Welche Ra-Oberflächenrauheit wird bei Titan nach dem Elektropolieren typischerweise erreicht?

Das Elektropolieren ist ein spezialisiertes elektrochemisches Verfahren, bei dem gezielt Material von der Oberfläche abgetragen wird, um Mikrospitzen und Täler zu glätten und so eine spiegelähnlich glatte Oberfläche zu erzielen. Bei Titan liegt die typischerweise erreichbare Rauheit (Ra – arithmetischer Mittenrauwert) im Bereich von 0,1 bis 0,4 Mikrometer (µm) bzw. 4 bis 16 Mikrozoll (µin). Das Erreichen des unteren Bereichs hängt jedoch stark vom Ausgangszustand der Oberfläche und der präzisen Steuerung der Elektropolierparameter ab.

Faktoren, die den endgültigen Ra-Wert beeinflussen

Die Ausgangsrauheit ist der entscheidende Faktor. Elektropolieren ist ein Feinbearbeitungsprozess, kein Korrekturverfahren – es verbessert die Oberflächenrauheit in der Regel um etwa 50 %. Eine Oberfläche mit einer anfänglichen Rauheit von Ra 0,8 µm kann beispielsweise auf etwa Ra 0,4 µm reduziert werden, während ein zuvor geschliffenes oder fein gefrästes Teil mit Ra 0,4 µm nach dem Elektropolieren außergewöhnliche Werte von Ra 0,1 – 0,2 µm erreichen kann. Deshalb ist dieser Prozess oft der letzte Schritt bei Präzisionsteilen aus unserem Titan-CNC-Bearbeitungsservice.

Die passive Oxidschicht von Titan und sein elektrochemisches Verhalten machen das Elektropolieren anspruchsvoller als bei Edelstahl. Das Verfahren erfordert spezielle, oft proprietäre Elektrolyte sowie eng überwachte Parameter wie Temperatur, Stromdichte und Tauchzeit. Abweichungen können zu Lochfraß, „Orangenhaut“-Strukturen oder ungleichmäßigem Ätzen führen – was das endgültige Ra deutlich verschlechtert. Daher ist die Erfahrung des Anbieters im Elektropolieren von Präzisionsteilen entscheidend für gleichbleibende Ergebnisse.

Funktionale Vorteile über den Ra-Wert hinaus

Obwohl Ra ein wichtiges Maß ist, geht der Nutzen des Elektropolierens bei Titan – insbesondere in sicherheitskritischen Branchen wie der Medizintechnik und der Luft- und Raumfahrt – weit über reine Glätte hinaus:

• Entgratung und Kantenglättung: Mikroskopische Grate und scharfe Kanten werden entfernt, wodurch feine Radien entstehen, die Spannungs-Konzentrationen verringern und die Ermüdungsfestigkeit erhöhen.

• Reduktion mikrobieller Anhaftung: Die ultrasmoothe, porenfreie Oberfläche minimiert Anhaftungsstellen für Bakterien – ideal für chirurgische Instrumente und Implantate.

• Verbesserte Korrosionsbeständigkeit: Das Verfahren reinigt und passiviert die Oberfläche gleichzeitig, wodurch die schützende Titanoxidschicht verstärkt wird.

Vergleich mit anderen Oberflächenbearbeitungen

Im Vergleich zu mechanischem Polieren bietet das Elektropolieren wesentliche Vorteile. Während manuelles Polieren ähnliche oder niedrigere Ra-Werte erzielen kann, führt es oft zu verschmierten Oberflächen, eingebetteten Partikeln oder Schleifspuren, die als Spannungskerben wirken können. Elektropolieren hingegen erzeugt eine isotrope, konturfolgende Oberfläche, die gleichmäßig über komplexe Geometrien hinweg verläuft – auch in Innenkanälen, die mechanisch nicht zugänglich sind. Für eine leistungsfähige, biokompatible Oberfläche, die die Arbeit unseres Präzisionsbearbeitungsservices ergänzt, ist Elektropolieren häufig die technisch überlegene Wahl.

Zusammenfassung

In der Praxis sollte ein gut ausgeführtes Elektropolierverfahren an einer entsprechend vorbearbeiteten Titanoberfläche zuverlässig ein Ra von 0,2 – 0,3 µm (8 – 12 µin) erreichen. Eine Spezifikation von Ra ≤ 0,1 µm erfordert eine außergewöhnlich glatte Ausgangsoberfläche und sollte im Detail mit dem Oberflächenbearbeiter abgestimmt werden, um Machbarkeit und Wirtschaftlichkeit sicherzustellen.