วิศวกรรมพื้นผิว · เมษายน - มิถุนายน 2557...

7
ทความ ดร.สิริณี ไทยวัฒนา ห้องปฏิบัติการวิเคราะห์ความเสียหายของวัสดุ และเทคโนโลยีพื้นผิว หน่วยวิจัยด้านประสิทธิผลการใช้งานวัสดศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ e-mail: [email protected] ารปรับแต่งผิวขั้นสุดท้าย (surface finishing) เป็นการทำาความสะอาดและการปรับ แต่งผิวโลหะด้วยกระบวนการทางกลหรือทางเคมีเพื่อขจัดเสี้ยนหรือหนามแหลมจาก งานตัด (deburring/burr removing) รวมทั้งตำาหนิต่าง ๆ บนพื้นผิวและทำาให้ผิวสัมผัส ของชิ้นงานมีลักษณะตามที่ต้องการ สมบัติของผิวที่มักได้รับการปรับแต่ง ได้แก่ ความสวยงาม ความเรียบของพื้นผิว ความสามารถในการยึดเกาะ สมบัติด้านการเปียก ความต้านทานต่อการสึกหรอ ความต้านทานการกัดกร่อนจากสารเคมี การชะลอหรือป้องกันการหมอง (tarnish resistance) และการนำาไฟฟ้า เป็นต้น การปรับแต่งผิวขั้นสุดท้ายครอบคลุมกระบวนการขัดและเคลือบผิวด้วย กรรมวิธีทางกล เคมี และเคมีไฟฟ้า บทความตอนนี้กล่าวถึงกระบวนการปรับแต่งผิวด้วยการขัดมันเชิงไฟฟ้า (electrolytic polishing) และตัวอย่างการนำาไปใช้ในอุตสาหกรรมต่าง ๆ โดยแบ่งตามกลุ่มโลหะ วิศวกรรมพื้นผิว ตอนที่ 2

Transcript of วิศวกรรมพื้นผิว · เมษายน - มิถุนายน 2557...

Page 1: วิศวกรรมพื้นผิว · เมษายน - มิถุนายน 2557 75 ภาพที่ 1 สภาพผิวที่ขรุขระของชิ้นงานก่อน

บทความบดร.สิริณี ไทยวัฒนา

ห้องปฏิบัติการวิเคราะห์ความเสียหายของวัสดุและเทคโนโลยีพื้นผิว

หน่วยวิจัยด้านประสิทธิผลการใช้งานวัสดุ

ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ

e-mail: [email protected]

การปรับแต่งผิวขั้นสุดท้าย (surface finishing) เป็นการทำาความสะอาดและการปรับแต่งผิวโลหะด้วยกระบวนการทางกลหรือทางเคมีเพื่อขจัดเสี้ยนหรือหนามแหลมจากงานตัด (deburring/burr removing) รวมทั้งตำาหนิต่าง ๆ บนพื้นผิวและทำาให้ผิวสัมผัส

ของชิ้นงานมีลักษณะตามที่ต้องการ สมบัติของผิวที่มักได้รับการปรับแต่ง ได้แก่ ความสวยงาม ความเรียบของพื้นผิว ความสามารถในการยึดเกาะ สมบัติด้านการเปียก ความต้านทานต่อการสึกหรอ ความต้านทานการกัดกร่อนจากสารเคมี การชะลอหรือป้องกันการหมอง (tarnish resistance)และการนำาไฟฟ้า เป็นต้น การปรับแต่งผิวขั้นสุดท้ายครอบคลุมกระบวนการขัดและเคลือบผิวด้วยกรรมวิธีทางกล เคมี และเคมีไฟฟ้า

บทความตอนนี้กล่าวถึงกระบวนการปรับแต่งผิวด้วยการขัดมันเชิงไฟฟ้า (electrolytic polishing) และตัวอย่างการนำาไปใช้ในอุตสาหกรรมต่าง ๆ โดยแบ่งตามกลุ่มโลหะ

วิศวกรรมพื้นผิวตอนที่ 2

Page 2: วิศวกรรมพื้นผิว · เมษายน - มิถุนายน 2557 75 ภาพที่ 1 สภาพผิวที่ขรุขระของชิ้นงานก่อน

เมษายน - มิถุนายน 2557 75

ภาพที่ 1 สภาพผิวที่ขรุขระของชิ้นงานก่อน (ซ้าย) และหลัง (ขวา) การขัดมันเชิงไฟฟ้าเมื่อผิวชิ้นงานสัมผัสกับสารละลายอิเล็กโทรไลต์จะเกิดปฏิกิริยาได้ชั้นของเหลวเรียกว่าฟิล์มแอโนดิก (anodic film) หรือ ฟิล์มที่เกิดจากการขัด (polishing film) ที่มีความต้านทานไฟฟ้า บริเวณยอดแหลมที่ตำาแหน่ง A จะมีความต้านทานไฟฟ้าต่ำากว่า

ที่ก้นหลุม (ตำาแหน่ง C) เพราะระยะ AB สั้นกว่า CD ทำาให้มีความหนาแน่นกระแสที่ A มากกว่า จึงเกิดการกัดกร่อนมากกว่า [1,2]

การขัดมันเชิงไฟฟ้า (Electrolytic polishing หรือ Electropolishing)

การขัดมันเชิงไฟฟ้าเป็นการกำาจัดรอยขีดข่วนและข้อบกพร่องขนาดเล็กบนผิวโลหะ แต่ไม่สามารถลดคลื่นลอน (waviness) หรือข้อบกพร่องขนาดใหญ่ที่ไม่ผ่านการขัดทางกลมาก่อนได้ ดังนั้น การขัดมันเชิงไฟฟ้าจึงเป็นการขัดผิวละเอียด หลังการขัดผิวหยาบด้วยกระดาษทรายเบอร์ 600 หรือหลังการขัดละเอียดด้วยเม็ดขัดขนาด 6 ไมครอน เพื่อปรับปรุงสภาพผิวให้เรียบ สว่าง มีความมันวาวมากขึ้น ลดความเค้นตกค้างบนผิวของโลหะ และช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนของวัสดุด้วยการกระตุ้นการสร้างฟิล์มออกไซด์ การขัดมันเชิงไฟฟ้าเหมาะกับชิ้นงานโลหะทั่วไปและชิ้นงานโลหะท่ีมีรูปร่างซับซ้อนท่ีขัดละเอียดด้วยวิธีธรรมดาได้ยาก นอกจากนี้การขัดมันเชิงไฟฟ้ายังมีประโยชน์ในเชิงอุตสาหกรรมและการควบคุมสมบัติของวัสดุ เช่น ลดเวลาในการขัดโลหะชนิดเดียวกันที่มีจำานวนหลายชิ้น เพิ่มความสะดวกในการควบคุมกระบวนการขัดด้วย กระบวนการอัตโนมัติ เป็นต้น โลหะที่นิยมใช้การขัดมัน เชิงไฟฟ้า ได้แก่ เหล็กกล้าไร้สนิม อะลูมิเนียมและอะลูมิเนียมผสม ไทเทเนียมและไทเทเนียมผสมทองแดง และทองแดงผสม เงิน เซอร์โคเนียม และไนโอเบียม

หลักการขัดมันเชิงไฟฟ้า ได้แก่ กำาหนดให้โลหะ ที่ต้องการขัดเป็นขั้วแอโนด (anode) เลือกสารละลาย อิเล็กโทรไลต์ (electrolyte) ที่มีสมบัติเป็นตัวทำาละลายที่ดีต่อโลหะที่ต้องการขัดเมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน แต่ไม่ ควรทำาปฏิกิริยาใด ๆ กับโลหะเมื่อไม่มีกระแสไฟฟ้าไหล ผ่าน และกำาหนดเงื่อนไขในการขัดที่เหมาะสมกับโลหะและสารละลายอิเล็กโทรไลต์ที่เลือก ได้แก่ อุณหภูมิ ความหนาแน่นกระแส (current density) เวลา และการกวนสารละลาย

เมื่อโลหะที่ขั้วแอโนดสัมผัสกับสารละลายอิเล็ก- โทรไลต์ในขณะที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านจะทำาให้เกิดปฏิกิริยาทางเคมีไฟฟ้าที่ผิวโลหะ ผิวของโลหะที่ขรุขระ เป็นเสี้ยนจะมียอดสูงแตกต่างจากบริเวณอื่น ๆ ที่ดูคล้าย เป็นหลุมบนผิวโลหะ ความหนาแน่นกระแสท่ีบริเวณยอด แหลมจะมากกว่าบริเวณอื่น จึงเกิดการละลายหรือการกัดกร่อนของโลหะที่บริเวณยอดแหลมทำาให้ผิวท่ีเป็นยอดสูงนั้นค่อย ๆ ลดระดับลงจนมีความสูงเท่ากับบริเวณ ใกล้เคียง ผิวโลหะจึงเรียบขึ้น ดังภาพที่ 1

Page 3: วิศวกรรมพื้นผิว · เมษายน - มิถุนายน 2557 75 ภาพที่ 1 สภาพผิวที่ขรุขระของชิ้นงานก่อน

เมษายน - มิถุนายน 255776

อุปกรณ์ การติดตั้งและการขัดมันเชิงไฟฟ้าแสดงไว้ในภาพที่ 2

เมื่อป้อนกระแสไฟฟ้าเข้าสู่อ่างสารละลายผ่านขั้วแอโนด อัตราการไหลของประจุไฟฟ้าผ่านพื้นที่หน้าตัดของชิ้นงานจะเพิ่มขึ้น ทำาให้กระแสต่อพื้นที่หน้าตัดหรือความหนาแน่นกระแสเพิ่มขึ้น หากความหนาแน่นกระแสไม่เพียงพออาจเกิดการกัดกรด (etching) และการกัดกร่อนเบบจุด (pitting) ได้ แต่ไม่เกิดการละลายของโลหะหรือไม่เกิดการขัดจนกว่าจะป้อนกระแสไฟฟ้าถึงค่าที่เหมาะสม (ขึ้นกับชนิดของโลหะ สารละลาย อิเล็กโทรไลต์ และอุณหภูมิ) จะเริ่มเกิดปฏิกิริยาเคมีทำาให้เกิดชั้นของเหลวฟิล์มแอโนดิกที่มีความหนืดและความต้านทานไฟฟ้าสูง สังเกตได้จากกระแสไฟฟ้าเริ่มคงที่หรือเริ่มลดลง แต่ศักย์ไฟฟ้าเพิ่มขึ้น ช่วงนี้จะเป็นช่วงที่เริ่มเกิดการละละลายของโลหะและเหมาะสมสำาหรับขัดผิวโลหะ

หากเพิ่มกระแสไฟฟ้าขึ้นอีกจะเกิดปฏิกิริยารุนแรงขึ้น อัตราการกัดกร่อนเพิ่มมากขึ้น ทำาให้เนื้อชิ้นงานโลหะบางลงอย่างรวดเร็วและอาจเกิดตำาหนิที่ผิวของชิ้นงาน เช่น การกัดกร่อนแบบจุด เป็นต้น ปฏิกิริยาที่รุนแรงเกินไปสังเกตได้จากฟองก๊าซจำานวนมากที่เกิดขึ้นในสารละลายและเคลื่อนตัวสู่ผิวของอ่างสารละลายอย่างรวดเร็ว หรืออุณหภูมิที่เพิ่มสูงขึ้นมาก ดังนั้น การควบคุมการป้อนไฟฟ้าที่เหมาะสมจึงเป็นหัวใจสำาคัญในการควบคุมกระบวนการขัดมันเชิงไฟฟ้า กราฟความสัมพันธ์ระหว่างกระแสและศักย์ไฟฟ้าต่อปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในกระบวนการแสดงไว้ในภาพที่ 3

นอกจากกระบวนการขัดมันเชิงไฟฟ้าแล้ว ขั้นตอนการเตรียมผิวโลหะก่อนการขัดและการทำาความสะอาดหลังการขัดมันเชิงไฟฟ้าก็มีความสำาคัญมาก เพราะจะส่งผลถึงกระบวนการถัดไปและผิวสุดท้ายของชิ้นงานอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ดังนั้น เมื่อกล่าวถึงกระบวนการขัดมันเชิงไฟฟ้าจึงหมายถึงกระบวนการขัดผิวที่ประกอบด้วยขั้นตอนสำาคัญ 3 ขั้น ได้แก่

1. การทำาความสะอาดและการเตรียมผิวโลหะ2. การขัดมันเชิงไฟฟ้า3. การทำาความสะอาดหลังการขัดมันเชิงไฟฟ้าและ

การทำาให้แห้ง

ดังแสดงในภาพที่ 4

ภาพที่ 2 อุปกรณ์และการติดตั้ง (ซ้าย) และการขัดมันเชิงไฟฟ้า (ขวา) [2]

ภาพที่ 3 กราฟ I-V curve แสดงช่วงที่เหมาะสมในการขัด [3]

อุปกรณ์และการติดตั้ง การขัดมันเชิงไฟฟ้า

ความหนาแน่นกระแสสูงที่บริเวณยอด

ชิ้นงาน/แอโนด

แคโทดแคโทด

Page 4: วิศวกรรมพื้นผิว · เมษายน - มิถุนายน 2557 75 ภาพที่ 1 สภาพผิวที่ขรุขระของชิ้นงานก่อน

เมษายน - มิถุนายน 2557 77

ปัจจุบันการขัดมันเชิงไฟฟ้าเข้ามาเป็นส่วนหนึ่ง ในอุตสาหกรรมต่าง ๆ ของประเทศ ตัวอย่างอุตสาหกรรม ที่เกี่ยวข้องแบ่งตามประเภทของโลหะ มีดังนี้

1.การขัดผิวเหล็กกล้าไร้สนิม (Stainless steels)

• อุตสาหกรรมบรรจุภัณฑ์ที่เกี่ยวข้องกับกระบวน การผลิตอาหารและยา เช่น ภาชนะและท่อลำาเลียงที่สัมผัสกับ น้ำา อาหาร และยาในกระบวนการผลิตจำาเป็นต้องผ่านการขัดมันเชิงไฟฟ้า เพื่อลดการปนเปื้อนของแบคทีเรีย ทั้งนี้ความหยาบผิวมีผลต่อปริมาณการสะสมของแบคทีเรีย (ภาพที่ 5)

• อุตสาหกรรมการผลิตวัสดุทางการแพทย์โดยเฉพาะ วัสดุปลูกฝังภายในร่างกายที่ทำาจากเหล็กกล้า ไร้สนิมออสเทนนิติกเกรด 316L ก็จำาเป็นต้องผ่าน กระบวนการขัดมันเชิงไฟฟ้าเพื่อลดการสะสมของ เชื้อแบคทีเรียและเพ่ิมความต้านทานการกัดกร่อน เช่นเดียวกัน

• อุตสาหกรรมเฟอร์นิเจอร์ที่มีเหล็กกล้าไร้สนิมเป็นส่วนประกอบก็นิยมใช้การขัดมันเชิงไฟฟ้าเพราะนอกจากจะทำาให้ผิวของเหล็กกล้าไร้สนิมมีผิวเงา งามแล้ว ยังช่วยเพิ่มความสามารถในการต้านทานการกัดกร่อนของเหล็กกล้าไร้สนิมจากการสร้างฟิล์มพาสซีฟ1 (passive film) ขึ้นมาใหม่ของเหล็ก กล้าไร้สนิมหลังผ่านกระบวนการขัดมันเชิงไฟฟ้า โดยฟิล์มพาสซีฟที่สร้างขึ้นใหม่นี้จะมีความสม่ำาเสมอ และหนากว่าฟิล์มพาสซีฟท่ีสร้างข้ึนเองในธรรมชาติ จึงทำาให้กระบวนการการขัดมันเชิงไฟฟ้าเป็น กระบวนการที่สำาคัญสำาหรับการทำาเฟอร์นิเจอร์ โดยเฉพาะอย่างย่ิงเฟอร์นิเจอร์ที่ใช้ภายนอกอาคาร หรือใกล้ทะเล นอกจากนี้กระบวนการขัดมันเชิงไฟฟ้า ยังสามารถนำาไปใช้ขัดเฟอร์นิเจอร์ที่มีขนาดใหญ่แบบต่าง ๆ ได้อย่างสม่ำาเสมอด้วยเวลาสั้น ๆ เป็นการช่วยลดระยะเวลาการผลิต แรงงาน และฝุ่นที่อาจเกิดขึ้นจากการขัด ภาพที่ 6 แสดงตัวอย่างกระบวนการขัดผิวด้วยเคมีไฟฟ้าสำาหรับอุตสาหกรรมเฟอร์นิเจอร์

ภาพที่ 4 ขั้นตอนการขัดมันเชิงไฟฟ้า

ภาพที่ 5 ภาพจำาลองพื้นผิวโลหะและจำานวนแบคทีเรียสะสมที่ลดลงเมื่อผิวโลหะผ่านการขัดผิวที่ละเอียดขึ้น และ

หลังการขัดมันเชิงไฟฟ้า (จากบนลงล่าง)

1 ฟิล์มพาสซีฟ (passive film) เป็นสารผสมของโลหะออกไซด์ และไฮดรอกไซด์ หรือออกซีไฮดรอกไซด์

Page 5: วิศวกรรมพื้นผิว · เมษายน - มิถุนายน 2557 75 ภาพที่ 1 สภาพผิวที่ขรุขระของชิ้นงานก่อน

เมษายน - มิถุนายน 255778

ผิวที่เรียบจะสะท้อนแสงได้ดีกว่า (ภาพที่ 7) ทำาให้ผิวเฟอร์นิเจอร์เกิดความเงางาม หากต้องการทำาให้เฟอร์นิเจอร์มีลวดลายก็สามารถทำาลวดลายได้ก่อนการขัดมันเชิงไฟฟ้า เพราะการขัดมันเชิงไฟฟ้าไม่สามารถทำาให้ลายที่มีความลึกหายไปได้

2. การขัดผิวอะลูมิเนียมและอะลูมิเนียมผสม (Aluminium and aluminium alloys)

• อุตสาหกรรมการผลิตฮาร์ดดิสไดรฟ์ (Hard Disk Drives) เป็นอุตสาหกรรมหนึ่งที่ใช้อะลูมิเนียมและอะลูมิเนียมผสมเป็นส่วนประกอบ ในการแข่งขันด้านการเพิ่มความจุของฮาร์ดดิสไดรฟ์ที่สวนทางกับขนาดของฮาร์ดดิสไดรฟ์ที่เล็กกระทัดรัดทำาให้ต้องมีการพัฒนาและปรับเปลี่ยนกระบวนการผลิตฮาร์ดดิสไดรฟ์ให้เหมาะสมกับความต้องการของตลาดและลดต้นทุนการผลิต

การเพิ่มความจุของฮาร์ดดิสไดรฟ์ทำาได้โดยเพิ่มความหนาแน่นของจานบันทึกข้อมูล (discs) และเพิ่มจำานวนหัวอ่าน/เขียน (read/write heads) แต่ การเพิ่มจำานวนจานและหัวอ่าน/เขียนทำาให้ช่องว่างในการเคลื่อนที่ระหว่างจานและหัวอ่าน/เขียน ที่เรียกว่า flying height (หรือ fly height) ลดลง จึงเสี่ยงต่อการชนของฮาร์ดดิสไดรฟ์ขณะใช้งานได้ หรือการชนยังอาจเกิดจากอนุภาคสิ่งปนเปื้อนที่เกิดจากกระบวนการผลิตหรือฝุ่นต่าง ๆ ที่ตกค้างอยู่ในฮาร์ดดิสไดรฟ์ก็ได้ (ภาพที่ 9)

ภาพที่ 6 เฟอร์นิเจอร์เหล็กกล้าไร้สนิมจำานวนหลายชิ้นที่แขวนอยู่บนราวชุบก่อนจะจุ่มลงในอ่างสารละลายด้านล่าง

เพื่อขัดมันเชิงไฟฟ้า

ภาพที่ 7 ผิวที่เรียบ (ซ้าย) จะสะท้อนแสงได้ดีกว่าผิวขรุขระ (ขวา) จึงทำาให้เกิดความเงางาม

ภาพที่ 8 ส่วนประกอบของฮาร์ดดิสไดรฟ์ [5]

ก.) ขนาดของอนุภาคฝุ่นที่มีขนาดใหญ่มากกว่าเส้นผมของมนุษย์และ flying height [6]

ข.) Flying height [7]ภาพที่ 9 เปรียบเทียบขนาดอนุภาค (ก) และ

Flying height (ข)

Page 6: วิศวกรรมพื้นผิว · เมษายน - มิถุนายน 2557 75 ภาพที่ 1 สภาพผิวที่ขรุขระของชิ้นงานก่อน

เมษายน - มิถุนายน 2557 79

แขนแอคชูเอเตอร์ (actuator arms) ทำาหน้าที่เลื่อนหัวอ่าน/เขียนคล้ายลักษณะการเลื่อนเข็มของเครื่องเล่นแผ่นเสียง ทำาจากวัสดุที่มีน้ำาหนักเบา เช่น อะลูมิเนียมผสมท่ีได้รับการออกแบบพิเศษให้มีโครงสร้าง โปร่งไม่เป็นแผ่นตันเพื่อลดน้ำาหนักลง แต่ยังคงความแข็งแรงเพื่อให้เคลื่อนที่ได้รวดเร็วและแม่นยำา เดิมทีใช้วิธีเคลือบผิวแขนแอคชูเอเตอร์ด้วยนิกเกิล แต่ในบางช่วง นิกเกิลก็มีราคาแพงจึงต้องพิจารณาหากระบวนการใหม่มาทดแทนเพื่อลดความหนาและต้นทุนการผลิตที่เกิดจากการเคลือบนิกเกิลแบบเดิม ซึ่งกระบวนการขัดมันเชิงไฟฟ้าก็เป็นทางเลือกหนึ่งที่สามารถนำามาใช้ได้ (ภาพที่ 10 และ 11)

การนับปริมาณอนุภาคขนาดไมครอนที่ตกค้างบนชิ้นงานทำาได้โดยใช้หลักการนับขนาดอนุภาคในของ เหลวด้วยแสง โดยการแช่ชิ้นงานในน้ำาปราศจากไอออน (deionized water) และใช้เครื่องนับจำานวนอนุภาคแขวนลอย (liquid particle count) เปรียบเทียบกับจำานวนอนุภาคแขวนลอยจำาแนกตามขนาดที่อยู่ในน้ำาปราศจากไอออนก่อนและหลังแช่ชิ้นงาน ผลการนับจำานวนอนุภาคสะสมของอนุภาคขนาด 0.59-2 ไมครอนเปรียบเทียบระหว่างอะลูมิเนียมที่ผ่านการขัดทางกล (MP) และผ่านการขัดทางกล + การขัดมันเชิงไฟฟ้า (EP) แสดงจำานวนอนุภาคลดลงเหลือน้อยกว่า 30,000 อนุภาค หลังการขัดมันเชิงไฟฟ้า (ภาพที่ 12)

3. การขัดผิวไทเทเนียมและไทเทเนียมผสม (Titanium and titanium alloys)

• อุตสาหกรรมการผลิตนาฬิกา เครื่องประดับที่มีตัวเรือนเป็นไทเทเนียมและไทเทเนียมผสมไปจนถึงวัสดุปลูกฝังในทางการแพทย์ (ภาพที่ 13) สามารถขัดมันเชิงไฟฟ้าเพื่อความสวยงาม ลดการสะสมของ แบคทีเรีย และกระตุ้นการสร้างฟิล์มออกไซด์ของไทเทเนียม ตลอดจนความเข้ากันได้ทางชีวภาพ (กรณีของวัสดุปลูกฝัง) แต่การขัดไทเทเนียมและไทเทเนียมผสมอาจทำาได้ยากกว่าการขัดโลหะชนิดอื่น ๆ เนื่องจากสารละลายนำาไฟฟ้าที่นำามาใช้มีสารเคมีที่ระเบิดได้ง่ายเป็นส่วนประกอบ การควบคุมกระบวนการและอุณหภูมิในการขัดจึงต้องการความระมัดระวังเป็นพิเศษ

ในปัจจุบัน สารละลายอิเล็กโทรไลต์ทดแทนสารเคมี ที่ระเบิดได้สามารถขัดลบรอยเสี้ยนท่ีเกิดจากการขึ้นรูปของไทเทเนียมได้บ้าง แต่ยังอยู่ระหว่างการศึกษาวิจัยเพิ่มเติม (ภาพที่ 14)

4. การขัดผิวโลหะและโลหะผสมอื่นๆ

ภาพที่ 10 แขนแอคชูเอเตอร์ก่อน (ซ้าย) และหลัง (ขวา) การขัดมันเชิงไฟฟ้า

ภาพที่ 13 วัสดุปลูกฝัง: แกนดามยึดตรึงกระดูกต้นขาที่ทำาจากไทเทเนียมผสม เกรด Ti-6Al-14V

ภาพที่ 11 ภาพถ่าย SEM แสดงลักษณะพื้นผิวอะลูมิเนียมผสมที่ผ่านการขัดทางกลก่อน (ซ้าย) และหลัง (ขวา)

การขัดมันเชิงไฟฟ้า

ภาพที่ 12 จำานวนอนุภาคสะสม เปรียบเทียบชิ้นงานที่ผ่านการขัดทางกล (MP) และผ่านการขัดทางกล

และการขัดมันเชิงไฟฟ้า (EP)

Page 7: วิศวกรรมพื้นผิว · เมษายน - มิถุนายน 2557 75 ภาพที่ 1 สภาพผิวที่ขรุขระของชิ้นงานก่อน

เมษายน - มิถุนายน 255780

เอกสารอ้างอิง

1. วิลาสินี วุฒิถิรสกล และคณะการศึกษาและวิเคราะห์โลหะจากภาพ ศูนย์เทคโนโลยีโลหะแห่งชาติ พ.ศ. 2548

2. http://www.wdc.com/en/library/

3. Hokuto Aihara, Surface and Biocompatiblility Study of Electropolished Co-Cr Alloy L605, Masters Theses and Graduate Research submitted to San Jose State University, 2009

4. http://www.edstrom.com/Resources.cfm?doc_id=147

5. http://en.wikipedia.org/wiki/Hard_disk_drive

6. http://www.storagereview.com/guide2000/ref/hdd/op/heads/opHeight.html

7. 2579-850123.pdf

ห้องปฏิบัติการวิเคราะห์ความเสียหายของวัสดุและเทคโนโลยีพื้นผิว (FAST Lab)ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (MTEC)

โทร. 0 2564 6500 ต่อ 4028 (สิริณี)

ห้องปฏิบัติการวิเคราะห์ความเสียหายของวัสดุและเทคโนโลยีพื้นผิว

“ห้องปฏิบัติการวิเคราะห์ความเสียหายของวัสดุและเทคโนโลยีพื้นผิว (FAST)” ภายใต้ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและ วัสดุแห่งชาติ เกิดจากการรวมกันระหว่างห้องปฏิบัติการการวิเคราะห์ความเสียหายและการกัดกร่อนของวัสดุ (FAMC) และห้องปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมพ้ืนผิว (SSE) ท่ีทำางานด้านการวิเคราะห์ความเสียหายและการป้องกัน ความเสียหาย เพื่อให้เกิดการทำางานที่ต่อเนื่องและรวดเร็วขึ้น ซึ่งห้องปฏิบัติการ FAST สามารถวิเคราะห์ความเสียหาย ความต้านทานการกัดกร่อน ให้คำาแนะนำาและการวิเคราะห์อื่น ๆ ที่เกี่ยวข้อง เช่น การนับอนุภาค การวัดความเข้ากันได้ ทางชีวภาพ การวัดความหยาบผิว และความเงา เป็นต้น นอกจากนี้ยังสามารถให้คำาปรึกษาต่าง ๆ เกี่ยวกับกระบวนการขัดมันเชิงไฟฟ้า และกระบวนการป้องกันความเสียหายด้วยวิศวกรรมพื้นผิวอื่น ๆ ได้ ผู้สนใจสามารถสอบถามข้อมูลได้ที่

นอกจากโลหะต่าง ๆ ที่กล่าวมาแล้ว ยังมีโลหะประเภทอื่น ๆ ที่สามารถขัดมันเชิงไฟฟ้า เช่น ไนโอเบียม เซอร์โคเนียม ทองแดง และ เงิน เป็นต้น ซึ่งในขณะนี้อาจยังไม่จำาเป็นสำาหรับอุตสาหกรรมภายในประเทศ แต่ก็มีแนวโน้มที่จะขยายฐานการผลิตจากต่างประเทศเข้าสู่ประเทศไทยได้เช่นกัน การเลือกสารละลายนำาไฟฟ้าและการควบคุมเงื่อนไขของกระบวนการที่เหมาะสมจะสามารถช่วยให้ผู้ผลิตประยุกต์ใช้ประสบการณ์กับโลหะชนิดอื่น ๆ ได้ไม่ยาก ทั้งนี้การเลือกสารละลายนำาไฟฟ้าเมื่อเริ่มต้นกระบวนการควรคำานึงถึงความปลอดภัยในการทำางานและความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมเป็นสำาคัญ

ภาพที่ 14 ภาพถ่ายจากกล้องจุลทรรศน์แบบแสง (OM) แสดงลักษณะพื้นผิวไทเทเนียมที่ผ่านการขึ้นรูปเป็นตะแกรง (mesh) สำาหรับวัสดุปลูกฝังทดแทนกะโหลก ก่อน (ซ้าย) และหลัง (ขวา) การขัดมันเชิงไฟฟ้า ด้วยสารละลาย

อิเล็กโทรไลต์ที่เป็นสารเคมีที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและ ไม่ระเบิดง่าย