Elektropoliert

Das Elektropolieren ist eine Oberflächenbehandlung, bei der das zu polierende Metall in einer Elektrolysezelle als Anode wirkt und sich auflöst. Durch die Einwirkung von Strom wird ein polarisierter Film auf der zu behandelnden Metalloberfläche gebildet, wodurch sich die Metallionen durch den ganzen Film ausbreiten können.

Das Elektropolieren

Das Elektropolieren

Das Elektropolieren ist eine Oberflächenbehandlung, bei der das zu polierende Metall in einer Elektrolysezelle als Anode wirkt und sich auflöst. Durch die Einwirkung von Strom wird ein polarisierter Film auf der zu behandelnden Metalloberfläche gebildet, wodurch sich die Metallionen durch den ganzen Film ausbreiten können. Die hervorstehenden Mikro- und Makroteilchen und Spitzen der rauen Oberfläche, wie auch die Bereiche mit Gussnähten, sind Bereiche mit höherer Stromdichte als die restliche Oberfläche, und sie lösen sich schneller, was zu einer glatteren, nivellierten und daher weniger rauen Oberfläche führt. Gleichzeitig findet unter kontrollierten Strom- und Temperaturbedingungen ein Polieren der Oberfläche statt.

Der große Vorteil von Edelstahl besteht darin, dass der Chrom- und Nickelgehalt an der Oberfläche zunimmt, weil Eisen ein Metall ist, das sich leicht auflöst, und somit die Korrosionsbeständigkeit erhöht wird.

Im makroskopischen Maßstab kann die Kontur einer Oberfläche als eine Reihe von Spitzen und Mulden betrachtet werden. Ihre Tiefe und der Abstand zwischen den Spitzen hängen von den Methoden ab, die zur Verfeinerung des Oberflächenfinishs verwendet werden.

Im mikroskopischen Maßstab ist die Oberfläche noch komplexer, mit kleinen überlagerten Unregelmäßigkeiten an den Spitzen und Mulden.

Um eine wirklich glatte Oberfläche zu erzeugen, müssen beide Arten von Unregelmäßigkeiten (die makroskopischen und die mikroskopischen) beseitigt werden.

Somit können die Funktionen eines idealen Polierprozesses wie folgt unterschieden werden:

  1. Glätten: Unregelmäßigkeiten im großen Maßstab (größer als 1 Mikrometer) beseitigen.
  2. Polieren: kleine Unregelmäßigkeiten (kleiner als Hundertstel Mikrometer) beseitigen.

Vergleich zwischen mechanischem und elektrolytischem Polieren

Vergleich zwischen mechanischem und elektrolytischem Polieren

MECHANISCHES POLIEREN

Die mechanische Vorbereitung der Oberflächen kann in zwei Schritte unterteilt werden:

  • Abschleifen: mit abrasiven Techniken, um eine glatte und flache Oberfläche erzeugen.
  • Polieren: mit feinen Schleifmitteln auf Rollen, um eine glatte und glänzende Oberfläche zu erhalten.

Die Untersuchung der Struktur von metallischen Oberflächen, die durch mechanische Polierprozesse hergestellt wurden, zeigt, dass sie dazu führen, dass ein Bereich nahe der Oberfläche stark deformiert wird. Dieser Bereich hat Eigenschaften, die sich von denen des Grundmetalls unterscheiden und im Wesentlichen durch einen Fließprozess erzeugt werden; d. h., dass unter der intensiven mechanischen Poliereinwirkung das Material der Spitzen gezwungen ist, die Mulden auszufüllen.

Diese Oberflächenschicht wird als „Beilby-Schicht“ bezeichnet und hat eine Dicke von einigen Mikrometern. Diese Dicke nimmt mit höherer Polierintensität zu. Die entstehende Struktur ist praktisch amorph und enthält Einschlüsse von Oxiden des Grundmetalls und Verbindungen, die in Polierpasten verwendet werden. Daher ist es selbstverständlich, dass die physikalisch-chemischen Eigenschaften der Oberflächenschicht nach dem mechanischen Polieren anders sind als die des zugrundeliegenden Metalls, was zu mechanischen Spannungen führt, die unter bestimmten Bedingungen zu Korrosionsprozessen führen können.

ELEKTROPOLIERT

Das Elektropolieren (elektrochemisches/elektrolytisches Polieren) funktioniert im Wesentlichen deswegen, weil sich das Metall unter Stromeinwirkung auflöst und sich eine viskose Schicht aus Produkten der Lösung bildet, die sich im Elektrolytbad langsam verbreitet.

Die Dicke dieser Schicht ist nicht konstant, sondern in den Mulden größer. Und da ihr elektrischer Widerstand höher ist als der der Elektropolierlösung, führt dies zu einer Auflösung der Spitzen und einer Ebnung der Oberfläche.

Abb. 1 zeigt das Schema (a) mit einem Querschnitt (im mikroskopischen Maßstab) der Oberfläche zu Beginn des Verfahrens. Im Schema (b) ist zu sehen, wie sich die Oberfläche nach der Behandlung gelöst hat und beginnt sich zu „nivellieren“.

Bei diesem Verfahren wird keine Oberflächenschicht gebildet, wie dies beim mechanischen Polieren der Fall ist, da es das Grundmetall ist, das sich löst. Die Dicke des gelösten Materials variiert zwischen 10 und 25 Mikrometern, abhängig von der verwendeten Stromstärke und der Expositionszeit.

Abb. 2 zeigt eine Mikrophotographie einer mit Schmirgel mit einer Körnung von 180 behandelten Oberfläche, 50-fach vergrößert. Abb. 3 zeigt die gleiche Oberfläche nach dem Elektropolieren. Die im vorhergehenden Schema beschriebene Nivellierungswirkung ist deutlich zu sehen.

Abb. 4 ist eine 50-fach vergrößerte Mikrophotographie einer Spiegeloberfläche, die durch eine mechanische Polierbehandlung mit Polierbürste und -paste erhalten wurde. Deutlich zu sehen sind die kleinen Hohlräume und Kratzer mit definierten Kanten, die die Reinigungswirkung beeinträchtigen. Im Gegensatz dazu zeigt Abb. 5, dass die gleiche elektropolierte Oberfläche keine Hohlräume mit definierten Kanten aufweist. Daher ist bei dieser Art von Oberflächenbehandlung weniger wahrscheinlich, dass sich Fremdmaterialien ablagern.

Daher wird eine elektropolierte Oberfläche, obwohl sie glänzt, nicht so spektakulär aussehen wie eine mechanisch polierte Oberfläche. Aus mikroskopischer und hygienischer Sicht ist sie aber besser, und der Benutzer sollte verstehen, dass eine Oberfläche, die einer Spiegelfläche gleicht, auf mikroskopischer Ebene nicht unbedingt frei von Unebenheiten ist, die Ansammlungen von Mikroorganismen und/oder lokalisierte Korrosionsprozesse verursachen können.

Vorteile der Elektropolitur bei der Herstellung von Leitern

Vorteile der Elektropolitur bei der Herstellung von Leitern

Durch die Verwendung dieses Prozesses, der auf die Herstellung von Leitern aus Edelstahl ausgerichtet ist, können glatte und glänzende Oberflächen und angemessene hygienische Bedingungen erzielt werden, da keine Kratzer vorhanden sind, die die Wirkung der entsprechenden Reinigungsmittel (Chlor, Additive, pH-Wert-Korrekturmittel usw.) im Pool-Wasser beeinträchtigen oder Verschmutzung durch Mikroorganismen hervorrufen und/oder lokalisierte Korrosionsprozesse verursachen könnten.

Aus technischer Sicht ermöglicht das Elektropolieren es, unregelmäßig geformte Teile (Ecken, Schweißzwischenräume usw.) zu bearbeiten. Zum Beispiel können die Gewindebohrungen an Leitergeländern, dort wo die Sprossen angebracht sind, viel effektiver und effizienter behandelt werden, weil bei der Tauchreinigung die Löcher und Gewinde komplett gereinigt werden, nicht nur oberflächlich.

Bei der Arbeit mit dem Elektropolierbad wird das Geländerrohr auch innen behandelt (Schweißnähte, Schrammen am Rohrprofil usw.). Dadurch werden Korrosionsvorgänge im Inneren des Geländerrohrs vermieden, da die (im Falle von polierten Leitern unbehandelten) Innenflächen ja auch mit Wasser in Berührung kommen.

Das Elektropolieren ermöglicht die Behandlung von Kanten, Ritzen, Einschnitten usw., beispielsweise an den Enden der Geländer oder an den Sprossen (Befestigungslöcher des Gleitschutzes aus Kunststoff, Befestigungsbereiche am Kunststoffträger, das Loch für die Erdung usw.).

Das Elektropolieren von Edelstahl erhöht seine Korrosionsbeständigkeit, da dieser Prozess es ermöglicht, die durch das Polieren entstandenen Oberflächenschichten zu beseitigen. Auf der behandelten Oberfläche entsteht eine extrem dünne und durchsichtige Schicht aus Chromoxiden und Nickel, die ihr eine ausgezeichnete Passivität gegenüber zahlreichen chemischen Reagenzien verleiht.

Das Elektropolieren von Edelstahl eliminiert die durch die Erhitzung oder Schweißverfahren entstandene Färbung, indem vorher ein Beizvorgang mit einem Desoxidationsmittel-Passivator durchgeführt wird.

Die Schweißnähte werden effizient behandelt, Zunder und Verunreinigungen werden beseitigt und sie werden gegen das Auftreten von Korrosionsprozessen chemisch stabilisiert.

Das Elektropolieren von Edelstahl hilft, die Tendenz von Flüssigkeiten und Feststoffen, an der Oberfläche anzuhaften, zu reduzieren. Dadurch werden Aspekte wie Reinigung und Abtropfen, sehr wichtige Aspekte bei Pool-Zubehör, verbessert.

Um die besten Ergebnisse zu erzielen, muss das Metall homogen und frei von Oberflächendefekten sein. Defekte, die normalerweise durch mechanisches Polieren verdeckt werden, werden aufgedeckt. Bzw. sie werden durch das Elektropolieren sogar noch offensichtlicher (Einschlüsse, Gussdefekte, Kratzer usw.).

Die Art der durch das Elektropolieren erzeugten Oberfläche ist völlig anders als die, die durch mechanisches Polieren erzeugt wird. Letzteres erzeugt nämlich eine Spiegelfläche, weil es das Material „zwingt“, eine einheitliche Ebene zu erzeugen, die das Licht in einer einzigen Richtung reflektiert.

Beim Elektropolieren ist die Oberfläche anders. Sie ist frei von Kratzern und Spannungen und weist eine dreidimensionale Struktur auf, die das Licht in alle Richtungen reflektiert, wodurch nicht ein glatter Spiegelglanz, sondern ein seidiger Glanz entsteht.

Anwendungen

Aplicaciones

Gemäß den oben erläuterten Eigenschaften wird das Elektropolierverfahren in folgenden Branchen eingesetzt:

  • Lebensmittelindustrie im Allgemeinen, hauptsächlich Molkereien, Brauereien, Weinbau und Kühllager.
  • Chemische, mechanische und Kunststoffindustrie.
  • Hersteller von chirurgischen und zahnärztlichen Instrumenten, medizinischer Bereich und Krankenhäuser.
  • Hersteller von Maschinen und Elementen für die Industrie im Allgemeinen.
  • Hersteller von Schiffszubehör, Schneidwerkzeugen usw.