DE1921274C

DE1921274C - Electrode for electrolytic processes, especially tampon processes

Info

Publication number: DE1921274C
Authority: DE
Inventors: Jean J G Paris Tilche Philippe J Clamart Icxi, (Frankreich)
Original assignee: Dalic S A , Pans
Publication date: 1972-06-15

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektrode für elektro- Wert unterscheiden. Aus diesem Aufbau der vorbe-The invention relates to an electrode for electrical value differentiate. From this structure of the

lytische Verfahren, insbesondere Tamponverfahren, kannten Elektrode ergibt sich aber, daß diese nur einenLytic procedures, in particular tampon procedures, known electrode, however, it results that this only one

besiehend aus einem elektrisch leitenden Kern oder relativ schmalen Anwendungsbereich hat, insbeson-consisting of an electrically conductive core or a relatively narrow area of application, in particular

einer elektrisch leitenden Schicht, einem porösen, dere nicht für elektrochemische Bearbeitungen sowiean electrically conductive layer, a porous one, which is not suitable for electrochemical machining as well

dauernd mit dem Elektrolyten gefüllten Überzug aus 5 für das Tamponverfahren geeignet ist.permanently filled with the electrolyte cover from 5 is suitable for the tampon method.

elektrisch leitendem Material und gegebenenfalls Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eineelectrically conductive material and optionally the invention is based on the object of a

einer weiteren Schicht aus porösem nichtleitendem Elektrode der eingangs genannten Art zu schpffen, dieanother layer of porous non-conductive electrode of the type mentioned to create the

Material, dem sogenannten Tampon. bei hohem Absorptionsvermögen für den Elektroly-Material, the so-called tampon. with high absorption capacity for the electrolyte

Elektrolytische Tamponverfahren sind bekannt und ten relativ wenig Wärme entwickelt und für die ver-Electrolytic tampon processes are known and develop relatively little heat and are

haben bedeutende industrielle Anwendungen gefunden, iq schiedensten Anwendungszwecke von der elektrolyti-have found significant industrial applications, iq the most diverse applications from electrolytic

sowohl bei der Auflage von Metallen oder metalli- sehen Behandlung und Elektrolyse bis zur elekiroche-both in the application of metals or metallic see treatment and electrolysis up to the elekiroche-

schen Legierungen als auch bei anderen elektrolyti- mischen Bearbeitung geeignet ist.alloys as well as other electrolytic machining.

sehen Vorgängen oder Bearbeitungen, wie anodischer Diese Aufgabe ist bei der hier vorgeschlagenensee operations or edits how anodic this task is in the case of the one proposed here

Oxydation, elektrochemischer Bearbeitung oder elek- Elektrode erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß derOxidation, electrochemical machining or elec- electrode according to the invention solved in that the

trolytischer Polierung. Bei diesen verschiedenen An- 15 Überzug aus stark absorbierendem, geschmeidigemtrolytic polishing. With these different types of clothing, the cover is made of highly absorbent, supple material

wendungsfällen bleiben die wesentlichen Merkmale, Filz oder Gewebe aus porösem Kohlenstoff oderIn cases of application, the essential characteristics remain, felt or fabric made of porous carbon or

unabhängig davon, ob das Werkstück die Kathode Graphit besteht,regardless of whether the workpiece is made of graphite as the cathode,

oder die Anode bildet, stets etwa die gleichen. Hierdurch läßt sich in vorteilhafter Weise eine Poro-or forms the anode, always about the same. In this way, a porosity can be advantageously

Im Fall elektrolytisch aufgebrachter Metallschich- sität des Überzuges von bis zu 90⁰Z₀ erreichen, was zuten wird bei den bisher bekannten Verfahrer, eine ao sammen mit der guten Leitfähigkeit des Kohlenstoffs Anode verwendet, die von einer absorbierenden Masse oder Graphits, die den absorbierten Elektrolyten weitumhüllt ist, die durch Imprägnieren mit einem passen- gehend stromlos mar-ht, dazu führt, daß im Betrieb nur den Elektrolyten elektrisch leitend gehalten wird. Diese eine geringe Wärmeentwicklung auftritt. Gleichzeitig als Tampon bezeichnete absorbierende Masse ist kann auf Grund des hohen Absorptionsvermögens hydrophil und besteht vorzugsweise aus Baumwolle, as des leitenden Überzuges die nichtleitende absorbie-Zellulose, synthetischen Geweben. Bürsten mit nicht- rende Masse eine wesentlich geringere Stärke als bisher leitenden Borsten oder einer Kombination dieser erhalten, was den weiteren Vorteil eines geringeren AbWerkstoffe. Die Anr de und die absorbierende Masse Standes der Elektrode vom Werkstück mit sich bringt, sind in einem nichtleitenden Kopf enthalten. Die Anode wodurch die Ausbildung eines besonders homo- und das die Kathode bildende zu bes.hichtende Werk- 30 genen elektrischen Feldes begünstigt wird. Einen weistück sind mit einer elektrischen Stromquelle verbun- teren beachtlichen Vorteil stellt die Schmiegsamkeit den Dabei ist die Anode entweder leslich (beispiels- des Überzuges dar. Sie gestattet nämlich die Anpassung weise aus Kupfer im Fall einer elektrolytischen Kup- der Elektrode an Werkstückoberflächen mit wechselnferbeschichtung) oder in den häufigsten Fällen nicht- der Krümmung. Ferner ist der überzug hitzebestän-Iöslich. 35 dig, was die Verwjndung geschmolzener ElektrolyteIn the case of electrolytically applied Metallschich- sity of the coating of up to 90 ⁰ Z ₀ , what is used in the previously known process, ao together with the good conductivity of the carbon anode, which is made of an absorbent mass or graphite, which the absorbed Electrolyte is widely encased, which by impregnating with a suitable currentless mar-ht, leads to the fact that only the electrolyte is kept electrically conductive during operation. This low heat generation occurs. At the same time as a tampon called absorbent material can be hydrophilic due to the high absorption capacity and consists preferably of cotton, as the conductive coating, the non-conductive absorbent cellulose, synthetic fabrics. Brushes with non-breaking mass have a significantly lower strength than previously conductive bristles or a combination of these, which has the further advantage of less waste. The nature and the absorbing mass of the electrode from the workpiece are contained in a non-conductive head. The anode, which promotes the formation of a particularly homo- and the work to be coated, which forms the cathode, is promoted. A considerable advantage associated with an electrical power source is the flexibility. The anode is either legible (for example, the coating. In the case of an electrolytic copper electrode, it allows the adaptation of copper to workpiece surfaces with an alternate coating) or in the most common cases non- the curvature. The coating is also heat-resistant. 35 dig what the use of molten electrolytes

Die bei den industriellen Anwendungen dieses V'er- erlaubt. Da der Überzug chemisch aiaktiv ist, könnenWhich in the industrial applications of this V'er- allowed. Since the coating is chemically active, you can

fahrens notwendigen hohen Stromdichten erfordern auch aggressive Elektrolyte verwendet werden, und dieDriving the necessary high current densities also require aggressive electrolytes to be used, and the

eine höhere Spannung als bei der in üblichen Behältern innere Elektrode wird vor chemischem Angriff ge-a higher voltage than the internal electrode in conventional containers is protected from chemical attack

oder Trögen durchgeführten Elektrolyse. Daraus er- schützt. Schließlich ist es auch noch möglich, dieor troughs performed electrolysis. Protected from it. Finally, it is also possible to use the

gibt sich eine Wärmeentwicklung, die häufig die Küh- 4° Elektrode nach der Erfindung ohne Tampon für elek-there is a build-up of heat that often requires the cooling 4 ° electrode according to the invention without a tampon for elec-

lung der Elektrode erfordert. Diese Kühlung kann trochemische Bearbeitungen, z. B elektrolytische Polie-development of the electrode. This cooling can be used for trochemical operations, e.g. B electrolytic polishing

entweder durch einen luftgekülten Metallkühler oder rung, zu verwenden. Die Elektrode kann also sowohleither through an air-cooled metal cooler, or by using it. So the electrode can do both

durch einen Flüssigkeitsumlauf (7 B Wasser) durch- in anodischen Systemen als auch in kathodischen Sy-through a liquid circulation (7 B water) in anodic systems as well as in cathodic systems

geführt werden. Sternen zur Anwendung gelangen.be guided. Stars are used.

Um das elektrische Feld möglichst gleichmäßig zu 45 Fine besonders einfache Herstellung der Elektrode machen und den elektrischen Widerstand der absor- wird dadurch möglich, daß der Überzug durch Verbierenden Masse zu verringern, wird deren Stärke so klebung mit organischen Werkstoffen und gegebenengering wie möglich gehalten. Das Absorptionsvermögen falls nachfolgender Hitzebehandlung gebildet wird, dieser Masse ist daher verringert und der Umlauf des Fine besonders vorteilhafte Ausführungsform der gegebenenfalls in die Masse gedrückten Elektrolyten 50 Elektrode zeichnet sich dadurch aus. daß der überzug erschwert. von einem Elektrolyten gespeist ist und gegebenenfallsIn order to keep the electric field as even as possible, the electrode is particularly easy to manufacture make and the electrical resistance of the absor- is made possible by connecting the coating To reduce mass, their strength is so sticking with organic materials and given low kept as possible. The absorption capacity if the subsequent heat treatment is formed, this mass is therefore reduced and the circulation of the fine is particularly advantageous embodiment of the Electrolyte 50, which is optionally pressed into the mass, is characterized by this. that the coating difficult. is fed by an electrolyte and optionally

Aus der östrereichischen Patentschrift 209 877 ist durch einen Flüssigkeitsumlauf gekühlt oder erwärmtFrom the Austrian patent specification 209 877 is cooled or heated by a liquid circulation

auch bereits eine poröse Mehrzweckelektrode für elek- oder durch einen elektrischen Sekundärstrom erwärmtalso already a porous multi-purpose electrode for electrical or heated by an electrical secondary current

trochemische Prozesse mit einem Kern und einem fest- isttrochemical processes with one core and one solid

haftenden, dauernd mit dem Elektrolyten erfüllten 55 Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform Überzug aus elektrisch leitendem und/oder nichtleiten- ist es möglich, ein besonders homogenes elektrisches dem Material mit einer Einrichtung zur Zu- und/oder Feld zu erhalten und gleichzeitig die Abtragungs-Abfuhr von Gas und/oder Flüssigkeit bekannt, bei der geschwindigkeit des als Anode dienenden Kernes oder der Elektrodenkern gasdurchlässig ist und ebenso wie der elektrisch leitenden Schicht zu beeinflussen. Dies der Überzug aus Teilchen einer ganz bestimmten ge- 60 gelingt dadurch, daß der Überzug gegenüber der elek· ringen Korngröße besteht. Damit wird im wcsentli- frisch leitenden Schicht elektrisch vorgespannt ist. eher) das Problem der Depolarisicrung der Elektrode Schließlich ist es noch möglich, die Elektrode der durch Begasung oder Durchgasung gelost, ohne daß Obcrflächenprofilierung eines gegebenenfalls auch be-Gas in den Elektrolyten übertritt und die elcktro- wegten Werkstückes anzupassen. Dies gelingt nach chemischen Vorgänge dort stört. Die Elektrode und «s einer zweckmäßigen Weiterbildung dadurch, daß in der überzug besitzen zur Erzielung dieses Ergebnisses den Überzug ein nichtleitendes Element einführbar ein«? Porosität von 30 bis 75%, wobei die Porengröße ist. Da der überzug die Rolle der Anode zu spielen des K«*ns und des Überzugs sich um einen bestimmten vermag, kann¹ durch Druck auf dieses nichtleitende adhesive, permanently filled with the electrolyte. In a further advantageous embodiment, coating made of electrically conductive and / or non-conductive material, it is possible to obtain a particularly homogeneous electrical material with a device for supply and / or field and at the same time for removal and removal known from gas and / or liquid, at the speed of the core serving as anode or the electrode core is gas-permeable and can be influenced in the same way as the electrically conductive layer. The coating of particles of a very specific degree succeeds in that the coating is opposite to the electrical grain size. This means that the freshly conductive layer is electrically biased in the wcsentli- rather) the problem of depolarization of the electrode. Finally, it is still possible to solve the electrode by gassing or gassing without the surface profiling of an optionally also charged gas passing into the electrolyte and adapting the electrically dry workpiece. This succeeds after disturbing chemical processes there. The electrode and an expedient further development in that the coating has a non-conductive element insertable into the coating in order to achieve this result. Porosity from 30 to 75%, where the pore size is. Because of the role coating to the anode play the K "* ns and the coating is capable of a certain, can ^one by pressing this non-conductive

Element die Elektrode sich an die Werkstücküberfläche anschmiegen, wodurch sich eine besonders gleichförmige Stromdichte ergibt.Element the electrode is attached to the workpiece surface snugly, which results in a particularly uniform current density.

Schließlich ist noch ein besonderer Vorzug der erfindungsgemäßen Elektrode, der vor allem "beim Einsatz für elektrochemische Bearbeitungsvorgänge eine wesentliche Rolle spielt, darin zu erblicken, daß praktisch keine Kurzschlüsse auftreten können. Diese Eigenschaf: ist insofern wesentlich, als derartige Kurzschlüsse nicht nur die Anode zerstören, sondern gewöhnlich auch das zu bearbeitende Teil unbrauchbar inachen, das häufig einen erheblichen Wert darstellt. Die Schmiegsamkeit des Überzuges aus filz- oder gewebeartigem Kohlenstoff oder Graphit vermeidet außerdem auch das Entstehen von Abreißfunken, die die Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstückes beschädigen können.Finally, there is a particular advantage of the electrode according to the invention, which is primarily "with Use for electrochemical machining operations plays an essential role in seeing that practically no short circuits can occur. This property: is essential as such short circuits not only destroy the anode, but also usually render the part to be machined unusable in things that are often of considerable value. The pliability of the coating made of felt or fabric-like carbon or graphite avoids also the creation of tear-off sparks that affect the surface of the workpiece to be machined can damage.

In der Zeichnung ist die Elektrode nach der Erfindung an Hand beispielsweise gewählter Ausführungsformen für verschiedene Anwendungszwecke schematisch veranschaulicht. Es zeigtIn the drawing, the electrode according to the invention is shown schematically on the basis of selected embodiments for various purposes, for example illustrated. It shows

F i g. 1 eine bekannte Elektrode für das Tamponverfahren, F i g. 1 a known electrode for the tampon method,

F ι g. 2 eine ähnliche jedoch wassergekühlte Elektrode für ein umlaufendes Werkstück mit gekrümmter Oberfläche.Fig. 2 a similar but water-cooled electrode for a rotating workpiece with a curved surface.

F ι g 3 den Aufbau der Elektrode nach der Erfindung. FIG. 3 shows the structure of the electrode according to the invention.

F ι g. 4 eine Ausführungsform der Elektrode nach der Erfindung für ein Werkstück mit profilierter Oberfläche undFig. 4 shows an embodiment of the electrode according to FIG of the invention for a workpiece with a profiled surface and

F i g.5 bis 8 weitere Ausführungen der erfindungsgemäßen Elektrode für verschiedene Anwendungen.F i g.5 to 8 further embodiments of the invention Electrode for various applications.

Die zur elektrolytischen Metallauflage zu verwendende in F i g. 1 dargestellte bekannte Elektrode besteht aus einer Anode 1, die sich in Berührung mit einer absorbierenden Masse 2 befindet, die durch Imprägnierung mit einem passenden Elektrolyten leitend gehalten wird. Die Anode 1 und die absorbierende Masse 2 befinden sich in einem elektrisch nichtleitenden Kopf T. The one to be used for the electrolytic metal coating in FIG. The known electrode shown in FIG. 1 consists of an anode 1 which is in contact with an absorbent mass 2 which is kept conductive by impregnation with a suitable electrolyte. The anode 1 and the absorbing mass 2 are located in an electrically non-conductive head T.

Die Anode 1 und das die Kathode 3 bildende zu beschichtende Werkstück sind mit einer elektrischen Stromquelle G verbunden. Die Kühlung wird mit einem metallischen Kühler 4 mit Luftkühlung durchgeführt. The anode 1 and the workpiece to be coated, which forms the cathode 3, are connected to an electrical power source G. The cooling is carried out with a metallic cooler 4 with air cooling.

Bei dem in F i g. 2 dargestellten Beispiel einer bekannten Elektrode, die durch einen Flüssigkeitsfcrcislauf 5 (beispielweise Wasser) gekühlt wird, wird tin zylindrisches Werkstück, das zugleich die Kathode 3 darstellt, beschichtet, wobei das Werkstück »ich dreht. In der Anode 1 ist eine Kühlkammer vorgesehen, durch die die Kühlflüssigkeit strömt.In the case of the FIG. 2 shown example of a known Electrode running through a liquid flow 5 (for example water) is cooled, tin is a cylindrical workpiece, which is also the cathode 3 represents, coated, the workpiece »I rotates. A cooling chamber is provided in the anode 1, through which the coolant flows.

In F ι g. 3 ist eine erfindungsgemäße Elektrode lchematisch dargestellt. Die Anode 1 befindet sich in iJerülming mit einem porösen leitenden Überzug C, •us Kohlenstoff, der zwischen der Anode 1 und der nichtleitenden absorbierenden Masse 2 liegt. Poröse Kohlenstoffwerkstoffe (amorph oder in Graphitform) können beispielsweise 90% ihres Volumens an Elektrolyten absorbieren. Ihre Eigenleitfähigkeit ist viel größer als die du Imprägnierungselektrolyten. Mehr al« beispielsweise 90% des die Elektrode durchlaufenden Stromes fließt durch diesen porösen Leiter. Daraus ergibt sich, daß die absorbierende Masse 2 und der Überzug C, zusammen ohne weiteres ein erhebliches Volumen haben dürfen, wobei dann die nichtleitende absorbierende Masse 2 eine geringe Stärke aufweisen sollte. Der aus Kohlenstoff bestehende Überzug C₁, der die Anode bildet, befindet sich se näher an der zu beschichtenden Oberfläche dei Kathode 3. Dadurch ist das elektrische Feld homogener, die Beschichtung regelmäßiger, und es entsteh! weniger Wärme. Dies stellt einen bedeutenden Vorteil gegenüber den bisher bekannten Elektroden dar.In FIG. An electrode according to the invention is shown schematically in FIG. The anode 1 is in iJerülming with a porous conductive coating C, • us carbon, which lies between the anode 1 and the non-conductive absorbent mass 2. Porous carbon materials (amorphous or in graphite form) can, for example, absorb 90% of their volume in electrolytes. Their intrinsic conductivity is much greater than that of the impregnation electrolyte. More than 90%, for example, of the current flowing through the electrode flows through this porous conductor. It follows from this that the absorbent mass 2 and the cover C together can easily have a considerable volume, in which case the non-conductive absorbent mass 2 should have a low thickness. The carbon coating C ₁ , which forms the anode, is closer to the surface of the cathode 3 to be coated. As a result, the electric field is more homogeneous, the coating more regular, and it arises! less heat. This represents a significant advantage over the previously known electrodes.

Da die absorbierende Masse 2 leicht verformbar ist, kann sie ohne besondere Bearbeitung der Anode 1Since the absorbent mass 2 is easily deformable, it can be used without any special processing of the anode 1

ίο bewegten Profilen folgen. Der geschmeidige absorbierende Überzug C, aus Kohlenstoff spielt die Rolle der Anode. Der Abstand zwischen dieser Pseudo-Anode und der Kathode bleibt konstant (siehe F i g. 4).ίο follow moving profiles. The supple absorbent Coating C, made of carbon, plays the role of the anode. The distance between this pseudo-anode and the cathode remains constant (see Fig. 4).

Die Eigenleitfähigkeit des Kohlenstoff Überzuges C ermöglicht leicht zweckmäßige Ausgestaltungen dei Anode 1. Beispielsweise können, wie in F i g. 5 dargestellt, Elektrolytieitungen 6 aus isolierendem Material, die Löcher 7 aufweisen vorgesehen werden.The intrinsic conductivity of the carbon coating C easily enables useful designs Anode 1. For example, as shown in FIG. 5 shown, electrolytic lines 6 made of insulating material, the holes 7 have to be provided.

Weiterhin können, wie in F i g. 6 dargestellt, Anoden verwendet werden, die durch ein nichtleitendes Formteil 8 verformbar sind, da der elektrische Strom durch den Kohlenstoffüberzug Cj unterhalb dieses n'chtleitenden Formteils verteilt wird. Damit wird ein gleichmäßiges elektrisches Feld ohne eine Verdeckungswirkung durch das nichtleitende Formteil erhalten.Furthermore, as shown in FIG. 6, anodes are used, which are separated by a non-conductive Molded part 8 are deformable because the electric current through the carbon coating Cj below this non-conductive molding is distributed. This creates a uniform electric field without any masking effect obtained by the non-conductive molding.

Poröser Kohlenstoffwerkstoif kann gut zur Herstellung komplexer Anordnungen verwendet werden. Sie können mit organischen Klebern untereinander oder mit Kohlenstoff- oder Graphitträgern oder anderen Kohlenstoffwerkstoffen verklebt werden. Die erhaltenen Anordnungen kennen dann einer Hitzebehandking unterworfen werden, die eine vollständig gekohlte Masse ergibt.Porous carbon material can be good for manufacturing complex arrangements can be used. They can be with each other or with organic adhesives be glued to carbon or graphite substrates or other carbon materials. The received Arrangements are then subjected to a heat treatment, which is a completely carbonized one Mass results.

Wie in F 1 g. 7 dargestellt, ermöglichen es die Kohienstoffwerkstoffe. im Innern der absorbierenden Masse Kanäle für den Umlauf 9 von Erwärmungsoder Kühlflüssigkeiten oder die Verteilung von Elek- As in F 1 g. 7, it is made possible by the carbon materials. inside the absorbent material channels for the circulation 9 of heating or cooling fluids or the distribution of elec-

«0 trolylsn 10 zu bilden. Wie in F i g 7 dargestellt, ist die absorbierende Masse aus zwei Graphitplatten 11 gebildet, die an einen porösen Kohlenstoffüberzug C₁₁ und an einen weiteren porösen Kohlenstoffüberzug C_n geklebt sind. Die Anordnung befindet sich in einem Stützbehälter W der Kathode 3, der in dem Kohlenstoffüberzug C_n die Verteilung einer Erwärmungs- oder Kühlflüssigkeit und in der Kohlenstoffmasse C_n die Verteilung des Elektrolyten durch eine nichtleitende absorbierende Masse 2, beispielsweise aus Asbest, ermöglicht.«0 trolylsn 10 to form. As shown in FIG. 7, the absorbent mass is formed from two graphite plates 11 which are glued _{to a porous carbon coating C 11} and to a further porous carbon coating C _n. The arrangement is located in a support container W of the cathode 3, which in the carbon coating C the distribution _n a heating or cooling liquid and in the carbon mass C the distribution of _n of the electrolyte by a non-conducting absorbent material 2, for example of asbestos, permits.

Die chemische Trägheit der absorbierenden KohlenstoffwerkstoPe ermöglicht die Verwendung von Elektrolyten beispielsweise auf der Basis von konzentrierten Schwefel- rder Phosphorsäuren, die mit absorbierendenThe chemical inertia of the absorbing carbon materials enables the use of electrolytes, for example on the basis of concentrated Sulfur or phosphoric acids with absorbent

SJ organischen Massen, die nicht hitzebehandelt sind, nicht verwendbar sind.SJ organic masses that are not heat-treated, are not usable.

Die in F 1 g. 7 dargestellte Elektrode kann zur elektrolytischen Polierung verwendet werden. Das zu bearbeitende Werkstück wird dann Anode 1 undThe in F 1 g. 7 electrode shown can be used for electrolytic polishing can be used. The workpiece to be machined is then anode 1 and

6c die Elektrode wird Kathode 3.6c the electrode becomes cathode 3.

KohlenstoFwerkstoffe sind durch hohe Temperaturen nicht zerstörbar. Sie können daher in Elektroden verwendet werden, die geschmolzene Elektrolyten auf* nehmen können. Bei der in F i g. 8 dargestellten Aus-Carbon materials cannot be destroyed by high temperatures. You can therefore use electrodes can be used that can absorb molten electrolytes. In the case of the in FIG. 8 shown

Ss fUhrungsform wird eine hohe Temperatur durch einen durch einen Niederspannungsgenerator Gl erzeugten Wechselstrom geliefert, der über einen P.heostaten Rh die Anode 1 und einen Rinji aus Kohlenstoffe,, derAs a guide, a high temperature is supplied by an alternating current generated by a low-voltage generator Gl which, via a theostat Rh, supplies the anode 1 and a ring made of carbon

von dem die Kathode 3 bildenden, zu bearbeitenden Werkstück 3 isoliert ist, durchfließt. ,from which the cathode 3 forming the workpiece 3 to be machined is insulated, flows through. ,

Die Kohlenstoffüberzlige können ebenfalls dazu dienen, die Verteilung des Stroms durch eine passende Vorspannung zu verändern. In F i g. 9 ist eine Ausführungsform der erfmdungsgemäöen Elektrode dargestellt, die einen Schutzring aufweist. Dieser ist gebildet durch eine hitzebehandelte Graphitröhre 14, die auf einen porösen Kohlenstoffring C_t3 geklebt ist. und wird durch eine Hilfsspannungsquelle G ' beispielsweise gegenüber der Anode I vorgespannt. Der poröse Kohlenstoffring C₁₃ ist durch einen isolierenden Hohlzylinder 15 von dem porösen Überzug C, isoliert, der sich in Berührung mit der Anode I befindet, während der poröse Kohlenstoffring C₁₁ gegen die Anode 1 durch einen zwischengefugten Ring 18 aus nichtleitendem Material, das mit dem der absorbierenden Masse 2 identisch sen kann, gegen die Anode 1 isoliert ist. In der F i g. 9a ist eine Schnittansicht längs der Linie AB der F i g. 9 dargestellt, die den Aufbau dieses porösen KohlenstoiT-ringes Cj₃ zeigt.The carbon superfluous can also be used to change the distribution of the current by means of a suitable bias voltage. In Fig. 9 shows an embodiment of the electrode according to the invention which has a protective ring. This is formed by a heat-treated graphite tube 14 which is glued _{to a porous carbon ring} C t3. and is biased with respect to the anode I, for example, by an auxiliary voltage source G '. The porous carbon _{ring C 13} is isolated from the porous coating C 1 by an insulating hollow cylinder 15, which is in contact with the anode I, while the porous carbon _{ring C 11} is insulated from the anode 1 by an interposed ring 18 made of non-conductive material, which is connected to which the absorbent mass 2 can be identical to the anode 1 is insulated. In FIG. 9a is a sectional view taken along line AB of FIG. 9, which shows the structure of this porous carbon ring Cj ₃ .

Die nichtlöslichen Anoden sind häufig empfindlich gegenüber elektronischer Wirkung und können abgetragen wcdei Die Verwendung der Kohlenstoffüberzüge in Hen verschiedenen Ausgestaltungen, die mehr oder weniger die Anode bilden, bewahren die nichtlöshche Anode vor einer derartigen AbnutzungThe insoluble anodes are often delicate against electronic action and can be worn away. The use of carbon coatings Hen in different configurations, which more or less form the anode, preserve the insoluble anode from such wear and tear

Wenn die Anode löslich ist, kann beispielsweise eine passende Stärke des Überzuges die Anodenauflösung einem niedrigen Kathodenniederschlag gleich halten. Bei üblichen Beschichtungen ermöglichen die mit einem derartigen Überzug, welcher gleichzeitig als Filter für die Anodenrückstände dient, versehenen Anoden die Aufrechterhaltung der Stabilität des Bades. Eine nach F ι g. 10 in der Nähe der Kathode 16 angeordnete poröse Kohlenstoff masse 17 macht das elektrische Feld gleichmäßig und wirkt nicht als Zwischenelektrode, wenn ihre Stärke gering ist. da sich auf Grund ihrer Porosität kein metallischer Niederschlag einstellt.If the anode is soluble, for example, an appropriate thickness of the coating can dissolve the anode keep equal to a low cathode precipitation. With conventional coatings, they allow provided with such a coating, which also serves as a filter for the anode residues Anodes maintain the stability of the bath. One according to FIG. 10 near the cathode 16 arranged porous carbon mass 17 makes the electric field uniform and does not act as Intermediate electrode when its strength is low. because of their porosity there is no metallic Precipitation ceases.

Bei elektrochemischen Bearbeitungen in Behältern, bei denen die zu bearbeitenden Werkstücke die Anoden sind, beispielsweise bei elektrochemischer Polierung, können die Kathoden ebenfalls auf diese Weise vor elektrolytischem Angriff geschützt werden.For electrochemical machining in containers where the workpieces to be machined the If anodes are used, for example in the case of electrochemical polishing, the cathodes can also be used on these Way to be protected from electrolytic attack.

Insbesondere im Fall elektrochemischer Bearbeitung ohne Tampon weisen die durch erfindungsgemäße Elektroden gebildeten Kathoden bedeutende Vorteile auf. Die elektrochemische Bearbeitung besteht, wie bekannt, im wesentlichen in der elektrolytischen Einwirkung auf ein anodisches Werkstück durch einen geeigneten Elektrolyten mittels einer nichtlöslichen Kathode, die eine Form aufweist, die etwa gleich der auf dem zu bearbeitenden Werkstück hervorzurufenden Form ist. Dabei ist ein sehr geringer Anoden-Kathodenzwischenraum (meistens in der Größenordnung von 20/100 mm) unerläßlich, um ein möglichst gleichmäßiges elektrisches Feld und sehr hohe Stromdichten zu erzeugen. Dieser Zwischenraum wird durch einen in großer Menge umlaufenden Elektrolyten gespeist. Der Durchlaufquerschnitt ist sehr klein. Daraus ergibt sich, daß der Elektrolyt unter hohem Druck eingepreßt werden muß. so daß die Verwendung von robusten Teilen nötig ist, die derartigen mechanischen Kräften v/iederstehen können und die Lage der Anode zur Kathode genau gewährleiten.In particular in the case of electrochemical processing without a tampon, the inventive Electrodes formed cathodes have significant advantages. The electrochemical processing consists of as is known, essentially in the electrolytic action on an anodic workpiece by a suitable electrolyte by means of a non-soluble cathode which has a shape approximately is the same as the shape to be created on the workpiece to be machined. There is very little space between the anode and the cathode (mostly of the order of 20/100 mm) indispensable in order to have an electric field that is as uniform as possible and very high Generate current densities. This gap is created by an electrolyte circulating in large quantities fed. The flow cross-section is very small. It follows that the electrolyte is under must be pressed in under high pressure. so that the use of robust parts is necessary, such mechanical forces can withstand and guarantee the exact position of the anode to the cathode.

Es hat sich herausgestellt, daß eine mit einem porösen Überzug aus amorpher oder Graphit-Kohle bedeckte Kathode, bei der ein geringer Zwischenraum dadurch aufrechterhalten wird, daß die poröse Kohlenstoffmasse infolge ihrer sehr guten elektrischen Leitfähigkeit ganz oder teilweise die Elektrode bildet. auf Grund ihrer Durchlässigkeit gegenüber den Elektrolyten (beispielsweise 90% ihres Volumens) rs ermöglicht, den Durchgangsquerschnitt beträchtlich zu erhöhen (/ B. 200fach) und in noch größe;cmOne was found to be covered with a porous coating of amorphous or graphite carbon Cathode in which a small gap is maintained by the porous carbon mass due to its very good electrical conductivity, forms the electrode in whole or in part. due to their permeability to the electrolytes (for example 90% of their volume) rs allows, to increase the passage cross-section considerably (/ B. 200 times) and in still larger; cm

ίο Maße den limlaufdruck des Elektrolyten zu verringern. Demzufolge ist die Herstellung des Trägers leichter, und es ist sogar möglich, wie bei den üblichen elektronischen Bearbeitungen, in einem offenen Behälter zu arbeiten, wodurch die r.xplosmns-ίο Measure to reduce the drainage pressure of the electrolyte. As a result, the manufacture of the carrier is easier, and it is even possible, as with the usual electronic processing to work in an open container, whereby the r.xplosmns-

lj gefahr von Gasgemischen, schädliche Temperaturerhöhungen ur I -änderungen und Kurzschlußgefahren herabgesetzt werden.lj risk of gas mixtures, harmful temperature increases Only I changes and the risk of short circuits are reduced.

Die Herstellung dieser Kathoden erfolgt, wie ·ηι vorhergehenden für andere Elektrodenartcn heschnc-These cathodes are produced in the same way as ηι previous for other types of electrodes

ao ben. durch Zusammenbau. Formung und Klebunti. der gegebenenfalls eine weitere Hitzebehandlun^ folgt. um die gewünschte Form zu erhalten. Der sehr gerinne Zwischenraum /wischen dem porösen Kohlcnstoffüberzug und dem zu bearbeitenden Werkstück spielt dieao ben. by assembly. Forming and gluing which may be followed by a further heat treatment. to get the shape you want. The very curdle The gap between the porous carbon coating and the workpiece to be machined plays the role

Rolle der nichtleitenden absorbierenden Masse, die in άκ-η Tamponverfahren den Elektrolyten aufnimmt Es ist daher leicht verständlich, daß die in den F i g. 5. 6 .7 und 9 dargestellten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Elektrode ebenfalls als Elektrode für elektrochemische Bearbeitung ohne Tampon sowie für andere elektrochemische Bearbeitungen in Behältern anwendbar sind, bei denen derartige Elektroden eine Lösung für .ohe Stromdichten bei starkem Elektrolytumlauf darstellen.Role of the non-conductive absorbent mass which absorbs the electrolyte in the άκ-η tampon process. It is therefore easy to understand that the in FIGS. 5, 6, 7 and 9 illustrated embodiments of the electrode according to the invention can also be used as an electrode for electrochemical processing without a tampon and for other electrochemical processing in containers in which such electrodes represent a solution for .ohe current densities with strong electrolyte circulation.

Die folgenden Beispiele verdeutlichen die durch die erfindungsgemäße Elektrode herbeigeführten Vorteile:The following examples illustrate the advantages brought about by the electrode according to the invention:

Example I.

Eine Elektrode in der in F i g. 1 dargestellten Art mit einer bestimmten elektrolytischen Lösung hat folgende Merkmale:An electrode in the form shown in FIG. 1 has a specific electrolytic solution the following features:

Arbeitsspannung 16 VWorking voltage 16 V

Stromdichte 200 A/dm² Current density 200 A / dm ²

für eine Stärke des nichtleitenden Tampons von 12 mm.
Eine erfindungsgemäße Elektrode der in F i g. 3for a thickness of the non-conductive tampon of 12 mm.
An electrode according to the invention of the type shown in FIG. 3

dargestellten Art mit der gleichen elektrolytischen Lösung, wobei der Tampon durch 3 mm absorbierende Masse 2 und 9 mm Überzug C₂ aus amorphem Kohlenstoffilz gebildet ist, führt zu den folgenden neuen Arbeitsbedingungen:with the same electrolytic solution, the tampon being formed by 3 mm absorbent mass 2 and 9 mm coating C ₂ made of amorphous carbon felt, leads to the following new working conditions:

Arbeitsspannung 20 VWorking voltage 20 V.

Stromdichte 200 A/dm² Current density 200 A / dm ²

und eine um 40% verringerte Wärmewirkung.
Beispiel IIand a 40% reduction in heat effect.
Example II

Die Verkupferung eines Zylinders durch einen Elektrolyten, der hauptsächlich aus Kupfersulfat und Schwefelsäure besteht, mit einer Elektrode in der in F i g. 2 dargestellten Art für eine S*romdichte von 40 A/dm² ergibt eine Abtragung d-r Graphitanode 1 von 10 mm pro Stunde.The copper-plating of a cylinder by an electrolyte, which consists mainly of copper sulfate and sulfuric acid, with an electrode in the manner shown in FIG. The type shown in FIG. 2 for a stream density of 40 A / dm ² results in an erosion of the graphite anode 1 of 10 mm per hour.

Mit porösem Kohlenstoff als absorbierende Masse C₂ aus nach dem in F i g. 3 dargestellten erfindungsgemäßen Prinzip in einer Stärke von 17 mm wird dieWith porous carbon as the absorbing mass C ₂ from according to the method shown in FIG. 3 illustrated principle according to the invention in a thickness of 17 mm is the

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Abtragung der Graphitanode auf 1,5 mm pro Stunde verringert.Ablation of the graphite anode reduced to 1.5 mm per hour.

Beispiel IIIExample III

Die Verwendung einer bekannten Elektrode der in F ί g. 2 dargestellten Art zur Bearbeitung eines AiIuminiumkolbens von 500 mm Durchmesser und 600mm Länge mit einer mittleren Stärke von 25 mm erlaubt uf Grund der durch den Stromfluß auftretenden >» "emperaturerhöhung nur einen Strom von 300 Amterc. der den nichtleitenden Tampon, die absorbieende Masse 2 und das zu bearbeitende Werkstück als Cathode 3 durchfließt. Eine höhere Stromstärke ergibt nicht mehr die geforderten physikalischen Eigen- «5 ichaften der Beschichtung, und die Haftung ist zufolge lter Ausdehnung des Trägers beeinträchtigt, jedoch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Elektrode der in F i g. 7 dargestellten Art mit einem porösen Kohlen-MOfTUbCrZUgC₁, von 17 mm und einem porösen »o knhlenstoffüberzug C_n von 9 mm zwischen Anode 1 lind der absorbierenden Masse 2 ermöglicht einen fctrom von 750 Ampere, der eine doppelte Beschichtung in der halben Zeit gewährleistet.The use of a known electrode as shown in FIG. 2 for processing an aluminum piston 500 mm in diameter and 600 mm in length with an average thickness of 25 mm only allows a current of 300 amperes to pass through the non-conductive tampon, the absorbent material 2 and flows through the workpiece to be processed as cathode 3. A higher current strength no longer gives the required physical properties of the coating, and the adhesion is impaired as a result of the expansion of the carrier, but the use of an electrode according to the invention as shown in FIG The type shown with a porous carbon MOfTUbCrZUgC ₁ , of 17 mm and a porous carbon coating C _n of 9 mm between the anode 1 and the absorbing mass 2 enables a current of 750 amperes, which ensures a double coating in half the time.

Beispiel IV *⁵ Example IV * ⁵

Die anodische Oxydation von Aluminium unter Ve'-wendung einer Schwefclsäurelösung von 200 g/l bei 12 V ist mit der in F i g. 1 dargestellten Elektrode tnöglich. wenn die absorbierende Masse 2 durch einen Chemisch beständigen Tampon ersetzt wird, der nach llem erfindungsgemäßen Prinzip aus" 17 mm porösem leitendem Überzug C₁ aus Kohlenstoff und 1 mm feinmaschigem Gewebe (Faden von 0,07 mm) ausThe anodic oxidation of aluminum using a sulfuric acid solution of 200 g / l at 12 V is the same as that shown in FIG. 1 is possible. if the absorbent mass 2 is replaced by a chemically resistant tampon which, according to the inventive principle, consists of “17 mm porous conductive coating C ₁ made of carbon and 1 mm fine-meshed fabric (thread of 0.07 mm) Polytetrafluorethylen besteht. Die Polung ist dabei gegenüber der in F i g. 3 dargestellten Polung umge* kehrt.Polytetrafluoroethylene is made. The polarity is opposite that in FIG. 3 shown polarity reversed * returns.

Claims

Patent claims:

1. Elektrode für elektrolytische Verfahren, insbesondere Tamponverfahren, bestehend aus einem elektrisch leitenden Kern oder einer elektrisch !eilenden Schicht, einem porösen, dauernd mit dein Elektrolyten gefüllten Überzug aus elektrisch leitendem Material und gegebenenfalls einer weiteren Schicht aus porösem nichtleiteniem Material, dem sogenannten Tampon, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug (C₁) aus stark absorbierendem, geschmeidigem Filz oder Gewebe aus porösem Kohlenstoff oder Graphit besteht.1. Electrode for electrolytic processes, in particular tampon processes, consisting of an electrically conductive core or an electrically flowing layer, a porous coating made of electrically conductive material that is permanently filled with electrolyte and optionally a further layer of porous non-conductive material, the so-called tampon, characterized in that the cover (C ₁ ) consists of highly absorbent, pliable felt or fabric made of porous carbon or graphite.

2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dab der Überzug (C₁) durch Verklebung mit organischen Werkstoffen und gegebenenfalls nachfolgender Hitzebehandlung gebildet ist.2. Electrode according to claim 1, characterized in that the coating (C ₁ ) is formed by gluing with organic materials and optionally subsequent heat treatment.

3. Elektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug (C₁) von einem Elektrolyten gespeist ist und gegebenenfalls einen Umlauf (9) für Erwärmungs- oder Kühlflüssigkeiten aufweist oder durch einen elektrischen Sekundärstrom erwärmt ist.3. Electrode according to claim 1 or 2, characterized in that the coating (C ₁ ) is fed by an electrolyte and optionally has a circuit (9) for heating or cooling liquids or is heated by a secondary electrical current.

4. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug (C_t) gegenüber der elektrisch leitenden Schicht (D elektrisch vorgespannt ist.4. Electrode according to one of claims 1 to 3, characterized in that the coating (C _t ) with respect to the electrically conductive layer (D is electrically biased.

5. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß in den Überzug (C₂) ein nichtleitendes Formteil (8) einführbar ist.5. Electrode according to one of claims 1 to 4, characterized in that a non-conductive molded part (8) can be inserted _{into the coating (C 2).}

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

J09 625 246

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