Elektropolieren von Edelstahl – Grundlagen, Verfahrensschritte, Anwendungen
Das Elektropolieren, auch Elektropolitur genannt, ist ein elektrochemisches Fertigungsverfahren. Dabei geht es um die Behandlung der Werkstückoberfläche, mit dem Ziel, ohne mechanische und thermische Belastung, Metall abzutragen. Hierdurch sinkt die Wahrscheinlichkeit, dass Schmutz und Produktrückstände an der Oberfläche haften bleiben, enorm. Ebenfalls bewirkt das Elektropolieren, dass die maximale Korrosionsbeständigkeit des Werkstücks erreicht wird.
Das Verfahren häufig zum Entgraten und PASSIVIEREN von Werkstücken aus Metallen wie z.B. Edelstahl genutzt.
Dadurch, dass vom Verfahren keine mechanische oder thermische Belastung ausgeht, eignet sich das Verfahren für Teile jeder Form und Größe.
Die Grundlagen
Beim Elektropolieren wird das Werkstück in einen geeigneten Elektrolyt eingelegt. Durch das Anlegen eines elektrischen Stroms wird eine dünne Werkstoffschicht abgetragen. Das Verfahren stellt somit die genau Umkehr des Galvanisierens dar.
Beim Elektropolieren wird zuerst das Werkstück in einem mit Blei ausgefülltem Kunstoffbad positiv geladen. Die in das Bad eingefüllten Elektrolyten wirken als Leiter und tragen Metallionen ab, sobald Strom fließt. Der bei dem Prozess freigesetzte Sauerstoff bewirkt eine Verstärkung der Wirkung.
Bei der Behandlung von Edelstahl durch Elektropolieren ist zu beachten, dass sich die Legierungselemente mit einer unterschiedlichen Geschwindigkeit lösen. So kommt es häufig zu einer chromreichen Oberfläche, da sich Eisen- und Nickelatome schneller aus dem Kristallgitter lösen als Chromatome. Dies führt zu einer höheren Korrosionsbeständigkeit, weil der Prozess der Passivierung beschleunigt wird.
Die Verfahrensschritte beim Elektropolieren von Edelstahl
Das Elektropolieren von Edelstahl erfordert typischerweise drei Schritte, um das bestmögliche Ergebnis zu erreichen.
Schritt 1: Vorbereitung der zu behandelnden Oberfläche
Im ersten Schritt wird die Werkstoffoberfläche gereinigt und entfettet. Dies geschieht mit einer alkalischen Lösung. Nach diesem Schritt sollte jeglicher Kontakt mit dem Metall vermieden werden. Nach einer Zwischenspülung werden mithilfe von Beizen oder einer Säurebehandlung leichte Oxidschichten entfernt. Darauf folgt eine weitere Zwischenspülung mit dem Ziel, letzte Rückstände zu entfernen.
Schritt 2: Elektropolieren des Werkstücks
Beim Elektropolieren wird die oberste Werkstoffoberfläche mithilfe einer anodischen Auflösung abgetragen. Dies hat zur Folge, dass die Oberfläche poliert und gereinigt wird. Auch zum Entgraten wird das Verfahren eingesetzt. Das Werkstück ist nun metallisch rein, glänzend und zeichnet sich durch die optimalen Eigenschaften des Werkstoffs aus.
Zusammengesetzt wird das Elektropolierbad im Normalfall aus einer 96 %-igen Schwefelsäure und einer 85 %-igen Orthophosphorsäure, die im gleichen Anteil vermischt werden.
Schritt 3: Nachbehandlung
Nach dem eigentlichen Elektropolieren erfolgt eine Nachbehandlung des Werkstücks, um mögliche Restrückstände zu entfernen. Hierbei handelt es sich häufig um Schwermetalsulfate und -phosphate. Da diese sich meist nicht mit Wasser lösen lassen, erfolgt die Nachbehandlung meist mit Salpetersäure. Das Entfernen dieser Restrückstände ist wichtig, da sich nur so eine hygienische Lagerung garantieren lässt.
Was sind typische Anwendungen für das Elektropolieren?
Rohrleitungen
Bei Rohrleitungen wird das Elektropolieren häufig eingesetzt. Insbesondere, wenn vorausgesetzt wird, dass die Innen- und Außenflächen der Rohre fremdstoff- und partikelfrei bleiben müssen oder eine reine Oberfläche das Ziel ist. Dies trifft auf die Erdöl-, Pharma-, aber auch die Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie zu.
Medizintechnik
Da das Elektropolieren zu Mikroorganismen abweisenden Oberflächen führt, kommt es häufig bei der Herstellung von medizintechnischen Geräten zum Einsatz. Dazu gehören chirurgische Geräte, wie Skalpelle und Klemmen, aber auch Gelenkimplantate. Auch weitere Krankenhausausstattung, die häufig dekontaminiert werden muss, wird häufig mit dem Verfahren behandelt.
Pharmazeutische Industrie
In der Pharmaindustrie sind partikelfreie und reine Oberfläche von einer hohen Bedeutung. Aus diesem Grund werden die Innenseiten von Tanks, Filtern, Sieben und weiteren wichtigen Nutzgegenständen in der Regel elektropoliert.
Lebensmittel- und Getränkeindustrie
Auch in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie kommt das Verfahren zum Einsatz. Einerseits lassen sich elektropolierte Anwendungsgegenstände gut reinigen und weisen eine ästhetischen Oberfläche auf, andererseits bieten sie ein hohes Maß an Hygiene. So kann eine ausgezeichnete Reinlichkeit und ein großer Schutz gegen Bakterien sichergestellt werden.
