EP0020956B1 - Vorrichtung zum zonenweisen Elektropolieren - Google Patents

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EP0020956B1
EP0020956B1 EP80102453A EP80102453A EP0020956B1 EP 0020956 B1 EP0020956 B1 EP 0020956B1 EP 80102453 A EP80102453 A EP 80102453A EP 80102453 A EP80102453 A EP 80102453A EP 0020956 B1 EP0020956 B1 EP 0020956B1
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EP
European Patent Office
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workpiece
electropolishing
lateral
flexible
cathode
Prior art date
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Expired
Application number
EP80102453A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0020956A1 (de
Inventor
Michael Ahlgrim
Gerhard Dr. Mietens
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hoechst AG
Original Assignee
Hoechst AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F7/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic removal of material from objects; Servicing or operating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F3/00—Electrolytic etching or polishing
    • C25F3/16—Polishing

Definitions

  • the invention relates to a device for zone-wise electropolishing of a large-area metallic workpiece, the workpiece being poled as an anode and serving as the cathode, an electrode made of inert material, which is slidably arranged over the surface of the workpiece and which has an electrical shield.
  • a device and a method for zone-by-zone electropolishing of large metallic workpieces are described in DE-A-2 838 022.
  • the metallic workpiece to be processed is switched as an anode for electropolishing in a galvanic immersion bath.
  • the corresponding movable cathode is guided in zones over the surface to be polished; it is said to be chemically resistant to the electrolyte and can consist, for example, of stainless steel, lead or copper.
  • mixtures of phosphoric acid and sulfuric acid are used as the electrolyte.
  • the desired surface condition during electropolishing is in the gloss range and depends on the current density. Electropolishing in the glossy area is only achieved if a current density of at least 5 A / dm 2 is used. If this current density is not reached, not only is a glossy surface not achieved, but chemical etching results in a matting of the surface. A partial matting of the surface can already take place, for example, in the edge regions adjacent to the cathode surface due to the insufficient current densities.
  • an electrode shield was proposed in DE-A-2 528 942.
  • This electrode shield surrounds the cathode in such a way that the streamlines between the cathode and the anodic surface are bundled and cover only the shortest path from the cathode to the anode. This suppresses the streamlines from the cathode surface facing away from the anodic surface.
  • the current lines extending from the edge of the cathode are not influenced by this type of electrode shielding, and an undesired chemical etching process can occur in these edge regions.
  • the flexible limitation consists of soft polyvinyl chloride or polytetrafluoroethylene.
  • the lateral boundary consists of individual pieces that overlap one another or if this lateral boundary consists of individual flexible pins, the pins being attached to the shield in a brush-like manner.
  • the present invention relates specifically to the arrangement of a laterally limited electrolysis space between the workpiece and the cathode.
  • the process conditions and other known measures in electropolishing such as, for example, maintaining the current density, electrolyte composition, and electrolysis time, are assumed to be known.
  • the container 1 shown in FIGS. 1 and 2 serves to hold the electrolyte.
  • the workpiece 2 to be electropolished is shown in FIG Frame 3 clamped.
  • the tabs 4 and 7 are used to connect the electrical power cables.
  • the power supply spars 6 are rigidly connected to one another by the web 5.
  • the inert cathodes 9 are attached to the power supply bars 6.
  • the electrical shields 10 are also rigidly attached to these power supply bars 6 with the retaining brackets 8.
  • the electrical shields 10 carry the flexible limits 11.
  • the cathodes 9 with the electrical shields 10 are moved zone by zone via rollers 13 on the rails 12. These rollers 13 are arranged below the web 5.
  • the invention is of course not limited to the embodiment shown here, but can be modified appropriately within the scope of the inventive features, for. B. in that the workpiece is in a tub filled with electrolyte and is electropolished only on one side.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Metallurgy (AREA)
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  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum zonenweisen Elektropolieren eines großflächigen metallischen Werkstückes, wobei das Werkstück als Anode gepolt ist und als Kathode eine Elektrode aus inertem Material dient, die über der Oberfläche des Werkstückes verschiebbar angeordnet ist und die eine elektrische Abschirmung aufweist.
  • Bei vielen Herstellungsverfahren ist es erforderlich, daß die Apparatewände polierte Oberflächen haben, um gute Trenneigenschaften oder eine leichte Reinigung zu gewährleisten. Zur Oberflächenbehandlung können mechanische Polierverfahren angewendet werden oder - mit besserem Erfolg - kann die Oberfläche elektropoliert werden.
  • Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum zonenweisen Elektropolieren großer metallischer Werkstücke sind beschrieben in der DE-A-2 838 022. Das zu bearbeitende metallische Werkstück wird hierbei zum Elektropolieren in einem galvanischen Tauchbad als Anode geschaltet. Die entsprechende bewegliche Kathode wird zonenweise über die zu polirerende Oberfläche geführt; sie soll chemisch beständig gegen den Elektrolyten sein und kann beispielsweise aus Edelstahl, Blei oder Kupfer bestehen. Als Elektrolyt werden beispielsweise Gemische aus Phosphorsäure und Schwefelsäure benutzt.
  • Der beim Elektropolieren angestrebte Oberflächenzustand liegt im Glänzbereich und ist abhängig von der Stromdichte. Eine Elektropolitur im Glänzbereich wird nur erzielt, wenn eine Stromdichte von mindestens 5 A/dm2 angewendet wird. Wird diese Stromdichte nicht erreicht, so wird nicht nur keine glänzende Oberfläche erzielt, sondern es kommt durch eine chemische Ätzung zu einer Mattierung der Oberfläche. Eine teilweise Mattierung der Oberfläche kann aufgrund der zu geringen Stromdichten beispielsweise schon in den an die Kathodenfläche angrenzenden Randbereichen stattfinden.
  • Zur Vermeidung der Mattierung von Randbereichen wurde in der DE-A-2 528 942 eine Elektrodenabschirmung vorgeschlagen. Diese Elektrodenabschirmung ummantelt die Kathode so, daß die Stromlinien zwischen Kathode und der anodischen Oberfläche gebündelt werden und nur den kürzesten Weg von der Kathode zur Anode zurücklegen. Die Stromlinien von der der anodischen Oberfläche abgekehrten Kathodenfläche werden hierdurch unterdrückt. Die von dem Kathodenrand abgehenden Stromlinien werden jedoch durch diese Art der Elektrodenabschirmung nicht beeinflußt und es kann in diesen Randbereichen zu einem unerwünschten chemischen Ätzvorgang kommen.
  • Es wurde nunmehr gefunden, daß vorgenannter unerwünschter chemischer Ätzvorgang vermieden werden kann, wenn das Elektropolierverfahren in einer Vorrichtung durchgeführt wird, bei der die Spalten zwischen der Oberfläche des Werkstückes und den elektrischen seitlichen Abschirmungen mittels flexibler Begrenzungen geschlossen sind und die elektrischen seitlichen Abschirmungen mit den flexiblen Begrenzungen das Werkstück in der Breite nach beiden Seiten überragen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die flexible Begrenzung aus Weichpolyvinylchlorid oder Polytetrafluoräthylen.
  • Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die seitliche Begrenzung aus einzelnen Stücken besteht, die sich gegenseitig überlappen oder wenn diese seitliche Begrenzung aus einzelnen flexiblen Stiften besteht, wobei die Stifte bürstenartig an der Abschirmung befestigt sind.
  • Die Vorteile der vorgelegten Erfindung sind im einzelnen folgende:
    • a) Mit der Vorrichtung steht ein schnell einsatzbereites Elektrolysebad zur Verfügung, da der eigentliche Elektrolyseraum klein ist und sich eine optimale Arbeitstemperatur von 55-65°C durch die beim Elektropolieren auftretende Joulsche Wärme einstellt und aufrecht erhalten bleibt; eine Badaufheizung vor dem Elektropoliervorgang entfällt.
    • b) Mittels der Vorrichtung wird ein gleichmäßiger Poliereffekt sowohl von Werkstück zu Werkstück als auch über das gesamte zonenweise polierte Werkstück erzielt.
    • c) In der Vorrichtung wird die optimale Arbeitstemperatur eingehalten und dadurch kann es nicht zu einer chemischen Ätzung der metallischen Oberfläche bei einer Temperaturerhöhung kommen.
    • d) Mittels der Vorrichtung wird ein gleichförmiger Hochglanz auf der gesamten Oberfläche erzielt; eine Streifenbildung durch verminderten Glanz oder Mattierungen wird vermieden.
  • Die vorgelegte Erfindung betrifft speziell die Anordnung eines seitlich begrenzten Elektrolyseraumes zwischen dem Werkstück und der Kathode. Die Verfahrensbedingungen und sonstige bekannte Maßnahmen beim Elektropolieren, wie beispielsweise die Einhaltung der Stromdichte, Elektrolytzusammensetzung, Elektrolysedauer werden als bekannt vorausgesetzt.
  • Die Zeichnung dient zur näheren Erläuterung der Erfindung. In dieser Zeichnung ist eine Vorrichtung zum zonenweisen Elektropolieren schematisch und teilweise im Schnitt dargestellt, und zwar zeigt
    • Fig. 1 eine Seitenansicht und
    • Fig. 2 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung.
  • Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Behälter 1 dient zur Aufnahme des Elektrolyten. Das zu elektropolierende Werkstück 2 ist in den Rahmen 3 eingespannt. Die Laschen 4 und 7 dienen zum Anklemmen der elektrischen Stromkabel. Die Stromzuführungsholme 6 sind durch den Steg 5 starr miteinander verbunden. Einersets sind die inerten Kathoden 9 an den Stromzuführungsholmen 6 befestigt. Andererseits sind auch mit den Haltebügeln 8 die elektrischen Abschirmungen 10 an diesen Stromzuführungsholmen 6 starr befestigt. Die elektrischen Abschirmungen 10 tragen schließlich die flexiblen Begrenzungen 11. Die Kathoden 9 mit den elektrischen Abschirmungen 10 werden über Rollen 13 auf den Schienen 12 zonenweise verschoben. Diese Rollen 13 sind unterhalb des Steges 5 angeordnet.
  • Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die hier gezeichnete Ausführungsform beschränkt, sondern kann in zweckmäßiger Weise im Rahmen der Erfindungsmerkmale abgewandelt werden, z. B. dadurch, daß das Werkstück in einer mit Elektrolyt gefüllten Wanne liegt und nur einseitig elektropoliert wird.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum zonenweisen Elektropolieren eines großflächigen metallischen Werkstükkes, wobei das Werkstück als Anode gepolt ist und als Kathode eine Elektrode aus inertem Material dient, die über der Oberfläche des Werkstückes verschiebbar angeordnet ist und die eine elektrische Abschirmung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spalten zwischen der Oberfläche des Werkstückes (2) und den elektrischen seitlichen Abschirmungen (10) mittels flexibler Begrenzungen (11) geschlossen sind und die elektrischen seitlichen Abschirmungen mit den flexiblen Begrenzungen das Werkstück (2) in der Breite nach beiden Seiten überragen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die seitliche Begrenzung (11) aus Weichpolyvinylchlorid oder Polytetrafluoräthylen besteht.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die seitliche Begrenzung (11) aus einzelnen Stücken besteht, die sich gegenseitig überlappen.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die seitliche Begrenzung (11) aus einzelnen flexiblen Stiften besteht, wobei die Stifte bürstenartig an der Abschirmung (10) befestigt sind.
EP80102453A 1979-06-07 1980-05-06 Vorrichtung zum zonenweisen Elektropolieren Expired EP0020956B1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2923085 1979-06-07
DE19792923085 DE2923085A1 (de) 1979-06-07 1979-06-07 Vorrichtung zum zonenweisen elektropolieren

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EP0020956A1 EP0020956A1 (de) 1981-01-07
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EP80102453A Expired EP0020956B1 (de) 1979-06-07 1980-05-06 Vorrichtung zum zonenweisen Elektropolieren

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DE (2) DE2923085A1 (de)
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DE3064379D1 (en) 1983-09-01
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ES8101133A1 (es) 1980-12-16
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