AT167638B

AT167638B - Verfahren zur elektrolytischen Polierung von Metallen

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Publication number: AT167638B
Authority: AT
Original assignee: Jacquet Hispano Suiza Soc
Priority date: 1940-10-05
Filing date: 1947-12-29
Publication date: 1951-02-10

Description


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  Verfahren zur elektrolytischen Polierung von Metallen 
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, um metallische Oberflächen durch anodische Behandlung mit einem Glanz zu versehen. Im besonderen betrifft die Erfindung die anodische Behandlung von Metallen in einem wässerigen Elektrolyten, welcher Arsensäure oder die äquivalenten Arseniatradikale enthält, wobei die Gesamtkonzentration an Säure, die von Arsensäure allein oder von einer Mischung der Arsensäure mit Schwefelsäure, Phosphorsäure, Chromsäure oder einer anderen geeigneten Säure geliefert wird, 50-95 Gew.-% beträgt.

   Durch Auswahl einer Elektrolytzusammensetzung, die in den angegebenen Grenzen der Gesamtsäurekonzentration Arsensäure und eine oder mehrere der anderen angegebenen Säuren enthält, kann auf der Oberfläche eines Metalls, wenn dieses als Anode verwendet wird, Spiegelglanz erhalten werden,
Zur anodischen Behandlung eines Metalls wurden schon verschiedene Elektrolytzusammensetzungen vorgeschlagen. In bestimmten Fällen bezweckt man durch die Korrosionswirkung des Elektrolyten die Metalloberfläche zu reinigen, während in anderen Fällen die Korrosionswirkung auf ein Minimum herabgesetzt wird, um eine glänzende, reflektierende Oberfläche zu erhalten. 



  Die anodische Behandlung von Aluminium stellt einen Sonderfall dar, da hiebei nicht nur bezweckt wird, eine glänzende Oberfläche zu erzeugen, sondern auf dieser Oberfläche auch eine dichte, haftende Schicht von Aluminiumoxyd zu bilden, welche als Schutz gegen Korrosion und Abnutzung wirkt. 



   Erfindungsgemäss kann ein Elektrolyt, der Arsensäure oder ein äquivalentes Arseniatradikal in einer wässerigen Säurelösung von ausreichender Gesamtkonzentration an Säure enthält, dazu verwendet werden, Metalle und verschiedene Legierungen in befriedigender Weise anodisch zu behandeln, um deren Oberflächen den angestrebten Glanz zu verleihen.

   Bei der bevorzugten, im einzelnen nachstehend beschriebenen Ausführung der Erfindung wird ein Elektrolyt der erwähnten Art zur Erzeugung einer spiegelglänzenden Oberfläche verwendet, die frei von Streifen und Schich-   tenbildung ist, wie solche für mechanisch polierte Metalloberflächen charakteristisch sind.   
Das Verfahren gemäss der Erfindung besteht im Wesen darin, dass die zu behandelnden Metalle in einem Elektrolytbad der vorstehend angegebenen Zusammensetzung als Anode verwendet werden und während eines genügenden Zeitraumes eine ausreichende Stromdichte angewendet wird, um eine Oberfläche von dem gewünschten Glanz zu erhalten, der im besonderen eine Politur von Spiegelhochglanz sein kann.
Der für die allgemeine Verwendung geeignetste Elektrolyt besteht aus einer wässerigen Lösung von Arsensäure allein oder in Mischung mit Schwefelsäure,

   Phosphorsäure, Chromsäure oder mit zwei oder mehreren dieser Säuren. Der Aus- 
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 arsensäure, die als solche zur Herstellung des Elektrolytbades verwendet werden können oder in diesem durch Einwirkung von Mineralsäuren auf zugesetzte Arseniate entwickelt   werden können.   Um zufriedenstellende Resultate zu erhalten, soll die Konzentration der Arsensäure   (Hg     As 04)   in der Lösung 5-93 Gew.-% betragen, und, falls die Säure allein verwendet wird, soll die Konzentration mindestens 50 Gew.-% der Lösung betragen. Im allgemeinen ist es zweckmässig, dem Elektrolyten eine oder mehrere andere Mineralsäuren zuzusetzen, in welchem Falle die Konzentration der gesamten Säuren 50-95 Gew.-% der Lösung ausmachen soll.

   Die für die Mischung mit   der Arsensäure bevorzugten Mineral-   säuren sind : Schwefelsäure bis   85%,   Phosphorsäure bis 85% und Chromsäureanhydrid   (cor 0,)   im Verhältnis bis zur Sättigung. Will man auf der Oberfläche eines Metalls oder einer Legierung Höchstglanz erzielen, soll die Minimalkonzentration der gesamten   Säuren nicht   unter 60   Gew.-%   liegen. Abgesehen von Metallsalzen, welche infolge anodischer Auflösung des behandelten Metalls in der Lösung vorhanden sein können, 
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 der Erfindung minimal 5% und maximal   50%.   



   Obgleich es möglich ist, die gewünschten Oberflächenwirkungen mit Mischungen von Arsensäure und den anderen Säuren, die wenigstens   50%   

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Wasser enthalten, zu erzielen, ist es angezeigt, den Wassergehalt des Elektrolyten im allgemeinen relativ niedrig zu halten, da im allgemeinen
Bäder mit den geringsten Wassergehalten mit den geringsten Stromdichten betrieben werden können und dementsprechend die geringsten
Stromkosten erfordern. 



   Während der Benützung eines Elektrolyten der beschriebenen Art wird der Gehalt an Metallsalzen, die durch anodische Auflösung des behandelten Metalls gebildet werden, fortschreitend zunehmen. Es kann auch eine Änderung des Wassergehaltes eintreten, indem Wasser verdampft oder elektrolytisch zersetzt wird, oder indem der Wassergehalt durch Kondensation oder Absorption von Luftfeuchtigkeit vermehrt wird. 



  Die Elektrolytzusammensetzung soll aber hinsichtlich der Konzentration an Gesamtsäure und Wassergehalt in den angegebenen Grenzen aufrechterhalten werden, wenn man zufriedenstellende Arbeitsbedingungen erzielen will. 



   Nachstehend werden einige bevorzugte Elektrolytzusammensetzungen angegeben :
Beispiel 1 : Zur elektrolytischen Polierung von reinem Stahl, rostfreiem Eisen, Nickel und Nickellegierungen haben die folgenden Bäder befriedigende Resultate ergeben : 
 EMI2.1 
 
<tb> 
<tb> Bad
<tb> Nr. <SEP> 1 <SEP> Nr. <SEP> 2 <SEP> Nr. <SEP> 3
<tb> % <SEP> % <SEP> %
<tb> Schwefelsäure <SEP> 36 <SEP> 25 <SEP> 10
<tb> Arsensäure <SEP> (H3AsO4) <SEP> 47 <SEP> 69 <SEP> 77
<tb> Wasser <SEP> 17 <SEP> 6 <SEP> 13
<tb> 
 
Mit diesen   Elektrolytbädem   sind auf 18-8-,   25-12- Chrom-Nickelstählen,   auf Kohlenstoff- 
 EMI2.2 
 halten worden, wobei eine Temperatur von etwa 60   C und eine anodische Stromdichte von 0-05 bis   0-1 Amp./cm2   und darüber verwendet wurden. 



   Beispiel 2 : Das nachstehend angegebene Bad wurde zur anodischen Polierung von Kupfer mit einer Stromdichte von 0.43   Amp./cM   und bei einer Temperatur von 55   C während 15 Minuten verwendet : 
 EMI2.3 
 
<tb> 
<tb> Arsensäure <SEP> 84%
<tb> Chromsäure <SEP> (CrO3) <SEP> ............ <SEP> 10%
<tb> Wasser <SEP> 6%
<tb> 
 
 EMI2.4 
 geeignet, u. zw. mit einer Stromdichte von   0-39 Amp./Om2   bei einer Temperatur von 63   C und 8 Minuten Behandlungsdauer. Unter ähnlichen Bedingungen können mit diesem Bad auch Zinklegierungen, Kupfer, reine Stähle und Nickellegierungen poliert werden. 



   Beispiel 3 : Das folgende Bad ist zum Polieren von reinem Stahl der Type 18-8 und Kupfer verwendet worden : 
 EMI2.5 
 
<tb> 
<tb> Arsensäure.................. <SEP> " <SEP> 15%
<tb> Orthophosphorsäure.......... <SEP> " <SEP> 60%
<tb> Wasser <SEP> 25%
<tb> 
 
 EMI2.6 
 Temperatur von 50 bis 70   C einen Spiegelglanz, wenn das Metall 40 Minuten lang als Anode behandelt wird. Der gleiche Spiegelglanz wird 
 EMI2.7 
 
Beispiel 4 : Nachstehendes Bad eignet sich zum anodischen Polieren von Messing, wenn dieses 30 Minuten lang mit einer Stromdichte von   0, 55 Amp.

   Jcm2   behandelt wird. 
 EMI2.8 
 
<tb> 
<tb> Arsensäure <SEP> 15%
<tb> Orthophosphorsäure <SEP> 55%
<tb> Chromsäure <SEP> : <SEP> 3%
<tb> Wasser <SEP> 27%
<tb> 
 
 EMI2.9 
 wünschte Glanz durch anodische Behandlung dieses Metalls in einem Bad nachstehender Zusammensetzung erhalten werden : 
 EMI2.10 
 
<tb> 
<tb> Arsensäure <SEP> 25%
<tb> Schwefelsäure <SEP> 15%
<tb> Orthophosphorsäure............ <SEP> 35%
<tb> Chromsäure <SEP> (CrOg)............ <SEP> 10%
<tb> Wasser...................... <SEP> 15%
<tb> 
 
Bei Aluminium wird die Stromdichte durch den an der Anode entwickelten Film begrenzt. 



   Im allgemeinen können, abhängig von der gewünschten Art der Oberflächenbehandlung, der zu bearbeitenden Metall-oder Legierungsart und der Zusammensetzung des Elektrolyten, Stromdichten zwischen 0-05 und 1-0   Amp./cM   angewendet werden. Auch höhere Stromdichten, wie vorhergehend angegeben, sind anwendbar, wobei der Zeitgewinn durch die höheren Stromkosten aufgewogen wird. Die Behandlungszeit, welche erforderlich ist, um die gewünschten Wirkungen zu erzielen, ist eine Funktion des Wertes der angewendeten Stromdichte und im gewissen Ausmasse des besonderen, der Behandlung unterworfenen Metalls oder der Legierung und der ursprünglichen Beschaffenheit der Metalloberfläche. Rauhe Oberflächen erfordern zur Polierung eine längere Zeit als verhältnismässig glatte Oberflächen. 



   Zur Erzielung einer elektrischen Polierung von ausgezeichneter Beschaffenheit ist eine Behandlungszeit von 5 bis 90 Minuten im allgemeinen als ausreichend befunden worden. Die Temperatur, bei der die anodische Behandlung durchgeführt wird, liegt vorzugsweise zwischen 50 und   750 C,   kann aber von der Raumtemperatur bis zu Temperaturen wenig unterhalb des Siedepunktes des Wassers schwanken. 



   Obwohl eine wässerige Lösung von Arsensäure allein in zufriedenstellender Weise zum Polieren bestimmter Metalle und Legierungen dienen kann, z. B. von Stahl 18-8, ist es vorzuziehen, die Arsensäure mit einer anderen Säure, wie Chromsäureanhydrid, Schwefelsäure oder Ortho- 

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 phosphorsäure, zu kombinieren. Wird eine Mischung von nur zwei Säuren, z. B. Arsensäure und Chromsäure, Arsensäure und Schwefelsäure oder Arsensäure und Phosphorsäure, verwendet, so liegen die Grenzen für die Arsensäure, wie oben dargelegt, zwischen 5 und   93%.   Für Chrom- 
 EMI3.1 
 von 5% bis   85%.   Die Konzentration an Gesamtsäuren soll in jedem Fall zwischen 50 und   95%   variieren. 



   PATENTANSPRÜCHE : 
1. Verfahren zur elektrolytischen Polierung vom Metallen, wobei das zu polierende Metall als Anode in einem sauren Elektrolyten angewendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolyt aus einer wässerigen Lösung der Orthoarsensäure besteht, der gegebenenfalls eine oder mehrere andere Mineralsäuren zugesetzt sind, wobei die Gesamtkonzentration an Säuren zwischen 50 und 95 Gew.-% liegt.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung eines aus einer wässerigen Lösung von Arsensäure und mindestens einer anderen Mineralsäure bestehenden Elektrolyten eine Arsensäurekonzentration zwischen 5 und 93% und eine Gesamtkonzentration an Säuren von mindestens 50%, vorzugsweise 60% oder mehr angewendet werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der verwendete Elektrolyt aus einer Mischung von Arsensäure mit bis zu 85% einer Phosphorsäure besteht, vorzugsweise aus 15% Arsensäure, 60% Orthophosphorsäure und 25% Wasser.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der verwendete Elektrolyt aus einer Mischung von Arsensäure mit Chromsäure, wobei der Anteil an Chromsäure bis zur Sättigung gehen kann, vorzugsweise aus einer Mischung von 84% Arsensäure, 10% Chromsäure und 6% Wasser besteht.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der verwendete Elektrolyt aus einer Mischung von Arsensäure mit zumindest zwei der folgenden Säuren : Schwefelsäure, Phosphorsäure und Chromsäure besteht.

6. Verfahren nach den Ansprüchen l und 2, insbesondere zum Polieren von rostfreiem Stahl, Nickel und Nickellegierungen, wie Monel-und Chromelmetall, dadurch gekennzeichnet, dass der verwendete Elektrolyt aus 47% Arsensäure, 36% Schwefelsäure und 17% Wasser besteht.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, insbesondere zum Polieren von rostfreiem Stahl, Nickel und Nickellegierungen, wie Monel-und Chromelmetall, dadurch gekennzeichnet, dass der verwendete Elektrolyt aus 69% Arsensäure, 25% Schwefelsäure und 6% Wasser besteht.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, insbesondere zum Polieren von rostfreiem Stahl, Nickel und Nickellegierungen, wie Monel-und Chromelmetall, dadurch gekennzeichnet, dass der EMI3.2 9. Verfahren nach Anspruch 4 zum Polieren von Kupfer, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stromdichte von 0-43 Amp./cm2 bei einer Temperatur von 55 C während 15 Minuten angewendet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 4 zum Polieren von Zink, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stromdichte von 0-39Amp./cm2 bei einer Temperatur von 63 C während 8 Minuten angewendet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 3 zum Polieren von rostfreiem Stahl 18-8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stromdichte von 0-28 Amp. jcm2 bei einer Temperatur zwischen 50 und 70 C während 40 Minuten angewendet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 3 zum Polieren von Kupfer, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stromdichte von 0, 55 Amp. jcm2 bei einer Temperatur zwischen 50 und 70 C während 23 Minuten EMI3.3