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Elektropolieren

Das Elektropolieren wird zur Gratentfernung an mechanisch hergestellten Mikrostrukturen benutzt. Bei der Mikrozerspanung mit Hartmetallwerkzeugen entsteht aufgrund der Mikroschartigkeit der Schneidkante, im Gegensatz zu Werkzeugen aus monokriostallinem Diamant mit perfekter Schneide, immer Grat an der Oberkante der Strukturen. Der Materialabtrag erfolgt beim Elektropolieren entsprechend der Feldliniendichte. Daher werden Grate bevorzugt abgetragen. Wichtig ist, den Prozess rechtzeitig zu stoppen, bevor die Verrundung der Kanten einsetzt.

Gleichzeitig können durch das Elektropolieren auch die Bearbeitungsspuren egalisiert werden (Abb. 1). Dies ermöglicht eine leichtere Entformung von Mikrostrukturen bei Replikationsverfahren wie Mikroheißprägen oder –spritzgießen.

Vor dem Elektropolieren
Nach dem Elektropolieren
Abb. 1: Formeinsatz eines Mikrozahnrades aus Maragingstahl 1.2709. Zahnkopfdurchmesser 750µm, Tiefe 300µm, Säulendurchmesser 160µm, Konushöhe 140µm hergestellt mit unbeschichtetem 100µm-VHM-Fräser

Gut elektropolierbar sind austenitische Edelstähle, Nickelbasislegierungen sowie einige Kupferlegierungen. Wichtig ist, dass die Werkstoffe ein homogenes, einphasiges Gefüge aufweisen. Metallische Ausscheidungen oder Inhomogenitäten im Mikrometermaßstab führen zu Lokalelementbildung mit örtlich unterschiedlicher Abtragrate. Bleihaltige Messingsorten lassen sich beispielsweise nicht Elektropolieren. ODS-Legierungen mit submikrometergroßen, keramischen Partikeln wie Glidcop Al-60® lassen sich hingegen gut elektropolieren.

Vor dem Elektropolieren
Nach dem Elektropolieren
Abb. 2: Mikrostruktur aus Glidcop Al-60
Übersichtsbild
Detail
Austritt der Mikrobohrungen an der Unterseite mit Gratbildung
Unterseite der Sputtermaske nach dem Elektropolieren zur Gratentfernung
Abb. 3: Sputtermaske aus bleifreiem Messing (MS 63). Dicke 100 µm. Ungefähr 114.500 Löcher, mikromechanisch mit 50 µm-Hartmetallbohrer gebohrt.
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