เชื่อมชิ้นงาน ประสานใจ - Soldering Love

วันนี้ได้ฤกษ์อัพบล็อกซะที หลังจากที่ฉันหัวหมุนกับแล็บการทดสอบการกัดกร่อนมานานสองนาน หนึ่งเดือนที่ผ่านมาฉันหมกมุ่นอยู่แต่กับเรื่องใต้ร่มผ้า อย่าเพิ่งแอบคิดมากล่ะ คือว่าฉันต้องทดลองหาสภาวะที่เหมาะสมที่ทำให้ชิ้นงานของฉันเกิดการกัดกร่อนในมุมอับ ศัพท์เทคนิคเขาจะเรียกว่า Crevice Corrosion ซึ่งก็คือการกัดกร่อนแบบรอยซ้อน มีรุ่นพี่ฉันคนหนึ่งให้คำแปลเจ้า Crevice Corrosion ว่าการกัดกร่อนใต้ร่มผ้า ฟังครั้งแรกก็ตกใจ แต่นึกดูแล้วก็ขำดี แกช่างหาคำแปลที่ลงตัวเสียนี่กะไร จากการลงแรงทำการทดลองทุกวัน (ยกเว้นวันหยุดสุดสัปดาห์ที่ยังมีเวลาไปช้อปปิ้งอยู่บ้าง) เรียนรู้การทดลองจากพี่มาก (ใครไม่รู้จักพี่มากก็ลองไปอ่านบล็อกก่อนหน้านี้นะ) มาพอสมควร ก็พบว่า การทดลองของฉันได้ผลเป็นที่น่าพอใจกว่าของพี่มากด้วยซ้ำ (ฉันแอบดีใจลึกๆ อิอิ) เนื่องจากว่าฉันทำการทดลองซ้ำหลายๆ ครั้ง ก็พบว่าผลการทดลองที่ได้มีแนวโน้มไปในทิศทางเดียวกัน แต่ของพี่มากเอง กลับมีการคลาดเคลื่อนค่อนข้างมาก จนวันหนึ่งแกก็มาขอให้ฉันลองทำการทดลองกับชิ้นงานของแกดูบ้าง เพราะเป็นไปได้ว่าความคลาดเคลื่อนอาจเกิดจากเครื่องไม้เครื่องมือที่ใช้ในการทดลองก็ได้ แต่ยังบอกอะไรได้ไม่มากนัก เพราะมันเพิ่งแค่เริ่มต้นทดลองเองน่ะ

ก่อนการทดสอบการกัดกร่อนในชิ้นงาน ฉันต้องเชื่อมชิ้นงานให้ติดกับลวดทองแดงเพื่อให้สามารถนำไฟฟ้าได้ แล้วจึงนำไปต่อกับอุปกรณ์หรือเซลไฟฟ้าเคมีเพื่อใช้ในการทดสอบ ขั้นตอนการเตรียมชิ้นงานก่อนนำไปต่อกับเซลไฟฟ้าเคมี เป็นขั้นตอนที่ยากที่สุดสำหรับฉัน เนื่องจากว่าชิ้นงานของฉันมีขนาดเล็ก มีขนาดพื้นที่หน้าตัดที่ใช้เชื่อมต่อกับลวดทองแดงค่อนข้างน้อย จึงเป็นการยากมากที่จะเติมน้ำประสานหรือโลหะประสาน (solder) เพื่อให้ลวดทองแดงยึดติดกับผิวหน้าตัดของชิ้นงานได้ดี นี่เป็นครั้งแรกของฉันที่ต้องเชื่อมชิ้นงานโดยใช้หัวแร้งไฟฟ้า และใช้โลหะประสานที่มีจุดหลอมตัวต่ำที่ทำจากโลหะผสมพวกดีบุก – ตะกั่วน่ะ โดยปกติแล้วฉันเคยเชื่อมชิ้นงานจำพวกโลหะเงิน และทองเหลืองมาก่อนหน้านี้ (สมัยยังสาวๆ) โดยใช้หัวเป่าไฟ (torch) ซึ่งอุณหภูมิที่ใช้ในการเชื่อมชิ้นงานจะสูงกว่าการใช้น้ำประสานพวกตะกั่ว–ดีบุกเยอะเลย แต่จะเชื่อมได้ง่ายกว่าการใช้หัวแร้งไฟฟ้าเป็นไหนๆ

เจ้าน้ำประสานที่ฉันพูดถึงก่อนหน้านี้ มันไม่ใช่ของเหลวอย่างชื่อนะ จริงๆ มันคือของแข็งทำจากโลหะสองชนิดขึ้นไปมาผสมกันเพื่อลดจุดหลอมตัวให้ต่ำลง เพื่อที่มันจะได้ละลายและไหลเข้าไปเชื่อมประสานชิ้นงานที่ต้องการได้ง่าย แต่พอโดนความร้อนเข้าหน่อย เจ้าโลหะผสมที่ว่าก็อ่อนระทวย ไหลเหมือนน้ำขึ้นมาทันที โลหะแต่ละตัวแต่ละชนิดก็จะมีจุดไหลที่แตกต่างกันไป อันนี้เป็นสมบัติเฉพาะตัวของมันเอง คงจะคล้ายๆ กับผู้หญิงกระมังที่แต่ละคนมีจิตใจที่อ่อนไหวแตกต่างกันไป อย่างฉันนี่มีความอ่อนไหวในระดับสูงมากถึงมากที่สุด แต่น้ำประสานกับผู้หญิงยังมีข้อแตกต่างกันนะ เพราะเจ้าน้ำประสานที่ว่าเนี่ย ถ้าเป็นชนิดเดียวกันมันก็จะมีจุดไหลที่แน่นอน แต่ผู้หญิงอย่างเราๆ นี่สิ ในผู้หญิงคนเดียวกันก็จะมีความอ่อนไหวในตัวเองที่แตกต่างกันทุกๆ ครั้ง โดยความอ่อนไหวในแต่ละครั้งก็จะแปรไปตามสิ่งรอบข้างที่เข้ามารบกวนจิตใจเราว่ามีดีกรีของความสามารถในการทำให้อ่อนไหวมากน้อยเพียงใด…เขียนเองแล้วงงเอง ว่าแต่ว่าคุณอ่านแล้วงงหรือเปล่าเนี่ย...

กลับมาที่การเชื่อมชิ้นงานของฉันดีกว่า ก่อนเชื่อมชิ้นงานฉันต้องจัดการขัดผิวชิ้นงานให้เรียบ ปราศจากคราบออกไซด์ แล้วนำไปล้างให้สะอาด ปราศจากสิ่งสกปรก เพราะหัวใจหลักของการเชื่อมให้ได้คุณภาพดี ผิวเชื่อมติดกันแน่น คือ ความสะอาด โดยผิวหน้าชิ้นงานที่จะเชื่อมทั้งสองชนิดต้องสะอาดมากๆ น้ำประสานต้องสะอาด รวมทั้งปลายหัวแร้งไฟฟ้าก็ต้องสะอาดด้วย ทุกอย่างต้องสะอาด เมื่อเชื่อมแล้วชิ้นงานก็จะประกบและติดกันแน่น ไม่หลุดออกจากกันง่าย ดูๆ ไปก็คล้ายๆ การประสานใจของคนสองคน ถ้าใจของคนทั้งสองสะอาดปราศจากมลทินภายในใจ ไม่มีทิฐิ อคติต่อกัน เวลาเราจะรวมใจสองใจให้เป็นหนึ่งเดียวก็จะทำได้ง่ายมาก และเมื่อใจสองใจหลอมเป็นหนึ่งเดียวแล้ว ก็ยากที่จะมีอะไรมาแยกใจทั้งสองให้ขาดจากกันได้ (น้ำเน่าไปไหมนี่) แต่อย่าลืมนะว่า..ใจสองใจจะประสานกันได้ ก็ต้องมีตัวประสาน หากตัวประสานเป็นสิ่งดีๆ ที่สะอาดๆ มันก็จะคอยช่วยให้ใจสองใจของคนสองคนประสานกันได้อย่างดี และยิ่งถ้าใจสองใจคิดเหมือนกัน หรือที่เราเรียกว่าใจตรงกัน มันก็ง่ายที่จะหลอมรวมกัน (จริงไหม) ก็เหมือนกับโลหะสองชนิดที่จะเชื่อมต่อกันนั่นแหละ หากเป็นชนิดเดียวกันแล้วล่ะก็ มันก็จะประสานยึดติดกันดีมากๆ หากว่าโลหะทั้งสองต่างชนิดกัน ก็คงต้องใช้น้ำประสานที่มีคุณภาพดีหน่อย ก็จะช่วยให้การเชื่อมประสานติดแน่นยิ่งขึ้น

เพ้อเจ้อมามาก เรามาเข้าเรื่องกันดีกว่า (เขียนมาตั้งนาน..ยังไม่เข้าเรื่องอีกเหรอเนี่ย..อย่าบ่นเป็นคนแก่ไปหน่อยเลย บอกตัวเองน่ะ เหอๆ) นอกจากชิ้นงานกับน้ำประสาน (โลหะประสาน) แล้วเนี่ย มีอีกอย่างที่คอยเป็นตัวช่วยให้ชิ้นงานเชื่อมติดกันแน่น คือ ฟลักซ์ (Flux) ซึ่งก็คือผงบอแรกซ์ (Borax) หรือช่างจะเรียกว่า เผ่งแซนั่นเอง เจ้าผงบอแรกซ์จะเป็นผงขาวๆ คล้ายผงซักฟอกแต่เม็ดจะละเอียดกว่า หน้าตาเหมือนในรูปนั่นแหละ เจ้าผงบอแรกซ์ที่ว่านี้ มีสูตรทางเคมีคือ Na2B4O7 10H2O (Hydrous Sodium Borate) เขาจะใส่เจ้าเผ่งแซนี้ไปขณะเชื่อมด้วย ก็เพราะว่า เผ่งแซหรือฟลักซ์นี้จะช่วยทำให้การยึดติดและการไหลตัวของน้ำประสาน (solder) ดียิ่งขึ้น เพราะโดยปกติเมื่อโลหะถูกความร้อนจะเกิดออกไซด์สีดำ ซึ่งเป็นผลจากการเกิดปฏิกิริยาของโลหะกับออกซิเจนในอากาศ ทำให้การยึดติดและการไหลตัวของน้ำประสานไม่ดีนัก นอกจากนี้เผ่งแซยังช่วยเพิ่มความสามารถในการเปียกและการไหลของน้ำประสาน และยังช่วยลดแรงตึงผิวของโลหะอีกด้วย

ภาพผงบอแรกซ์ หรือฟลักซ์

ก่อนไปดูเรื่องความสามารถในการเปียก (Wettability) ความสามารถในการไหล (Flowability) และแรงตึงผิว (Surface Tension) ลองมาตอบคำถามง่ายๆ (ง่ายจริงๆ) เพื่อดูสิว่าคุณรู้เรื่องการเปียก (Wetting) มาก่อนหรือเปล่า จากภาพด้านล่าง มีหยดน้ำสีฟ้าสดอยู่สามหยด คือ หยด A หยด B และหยด C โดยน้ำทั้งสามหยดได้หยดลงบนพื้นผิวสีเหลือง (Surface; S) คุณคิดว่าหยดน้ำหยดใดที่สามารถทำให้พื้นผิว S เปียกได้มากที่สุด (เฉลยท้ายบล็อกนะจ๊ะ...ใครตอบถูก ก็ทิ้งอีเมลไว้ จะส่งรางวัลไปให้)

ที่มา : http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:Surfacetension.png

ความสามารถในการเปียก ความสามารถในการไหล และแรงตึงผิวของโลหะ มีผลต่อการเชื่อมอย่างไรบ้าง หากน้ำประสานมีสมบัติในการไหลที่ดี จะช่วยให้น้ำประสานไหลเข้าไปตามซอกหรือร่องที่เราต้องการเชื่อมได้ดี และหากน้ำประสานมีความสามารถในการเปียกมากก็จะเกาะติดกับชิ้นงานได้ดีนั่นเอง หากใครไม่เข้าใจเรื่องของการเปียก ให้นึกถึงน้ำกลิ้งบนใบบอน จะเห็นว่าน้ำจะเป็นหยดกลมๆ กลิ้งไปกลิ้งมาโดยที่ใบบอนไม่เปียกเลย และหยดน้ำก็จะไม่เกาะติดกับผิวใบบอนเลย จะคล้ายๆ กับคำพังเพย “น้ำกลิ้งบนใบบอน” ที่เขาเอาไว้เปรียบเปรย คนที่มีใจโลเล ใจไม่แน่นอน สามารถเปลี่ยนไปอยู่ได้เรื่อยๆ กลอกกลิ้งเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา ไม่ยอมยึดเกาะกับสิ่งใดเลยนั่นแหละ เขามักจะพูดเปรียบเปรยผู้หญิงที่มีใจโลเลว่า ‘น้ำใจหญิงเหมือนกลิ้งบนใบบอน’ แต่ฉันว่าสำนวนนี้น่าจะเหมาะกับผู้ชายมากกว่า (คุณว่าจริงไหม) ปรากฏการณ์ที่หยดน้ำไม่ยอมเกาะติดใบบอน นั่นก็คือหยดน้ำไม่เปียกใบบอนนั่นเอง เราจะเรียกลักษณะนี้ว่า ‘Non-wetting’ ซึ่งมุมสัมผัสระหว่างหยดน้ำกับผิวของใบบอน (Contact angle; Alpha) มีค่าเท่ากับ 180°

ปรากฏการณ์น้ำกลิ้งบนใบบอน

ที่มา : http://www.geocities.com/koguggug/trips/jatujak45/jatujak45.html

ในกรณีเดียวกันกับการเปียกของน้ำประสานกับชิ้นงาน หากมุมสัมผัสระหว่างน้ำประสานกับผิวชิ้นงานมีขนาด 180° นั่นคือน้ำประสานและชิ้นงานไม่เกิดการเปียกเลย ซึ่งก็มีผลให้น้ำประสานไม่เกาะกับชิ้นงาน และหากมุมสัมผัสที่ว่านี้มีขนาดเล็กลงเรื่อยๆ นั่นก็คือน้ำประสานจะสามารถเกาะกับชิ้นงานได้มากขึ้น หากมุมสัมผัสของน้ำประสานกับผิวชิ้นงานมีขนาดเท่ากับ 0° ก็จะหมายความว่าน้ำประสานสามารถเปียกบนผิวชิ้นงานได้อย่างสมบูรณ์ (Perfect wetting)… ดูรูปประกอบด้วยนะ... โดยปกติถ้าจะให้งานเชื่อมประสานมีคุณภาพดี มุมสัมผัสระหว่างน้ำประสานกับผิวชิ้นงานควรต่ำกว่า 33° มากๆ

ภาพแสดงการเปียก (Wetting) และมุมสัมผัสการเปียก (Contact angle)
ที่มา : http://www.ami.ac.uk/courses/ami4812_map2/u03/hjm/index.asp

สำหรับแรงตึงผิวก็จะมีความสัมพันธ์กับการเปียก โดยหากแรงตึงผิวระหว่างน้ำประสานและผิวชิ้นงานมีมาก นั่นก็หมายความว่าน้ำประสานมีความสามารถในการเปียกต่ำบนผิวชิ้นงานนั้น จากรูปด้านล่าง แสดงความสัมพันธ์ระหว่างแรงตึงผิว (Surface tension; T) กับมุมสัมผัส (Contact angle; Theta) ดังสมการ... (ดูภาพด้านล่างประกอบ)

Tsg = Tsl + Tlg (cos Theta)

Tsg คือ แรงตึงผิวระหว่างของแข็งกับก๊าซ (solid – gas surface tension) -- ระหว่างผิวชิ้นงานกับอากาศ
Tsl คือ แรงตึงผิวระหว่างของแข็งกับของเหลว (solid – liquid surface tension) -- ระหว่างผิวชิ้นงานกับน้ำประสาน (solder)
Tlg คือ แรงตึงผิวระหว่างของเหลวกับก๊าซ (liquid – gas surface tension) -- ระหว่างน้ำประสานกับอากาศ

ภาพความสัมพันธ์ระหว่างแรงตึงผิว (T) กับมุมสัมผัสของการเปียก (Theta)
ที่มา : http://www.answers.com/topic/contact-angle

สรุปได้ว่า หากเราต้องการให้งานเชื่อมมีคุณภาพดี เราต้องควบคุมปัจจัยต่างๆ ได้แก่
(1) ผิวชิ้นงานที่จะเชื่อมต้องสัมผัสกันให้สนิท ต้องตระหนักไว้เสมอว่าน้ำประสานหรือโลหะประสานไม่ได้มีไว้เพื่อเติมเต็มช่องว่างระหว่างผิวที่จะเชื่อม แต่มีไว้เพื่อเป็นตัวประสานให้ผิวชิ้นงานทั้งสองยึดติดกัน
(2) ผิวชิ้นงานและน้ำประสานที่สะอาดจะทำให้รอยยึดต่อของผิวชิ้นงานที่เชื่อมแน่น
(3) เผ่งแซหรือฟลักซ์จะช่วยให้ผิวชิ้นงานตรงรอยเชื่อมไม่ทำปฏิกิริยากับออกซิเจน และลดการเกิดของโลหะออกไซด์ที่เกิดจากความร้อนได้
(4) ต้องเลือกใช้น้ำประสานให้เหมาะกับชนิดของชิ้นงาน และใช้ในปริมาณที่เหมาะสมด้วย
(5) อุณหภูมิในการเชื่อม ต้องใช้อุณหภูมิที่สูงกว่าจุดไหลตัวของน้ำประสาน (flow point) โดยจุดไหลตัวจะมีอุณหภูมิสูงกว่าจุดหลอมตัว (melting point) ของโลหะประสานนั้นๆ เล็กน้อย

สุดท้ายที่ลืมไม่ได้ อย่าลืมว่า หัวใจหลักของการเชื่อมประสานให้มีคุณภาพดี ผิวยึดติดกันแน่น คือ ความสะอาดทั้งชิ้นงานและน้ำประสาน เหมือนการประสานใจคนสองคน ที่ต้องมีใจบริสุทธิ์และกาวใจที่สะอาด เพื่อให้เกิดการประสานที่ติดแน่น ยากที่จะมีสิ่งใดมาทำให้แยกจากกันได้

หมายเหตุ Solder ในที่นี้คือโลหะประสานหรือโลหะบัดกรี โดยช่างทองจะเรียกโลหะประสานนี้ว่า "น้ำประสาน" ส่วนช่างอื่นๆ จะเรียกว่า "โลหะบัดกรี"

ส่วนบอแรกซ์ที่เขาใช้ใส่ในอาหารหรือลูกชิ้นเพื่อให้อาหารกรอบ จะเรียกว่า "น้ำประสานทอง" ส่วนช่างทองจะเรียกผงบอแรกซ์นี้ว่า "เผ่งแซ"

เฉลยคำถามท้ายบล็อก :
ตอบ -- หยดน้ำ C เนื่องจากว่าหยดน้ำ C มีมุมสัมผัสระหว่างหยดน้ำกับพื้นผิวสีเหลืองต่ำมาก นั่นก็หมายความว่า หยดน้ำสามารถเปียกชิ้นงานได้มากที่สุดนั่นเอง

----------------------------------------------------------------

When I look at the sky. I don't see stars , but I see particles.
When I look at the tree. I don't see twigs, but I see dendrite.

ศุกร์สิบเจ็ด วันโชคร้ายของฉัน

วันนี้ตื่นมาตอนเช้า ตาก็เริ่มกระตุก อย่าคิดว่าเป็นตาซ้ายล่ะ เพราะมันไม่ใช่ มันคือตาขวาต่างหากที่กระตุก ถ้าหากวันนี้ ตาข้างซ้ายของฉันกระตุก มันก็คงจะไม่เกิดเรื่องร้ายๆ ขึ้นหรอก!

เมื่อคืนนี้ ฉันตั้งนาฬิกาปลุกให้ปลุกฉันตอนเจ็ดโมงเช้า เพื่อจะได้ตื่นมาทำกับข้าว (ข้าวกล่องกินกลางวัน) อาบน้ำแต่งตัว แล้วเดินไปทำแล็บให้ทันก่อนเก้าโมงเช้า เพราะฉันจองห้อง SEM (Scanning Electron Microscopy) ไว้ตอนเก้าโมงถึงสิบโมงเช้า เช้านี้ฉันรู้สึกตัวขึ้นมาก่อนนาฬิกาจะปลุกซะอีก ยังรู้สึกงัวเงีย เหมือนนอนไม่เต็มที่ เนื่องจากเมื่อคืนกว่าจะหลับตาลงได้ ก็ปาเข้าไปตีสอง ก็มัวแต่คิดถึงใครบางคนอยู่น่ะสิ เฮ้อ ไร้สาระจริงๆ เลย หลังจากรู้สึกตัวได้สักพัก เลยหลับตาของีบต่ออีกนิด เพื่อจะรอให้นาฬิกาปลุกๆ ตอนเจ็ดโมงเช้า เมื่อตื่นขึ้นมารอบที่สอง ก็งงว่า เอ ทำไมนาฬิกาถึงไม่ปลุก (หว่า) ยังแอบดีใจ ว่ายังไม่ถึงเจ็ดโมง ก็เลยนอนรอเพื่อจะให้นาฬิกาปลุกก่อน จึงจะตื่นไปเตรียมข้าวกล่องสำหรับมื้อกลางวัน...

...จนแล้วจนเล่า นาฬิกาก็ยังไม่ดัง เลยตัดสินใจตื่น (และตัดใจ ลุกจากเตียง) พอได้ดูนาฬิกาเท่านั้นล่ะ แทบจะกระโดดออกจากเตียง ก็มันเหลือเวลาอีกแค่ครึ่งชั่วโมงเท่านั้นก็จะเก้าโมงเช้า (จริงๆ นาฬิกาปลุกมันดังแล้ว แต่ฉันตื่นมากดให้มันเงียบ แล้วก็หลับต่อโดยไม่รู้ตัวนั่นเอง) แค่เดินจากหอพักไปตึกเรียนก็ใช้เวลาถึงสิบห้านาที ดังนั้นจึงเป็นการยากมากที่จะเตรียมตัวไปทำแล็บให้ทัน รีบอาบน้ำแต่งตัว ออกจากห้องพักตอนแปดโมงห้าสิบห้า (นึกในใจ..‘คงจะไปทันเก้าโมงเช้าอยู่หรอก’..ประชดน่ะ) รีบเดินสุดๆ คิดว่าไปช้าซักสิบนาที คงไม่เป็นไร...ที่ไหนได้ ก้าวขาเข้าไปในห้องแล็บตอนเก้าโมงสิบห้าพอดี คุณพี่มาก (หรือ ดร.มาร์ค) บอสฉันเอง (จริงๆ เป็นนักวิจัยที่สอนฉันทุกอย่างเกี่ยวกับการทำการทดลอง) แกก็ ‘Good morning’ พร้อมกับฉีกยิ้มอันแสนหวานให้ฉัน (ถ้าไม่ติดตรงที่แกสวมแหวนนิ้วนางข้างซ้าย...ฉันอาจจะตกหลุมยิ้มหวานของแกเป็นแน่แท้)

...แกพูดเบาๆ อย่างช้าๆ (ปกติแกพูดช้าอยู่แล้ว แต่นี้ช้ากว่าปกติอีก) ว่า ‘You should be here on time if you book for the microscope, otherwise someone may steal your seat’ อะไรทำนองนี้ล่ะ แปลเป็นไทยก็คือ ‘ถ้าคุณจองกล้องดูแล็บไว้ คุณควรมาถึงที่นี่ให้ตรงเวลาสิ ไม่เช่นนั้นคนอื่นอาจจะไปใช้เครื่องแทนที่คุณได้นะ’ – ได้ยินเช่นนั้น ฉันก็หน้าแดง ไม่ใช่ด้วยความโกรธหรอก มันคือความอายต่างหาก ฉันก็ตอบไปว่า ‘ขอโทษด้วย คราวหน้าจะไม่สาย จะมาให้ตรงเวลาจ้ะ’ พร้อมกับฉีกยิ้มที่หวานกว่าส่งกลับไป เฮ้อ..แค่เพิ่งเริ่มต้นของวันศุกร์ก็เจอซะอย่างนี้...ตาขวากระตุก..วันนี้ฉันช่างโชคร้ายจริงๆ

แต่คุณพี่มาก แกก็ดีนะ ตอนฉันนั่งดูกล้อง แกก็มาคอยเป็นพี่เลี้ยงอยู่ใกล้ๆ คงเป็นเพราะกลัวเครื่องมือพังนั่นแหละ ก็เครื่องมือราคาแพงมากๆ เลยนี่นา หลังจากนั้นฉันก็กลับไปทำแล็บอีกแล็บหนึ่งต่อ เป็นแล็บเกี่ยวกับเคมีไฟฟ้า ทดลองเกี่ยวกับพฤติกรรมการกัดกร่อน (corrosion) ของวัสดุน่ะ พ่อเจ้าประคุณเอ๊ย มันช่างเป็นแล็บที่เซนซิทีฟ (sensitive) จริงๆ วันนี้ทั้งวัน ไม่ได้ผลการทดลองเป็นที่น่าพอใจเลย มีปัจจัยหลายอย่างมากๆ ที่ทำให้ผลการทดลองไม่ถูกต้อง หรืออาจเกิดความคลาดเคลื่อน เกิดผลแทรกซ้อนขณะทดลองได้ ทำการทดลองแต่ละครั้ง ต้องปฏิบัติให้เหมือนเดิมทุกๆ ครั้ง คือควบคุมปัจจัยภายนอกให้คงที่ เพื่อจะได้ผลที่แม่นยำ นำมาวิเคราะห์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ฉันก็พยายามควบคุมมันทุกครั้งเวลาทำการทดลอง แต่เอ..ทำไมผลที่ได้มันไม่เป็นที่น่าพอใจเลยนะ สรุปว่าวันนี้ทั้งวันผลการทดลองไม่เป็นที่น่าพอใจเลย ต้องทำใหม่ในวันจันทร์...ตาขวายังกระตุก..วันนี้ฉันช่างโชคร้ายจริงๆ

การทดลองได้ผลไม่เป็นที่น่าพอใจ ทั้งๆ ที่ตั้งใจเต็มที่ ฉันขัดชิ้นงานขนาดเล็กด้วยมือเปล่า จนกระดาษทรายสำหรับขัดชิ้นงานค่อยๆ กัดกินเนื้อนิ้วอันแสนบอบบางของฉัน จนเลือดไหลซิบ นี่ขนาดเป็นกระดาษละเอียดนะนี่ ยังทำให้เนื้อฉันหลุดได้เลย เป็นครั้งแรกที่ได้เลือดจากการทำแล็บที่นี่...ตาขวายังไม่หยุดกระตุก...วันนี้ฉันช่างโชคร้ายจริงๆ

กลับมาถึงห้องพักตอนหกโมงกว่าๆ นึกอยากจะถ่ายรูปบรรยากาศตอนกลางคืนของหอพักไว้ดูเล่น (ห้าโมงเย็นที่นี่..พระจันทร์ก็โผล่มาทักทายเราแล้ว) ปรากฏว่ากล้องแคนนอน รุ่นเอเจ็ดสิบ (PowerShot A70) เสียซะอย่างนั้น หน้าจอเบลอๆ สีม่วงๆ ถ่ายแล้วเป็นเหมือนภาพอาถรรพ์ประมาณนั้น อีกซักพักกลับกลายเป็นมืด ไม่มีอะไรปรากฏขึ้นที่หน้าจอเลย นี่เป็นครั้งที่สองแล้วที่เป็นแบบนี้ ครั้งแรกเมื่อปีที่แล้ว ส่งไปซ่อม เขาบอกว่าจอซีซีดี (CCD) เสีย ต้องเปลี่ยนใหม่ โชคร้ายประกันหมด เลยต้องเสียเงินค่าซ่อมไปกว่าสามพันบาท นี่ก็อีกแล้วอาการเหมือนเดิม อยากจะขว้างทิ้งจริงๆ...ตาขวายังคงกระตุก...วันนี้ฉันช่างโชคร้ายจริงๆ

ไม่เอาแล้วไม่อยากเป็น ‘หนอน’ อีกแล้ว...แล้วจะเป็นอะไรดีนะ เอหรือว่าจะเป็น ‘โซหนี้’ ดี แต่ไม่อยากติดหนี้ ขอเอา ‘ปลานา’ ก็แล้วกันเนอะ ที่เล็งๆ จ้องๆ ไว้ ก็มี DMC-LX, DMC-FX ตัดสินใจไม่ถูกจริงๆ ใครมีความรู้เรื่องกล้องช่วยแนะนำทีเถอะ แบบว่าดีราคาถูก ในโลกนี้จะมีไหมนะของดีราคาถูก..ฉันคงต้องเสียเงินซื้อกล้องใหม่จริงๆ..ตาขวายังไม่หยุดกระตุก..วันนี้ฉันช่างโชคร้ายจริงๆ

ถ่ายรูปก็ไม่ได้ หิวก็หิว ไปทำอะไรกินดีกว่า วันนี้ตั้งใจทำผัดกะเพราะตับ (ของโปรด) ขณะกำลังหั่นหอมหัวใหญ่ ไม่รู้นึกยังไง ฉันเอียงมีดเข้าหานิ้ว ทั้งๆ ที่เรียนมาตั้งแต่เด็กๆ ว่าเวลาหั่นเนื้อ หั่นผัก ให้เอียงมีดออกห่างจากนิ้ว ไม่เช่นนั้นมีดอาจหั่นนิ้วตัวเองได้ แต่ฉันก็ยังประมาท อยู่ดีๆ มีดเจ้ากรรมดันไม่ชอบหอมขึ้นมา หันมาจูบนิ้วนางข้างซ้ายของฉันแทน จูบรุนแรงไปนิด เลือดกระฉูดเลย เนื้อเปิดประมาณครึ่งเซนต์ พอเห็นเลือดตัวเองเท่านั้นแหละ ฉันพาลจะเป็นลม ตั้งสติได้ รีบห้ามเลือด ใส่ยาแดง ทำแผลเรียบร้อย ยังมีกระจิตกระใจไปทำผัดกะเพราต่อ ก็เสียเลือดไปแล้วนี่นา ขอกินเลือดเข้าไปชดเชยหน่อยก็แล้วกัน...ตาขวากระตุกถี่ขึ้น...วันนี้ฉันช่างโชคร้ายจริงๆ

ตากระตุก..เป็นลางบอกเหตุ ‘ขวาร้าย ซ้ายดี’ ฉันเชื่ออย่างที่โบราณบอกไว้นะ แต่ถ้าคุยกับคุณหมอ คุณหมอก็ต้องบอกว่า ตากระตุกอาจเกิดจากการล้าของกล้ามเนื้อตา ซึ่งสามารถหายเองได้ แต่ถ้าตากระตุกเรื้อรัง ควรต้องไปพบหมอเพื่อหาวิธีรักษา เพราะอาจเกิดจากเส้นเลือดในสมองโป่งพอง หรือมีเนื้องอกกดเส้นประสาทที่มาเลี้ยงเปลือกตาก็ได้

แล้วคุณเชื่อเรื่อง ‘ขวาร้าย ซ้ายดี’ กันหรือเปล่า...ก่อนนอน ตาขวาของฉันค่อยๆ ลดความถี่ของการกระตุกลง เฮ้อ! วันนี้..ศุกร์สิบเจ็ด วันโชคร้ายของฉันจริงๆ

-- แรงบันดาลใจจากบทความเรื่อง "ตัดผม" โดย The Aesthetics of Loneliness --

Grain Size Effect

Grain Size Effect เป็นกลไกหนึ่งในการเพิ่มความแข็งแรงและความแข็งให้กับโลหะ ถ้าโลหะมีขนาดเกรนเล็กก็จะทำให้โลหะนั้นแข็งและแข็งแรงมากกว่าโลหะที่มีขนาดเกรนใหญ่กว่า

เกรน (Grain) คืออะไร :-

ก่อนที่จะอธิบายว่าเกรนคืออะไร ขอเท้าความไปถึงโครงสร้างผลึกของโลหะเสียก่อน โลหะมีโครงสร้างแบบผลึก (Crystalline structure) โดยอะตอมในผลึกจะจัดเรียงตัวกันอย่างเป็นระเบียบและมีรูปแบบ เรียกว่า สเปซแลททิซ (Space lattice) ดังแสดงในภาพ A สเปซแลททิซเกิดจากยูนิตเซล (Unit cell) หลายๆ ยูนิตเซลประกอบเข้าด้วยกัน (ภาพ B) ซึ่งยูนิตเซลก็คือหน่วยย่อยซ้ำๆ ของสเปซแลททิซนั่นเอง สำหรับของแข็งที่ไม่มีโครงสร้างที่มีรูปแบบดังกล่าว เราจะเรียกว่า เป็นวัสดุอสัณฐาน (Amorphous)

ภาพ A ภาพสเปซแลททิซแบบคิวบิค (Simple Cubic Space Lattice)
ที่มา : http://genchem.chem.wisc.edu/

ภาพ B ภาพสเปซแลททิซที่ประกอบจากยูนิตเซลหลายๆ ยูนิตเซลรวมตัวกัน
ที่มา : http://www.ul.ie/~walshem/fyp/

ภาพ C โครงสร้างผลึก (Crystal structure)
ที่มา : http://www.ami.ac.uk/

โลหะที่ใช้ในงานวิศวกรรมส่วนใหญ่จะมีโครงสร้างแบบจัดเรียงตัวกันแน่น (close-packed structure) เนื่องจากโครงสร้างแบบนี้จะส่งผลให้โลหะมีความเหนียว เมื่อโลหะรับแรง จะยืดออกก่อนที่จะแตกหัก ซึ่งสามารถใช้ทำนายสมบัติของโลหะได้ว่าโลหะนั้นเปราะหรือเหนียว สามารถรับแรงได้มากน้อยเพียงใดก่อนที่จะเกิดความเสียหายหรือแตกหักขึ้น

มาเข้าเรื่องเกรนกันดีกว่า จากที่กล่าวแล้วก่อนหน้านี้ว่าโลหะมีโครงสร้างแบบผลึก เราสามารถใช้คำว่า “เกรน” อธิบายลักษณะของผลึกที่อยู่ในเนื้อโลหะได้ ลองนึกถึงเมื่อเราตีน้ำสบู่ให้เกิดฟอง ฟองสบู่ที่ลอยอยู่บนน้ำจะวิ่งจับตัวกัน เกาะกัน ขยายขนาดใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ โดยจุดเริ่มต้นที่ให้ฟองสบู่แต่ละฟองมาเกาะตัวนั้น จะไม่ใช่แค่จุดเดียว แต่จะมีหลายๆ จุด ซึ่งเปรียบเสมือนนิวเคลียสของเนื้อโลหะนั่นเอง แต่ละฟองของฟองสบู่ก็จะมาเกาะฟองที่เป็นจุดเริ่มต้น ฟองสบู่ที่อยู่รอบๆ ฟองที่เป็นจุดเริ่มต้น ก็จะวิ่งมาเกาะกัน จัดเรียงตัวแบบเดียวกันซ้ำๆ กัน และแต่ละกลุ่มของฟองสบู่ก็จะมีลักษณะการเรียงตัวที่ต่างกัน เมื่อฟองสบู่เกาะกัน ขนาดของกลุ่มฟองก็โตขึ้นเรื่อยๆ จนฟองสบู่ของแต่ละกลุ่มมาชนกันเอง กลุ่มฟองสบู่หนึ่งกลุ่ม ก็เปรียบเสมือนเกรนหนึ่งเกรน (Grain) ซึ่งแต่ละเกรนก็จะมีการจัดเรียงตัวของอะตอมที่ต่างกัน ส่วนบริเวณที่ฟองสบู่แต่ละกลุ่มมาชนกัน จะเป็นบริเวณที่แบ่งความแตกต่างของการจัดเรียงอะตอมในแต่ละเกรน เปรียบเสมือนขอบเกรน (Grain boundary) นั่นเอง

ภาพ D ลักษณะเกรนของฟองสบู่
ที่มา : http://www.ami.ac.uk/

ถึงตอนนี้ ทุกคนคงรู้จักเกรนกันแล้ว คราวนี้เรามาทำรู้จักเกรนในโลหะที่เกิดจากการแข็งตัวของน้ำโลหะกันบ้าง เมื่อน้ำโลหะเย็นตัวลง จะเกิดการแข็งตัวเป็นขั้นๆ โดยขั้นแรกจะเกิดการฟอร์มตัวของนิวเคลียสก่อน ขั้นนี้เราเรียกว่าเกิด Nucleation ขึ้น (ภาพ E1) หลังจากนั้นนิวเคลียสจะขยายขนาดขึ้นจนเป็นผลึก (ภาพ E2) ผลึกจะรวมตัวกันขยายขนาดใหญ่ขึ้นจนชนกันเกิดเป็นเกรนขึ้น บริเวณที่เกรนชนกันก็คือขอบเกรนนั่นเอง (ภาพ E5)

ภาพ E การแข็งตัวของโลหะ
ที่มา : http://www.ami.ac.uk/

เมื่อรู้จักเกรนกันแล้ว เราก็มาดูสิว่าขนาดของเกรนมีผลต่อความแข็งและความแข็งแรงของโลหะอย่างไร โลหะที่มีเกรนอยู่จำนวนมาก หรือมีขนาดเกรนเล็ก จะส่งผลให้โลหะนั้นมีความแข็งและความแข็งแรงมากกว่าโลหะที่มีเกรนอยู่จำนวนน้อย หรือมีขนาดเกรนใหญ่ (เกรนหยาบ) เนื่องจากว่ากลไกในการทำให้โลหะมีความแข็งมากขึ้นก็คือ การทำให้ดิสโลเคชั่น (Dislocation) ในโครงสร้างของโลหะนั้นเคลื่อนที่ได้ยากขึ้น – ‘Make dislocations hard to move’ ดิสโลเคชั่นก็คือ จุดบกพร่องภายในเนื้อของโลหะนั่นเอง เกรนที่มีขนาดเล็กจะมีปริมาณเกรนจำนวนมาก นั่นหมายถึงการมีขอบเกรนจำนวนมากตามไปด้วย บริเวณขอบเกรนจะมีการจัดเรียงตัวของอะตอมที่ไม่เป็นระเบียบ ขอบเกรนจึงเป็นตัวขัดขวางการเลื่อนตัว (slip) ของอะตอม เป็นผลให้ระนาบการเลื่อนตัว ( slip plane) ขาดความต่อเนื่องในการเลื่อนตัวจากเกรนหนึ่งไปยังอีกเกรนหนึ่ง ทำให้ดิสโลเคชั่นเคลื่อนที่ยากขึ้น เมื่อดิสโลเคชั่นเคลื่อนที่ยากเมื่อถูกแรงกระทำ นั่นก็เป็นสาเหตุให้โลหะแข็งขึ้นนั่นเอง เราเรียกปรากฏการณ์นี้ว่า “Grain Size Effect” นั่นหมายความว่า ยิ่งโลหะมีขนาดเกรนละเอียดมาก โลหะนั้นก็จะมีความแข็งมากขึ้นตามไปด้วย

ค ว า ม รั ก

สำหรับฉัน...
ความรักคือ...การค้นหา
บางครั้งผลลัพธ์ที่ได้ คือ...ความสุข
บางครั้งผลลัพธ์นั้น คือ...การพบกับความผิดหวังและความเสียใจ
และความรักของฉันในครั้งนี้...
จะเป็นครั้งสุดท้าย ที่มีค่าที่สุด...
ที่ฉันจะเก็บมันไว้ในความทรงจำอันมีค่า...
และฉันไม่คิดที่จะค้นหา..ความรัก...อีกเลย
นอกเสียจากว่า...ความรักในครั้งนี้
จะย้อนกลับมาหาฉัน...อีกครั้ง

ขอบคุณ...ความเหงาอันสวยงาม...

ที่เป็นแรงบันดาลใจในการเขียนบล็อกของฉัน