DD221761A1

DD221761A1 - Vorrichtung zur herstellung von oberflaechenueberzuegen durch anodische oxydation

Info

Publication number: DD221761A1
Application number: DD26030084A
Authority: DD
Inventors: Franz Katzer; Edgar Freitag
Original assignee: Neubauer T Paedagog Hochschule
Priority date: 1984-02-24
Filing date: 1984-02-24
Publication date: 1985-05-02

Abstract

Die Erfindung ist ueberall dort anwendbar, wo der Erzeugung verschleissfester, harter und in neutralen Medien korrosionsbestaendige Schichten auf den Innen- und/oder Aussenflaechen von Hohlkoerpern, z. B. Rohren fuer pneumatische Arbeitszylinder und geometrisch aehnlichen Anwendungsfaellen durch anodische Oxydation von Aluminium und Magnesium, deren Legierungen und anderen anodisierbaren Metallen bzw. Metallueberzuegen erforderlich ist. Erreicht wird dies dadurch, indem ein kammartig ausgebildetes, von aus saeurefestem Material hergestelltem mit mehreren Bohrungen versehenes, als Katode ausgebildetes Rohrsystem im Inneren eines oder mehrerer Hohlkoerper, die von durchbrochenen elektrisch nichtleitenden Halteschalen zentrisch gehalten werden, in einem Elektrolytbad angeordnet ist. Die Bewegung und Kuehlung des Elektrolytbades wird ueber das als Katode ausgebildetes Rohrsystem mittels vorgekuehlter Luft, gekuehlter inerter Gase oder Gas-Luftgemische, die von aussen eingeblasen werden, vorgenommen.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung ist überall dort anwendbar, wo die Erzeugung verschleißfester, harter und in neutralen Medien ·..,-·.. korrosionsbeständiger Schichten auf den Innenflächen oder und Außenflächen von Hohlkörpern, z. B. Rohren für pneumatische Arbeitszylinder und geometrisch ähnlichen Anwendungsfällen durch anodische Oxydation von Aluminium und Magnesium, deren Legierungen und anderen anodisierbaren Metallen bzw. Metallüberzügen erforderlich ist.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

In der Praxis sind Vorrichtungen bekannt, mittels derer durch anodische Oxydation auf kompakten Aluminiumteilen, vorrangig der Bautechnik und Flugzeugindustrie, Schutzschichten erzeugt werden. Im Rahmen der anodischen Oxydation ist u.a. die Verwendung verschiedener Elektrolyse, Elektrolytgemische, Konzentrationen, Stromdichten, sowie Stromarten etc.

Dabei ist es in der Anödisiertechnik üblich, die Wanne (Anodisierbehälter) gleichzeitig als Elektrode zu benutzen und sie katodisch zu schalten. Zur Badbewegung wird Luft über wahllos eingebrachte Leitungen eingeblasen bzw. wird die Umwälzung des Bades mit Hilfe von Rührwerken, Pumpen oder anderen mechanischen Systemen durchgeführt.

Bei der Forderung nach niedrigen Betriebstemperaturen wird der Elektrolyt u.a. durch Kühlschlangen gekühlt.

In der Patentschrift Nr. 142360 Int. Kl. C25 D15/02 ist ein Verfahren zur Erzeugung von —ÄL2O3—haltiger Schicht auf Aluminiummetallen beschrieben, bei dem die Beschichtung unter Anwendung der Funkenentladung an der Anöde erfolgt. Die Oxidation wird mit Gleich- und/oder Wechsel- und/oder Impulsspannung bei Benutzung eines Katoden- Anodenverhältnisses

1:1 und bei sehr hohen Stromdichten durchgeführt. ,

In der Auslegeschrift Nr. 1771826 Int. Kl. C25 D11 /00 wird eine Vorrichtung für die anodische Oxydation von Metallplatten beschrieben, die dadurch gekennzeichnet ist, daß eine mit Durchbrechungen versehene Kunststoffbahn oder -folie, vorzugsweise ein Kunststoffgewebe, zwischen Anode und Katode sehr nahe an der Katode angeordnet ist. Die Aufgabe dieser Vorrichtung ist es, daß Unregelmäßigkeiten in der Beschichtungsdicke der anodisch zu oxydierenden Metallplatte in einfacher

Weise zumindest weitgehend ausgeschlossen sind. .

In der Offenlegungsschrift Nr.2455048 Int. Kl. C25 D11 /02 ist ein Verfahren zur Herstellung von Oberflächenüberzügen, sowie mittels desselben erhaltene Überzüge und überzogene Werkstücke offenbart. Das erfindungsgemäße Verfahren besteht im wesentlichen darin, einer anodischen Oxydationsbehandlung ein Substrat zu unterwerfen) welches wenigstens in seinen unmittelbar unter seiner Oberfläche liegenden Teilen wenigstens ein erstes, aus Nickium, Chrom, Molybdän, Wolfram, titan und Vanadium gewähltes Element oder eine ein derartiges erstes Element enthaltende Verbindung, und wenigstens ein zweites, von dem ersten verschiedenes Element enthält, welches insbesondere aus Silizium und Molybdän ausgewählt ist, und zwar entweder in metallischem Zustand, wenn es selbt eine Halbleiterverbindung oder auch eine isolierende Verbindung bilden kann. . ' ...'' ' . ... , .. "' ' .. . . . ' . . '' .".'· . ' ';'' ''.. '..'· ' Die genannten Möglichkeiten sind zur Erzeugung von Oberflächenüberzügen in Hohlkörpern, wie zum Beispiel in pneumatischen Arbeitszylindern nicht geeignet. Bei Anodisation von Innenflächen von Hohlkörpern führt die Anordnung der Katode sowie das Umwälzen des Elektrolyten in der bekannten Weise nich oder ungenügend zu einer ausreichenden gleichmäßig dicken und harten Oxydschicht an der Innenfläche des Zylinders. Außerdem ist der Einsatz von hochwertigen Metallen sehr aufwendig und erfordert auch einen erhöhten Aufwand zyr Durchführung der anodischen Oxydation.

Ziel der Erfindung . :' . . .."..·. V^ ' ' ; ; "' '.'''' : .'. ..',-..,: .. :'.· -

Das Ziel der Erfindung ist es, die bekannten Mängel zu beseitigen und eine Vorrichtung zur Herstellung von Oberflächenüberzügen durch anodische Oxydation zu entwickeln, mit der insbesondere die Innenflächen von Hohlkörpern mit einer gleichmäßigen und härten Oxydschicht versehen werden können. Die Vorrichtung soll auf einfache und kostensparende Weise erstellt und benutzt werden können.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Mit der Erfindung ist folgende technische Aufgabe zu lösen. Bei Anodisation von Innenflächen von Hohlkörpern führt die . Anordnung der Katode außerhalb des Hohlkörpers sowie das Umwälzen des Elektrolyten in einer solchen Weise, die den Elektrolyten innerhalb des Hohlkörpers nicht.oder ungenügend erfaßt, zu einer ungleichmäßigen, nicht genügend dicken und auf Grund des Temperaturanstieges nicht ausreichend harten Oxydschicht an der Innenfläche. Aber gerade bei pneumatischen Arbeitszylindern wird eine gleichmäßig dicke und verschleißfeste Innenfläche gefordert.

Es besteht daher die Aufgabe, eine Vorrichtung zur Herstellung von Oberflächenüberzügen durch anodische Oxydation der Innenoberflächen bei Hohlkörpern zu schaffen, die eine gleichmäßige Beschichtung der Innenflächen von Hohlkörpern, vorwiegend bei pneumatischen Arbeitszylindern mit geringem ökonomischem Aufwand ermöglicht. >;

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, indem ein kammartig ausgebildetes, von aus säurefestem Material hergestelltem mit mehreren Bohrungen versehenes, als Katode ausgebildetes Rohrsystem im Inneren eines oder und mehrerer Hohlkörper, die von durchbrochenen elektrisch nichtleitenden Halteschalen zentrisch gehalten werden, in einem Elektrolytbad angeordnet ist. Zur Bewegung des Elektrolytbades und zur Kühlung wird über das als Katode ausgebildetes Rohrsystem vorgekühlte Luft, gekühlte inerte Gase oder Gas-Luftgemische eingeblasen. Durch das unmittelbare heranführen der Katode in den Innenraum der Hohlkörper und der im Reaktionsraum stattfindenden Kühlung und Bewegung des Elektrolytbades wird eine den geforderten Parametern entsprechende Oberflächenschicht erreicht.

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Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll an nachfolgendem Aüsführungsbeispiel näher erläutert werden.

In den dazugehörigen Skizzen zeigen:

Fig. 1: Schematischer Aufbau der Vorrichtung zur gleichmäßigen Beschichtung von Hohlkörperinnenflächen Fig.2: Graphische Darstellung des Schichtdickenverlaufes bei verschiedenen Durchmessern In einer Wanne 7, die Größe ist abhängig von der Anzahl gleichzeitig zu beschichtender Hohlkörper 3, wird ein kammartig ausgebildetes, von aus säurefestem Material hergestelltem, mit mehreren Bohrungen 2; 2'; 2" versehenes, als Katode 1 ausgebildetes Rohrsystem im Inneren eines oder und mehrerer Hohlkörper 3, die von durchbrochenen elektrisch nichtleitenden Halteschalen 4; 4' zentrisch gehalten werden in einem Elektrolytbad 5 angeordnet. Über die Katode 1 wird der Elektrolyt mittels ,vorgekühlter Luft, gekühlter inerter Gase oder durch ein Gas-Luftgemisch bewegt und gekühlt. Es konnte erreicht werden, daß die Elektrqlyttemperatur zwischen 12⁰C und15°C konstant gehalten wurde.

Die praktische Erprobung der erfindungsgemäßen Lösung wurde an Zylindern aus Metallen und Metallegierungen,'also anodisch oxydierbarer Stoffe (Länge I = 370mm; Innendurchmesser di = 63mm, Aüßendurchmesser d_A = 75mm) vorgenommen. Es wurden zunächst im Gleichstromverfahren und unter Anwendung von verschiedenen Schwefelsäurekonzentrationen (z.B. 10VH₂SO₄) bzw. verschiedene Schwefelsäure Oxalsäure-Konzentrationen (z.B. 10%

H₂SO₄/3% (COoH)₂) mit Stromdichten <1a) zwischen IA = 0,5...1,5Adm~² und Ahodisierzeiteri (t_B) zwischen t_B = 15...60min.

Oxydschichten auf der Innenfläche der Zylinder erzeugt. Die Halteschalen wurden aus säurebeständigem Plast (z.B. PVC) hergestellt, die gleichzeitig zur elektrischen Isolation von Anode und Katode dienen. Sollen gleichzeitig Innen- und Außenflächen von Hohlkörpern anodisch oxydiert werden, sind die Wanne 7 und die Katode 1 negativ zu polen.

In allen Versuchen ergaben sich unabhängig von Stromdichte, Elektrolytzusammensetzung, Anodisierzeit und Temperatur an den Innenflächen der Hohlkörper 3 über die gesamte Länge eine gleichmäßige Oxydschicht 8. Die Dicke der Oxydschicht 8 hängt von den Anodisierparametern ab. Auch die Anodisienung mit Hilfe der Wechselstrom,^-pulsierenden Gleichstrom und anderen Verfahren erbringen unter Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung (Katodenmaterial unangreifbar, nicht anodisierbar) gleiche Effekte hinsichtlich der konstanten Schichtdicke.

Claims

Erfindungsansprüche: ' ''

Vorrichtung zur Herstellung yon Oberflächenüberzügen durch anodische Oxydation der Innenoberfiächen bei Hohlkörpern, insbesondere bei pneumatischen Arbeitszylindern, dadurch gekennzeichnet, daß ein kammartig ausgebildetes» von aus säurefestem Material hergestelltem; mit mehreren Bohrungen (2; 2'; 2") versehenes, als Katode (1) ausgebildetes Rohrsystem im Inneren eines oder und mehrerer Hohlkörper (3), die von durchbrochenen elektrisch nichtleitenden Halteschalen (4; 4') aenirisch gehalten werden, in einem Elektrolytbad (5) angeordnet ist.

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen¹ ' .