DD205198A1 - Elektrolyt zum elektrochemischen polieren - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Elektrolyten zum elektrochemischen Polieren (Glanzbad) von Erzeugnissen aus reinen Metallen, vorzugsweise Nickel, Kobalt und Eisen, sowie deren Legierungen untereinander oder mit Chrom als Hauptlegierungsbestandteil. Ziel der Erfindung ist ein Elektrolyt, der bei konstantem, elektrochemischem Arbeitsaufwand eine wesentlich hoehere Betriebsdauer hat und in dem die Polierobjekte beobachtbar bleiben. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, fuer das Glanzbad, das nahezu wasserfrei sein muss, einen geeigneten Zusatz zu finden. Erfindungsgemaess werden dem Elektrolyten, der in bekannter Weise aus einem Gemisch von Schwefelsaeure und Aethylenglykol besteht, 1 bis 10 Masse-% organische Phosphonsaeuren oder deren Derivate zugesetzt. Elektrochemisch polierte Objekte finden breite Verwendung, z.B. als Schneidwerkzeuge, Guss-Prothesen in der Stomatologie, als Heizleiter fuer Oefen, Implantate in der Medizin oder als Basiswerkstoffe fuer Metall-Keramik-Verbunden.

Description

239791 1

Elektrolyt zum elektrochemischen Polieren

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Elektrolyten zum elektrochemischen Polieren (Glanzbad) von Erzeugnissen aus reinen Metallen, vorzugsweise Nickel, Kobalt und Eisen, Bowie deren Legierungen untereinander oder mit Chrom als Hauptlegierungsbestandteil· Solche Erzeugnisse finden breite Verwendung, z. B. aus Co-Cr-Legierungen oder Co-Cr-Mo-Legierungen als Schneidwerkzeuge in der metallverarbeitenden Industrie und als Guß-Prothesen in der Stomatologie, aus Ni-Cr-Legierungen als Heizleiter ftir elektrisch beheizte öfen oder als Implantate in der Medizin neben den erstgenannten Legierungen, aus Ni-Fe-Cr-Legierungen als chirurgische Instrumente oder aus Ui-Cr- und Ni-Cr-Mo-Legierungen als Basiswerkstoffe ftir Metall-Keramik-Verbunde, die beispielsweise in der Stomatologie zu den hochwertigsten Therapiemitteln zählen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Häufig ist es erforderlich, die Oberfläche von Erzeugnissen aus diesen Materialien mit einem eingeebneteren Profil oder einer definierten Rauhigkeit und einem höheren Lichtreflexionsvermögen (Glanz) zu versehen, als dies durch Sandstrahlen, Beizen oder andere Oberflächenbearbeitungsverfahren erzielbar ist, z· B· als Voraussetzung für den Verbund mit Keramik oder

1-2MAH932*0U9245

239791 1

um die Retentionsmöglichkeiten für die mikrobielle Besiedlung zu verringern.

Sehr gut ist hierfür das elektrochemische Polieren geeignet, bei dem das Werkstück partiell anodisch aufgelöst wird. Als Elektrolyse kommen dabei Flüssigkeiten unterschiedlicher Zusammensetzungen zum Einsatz, die jedoch alle Gemische anorganischer Säuren oder deren Mischungen mit mono-, bi- oder polyfunktionellen Alkanolen darstellen, wobei der Wassergehalt nur sehr begrenzt sein darf, da sonst die anodische Metallauf-* lösung durch gleichzeitig ablaufende Wasserelektrolyse beeinträchtigt wird·

Die bekannten Glanzbäder besitzen jedoch den Nachteil, daß entsprechend der Bildung wasserfreier oder nur teilweise hydratisierter Salze die Streukraft der Bäder durch deren Kristallisation am Kathodenmaterial verändert wird und damit die Betriebsdauer bzw. sein Auslastungsgrad sehr begrenzt ist. Daneben erhalten die Glanzbäder eine dunkle Farbe, die ein Beobachten der eingebrachten Objekte nicht mehr ermöglicht.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein Elektrolyt, der bei konstantem, elektrochemischen Arbeitsaufwand eine wesentlich höhere Betriebsdauer hat und in dem die Polierobjekte beobachtbar bleiben.

Darlegung des Wesens der Erfindunfl

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für das Glanzbad, das nahezu wasserfrei sein muß, einen geeigneten Zusatz zu finden, durch den die Aufnahmekapazität für die gebildeten Reaktionsprodukte wesentlich erhöht wird. Erfindungsgemäß werden einem Elektrolyten zum elektrochemischen Polieren, der in bekannter Weise aue einem Gemisch von

-3-. 239791 1

Schwefelsäure und Äthylenglykol besteht, 1 bis 10 Masseprozent organische Phosphonsäuren oder deren Derivate zugesetzt, beispielsweise Diphosphonoessigsäure oder Diphosphonodimethyl«.

formamid.

Als Elektrolyte eignen sich Zusammensetzungen in folgenden Bereichen:

70 bis 90 Masseprozent Äthylenglykol

15 bis 30 Masseprozent Schwefelsäure 1 bis 10 Masseprozent organische Phosphonsäure 1 bis 5 Masseprozent Wasser

Die Politurbedingungen richten sich nach dem angestrebten Endzustand·

Die Polierzeiten sind bei höherer Temperatur kurzer und in bestimmten Fällen kann es günstiger sein, das Erzeugnis zweimal über eine kurze Zeit zu polieren·

Ein Glanzbad der erfindungsgemäßen Zusammensetzung behält auch bei längerem Gebrauch eine helle Farbe, wodurch die Beobachtbarkeit der zu polierenden Objekte erhalten bleibt und der Auslastungsgrad des Bades um das Fünffache gesteigert wird·

Ausführungsbeispiele Beispiel 1:

In ein Glanzbad der Zusammensetzung

75 Mässeprozent Äthylenglykol 17 Masseprozent Schwefelsäure

4 Masseprozent Diphosphonoessigsäure

4 Masseprozent Wasser

werden sandgestrahlte Gußstücke aus einer Legierung von

239791 Ί

68„O Masseprozent Kobalt 25»0 Masßeprozent Chrom

3,5 Masseprozent Molybdän

3*5 Masseprozent Mn₁ G, Si, Al

eingebracht und bei folgenden Bedingungen bearbeitet:

ρ anodieche Stromdichte: 11-12 A pro dm Spannung: 6-7 V

Arbeitstemperatur: 40 ⁰C ί 3 K

Polierdauer: zweimal je 5 Minuten/Werkstück, wobei dieses zwischenzeitlich mit Wasser gespült und getrocknet wird

Verhältnis der Kathoden- zur Anodenfläche: ^ 2 : 1

Während mit Glanzbädern der bekannten Zusammensetzung mit einem Volumen von 1000 ml etwa 50 bis 60 Skelette von Modellgußprothesen behandelt werden können, erlaubt die erfindungsgemäße Lösung das Elektropolieren von etwa 300 Objekten unter gleichem elektrochemischen Arbeitsaufwand pro Objekt· Dabei ist keine störende Verfärbung des Mediums zu beobachten, die bei den bekannten Glanzbädern bereits bei einem Auslastungsgrad von 20 bis 30 Prozent eintritt und sich in einer Schwärzung darstellt, wobei parallel dazu an den Kathodenflächen gebildete Reaktionsprodukte abgelagert werden, die die Streukraft des Bades nachteilig beeinflussen· Dieser Umstand tritt bei der vorgeschlagenen Lösung nicht ein·

Beispiel 2:

In ein Glanzbad der Zusammensetzung

239791 1

75 Masseprozent Äthylenglyköl 17 Masseprozent Schwefelsäure 6 Masseprozent Diphosphonodimethylformamid 2 Masseprozent Wasser

werden Gußobjekte aus einer Legierung von

70 Masseprozent Nickel 16 Masseprozent Chrom 5 Masseprozent Molybdän 9 Masseprozent Mn, Al, Si, Fe

eingebracht und bei folgenden Bedingungen bearbeitet:

anodische Stromdichte: 8-10 A pro dm Spannung: 7-8 V

Arbeitstemperatur: 30 ⁰C ί 3 K Polierdauer: zweimal 3e 5 Minuten/Werkstück, Zwischenspülung

und Trocknung Verhältnis der Kathoden- zur Anodenfläche: ^ 2 :

Während in der bisherigen Technologie der Erzielung des metallkeramischen Verbundes die metallischen Gerüste ein- oder mehrmals bei Temperaturen um 1000 ⁰O oxidgeglüht und nachfolgend wieder sandgestrahlt werden, kann durch die Elektropolitur auf diese Arbeitsgänge verzichtet werden. Die elektrolytische Politur erzeugt eine metallisch reine Oberfläche, deren Rauhigkeit für die Retention der keramischen Aufbrandmasse genutzt wird und gegenüber der sandgestrahlten Oberfläche ein gleichmäßigeres Profil aufweist. In beiden Beispielen erfolgt die elektrochemische Politur im ruhenden Bad·

Claims (2)

1. 239 79 1 1

   Erfindungsanspruch

   1· Elektrolyt zum elektrochemischen Polieren von Erzeugnissen aus reinen Metallen, vorzugsweise Nickel, Kobalt und Eisen, sowie deren Legierungen untereinander oder mit Chrom als Hauptlegierungsbestandteil aus Schwefelsäure und Äthylenglykol, gekennzeichnet dadurch, daß diesem 1 bis 10 Masseprozent organische Phosphonsäuren oder deren Derivate zugesetzt werden»
2. 2. Elektrolyt nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Phosphonsäuren beispielsweise Diphosphonoessigsäure oder Diphosphonodimethylformamid verwendet werden·