ES2846299B2 - Device for electropolishing using a conductive surface - Google Patents
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Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
DISPOSITIVO PARA ELECTROPULIDO MEDIANTE SUPERFICIE DEVICE FOR ELECTROPOLISHING BY SURFACE
CONDUCTORA DRIVER
OBJETO DE LA INVENCIÓNOBJECT OF THE INVENTION
La invención, tal como expresa el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un dispositivo para el electropulido mediante una superficie conductora que aporta, a la función a que se destina, ventajas y características, que se describen en detalle más adelante y que suponen una mejora del estado actual de la técnica. The invention, as expressed in the statement of the present specification, refers to a device for electropolishing using a conductive surface that provides, to the function for which it is intended, advantages and characteristics, which are described in detail below and which They represent an improvement on the current state of the art.
El objeto de la presente invención recae en un dispositivo para el pulido de superficies metálicas mediante electropulido el cual se distingue esencialmente por el hecho de que el electrolito se encuentra en una superficie conductora, y que, comprendiendo, entre otros elementos, medios para proporcionar un movimiento relativo entre la pieza a pulir y dicha superficie conductora, puede constituirse como un dispositivo portátil donde el dispositivo se desplaza y la pieza esta estacionaria, o bien como un dispositivo fijo donde es la pieza la que se mueve, con lo cual, es ventajosamente apto para todo tipo de piezas de cualquier forma y tamaño, incluso para piezas de grandes dimensiones. The object of the present invention lies in a device for polishing metal surfaces by electropolishing which is essentially distinguished by the fact that the electrolyte is located on a conductive surface, and which, comprising, among other elements, means to provide a relative movement between the piece to be polished and said conductive surface, it can be constituted as a portable device where the device moves and the piece is stationary, or as a fixed device where it is the piece that moves, therefore, it is advantageously Suitable for all types of pieces of any shape and size, even for large pieces.
CAMPO DE APLICACIÓN DE LA INVENCIÓNFIELD OF APPLICATION OF THE INVENTION
El campo de aplicación de la presente invención se enmarca dentro del sector de la técnica dedicado al pulido de superficies metálicas, abarcando concretamente los aparatos, sistemas y dispositivos para pulido electroquímico. The field of application of the present invention falls within the sector of technology dedicated to the polishing of metal surfaces, specifically covering apparatus, systems and devices for electrochemical polishing.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓNBACKGROUND OF THE INVENTION
Como es sabido, existe un amplio sector de la industria dedicado a la reducción de la rugosidad y al pulido de superficies metálicas. Esto es necesario tanto para fines estéticos como para fines técnicos. As is known, there is a large sector of the industry dedicated to the reduction of roughness and polishing of metal surfaces. This is necessary for both aesthetic and technical purposes.
Actualmente, las grandes superficies de metal, como por ejemplos barras, prismas o panchas, se pulen habitualmente mediante el uso de métodos mecánicos, normalmente con abrasivos. Currently, large metal surfaces, such as bars, prisms or bars, are usually polished using mechanical methods, usually with abrasives.
Por otro lado, existe el pulido electroquímico, en el cual se sumergen piezas, habitualmente de tamaño medio o pequeño, en un baño electrolítico y se reduce su rugosidad mediante la circulación de una corriente eléctrica. Además de reducir la rugosidad, este método es capaz de generar capas pasivas de protección que protegen contra la corrosión, lo que resulta muy ventajoso. Sin embargo, este proceso no se puede aplicar fácilmente en planchas, barras, prismas de grandes dimensiones. On the other hand, there is electrochemical polishing, in which pieces, usually medium or small in size, are immersed in an electrolytic bath and their roughness is reduced by the circulation of an electric current. In addition to reducing roughness, this method is capable of generating passive protective layers that protect against corrosion, which is very advantageous. However, this process cannot be easily applied to large plates, bars, or prisms.
Por eso, existe la necesidad industrial de un proceso o dispositivo que permita el pulido de superficies, planchas y barras de cualquier forma y tamaño de manera fácil y que a la vez proporcione unos acabados que ofrezcan una mayor resistencia a la corrosión, siendo el objetivo de la presente invención proporcionar al mercado un dispositivo que cubra dicha necesidad. Therefore, there is an industrial need for a process or device that allows the polishing of surfaces, plates and bars of any shape and size easily and that at the same time provides finishes that offer greater resistance to corrosion, the objective being of the present invention to provide the market with a device that meets said need.
Por otra parte, y como referencia al estado actual de la técnica, cabe señalar que, al menos por parte de la solicitante, se desconoce la existencia de ningún dispositivo para electropulido mediante superficie conductora, ni ninguna otra invención de aplicación similar, que presente unas características técnicas y estructurales iguales o semejantes a las que presenta el que aquí se reivindica. On the other hand, and as a reference to the current state of the art, it should be noted that, at least on the part of the applicant, the existence of any device for electropolishing using a conductive surface, nor any other invention of similar application, that presents certain technical and structural characteristics equal or similar to those presented by the one claimed here.
EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓNEXPLANATION OF THE INVENTION
El dispositivo para electropulido mediante superficie conductora que la invención propone se configura como la solución idónea al objetivo anteriormente señalado, estando los detalles caracterizadores que lo hacen posible y que lo distinguen convenientemente recogidos en las reivindicaciones finales que acompañan a la presente descripción. The device for electropolishing using a conductive surface that the invention proposes is configured as the ideal solution for the aforementioned objective, with the characterizing details that make it possible and that distinguish it conveniently included in the final claims that accompany the present description.
Concretamente, lo que la invención propone, como se ha apuntado anteriormente, es un dispositivo para el pulido de superficies metálicas mediante electropulido que se distingue esencialmente por el hecho de que el electrolito se encuentra en una superficie conductora, y que además, entre otros elementos, cuenta con medios para proporcionar un movimiento relativo entre la pieza a pulir y dicha superficie conductora, pudiendo constituirse como un dispositivo portátil que se desplaza sobre la pieza a pulir, o bien como un dispositivo fijo donde es la pieza la que se mueve, siendo ventajosamente apto para todo tipo de piezas de cualquier forma y tamaño, incluso piezas de grandes dimensiones. Specifically, what the invention proposes, as noted above, is a device for polishing metal surfaces by electropolishing that is essentially distinguished by the fact that the electrolyte is located on a conductive surface, and that in addition, among other elements , has means to provide relative movement between the piece to be polished and said conductive surface, and can be constituted as a portable device that moves over the piece to be polished, or as a fixed device where it is the piece that moves, being advantageously suitable for all types of pieces of any shape and size, even large pieces.
Más específicamente, la presente invención proporciona un dispositivo para el pulido de superficies metálicas mediante un proceso electroquímico en el cual el electrolito es una superficie conductora formada, o bien por un electrolito sólido, o bien por un material no conductor con un electrolito líquido retenido en su interior. Una pieza a pulir contacta con la superficie conductora. Un electrodo contacta por una cara de la superficie conductora, mientras que la parte de la pieza que se quiere pulir contacta por la otra cara de la superficie conductora. Una fuente de alimentación proporciona una diferencia de potencial entre la pieza a pulir y el electrodo. More specifically, the present invention provides a device for polishing metal surfaces by means of an electrochemical process in which the electrolyte is a conductive surface formed either by a solid electrolyte or by a non-conductive material with a liquid electrolyte retained in its interior. A workpiece to be polished contacts the conductive surface. An electrode contacts one side of the conductive surface, while the part of the piece to be polished contacts the other side of the conductive surface. A power source provides a potential difference between the workpiece to be polished and the electrode.
En concreto, los elementos esenciales que comprende el dispositivo de la invención son: Specifically, the essential elements that the device of the invention comprises are:
- una fuente de alimentación; - a power supply;
- un electrodo; - an electrode;
- una superficie conductora - a conductive surface
- un sistema que provee a la pieza metálica a pulir de conectividad eléctrica a un polo de la fuente de alimentación; - a system that provides the metal piece to be polished with electrical connectivity to one pole of the power supply;
- un sistema que provee a la superficie conductora de conectividad eléctrica al polo opuesto de la fuente de alimentación; y - a system that provides the conductive surface with electrical connectivity to the opposite pole of the power source; and
- un sistema que provee movimiento relativo de la superficie conductora respecto de la pieza metálica a pulir, - a system that provides relative movement of the conductive surface with respect to the metal piece to be polished,
El funcionamiento de la invención a modo de ejemplo puede ser de la manera siguiente: The operation of the invention by way of example can be as follows:
La pieza a pulir se conecta eléctricamente a un polo de la fuente de alimentación mediante un sistema adecuado. The piece to be polished is electrically connected to one pole of the power supply using a suitable system.
El electrodo, conectado al polo opuesto, contacta con la superficie conductora. The electrode, connected to the opposite pole, contacts the conductive surface.
La pieza a pulir se contacta con la superficie conductora, en la cara opuesta a la que contacta el electrodo. The piece to be polished comes into contact with the conductive surface, on the opposite side to that contacted by the electrode.
Se produce un movimiento relativo entre la pieza a pulir y la superficie conductora. A relative movement occurs between the piece to be polished and the conductive surface.
La fuente de alimentación aplica una diferencia de potencial entre la pieza a pulir y el electrodo. The power supply applies a potential difference between the workpiece to be polished and the electrode.
Cuando el dispositivo produce estas etapas, se produce el paso de la corriente eléctrica entre la pieza a pulir y el electrodo a través de la superficie conductora. Esta corriente eléctrica provoca unas reacciones redox en la superficie de la pieza metálica en los puntos de contacto. When the device produces these stages, the passage of electric current occurs between the piece to be polished and the electrode through the conductive surface. This electric current causes redox reactions on the surface of the metal piece at the contact points.
Por geometría, los puntos de contacto son preferentemente los picos de rugosidad. A medida que el proceso avanza, los picos van sufriendo más oxidación. El mismo líquido conductor retenido en la superficie conductora también es capaz de disolver los óxidos formados. Este proceso de oxidación de los picos y eliminación de los óxidos resulta en una reducción de los picos de rugosidad, lo que se traduce en un resultado de pulido. By geometry, the contact points are preferably the roughness peaks. As the process progresses, the peaks undergo more oxidation. The same conductive liquid retained on the conductive surface is also capable of dissolving the oxides formed. This process of oxidation of the peaks and elimination of oxides results in a reduction of the roughness peaks, which translates into a polished result.
A continuación, se procede a describir detalladamente los elementos del dispositivo. Next, the elements of the device are described in detail.
En este texto se usa superficie conductora para referirse a un elemento que presenta conductividad eléctrica medible entre las dos caras de la superficie. In this text, conductive surface is used to refer to an element that has measurable electrical conductivity between the two faces of the surface.
La superficie conductora puede estar fabricada de un material electrolito sólido, de modo que el material presenta conductividad medible entre las dos caras de la superficie. Por ejemplo, superficies conductoras basadas en polímeros ionómeros, Nafion, Hycar, membranas de intercambio iónico, sulfonato de poliestireno, copolímero de estireno y divinilbenceno sulfonado, estructuras tipo gel que incluyen cadenas poliéter, entre otros. The conductive surface may be made of a solid electrolyte material, such that the material has measurable conductivity between the two faces of the surface. For example, conductive surfaces based on ionomeric polymers, Nafion, Hycar, ion exchange membranes, polystyrene sulfonate, copolymer of styrene and sulfonated divinylbenzene, gel-like structures that include polyether chains, among others.
Preferentemente, el material electrolito sólido es laminar con el objetivo de permitir una conductividad suficiente entre ambas caras, una conectada al electrodo y la otra que es la que contacta la pieza a pulir. Preferably, the solid electrolyte material is laminar in order to allow sufficient conductivity between both faces, one connected to the electrode and the other that contacts the piece to be polished.
La superficie conductora también puede estar fabricada de un material no conductor que retenga una solución líquida conductora (electrolito líquido), de tal modo que el material con el líquido retenido presenta conductividad eléctrica medible entre las dos caras de la superficie. Además, el líquido retenido en la superficie conductora hace posible la disolución de sales y óxidos metálicos. The conductive surface can also be made of a non-conductive material that retains a conductive liquid solution (liquid electrolyte), such that the material with the retained liquid has measurable electrical conductivity between the two faces of the surface. Furthermore, the liquid retained on the conductive surface makes it possible to dissolve salts and metal oxides.
Preferentemente, el material no conductor es un tejido, un tejido sin tejer, una lámina, una membrana, un papel, un polímero, una tela, un cartón, o un conjunto de fibras. Preferably, the non-conductive material is a fabric, a nonwoven, a sheet, a membrane, a paper, a polymer, a cloth, a cardboard, or an assembly of fibers.
El líquido retenido en la superficie conductora es un electrolito líquido, es decir, es capaz de conducir la electricidad. Además, es capaz de disolver los óxidos metálicos que se forman en la pieza a pulir. El líquido retenido puede incluir ácidos para aumentar la conductividad y mejorar la solubilidad de los óxidos metálicos. The liquid retained on the conductive surface is a liquid electrolyte, that is, it is capable of conducting electricity. In addition, it is capable of dissolving metal oxides that form on the piece to be polished. The retained liquid may include acids to increase conductivity and improve the solubility of metal oxides.
Preferentemente, la solución líquida conductora contiene como mínimo un ácido fuerte, como por ejemplo, ácido sulfúrico o ácidos con el grupo sulfónico. Debido a su polaridad y capacidad disolutiva, el disolvente preferente de la solución líquida conductora es agua. Preferably, the conductive liquid solution contains at least one strong acid, such as, for example, sulfuric acid or acids with the sulfonic group. Due to its polarity and dissolving capacity, the preferred solvent for the conductive liquid solution is water.
El dispositivo comprende un sistema de sujeción de la pieza que puede consistir en pinzas, agarres firmes, sistemas de presión, imanes, etc. The device comprises a workholding system that may consist of tweezers, firm grips, pressure systems, magnets, etc.
La invención incorpora unos medios para sujetar la superficie conductora, así como un mecanismo para crear un movimiento relativo de la superficie conductora respecto la pieza a pulir. The invention incorporates means to hold the conductive surface, as well as a mechanism to create a relative movement of the conductive surface with respect to the piece to be polished.
En una realización preferente, estos medios y mecanismo para mover la superficie conductora están constituidos en una forma análoga a una lijadora de banda. Este dispositivo para electropulido en seco mediante banda conductora comprende dos o más tambores sobre los cuales va montada una pieza de superficie conductora continua en forma de banda, con un motor que proporciona el movimiento de giro a dicha banda. Esta realización puede ser portátil donde el dispositivo se desplaza y la pieza esta estacionaria; así como estacionaria, en la que el dispositivo no se mueve, y es la pieza la que se acerca a la banda en movimiento. En este tipo de dispositivos el electrodo puede ser un elemento plano en contacto con la banda, o alternativamente puede ser un tambor conductor que haga las veces de electrodo. In a preferred embodiment, these means and mechanism for moving the conductive surface are constituted in a manner analogous to a belt sander. This device for dry electropolishing using a conductive band comprises two or more drums on which a piece of continuous conductive surface is mounted in the form of a band, with a motor that provides rotation movement to said band. This embodiment can be portable where the device moves and the part is stationary; as well as stationary, in which the device does not move, and it is the piece that approaches the moving belt. In this type of device, the electrode can be a flat element in contact with the band, or alternatively it can be a conductive drum that acts as an electrode.
En otra realización preferente, el dispositivo para electropulido en seco mediante superficie plana conductora comprende unos medios para sujetar una superficie conductora plana sobre una pieza plana. Esta pieza plana incluye, o es, el electrodo. Esta pieza plana está montada sobre un mecanismo que puede mover la superficie. Este movimiento puede ser circular, orbital, de traslación circular, giratorio, oscilatorio, lineal, entre muchos otros. In another preferred embodiment, the device for dry electropolishing using a flat conductive surface comprises means for holding a flat conductive surface on a flat piece. This flat piece includes, or is, the electrode. This flat piece is mounted on a mechanism that can move the surface. This movement can be circular, orbital, circular translation, rotating, oscillatory, linear, among many others.
El dispositivo puede incluir un sistema para regenerar o intercambiar el líquido conductor retenido en la superficie conductora para mantener la calidad del proceso de pulido. Este sistema puede incluir un sistema de lectura de la conductividad entre las dos caras de la superficie metálica. Este sistema puede incluir un punto de eliminación del liquido retenido como, por ejemplo, un sistema de presión entre dos tambores, temperatura, aplicación de aire seco, entre otros. El sistema incluye un punto en el que la superficie conductora se impregna con electrolito líquido como, por ejemplo, por inmersión, por aerosol, entre otros. The device may include a system for regenerating or exchanging the conductive liquid retained on the conductive surface to maintain the quality of the polishing process. This system can include a system for reading the conductivity between the two faces of the metal surface. This system can include a point of elimination of the retained liquid such as, for example, a pressure system between two drums, temperature, application of dry air, among others. The system includes a point at which the conductive surface is impregnated with liquid electrolyte, such as by immersion, aerosol, among others.
La fuente de alimentación es la encargada de proporcionar una diferencia de potencial entre la pieza a pulir y el electrodo. Esta fuente de alimentación proporciona una corriente directa. El dispositivo puede incluir los elementos necesarios para transformar la corriente directa en una corriente de salida que se adecúe a las diferentes necesidades del proceso de pulido. Por ejemplo, es posible pensar en un sistema que sea capaz de proporcionar una corriente de salida en forma de pulsos, con inversión de polaridad, con ciertos tiempos de pausa a voltaje cero o análoga. The power supply is responsible for providing a potential difference between the piece to be polished and the electrode. This power supply provides a direct current. The device may include the necessary elements to transform the direct current into an output current that adapts to the different needs of the polishing process. For example, it is possible to think of a system that is capable of providing an output current in the form of pulses, with polarity inversion, with certain pause times at zero or analog voltage.
Los polos de la fuente de alimentación se conectan uno a la pieza a pulir y el polo opuesto al electrodo. The poles of the power supply are connected one to the piece to be polished and the opposite pole to the electrode.
El electrodo contacta con la superficie conductora, de modo que se cierra el circuito eléctrico fuente-pieza a pulir-superficie conductora-electrodofuente. The electrode contacts the conductive surface, so that the electrical circuit source-piece to be polished-conductive surface-electrodesource is closed.
Otro objeto de la invención es un método de para electropulido mediante superficie conductora que comprende las siguientes etapas Another object of the invention is a method for electropolishing using a conductive surface that comprises the following steps
— Una etapa de pulido en la que una superficie conductora (1) contacta con una pieza (2) metálica a pulir produciéndose un movimiento relativo entre la superficie conductora (1) y la pieza (2) metálica a pulir y donde la pieza (2) está conectada a la fuente de alimentación (3) y la superficie conductora (1) está conectada a un electrodo (4) — A polishing stage in which a conductive surface (1) contacts a metal piece (2) to be polished, producing a relative movement between the conductive surface (1) and the metal piece (2) to be polished and where the piece (2) ) is connected to the power source (3) and the conductive surface (1) is connected to an electrode (4)
— Una etapa de regeneración o recambio de la superficie conductora (1) en la que se regenera o se sustituye la superficie conductora (1) que ha estado en contacto con la pieza en la etapa de pulido anterior con el fin de que la superficie conductora mantenga la conductividad suficiente durante la etapa de pulido. — A stage of regeneration or replacement of the conductive surface (1) in which the conductive surface (1) that has been in contact with the piece in the previous polishing stage is regenerated or replaced so that the conductive surface Maintain sufficient conductivity during the polishing stage.
Preferentemente, la etapa de regeneración o recambio de la superficie conductora comprende las siguientes subetapas Preferably, the stage of regeneration or replacement of the conductive surface comprises the following substages
— Eliminación total o parcial del electrolito líquido usado — Total or partial elimination of used liquid electrolyte
— Adición de electrolito líquido nuevo — Addition of new liquid electrolyte
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOSDESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, un plano en el que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado lo siguiente: To complement the description that is being made and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, this descriptive report is accompanied, as an integral part thereof, by a plan in which, with an illustrative and non-limiting nature, The following has been represented:
La figura número 1 y única.- Muestra una representación esquemática de un ejemplo de realización del dispositivo para electropulido mediante superficie conductora objeto de la invención, apreciándose las principales partes y elementos que comprende. Figure number 1 and only.- Shows a schematic representation of an example of realization of the device for electropolishing using a conductive surface that is the object of the invention, showing the main parts and elements it comprises.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓNPREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION
A la vista de la descrita figura, y de acuerdo con la numeración adoptada en ella, se puede observar un ejemplo de realización no limitativa del dispositivo para electropulido mediante superficie conductora de la invención, el cual comprende lo que se describe en detalle a continuación. In view of the described figure, and in accordance with the numbering adopted therein, an example of a non-limiting embodiment of the device for electropolishing using a conductive surface of the invention can be observed, which comprises what is described in detail below.
Así, tal como se observa en dichas figuras, el dispositivo (10) de la invención comprende, básicamente: Thus, as seen in said figures, the device (10) of the invention basically comprises:
- una fuente de alimentación (3); - a power supply (3);
- un electrodo (4); - an electrode (4);
- una superficie conductora (1) - a conductive surface (1)
- un sistema que provee a la pieza (2) metálica a pulir de conectividad eléctrica a un polo de la fuente de alimentación (3); - a system that provides the metal piece (2) to be polished with electrical connectivity to one pole of the power supply (3);
- un sistema que provee a la superficie conductora (1) de conectividad eléctrica al polo opuesto de la fuente de alimentación (3); y - a system that provides the conductive surface (1) with electrical connectivity to the opposite pole of the power source (3); and
- un sistema que provee movimiento relativo de la superficie conductora (1) respecto de la pieza (2) metálica a pulir, - a system that provides relative movement of the conductive surface (1) with respect to the metal piece (2) to be polished,
en que el electrodo (4) contacta con una cara de la superficie conductora (1) y la pieza (2) a pulir puede ponerse en contacto con la superficie conductora (1) por la otra cara, de modo que cuando la fuente de alimentación (3) aplica una diferencia de potencial entre la pieza (2) a pulir y el electrodo (4) se produce un efecto de pulido. in which the electrode (4) contacts one side of the conductive surface (1) and the piece (2) to be polished can come into contact with the conductive surface (1) on the other side, so that when the power supply (3) applies a potential difference between the piece (2) to be polished and the electrode (4), a polishing effect is produced.
El sistema que proporciona movimiento relativo de la superficie conductora (1) respecto de la pieza (2) metálica a pulir puede ser, por ejemplo, mediante cinta rodante, tal como se describe más adelante, o consistir en un movimiento circular, orbital, de traslación circular, giratorio o oscilatorio lineal de una superficie conductora (1) plana. The system that provides relative movement of the conductive surface (1) with respect to the metal piece (2) to be polished can be, for example, by means of a rolling belt, as described below, or consist of a circular, orbital, circular, rotary or linear oscillatory translation of a flat conductive surface (1).
En la Figura 1 se puede apreciar una representación esquemática de una opción de realización preferida del dispositivo (10) de la invención donde la superficie conductora (1) adopta una conformación tipo cinta de banda rodante que comprende dos o más tambores sobre los cuales se monta la superficie conductora (1) en forma de banda continua, con un motor (M) que proporciona el movimiento de giro a la banda. In Figure 1 you can see a schematic representation of a preferred embodiment option of the device (10) of the invention where the conductive surface (1) adopts a rolling belt type conformation that comprises two or more drums on which it is mounted. the conductive surface (1) in the form of a continuous band, with a motor (M) that provides the rotating movement of the band.
En un modo alternativo, la superficie conductora (1) adopta una conformación que se puede comparar a un VHS o un casete. Inicialmente, la superficie conductora (1) se encuentra enrollada en un tambor, dispuesta para que pueda ser enrollada en un segundo tambor. El tramo de superficie conductora (1) que se encuentra en tensión entre ambos tambores es el usado para el proceso de pulido. Un motor (M) proporciona el movimiento para la banda. Este dispositivo enrolla y desenrolla sucesivamente una cierta longitud de banda, provocando un desplazamiento vaivén en la banda. Cuando la superficie conductora (1) de esta cierta longitud de banda se encuentra saturada, se procede a trabajar con el siguiente tramo. De este modo siempre se trabaja con una superficie conductora (1) en óptimas condiciones. In an alternative mode, the conductive surface (1) adopts a conformation that can be compared to a VHS or a cassette. Initially, the conductive surface (1) is wound on a drum, arranged so that it can be wound on a second drum. The section of conductive surface (1) that is in tension between both drums is the one used for the polishing process. A motor (M) provides movement for the belt. This device successively winds and unwinds a certain length of band, causing a back-and-forth movement in the band. When the conductive surface (1) of this certain length of band is saturated, we proceed to work with the next section. In this way you always work with a conductive surface (1) in optimal conditions.
Por su parte, la pieza a pulir (2) se encuentra conectada a la fuente de alimentación (3) y dispuesta de modo que contacta con la superficie conductora (1). For its part, the piece to be polished (2) is connected to the power source (3) and arranged so that it contacts the conductive surface (1).
El polo opuesto de la fuente de alimentación (3) se conecta a un electrodo (4). En una opción de realización el electrodo (4) puede ser un elemento plano que se dispone en contacto con la banda que constituye la superficie conductora (1) tal como se muestra en la figura 1, si bien, alternativamente, puede ser un tambor conductor que haga las veces de electrodo (4). The opposite pole of the power source (3) connects to an electrode (4). In an embodiment option, the electrode (4) can be a flat element that is placed in contact with the band that constitutes the conductive surface (1) as shown in Figure 1, although, alternatively, it can be a conductive drum. that acts as an electrode (4).
En una forma de realización de la invención, la superficie conductora (1) es de un material tipo electrolito sólido. Por ejemplo, superficies conductoras basadas en polímeros ionómeros, Nafion, Hycar, membranas de intercambio iónico, sulfonato de poliestireno, copolímero de estireno y divinilbenceno sulfonado, estructuras tipo gel que incluyen cadenas poliéter, entre otros. In one embodiment of the invention, the conductive surface (1) is made of a solid electrolyte type material. For example, conductive surfaces based on ionomeric polymers, Nafion, Hycar, ion exchange membranes, polystyrene sulfonate, copolymer of styrene and sulfonated divinylbenzene, gel-like structures that include polyether chains, among others.
En otra variante de realización de la invención, la superficie conductora (1) es un tejido, lámina, membrana, papel, polímero, tela, cartón, conjunto de fibras u otro material con características comparables que retiene una solución líquida conductora, de tal modo que la superficie conductora presenta una conductividad eléctrica medible entre las dos caras del material. In another variant embodiment of the invention, the conductive surface (1) is a fabric, sheet, membrane, paper, polymer, fabric, cardboard, fiber bundle or other material with comparable characteristics that retains a conductive liquid solution, thereby that the conductive surface has a measurable electrical conductivity between the two faces of the material.
Dicha solución líquida conductora, preferentemente, contiene mínimo un ácido fuerte y, de preferencia, es una solución acuosa. Los ácidos fuertes mejoran la eliminación de los óxidos metálicos formados en la superficie. Los ácidos fuertes de uso preferente son ácido sulfúrico o un ácido sulfónico, como, por ejemplo, ácido metanosulfónico o ácido toluensulfónico. Said conductive liquid solution preferably contains at least one strong acid and is preferably an aqueous solution. Strong acids improve the removal of metal oxides formed on the surface. Strong acids of preferred use are sulfuric acid or a sulfonic acid, such as, for example, methanesulfonic acid or toluenesulfonic acid.
La solución conductora puede contener ácido fosfórico ya que produce capas de fosfato pasivas sobre las superficies tratadas, lo que mejora la resistencia anticorrosión. The conductive solution may contain phosphoric acid as it produces passive phosphate layers on the treated surfaces, which improves anti-corrosion resistance.
La solución conductora puede ser una emulsión de una fase orgánica en una fase polar o viceversa. Las ventajas de usar emulsiones como fase conductora es la formación de capas estructuradas en la superficie metálica a pulir, lo que permite obtener rugosidades final muy bajas. The conductive solution can be an emulsion of an organic phase in a polar phase or vice versa. The advantages of using emulsions as a conductive phase is the formation of structured layers on the metal surface to be polished, which allows obtaining very low final roughness.
La solución conductora puede incluir uno o varios agentes complejantes o agentes quelantes. Estos compuestos favorecen la disolución de iones metálicos por lo que contribuyen a una disolución más efectiva de los óxidos formados en la superficie metálica. Entre los agentes quelantes de uso preferente se encuentran el ácido cítrico, el EDTA, poliéteres, como por ejemplo el polietilenglicol, entre otros. The conductive solution may include one or more complexing agents or chelating agents. These compounds promote the dissolution of metal ions, which contributes to a more effective dissolution of the oxides formed on the metal surface. Among the chelating agents of preferred use are citric acid, EDTA, polyethers, such as polyethylene glycol, among others.
Además, en esta segunda manera de realización, si bien no se ha representado, el dispositivo comprende un sistema para regenerar o intercambiar parcial o totalmente la solución líquida conductora retenida en la superficie conductora (1). Furthermore, in this second embodiment, although not shown, the device comprises a system to partially or totally regenerate or exchange the conductive liquid solution retained on the conductive surface (1).
En la realización preferida, la superficie conductora (1) es de un material polimérico poroso con grupos funcionales capaces de retener y transportar iones metálicos. Preferentemente estos grupos funcionales son grupos ácido sulfónico/sulfonato, ácido carboxílico/carboxilato o grupos funcionales quelantes. La presencia de estos grupos facilita la retención de los iones de modo que la concentración de iones metálicos en el electrolito líquido retenido se mantiene relativamente baja y se mantiene la calidad del proceso de pulido a lo largo del tiempo. In the preferred embodiment, the conductive surface (1) is made of a porous polymeric material with functional groups capable of retaining and transporting metal ions. Preferably these functional groups are sulfonic acid/sulfonate, carboxylic acid/carboxylate groups or chelating functional groups. The presence of these groups facilitates the retention of ions so that the concentration of metal ions in the retained liquid electrolyte remains relatively low and the quality of the polishing process is maintained over time.
Preferentemente, el dispositivo (10) descrito es de carácter portátil, de tal modo que es desplazable y la pieza (2) a pulir está estática. En esta realización el sistema que provee movimiento relativo de la superficie conductora (1) respecto de la pieza (2) metálica a pulir comprende unos medios para desplazar la superficie conductora (1) respecto a la pieza (2) metálica que permanece estacionaria. Preferably, the device (10) described is portable, such that it is movable and the piece (2) to be polished is static. In this embodiment, the system that provides relative movement of the conductive surface (1) with respect to the metal piece (2) to be polished includes means to move the conductive surface (1) with respect to the metal piece (2) that remains stationary.
No obstante, en una realización alternativa, también puede ser un dispositivo (10) de tipo fijo, es decir, que no se mueve, siendo la pieza (2) a pulir la que se acerca a la banda en movimiento que constituye la superficie conductora (1). En esta realización el sistema que provee movimiento relativo de la superficie conductora (1) respecto de la pieza (2) metálica a pulir comprende medios para desplazar la pieza (2) metálica respecto a la superficie conductora (1) que figura estacionaria. However, in an alternative embodiment, it can also be a fixed type device (10), that is, one that does not move, with the piece (2) to be polished being the one that approaches the moving band that constitutes the conductive surface. (1). In this embodiment, the system that provides relative movement of the conductive surface (1) with respect to the metal piece (2) to be polished includes means to move the metal piece (2) with respect to the conductive surface (1) that is stationary.
También se prevé que el movimiento relativo de la pieza (2) respecto a la superficie conductora (1) se produzca mediante la utilización de un brazo robótico, lo que permitiría la aplicación en el proceso de formas complejas de una manera automática. It is also anticipated that the relative movement of the piece (2) with respect to the conductive surface (1) will be produced through the use of a robotic arm, which would allow the application of complex shapes in the process in an automatic manner.
Descrita suficientemente la naturaleza de la presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, no se considera necesario hacer más extensa su explicación para que cualquier experto en la materia comprenda su alcance y las ventajas que de ella se derivan. Having sufficiently described the nature of the present invention, as well as the way of putting it into practice, it is not considered necessary to make its explanation more extensive so that any expert in the field understands its scope and the advantages that derive from it.
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