JP2021525175A - 材料を電解加工するための装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (15)
- 硬質相及びバインダー相を含む材料を電解加工する方法であって、
a) 直流電源の第1の極に接続された電極を含む水性アルカリ電解質を用意すること;
b) 加工される材料と水性アルカリ電解質とを少なくとも部分的に接触させること、但し前記材料が硬質相及びバインダー相を含む;
c) 直接電源の第2の極と材料とを電気的に接触させること;
d) 材料の電気化学的酸化のための直流電源を介して材料に、特定のパルスシーケンスを有するパルス電流を供給すること;
前記電解質は、バインダー相の少なくとも1つの金属イオンを錯化するのに適した錯化剤を含有することを特徴とし、前記直流電源によって供給されるパルス電流のパルスシーケンスは、加工される材料中のバインダー相の量に合わせて調整される、
方法。 - 前記加工される材料は、
i) ビッカース硬度HV10が少なくとも750、好ましくはビッカース硬度HV10が750から2800である硬質相を含み、前記硬質相は、特に好ましくは硬質金属、非常に好ましくは炭化タングステン、炭化チタン、窒化チタン、炭化タンタル、炭化ニオブ、炭化ジルコニウム、炭化バナジウム及びこれらの混合物、特に炭化タングステン、からなる群から選択される硬質金属を含む、若しくはこれらからなり;さらに/又は
ii) 電気化学的酸化によってアルカリ水溶液中で金属水酸化物を形成するのに適した金属を含む、又はこれからなるバインダー相を含み、前記金属は、特に好ましくはコバルト、ニッケル、鉄又はこれらの混合物、特にコバルトを含む、
請求項1に記載の方法。 - 前記水性アルカリ電解質は、
i) 水酸化物、炭酸塩、アンモニア、アルコラート、アルコールアミン、ケイ酸塩及びこれらの混合物からなる群より選択される塩基を含み、前記水酸化物は、好ましくはアルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物及びこれらの混合物からなる群より選択され、特に好ましくはNaOH、KOH及びこれらの混合物からなる群より選択され、さらに/又は炭酸塩は、好ましくはアルカリ金属炭酸塩、アルカリ土類金属炭酸塩及びこれらの混合物からなる群より選択され、特に好ましくはNa2CO3、K2CO3及びこれらの混合物からなる群より選択され;さらに/又は
ii) 水性アルカリ電解質の粘度を増加させるための添加剤、好ましくはポリアルコール、アルコールアミン及びこれらの混合物からなる群から選択される添加剤を含み;さらに/又は
iii) ハロゲン化物を含まない、
請求項1又は2に記載の方法。 - 前記水性アルカリ電解質が浴中に設けられるとともに、前記水性アルカリ電解質が前記浴の少なくとも1つの流体入口及び少なくとも1つの流体出口を介して循環される、
請求項1から3のいずれかに記載の方法。 - 電極が使用されることを特徴とし、前記電極が、
i) 金属、金属合金、炭素、導電性プラスチック材料及びこれらの組み合わせからなる群より選択される材料を含むか、又はそれらからなり、好ましくは前記材料が貴金属、銅、合金鋼、黒鉛及びこれらの組み合わせからなる群より選択され、;さらに/又は
ii) 機械的に振動し、好ましくはパルス電流のパルスシーケンスに同期して振動する、
請求項1から4のいずれかに記載の方法。 - 前記直流電源が、
i) 0.1 V〜50 V、好ましくは2 V〜40 V、特に好ましくは4 V〜30 V、中でも特に好ましくは6 V〜20 V、特に8 V〜15 Vの範囲の電圧を供給し;さらに/又は
ii) 最大400 A/cm2、好ましくは1 A/cm2から300 A/cm2、特に好ましくは10 A/cm2から200 A/cm2、特に100 A/cm2から150 A/cm2の範囲の電流密度を供給し;
iii) 最大50 ms、好ましくは0.1 ms〜50 ms、特に好ましくは1 ms〜40 ms、特に10 ms〜30 msのパルス長のパルスを供給し;
iv) パルス間のパルス休止を有するパルスを供給し、前記パルス休止は少なくとも0.1 ms、好ましくは1 ms〜50 ms、特に好ましくは1 ms〜40 ms、中でも特に好ましくは10 ms〜30 msの範囲である、
請求項1から5のいずれかに記載の方法。 - 前記錯化剤が、アルコールアミン、アルキルカーボネート、カルボン酸、アンモニア、無機アンモニウム塩、第一級アミン、第二級アミン、第三級アミン、及びこれらの混合物からなる群から選択される物質、好ましくはアルコールアミンを含む、又はそれらからなることを特徴とする、
請求項1から6のいずれかに記載の方法。 - 硬質相及びバインダー相を含む材料を電解加工するための装置であって、
a) 水性アルカリ電解質であって、直流電源の電極と接触し、少なくとも硬質相及びバインダー相を含む材料と領域で接触可能な水性アルカリ電解質;
b)前記電極に電気的に接続される第1の極と、材料に電気的に接続され得る第2の極とを有する直流電源であって、材料の電気化学的酸化のために、特定のパルスシーケンスを有するパルス電流を材料に供給するように調節される直流電源;
を備え、
前記電解質は、バインダー相の少なくとも1つの金属イオンを錯化するのに適した錯化剤を含むことを特徴とし、前記直流電源は、加工される材料中のバインダー相の量に合わせられたパルスシーケンスでパルス電流を供給する、
装置。 - 前記材料が下記の特性を有する、
i) ビッカース硬度HV10が少なくとも750、好ましくはビッカース硬度HV10が750から2800である硬質相を含み、前記硬質相は、特に好ましくは硬質金属、非常に好ましくは炭化タングステン、炭化チタン、窒化チタン、炭化タンタル、炭化ニオブ、炭化ジルコニウム、炭化バナジウム及びこれらの混合物、特に炭化タングステン、からなる群から選択される硬質金属を含む、若しくはこれらからなり;さらに/又は
ii) 電気化学的酸化によってアルカリ水溶液中で金属水酸化物を形成するのに適した金属を含む、又はこれからなるバインダー相を含み、前記金属は、特に好ましくはコバルト、ニッケル、鉄又はこれらの混合物、特にコバルトを含む、
請求項8に記載の装置。 - 前記水性アルカリ電解質が、
i) 水酸化物、炭酸塩、アンモニア、アルコラート、アルコールアミン、ケイ酸塩及びこれらの混合物からなる群より選択される塩基を含み、前記水酸化物は、好ましくはアルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物及びこれらの混合物からなる群より選択され、特に好ましくはNaOH、KOH及びこれらの混合物からなる群より選択され、さらに/又は炭酸塩は、好ましくはアルカリ金属炭酸塩、アルカリ土類金属炭酸塩及びこれらの混合物からなる群より選択され、特に好ましくはNa2CO3、K2CO3及びこれらの混合物からなる群より選択され;さらに/又は
ii) 水性アルカリ電解質の粘度を増加させるための添加剤、好ましくはポリアルコール、アルコールアミン及びこれらの混合物からなる群から選択される添加剤を含み;さらに/又は
iii) ハロゲン化物を含まない、
請求項8又は9に記載の装置。 - 前記水性アルカリ電解質が浴中に設けられるとともに、前記水性アルカリ電解質が前記浴の少なくとも1つの流体入口及び少なくとも1つの流体出口を介して循環される、
請求項8〜10のいずれかに記載の装置。 - 前記電極が、
i) 金属、金属合金、炭素、導電性プラスチック材料及びこれらの組み合わせからなる群より選択される材料を含むか、又はそれらからなり、好ましくは前記材料が貴金属、銅、合金鋼、黒鉛及びこれらの組み合わせからなる群より選択され、;さらに/又は
ii) 機械的に振動し、好ましくはパルス電流のパルスシーケンスに同期して振動する、
請求項8〜11のいずれかに記載の装置。 - 前記直流電源が、
i) 0.1 V〜50 V、好ましくは2 V〜40 V、特に好ましくは4 V〜30 V、中でも特に好ましくは6 V〜20 V、特に8 V〜15 Vの範囲の電圧を供給し;さらに/又は
ii) 最大400 A/cm2、好ましくは1 A/cm2から300 A/cm2、特に好ましくは10 A/cm2から200 A/cm2、特に100 A/cm2から150 A/cm2の範囲の電流密度を供給し;
iii) 最大50 ms、好ましくは0.1 ms〜50 ms、特に好ましくは1 ms〜40 ms、特に10 ms〜30 msのパルス長のパルスを供給し;
iv) パルス間のパルス休止を有するパルスを供給し、前記パルス休止は少なくとも0.1 ms、好ましくは1 ms〜50 ms、特に好ましくは1 ms〜40 ms、中でも特に好ましくは10 ms〜30 msの範囲である、
請求項8〜12のいずれかに記載の装置。 - 前記錯化剤が、アルコールアミン、アルキルカーボネート、カルボン酸、アンモニア、無機アンモニウム塩、第一級アミン、第二級アミン、第三級アミン、及びこれらの混合物からなる群から選択される物質、好ましくはアルコールアミンを含む、又はそれらからなることを特徴とする、
請求項8〜13のいずれかに記載の装置。 - 材料の電気化学的加工のための請求項8〜14のいずれかに記載の装置の使用。
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