Dokument: Mikrostrukturierung von Metallen durch elektrochemischen Abtrag mit gepulstem Strom (PECM)
Titel: | Mikrostrukturierung von Metallen durch elektrochemischen Abtrag mit gepulstem Strom (PECM) | |||||||
URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=2964 | |||||||
URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20041109-000964-5 | |||||||
Kollektion: | Dissertationen | |||||||
Sprache: | Deutsch | |||||||
Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
Medientyp: | Text | |||||||
Autor: | Moser, Stefan [Autor] | |||||||
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Beitragende: | Prof. Dr. Schultze, Joachim Walter [Gutachter] Prof. Dr. Seidel, Claus A. M. [Gutachter] PD Dr. Lohrengel, Manuel M. [Gutachter] | |||||||
Stichwörter: | ECM, Puls-ECM, Anodische Metallauflösung, Strömungsapparatur | |||||||
Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 540 Chemie | |||||||
Beschreibung: | Die elektrochemische Metallbearbeitung findet in vielen industriell relevanten Mikrosystemtechnologien eine Anwendung und hat dort eine hohe Bedeutung. Beim Electrochemical Machining (ECM)-Verfahren wird mit Hilfe von extrem hohen Stromdichten eine anodische Metallauflösung erzielt. Dieses Verfahren hat in der Technik eine weite Verbreitung. Anwendungsbeispiele sind z.B. das Entgraten und Verrunden von Bohrungsverschneidungen bis hin zur präzisen Herstellung von kleinen und kleinsten Bauteilen in der Mikrosystemtechnologie. Vor diesem technologischen Hintergrund war das Ziel dieser Arbeit, statt der bisherigen Verwendung von Gleichstrom, den Einsatz von Strompulsen unterschiedlicher Dauer experimentell zu untersuchen. Im Vordergrund stand hier vor allem der Einfluss der Strompulse auf die erzielte Oberflächenqualität (z.B. Deckschichtbildung, Rauhigkeit, Oberflächenglanz) in Natriumnitrat-Elektrolyt mit Reineisen als Substrat. Außerdem wurden Grundsatzuntersuchungen zum ECM-Prozess bezüglich der Deckschichtbildung durchgeführt, um ein Modell zur späteren Computersimulation des Prozesses erstellen zu können. Durch Weiterentwicklung und Neukonstruktion einer Strömungsapparatur, in welcher der Einsatz einer Referenzelektrode im Strömungskanal verwirklicht wurde, konnten Cyclovoltamogramme bis in Bereiche der in Technik verwirklichten Stromdichtebereiche unter realen turbulenten Strömungsbedingungen aufgezeichnet werden. Bis zu einer Stromdichte von 100 A/cm² ist der Verlauf nahezu linear und wird durch den Elektrolytwiderstand dominiert. Durch den Einsatz von Strompulsen konnte die erzielte Oberflächenqualität deutlich gesteigert werden (Rmax ca. 20 µm bei DC und ca. 2 µm bei PulsECM). Außerdem war die erhaltene Oberfläche metallisch blank glänzend, während unter DC-Bedingungen eine fragmentiert durchbrochene Deckschicht erhalten wurde. Diese Deckschicht trat auch bei zu kurzen Pulsen auf. Die erhaltene Deckschicht wurde vor allem durch elektrochemische Untersuchungen (elektrochemische Reduzierung der Deckschicht in NaOH-Elektrolyt) und durch XPS-Spektroskopie charakterisiert. Unter optimalen Pulsparametern konnte nur die natürliche Deckschicht mit wenigen nm Dicke nachgewiesen werden. Mit DC entstand hauptsächlich eine Fe2O3-Schicht. Mit sehr kurzen Pulsen konnte sowohl Fe2O3 als auch Fe3O4 nachgewiesen werden. | |||||||
Lizenz: | Urheberrechtsschutz | |||||||
Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Chemie | |||||||
Dokument erstellt am: | 09.11.2004 | |||||||
Dateien geändert am: | 12.02.2007 | |||||||
Promotionsantrag am: | 22.07.2004 | |||||||
Datum der Promotion: | 22.07.2004 |