[发明专利]用于电化学加工的电解液

说明书

本发明涉及用于电化学加工的一种电解液、该电解液的用途并且还涉及用于电化学加工的一种方法以及一种装置。部件的电化学加工允许特别精确地加工导电性的金属部件。加工几乎是没有磨损地进行并且对于材料是特别温和的。本发明具体地是在工业部门中并且在大型生产运行的情况中使用。

电化学加工根据电化学去除材料的原理起作用。为此目的，例如，部件被连接为阳极而工具被连接为阴极。一种导电液体(也被称为电解液)被泵送通过保留在部件与工具之间的一个工作空隙。当在部件与工具之间施加一个电势时，电流发生流动并且开始电解作用，通过这种方式使金属离子从部件上溶解。以此方式实现了金属的一种限定的去除。甚至在难于触及的地方电化学加工能够以高精确度来产生半径和外形。此外，有可能同时加工部件的不同位置。因为在工具与部件之间没有直接的接触，加工几乎没有磨损地发生并且确保了非常恒定的处理质量。此外，在有待加工的部件中不引起机械应力或热影响。甚至难以通过多种切削方法来加工的材料也能够毫无问题地进行加工。由于可能最多达几秒钟的短的周期时间，有可能以高加工可靠性来加工相对大数量的部件。这种方法被特别广泛地使用在注射喷嘴中的通道的后加工中。

除了以上提到的电化学加工的众多优点之外，在实践中已经发现在电化学加工过程中会形成不均匀的表面。这代表着在生产链中的缺陷的一个起源，因为以此方式产生的这些表面给出的一种粗糙度或结构能够导致部件有缺陷的功能或失效。

因此本发明的一个目的是要至少部分地解决在现有技术中出现的这些问题，并且具体地是提供实现该加工过程而同时确保高的表面质量的一种简单可靠的方法。

这些目的是通过具有权利要求1的特征的一种电解液、根据权利要求5的电解液的用途、根据权利要求6的一种电化学加工方法以及根据权利要求9用于电化学加工的一种装置来实现的。在从属权利要求中指明了本发明的另外的有利实施方案。应该指出，在从属权利要求中提到的这些单独的特征能够以任何在技术上有用的方式相互组合并且限定了本发明的进一步的实施方案。此外，在说明书中更加明确地限定并解释了在这些权利要求中指明的特征，其中给出了本发明的进一步优选的实例。

根据本发明，这些目的是通过用于金属部件的电化学加工的一种电解液来实现的，其中该电解液具有一定比例的一种质子溶剂，优选一种不同于水的质子溶剂。为了本发明的这些目的，一种用于电化学加工的电解液是一种材料，该材料至少部分地以处于固体或溶解状态中的离子的形式存在并且可以传导电流。此类电解液具体包括含有离子并且因此可以传导电流的多种液体。根据本发明优选的电解液具体地是水性盐溶液；作为水性盐溶液，有可能使用(例如)水性NaCl溶液或水性NaNO₃溶液，其中，这些盐(NaCl或NaNO₃)优选地以按重量计在从30％至40％的范围内的浓度存在。

在电化学加工中，所使用的电解液围绕有待加工的这些部件的至少一部分流动或者至少使这些部件湿润。已经发现，在电化学加工过程中，尤其是在有待加工的这些部件的表面上存在着沉积物时，形成了一种不均匀的表面结构。膏脂类或油类的沉积物具体地导致有待加工的部件材料的不均匀溶解。此类污染物具有效果与钝化层的效果是可类比的。它们防止有待去除的金属材料在电解液中的溶解。将一种质子溶剂(优选一种不同于水的质子溶剂)加入电解液中能够在电解液的存在下使这些污染物被清除干净并且因此发生通过溶解使材料均匀去除。为了本发明的这些目的，一种质子溶剂是一种材料，该材料具有至少一个功能基团，通过在强碱的存在下的解离可以从该功能基团上分离出质子。此类质子溶剂能够形成氢键。加入一种质子溶剂(优选一种不同于水的质子溶剂)使得该电解液能够溶解多种污染物(如油类和膏脂类)并且将其运走。因此它们不在有待加工的这些部件的表面上起钝化层的作用并且金属材料的均匀去除得到保证。

有利的是使电解液中的质子溶剂的平均比例是在按体积计从0.01％到80％的范围内，特别优选地是在按体积计从0.05％到25％的范围内并且最优选地按体积计在从0.1％至10％的范围内。根据应用(例如，带有或附着脂膏类和油类的严重或不太严重的污染)，该电解液就其溶剂含量而言可以针对相应的要求在一个宽的范围内进行适配。

为了本发明的这些目的，非常特别有利的是该质子溶剂应是一种不同于水的质子极性溶剂。具有从1至25个碳原子(特别优选从4至12个碳原子)的有机溶剂是特别有利的。这些相对长链的化合物仍具有相对显著的极性特征并且同时对于脂膏类和油类具有非常良好的溶剂特性。