แอโนด (Anode) คืออะไร

แอโนด (Anode) คือขั้วไฟฟ้าที่เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน (สารเสียอิเล็กตรอน) ในบ่อชุบโลหะ แอโนดต่อกับขั้วบวกของเครื่องจ่ายไฟ ส่วนชิ้นงานที่ถูกชุบต่อกับขั้วลบและเรียกว่า แคโทด (Cathode) แต่ถ้าเป็นแบตเตอรี่ แอโนดจะเป็นขั้วลบ คนจึงสับสนกันบ่อย

เราผลิตแผ่นโครเมี่ยม (แอโนดตะกั่ว-ดีบุก) สำหรับบ่อชุบโครเมี่ยมและฮาร์ดโครม บทความนี้จึงอธิบายแอโนดจากมุมของงานชุบโลหะเป็นหลัก

แอโนดเป็นขั้วบวกหรือขั้วลบ

คำตอบขึ้นกับว่าเป็นเซลล์ชนิดไหน จุดที่ไม่เปลี่ยนคือ ออกซิเดชันเกิดที่แอโนดเสมอ ส่วนรีดักชัน (สารรับอิเล็กตรอน) เกิดที่แคโทดเสมอ

ในบ่อชุบ เครื่องจ่ายไฟกระแสตรง (Rectifier) ดึงอิเล็กตรอนออกจากแอโนด แล้วส่งไปที่ชิ้นงาน ไอออนโลหะในน้ำยาซึ่งมีประจุบวกจึงวิ่งไปรับอิเล็กตรอนที่ชิ้นงาน และกลายเป็นชั้นโลหะเคลือบผิว

แอโนดกับแคโทดต่างกันอย่างไร

วิธีจำง่ายๆ: แอโนด–ออกซิเดชัน ขึ้นต้นด้วยสระ "อ" ทั้งคู่ ส่วนชิ้นงานที่ถูกชุบอยู่ฝั่งแคโทดเสมอ ยกเว้นการชุบอโนไดซ์ ซึ่งชิ้นงานอลูมิเนียมเป็นแอโนดเอง ชื่อ "อโนไดซ์" (Anodize) ก็มาจากคำว่า Anode (อ่านเพิ่มในบทความชุบอโนไดซ์)

แอโนดในงานชุบโลหะมีกี่แบบ

แบ่งได้ 2 แบบ ตามว่าแอโนดละลายลงในน้ำยาหรือไม่

• แอโนดแบบละลายได้ (Soluble anode): ทำจากโลหะชนิดเดียวกับที่จะชุบ ระหว่างชุบ แอโนดจะละลายเป็นไอออนเติมโลหะกลับเข้าน้ำยา เช่น บ่อชุบนิเกิลใช้แอโนดนิเกิล บ่อชุบทองแดงใช้แอโนดทองแดง บ่อชุบซิงค์ใช้แอโนดสังกะสี
• แอโนดแบบไม่ละลาย (Insoluble anode): ทำหน้าที่นำไฟเข้าน้ำยาอย่างเดียว โลหะที่ชุบมาจากน้ำยา ต้องเติมสารเคมีเพื่อรักษาความเข้มข้นแทน เช่น บ่อชุบโครเมี่ยมแบบ Hexavalent ใช้แอโนดตะกั่ว-ดีบุก ส่วนแบบ Trivalent ใช้แอโนดแกรไฟต์หรือไทเทเนียม (ดูตารางในบทความชุบโครเมี่ยม)

ทำไมบ่อชุบโครเมี่ยมใช้แอโนดตะกั่ว-ดีบุก

บ่อชุบโครเมี่ยมและฮาร์ดโครมไม่ใช้แอโนดโครเมี่ยมบริสุทธิ์ เพราะแท่งโครเมี่ยมบริสุทธิ์ราคาสูง และไม่ช่วยเรื่องคุณภาพน้ำยา ตะกั่วจึงเป็นตัวเลือกหลักด้วยเหตุผล 3 ข้อ:

1. นำไฟฟ้าได้ดีและราคาถูก
2. ไม่ละลายในกรดโครมิก แผ่นจึงสึกช้าและใช้งานได้นาน
3. ช่วยรักษาน้ำยา: เมื่อจ่ายไฟ ผิวแผ่นตะกั่วจะเกิดชั้นตะกั่วเปอร์ออกไซด์สีน้ำตาลเข้ม ชั้นนี้เปลี่ยนโครเมี่ยมสาม (Cr³⁺) ที่สะสมในน้ำยากลับเป็นโครเมี่ยมหก (Cr⁶⁺) ถ้า Cr³⁺ สะสมมากเกินไป น้ำยาจะชุบได้ไม่ดีและชั้นชุบมักไม่สม่ำเสมอ

การผสมดีบุกเข้าไปช่วยให้แผ่นทนการกัดกร่อนมากขึ้น ยิ่งดีบุกมาก แผ่นยิ่งทน แต่ราคาก็สูงขึ้น แผ่นโครเมี่ยมของเรามีให้เลือก 3 สัดส่วน คือ ตะกั่ว : ดีบุก 95:5, 93:7 และ 90:10

แผ่นโครเมี่ยม (แอโนดตะกั่ว-ดีบุก) ขณะใช้งานในบ่อชุบ

พื้นที่แอโนดควรเป็นเท่าไรเมื่อเทียบกับชิ้นงาน

แหล่งอ้างอิงด้านการชุบส่วนใหญ่แนะนำให้พื้นที่ผิวแอโนดตะกั่วอย่างน้อยประมาณ 2 เท่าของพื้นที่ชิ้นงาน (อัตราส่วน 2:1) บางแหล่งใช้ 2:1 ถึง 4:1 ถ้าพื้นที่แอโนดน้อยเกินไป ชั้นตะกั่วเปอร์ออกไซด์จะเปลี่ยน Cr³⁺ กลับได้ไม่ทัน

ข้อควรรู้: แผ่นที่สึกบางลงจะมีพื้นที่ผิวลดลงไปด้วย บ่อที่ใช้แผ่นมานานจึงอาจต้องเพิ่มจำนวนแผ่นหรือเปลี่ยนแผ่น ตัวเลขนี้เป็นแนวทางทั่วไป ควรยึดค่าที่ผู้ขายน้ำยาชุบแนะนำสำหรับน้ำยาที่ใช้อยู่

ดูแลแอโนดอย่างไร และเมื่อไหร่ต้องเปลี่ยน

• ผิวสีน้ำตาลเข้ม: ปกติ แผ่นทำงานได้ดี
• ผิวเป็นคราบสีเหลือง (ตะกั่วโครเมต): มักเกิดเมื่อปิดบ่อทิ้งไว้ คราบนี้ขวางกระแสไฟ ถ้าเหลืองทั้งแผ่นให้ทำความสะอาดก่อนใช้งานต่อ
• แผ่นสึกบาง กร่อนเป็นหลุม งอ หรือตะขอทองแดงหลวม: ถึงเวลาเปลี่ยน

รายละเอียดวิธีตรวจและข้อควรระวังเรื่องพิษของตะกั่ว อยู่ในหัวข้อ "เมื่อไหร่ต้องเปลี่ยนแผ่นโครเมี่ยม" ของหน้าแผ่นโครเมี่ยม

แอโนดตะกั่ว-ดีบุกของ POMEW

• ขึ้นรูปด้วยเครื่องอัดไฮดรอลิก ไม่ใช่การหล่อ เนื้อตะกั่วจึงแน่นกว่าและสึกช้ากว่า
• ตรวจส่วนผสมโดยสถาบันภายนอก: ลูกค้าที่สั่งจำนวนมากขอผลทดสอบประจำล็อตได้ ตัวอย่างผลจากสถาบันเหล็กและเหล็กกล้าแห่งประเทศไทยด้านล่าง วัดได้ตะกั่ว 90.21% ดีบุก 9.79%
• 3 รูปแบบ: แผ่นหยัก (Wave) แฉก (Star) และกลม (Round) ยาว 0.5–3 เมตร หรือสั่งทำตาม Drawing

ดูขนาดและสเปคทั้งหมดที่หน้าแผ่นโครเมี่ยม แอโนดตะกั่ว-ดีบุก บ่อชุบโครเมี่ยมเป็นน้ำยากรด จึงใช้คู่กับฮีตเตอร์หลอดแก้ว หรือฮีตเตอร์ไทเทเนียม ถ้าน้ำยาไม่มีฟลูออไรด์ (ตามตารางเลือกฮีตเตอร์ตามสารเคมี)

คำถามที่พบบ่อยเรื่องแอโนด

แอโนด ภาษาไทยเรียกว่าอะไร

ภาษาไทยใช้ทับศัพท์ว่า "แอโนด" หรือเรียกว่า "ขั้วแอโนด" ในโรงชุบมักเรียกตามรูปร่างหรือหน้าที่ เช่น แผ่นโครเมี่ยม แท่งโครเมี่ยม หรือแผ่นตะกั่ว

แอโนดกับแคโทด ขั้วไหนเป็นขั้วบวก

ในบ่อชุบโลหะ แอโนดเป็นขั้วบวก แคโทด (ชิ้นงาน) เป็นขั้วลบ ในแบตเตอรี่จะกลับกัน

ต่อสายกลับขั้วจะเกิดอะไรขึ้น

ชิ้นงานจะกลายเป็นแอโนด ผิวชิ้นงานจะถูกกัดแทนที่จะถูกชุบ ส่วนแผ่นตะกั่วจะกลายเป็นแคโทด ควรเช็กการต่อสายทุกครั้งก่อนเปิดเครื่องจ่ายไฟ

แหล่งอ้างอิง

• Products Finishing, "Yellow Lead Anodes": pfonline.com/articles/yellow-lead-anodes
• Products Finishing, "Chromium Plating": pfonline.com/articles/chromium-plating(2)
• Finishing and Coating, "Reducing Trivalent Chromium Build-Up in Plating Baths": finishingandcoating.com
• ผลทดสอบส่วนผสมแอโนด POMEW จากสถาบันเหล็กและเหล็กกล้าแห่งประเทศไทย