stahlmarkt 07.2011 (Juli)

52 K Special: Edelstahl
Elektropolieren nichtrostender Stähle
von Dr. Hans-Peter Wilbert*
Das Elektropolieren nichtrostender Stähle führt vielfach zu
optisch glänzend aussehenden Oberflächen, doch auch
verbesserte technische Eigenschaften der Bauteile wie
Korrosionsbeständigkeit, Gratfreiheit und Reinigbarkeit
sind wesentliche Aspekte des Verfahrens.
WW K Das Elektropolieren nichtrostender
Stähle ist ein elektrochemisches Oberflächenbehandlungsverfahren,
bei dem als
Folge eines elektrischen Ladungsaustauschs
zwischen einem metallischen Bauteil und
einem flüssigen Medium, dem Elektrolyten,
Metallionen von der Bauteiloberfläche ab ­
getragen werden. Entscheidendes Merkmal
ist eine bevorzugte Abtragung von Rauheitsspitzen,
wodurch eine Einebnung er ­
folgt, die eine verringerte Mikrorauigkeit
bewirkt und für eine metallurgisch reine
Oberfläche ohne Störstellen sorgt.
Grundlagen
Im Prinzip handelt es sich beim Elektropolieren
um eine Umkehrung des galvanischen
Prozesses. Ein typisches Elektropolierbad
besteht aus gleichen Volumenanteilen von
96-prozentiger Schwefelsäure und 85-prozentiger
Orthophosphorsäure. Mehrere
Kathoden aus Blei, Kupfer oder nichtrostendem
Stahl werden in den Elektrolyten eingetaucht
und mit dem Minuspol der Stromquelle
verbunden. Das zu behandelnde
Bauteil wird an einem Korb befestigt, der
aus Titan, Kupfer oder Bronze besteht und
ebenfalls in den Elektrolyten eingetaucht an
den Pluspol der Stromquelle angeschlossen
wird. Wenn Gleichstrom angelegt wird, fungiert
der Elektrolyt als Leiter und Metall wird
an der Oberfläche des anodisch geschalteten
Bauteils gelöst. Die Stromlinien konzentrieren
sich hierbei auf Grate und andere
vorstehende Unregelmäßigkeiten der Bauteiloberfläche,
wo ein verstärkter Metallabtrag
erfolgt, bis die Oberfläche weitgehend
eingeebnet ist. Dabei werden auch feine
Grate, die infolge mechanischer Bearbeitung
entstehen, beseitigt. Die Behandlungsdauer
liegt üblicherweise zwischen 2 und 20 min.
Im Allgemeinen lassen sich alle nichtrostenden
Stähle, unabhängig von ihrer chemischen
Zusammensetzung und ihren mechanischen
Eigenschaften, durch das Elektropolieren
anodisch abtragen. Hierbei erfordern
ferritische nichtrostende Stähle gegenüber
austenitischen nichtrostenden Stählen je ­
doch den Einsatz anderer Elektrolyte mit in
der Regel höherer Stromdichte, um vergleichbar
gute Elektropolierergebnisse zu
erzielen. Das gilt auch für härt- und vergütbare
martensitische nichtrostende Stähle.
Wesentlich für ein einwandfreies Elektropolieren
ist eine gründliche vorhergehende
Reinigung der Bauteile. Besonders schädlich
wirken sich Farb-, Fett- und Zunderrückstände
aus. Sie würden den gleichmäßigen
Stromübergang behindern und zu ungleichmäßigem
Angriff führen. Vom Werkstoff her
sollte ein möglichst feines, gleichmäßiges
und homogenes Gefüge mit nur geringen
nichtmetallischen Einschlüssen vorliegen.
Wichtige Voraussetzung für eine zufriedenstellende
Elektropolierbehandlung ist, dass
das anodische Auflösungsverhalten der verschiedenen
Legierungsbestandteile gleich ist
und auch keine elektrochemisch resistenten
Legierungsbestandteile vorliegen. Dies be ­
deutet für die Praxis, dass niob- oder titanstabilisierte
Stähle, Automatenstähle oder
nichtrostende Stähle mit höheren Gehalten
an Kohlenstoff, Silicium, Aluminium, Phosphor
und Schwefel nur bedingt zum Elektropolieren
geeignet sind.
Mechanische Beschädigungen wie Kratzer
oder Ziehriefen auf der Bauteiloberfläche sind
* Der Autor ist Geschäftsführer der Informationsstelle
Edelstahl Rostfrei, Düsseldorf. Die Ausführungen ba ­
sieren auf dem Merkblatt 974, das kostenfrei bei der
Informationsstelle, Fax: +49 211 6707-344, angefordert
werden kann.
(110702190/1)
Das Elektropolieren dient auch der Entgratung – speziell bei Teilen, die sich nur schwer
mechanisch bearbeiten lassen (Fotos: Poligrat GmbH, München).
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