전해연마 (Electropolishing)
공정 변수와 제어 (Process Variables)
전해연마 품질을 결정하는 Golden Triangle (전류, 시간, 온도)의 상관관계와 불량 없는 공정 설계를 위한 제어 가이드.
1. EP의 3대 변수 (Golden Triangle)
전해연마 품질은 오직 이 세 가지의 조합으로 결정됩니다. 정답은 없습니다. 최적의 밸런스만 있을 뿐입니다.
2. 전류 밀도 (Current Density)
가장 중요한 변수입니다. 단위를 ASD (Ampere per Square Decimeter)로 씁니다.
- 저전류 (Low Current): 에칭(Etching) 발생. 표면이 뿌옇게 되고 광택이 죽습니다.
- 고전류 (High Current): 과부식 및 핀홀(Pitting) 발생. 모서리가 타버립니다(Burning).
- 최적값: 스테인리스 300계열 기준 보통 10 ~ 20 ASD 사이에서 작업합니다.
1:1 법칙
음극(Cathode)과 양극(Anode, 제품)의 면적 비율은 최소 1:1 이상이어야 합니다. 음극 면적이 너무 작으면 전류 흐름이 원활하지 않아 저항이 걸리고 열만 발생합니다.
3. 온도 (Temperature)
화학 반응 속도를 지배합니다.
- 온도가 높으면: 반응이 빨라져 광택이 잘 나지만, 액 관리(증발)가 어렵고 과부식 위험이 큽니다.
- 온도가 낮으면: 점성층이 너무 두꺼워져 연마 속도가 느리고 광택이 덜합니다.
- 최적값: 인산-황산 계열 전해액은 50°C ~ 60°C가 표준입니다.
Temperature Control Risks
4. 시간 (Time)
"얼마나 오래 담가두는가"는 "얼마나 많이 깎아내는가(Removal Amount)"와 직결됩니다.
- 초기 1~2분: 미세 돌기(Burr)가 제거되며 급격히 광택이 살아납니다.
- 5분 이후: 표면 조도 개선 효과는 둔화되고, 두께만 깎여 나갑니다.
- 과도한 시간: 치수 불량(Out of Tolerance) 및 입계 부식(Grain Boundary Attack)을 초래합니다.
5. 전해액 관리 (Electrolyte Management)
변수는 장비 셋팅값만이 아닙니다. 액(Chemical) 자체가 변수입니다.
6. 결론
숙련된 장인은 '감'으로 알지만, 현대의 공학은 '데이터'로 증명해야 합니다. 모든 Lot마다 전류, 전압, 온도, 시간을 기록하고, 정기적인 전해액 분석(Titration)을 통해 변함없는 품질을 유지해야 합니다.