DE2651359C2 - Elektrolytisches Poliergerät - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrolytisches Poliergerät mit Magnetrührer, bestehend aus einem Behälter, in dem der Magnetrührer angebracht ist und der einen Deckel mit einer öffnung, an die eine Polierprobe angepreßt werden kann, aufweist Bei einem solchen Poliergerät dient der Magnetrührer dazu, den Elektrolyt in schnelle Drehbewegung zu versetzen, wodurch eine so starke Strömung des Elektrolyts der Oberfläche der Polierprobe entlang erreicht werden kann, daß die für den Poliereffekt notwendigen Zustände (sogenannte Polierhaut) nicht gestört werden, während die durch die Elektrolyts ausgelösten Gasblasen doch entfernt werden. Dadurch geht Metall der Oberfläche der Probe derart in Lösung, daß eine gleichmäßige und spiegelblanke Oberfläche entsteht, wo die Struktur des Metalls beobachtet werden kann, ohne durch die bei mechanischer Polierung unvermeidbaren Deformationen verzerrt zu sein.

Ein elektrolytisches Poliergerät der angegebenen Art ist aus des- französischen Patentschrift 1131092 bekannt. Diese Patentschrift zeigt zwei Ausführungsformen. In der einen Ausführungsform ist der Deckel abdichtend am Behälter angebracht und hat außer der öffnung, an die die Polierprobe herangepreßt werden soll, eine Mittelöffnung. Da zwischen der Polierprobe und dem Deckel Elektrolyt durchsickern kann, ist der Deckel so ausgebildet, daß durchsickernder Elektrolyt an die Mittelöffnung herunter fließen kann. Dies bedeutet, daß der Deckel wenigstens im Bereich der Probeöffnung mit einer erhöhten Kante versehen ist, was den Nachteil hat, daß es nicht möglich ist, eine über die Kante des Deckels sich hinausstreckende Probe zu polieren. In der zweiten Ausführungsform ist der Deckel als eine Glocke ausgebildet die auf dem Beden des Behälters aufruht und dessen Außendurchmesser etwas kleiner ist als der Innendurchmesser des Deckels, so daß ein Ringraum entsteht der durchsickernden Elektrolyt aufnehmen kann. Da in diesem Ringraum durch das Rühren ein Überdruck entsteht muß die Kante des Behälters über die Oberfläche des glockenförmigen Dekkels emporragen, so daß auch in diesem Falle keine

ίο Proben poliert werden können, die so groß sind, daß sie über die Behälterkante hinausragen. Ein Nachteil beider Ausführungsformen ist ferner, daß es schwierig ist den Elektrolyt durch einen' anderen zu ersetzen, wenn das Polieren einer großen Anzahl von Proben in einem laufcden Arbeitsgang erfolgen soll. Ferner soll genannt werden, daß nur sehr geringe Möglichkeit der Ableitung der durch das elektrolytische Polieren entstehenden Wärme besteht Es werden heute Polierareale von 10—20 cm² angestrebt und hierfür sind Stromstärken von bis 20—25 A erforderlich, wodurch während des Verfahrens bedeutende Wärmemengen entwickelt werden. Falls keine guten Möglichkeiten für die Ableitung dieser Wärme bestehen, wird die Kapazität des Poliergerätes verringert

Die Erfindung bezweckt ein elektrolytisches Poliergerät zu schaffen, bei dem die genannten Mängel vermindert oder beseitigt werden.

Erfindungsgemäß hat der Behälter eines elektrolytischen Poliergerätes des genannten Art einen Boden mit

einer zentralen Öffnung und ist in einer Außenschale zur Aufnahme ausdringenden Elektrolyts angebracht Durch diese Ausbildung wird erreicht daß im ringförmigen Raum zwischen der Behälterwand und der Wand der Außenschale ein niedrigerer Druck entsteht als an der Innenwand des Behälters, weshalb der Flüssigkeitsstand in der Außenschale sich niedriger einstellen wird als der Flüssigkeitsstand im Behälter, der ja durch den Deckel festgelegt wird. Deshalb kann die Kante der Außenschale niedriger liegen als die Oberfläche des Deckels, so daß es möglich wird, Obertlächenteile von Gegenständen zu polieren, die so groß sind, daß sie über den Umriß des Deckels hinausragen. Ein Auswechseln des Elektrolyts kann auf einfache Weise vorgenommen werden, indem man den Behälter aus der Außenschale nach oben auszieht und die Außenschale durch eine andere solche ersetzt, die einen anderen Elektrolyt enthält. Auf diese Weise kann der Elektrolyt in der Außenschale einfach zum Wiedergebrauch hingestellt werden, und da beim Anheben des Behälters der Elektrolyt aus

so der Bodenöffnung des Behälters ausströmt verbleiben im Behälter nur unbedeutende Rückstände von Elektrolyt, so daß durch das Auswechseln von Elektrolyt praktisch keine Vermischung verschiedener Elektrolyte stattfindet Wegen des Ansaugens von Elektrolyt durch die Bodenöffnung des Behälters zum Ersatz des beim Polieren aus dem Behälter ausdringenden Elektrolyts entsteht eine mehr oder weniger ausgeprägte Zirkulation von Elektrolyt durch den Ringraum zwischen dem Behälter und der Außenschale, wodurch verbesserte Kühlungsmöglichkeiten entstehen.

Da bei dem erfindungsgemäßen Gerät kein Bedarf besteht, den beim Polieren ausdringenden Elektrolyt auf einem Minimum zu halten, kann erfindungsgemäß der Deckel auf der Oberkante des Behälters lose aufruhen.

Dadurch erfolgt ein erhöhtes Ausdringen von elektrolyt, was die Kühlung verbessert, und femer wird es leichter, den Deckel durch einen anderen solchen zu ersetzen, der eine anders geformte Polieröffnung oder mch-

rere solche hat

Mit besonderem Vorteil können erfindungsgemäß zwischen der Oberkante des Behälters und dem Deckel sowie zwischen den Böden des Behälters und der Außenschale kontrollierte Strömungswege vorgesehen sein, z. B. daruch daß in der Unterseite des Deckels oder in der Oberkante des Behälters rillenförmige Vertiefungen vorhanden sind, und ferner dadurch daß der Boden des Behälters durch Vorsprünge in Abstand vom Boden der Außenseite unterstützt ist Durch diese Maßnahmen kann man eine gewünschte Zirkulation von Elektrolyt durch den Ringraum zwischen dem Behälter und der Außenschale erzielen, wodurch die Kühlmöglichkeiten noch weiter verbessert werden.

Diese Kühlmöglichkeiten können erfindungsgemäß dadurch verwertet werden, daß das Gerät mit Kühlgliedern für den zirkulierenden Elektrolyt versehen wird. Die Kühlglieder können aus einem Kühlmantel mit Wasserzirkulation bestehen. Sie können an der Außenschale angeordnet sein, jedoch können sie erfindungsgemäß besonders vorteilhaft an der Außenseite des Behälters angeordnet sein. Dadurch wird erreicht, daß sie sowohl nach außen im Ringraum zwischen c"_;;m Behälter und der Außenschale als auch nach innen gegen das Behälterinnere kühlen. Ferner werden Kühlglieder an der Außenseite des Behälters eine wesentliche Elektrolytmenge verdrängen, wenn der Behälter in die Außenschale herabgtitsenkt wird. Man kann deshalb in der Außenschale eine^r» verhältnismäßig niedrigen Flüssigkeitsstand haben, dftnk dem es möglich ist ohne Gefahr des Verschüttet <l>e Außenschale zu entfernen und durch eine andere zU ersetzen, die einen anderen Elektrolyt enthält Wenn 4er Behälter mit den außen angeordneten Kühlgliedern in die Außenschale herabgesenkt wird, steigt der Flüssigkeitsstand, so daß trotz des niedrigen Flüssigkeitsstandes in einer nicht in Gebrauch befindlichen Außenschale durch Herabsenken des Behälters ein verhältnismäßig hoher Flüssigkeitsstand entsteht, was wünschenswert ist, damit die vom Elektrolyt bei seinem Umlauf bestrichene ringförmige Fläche so groß wie möglich wir J, so daß die Öffnung oder Öffnungen für die Polierproben groß gemacht werden kann bzw. können.

Die Erfindung soll im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben werden. Auf dieser zeigt

F i g. 1 schematisch eine Ausführungsform eines elektrolytischen Poliergerätes nach der Erfindung, in senkrechtem Schnitt,

F i g. 2 eine entsprechende Abbildung einer anderen Ausführungsform, und

Fig.3 die in Fig.2 gezeigte Ausführungsform bei aus der Außenschale angehobenem Behälter.

Bei der in F i g. 1 gezeigten Ausführungsform liegt eine zu polierende Metallprobe 1 auf einer Platte 2 aus isolierendem Material, die einen losen Deckel eines Metallbehälters 3 bildet Die Platte 2 hat eine Öffnung 4, die das gewünschte Poiierareal abgrenzt. Der Behälter 3 ist in eine größere Außenschale 5 gestellt und ruht auf einigen Vorsprüngen 6, so daß die Böden des Behälters und der Schale in einem kleinen Abstand voneinander liegen. In der Mitte des Bodens des Behälters 3 ist eine Öffnung 7 vorgesehen, und im Behälter 3 liegt ein in Kunststoff eingekapselter Rührmagnet 8, der dadurch in Drehung versetzt werden kann, daß ein anderer, von einem Motor K) angetriebener Magnet 9 umläuft. Die Drehzahl des Motors 10 kann durch einen Drehwiderstand 11 geregelt werden. Der Motor mit dem Magneten 9 ist in einem Kasten 12 eingekapselt, auf dessen Oberseite die A4ßenschi Je 5 lose steht.

Die Schale 5 kann außen mit einem Kühlmantel 13 versehen werden, durch den Kühlwasser zirkulieren kann. In die Schale 5 wird so viel Elektrolyt eingefüllt, daß er im Behälter 3 so hoch steht, daß die Flüssigkeit steigt und die Öffnung 4 deckt wenn der Rührmagnet 8 mit einer geeigneten Geschwindigkeit umläuft In der Kante des Behälters 3 sind Ausnehmungen 14 vorgesehen, die zulassen, daß Elektrolyt vom Behälter in die Schale 5 hinausfließt: und dadurch am Kühlmantel vorbeiströmt oder nur von der umgebenden Luft gekühlt wird. Ein Strömungsweg zwischen der Platte 2 und der Kante des Behälters 3 kann selbstverständlich auch dadurch zustande gebracht werden, daß die Unterseite der Platte mit kleinen Vorsprüngen versehen wird.

Da der Ringraum zwischen dem Behälter und der Außenschale mit einer umlaufenden Flüssigkeitsmenge an deren Mitte, wo der Druck niedrig ist nämlich durch die Öffnung 7. in Verbindung steht, sinkt der Flüssigkeitsstand im Ringraum, bis ein Gleichgewichtszustand entsteht Elektrolyt der bei der Anlage der Probe an der Platte 2 ausdringt läuft zusammen mit dem unter der Platte ausdringenden Elektrolyt in ά«*'< Ringraum hinunter, und durch das Loch 7 weiter in den Βν,-nälter hinein.
Da der Flüssigkeitsstand im Ringraum niedriger ist als der Flüssigkeitsstand im Behälter, der ja duich die Platte 2 festgelegt wird, kann die Kante der Schale 5 niedriger liegen als die Oberfläche der Platte 2, und es können deshalb große Metallproben angebracht werden, die über das Gerät hinausragen.

Die bei der Elektrolyse entwickelten Gase entweichen durch ein Loch 15 der Platte 2. Dieses Loch gestattet es ferner der Flüssigkeitsoberfläche im inneren Behälter sich frei einzustellen.
Bei der Elektrolyse bildet die Metallprobe den einen Pol, indem durch eine Klammer 16 Verbindung erzeugt wird, während der Behälter 3 den anderen Pol bildet Falls man mehrere Klammern analog mit 16 anbringt, kann man in der Platte 2 mehrere Öffnungen haben, so daß eine Mehrzahl von Proben gleichzeitig poliert werden kann.

Durch die beschriebene Ausbildung wird der Vorteil ereilt, daß es sehr leicht ist, den Elektrolyt auszuwechseln, was oft vorkommt da man für verschiedene Metalle verschiedene Elektrolyte benutzen mu&. und ferner wird erreicht daß beim Auswechseln von Elektrolyt nur eine geringe Menge des einen Elektrolyts in den anderen überführt wird.

Man kann nämlich den Behälter aus der Außenschale 5 emporheben. Der Elektrolyt strömt durch die Öffnung 7, und die Außenschale 5 kann entfernt und durch eine andere solche ersetzt werden, die den gewünschten Elektrolyt enthält

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung eines Poliergerätes werden somit die folgenden Vorteile erreicht:

1) Man kann große Proben polieren, die über daE Gerät hinausragen.

2) Ausdringender Elektrolyt wird in die Außenschale zurückgeleitet.

3) Die entwickf !ten Gase werden in die umgebende Atmosphäre abgeleitet.

4) Man erhält günstige Möglichkeiten der Kühlung entweder durch die umgebende Luft oder durch einen Kühlmantel.

5) Da die Platte 2 ein loser Deckel ist, kann sie leicht gegen andere ausgewechselt werden, die Öffnungen anderer Größen und Formen haben, je nach den vorliegenden Proben.

In der in Fig.2 gezeigten Ausführungsform ist der Kühlmantel 13 durch einen Kühlmantel 17 am Behälter 3 ersetzt. Dieser wird durch zwei Rohre 18, die ebenfalls als elektrische Verbindung dienen, mit Kühlwasser versorgt. Nur das eine Rohr ist gezeigt. Da diese Rohre nebeneinander sitzen können, verringern sie nicht die Zugänglichkeit der Oberseite der Platte 2 wesentlich mehr als die Klammer IG es so wie so tut.

Es werden hiernach die folgenden Vorteile erreicht: Üie Außenschale S wird sehr einfach und billig und hat keine Verbindung mit den Kühlwasserleitungen. Sie ist deshalb als auswechselbarer Elektrolytbehälter wohlgeeignet. Man kann eine Anzahl von Behältern mit verschiedenen Elektrolyten in Bereitschaft haben, um in jedem Fall denjenigen einzusetzen, der sich für die zu polierende Metallprobe eignet. Ein anderer Vorteil ist, daß der Behälter mit aufsitzendem Kühlmantel ein großps Volumen verdrängt. Wenn der Innenbehälter aneehoben ist, ist der Flüssigkeitsstand in der Außenschale somit viel niedriger als während des Polierens, und die Außenschale kann deshalb leichter ohne Schwappen bewegt werden. Als ein dritter Vorteil kann genannt werden, daß der Kühlmantel auf beiden Seiten von Elektrolyt bestrichen wird und deshalb eine erhöhte Kühlwir- kung hat.

In F i g. 3 ist der Behälter mit darauf sitzendem Kühlmantel und Platte aus der Außencchale emporgehoben, wodurch der Flüssigkeitsstand gesunken ist. Die Figur veranschaulicht ferner, wie die Platte 3 entfernt und durch eine andere Platte mit einer anderen öffnung ersetzt worden ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (6)

Patentansprüche:

1. Elektrolytisches Poliergerät mit Magnetrührer, bestehend aus einem Behälter, in dem sich der Magnetrührer befindet, und der einen Deckel mit einer öffnung, an die eine Polierprobe angepreßt werden kann, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (3) einen Boden mit einer zentralen öffnung (7) aufweist und in einer Außenschale (5) zur Aufnahme ausdringenden Elektrolytes angebracht ist

2. Elektrolytisches Poliergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (2) auf der Oberkante des Behälters (3) lose aufruht

3. Elektrolytisches Poliergerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet daß zwischen der Oberkante des Behälters (3) und dem Deckel (2) sowie zwischen den Böden des Behälters und der Außenschale !kontrollierte Strömungswege vorgesehen sind.

4. Elektrolytisches Poliergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite des Deckels (2) höher liegt als die Oberkante der Außenschale (S).

5. Elektrolytisches Poliergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es mit Kühigliedern (13,17) für den zirkulierenden Elektrolyt versehen ist

6. Elektrolytisches Poliergerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlglieder (17) an der Außenseite des Behälters (3) angeordnet sind