WO2015139731A1 - Verfahren zum entschichten von keramischen hartstoffschichten von stahl- und hartmetall-substraten - Google Patents

Verfahren zum entschichten von keramischen hartstoffschichten von stahl- und hartmetall-substraten Download PDF

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WO2015139731A1
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hard material
stripping
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Birgit Wittel
Gunnar LAHTZ
Christian BÜCHEL
Jan Prochazka
Andreas Lümkemann
Peter WÄLCHLI
Tibor Cselle
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PLATIT AG
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    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F5/00—Electrolytic stripping of metallic layers or coatings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F3/00—Electrolytic etching or polishing
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    • C25F3/06—Etching of iron or steel
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    • C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F7/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic removal of material from objects; Servicing or operating

Definitions

  • the invention relates to a method for stripping ceramic hard coatings of steel and hard metal substrates, namely of steel and hard metal substrates, which have a ceramic hard material layer on a part of their surface. Furthermore, the invention relates to the method suitable mounts.
  • Carbide tools are used in the tool industry, among other things, and usually consist of tungsten carbide grains and cobalt as a matrix. In order to achieve an improvement in the surface properties, these tools, depending on the application with a hard material layer, such. As titanium nitride or chromium nitride, coated by vacuum coating method. Hard coatings may be present as a single layer or as a multilayer, depending on the application of the tool, and include at least one of the chemical elements Al, Ti, Cr, Si, which may be oxides, nitrides, carbides or mixed compounds, e.g. Carbonitrides acts. These hard coatings are also called ceramic layers.
  • Decoating the hard material layer becomes necessary if the tool is to be reused after use and regrinding, or if a defective coating has to be removed from the tool.
  • the difficulty with the stripping consists on the one hand in the different applied materials which are used in a hard material layer or whether multilayers or single layers are present and on the other hand in the chemical instability of the cemented carbide per se.
  • Tools made of high-speed steel are coated with the same hard-coat materials as carbide tools. However, they are in the production Because of their chemical resistance, they are easier to decoat than tungsten carbide tools.
  • the stripping processes are subdivided into groups of different hard material layers, a first group comprising Ti and Al based layers on carbide tools and high speed steel tools, e.g. As TiN, TiCN, TiAIN, ⁇ , TiAIN / SiN, present as a monoblock layer, gradient layer or multilayer coating.
  • a decoating method which is based on the wet-chemical removal of hard material layers using complexly composed hydrogen peroxide solutions is customary here, wherein typically the hard metal tool is protected by the application of a protective voltage.
  • the decoating time is based on a 2 ⁇ thick, monoblock hard material layer between 4 - 24 h and is thus very long.
  • the consumption of chemicals which must be constantly renewed during these very long stripping times, is very high.
  • complex layer systems such as AITiCrN this method fails. A stripping is no longer possible.
  • a wet-chemical removal of hard coatings is also carried out using complex-composed hydrogen peroxide solutions, but without application of protective stress on the tool, but at elevated temperature.
  • the stripping time is based on a 2 ⁇ thick monoblock hard material layer between 1 - 4 h.
  • a second group comprises Cr-based coatings on cemented carbide tools and high speed steel tools, e.g. B. CrN, AICrN.
  • a decoating method for both types of tools is customary here, which is based on the wet-chemical use of a mixture of permanganate solution and alkali. The consumption of chemicals is low here and the stripping times of a 2 ⁇ m thick hard material layer, which is 1 hour, is relatively short.
  • a third group includes CrTi based coatings on cemented carbide tools and high speed steel tools, e.g. CrTiN, AITiCrN. For these highly complex hard coating systems, no chemical removal options on carbide tools are known. Such coated tools had to be stripped by mechanical methods and the effort is very high.
  • the stripping of high-speed steel tools is based on an electrochemical process which, as an electrolyte, has a complex basic peroxide solution.
  • the chemicals are quickly consumed during stripping and thus the effort is very high.
  • the process fails here.
  • Further decoating processes which are accessible on the market also work in the wet-chemical field and showed good results with respect to the attackability of the carbide tool in the hard-material layer systems of FIG. 1. and 2nd group.
  • the stripping time was also unreasonably high.
  • a method for stripping hard metal tools is known from WO 99/54528 A1, which enables the blasting off of a hard material layer from the hard metal tool.
  • a tungsten oxide layer is electrolytically formed on the hard metal tool, which then has to be removed in a mechanical aftertreatment.
  • This procedure is very fast, as it allows the first and second groups to disperse in less than 30 minutes. speaks.
  • the disadvantage here is the need for a mechanical aftertreatment of the tungsten oxide layer formed.
  • a method which removes surface areas by means of pulsed current from components.
  • a turbine blade is specified by way of example, which consists of a nickel-cobalt superalloy.
  • the layer to be removed is metallic, in particular of the composition MCrAIY, where M stands for an element from the group consisting of iron, cobalt or nickel.
  • M stands for an element from the group consisting of iron, cobalt or nickel.
  • the object of the present invention is to propose a process for stripping which removes hard material layers of the first group more quickly and easily from cemented carbide tools, but nevertheless can dispose of hard material layers of the second group of cemented carbide and high speed steel tools, and hard material layers of the third Group that can not be removed chemically, or only partially removed, can quickly and easily decoat on carbide and high speed steel tools.
  • the object of the invention is achieved by a method according to claim 1.
  • the measures of the invention initially have the consequence that for ceramic-coated hard metal workpieces and for workpieces with a ceramic hard material layer, a method is provided which removes the ceramic layer up to an adhesive layer or up to the hard metal layer.
  • the workpiece in particular in the area in which there is no ceramic layer, is spared from chemical attack.
  • this becomes very thin adhesion-promoting layer removed, namely - as is well known and customary - with peroxide solutions under protective voltage on the tool.
  • the process according to the present invention will lead to rapid stripping times, but the hard metal is attacked here and must be aftertreated by mechanical methods, such as regrinding, polishing or microblasting.
  • the method according to the present invention is intended for ceramic hard coatings of the second and third groups. If an adhesion-promoting layer of TiN is present, it is stripped to this with the new process and removed in a second step with conventional methods, this very thin primer layer. This is done with peroxide solutions at elevated temperature. If there is no bonding layer of TiN, the process is completely stripped. However, in a further step, it is advisable to use a peroxidic stripping bath customary in the art at elevated temperature in order to remove discolorations which may occur during use of the novel process.
  • the end point detection is carried out by measuring or determining the voltage required to reach a certain current, after observing a decrease in the voltage, the voltage returns to its original value. It is particularly advantageous if the workpieces are placed in a holder which is designed to accommodate workpieces of different diameters, to contact them and at the same time to protect the uncoated material surfaces against attack, in order to then dispose them in a pulsed process ,
  • the voltage source is a current of 10 A to 50 A, preferably 20 A to 40 A and most preferably 26 A to 35 A, current-controlled pulsed, preferably unipolar and most preferably unipolar with a rectangular pulse shape with a Frequency of 1 Hz to 40 Hz, preferably 2 Hz to 20 Hz and most preferably 3 Hz to 8 Hz and a duty cycle (duty cycle) of greater than 25%, preferably greater than 50% and most preferably greater than 75%.
  • a current of 10 A to 50 A preferably 20 A to 40 A and most preferably 26 A to 35 A
  • current-controlled pulsed preferably unipolar and most preferably unipolar with a rectangular pulse shape with a Frequency of 1 Hz to 40 Hz, preferably 2 Hz to 20 Hz and most preferably 3 Hz to 8 Hz and a duty cycle (duty cycle) of greater than 25%, preferably greater than 50% and most preferably greater than 75%.
  • the voltage source in the case of a basic electrolyte, it is advantageous for the voltage source to have a current of 50 A to 200 A, preferably 80 A to 150 A and most preferably 90 A to 15 A, current-controlled pulsed, preferably unipolar and most preferably unipolar with a rectangular pulse shape at a frequency of 5 Hz to 40 Hz, preferably 10 Hz to 35 Hz and most preferably 20 Hz to 30 Hz and a duty cycle (duty cycle) of less than 50%, preferably less than 35% and most preferably less than 25%.
  • a current of 50 A to 200 A preferably 80 A to 150 A and most preferably 90 A to 15 A
  • current-controlled pulsed preferably unipolar and most preferably unipolar with a rectangular pulse shape at a frequency of 5 Hz to 40 Hz, preferably 10 Hz to 35 Hz and most preferably 20 Hz to 30 Hz and a duty cycle (duty cycle) of less than 50%, preferably less than 35% and most preferably less than 25%.
  • An advantageous holder for carrying out the method for a plurality of workpieces has a conductive base housing with electrical contacting and at least one power supply, a lid with bore openings and seals for different plugs, which are preferably in turn provided with holes of different diameters. It is advantageous if the holder, the base housing and the cover and the power supply rails are coated with an electrically insulating layer, the insulator material is resistant to chemicals and not applied to the contact surfaces, the plug, which are provided with holes of different diameters to different To be able to accommodate diameters of workpieces, made of electrically non-conductive materials that are resistant to chemicals, preferably made of polyoxymethylene.
  • the plugs may be equipped with O-rings to prevent the ingress of chemicals between the workpiece and the plug.
  • An advantageous holder for carrying out the method for workpieces which have uncoated surfaces on several subregions, in particular hobs comprises an insulating base plate into which a steel receptacle with electrical contacts and power supply is inserted and serves as an anode and at the same time protects the male workpiece against chemical attack and preferably the workpiece holds upright.
  • a conductive cylinder, which is provided as a cathode and which is connected via electrical con can be contacted, a plastic plug 60 which protects the workpiece elsewhere from chemical attack.
  • the cylinder, the plastic receptacle and the steel receptacle can be exchangeable designed to cover the different sizes and shapes of workpieces and can contact.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the arrangement for carrying out the method according to a first exemplary embodiment of the invention with a holder for a multiplicity of workpieces;
  • Figure 2 is a perspective view of a holder for receiving a plurality of workpieces, in this case from Schaftttechnikmaschinees, for positioning in the electrolyte.
  • FIG. 3 is a detailed representation of the functional elements of FIG.
  • Figure 4 is a view from the side of the holder according to Figures 2 and 3; a schematic representation of the arrangement for carrying out the method according to a second embodiment of the invention;
  • FIG. 5 a perspective view of an alternative holder for receiving a workpiece, here a mill in which the surfaces to be stripped between two uncoated portions is, according to the arrangement of Figure 5; a detailed representation of the functional elements of Figure 6;
  • a perspective view, namely a photograph of the holder according to Figure 2 to 4, are used in the shaft tools;
  • a representation, namely a photograph of the holder according to Figure 2 to 4 are used in the shaft tools;
  • Hard material layers of the first group and the third group can have a TiN adhesion-promoting layer with a layer thickness of less than 0.5 ⁇ between the tool and the actual hard material layer from the layer structure. It forms a transition phase to the actual functional hard material layer.
  • hard material layers of the first and third groups in a suitable wet chemical approach with the help of electrical pulses targeted from the surface to the adhesive layer of TiN can be stripped in no time. It was also apparent from the experiments that if hard material layers do not have a TiN adhesion layer between carbide tool and hard material layer, they can be stripped off just as quickly by the same wet-chemical approach and with the aid of electrical pulses. This is especially true for the hard material layers of the second group. However, here the hard metal tool is attacked on the surface and must be post-treated.
  • hard material layers of the second and third group can be stripped in a suitable wet chemical approach with the help of electrical pulses targeted to either the TiN adhesion layer or in the absence of such to the surface of Schnellarbeitsstahl- tool within a short time.
  • Hard material layers of the first group can not be stripped by this method on high speed steel tools because the wet chemical approach used here destroys the high speed steel substrate.
  • the coated tool serves as a positive pole (electrical anode), steel sheets or steel rings, or other metallic objects as a negative pole (electric cathode).
  • the electrolyte used depends on the ceramic constituents in the hard material layer.
  • both electrolytes are operated at room temperature.
  • a uniformly positive current-pulsed signal is now induced until the EntSchichtung occurred.
  • the decoating time is 2 ⁇ thick hard material layer between 10 sec and 5 min., Depending on the hard material layer, electrolyte used and tool material used.
  • the applied current per tool is dependent on the coated surface, thus also on the diameter and geometry of the tool, on the type of ceramic coating and thus also on the electrolyte and can be determined specifically by means of experiments.
  • the applied current for a carbide end mill (0 8 mm, coated length 40 mm) with coating of the layer type of the second group with a layer thickness of 3 ⁇ m, which is stripped in the basic electrolyte, is 10-1 1 A.
  • the applied current in the same carbide shank tool as described above, but coated with a layer type of the first G group, but which is stripped with the acidic electrolyte is 3 A. If several tools clamped in the holder, the tools behave like resistors in a parallel circuit.
  • the frequency of the pulse and its functional form are also critical parameters in this type of stripping. It is pulsed current-controlled, preferably with a uniform geometry and most preferably with a rectangular bipolar pulse shape.
  • the frequency of the pulse is see electrolytes at 5 Hz to 40 Hz, preferably 10 Hz to 35 Hz and most preferably 20 Hz to 30 Hz and a duty cycle (duty cycle) of less than 50%, preferably less than 35% and most preferably less than 25%.
  • the frequency is 1 Hz to 40 Hz, preferably 2 Hz to 20 Hz and most preferably 3 Hz to 8 Hz and a duty cycle (duty cycle) of greater than 50%, preferably greater than 70% and most preferably greater than 85%.
  • the TiN adhesive layer remaining on the tools is then stripped of a suitable wet-chemical process for the base material, ie high-speed steel or hard metal.
  • a suitable wet-chemical process for the base material ie high-speed steel or hard metal.
  • the TiN adhesion layer can be removed within 5 - 10 min. An attack of the carbide does not take place in this short time.
  • the holder has the function of receiving shank tools of different diameters, contacting them while protecting the uncoated shaft surfaces from attack, and then decelerating them in a pulsed process.
  • the holder 50 for shank tools consists of a conductive base housing 52 with electrical contact and at least one power supply element, in the present embodiment, a power supply rail 56, a cover 55 with bore openings and seals for different plugs 54, which are preferably in turn provided with holes of different diameters.
  • Base housing 52 and cover 55 and power supply rails 56 are coated with an insulator, which insulator material must be resistant to chemicals and must not be applied to the contact surfaces.
  • the plugs 54 which are provided with bores of various diameters in order to accommodate different diameters of shank tools, are made of non-conductive materials which are resistant to chemicals. The plug height varies to cover different high uncoated shaft lengths.
  • the plugs 54 are equipped with O-rings to prevent ingress of chemicals between the stem and plug 54.
  • a contact rail 57 is also shown, on which the tool 10 is, and a two-sided contact spring 58, wherein the contact rail 57 serves as a clamping device for the contact spring.
  • a characteristic feature of using the holder in combination with the guide plugs is that after the pulsed stripping and subsequent removal of the TiN adhesion layer, a small ring of undeclared or slightly attacked surface remains on the shaft tool, as there is little overlap between plug and coated shaft surface and / or a slight overlap between free shaft surface and electrolyte is present.
  • a special design of a holder has the function, for example, to take hobs of different diameters, thereby contacting them and at the same time to protect the uncoated surfaces from attack, in order to then disassemble them in a pulsed process.
  • the holder consists of a bottom plate 75, in which an insulating receptacle 74 is introduced and the male workpiece 10 protects against chemical attack and preferably the workpiece 10 holds upright.
  • An electrical contact 76 for the workpiece serves as the anode, a conductive cylinder 72 which is provided as a cathode and which can be contacted via electrical contacts, and an insulating plug 60 which protects the workpiece 10 from chemical attack elsewhere.
  • the cylinder 72, the insulating receptacle 74 and the insulating plug 60 can be exchanged to cover and contact the various sizes and shapes of the workpieces 10.
  • the method for stripping shank tools is carried out in the exemplary embodiment described here-illustrated in FIG. 1-as follows: 1.
  • the shank tools 10 to be stripped are inserted into the protective plugs matching the diameter and height and pressed into the holder 50.
  • the holder with the shank tools 10 to be stripped is contacted with the positive pole of a current pulse generator 40.
  • electrolytic bath 30 it has to be decided which electrolytic bath 30 to use, namely an acidic electrolyte for layers of the first group and a basic electrolyte for layers of the second and third group.
  • the contacted holder 50 is placed in the selected electrolyte bath 30.
  • Two steel electrodes 20 are placed on both sides of the bracket and contacted with the negative pole of the current pulser.
  • the distance between the steel electrodes and the shaft tool is 0.5 cm to max. 2.5 cm.
  • the electrical voltage source generates a function of the current over the stripping time, thereby generating a constantly accurate stable current. Since the surface of the tools in the decoating process and thus also the resistance is changed, a decrease in the voltage is observed. When the titanium nitride layer is reached, the resistance increases so much until the voltage has reached its original value.
  • the voltage curve lies in the range of approx. 2-10 V and a voltage difference of approx. 2-4 V is to be expected.
  • the power supply is stopped every 20 to 30 seconds and the holder is checked for stripping with the shank tools.
  • the EntSchichtung is finished depending on the composition of the hard material layer at 2 ⁇ layer thickness within 10 seconds to 30 minutes to the tool or the TiN adhesion layer.
  • the TiN adhesive layer is then completely stripped off with a conventional wet-chemical approach.
  • the stripping without TiN adhesion layer requires the same pulsed stripping time.
  • a further chemical stripping is not necessary, but a mechanical aftertreatment takes place because of the attack of the substrate.
  • the other hobbing process is provided in one exemplary embodiment for stripper milling, shown in FIG. 5:
  • the hob 10 to be stripped is contacted with the positive pole of a current pulse generator 30 and placed in the holder according to FIGS. 6 and 7 and provided with a protective plug 60. It must be decided which electrolytic bath 30 is to be used, namely an acidic electrolyte for layers of the first group and a basic electrolyte for layers of the second and third group.
  • the contacted hob 10 is placed in the selected electrolyte bath 30. At a distance of 0.5 cm to max. 2.5 cm, a stainless steel ring-steel electrode, which has been gilded, is placed centered around the hob. This steel electrode is connected to the negative pole of the pulse generator 30.
  • Example 1 Example:
  • the EntSchichtung is finished depending on the composition of the hard material layer at 2 ⁇ layer thickness within 1 to 10 minutes to the TiN adhesion layer.
  • TiN adhesive layer is then completely stripped off with a conventional wet chemical approach.
  • the stripping without TiN adhesion layer requires the same pulsed stripping time.
  • a further chemical stripping is not necessary, but a mechanical aftertreatment due to the attack of the substrate.
  • a carbide hob (d 470 mm) with a 7.2 ⁇ thick AITiN layer (layer type table: layer # 6), a Hurrbedeck harsh consisting of Al, Ti, N and existing TiN adhesion promoting layer was in a 12% nitric acid solution as Electrolyte immersed, with a pulsed current iconce Of 30 A with a frequency of 5Hz, a duty cycle of 98% stripped to the adhesive layer layer TiN.
  • the ring-steel electrode had a distance to the HM tool of 1 .5 cm. The stripping time was 3 min.
  • the TiN adhesion layer is completely stripped off in a peroxidic de-coating bath under the action of protective voltage on the shank tools.
  • the stripping time here is about 5 to 10 minutes. In the scanning electron microscope, no attacks on the tools after the EntSchichtung were found.
  • the ring-steel electrode had a distance to the HM tool of 1 .5 cm. The stripping time was 2 min.
  • Example 6 Example 6:
  • the TiN adhesion layer is dissolved in a peroxidic removal Under the influence of protective voltage on the shank tools, the bath is completely stripped.
  • the stripping time here is about 10 to 15 minutes.
  • the ring steel electrode was spaced from the high speed steel hob of 1 .0 cm.
  • the stripping time was 1 1 min.
  • the brownish discoloration which resulted from the pulsed stripping is removed in a peroxidic stripping bath at elevated temperature. The stay in the bath is about 5 minutes.

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Abstract

Um ein Verfahren zum Entschichten von keramischen Hartstoffschichten von Stahl- und Hartmetall-Substraten, die auf einem Teil ihrer Oberfläche eine keramische Hartstoffschicht aufweisen, zu verbessern und für weitere Anwendungen zugänglich zu machen, wird vorgeschlagen, dass die zu entschichtenden Werkstücke (10) - vorzugsweise mit einem Teil ohne keramische Hartstoffschicht - in die von Durchmesser und Höhe passenden Schutzelemente, vorzugsweise Schutzstopfen, gesteckt und in eine Halterung (50) eingedrückt werden, die Halterung mit den zu entschichtenden Werkstücke (10) mit dem Pluspol eines Strompulsgebers kontaktiert wird, ein elektrolytisches Bad ausgewählt wird, welches entweder sauer oder basisch ist, die kontaktierte Halterung in das ausgewählte Elektrolytbad (30) gestellt wird, zumindest eine Elektrode (20) an einem vorbestimmten Abstand zur Halterung platziert und diese mit dem negativen Pol des Strompulsgebers (40) kontaktiert wird, das Entschichten mittels des Pulsgenerators durchgeführt wird, wobei fortlaufend eine Endpunkterkennung oder in zeitlichen Abständen eine Kontrolle auf Entschichtung durchgeführt wird.

Description

Verfahren zum Entschichten von keramischen Hartstoffschichten von Stahl- und Hartmetall-Substraten
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entschichten von keramischen Hartstoffschichten von Stahl- und Hartmetall-Substraten, nämlich von Stahl- und Hartmetall-Substraten, die auf einem Teil ihrer Oberfläche eine keramische Hartstoffschicht aufweisen. Weiterhin betrifft die Erfindung für das Verfahren geeignete Halterungen.
Stand der Technik
Hartmetall-Werkzeuge finden unter anderem Verwendung in der Werkzeugindustrie und bestehen in der Regel aus Wolfram-Carbidkörner und Cobalt als Matrix. Um eine Verbesserung der Oberflächeneigenschaften zu erzielen, wer- den diese Werkzeuge je nach Anwendungszweck mit einer Hartstoffschicht, wie z. B. Titannitrid oder Chromnitrid, durch Vakuumbeschichtungsverfahren beschichtet. Hartstoffschichten können je nach Anwendungszweck des Werkzeuges als einzelne Schicht oder als Multilayer vorliegen und beinhalten mindestens eins der chemischen Elemente AI, Ti, Cr, Si, wobei es sich um Oxide, Nitride, Carbide oder Mischverbindungen, z.B. Carbonitride handelt. Man bezeichnet diese Hartstoffschichten auch als keramische Schichten.
Ein Entschichten der Hartstoffschicht, nämlich einer keramischer Schicht, wird notwendig, wenn das Werkzeug nach dem Gebrauch und Nachschleifen wieder verwendet werden soll oder eine fehlerhafte Beschichtung von dem Werkzeug zu entfernen ist. Die Schwierigkeit beim der Entschichten besteht einerseits in den unterschiedlichen aufgebrachten Materialien, welche in einer Hartstoffschicht zum Einsatz kommen oder ob Multilagen oder Einzelschichten vorliegen und andererseits in der chemischen Unbeständigkeit des Hartmetalls an sich. Werkzeuge aus Schnellarbeitsstahl werden mit den gleichen Hartstoffschichtmaterialien beschichtet wie Hartmetall-Werkzeuge. Sie sind jedoch in der Herstel- lung günstiger und lassen sich auf Grund ihrer chemischen Beständigkeit leichter Entschichten als Hartmetall-Werkzeuge.
Die Entschichtungsprozesse werden nach Gruppen unterschiedlicher Hartstoff- schichten unterteilt, wobei eine erste Gruppe Ti und AI basierende Schichten auf Hartmetallwerkzeugen und Schnellarbeitsstahl-Werkzeugen umfasst, z. B. TiN, TiCN, TiAIN, ΑΙΤΊΝ, TiAIN/SiN, vorliegend als Monoblock-Schicht, Gradient- Schicht oder Multilagen-Schicht. Üblich ist hier ein Entschichtungsverfahren, welches auf dem nasschemischen Entfernen von Hartstoffschichten unter Ver- wendung von komplex zusammengesetzter Wasserstoffperoxidlösungen basiert, wobei typischerweise das Hartmetallwerkzeug durch das Anlegen einer Schutzspannung geschützt wird. Die Entschichtungszeit liegt ausgehend von einer 2 μιη dicken, Monoblock Hartstoffschicht zwischen 4 - 24 h und ist damit sehr lang. Ebenso ist der Verbrauch der Chemikalien, die bei diesen sehr langen Ent- schichtungszeiten ständig erneuert werden müssen, sehr hoch. Bei komplexen Schichtsystemen, wie beispielsweise AITiCrN versagt dieses Verfahren. Ein Entschichten ist nicht mehr möglich.
Bei Schnellarbeitsstahl-Werkzeugen wird ebenfalls eine nasschemische Entfer- nung von Hartstoffschichten unter Verwendung von komplex zusammengesetzten Wasserstoffperoxidlösungen durchgeführt, jedoch ohne Anwendung von Schutzspannung auf dem Werkzeug, dafür unter erhöhter Temperatur. Die Entschichtungszeit liegt ausgehend von einer 2 μιη dicken, Monoblock Hartstoffschicht zwischen 1 - 4 h.
Eine zweite Gruppe umfasst Cr basierende Schichten auf Hartmetallwerkzeugen und Schnellarbeitsstahl-Werkzeugen, z. B. CrN, AICrN. Üblich ist hier ein Entschichtungsverfahren für beide Werkzeugtypen, welches auf dem nasschemischen Einsatz eines Gemisches aus Permanganatlösung und Lauge beruht. Der Chemikalienverbrauch ist hier gering und die Entschichtungszeiten von einer 2 μιη dicken Hartstoffschicht, welche bei 1 Stunde liegt, ist relativ kurz. Eine dritte Gruppe umfasst CrTi basierende Schichten auf Hartmetallwerkzeugen und Schnellarbeitsstahl-Werkzeugen, z. B. CrTiN, AITiCrN. Für diese hoch komplex aufgebauten Hartstoffschichtsysteme sind keine chemischen Entschich- tungsmöglichkeiten auf Hartmetall-Werkzeugen bekannt. Derart beschichtete Werkzeuge mussten mittels mechanischer Verfahren entschichtet werden und der Aufwand ist hierfür sehr hoch.
Das Entschichten von Schnellarbeitsstahl-Werkzeugen basiert auf einem elekt- rochemischen Verfahren, welches als Elektrolyten eine komplex zusammengesetzte basische Peroxidlösung aufweist. Die Chemikalien sind beim Entschichten schnell verbraucht und damit wird der Aufwand sehr hoch. Bei einigen Varianten der AITiCrN- Hartstoffschicht versagt hier aber das Verfahren. Weitere auf dem Markt zugängliche Entschichtungsprozesse arbeiten ebenso im nasschemischen Bereich und zeigten bezüglich der Angreifbarkeit des Hartmetall-Werkzeuges gute Resultate bei den Hartstoff-Schichtsystemen der 1 . und 2. Gruppe. Jedoch war auch die Entschichtungszeit unangemessen hoch.
Im Bereich des Entschichtens der ersten und zweiten Gruppe von Schnellar- beitsstahl-Werkzeugen sind die bekannten Prozesse teilweise ähnlich aufgebaut wie das oben erwähnte Verfahren.
Mit den bekannten Entschichtungsprozessen müssen bei den Hartstoff- Schichtsystemen der dritten Gruppe, wenn sie überhaupt einsetzbar sind, nur sehr langsame Entschichtungszeiten auf Hartmetall-Werkzeugen von wesentlich mehr als 24 h in Kauf genommen werden.
In der nachstehenden Tabelle sind die bekannten und in der Industriepraxis verwendeten Hartstoffschichten nach Gruppen und Haftvermittlungsschicht in einem Überblick aufgeführt.
Figure imgf000006_0001
Ein Verfahren zum Entschichten von Hartmetallwerkzeugen ist aus der WO 99/54528 A1 bekannt, welches das Absprengen einer Hartstoffschicht vom Hartmetallwerkzeug ermöglicht. Dabei wird auf dem Hartmetallwerkzeug elektrolytisch eine Wolframoxidschicht gebildet, die anschliessend in einer mechanischen Nachbehandlung entfernt werden muss. Dieses Verfahren ist sehr schnell, da es Entschichtungszeiten der ersten und zweiten Gruppe unter 30 min ver- spricht. Nachteilig ist hier die Notwendigkeit einer mechanischen Nachbehandlung der gebildeten Wolframoxidschicht.
Aus der WO 2003/085 174 A2 ist ein Verfahren bekannt, welches Oberflächen- bereiche mittels gepulsten Strom von Bauteilen entfernt. Als Bauteil wird beispielhaft eine Turbinenschaufel angegeben, welche aus einer Nickel-Cobalt- Superlegierung besteht. Die zu entfernende Schicht ist metallisch mit insbesondere der Zusammensetzung MCrAIY, wobei M für ein Element aus der Gruppe Eisen, Kobalt oder Nickel steht. Für ein Entschichten von keramischen Schichten von Werkstücken, nämlich von Stahl- und Hartmetall-Substraten, die auf einem Teil ihrer Oberfläche eine keramische Hartstoffschicht aufweisen, ist das aus der WO 2003/085 174 A2 bekannte Verfahren in der dort offenbarten Form nicht geeignet. Darstellung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung setzt sich zur Aufgabe, ein Verfahren zum Entschichten vorzuschlagen, welches Hartstoffschichten der ersten Gruppe schneller und einfacher von Hartmetall-Werkzeugen entfernt, Hartstoffschichten der zweiten Gruppe von Hartmetall- und Schnellarbeitsstahl-Werkzeugen gleichwohl zu ent- schichten vermag, und Hartstoffschichten der dritten Gruppe, die bislang nicht oder nur teilweise chemisch entfernt werden können, ebenso schnell und einfach auf Hartmetall- sowie Schnellarbeitsstahl-Werkzeugen entschichten kann.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Die Massnahmen der Erfindung haben zunächst einmal zur Folge, dass für keramisch beschichtete Hartmetall-Werkstücke und für Werkstücke mit einer keramischen Hartstoffschicht ein Verfahren zur Verfügung gestellt wird, welches bis zu einer Haftschicht oder bis zur Hartmetallschicht die keramische Schicht entfernt. Dadurch bleibt das Werkstück, insbesondere in dem Bereich, in dem sich keine keramische Schicht befindet, vom chemischen Angriff verschont. Gemäss der vorliegenden Erfindung wird allenfalls erst in einem zweiten Schritt diese sehr dünne Haftvermittlungsschicht entfernt, nämlich - wie bekannt und üblich - mit peroxidischen Lösungen unter Schutzspannung am Werkzeug.
Da die Entschichtungszeit im Verfahrensschritt gemäss der vorliegenden Erfin- dung im Minutenbereich und im zweiten, herkömmlichen Schritt aufgrund der sehr dünnen Haftschicht ebenfalls im Minutenbereich liegt, findet kein Angriff mehr auf dem Hartmetall statt. Damit wird der Nachteil des Verfahrens aus der WO 2003/085 174 A2 behoben, dass das Werkstück in dem Bereich, in dem sich keine zu entschichtende Oberflächenschicht befindet, angegriffen würde.
Bei Hartstoffschichtsystemen der ersten und der dritten Gruppe ohne eine TiN- Haftvermittlungsschicht wird das Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung zu schnellen Entschichtungszeiten führen, jedoch wird das Hartmetall hier angegriffen und muss über mechanische Methoden, wie Nachschleifen, Aufpolieren oder Mikrostrahlen nachbehandelt werden. Für Schnellarbeitsstahl-Werkzeuge ist das Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung für keramische Hartstoffschichten der zweiten und dritten Gruppe vorgesehen. Liegt eine Haftvermittlungsschicht aus TiN vor, so wird bis zu dieser mit dem neuen Verfahren entschichtet und in einem zweiten Schritt mit üblichen Methoden, diese sehr dünne Haftvermittlungsschicht entfernt. Dies geschieht mit peroxidischen Lösungen unter erhöhter Temperatur. Liegt keine Haftvermittlungsschicht aus TiN vor, so wird mit dem Verfahren vollständig entschichtet. Es empfiehlt sich aber in einem weiteren Schritt ein nach Stand der Technik übliches peroxidisches Entschichtungs- bad unter erhöhter Temperatur einzusetzen, um Verfärbungen, die während dem Einsatz des neuen Verfahrens entstehen können, zu entfernen.
Vorteilhaft ist es, wenn die Endpunkterkennung dadurch durchgeführt wird, dass die Spannung gemessen oder bestimmt wird, die zum Erreichen eines bestimmten Stromes benötigt wird, nach einem Beobachten eines Absinken der Span- nung die Spannung wieder ihren ursprünglichen Wert erreicht. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Werkstücke in eine Halterung gesteckt werden, die so ausgebildet ist, dass sie Werkstücke mit unterschiedlichen Durchmessern aufzunehmen vermag, sie dabei zu kontaktieren und gleichzeitig die unbeschichteten Werkstoffoberflächen vor Angriff zu schützen, um sie dann im gepulsten Verfahren zu entschichten.
Als geeignete und vorteilhafte Elektrolyte haben sich 2 bis 50 %ige Mineralsäuren mit einem pH-Wert 0.5 bis -1 .1 , vorzugsweise 5 bis 25 %ige Salpetersäure mit einem pH-Wert von 0.09 bis -0.7 und einer Stoffmengenkonzentration c= 0.81 mol/dm3 bis 4.54 und höchst vorzugsweise 8 bis 15 %ige Salpetersäure mit einem pH-Wert -0.12 bis -0.41 und einer Stoff mengenkonzentration c= 1 .32 mol/dm3 bis 2.58 als saurer Elektrolyt und eine Lösung von 1 L Wasser, 10 ml bis 500 ml einer 50%igen Lauge mit einem pH-Wert 13.1 bis 14.8 und einer Stoffmengenkonzentration c= 0.14 mol/dm3 bis 6.9, vorzugsweise 20 ml bis 100 ml einer 50%igen Lauge mit einem pH-Wert 13.4 bis 14.1 und einer Stoff mengenkonzentration c= 0.27 mol/dm3 bis 1 .36 und höchst vorzugsweise 30 ml bis 80 ml einer 50%igen KOH mit einem pH-Wert 13.6 bis 14.0 und einer Stoffmengenkonzentration c= 0.405 mol/dm3 bis 1 .0 und 4 g bis 55 g eines Oxidationsmittels, vorzugsweise 10 g bis 35 g eines Permanganats mit einer Stoffmengenkonzent- ration c= 0.06 mol/dm3 bis 0.23 und höchst vorzugsweise 15 g bis 25 g Kaliumpermanganat mit einer Stoffmengenkonzentration c= 0.095 mol/dm3 bis 0.158 als basischer Elektrolyt herausgestellt.
Bei einen sauren Elektrolyt ist es vorteilhaft, wenn die Spannungsquelle einen Strom von 10 A bis 50 A, vorzugsweise 20 A bis 40 A und höchst vorzugsweise 26 A bis 35 A, stromgesteuert gepulst, vorzugsweise unipolar und höchst vorzugsweise unipolar mit einer rechteckigen Pulsform mit einer Frequenz von 1 Hz bis 40 Hz, vorzugsweise 2 Hz bis 20 Hz und höchst vorzugsweise 3 Hz bis 8 Hz und einem Tastverhältnis (Duty Cycle) von grösser 25 % , vorzugsweise grösser 50 % und höchst vorzugsweise grösser 75 % liefert. Dagegen ist es bei einem basischen Elektrolyt vorteilhaft, wenn die Spannungsquelle einen Strom von 50 A bis 200 A, vorzugsweise 80 A bis 150 A und höchst vorzugsweise 90 A bis 1 15 A, stromgesteuert gepulst, vorzugsweise unipolar und höchst vorzugsweise unipolar mit einer rechteckigen Pulsform mit einer Fre- quenz von 5 Hz bis 40 Hz, vorzugsweise 10 Hz bis 35 Hz und höchst vorzugsweise 20 Hz bis 30 Hz und einem Tastverhältnis (Duty Cycle) von kleiner 50 % , vorzugsweise kleiner 35 % und höchst vorzugsweise kleiner 25 % liefert.
Eine vorteilhafte Halterung zum Durchführen des Verfahrens für eine Vielzahl von Werkstücken weist ein leitendes Grundgehäuse mit elektrischer Kontaktie- rung und mindestens einer Stromzufuhr, einen Deckel mit Bohrungsöffnungen und Abdichtungen für verschiedene Stopfen auf, welche vorzugsweise wiederum mit Bohrungen verschiedener Durchmesser versehen sind. Vorteilhaft ist es, wenn die Halterung das Grundgehäuse und der Deckel und die Stromzufuhrschienen mit einer elektrisch isolierenden Schicht beschichtet sind, wobei das Isolatormaterial beständig gegen Chemikalien und nicht an den Kontaktflächen aufgebracht ist, die Stopfen, welche mit Bohrungen verschiedener Durchmesser versehen sind, um verschiedene Durchmesser von Werkstücken aufnehmen zu können, aus elektrisch nicht leitenden Materialien, die chemikalienbeständig sind, angefertigt sind, vorzugsweise aus Polyoxymethylen. Dabei können die Stopfen mit O-Ringen ausgestattet sein, um ein Eindringen von Chemikalien zwischen dem Werkstück und dem Stopfen zu verhindern. Eine vorteilhafte Halterung zum Durchführen des Verfahrens bei Werkstücken, die an mehreren Teilbereichen unbeschichtete Oberflächen aufweisen, insbesondere Wälzfräser, umfasst eine isolierende Bodenplatte in welche eine Stahlaufnahme mit elektrischen Kontakten und Stromzufuhr eingebracht ist und als Anode dient und gleichzeitig das aufzunehmende Werkstück vor chemischen Angriff schützt und vorzugsweise das Werkstück stehend festhält. Einem leitenden Zylinder, der als Kathode vorgesehen ist und welcher über elektrische Kon- takte kontaktiert werden kann, einen Kunststoffstopfen 60 welcher das Werkstück an anderer Stelle vor chemischen Angriff schützt. Dabei kann der Zylinder, die Kunststoffaufnahme und die Stahlaufnahme austauschbar ausgebildet sein, um die verschiedenen Grössen und Formen von Werkstücken abdecken und kontaktieren zu können.
Die vorbenannten sowie die beanspruchten und in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschriebenen, erfindungsgemäss zu verwendenden Elemente unterliegen in ihrer Grösse, Formgestaltung, Materialverwendung und ihrer tech- nischen Konzeption keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so dass die in dem jeweiligen Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale des Gegenstandes der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der dazu gehörenden Zeichnungen, in denen - beispielhaft - erfindungsgemässe Standschirme erläutert werden. In den Zeichnungen zeigt: Figur 1 eine schematische Darstellung der Anordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäss einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Halterung für eine Vielzahl von Werkstücken;
Figur 2 eine perspektivische Ansicht einer Halterung zur Aufnahme von einer Vielzahl von Werkstücken, in diesem Fall von Schaftwerkzeuges, zur Positionierung im Elektrolyt;
Figur 3 eine detaillierte Darstellung der funktionalen Elemente nach Figur
2;
Figur 4 eine Ansicht von der Seite auf die Halterung gemäss Figur 2 und 3; eine schematische Darstellung der Anordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäss einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
eine perspektivische Ansicht einer alternativen Halterung zur Aufnahme eines Werkstückes, hier eines Walzfräsers, bei dem die zu entschichtende Oberflächen zwischen zwei unbeschichteten Teilbereichen liegt, entsprechend der Anordnung aus Figur 5; eine detaillierte Darstellung der funktionalen Elemente nach Figur 6;
eine perspektivische Darstellung, nämlich eine Fotografie der Halterung gemäss Figur 2 bis 4, in der Schaftwerkzeuge eingesetzt sind; eine Darstellung, nämlich eine Fotografie der Halterung gemäss Figur 2 bis 4, in der Schaftwerkzeuge eingesetzt sind; eine Darstellung, nämlich eine Fotografie der Schaftwerkzeuge gemäss Figur 8 und 9, nach der EntSchichtung;
eine perspektivische Darstellung, nämlich eine Fotografie eines Werkstückes zum Einsatz in die Halterung gemäss Figur 5 bis 7; und
eine Darstellung des Spannungsverlaufes, der zur Endpunkterkennung verwendbar ist.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Hartstoffschichten aus der ersten Gruppe und der dritten Gruppe können vom Schichtaufbau her eine TiN-Haftvermittlungsschicht mit einer Schichtdicke < 0.5 μιτι zwischen Werkzeug und eigentlicher Hartstoffschicht aufweisen. Sie bildet eine Übergangsphase zur eigentlichen funktionellen Hartstoffschicht.
Es hat sich herausgestellt, dass sich diese Hartstoffschichten der ersten und der dritten Gruppe in einem geeigneten nasschemischen Ansatz mit Hilfe von elektrischen Pulsen gezielt von der Oberfläche bis hin zu der Haftschicht aus TiN innerhalb kürzester Zeit entschichten lassen. Auch wurde aus den Versuchen ersichtlich, dass, wenn Hartstoffschichten keine TiN-Haftschicht zwischen Hartmetall-Werkzeug und Hartstoffschicht aufweisen, durch den gleichen nasschemischen Ansatz und mit Hilfe von elektrischen Pul- sen ebenso schnell entschichtet werden kann. Dies gilt besonders für die Hartstoffschichten der zweiten Gruppe. Jedoch wird hier das Hartmetall-Werkzeug an der Oberfläche angegriffen und muss nachbehandelt werden.
Weiterhin wurde mittels Versuchen festgestellt, dass sich Hartstoffschichten der zweiten und dritten Gruppe in einem geeigneten nasschemischen Ansatz mit Hilfe von elektrischen Pulsen gezielt bis entweder zur TiN- Haftschicht oder bei Abwesenheit einer solchen bis auf die Oberfläche des Schnellarbeitsstahl- Werkzeuges innerhalb kurzer Zeit entschichten lassen. Hartstoffschichten der ersten Gruppe können nicht mit diesem Verfahren auf Schnellarbeitsstahl-Werkzeugen entschichtet werden, da der hier verwendete nasschemische Ansatz das Schnellarbeitsstahl-Substrat zerstört.
Bei der gepulsten EntSchichtung dient das beschichtete Werkzeug als positiver Pol (elektrische Anode), Stahlbleche oder Stahlringe oder andere metallische Gegenstände als negativer Pol (elektrische Kathode). Der eingesetzte Elektrolyt ist abhängig von den keramischen Bestandteilen in der Hartstoffschicht.
So kommen für die klassifizierten Hartstoffschichten zwei verschiedene Elektro- lytmedien zum Einsatz, nämlich für Hartstoffschichten der ersten Gruppe, also Ti, AI basierende Schichten ein saurer Elektrolyt, im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel bestehend aus 10 - 15 % Salpetersäure (c = 1 .67 - 2.58 mol/l) und einem pH- Wert von - 0,23 pH bis - 0,41 pH und für Hartstoffschichten der zweiten und dritten Gruppe, also Cr und CrTi basierende Schichten ein basi- scher Elektrolyt, im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel bestehend aus 1 L Wasser mit 50 ml_ KOH 50 % (c = 0.67 mol/l) und 20.6 g Kaliumpermanganat (c = 0,13 mol/l) und einem pH-Wert der Lösung: von 13.5. Im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel werden beide Elektrolyte bei Raumtemperatur betrieben. Mittels eines Pulsgenerators wird nun ein gleichmässig positives stromgepulstes Signal induziert, bis die EntSchichtung eingetreten ist. Die Entschichtungszeit liegt bei einer 2 μιη dicken Hartstoffschicht zwischen 10 sec und 5 min., je nach Hartstoffschicht, eingesetztem Elektrolyten und verwendetem Werkzeugmaterial.
Der angelegte Strom pro Werkzeug ist abhängig von der beschichteten Oberfläche, somit auch vom Durchmesser und Geometrie des Werkzeugs, von der Art der keramischen Beschichtung und damit auch vom Elektrolyten und kann über Versuche spezifisch ermittelt werden. Der angelegte Strom für ein Hartmetall- Schaftfräser (0=8mm. Beschichtete Länge 40mm) mit Beschichtung des Schichttyp der zweiten Gruppe mit einer Schichtdicke 3 μιη, welcher im basischen Elektrolyten entschichtet wird, liegt bei 10 - 1 1 A. Der angelegte Strom bei dem gleichen Hartmetall-Schaftwerkzeug wie oben beschrieben, jedoch beschichtet mit einem Schichttyp der ersten Ggruppe, welches aber mit dem sauren Elektrolyten entschichtet wird, beträgt 3 A. Werden mehrere Werkzeuge in der Halterung eingespannt verhalten sich die Werkzeuge wie Widerstände in einer Parallelschaltung.
Bei Schnellarbeitsstahl-Werkzeugen wurden die gleichen Abhängigkeiten wie bei den Hartmetall-Werkzeugen festgestellt. Der angelegte Strom pro Schnellar- beitsstahl-Werkzeug mit einem Durchmesser zwischen 6 mm bis 12 mm, welches im basischen Elektrolyten entschichtet wird, liegt bei 10 - 1 1 A. Im sauren Elektrolyten ist ein entsprechendes Entschichten nicht möglich, da das Werkzeug zerstört würde.
Die Frequenz des Pulses und seine Funktionsform sind ebenso kritische Parameter bei dieser Art des Entschichtens. Es wird stromgesteuert gepulst, vor- zugsweise mit einer gleichmässigen Geometrie und höchst vorzugsweise mit einer rechteckigen bipolaren Pulsform. Die Frequenz des Pulses liegt beim basi- sehen Elektrolyten bei 5 Hz bis 40 Hz, vorzugsweise 10 Hz bis 35 Hz und höchst vorzugsweise 20 Hz bis 30 Hz und einem Tastverhältnis (Duty Cycle) von kleiner 50 %, vorzugsweise kleiner 35 % und höchst vorzugsweise kleiner 25 %. Im sauren Elektrolyten beträgt die Frequenz 1 Hz bis 40 Hz, vorzugsweise 2 Hz bis 20 Hz und höchst vorzugsweise 3 Hz bis 8 Hz und einem Tastverhältnis (Duty Cycle) von grösser 50 % , vorzugsweise grösser 70 % und höchst vorzugsweise grösser 85 %.
Der auf den Werkzeugen zurück bleibende TiN-Haftlayer wird anschliessend mit- tels einem für das Grundmaterial, also Schnellarbeitsstahl oder Hartmetall, geeigneten nasschemischen Verfahren entschichtet. Bei Verwendung von z.B. Wasserstoffperoxidlösungen, wo das Hartmetallwerkzeug durch das Anlegen einer Schutzspannung geschützt wird, kann der TiN-Haftlayer innerhalb von 5 - 10 min entfernt werden. Ein Angriff des Hartmetalls findet in dieser kurzen Zeit nicht statt.
Werden Hartstoffschichtsysteme mit dem gepulsten Verfahren entschichtet, welche keine TiN-Haftlayer aufweisen, so wird im sauren wie im basischen Elektrolyten das Hartmetall angegriffen. Eine Nachbehandlung mittels Nachschleifen oder Mikrostrahlen oder Polieren ist dann nötig. Ebenfalls kann ein leichter Angriff auf Schnellarbeitsstahl-Werkzeugen unter Einsatz des basischen Elektrolyten vorkommen. Dieser Angriff ist jedoch nur minimal und bewirkt eine leichte optische Mattierung der Oberfläche. Nichtbeschichtete Flächen, wie beispielsweise Schäfte von Schaftwerkzeugen, werden durch das gepulste Verfahren im sauren und im basischen Elektrolyten angegriffen und müssen demzufolge durch eine geeignete Halterung mit Schutzstopfen abgedeckt werden. Für Schaftwerkzeuge wurde speziell eine Halterung mit Schutzstopfen für das gepulste Entschichtungsverfahren entwickelt. Die Hal- terung kann jedoch auch für z. B. andere chemische Ablöseverfahren, wo Angriffe auf das Hartmetall stattfinden können, eingesetzt werden. Die Halterung hat die Funktion, Schaftwerkzeuge mit unterschiedlichen Durchmessern aufzunehmen, sie dabei zu kontaktieren und gleichzeitig die unbeschichteten Schaftoberflächen vor Angriff zu schützen, um sie dann im gepulsten Verfahren zu ent- schichten.
Die Halterung 50 für Schaftwerkzeuge besteht aus einem leitenden Grundgehäuse 52 mit elektrischer Kontaktierung und mindestens einem Stromzufuhrelement, im vorliegenden Ausführungsbeispiel einer Stromzuführungsschiene 56, einen Deckel 55 mit Bohrungsöffnungen und Abdichtungen für verschiedene Stopfen 54, welche vorzugsweise wiederum mit Bohrungen verschiedener Durchmesser versehen sind. Grundgehäuse 52 und Deckel 55 und Stromzufuhrschienen 56 werden mit einem Isolator beschichtet, wobei das Isolatormaterial beständig gegen Chemikalien sein muss und nicht an den Kontaktflächen aufgebracht sein darf. Die Stopfen 54, welche mit Bohrungen verschiedener Durch- messer versehen sind, um verschiedene Durchmesser von Schaftwerkzeugen aufnehmen zu können, sind aus nicht leitenden Materialien, die chemikalienbeständig sind, angefertigt. Die Stopfenhöhe variiert, um verschieden hohe, nicht beschichtete Schaftlängen abdecken zu können. Die Stopfen 54 sind mit O- Ringen ausgestattet, um ein Eindringen von Chemikalien zwischen Schaft und Stopfen 54 zu verhindern. In Figur 3 ist zudem eine Kontaktschiene 57 dargestellt, auf der das Werkzeug 10 steht, und eine zweiseitige Kontaktfeder 58, wobei die Kontaktschiene 57 als Festklemmvorrichtung für die Kontaktfeder dient.
Charakteristisch bei Verwendung der Halterung in Kombination mit den Füh- rungs-Stopfen ist, dass nach der gepulsten EntSchichtung und anschliessender Entfernung der TiN-Haftschicht ein kleiner Ring von nichtentschichteter oder leicht angegriffener Fläche auf dem Schaftwerkzeug zurück bleibt, da eine geringe Überlappung zwischen Stopfen und beschichteter Schaftfläche und / oder eine geringe Überlappung zwischen freier Schaftoberfläche und Elektrolyt vor- liegt. Eine spezielle Ausführung einer Halterung hat die Funktion, z.B. Wälzfräser mit unterschiedlichen Durchmessern aufzunehmen, sie dabei zu kontaktieren und gleichzeitig die unbeschichteten Oberflächen vor Angriff zu schützen, um sie dann im gepulsten Verfahren zu entschichten.
Die Halterung besteht aus einer Bodenplatte 75, in welche eine isolierende Aufnahme 74 eingebracht ist und das aufzunehmende Werkstück 10 vor chemischen Angriff schützt und vorzugsweise das Werkstück 10 stehend festhält. Eine elektrische Kontaktierung 76 für das Werkstück dient als Anode, einem leitenden Zylinder 72, der als Kathode vorgesehen ist und welcher über elektrische Kontakte kontaktiert werden kann, und einem isolierenden Stopfen 60, welcher das Werkstück 10 an anderer Stelle vor chemischen Angriff schützt. Der Zylinder 72, die isolierende Aufnahme 74 und der isolierende Stopfen 60 können ausgetauscht werden um die verschiedenen Grössen und Formen der Werkstücke 10 abdecken und kontaktieren zu können.
Das Verfahren zum Entschichten von Schaftwerkzeugen wird im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel - dargestellt in Figur 1 - wie folgt vorgenommen: 1 . Die zu entschichtenden Schaftwerkzeuge 10 werden in die von Durchmesser und Höhe passenden Schutzstopfen gesteckt und in die Halterung 50 eingedrückt.
2. Die Halterung mit den zu entschichtenden Schaftwerkzeugen 10 wird mit dem Pluspol eines Strompulsgebers 40 kontaktiert.
3. Es muss entschieden werden, welches elektrolytische Bad 30 verwendet werden soll, nämlich ein saurer Elektrolyt für Schichten der ersten Gruppe und ein basischer Elektrolyt für Schichten der zweiten und dritten Gruppe. ie kontaktierte Halterung 50 wird in das ausgewählte Elektrolytbad 30 gestellt.
Zwei Elektroden 20 aus Stahl werden beidseitig der Halterung platziert und diese mit dem negativen Pol des Strompulsgebers kontaktiert. Der Abstand der Stahlelektroden zum Schaftwerkzeug liegt bei 0.5 cm bis max. 2.5 cm.
Am Pulsgenerator 40 werden für Schaftwerkzeuge (mit Durchmesser 6 mm bis 12 mm) die Bedingungen eingestellt. Es wird dabei von 9 Schaftwerkzeugen pro EntSchichtung ausgegangen. Die Halter im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel sind für 9 Werkzeuge konzipiert.)
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Einschalten des Pulsgenerators 40. Die EntSchichtung beginnt augenblicklich. 8. Bei Schaftwerkzeugen 10 der ersten Gruppe wird eine Endpunkterkennung verwendet.
Bei Werkzeugen der ersten Gruppen wurde überraschenderweise ein Effekt erkannt, der als Endpunkterkennung dienen kann. Die elektrische Spannungsquelle generiert eine Funktion des Stroms über die Entschichtungszeit, dadurch wird ein ständig exakter stabiler Strom generiert. Da sich die Oberfläche der Werkzeuge im Entschichtungsprozess und somit auch der Widerstand verändert ist ein Absinken der Spannung festzustellen. Wenn die Titannitridschicht erreicht ist steigt der Widerstand so stark an bis die Spannung ihren Ursprünglichen Wert erreicht hat. Die Spannungskurve liegt hierbei im Bereich von ca. 2-10 V und es ist eine Spannungsdifferenz von ca. 2-4 V zu erwarten.
Bei Werkzeugen der zweiten und dritten Gruppe wird alle 20 bis 30 sec. die Stromzufuhr gestoppt und die Halterung mit den Schaftwerkzeugen auf EntSchichtung kontrolliert.
Die EntSchichtung ist je nach Zusammensetzung der Hartstoffschicht bei 2 μιη Schichtdicke innerhalb 10 sec bis 30 min bis auf das Werkzeug oder den TiN-Haftlayer beendet.
Die TiN-Haftschicht wird anschliessend mit einem herkömmlichen nasschemi- sehen Ansatz vollständig entschichtet. Die EntSchichtung ohne TiN-Haftlayer benötigt die gleiche gepulste Entschichtungszeit. Eine weitere chemische EntSchichtung ist nicht nötig, allerdings erfolgt eine mechanische Nachbehandlung wegen des Angriffs des Substrates. as anderer Ablauf ist bei einem Ausführungsbeispiel zum Entschichtenälzfräsern vorgesehen, dargestellt in Figur 5: Der zu entschichtende Wälzfräser 10 wird mit dem Pluspol eines Strompulsgebers 30 kontaktiert und in die Halterung gemäss Figur 6 und 7 gestellt und mit einem Schutzstopfen 60 versehen.. Es muss entschieden werden, welches elektrolytische Bad 30 verwendet werden soll, nämlich ein saurer Elektrolyt für Schichten der ersten Gruppe und ein basischer Elektrolyt für Schichten der zweiten und dritten Gruppe. Der kontaktierte Wälzfräser 10 wird in das ausgewählte Elektrolytbad 30 gestellt. Mit Abstand von 0.5 cm bis max. 2,5 cm wird eine Ring-Stahl- Elektrode aus rostfreiem Stahl, welche vergoldet wurde, um den Wälzfräser mittig platziert. Diese Stahlelektrode wird mit dem negativen Pol des Pulsgenerators 30 verbunden.
Am Pulsgenerator 30 werden die Bedingungen für den Wälzfräser 10 eingestellt.
Schichten der 1 . Gruppe: Schichten der 2. und 3.
Gruppe:
1 . Beispiel: 1 . Beispiel:
Wälzfräser mit Durchmesser 47 Wälzfräser mit Durchmesser 47
mm ; Höhe 1510 mm mm ; Höhe 1510 mm
Strom : 30 A Strom : 30 A
Spannung (U0Max ) : 40 V Spannung (U0Max ) : 50 V
Stromgesteuert, Stromgesteuert,
Pulsform rechteckig Pulsform rechteckig
Frequenz 5 Hz Frequenz 25 Hz
Symmetrie/Tastverhältnis: 98% Symmetrie/Tastverhältnis: 20%
2. Beispiel: 2. Beispiel:
Wälzfräser mit Durchmesser 33 Wälzfräser mit Durchmesser 33
mm ; Höhe 1 1 0 mm mm ; Höhe 1 1 0 mm
Strom : 30 A Strom : 30 A
Spannung (U0Max ) : 40 V Spannung (U0Max ) : 50 V
Stromgesteuert, Stromgesteuert,
Pulsform rechteckig Pulsform rechteckig Frequenz 5 Hz Frequenz 25 Hz
Symmetrie/Tastverhältnis: 98% Symmetrie/Tastverhältnis: 20%
5. Einschalten des Pulsgenerators 30. Die EntSchichtung beginnt augenblicklich.
Alle 20 bis 30 sec. wird die Stromzufuhr gestoppt und die Halterung 50 mit dem Walzfräser 10 auf EntSchichtung kontrolliert.
Die EntSchichtung ist je nach Zusammensetzung der Hartstoffschicht bei 2 μιη Schichtdicke innerhalb 1 min bis 10 min bis auf den TiN-Haftlayer beendet.
Die TiN-Haftschicht wird anschliessend mit einem herkömmlichen nasschemischen Ansatz vollständig entschichtet. Die EntSchichtung ohne TiN-Haftlayer benötigt die gleiche gepulste Entschichtungszeit. Eine weitere chemische Ent- Schichtung ist nicht nötig, allerdings eine mechanische Nachbehandlung wegen des Angriff des Substrates.
Entschichtungsbeispiele:
Beispiel 1 :
9 Hartmetall-Schaftwerkzeuge (Spiralbohrer d = 12 mm, K Sorte ) mit einer 3.4 μιη dicken AITiN-Schicht (Schichttyp-Tabelle: Schicht # 6) und vorhandenen TiN- Haftvermittlungsschicht wurden im speziell entwickelten Halter mit Schutzstopfen eingebracht und in einer 10 %igen Salpetersäurelösung als Elektrolyt eingetaucht, bei einem gepulsten Strom i Funktion von 15 A mit einer Frequenz von 5Hz, einem Tastverhältnis von 98% bis auf den Haftschichtlayer TiN entschichtet. Die Stahlelektroden hatten einen Abstand zum Hartmetall-Werkzeug von 1 - 2 cm. Die Entschichtungsdauer betrug 2 min und wurde mit der Endpunkterkennung abgeschlossen. In einem weiteren Prozess-Schritt, der dem Stand der Technik entspricht, wird der TiN-Haftlayer in einem peroxidischen Entschichtungsbad unter Einwirkung von Schutzspannung auf den Schaftwerkzeugen vollständig entschichtet. Die Entschichtungszeit hier beträgt ca. 5 bis 10 min. Im Rasterelektronenmikroskop konnten keine Angriffe auf den Werkzeugen nach der EntSchichtung festgestellt werden. Beispiel 2:
Ein Hartmetall-Wälzfräser (d = 470 mm) mit einer 7.2 μιη dicken AITiN-Schicht (Schichttyp-Tabelle: Schicht # 6), einer Färbedeckschicht bestehend aus AI, Ti, N und vorhandener TiN-Haftvermittlungsschicht wurde in einer 12 %igen Salpetersäurelösung als Elektrolyt eingetaucht, bei einem gepulsten Strom iFunktion Von 30 A mit einer Frequenz von 5Hz, einem Tastverhältnis von 98% bis auf den Haftschichtlayer TiN entschichtet. Die Ring-Stahlelektrode hatte einen Abstand zum HM-Werkzeug von 1 .5 cm. Die Entschichtungsdauer betrug 3 min.
Beispiel 3 :
9 Hartmetall-Stangen (d = 6 mm, K Sorte ) mit jeweils einer 3.7 μιη dicken Ti- AIN/SiN - Schicht (Schichttyp-Tabelle: Schicht # 7) und vorhandenen TiN- Haftvermittlungsschicht wurden im speziell entwickelten Halter mit Schutzstopfen eingebracht und in einer 12 %igen Salpetersäurelösung als Elektrolyt eingetaucht, bei einem gepulsten Strom iFunktion von 15 A mit einer Frequenz von 5Hz, einem Tastverhältnis von 98% bis auf den Haftschichtlayer TiN entschichtet. Die Stahlelektroden hatten einen Abstand zum Hartmetall-Werkzeug von 1 - 2 cm. Die Entschichtungsdauer betrug 2 min und wurde mit der Endpunkterkennung abgeschlossen. Beispiel 4:
9 Hartmetall-Schaftwerkzeuge ( d = 12 mm, K Sorte ) mit einer 3.1 μιτι dicken AITiCrN-Schicht (Schichttyp-Tabelle: Schicht # 23) und vorhandenen TiN- Haftvermittlungsschicht wurden im speziell entwickelten Halter mit Schutzstopfen eingebracht und in einer basischen Kaliumpermanganatlösung mit folgender Zu- sammensetzung 1 L H20; 50 ml KOH (50%); 20.6 g KMn04 eingetaucht, bei einem gepulsten Strom I Funktion von 100 A mit einer Frequenz von 25Hz, einem Tastverhältnis von 20% bis auf den Haftschichtlayer TiN entschichtet. Die Stahlelektroden hatten einen Abstand zum Hartmetall-Werkzeug von 1 - 2 cm. Die Entschichtungsdauer betrug 2 min. In einem weiteren Prozess-Schritt, der dem Stand der Technik entspricht, wird der TiN-Haftlayer in einem peroxidischen Entschichtungsbad unter Einwirkung von Schutzspannung auf den Schaftwerkzeugen vollständig entschichtet. Die Entschichtungszeit hier beträgt ca. 5 bis 10 min. Im Rasterelektronenmikroskop konnten keine Angriffe auf den Werkzeugen nach der EntSchichtung festgestellt werden. Beispiel 5:
Ein Hartmetall-Wälzfräser (d = 470 mm) mit einer 5.7 μιη dicken AITiCrN-Schicht (Schichttyp-Tabelle: Schicht # 23) und vorhandener TiN-Haftvermittlungsschicht wurde in einer basischen Kaliumpermanganatlösung mit folgender Zusammensetzung 1 L H20; 50 ml KOH (50%); 20.6 g KMnO4 als Elektrolyt eingetaucht, bei einem gepulsten Strom i Funktion von 30 A mit einer Frequenz von 25Hz, einem Tastverhältnis von 20% bis auf den Haftschichtlayer TiN entschichtet. Die Ring- Stahlelektrode hatte einen Abstand zum HM-Werkzeug von 1 .5 cm. Die Entschichtungsdauer betrug 2 min. Beispiel 6 :
9 Hartmetall-Stangen (d = 10 mm, K Sorte ) mit jeweils einer 3.4 μιη dicken Al- TiCrN - Schicht (Schichttyp-Tabelle: Schicht # 22) ohne TiN- Haftvermittlungsschicht wurden im speziell entwickelten Halter mit Schutzstopfen eingebracht und in einer basischen Kaliumpermanganatlösung mit folgender Zu- sammensetzung 1 L H2O; 50 ml KOH (50%); 20.6 g KMnO4 als Elektrolyt eingetaucht, bei einem gepulsten Strom I Funktion von 100 A mit einer Frequenz von 25Hz, einem Tastverhältnis von 20% vollständig entschichtet. Die Stahlelektroden hatten einen Abstand zum Hartmetall-Werkzeug von 1 - 2 cm. Die Entschichtungsdauer betrug 2 min. Das Substrat wurde angegriffen. Anschliessend wurde die angegriffene Oberfläche bei 1 .5 bar nassgestrahlt. Die Oberfläche wurde mittels REM untersucht. Man erkennt dabei eine Aufrauhung der Oberfläche.
In einem vergleichenden Frästest einerseits mit einem Hartmetallwerkzeug, das ohne TiN-Haftschicht entschichtet und anschliessend wiederbeschichtet wurde und andererseits einem Neuwerkzeug, welches nur beschichtet wurde, zeigte sich nach folgendem Arbeitsablauf
• Beschichten mit AITiCrN ohne TiN-Haftschicht
• Entschichten mit gepulstem Verfahren / KMnO basisch
· Nassstrahlen mit F400A bei 1 .2bar
• Nachschärfen der Stirn (entschichtete Werkzeuge und ein Neuwerkzeug)
• Kantenbehandlung in der Otec (KV1 :2 / 25rpm / 5min)
• Beschichten mit AICrN
• Otec: Polish walnut (Toppen)
· Qualitätskontrolle: Alicona, SEM
• Fehlmann: Frästest!
folgendes Resultat: Nach einmaligem Wiederaufbereiten von HM-Schaftfräsern ist eine sehr beachtliche Standmenge von rund 80% gegenüber dem Neuwerkzeug möglich.
Beispiel 7 :
8 Schnellarbeitsstahl-Werkzeuge (d = 6 mm, Standart) mit jeweils einer 2.8 μιτι dicken AICrTiN - Schicht (Schichttyp-Tabelle: Schicht # 25) mit TiN- Haftvermittlungsschicht wurden im speziell entwickelten Halter mit Schutzstopfen eingebracht und in einer basischen Kaliumpermanganatlösung mit folgender Zusammensetzung 1 L H2O; 50 ml KOH (50%); 20.6 g KMnO4 als Elektrolyt eingetaucht, bei einem gepulsten Strom i Funktion von 100 A mit einer Frequenz von 25Hz, einem Tastverhältnis von 20% entschichtet. Die Stahlelektroden hatten einen Abstand zum Schnellarbeitsstahl-Werkzeug von 1 - 2 cm. Die Entschich- tungsdauer betrug 1 min. In einem weiteren Prozess-Schritt, der dem Stand der Technik entspricht, wird der TiN-Haftlayer in einem peroxidischen Entschich- tungsbad unter Einwirkung von Schutzspannung auf den Schaftwerkzeugen vollständig entschichtet. Die Entschichtungszeit hier beträgt ca. 10 bis 15 min.
Beispiel 8 :
Ein Schnellarbeitsstahl-Wälzfräser (d = 700 mm) mit einer 2.6 μιτι dicken Al- TiCrN-Schicht ohne TiN-Haftvermittlungsschicht (Schichttyp-Tabelle: Schicht # 22) wurde in einer basischen Kaliumpermanganatlösung mit folgender Zusammensetzung 1 L H20; 50 ml KOH (50%); 20.6 g KMn04 als Elektrolyt eingetaucht, bei einem gepulsten Strom i Funktion von 30 A mit einer Frequenz von 25Hz, einem Tastverhältnis von 20% bis auf den Haftschichtlayer TiN entschichtet. Die Ring-Stahlelektrode hatte einen Abstand zum Schnellarbeitsstahl-Wälzfräser von 1 .0 cm. Die Entschichtungsdauer betrug 1 1 min. In einem weiteren Prozess- Schritt, der dem Stand der Technik entspricht, wird in einem peroxidischen Ent- schichtungsbad unter erhöhter Temperatur die bräunlichen Verfärbungen, die durch das gepulste Entschichten entstand, entfernt. Die Verweildauer im Bad beträgt hier ca. 5min.

Claims

Verfahren zum Entschichten von keramischen Hartstoffschichten zumindest eines Werkstückes (10), das auf einem Teil seiner Oberfläche eine keramische Hartstoffschicht aufweist,
wobei zumindest eine Elektrode (20) als Kathode in einer Elektrolytflüssigkeit (30) angeordnet ist,
wobei das Werkstück (10) oder die Werkstücke als Anode zumindest teilweise ebenfalls in der genannten Elektrolytflüssigkeit (30) angeordnet sind,
wobei ein Pulsgeneratormittel (40) zum Erzeugen von Spannungspulsen zwischen der oder den Kathoden und der oder den Anoden angeordnet ist, und
wobei Schutzmittel, insbesondere Schutzstopfen (54) und eine Halterung (50), vorgesehen sind,
mit den Schritten, dass die zu entschichtenden Werkstücke (10) - vorzugsweise mit einem Teil ohne keramische Hartstoffschicht - in die von Durchmesser und Höhe passenden Schutzelemente, vorzugsweise Schutzstopfen (54), gesteckt und in eine Halterung (50) eingedrückt werden, die Halterung mit den zu entschichtenden Werkstücke (10) mit dem Pluspol des Pulsgeneratormittels (40) kontaktiert wird,
ein elektrolytisches Bad ausgewählt wird, welches entweder sauer mit einem pH-Wert von vorzugsweise max. 0.5 oder einem negativen pH-Wert bis -1 .1 oder basisch, vorzugsweise mit einem pH-Wert von 13.1 bis 14.8, ist, die kontaktierte Halterung (50) in das ausgewählte Elektrolytbad gestellt wird, zumindest eine Elektrode (20) an einem vorbestimmten Abstand zur Halterung (50) platziert und diese mit dem negativen Pol des Pulsgeneratormittels (40) kontaktiert wird,
das Entschichten mittels des Pulsgeneratormittels (40) durchgeführt wird, wobei fortlaufend eine Endpunkterkennung oder in zeitlichen Abständen eine Kontrolle auf EntSchichtung durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Endpunkterkennung dadurch durchgeführt wird, dass die Spannung gemessen o- der bestimmt wird, die zum Erreichen eines bestimmten Stromes benötigt wird, nach einem Beobachten eines Absinken der Spannung die Span- nung wieder ihren ursprünglichen Wert erreicht.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstücke (10) in eine Halterung (50) gesteckt werden, die so ausgebildet ist, dass sie eine Vielzahl von Werkstücken (10), vorzugswei- se mit unterschiedlichen Durchmessern aufzunehmen vermag, sie dabei zu kontaktieren und gleichzeitig die unbeschichteten Werkstoffoberflächen vor Angriff zu schützen, um sie dann zu entschichten.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Elektrolyt 2 bis 50 %ige Mineralsäuren mit einem pH-Wert 0.5 bis
-1 .1 , vorzugsweise 5 bis 25 %ige Salpetersäure mit einem pH-Wert von 0.09 bis -0.7 und einer Stoffmengenkonzentration c= 0.81 mol/dm3 bis 4.54 und höchst vorzugsweise 8 bis 15 %ige Salpetersäure mit einem pH- Wert -0.12 bis -0.41 und einer Stoffmengenkonzentration c= 1 .32 mol/dm3 bis 2.58 verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsquelle so eingerichtet ist, dass sie einen Strom von 10 A bis 50 A, vorzugsweise 20 A bis 40 A und höchst vorzugsweise 26 A bis 35 A, bei einer Spannung (U0Max ) von 20 V bis 60 V, vorzugsweise 30 V bis 50 V und höchst vorzugsweise 35 V bis 45 V, stromgesteuert gepulst, vorzugsweise unipolar und höchst vorzugsweise unipolar mit einer rechteckigen Pulsform mit einer Frequenz von 1 Hz bis 40 Hz, vorzugsweise 2 Hz bis 20 Hz und höchst vorzugsweise 3 Hz bis 8 Hz und einem Tastver- hältnis von grösser 25 % , vorzugsweise grösser 50 % und höchst vorzugsweise grösser 75 % liefert. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Elektrolyt eine Lösung von 1 L Wasser, 10 ml bis 500 ml einer 50%igen Lauge mit einem pH-Wert 13.1 bis 14.8 und einer Stoff mengen- konzentration c= 0.14 mol/dm3 bis 6.9, vorzugsweise 20 ml bis 100 ml einer 50%igen Lauge mit einem pH-Wert 13.4 bis 14.1 und einer Stoff men- genkonzentration c= 0.27 mol/dm3 bis 1 .36 und höchst vorzugsweise 30 ml bis 80 ml einer 50%igen KOH mit einem pH-Wert 13.6 bis 14.0 und einer Stoffmengenkonzentration c= 0.405 mol/dm3 bis 1 .0 und 4 g bis 55 g eines Oxidationsmittels, vorzugsweise 10 g bis 35 g eines Permanganats mit einer Stoffmengenkonzentration c= 0.06 mol/dm3 bis 0.23 und höchst vorzugsweise 15 g bis 25 g Kaliumpermanganat mit einer Stoffmengenkonzentration c= 0.095 mol/dm3 bis 0.158 auf 1 L Wasser 50 mL KOH 50 % und 20.6 g Kaliumpermanganat verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsquelle so eingerichtet ist, dass sie einen Strom von 50 A bis 200 A, vorzugsweise 80 A bis 150 A und höchst vorzugsweise 90 A bis 1 15 A bei einer Spannung (U0Max ) von 30 V bis 70 V, vorzugsweise 35 V bis 60 V und höchst vorzugsweise 45 V bis 55 V, stromgesteuert gepulst, vorzugsweise unipolar und höchst vorzugsweise unipolar mit einer rechteckigen Pulsform mit einer Frequenz von 5 Hz bis 40 Hz, vorzugsweise 10 Hz bis 35 Hz und höchst vorzugsweise 20 Hz bis 30 Hz und einem Tastverhältnis von kleiner 50 %, vorzugsweise kleiner 35 % und höchst vorzugsweise kleiner 25 % liefert.
Halterung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es ein leitendes Grundgehäuse (52) mit elektrischer Kontaktierung und mindestens einer Stromzufuhr, vorzugsweise Stromzuführungsschienen (56) einen Deckel (55) mit Bohrungsöffnungen und Abdichtungen für verschiedene Stopfen (54) aufweist, welche vorzugsweise wiederum mit Bohrungen verschiedener Durchmesser versehen sind.
Halterung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (50), das Grundgehäuse (52) und der Deckel (55) und die Stromzufuhrschienen (56) mit einer elektrisch isolierenden Schicht beschichtet sind, wobei das Isolatormaterial beständig gegen Chemikalien und nicht an den Kontaktflächen aufgebracht ist, die Stopfen (55), welche mit Bohrungen verschiedener Durchmesser versehen sind, um verschiedene Durchmesser von Werkstücken (10) aufnehmen zu können, aus elektrisch nicht leitenden Materialien, die chemikalienbeständig sind, angefertigt sind, vorzugsweise aus Polyoxymethylen.
Halterung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stopfen (55) mit O-Ringen ausgestattet sind, um ein Eindringen von Chemikalien zwischen dem Werkstück (10) und dem Stopfen (55) zu verhindern. Halterung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei Werkstücken (10), die an mehreren Teilbereichen unbeschichte- te Oberflächen aufweisen, insbesondere Wälzfräser, mit einer Bodenplatte
(75), in welcher eine isolierende Aufnahme das aufzunehmende Werkstück vor chemischen Angriff schützt und vorzugsweise das Werkstück (10) stehend festhält, einer elektrischen Kontaktierung (76) für die Stromzufuhr und als Anode, einem leitenden Zylinder (72), der als Kathode vor- gesehen ist und welcher über elektrische Kontakte, vorzugsweise eine
Stromschiene (56) kontaktiert werden kann, und einem isolierenden Stopfen (60), welcher das Werkstück (10) an anderer Stelle vor chemischen Angriff schützt.
Halterung nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (72), die isolierende Aufnahme und der isolierende Stopfen (60) aus- tauschbar ausgebildet sind, um die verschiedenen Grössen und Formen von Werkstücken (10) abdecken und kontaktieren zu können.
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