كيف تُحسِّن عمليات التخميل أو التلميع الكهربائي مقاومة التآكل؟

تُعد عمليتا التخميل (Passivation) والتلميع الكهربائي (Electropolishing) من المعالجات النهائية البالغة الأهمية، والمصممة خصيصًا لتعظيم مقاومة التآكل الكامنة في الفولاذ المقاوم للصدأ والمعادن السبائكية الأخرى. ورغم أن كليهما يحقق هذا الهدف، إلا أنهما يعملان وفق مبادئ مختلفة تمامًا ويقدمان مزايا مميزة. إن فهم آلية كل عملية أمر حاسم لاختيار التشطيب المناسب الذي يلبي متطلبات الأداء في تطبيقك.

آلية التخميل: تحسين كيميائي

التخميل هو عملية كيميائية دقيقة لا تغيّر أبعاد الجزء ميكانيكيًا ولا تُحدث تغييرًا كبيرًا في مظهر السطح. تتمثل وظيفته الأساسية في استعادة وتحسين طبقة الأكسيد الواقية التي تجعل الفولاذ المقاوم للصدأ "مقاومًا للصدأ".

تعمل العملية على النحو التالي:

1. إزالة الملوثات: أثناء عمليات التشغيل أو القطع أو الجلخ، تُطمس وتُدمج جزيئات دقيقة من الحديد الحر (Fe) على سطح الفولاذ المقاوم للصدأ. تكون هذه الجزيئات أكثر أنودية من المادة الغنية بالكروم تحتها، ما يخلق نقاطًا محلية للتآكل الجلفاني والصدأ والتآكل الحفري. يتم غمر الجزء في حوض من حمض النتريك أو حمض الستريك، والذي يذيب ويزيل هذه الجزيئات من الحديد الحر بشكل انتقائي دون نَقر يُذكر في المعدن الأساسي.

2. إعادة تكوّن طبقة الأكسيد: يزيل حوض الحمض أيضًا الطبقة السلبية الموجودة والتي غالبًا ما تكون متضررة. بعد إزالة الملوثات الكيميائية وتعريض الجزء للأكسجين في الهواء أو في ماء الشطف، تتكوّن تلقائيًا طبقة جديدة موحّدة وغير تفاعلية من أكسيد الكروم (Cr₂O₃) على السطح المكشوف حديثًا. تكون هذه الطبقة الجديدة أكثر سماكة واستمرارية واستقرارًا كيميائيًا من تلك الموجودة بعد التشغيل.

باختصار، فإن التخميل لا يجعل المعدن أكثر مقاومة بحد ذاته، بل يتيح له تحقيق أقصى قدرة كامنة لمقاومة التآكل من خلال خلق بيئة مثالية لتشكّل طبقة سلبية متفوقة. إنها خطوة نهائية أساسية لا يمكن الاستغناء عنها لأي جزء من الفولاذ المقاوم للصدأ تم تشغيله باستخدام خدمات التشغيل CNC ويُستخدم في بيئات تآكلية.

آلية التلميع الكهربائي: تحوّل كهر وكيميائي

التلميع الكهربائي هو عملية كهر وكيميائية تعمل بمثابة عكس مضبوط لعملية الطلاء الكهربائي. فهو يحسّن مقاومة التآكل من خلال عدة آليات، عبر تعديل سطح المعدن فيزيائيًا وكيميائيًا في آنٍ واحد.

تتضمن العملية غمر الجزء على هيئة قطب موجب (أنود) في حوض من إلكتروليت مضبوط درجة حرارته (عادةً مزيج من الأحماض) مع تطبيق تيار كهربي مباشر. وتتمثل التأثيرات الرئيسية فيما يلي:

1. التنعيم المجهري وإزالة الزوايا الحادة الدقيقة (Deburring): يتسبب التيار الكهربائي في ذوبان أيونات المعدن من السطح. وبسبب ارتفاع كثافة التيار عند النقاط البارزة (القمم والنتوءات الدقيقة)، تتم إزالة المادة من هذه المواضع بمعدل أسرع من المناطق المنخفضة. ينتج عن ذلك تأثير تسوية للسطح، مما يكوّن تشطيبًا ناعمًا لامعًا يقلل من المساحة السطحية المعرضة لعوامل التآكل.

2. تحسين البنية المجهرية للسطح: يزيل التلميع الكهربائي بشكل تفضيلي الشوائب المدمجة، والاحتواءات (Inclusions)، والطبقة المتصلبة الناتجة عن التشغيل، تاركًا سطحًا أنظف وأكثر تجانسًا من الناحية المعدنية.

3. إثراء الطبقة السلبية: من الجوانب الحاسمة للعملية أنها تُزيل الحديد من السطح بمعدل أسرع من الكروم، ما يترك طبقة سطحية مُثرية بتركيز أعلى من الكروم. عند إخراج الجزء وشطفه، تُكوّن هذه الطبقة الغنية بالكروم طبقة أكسيد سلبية أكثر سماكة ومتانة وتجانسًا كيميائيًا من الطبقة التي يمكن تحقيقها بالتخميل وحده.

لذلك فإن التلميع الكهربائي يُحسّن سطح المادة بشكل فعّال من خلال جعله أكثر نعومة ونظافة، وأكثر مقاومة للتآكل بطبيعته بفضل الإثراء بالكروم.

المقارنة واختيار العملية للتطبيق

يعتمد الاختيار بين التخميل والتلميع الكهربائي على المتطلبات الوظيفية والجمالية للتطبيق.

الخلاصة: نهج تكاملي

ليست عمليتا التخميل والتلميع الكهربائي مجرد معالجات جمالية، بل هما عمليتان هندسيتان أساسيتان تُحسّنان جوهريًا من سلامة السطح في الفولاذ المقاوم للصدأ. يُعد التخميل خط الأساس الاقتصادي لضمان مقاومة التآكل عبر تنظيف السطح. أما التلميع الكهربائي فهو عملية متقدمة تُرقّي الخصائص الفيزيائية والكيميائية لسطح المعدن بشكل فعّال. وفي التطبيقات الأكثر تطلبًا في صناعات مثل الأجهزة الطبية أو الطيران والفضاء، يكون التلميع الكهربائي غالبًا هو الخيار المحدد، لأنه يوفر أعلى مستوى ممكن من الأداء والنظافة السطحية.