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Verunreinigunen aus der Fertigung befinden sich nicht nur auf den Oberflächen der Werkstücke, sondern auch in den unmittelbar darunter liegenden Werkstoff-schichten. Werkzeugabrieb, Zunder, Öle, Fette sowie Reste von Schleif- und Poliermitteln werden durch die mechanische Bearbeitung in die Oberfläche eingetragen und anschließend durch überlappendes und verzogenes Metall zugedeckt, so daß sie allen "oberflächlichen"Reinigungsprozessen widerstehen und somit zu Störungen im weiteren Arbeitsablauf führen. Zuverlässige Abhilfe ermöglicht nur die vollständige Beseitgung der verunreinigten Werkstoffschichten, ohne daß dabei neuerlich Fremstoffe eingeschleppt oder die Oberflächen anderweitig, etwa durch Korngrenzenangriff geschädigt werden. Dies ist technisch und wirtschaftlich gleichermaßen befriedigend durch Elektropolieren möglich. Die oberflächennahen Werkstoffschichten werden dabei ohne mechanishce und thermische Belastung auf elektrochemischem Wege abgetragen.
Eine hohe Reinheit wird in der Praxis insbesondere für Bauteile von kerntechnischen Anlagen sowie für Triebwerksteile für Luft- und Raumfahrt gefordert. Ein weiteres Anwendungsgebiet dieses Abtragverfahren ist das Einebnen von Oberflächenrauhigkeiten zur Verminderung von Reibungsprozessen bei Zahnrädern, Wellen usw.
1.4. ELEKTROCHEMISCHES ÄTZEN
Da die Bindungskräfte zwischen den Atomen an der Oberfläche des Metallgitters von der Sturktur und der Orientierung des Kristalls abhängen und an Fehlstellen, Versetzungen oder Korngrenzen kleiner sind als im Innern des Kristalls, sind zur Ablösung eines Metallions aus dem Gitterverban unterschiedliche Energieschwellen auf der Metalloberfläche zu überwinden. Der Stromfluß entsteht daher auf Grund von Potentialdifferenzen im Mikrobereich, die einen elektrochemischen Abtrag mit ungleichmäßiger Verteilung auf der Metalloberfläche bewirken. Diese Tatsache wird bekanntlich bei der elektrochemischen Ätzung in der Metallographie zum Sichtbarmachen der Gefügestruktur genutzt.
Zur Anwendung kommen alkalische, saure oder neutrale Ätzlösungen, und zwar in Abhängigkeit von den elektrochemischen Eigenschaften des ätzenden Werkstückwerkstoffs; gegebenfalls sind auch Mischungen anwendbar. In der Praxis verwendet man beim Ätzen gedruckter Schaltungen vorwiegend neutrale Ätzlösungen.
Die Abtraggeschwindigkeit liegt je nach Werkstoff und Ätzbedingugnzwischen 0,01 und 0,08 mm/min. Wesentlich wird sie von der "Badtemperatur" beeinflußt. Mit steigender Temperatur nimmt die Abtragggeschwindigkeit zu. Um einen gleichmäßigen Abtrag zu erzielen, muß der Werkstoff in Zusammensetzung und Gefüge homogen sein. Vielfach müssen daher die Werkstücke vor dem Ätzen einer Wärmebehandlung unterzogen werden.
Die Oberflächengüten geätzter Flächen werden außer von der Ätztiefe und dem verwendeten Ätzmedium wesentlich von der chemischen Lälichkeit der einzuelnen Werkstoffbestandteile, ihrer Konrgrößen und ihrem Anteil am Gesamtwerkstoff bestimmt. Auch die Ausgangsrauheit ist von Einfluß. Bearbeiteungsspuren, Riefen, Kratzer und andere Unregelmäßigkeiten isind auf der geätzten Fläche mehr oder minder "verwaschen" zu sehen. Eine gute Ausgangsrauheit vorausgesetzt, werden im allgemeinen Rauhtiefen zwischen 1 und 15 mm erreicht.
Im Hinblick auf die erzielbare Abtraggeschwindigkeit - Ätztiefe bezogen auf die Wirkzeit - und der sich daraus ergebende Oberflächengüte werden unterschiedliche Ätzverfahren angewendet. so ist in dem Bild unten außer dem eigentlichen Abtragprinzip das sogenannte Tauchätzen und das Sprühätzen schematisch wiedergegeben.
Beim Tauchätzen werden die zu ätzenden werkstücke in eine Wanne mit Ätzmittel eingetaucht. Die Luft- und Raumfahrtindustrie bietet vor allem große Einsatzmög-lichkeiten, bei denen mit Hilfe dieses Verfahrens die Masse großflächiger, dünn-wandiger oder räumlcih komplizierter Bauteile verringert wird, wenn dies mit herkömmlichen Verfahren nicht oder nur in Verbindung mit einem hohen Kosten-aufwand zu erzielen wäre. Ein wesentlicher Nachteil des Tauchätzens besteht in der Schwierigkeit, die Reaktionsprodukte von der Metalloberfläche zu entfernen und das durch die Reaktionswärme aufgeheizte und mit Gasblasen versetzte Ätzmedium in der Nähe der Werkstücke durch frische Flüssigkeit zu ersetzen.
Beim Sprühätzen wird das Ätzmedium durch Düsen mit Druck auf das meist horizontal angeordnete Werkstück gesprüht und somit die Werkstückfläche gleichmäßig benetzt. Der Flüssigkeitsdruck spült die Reaktionsprodukte von der Metalloberfläche.
Die Ätztemperatur ist leicht konstant zu halten, da nur kleine Mengen der Ätzlösung erforderlich sind. Zusätzlich ist von Vorteil, daß der gerichtete Strahl des Ätzmediums den Abtragfortschritt senkrecht zur Oberfläche fördert, so daß eine kleinere Unterätzung auftritt als beim Tazuchätzen. Nachteilig sind die komplizierten und teuren maschinellen Einrichtungen. Darüber hinaus sind widerstandsfähigere Abdeckstoffe erforderlich, die von der mit Druck aufgesprühten Ätzlösung nicht unterspült werden.
Die mit Hilfe der Ätzverfahren erzielbare Formerzeugung wird durch Abdeckmasken un zeitlich gestuertes Eintauchen oder Herausziehen des Werkstücks aus dem Ätzmedium ermöglicht. Als Abdeckschichten kommen feste, pastöse und flüssige Stoffe in Betracht. Als feste bzw. pastöse Abdeckschten werden Kunststoffolien, Wachse oder pechartige Sotffe, als flüssige Abdeckschcihten Lacke oder flüssige Kunststoffe verwendet.
Zum Abdecken und Maskieren etnwickelte man eine Reihe von Maskiertechniken. Ein im großen Umfang angewendetes Verfahren besteht darin, ätzbeständige Streifen oder vollständig vorgefertigte Abdeckmasken oder Abdeckschablonen auf dem Werkstück anzubringen. Bei hohen Stückzahlen und komplizierten Konturen werden die Abdeckungen auf photographischem Wege aufgebracht. Eine andere Maskiertechnik ist das Siebdruckverfahren.
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