EP1354986A2 - Vorrichtung und Verfahren zum Elektropolieren von Oberflächen von Titan - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Elektropolieren von Oberflächen von Titan Download PDF

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EP1354986A2
EP1354986A2 EP03405236A EP03405236A EP1354986A2 EP 1354986 A2 EP1354986 A2 EP 1354986A2 EP 03405236 A EP03405236 A EP 03405236A EP 03405236 A EP03405236 A EP 03405236A EP 1354986 A2 EP1354986 A2 EP 1354986A2
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titanium
electrolyte
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electrolysis
anode
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Olivier Piotrowski
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    • 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
    • C25F3/22—Polishing of heavy metals
    • C25F3/26—Polishing of heavy metals of refractory metals
    • 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

Definitions

  • the invention relates to an apparatus and a method for Polishing surfaces from titanium grade 1 to titanium grade 10 and an associated anode module.
  • Titan In medical technology as well as in other industries Titan is very important. This light metal is chemical inert, resistant to corrosion and biocompatible. So are today many dental fillings, dental drills and surgical Cutting tools and medical implants made of titanium or Titanium alloys made. Titan is also a popular one Material for watches and jewelry as well as for eyeglass frames.
  • titanium Grade 1 Ti1
  • Titan Grade 4 Ti4
  • titanium alloys describes DIN 17851.
  • the best known alloys are Ti 6Al 4V (Ti5) and Ti 3Al2 5V (Ti9). They are used in Engine, turbine and engine parts, screws, etc.
  • Titan Titanium alloys from Ti1 to Ti10 included.
  • Deburring and polishing are particularly difficult of titanium surfaces.
  • a high surface quality of titanium pieces is required to prevent the edges from breaking out to increase the corrosion resistance and to increase the service life of drill bits by increasing voltage resistance.
  • a special shine is often desirable, for example for watch cases or for jewelry. For this reason the demand for a process has increased in recent years and a device for polishing titanium surfaces of complex shapes.
  • Electrolysis process for polishing metallic surfaces such as steel or aluminum have long been known. During electrolysis, material is removed from the surface removed, whereby the surface after only a few minutes becomes evenly smooth. When using titanium arise but considerable difficulties with the choice of the electrolyte, that allow the transport of the cations and the anions should, as well as with the choice of parameters in the implementation electrolysis. Various electrolytes have already been used developed for polishing different surfaces.
  • WO 01/00906 describes a chemical composition for an electrolyte proposed for polishing pure titanium.
  • This electrolyte consists of sulfuric acid, hydrofluoric acid and Acetic acid.
  • an electrolysis process is described that should take place at temperatures between 20 to 22 ° C.
  • the results are insufficient are, especially in small radii of the order of magnitude around 10 ⁇ m.
  • WO 98/03702 Another method disclosed in WO 98/03702 is for titanium coatings TiC, TiN or Ti (C, N) applicable, but not for titanium Ti1 to Ti10.
  • the present invention has for its object a To specify the device with the necessary modules and a method, to polish titanium pieces.
  • This device is intended be user-friendly and reliable, and all in one Small laboratory can be used.
  • the object is achieved by a device according to claim 1 and a method according to claim 4 and by an anode module according to claim 9.
  • a device (10) which as Main components an electrolysis device (20) Anode module (30), a cooling device (40) Contains magnetic stirrer module (50) and a timer (60).
  • the Electrolysis device (20) consists of an acid-resistant Container (21) filled with a suitable electrolyte (22) is, a cathode (23) inside the container and a DC voltage source (24).
  • the cathode (23) consists of an electrically conductive metal, for example made of steel with a very clean surface and is with the negative pole connected to the DC voltage source (24).
  • a is crucial for the feasibility suitable electrolytes.
  • Sulfuric acid 94 to 99%
  • an alcohol for example Methanol or a mixture of several alcohols mixed.
  • sulfuric acid content should be 15 to 25 vol. % be.
  • the anode module (30) consists of a clamping device (31) for the titanium piece (34) and an extension (32), the Clamping device (31) with the extension (32) firmly connected is.
  • the anode module (30) is made of oxidized Titanium Ti1 to Ti10. The area exposed to the electrolyte can minimize on a part of the anode module with a Electrolyte-resistant material, e.g. with silicone, a casing (33) can be attached.
  • the titanium piece (34) to be cleaned is on the anode module (30) attached that the electrolysis current well over the contact points from the clamping device (31) to the titanium piece (34) can flow. This is to be cleaned during electrolysis Titanium piece (34) completely immersed in the electrolyte (22).
  • the drill In the case of a drill to be polished, for example, only the tip of the drill is immersed in the electrolyte (22), since only the tip needs to be polished. In this case the drill forms even the anode module (30) because the extension of the drill protrudes from the electrolyte (22) during the electrolysis and since there is no further electrical contact inside of the electrolyte (22) is required.
  • the drill is on its surface not to be polished, the required oxide layer.
  • a cooling device (40) is required to remove the electrolyte (22) to cool to suitable temperatures.
  • the cooling device (40) is arranged in such a way that that the container (21) can be cooled. This is achieved by a cooling liquid (41) continuously circulated around the container (21) in a suitable system.
  • a temperature controller (42) can be operated using a temperature sensor (43), for example a thermocouple that measures temperature of the electrolyte (22), the electrolyte (22) on the regulate the desired temperature.
  • the coolant (41) Enclosing insulation (44) can increase the efficiency of the cooling device (40) contribute.
  • a magnetic stirring module (50) is attached under the container (21). Through the corresponding magnetic stirrer (51) in the container (21) the electrolyte (22) is constantly kept in motion stirred, causing the temperature in the entire volume of the Electrolyte (22) assumes homogeneous values.
  • DC voltage source (24) set to the desired value become.
  • the DC voltage source (24) is in this Embodiment according to the invention to a timer (60) coupled the operation after a given time ended by interrupting the power supply (12).
  • a timer 60
  • an emergency stop switch (14) can also be attached become, by its operation also the electrolysis can be ended immediately.
  • the entire device (10) is in one device easy to use with a display and control panel (13), for example the voltage level and the process duration can be set and at the the emergency stop switch (14) is located. Furthermore, the Device (10) via an opening (11) for operating the Electrolytes (22).
  • the Titanium piece (34) freed from its oxide layer in a suitable manner become. This can be, for example, chemical or mechanical, for example by sandblasting. Subsequently the cleaned titanium piece (34) on the clamping device (31) well attached and in between 5 and 8 ° C pre-cooled electrolyte (22) completely immersed. By Connect the anode (35) to the positive pole of the DC voltage source (24) from between 3 and 50 V, preferably between 10 and 30 V, the electrolysis is started.
  • the choice of the is decisive for the success of the polishing surface of the anode (35) exposed to the electrolyte (22).
  • material from oxide-free titanium surfaces removed, which polishes these surfaces. Therefore, the oxide layer of the surface to be polished must be used beforehand Surfaces are neatly removed.
  • the attachment points the clamping device (31) to the titanium piece (34) also form the electrical contact points.
  • the anode module (30) must be off an electrolyte-resistant material that can withstand the current well passes. However, since the anode module cannot be polished oxidized titanium is used according to the invention. The Oxide layer slowly wears off during electrolysis. The Anode module (30) must be replaced if the oxide layer closes was very worn down, otherwise the current through the anode module (30) instead of running over the titanium piece ().
  • the process can also take place at temperatures down to -20 ° C, but rise if the temperature is too low the practical problems of feasibility.
  • temperatures below 5 ° C water condenses into the Form electrolyte (22) at temperatures below freezing themselves ice crystals. Starts at temperatures higher than 15 ° C to oxidize the titanium piece (34).
  • the size of the titanium piece (34) should be in the design of the Voltage strength, the volume of the electrolyte (22) and the Surface of the cathode (23) be careful that the Electrolyte (22) not too much due to the electrical currents is heated.
  • the duration of the required electrolysis is 0.5 to 15 minutes, as a rule, are the ones you want Surface quality achieved after about 1 to 5 minutes. The duration depends on the amount of material to be removed got to.
  • the titanium piece (34) removed from the electrolyte (22) and immediately rinsed off, for example with water.
  • FIG. 2 there are 500 times enlargements of titanium surfaces displayed.
  • Figure 2a shows two untreated surfaces with broken edges.
  • FIG. 2b shows two surfaces, which were mechanically deburred and brushed.
  • Figure 2c shows two surfaces using the described method were polished.
  • the advantage of this invention is the short processing time of the parts and the higher surface finish caused by this Procedure can be achieved.
  • this procedure Developed specifically for titanium, it can be polished Anode also any other titanium alloy or another Metal or light metals can be used.

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Abstract

Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) und ein Verfahren zum Polieren von Titanstücken (34) aus Titan Grad 1 bis Titan Grad 10 und ein Anodenmodul (30) zu dieser Vorrichtung. Die Vorrichtung besteht unter anderem aus einer Elektrolyseeinrichtung (20) und einer Kühlvorrichtung (40) für das Elektrolyt, das für den Vorgang auf 5-8 °C gekühlt werden muss und aus dem Anodenmodul (30) als Halterung für das zu polierende Titanstück (34), wobei das Anodenmodul (30) aus oxydiertem Titan Grad 1 bis Grad 10 besteht. Dieses Verfahren poliert die Oberfläche innerhalb weniger Minuten zu einer hohen Oberflächengüte. Anwendungsbeispiele sind unter anderem Zahnbohrer, Zahnfüllungen, Implantate, Uhrenteile und Schmuck. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Polieren von Oberflächen von Titan Grad 1 bis Titan Grad 10 sowie ein dazugehöriges Anodenmodul.
In der Medizinaltechnik wie auch in anderen Industrien besitzt Titan einen hohen Stellenwert. Dieses Leichtmetall ist chemisch inert, resistent gegen Korrosion und bioverträglich. So werden heute viele Zahnfüllungen, Zahnbohrer und chirurgische Schneidwerkzeuge sowie medizinische Implantate aus Titan oder Titanlegierungen hergestellt. Weiter ist Titan ein beliebter Werkstoff für Uhren und Schmuck sowie für Brillengestelle.
Die Qualitäten von reinem Titan werden nach DIN 17850 in Titan Grad 1 (Ti1) bis Titan Grad 4 (Ti4) eingeteilt. Titanlegierungen beschreibt DIN 17851. Die bekanntesten Legierungen sind Ti 6Al 4V (Ti5) und Ti 3Al2 5V (Ti9). Sie finden Verwendung in Motor-, Turbinen- und Triebwerksteilen, Schrauben usw.
Im Weiteren werden unter der Bezeichnung Titan stets auch alle Titanlegierungen von Ti1 bis Ti10 eingeschlossen.
Eine besondere Schwierigkeit besteht im Entgraten und Polieren von Titanoberflächen. Eine hohe Oberflächengüte von Titanstücken ist erforderlich, um ein Ausbrechen der Kanten zu verhindern, um die Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen und um die Lebensdauer von Bohrern durch Spannungsbeständigkeit zu erhöhen. Weiter ist oftmals ein besonderer Glanz wünschenswert, etwa bei Uhrengehäusen oder bei Schmuckstücken. Aus diesem Grund wuchs in den letzten Jahren die Nachfrage nach einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Polieren von Titanoberflächen von komplexen Formen.
Herkömmlich wurde das Polieren von Hand durchgeführt, was sehr zeitaufwändig ist. Die Oberflächengüte der manuell polierten Titanstücke hängt zudem vom Geschick der durchführenden Person ab. Mikroskopische Betrachtungen von mit grosser Sorgfalt und viel Aufwand polierten Titanoberflächen lassen die Restrauhigkeit der Oberfläche deutlich erkennen.
Elektrolyseverfahren zum Polieren von metallischen Oberflächen wie zum Beispiel Stahl oder Aluminium sind seit langem bekannt. Bei der Elektrolyse wird Material von der Oberfläche abgetragen, wodurch die Oberfläche schon nach wenigen Minuten gleichmässig glatt wird. Beim Einsatz von Titan ergeben sich aber erhebliche Schwierigkeiten mit der Wahl des Elektrolyten, das den Transport der Kationen und der Anionen ermöglichen soll, sowie mit der Wahl der Parameter bei der Durchführung der Elektrolyse. Es wurden bereits verschiedene Elektrolyte zum Polieren verschiedener Oberflächen entwickelt.
So wird in der WO 01/00906 eine chemische Zusammensetzung für ein Elektrolyt vorgeschlagen zum Polieren von reinem Titan. Dieses Elektrolyt besteht aus Schwefelsäure, Flusssäure und Essigsäure. Zudem wird ein Elektrolyseverfahren beschrieben, das bei Temperaturen zwischen 20 bis 22 °C stattfinden soll. Erfahrungen haben allerdings gezeigt, dass die Resultate ungenügend sind, speziell in kleinen Radien in der Grössenordnung um 10 µm.
Bei einem anderen Verfahren, beschrieben in der WO 97/46741, sollen auch bei kleinen Radien gute Resultate erzielt werden. Allerdings ist diese Methode für Titan nicht anwendbar.
Ein anderes Verfahren, das in der Schrift WO 98/03702 offenbart ist, ist für Titanbeschichtungen TiC, TiN oder Ti(C,N) anwendbar, nicht aber für Titan Ti1 bis Ti10.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung mit den notwendigen Modulen und ein Verfahren anzugeben, um Titanstücke zu polieren. Diese Vorrichtung soll bedienerfreundlich und prozesssicher sein und auch in einem Kleinlabor einsetzbar sein.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch eine Vorrichtung gemäss Anspruch 1 und ein Verfahren gemäss Anspruch 4 sowie durch ein Anodenmodul gemäss Anspruch 9.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
  • Fig. 1 ein geeignetes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung und
  • Fig. 2 a-c Vergrösserungen von Titanoberflächen in verschiedenen Zuständen
    • In der Figur 1 ist eine Vorrichtung (10) dargestellt, die als Hauptkomponenten eine Elektrolysevorrichtung (20), ein Anodenmodul (30), eine Kühlvorrichtung (40), ein Magnetrührmodul (50) und einen Zeitschalter (60) enthält. Die Elektrolysevorrichtung (20) besteht aus einem säurebeständigen Behälter (21), der mit einem geeigneten Elektrolyten (22) gefüllt wird, einer Katode (23) im Innern des Behälters und einer Gleichspannungsquelle (24). Die Katode (23) besteht aus einem elektrisch leitenden Metall, beispielsweise aus Stahl mit einer sehr sauberen Oberfläche und ist mit dem Minuspol der Gleichspannungsquelle (24) verbunden.
    Entscheidend für die Durchführbarkeit ist die Verwendung eines geeigneten Elektrolyten. Vorzugsweise wird 5 bis 35 vol. % Schwefelsäure (94 bis 99 %) mit einem Alkohol, beispielsweise Methanol oder einem Gemisch von mehreren Alkoholen gemischt. Erfindungsgemäss soll der Schwefelsäureanteil 15 bis 25 vol. % betragen.
    Das Anodenmodul (30) besteht aus einer Klemmvorrichtung (31) für das Titanstück (34) und einer Verlängerung (32), wobei die Klemmvorrichtung (31) mit der Verlängerung (32) fest verbunden ist. Das Anodenmodul (30) ist erfindungsgemäss aus oxydiertem Titan Ti1 bis Ti10. Um die dem Elektrolyten ausgesetzte Fläche zu minimieren, kann auf einem Teil des Anodenmoduls mit einem Elektrolyten-beständigen Material, beispielsweise mit Silikon, eine Ummantelung (33) angebracht werden.
    Das zu reinigende Titanstück (34) ist am Anodenmodul (30) derart befestigt, dass der Elektrolysestrom gut über die Kontaktstellen von der Klemmvorrichtung (31) zum Titanstück (34) fliessen kann. Während der Elektrolyse ist das zu reinigende Titanstück (34) vollständig im Elektrolyten (22) eingetaucht.
    Im Falle eines zu polierenden Bohrers wird beispielsweise nur die Spitze des Bohrers ins Elektrolyt (22) eingetaucht, da nur die Spitze poliert werden muss. In diesem Fall bildet der Bohrer selbst das Anodenmodul (30), da die Verlängerung des Bohrers während der Elektrolyse aus dem Elektrolyten (22) herausragt und da somit kein weiterer elektrischer Kontakt innerhalb des Elektrolyts (22) erforderlich ist. Der Bohrer besitzt an seiner nicht zu polierenden Oberfläche die erforderliche Oxydschicht.
    Eine Kühlvorrichtung (40) ist erforderlich, um das Elektrolyt (22) auf geeignete Temperaturen zu kühlen. In dieser Ausführung ist die Kühlvorrichtung (40) erfindungsgemäss derart angeordnet, dass der Behälter (21) gekühlt werden kann. Dies wird erreicht, indem eine Kühlflüssigkeit (41) kontinuierlich um den Behälter (21) in einem geeigneten System zirkuliert. Ein Temperaturregler (42) kann mit Hilfe eines Temperatursensors (43), beispielsweise eines Thermoelements, das die Temperatur des Elektrolyten (22) misst, das Elektrolyt (22) auf die gewünschte Temperatur regeln. Eine die Kühlflüssigkeit (41) umschliessende Isolation (44) kann zur Effizienz der Kühlvorrichtung (40) beitragen.
    Unter dem Behälter (21) ist ein Magnetrührmodul (50) angebracht. Durch den entsprechenden Magnetrührer (51) im Behälter (21) wird das Elektrolyt (22) ständig in Bewegung gehalten und durchgerührt, wodurch die Temperatur im gesamten Volumen des Elektrolyten (22) homogene Werte annimmt.
    Durch eine geeignete Vorrichtung (nicht gezeichnet) kann die Gleichspannungsquelle (24) auf den gewünschten Wert eingestellt werden. Die Gleichspannungsquelle (24) ist in diesem Ausführungsbeispiel erfindungsgemäss an einen Zeitschalter (60) gekoppelt, die den Vorgang nach einer gegebenen Zeit durch Unterbruch der Stromversorgung (12) beendet. Aus Sicherheitsgründen kann zusätzlich ein Notstopschalter (14) angebracht werden, durch dessen Betätigung die Elektrolyse ebenfalls sofort beendet werden kann.
    Erfindungsgemäss ist die gesamte Vorrichtung (10) in einem Gerät bedienungsfreundlich angeordnet mit einer Anzeige- und Bedienungskonsole (13), an der beispielsweise die Spannungsstärke und die Prozessdauer eingestellt werden können und an der sich der Notstopschalter (14) befindet. Weiter verfügt die Vorrichtung (10) über eine Öffnung (11) für die Bedienung des Elektrolyten (22).
    Zur Vorbereitung für das erfindungsgemässe Verfahren muss das Titanstück (34) von seiner Oxydschicht auf geeignete Weise befreit werden. Dies kann zum Beispiel chemisch oder mechanisch, beispielsweise durch Sandstrahlen, erreicht werden. Anschliessend wird das gereinigte Titanstück (34) an der Klemmvorrichtung (31) gut befestigt und in den auf zwischen 5 und 8 °C vorgekühlten Elektrolyten (22) vollständig eingetaucht. Durch Anschliessen der Anode (35) an den Pluspol der Gleichspannungsquelle (24) von zwischen 3 und 50 V, vorzugsweise zwischen 10 und 30 V, wird die Elektrolyse gestartet.
    Entscheidend für das Gelingen des Polierens ist die Wahl der dem Elektrolyten (22) ausgesetzte Oberfläche der Anode (35). Während der Elektrolyse wird Material von oxydfreien Titanoberflächen abgetragen, wodurch diese Oberflächen poliert werden. Daher muss vorgängig die Oxydschicht der zu polierenden Oberflächen säuberlich entfernt werden. Die Befestigungsstellen der Klemmvorrichtung (31) zum Titanstück (34) bilden auch die elektrischen Kontaktstellen. Das Anodenmodul (30) muss aus einem Elektrolyt-resistenten Material sein, das den Strom gut leitet. Da das Anodenmodul allerdings nicht poliert werden soll, wird erfindungsgemäss oxydiertes Titan verwendet. Die Oxydschicht trägt sich während der Elektrolyse langsam ab. Das Anodenmodul (30) muss ersetzt werden, wenn die Oxydschicht zu sehr abgetragen wurde, da sonst der Strom über das Anodenmodul (30) anstatt über das Titanstück () läuft.
    Prinzipiell kann der Prozess auch bei Temperaturen bis zu -20 °C durchgeführt werden, doch bei zu tiefen Temperaturen steigen die praktischen Probleme der Durchführbarkeit. Bei Temperaturen unter 5 °C gelangt Wasser durch Kondensation in das Elektrolyt (22), bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt bilden sich Eiskristalle. Bei höheren Temperaturen als 15 °C beginnt das Titanstück (34) zu oxydieren. Unter Berücksichtigung der Grösse des Titanstückes (34) sollte bei der Auslegung der Spannungsstärke, des Volumens des Elektrolyten (22) und der Oberfläche der Katode (23) darauf geachtet werden, dass das Elektrolyt (22) durch die elektrischen Ströme nicht zu sehr aufgeheizt wird.
    Für Teile in der Grössenordnung von Zahnfüllungen oder von Bohrern sind 2 bis 3 Liter Elektrolyt (22) angemessen und liefern gute Resultate. Eine höhere Viskosität des Elektrolyten (22) bewirkt einen niedrigeren Stromfluss, wodurch das Elektrolyt (22) weniger geheizt wird und demzufolge weniger gekühlt werden muss. Bei kleineren Strömen der Elektrolyse dauert es länger, bis die zu entfernende Schicht abgebaut ist.
    Die Dauer der erforderlichen Elektrolyse beträgt erfahrungsgemäss 0.5 bis 15 Minuten, in der Regel sind die gewünschten Oberflächengüten nach etwa 1 bis 5 Minuten erreicht. Die Dauer ist abhängig von der Menge des Materials, das abgeführt werden muss. Nach abgeschlossener Elektrolyse wird das Titanstück (34) aus dem Elektrolyten (22) herausgenommen und sogleich abgespült, beispielsweise mit Wasser.
    In der Figur 2 sind 500-fache Vergrösserungen von Titanoberflächen abgebildet. Figur 2a zeigt zwei unbehandelte Oberflächen mit ausgebrochenen Kanten. Figur 2b zeigt zwei Oberflächen, die mechanisch entgratet und gebürstet wurden. Figur 2c zeigt zwei Oberflächen, die mit dem beschriebenen Verfahren poliert wurden.
    Der Vorteil dieser Erfindung liegt in der kurzen Bearbeitungszeit der Teile und der höheren Oberflächengüte, die durch dieses Verfahren erzielt werden kann. Obwohl dieses Verfahren speziell für Titan entwickelt wurde, kann als zu polierende Anode auch eine beliebige andere Titanlegierung oder ein anderes Metall oder Leichtmetallen verwendet werden.
    Beispiel:
    Elektrolyt 0.5 l Schwefelsäure
    2.0 l Methanol
    Temperatur Elektrolyt 5 °C
    Katode gereinigter Stahl, 50 cm2 Oberfläche
    Anode Titan Ti4, ca. 5 cm2 Oberfläche
    Spannung 24 V DC
    Leistung 36 W
    Dauer 250 Sekunden
    Liste der Bezeichnungen
    10
    Vorrichtung
    11
    Öffnung
    12
    Stromversorgung
    13
    Anzeige- und Bedienungskonsole
    14
    Notstopschalter
    20
    Elektrolysevorrichtung
    21
    Behälter
    22
    Elektrolyt
    23
    Katode
    24
    Gleichspannungsquelle
    30
    Anodenmodul
    31
    Klemmvorrichtung
    32
    Verlängerung
    33
    Ummantelung
    34
    Titanstück
    35
    Anode
    40
    Kühlvorrichtung
    41
    Kühlflüssigkeit
    42
    Temperaturregler
    43
    Temperaturfühler
    44
    Isolation
    50
    Magnetrührmodul
    51
    Magnetrührer
    60
    Zeitschalter

    Claims (10)

    1. Vorrichtung (10) zum Polieren von Oberflächen aus Titan Grad 1 bis Grad 10 bestehend aus einer Elektrolysevorrichtung (20), gekennzeichnet durch ein Anodenmodul aus Titan Grad 1 bis Grad 10 (30), eine Kühlvorrichtung (40) für das Elektrolyt (22) und ein Magnetrührmodul (50) für das Elektrolyt.
    2. Vorrichtung (10) gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (40) mit einem Temperaturregler (42) ausgestattet ist.
    3. Vorrichtung (10) gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgung (12) der Gleichspannungsquelle (24) der Elektrolysevorrichtung (20) mit einem Zeitschalter (60) gekoppelt ist.
    4. Verfahren zum Polieren von Oberflächen von Titanstücken (34) aus Titan Grad 1 bis Grad 10 durch eine Elektrolyse, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrolyt (22) auf eine Temperatur zwischen 5 und 8 °C gekühlt wird, die zu polierende Oberfläche von seiner Oxydschicht befreit wird, das Titanstück (34) so weit ins Elektrolyt (22) eingetaucht wird, bis die gesamte oxydfreie Oberfläche vom Elektrolyten (22) umschlossen ist wobei der restliche Teil der Anode aus oxydiertem Titan Grad 1 bis Grad 10 besteht, dass eine Spannung zwischen dem Titanstück (34) und einer im Elektrolyten (22) eingetauchten Katode (23) angelegt wird und dass das Titanstück (34) nach einer geeigneten Zeitspanne aus dem Elektrolyten (22) herausgenommen und sofort abgespült wird.
    5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrolyt (22) zu 5 bis 35 vol. % aus einer 94 bis 99 prozentigen Schwefelsäure ergänzt mit einem Alkohol oder einem Gemisch von mehreren Alkoholen besteht.
    6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwefelsäureanteil im Elektrolyten (22) 20 bis 30 vol. % beträgt.
    7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrolyse unter einer Spannung von weniger als 50 V, vorzugsweise von zwischen 10 und 30 Volt durchgeführt wird.
    8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die oxydfreie Oberfläche (34) während 0.5 bis 15 Minuten, vorzugsweise während zwischen 1 und 5 Minuten der Elektrolyse (22) ausgesetzt bleibt.
    9. Anodenmodul (30) zur Befestigung eines zu polierenden Titanstückes (34) als Anode (35) einer Elektrolysevorrichtung (20) bestehend aus einer geeignet ausgestalteten Klemmvorrichtung (31) und einer Verlängerung (32), dadurch gekennzeichnet, dass das Anodenmodul aus oxydiertem Titan Grad 1 bis Grad 10 besteht.
    10. Anodenmodul nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil seiner Oberfläche mit einer säurebeständigen Ummantelung (33) isoliert ist.
    EP03405236A 2002-04-09 2003-04-08 Vorrichtung und Verfahren zum Elektropolieren von Oberflächen von Titan Withdrawn EP1354986A3 (de)

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    CH5942002 2002-04-09
    CH5942002 2002-04-09

    Publications (2)

    Publication Number Publication Date
    EP1354986A2 true EP1354986A2 (de) 2003-10-22
    EP1354986A3 EP1354986A3 (de) 2004-01-02

    Family

    ID=28458269

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    Application Number Title Priority Date Filing Date
    EP03405236A Withdrawn EP1354986A3 (de) 2002-04-09 2003-04-08 Vorrichtung und Verfahren zum Elektropolieren von Oberflächen von Titan

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    Cited By (6)

    * Cited by examiner, † Cited by third party
    Publication number Priority date Publication date Assignee Title
    DE102007011632B3 (de) * 2007-03-09 2008-06-26 Poligrat Gmbh Elektropolierverfahren für Titan
    CN102225504A (zh) * 2011-04-06 2011-10-26 宝鸡鑫泽钛镍有限公司 高精度钛及钛合金板制备工艺
    CN101994148B (zh) * 2009-08-22 2012-06-20 比亚迪股份有限公司 一种钛及钛合金抛光液及抛光方法
    CN111621841A (zh) * 2020-05-21 2020-09-04 南京理工大学 一种基于TiAl单晶EBSD样品的电解抛光液及其电解方法
    WO2021115698A1 (en) * 2019-12-10 2021-06-17 Biotronik Ag Novel electrolyte for electropolishing titanium alloys
    CN114088497A (zh) * 2021-12-02 2022-02-25 北京星航机电装备有限公司 一种钛合金ebsd样品的制备装置及方法

    Citations (3)

    * Cited by examiner, † Cited by third party
    Publication number Priority date Publication date Assignee Title
    GB1240375A (en) * 1968-06-06 1971-07-21 Euratom Apparatus for electrolytic polishing
    US3795597A (en) * 1973-03-15 1974-03-05 Atomic Energy Commission Method of producing an ultra-clean,bright surface on titanium
    DE10037337A1 (de) * 2000-03-14 2001-09-20 Nmi Univ Tuebingen Verfahren und Vorrichtung zum Elektropolieren von Körpern aus Nickel-Titan-Legierungen

    Family Cites Families (1)

    * Cited by examiner, † Cited by third party
    Publication number Priority date Publication date Assignee Title
    SU1581785A1 (ru) * 1989-08-05 1990-07-30 Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им.И.П.Бардина Устройство дл электролитической полировки образцов из аморфных и микрокристаллических сплавов

    Patent Citations (3)

    * Cited by examiner, † Cited by third party
    Publication number Priority date Publication date Assignee Title
    GB1240375A (en) * 1968-06-06 1971-07-21 Euratom Apparatus for electrolytic polishing
    US3795597A (en) * 1973-03-15 1974-03-05 Atomic Energy Commission Method of producing an ultra-clean,bright surface on titanium
    DE10037337A1 (de) * 2000-03-14 2001-09-20 Nmi Univ Tuebingen Verfahren und Vorrichtung zum Elektropolieren von Körpern aus Nickel-Titan-Legierungen

    Non-Patent Citations (2)

    * Cited by examiner, † Cited by third party
    Title
    DATABASE WPI Section Ch, Week 199113 Derwent Publications Ltd., London, GB; Class M11, AN 1991-093308 XP002259823 & SU 1 581 785 A (BARDIN FERR METALLURGY), 30. Juli 1990 (1990-07-30) *
    O. PIOTROWSKI: "The mechanism of electropolishing of titanium in methanol-sulfuric acid electrolytes" J. ELECTROCHEMICAL SOCIETY, Bd. 145, Nr. 7, Juli 1998 (1998-07), Seiten 2362-2369, XP002259822 *

    Cited By (9)

    * Cited by examiner, † Cited by third party
    Publication number Priority date Publication date Assignee Title
    DE102007011632B3 (de) * 2007-03-09 2008-06-26 Poligrat Gmbh Elektropolierverfahren für Titan
    EP1970473A2 (de) 2007-03-09 2008-09-17 Poligrat Gmbh Elektropolierverfahren für Titan
    CN101994148B (zh) * 2009-08-22 2012-06-20 比亚迪股份有限公司 一种钛及钛合金抛光液及抛光方法
    CN102225504A (zh) * 2011-04-06 2011-10-26 宝鸡鑫泽钛镍有限公司 高精度钛及钛合金板制备工艺
    WO2021115698A1 (en) * 2019-12-10 2021-06-17 Biotronik Ag Novel electrolyte for electropolishing titanium alloys
    CN111621841A (zh) * 2020-05-21 2020-09-04 南京理工大学 一种基于TiAl单晶EBSD样品的电解抛光液及其电解方法
    CN111621841B (zh) * 2020-05-21 2022-05-10 南京理工大学 一种基于TiAl单晶EBSD样品的电解抛光液及其电解方法
    CN114088497A (zh) * 2021-12-02 2022-02-25 北京星航机电装备有限公司 一种钛合金ebsd样品的制备装置及方法
    CN114088497B (zh) * 2021-12-02 2023-09-19 北京星航机电装备有限公司 一种钛合金ebsd样品的制备装置及方法

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