WO2019214879A1 - Elektrode für ein eloxal-verfahren - Google Patents

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WO2019214879A1
WO2019214879A1 PCT/EP2019/058250 EP2019058250W WO2019214879A1 WO 2019214879 A1 WO2019214879 A1 WO 2019214879A1 EP 2019058250 W EP2019058250 W EP 2019058250W WO 2019214879 A1 WO2019214879 A1 WO 2019214879A1
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Dennis Monpetit
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Zf Active Safety Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to an electrode for an anodizing process, a device and a method for anodizing a metal surface of a component and a component having an anodized aluminum surface.
  • Anodizing, an electrolytic oxidation of aluminum is a well known method of surface engineering for producing an oxide protective layer on aluminum by anodic oxidation.
  • the protective layer is not deposited on the workpiece, but formed by converting the uppermost metal layer, an oxide. For example, a 5 to 25 micron thin layer is created, which protects deeper layers from corrosion and forms an extremely hard and scratch-resistant surface.
  • a homogeneous planar oxidation layer is produced, for example, from aluminum oxide [Al 2 O 3 ].
  • a current lox is generated in accordance with a defined current density A / dm 2 .
  • Electrochemically, a homogeneous, planar barrier layer [dielectric] with pronounced layer topographical irregularities is first formed.
  • the field lines generated by the potential concentrate at positions of lower layer thicknesses and strike through the barrier layer.
  • the uppermost visible layer is always the "older one", whereby the oxide / aluminum boundary layer is always the "youngest”.
  • the anodized layer thus develops from outside to inside.
  • the growing oxide layer represents an ever greater resistance or ever greater
  • the potential barrier for the ion transport is.
  • the layer thickness is proportional to the oxidation potential.
  • EP 3 088 115 A1 discloses a method and an apparatus suitable for its implementation for the production of a workpiece by electrochemical removal of a starting material.
  • 03/014424 A1 discloses methods and apparatus for producing electroplated coatings.
  • DE 10 2008 027 094 A1 discloses a housing block for a vehicle brake system, wherein a chamber wall of a chamber of the housing block is selectively surface-treated at least in regions.
  • WO 2006/041925 A1 discloses a valve for a brake system.
  • DE 10 2004 047 423 B3 discloses electroless nickel alloys.
  • DE 103 27 365 B4 discloses an article with a corrosion protection layer which is produced by applying a corrosion protection solution as a layer on a metal surface and subsequent predrying, drying, curing and / or crosslinking of the layer obtained.
  • WO 2004/091906 A2 discloses the use of an article whose surface comprises a composite material.
  • DE 101 63 743 B4 discloses a steel article whose surface is covered by a coating containing a finely divided magnesium alloy having a phase of Mgi 7 Ali 2 embedded in a non-metallic matrix.
  • the non-metallic matrix contains at least one binder based on a silicate and / or silane.
  • the invention is directed to the object of providing an electrode with which a surface portion of a component can be efficiently provided with a uniform anodized layer. Furthermore, the invention is directed to the object of providing an apparatus and a method which make it possible to efficiently provide a component with a uniform anodized layer. Furthermore, the invention is directed to the object of specifying a component which has an anodized by means of such an electrode, by means of such a device or by such a method surface portion.
  • An electrode for anodizing a component includes an electrolyte inlet for supplying an electrolyte into the electrode. Furthermore, the electrode comprises an inlet channel, which connects the electrolyte inlet with an electrolyte outlet opening formed in the region of an outer surface of the electrode. In the region of the outer surface of the electrode is further spaced from the electrolyte outlet opening further formed an electrolyte inlet opening.
  • the electrolyte inlet opening is preferably arranged along a longitudinal axis of the electrode at a desired distance from the electrolyte outlet opening.
  • An electrolyte flow path extends between the electrolyte outlet opening and the electrolyte inlet opening along the outer surface of the electrode and is configured to bring a surface portion of the component to be anodized into fluid contact with the electrolyte flowing through the electrolyte flow path.
  • the electrode comprises an outlet channel connected to the electrolyte inlet opening and an outlet connected to the electrolyte outlet for removing the electrolyte from the electrode.
  • an electrolyte which is supplied to the electrode via the electrolyte inlet, is passed into the electrolyte flow path via the electrolyte outlet opening after flowing through the inlet channel.
  • the electrolyte flow path or the electrolyte outlet opening and the electrolyte part Opening comprehensive area of the outer surface of the electrode defines together with the surface portion of the component to be anodized an electrolysis gap, which is supplied via the electrolyte outlet opening electrolyte. After flowing through the electrolysis gap, the electrolyte is removed via the electrolyte inlet opening from the electrolyte flow path and thus the electrolysis gap.
  • This design of the electrode enables a particularly uniform supply of electrolyte to and a particularly uniform removal of electrolyte from the surface portion of the component to be anodized, and consequently a particularly uniform structure of the anodized layer. Furthermore, the electrode is characterized by a particularly efficient use of the electrolyte.
  • the component to be anodized can be a component of a vehicle brake system, in particular a hydraulic block of a slip control system.
  • the component may consist of aluminum or at least have an aluminum surface to be anodized surface section.
  • the surface section to be anodized can be, for example, an inner surface of a recess or bore formed in the component.
  • the electrolyte inlet, the inlet channel, the electrolyte outlet opening, the electrolyte flow path, the electrolyte inlet opening, the outlet channel and / or the electrolyte outlet is / are preferably shaped and / or dimensioned such that a laminar electrolyte flow is established at least in the electrolyte flow path.
  • the electrolyte flow is laminar throughout the electrode. In a laminar electrolyte flow, layers that do not mix with each other are formed in the electrolyte flow. This allows optimal removal of the heat generated during the anodizing process from the electrolysis gap.
  • the flow cross sections of the electrolyte inlet, the inlet channel, the electrolyte outlet opening, the electrolyte flow path, the electrolyte inlet opening, the outlet channel and / or the electrolyte outlet should be shaped and dimensioned such that the highest possible volume of electrolyte flow through the electrode can be realized. At the same time, however, it must be ensured that no turbulences affecting the desired laminar flow are formed in the electrolyte flow. This can be achieved for example by an electrode design be in which a flow resistance for the flow of electrolyte through the electrode in all flow-through portions of the electrode is substantially constant.
  • the electrode includes a plurality of inlet channel branches.
  • Each of the inlet channel branches may be connected to an electrolyte outlet opening.
  • the inlet channel of the electrode may be one downstream of the electrolyte inlet but upstream of the inlet channel branches
  • the inlet channel section which may extend, for example, substantially parallel to the longitudinal axis of the electrode, may open into the plurality of inlet channel branches, such that the inlet channel branches connect the first inlet channel section to the plurality of electrolyte outlet openings.
  • downstream and upstream in the context of this application refer to the direction of flow of the electrolyte through the electrode.
  • the inlet channel branches and / or the electrolyte outlet openings can be arranged equidistantly in the circumferential direction of the electrode.
  • the electrode may include a plurality of electrolyte entry ports. Each of these electrolyte inlet openings may be connected to an outlet channel branch of a plurality of outlet channel branches.
  • the outlet channel branches may open into an outlet channel section downstream of the outlet channel branches, in particular parallel to the longitudinal axis of the electrode, and connecting the outlet channel branches to the electrolyte outlet located downstream of the outlet channel section.
  • the electrolyte inlet opening and / or the outlet channel branches can be arranged equidistantly in the circumferential direction of the electrode.
  • the number of inlet channel branches and the associated electrolyte inlet openings corresponds to the number of electrolyte outlet openings and the associated outlet channel branches.
  • the electrode 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 or 16, in particular 10 inlet channel branches and 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 or 16, in particular have 10 electrolyte outlet openings.
  • the electrode 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 or 16, in particular 10 electrolyte inlet openings and 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 or 16, in particular 10 Auslasskanalzweige have.
  • the electrode is then in the form of a capillary electrode.
  • the inlet channel section and the outlet channel section may have the same flow cross-sections.
  • Such a design of the electrode ensures that the Flow resistance for the electrolyte flow flowing through the inlet channel section substantially corresponds to the flow resistance for the electrolyte flow flowing through the outlet channel section.
  • the inlet channel branches and the outlet channel branches or the electrolyte outlet openings and the electrolyte inlet openings may have the same flow cross-sections. Thereby, the setting of a constant flow resistance for the flow of electrolyte flowing through the electrode is made possible by the entry of the flow into the inlet duct branches until the exit of the flow from the outlet duct branches.
  • the flow cross section of the inlet channel section corresponds to the sum of the flow cross sections of the inlet channel branches. This prevents a sudden change in the flow resistance upon entry of the electrolyte flow from the inlet channel section into the inlet channel branches and thus the formation of turbulence in the electrolyte flow.
  • the flow cross section of the outlet channel section may correspond to the sum of the flow cross sections of the outlet channels. This prevents a sudden change in the flow resistance when the electrolyte flow from the outlet duct branches enters the outlet duct section and consequently the formation of turbulence in the electrolyte flow.
  • the electrode may comprise a first electrode part. Furthermore, the electrode may have a second electrode part adjoining the first electrode part. Finally, the electrode may comprise a third electrode portion adjacent to the second electrode portion.
  • the first electrode part may have a cylindrically shaped first portion adapted to be inserted into a recess formed in the member to be anodized.
  • the shape of the first section of the first electrode part is preferably adapted to the shape of the recess formed in the component to be anodized.
  • the first section of the first electrode part may have a circular cylindrical shape if the recess formed in the component to be anodized is a hole with a circular cross section.
  • the first portion of the first electrode part is preferably shaped so that it can be inserted with play into the recess formed in the component to be anodized.
  • the electrolyte outlet opening and the electrolyte inlet opening can be formed spaced apart from one another along the longitudinal axis of the electrode.
  • the electrolyte flow path preferably extends along the outer surface of the first portion of the first electrode member. Accordingly, an electrolysis gap through which electrolyte passes is preferably defined by the outer surface of the first portion of the first electrode member and an inner surface of the recess formed in the component to be anodized, into which the first portion of the first electrode member is inserted with play.
  • the electrolysis gap preferably has an annular, in particular an annular flow cross-section.
  • the first electrode member may include a flange portion that extends radially from the outer surface of the first portion of the first electrode member.
  • the flange portion may carry a seal in the region of a first end face, which faces the component to be anodized during operation of the electrode. This seal is preferably configured to seal the electrolysis gap during operation of the electrode, which is defined by the outer surface of the first portion of the first electrode part and the inner surface of the recess formed in the component to be anodized.
  • a cylindrically shaped second portion of the first electrode part may extend from a second end face of the flange portion, which faces away from the component to be anodized during operation of the electrode.
  • the second portion of the first electrode part extends along the longitudinal axis of the electrode from the second end face of the flange portion.
  • the second section of the first electrode part, as well as the flange section is preferably arranged outside the recess formed in the component to be anodized.
  • the first electrode part is preferably penetrated by a through bore extending along the longitudinal axis of the electrode. A portion of this through-hole may form the outlet channel portion located downstream of the outlet channel branches.
  • the through-bores are preferably sealed fluid-tight by means of a further seal. This prevents that electrolyte, which is supplied to the through-hole, for example, through the Auslasskanalzweige uncontrollably exits from the through hole.
  • the inlet duct branches of the inlet duct are formed in the first electrode part.
  • the inlet channel branches formed in the first electrode part can be inclined radially inwards from the second end face of the flange section in the flow direction of the electrolyte flowing through the inlet channel branches relative to the longitudinal axis of the electrode and then inclined outward in the radial direction relative to the longitudinal axis of the electrode Electrolyte outlet openings extend.
  • the outlet channel branches of the outlet channel are preferably also formed in the first electrode part.
  • the outlet channel branches formed in the first electrode part can extend inward in the radial direction from the electrolyte inlet openings and open into the through hole passing through the first electrode part, ie the part of the through hole forming the outlet channel section.
  • the outlet channel branches may extend substantially parallel to the portions of the inlet channel branches that are inclined radially outward relative to the longitudinal axis of the electrode.
  • the second electrode part of the electrode is preferably penetrated by a through hole extending along the longitudinal axis of the electrode, similar to the first electrode part.
  • the through hole formed in the second electrode part is preferably configured to receive the further cylindrically shaped portion of the first electrode part.
  • the inlet channel section of the inlet channel arranged upstream of the inlet channel branches is preferably formed in the second electrode section.
  • the inlet channel section formed in the second electrode part can extend from a first end face of the second electrode part facing the component to be anodized in operation of the electrode to a second end face of the second electrode part substantially parallel to the longitudinal axis of the electrode Electrode facing away from the part to be anodized.
  • the inlet duct section formed in the second electrode part preferably has an annular flow cross section.
  • a first connecting channel connected to the electrolyte inlet can be formed in the second electrode part.
  • This connection channel may extend substantially perpendicular to the longitudinal axis of the electrode and produce a fluid-conducting connection between the electrolyte inlet, which may be formed in the region of an outer surface of the second electrode part, and the inlet channel portion formed in the second electrode part.
  • the third electrode part preferably comprises a main body and a cylindrically shaped projection portion extending along the longitudinal axis of the electrode.
  • the protruding section preferably projects in the direction of the component to be anodized.
  • the protruding portion may be received adjacent to the other cylindrical shaped portion of the first electrode portion in the through hole passing through the second electrode portion.
  • connection channel connected to the electrolyte outlet
  • the connection channel comprises a first section passing through the projection section along the longitudinal axis of the electrode.
  • the connecting channel can a second portion umfas ⁇ sen, which extends in the region of the main body substantially perpendicular to the longitudinal axis of the electrode in the direction of Elektrolytauslasses.
  • the connecting channel can produce a fluid-conducting connection between the electrolyte outlet formed in the region of an outer surface of the third electrode part and the outlet channel section formed in the first electrode part.
  • An apparatus for anodizing a component, in particular a component of a vehicle brake system comprises an electrode as described above. Furthermore, the device comprises an electrolyte circuit for supplying electrolyte to the electrode and for removing electrolyte from the electrode. In the electrolyte circuit, an electrolyte source may be arranged. Furthermore, a conveying device designed, for example, in the form of a pump for conveying the electrolyte through the electrolyte circuit may be provided in the electrolyte circuit. Finally, the includes
  • the Device a voltage source.
  • the voltage source is connectable to the component to be anodized and the electrode and configured to apply oppositely directed voltages to the component and the electrode.
  • a negative voltage is applied to the electrode by means of the voltage source, i. the electrode operated as a cathode.
  • a positive voltage is preferably applied to the component to be anodized by means of the voltage source, i. the component to be anodized operated as an anode.
  • the device further comprises a cooling device which is adapted to cool the electrode, the component and / or the electrolyte.
  • a cooling device By providing a cooling device, the dissipation of the heat generated by the anodization process is improved, whereby the anodization process can be accelerated and accordingly made more efficient.
  • the cooling device may be arranged in the electrolyte circuit and configured to cool the electrolyte flowing through the electrolyte circuit.
  • an electrolyte is fed into an electrode through an electrolyte inlet.
  • the electrolyte is passed through an inlet channel which forms the electrolyte inlet with an outer surface of the electrode
  • Electrolyte outlet connects. Furthermore, the electrolyte is conducted through an electrolyte entry opening formed in the region of the outer surface of the electrode and spaced from the electrolyte exit opening. In addition, the electrolyte is passed through an electrolyte flow path which extends between the electrolyte outlet opening and the electrolyte inlet opening along the outer surface of the electrode. As it flows through the electrolyte flow path, the electrolyte is brought into fluid contact with a surface portion of the component to be anodized. After flowing through the electrolyte flow path, the electrolyte is passed through an outlet channel connected to the electrolyte inlet opening and finally removed from the electrode through an electrolyte outlet connected to the outlet channel.
  • oppositely directed voltages are applied to the component to be anodized and the electrode.
  • a positive voltage is applied to the component to be anodized and a negative voltage to the electrode.
  • the temperature of the electrolyte can be adjusted to -10 ° C to + 20 ° C, with a particularly preferred electrolyte temperature is about 10 ° C.
  • the voltage can be increased within a defined period from 0 V to a maximum voltage of 30 V, so that during this period the current strength increases from 0 A to a current value which is higher than 0 A and which is maximum 2 A.
  • the electrolyte, the electrode and / or the component can be cooled in order to dissipate heat produced by the anodization.
  • a cylindrically shaped first section of a first electrode part in whose outer surface the electrolyte outlet opening and the electrolyte inlet opening are spaced apart from one another along a longitudinal axis of the electrode
  • a component has a surface portion which is anodized by means of an electrode described above, by means of a device described above or by a method described above.
  • the anodized surface section is in particular an aluminum surface section.
  • An anodized layer produced on the surface section preferably has a hexagonal, tubular pore structure which can be detected, for example, by means of suitable microscopic, in particular scanning electron microscopic examinations.
  • Fig. 1 is a longitudinal sectional view of an electrode for an anodizing process
  • Fig. 2 shows a rear view of the electrode according to Fig. 1;
  • FIG. 3 shows a side view, rotated by 180 ° in comparison with FIG. 1, of the electrode according to FIG. 1, which illustrates a plurality of outlet openings and a plurality of inlet openings;
  • Fig. 4 shows a three-dimensional view of the electrode according to Fig. 1;
  • Fig. 5 shows a front view of a first part of the electrode according to Fig. 1;
  • Fig. 6 shows a side view of the first electrode part according to Fig. 5;
  • Fig. 7 shows a front view of the first electrode part according to Fig. 5;
  • Fig. 8 is a longitudinal sectional view of the first electrode member of Fig. 5;
  • Fig. 9 is a detail view of an entrance area of an inlet passage branch formed in the first electrode part of Fig. 8;
  • Fig. 10 shows a three-dimensional view of the first electrode part according to Fig. 5;
  • FIG. 11 is a three-dimensional rotated by 180 ° compared to FIG.
  • Fig. 12 shows a front view of a second part of the electrode according to Fig. 1;
  • Fig. 13 is a longitudinal sectional view of the second electrode member shown in Fig. 12;
  • FIG. 14 shows a three-dimensional view of the second electrode part according to FIG.
  • Fig. 15 shows a three-dimensional view, rotated by 180 °, of the second electrode part according to Fig. 14;
  • Fig. 16 shows a side view of the second electrode part according to Fig. 12;
  • Fig. 17 shows a front view of a third part of the cathode according to Fig. 1;
  • Fig. 18 is a longitudinal sectional view of the third electrode member shown in Fig. 17;
  • Fig. 19 shows a side view of the third electrode part according to Fig. 17;
  • Fig. 20 is a three-dimensional view of the third electrode part according to FIG.
  • 21 is a longitudinal sectional view of a first seal for sealing the
  • first electrode part facing a bore formed in a part to be anodized
  • Fig. 22 shows a front view of the seal according to Fig. 21;
  • Fig. 23 is a longitudinal sectional view of a second seal for sealing a front end of a main passage portion formed in the first electrode portion;
  • Fig. 24 shows a rear view of the seal according to Fig. 23;
  • Inner surface of a formed in a component of a vehicle brake system bore shows
  • an electrode 10 for use in an apparatus 100 illustrated in Figure 25 for anodizing a component 50 is shown.
  • the component 50 is a component of a vehicle brake system, in particular a hydraulic block of a slip control system.
  • the electrode 10 comprises a first electrode part 10a, which is illustrated in more detail in FIGS. 5 to 11, a second electrode part 10b, which is illustrated in more detail in FIGS. 12 to 16, and a third electrode part 10c which is illustrated in greater detail in FIGS. 17 to 20.
  • An electrolyte inlet 14 for supplying an electrolyte into the electrode 10 is arranged in the region of an outer surface of the second electrode part 10c and connected to an inlet channel 16 via a first connecting channel 15 formed in the second electrode part 10c.
  • the inlet channel 16 ensures the production of a fluid-conducting connection between the electrolyte inlet 14 and at least one electrolyte outlet opening 18 formed in the region of an outer surface of the electrode 10.
  • the first connection channel 15 extends substantially perpendicular to a longitudinal axis L of the electrode 10 and establishes a fluid-conducting connection between the electrolyte inlet 14 and an inlet channel section 16a formed in the second electrode part.
  • the inlet channel section 16a has an annular flow cross section and extends from a first end face of the second electrode part 10b, which in operation of the electrode 10 faces the component to be anodized 50, substantially parallel to the longitudinal axis L of the electrode 10 in the direction of a second end face of the second electrode part 10b, which faces away from the component to be anodized 50 during operation of the electrode.
  • the inlet channel section 16a extends concentrically around the longitudinal axis L of the electrode 10 (see in particular FIGS. 13 and 14).
  • the inlet passage portion 16a opens into a plurality of inlet passage branches 16b formed in the first electrode portion 10a and connected to an electrolyte outlet port 18, respectively.
  • the first electrode part 10a has a cylindrically shaped first portion 19a which is shaped and dimensioned so that it can be inserted into a recess 52 formed in the component 50 to be anodized, see FIG. 25.
  • the recess 52 formed in the form of a bore, as provided for example in a hydraulic block of a slip control system of a vehicle brake system.
  • the first electrode portion 10a has a flange portion 19b extending radially outward from the outer surface of the first portion 19a.
  • the first electrode part 10a comprises a further cylindrically shaped portion 19c extending from the second end face of the flange portion 19b along the longitudinal axis L of the electrode 10.
  • the inlet channel branches 16b formed in the first electrode part 10a extend radially inwardly from the second end face of the flange section 19b in the flow direction of the electrolyte flowing through the inlet channel branches 16b in the direction of the electrolyte outlet openings 18 relative to the longitudinal axis L of the electrode 10 and then relative to the longitudinal axis L of the electrode 10 in the radial direction outwardly inclined, see in particular Figures 1, 8 and 25.
  • the electrolyte outlet openings 18 are formed in an outer surface of the cylindrically shaped first portion 19 a of the first electrode portion 10 a.
  • the inlet channel branches 16b and the electrolyte outlet opening in Fig. 18 are equidistant in the circumferential direction of the electrode 10, i. arranged at equal distances from each other, see in particular Figure 11.
  • At least one electrolyte inlet opening 20 is formed at a distance from the at least one electrolyte outlet openings 18. Between the at least one electrolyte outlet opening 18 and the at least one electrolyte inlet opening 20 extends along the outer surface of the Electrode 10 an electrolyte flow path 21 which is adapted to bring an anodizing surface portion 54 of the component 50 in fluid contact with the electrolytic flow path 21 flowing through the electrolyte.
  • the electrolyte inlet opening 20 is connected to an outlet channel 22, which in turn is connected to an electrolyte outlet 24 for removing the electrolyte from the electrode 10.
  • the electrode 10 comprises a plurality of electrodes in the first electrode part 10a, i. in the cylindrically shaped first portion 19a of the first electrode portion 10a, the electrolyte entrance holes 20 formed respectively in one of the first electrode portion 10a, i. see in particular Figures 1, 8 and 25.
  • the outlet channel branches 22a extend substantially parallel to the relative to the longitudinal axis L of the electrode 10 in the radially outwardly inclined portions of the inlet duct
  • the through-bore 25 extends along the longitudinal axis L of the electrode 10 and includes a portion forming an outlet passage portion 22b located downstream of the outlet passage branches 22a.
  • the electrolyte inlet openings 20 and the outlet channel branches 22a in the circumferential direction of the electrode 10 are also equidistant, i.
  • the electrolyte inlet openings 20 are arranged along the longitudinal axis L of the electrode 10 at a distance from the electrolyte outlet openings 18, which is adapted to the geometry of the recess 52 formed in the component to be anodized 50.
  • the distance between the electrolyte outlet openings 18 and the electrolyte inlet openings 20 about 1-100 mm, about 2-50 mm or about 5-20 mm.
  • the electrolyte flow path 21 extends along the outer surface of the first cylindrical portion 19a of the first electrode portion 10a accommodated in the recess 52 formed in the member 50 to be anodized.
  • the outer surface of the first cylindrical portion 19a of the first electrode portion 10a and an inner surface of the recess 52 define an electrolysis gap E, which in this case has an annular flow area with a radial dimension of about 1-100 mm, about 2-50 mm, approx 5-20 mm or about 10 mm.
  • the electrode 10 comprises a seal 26 illustrated in detail in FIGS. 21 and 22.
  • the seal 26 is supported by the first end face of the flange portion 19b of the first electrode part 10a. see in particular FIGS. 1 and 25.
  • the third electrode portion 10c has a main body 28a and a cylindrical shaped projection portion 28b extending along the longitudinal axis L of the electrode 10. *** " During operation of the electrode 10, the projecting portion 28b projects in the direction of the component 50 to be anodized and is accommodated in a through bore 29 passing through the second electrode portion 10b. The formed in the second electrode member 10b through bore 29 also receives the further cylindrical shaped portion 19c of the first electrode portion 10a, so that the projection portion 28b adjacent to the other cylindrically shaped portion 19c of the first electrode member 10a in the deployed in the second electrode member 10b ⁇ leads Through hole 29 is arranged.
  • a second connecting channel 30 is formed.
  • the second connection channel 30 comprises a first section 30a passing through the projection section 28b along the longitudinal axis L of the electrode 10 and a second section 30b extending in the region of the main body 28a substantially perpendicular to the longitudinal axis L of the electrode 10.
  • a fluid-conducting connection is established between the electrolyte outlet 24 formed in the region of an outer surface of the third electrode part 10c and the outlet channel section 22b formed in the first electrode part 10a.
  • the electrolyte inlet 14, the intake channel 16, ie, the intake passage portion 16a and the intake passage branches 16b Elektrolytauslassö Stamm 18 Elektrolytströ ⁇ mung path 21, the electrolyte inlet ports 20, the exhaust passage 22, that is, the intake passage branches 22a and the outlet channel 22b and the electrolyte outlet 24 of the electrode 10 are shaped and dimensioned such that at least in the electrolyte flow path 21, but in particular in the entire electrode 10 adjusts a laminar flow of electrolyte.
  • the number of inlet channel branches 16b and the associated electrolyte inlet openings 18 corresponds to the number of electrolyte outlet openings 20 and the associated outlet channel branches 22a.
  • the number of inlet channel branches 16b and the associated electrolyte inlet openings 18 corresponds to the number of electrolyte outlet openings 20 and the associated outlet channel branches 22a.
  • the number of inlet channel branches 16b and the associated electrolyte inlet openings 18 corresponds to the number of electrolyte outlet openings 20 and the associated outlet channel branches 22a.
  • the number of inlet channel branches 16b and the associated electrolyte inlet openings 18 corresponds to the number of electrolyte outlet openings 20 and the associated outlet channel branches 22a.
  • Inlet channel branches 16b, the electrolyte outlet openings 18, the electrolyte inlet openings 20 and the outlet channel branches 22b are each 10 - the electrode 10 is accordingly formed in the form of a capillary electrode.
  • the inlet channel section 16a and the outlet channel section 22b each have identical flow cross sections.
  • the inlet channel branches 16b and the outlet channel branches 22a and the electrolyte outlet openings 18 and the electrolyte inlet openings 20 each have the same flow cross-sections.
  • the flow area of the inlet passage portion 16a is the sum of the flow areas of the inlet passage branches 16b.
  • the flow area of the outlet passage portion 22b is the sum of the flow areas of the outlet passage branches 22a.
  • Electrolyte flow from the entrance of the flow in the inlet channel 16 to the outlet of the flow from the outlet channel 22 allows.
  • the inlet channel branches 16b and the outlet channel branches 22a and the electrolyte outlet openings 18 and the electrolyte inlet openings 20 may have a circular flow cross-section with a diameter of 0.1 to 10 mm, 0.2 and 5 mm or 0.5 and 2 mm.
  • the inlet channel section 16a and the outlet channel section 22b may have a circular flow area with a diameter of 1 to 100 mm, 2 to 50 mm, or 5 to 20 mm.
  • Electrolyte outlet ports 18, electrolyte inlet ports 20, and outlet port branches 22a of inlet channel branch 16b, electrolyte outlet ports 18, electrolyte inlet ports 20, and exhaust port branches 22a are each 1 mm in diameter, preferably 10 mm in diameter of inlet port section 16a and outlet port section 22b.
  • the device 100 illustrated in FIG. 25 for anodizing a component 50 comprises, in addition to the electrode 10, an electrolyte circuit 102 for supplying electrolyte to the electrode 10 and for removing electrolyte from the electrode 10.
  • an electrolyte source 104 In the electrolyte circuit 102, there is an electrolyte source 104 and an electrolyte source 104 Formed pump configured conveyor 106 for conveying the electrolyte through the electrolyte circuit 102.
  • a voltage source 108 which is connectable to the component 50 to be anodized and the electrode 10, serves to apply oppositely directed voltages to the component 50 and the electrode. In particular, a positive voltage is applied to the device 50 by means of the voltage source 108, while a negative voltage is applied to the electrode 10, i.
  • a cooling device 110 is arranged, which serves to cool the electrolyte flowing through the electrolyte circuit 102 and thus dissipate heat generated by the anodization process from the electrolyte circuit 102.
  • an electrolyte is supplied to the electrode 10 through the electrolyte inlet 14.
  • a sulfuric acid solution e.g., 220 g / L of a 90% sulfuric acid solution
  • Ti-K oxalate e.g., Ti-K oxalate
  • oxalic acid e.g., Ti-K oxalate
  • the electrolyte preferably has no chromium ions.
  • the temperature of the electrolyte is adjusted to a temperature of -10 ° C to + 20 ° C, in particular +10 ° C.
  • Anodizing is an exothermic process. Heat can lead to lattice defects in the hexagonal structure during layer formation. This results in a reduced wear resistance of the layer. In extreme cases, the component could even become the true anode again and be oxidized so that it dissolves. The above temperatures of the electrolyte ensure a proper start of the anodizing process.
  • the electrolyte is led into the electrolyte flow path 21 through the inlet channel 16, ie, the inlet channel section 16 a and the inlet channel branches 16 b, and the electrolyte outlet openings 18.
  • the electrolyte After flowing through the electrolyte flow path 21, the electrolyte is supplied to the electrolyte outlet 24 via the electrolyte inlet openings 20 and the outlet channel 22, ie the outlet channel branches 22a and the outlet channel section 22b, and finally discharged from the electrode 10.
  • the electrolyte flows through the electrolyte flow path 21, and hence the electrolysis gap E defined by the outer surface of the cylindrically shaped first portion 19a of the first electrode portion 10a and the surface portion 54 to be anodized, ie, the inner surface of the recess 52 formed in the component 50
  • the voltage source is used 108 oppositely directed voltages applied to the electrode 10 and the component 50 to be anodized.
  • the component 50 is made of aluminum or is at least provided with an aluminum surface to be anodized 54 portion. Accordingly, an oxidic protective layer (anodized layer) is formed on the aluminum-made surface portion 54 by anodic oxidation.
  • the electrolyte constantly releases oxygen during the oxidation process and thus at least partially
  • the electrolyte may be mixed with new unconsumed electrolyte prior to its re-supply to the electrode 10.
  • the aging of the electrolyte circulating in the electrolyte circuit 102 can be monitored. If predetermined limit values are exceeded, the electrolyte can be exchanged.
  • the voltage source 104 is controlled according to a predefined voltage curve, which may, for example, look as shown in the following table.
  • the voltage applied to the electrode 10 and the component 50 can be controlled so that in a period of 12-30 seconds, the voltage is increased from 22V to 25.30V, while the current density of 0, 20 increased to 2.00 A.
  • a barrier layer which consists of crystals with a high dielectric strength.
  • the anodized layer begins to grow, thereby increasing the layer thickness.
  • the voltage can be increased from 0 V to a maximum voltage of 30 V within a defined period of time (eg 10 or 20 seconds) so that during this period the current strength increases from 0 A to a current higher than 0 A and which is a maximum of 2 A
  • the voltages and currents can be varied and selected depending on the component.
  • the surface portion 54 of the component 50 which is formed here by an inner surface of the recess 52 formed in the component 50, be provided with an anodized layer.
  • a highly wear resistant alumina layer may be formed on the aluminum surface portion 54.
  • the anodized layer formed on the surface portion 54 has a hexagonal tubular pore structure as seen in the scanning electron micrographs of FIGS. 26 and 27. Through this pore structures 70H 2 0 ⁇ ions may drift and be converted directly the boundary layer of oxide and metal to alumina [Al2O3].
  • the hexagonal tubular pore structures which can be seen in FIGS. 26 and 27 have a particularly high resistance to wear in wear processes, in particular by transverse forces which are applied by pistons to a cylindrical surface.
  • FIGS. 26-27 show aluminum oxide anodized layers having the specific structures produced according to the described method. Before the images were taken, the treated component was flash-frozen with nitrogen and mechanically broken at the level of the treated surface. The surface structures that come to light are specific to the process described and can be distinguished from surfaces produced by conventional anodizing processes.

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Abstract

Eine Elektrode (10) zum Eloxieren eines Bauteils (50), insbesondere eines Bauteils (50) einer Fahrzeugbremsanlage, umfasst einen Elektrolyteinlass (14) zur Zufuhr eines Elektrolyts in die Elektrode (10), einen Einlasskanal (16), der den Elektrolyteinlass (14) mit einer im Bereich einer Außenfläche der Elektrode (10) ausgebildeten Elektrolytaustrittsöffnung (18) verbindet, eine im Bereich der Außenfläche der Elektrode (10) beabstandet von der Elektrolytaustrittsöffnung (18) ausgebildete Elektrolyteintrittsöffnung (20), einen Elektrolytströmungspfad (21) der zwischen der Elektrolytaustrittsöffnung (18) und der Elektrolyteintrittsöffnung (20) entlang der Außenfläche der Elektrode (10) verläuft und dazu eingerichtet ist, einen zu eloxierenden Oberflächenabschnitt (54) des Bauteils (50) in Fluidkontakt mit dem den Elektrolytströmungspfad (21) durchströmenden Elektrolyt zu bringen, einen mit der Elektrolyteintrittsöffnung (20) verbundenen Auslasskanal (22) und einen mit dem Auslasskanal (22) verbundenen Elektrolytauslass (24) zur Abfuhr des Elektrolyts aus der Elektrode (10).

Description

Elektrode für ein Eloxal-Verfahren
Die Erfindung betrifft eine Elektrode für ein Eloxal-Verfahren, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Eloxieren einer Metallfläche eines Bauteils sowie ein Bauteil mit einer eloxierten Aluminium-Oberfläche.
Aus Gewichtsgründen sind viele Bauteile einer Fahrzeugbremsanlage aus Aluminium gefertigt, dessen mechanische Abriebfestigkeit ohne Zusatzbehandlung oft nicht ausreichend ist, insbesondere wenn darin bewegliche Bauteile aufgenommen werden, wie beispielsweise verschiebliche Kolben.
Das Eloxieren, eine elektrolytische Oxidation von Aluminium, ist eine bekannte Methode der Oberflächentechnik zum Erzeugen einer oxidischen Schutzschicht auf Aluminium durch anodische Oxidation. Dabei wird, im Gegensatz zu den galvanischen Überzugsverfahren, die Schutzschicht nicht auf dem Werkstück niedergeschlagen, sondern durch Umwandlung der obersten Metallschicht ein Oxid gebildet. Es entsteht beispielweise eine 5 bis 25 Mikrometer dünne Schicht, die tiefere Schichten vor Korrosion schützt und eine extrem harte und kratzfeste Oberfläche bildet.
Mit Hilfe einer elektrischen Oxidationsspannung wird eine homogene planare Oxidationsschicht beispielweise aus Aluminiumoxid [AI2O3] erzeugt. Hierbei wird ein Strom lox gemäß einer definierten Stromdichte A/dm2 generiert. Elektrochemisch bedingt entsteht dabei zuerst eine homogene, planare Sperrschicht [Dielektrikum] mit ausgeprägten schichttopographischen Unregelmäßigkeiten. Hier konzentrieren sich die durch das Potential erzeugten Feldlinien an Positionen niedriger Schichtdicken und schlagen durch die Sperrschicht.
Damit startet die permanente Bildung einer Aluminiumoxidschicht aus dem unter der Sperrschicht liegenden, atomaren Aluminium [2AI+3H20+6e► AI2O3+6H]. Innerhalb des Elektrolyten wird der Strom durch die Wasserstoff-Ionen [H+] getragen, wobei an der Kathode die Wasserstoff-Ionen [H+] zu molekularem Wasserstoff reduziert [2H++2e► H2] werden.
Entgegen einem galvanischen Beschichtungsprozess ist die oberste sichtbare Schicht immer die„Ältere", wobei die Grenzschicht Oxid/ Aluminium immer die„Jüngste" ist. Die Eloxalschicht entwickelt sich also von außen nach innen. Die wachsende Oxidschicht stellt allerdings einen immer größeren Widerstand bzw. eine immer größer werdende Potentialbarriere für den Ionentransport dar. Dabei gilt, dass die Schichtstärke sich proportional zum Oxidationspotential verhält.
EP 3 088 115 Al offenbart ein Verfahren und eine zu dessen Durchführung geeigne- te Vorrichtung zur Herstellung eines Werkstücks durch elektrochemisches Abtragen eines Ausgangsmaterial.
DE 10 2012 112 302 Al, DE 10 2006 034 277 Al, DE 103 41 998 Al und WO
03/014424 Al offenbaren Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung galvanischer Überzüge.
DE 10 2008 027 094 Al offenbart einen Gehäuseblock für eine Fahrzeugbremsanla- ge, wobei eine Kammerwand einer Kammer des Gehäuseblocks zumindest bereichsweise selektiv oberflächenbehandelt ist.
WO 2006/041925 Al offenbart ein Ventil für ein Bremssystem.
DE 10 2013 110 659 Al und EP 2 857 560 Bl offenbaren Verfahren zur Herstellung von Oxidschichten auf Metallen wie Aluminium durch Sauerstoffplasma.
DE 20 2008 010 896 Ul offenbart einen Werkstoff aus einem Metall oder dessen Legierung mit einer Oxidschicht, welche durch anodische Oxidation mit nachfolgender Schmelzbehandlung erhalten wird. US 8,029,907 B2 offenbart ein Verfahren für die Herstellung von beständigen Schichten auf Metallen durch Laser-Behandlung.
DE 10 2004 047 423 B3 offenbart außenstromlos aufgebrachte Nickellegierungen. DE 103 27 365 B4 offenbart einen Gegenstand mit einer Korrosionsschutzschicht, welche durch Aufbringen einer Korrosionsschutzlösung als Schicht auf einer Metalloberfläche und anschließender Vortrocknung, Trocknung, Aushärtung und/oder Vernetzung der erhaltenen Schicht erzeugt wird. WO 2004/091906 A2 offenbart die Verwendung eines Gegenstands, dessen Oberfläche einen Verbundwerkstoff aufweist. DE 101 63 743 B4 offenbart einen Gegenstand aus Stahl, dessen Oberfläche von einer Beschichtung bedeckt ist, welche eine in einer nicht-metallischen Matrix eingebundene, feinverteilte Magnesiumlegierung mit einer Phase aus Mgi7Ali2 enthält. Die nicht-metallische Matrix enthält mindestens ein Bindemittel auf Basis eines Silikats und/oder Silans.
Die Erfindung ist auf die Aufgabe gerichtet, eine Elektrode bereitzustellen, mit welcher ein Oberflächenabschnitt eines Bauteils auf effiziente Art und Weise mit einer gleichmäßigen Eloxal-Schicht versehen werden kann. Ferner ist die Erfindung auf die Aufgabe gerichtet, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, die es ermöglichen, ein Bauteil auf effiziente Art und Weise mit einer gleichmäßigen Eloxal-Schicht zu versehen. Ferner ist die Erfindung auf die Aufgabe gerichtet, ein Bauteil anzugeben, das einen mittels einer derartigen Elektrode, mittels einer derartigen Vorrichtung oder nach einem derartigen Verfahren eloxierten Oberflächenabschnitt aufweist.
Diese Aufgabe wird durch eine Elektrode gemäß Anspruch 1, eine Vorrichtung gemäß Anspruch 11, ein Verfahren gemäß Anspruch 13 und ein Bauteil gemäß Anspruch 16 gelöst.
Eine Elektrode zum Eloxieren eines Bauteils umfasst einen Elektrolyteinlass zur Zufuhr eines Elektrolyts in die Elektrode. Ferner umfasst die Elektrode einen Einlasskanal, der den Elektrolyteinlass mit einer im Bereich einer Außenfläche der Elektrode ausgebildeten Elektrolytaustrittsöffnung verbindet. Im Bereich der Außenfläche der Elektrode ist beabstandet von der Elektrolytaustrittsöffnung ferner eine Elektrolyteintrittsöffnung ausgebildet. Vorzugsweise ist die Elektrolyteintrittsöffnung entlang einer Längsachse der Elektrode in einem gewünschten Abstand von der Elektrolytaustrittsöffnung angeordnet. Ein Elektrolytströmungspfad verläuft zwischen der Elektrolytaustrittsöffnung und der Elektrolyteintrittsöffnung entlang der Außenfläche der Elektrode und ist dazu eingerichtet einen zu eloxierenden Oberflächenabschnitt des Bauteils in Fluidkontakt mit dem den Elektrolytströmungspfad durchströmenden Elektrolyt zu bringen. Schließlich umfasst die Elektrode einen mit der Elektrolyteintrittsöffnung verbundenen Auslasskanal sowie einen mit dem Auslasskanal verbundenen Elektrolytauslass zur Abfuhr des Elektrolyts aus der Elektrode.
Im Betrieb der Elektrode wird dementsprechend ein Elektrolyt, der der Elektrode über den Elektrolyteinlass zugeführt wird, nach dem Durchströmen des Einlasskanals über die Elektrolytaustrittsöffnung in den Elektrolytströmungspfad geleitet. Der Elektrolytströmungspfad bzw. ein die Elektrolyta ustrittsöffn u ng und die Elektrolytei ntritts- Öffnung umfassender Bereich der Außenfläche der Elektrode definiert dabei gemeinsam mit dem zu eloxierenden Oberflächenabschnitt des Bauteils einen Elektrolysespalt, dem über die Elektrolytaustrittsöffnung Elektrolyt zugeführt wird. Nach dem Durchströmen des Elektrolysespalts wird der Elektrolyt über die Elektrolyteintrittsöffnung aus dem Elektrolytströmungspfad und damit dem Elektrolysespalt abgeführt. Durch dieses Design der Elektrode wird eine besonders gleichmäßige Elektrolytzufuhr zu dem und eine besonders gleichmäßige Elektrolytabfuhr von dem zu eloxierenden Oberflächenabschnitt des Bauteils und folglich ein besonders gleichmäßiger Aufbau der Eloxal-Schicht ermöglicht. Ferner zeichnet sich die Elektrode durch eine besonders effiziente Nutzung des Elektrolyts aus.
Bei dem zu eloxierenden Bauteil kann es sich um ein Bauteil einer Fahrzeugbremsanlage, insbesondere einen Hydraulikblock einer Schlupfregelanlage handeln. Das Bauteil kann aus Aluminium bestehen oder zumindest einen aus Aluminium bestehenden zu eloxierenden Oberflächenabschnitt aufweisen. Bei dem zu eloxierenden Oberflächenabschnitt kann es sich beispielsweise um eine Innenfläche einer in dem Bauteil ausgebildeten Ausnehmung oder Bohrung handeln.
Der Elektrolyteinlass, der Einlasskanal, die Elektrolytauslassöffnung, der Elektrolytströmungspfad, die Elektrolyteintrittsöffnung, der Auslasskanal und/oder der Elektrolytauslass ist/sind vorzugsweise so geformt und/oder dimensioniert, dass sich zumindest in dem Elektrolytströmungspfad eine laminare Elektrolytströmung einstellt. Vorzugsweise ist die Elektrolytströmung in der gesamten Elektrode laminar. Bei einer laminaren Elektrolytströmung bilden sich in der Eiektrolytströmung Schichten, die sich nicht miteinander vermischen. Dadurch wird eine optimale Abfuhr der während des Eloxierprozesses entstehenden Wärme aus dem Elektrolysespalt ermöglicht. Folglich erlaubt die Einstellung einer laminaren Elektrolytströmung durch die Elektrode und der daraus resultierende verbesserte Wärmeabtransport aus dem Elektrolysespalts ein schnelleres und damit effizienteres Eloxieren, das mit einem höheren Elektrolytverbrauch und einer höheren Wärmeentwicklung verbunden ist.
Grundsätzlich sollten die Strömungsquerschnitte des Elektrolyteinlasses, des Einlasskanals, der Elektrolytauslassöffnung, des Elektrolytströmungspfads, der Elektrolyteintrittsöffnung, des Auslasskanals und/oder des Elektrolytauslasses so geformt und dimensioniert sein, dass ein möglichst hoher Elektrolytvolumenstrom durch die Elektrode realisiert werden kann. Gleichzeitig muss jedoch sichergestellt werden, dass in der Elektrolytströmung keine die gewünschte laminare Strömung beeinträchtigenden Turbulenzen entstehen. Dies kann beispielsweise durch ein Elektrodendesign erreicht werden, bei dem ein Strömungswiderstand für die Elektrolytströmung durch die Elektrode in allen durchströmbaren Abschnitten der Elektrode im Wesentlichen gleichbleibend ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Elektrode eine Mehrzahl von Einlasskanalzweigen. Jeder der Einlasskanalzweige kann mit einer Elektrolytaustrittsöffnung verbunden sein. Ferner kann der Einlasskanal der Elektrode einen stromabwärts des Elektrolyteinlasses, aber stromaufwärts der Einlasskanalzweige
angeordneten Einlasskanalabschnitt umfassen. Der Einlasskanalabschnitt, der sich beispielsweise im Wesentlichen parallel zur Längsachse der Elektrode erstrecken kann, kann in die Mehrzahl von Einlasskanalzweigen münden, so dass die Einlasskanalzweige den ersten Einlasskanalabschnitt mit der Mehrzahl von Elektrolytaustrittsöffnungen verbinden. Die Begriffe "stromabwärts" und "stromaufwärts" beziehen sich im Kontext dieser Anmeldung auf die Strömungsrichtung des Elektrolyts durch die Elektrode. Die Einlasskanalzweige und/oder die Elektrolytaustrittsöffnungen können in Umfangsrichtung der Elektrode äquidistant angeordnet sein.
Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Elektrode eine Mehrzahl von Elektrolyteintrittsöffnungen umfassen. Jede dieser Elektrolyteintrittsöffnungen kann mit einem Auslasskanalzweig einer Mehrzahl von Auslasskanalzweigen verbunden sein. Die Auslasskanalzweige können in einen Auslasskanalabschnitt münden, der stromabwärts der Auslasskanalzweige insbesondere parallel zur Längsachse der Elektrode verläuft und die Auslasskanalzweige mit dem stromabwärts des Auslasskanalabschnitts angeordneten Elektrolytauslass verbindet. Die Elektrolyteintrittsöffnung und/oder die Auslasskanalzweige können in Umfangsrichtung der Elektrode äquidistant angeordnet sein.
Vorzugsweise entspricht die Anzahl der Einlasskanalzweige und der zugehörigen Elektrolyteinlassöffnungen der Anzahl der Elektrolytauslassöffnungen und der zugehörigen Auslasskanalzweige. Beispielsweise kann die Elektrode 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 oder 16, insbesondere 10 Einlasskanalzweige und 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 oder 16, insbesondere 10 Elektrolytaustrittsöffnungen aufweisen. Ferner kann die Elektrode 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 oder 16, insbesondere 10 Elektrolyteintrittsöffnungen und 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 oder 16, insbesondere 10 Auslasskanalzweige aufweisen. Die Elektrode ist dann in Form einer Kapillarelektrode ausgebildet.
Der Einlasskanalabschnitt und der Auslasskanalabschnitt können gleiche Strömungsquerschnitte aufweisen. Ein derartiges Design der Elektrode gewährleistet, dass der Strömungswiderstand für die den Einlasskanalabschnitt durchströmende Elektrolytströmung im Wesentlichen dem Strömungswiderstand für die den Auslasskanalabschnitt durchströmende Elektrolytströmung entspricht. Zusätzlich oder alternativ dazu können die Einlasskanalzweige und die Auslasskanalzweige bzw. die Elektrolytauslassöffnungen und die Elektrolyteinlassöffnungen gleiche Strömungsquerschnitte aufweisen. Dadurch wird die Einstellung eines gleichbleibenden Strömungswiderstands für die die Elektrode durchströmende Elektrolytströmung vom Eintritt der Strömung in die Einlasskanalzweige bis zum Austritt der Strömung aus den Auslasskanalzweigen ermöglicht.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Elektrode entspricht der Strömungsquerschnitt des Einlasskanalabschnitts der Summe der Strömungsquerschnitte der Einlasskanalzweige. Dadurch wird eine sprunghafte Veränderung des Strömungswiderstands beim Eintritt der Elektrolytströmung aus dem Einlasskanalabschnitt in die Einlasskanalzweige und damit die Ausbildung von Turbulenzen in der Elektrolytströmung verhindert. Zusätzlich oder alternativ dazu kann der Strömungsquerschnitt des Auslasskanalabschnitts der Summe der Strömungsquerschnitte der Auslasskanaizweige entsprechen. Dadurch wird eine sprunghafte Veränderung des Strömungswiderstands beim Eintritt der Elektrolytströmung aus den Auslasskanalzweigen in den Auslasskanalabschnitt und folglich die Ausbildung von Turbulenzen in der Elektrolytströmung verhindert.
Die Elektrode kann ein erstes Elektrodenteil umfassen. Ferner kann die Elektrode ein an das erste Elektrodenteil angrenzendes zweites Elektrodenteil. Schließlich kann die Elektrode ein an das zweite Elektrodenteil angrenzendes drittes Elektrodenteil umfassen.
Das erste Elektrodenteil kann einen zylindrisch geformten ersten Abschnitt aufweisen, der dazu eingerichtet ist, in eine in dem zu eloxierenden Bauteil ausgebildete Ausnehmung eingeführt zu werden. Die Form des ersten Abschnitts des ersten Elektrodenteils ist vorzugsweise an die Form der in dem zu eloxierenden Bauteil ausgebildeten Ausnehmung angepasst. Beispielsweise kann der erste Abschnitt des ersten Elektrodenteils eine kreiszylindrische Form aufweisen, wenn die in dem zu eloxierenden Bauteil ausgebildete Ausnehmung eine Bohrung mit einem kreisförmigen Querschnitt ist. Ferner ist der erste Abschnitt des ersten Elektrodenteils vorzugsweise so geformt, dass er mit Spiel in die in dem zu eloxierenden Bauteil ausgebildete Ausnehmung eingeführt werden kann. In der Außenfläche des ersten Abschnitts des ersten Elektrodenteils können die Elektrolytaustrittsöffnung und die Elektrolyteintrittsöffnung entlang der Längsachse der Elektrode beabstandet voneinander ausgebildet sein. Der Elektrolytströmungspfad verläuft vorzugsweise entlang der Außenfläche des ersten Abschnitts des ersten Elektrodenteils. Dementsprechend wird ein von Elektrolyt durchströmbarer Elektrolysespalt vorzugsweise durch die Außenfläche des ersten Abschnitts des ersten Elektrodenteils und eine Innenfläche der in dem zu eloxierenden Bauteil ausgebildeten Ausnehmung definiert, in die der erste Abschnitt des ersten Elektrodenteils mit Spiel eingeführt ist. Der Elektrolysespalt hat vorzugsweise einen ringförmigen, insbesondere einen kreisringförmigen Strömungsquerschnitt.
Ferner kann das erste Elektrodenteil einen Flanschabschnitt umfassen, der sich radial von der Außenfläche des ersten Abschnitts des ersten Elektrodenteils erstreckt. Der Flanschabschnitt kann im Bereich einer ersten Stirnfläche, die im Betrieb der Elektrode dem zu eloxierenden Bauteil zugewandt ist, eine Dichtung tragen. Diese Dichtung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, im Betrieb der Elektrode den Elektrolysespalt abzudichten, der durch die Außenfläche des ersten Abschnitts des ersten Elektrodenteils und die Innenfläche der in dem zu eloxierenden Bauteil ausgebildeten Ausnehmung definiert wird.
Ein zylindrisch geformter zweiter Abschnitt des ersten Elektrodenteils kann sich von einer zweiten Stirnfläche des Flanschabschnitts erstrecken, die im Betrieb der Elektrode von dem zu eloxierenden Bauteil abgewandt ist. Insbesondere erstreckt sich der zweite Abschnitt des ersten Elektrodenteils entlang der Längsachse der Elektrode von der zweiten Stirnfläche des Flanschabschnitts. Im Betrieb der Elektrode ist der zweite Abschnitt des ersten Elektrodenteils, ebenso wie der Flanschabschnitt, vorzugsweise außerhalb der in dem zu eloxierenden Bauteil ausgebildeten Ausnehmung angeordnet.
Das erste Elektrodenteil wird vorzugsweise von einer sich entlang der Längsachse der Elektrode erstreckenden Durchgangsbohrung durchsetzt. Ein Abschnitt dieser Durchgangsbohrung kann den stromabwärts der Auslasskanalzweige angeordneten Auslasskanalabschnitt bilden. Im Bereich eines Endes, das im Betrieb der Elektrode dem zu eloxierenden Bauteil zugewandt ist, ist die Durchgangsbohrungen vorzugsweise mittels einer weiteren Dichtung fluiddicht abgedichtet. Dadurch wird verhindert, dass Elektrolyt, der der Durchgangsbohrung beispielsweise durch die Auslasskanalzweige zugeführt wird, unkontrolliert aus der Durchgangsbohrung austritt. Vorzugsweise sind die Einlasskanalzweige des Einlasskanals in dem ersten Elektrodenteil ausgebildet. Insbesondere können sich die in dem ersten Elektrodenteil ausgebildeten Einlasskanalzweige von der zweiten Stirnfläche des Flanschabschnitts in Strömungsrichtung des die Einlasskanalzweige durchströmenden Elektrolyts zunächst relativ zur Längsachse der Elektrode in radialer Richtung nach innen geneigt und anschließend relativ zur Längsachse der Elektrode in radialer Richtung nach außen geneigt zu den Elektrolytaustrittsöffnungen erstrecken. Ferner sind vorzugsweise auch die Auslasskanalzweige des Auslasskanals in dem ersten Elektrodenteil ausgebildet. Die in dem ersten Elektrodenteil ausgebildeten Auslasskanalzweige können sich von den Elektrolyteintrittsöffnungen in radialer Richtung nach innen erstrecken und in die das erste Elektrodenteil durchsetzende Durchgangsbohrung, d.h. den den Auslasskanalabschnitt bildenden Teil der Durchgangsbohrung münden. Beispielsweise können die Auslasskanalzweige im Wesentlichen parallel zu den relativ zur Längsachse der Elektrode in radialer Richtung nach außen geneigten Abschnitten der Einlasskanalzweige verlaufen.
Das zweite Elektrodenteil der Elektrode wird vorzugsweise, ähnlich wie das erste Elektrodenteil, von einer sich entlang der Längsachse der Elektrode erstreckenden Durchgangsbohrung durchsetzt. Die in dem zweiten Elektrodenteil ausgebildete Durchgangsbohrung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, den weiteren zylindrisch geformten Abschnitt des ersten Elektrodenteils aufzunehmen. Der stromaufwärts der Einlasskanalzweige angeordnete Einlasskanalabschnitt des Einlasskanals ist vorzugsweise in dem zweiten Eiektrodenteil ausgebildet. Insbesondere kann sich der in dem zweiten Elektrodenteil ausgebildete Einlasskanalabschnitt von einer ersten Stirnfläche des zweiten Elektrodenteils die im Betrieb der Elektrode dem zu eloxierenden Bauteil zugewandt ist, im Wesentlichen parallel zur Längsachse der Elektrode in Richtung einer zweiten Stirnfläche des zweiten Elektrodenteils erstrecken, die im Betrieb der Elektrode von dem zu eloxierenden Bauteil abgewandt ist. Der dem zweiten Elektrodenteil ausgebildete Einlasskanalabschnitt hat vorzugsweise einen ringförmigen Strömungsquerschnitt.
In dem zweiten Elektrodenteil kann ferner ein mit dem Elektrolyteinlass verbundener erster Verbindungskanal ausgebildet sein. Dieser Verbindungskanal kann sich im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Elektrode erstrecken und eine fluidleitende Verbindung zwischen dem Elektrolyteinlass, der im Bereich einer Außenfläche des zweiten Elektrodenteils ausgebildet sein kann, und dem in dem zweiten Elektrodenteil ausgebildeten Einlasskanalabschnitt hersteilen. Das dritte Elektrodenteil umfasst vorzugsweise einen Hauptkörper sowie einen zylindrisch geformten und sich entlang der Längsachse der Elektrode erstreckenden Vorsprungabschnitt. Im Betrieb der Elektrode ragt der Vorsprungabschnitt vorzugsweise in Richtung des zu eloxierenden Bauteils. Insbesondere kann der Vorsprungabschnitt angrenzend an den weiteren zylindrisch geformten Abschnitt des ersten Elektrodenteils in der das zweite Elektrodenteil durchsetzende Durchgangsbohrung aufgenommen sein.
In dem dritten Elektrodenteil kann ein mit dem Elektrolytauslass verbundener zweiter Verbindungskanal ausgebildet sein. Vorzugsweise umfasst der Verbindungskanal einen den Vorsprungabschnitt entlang der Längsachse der Elektrode durchsetzenden ersten Abschnitt. Ferner kann der Verbindungskanal einen zweiten Abschnitt umfas¬ sen, der sich im Bereich des Hauptkörpers im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Elektrode in Richtung des Elektrolytauslasses erstreckt. Der Verbindungskanal kann eine fluidleitende Verbindung zwischen dem im Bereich einer Außenfläche des dritten Elektrodenteils ausgebildeten Elektrolytauslass und dem in dem ersten Elektrodenteil ausgebildeten Auslasskanalabschnitt herstellen.
Eine Vorrichtung zum Eloxieren eines Bauteils, insbesondere eines Bauteils einer Fahrzeugbremsanlage umfasst eine oben beschriebene Elektrode. Ferner umfasst die Vorrichtung einen Elektrolytkreislauf zur Zufuhr von Elektrolyt zu der Elektrode und zur Abfuhr von Elektrolyt von der Elektrode. In dem Elektrolytkreislauf kann eine Elektrolytquelle angeordnet sein. Ferner kann eine beispielsweise in Form einer Pumpe ausgebildete Fördereinrichtung zur Förderung des Elektrolyts durch den Elektrolytkreislauf in dem Elektrolytkreislauf vorgesehen sein. Schließlich umfasst die
Vorrichtung eine Spannungsquelle. Die Spannungsquelle ist mit dem zu eloxierenden Bauteil sowie der Elektrode verbindbar und dazu eingerichtet, an das Bauteil und die Elektrode entgegengesetzt gerichtete Spannungen anzulegen. Vorzugsweise wird mittels der Spannungsquelle an die Elektrode eine negative Spannung angelegt, d.h. die Elektrode als Kathode betrieben. Dementsprechend wird mittels der Spannungsquelle an das zu eloxierenden Bauteil vorzugsweise eine positive Spannung angelegt, d.h. das zu eloxierende Bauteil als Anode betrieben.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ferner eine Kühlvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, die Elektrode, das Bauteil und/oder den Elektrolyt zu kühlen. Durch die Bereitstellung einer Kühlvorrichtung wird die Abfuhr der durch den Eloxierprozess erzeugten Wärme verbessert, wodurch der Eloxierprozess beschleunigt und dementsprechend effizienter gestaltet werden kann. Insbesondere kann die Kühlvorrichtung in dem Elektrolytkreislauf angeordnet und dazu eingerichtet sein, den den Elektrolytkreislauf durchströmenden Elektrolyt zu kühlen.
Bei einem Verfahren zum Eloxieren eines Bauteils, insbesondere eines Bauteils einer Fahrzeugbremsanlage, wird durch einen Elektrolyteinlass ein Elektrolyt in eine Elektrode zugeführt. Der Elektrolyt wird durch einen Einlasskanal geleitet, der den Elektrolyteinlass mit einer im Bereich einer Außenfläche der Elektrode ausgebildeten
Elektrolytaustrittsöffnung verbindet. Ferner wird der Elektrolyt durch eine im Bereich der Außenfläche der Elektrode beabstandet von der Elektrolytaustrittsöffnung ausgebildete Elektrolyteintrittsöffnung geleitet. Darüber hinaus wird der Elektrolyt durch einen Elektrolytströmungspfad geleitet, der zwischen der Elektrolytaustrittsöffnung und der Elektrolyteintrittsöffnung entlang der Außenfläche der Elektrode verläuft. Beim Durchströmen des Elektrolytströmungspfads wird der Elektrolyt in Fluidkontakt mit einem zu eloxierenden Oberflächenabschnitt des Bauteils gebracht. Nach dem Durchströmen des Elektrolytströmungspfads wird der Elektrolyt durch einen mit der Elektrolyteintrittsöffnung verbundenen Auslasskanal geleitet und schließlich durch einen mit dem Auslasskanal verbundenen Elektrolytauslass aus der Elektrode abgeführt. Während des Eloxierprozesses werden entgegengesetzt gerichtete Spannungen an das zu eloxierenden Bauteil und die Elektrode angelegt. Vorzugsweise wird an das zu eloxierenden Bauteil eine positive Spannung und an die Elektrode eine negative Spannung angelegt.
Die Temperatur des Elektrolyts kann auf -10°C bis +20°C eingestellt werden, wobei eine besonders bevorzugte Elektrolyttemperatur bei ca. 10°C liegt. Die Spannung kann innerhalb eines definierten Zeitraums von 0 V auf eine maximale Spannung von 30 V erhöht werden, so dass in diesem Zeitraum die Stromstärke von 0 A auf eine Stromstärke ansteigt, die höher als 0 A ist und die maximal 2 A beträgt. Ferner kann/können der Elektrolyt, die Elektrode und/oder das Bauteil gekühlt werden, um durch die Eloxierung entstehende Wärme abzuführen.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zum Eloxieren eines Bauteils wird ein zylindrisch geformter erster Abschnitt eines ersten Elektrodenteils, in dessen Außenfläche die Elektrolytaustrittsöffnung und die Elektrolyteintrittsöffnung entlang einer Längsachse der Elektrode beabstandet voneinander
ausgebildet sind und/oder entlang dessen Außenfläche der Elektrolytströmungspfad verläuft, in eine in dem zu eloxierenden Bauteil ausgebildete Ausnehmung eingeführt. Dadurch wird, wie oben im Zusammenhang mit der Beschreibung des Aufbaus der Elektrode erläutert, durch die Außenfläche des ersten Abschnitts des ersten Elektrodenteils und die Innenfläche der in dem zu eloxierenden Bauteil ausgebildeten Ausnehmung ein von Elektrolyt durchströmter Elektrolysespalt definiert. Folglich kann eine Innenfläche der in dem Bauteil ausgebildeten Ausnehmung zuverlässig und effizient eloxiert werden.
Ein Bauteil weist einen Oberflächenabschnitt auf, der mittels einer oben beschriebenen Elektrode, mittels einer oben beschriebenen Vorrichtung oder nach einem oben beschriebenen Verfahren eloxiert ist. Bei dem eloxierten Oberflächenabschnitt handelt es sich insbesondere um einen Aluminium-Oberflächenabschnitt.
Eine auf dem Oberflächenabschnitt erzeugte Eloxalschicht weist vorzugsweise eine hexagonale, tubuläre Porenstruktur auf, die beispielsweise mittels geeigneter mikroskopischer, insbesondere rasterelektronenmikroskopischer Untersuchungen nachweisbar ist.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden mit Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert, von denen
Fig. 1 eine Längsschnittansicht einer Elektrode für ein Eloxalverfahren zeigt;
Fig. 2 eine Rückansicht der Elektrode gemäß Figur 1 zeigt;
Fig. 3 eine im Vergleich zur Figur 1 um 180° gedrehte Seitenansicht der Elekt¬ rode gemäß Figur 1 zeigt, welche eine Mehrzahl von Austritts- Öffnungen sowie eine Mehrzahl von Eintritts-Öffnungen veranschaulicht;
Fig. 4 eine dreidimensionale Ansicht der Elektrode gemäß Figur 1 zeigt;
Fig. 5 eine Frontansicht eines ersten Teils der Elektrode gemäß Figur 1 zeigt;
Fig. 6 eine Seitenansicht des ersten Elektrodenteils gemäß Figur 5 zeigt;
Fig. 7 eine Frontansicht des ersten Elektrodenteils gemäß Figur 5 zeigt;
Fig. 8 eine Längsschnittansicht des ersten Elektrodenteils gemäß Figur 5 zeigt;
Fig. 9 eine Detailansicht eines Eintrittsbereichs eines in dem ersten Elektrodenteil gemäß Figur 8 ausgebildeten Einlasskanalzweigs zeigt; Fig. 10 eine dreidimensionale Ansicht des ersten Elektrodenteils gemäß Figur 5 zeigt;
Fig. 11 eine im Vergleich zur Figur 10 um 180° gedrehte dreidimensionale
Ansicht des ersten Elektrodenteils gemäß Figur 5 zeigt;
Fig. 12 eine Frontansicht eines zweiten Teils der Elektrode gemäß Figur 1 zeigt;
Fig. 13 eine Längsschnittansicht des zweiten Elektrodenteils gemäß Figur 12 zeigt;
Fig. 14 eine dreidimensionale Ansicht des zweiten Elektrodenteils gemäß Figur
12 zeigt;
Fig. 15 eine um 180° gedrehte dreidimensionale Ansicht des zweiten Elektrodenteils gemäß Figur 14 zeigt;
Fig. 16 eine Seitenansicht des zweiten Elektrodenteils gemäß Figur 12 zeigt;
Fig. 17 eine Frontansicht eines dritten Teils der Katode gemäß Figur 1 zeigt;
Fig. 18 eine Längsschnittansicht des dritten Elektrodenteils gemäß Figur 17 zeigt;
Fig. 19 eine Seitenansicht des dritten Elektrodenteils gemäß Figur 17 zeigt;
Fig. 20 eine dreidimensionale Ansicht des dritten Elektrodenteils gemäß Figur
17 zeigt;
Fig. 21 eine Längsschnittansicht einer ersten Dichtung zur Abdichtung des
ersten Elektrodenteils gegenüber einer in einem zu eloxierenden Bauteil ausgeführten Bohrung zeigt;
Fig. 22 eine Frontansicht der Dichtung gemäß Figur 21 zeigt; Fig. 23 eine Längsschnittansicht einer zweiten Dichtung zur Abdichtung eines frontseitigen Endes eines in dem ersten Elektrodenteil ausgebildeten Hauptkanalabschnitts zeigt;
Fig. 24 eine Rückansicht der Dichtung gemäß Figur 23 zeigt;
Fig. 25 die Elektrode gemäß Figur 1 bei der Verwendung zum Eloxieren einer
Innenfläche einer in einem Bauteil einer Fahrzeugbremsanlage ausgebildeten Bohrung zeigt; und
Fig. 26-27 rasterelektronenmikroskopische (REM)-Aufnahmen einer eloxierten
Bauteiloberfläche zeigen.
In den Figuren 1 bis 24 ist eine Elektrode 10 zur Verwendung in einer in Figur 25 veranschaulichten Vorrichtung 100 zum Eloxieren eines Bauteils 50 gezeigt. Bei dem Bauteil 50 handelt es sich in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel um ein Bauteil einer Fahrzeugbremsanlage, insbesondere einen Hydraulikblock einer Schlupfregelanlage. Die Elektrode 10 umfasst ein in den Figuren 5 bis 11 näher veranschaulichtes erstes Elektrodenteil 10a, ein in den Figuren 12 bis 16 näher veranschaulichtes zweites Elektrodenteil 10b sowie ein in den Figuren 17 bis 20 näher veranschaulichtes drittes Elektrodenteil 10c.
Ein Elektrolyteinlass 14 zur Zufuhr eines Elektrolyts in die Elektrode 10 ist im Bereich einer Außenfläche des zweiten Elektrodenteils 10c angeordnet und über einen in dem zweiten Elektrodenteil 10c ausgebildeten ersten Verbindungskanal 15 mit einem Einlasskanal 16 verbunden. Der Einlasskanal 16 sorgt für die Herstellung einer fluidleitenden Verbindung zwischen dem Elektrolyteinlass 14 und mindestens einer im Bereich einer Außenfläche der Elektrode 10 ausgebildeten Elektrolytaustrittsöffnung 18.
Wie am besten in den Figuren 13 und 14 zu erkennen ist, erstreckt sich der erste Verbindungskanal 15 im Wesentlichen senkrecht zu einer Längsachse L der Elektrode 10 und stellt eine fluidleitende Verbindung zwischen dem Elektrolyteinlass 14 und einem in dem zweiten Elektrodenteil ausgebildeten Einlasskanalabschnitt 16a her.
Der Einlasskanalabschnitt 16a hat einen kreisringförmigen Strömungsquerschnitt und erstreckt sich von einer ersten Stirnfläche des zweiten Elektrodenteils 10b, die im Betrieb der Elektrode 10 dem zu eloxierenden Bauteil 50 zugewandt ist, im Wesentlichen parallel zur Längsachse L der Elektrode 10 in Richtung einer zweiten Stirnfläche des zweiten Elektrodenteils 10b, die im Betrieb der Elektrode von dem zu eloxieren- den Bauteils 50 abgewandt ist. Insbesondere erstreckt sich der Einlasskanalabschnitt 16a konzentrisch um die Längsachse L der Elektrode 10 (siehe insbesondere Figuren 13 und 14). Der Einlasskanalabschnitt 16a mündet in eine Mehrzahl von Einlasskanalzweigen 16b, die in dem ersten Elektrodenteil 10a ausgebildet sind und jeweils mit einer Elektrolytaustrittsöffnung 18 verbunden sind.
Das erste Elektrodenteil 10a hat einen zylindrisch geformten ersten Abschnitt 19a, der so geformt und dimensioniert ist, dass er in eine in dem zu eloxierenden Bauteil 50 ausgebildete Ausnehmung 52 eingeführt werden kann, siehe Figur 25. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel, ist die Ausnehmung 52 in Form einer Bohrung ausgebildet, wie sie beispielsweise in einem Hydraulikblock einer Schlupfregelanlage einer Fahrzeugbremsanlage vorgesehen ist. Ferner hat das erste Elektrodenteil 10a einen Flanschabschnitt 19b, der sich radial von der Außenfläche des ersten Abschnitts 19a nach außen erstreckt. Eine erste Stirnfläche des Flanschabschnitts 19b ist im Betrieb der Elektrode 10 dem zu eloxierenden Bauteil 50 zugewandt, während eine der ersten Stirnfläche gegenüberliegende zweite Stirnfläche des Flanschabschnitts 19b im Betrieb der Elektrode 10 von dem zu eloxierenden Bauteil 50 abge¬ wandt ist. Schließlich umfasst das erste Elektrodenteil 10a einen weiteren zylindrisch geformten Abschnitt 19c, der sich von der zweiten Stirnfläche des Flanschabschnitts 19b entlang der Längsachse L der Elektrode 10 erstreckt.
Die in dem ersten Elektrodenteil 10a ausgebildeten Einlasskanalzweige 16b erstrecken sich von der zweiten Stirnfläche des Flanschabschnitts 19b in Strömungsrichtung des die Einlasskanalzweige 16b in Richtung der Elektrolytaustrittsöffnungen 18 durchströmenden Elektrolyts zunächst relativ zur Längsachse L der Elektrode 10 in radialer Richtung nach innen geneigt und anschließend relativ zur Längsachse L der Elektrode 10 in radialer Richtung nach außen geneigt, siehe insbesondere Figuren 1, 8 und 25. Die Elektrolytaustrittsöffnungen 18 sind in einer Außenfläche des zylindrisch geformten ersten Abschnitts 19a des ersten Elektrodenteils 10a ausgebildet. Insbesondere sind die Einlasskanalzweige 16b und die Elektrolytaustrittsöffnung in 18 in Umfangsrichtung der Elektrode 10 äquidistant, d.h. in gleichen Abständen zueinander angeordnet, siehe insbesondere Figur 11.
Im Bereich der Außenfläche der Elektrode 10 ist beabstandet von der mindestens einen Elektrolytaustrittsöffnungen 18 mindestens eine Elektrolyteintrittsöffnung 20 ausgebildet. Zwischen der mindestens einen Elektrolytaustrittsöffnung 18 und der mindestens einen Elektrolyteintrittsöffnung 20 verläuft entlang der Außenfläche der Elektrode 10 ein Elektrolytströmungspfad 21, der dazu eingerichtet ist, einen zu eloxierenden Oberflächenabschnitt 54 des Bauteils 50 in Fluidkontakt mit dem den Elektrolytströmungspfad 21 durchströmenden Elektrolyt zu bringen. Die Elektrolyteintrittsöffnung 20 ist mit einem Auslasskanal 22 verbunden, der seinerseits mit einem Elektrolytauslass 24 zur Abfuhr des Elektrolyts aus der Elektrode 10 verbunden ist.
In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Elektrode 10 eine Mehrzahl von in dem ersten Elektrodenteil 10a, d.h. in dem zylindrisch geformten ersten Abschnitt 19a des ersten Elektrodenteils 10a ausgebildeten Elektrolyteintrittsöffnungen 20, die jeweils in einen in dem ersten Elektrodenteil 10a, d.h. in dem zylindrisch geformten ersten Abschnitt 19a des ersten Elektrodenteils 10a ausgebildeten Auslasskanalzweig 22a münden, siehe insbesondere Figuren 1, 8 und 25. Die Auslasskanalzweige 22a verlaufen im Wesentlichen parallel zu den relativ zur Längsachse L der Elektrode 10 in radialer Richtung nach außen geneigten Abschnitten der Einlasska- nalzweige 16b und münden in eine das erste Elektrodenteil 10a durchsetzende Durchgangsbohrung 25. Die Durchgangsbohrung 25 erstreckt sich entlang der Längsachse L der Elektrode 10 und umfasst einen Abschnitt, der einen stromabwärts der Auslasskanalzweige 22a angeordneten Auslasskanalabschnitt 22b bildet. Ähnlich wie die Einlasskanalzweige 16b und die Elektrolytaustrittsöffnungen 18 sind auch die Elektrolyteintrittsöffnungen 20 und die Auslasskanalzweige 22a in Umfangsrichtung der Elektrode 10 äquidistant, d.h. in gleichen Abständen zueinander angeordnet, siehe insbesondere Figur 11. Die Elektrolyteintrittsöffnungen 20 sind entlang der Längsachse L der Elektrode 10 in einem Abstand von den Elektrolytaustrittsöff- nungen 18 angeordnet, die an die Geometrie der in dem zu eloxierenden Bauteil 50 ausgebildeten Ausnehmung 52 angepasst ist. Beispielsweise kann der Abstand zwischen den Elektrolytaustrittsöffnungen 18 und den Elektrolyteintrittsöffnungen 20 ca. 1-100 mm, ca. 2-50 mm oder ca. 5-20 mm betragen. Bei dem in den Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispiel einer Elektrode 10 verläuft der Elektrolytströmungspfad 21 entlang der Außenfläche des ersten zylindrischen Abschnitts 19a des ersten Elektrodenteils 10a, welcher in der in dem zu eloxierenden Bauteil 50 ausgebildeten Ausnehmung 52 aufgenommen ist.
Dementsprechend definieren die Außenfläche des ersten zylindrischen Abschnitts 19a des ersten Elektrodenteils 10a und eine Innenfläche der Ausnehmung 52 einen Elektrolysespalt E, der in dem hier einen kreisringförmigen Strömungsquerschnitt mit einer radialen Abmessung von ca. 1-100 mm, ca. 2-50 mm, ca. 5-20 mm oder ca. 10 mm hat. Um im Betrieb der Elektrode 10 den Austritt von Elektrolyt aus dem Elektrolysespalt E zu verhindern, umfasst die Elektrode 10 eine in den Figuren 21 und 22 detailliert veranschaulichte Dichtung 26. Die Dichtung 26 wird von der ersten Stirnfläche des Flanschabschnitts 19b des ersten Elektrodenteils 10a getragen, siehe insbesondere Figuren 1 und 25. Eine weitere Dichtung 27, die in den Figuren 23 und 24 detailliert veranschaulicht ist, dichtet ein Ende der das erste Elektrodenteil 10a durchsetzenden Durchgangsbohrung 25 ab, das im Betrieb der Elektrode 10 dem zu eloxierenden Bauteil 50 zugewandt ist. Die weitere Dichtung 27 verhindert somit einen unkontrollierten Austritt von Elektrolyt aus dem Auslasskanalabschnitt 22b.
Das dritte Elektrodenteil 10c hat einen Hauptkörper 28a sowie einen zylindrisch geformten und sich entlang der Längsachse L der Elektrode 10 erstreckenden Vorsprungabschnitt 28b. Im Betrieb der Elektrode 10 ragt der Vorsprungabschnitt 28b in Richtung des zu eloxierenden Bauteils 50 und ist in einer das zweite Elektrodenteil 10b durchsetzenden Durchgangsbohrung 29 aufgenommen. Die in dem zweiten Elektrodenteil 10b ausgebildete Durchgangsbohrung 29 nimmt auch den weiteren zylindrisch geformten Abschnitt 19c des ersten Elektrodenteils 10a auf, so dass der Vorsprungabschnitt 28b benachbart zu dem weiteren zylindrisch geformten Abschnitt 19c des ersten Elektrodenteils 10a in der in dem zweiten Elektrodenteil 10b ausge¬ führt Durchgangsbohrung 29 angeordnet ist.
In dem dritten Elektrodenteil 10c ist ein zweiter Verbindungskanal 30 ausgebildet.
Der zweite Verbindungskanal 30 umfasst einen den Vorsprungabschnitt 28b entlang der Längsachse L der Elektrode 10 durchsetzenden ersten Abschnitt 30a sowie einen im Bereich des Hauptkörpers 28a im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse L der Elektrode 10 verlaufenden zweiten Abschnitt 30b. Durch den Verbindungskanal 30 wird eine fluidleitende Verbindung zwischen dem im Bereich einer Außenfläche des dritten Elektrodenteils 10c ausgebildeten Elektrolytauslass 24 und dem in dem ersten Elektrodenteil 10a ausgebildeten Auslasskanalabschnitt 22b hergestellt.
Der Elektrolyteinlass 14, der Einlasskanal 16, d.h. der Einlasskanalabschnitt 16a und die Einlasskanalzweige 16b, die Elektrolytauslassöffnungen 18, der Elektrolytströ¬ mungspfad 21, die Elektrolyteintrittsöffnungen 20, der Auslasskanal 22, d.h. die Einlasskanalzweige 22a und der Auslasskanalabschnitt 22b und der Elektrolytauslass 24 der Elektrode 10 sind so geformt und dimensioniert, dass sich zumindest in dem Elektrolytströmungspfad 21, insbesondere jedoch in der gesamten Elektrode 10 eine laminare Elektrolytströmung einstellt. Gleichzeitig sind die Strömungsquerschnitte des Elektrolyteinlasses 14, des Einlasskanals 16, d.h. des Einlasskanalabschnitts 16a und der Einlasskanalzweige 16b, der Elektrolytauslassöffnungen 18, des Elektrolytströmungspfads 21, der Elektrolyteintrittsöffnungen 20, des Auslasskanals 22, d.h. der Auslasskanalzweige 22a und des Auslasskanalabschnitts 22b und des Elektrolytauslasses 24 so geformt und dimensioniert, dass ein möglichst hoher Elektrolytvolumenstrom durch die Elektrode 10 realisiert werden kann, ohne dass dabei die
gewünschte laminare Strömung beeinträchtigenden Turbulenzen entstehen. Dies wird durch ein Elektrodendesign erreicht, das einen in allen durchströmbaren Abschnitten der Elektrode 10 im Wesentlichen gleichbleibenden Strömungswiderstand für die Elektrolytströmung durch die Elektrode gewährleistet.
Bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel einer Elektrode 10 entspricht die Anzahl der Einlasskanalzweige 16b und der zugehörigen Elektrolyteinlassöffnungen 18 der Anzahl der Elektrolytauslassöffnungen 20 und der zugehörigen Auslasskanalzweige 22a. Insbesondere beträgt bei der Elektrode 10 die Anzahl der
Einlasskanalzweige 16b, der Elektrolytaustrittsöffnungen 18, der Elektrolyteintrittsöffnungen 20 und der Auslasskanalzweige 22b jeweils 10 - die Elektrode 10 ist dementsprechend in Form einer Kapillarelektrode ausgebildet.
Der Einlasskanalabschnitt 16a und der Auslasskanalabschnitt 22b weisen jeweils gleiche Strömungsquerschnitte auf. Zusätzlich weisen die Einlasskanalzweige 16b und die Auslasskanalzweige 22a sowie die Elektrolytauslassöffnungen 18 und die Elektrolyteinlassöffnungen 20 jeweils gleiche Strömungsquerschnitte auf. Insbesondere entspricht der Strömungsquerschnitt des Einlasskanalabschnitts 16a der Summe der Strömungsquerschnitte der Einlasskanalzweige 16b. Zusätzlich entspricht der Strömungsquerschnitt des Auslasskanalabschnitts 22b der Summe der Strömungsquerschnitte der Auslasskanalzweige 22a. Dadurch wird die Einstellung eines gleichbleibenden Strömungswiderstands für die die Elektrode 10 durchströmende
Elektrolytströmung vom Eintritt der Strömung in den Einlasskanal 16 bis zum Austritt der Strömung aus dem Auslasskanal 22 ermöglicht.
Beispielsweise können die Einlasskanalzweige 16b und die Auslasskanalzweige 22a sowie die Elektrolytauslassöffnungen 18 und die Elektrolyteinlassöffnungen 20 einen kreisförmigen Strömungsquerschnitt mit einem Durchmesser von 0,1 bis 10 mm, 0,2 und 5 mm oder 0,5 und 2 mm aufweisen. Der Einlasskanalabschnitt 16a und der Auslasskanalabschnitt 22b können einen kreisförmigen Strömungsquerschnitt mit einem Durchmesser von 1 bis 100 mm, 2 bis 50 mm oder 5 bis 20 mm aufweisen. Wenn bei der hier gezeigten Elektrode 10 mit jeweils 10 Einlasskanalzweigen 16b, Elektrolytauslassöffnungen 18, Elektrolyteinlassöffnungen 20 und Auslasskanalzweigen 22a der Durchmesser der Einlasskanalzweige 16b, der Elektrolytauslassöffnungen 18, der Elektrolyteinlassöffnungen 20 und der Auslasskanalzweige 22a jeweils 1 mm beträgt, beträgt der Durchmesser des Einlasskanalabschnitts 16a und des Aus- lasskanalabschnitt 22b vorzugsweise 10 mm.
Die in der Figur 25 veranschaulichte Vorrichtung 100 zum Eloxieren eines Bauteils 50 umfasst neben der Elektrode 10 einen Elektrolytkreislauf 102 zur Zufuhr von Elektrolyt zu der Elektrode 10 und zur Abfuhr von Elektrolyt von der Elektrode 10. In dem Elektrolytkreislauf 102 ist eine Elektrolytquelle 104 sowie eine in Form einer Pumpe ausgebildete Fördereinrichtung 106 zur Förderung des Elektrolyts durch den Elektrolytkreislauf 102 angeordnet. Eine Spannungsquelle 108, die mit dem zu eloxierenden Bauteil 50 sowie der Elektrode 10 verbindbar ist, dient dazu, an das Bauteil 50 und die Elektrode entgegengesetzt gerichtete Spannungen anzulegen. Insbesondere wird mittels der Spannungsquelle 108 an das Bauteil 50 eine positive Spannung angelegt, während an die Elektrode 10 eine negative Spannung angelegt wird, d.h. die Elektrode 10 als Kathode verwendet wird. Schließlich ist in dem Elektrolytkreislauf 102 eine Kühlvorrichtung 110 angeordnet, die dazu dient, den den Elektrolytkreislauf 102 durchströmenden Elektrolyt zu kühlen und somit durch den Eloxierprozess erzeugte Wärme aus dem Elektrolytkreislauf 102 abzuführen.
Bei einem Verfahren zum Eloxieren des Bauteils 50 unter Verwendung der Elektrode 10 und der Vorrichtung 100 wird der Elektrode 10 durch den Elektrolyteinlass 14 ein Elektrolyt zugeführt. Als Elektrolyt kann zum Beispiel eine Schwefelsäure-Lösung (z.B. 220 g/L einer 90%igen Schwefelsäure-Lösung), ein Ti-K-Oxalat, eine Oxalsäure-
Lösung, eine Weinsäure-Lösung, eine auf Phosphorsäure basierende Lösung, oder eine auf Zitronensäure und einem Netzmittel (Tensid) basierende Lösung eingesetzt werden. Der Elektrolyt weist bevorzugt keine Chrom-Ionen auf. Die Temperatur des Elektrolyts wird auf eine Temperatur von -10 °C bis + 20°C, insbesondere +10 °C eingestellt.
Das Eloxieren ist ein exothermer Prozess. Wärme kann bei der Schichtbildung zu Gitterfehlern in der hexagonalen Struktur führen. Dies resultiert in einer verringerten Verschleißfestigkeit der Schicht. Im Extremfall könnte das Bauteil sogar wieder zur wahren Anode werden und so oxidiert werden, dass es sich auflöst. Die oben genannten Temperaturen des Elektrolyts sorgen für einen ordnungsgemäßen Start des Eloxal prozesses. Der Elektrolyt wird durch den Einlasskanal 16, d.h. den Einlasskanalabschnitt 16a sowie die Einlasskanalzweige 16b, und die Elektrolytaustrittsöffnungen 18 in den Elektrolytströmungspfad 21 geleitet. Nach dem Durchströmen des Elektrolytströmungspfads 21 wird der Elektrolyt über die Elektrolyteintrittsöffnungen 20 und den Auslasskanal 22, d.h. die Auslasskanalzweige 22a sowie den Auslasskanalabschnitt 22b dem Elektrolytauslass 24 zugeführt und schließlich aus der Elektrode 10 abgeleitet. Während der Elektrolyt den Elektrolytströmungspfad 21 und folglich den durch die Außenfläche des zylindrisch geformten ersten Abschnitts 19a des ersten Elektrodenteils 10a und den zu eloxierenden Oberflächenabschnitt 54, d.h. die Innenfläche der in dem Bauteil 50 ausgebildeten Ausnehmung 52, definierten Elektrolysespalt E durchströmt, werden mithilfe der Spannungsquelle 108 entgegengesetzt gerichtete Spannungen an die Elektrode 10 und das zu eloxierenden Bauteil 50 angelegt.
In dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel besteht das Bauteil 50 aus Aluminium oder ist zumindest mit einem aus Aluminium bestehenden zu eloxierenden Oberflächenabschnitt 54 versehen. Dementsprechend wird durch anodische Oxidation eine oxidische Schutzschicht (Eloxalschicht) auf dem aus Aluminium bestehenden Oberflächenabschnitt 54 erzeugt. Der Elektrolyt gibt während des Oxidationsprozesses permanent Sauerstoff ab und wird somit zumindest teilweise
verbraucht. Nach der Rückforderung des Elektrolyts zu der Elektrolytquelle 104 kann der Elektrolyt daher vor seiner erneuten Zufuhr zu der Elektrode 10 mit neuem unverbrauchtem Elektrolyt vermischt werden. Die Alterung des in dem Elektrolytkreislauf 102 zirkulierenden Elektrolyts kann überwacht werden. Bei einem Überschreiten vorgegebener Grenzwerte kann der Elektrolyt ausgetauscht werden.
Im Betrieb der Vorrichtung 100 wird die Spannungsquelle 104 gemäß einer vordefinierten Spannungskurve gesteuert, welche z.B. wie in der folgenden Tabelle gezeigt aussehen kann.
Wie aus der Tabelle ersichtlich wird, kann die an die Elektrode 10 bzw. das Bauteil 50 angelegte Spannung so gesteuert werden, dass in einem Zeitraum von 12-30 Sekunden die Spannung von 22V auf 25.30 V erhöht wird, während sich die Stromdichte von 0,20 auf 2,00 A erhöht.
Ohne auf eine Theorie eingeschränkt werden zu wollen, wird im Folgenden ein mögliches Verständnis des Vorgangs während des Anlegens der Spannung beschrieben.
In den ersten Millisekunden entsteht durch den elektrischen Strom eine Sperrschicht, welche aus Kristallen mit einer hohen Durchschlagsfestigkeit besteht. Nachdem die Sperrschicht durchgeschlagen wurde, fängt die Eloxalschicht an zu wachsen, wodurch die Schichtdicke erhöht wird. Die Spannung kann innerhalb eines definierten Zeitraums (von z.B. 10 oder 20 Sekunden) von 0 V auf eine maximale Spannung von 30 V erhöht werden, so dass in diesem Zeitraum die Stromstärke von 0 A auf eine Stromstärke ansteigt, die höher als 0 A ist und die maximal 2 A beträgt. Die Span- nungen und Stromstärken können bauteilabhängig variiert und gewählt werden.
Mit Hilfe der Elektrode 10, der Vorrichtung 100 sowie des oben beschriebenen Verfahrens kann der Oberflächenabschnitt 54 des Bauteils 50, der hier durch eine Innenfläche der in dem Bauteil 50 ausgebildeten Ausnehmung 52 gebildet wird, mit einer Eloxalschicht versehen werden. Insbesondere kann auf dem aus Aluminium bestehenden Oberflächenabschnitt 54 eine in hohem Maße verschleißbeständige Aluminiumoxidschicht erzeugt werden. Die auf dem Oberflächenabschnitt 54 aufgebaute Eloxalschicht weist eine hexagonale, tubuläre Porenstruktur auf, wie sie in den rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen gemäß der Figuren 26 und 27 zu erkennen ist. Durch diese Porenstrukturen können 0270H~ Ionen driften und direkt an der Grenzschicht von Oxid und Metall zu Aluminiumoxid [AI2O3] umgewandelt werden.
Die in den Figuren 26 und 27 erkennbaren hexagonalen, tubulären Porenstrukturen weisen bei Verschleißprozessen, insbesondere durch Querkräfte, die durch Kolben auf eine zylindrische Oberfläche aufgebracht werden, eine besonders hohe Ver- schleißbeständigkeit auf.
Beispiel
Ein Bauteil mit einer Aluminiumoberfläche wurde mithilfe der hierin beschriebenen Elektrode eloxiert. Als Elektrolyt wurde eine Schwefelsäure-Lösung (220g/l einer 90%igen Schwefelsäure-Lösung) eingesetzt. Die Temperatur wurde auf +10°C eingestellt. Während des Eloxalverfahrens entstand Wärme, welche die Effektivität des Prozesses beeinflussen kann und deshalb kontinuierlich abgeführt wurde. Die folgende Spannungskurve wurde angelegt: Spannung (V) _ Strom (A)
22, °° 0,20 _
Figure imgf000023_0001
23,00 0,50
23,00 0,60
25 0,70
Figure imgf000023_0002
25,30 1,20
25,30
Figure imgf000023_0004
2,00
Figure imgf000023_0003
Figure imgf000023_0005
Die Figuren 26-27 zeigen gemäß dem beschriebenen Verfahren hergestellte Aluminiumoxid-Eloxalschichten mit den spezifischen Strukturen. Vor Aufnahme der Bilder wurde das behandelte Bauteil mit Stickstoff schockgefroren und in Höhe der behandelten Oberfläche mechanisch gebrochen. Die dadurch zu Tage tretenden Oberflächenstrukturen sind für das beschriebene Verfahren spezifisch und lassen sich von mit herkömmlichen Eloxalverfahren hergestellten Oberflächen unterscheiden.

Claims

Patentansprüche
1. Elektrode (10) zum Eloxieren eines Bauteils (50), insbesondere eines Bauteils (50) einer Fahrzeugbremsanlage, umfassend:
- einen Elektrolyteinlass (14) zur Zufuhr eines Elektrolyts in die Elektrode (10),
- einen Einlasskanal (16), der den Elektrolyteinlass (14) mit einer im Bereich einer Außenfläche der Elektrode (10) ausgebildeten Elektrolytaustrittsöffnung (18) verbindet,
- eine im Bereich der Außenfläche der Elektrode (10) beabstandet von der Elektrolytaustrittsöffnung (18) ausgebildete Elektrolyteintrittsöffnung (20),
- einen Elektrolytströmungspfad (21) der zwischen der Elektrolytaustrittsöffnung (18) und der Elektrolyteintrittsöffnung (20) entlang der Außenfläche der Elektrode (10) verläuft und dazu eingerichtet ist, einen zu eloxierenden Oberflächenabschnitt (54) des Bauteils (50) in Fluidkontakt mit dem den Elektrolytströmungspfad (21) durchströmenden Elektrolyt zu bringen,
- einen mit der Elektrolyteintrittsöffnung (20) verbundenen Auslasskanal (22), und
- einen mit dem Auslasskanal (22) verbundenen Elektrolytauslass (24) zur Abfuhr des Elektrolyts aus der Elektrode (10).
2. Elektrode gemäß Anspruch 1,
wobei der Elektrolyteinlass (14), der Einlasskanal (16), die Elektrolytauslassöffnung (18), der Elektrolytströmungspfad (21), die Elektrolyteintrittsöffnung (20), der Auslasskanal (22) und/oder der Elektrolytauslass (24) so geformt und/oder dimensioniert ist/sind, dass sich zumindest in dem Elektrolytströmungspfad (21) eine laminare Elektrolytströmung einstellt.
3. Elektrode gemäß Anspruch 1 oder 2,
wobei der Einlasskanal (16) umfasst:
- eine Mehrzahl von jeweils mit einer Elektrolytaustrittsöffnung (18) verbundenen Einlasskanalzweigen (16b), und/oder
- einen stromaufwärts der Einlasskanalzweige (16a) angeordneten Einlasskanalabschnitt (16a), wobei die Einlasskanalzweige (16) und/oder die Elektrolytaustrittsöffnungen (18) in Umfangsrichtung der Elektrode (10) vorzugsweise äquidistant angeordnet sind, und/oder
wobei der Auslasskanal (22) umfasst:
- eine Mehrzahl von jeweils mit einer Elektrolyteintrittsöffnung (20) verbundenen Auslasskanalzweigen (22a), und/oder - einen stromabwärts der Auslasskanalzweige (22a) angeordneten Auslasskanalabschnitt (22b), wobei die Elektrolyteintrittsöffnungen (20) und/oder die Auslasskanalzweige (22) in Umfangsrichtung der Elektrode (10) vorzugsweise äquidistant angeordnet sind.
4. Elektrode gemäß Anspruch 3,
wobei:
- die Anzahl der Einlasskanalzweige (16) der Anzahl der Auslasskanalzweige (22) entspricht, und/oder
- die Anzahl der Elektrolytaustrittsöffnungen (18) der Anzahl der Elektrolyteintrittsöffnungen (20) entspricht.
5. Elektrode gemäß Anspruch 3 oder 4,
wobei:
- der Einlasskanalabschnitt (16a) und der Auslasskanalabschnitt (22b) gleiche Strömungsquerschnitte aufweisen, und/oder
- die Einlasskanalzweige (16a), die Elektrolytauslassöffnungen (18), die
Elektrolyteinlassöffnungen (20) und/oder die Auslasskanalzweige (22a) gleiche Strömungsquerschnitte aufweisen.
6. Elektrode gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5,
wobei:
- der Strömungsquerschnitt des Einlasskanalabschnitts (16b) der Summe der Strömungsquerschnitte der Einlasskanalzweige (16a) entspricht, und/oder
- der Strömungsquerschnitt des Auslasskanalabschnitts (22b) der Summe der Strömungsquerschnitte der Auslasskanalzweige (22a) entspricht.
7. Elektrode gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6,
die umfasst:
- ein erstes Elektrodenteil (10a) mit:
- einem zylindrisch geformten ersten Abschnitt (19a), der dazu eingerichtet ist, in eine in dem zu eloxierenden Bauteil (50) ausgebildete Ausnehmung (52) eingeführt zu werden, in dessen Außenfläche die Elektrolytaustrittsöffnung (18) und die Elektrolyteintrittsöffnung (20) entlang der Längsachse (L) der Elektrode (10) beabstandet voneinander ausgebildet sind und/oder entlang dessen Außenfläche der Elektrolytströmungspfad (21) verläuft, und/oder
- einem sich radial von der Außenfläche des ersten Abschnitts (19a) erstreckenden Flanschabschnitt (19b), wobei der Flanschabschnitt (19b) im Bereich einer ersten Stirnfläche, die im Betrieb der Elektrode (10) dem zu eloxierenden Bauteil (50) zugewandt ist, vorzugsweise eine Dichtung (26) trägt, die dazu eingerichtet ist, im Betrieb der Elektrode (10) einen Elektrolysespalt (E) abzudichten, der durch die Außenfläche des ersten Abschnitts (19a) und eine Innenfläche der in dem zu eloxierenden Bauteil (50) ausgebildeten Ausnehmung (52) definiert wird, und/oder
- einen weiteren zylindrisch geformten Abschnitt (19c), der sich sich von einer zweiten Stirnfläche des Flanschabschnitts (19b), die im Betrieb der Elektrode (10) von dem zu eloxierenden Bauteil (50) abgewandt ist, entlang der Längsachse (L) der Elektrode (10) erstreckt.
8. Elektrode gemäß Anspruch 7,
wobei:
- das erste Elektrodenteil (10a) von einer sich entlang der Längsachse (L) der Elektrode (10) erstreckenden Durchgangsbohrung (25) durchsetzt wird, wobei ein Abschnitt der Durchgangsbohrung (25) insbesondere den Auslasskanalabschnitt (26b) bildet und/oder wobei die Durchgangsbohrung (25) im Bereich eines Endes, das im Betrieb der Elektrode (10) dem zu eloxierenden Bauteil (50) zugewandt ist, mittels einer weiteren Dichtung (28) fluiddicht abgedichtet ist, und/oder
- sich in dem ersten Elektrodenteil (10a) ausgebildete Einlasskanalzweige (16a) von der zweiten Stirnfläche des Flanschabschnitts (19b) in Strömungsrichtung des die Einlasskanalzweige (16a) durchströmenden Elektrolyts zunächst relativ zur Längsachse (L) der Elektrode (10) in radialer Richtung nach innen geneigt und anschließend relativ zur Längsachse (L) der Elektrode (10) in radialer Richtung nach außen geneigt zu den Elektrolytaustrittsöffnungen (18) erstrecken, und/oder
- sich in dem ersten Elektrodenteil (10a) ausgebildete Auslasskanalzweige (22a) von den Elektrolyteintrittsöffnungen (20), vorzugsweise im Wesentlichen parallel zu den relativ zur Längsachse (L) der Elektrode (10) in radialer Richtung nach außen geneigten Abschnitten der Einlasskanalzweige (16a), in radialer Richtung nach innen erstrecken und insbesondere in die das erste Elektrodenteil (10a) durchsetzende
Durchgangsbohrung (25) münden.
9. Elektrode gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8,
die umfasst:
- ein insbesondere an das erste Elektrodenteil (10a) angrenzendes zweites Elektro¬ denteil (10b), wobei
- das zweite Elektrodenteil (10b) von einer sich entlang der Längsachse (L) der Elektrode (10) erstreckenden Durchgangsbohrung (29) durchsetzt wird, die insbesondere dazu eingerichtet ist, den weiteren zylindrisch geformten Abschnitt (19c) des ersten Elektrodenteils (10a) aufzunehmen, und/oder
- sich ein in dem zweiten Elektrodenteil (10b) ausgebildeter Einlasskanalabschnitt (16a), der vorzugsweise einen ringförmigen Strömungsquerschnitt aufweist, von einer ersten Stirnfläche des zweiten Elektrodenteils (10b), die im Betrieb der Elektrode (10) dem zu eloxierenden Bauteil (50) zugewandt ist, im Wesentlichen parallel zur Längsachse (L) der Elektrode (10) in Richtung einer zweiten Stirnfläche des zweiten Elektrodenteils (10b) erstreckt, die im Betrieb der Elektrode (10) von dem zu eloxierenden Bauteil (50) abgewandt ist, und/oder
- in dem zweiten Elektrodenteil (10b) ein mit dem Elektrolyteinlass (24) verbundener erster Verbindungskanal (15) ausgebildet ist, der sich insbesondere im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse (L) der Elektrode (10) erstreckt und/oder eine fluidleitende Verbindung zwischen dem im Bereich einer Außenfläche des zweiten Elektrodenteils (10b) ausgebildeten Elektrolyteinlass (14) und dem in dem zweiten Elektrodenteil (10b) ausgebildeten Einlasskanalabschnitt (16a) herstellt.
10. Elektrode gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9,
die umfasst:
- ein insbesondere an das zweite Elektrodenteil (10b) angrenzendes drittes Elektrodenteil (10c) mit:
- einem Hauptkörper (28a) und
- einem zylindrisch geformten und sich entlang der Längsachse (L) der Elektrode (10) erstreckenden Vorsprungabschnitt (28b), der im Betrieb der Elektrode (10) in Richtung des zu eloxierenden Bauteils (50) ragt und insbesondere angrenzend an den weiteren zylindrisch geformten Abschnitt (19c) des ersten Elektrodenteils (10a) in der das zweite Elektrodenteil (10b) durchsetzenden Durchgangsbohrung (29) aufgenommen ist, wobei
- in dem dritten Elektrodenteil (10c) ein mit dem Elektrolytauslass (24) verbundener zweiter Verbindungskanal (30) ausgebildet ist, der einen den Vorsprungabschnitt (28b) entlang der Längsachse (L) der Elektrode (10) durchsetzenden ersten Abschnitt (30a) sowie einen im Bereich des Hauptkörpers (28a) insbesondere im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse (L) der Elektrode (10) verlaufenden zweiten Abschnitt (30b) umfasst und/oder eine fluidleitende Verbindung zwischen dem im Bereich einer Außenfläche des dritten Elektrodenteils (10c) ausgebildeten Elektrolytauslass (24) und dem in dem ersten Elektrodenteil (10a) ausgebildeten Auslasskanalabschnitt (22b) herstellt.
11. Vorrichtung (100) zum Eloxieren eines Bauteils (50), insbesondere eines Bauteils (50) einer Fahrzeugbremsanlage, umfassend:
- eine Elektrode (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10,
- einen Elektrolytkreislauf (102) zur Zufuhr von Elektrolyt zu der Elektrode (10) und zur Abfuhr von Elektrolyt von der Elektrode (10), wobei in dem Elektrolytkreislauf (102) insbesondere eine Elektrolytquelle (104) und/oder eine Fördereinrichtung (106) zur Förderung des Elektrolyts durch den Elektrolytkreislauf (102) angeordnet ist, und
- einer Spannungsquelle (108) die mit dem zu eloxierenden Bauteil (50) sowie der Elektrode (10) verbindbar und dazu eingerichtet ist, an das Bauteil (50) und die Elektrode (10) entgegengesetzt gerichtete Spannungen anzulegen.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11,
die ferner eine Kühlvorrichtung (110) zur Kühlung der Elektrode (10), des Bauteils (50) und/oder des Elektrolyts umfasst, wobei die Kühlvorrichtung (110) insbesondere in dem Elektrolytkreislauf (102) angeordnet und dazu eingerichtet ist, den den Elektrolytkreislauf (102) durchströmenden Elektrolyt zu kühlen.
13. Verfahren zum Eloxieren eines Bauteils (50), insbesondere eines Bauteils (50) einer Fahrzeugbremsanlage, mit den Schritten:
- Zuführen eines Elektrolyts in eine Elektrode (10) durch einen Elektrolyteinlass (14),
- Leiten des Elektrolyts durch einen Einlasskanal (16), der den Elektrolyteinlass (14) mit einer im Bereich einer Außenfläche der Elektrode (10) ausgebildeten Elektrolytaustrittsöffnung (18) verbindet,
- Leiten des Elektrolyts durch eine im Bereich der Außenfläche der Elektrode (10) beabstandet von der Elektrolytaustrittsöffnung (18) ausgebildete Elektrolyteintrittsöffnung (20),
- Leiten des Elektrolyts durch einen Elektrolytströmungspfad (21) der zwischen der Elektrolytaustrittsöffnung (18) und der Elektrolyteintrittsöffnung (20) entlang der Außenfläche der Elektrode (10) verläuft, wobei der Elektrolyt beim Durchströmen des Elektrolytströmungspfads (21) in Fluidkontakt mit einem zu eloxierenden Oberflächenabschnitt (54) des Bauteils (50) gebracht wird,
- Leiten des Elektrolyts durch einen mit der Elektrolyteintrittsöffnung (20) verbundenen Auslasskanal (22), - Abführen des Elektrolyts aus der Elektrode (10) durch einen mit dem Auslasskanal (22) verbundenen Elektrolytauslass (24), und
- Anlegen von entgegengesetzt gerichteten Spannungen an das zu eloxierenden Bauteil (50) und die Elektrode (10).
14. Verfahren nach Anspruch 13,
wobei:
- die Temperatur des Elektrolyts auf -10°C bis +20°C eingestellt wird,
- die Spannung innerhalb eines definierten Zeitraums von 0 V auf eine maximale Spannung von 30 V erhöht wird, so dass in diesem Zeitraum die Stromstärke von 0 A auf eine Stromstärke ansteigt, die höher als 0 A ist und die maximal 2 A beträgt, und/oder
- der Elektrolyt, die Elektrode (10) und/oder das Bauteil (50) gekühlt wird/werden, um durch die Eloxierung entstehende Wärme abzuführen.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14,
wobei ein zylindrisch geformter erster Abschnitt (19a) eines ersten Elektrodenteils (10a), in dessen Außenfläche die Elektrolytaustrittsöffnung (18) und die Elektrolyteintrittsöffnung (20) entlang einer Längsachse (L) der Elektrode (10) beabstandet voneinander ausgebildet sind und/oder entlang dessen Außenfläche der
Elektrolytströmungspfad (21) verläuft, in eine in dem zu eloxierenden Bauteil (50) ausgebildete Ausnehmung (52) eingeführt wird.
16. Bauteil (50), das einen mittels einer Elektrode (10) gemäß einem der Ansprü¬ che 1 bis 10, mittels einer Vorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 11 oder 12 und/oder nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15 eloxierten Oberflächenabschnitt (54) aufweist, wobei der eloxierte Oberflächenabschnitt (54) insbesondere ein Aluminium-Oberflächenabschnitt ist.
17. Bauteil nach Anspruch 16,
wobei eine auf dem Oberflächenabschnitt (54) erzeugte Eloxalschicht eine hexagonale, tubuläre Porenstruktur aufweist.
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