Dokument: Mikrostrukturierung von Metallen durch elektrochemischen Abtrag mit gepulstem Strom (PECM)

Titel:Mikrostrukturierung von Metallen durch elektrochemischen Abtrag mit gepulstem Strom (PECM)
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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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Dateien vom 09.02.2007 / geändert 09.02.2007
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:In Copyright
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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
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