DE808519C - Verfahren zum Polieren und Entgraten von hoch oder niedrig kohlenstoffhaltigen und von schwach legierten Staehlen auf elektrolytischem Wege - Google Patents

Description

OVIGBL S. 175)

AUSGEGEBEN AM 16. JULI 1951

S 2675 VIa/48a

elektrolytischem Wege

Die Erfindung bezieht sich auf das elektrolytische Polieren und das elektrolytische Entgraten und Glätten von Stählen mit geringem oder hohem Kohlenstoffgehalt und von schwach legierten Stählen und weiterhin auch auf hierbei.verwendbare Elektrolyte sowie ferner auf die dadurch erzielbaren Erzeugnisse.

Es ist übliche Praxis, die metallischen Oberflächen durch Polieren zu verfeinern, um sie glänzend und leuchtend zu machen. Dies geschieht in der Regel durch eine maschinelle Bearbeitung auf selbsttätigen Polier- und Schleifmaschinen oder durch Bearbeitung von Hand oder auch durch eine Verbindung dieser beiden Bearbeitungsweisen. Während der Herstellung der Stahlkörper entstehen Grate und Unebenheiten, insbesondere beim Pressen oder beim Drehen oder bei sonstigen zu schneidenden Kanten führenden Arbeitsvorgängen.

Diese Grate und Unebenheiten werden gewöhnlich durch mechanische Mittel, wie z. B. durch Abfeilen von Hand, durch Behandlung in der Scheuermühle oder durch Polieren der Kanten mit geeigneten Scheiben, beseitigt. Dieses Polieren und Entgraten ist, vor allem bei Ausführung von Hand, mit erheblichen Kosten verbunden, und bei maschineller Durchführung ergeben sich andere Übelstände aus der Umrißgestaltung und der Formgebung der zu bearbeitenden Körper. Insbesondere erfordert das Entfernen der in Vertiefungen der Metallkörper schwer zugänglichen Grate viel Zeit und Arbeit.

Man kann das Abnehmen der Grate an Metallkörpern weitgehend durch die anodische Behandlung oder durch das elektrolytische Polieren vereinfachen. Man verwendet Schwefelsäure oder Phosphorsäurebäder, um auf elektrolytischem Wege Stahlkörper zu polieren und ihnen Hochglanz zu

verleihen. Diese Bäder bewirken aber nicht eine so einwandfreie Beseitigung und Glättung der Grate, wie sie in der Regel verlangt wird.

Der Zusatz von Chromsäure zu diesen Bädern bringt eine gewisse Verbesserung bezüglich der Entfernung der Grate, aber die Chromsäure begrenzt die Zeitperiode, während der das elektrolytische Polieren und die Gratbeseitigung gleichzeitig zulässig sind. Dies ist durch die Bildung einer zu

ίο großen Menge von dreiwertigem Eisen und von dreiwertigem Chrom während der Benutzung des Bades bedingt. Die Grenze der Gesamtkonzentration der zwei Metalle beträgt ungefähr 36 Prozent des Badgewichts oder mehr. Während des elektrolytischen Polierens oder des elektrolytischen Entgratens löst sich das Eisen in dreiwertiger Form am behandelten Metallkörper auf. Dieses dreiwertige Eisen und das sechswertige Chrom in der Chromsäure werden an der Kathode zu zweiwertigem Eisen bzw. zu drei-

ao wertigem Chrom reduziert. Das dreiwertige Eisen reduziert das zusätzliche sechswertige Chrom in dreiwertiges Chrom. Im Verlauf der Arbeitsvorgänge wird das dreiwertige Chrom wieder zu sechswertigem Chrom an der Anode oxydiert, die durch das der elektrolytischen Polierung und Gratbeseitigung zu unterwerfende Werkstück gebildet ist. Ferner schlägt sich ein geringer Betrag von zweiwertigem Eisen in der Form von unlöslichem schwefelsaurem Eisenoxydul nieder. Das dreiwertige Eisen und das Chrom bilden keinen Niederschlag und bleiben so in der Lösung und nehmen an einer späteren cyclischen Oxydation und an den. Reduktionsreaktionen teil. Das sechswertige Chrom, als Chromsäure, unterstützt den elektrolytischen Poliervorgang, während das dreiwertige Chrom oder das Eisen oder diese beiden Metalle bei geeigneter Konzentration zur elektrolytischen Gratbeseitigung und Glättung mithelfen. Das schließliche Ergebnis der cyclischen Stufen und der Ausfällung des schwefelsauren Eisenoxyduls besteht darin, daß die Gesamtkonzentration an dreiwertigem Metall schwer zu überwachen und zu regeln ist und zuletzt einen so hohen Wert erreicht, daß sie sowohl für das elektrolytische Polieren als auch für die elektrolytische Gratbeseitigung schädlich ist. Dreiwertiges Metall ist aber in bestimmten Konzentrationsgrenzen zur Erzielung einer optimalen elektrolytischen Entgratungswirkung erwünscht. Das Chrom in der sechswertigen Form als Chromsäure kann anderseits nicht als dem dreiwertigen Chrom hinsichtlich der Entgratungswirkung gleichkommend gelten.

Demnach kann ein Bad, in welchem kein dreiwertiges Metall vorhanden ist, zwar für das elektrolytische Polieren mit Erfolg benutzt werden, weist aber keine gleichwertige Wirkung für die elektrolytische Gratbeseitigung auf, während ein zuviel dreiwertiges Metall enthaltendes Bad für die Gratbeseitigung, jedoch nicht für das Polieren dienlich ist. Infolgedessen wird ein Bad, das in jedem Zeitpunkt die geeignete Konzentration an dreiwertigem Metall in einer passenden Abstufung besitzt, durch keinen cyclischen Vorgang merklich beeinflußt werden und muß nicht nur eine fortlaufende elektrolytische Polierung, sondern gleichzeitig auch eine ununterbrochene elektrolytische Gratbeseitigung ergeben.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur gleichzeitigen und kontinuierlichen Erzielung sowohl einer Polierungs- wie einer Gratbeseitigungs-undGlättungswirkungauf elektrolytischem Wege bei hoch oder niedrig kohlenstoffhaltigen und bei schwach legierten Stählen zu schaffen sowie ferner für dieses Verfahren einen vorteilhaften Elektrolyten zu ermitteln. Eingehende Versuche haben ergeben, daß die Anwesenheit einer kleinen Menge von aufgelöstem und wesentlich stabilem dreiwertigem Metall in Bädern mineralischer Säuren die Möglichkeit bietet, gleichzeitig und kontinuierlich das elektrolytische Polieren und das elektrolytische Entgraten und Glätten von Stählen mit hohem oder geringem Kohlenstoffgehalt und von schwach legierten Stählen zu bewirken. Derartige Bäder können, wie sich weiter gezeigt hat, mit geringen anodischen Stromdichten und bei erhöhten Temperaturen unter ununterbrochener Fällung von zweiwertigem Eisen arbeiten, und die auf diese Weise elektrolytisch polierten und elektrolytisch von Graten und Unebenheiten befreiten Stahlkörper haben eine glänzende und leuchtende Oberfläche ohne Grate, Narben, Stiche oder Kerben.

Das Verfahren nach der Erfindung besteht im Prinzip darin, daß die hoch oder niedrig kohlenstoffhaltigen sowie die schwach legierten Stähle als Anoden in sauren elektrolytischen Bädern von bestimmter Zusammensetzung verwendet werden. Diese Bäder werden mit einer hohen Konzentration an Schwefel- oder Phosphorsäure bereitet und sollen ein spezifisches Gewicht vorzugsweise zwischen 1,55 und 1,85 haben. Zu einem derartigen Bad setzt man in einer Menge von etwa 0,1 bis 3,0 Gewichtsprozent dreiwertiges Aluminium zu, welches das für die gleichzeitige und kontinuierliche Erzielung der Poüerungs- und der Gratbeseitigungswirkung so notwendige dreiwertige, wesentlich stabile Metall darstellt. Wasser bildet in der Hauptsache den Restbestandteil des Bades, wobei bestimmte Verunreinigungen unberücksichtigt sind, die für gewöhnlich vorhanden sind und keinen schädlichen Einfluß auf das Bad und das Verfahren ausüben. Man läßt dann einen elektrischen Strom durch den Elektrolyten no von der Kathode nach der durch das zu behandelnde Werkstück gebildeten Anode hin gehen, um an dieser eine Stromdichte von etwa 0,054 bis 0,54 A/cm² bei einer Temperatur von nicht über ungefähr 121⁰C zu erzeugen. Während des Vorgangs des elektrolytischen Polierens und der elektrolytischen Gratbeseitigung löst sich Eisen von dem behandelten Stück in dreiwertiger Form auf und wird an der Kathode als Eisenoxydulsulfat reduziert. Ein Teil dieses Sulfats wird dauernd ausgefällt und durch Filtern abgenommen.

Zur Klarstellung der Erläuterung der Erfindung sei allgemein bemerkt, daß alle Prozentsätze, die hierbei genannt werden, sich, wenn nicht ausdrücklich anders angegeben, auf das Gewicht und nicht 1*5 auf das Volumen des Bades beziehen und ferner die

Hinweise auf Schwefel- bzw. Phosphorsäure in dem Sinne aufzufassen sind, daß damit die betreffende Säure selbst, wie sie durch ihre chemischen Formeln dargestellt ist, und nicht irgendwelche im Handel erhältliche Schwefel- bzw. Phosphorsäure zu verstehen ist.

Das dreiwertige Aluminium kann dem elektrolytischen Bad auf die verschiedenste Weise zugefügt werden. Vorzugsweise wird man so verfahren, daß

ίο man einen Barren von praktisch reinem Aluminium in das elektrolytische Bad legt und die chemischen Agenden des Bades darauf einwirken und so die erforderliche Menge davon auflösen läßt. Man kann den Aluminiumbarren auch als Anode im Bad benutzen und durch dieses einen elektrischen Strom zur Auflösung der notwendigen Menge Aluminium leiten. Das aufgelöste dreiwertige Aluminium kann, wenn es das einzige anfangs dem Bad zugegebene Metall ist, in einer Menge von 0,1 bis 3 Gewichtsprozent im Bad vorhanden sein. Vorzugswelse wird man etwa 0,3 bis i,8°/o Aluminium anwenden. Wenn das Bad zu Beginn dreiwertiges Chrom enthält, wird so viel Aluminium dem Bad zugegeben, daß sich eine Konzentration von 0,1 bis 3,0% für die Gesamtheit dieser beiden aufgelösten Metalle ergibt. Vorteilhaft ist es, wenn die Konzentration an dreiwertigem Aluminium in einem anfänglich dreiwertiges Chrom enthaltenden Bad mindestens zwischen etwa 0,3 und i,8°/o liegt und die Ergänzung der Gesamtkonzentration bis zu 3,0% durch dreiwertiges Chrom gegeben ist.

Das dreiwertige Chrom, das auch im Bad vorhanden sein kann, ist für die Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung nicht unbedingt wesentlieh, wenn es auch etwas den Glanz und das Leuchten des elektrolytisch polierten Erzeugnisses zu erhöhen scheint. Die Zugabe des Chroms zum Bad kann in der Form von Chromsäure oder Chromsäureanhydrid oder auch in der Form von Chromsulfat erfolgen.

Bei Verwendung des Sulfats muß naturgemäß die Schwefelsäuremenge im Bad derart eingestellt werden, daß das zusätzlich eingeführte Sulfat kompensiert wird, so daß der Gesamtgehalt des Bades an Schwefelsäure gleichwertig dem für das Bad bestimmten Prozentsatz ist.

Die für das Bad benutzten mineralischen Säuren sind die Schwefelsäure und die Phosphorsäure. Die Schwefelsäure ist im Bad in einer Konzentration von etwa 5 bis 85%, vorzugsweise von 5 bis 6o°/o, vorzusehen, und die Konzentration an Phosphorsäure kann ebenfalls zwischen ungefähr 5 und 85% schwanken und ist vorzugsweise im Bereich von 30 bis 80% zu halten. Die Gesamtmenge von Schwefelsäure und von Phosphorsäure kann 50 bis 95 % betragen, und die Ergänzung zu 100% besteht dabei aus Wasser, abgesehen von der Anwesenheit von aufgelöstem Eisen, dreiwertigem Aluminium oder sowohl von dreiwertigem Aluminium wie auch von dreiwertigem Chrom und von bestimmten, dem Fachmann bekannten Verunreinigungen einschließlich gewisser Legierungen des behandelten Metallkörpers. Wenn auch das Verfahren nach der Erfindung sich unter Verwendung von Bädern, die nur etwa 50% Mischsäure und ungefähr 50%) Wasser neben dem aufgelösten Aluminium und den sonstigen Beimengungen enthalten, mit befriedigendem Erfolg durchführen läßt, wird man doch vorzugsweise mit einem hohen Säuregehalt und einer geringen Wassermenge arbeiten, um so für den Betrieb der Bäder geringere Stromdichten und damit niedrigere Kosten zu erreichen.

Die zu polierenden Stähle können Stähle mit ge- ■ ringem oder Stähle mit hohem Kohlenstoffgehalt sein, wie sie unter dem Namen Kohlenstoffstähle allgemein bekannt sind, und die schwach legierten Stähle sind Legierungen, die nicht mehr als etwa 6°/o an neben dem Stahl vorhandenen Legierungsbestandteilen enthalten.

Die anodische Stromdichte, die praktisch zwischen etwa 0,054 und 0,54 A/cm² bei einer Temperatur von ungefähr 38 bis 121⁰C schwanken kann, wird vorzugsweise im Bereich von 0,08 bis 0,215 A/cm² gewählt, um der baulichen Ausführung des Elektrolytbades und seiner leichten Bedienung in dem verfügbaren Raum sowie der Ersparnis an elektrischer Energie und dem Preis und Aussehen des polierten und von Graten befreiten Stahlkörpers Rechnung zu tragen. Vorteilhaft ist es dabei, Temperaturen von ungefähr 67⁰ bis 104⁰ C bei schwacher Stromdichte anzuwenden. Bei diesen erhöhten Temperaturen wird die Geschwindigkeit des Arbeitsvorgangs im Bad gesteigert und die Durchführung des Verfahrens wirtschaftlicher. Durch schwache Stromdichten an der Anode ergeben sich weiterhin zusätzliche Ersparnisse bei den Kosten des fertigen Verfahrenserzeugnisses. Kupfer, Blei und nicht oxydierbare Stähle z. B. mit 18% Chrom und 8°/o Nickel und 0,8 bis 3°/o Molybdän sind Beispiele von Metallen, die für die Kathode geeignet sind.

Bei Fehlen einer -zweckmäßigen Konzentration von dreiwertigem Metall, wie von Aluminium oder von Eisen und Aluminium zusammen oder sowohl von diesen beiden Metallen als auch von Chrom, ist die Dichte, wie sich gezeigt hat, in einem engen Bereich zu halten, der vom niedersten bis zum höchsten Wert nicht über 0,03 Einheiten hinausgehen darf, um eine befriedigende elektrolytische Polierung zu erzielen. Das Polier- und Entgratungsverfahren nach der Erfindung ist indessen für eine sehr ausgedehnte Dichteskala auf Grund der Anwesenheit eines dreiwertigen Metalls benutzbar. Auch eine geringe Dichte der Bäder ist infolge des Vorhandenseins von dreiwertigem Metall in geeigneter Konzentration in der Form von Aluminium oder von Eisen und Aluminium oder von Eisen, Aluminium und Chrom zulässig.

Ein geringes spezifisches Gewicht ist insofern von Bedeutung, als man mit niedrigeren Spannungen für die Speisung der Badbehälter mit Gleichstrom auskommt, was zu erheblichen Ersparnissen an elektrischer Energie führt. Die Verwendung geringerer Dichten bietet auch die Möglichkeit, das elektrolytische Polieren und Entgraten nach einer mit Wasser vorgenommenen Reinigung der Badbehälter durchzuführen und Ausspülverfahren, die Wasser in die Behälter bringen können, für die Reinigung

anzuwenden. Bisher muß man nämlich in diesem Fall in den Arbeitsgang eine genügend lange Pause einschalten, um das Wasser aus den Badbehältern auszutreiben und das zu polierende Metall zu trocknen, was in der Regel recht unbequem ist. Besonders erwünscht sind derartige geringe Dichten dann, wenn Grate an den äußeren Flächen der elektrolytisch zu polierenden und zu glättenden Teile der Stahlkörper vorhanden sind. Wie sich gezeigt hat, kann man

ίο hierfür einen Elektrolyten mit einem so geringen spezifischen Gewicht, wie 1,55 bis 1,65, benutzen. Anderseits ist, wenn Stahlkörper mit verwickelten Formen und mit in Vertiefungen liegenden Graten zu polieren und zu glätten sind, die beste Eindringfähigkeit beim Bad erforderlich, so daß sich eine Dichte von 1,75 bis 1,85, d. h. eine etwa 10 bis 16% höhere Dichte empfiehlt. Demnach kommen Elektrolyte mit einem spezifischen Gewicht im Gesamtbereich von 1,55 bis 1,85 bei dem \^erfahren nach

ao der Erfindung in Betracht.

Die Art der Durchführung des Verfahrens im einzelnen hängt naturgemäß von den jeweils hierfür maßgebenden Faktoren wie der angewendeten Stromdichte, der besonderen Zusammensetzung des Stahls, der anfänglichen Beschaffenheit der zu behandelnden Oberfläche und ähnlichen Bedingungen ab. Unebene, rauhe Oberflächen verlangen selbstverständlich eine längere Polier- und Entgratungszeit als verhältnismäßig glatte Flächen. Im allgemeinen kann man bei Stählen mit niederem oder hohem Kohlenstoffgehalt und bei schwach legierten Stählen und bei den praktisch vorkommenden Formen und der durchschnittlich vorhandenen Oberflächenbeschaffenheit der Stahlkörper in etwa 5 bis 40 Minuten ein einwandfreies Polieren und Gratglätten mit dem Verfahren nach der Erfindung erreichen.

Während des elektrolytischen Polierens und des elektrolytischen Gratabschleifens entsteht ein Verlust an bestimmten Bestandteilen, des Bades durch dessen Verdünnung. Beispielsweise werden Sulfationen, die von der angewendeten Schwefelsäure stammen, in der Form von schwefelsaurem Eisen¹ oxydul ausgefällt und dadurch aus der Lösung herausgenommen. Weiterhin ergeben sich Verluste durch die Mitnehmerwirkung des Lösungsfilms, der nach der elektrolytischen Polierung und Gratbeseitigung an dem behandelten Stahlkörper haftenbleibt. Alle diese aus dem Bad entfernten Stoffe können durch entsprechende Zugaben von dreiwertigem AIuminium, dreiwertigem Chrom, von Schwefelsäure und von Phosphorsäure je nach Bedarf beim Bad ersetzt werden. Notwendigerweise ist mehr Schwefelsäure als Phosphorsäure zuzugeben, da die Schwefelsäure auf Grund der Ausfällung von schwefelsaurem Eisenoxydul sich schneller verdünnt. Die Zusätze für den Ausgleich dieser Verluste durch Verdünnung und Ausfällung, insbesondere des größeren Schwefelsäureverlustes, können leicht verwirklicht werden.

Beispiele

Man bereitet ein elektrolytisches Bad, indem man in einem Behälter für je 1001 Elektrolyt 42,51 Schwefelsäure von 66° Be und 57,5 1 Phosphorsäure von 85¹Vo mischt. Diesem Gemisch fügt man die erforderliche Menge von dreiwertigem Aluminium dadurch zu, daß man in den Behälter einen Aluminiumbarren einlegt und diesen sich chemisch auflösen läßt, bis der gewünschte Betrag an dreiwertigem Aluminium in das Bad eingeführt ist. Das spezifische Gewicht dieses Bades ist ungefähr 1,75. Die sich ergebende Badzusammensetzung umfaßt ι. Schwefelsäure 41 Gewichtsprozent,

Phosphorsäure 44

gelöstes dreiwertiges

Aluminium 1,2 -

reines Wasser Rest zu 100

Ein Körper aus gepreßtem, schwach kohlenstoffhaltigem Stahl mit Graten und Unebenheiten an seiner Umfläche wird in die Lösung gebracht, und dann läßt man einen elektrischen Strom durch den Elektrolyten unter Benutzung des Stahlkörpers als Anode gehen und erzeugt dabei eine Stromdichte von 0,19 A/cm² an dieser Anode bei einer Badtemperatur von 93⁰ C. Nach 25 Minuten entnimmt man dem Behälter den Stahlkörper, der nunmehr auf elektrolytischem Wege poliert ist und Hochglanz zeigt und bei dem alle Grate und sonstigen Unebenheiten verschwunden sind und keine Narbung oder Stichelung oder sonstige Verletzung der Oberfläche zu bemerken ist. Während des Arbeitens des Bades ist das von dem behandelten Körper gelöste Eisen in Form von Eisenoxydulsulfat an der Kathode reduziert und ein Teil davon als schwefelsaures Eisenoxydul ausgefällt worden und hat als Niederschlag nicht mehr an der elektrolytischen Polier- und Gratglättungswirkung des Bades teilgenommen, während ein kleiner Betrag in der Form von gelöstem zweiwertigem Eisen in Lösung geblieben ist.

Weitere Beispiele für die Zusammensetzung des elektrolytischen Bades, das in der bei Beispiel 1 geschilderten Weise zum elektrischen Polieren und Glätten von hoch oder niedrig kohlenstoffhaltigen oder schwach legierten Stählen dienen kann, sind:

2. Schwefelsäure 40 Gewichtsprozent,

Phosphorsäure 44 -

gelöstes dreiwertiges

Aluminium 1

reines Wasser .... Rest zu 100

3. Schwefelsäure 5 Gewichtsprozent,

Phosphorsäure 80 -

gelöstes dreiwertiges

Aluminium 1

gelöstes dreiwertiges Chrom 2 reines Wasser .... Rest zu 100

4. Schwefelsäure 15 Gewichtsprozent,

Phosphorsäure 63

gelöstes dreiwertiges

Aluminium 0,5

gelöstes dreiwertiges Chrom 1

reines Wasser .... Rest zu 100 - »20

5. Phosphorsäure 50 Gewichtsprozent,

Schwefelsäure 30

gelöstes dreiwertiges

Aluminium 0,5

gelöstes dreiwertiges Chrom 0,5 -

reines Wasser .... Rest zu 100

Unbeschadet der kleinen, durch Mitnahme entstehenden Verluste bleibt die Konzentration an dreiwertigem Aluminium und an gegebenenfalls benutztem dreiwertigem Chrom praktisch konstant. Die Konzentration an dreiwertigem Eisen schwankt etwas nach den Arbeitsbedingungen auf Grund der Reduktion von Eisen an der Kathode, aber diese Veränderung vollzieht sich in zulässigen Grenzen, wenn die Konzentration an dreiwertigem Aluminium mit ίο oder ohne Chrom in dem optimalen Bereich gehalten wird. Dies trägt wesentlich dazu bei, daß die Säurekonzentrationen, die Mengenverhältnisse zwischen Schwefelsäure und Phosphorsäure, die Dichte und das Verhältnis des dreiwertigen zum zweiwertigen Eisen auf zweckmäßigen Werten bleiben, so daß das Eisen einwandfrei als Sulfat ausgefällt wird und aus dem Bad entnommen werden kann.

Auf diese Weise führt die beschriebene Einstellung und Überwachung der Konzentration an dreiwertigem Metall zu einem kontinuierlichen Verfahren, das auf elektrolytischem Wege Stähle gleichzeitig zu polieren und von Graten zu befreien gestattet. Die Ursache dafür, daß das elektrolytische Bad erfindungsgemäß diese auswählende Wirkung auf die Grate und Unebenheiten der Stahlkörper ausübt und anderseits deren übrige Oberfläche glänzend und spiegelähnlich läßt, hat noch nicht genau festgestellt werden können. Vermutlich wird dieses Ergebnis durch das gelöste dreiwertige Aluminium hervorgerufen, das mit oder ohne Chrom den Auflösungsgrad des Metalls in dem der ebenen Oberfläche des behandelten Stahlkörpers anliegenden Film vermindert. Die scharfen Grate des Stahlkörpers durchsetzen diesen Film, so daß die elektrolytische Auflösung auf Grund des geringeren, sich ihr bietenden Widerstands rascher in den dünnsten Teilen des Films, d. h. an den Oberflächen der Grate auftritt, wo das Entstehen einer hohen Stromkonzentration anzunehmen ist.

Der Rauheitsgrad der erfindungsgemäß elektrisch polierten und von Graten befreiten hochglänzenden Stahlflächen kann mit den hierfür üblichen Meßgeräten, wie z. B. einem Profilmesser oder einer Oberflächenprüfbürste, durch Messung der Höhen derUnregelmäßigkeiten der Flächen, z.B. alleo,i mm, und durch Berechnung der Quadratwurzel aus dem Mittelwert der Quadrate dieser Höhen ermittelt und mit den durch die bisher gebräuchlichen Polierverfahren erzielbaren Werten verglichen werden. Es ergibt sich dabei, daß eine Stahlfläche, die in bisher üblicher Weise mit Hilfe einer Scheibe mit einem abscheuernden Teil von einer einem Sieb von 120 bis 180 Maschen pro Flächeneinheit entsprechenden Korngröße poliert ist, einen Rauheitsgrad in einem Bereich zwischen den 20- bis 30- und dem 17- bis 2ofachen der Quadratwurzel aus dem Mittelwert der Quadrate aufweist, während es anderseits durch die Abnahme einer Stahlschicht von 0,025 mm Dicke nach dem elektrolytischen Polier- und Glättungsverfahren gemäß der Erfindung möglich ist, den Rauheitsgrad auf die Hälfte der Quadratwurzel des Ausgangsmittelwerts der Quadrate zu vermindern. Die Entfernung einer weiteren, 0,025 ^mm starken Metallschicht von der Oberfläche des Stahlkörpers durch ein derartiges elektrolytisches Polieren und elektroly tischesGratbeseitigen verringert denRauhigkeitsgrad noch um 50%. Man kann so niedrigste Rauhigkeitsgrade vom 2- bis ßfachen der Quadratwurzel aus dem Mittelwert der Quadrate erzielen.

Wenn ein auf elektrolytischem Wege polierter und von Graten befreiter Stahlkörper hernach mit Nickel überzogen werden soll, empfiehlt es sich, bei der Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung nur Aluminium ohne dreiwertiges Chrom zu verwenden. Ferner kann man als Voll- oder Teilersatz für Aluminium auch andere Metalle, wie Wolfram, Titan, Molybdän und Zirkonium im Ausmaß, wie sie in den elektrolytischen Bädern löslich sind, erfindungsgemäß benutzen, und diese Metalle können dabei je für sich oder im Gemisch Verwendung finden. Dreiwertiges Chrom kann auch neben diesen Metallen, wenn gewünscht, noch in den Bädern vorhanden sein.

Die der Erfindung zugrunde liegende allgemeine Erkenntnis besteht somit darin, daß der Zusatz eines dreiwertigen Metalls zu aus Schwefelsäure und Phosphorsäure bereiteten elektrolytischen Bädern, die auch aufgelöstes Chrom enthalten können, die Möglichkeit bietet, niedrig oder hoch kohlenstoffhaltige und schwach legierte Stäbe auf elektro- go lytischemWege in kontinuierlicher Arbeitsweise zu polieren und von Graten und sonstigen Unebenheiten zu befreien. Des weiteren macht das Verfahren nach der Erfindung von der Feststellung Gebrauch, daß die Anwesenheit von dreiwertigem Aluminium mit oder ohne Chrom im Bad das Arbeiten mit schwachen Stromdichten bei hohen Temperaturen gestattet, so daß das elektrolytische Polieren und das gleichzeitige elektrolytische Gratbeseitigen sehr wirtschaftlich bei Stahlkörpern durchgeführt werden kann, die so ein glänzendes Aussehen ohne jeden Oberflächenkratzer und ohne irgendwelche Narbungen erhalten. Der erfindungsgemäß erreichte wesentliche Fortschritt liegt dabei darin, daß auf einfache Weise die mit dem mechanischen Polieren und Grateinebnen verbundenen Nachteile vollständig vermieden und ohne jede mechanische Metallbearbeitung an Stahlkörpern hochglänzende Oberflächen mit abgerundeten Ecken und ohne Unebenheiten und scharfe Grate erzielt werden. Ferner ist es ein Vorteil der Arbeitsweise nach der Erfindung, daß der Zusammenbau der elektrolytisch polierten und von Graten befreiten Stahlkörper ganz erheblich erleichtert wird, indem beispielsweise derart polierte und gratfrei gemachte Getriebezahnräder in einem Viertel der Zeit zusammengefügt werden können, die man hierfür gewöhnlich bei den nach den bekannten mechanischen Verfahren nachbearbeiteten Zahnrädern braucht. Auch können diese Stahlkörper bequem von den Arbeitern gehandhabt werden, weil durch die vollständige Beseitigung schneidender Grate die Gefahr einer Verletzung vermieden ist. Außerdem tritt bei den erfindungsgemäß behandelten beweglichen Stahlgebilden eine geringere Reibung auf, und dadurch werden die Abschleifperioden beseitigt oder min-

destens weitestgehend im Verhältnis zur Anfangsperiode notwendiger Bewegungen verringert.

Die Erfindung kann im einzelnen auch in einer von den beschriebenen Beispielen abweichenden Weise verwirklicht werden, indem z.B. beim elektrolytischen Bad die angewendeten Säuremengen oder die Beträge der Zusätze von dreiwertigen Metallen anders wie angegeben gewählt oder an Stelle von Schwefelsäure und Phosphorsäure andere in der

ίο Wirkung gleichwertige mineralische Säuren benutzt werden. Auch können die erfindungsgemäß bereiteten und zusammengesetzten elektrolytischen Bäder außer für das Polieren und Entgraten von Stahlkörpern auch für ähnliche Gebrauchszwecke

»5 Verwendung finden.

Claims (12)

PATENTANSPROCHE:

1. Verfahren zum Polieren und gleichzeitigen Entgraten von hoch oder niedrig kohlenstoff-

ao hältigen und von schwach legierten Stählen auf elektrolytischem Wege, dadurch gekennzeichnet, daß man hierfür ein elektrolytisches Bad, das Schwefelsäure und Phosphorsäure sowie eine geringe Menge, vorzugsweise o,i bis 3 Gewichtsprozent, dreiwertiges, praktisch stabiles gelöstes Metall und als Rest Wasser enthält, benutzt und in dieses den zu behandelnden Stahlkörper als Anode einbringt sowie einen elektrischen Strom durch dieses Bad von der Kathode zur Anode gehen läßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Schwefelsäure- und den Phosphorsäuregehalt des elektrolytischen Bades je zwischen ungefähr 5 und 85 Gewichtsprozent und den Gesamtgehalt an Mischsäure zwischen etwa 50 und 95 Gewichtsprozent wählt und bei der Strombeschickung des Bades an der Anode eine Stromdichte von etwa 0,054 bis 0,54 A/cm² einstellt sowie die Badtemperatur zwischen ungefähr 38 und 121⁰C hält.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als dreiwertiges Metall dem elektrolytischen Bad wenigstens ein dreiwertiges gelöstes Metall aus der Gruppe AIuminium, Molybdän, Titan, Wolfram, Zirkonium, Eisen, Chrom zugibt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die elektrolytische Lösung auf eine Dichte von etwa 1,55 bis 1,85 bringt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man dem elektrolytischen Bad zum Ausgleich des durch Ausfällung von Eisen als Eisenoxydulsulfat an der Kathode entstehenden Sulfatverlustes zusätzlich Schwefelsäure zugibt.

O.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man dem elektrolytischen Bad auch etwas zweiwertiges Eisen zufügt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis6, dadurch gekennzeichnet, daß man bei dem elektrolytischen Bad den Schwefelsäuregehalt zu etwa 5 bis 60 Gewichtsprozent und den Gehalt an Phosphorsäure zu ungefähr 30 bis 80 Gewichtsprozent sowie den Gesamtgehalt an Mischsäure zu etwa 50 bis 95°/o bemißt und bei der Strombeschickung des Bades an der Anode eine Stromdichte von ungefähr 0,08 bis 0,20 A/cm² sowie eine Badtemperatur von etwa 67 bis 104⁰ C einhält.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Erzielung der Anwesenheit von dreiwertigem gelöstem Metall im elektrolytischen Bad diesem 0,3 bis 1,8 Gewichtsprozent dreiwertiges gelöstes Aluminium zugibt und gegebenenfalls das Eisenoxydulsulfat aus dem Bad entnimmt und diesem Schwefelsäure in einer den Sulfatverlust durch Eisenoxydulsulfatausfällung ausgleichenden Menge zusätzlich zuführt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Erzielung der Anwesenheit von dreiwertigem gelöstem Metall im elektrolytischen Bad in dieses dreiwertiges gelöstes Chrom und dreiwertiges gelöstes Aluminium in einer 3 Gewichtsprozent nicht übersteigenden Gesamtmenge und dabei das dreiwertige gelöste Aluminium in einem Betrag von 0,3 bis i,8 Gewichtsprozent einbringt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man dreiwertiges gelöstes Chrom und mindestens ein dreiwertiges gelöstes Metall aus der Gruppe Aluminium, Molybdän, Titan, Wolfram, Zirkonium dem elektrolyt sehen Bad in einer nicht mehr als 3 Gewichtsprozent betragenden Menge zur Herbeiführung der Anwesenheit von dreiwertigem gelöstem Metall zusetzt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 ioo bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man, um dreiwertiges gelöstes Metall im elektrolytischen Bad zu haben, in dieses dreiwertiges gelöstes Eisen und dreiwertiges gelöstes Chrom sowie mindestens ein dreiwertiges gelöstes Metall aus der Gruppe Aluminium, Molybdän, Titan, Wolfram, Zirkonium in einer Gesamtmenge von höchstens 3 Gewichtsprozent einführt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man dem elektrolytischen Bad Ho auch eine kleine Menge zweiwertiges Eisen zugibt.

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