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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur anodischen Polierung (Glänzung) von Metallen oder Metallegierungen mit dem Ziele, der Oberfläche des behandelten Körpers Spiegelglanz zu verleihen. Die Anwendung der Erfindung gestattet es, die Polituren, die man auf inoxydablen Stählen, gleichgültig, ob es sich um blosse Chromstähle oder um Chrom-NickelStähle handelt, ferner auf Metallen der Art des Nickels und der Nickellegierungen, wie Monelmetall, Neusilber und Chrome, oder auf einfachen Kohlenstoffstählen erhält, zu vervollkommnen.
Es war bisher üblich, die Metalle entweder auf Poliermaschinen oder Tamponiermaschinen oder von Hand aus oder durch kombinierte automatische und manuelle Arbeitsgänge auf mechanischem Wege zu polieren. Abgesehen von dem hohen Preis, der mit der Anwendung mechanischer Polier-und Tamponierverfahren verbunden ist, insbesondere wenn die Fertigstellung, wie z. B. bei unregelmässig geformten Gegenständen, durch Tamponieren von Hand aus ausgeführt werden muss, weist die mechanische Polierung von Metallen gewisse Nachteile auf, die auf den Eigenschaften der Metalle selbst beruhen. Gewisse Metalle, wie z. B. die nicht oxydierbaren Stähle, sind nur mittelmässige Wärmeleiter, woraus sich ergibt, dass die Polierscheiben bei den beträchtlichen Geschwindigkeiten, mit welchen sie rotieren, dazu neigen, die Metalle oberflächlich zu verbrennen.
Hiedurch wird die Geschwindigkeit, mit der man die Arbeitsgänge der Polierung durchführen kann, stark beschränkt.
Überdies zeigen sich bei der mechanischen Polierung von Metallen häufig an der Oberfläche "Verfilzungen"und mikroskopische Streifen, die erkennen lassen, dass die polierten Oberflächen gehärtet sind und Spannungen aufweisen. Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Metallen in elektrolytischen Bädern zum Zwecke der Dekapierung oder der oberflächlichen Oxydation sind bereits bekannt. Es wurden auch schon verschiedene saure Bäder für die elektrolytische Polierung von Metallen vorgeschlagen, doch waren diese Bäder teuer, in der Handhabung umständlich oder gefährlich und schliesslich für die grosstechnische Anwendung ungeeignet.
Das Verfahren nach der Erfindung zur anodischen Metallpolierung, welches insbesondere für inoxydable Stähle und für Metalle und Legierungen auf der Grundlage von Kupfer oder Nickel, wie Monel-oder Chromelmetall, anwend- bar ist und bei welchem das zu behandelnde Metall bzw. die zu behandelnde Legierung als Anode in einem sauren elektrolytischen Bade dient, besteht im Wesen darin, dass ein Elektrolyt verwendet wird, der Schwefelsäure, Orthophosphorsäure und Perchlorsäure enthält. Die Perchlorsäure kann dabei durch Einwirkung einer im Elektrolyt enthaltenen Säure auf ein geeignetes Perchlorat freigemacht werden.
Dieses Verfahren führt ohne nachträgliche Tamponierung oder anderweitige Behandlung unmittelbar zu hochpolierten Oberflächen, die im Gegensatz zu den mechanisch polierten Flächen frei von"Verfilzungen"und mikroskopischen Streifen sind, also bei gleichzeitiger wesentlicher Verminderung der Kosten eine verbesserte Beschaffenheit aufweisen.
Obgleich man Polituren mit wässerigen Mischungen von Schwefelsäure, Phosphorsäure und Perchlorsäure, die bis zu 50% Wasser enthalten, erzielen kann, ist es doch vorzuziehen, den Gehalt des Elektrolytbades an Wasser verhältnismässig niedrigzuhalten, da festgestellt wurde, dass im allgemeinen Bäder, welche verhältnismässig wenig Wasser enthalten, zur Erzielung zufriedenstellender Polituren bei geringeren Stromdichten und daher auch mit geringeren Kosten betrieben werden können. Der Anteil an Schwefelsäure kann von 5 bis 85%, jener an Phosphorsäure von 5 bis 85% und jener an Perchlorsäure (oder des Perchloratradikals, welches sie ersetzt) von 0-1 bis 30% schwanken, aber in allen Fällen soll der Gesamtgehalt an Säuren mindestens 50% der fertigen Lösung ausmachen.
Selbstverständlich kann man, anstatt die Perchlorsäure als solche zuzusetzen, sie oder die äquivalente Menge an Perchlorat-Ionen auch durch Reaktion im Elektrolytbad erzeugen oder freimachen. In gleicher Weise kann man an Stelle der freien Säure auch Metallperchlorate verwenden, vorausgesetzt, dass diese in den gewählten Bädern löslich sind. Die Wirkung des Zusatzes an Perchlorsäure oder von Radikalen der äqui-
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valenten Perchlorate zu einem Elektrolytbad, welches Schwefelsäure und Phosphorsäure ent- hält, zeigt sich, verglichen mit Bädern aus
Schwefelsäure und Phosphorsäure, die frei von
Perchlorsäure sind, in dem höheren Glanz oder der besseren Politur, die man auf der Oberfläche des behandelten Metalles erzielt.
Um die besten Resultate innerhalb eines ver- nünftigen Zeitraumes zu erhalten, ist es zweckmässig, verhältnismässig hohe Stromdichten an- zuwenden, obgleich man auf Kosten einer Verlängerung der Behandlungsdauer auch geringere
Stromdichten anwenden kann. Der Zeitraum, welcher notwendig ist, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen, hängt von der Höhe der angewendeten Stromdichten und in einem gewissen Ausmass von dem besonderen zu polierenden Metall und der Ausgangsbeschaffenheit seiner Oberfläche ab. Rauhe Oberflächen erfordern klarerweise eine längere Zeit für die Polierung als andere, welche verhältnismässig eben sind.
Die Behandlung hängt in einem gewissen Masse von einer allfällig vorhergehenden thermischen Behandlung des Metalls ab. Der Zustand der verschiedenen im Metall vorhandenen Phasen beeinflusst den Charakter und die Intensität des Agriffes auf die Kornumhüllung ; in gewissen Fällen ist es notwendig, die Stromdichten zu erhöhen, um zufriedenstellende Polituren zu erzielen.
Die Bildung von hochpolierten und hochglänzenden Oberflächen, wie sie beim Verfahren der vorliegenden Erfindung erhalten werden, steht vermutlich im Zusammenhang mit der Gegenwart einer polarisierenden Schichte bzw. eines Films auf der Oberfläche des Metalls während der anodischen Auflösung. Die Natur dieses Films ist derart, dass der selektive Angriff auf die verschiedenen im Metall oder in der Legierung vorhandenen Phasen nach der Nivellierung auf ein Minimum herabgedrückt wird.
Die anodische Auflösung vollzieht sich offensichtlich mit einer verhältnismässig erhöhten Geschwindigkeit bei hohen Werten der anodischen Polarisation, woraus sich ergibt, dass die anodische Auflösung des Metalls eine Nivellierung der Oberflächen der Kristalle bewirkt und einen Spiegelglanz herbeiführt. Diese Bedingungen liegen bei den blossen Behandlungen zur elektrolytischen Dekapierung, die in der bisherigen Technik üblich waren, nicht vor.
Beispiel :
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<tb>
<tb> BevorBevorzugte <SEP> zugte
<tb> Grenzen <SEP> Werte
<tb> Schwefelsäure......... <SEP> 15-20% <SEP> 15%
<tb> Orthophosphorsäure... <SEP> 63-67% <SEP> 63%
<tb> Perchlorsäure......... <SEP> 0-1-15% <SEP> 5%
<tb> Wasser <SEP> im <SEP> wesentlichen <SEP> 17%
<tb> der <SEP> Rest
<tb>
Mit den oben angegebenen Badzusammensetzungen erhält man verbesserte Polituren auf rostfreiem Chrom-Nickel-Stahl 18-8 und 25-12, auf rostfreien Stählen, die nur Chrom in Mengen von 12 bis 18% enthalten, auf Nickel, Monelmetall, Neusilber, Chromel und den gewöhnlichen Kohlenstoffstählen, wenn man diese Metalle bzw. Legierungen oder daraus hergestellte Gegenstände als Anode in dem Elektrolytbad bei Badtemperaturen, die zwischen gewöhnlicher Tempe-
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einer Stunde oder kürzer oder länger, je nach dem Zustand der ursprünglichen Oberfläche, behandelt.
Die optimalen Werte für den Betrieb
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Man kann technisch in sehr befriedigender Weise bei einer Stromdichte von 25 Amp./M arbeiten.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur anodischen Polierung (Glänzung) von Metallen oder Metallegierungen, insbesondere von inoxydablen Stählen und von Metallen und Legierungen auf der Grundlage von Nickel, wie Monel-oder Chromelmetall, wobei das zu behandelnde Metall bzw. die zu behandelnde Legierung als Anode in einem sauren elektrolytischen Bade dient, dadurch gekennzeichnet, dass der verwendete Elektrolyt Schwefelsäure, Orthophosphorsäure und Perchlorsäure enthält.