DE3131367C2 - Verfahren und Elektrode zur galvanoplastischen Herstellung formbildender Metallwerkzeuge - Google Patents
Verfahren und Elektrode zur galvanoplastischen Herstellung formbildender MetallwerkzeugeInfo
- Publication number
- DE3131367C2 DE3131367C2 DE19813131367 DE3131367A DE3131367C2 DE 3131367 C2 DE3131367 C2 DE 3131367C2 DE 19813131367 DE19813131367 DE 19813131367 DE 3131367 A DE3131367 A DE 3131367A DE 3131367 C2 DE3131367 C2 DE 3131367C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- model
- tubes
- electrode
- distance
- electrolyte
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 28
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000005323 electroforming Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 35
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 13
- 238000009760 electrical discharge machining Methods 0.000 claims description 5
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 4
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 claims description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims 10
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 claims 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 claims 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 claims 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 16
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 11
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 4
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 238000007373 indentation Methods 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D1/00—Electroforming
- C25D1/10—Moulds; Masks; Masterforms
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
Abstract
Das Verfahren zur galvanoplastischen Herstellung formbildender Metallwerkzeuge besteht im folgenden: Man fördert den Elektrolytstrom in den Raum (H) zwischen dem Modell (6) und der Elektrode (1) und legt dann das Modell (6) und die Elektrode (1) an die Stromquelle, wobei eine Abscheidung des Metalls auf dem Modell (6) stattfindet. Die Abscheidung geschieht in einem stark verwirbelten Elektrolytstrom bei Reynoldschen Zahlen von ca. 1,0 10 ↑4 bis ca. 6 10 ↑4, bei einer Stromdichte an dem Modell (6) von ca. 50 bis ca 350 A/dm ↑2 und einem Wert des Abstandes (H) zwischen Modell (6) und der Elektrode (1) von ca. 10 bis ca. 100 mm.
Description
wert an flachen Abschnitten der Modellkathode.
Die höchstzulässige Stromdichte ist durch die jeweilige Elektrolyseführung begrenzt, und ihre Erhöhung
führt zu Störungen der Niederschlagsstruktur, d. h. zum
Ausschuß. Deshalb stellt man die Stromdichte derart ein, daß sie an hervorstehenden Abscnnitten den höchstzulässigen
Wert nicht übersteigt, wodurch aber die Stromdichte an den übrigen Flächen der Modellkathode
vermindert wird. Hierbei nimmt die Stromdichte in den
Vertiefungen der Modellkathode noch mehr ab, was die notwendige Dauer der elektrolytischen Abscheidung einer
Metallschicht erforderlicher Dicke mehrfach erhöht So dauert zum Beispiel die galvanische Herstellung einer
Kupferelektrode für eine elektroerosive Maschine
400 bis 500 Stunden, je nach der Kompliziertheit der Arbeitsfläche des Modells. Bei komplizierter Form des
Modells ist der Wert der Kathodenstromdichte auf 2—3 A/dm2 beschränkt Eine Erhöhung dir Stromdichte
über 10 A/dm2 hinaus führt dazu, daß das Metall auf
der Kathode vorzugsweise in Form von Dendriten an den hervorstehenden Abschnitten des Modells und in
Form einer Schaumpulvermasse, bestehend aus kleinen,
schwach untereinander verbundenen Teilchen, abscheidet
Aus der US-PS 37 04 220 ist ein Verfahren zur galvanoplastischen
Herstellung von Sieben und Wellhüllen bekannt bei dem zur Erzielung einer gleichmäßigen
Dicke des elektrolytischen Niederschlages das Modell an den Minuspol der Stromquelle und eine als Drahtbündel
(Bürste) ausgeführte Anode an den Pluspo) der Stromquelle angeschlossen wird. Die Abscheidung des
Metalls auf dem Modell in dem Elektrolyten erfolgt bjpi Verstellung der anodisch gepolten Bürste gegenüber
dem ModelL
Dieses Verfahren stellt eine Abart der elektrolytischen Einreibung dar, deshalb kann es nicht effektiv zur
Herstellung von Werkzeugelektroden für elektroerosive Maschinen benutzt werden, da bei dem bekannten
Verfahren die elektrolytische Abscheidung in einem kleinen Volumen ohne Erneuerung des Elektrolyten erfolgt,
was die Führung des Prozesses bei hohen Stromdichten erschwert
Aus dem japanischen Patent 38-12 823 ist ein Verfahren
zur galvanoplastischeh Herstellung von metallischen formbildenden Werkzeugen, zum Beispiel Kupferelektroden
für elektroerosive Maschinen, bekannt bei dem ein Eiektrolytstrom durch einen engen Spalt
(unter 1 mm) zwischen der profilierten und anodisch gepolten Gegenelektrode und dem kathodisch gepolten
Modell durchgepumpt wird. Hierbei findet eine Abscheidung des Metalls auf dem Modell bei einer Stromdichte
an diesem von 400 bis 1000 A/dm2 statt Der Abstand zwischen der Gegenelektrode und dam Modell
wird durch Verstellung der Gegenelektrode auf ein von der Größe des Abstandes abhängiges Steuersignal konstant
gehalten.
Dieses bekannte Verfahren gestattet die Erzielung einer gleichmäßigen Dicke des auf dem Modell abgeschiedenen
Metalls bei hoher Leistungsfähigkeit Jedoch wird zur Durchführung desselben eine um den Wert des
Elektrodenabstandes korrigierte Profilanode benötigt was einen erhöhten Arbeitsaufwand bedeutet.
Die Erfindung geht aus von einem solchen bekannten Verfahren zur galvanoplastischen Herstellung formbildender
Metallwerkzeuge unter Zuführung eines Elektrolytstroms in den Spalt zwischen Modell und Gegenelektrode,
und es liegt ihr die Aufgabe zugrunde, eine Senkung der Herstellungskosten der Werkzeuge sowie
eine Verbesserung der physikalisch-mechanischen Eigenschaften und der Gleichmäßigkeit des Metallniederschlags
auf der Oberfläche des Modells zu erzielen.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst daß mit einem stark' verwirbelten Elektrolytstrom bei Reynoldschen
Zahlen von 1,0 · ΙΟ4 bis 6 · 10*. bei kathodischen
Stromdichten von 50 bis 350 A/dm2 und einem Abstand
zwischen Modell und Gegenelektrode von 10 bis 100 mm gearbeitet wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine wesentliche Steigerung der Leistungsfähigkeit des Prozesses
bei der Herstellung formbildender Werkzeuge mit sphärischen Flächen. Der stark verwirbelte Elektrolytstrom
mit Reynoldschen Zahlen von 1,0 · 104 bis
6 · 104 gestattet die hohen Stromdichten von 50 bis 350 A/dm2 am ModelL Die Grenzen des Bereiches der
Reynoldschen Zahlen des Elektrolytstroms ergeben sich daraus, daß bei Re-Zahlen unter 1,0 · 104 und hohen
Stromdichten ab ca. 50 A/dm die hergestellte Metallschicht
nicht die nötige Qualität hat insbesondere keine porenfreie, feinkristalline und gleichmäßige Struktur,
und daß bei Reynoldschen Zahlen über 6 - 104 bei Einhaltung
des vorgegebenen Größenbereiches für den Abstand H zwischen dem Modell und der Gegenelektrode
wegen der im großen Spalt entstehenden verschiedenen hydrodynamischen Erscheinungen eine ungleichmäßige
Metallschicht erhalten wird.
Bei anodischer Polung des Modells ist es zweckmäßig, den Abstand zwischen dem Modell und der Gegenelektrode
3- bis lOmal zu vermindern. Dies führt zu einer
Vergleichsmißigung der Dicke der auf dem Modell abgeschiedenen Metallschicht und beseitigt das Dendritenwachstum.
Eine Verminderung des Abstandes um weniger als das 3fache bewirkt eine nur schwache Vergleichmäßigung
der Dicke der abgeschiedenen Metallschicht und beseitigt nicht das Dendritenwachstum. Eine
Verminderung des Abstands von mehr als um das lOfache
führt zur Entstehung von Kurzschlüssen und Betriebsstörungen.
Bei einer Verminderung des Abstandes zwischen dem Modell und der Gegenelektrode ist es ratsam, die Elektrolytförderung
zu unterbrechen, weil dies eine Vergrößerung der Dicke der Diffusionsschicht des Elektrolyten
auf der Modeiloberfläche bewirkt was wiederum zu einer Erhöhung der selektiven Losungsfähigkeit der
Dendriten auf der Oberfläche des Modells führt und den
Effekt des Dickenausgleichs der auf dem Modell abgeschiedenen Metallschicht verstärkt
Vorteilhaft ist die Verwendung einer Elektrode in so Form von Röhren .und ein minimaler Abstand zwischen
den Wänden der Rohren gemäß der Ungleichung
Hierin bedeuten:
a — minimaler Abstand zwischen den Wänden der Röhren,
D — Au Bendurchmesser der Röhren.
D — Au Bendurchmesser der Röhren.
Die Röhren werden bis zur Berührung mit der Bearbeuungsfläche
des Modells abgesenkt und fixiert, und die fixierten Röhren werden dann um den Wert des
Abstandes zwischen dem Modell und der Gegenelektrode angehoben, den man gemäß der Ungleichung
H> 2a ermittelt worin H der Abstand zwischen dem Modell und der Elektrode und a der minimale Abstand
5 6
zwischen den Wänden der Hohlröhren ist Dann wird schicht erfolgt in einem stark verwirbelten Elektrolyt-
der Elektrolytstrom durch die Röhren in den Spalt zwi- strom bei Reynoldschen Zahlen Ae=25 000 und einer
sehen dem Modell und der Gegenelektrode zugeführt Stromdichte an dem Modell 6 von 100 A/dm2. Dabei
und über die Spalte zwischen den Wänden der Röhren wird eine Kupferabscheidungsgeschwindigkeit von
und den Spalt am Umfang der Bearbeitungsfläche des 5 0,4 mm/h erzielt, was 6- bis lOmal mehr als bei der elek-
Modells abgeführt trolytischen Abscheidung in einem galvanischen Bad ist.
Eine aus Röhren bestehende Gegenelektrode wirkt Zum Ausgleichen der Dicke der Kupferschicht 7 und
wegen der Glättungswirkung des Elektrolyten wie eine zur Beseitigung des Dendritenwachstums verringert
massive Elektrode, so daß sich eine gleichmäßige Stärke man, wie in den Diagrammen gemäß Fig. 2 gezeigt,
des elektrischen Feldes auf der Modelloberfläche und to periodisch und kurzdauernd den Abstand H zwischen
im Ergebnis eine Erhöhung der Gleichmäßigkeit der dem Modell 6 und der Gegenelektrode 1 auf ein Fünftel
abgeschiedenen Metallschicht ergibt bei gleichzeitiger Umpolung von Modell 6 und Gegen-
Die Zuführung des Elektrolyten durch die Röhren elektrode 1 sowie Unterbrechung der Elektrolytförde-
und seine Ableitung über die Spalte zwischen den Wan- rung. Der Verlauf des Stroms / über der Zeit τ ergibt
den der Röhren vermeidet die Bildung von Stauungszo- 15 sich aus F i g. 2, der Abstand //im Spalt aus F i g. 2a und
nen an den Ecken des Modells und bewirkt eine gleich- der Elektrolytdurchsatz aus F i g. 2b. Dabei ist T die
mäßige Verwirbelung des Elektrolyten auf der Arbeits- Dauer eines vollen Zyklus (Periode), η die Dauer eines
fläche des Modells. Hinstromimpulses, Ti die Dauer eines Rückstromimpul-
Um eine möglichst große Zahl von Röhren innerhalb ses, Hmvt der maximale Abstand zwischen Modell 6 und
des vorgegebenen Grundrisses unterzubringen, sind 20 Gegenelektrode 1 (10 mm), Hm„ der minimale Abstand
diese zweckmäßigerweise derart angeordnet daß die zwischen Modell 6 und Gegenelektrode 1 (2 mm).
Achsen jeweils drei aneinander anliegender Röhren in Während der Dauer T\ des Hinstromimpulses findet
der Projektion auf die zu diesen Achsen senkrechte beim Abstand H1711x die Abscheidung des Metalls auf
Ebene Spitzen eines gleichseitigen Dreiecks bilden. Die- dem Modell 6 in dem Elektrolytstrom statt; während der
se Anordnung der Hohlröhren begünstigt ebenfalls eine 25 Dauer η des Rückstromimpulses findet beim Abstand
gleichmäßigere Stärke des elektrischen Feldes auf der HWi„ eine selektive Auflösung der Dendriten auf dem
Modelloberfläche und die Verhinderung von Stauungs- Modell statt
zonen, was die Gewinnung einer gleichmäßigeren Dicke Die Unterbrechung der Elektrolytförderung während
der abgeschiedenen Metallschicht ermöglicht des Rückstromimpulses trägt zur selektiven Auflösung
Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschrei- 30 der Dendriten bei, besonders auf Modellen mit feinem
bung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnun- Profil, weil hierbei die Dicke der Diffusionsschicht in
gen weiter erläutert Es zeigt den Vertiefungen vergrößert wird. Die Gleichmäßigkeit
F i g. 1 schematisch einen Teil einer Maschine zur gal- der Abscheidung bzw. der Auflösung des Metalls bei der
vanoplastischen Herstellung formbildender Metall- Elektrolyse steht in direkter Abhängigkeit von dem
werkzeuge für die Elektroerosionsbearbeitung im Be- 35 Wert des Abstandes H zwischen dem Modell 6 und der
reich von Modell und Gegenelektrode, Gegenelektrode 1, wodurch sich die selektive Auflösung
F i g. 2 den Verlauf des Stromes (I) über der Zeit (r), der Dendrite während des Rückstromimpulses erklären
F i g. 2a den Abstand (H) zwischen dem Modell und läßt Neben der Beseitigung des Dendritwachstums finder
Gegenelektrode über der Zeit (r), det ein Ausgleich der Dicke der abgeschiedenen Kup-
Fig.2b die Eiektrolytzufuhr zum Raum zwischen 40 ferschicht7statt
dem Modell und der Gegenelektrode über der Zeit (r), Die Dauer Τ\ des Hinstromimpulses betrug 60 Sekun-
F i g. 3 schematisch einen Teil einer Maschine zur gal- den und die Dauer n des Rückstromimpulses 10 Sekun-
vanoplastischen Herstellung formbildender Metall- den.
werkzeuge für die eiektroerosive Bearbeitung bei einer In einem anderen Einsatzfall erfolgte die Abschei-
anderen Ausführung der Gegenelektrode, 45 dung der Kupferschicht 7 in einem stark verwirbelten
F i g. 4 den Querschnitt nach Linie IV-IV in F i g. 3. Elektrolytstrom der Reynoldschen Zahl Ke=50 000 bei
F i g. 1 zeigt die glavanoplastische Herstellung einer einer Stromdichte an dem Modell von 200 A/dm2. Die
Kupferwerkzeugelektrode für die eiektroerosive Bear- Kupferabscheidungsgeschwindigkeit betrug 0,6 mm/h,
beitung eines Preßwerkzeugs für Glasvasen. Hierzu ist Die Abscheidung des Kupfers während T\ erfolgte bei
auf einem Model! 6 eine Kupferschicht 7 abzuscheiden, so einem Abstand Hmax= 10 mm zwischen dem Modell und
Diesem gegenüber ist eine Gegenelektrode 1 aus nicht- der Gegenelektrode und die Dendritenbeseitigung währostendem
Stahl angeordnet welche über eine Strom- rend Tz bei einem Abstand Hmm=2 mm und bei Unterzuleitung
2 an den Pluspol einer Stromquelle ange- brechung der Elektrolytförderung,
schlossen ist Die Stromzuleitung 2 ist in einem Gehäuse F i g. 3 zeigt die galvanoplastische Herstellung einer 3 untergebracht das sie vor Einwirkung des Elektroly- 55 Kupferwerkzeugelektrode für die eiektroerosive Bearten in der Zone, wo Oxydationsvorgänge stattfinden, beitung eines Preßwerkzeugs für Elektrorasiergehäuse. schützt Ein Kunststoffdeckel 4 drückt die Gegenelek- Hier ist die Gegenelektrode eine Vielzahl von in einem trode 1 an die Stromzuleitung 2. Titanhohlkörper 8 eingefaßten Kupferröhren 9. Der mi-
schlossen ist Die Stromzuleitung 2 ist in einem Gehäuse F i g. 3 zeigt die galvanoplastische Herstellung einer 3 untergebracht das sie vor Einwirkung des Elektroly- 55 Kupferwerkzeugelektrode für die eiektroerosive Bearten in der Zone, wo Oxydationsvorgänge stattfinden, beitung eines Preßwerkzeugs für Elektrorasiergehäuse. schützt Ein Kunststoffdeckel 4 drückt die Gegenelek- Hier ist die Gegenelektrode eine Vielzahl von in einem trode 1 an die Stromzuleitung 2. Titanhohlkörper 8 eingefaßten Kupferröhren 9. Der mi-
Die Gegenelektrode 1 ist von kovexer Schalenform, nimale Abstand zwischen den Wänden der Röhren 9
in deren Fläche Öffnungen für die Zufuhr eines Sulfat- 60 . , .„ , TI , . , „ „^ D „„„,-. u „,„u - n
elektroden ausgeführt sind. Das Modell 6 des Preß- Wlrd Semaß der Ung'elchung «*T «ewahlt wobel D
Werkzeugs für eine Glasvase ist an den Minuspol der der Röhrenaußendurchmesser ist
Stromquelle angeschlossen. Der Spalt zwischen der Ge- Der Hohlkörper 8 ist an dem Pluspol der Stromquelle
genelektrode 1 und dem Modell hat eine Höhe angeschlossen und dient als Stromzuleitung für die Röh-
H= 15 mm. 65 ren 9. Das Modell tO ist an den Minuspol der Stromquel-
Der Elektrolyt strömt in Richtung der Pfeile durch die Ie angeschlossen und auf dem Kunststofftisch 11 der
öffnungen in den Raum H zwischen dem Modell 6 und elektrochemischen Maschine befestigt
der Gegenelektrode 1. Die Abscheidung der Kupfer- Die Röhren werden bis zur Berührung mit der Bear-
7 8
beitungsfläche des Modells gesenkt und in dem Hohlkörper 8 auf beliebige bekannte Art fixiert. Dann werden
die fixierten Röhren 9 über dem Modell 10 um den Abstand H angehoben. Der Abstand H ist gemäß der
Ungleichung //>2a gewählt, d. h., er darf nicht kleiner
als der Röhrenaußendurchmesser sein.
In den Hohlkörper 8 wird Elektrolyt gefördert, der durch die Röhren 9 in den Spalt //gelangt und über die
Räume zwischen den Außenflächen der Röhren und den Umfang der Bearbeitungsfläche des Modells 10 abgeleitet
wird. Dabei geschieht die Abscheidung des Kupfers auf dem Modell 10 in einem stark verwirbelten Elektrolytstrom
bei Reynoldschen Zahlen von I1O-IO4 bis
6 · 104, bei Stromdichten an dem Modell von 50 bis 350 A/dm2 und einem Abstand //zwischen dem Modell
und der Gegenelektrode von 10 bis 100 mm.
Die aus einer Vielzahl von Röhren bestehende Gegenelektrode wirkt wie eine massive Elektrode mit teilweise
profilierter Arbeitsfläche, was eine gleichmäßige Stärke des elektrischen Feldes an der Oberfläche des
Modells 10, die Beseitigung von Dendriten und die Erhöhung der Gleichmäßigkeit der Dicke der abgeschiedenen
Schicht gewährleistet. Die Zufuhr des Elektrolyten durch die Röhren 9 und seine Ableitung über die
Räume zwischen diesen gestattet die Beseitigung von Stauungszonen an den Ecken des Modells und eine
gleichmäßige Verwirbelung des Elektrolyten auf der Oberfläche des Modells 10. Die Zahl der Röhren 9 wählt
man maximal in dem vorgegebenen Grundriß des Modells; hierzu ordnet man diese derart an, daß die Achsen
von jeweils drei benachbarten Röhren in der Projektion auf die zu diesen Achsen senkrechte Ebene Spitzen eines
gleichseitigen Dreiecks bilden.
Im genannten Fall der Herstellung einer Werkzeugelektrode für die elektroerosive Bearbeitung eines
Preßwerkzeugs für ein Elektrorasierergehäuse wurde eine Gegenelektrode aus in einem Abstand von 3 mm
voneinander angeordneten Kupferröhren 6x1 mm verwendet.
Die Bearbeitungsfläche des Modells beträgt 1 dm2, die Fläche seiner Projektion auf die zur Modellachse
senkrechte Ebene beträgt 0,3 dm2, der Formschwierigkeitsfaktor, ausgedrückt durch die Beziehung
der Tiefe zur Breite, beträgt 1 bis 1,5, der minimale Krümmungshalbmesser der Oberfläche beträgt 3 mm.
Die Abscheidungszeit einer Kupferschicht von 1 bis 3 mm beträgt 16 Stunden, und zwar bei einer Stromdichte
an dem Modell von 50 A/dm2, bei Reynoldschen Zahlen des Eiektrolytstromes Äe=5 ■ 104 und bei einem
Abstand H zwischen dem Modell und der Gegenelektrode von 10 mm. '
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
55
eo
Claims (5)
1. Verfahren zur galvanoplastischen Herstellung wohl Kleinteile als auch formschwierige Großteile, oft
formbildender Metallwerkzeuge unter Zuführung 5 mit einmaligen physikalisch-mechanischen Eigenschafeines
Elektrolytstroms in den Spalt zwischen Modell ten, herzustellen. Jedoch hat die Galvanoplastik auch
und Gegenelektrode, dadurch gekenn- Mängel, die ihr Anwendungsgebiet und ihre Effektivität
zeichnet, daß mit einem stark verwirbelten Elek- einschränken.
trolytstrom bei Reynoldschen Zahlen von 1,0 · 104 Die wesentlichsten Mängel der Galvanoplastik sind
bis 6 ■ 104, kathodischen Stromdichten von 50 bis 10 die Ungleichmäßigkeit der abgeschiedenen Schicht und
350 A/dm2 und einem Abstand (H) zwischen Modell die große Dauer des Metallabscheidungsvorgangs. Da-
(6) und Gegenelektrode (1) von 10 bis 100 mm gear- bei sind diese Mangel der Galvanoplastik eng miteinan-
beitet wird. der verknüpft Das Ausmaß dieser Erscheinungen hängt
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- stark von der Form des Modells ab.
zeichnet daß bei anodischer Polung des Modells (6) 15 Zur Berechnung der Niederschlagsdicke dient das Fader
Abstand zwischen Modell (6) und Gegenelektro- radaysche Gesetz, wonach die Dicke des Überzuges dide
(1) 3- bis lOmal vermindert wird. rekt proportional der Stromdichte, dem elektrochemi-
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn- sehen Äquivalent, der Stromausbeute und der Dauer
zeichnet daß die Elektrolytförderung bei Verminde- der Elektrolyse und umgekehrt proportional der spezifirung
des Abstandes (H) zwischen Modell (6) und 20 sehen Masse des abzuscheidenden Mertalls ist Die Be-Gegenelektrode
(1) unterbrochen wird. rechnung vermittelt jedoch nur eine Vorstellung von
4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch der mittleren Dicke des Niederschlags, und selbst auf
gekennzeichnet, daß eine Elektrode in Form von Flachkathoden, die in gleicher Entfernung zu den Ano-Röhren
(9) verwendet ein minimaler Abstand (a) den angeordnet sind, können sich Stromdichte und die
zwischen den Wänden der Röhren gemäß der Un- 25 Schichtdicke ungleichmäßig verteilen. An den Ecken
gleichung und dem Rand ist die Stromdichte wesentlich größer als
der Mittelwert (sogenannter Randeffekt), was durch die
> _D^ Konzentration der Kraftlinien des elektrischen Feldes
~ 2 ' an scharfen Kanten hervorgerufen ist
30 In noch höherem Maße ist eine ungleichmäßige
wobei a den minimalen Abstand zwischen den Wan- Stromverteilung bei der Elektrolyse auf Profilmodellkaden
der Röhren und D den Röhrenaußendurchmes- thoden zu beobachten, und zwar wegen des unterser
bedeuten, eingestellt wird, dann die Röhren bis schiedlichen Widerstandes zwischen der Anode und den
zur Berührung mit der Bearbeitungsfläche des Mo- verschiedenen Abschnitten des als Kathode geschaltedells
(6) abgesenkt und festgemacht werden, die fest- 35 ten Profilmodells und folglich der verschiedenen Stromgemachten
Röhren (9) um den Betrag des Abstandes dichten an diesen Abschnitten erklärt Solch eine Vertei-
(H) zwischen dem Modeil (6) und der Gegenelektro- lung des Niederschlags wird als Primärverteilung bede
(1), der gemäß der Ungleichung H>2a ermittelt zeichnet und ist nur beim Fehlen der Kathodenpolarisaist,
worin //den Abstand zwischen Modell und Ge- tion möglich.
genelektrode bedeutet gehoben, der Elektrolyt- 40 Die elektrolytische Abscheidung des Metalls ist von
strom über die Röhren (9) zugeführt und über die Änderungen des Kathodenpotentials während des Vor-Spalten
zwischen den Röhren (9) und über den Spalt ganges entsprechend der Stromdichte begleitet Solch
(H) am Umfang der Arbeitsfläche des Modells (6) eine Verteilung wird als Sekundärverteilung bezeichnet;
abgeleitet wird. sie ist immer gleichmäßiger als die Primärverteilung.
5. Elektrode zur Durchführung des Verfahrens 45 Der Grad der Umverteilung des Stromes und des Menach
Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, tails auf der Kathodenfläche im Sinne einer größeren
daß die Röhren (9) derart angeordnet sind, daß die Gleichmäßigkeit hängt vom Streuungsvermögen des
Achsen jeder drei nächstliegenden Röhren (9) in der Elektrolyten ab. Er wird quantitativ als »Abweichung«
Projektion auf die zu diesen Achsen senkrechte Ebe- (in Prozenten) der Metallverteilung von der primären
ne Spitzen eines gleichseitigen Dreiecks bilden. 50 Stromverteilung abgeschätzt
Auf die Gleichmäßigkeit der Niederschlagverteilung
hat auch die Elektrolyttemperatur Einfluß. Eine erhöhte
Temperatur vermindert die Kathodenpolarisation, und zwar bei hohen Stromdichten in geringerem Maße als
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ver- 55 bei niedrigen. Dies erklärt sich dadurch, daß die Stromfahren
zur galvanoplastischen Herstellung von metalli- ausbeute mit Zunahme der Stromdichte abnimmt und
sehen formbildenden Werkzeugen und auf eine Elektro- der freiwerdende Wasserstoff intensiv die Elektrolytde
zur Durchführung dieses Verfahrens. Die nach der schicht neben der Kathode durchmischt, was ihre PoIa-Erfindung
herzustellenden formbildenden Profilwerk- risation vermindert. Der Einfluß der Durchmischung ist
zeuge sind zum Beispiel Gesenkeinsätze und Preßwerk- 60 näherungsweise der gleiche wie bei erhöhter Temperazeuge
für Gummi, iCunststoffe, Gießkokillen für leicht- tür, d. h., sie verschlechtert die Gleichmäßigkeit der Me-';
schmelzende Legierungen oder Werkzeugelektroden tallverteilung auf der Fläche der Modellkathode.
', für elektroerosive und elektrochemische Maschinen. Die Form der Modellkathode beeinflußt auch die
! :■/ Auch können nach der Erfindung im Maschinenbau, in Dauer der elektrolytischen Abscheidung einer Metall-
'M der elektrotechnischen, elektronischen und in anderen 65 schicht bestimmter Dicke. Wie gesagt, ist die Stromdichte
Industriezweigen dünnwandige Teile mit komplizierter te an Profilmodellkathoden nicht konstant. An hervor-
> ■' Form, zum Beispiel Düsen verschiedener Konfiguration, stehenden Abschnitten kann sie einige Male größer und
' K Verkleidungen, Reflektoren oder Abschirmkammern in Vertiefungen einige Male kleiner sein als der Mittel-
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19813131367 DE3131367C2 (de) | 1981-08-07 | 1981-08-07 | Verfahren und Elektrode zur galvanoplastischen Herstellung formbildender Metallwerkzeuge |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19813131367 DE3131367C2 (de) | 1981-08-07 | 1981-08-07 | Verfahren und Elektrode zur galvanoplastischen Herstellung formbildender Metallwerkzeuge |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3131367A1 DE3131367A1 (de) | 1983-02-24 |
| DE3131367C2 true DE3131367C2 (de) | 1986-02-13 |
Family
ID=6138859
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19813131367 Expired DE3131367C2 (de) | 1981-08-07 | 1981-08-07 | Verfahren und Elektrode zur galvanoplastischen Herstellung formbildender Metallwerkzeuge |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3131367C2 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4442961A1 (de) * | 1994-12-02 | 1996-06-05 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren zur freiformenden Herstellung von dreidimensionalen Bauteilen |
-
1981
- 1981-08-07 DE DE19813131367 patent/DE3131367C2/de not_active Expired
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| NICHTS-ERMITTELT |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4442961A1 (de) * | 1994-12-02 | 1996-06-05 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren zur freiformenden Herstellung von dreidimensionalen Bauteilen |
| DE4442961C2 (de) * | 1994-12-02 | 1998-07-02 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren zur Herstellung von Bauteilen durch elektrochemisches Abscheiden |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3131367A1 (de) | 1983-02-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE69821044T2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumträgers für lithographische Druckplatten | |
| DE10153544B4 (de) | Vorrichtung zur Steuerung des Durchflusses in einem Galvanisierungsprozeß | |
| EP1688518B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur elektrochemischen Behandlung von Bauteilen in Durchlaufanlagen | |
| DE3043571A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur durchfuehrung eines elektrolytischen prozesses | |
| EP2183409B1 (de) | Verfahren zum betreiben von kupfer-elektrolysezellen | |
| DE2462449A1 (de) | Verfahren zum kontinuierlichen elektrolytischen eloxieren und galvanisieren von aluminium sowie vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens | |
| DE3208035A1 (de) | Galvanisierverfahren | |
| DE3246690C2 (de) | ||
| DE69521754T2 (de) | Aluminium-Träger für eine Flachdruckplatte, Verfahren zu ihrer Herstellung und Aufrauhung | |
| DE3432821A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen galvanischen legierungsabscheidung | |
| DE2551988A1 (de) | Verfahren zur selektiven galvanischen abscheidung von metallen sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens | |
| DE69923956T2 (de) | Anodenstruktur zur Herstellung von Metallfolien | |
| WO1999010564A2 (de) | Verfahren und vorrichtung zur konzentrationsregulierung von stoffen in elektrolyten | |
| DE3131367C2 (de) | Verfahren und Elektrode zur galvanoplastischen Herstellung formbildender Metallwerkzeuge | |
| DE102014001799B3 (de) | Anlage zur Beschichtung von Gegenständen | |
| DE4334122C2 (de) | Verfahren zum elektrochemischen Aufbringen einer Oberflächenbeschichtung und Anwendung des Verfahrens | |
| CH654852A5 (de) | Elektrode fuer elektrolysezellen. | |
| DE3719440C1 (en) | Anode cell for electrophoretic metal-coating baths | |
| EP4010517A1 (de) | Verfahren und anlage zum elektrolytischen beschichten eines stahlbandes mittels pulstechnik | |
| DE4430652C2 (de) | Galvanisches Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie dessen Verwendung zum galvanischen oder chemischen Behandeln, insbesondere zum kontinuierlichen Aufbringen metallischer Schichten auf einen Körper | |
| EP0115791A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Regenerierung einer kupferhaltigen Ätzlösung | |
| WO1995021952A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur elektrolytischen oberflächenbeschichtung von werkstücken | |
| DE3246704C2 (de) | ||
| DE3024696C2 (de) | Elektrolysezelle zur Durchführung einer Raffinationselektrolyse | |
| DE69006432T2 (de) | Elektrotauchlackieranlage. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |