電解研磨とは!?加工方法や効果について専門家が解説！

電解研磨という仕上げ加工方法をご存知でしょうか。電解研磨が電気分解による作用を利用していることは知っていても、具体的な方法までは分からない人も多いでしょう。また、電気分解の原理を知らない人も少なくないはずです。

さらに、電解研磨をするとどのくらい金属の表面が綺麗になるのか気になりませんか。電解研磨は万能な方法ではありませんが、特定の金属や製品に対しては高い研磨効果を発揮します。

この記事では、電解研磨の概要から原理、方法、得られる効果まで、幅広く解説します。ぜひ、電解研磨の理解を深める参考にしてください。

電解研磨とは

電解研磨とは、電気分解の原理を利用して、金属の表面を溶かして研磨効果を得ることです。一般的にSUS304やSUS316などのオ－ステナイト系ステンレスのほか、アルミニウムの研磨によく用いられています。

電解研磨の特徴は仕上がりが美しいことです。物理的研磨や洗浄等では取り除くことが困難な、微細な傷や汚れでも排除することができます。さらに、電解研磨した金属の表面は均一に滑らかになるため、汚れが付着しにくい状態になります。たとえ汚れが付着しても、軽い洗浄で綺麗にしやすい状態が保たれます。また、物理的研磨と比較し、仕上がりが加工者の技量に左右されづらいのも特徴です。

電解研磨の原理

電解研磨は電気分解の作用により実現します。電気分解とは、化合物に電圧をかけることで、陰極で還元反応、陽極で酸化反応を起こして化合物を化学的に分解する方法です。

引用元：ネプロス処理ABC

上の図を例に、電解研磨の原理を見ていきましょう。まず、研磨したい部品（図の筒状の部品）を専用の電解研磨液に入れ、プラス側の電極とつないで、これを陽極とします。上の図で、青い線で描かれているのが陽極です。そして、マイナス側となる陰極も同様に溶液に差し込み、電流を流します。上の図では、陰極は赤い線で描かれており、研磨液の容器そのものも陰極として扱われています。

電流とは電子の流れで、陰極から陽極に向かって流れています。上の図で言えば、「e」が示すのが電子です。電流は陽極から陰極に流れていると思われがちですが、電流の正体である電子は陰極から陽極に向けて流れます。

電解研磨においては、陰極から流れてきた電子を、研磨対象の表面の金属原子が受け取ろうとします。たとえば、アルミニウム製品を電解研磨する場合は、表面のアルミニウム原子が電子を求めて研磨液中に溶けるのです。特に、溶液と接触する表面積が広い凹凸部分が優先的に分解されるため、結果的に凹凸が減って表面は滑らかになります。同時に、表面に不純物として付着していた別の金属等も溶け、製品表面がクリーンな状態になります。

さらに、電解研磨した部品の素材がステンレスの場合、より耐食性の向上が期待できます。

ステンレスは、電解研磨でなくても研磨すれば表面に酸化被膜を生じるため錆びませんが、電解研磨の場合、ほかの研磨方法よりも高い耐食性が実現できるのです。なぜなら、電解研磨では成分の中でも電解しやすい鉄が優先的に電解液に溶出することで、研磨した表面にクロムの割合が高くなった酸化被膜がより緻密で、より均一、より強固に形成されるからです。

電解研磨の方法

引用元：株式会社　中野科学

電解研磨は、製品表面の陰極に近い部分から優先的に行われます。上の図で言えば製品の外面が優先的に分解されることになります。

そのことに対して特に対策を立てず、そのまま電解研磨を行なうことを「成行き」と呼びます。溶液と最低限の電極さえ用意できれば良いため、もっとも安価に実現する方法です。しかし、成行きでは製品の部位によって電解研磨の効果がばらついて困ることもあります。

その場合、電解研磨の効果を均一にするには、製品表面と陰極の距離が均等になるような工夫が必要です。これには陰極側電極を複数枚用意するなどの対策を行います。

引用元：株式会社　中野科学

上の図では、箱状の部品の内側も適切に電解研磨するために、箱の内側にも陰極を差し込んでいます。ほかにも、たとえば筒状の製品であれば、筒の中に陰極を差し込むことがあります。形状が複雑であるほど陰極の状態も複雑化するため、コストは高くなります。

しかし、逆に言えば電極の位置を適切に調節できれば、様々な部品形状を研磨できるということです。たとえば、細いパイプの内側は物理的研磨が困難ですが、電解研磨であれば、内側に陰極を配置することで研磨できます。

電解研磨の効果

電解研磨は、表面の凹凸が大きい製品には不向きです。陰極の位置の調節が難しく、位置によってムラが生じるためです。一方、細かい凹凸（傷）や汚れの除去には適しています。

具体的には、以下のような効果が得られます。

１．仕上げ研磨の品質向上

引用元：株式会社　中野科学

仕上げ研磨を行う前に電解研磨を行うことがあります。事前に細かい汚れや傷を排除することで、仕上げ研磨がより美しく仕上がります。

２．溶接焼けの除去

溶接焼けを除去するには、電解研磨だけでは難しいため、酸洗いも併せて行います。ただし、溶接時に生じる黒い焦げのような部分は、電解研磨や酸洗いでも除去が困難なため、物理的研磨も行います。また、油の焼き付きも同様に物理的研磨のほうが向いていますので、これらの方法と組み合わせて使用されています。

３．洗浄効果

引用元：株式会社　中野科学

電解研磨では、目に見えない微細な汚れも落とせます。さらに、表面が滑らかになり汚れが着きにくくなります。たとえ実用上は問題がなくても、見た目が美しいほうが製品価値は向上するでしょう。

４．バリ取り

引用元：株式会社　中野科学

大きなバリであれば物理的研磨や化学研磨で除去できます。しかし、細かいバリをそれらの方法で除去するのは困難です。電解研磨であれば、上の図のような微細なバリも除去できます。

５．光沢を出す

引用元：株式会社　中野科学

電解研磨で製品表面に金属光沢を出すことができます。特に、バフ研磨と組み合わせることで、鏡面化も可能です。ただし、すべての金属で可能なわけではありません。たとえば、BA材や2B材では美しい光沢が出ますが、#400材ではかえって見た目が悪くなるので注意が必要です。上の図は2B材の鏡面化した例です。

まとめ

電解研磨の概要や原理、方法、効果について解説しました。

電解研磨では、オ－ステナイト系ステンレスやアルミニウム製品を研磨することが可能です。物理的研磨が難しい部分でも、美しく仕上がるのが特徴です。しかし、あらゆる製品に適用できる万能な方法ではないため、素材に適した加工方法をよく見極めることが大切です。また、依頼するメーカーによっても仕上がりは変わってくるでしょう。

電解研磨を依頼したいときは、ぜひMitsuriにご相談ください。