Elektrochemisches Schleifen. Lexikon Pharmatechnologie - prozesstechnik online

Lexikon Pharmatechnologie

Elektrochemisches Schleifen

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Auch: Elektrolytisches Schleifen, EcM-Verfahren, Elysierschleifen.

Elektrochemisches Abtragen (Elektrochemischer Abtrag) von Metallatomen und grundsätzlich ein Verfahren der kontrollierten Werkstoffbearbeitung von Metallen bzw. Metalllegierungen, bei dem kleinste Werkstoffteilchen kontrolliert elektrolytisch abgetragen werden, wobei das Werkstück als Anode (Pluspol) und das Werkzeug als Kathode (Minuspol) einer Gleichstromquelle geschaltet ist.

Dabei unterscheidet man in der Nomenklatur zwischen elektrochemischem Abtragen mit Relativbewegung zwischen Werkzeugelektrode und Werkstück (= elektrochemisches Formabtragen als Senken, Schleifen, Schneiden) und ohne Relativbewegung zwischen Werkzeugelektrode und Werkstück (= elektrochemisches Oberflächenabtragen als Polieren, Glätten, Glänzen bzw. anodisches Beizen).

Der Vorgang des elektrochemischen Schleifens beruht — wie auch das elektrochemische Polieren — auf dem Prinzip der elektrochemischen Auflösung (Oxidation) des Metalls der Anode. Bei der Elektrolyse wandert dann das im Elektrolyten enthaltene positiv elektrisch geladene Metallion (Kation) an die Kathode und der negativ elektrisch geladene Säurerest (Anion) an die Anode.

Typische Elektrolyte beim elektrochemischen Schleifen sind die wässrigen Lösungen von NaCl, NaNO3, KCl, NaOH, etc.

Mit dem Elektrolyten NaCl ergeben sich an den Elektroden folgende elektrochemische Reaktionen / Produkte:

An der Kathode entsteht aus 2 Na + 2H2O → 2 NaOH + H2. An der Anode entsteht aus 2 Cl + Fe → FeCl2.

Da der Elektrolyt quasi als Katalysator operiert, ergibt sich:

2 NaOH (von Kathode) + FeCl2 (von Anode) → 2 NaCl + Fe (OH)2.

Weitere Erkenntnisse aus dem Verfahrensablauf sind:

  • die Kathode ist ein verschleißfestes Werkzeug und nutzt sich als unbeteiligte Substanz nicht ab,

  • die Anode geht in Lösung (anodischer Abtrag),

  • der entstehende Wasserstoff muss hinsichtlich Explosionsgefahr gesichert abgeführt werden,

  • Wasser wird verbraucht (Wasserstoff bzw. Metalloxidation) und muss laufend nachdosiert werden,

  • Elektrolyt wird nicht verbraucht,

  • die Elektrolytlösung erwärmt sich infolge des elektrischen Widerstands beim Stromfluss (Ohmsche Wärme),

  • der entstehende Anodenschlamm (z. B. Fe(OH)2) muss laufend entfernt werden.

Die üblichen Verfahrenskenndaten sind: Abtragsrate: ca. 2 mm3 pro A min, Vorschubleistung: ca. 1–10 mm/min, Stromdichten: ca. 200 A/cm2.

© 2013 – ECV – Lexikon der Pharmatechnologie

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