한 흠집이나 오염도 제거할 수 있고요. 또한 전해 연마한 금속의 표면은 균일하고 매끄러워지기 때문에 오염이 잘 묻지 않는 상태가 됩니다. 설사 얼룩이 묻더라도 가벼운 세척으로 깨끗하게 만들기 쉬워집니다. 

전해 연마 원리

전해연마는 전기분해 작용에 의해 실현됩니다. 전기분해란 화합물에 전압을 가함으로써 음극에서 환원반응, 양극에서 산화반응을 일으켜 화합물을 화학적으로 분해하는 방법입니다.

 

위의 그림을 예시로 전해 연마의 원리를 살펴보겠습니다. 우선, 연마하고 싶은 부품(그림의 원통형 부품)을 전해 연마액에 넣고, 플러스측의 전극과 연결합니다. 위의 그림에서 파란 선으로 그려져 있는 것이 양극입니다. 그리고 마이너스 측이 되는 음극도 마찬가지로 용액에 꽂아 전류를 흘려줍니다. 위 그림에서 음극은 붉은 선으로 그려져 있고, 연마액 용기 자체도 음극으로 취급되고 있습니다.

전류란 전자의 흐름으로 음극에서 양극으로 흐릅니다. 위의 그림에서 e가 나타내는 것이 전자인데요. 전자는 음극에서 양극을 향해 흐릅니다.

전해 연마에서는 음극에서 흘러온 전자를 연마 대상 표면의 금속 원자가 받으려고 합니다. 예를 들어 알루미늄 제품을 전해 연마할 경우에는 표면의 알루미늄 원자가 전자를 요구해 연마액 중에 녹는 것입니다. 특히 용액과 접촉하는 표면적이 넓은 요철 부분이 우선적으로 분해되기 때문에 결과적으로 요철이 줄어들고 표면은 매끄러워집니다. 동시에 표면에 불순물로 부착되어 있던 다른 금속 등도 녹아 제품 표면이 깨끗한 상태가 됩니다.

 

또한, 전해 연마한 부품의 소재가 스테인리스의 경우, 내식성도 향상됩니다.
스테인리스는 전해연마가 아니더라도 연마를 하면 표면에 산화피막을 일으키기 때문에 녹슬지 않지만 전해연마의 경우 다른 연마방법보다 높은 내식성을 실현할 수 있습니다. 왜냐하면 전해연마에서는 성분 중에서도 전해액이 우선적으로 전해액에 용출함으로써 연마한 표면에 크롬의 비율이 높아진 산화피막이 보다 치밀하고 보다 균일하고 보다 견고하게 형성되기 때문입니다.

전해 연마 방법

전해연마는 제품 표면의 음극에 가까운 부분부터 우선적으로 이루어집니다. 위의 그림으로 말하면 제품의 외면이 우선적으로 분해되게 됩니다.

이에 대해 별다른 대책을 세우지 않고 그대로 전해연마를 하는 것을 성행이라고 부릅니다. 용액과 최소한의 전극만 준비하면 되기 때문에 가장 저렴하게 할 수 있는 방법입니다. 그러나 현재 상태에서는 제품의 부위에 따라 전해 연마의 효과가 분산되어 곤란할 수도 있습니다.

이 경우 전해연마의 효과를 균일하게 하려면 제품 표면과 음극의 거리가 균등하게 되도록 고안해야 합니다. 이것에는 음극측 전극을 복수매 준비하는 등의 대책을 실시합니다.

 

 

위 그림에서는 상자 모양의 부품 내측도 적절히 전해 연마하기 위해 상자 안쪽에도 음극이 삽입되어 있습니다. 이처럼 전해연마하고자하는 제품의 형상이 복잡할수록 음극의 상태도 복잡해지기 때문에 비용이 높아집니다. 그런데 반대로 말하면 전극의 위치를 적절히 조절할 수 있다면, 다양한 형상의 부품들을 연마할 수 있다는 말이 됩니다. 예를 들어 폭이 좁은 파이프의 안쪽에 연마가 필요한 경우가 있다고 가정해봅시다. 가는 파이프 안쪽은 물리적 연마가 어렵겠죠? 하지만 전해 연마라면 안쪽에 음극을 배치하여 연마를 할 수 있게 됩니다.

전해 연마의 효과

전해연마는 표면의 요철이 큰 제품에는 적합하지 않습니다. 음극 위치 조절이 어렵고 위치에 따라 얼룩이 생기기 때문입니다. 하지만 흠집과 같은 미세한 요철이나 오염을 제거하는데는 아주 적합합니다. 그럼 전해 연마를 통해서 얻을 수 있는 효과는 어떤게 있을까요?

 

1. 연마를 통한 제품 품질향상

전해 연마를 통해 제품 표면의 미세한 오염이나 흠집, 스크래치를 없앨 수 있어 미려한 제품을 얻을 수 있습니다.


2. 용접 그을림 제거
용접 자국을 제거하기 위해서는 전해 연마만으로는 어렵기 때문에 산세척도 함께 실시되는 경우가 많습니다. 또한 용접 시 생기는 검은 누룽지 같은 부분은 전해 연마나 산세처리만으로도 제거가 어렵기 때문에 물리적 연마를 실시하기도 합니다. 

3. 세척효과
전해 연마에서는 눈에 보이지 않는 미세한 오염도 제거할 수 있습니다. 또한 표면이 매끄러워져 얼룩이 잘 생기지 않습니다.외관이 중요한 제품의 경우 전해연마를 실시하면 그 가치는 더욱 높아지겠죠?

 

 

4. 버(burr) 제거
금속 가공시 발생하는 버(burr)는 보통 물리적 연마나 화학 연마로 제거하게 됩니다. 하지만 버의 사이즈가 미세한 경우에는 전해 연마가 아닌 이상 제거가 어렵습니다. 따라서 전해 연마를 통해 아주 미세한 burr도 제거가 가능합니다.

 

스테인리스 2B재 경면화 사례

5. 광택

 

전해 연마를 통해 제품 표면에 금속 광택을 낼 수 있습니다. 특히 버프 연마와 조합하여 경면화도 가능합니다. 그렇다고 모든 금속이 가능한 것은 아닙니다. 스테인리스 BA재나 2B재는 전해연마를 통해 아름다운 광택을 낼 수 있지만 #400재에서는 오히려 외형이 나빠지기도 합니다. 



이상으로 정리해보면 전해 연마는 오스테나이트계 스테인레스나 알루미늄 제품을 연마할때 많이 사용됩니다. 또한 복잡한 형상이거나 연마부위가 좁은 곳 등 물리적 연마가 어려운 부분도 가공이 가능한 것이 장점입니다. 그러나 모든 재질에 적용할 수 있는 것은 아니기 때문에 소재에 적합한 가공 방법을 선택하는 것이 중요합니다.

 

 

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