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In hochkonzentrierten Polier-Elektrolyten ist der elektrische Widerstand sehr hoch, so daß höhere Stromspannungen erforderlich sind. Dadurch erfolgt auch eine stärkere Erwärmung des Elektrolyten. Es ist von Vorteil, wann der Wassergehalt des Bades in engen Grenzen konstant gehalten wird. Die zur Badüberwachung notwendigen Methoden werden beschrieben: Leitfähigkeitsmessung und geeignete Meßgeräte. Die Wirtschaftlichkeit des Elektropolierens hängt von der richtigen Badführung entscheidend ab.

The electrical resistance in highly concentrated polishing electrolytes is very high, so that greater applied voltages are necessary. This results in increased heating of the electrolytes, ft is advantageous to keep the water content of the bath constant within narrow limits. The methods employed for the control of the solutions are decribed, including conductivity measurement and suitable apparatus. The economy of electropolishing depends especially on correct process control.

Wenn man die inzwischen schon Geschichte gewordene Entwicklung des Polierens zurückverfolgt, so stellt man fest, daß das elektrolytische Polieren nicht, wie man anzunehmen geneigt ist, eine Entwicklung oder Erfindung eines einzelnen Forschers oder gar aus jüngerer Zeit ist, sondern die Verhältnisse liegen wie so oft bei Entdeckungen. Das Verfahren ist nur „wiederentdeckt“ und weiter entwickelt worden. Zweifellos kommt dem französischen Forscher Pierre Jacquet das Verdienst zu, das Spezialgebiet des elektrolytischen Polierens im Jahre 1935 wieder entdeckt und in der Folge mit systematischer Durcharbeitung und ausführlichen Veröffentlichungen entscheidend gefördert zu haben. Durch seine nach 1935 bekannt gewordenen Arbeiten wurde es ermöglicht, das anodische Polieren auf industrieller Basis auszunutzen. Schrittmacher waren auch in diesem Falle die Fachleute und fortschrittlich gesinnten Firmen.

Heft 9/1956 vom September der vorliegenden Zeitschrift beschäftigte sich als besondere Fachausgabe mit dem mechanischen Schleifen und Polieren. Es wurde darin über den derzeitigen Stand der Schleif- und Poliertechnik berichtet. Nachfolgend bringen wir einen Aufsatz über das elektrolytische Polieren. Als Fortsetzung zu der vorliegenden Veröffentlichung wird an dieser Stelle in Kürze eine Zusammenfassung von Erfahrungen heim elektrolytischen Polieren unter Berücksichtigung von mehreren Badtypen folgen.

Einführung

Konventionelles Formteilätzen (Photo Chemical Machining - PCM) verwendet eine Vielzahl von wäßrigen Lösungen als Ätzmittel für das Auflösen von sowohl reinen Metallen als auch Legierungen durch Photoresist-Schablonen [1]. Ein gutes handelsübliches Ätzmittel sollte billig, vielseitig einsetzbar, nicht toxisch, leicht zu regenerieren und zum Sprühen geeignet sein. Die am weitesten verbreiteten Lösungen werden in Tabelle 1gezeigt. Wie ersichtlich ist, kann die Mehrheit der bekannten Metalle und Legierungen leicht und wirtschaftlich geätzt werden.

Ein neues elektrochemisch-mechanisches Polierverfahren

1 Historisches


Nach der Erfindung des elektrolytischen Polierens durch Beutel und Spitalski am Anfang des 20. Jahrhunderts und den Arbeiten Jaquets entstanden erste elektrochemisch-mechanische Kombinationspolierverfahren für Metalle. Mazia erfand 1949 das "brush-elektropolishing”, weiterentwickelt als Ellopol- Verfahren. Cole untersuchte 1963 in den USA das ec-Strahlpolieren. Waschull ließ sich 1965 ein mechanisch-elektrochemisches Feinbearbeitungsverfahren patentieren. Graf beschreibt 1975 ein elektrochemisch-mechanisches Entgraten durch Gleitschleifen mit Strom. Wicht legte 1980 die wissenschaftlichen Grundlagen für den elektrochemisch-mechanisch-thermischen Metallabtrag. 1983 erfand der Autor das elektrolytische Gleitpolieren [1] und eine Elektrolytlösung für das ecg-Polieren von Messing [2].

In dieser Arbeit wird das elektrolytische Färben von anodisiertem Aluminium behandelt und zwar von Beginn der Entwicklung im Jahre 1936 an bis zum heutigen Stand der Technik. Zugrunde gelegt sind die einschlägigen Patente aller Länder. In der Arbeit werden als Beispiele für die verschiedenen zu erzielenden Farben insgesamt 93 Rezepturen mit den dazugehörigen Arbeitsdaten angeführt. In Tabellen wird am Schluß der Arbeit eine Zusammenstellung gegeben für die nach den Beispiel-Rezepturen zu erzielenden vielfältigen Färbungen.

In this paper the electrolytic dyeing of anodised aluminium is dealt with in a review starting from the early beginning of this technique in 1936, up to its present-day development. The review is based on existing patents originating from different countries throughout the world. A total of 93 formulae are cited along with respective operating data showing the multiplicity of dyed finishes that can be obtained by this process. The review closes with a table in which the various shades obtained by the processes stated as examples are summarized.

Einleitung

Elektropolieren ist nach DIN 8580 den elektrisch abtragenden Fertigungsverfahren zugeordnet. Es unterscheidet sich von den ECM- Verfahren durch die Wahl der Elektrolyte und der Arbeitsparameter, von den chemischen Ätzverfahren durch die Anwendung äußerer Stromquellen. In industriellem Umfang wird Elektropolieren eingesetzt zur Bearbeitung von Kohlenstoffstählen, Chrom- und Chromnickel-Stählen, Nickel und Nickellegierungen, Kupfer und Kupferlegierungen, Aluminium, Titan sowie einigen Sonderwerkstoffen.

Im Rahmen des von der Europäischen Kommission geförderten Projektes Education in Ecological Surface Finishing (JEP 09032-95), verbrachten die Autorinnen im September 1998 knapp vier Studienwochen am Forschungsinstitut für Edelmetalle und Metallchemie (FEM), Schwäbisch Gmünd. Das Projekt wird koordiniert von der Europäischen Akademie für Oberflächentechnik (EAST) in Schwäbisch Gmünd und ist Bestandteil des Europäischen Programms TEMPUS Aufbau der osteuropäischen Universitätsausbildung.
Das Ziel des Aufenthalts war das Kennenlernen des Forschungsinstituts, der dort aktuellen Forschungsthemen und angewendeten Analyse- und Prüfungsverfahren sowie die experimentelle Anwendung einiger Materialprüfungsmethoden. Diese Experimente wurden mit Materialien durchgeführt, die Gegenstand aktueller Dissertationen an der Schlesischen Universität in Polen sind und sich mit amorphen Nickel-Kobalt-Phosphor-Legierungen und elektrolytisch abgeschiedenen Dispersionschichten auf der Basis von amorphem Nickel mit TiOj-Zusatz beschäftigen, die als Wasserstoffelektroden eingesetzt werden.

Die elektrolytische Rückgewinnung von Metallen aus Abwässern ist vor allem deshalb interessant, weil sie eine nachträgliche Hydroxidfällung und Schlammbehandlung unnötig macht. Andere Methoden beseitigen Metallionen aus Abwasser zwar auch nicht bis zu Metall.

Theoretisch kann jedes Metall in einer einfachen Elektrolysezelle in zusammenhängen- der oder pulvriger Form abgeschieden werden. Im Abwasser entsteht wegen der geringen Konzentration allerdings meistens eine sehr starke Konzentrationspolarisation an der Kathode. Die damit zusammenhängenden geringen Stromausbeuten bewirken, daß fast 80 % des Stromes zur Abscheidung von Wasserstoff und Sauerstoff benötigt werden.

Die komplexe Untersuchung und Vervollkommnung der Eisen und Eisenlegierungsüberzüge erweist sich als notwendig vor allem wegen der Forderung, den Oberflächen der Erzeugnisse solche Eigenschaften zu verleihen, die ihren funktionellen Zweck in den verschiedenen Industriesphären bestimmen. Die Überzüge aus Eisenlegierungen sind wegen ihrer guten Lötbarkeit und ihrer magnetischen Eigenschaften von besonderem Interesse.
Eine Literaturübersicht von Lei und Geuch [t] gibt eine gute Vorstellung über die Anwendungsgebiete von Eisenüberzügen z.B. für den Bau von Matrizen für die Galvanoplastik, die Herstellung von Eisenblech und -folien, die Wiederherstellung von verschlissenen Bauteilen und Mechanismen.