DE3300650A1

DE3300650A1 - Electropolishing process, in particular for electrolytically brightening metal workpieces

Info

Publication number: DE3300650A1
Application number: DE19833300650
Authority: DE
Inventors: Christa Ing.(grad.) 5600 Wuppertal Isenberg; Frank 5620 Velbert Sauerborn; Reinhard 5600 Wuppertal Slogsnat
Original assignee: Julius and August Erbsloeh GmbH and Co
Current assignee: Erbsloeh Aluminium GmbH
Priority date: 1983-01-11
Filing date: 1983-01-11
Publication date: 1984-07-12
Also published as: DE3300650C2

Abstract

The invention relates to an electropolishing process and apparatus, in particular for electrolytically brightening workpieces made of aluminium, aluminium alloys or other metals in an electrolyte solution whose basic electrolyte is composed of phosphoric acid or mixtures of phosphoric acid with other mineral acids, such as sulphuric acid, nitric acid or the like, and polyphosphates. The automation of such a brightening plant presents the problem that the relatively long crane lift-over times result in etching phenomena on the workpieces. The invention solves this problem by increasing the dynamic viscosity of the electrolyte solution (3) in the aluminium brightening baths (1) to at least 20 . 10<-3> Ns/m<2>, which is achieved by increasing the polyphosphate content in the electrolyte solution. During lift-over, the electrolyte consequently forms an enveloping, adhesive protective film on the workpieces. To keep the process conditions constant over a long period, the invention provides for the polyphosphates to be formed in the process by controlling the total acid concentration, the operating temperature and the current loading, with the addition of polyphosphates or other additives being avoided. To keep the process conditions constant, if a limiting viscosity value is exceeded, some of the electrolyte solution is pumped into a regeneration reservoir (5), freed of sludge therein, regenerated with fresh acid and fed back to the brightening bath (1). <IMAGE>

Description

Verfahren zum Elektropolieren, insbesondere zum elektrolytischen Glänzen von metallischen Werkstücken Process for electropolishing, in particular for the electrolytic polishing of metallic workpieces

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Elektropolieren, insbesondere zum elektrolytischen Glänzen von metallischen Werkstücken in einer Elektrolytlösung, wobei der Grundelektrolyt aus Phosphorsäure oder Mischungen von Phosphorsäure mit anderen Mineralsäuren, wie Schwefelsäure, Salpetersäure o.dgl. sowie Polyphosphaten besteht.The invention relates to a method for electropolishing, in particular for the electrolytic brightening of metallic workpieces in an electrolyte solution, the base electrolyte being phosphoric acid or mixtures of phosphoric acid with other mineral acids such as sulfuric acid, nitric acid or the like. as well as polyphosphates.

Aus der DE-AS 29 49 807 ist es bekannt, metallische Werkstücke zum Elektropolieren oder elektrolytischen Glänzen in ein Elektrolysebad mit der im Oberbegriff genannten Zusammensetzung zu tauchen. Nach Beendigung des Glänzprozesses werden die Werkstücke dem Elektrolysebad entnommen und in ein Wasserbad zum Abwaschen der E_lektrolytreste gebracht. Das Überheben der Werkstücke von einem Bad zum anderen wurde bislang durch Handarbeit bewerkstelligt.
Bei dem Versuch, eine solche Glänzanlage zu rationalisieren und das überheben maschinell zu bewerkstelligen, tauchte aber das Problem auf, daß die elektropolieren Werkstücke nach dem Wasserbad angelaufene und angeätzte Stellen aufwiesen. Die Ursache lag darin, daß ein Kran zum Überheben der Werkstücke vom Elektrolysebad in das Wasserbad ca. 15 bis 30 see benötigt, wahrend ein Mensch diese Tätigkeit in wesentlich kürzerer Zeit ausführen kann. Während dieser relativ langen Uberhebezeit ätzte der auf der Warenoberfläche beim überheben verbleibende Elektrolytrest durch seine Aggressivität die Oberfläche an. Mit den vorhandenen Anlagen und der vorhandenen Verfahrenstechnologie scheiterte die geplante Automatisierung der Glänzanlage__bereits an der Mechanisierung des Werkstücktransportes.From DE-AS 29 49 807 it is known to immerse metallic workpieces for electropolishing or electrolytic polishing in an electrolysis bath with the composition mentioned in the preamble. After the polishing process has ended, the workpieces are removed from the electrolysis bath and placed in a water bath to wash off the electrolyte residues. The lifting of the workpieces from one bath to the other was previously done by hand.
In the attempt to rationalize such a polishing system and to accomplish the overhauling mechanically, however, the problem arose that the electropolished workpieces had tarnished and etched areas after the water bath. The reason was that a crane needs about 15 to 30 seconds to lift the workpieces from the electrolytic bath into the water bath, whereas a person can carry out this activity in a much shorter time. During this relatively long lifting time, the electrolyte residue remaining on the surface of the goods during lifting etched the surface due to its aggressiveness. With the existing systems and the existing process technology, the planned automation of the polishing system failed due to the mechanization of the workpiece transport.

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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anlagen- und Verfahrenstechnologie aufzuzeigen, mit der eine wirtschaftliche Automatisierung des Elektropolierprozesses und insbesondere ein maschinelles Überheben der Werkstücke ermöglicht wird.The present invention is therefore based on the object of a To show plant and process technology with which an economical automation of the electropolishing process and in particular machine lifting of the workpieces is made possible.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale des Kennzeichnungsteiles des Hauptanspruches.The invention solves this problem through the features of the marking part of the main claim.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß sich das ProblemThe inventive method has the advantage that the problem

des Anlaufens und Anätzens durch einfache Maßnahmen beheben läßt. 10tarnishing and etching can be remedied by simple measures. 10

Die Viskosität der Elektrolytlösung wird mindestens so hoch eingestellt, daß der gelartige Elektrolytrest-Film für die Dauer des Überhebens die Werkstückoberfläche vollständig einhüllt, wodurch die elektrochemischen Bedingungen an der Werkstückoberfläche konstant gehaltenThe viscosity of the electrolyte solution is set at least as high as that the gel-like electrolyte residue film for the duration of the lifting completely envelops the workpiece surface, whereby the electrochemical conditions on the workpiece surface are kept constant

__ werden. Der hoch viskose Schutzfilm besitzt außerdem eine geringere__ will. The highly viscous protective film also has a lower one

Aggressivität gegenüber der Werkstückoberfläche.Aggressiveness towards the workpiece surface.

Durch Änderung der Viskosität kann das Verfahren an unterschiedliche Werkstoffe mit anderen Oberflächeneigenschaften und an unterschiedlich _pn lange Überhebezeiten angepaßt werden.By changing the viscosity, the process can to different materials, having different surface properties, and be adapted to different _pn long lift-over times.

Für das Glänzen von Werkstücken aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen hat sich eine Mindestviskosität v<
lytlösung günstig herausgestellt.For the polishing of workpieces made of aluminum or aluminum alloys, a minimum viscosity of v <
lyt solution shown favorably.

-3 2 hat sich eine Mindestviskosität von 20 · 10 Ns/m als der Elektrode Ein weiterer Vorteil des Verfahrens liegt darin, daß keine Inhibitoren, wie Chromsäure o. dgl., mehr benötigt werden. Der hoch viskose Schutzfilm wird an der Ware durch Steuerung eines ohnehin vorhandenen Elektrolyt-Bestandteils, nämlich der Polyphosphate geschaffen. Der Gehalt an Polyphosphaten übersteigt dabei die zur Stabilisierung des Elektrolyse--3 2 has a minimum viscosity of 20 · 10 Ns / m than the electrode Another advantage of the process is that inhibitors such as chromic acid or the like are no longer required. The highly viscous protective film is attached to the goods by controlling an already existing electrolyte component, namely the polyphosphates created. The content of polyphosphates exceeds that required to stabilize the electrolysis

•2Q bades notwendige Phosphatmenge, wie sie in der DE-AS 29 49 807 gelehrt wird. Die Steuerung des Polyphosphatgehaltes in der Elektrolytlösung ka• 2Q baths the necessary amount of phosphate, as taught in DE-AS 29 49 807 will. The control of the polyphosphate content in the electrolyte solution ka

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durch Zugabe von Polyphosphat-Verbindungen oder durch Bildung der Polyphosphate im Prozess erfolgen.by adding polyphosphate compounds or by forming the Polyphosphates are made in the process.

Bei einer automatisierten Elektropolier- oder Glänzanlage kommt es besonders auf eine genaue Einstellbarkeit der Viskosität bzw. des Polyphosphatgehaltes der Elektrolytlösung an.It happens in an automated electropolishing or polishing system particularly on an exact adjustability of the viscosity or the polyphosphate content of the electrolyte solution.

Durch die Bildung der Polyphosphate im Elektrolyseprozess kann man nicht nur die gewünschte Viskosität sehr genau einstellen und kontrollieren, es ist damit auch möglich, die Elektrolytzusammensetzung zu kontrollieren, was zu gleichbleibend guten Polierergebnissen fuhrt. Das beruht auch darauf, daß auf jegliche Zusätze, wie Netzmittel ο.Through the formation of the polyphosphates in the electrolysis process one can not only set and control the desired viscosity very precisely, it is also possible to adjust the electrolyte composition to control what leads to consistently good polishing results. This is also based on the fact that any additives such as wetting agents ο. dgl., verzichtet werden kann. Die Beigabe von Zuschlagstoffen birgt stets Unwägbarkeiten hinsichtlich der genauen Elektrolytzusammensetzung und der Polierwirkung in sich, während nach der Erfindung durch einfache Maßnahmen, nämlich die Steuerung der Gesamtsäurekonzentration, der Betriebstemperatur und der Strombelastung, die Elektrolytzusammen-Like. Can be dispensed with. The addition of aggregates always involves imponderables with regard to the exact electrolyte composition and the polishing effect, while according to the invention simple measures, namely the control of the total acid concentration, the operating temperature and the current load, the electrolyte

Setzung sehr genau eingestellt werden kann.Settlement can be adjusted very precisely.

Dieses Verfahren kann auch mit einer nicht-automatisierten Elektropolier- oder Glänzanlage nach dem Stand der Technik betrieben werden, wo Polyphosphate nur zur Stabilisierung des Elektrolysebades dienen. Hier kommt besonders der Vorteil zum tragen, daß auf jegliche Zusätze und deren unerwünschte Nebenwirkungen verzichtet werden kann. Bei Bildung der Polyphosphate im Prozess sind außerdem die Polierergebnisse besser als bei Zugabe von Polyphosphat-Verbindungen.This process can also be operated with a non-automated, state-of-the-art electropolishing or polishing machine, where polyphosphates only serve to stabilize the electrolysis bath. The advantage here comes into play that any additives and their undesirable side effects can be dispensed with. If the polyphosphates are formed in the process, the polishing results are also important better than adding polyphosphate compounds.

Die Automatisierung, insbesondere die Mechanisierung des Werkstücktransportes, ist jedoch nur vonThe automation, in particular the mechanization of the workpiece transport, is only of

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wirtschaftlichem Wert, wenn die Glänzanlage über längere Zeit ohne Bäderwechsel arbeiten kann. Nach dem Stand der Technik mußten bislang die Glänzbäder abgelassen und die Becken vom abgesetzten Schlamm gereinigt werden. Dazu mußte die gesamte Anlage für mehrere Stunden ab~ geschaltet werden.economic value if the polishing system without Bath changing can work. According to the state of the art, the polishing baths had to be drained and the basins had to be drained of the settled sludge getting cleaned. To do this, the entire system had to be shut down for several hours be switched.

Die Erfindung löst dieses Problem durch ein Verfahren und eine Anlage zur Regenerierung der Elektrolytlösung. Die Regenerierung der Elektrolytlösung kann von Zeit zu Zeit oder kontinuierlich erfolgen.The invention solves this problem with a method and a system to regenerate the electrolyte solution. The electrolyte solution can be regenerated from time to time or continuously.

Dieses Verfahren hat zum einen den Vorteil, daß die Viskosität der Elektrolytlösung, die durch Neubildung von Polyphosphaten und Metallabtrag ständig steigen würde, konstant gehalten werden kann, zum anderen können auch die elektrochemischen Prozessbedingungen konstant gehalten werden. Dabei ist besonders die Entfernung des . Schlammes, der bei Übersättigung der Elektrolytlösung ausfällt, wichtig, da ein Übermaß von Schlamm die Elektrolysebedingungen ungünstig verändert. Darüber hinaus ist es möglich, das Elektrolysebad an der Grenze der maximalen Aufnahmefähigkeit für gelöste Metallpartikel zu betreiben. Neben der beliebig verlängerbaren Standzeit der Elektrolytlösung ergibt sich auch der Vorteil, daß stets unter optimalen Polierbzw. Glänzbedingungen gearbeitet werden kann. Es gibt für jeden Elektrolyten eine gewisse Strombelastungsspanne, innerhalb derer optimale Polierergebnisse erzielt werden. Für Aluminium liegt diese Strombelastungsspanne zwischen 120 und 150 Ah/l. Durch Regenerierung ist es möglich, die Gesamtstrombelastung der im Bad befindlichen Elektrolytlösung innerhalb der Optimierungsgrenzen zu halten. Der Regenerationsbehälter hat dabei noch den Vorteil, daß das Entschlammen durch einfache Sedimentation erfolgt und der Schlamm sowie die aufgefrischte Elektrolytlösung getrennt aus dem Regenerationsbehälter abgezogen werden können.This method has the advantage that the viscosity of the Electrolyte solution, which would constantly increase due to the formation of new polyphosphates and metal removal, can be kept constant, on the other hand the electrochemical process conditions can also be kept constant. The removal of the. Mud, which precipitates when the electrolyte solution is oversaturated, important, since an excess of sludge makes the electrolysis conditions unfavorable changes. In addition, it is possible to keep the electrolysis bath at the limit of its maximum capacity for dissolved metal particles operate. In addition to the arbitrarily extendable service life of the electrolyte solution, there is also the advantage that always under optimal Polierbzw. Gloss conditions can be worked. For every electrolyte there is a certain current load range, within which it is optimal Polishing results can be achieved. This current load range is for aluminum between 120 and 150 Ah / l. By regeneration it is possible to keep the total current load of the electrolyte solution in the bath within the optimization limits. The regeneration tank has the advantage that the desludging by simple Sedimentation takes place and the sludge and the refreshed electrolyte solution are drawn off separately from the regeneration tank can.

BAD ORIGSNALBAD ORIGSNAL

Das Verfahren und die Anlage zur Regenerierung der Elektrolytlösung kann auch bei nicht-automatisierten Polier- oder Glänzanlagen nach dem Stand der Technik Verwendung finden. Wegen der verringerten Viskosität ist dann der Vorteil der optimierten Polierbedingungen eher von Bedeutung als die verlängerte Standzeit der Elektrolytlösung.The process and the system for regenerating the electrolyte solution can also be used for non-automated polishing or polishing systems the state of the art use. Because of the reduced viscosity, the advantage of the optimized polishing conditions is more likely of importance as the extended service life of the electrolyte solution.

Die Bildung der Polyphosphate im Prozess und die Regenerierung der Elektrolytlösung machen es möglich, daß der Zustand der Elektrolytlösung nicht mehr wie bisher durch umständliche chemische Analysen, sondern durch einfache Messung der Viskosität überwacht werden kann. Die Höhe der Strombelastung ist an der Höhe des Polyphosphatgehaltes ablesbar, der sich wiederum in einer bestimmten Höhe der Viskosität äußert. Zur Konstanthaltung der optimalen Polierbedingungen genügt es, die Viskosität zu messen und bei Überschreiten des oberen Grenzwertes, die Elektrolytlösung zu regenerieren. Als Voraussetzung zur Bildung von Polyphosphaten im Elektrolyseprozess muß im Grundelektrolyten Phosphorsäure enthalten sein. In den Unteransprüche werden die effektive Elektrolytzusammensetzung und die Betriebsbedingungen in einem Ausführungsbeispiel für Aluminium und Aluminiumlegierungen gelehrt. Es liegt im Bereiche eines Fachmannes dieses Gebiet, die für Aluminium angegebenen Parameter für andere Werkstoffe und dafür nötige andere Elektrolytzusammensetzungen zu transformieren. Der Fachmann kann durch zumutbare Versuche herausfinden, wie er die Prozeßbedingungen ändern muß, um durch Bildung von Polyphosphaten im Prozeß die notwendige Mindestviskosität zu erhalten. Das gleiche gilt, wenn dem Elektrolysebad Polyphosphat-Verbindungen zugeschlagen werden.The formation of the polyphosphates in the process and the regeneration of the Electrolyte solution make it possible that the state of the electrolyte solution is no longer as before by laborious chemical analyzes, but can be monitored by simply measuring the viscosity. The level of the current load is the same as the level of the polyphosphate content readable, which in turn manifests itself in a certain level of viscosity. It is sufficient to keep the optimal polishing conditions constant measuring the viscosity and, if the upper limit value is exceeded, to regenerate the electrolyte solution. As a prerequisite for the formation of polyphosphates in the electrolysis process, im Base electrolyte may contain phosphoric acid. In the subclaims the effective electrolyte composition and the operating conditions in one embodiment for aluminum and aluminum alloys taught. It is within the scope of a person skilled in the art, the parameters given for other materials and aluminum to transform necessary other electrolyte compositions. The person skilled in the art can find out through reasonable experiments how he can Process conditions must change in order to produce polyphosphates in the Process to get the necessary minimum viscosity. The same goes for, when polyphosphate compounds are added to the electrolysis bath.

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In der Zeichnung ist die Anlage zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren anhand eines schematischen Schaltplanes beispielsweise dargestellt.In the drawing is the system for carrying out the invention Method shown using a schematic circuit diagram, for example.

In diesem Ausführungsbeispiel, das eine Glänzanlage für Werkstücke aus Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen betrifft, ist nur die reine Elektropolieranlage ohne Transportgeräte, Vorbereitungsbäder, Reinigungsbäder u. dgl., dargestellt.
Mit 1 werden Glänzbäder bezeichnet, in denen nicht dargestellte Werkstücke geglänzt werden. Unter Glänzen versteht man ein Elektropolierverfahren, das zu besonders guten Polierergebnissen, dem sogenannten Industrie- oder Spiegelglanz führt. In jenem Glänzbad 1 befindet sich eine Elektrolytlösung 3, die aus 20-30 VoI^, vorzugsweise 23 - 26 VoIyS, an Schwefelsäure, 50 - 60 Vol/C, vorzugsweise 55 - 59 Vol/£, an Phosphorsäure, bei einem Gesamtsäuregehalt von 80 85 Vol/£ und der Restmenge Wasser besteht. Die Elektrolytlösung 3 enthält keine weiteren Zuschläge, wie Chromsäure, aromatische Alkohole aromatische Sulfonsäuren, Netzmittel o. dgl. Es werden auch keine Polyphosphate zugeschlagen. Die chemische Zusammensetzung der Elektrolytlösung ist gegenüber früheren Zusammensetzungen geändert, wo üblicherweise der Schwefelsäuregehalt unter 20$, der Phosphorsäuregehalt über 60Ji und die Gesamtsäuremenge unter 80?ί lag. Für die in den Glänzbädern 1 befindliche Elektrolytlösung 3 soll die Gesamtstrombelastung zwischen 120 und 150Ah/1 betragen. In der Elektrc lytlösung 3 sollen ständig 40 bis 55, vorzugsweise 45 bis 50 g/l an Aluminium gelöst sein. Darüber hinaus wird die Betriebstemperatur der EIeIIn this exemplary embodiment, which relates to a polishing system for workpieces made of aluminum or aluminum alloys, only the pure electropolishing system without transport devices, preparatory baths, cleaning baths and the like is shown.
With 1 gloss baths are designated, in which workpieces, not shown, are shined. Shining is an electropolishing process that leads to particularly good polishing results, the so-called industrial or mirror shine. In that polishing bath 1 there is an electrolyte solution 3, which consists of 20-30 volumes, preferably 23-26 volumes, of sulfuric acid, 50-60 volume / C, preferably 55-59 volume / liter, of phosphoric acid, with a total acid content of 80% 85 vol / pounds and the remainder is water. The electrolyte solution 3 does not contain any other additives such as chromic acid, aromatic alcohols, aromatic sulfonic acids, wetting agents or the like. No polyphosphates are added either. The chemical composition of the electrolyte solution has changed from previous compositions, where typically the sulfuric acid content was below 20 $, the phosphoric acid content above 60Ji and the total acid amount below 80. For the electrolyte solution 3 in the polishing baths 1, the total current load should be between 120 and 150 Ah / 1. In the electrolyte solution 3, 40 to 55, preferably 45 to 50 g / l of aluminum should be dissolved at all times. In addition, the operating temperature of the EIeI

halten.keep.

der Elektrolytlösung ständig auf 70 bis 80 C, vorzugsweise 75 C ge-the electrolyte solution constantly to 70 to 80 C, preferably 75 C

Bei der vorgenannten chemischen Zusammensetzung der Elektrolytlösung und den Betriebsbedingungen kommt es infolge von elektrochemischenWith the aforementioned chemical composition of the electrolyte solution and the operating conditions it occurs as a result of electrochemical

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ORiGSWAL -ORiGSWAL -

Umsetzungen, besonders an den Elektroden, zu Veränderungen der aufgegebenen Elektrolytbestandteile. So wird aus Ortho-Phosphorsäure über mehrere Stufen Polyphosphorsäure gebildet; sie ist ein einfaches Macromolekül. Infolge des elektrochemischen Abtragprozesses kommt es an den Oberflächen der anodisch geschalteten AluminiumteileImplementations, especially on the electrodes, lead to changes in the abandoned Electrolyte components. Polyphosphoric acid is formed from orthophosphoric acid in several stages; she is a simple one Macromolecule. As a result of the electrochemical removal process, it occurs on the surfaces of the anodically connected aluminum parts

das Wassf zur Spaltung der Polyphosphorsäure in Polyphosphate und Wasser, wobei \ von den Werkstückoberflächen wegdifundiert. Durch den Gehalt an PoIyphosphaten wird in der Umgebung der zu glänzenden Werkstücke die dynamische Viskosität der Elektrolytlösung erhöht. Für Aluminiumteile wird eine Mindestviskosität der gesamten Elektrolytlösung vonthe water for splitting the polyphosphoric acid into polyphosphates and water, where \ diffused away from the workpiece surfaces. Due to the content of polyphosphates the dynamic viscosity of the electrolyte solution is increased in the vicinity of the workpieces to be polished. For aluminum parts becomes a minimum viscosity of the entire electrolyte solution of

-3 2
20 · 10 Ns/m angestrebt. Im Ausführungsbeispiel stellt sich diese Mindeetviskosi-tät bei einer Gesamtstrombelastung der Elektrolytlösung von 120 Ah/1 ein.-3 2
Aimed at 20 · 10 Ns / m. In the exemplary embodiment, this minimum viscosity is set at a total current load of the electrolyte solution of 120 Ah / 1.

Dieser Prozeß der Polyphosphatbildung und gute Polierergebnisse stellen sich innerhalb der angegebenen Grenzen für die chemischeThis process of polyphosphate formation and good polishing results are within the specified limits for the chemical

Zusammensetzung und die Betriebsbedingungen für die Elektrolytlösung ein. Innerhalb der bevorzugten Grenzen sind die Polierergebnisse optimal. Eine zu niedrige Badtemperatur oder eine zu hohe Gesamtsäurekonzentration würden beispielsweise den Glänzprozeß hemmen. 20Composition and operating conditions for the electrolyte solution a. The polishing results are optimal within the preferred limits. Too low a bath temperature or too high a total acid concentration would inhibit the glossing process, for example. 20th

Nach Beendigung des Glänzprozesses werden die Werkstücke aus dem Glanzbad gehoben, wobei durch die hohe Viskosität des Elektrolyten auf den Werkstückoberflächen ein viskoser Elektrolytrestfilm für die Dauer des Uberhebens haften bleibt, der das einzelne Werk-After the polishing process has ended, the workpieces are lifted out of the polishing bath, due to the high viscosity of the electrolyte a viscous electrolyte residue adheres to the workpiece surfaces for the duration of the lifting, which

der
stück vollständig einhüllt und wegen seines geringen Wassergehalts nur:the
piece completely enveloped and because of its low water content only:

geringem Maße dissoziiert und damit wenig aggressiv ist. Die Angabe der dynamischen Viskosität der Elektrolytlösung versteht sich als Mindestangabe, ab deren Erreichen der vorgenannte Schutzeffekt eintritslightly dissociated and therefore not very aggressive. The information the dynamic viscosity of the electrolyte solution is understood as a minimum specification, after which the aforementioned protective effect occurs

Bei einer Gesamtsäurekonzentration von ca. 80 -'85 VoI^ kann der Aluminiumgehalt bis zu 55 g/l betragen. Wird dieser AluminiumgehaltWith a total acid concentration of about 80 -'85 VolI ^ the Aluminum content up to 55 g / l. Will this aluminum content

BAD ORIGINAL &OPYBAD ORIGINAL & OPY

ο ^uu ο ουο ^ uu ο ου

überschritten, kommt es zur Bildung von Fällungsprodukten, die alsexceeded, it comes to the formation of precipitation products, which as

Schlamm bezeichnet werden. Dies ist der Fall, wenn, wie üblich, mehr Aluminium während des Prozesses in dem Elektrolyten gelost, als durch Ausschleppung entfernt wird.
Der Glänzprozeß kann ab einem Gehalt an gelöstem Aluminium von ca.Be referred to as mud. This is the case when, as usual, more aluminum is dissolved in the electrolyte during the process than is removed by drag-out.
The polishing process can be started with a dissolved aluminum content of approx.

40 g/l beginnen, wobei jedoch die besten Polierergebnissen bei einem Aluminiumgehalt von 45-50 g/l erzielt,werden.40 g / l, but the best polishing results with one Aluminum content of 45-50 g / l can be achieved.

Durch die permanente Bildung von Polyphosphaten und die Zunahme des Gehaltes an gelöstem Aluminium erhöht sich mit der Zeit die dynamische Viskosität der Elektrolytlösung 3. Die Zunahme der Viskosität stellt dabei ein Äquivalent zur zunehmenden Strombelastung der Elektro lytlÖsung dar. Ab einer Strombelastung von ca. 150 Ah/l ist die Elektrolytlösung so weit verbraucht, daß keine optimalen folierergebnisse mehr erreichbar sind. Durch partielle Regenerierung der Elektrolytlösung 3 wird dann die Gesamtstrombelastung unter den vorgenannten Grenzwert gedrückt. Durch die Regenerierung der Elektrolytlösung wird auch der Aluminiumgehalt im bevorzugten Rahmen gehalten.Due to the permanent formation of polyphosphates and the increase in The content of dissolved aluminum increases over time the dynamic viscosity of the electrolyte solution 3. The increase in viscosity represents an equivalent to the increasing current load of the electrolyte solution. From a current load of approx. 150 Ah / l, the The electrolyte solution has been used up to such an extent that the foiling results are not optimal are more achievable. By partial regeneration of the electrolyte solution 3, the total current load is then below the aforementioned Limit pressed. By regenerating the electrolyte solution, the aluminum content is also kept within the preferred range.

Der Zustand der Elektrolytlösung 3 wird durch Viskositäts- und/oderThe state of the electrolyte solution 3 is determined by viscosity and / or

diese Meßg Leitfähigkeitsmeßgeräte 12 überwacht. Im Gegensatz zur Zeichnung könn rate auch innerhalb der Glänzbäder 1 angeordnet sein.these measuring conductivity meters 12 are monitored. In contrast to the drawing, you can rate can also be arranged within the gloss baths 1.

Die in den Glänzbädern 1 befindliche Elektrolytlösung 3 wird zeitweise oder ständig über Leitungen 4 und Pumpen 10 abgeführt und in einen Regenerationsbehälter 5 gefördert, aus dem die regenerierte Elektrolytlösung über Rückleitungen 9 den Glänzbädern 1 wieder zugeführt wird.The electrolyte solution 3 located in the polishing baths 1 is temporarily or continuously discharged via lines 4 and pumps 10 and conveyed into a regeneration tank 5, from which the regenerated Electrolyte solution is fed back to the polishing baths 1 via return lines 9.

BAD OPdGiNALBAD OPdGiNAL

Dabei regeln Viskositäts- und/oder Leitfähigkeitsmeßgeräte 12, bei ständiger Regenerierung die umgewälzte Elektrolytmenge. Bei zeitweiser Regenerierung schalten die Viskositäts- und/oder Leitfähigkeitsmeßgeräte 12 in Abhängigkeit von der Viskosität - und/oder LeitfähigrHere, viscosity and / or conductivity measuring devices 12, regulate constant regeneration of the circulated amount of electrolyte. In the case of temporary regeneration, the viscosity and / or conductivity measuring devices 12 switch depending on the viscosity and / or conductivity keit des Elektrolyten den Regenierungskreislauf ein und aus. Im oberen Teil des Regenerationsbehälters 5 befindet sich eine Mischzone 6, zu der einerseits die abgezogene Elektrolytlösung 3 und andererseits aus Vorratsbehältern 8 fUr Schwefel- und Phosphorsäure frische Elektrolytlösung zugeführt wird. Durch einen Mischer 11 werdenelectrolyte activates and deactivates the regeneration cycle. In the upper part of the regeneration tank 5 there is a mixing zone 6, to which on the one hand the withdrawn electrolyte solution 3 and on the other hand fresh electrolyte solution is supplied from storage containers 8 for sulfuric and phosphoric acid. Be through a mixer 11 die Altlösung und die Frischlösung miteinander vermischt, wobei sich gleichzeitig durch die relative Ruhe im Regenerationsbehälter 5 der von der Altlösung mitgebrachte Schlamm in der Absetzzone 7 sedimentieren kann. Im Regenerationsbehälter 5 kann zusätzlich, je nach Maßgabe einer gewünschten Reduzierung des Aluminiumgehaltes, einethe old solution and the fresh solution are mixed with one another, and at the same time due to the relative calm in the regeneration tank 5 the sludge brought along by the old solution can sediment in the settling zone 7. In the regeneration tank 5 can also, depending on Providing a desired reduction in the aluminum content, a Schlammbildung durch hydrolytische Spaltung der im Elektrolyten befindlichen Aluminiumkomplexe erzwungen werden. Durch Erhöhung des Wassergehaltes oder des Schwefelsäuregehaltes in der Elektrolytlösung kommt es zur Schlammbildung. Der abgesetzte Schlamm kann für sich aus dem Regenerationsbehälter 5 über eine eigene AbzugleitungSludge formation can be forced by hydrolytic cleavage of the aluminum complexes in the electrolyte. By increasing the Water content or the sulfuric acid content in the electrolyte solution leads to sludge formation. The settled sludge can be used for from the regeneration tank 5 via its own drain line zur Weiterverarbeitung entnommen werden. Die aufgefrischte und damit regenerierte Elektrolytlösung 3 wird über Rückleitungen 9 den Glänzbadern 1 wieder zugeführt, wodurch sichergestellt wird, daß in den Glänzbädern 1 stets die gleiche Elektrolytzusammensetzung vorhanden ist. Bei der Rückführung kann der aufgefrischte Elektrolyt durchcan be removed for further processing. The refreshed and with it regenerated electrolyte solution 3 is fed back to the gloss baths 1 via return lines 9, which ensures that in the Polishing baths 1 always have the same electrolyte composition is. The refreshed electrolyte can flow through during the return process eine nicht dargestellte Verdampfungs-/Verdunstungsanlage geleitet werden, wo überschüssiges Wasser entfernt wird.an evaporation / evaporation system, not shown, passed where excess water is removed.

In der Rückleitung 9 zu den Glänzbädern 1 ist ein Trübungsmeßgerät installiert, welches den Schlammgehalt kontrolliert und bei Überschreiten einer Maximalschlammkonzentration einen Alarm auslöst.In the return line 9 to the polishing baths 1 is a turbidity measuring device installed, which controls the sludge content and triggers an alarm if a maximum sludge concentration is exceeded.

Über dem Boden der Glänzbäder 1 sind Belüftungsrohre 2 angeordnet, die für eine ständige Umwälzung der Elektrolytlösung 3 sorgen. Die Umwälzung ist für einen Ausgleich der Elektrolytzusammensetzung und der Viskosität im Glänzbad wichtig, da in Werkstücknähe die 5 Polyphosphate unter örtlicher Viskositätserhöhung konzentriert sind.Aeration pipes 2, which ensure constant circulation of the electrolyte solution 3, are arranged above the bottom of the polishing baths 1. The circulation is important to balance the electrolyte composition and the viscosity in the polishing bath, since the 5 polyphosphates are concentrated near the workpiece with a local increase in viscosity.

Stücklisteparts list

11 GlänzbadShine bath 22 BelüftungsrohrVentilation pipe 33 ElektrolytlösungElectrolyte solution 44th (Zuführ-)Leitung(Feed) line 55 RegenerationsbehälterRegeneration tank 66th MischzoneMixing zone 77th AbsetzzoneSettling zone 88th Vorratsbehälter·Storage container 99 RückleitungReturn line 1010 Pumpepump 1111th Mischermixer 1212th Viskositäts - und/oder LeitfähigkeitsmeßgerätViscosity and / or conductivity meter 1313th AbzugsleitungExhaust pipe 1414th TrübungsmeßgerätOpacimeter

Claims

OOUUÜÜU

Claims

Process for electropolishing, especially electrolytic Shining metallic workpieces in an electrolyte solution, the Giunaelektrolyte consisting of phosphoric acid or mixtures of Phosphoric acid with other mineral acids, such as sulfuric acid, nitric acid or the like. As well as polyphosphates, characterized in that the dynamic viscosity of the electrolyte solution by increasing the amount of polyphosphates contained in it is increased to such an extent that the electrolyte residue on the workpiece surfaces forms a tightly adhering film when it is lifted over.

2. Process for electropolishing, especially for electrolytic polishing, in particular according to claim 1, characterized in that while avoiding the addition of polyphosphates, wetting agents and other additives the polyphosphates in the process by control the total acid concentration, the operating temperature and the current load.

3. Process for electropolishing, especially electrolytic Shining according to Claim 2, characterized in that the viscosity of the electrolyte is used to monitor the electrolyte bath solution is measured.

4. Process for the electrolytic brightening of workpieces made of aluminum or aluminum alloys according to claim 1 or 2, characterized in that the dynamic viscosity of the electrc

-3 2
lytlösung is adjusted to at least 20 · 10 Ns / m '.

BATH ORIGINAL

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5. Elektrolytlösung zum elektrolytischen Glänzen von Werkstücken aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet; daß die Elektrolytlösung die chemische Zusammensetzung aufweist: 20-30 VoI^, vorzugsweise.23 - 26 % Schwefelsäure 50-60 VoIJi, vorzugsweise 55 - 59 % Phosphorsäure 80-85 VoI^ Gesamtsäuregehalt, Rest Wasser keine Zuschlagstoffe.5. Electrolyte solution for the electrolytic brightening of workpieces made of aluminum or aluminum alloys according to the method according to claim 1 or 2, characterized in that; that the electrolyte solution has the chemical composition: 20-30% by volume, preferably 23-26 % sulfuric acid 50-60% by volume, preferably 55-59 % phosphoric acid 80-85% by volume total acid content, the rest water no additives.

6. Verfahren zum elektrolytischen Glänzen von Werkstücken aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen nach Anspruch 1, 2, 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet , daß in der Elektrolytlösung ein Gehalt an gelöstem Aluminium von 40-55 g/l , vorzugsweise 45-50 g/l, ständig beibehalten wird und die Elektrolytlösung mit einer Temperatur von 70 - 80 C, vorzugsweis< belastung von 120 - 150 Ah/1 betrieben wird.6. A method for the electrolytic brightening of workpieces made of aluminum or aluminum alloys according to claim 1, 2, 3, 4 and 5, characterized in that the electrolyte solution has a content of dissolved aluminum of 40-55 g / l, preferably 45-50 g / l, is constantly maintained and the electrolyte solution at a temperature of 70 - 80 C, preferably < load of 120 - 150 Ah / 1 is operated.

einer Temperatur von 70 - 80 C, vorzugsweise 75 C, bei einer Strom-a temperature of 70 - 80 C, preferably 75 C, with a current

7. Verfahren zum Elektropolieren, speziell zum elektrolytischen Glänzen, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η -7. A method for electropolishing, especially for electrolytic polishing, in particular according to claim 1 or 2, characterized in that g e k e η η - zeichnet, daß die Elektrolytlösung während des Prozesses aus dem Elektrolysebad im Kreislauf einem Regenerationsbehälter zugeführt, dort durch Zugabe von Wasser und/oder Schwefelsäure entschlammt und durch Zusatz von dem entnommenen Schlammvolumen entsprechender Menge an Frischsäure regeneriert und dem Elektrodraws that the electrolyte solution during the process from the electrolysis bath in a regeneration tank supplied, there desludged by adding water and / or sulfuric acid and by adding the removed volume of sludge corresponding amount of fresh acid regenerated and the electric lysebad wieder zugeführt wird.lysis bath is supplied again.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, 2 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Glänzbäder (l) vorgesehen sind, die über Zuführ- und Rückführleitungen (4,9) mit einem Regenerationsbehälter (5) verbunden8. Device for performing the method according to claim 1, 2 and 7, characterized in that one or more polishing baths (l) are provided which are supplied via supply and return lines (4,9) connected to a regeneration tank (5) sind, wobei der Regenerationsbehälter (5) an Vorratsbehälter (8) mit Frischsäure angeschlossen sind.are, the regeneration tank (5) being connected to the storage tank (8) with fresh acid.

9. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des Glänzprozesses und der Elektrolytregenerierung Viskositäts- oder Leitfähigkeitsmeßgeräte (12) vorgesehen sind.9. Apparatus according to claim 3 and 8, characterized in that viscosity or conductivity measuring devices (12) are provided to control the polishing process and the electrolyte regeneration.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß im Regenerationsbehälter (5) eine Mischzone (6) zum Auffrischen der Elektrolytlösung und eine Absetzzone (7) für die ausgefällten Schlammpartikel vorgesehen ist, wobei der Regenerationsbehälter (5) getrennte Abzugsleitungen (9,13) für die beiden Zonen aufweist.10. Apparatus according to claim 8, characterized in that that in the regeneration tank (5) a mixing zone (6) for refreshing the electrolyte solution and a settling zone (7) is provided for the precipitated sludge particles, the regeneration tank (5) has separate drain lines (9,13) for the two zones.

Dipl.-Ing. H.-D. Ernicke PatentanwaltDipl.-Ing. H.-D. Ernicke patent attorney