Elektropolieren von Edelstahl: Ablauf, Reihenfolge und Lohnauftrag

Wie geht Elektropolieren?

Laut ISER-Merkblatt 974 hängt das Werkstück am Pluspol einer Gleichstromquelle und bildet damit die Anode; es taucht zusammen mit Kathoden in einen Elektrolyten. Sobald Strom fließt, gehen Metallionen vom Werkstück in Lösung. Das Merkblatt beschreibt das Verfahren als Umkehrung des Galvanisierens: Dort wird Metall angelagert, hier abgetragen.

An Graten und anderen vorstehenden Unregelmäßigkeiten liegen nach dem Merkblatt höhere Stromstärken an, deshalb werden sie bevorzugt abgetragen. Eisen und Nickel lösen sich leichter aus dem Kristallgitter als Chrom; so entsteht eine chromreiche Oberfläche, was laut Merkblatt die Passivierung elektropolierter Oberflächen beschleunigt und verbessert.

Die Behandlung umfasst laut Merkblatt 974 in der Regel drei Schritte:

• Vorbereitung: Öle, Fette, Oxide und andere Verschmutzungen entfernen, die ein gleichmäßiges Elektropolieren behindern würden,
• Elektropolieren: Glätten, Glänzen und Entgraten,
• Nachbehandlung: Reste des Elektrolyten und Reaktionsprodukte entfernen, das Metall trocknen, damit keine Flecken entstehen.

Einordnung: Stromdichte, Temperatur, Behandlungsdauer und Elektrolyt sind Verfahrensparameter des Elektropolierbetriebs und stehen bewusst nicht auf dieser Seite.

Elektropolieren oder Beizen?

Merkblatt 974 trennt die Zwecke: Beizen entfernt Oxide, insbesondere Anlauffarben im Schweißnahtbereich, und schafft eine metallisch reine Oberfläche, auf der sich die Passivschicht bilden kann. Elektropolieren wird bei bereits reinen metallischen Oberflächen angewandt und verringert die Mikrorauigkeit. Wie Beizen und Passivieren ablaufen, steht unter Edelstahl beizen und passivieren.

Typische Anwendungen nennt das Merkblatt in der Pharmaindustrie, der Biochemietechnik und der Lebensmittelverarbeitung. In pharmazeutischen Anlagen seien die Innenseiten etwa von Mischern, Behältern, Trocknern und Wärmetauschern normalerweise elektropoliert; im Rohrleitungsbau werde das Verfahren für Innen- und Außenflächen eingesetzt.

Besonders glatte Oberflächen entstehen laut ISER-Merkblatt 823 durch mechanisches Polieren oder Elektropolieren. Den Unterschied beschreibt Merkblatt 974: Mechanisch polierte Oberflächen weisen mikroskopische Kratzer, Spannungen und Schleifmittelrückstände auf, elektropolierte sind frei von diesen Störstellen. Beide können denselben Ra-Wert haben und trotzdem unter dem Mikroskop deutlich verschieden aussehen.

Reihenfolge nach dem Schweißen

Zur Vorbereitung gehört laut Merkblatt 974 zuerst das Reinigen und Entfetten und danach eine Beizbehandlung, sofern – etwa im Schweißnahtbereich – Anlauffarben vorhanden sind. Wo ein bestimmtes Erscheinungsbild verlangt ist, wird der Werkstoff nach dem Merkblatt erforderlichenfalls vorher mechanisch geschliffen und poliert. Nach der Reinigung sollen Berührungen und Kontakt mit Werkzeugen vermieden werden; Fehler bei der Sauberkeit nennt das Merkblatt als häufigste Ursache für Reklamationen.

Einordnung: Für die Fertigung heißt das, Schweiß-, Richt- und Schleifarbeiten am Bauteil sind abgeschlossen, bevor es zum Elektropolieren geht. Eine spätere Nacharbeit trifft die behandelte Fläche wieder mit Wärme und Werkzeug; wie die Stelle dann nachbehandelt wird, ist mit dem Elektropolierbetrieb zu klären. Woher Anlauffarben kommen, steht unter Anlauffarben an Edelstahl.

Schon bei der Werkstoffwahl zählt ein Hinweis aus Merkblatt 974: Stabilisierte nichtrostende Stähle wie die Sorten 1.4541 oder 1.4571 sind danach für das Elektropolieren nicht geeignet. Außerdem können Schadstellen im Grundwerkstoff wie Kratzer, Poren oder Einschlüsse Aussehen und Funktion beeinträchtigen.

Lohnauftrag: was der Elektropolierbetrieb wissen muss

Merkblatt 974 listet die Angaben, die dem Elektropolierbetrieb gemacht werden müssen:

• die Norm, nach der elektropoliert werden soll, die Werkstoffnummer und die Untersuchungsmethode(n) für die Prüfung des Werkstücks,
• das zu erzielende Erscheinungsbild – alternativ ein Muster vom Auftraggeber,
• Bereiche des Werkstücks, die als Kontaktstellen dienen können,
• gegebenenfalls Abmessungstoleranzen,
• Anforderungen an den Passivierungstest,
• Anforderungen an den vorzulegenden Prüfbericht.

Als Bezugsdokumente nennt das Merkblatt ISO 15730 und ASTM B 912. Ist kein Erscheinungsbild angegeben, wird nach dem Merkblatt normalerweise von einer glänzenden Oberfläche ausgegangen; empfohlen wird, Muster zwischen den Vertragsparteien auszutauschen.

Zur Rauheit rät ISER-Merkblatt 984, Ra-Werte im Geschäftsverkehr ausdrücklich festzuschreiben, weil Oberflächenbezeichnungen lediglich das Herstellverfahren benennen. Auch die Schreibweise zählt: „Ra ≤“ und „Ramax“ bedeuten nach dem Merkblatt nicht dasselbe – mit „max“ darf auf der Messstrecke kein einzelner Messwert über dem Grenzwert liegen. Beide Merkblätter weisen darauf hin, dass ein Rauheitswert allein wenig darüber aussagt, wie gut sich eine Oberfläche reinigen lässt.

Was kostet Elektropolieren?

Einen Preis nennt keine der Quellen dieser Seite. Merkblatt 974 nennt aber Schritte, die nur unter Bedingungen anfallen: Beizen, wenn im Schweißnahtbereich Anlauffarben vorhanden sind, mechanisches Vorschleifen, wenn das gewünschte Erscheinungsbild es erfordert, sowie Passivierungstest und Prüfbericht nach Vereinbarung. Einordnung: Daran hängt der Umfang eines Auftrags.

Was ins Fertigungsprotokoll gehört

Einordnung: Im Fertigungsprotokoll des Bauteils steht neben den Schweißnachweisen, dass, wann und bei wem elektropoliert wurde, der Auftrag mit den oben genannten Angaben und der Prüfbericht des Elektropolierbetriebs. Ein Ra-Wert ist dort nur dann ein Nachweis, wenn er im Auftrag festgelegt und im Prüfbericht gemessen ist.

Warum elektropolierte Oberflächen in Pharma-Wassersystemen ein Thema sind, steht unter Rouging. Zum Ausdrucken für die Werkstatt: die Edelstahl-Nachbehandlungskarte.

EdelstahlNorm bewertet keine Oberflächen. Die Software führt die Nachweise der Schweißtechnik — Schweißanweisungen, Verfahrensprüfungen mit Werkstoffgruppen nach ISO 15608, Schweißerqualifikationen, Zusatzwerkstoffe und Prüfmittel.

Dieser Text ist eine Einordnung, keine Rechtsberatung und kein Normersatz. Grundlage sind das Merkblatt 974 „Elektropolieren nichtrostender Stähle“ (Euro Inox, 1. Ausgabe 2010, bei der ISER als Merkblatt 974 erhältlich), das Merkblatt 823 „Schweißen von Edelstahl Rostfrei“ (5. Auflage 2019) und das Merkblatt 984 „Rauheitsmaße bei Oberflächen von nichtrostendem Stahl“ (1. Auflage 2016); maßgeblich ist der Wortlaut der jeweils gültigen Fassung.