DE10041839A1 - Process for coating steel pipelines comprises electrolytically applying anode spheres made of a material having a high specific electrical resistance to a flexible wire used as the anode - Google Patents

Process for coating steel pipelines comprises electrolytically applying anode spheres made of a material having a high specific electrical resistance to a flexible wire used as the anode

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Abstract

Process for coating components comprises electrolytically applying anode spheres to a flexible wire used as the anode. The spheres are made of a material having a high specific electrical resistance which guarantees a predetermined distance of the anode and/or anode spheres from the component to be coated. An Independent claim is also included for electropolishing components comprises applying cathode spheres to a flexible wire used as the cathode. The spheres are made of a material having a high specific electrical resistance which guarantees a predetermined distance of the cathode and/or cathode spheres from the component to be coated. Preferred Features: The anode/cathode moves during the coating or polishing process and touches the component to be processed. In the coating process, an adhesive layer containing nickel is applied followed by a second coating layer made of other materials.

Description

Zur Beschichtung von Bauteilen sind z. B. unterschiedliche galva­ nische Verfahren bekannt.For coating components such. B. different galva African process known.

Bei dem elektrolytischen Abscheiden von Metallen, so z. B. Zink auf Eisen mit saurer Zinksulfatlösung, stellt der Eisenstreifen die Kathode, der Zinkstreifen die Anode dar. Durch Anlegen einer Gleichstromquelle wandern die Zinkionen zum negativen Pol, die Sulfationen zum positiven Pol.In the electrolytic deposition of metals, such. B. Zinc the iron strip represents iron with acidic zinc sulfate solution the cathode, the zinc strip the anode DC source migrate the zinc ions to the negative pole, the Sulphate ions to the positive pole.

Durch Aufnahme von jeweils 2 Elektronen werden die positiven ge­ ladenen Zinkionen Zn2+ an der Kathode entladen, wodurch Zink Zno auf der Kathode äbgeschieden wird.By taking up 2 electrons each, the positive zinc ions Zn 2+ are discharged at the cathode, whereby zinc Zn o is deposited on the cathode.

Gleichzeitig werden in gleichem Maße durch die Sulfationen aus der Anode Zinkatome in den Elektrolyt gelöst.At the same time are characterized by the sulfate ions to the same extent the anode dissolved zinc atoms in the electrolyte.

Demgegenüber steht die sogenannte "stromlose" Metallabscheidung. Bei dem hauptsächlich Verwendung findenden Verfahren wird im Re­ duktionsprozess eine selektive Abscheidung auf katalytisch wir­ kenden Werksstückoberflächen vorgenommen.This contrasts with the so-called "currentless" metal deposition. In the method mainly used, Re production process a selective deposition on catalytic we kending workpiece surfaces.

Diese grundsätzlich bekannten Beschichtungsverfahren sind beispielsweise in "Galvantechnik Band 1 Verfahrenstechnik" - LPW- Verlag Neus beschrieben.These are basically known coating processes for example in "Galvantechnik Volume 1 Process Technology" - LPW- Publisher Neus described.

Bei dem sogenannten Elektropolieren handelt es sich um einen elektrochemischen Vorgang bei dem umgekehrt wie vorstehend be­ schrieben ein metallischer Abtrag auf der Werkstückoberfläche er­ folgt. Die abgetragenen Metalle gehen dabei im "Elektrolyt" in Lösung oder scheiden sich im Badsumpf ab. Hierdurch können sehr glatte Oberflächen erzeugt werden, wie sie z. B. für den Bereich der Lebensmitteltechnik erforderlich sind.So-called electropolishing is one electrochemical process in the reverse as above wrote a metal removal on the workpiece surface follows. The removed metals go into the "electrolyte" Solution or separate in the bath sump. This can be very smooth surfaces are generated, such as z. B. for the area food technology are required.

Die bekannten Verfahren erweisen sich jedoch als verfahrenstech­ nisch aufwendig und problematisch. Insbesondere bei der Innenbe­ schichtung komplexer geformter Bauteile, gekrümmter Rohrleitungen und bei Bohrungen treten wegen der starren Anoden große Schwie­ rigkeiten auf, so daß eine gleichmäßige und rasche Beschichtung kaum möglich ist. However, the known methods prove to be procedural nisch complex and problematic. Especially with the interior layering of complex shaped components, curved pipes and there is great difficulty in drilling because of the rigid anodes so that an even and quick coating is hardly possible.  

Weiterhin weisen die bekannten Beschichtungsverfahren Unregelmä­ ßigkeiten bei den Feldliniendichten auf. Bei der Innenbeschich­ tung eines Rohres treten beispielsweise an den Rändern höhere Feldliniendichten auf, was letztlich an diesen Stellen zu einer größeren Beschichtungsdicke führt.Furthermore, the known coating methods have irregularities liquids in the field line densities. With the interior coating tion of a pipe occur higher at the edges, for example Field line densities on what ultimately becomes a leads to greater coating thickness.

Es gestaltet sich ferner schwierig, den bei der Beschichtung an­ fallende Wasserstoff rasch und einfach zu entfernen.It is also difficult to apply the coating falling hydrogen can be removed quickly and easily.

Es stellte sich somit die Aufgabe, ein verbessertes Beschichtungs- und Polierverfahren zu finden, welches den genann­ ten Nachteilen abhilft und welches ein rasches und gleichmäßiges Beschichten bzw. Polieren in verfahrenstechnisch einfacher Art und Weise ermöglicht.The task was therefore an improved one To find coating and polishing processes, which called the remedies ten disadvantages and which a quick and even Coating or polishing in a simple process and way allows.

Demgemäß wurde ein Verfahren zum Beschichten von Bauteilen durch elektrolytisches Auftragen von Beschichtungsmittel gefunden, wel­ ches dadurch gekennzeichnet ist, daß man als Anode einen zumin­ dest teilweise flexiblen Draht einsetzt, auf welchen
Accordingly, a method for coating components by electrolytic application of coating agent has been found, which is characterized in that an at least partially flexible wire is used as the anode, on which

  • a) bevorzugt kugelförmige Körper (Anodenkugeln) angebracht sind, unda) preferably spherical bodies (anode balls) are attached, and
  • b) bevorzugt kugelförmige Körper aus einem Material mit hohem spezifischen elektrischen Widerstand angebracht sind, welche einen vorgegebenen Abstand der Anode bzw. der Anodenkugeln von dem zu beschichtenden Bauteil gewährleisten.b) preferably spherical body made of a material with high specific electrical resistance are attached, which a predetermined distance of the anode or the anode balls guarantee of the component to be coated.

Die Flexibilität der Anode ermöglicht es vorteilhafterweise kom­ plexer geformte Bauteile wie gekrümmte Rohrleitungen oder Appara­ teteile gleichmäßig und rasch zu beschichten. Besonders eignet sich das, Verfahren für Innenbeschichtungen und bei Bauteilen, welche einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.The flexibility of the anode advantageously enables it to be com more complex shaped components such as curved pipes or Appara to coat parts evenly and quickly. Particularly suitable the process for interior coatings and components, which have a circular cross section.

Es eignet sich auch sehr gut bei sehr kleinen Bauteilen wie z. B. bei Bohrungen oder Rohrleitungen mit einem Durchmesser von etwa 1 mm bis 250 mm, kann jedoch auch bei größeren Bauteilen angewen­ det werden.It is also very suitable for very small components such as. B. for bores or pipes with a diameter of approximately 1 mm to 250 mm, but can also be used for larger components be det.

Auf einem flexiblen Draht werden bevorzugt abwechselnd Kugeln mit hohem spezifischen elektrischen Widerstand und Kugeln mit z. B. perforierter Oberfläche entweder aus Stahl oder Edelstahl und mit einer elektrolytisch oder autokatalytisch aufgebrachten Beschich­ tung so montiert, daß z. B. die Kunststoffkugeln (evtl. PVC) ge­ nügend Abstand für die "Anodenkugeln" erzeugen. Dadurch wird garantiert, daß je nach Baugröße und Anordnung der Isolationsku­ gel eine Berührung des Substrats durch die Anodenkugel vermieden wird und selbst gekrümmte Bauteile wie z. B. Rohrleitungen, die vorher nicht beschichtet werden konnten, nun beschichtet werden können.Balls are alternately preferred on a flexible wire high specific electrical resistance and balls with z. B. perforated surface either made of steel or stainless steel and with an electrolytically or autocatalytically applied coating tion mounted so that z. B. the plastic balls (possibly PVC) ge Generate sufficient clearance for the "anode balls". This will guarantees that depending on the size and arrangement of the insulation gel avoided contact with the substrate by the anode ball  is and even curved components such. B. pipelines that previously could not be coated, are now coated can.

Hohe spezifische elektrische Widerstände liegen bei etwa 1012 bis 1016 Ωcm. Es eignet sich als Material beispielsweise PVC. Anzahl, Abstand und Größe der eingesetzten Kugeln können vom Fachmann leicht durch Routineversuche ermittelt werden.High specific electrical resistances are around 10 12 to 10 16 Ωcm. It is suitable as a material, for example PVC. The number, spacing and size of the balls used can easily be determined by a person skilled in the art through routine tests.

Die Anodenkugel kann je nach geforderter Beschichtung mit unter­ schiedlichen Metallen, elektrolytisch oder autokatalytisch, selbst beschichtet werden, oder die Anodenkugeln werden aus dem abzuscheidenden Metall gefertigt oder sie werden mit dem Beschichtungsmaterial gefüllt.Depending on the required coating, the anode ball can be covered with different metals, electrolytic or autocatalytic, self-coated, or the anode balls are made from the metal to be deposited or they are made with the Coating material filled.

Die Anodenkugeln bieten vorteilhafterweise eine größere Ober­ fläche als eine einfache Stabanode. Hierdurch wird ein gleich­ mäßiges und rasches Beschichten ermöglicht.The anode balls advantageously offer a larger upper area as a simple rod anode. This will make an equal allows moderate and quick coating.

Eine Berührung der stromführenden Anode mit dem zu beschichtenden Bauteil wird durch die bevorzugt kugelförmigen Körper mit hohem elektrischen Widerstand vermieden.Touching the current-carrying anode with the one to be coated Component is due to the preferably spherical body with high electrical resistance avoided.

Die Stromausbeute wird gegenüber herkömmlichen Anoden wesentlich verbessert, ebenso die Streufähigkeit und die Abscheiderate in µm/h. Die Werte sind je. nach Verfahren sehr unterschiedlich.The current efficiency becomes essential compared to conventional anodes improved, as well as the spreadability and the deposition rate in .mu.m / h. The values are each. according to procedures very different.

Diese Vorteile führen zu qualitativ besseren Innenbeschichtungen bei weitaus kürzeren Bearbeitungszeiten.These advantages lead to better quality interior coatings with much shorter processing times.

Durch die Relativbewegung zwischen Anode und Substrat werden gleichmäßige Schichten erzeugt und der entstehende Wasserstoff vom Substrat entfernt.Due to the relative movement between anode and substrate creates even layers and the resulting hydrogen removed from the substrate.

Die Geschwindigkeit liegt bei etwa 0,1 bis 0,2 m/s.The speed is around 0.1 to 0.2 m / s.

Beschichtungsmittel werden beispielsweise als Verschleißschutz, Korrosionsschutz oder Anti-Fouling-Schicht eingesetzt.Coating agents are used, for example, as wear protection, Corrosion protection or anti-fouling layer used.

Typische Beschichtungsmittel sind beispielsweise Nickel sowie Edelmetalle.Typical coating agents are, for example, nickel and Precious metals.

Es können auch nacheinander mehrere Beschichtungen aufgetragen werden. So kann z. B. erst eine dünne Nickelschicht mit einer Stärke von etwa 0,1 bis 0,5 µm als Haftschicht aufgetragen werden und anschließend eine NiP oder NiP-PTFE-Schicht aufgetragen wer­ den. Hierdurch wird eine deutlich bessere Haftung der zweiten Schicht erreicht. Dies trifft insbesondere für Edelstähle zu.Several coatings can also be applied in succession become. So z. B. only a thin layer of nickel with a Thickness of about 0.1 to 0.5 microns can be applied as an adhesive layer and then apply a NiP or NiP-PTFE layer  the. This will result in a significantly better liability of the second Layer reached. This is especially true for stainless steels.

Weiterhin können alle dem Fachmann bekannten galvanischen Schich­ ten aufgebracht werden.Furthermore, all galvanic layers known to the person skilled in the art can ten are applied.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich auch zum Polieren von Bauteilen, insbesondere zum Glätten der Innenflächen. Dies ist beispielsweise bei Rohrleitungen, Bohrungen und Apparateteilen erforderlich, welche in der Lebensmitteltechnik eingesetzt wer­ den.The method according to the invention is also suitable for polishing Components, in particular for smoothing the inner surfaces. This is for example in the case of pipelines, bores and apparatus parts required which is used in food technology the.

Im wesentlichen wird das Prinzip des vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahrens umgedreht. Durch Umkehr der angelegten Spannung werden Teile des Materials des zu glät­ tenden Bauteils abgetragen und gehen in Lösung.In essence, the principle of that described above coating method according to the invention reversed. By repentance of the applied voltage are parts of the material of the smooth tending component and go into solution.

Besonders eignet sich das Polierverfahren bei Edelstählen.The polishing process is particularly suitable for stainless steels.

Ansonsten wird hinsichtlich des Polierverfahrens auf vorstehende Ausführungen verwiesen.Otherwise, the polishing method is referred to above Executions referenced.

Bevorzugte Anwendungsgebiete für das erfindungsgemäße Verfahren finden sich beim Beschichten bzw. Polieren von Rohrleitungen, Messgeräten sowie allgemeine Bohrungen, bei denen die Streufähig­ keit des Elektrolyten nicht ausreicht, die komplette Bohrung mit außen liegenden Anoden zu beschichten und kleinere Behälter, Apparate und Autoklaven.Preferred fields of application for the method according to the invention can be found when coating or polishing pipelines, Measuring devices as well as general bores where the spreadable of the electrolyte is not sufficient, the complete hole with to coat external anodes and smaller containers, Apparatus and autoclaves.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchfüh­ rung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Diese wird im folgenden anhand der Figur näher beschrieben.Furthermore, the invention relates to a device for performing tion of the method according to the invention. This is the following described in more detail with reference to the figure.

Auf der Anode (1) welche mehrere federartige Segmente (2) zur Er­ höhung der Flexibilität aufweist, sind Kunststoffkugeln (3) zur Isolation sowie Anodenkugeln (4), die das Beschichtungsmittel enthalten, angebracht. Diese erfindungsgemäße Anode wird in das zu beschichtende Bauteil (5), welches mit Elektrolytlösung ge­ füllt ist, eingeführt.On the anode ( 1 ) which has several spring-like segments ( 2 ) to increase flexibility, plastic balls ( 3 ) for insulation and anode balls ( 4 ) containing the coating agent are attached. This anode according to the invention is introduced into the component ( 5 ) to be coated, which is filled with electrolyte solution.

Die verwendeten Kunststoffkugeln (3) haben hierbei annähernd den Innendurchmesser des zu beschichtenden Bauteils als Außendurch­ messer. Anode und Bauteil sind an die Spannungsquelle 6) ange­ schlossen. The plastic balls ( 3 ) used have approximately the inside diameter of the component to be coated as the outside diameter. Anode and component are connected to the voltage source 6 ).

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich beispielsweise bei folgenden Anwendungen besonders gut:
Meßgeräte, in denen Bohrungen durch aggressive Medien beansprucht sind.
Rohrleitungen aus Edelstahl die innen mit einer getemperten NiP- Schicht, zum Verschleißschutz, beschichtet werden. Dort werden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren dünne Haftschichten (Nickel- Strike) elektrolytisch aufgebracht.
Alle Bohrungen an Bauteilen die in der chemischen Industrie durch Korrosion stark beansprucht werden und vorzugsweise mit Edelme­ tallen beschichtet werden.
The method according to the invention is particularly suitable, for example, in the following applications:
Measuring devices in which holes are stressed by aggressive media.
Pipes made of stainless steel which are coated on the inside with a tempered NiP layer for wear protection. There, thin adhesive layers (nickel strike) are applied electrolytically by the method according to the invention.
All holes in components that are subject to heavy wear and tear in the chemical industry and are preferably coated with precious metals.

Claims (7)

1. Verfahren zum Beschichten von Bauteilen durch elektro­ lytisches Auftragen von Beschichtungsmittel, dadurch gekenn­ zeichnet, dass man als Anode einen zumindest teilweise flexi­ blen Draht einsetzt, auf welchen
  • a) bevorzugt kugelförmige Körper (Anodenkugeln) angebracht sind, und
  • b) bevorzugt kugelförmige Körper aus einem Material mit ho­ hem spezifischen elektrischen Widerstand angebracht sind, welche einen vorgegebenen Abstand der Anode bzw. der An­ odenkugeln von dem zu beschichtenden Bauteil gewährlei­ sten.
1. A method for coating components by electro lytic application of coating agent, characterized in that an at least partially flexible wire is used as anode, on which
  • a) preferably spherical bodies (anode balls) are attached, and
  • b) spherical bodies made of a material with a high specific electrical resistance are preferably attached, which guarantee a predetermined distance of the anode or the anode balls from the component to be coated.
2. Verfahren zum Elektropolieren von Bauteilen durch elektroly­ tisches Abtragen dadurch gekennzeichnet, dass man als Kathode einen zumindest teilweise flexiblen Draht einsetzt, auf wel­ chen
  • a) bevorzugt kugelförmige Körper (Kathodenkugeln) angebracht sind, die als Kathoden wirken und
  • b) bevorzugt kugelförmige Körper aus einem Material mit ho­ hem spezifischen elektrischen Widerstand angebracht sind, welche einen vorgegebenen Abstand der Anode bzw. der Anodenkugeln von dem zu polierenden Bauteil gewährlei­ sten.
2. A method for electropolishing components by electrolytic ablation characterized in that an at least partially flexible wire is used as the cathode, on which chen
  • a) preferably spherical bodies (cathode balls) are attached, which act as cathodes and
  • b) preferably spherical bodies made of a material with a high specific electrical resistance are attached, which guarantee a predetermined distance of the anode or the anode balls from the component to be polished.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man die bevorzugt kugelförmigen Körper gemäß a) und b) abwechselnd auf dem Draht anordnet.3. The method according to claims 1 or 2, characterized in that the preferably spherical bodies according to a) and b) arranged alternately on the wire. 4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man die Anode/Kathode während des Beschichtungs- oder Polier­ vorganges bewegt und das zu bearbeitende Bauteil ruht. 4. The method according to claims 1 to 3 , characterized in that the anode / cathode is moved during the coating or polishing process and the component to be machined is at rest. 5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass man die Innenseiten von Apparateteilen, Bohrungen oder Rohrleitungen beschichtet oder poliert.5. The method according to claims 1 to 4, characterized in that the inside of apparatus parts, bores or Pipes coated or polished. 6. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass man im Fall der Beschichtung zuerst eine bevorzugt Nickel enthaltende Haftschicht aufträgt, auf welche anschlie­ ßend eine zweite Beschichtungsschicht aufgetragen wird, wobei die zweite Beschichtungsschicht aus anderen Materialien be­ stehen kann.6. The method according to claims 1 to 4, characterized in that one prefers one in the case of coating Applies nickel-containing adhesive layer, which then a second coating layer is applied, wherein the second coating layer made of other materials can stand. 7. Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 6 enthaltend eine zumindest teilweise flexible Anode, auf welcher
  • a) ein oder mehrere bevorzugt kugelförmige Körper (Anoden­ kugeln) angebracht sind, und
  • b) ein oder mehrere bevorzugt kugelförmige Körper aus einem Material mit hohem spezifischen elektrischen Widerstand angebracht sind, welche einen vorgegebenen Abstand der Anode bzw. der Anodenkugeln von dem zu beschichtenden Bauteil gewährleisten.
7. Device for performing the method according to claims 1 to 6 containing an at least partially flexible anode on which
  • a) one or more preferably spherical bodies (anode balls) are attached, and
  • b) one or more preferably spherical bodies made of a material with high specific electrical resistance are attached, which ensure a predetermined distance of the anode or the anode balls from the component to be coated.
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Cited By (2)

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WO2007095434A2 (en) * 2006-02-10 2007-08-23 Masco Corporation Internal coating technique for non-cylindrical components
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