DE202017007607U1

DE202017007607U1 - Festkörper zum Glätten und Polieren von Metallen durch Ionentransport

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Publication number: DE202017007607U1
Application number: DE202017007607.1U
Authority: DE
Original assignee: Drylyte SL
Current assignee: Drylyte SL
Priority date: 2016-04-28
Filing date: 2017-04-24
Publication date: 2023-07-25
Anticipated expiration: 2027-04-25
Also published as: US20180298518A1; CN109415839A; BR112018072155A2; US20220033990A1; HUE058774T2; RU2018135249A; ES2604830B1; DE212017000070U1; US20200270761A1; RU2728367C2; CA3020196C; HRP20220270T1; CN113388881A; KR102328076B1; PL3372711T3; DE202017007615U1; RU2018135249A3; IL262188B; CA3020196A1; EP3940121A3

Abstract

Vorrichtung zum Glätten und Polieren von Metallen, welche Folgendes umfasst:
- einen elektrischen Stromgenerator,
- ein Befestigungselement (2) zum Befestigen eines zu behandelnden Metallteils (1), wobei das Befestigungselement (2) mit einem positiven Pol des elektrischen Stromgenerators verbunden ist,
- ein Behältnis (3), das dafür eingerichtet ist, einen Satz elektrisch leitender Teilchen (4) aufzunehmen, wobei ein Zwischenraum zwischen den Teilchen (4) von Luft oder einem anderen Gas eingenommen wird, wobei das Behältnis (3) mit einem negativen Pol des Generators verbunden ist, wobei
- die Teilchen (4) Festkörper sind, die eine Porosität und Affinität aufweisen, um eine Menge einer Elektrolytflüssigkeit aufzunehmen, so dass sie elektrisch leitfähig werden.

Description

AUFGABE DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft Festkörper zum Glätten und Polieren von Metallen durch Ionentransport. Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Glätten und Polieren von Metallen durch Ionentransport mittels freier Festkörper und auch die elektrisch leitenden Festkörper zur Ausführung des Verfahrens, wodurch Vorteile und neuartige Eigenschaften bereitgestellt werden, die nachstehend detailliert erörtert werden und eine erhebliche Verbesserung gegenüber jenen, die gegenwärtig auf dem Anwendungsgebiet bekannt sind, bedeuten.
Die Aufgabe dieser Erfindung betrifft konkret ein Verfahren zum Glätten und Polieren von Metallteilen, beispielsweise Zahnprothesen, auf der Grundlage des Ionentransports mittels kleiner freier Festkörper, d. h. Teilchen, das sich im Wesentlichen dadurch auszeichnet, dass die Körper elektrisch leitend sind und sich in einer gasförmigen Umgebung befinden, wobei die Metallteile so angeordnet werden, dass sie mit dem positiven Pol einer Stromversorgung, beispielsweise eines Gleichstromgenerators, und, vorzugsweise in Bewegung, mit dem Satz von Festkörpern (Teilchen) verbunden werden, so dass sie in elektrischen Kontakt mit dem negativen Pol der Stromversorgung gelangen, wobei die Festkörper ein zweites Merkmal der Erfindung sind, wobei sie aus Teilchen bestehen, die in ihrem Inneren eine Menge einer Elektrolytflüssigkeit aufnehmen können, so dass sie eine elektrische Leitfähigkeit haben und elektrisch leitfähig werden.
ANWENDUNGSGEBIET DER ERFINDUNG
Das Anwendungsgebiet dieser Erfindung liegt im Bereich der Industrie, die sich mit dem Glätten und Polieren von Metallteilen, beispielsweise Zahnprothesen aus Edelstahl, insbesondere mit dem Elektropolierverfahren durch Teilchen, befasst.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In Bezug auf den Stand der Technik sei darauf hingewiesen, dass verschiedene Systeme zum Glätten und Polieren von Metallen mittels freier Festkörper (Teilchen) bekannt sind.
Dementsprechend wird seit langem eine große Vielfalt von Vorrichtungen verwendet, bei denen der mechanische Abrieb durch die Verwendung von Teilchen geschieht, die nicht auf einem Träger befestigt sind, unterschiedliche Geometrien und Größen haben und härter sind als das zu behandelnde Material.
Diese Vorrichtungen erzeugen die Reibung zwischen den Teilchen und den zu behandelnden Teilen durch die Relativbewegung, die sie zwischen ihnen erzeugen.
Diese Vorrichtungen bestehen beispielsweise aus rotierenden Behältnissen (Trommel), vibrierenden Behältnissen oder Teilchenstrahlern.
Alle Systeme, die auf direktem mechanischem Abrieb beruhen, wie die vorstehend erwähnten, weisen jedoch den schwerwiegenden Mangel auf, dass sie mit geringer Gleichmäßigkeit auf die Teile einwirken, so dass, weil eine gegebene Proportionalität zwischen dem durch das Schleifmittel (die Teilchen) auf die Teile ausgeübten Druck und der Menge des abgetragenen Materials gegeben ist, die vorstehenden Bereiche der Teile einer in vielen Fällen übermäßigen Abnutzung und Abrundung ausgesetzt sind.
Zusätzlich ist die in diesen Systemen wirkende globale mechanische Energie in vielen Fällen ein Grund für eine Beschädigung der Teile infolge von Schlagwirkungen und Verformungen bei übermäßiger Beanspruchung.
Andererseits erzeugen die auf dem mechanischen Abrieb beruhenden Systeme, auf Metallteilen, Oberflächen mit plastischer Verformung und schließen dabei unvermeidlich nicht vernachlässigbare Mengen von Fremdkörpern ein, die in vielen Fällen die Nichteignung der Behandlung wegen der Verunreinigung der Oberflächenschichten des Materials bestimmen.
Ebenso sind Poliersysteme mittels galvanischer Behandlungen bekannt, bei denen die zu behandelnden Metallteile in eine Elektrolytflüssigkeit getaucht werden und keine festen Teilchen als Anoden eingesetzt werden, wobei dies als Elektropolieren bekannt ist.
Die erwähnten Verfahren haben den Vorteil, dass sie Oberflächen erzeugen, die anders als die vorstehend erörterten ausschließlich mechanischen Schleifverfahren von Verunreinigungen frei sind.
Dabei ist aber die erreichte Nivellierungswirkung auf die Rauigkeit in der Größenordnung von mehr als einigen Mikrometern in vielen Fällen unzureichend, weshalb diese Behandlungen hauptsächlich als Nachbehandlung früherer mechanischer Schleifverfahren eingesetzt werden.
Zusätzlich gibt es galvanische Verfahren, bei denen die zu behandelnden Metallteile in eine Elektrolytflüssigkeit eingetaucht werden, die Festkörper (Teilchen) enthält, die sich darin frei bewegen.
Die für diese Verfahren entwickelten Elektrolyte erzeugen anodische Schichten, die dicker sind als im Fall galvanischer Verfahren ohne Teilchen, so dass, wenn die enthaltenen Teilchen mechanisch mit der anodischen Schicht interagieren, eine bis zu einem Millimeter betragende effektive Glättung der Rauigkeit erfolgt.
Allerdings erzeugen die bisher verwendeten galvanischen Verfahren sowohl im einen als auch im anderen Fall häufig Defekte in Form von Nadellöchern oder abgestuften Oberflächen in Zusammenhang mit der Struktur und der kristallinen Zusammensetzung des zu behandelnden Metalls, so dass ihre Verwendung in vielen Fällen auf Teile beschränkt bleibt, für die empirisch gezeigt wurde, dass sie wegen ihrer Zusammensetzung (Legierung) und Formungsbehandlung und Gestaltung behandelt werden können, ohne dass sie die erwähnten Fehler in unannehmbarer Weise zeigen.
Die Aufgabe dieser Erfindung besteht daher darin, ein verbessertes Glättungs- und Poliersystem für Metallteile zu entwickeln, das wirksam ist und die vorstehend dargelegten Nachteile und Probleme vermeidet, und es soll erwähnt werden, dass sich zumindest der Anmelder nicht der Existenz eines anderen ähnlichen Verfahrens dieses Typs oder einer Erfindung, welche die gleichen Eigenschaften wie die beanspruchte aufweist, bewusst ist.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Das Verfahren zum Glätten und Polieren von Metallen durch Ionentransport mittels freier Festkörper und die elektrisch leitenden Festkörper zur Ausführung des von der Erfindung vorgeschlagenen Verfahrens stellen daher auf ihrem Anwendungsgebiet eine Neuigkeit dar, weil bei ihrer Implementierung die vorstehend erwähnten Aufgaben zufrieden stellend gelöst werden, wobei die kennzeichnenden Einzelheiten, die sie ermöglichen und herausheben, zweckmäßigerweise in den dieser Spezifikation beigefügten endgültigen Ansprüchen enthalten sind.
Konkret schlägt die Erfindung, wie vorstehend erwähnt wurde, einerseits das Verfahren zum Glätten und Polieren von Metallteilen vor, beispielsweise Metallteilen für Zahnprothesen, auf der Grundlage des Ionentransports, ohne dass eine Einschränkung darauf besteht, wobei der Ionentransport innovativ mit freien Festkörpern (Teilchen) ausgeführt wird, die in einer gasförmigen Umgebung elektrisch leitend sind, und andererseits die Festkörper, die aus Teilchen mit verschiedenen Formen bestehen, die eine Porosität und Affinität zur Aufnahme einer Menge an Elektrolytflüssigkeit haben, so dass sie elektrisch leitfähig sind.
Insbesondere sieht das erfindungsgemäße Verfahren die folgenden Schritte vor:

- Die zu behandelnden Teile werden mit dem positiven Pol (Anode) eines Stromgenerators verbunden.
- Nachdem sie befestigt wurden, werden die zu behandelnden Teile einer Reibung mit einem Satz von Teilchen ausgesetzt, die aus elektrisch leitenden freien Festkörpern bestehen, die in einer gasförmigen Umgebung, beispielsweise Luft, mit einer negativen elektrischen Ladung geladen wurden.

Die Reibung der Teile mit den Teilchen kann beispielsweise durch einen Strom von Teilchen ausgeführt werden, die durch Gas angetrieben werden oder von einem Zentrifugalmechanismus oder durch ein System mit Bürsten, Wicklungen oder einem anderen geeigneten Antriebselement ausgestoßen werden, das in der Lage ist, die Teilchen zu bewegen und gegen die Oberfläche des Teils zu drücken.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die Teile in ein Behältnis mit einem Satz von Teilchen, die in Kontakt miteinander und mit dem negativen Pol (Kathode) des Stromgenerators stehen, eingeleitet. In dieser Situation werden die Teile in Bezug auf den Teilchensatz, beispielsweise in einer Kreisbewegung, bewegt.
Die Teilchen, die diese elektrisch leitenden freien Festkörper bilden, weisen verschiedene Formen und Größen auf, die geeignet ist, die Rauigkeit der zu behandelnden Teile zu glätten, wobei sie in jedem Fall größer sind als die zu beseitigende Rauigkeit.
Zusätzlich besitzen die Teilchen Porosität und Affinität zur Aufnahme einer Menge an Elektrolytflüssigkeit, so dass sie eine elektrische Leitfähigkeit haben damit sie elektrisch leitfähig sind.
Es sei bemerkt, dass die Menge der von den Teilchen aufgenommenen Elektrolytflüssigkeit stets unterhalb des Sättigungsniveaus liegt, so dass ausdrücklich vermieden wird, dass an der Oberfläche der Teilchen freie Flüssigkeit verbleibt.
Vorzugsweise ist die Zusammensetzung der Elektrolytflüssigkeit zum Polieren, beispielsweise von Edelstählen, H2O: 90 - 99 %, HF: 10 - 1 %.
Auf diese Weise bestimmen die Teilchen, wenn sie über die zu polierenden Teile reiben, sehr genau die eingeprägten Bereiche, in denen die Entfernung von Metall in ionischer Form stattfindet.
Der Hauptvorteil des durch diese Erfindung vorgeschlagenen Verfahrens besteht gegenüber den Elektrolytflüssigkeiten mit freien Festkörpern enthaltenden Verfahren darin, dass es praktisch jede Metalllegierung glätten und polieren kann, ohne Effekte infolge eines ungleichmäßigen Einwirkens auf die Oberfläche zu erzeugen. Wie in den vorhergehenden Absätzen erwähnt wurde, treten in der Oberfläche der behandelten Teile bei Verwendung von Elektrolyten mit freien Festkörpern häufig Nadellöcher und Stufen auf, welche intrinsische Zusammensetzungs- und Eigenschaftsunterschiede zwischen verschiedenen Bereichen ihrer kristallinen Struktur widerspiegeln.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren reiben die mit der Elektrolytflüssigkeit geladenen Teilchen gegen die Masse der zu behandelnden Teile. Im stationären Zustand des Verfahrens existiert ständig eine Vielfalt elektrischer Situationen der Teilchen.
Demgemäß wirken in einem Extremfall Teilchen durch direkten Kontakt mit anderen Teilchen als elektrische „Brücke“ zwischen den Teilen und der Kathode.
In diesem Fall stößt das Teilchen, das in Kontakt mit dem Teil gelangt, eine gegebene Menge an Elektrolytflüssigkeit aus, welche die Oberfläche des Teils benetzt und eine Elektroerosionswirkung ausübt.
Die Produkte dieser Elektroerosion (Salze) sind lokal in diesem Bereich vorhanden.
In einem anderen Extremfall gibt es Teilchen, welche die Oberfläche des Teils isoliert und nach einer maximalen Zeit ohne Kontakt zu anderen Teilchen berühren.
In diesem Fall absorbiert das den Teil berührende Teilchen die Reste (Salze) vorhergehender Elektroerosionswirkungen, die durch andere Teilchen erzeugt wurden.
Ferner würde durch das Verfahren in einem anderen Extremfall, wenn mit ausreichend hohen relativen Bewegungsgeschwindigkeiten zwischen Teil und Teilchen gearbeitet wird und gleichzeitig eine ausreichende elektrische Spannung angelegt wird, die Möglichkeit maximiert, dass eine erhebliche Anzahl von Teilchen isoliert auf die Oberfläche der Teile einwirkt, und sie gleichzeitig mit einer ausreichenden elektrischen Ladung versehen werden, um eine wirksame Elektroerosion hervorzurufen.
Zusätzlich gibt es zwischen diesen drei Extremfällen eine unendliche Vielfalt von Zwischenfällen.
Daher erklärt sich die hohe Effizienz und Genauigkeit des Verfahrens durch die schnelle Folge der Kontakte der Teilchen mit den Teilen im stationären Zustand.
Der Ionentransport zwischen Anode und Kathode, der erforderlich ist, um ein stabiles Verhalten des Verfahrens zu gewährleisten, geschieht durch Diffusion durch die Teilchen.
Zusätzlich kann ein Anoden-Kathoden-Transport in gewissem Umfang auch am Teilchensatz auftreten, der zum Ionentransport beiträgt.
Das Verfahren zeigt ausdrücklich auch eine relevante Fähigkeit zum gleichmäßigen Glätten und Polieren bei verschiedenen Abmessungsskalen.
Demgemäß wird beispielsweise für kugelförmige Teilchen mit von 0,3 bis 0,8 mm reichenden Durchmessern und einer durchschnittlichen Tangentialgeschwindigkeit des Teilchensatzes in Bezug auf die zu polierenden Teile in der Größenordnung von 1 bis 3 m/s auf der mm²-Skala, d. h. für jeden Quadratmillimeter der freiliegenden Oberfläche der zu behandelnden Teile, eine spiegelnde Oberfläche mit einer geringen Rauigkeit von einigen Nanometern erhalten. Die kugelförmigen Teilchen bestehen vorzugsweise aus einem sulfonierten Styrol-Divinylbenzol-Copolymer und weisen eine mikroporöse Struktur auf.
Wenn die Menge des Metalls betrachtet wird, das zwischen einige Zentimeter getrennten Bereichen entfernt wird, kann wiederum eine große Homogenität festgestellt werden.
Dies bedeutet, dass das erfindungsgemäße Verfahren die Fähigkeit besitzt, die Wirkung einer großen Anzahl von Kontakten (jedes Teilchens) bis zu einem gewissen Grade zu nivellieren oder auszugleichen, obwohl sie (die Kontakte) unter sehr verschiedenartigen Umständen auftreten.
Es ist auch sehr wichtig zu berücksichtigen, dass es das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht, die Parameter aller beteiligten Elemente einzustellen, d. h. Spannung, durchschnittliche Tangentialgeschwindigkeit, Elektrolytflüssigkeitsinhalt, Leitfähigkeit und chemische Zusammensetzung der Elektrolytflüssigkeit, sowie das prozentuale Verhältnis zwischen Teilchen und umgebendem Gas.
Durch eine solche geeignete und ausdrückliche Anpassung wird erreicht, dass auf Zentimeter-Abmessungsskala die elektrokorrosive Wirkung auf die verhältnismäßig freiliegenden und vorstehenden Teile gegenüber den stärker verborgenen Teilen begrenzt wird.
An den vorstehenden Teilen ist die lokale durchschnittliche Tangentialgeschwindigkeit der Teilchen höher als an den verborgenen Teilen.
Wenn die erwähnten Parameter geeignet eingestellt werden, kommt es vor, dass die durchschnittlichen Zeiten eines individuellen Kontakts (jedes Teilchens) an den vorstehenden Bereichen unterhalb der durchschnittlichen Zeiten eines Kontakts an den verborgenen Bereichen liegen, wodurch an den vorstehenden Bereichen eine geringere elektrokorrosive Wirkung als an den verborgenen Bereichen auftritt.
Dies liegt daran, dass zum Erreichen eines Ionentransports des Metalls der Teile zuerst jeder Kontaktbereich bis zu einem gegebenen Schwellenwert polarisiert werden muss, wofür Zeit benötigt wird, und dass es das Verfahren, weil es geeignet eingestellt werden kann, ermöglicht, dass diese für die Polarisation erforderliche Zeit genutzt wird, um die Ergebnisse auf der Zentimeter-Abmessungsskala auszugleichen.
Die geringe Wirkung einzelner Kontakte auf vorstehende Teile wird durch ihre höhere Anzahl in Bezug auf die Zeiteinheit und die Oberflächeneinheit ausgeglichen.
Das offenbarte Verfahren zum Glätten und Polieren von Metallen durch Ionentransport mittels freier Festkörper und die elektrisch leitenden Festkörper zur Ausführung des Verfahrens bestehen daher aus Innovationen mit bisher unbekannten Eigenschaften für den vorgesehenen Zweck, die zusammen mit ihrem praktischen Nutzen eine ausreichende Grundlage zum Erhalten des beantragten Ausschließlichkeitsvorrechts bereitstellen.
Figurenliste
Zur Vervollständigung der vorliegenden Beschreibung und zum besseren Verständnis der Eigenschaften der Erfindung ist dieser Spezifikation als integraler Teil ein Zeichnungsblatt beigefügt, in dem zur Veranschaulichung und ohne Einschränkung Folgendes dargestellt ist:

1 zeigt eine schematische Darstellung der Hauptelemente des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Glätten und Polieren von Metallen durch Ionentransport mittels freier Festkörper;
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Teilchens, das die Festkörper bildet, die das erfindungsgemäße Verfahren vorstellt, wobei seine poröse Konfiguration und seine Fähigkeit zur Aufnahme einer Elektrolytflüssigkeit, die es elektrisch leitfähig macht, ersichtlich sind;
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils der rauen Oberfläche des zu behandelnden Teils und mehrere Beispiele möglicher Formen, welche die beim Verfahren verwendeten Teilchen haben können, und es sind der Größenunterschied zwischen ihnen und der Unterschied in der Größe der Rauigkeit symbolisch ersichtlich; und schließlich
zeigen die 4 und 5 jeweils Skizzen ähnlich der in 1 dargestellten, welche jeweilige Momente des Verfahrens zeigen, wobei 4 den Fall zeigt, in dem eine Teilchengruppe eine elektrische Brücke eines direkten Kontakts zwischen der Anode und der Kathode bildet und 5 einen anderen Fall zeigt, in dem die Teilchen die Oberfläche des Teils getrennt polieren.

BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Anhand der erwähnten Figuren und gemäß der darin verwendeten Nummerierung ist ersichtlich, wie gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens die zu behandelnden Metallteile 1 durch ein auch aus Metall bestehendes Befestigungselement 2, das aus Haken, Klammern, Klemmbacken oder anderen Elementen besteht, an einem beweglichen Arm (nicht dargestellt) einer Vorrichtung befestigt werden, der eine Umlaufbewegung um eine Achse und in einer Ebene ausführen kann und gleichzeitig eine geradlinige und alternative Verschiebungsbewegung in der zur Umlaufbahn senkrechten Ebene ausführen kann, wie durch Pfeillinien in 1 dargestellt ist.
Die auf diese Weise befestigten Teile 1, bei denen die erwähnte Umlaufbewegung und die alternative lineare Verschiebungsbewegung deaktiviert sind, werden von oben in ein Behältnis 3 der Vorrichtung eingeführt, das einen Satz elektrisch leitender Teilchen 4 und Luft oder ein anderes den Raum 5 der Zwischenräume zwischen ihnen einnehmendes Gas enthält, so dass die Teile 1 durch den Satz von Teilchen 4 vollständig bedeckt bleiben.
Vorzugsweise hat das Behältnis 3 die Form eines Zylinders, dessen unteres Ende oder Boden geschlossen ist und dessen oberes Ende offen ist.
In jedem Fall ist das Befestigungselement 2 mit der Anode oder dem positiven Pol eines in der Vorrichtung bereitgestellten elektrischen Stromgenerators (nicht dargestellt) verbunden, während das Behältnis 3 entweder direkt, weil es aus Metall besteht, oder über einen zu diesem Zweck bereitgestellten Ring mit dem negativen Pol des Generators, der als Kathode wirkt, verbunden ist.
Logischerweise hält die Vorrichtung den das Behältnis 3 bildenden Zylinder sicher fest, so dass sie seine Verschiebung verhindert, wenn die Umlaufbewegung und die alternative lineare Verschiebung des Befestigungselements 2 der Teile 1 aktiviert werden.
Schließlich soll darauf hingewiesen werden, dass die Amplitude der Bewegung des Befestigungselements 2, die durch den nicht dargestellten Arm der Vorrichtung bereitgestellt wird, und die Größen des die Teilchen 4 aufnehmenden Behältnisses 3 derart sind, dass es in keinem Fall möglich ist, dass die zu behandelnden Teile 1 oder irgendein leitender Teil des Befestigungselements 2 die Wände des Behältnisses oder gegebenenfalls den als Kathode wirkenden Ring direkt berühren.
Aus 2 ist ersichtlich, dass die Teilchen 4, welche die freien elektrisch leitenden Festkörper des erfindungsgemäßen Verfahrens bilden, Festkörper mit Porosität und Affinität zur Aufnahme einer Menge an Elektrolytflüssigkeit, so dass sie elektrische Leitfähigkeit haben, sind, wobei die Menge der von den Teilchen 4 aufgenommenen Elektrolytflüssigkeit stets unterhalb des Sättigungsniveaus gehalten wird, so dass das Vorhandensein freier Flüssigkeit an den Oberflächen der Teilchen ausdrücklich vermieden wird.
Vorzugsweise ist die Zusammensetzung der Elektrolytflüssigkeit zum Polieren, beispielsweise von Edelstählen, H2O: 90 - 99 %, HF: 10 - 1 %.
Andererseits sind die Teilchen 4, wie die Beispiele aus 3 zeigen, Körper mit einer variablen Form und Größe, welche geeignet sind, um die Rauigkeit der zu behandelnden Teile 1 zu glätten, wobei sie vorzugsweise größer sind als die von der Oberfläche zu entfernende Rauigkeit.
Schließlich sind in den 4 und 5 zwei Beispiele für den Extremfall des Verfahrens dargestellt, bei dem das Glätten und Polieren der Teile 1 durch den Kontakt zwischen den elektrisch leitenden Teilchen 4 und der Oberfläche des zu bearbeitenden Teils 1 erreicht wird, wobei 4 den Fall zeigt, in dem eine Gruppe von Teilchen 4 eine elektrische Brücke von direktem Kontakt zwischen der Anode, durch das Befestigungselement 2 in Kontakt mit dem Metallteil 1, und der Kathode, durch das Behältnis 3, bildet, und 5 den Fall zeigt, in dem die Teilchen 4 die Oberfläche des Teils 1 getrennt polieren, wie in den vorhergehenden Absätzen erklärt wurde.
Es wird davon ausgegangen, dass es, nachdem die Natur dieser Erfindung sowie ihre Implementierung ausreichend dargelegt wurden, nicht erforderlich ist, weitere Erklärungen zu liefern, damit Fachleute ihren Geltungsbereich und die sich daraus ergebenden Vorteile verstehen können, und es wird festgestellt, dass sie in ihrem Kern in anderen Ausführungsformen verwirklicht werden kann, die sich im Einzelnen von der als Beispiel angegebenen unterscheiden, und dass sich der dafür beantragte Schutz auf sie erstrecken soll, sofern ihr Grundprinzip nicht abgewandelt, geändert oder modifiziert wird.
Jedes der nachstehenden, nicht einschränkenden Beispiele kann für sich allein stehen oder in verschiedenen Permutationen oder Kombinationen mit einem oder mehreren der anderen Beispiele kombiniert werden.
Beispiel 1 ist ein Verfahren zum Glätten und Polieren von Metallen durch Ionentransport mittels freier Festkörper, welches das Verbinden der zu behandelnden Teile 1 mit dem positiven Pol (Anode) eines Stromgenerators umfasst, wobei das Verfahren folgenden Schritt umfasst:

- Erzeugen von Reibung des Teils 1 mit einem Satz von Teilchen 4 in einer gasförmigen Umgebung, die durch mit einer negativen elektrischen Ladung geladene elektrisch leitende freie Festkörper gebildet sind.

In Beispiel 2 umfasst der Gegenstand von Beispiel 1 folgenden Schritt:

- Einbringen der Teile 1 in ein Behältnis 3, mit Reibung mit einem Satz von Teilchen 4, die in das Behältnis 3 aufgenommen sind und den negativen Pol (Kathode) des Stromgenerators elektrisch kontaktieren.

In Beispiel 3 umfasst der Gegenstand von Beispiel 2, dass der elektrische Kontakt der Teilchen 4 mit dem negativen Pol des Stromgenerators dadurch erfolgt, dass das Behältnis 3 als Kathode wirkt, wenn es direkt mit dem negativen Pol des Generators verbunden ist.
In Beispiel 4 umfasst der Gegenstand von einem der Beispiele 1 bis 2, dass der elektrische Kontakt der Teilchen 4 mit dem negativen Pol des Stromgenerators durch einen Ring erfolgt, der als im Behältnis 3 bereitgestellte Kathode wirkt.
In Beispiel 5 umfasst der Gegenstand von einem der Beispiele 1 bis 4, dass die Reibung zwischen den zu behandelnden Teilen 1 und den Teilchen 4 durch die Bewegung der Teile 1 erfolgt, die durch die Wirkung festgelegt wird, welche die Vorrichtung erzeugt, mit der das Befestigungselement 2 assoziiert ist, mit dem sie innerhalb des Behältnisses 3 befestigt sind.
In Beispiel 6 umfasst der Gegenstand von Beispiel 5, dass die von der Vorrichtung ausgeführte Bewegung eine Umlaufbewegung um eine Achse und in einer Ebene ist und gleichzeitig eine geradlinige und alternative Bewegung in der zur Umlaufbahn senkrechten Ebene ist.
In Beispiel 7 umfasst der Gegenstand von einem der Beispiele 1 bis 6, dass die gasförmige Umgebung, die den Zwischenraum 5 zwischen den Teilchen 4 innerhalb des Behältnisses 3 belegt, vorzugsweise Luft ist.
Beispiel 8 bezieht sich auf Festkörper zur Ausführung eines Verfahrens zum Glätten und Polieren von Metallen durch Ionentransport mittels freier Festkörper nach den Beispielen 1 bis 7, wobei die Festkörper aus elektrisch leitenden Festkörpern bestehen, die durch Teilchen 4 gebildet sind, die eine Porosität und Affinität zur Aufnahme einer Menge einer Elektrolytflüssigkeit aufweisen, damit sie elektrische Leitfähigkeit haben.
In Beispiel 9 umfasst der Gegenstand von Beispiel 8, dass die Menge der von den Teilchen 4 aufgenommenen Elektrolytflüssigkeit stets unterhalb des Sättigungsniveaus liegt, wodurch das Vorhandensein freier Elektrolytflüssigkeit an ihrer Oberfläche vermieden wird.
In Beispiel 10 umfasst der Gegenstand von einem der Beispiele 8 bis 9, dass die Teilchen 4 Größen haben, welche die Größe der von der Oberfläche der zu behandelnden Teile 1 zu entfernenden Rauigkeit überschreiten.
In Beispiel 11 umfasst der Gegenstand von einem der Beispiele 8 bis 9, dass die Zusammensetzung der Elektrolytflüssigkeit für das Polieren H2O: 90 - 99 %, HF: 10 - 1 % ist.

Claims

Vorrichtung zum Glätten und Polieren von Metallen, welche Folgendes umfasst: - einen elektrischen Stromgenerator, - ein Befestigungselement (2) zum Befestigen eines zu behandelnden Metallteils (1), wobei das Befestigungselement (2) mit einem positiven Pol des elektrischen Stromgenerators verbunden ist, - ein Behältnis (3), das dafür eingerichtet ist, einen Satz elektrisch leitender Teilchen (4) aufzunehmen, wobei ein Zwischenraum zwischen den Teilchen (4) von Luft oder einem anderen Gas eingenommen wird, wobei das Behältnis (3) mit einem negativen Pol des Generators verbunden ist, wobei - die Teilchen (4) Festkörper sind, die eine Porosität und Affinität aufweisen, um eine Menge einer Elektrolytflüssigkeit aufzunehmen, so dass sie elektrisch leitfähig werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Glätten und Polieren des Metallteils (1) durch Kontakt zwischen den elektrisch leitenden Teilchen (4) und einer Oberfläche des zu behandelnden Metallteils (1) erreicht wird, wobei eine Gruppe von Teilchen (4) eine elektrische Brücke eines direkten Kontakts zwischen dem positiven Pol, über das Befestigungselement (2) in Kontakt mit dem Metallteil (1), und dem negativen Pol, über das Behältnis (3), bildet.
Vorrichtung zum Glätten und Polieren von Metallen, welche Folgendes umfasst: - einen elektrischen Stromgenerator, - ein Befestigungselement (2) zum Befestigen eines zu behandelnden Metallteils (1), wobei das Befestigungselement (2) mit einem positiven Pol des elektrischen Stromgenerators verbunden ist, und - ein Behältnis (3), das dafür eingerichtet ist, einen Satz elektrisch leitender Teilchen (4) aufzunehmen, wobei ein Zwischenraum zwischen den Teilchen (4) von Luft oder einem anderen Gas eingenommen wird, wobei das Behältnis (3) mit einem negativen Pol des Generators verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei Reibung des Metallteils (1), vorzugsweise in einer gasförmigen Umgebung, mit dem Satz von Teilchen (4), die aus mit einer negativen elektrischen Ladung geladenen elektrisch leitenden freien Festkörpern bestehen, erreicht wird.
Vorrichtung zum Glätten und Polieren von Metallen, welche Folgendes umfasst: - einen elektrischen Stromgenerator, - ein Befestigungselement (2) zum Befestigen eines zu behandelnden Metallteils (1), wobei das Befestigungselement (2) mit einem positiven Pol des elektrischen Stromgenerators verbunden ist, - ein Behältnis (3), das dafür eingerichtet ist, einen Satz elektrisch leitender Teilchen (4) aufzunehmen, wobei das Behältnis (3) mit einem negativen Pol des Generators verbunden ist, wobei - die Teilchen (4) Festkörper sind, die eine Porosität und Affinität aufweisen, um eine Menge einer Elektrolytflüssigkeit aufzunehmen, so dass sie elektrisch leitfähig werden.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Glätten und Polieren des Metallteils (1) durch den Kontakt zwischen den elektrisch leitenden Teilchen (4) und einer Oberfläche des zu behandelnden Metallteils (1) erreicht wird, wobei eine Gruppe von Teilchen (4) eine elektrische Brücke eines direkten Kontakts zwischen dem positiven Pol, über das Befestigungselement (2) in Kontakt mit dem Metallteil (1), und dem negativen Pol, über das Behältnis (3), bildet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung dafür eingerichtet ist, ein Verfahren zum Glätten und Polieren von Metallen durch Ionentransport mittels freier Festkörper auszuführen, aufweisend eine Verbindung zwischen dem zu behandelnden Metallteil (1) mit dem positiven Pol, der Anode, des Stromgenerators, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es folgenden Schritt umfasst: - Erzeugen von Reibung zwischen dem Metallteil (1) und einem Satz von Teilchen (4), die durch mit einer negativen elektrischen Ladung geladene elektrisch leitende freie Festkörper gebildet sind, vorzugsweise in einer gasförmigen Umgebung.
System, welches Folgendes umfasst: - die Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche; - die Teilchen (4); und - vorzugsweise die Elektrolytflüssigkeit.
Vorrichtung zum Glätten und Polieren von Metallen, welche Folgendes umfasst: - einen elektrischen Stromgenerator, - ein Befestigungselement (2) zum Befestigen eines zu behandelnden Metallteils (1), wobei das Befestigungselement (2) mit einem positiven Pol des elektrischen Stromgenerators verbunden ist, - ein Behältnis (3) mit einem Satz elektrisch leitender Teilchen (4), wobei ein Zwischenraum zwischen den Teilchen (4) von Luft oder einem anderen Gas eingenommen wird, wobei das Behältnis (3) mit einem negativen Pol des Generators verbunden ist, - wobei das Behältnis (3) ferner eine Elektrolytflüssigkeit enthält, wobei - die Teilchen (4) Festkörper sind, die eine Porosität und Affinität aufweisen, um eine Menge der Elektrolytflüssigkeit aufzunehmen, so dass sie elektrisch leitfähig werden.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei das Glätten und Polieren des Metallteils (1) durch Kontakt zwischen den elektrisch leitenden Teilchen (4) und einer Oberfläche des zu behandelnden Metallteils (1) erreicht wird, wobei eine Gruppe von Teilchen (4) eine elektrische Brücke eines direkten Kontakts zwischen dem positiven Pol, über das Befestigungselement (2) in Kontakt mit dem Metallteil (1), und dem negativen Pol, über das Behältnis (3), bildet.
Vorrichtung zum Glätten und Polieren von Metallen, welche Folgendes umfasst: - einen elektrischen Stromgenerator, - ein Befestigungselement (2) zum Befestigen eines zu behandelnden Metallteils (1), wobei das Befestigungselement (2) mit einem positiven Pol des elektrischen Stromgenerators verbunden ist, und - ein Behältnis (3) mit einem Satz elektrisch leitender Teilchen (4), wobei ein Zwischenraum zwischen den Teilchen (4) von Luft oder einem anderen Gas eingenommen wird, wobei das Behältnis (3) mit einem negativen Pol des Generators verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei Reibung des Metallteils (1), vorzugsweise in einer gasförmigen Umgebung, mit dem Satz von Teilchen (4), die aus mit einer negativen elektrischen Ladung geladenen elektrisch leitenden freien Festkörpern bestehen, erreicht wird.
Vorrichtung zum Glätten und Polieren von Metallen, welche Folgendes umfasst: - einen elektrischen Stromgenerator, - ein Befestigungselement (2) zum Befestigen eines zu behandelnden Metallteils (1), wobei das Befestigungselement (2) mit einem positiven Pol des elektrischen Stromgenerators verbunden ist, und - ein Behältnis (3) mit einem Satz elektrisch leitender Teilchen (4), wobei das Behältnis (3) mit einem negativen Pol des Generators verbunden ist, - wobei das Behältnis (3) ferner eine Elektrolytflüssigkeit enthält, wobei - die Teilchen (4) Festkörper sind, die eine Porosität und Affinität aufweisen, um eine Menge der Elektrolytflüssigkeit aufzunehmen, so dass sie elektrisch leitfähig werden.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei Glätten und Polieren des Metallteils (1) durch Kontakt zwischen den elektrisch leitenden Teilchen (4) und einer Oberfläche des zu behandelnden Metallteils (1) erreicht wird, wobei eine Gruppe von Teilchen (4) eine elektrische Brücke eines direkten Kontakts zwischen dem positiven Pol, über das Befestigungselement (2) in Kontakt mit dem Metallteil (1), und dem negativen Pol, über das Behältnis (3), bildet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung dafür eingerichtet ist, ein Verfahren zum Glätten und Polieren von Metallen durch Ionentransport mittels freier Festkörper auszuführen, aufweisend eine Verbindung des behandelnden Metallteils (1) mit dem positiven Pol, der Anode, des Stromgenerators, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es folgenden Schritt umfasst: - Erzeugen von Reibung zwischen dem Metallteil (1) und einem Satz von Teilchen (4), die durch mit einer negativen elektrischen Ladung geladene elektrisch leitende freie Festkörper gebildet sind, vorzugsweise in einer gasförmigen Umgebung.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Teilchen (4) Porosität und Affinität aufweisen, um eine Menge einer Elektrolytflüssigkeit aufzunehmen, so dass sie elektrische Leitfähigkeit haben.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung dafür eingerichtet ist, das Metallteil (1) in Bezug auf den Satz von Teilchen (4), vorzugsweise einer Kreisbewegung folgend, zu bewegen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zusammensetzung der Elektrolytflüssigkeit H2O: 90 - 99 %, HF: 10 - 1 % ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Teilchen (4), die in Kontakt mit dem Metallteil (1) stehen, eine gegebene Menge von Elektrolytflüssigkeit ausstoßen, wodurch der Bereich einer Oberfläche des Metallteils (1) benetzt wird, und eine Elektroerosionswirkung ausüben.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Teilchen (4), vorzugsweise Teilchen, die isoliert in Kontakt mit der Oberfläche des Metallteils (1) stehen, Reste vorhergehender Elektroerosionswirkungen, die durch andere Teilchen (4) erzeugt wurden, absorbieren.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Ionentransport zwischen der Anode und der Kathode durch Diffusion über die Teilchen (4) geschieht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Teilchen (4) Durchmesser zwischen 0,3 und 0,8 mm haben und/oder aus einem sulfonierten Styrol-Divinylbenzol-Copolymer, vorzugsweise mit einer mikroporösen Struktur, bestehen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung dafür eingerichtet ist, die Spannung, die durchschnittliche Tangentialgeschwindigkeit, den Elektrolytflüssigkeitsinhalt, die Leitfähigkeit und die chemische Zusammensetzung der Elektrolytflüssigkeit und/oder das prozentuale Verhältnis zwischen Teilchen und umgebendem Gas einzustellen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Befestigungselement (2) - aus Haken, Klammern oder Klemmbacken besteht und/oder - an einem beweglichen Arm der Vorrichtung angebracht ist, der dafür eingerichtet ist, eine Umlaufbewegung um eine Achse und in einer Ebene auszuführen, und vorzugsweise eine geradlinige und alternative Verschiebungsbewegung in der zur Umlaufbewegung senkrechten Ebene ausführen kann.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - das Befestigungselement (2) mit dem positiven Pol des elektrischen Stromgenerators verbunden ist und/oder - das Behältnis (3) vorzugsweise direkt oder durch einen dafür bereitgestellten Ring mit dem negativen Pol des Generators verbunden ist.
Festkörper, die in der Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zu verwenden sind, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus elektrisch leitenden Festkörpern bestehen, die durch Teilchen (4) mit Porosität und Affinität zur Aufnahme einer Menge von Elektrolytflüssigkeit, so dass sie elektrische Leitfähigkeit haben, gebildet sind.
Festkörper nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen (4) Größen aufweisen, welche eine von einer Oberfläche des zu behandelnden Metallteils (1) zu entfernende Rauigkeit überschreiten.
Festkörper nach einem der Ansprüche 26 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zusammensetzung der Elektrolytflüssigkeit für das Polieren H2O: 90 - 99 %, HF: 10 - 1 % ist.
Freie elektrisch leitende Festkörper (4), die in der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25 zu verwenden sind, wobei die freien elektrisch leitenden Festkörper (4) eine Elektrolytflüssigkeit enthalten, die Ionentransport von einem zu polierenden Metallteil (1) zu den freien elektrisch leitenden Festkörpern (4) erzeugt, wenn die freien elektrisch leitenden Festkörper (4) eine elektrische Ladung aufweisen und das zu polierende Metallteil (1) kontaktieren, das elektrisch mit einem zweiten Pol eines Stromgenerators verbunden ist, wobei eine elektrische Ladung der freien elektrisch leitenden Festkörper (4) zu einer elektrischen Ladung des zweiten Pols entgegengesetzt ist.
Freie elektrisch leitende Festkörper (4), die in der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25 zu verwenden sind, wobei die freien elektrisch leitenden Festkörper (4) eine Elektrolytflüssigkeit enthalten, die eine Elektroerosionswirkung erzeugt, wenn die freien elektrisch leitenden Festkörper (4) eine elektrische Ladung aufweisen und das zu polierende Metallteil (1) kontaktieren, das elektrisch mit einem zweiten Pol eines Stromgenerators verbunden ist, wobei die elektrische Ladung der freien elektrisch leitenden Festkörper (4) zur elektrischen Ladung des zweiten Pols entgegengesetzt ist.
Freie elektrisch leitende Festkörper (4) nach einem der Ansprüche 29 bis 30, wobei die freien elektrisch leitenden Festkörper (4) eine Größe aufweisen, welche eine von einer Oberfläche des zu polierenden Metallteils (1) zu entfernende Rauigkeit überschreitet.
Freie elektrisch leitende Festkörper (4) nach einem der Ansprüche 29 bis 31, wobei eine Menge der von den freien elektrisch leitenden Festkörpern (4) aufgenommenen Elektrolytflüssigkeit unterhalb eines Sättigungsniveaus liegt, wodurch das Vorhandensein freier Elektrolytflüssigkeit an ihrer Oberfläche vermieden wird.
Freie elektrisch leitende Festkörper (4) nach einem der Ansprüche 29 bis 32, wobei eine Zusammensetzung der Elektrolytflüssigkeit für das Polieren H2O: 90 - 99 %, HF: 10 - 1 % ist.
Festkörper, die in der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25 zu verwenden sind, wobei die Festkörper aus Teilchen (4) bestehen, die in ihrem Inneren eine Menge von Elektrolytflüssigkeit aufnehmen können, so dass sie eine elektrische Leitfähigkeit haben und elektrisch leitfähig werden.
Festkörper, die in der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25 zu verwenden sind, wobei die Festkörper aus Teilchen (4) mit Porosität und Affinität zur Aufnahme einer Menge von Elektrolytflüssigkeit, so dass sie elektrisch leitfähig werden, bestehen.
Festkörper nach einem der Ansprüche 26 bis 28 oder 34 bis 35, wobei die Teilchen (4) verschiedene Formen mit Porosität und Affinität aufweisen, um eine Menge von Elektrolytflüssigkeit aufzunehmen, so dass sie elektrische Leitfähigkeit haben.
Festkörper nach einem der Ansprüche 26 bis 28 oder 34 bis 36, wobei die Festkörper aus elektrisch leitenden Festkörpern bestehen, die durch Teilchen (4) gebildet sind, die eine Porosität und eine Affinität zur Aufnahme einer Menge von Elektrolytflüssigkeit, so dass sie elektrische Leitfähigkeit haben, aufweisen.
Festkörper nach einem der Ansprüche 26 bis 28 oder 34 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass eine Menge der von den Teilchen (4) aufgenommenen Elektrolytflüssigkeit stets unterhalb eines Sättigungsniveaus liegt, so dass das Vorhandensein freier Elektrolytflüssigkeit an ihrer Oberfläche vermieden wird.
Festkörper nach einem der Ansprüche 26 bis 28 oder 34 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen (4) Größen aufweisen, welche eine von einer Oberfläche des zu behandelnden Metallteils (1) zu entfernende Rauigkeit überschreiten.
Festkörper nach einem der Ansprüche 26 bis 28 oder 34 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zusammensetzung der Elektrolytflüssigkeit für das Polieren H2O: 90 - 99 %, HF: 10 - 1 % ist.
Festkörper nach einem der Ansprüche 26 bis 28 oder 34 bis 40, die zur Verwendung beim folgenden Verfahren zum Glätten und Polieren von Metallen durch Ionentransport mittels der freien Festkörper geeignet sind, aufweisend eine Verbindung des zu behandelnden Metallteils (1) mit dem positiven Pol eines Stromgenerators, welches einen Schritt zum Erzeugen von Reibung zwischen dem Metallteil (1) und einem Satz von Teilchen (4), die aus mit einer negativen elektrischen Ladung geladenen elektrisch leitenden freien Festkörpern bestehen, umfasst.
System, welches Folgendes umfasst: - die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25; - die Festkörper nach einem der Ansprüche 26 bis 28 oder 34 bis 41; und - vorzugsweise Elektrolytflüssigkeit.