DE10102145A1 - Plattiervorbehandlungsvorrichtung und Plattierbehandlungsvorrichtung - Google Patents

Abstract

Es werden eine Plattiervorbehandlungsvorrichtung, bei der eine Plattiervorbehandlungsflüssigkeit gleichmäßig zwischen einer Kathode und einem zu behandelnden Gegenstand fließt, und eine Plattierbehandlungsvorrichtung bereitgestellt, die auch bei einem Mehr-Zylinder-Motor verwendbar ist. DOLLAR A Bei der erfindungsgemäßen Plattiervorbehandlungsvorrichtung ist eine zylindrische Kathode (10) in einer Fixiereinrichtung (3) angeordnet, in der ein hohler Abschnitt ausgeformt ist, und ein zu behandelnder, zylindrischer Gegenstand (17) wird auf der Fixiereinrichtung (3) befestigt, so daß die Kathode (10) in dem zu behandelnden Gegenstand (17) angeordnet ist, wobei ein unterer Abschnitt (40) der Kathode (10) so ausgeführt ist, daß er einen kleineren Durchmesser als ein oberer Kathodenabschnitt (41) aufweist. Es sind außerdem mehrere hohle Abschnitte in der Fixiereinrichtung (3) und den Kathoden (10) bereitgestellt und in jedem Zylinder ist ein Thermometer (25) angeordnet. DOLLAR A Die erfindungsgemäße Plattierbehandlungsvorrichtung umfaßt eine Auslaßeinrichtung (103), in der ein hohler Abschnitt (105) ausgeformt und an der, auf einer oberen Stirnfläche (108), ein zu behandelnder, zylindrischer Gegenstand (117) befestigbar ist, eine zylindrische Anode (110), welche so angeordnet ist, daß ihr oberes Ende (106) über die obere Stirnfläche (108) der Auslaßeinrichtung (103) hinausragt, und einen Plattierflüssigkeitsbehälter (115), welcher mit der Anode (110) und der Auslaßeinrichtung (103) über ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Plattiervorbehandlungs­ vorrichtung, die bei der Durchführung einer Plattierbehandlung an der inneren Umfangsfläche eines zu behandelnden Gegenstandes verwendet wird, der eine zylindrische Gestalt aufweist, wie etwa ein Zylinderblock, und betrifft ferner eine Plattierbe­ handlungsvorrichtung, die bei der Durchführung einer Hochge­ schwindigkeitsplattierbehandlung an der inneren Umfangsfläche eines zu behandelnden Gegenstandes verwendet wird, der eine zylindrische Gestalt aufweist, wie etwa ein Zylinderblock.

Für gewöhnlich wird vor dem Plattieren eine Plattiervorbehand­ lung durchgeführt, beispielsweise durch elektrolytisches Ätzen, um die Haftung der Belagschicht auf einem Grundmaterial zu verbessern. Bei der Vorbehandlung durch elektrolytisches Ätzen steigt mit den Zustandswerten Flüssigkeitstemperatur, Strö­ mungsrate und Strommenge auch das Ausmaß der Ätzung.

Als Beispiel für das herkömmliche elektrolytische Ätzen sei ein Verfahren zur Plattiervorbehandlung genannt, das in dem japani­ schen Patent mit der vorläufigen Veröffentlichungsnr. 11-1795 offenbart ist, bei dem elektrolytisches Ätzen in einer Vorbe­ handlungsflüssigkeit durchgeführt wird, wobei eine siliziumhal­ tige Aluminiumlegierung als Anode dient.

Wenn jedoch die Innenfläche eines zu behandelnden, zylindri­ schen Gegenstandes, wie etwa ein Zylinderblock, einer Vorbe­ handlung unterzogen wird, ist die Strömungsgeschwindigkeit der Vorbehandlungsflüssigkeit zwischen der Innenfläche der Zylin­ derbohrung und einer Kathode instabil, so daß die Strömungsra­ te, einer der zuvor beschriebenen Zustandswerte, ungleichmäßig ist. Somit variiert das Ätzausmaß in Abhängigkeit von dem zu behandelnden Bereich. Darüber hinaus ist, bei einem Zylinder­ block für einen Mehr-Zylinder-Motor, die Flüssigkeitstempera­ tur, einer der vorstehend beschriebenen Zustandswerte, zwischen den Zylindern ungleichmäßig, so daß Abweichungen im Ätzausmaß auftreten können. Der Grund dafür besteht darin, daß, sogar wenn die Flüssigkeitstemperatur der Vorbehandlungsflüssigkeit in einem Vorbehandlungsflüssigkeitsbehälter konstant gehalten wird, die dem Zylinderblock zugeführte Spannung die Flüssig­ keitstemperatur erhöht. Ein weiterer Grund besteht darin, daß, da die äußere Gestalt der Zylinder unterschiedlich ist, ein Unterschied in der Flüssigkeitstemperatur zwischen den Zylin­ dern auftritt.

Wenn die Plattierbehandlung in diesem Zustand durchgeführt wird, hat eine Belagschicht, die in einem Bereich ausgeformt ist, in dem das Ätzausmaß gering ist, eine geringere Haftung als die, die in einem Bereich ausgeformt ist, in dem das Ätzausmaß hoch ist, so daß die Haftung der Belagschicht in diesen Bereichen ebenfalls unterschiedlich ist. Daher war es bislang schwierig, einen Zylinderblock durch elektrolytisches Ätzen einer Plattiervorbehandlung zu unterziehen.

Andererseits wird üblicherweise, wenn ein zu behandelnder, zylindrischer Gegenstand, wie etwa ein Zylinderblock, einer galvanischen Oberflächenbehandlung unterzogen wird, das Hochge­ schwindigkeitsplattieren manchmal durch Erhöhen der Stromdichte oder durch Verringern eines Anode-Kathode-Abstands zwischen der Elektrode und dem zu behandelnden Gegenstand durchgeführt, um die Produktivität zu steigern.

Zunächst wird der Fall erläutert, in dem die Stromdichte erhöht wird. Wenn beispielsweise SiC in Form von Ni-P-SiC oder Ni-SiC als Belagschicht abgeschieden wird, ist, sofern die Strömung der Plattierflüssigkeit ungleichmäßig ist, die Abscheidung von SiC ebenfalls ungleichmäßig, so daß hinsichtlich der Ver­ schleißbeständigkeit der Zylinder ein Problem auftritt. Ferner kann bei einer hohen Stromdichte eine anormale Abscheidung der Belagschicht, die als "verbrannte Auflage" bezeichnet wird, in einem Bereich auftreten, in dem die Plattierflüssigkeit langsam fließt.

Des weiteren neigt, wenn der Anode-Kathode-Abstand zwischen der Elektrode und dem zu behandelnden Gegenstand gering ist, die Strömung der Plattierflüssigkeit in einem Spalt zwischen dem zu behandelnden Gegenstand und der Anode dazu, ungleichmäßig zu sein, so daß eine fehlerhafte Belagschicht, wie etwa eine verbrannte Auflage, entsteht und somit keine gute Plattierbe­ handlung durchgeführt werden kann. Darüber hinaus wurde bislang eine Anode verwendet, in der lösbare Nickelpellets in einem lattenförmigen Titankorb aufgenommen sind. Da jedoch die äußere Umfangsfläche dieser Anode eine Wellenform aufweist, wird die Stärke der Belagschicht, die an der inneren Umfangsfläche des zu behandelnden Gegenstandes ausgeformt wird, aufgrund der wellenförmigen Gestalt der äußeren Umfangsfläche der Anode ungleichmäßig ausgebildet, wenn der Anode-Kathode-Abstand nur 1 bis 5 mm beträgt. Folglich kann keine gute Plattierbehandlung vorgenommen werden.

Ein ungünstiger Einfluß, der durch die ungleichmäßige Strömung der Plattierflüssigkeit verursacht wird, tritt leichter auf, wenn der Anode-Kathode-Abstand, das heißt der Abstand zwischen der Anode und der Innenfläche des zu behandelnden Gegenstandes, gering ist. Folglich ist eine gleichmäßige Strömung der Plat­ tierflüssigkeit äußerst wichtig.

Ein Beispiel für die Bereitstellung einer gleichmäßigen Strö­ mung der Plattierflüssigkeit ist in dem japanischen Patent mit der Veröffentlichungsnr. 8-16278 offenbart. Dieser Stand der Technik ist jedoch zur Verwendung bei einer Hochgeschwindig­ keitsplattierung nach wie vor unzureichend und es ist eine erhöhte Gleichmäßigkeit der Plattierflüssigkeit erforderlich. Wenn ein Mehr-Zylinder-Zylinderblock plattiert wird, müssen die Zylinder so gebaut sein, daß sie einander nicht beeinträchti­ gen.

Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die vorstehenden Probleme zu lösen, und es ist demgemäß Aufgabe der Erfindung, eine Plattiervorbehandlungsvorrichtung, die einen zu behandeln­ den, zylindrischen Gegenstand, wie etwa einen Zylinderblock, gleichmäßig ätzen kann, und die auch bei einem Mehr-Zylinder- Zylinderblock verwendbar ist, ohne daß Abweichungen zwischen den Zylindern auftreten, sowie eine Plattierbehandlungsvorrich­ tung bereitzustellen, die bewirken kann, daß eine Plattierflüs­ sigkeit zwischen einer Anode und einem zu behandelnden Gegenstand fließt, und die auch bei einem Mehr-Zylinder- Zylinderblock verwendbar ist.

Zur Lösung der vorstehenden Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung eine Plattiervorbehandlungsvorrichtung bereit, bei der eine zylindrische Kathode in einer Fixiereinrichtung ange­ ordnet ist, in der ein hohler Abschnitt ausgeformt ist, und ein zu behandelnder, zylindrischer Gegenstand auf der Fixierein­ richtung befestigt wird, so daß die Kathode in dem zu behan­ delnden Gegenstand angeordnet ist, wobei eine untere Kathode oder ein unterer Abschnitt der Kathode so ausgeführt ist, daß er einen kleineren Durchmesser als eine obere Kathode oder ein oberer Kathodenabschnitt aufweist, wodurch der Rauminhalt eines unteren Hohlraums, der zwischen dem unteren Kathodenabschnitt und der Fixiereinrichtung ausgeformt ist, größer ist als der eines oberen Hohlraums, der zwischen dem oberen Kathodenab­ schnitt und dem zu behandelnden Gegenstand ausgeformt ist.

Gemäß der vorstehend beschriebenen Plattiervorbehandlungsvor­ richtung kann, da eine Plattiervorbehandlungsflüssigkeit mit einer gleichmäßigen Strömungsgeschwindigkeit in den zu behan­ delnden Gegenstand fließt, die gesamte Innenfläche des zu behandelnden Gegenstands gleichmäßiges geätzt werden, wodurch die Haftung der Belagschicht verbessert und somit die schlechte Haftung verringert wird.

Bei der Plattiervorbehandlungsvorrichtung gemäß einer Ausfüh­ rung der vorliegenden Erfindung ist die Kathode außerdem so konfiguriert, daß sie in eine obere und eine untere Kathode teilbar ist.

Daher kann, wenn an der Kathode Wartungsarbeiten durchgeführt werden, nur die obere Kathode oder nur die untere Kathode bequem ausgetauscht werden. Des weiteren kann ein Zylinderblock mit unterschiedlichem Bohrungsdurchmesser einer Vorbehandlung unterzogen werden.

Ferner sind bei der Plattiervorbehandlungsvorrichtung gemäß einer anderen Ausführung der vorliegenden Erfindung mehrere hohle Abschnitte in der Fixiereinrichtung und den Kathoden bereitgestellt und in jedem Zylinder ist ein Thermometer ange­ ordnet.

Dadurch kann, sogar bei einem Mehr-Zylinder-Motor, die Tempera­ tur der in jedem der Zylinder enthaltenen Vorbehandlungsflüs­ sigkeit erfaßt und die Flüssigkeitstemperatur, durch geeignetes Regeln des Stromwertes und der Strömungsrate der Vorbehand­ lungsflüssigkeit in Abhängigkeit von der Temperatur, konstant gehalten werden. Daher gibt es keine Abweichungen des Ätzausma­ ßes zwischen den Zylindern und die Haftung der Belagschicht ist verbessert, so daß die vorliegende Erfindung auch bei einem Mehr-Zylinder-Zylinderblock verwendbar ist.

Zur Lösung der vorstehenden Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung eine Plattierbehandlungsvorrichtung bereit, bei der eine Plattierflüssigkeit von einem Plattierflüssigkeitsbehälter einer Anode zugeführt wird, in welcher ein hohler Abschnitt für die zugeführte Plattierflüssigkeit ausgeformt ist, und zwar in einem Zustand, in dem ein elektrischer Strom in einem zu behan­ delnden, zylindrischen Gegenstand und der Anode fließt, sich die Flüssigkeit in den zu behandelnden Gegenstand über ein oberes Ende der Anode ergießt, und zwischen der Außenfläche der Anode und der Innenfläche des zu behandelnden Gegenstandes fließt, ferner zwischen der Außenfläche der Anode und der Innenfläche einer Auslaßeinrichtung fließt und zu dem Plattier­ flüssigkeitsbehälter zurückgeführt wird, wodurch die Innenflä­ che des zu behandelnden Gegenstandes plattiert wird, wobei der Durchmesser eines unteren Abschnitts der Anode, der in einem hohlen Abschnitt der Auslaßeinrichtung angeordnet ist, kleiner ist als der Durchmesser eines oberen Anodenabschnitts, der in dem zu behandelnden Gegenstand angeordnet ist.

Gemäß der vorstehend beschriebenen Plattierbehandlungsvorrich­ tung wird, da ein Anode-Kathode-Abstand zwischen der Außenflä­ che der Anode und der Innenfläche der Auslaßeinrichtung größer ausgeführt ist als ein Anode-Kathode-Abstand zwischen der Außenfläche der Anode und der Innenfläche des zu behandelnden Gegenstandes, in der Auslaßeinrichtung ein Puffereffekt er­ zeugt, so daß die Plattierflüssigkeit gleichmäßig in den zu behandelnden Gegenstand strömt. Dadurch können, wenn ein Hoch­ geschwindigkeitsplattieren durchgeführt wird, eine fehlerhafte Abscheidung, wie etwa eine verbrannte Auflage, verhindert und eine verkürzte Behandlungsdauer sowie reduzierte Behandlungsko­ sten erzielt werden.

Die vorstehend beschriebene Plattierbehandlungsvorrichtung ist vorzugsweise so ausgeführt, daß sie die Auslaßeinrichtung, in der ein hohler Abschnitt ausgeformt und an der, auf einer oberen Stirnfläche, ein zu behandelnder, zylindrischer Gegen­ stand befestigbar ist, die zylindrische Anode, welche so ange­ ordnet ist, daß ihr oberes Ende über die obere Stirnfläche der Auslaßeinrichtung hinausragt, und den Plattierflüssigkeitsbe­ hälter umfaßt, welcher mit der Anode und der Auslaßeinrichtung über Rohre verbunden ist, wobei der zu behandelnde, zylindri­ sche Gegenstand auf der oberen Stirnfläche der Auslaßeinrich­ tung befestigt und der obere Abschnitt der Anode in dem zu behandelnden Gegenstand angeordnet ist.

Darüber hinaus wird bei der Plattierbehandlungsvorrichtung gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung als Anode eine unlösliche Anode verwendet.

Wenn die unlösliche Anode verwendet wird, kann der Anode- Kathode-Abstand weiter verringert werden, so daß die Plattier­ behandlungsdauer weiter verkürzt werden kann. Wenn beispiels­ weise ein Zylinderblock als zu behandelnder Gegenstand verwendet wird, kann der Anode-Kathode-Abstand erfindungsgemäß auf 1 bis 5 mm verringert werden, obgleich der herkömmliche Anode-Kathode-Abstand 5 mm und mehr betragen muß.

Bei der Plattierbehandlungsvorrichtung gemäß einer anderen Ausführung der vorliegenden Erfindung ist die Anode ferner so konfiguriert, daß sie in eine obere Anode und eine untere Anode teilbar ist.

Daher kann, wenn an der Elektrode Wartungsarbeiten durchgeführt werden, nur die obere Anode oder nur die untere Anode bequem ausgetauscht werden.

Bei der Plattierbehandlungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung sind weiterhin mehrere hohle Abschnitte in der Auslaßeinrichtung und den Anoden be­ reitgestellt, wodurch die Plattierbehandlung auch an einem Mehr-Zylinder-Motor durchgeführt werden kann.

Wie vorstehend in bezug auf die erfindungsgemäße Plattiervorbe­ handlungsvorrichtung beschrieben, wird durch den in der Fi­ xiereinrichtung ausgeformten, unteren Hohlraum ein Puffereffekt erzeugt, so daß die Plattiervorbehandlungsflüssigkeit gleichmä­ ßig in den zu behandelnden Gegenstand fließt. Daher können, wenn ein Hochgeschwindigkeitsplattieren durchgeführt wird, eine fehlerhaftes Abscheidung, wie etwa eine verbrannte Auflage, verhindert und eine verkürzte Behandlungsdauer sowie reduzierte Behandlungskosten erzielt werden.

Andererseits wird bei der erfindungsgemäßen Plattierbehand­ lungsvorrichtung in der Auslaßeinrichtung ein Puffereffekt erzeugt, so daß die Plattierflüssigkeit gleichmäßig in den zu behandelnden Gegenstand fließt. Folglich können, wenn ein Hochgeschwindigkeitsplattieren durchgeführt wird, eine fehler­ hafte Abscheidung, wie etwa eine verbrannte Auflage, verhindert und eine verkürzte Behandlungsdauer sowie reduzierte Behand­ lungskosten erzielt werden.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Plat­ tiervorbehandlungsvorrichtung;

Fig. 2 ist eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Plat­ tierbehandlungsvorrichtung, bei der der Durchmesser ei­ ner unteren Anode kleiner ist als der einer oberen Anode; und

Fig. 3 ist eine Schnittansicht einer Plattierbehandlungsvor­ richtung, die eine Anode mit unteren und oberen Ab­ schnitten gleichen Durchmessers verwendet.

Zunächst wird eine Plattiervorbehandlungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im Detail und unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung beschrieben.

Eine Plattiervorbehandlungsvorrichtung 1 umfaßt gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wie in Fig. 1 gezeigt, eine Fixiereinrichtung 3, in der ein hohler Abschnitt ausgeformt ist, eine zylindrische Kathode 10, die in der Fi­ xiereinrichtung 3 so angeordnet ist, daß ihr oberes Ende 6 über eine obere Stirnfläche 8 der Fixiereinrichtung 3 hinausragt, einen Plattiervorbehandlungsflüssigkeitsbehälter 15, der mit der Fixiereinrichtung 3 und der Kathode 10 über Rohre 12 bzw. 13 verbunden ist, Stromquellen 19 und 20, die mit einem Zylin­ derblock 17, der ein zu behandelnder Gegenstand ist, bzw. der Kathode 10 verbunden sind, und ein Thermometer 25, das in einem Kurbelgehäuseabschnitt 23 des Zylinderblocks 17 angeordnet ist.

Die Fixiereinrichtung 3 ist von einer Seitenplatte 27, die eine zylindrische Gestalt aufweist, und einer Bodenplatte 28 umge­ ben, wobei der hohle Abschnitt durch die Seitenplatte 27 und die Bodenplatte 28 gebildet wird. Der Durchmesser des hohlen Abschnitts ist ungefähr gleich dem Durchmesser eines hohlen Abschnitts einer Zylinderbohrung 30 des Zylinderblocks 17 ausgeführt, wobei ein Dichtelement 31 auf der oberen Stirnflä­ che 8 der Seitenplatte 27 angeordnet ist. Als Dichtelement 31 wird bevorzugt ein Material verwendet, das Elastizität besitzt, so daß es seine Dichtwirkung in bezug auf den Zylinderblock 17 aufrechterhalten kann. Es ist außerdem ein Einlaßanschluß 33 am unteren Abschnitt der Fixiereinrichtung 3 bereitgestellt, wobei die Fixiereinrichtung 3 mit dem Plattiervorbehandlungsflüssig­ keitsbehälter 15 über den Einlaßanschluß 33 durch das Rohr 12 verbunden ist. An einer Stelle im Verlauf des Rohres 12 ist eine Pumpe 34 angeordnet, die eine in dem Vorbehandlungsflüs­ sigkeitsbehälter 15 befindliche Vorbehandlungsflüssigkeit 37 unter Druck fördern kann.

Die Kathode 10, die eine zylindrische Gestalt aufweist, deren Inneres hohl ist, ist vertikal angeordnet, so daß sie durch die hohlen Abschnitte des Zylinderblockes 17 und der Fixiereinrich­ tung 3 tritt. Die Kathode 10 ist in zwei Abschnitte geteilt, einen unteren und einen oberen, welche voneinander abnehmbar ausgeführt sind. Ein oberes Ende 40a einer unteren Kathode 40, welche im unteren Bereich angeordnet ist, hat eine Höhe, die in etwa der Höhe der oberen Stirnfläche 8 der Fixiereinrichtung 3 entspricht, wobei das obere Ende 6 einer oberen Kathode 41, die im oberen Bereich angeordnet ist, in einer Höhe angebracht ist, die in etwa der Höhe einer Kante 23a des Kurbelgehäuseab­ schnitts 23 des Zylinderblockes 17 entspricht. Der Durchmesser der unteren Kathode 40 ist kleiner ausgeführt als der Durchmes­ ser der oberen Kathode 41. Obgleich der Durchmesser der unteren Kathode 40 nur geringfügig kleiner als der der oberen Kathode 41 sein muß, sollte der Größenunterschied zwischen den Durch­ messern bevorzugt beispielsweise 5 mm und mehr betragen. Wie in Fig. 1 gezeigt, ist der Durchmesser der unteren Kathode 40 an deren oberem Abschnitt auf einen Durchmesser erweitert, der ungefähr dem Durchmesser der oberen Kathode 41 an deren unterem Ende entspricht.

Daher hat ein oberer Hohlraum 44, der zwischen der äußeren Umfangsfläche der oberen Kathode 41 und der Innenfläche der Zylinderbohrung 30 ausgeformt ist, einen geringeren Rauminhalt als ein unterer Hohlraum 45, der zwischen der äußeren Umfangs­ fläche der unteren Kathode 40 und der inneren Seitenfläche der Fixiereinrichtung 3 ausgeformt ist. Am unteren Ende der unteren Kathode 40 ist ein Auslaßanschluß 48 bereitgestellt.

Wie vorstehend beschrieben ist das Rohr 12, das sich vom Ein­ laßanschluß 33 der Fixiereinrichtung 3 erstreckt, mit dem Plattiervorbehandlungsflüssigkeitsbehälter 15 über die Pumpe 34 verbunden, wobei der Plattiervorbehandlungsflüssigkeitsbehälter 15 auch mit dem Auslaßanschluß 48 der unteren Kathode 40 über das Rohr 13 verbunden ist. Demzufolge wird dem unteren Hohlraum 45 der Fixiereinrichtung 3 die Vorbehandlungsflüssigkeit 37 aus dem Plattiervorbehandlungsflüssigkeitsbehälter 15 zugeführt und steigt in den oberen Hohlraum 44 auf. Danach fließt die Vorbe­ handlungsflüssigkeit 37 über das obere Ende 6 der oberen Katho­ de 41 in die obere Kathode 41 und über den Auslaßanschluß 48 der unteren Kathode 40 in den Plattiervorbehandlungsflüssig­ keitsbehälter 15 zurück.

Ein zu behandelnder Gegenstand, der durch die vorstehend be­ schriebene Plattiervorbehandlungsvorrichtung 1 behandelt werden kann, ist ein zylindrisches Teil, in dem ein hohler Abschnitt ausgeformt ist, wie etwa ein Zylinderblock 17, wie in Fig. 1 gezeigt, wobei die Plattiervorbehandlung an der Innenfläche des hohlen Abschnitts durchgeführt wird.

Wie in Fig. 1 gezeigt, wird der Zylinderblock 17 an der Plat­ tiervorbehandlungsvorrichtung 1 in einem vertikal umgekehrten Zustand angebracht. Das heißt, wenn sich der Zylinderblock 17 in einem Zustand befindet, in dem er in einem Fahrzeug montiert ist, befindet sich der Kurbelgehäuseabschnitt 23, dessen unte­ rer Abschnitt sich nach außen ausdehnt, unten und ein Zylinder­ kopf oben, wobei die Zylinderbohrung 30, in der ein Kolben (nicht gezeigt) verschieblich aufgenommen wird, im Zylinderkopf ausgeformt ist. Daher befindet sich, wenn der Zylinderblock 17 umgedreht ist, der Kurbelgehäuseabschnitt 23 oben und eine Zylinderkopfstirnfläche unten. Die Zylinderkopfstirnfläche des Zylinderblockes 17 wird in Kontakt mit dem Dichtelement 31 gebracht, das auf der Fixiereinrichtung 3 angeordnet ist, wobei die untere Stirnfläche des Kurbelgehäuseabschnitts 23 in Kon­ takt mit einem Dichtelement 50 gebracht wird, wodurch sowohl das obere als auch das untere Ende des Zylinderblockes 17 abgedichtet ist.

Es folgt eine Beschreibung der Strömung und des Verhaltens der Plattiervorbehandlungsflüssigkeit 37 in der Plattiervorbehand­ lungsvorrichtung 1 mit der vorstehend beschriebenen Bauweise.

Zunächst wird die Vorbehandlungsflüssigkeit 37 aus dem Plat­ tiervorbehandlungsflüssigkeitsbehälter 15 durch die Antriebs­ kraft der Pumpe 34 über das Rohr 12 dem unteren Hohlraum 45 der Fixiereinrichtung 3 zugeführt. Dann steigt die Vorbehandlungs­ flüssigkeit 37 von dem unteren Hohlraum 45 in den oberen Hohl­ raum 44 auf. Da der untere Hohlraum 45 einen größeren Rauminhalt als der obere Hohlraum 45 hat, erfüllt der untere Hohlraum 45 die Rolle eines sogenannten Puffers. Dadurch wird die Strömungsgeschwindigkeit der Vorbehandlungsflüssigkeit 37, die entlang dem oberen Hohlraum 44 emporsteigt, vereinheit­ licht, so daß die gesamte Innenfläche der Zylinderbohrung 30 gleichmäßig einem elektrolytischen Ätzen unterzogen wird. Als nächstes fließt die Vorbehandlungsflüssigkeit 37 über und strömt durch eine im oberen Ende 6 der oberen Kathode ausge­ formte Öffnung in die obere Kathode 41, und wird dann über den Auslaßanschluß 48 der unteren Kathode 40 über das Rohr 13 dem Plattiervorbehandlungsflüssigkeitsbehälter 15 zugeführt.

Als nächstes wird eine Plattierbehandlungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im Detail und unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrie­ ben.

Eine Plattierbehandlungsvorrichtung 101 umfaßt gemäß dem Aus­ führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wie in Fig. 2 gezeigt, eine Auslaßeinrichtung 103, in der ein hohler Ab­ schnitt 105 ausgeformt ist, eine zylindrische Anode 110, die in dem hohlen Abschnitt 105 der Auslaßeinrichtung 103 so angeord­ net ist, daß ein oberes Ende 106 derselben über eine obere Stirnfläche 108 der Auslaßeinrichtung 103 hinausragt, einen Plattierflüssigkeitsbehälter 115, der mit der Auslaßeinrichtung 103 und der Anode 110 über Rohre 112 bzw. 113 verbunden ist, und Stromquellen 119 und 120, die mit einem Zylinderblock 117, der der zu behandelnde Gegenstand ist, bzw. der Anode 110 verbunden sind.

Die Auslaßeinrichtung 103 ist von einer Seitenplatte 122, die eine zylindrische Gestalt aufweist, und einer Bodenplatte 123 umgeben, wobei ein dünnes Dichtmaterial 125 auf der oberen Stirnfläche 108 der Seitenplatte 122 angeordnet ist. Als Dicht­ material 125 wird bevorzugt ein Material verwendet, das Elasti­ zität besitzt, so daß es seine Dichtwirkung in bezug auf den Zylinderblock 117 aufrechterhalten kann. Es ist außerdem ein Plattierflüssigkeitsauslaßanschluß 126 am unteren Abschnitt der Auslaßeinrichtung 103 bereitgestellt, wobei die Auslaßeinrich­ tung 103 mit dem Plattierflüssigkeitsbehälter 115 über den Plattierflüssigkeitsauslaßanschluß 126 durch das Rohr 112 verbunden ist.

Die Anode 110, die eine zylindrische Gestalt aufweist, deren Inneres hohl ist, ist vertikal angeordnet, so daß sie durch einen hohlen Abschnitt 128 des Zylinderblockes 117 und den hohlen Abschnitt 105 der Auslaßeinrichtung 103 tritt. Die Anode 110, die eine unlösliche Anode ist, ist in zwei Abschnitte geteilt, einen unteren und einen oberen, welche voneinander abnehmbar ausgeführt sind. Ein oberes Ende 130a einer unteren Anode 130, welche im unteren Bereich angeordnet ist, hat eine Höhe, die in etwa der Höhe der oberen Stirnfläche 108 der Auslaßeinrichtung 103 entspricht, wobei das obere Ende 106 einer oberen Anode 131, die im oberen Bereich angeordnet ist, in einer Höhe angebracht ist, die in etwa der Höhe einer Kante 133a eines Kurbelgehäuseabschnitts 133 des Zylinderblockes 117 entspricht, der ein zu behandelnder Gegenstand ist. Der Durch­ messer der unteren Anode 130 ist kleiner ausgeführt als der Durchmesser der oberen Anode 131. Obgleich der Durchmesser der unteren Anode 130 nur geringfügig kleiner als der der oberen Anode 131 sein muß, sollte der Größenunterschied zwischen den Durchmessern bevorzugt beispielsweise 10 mm und mehr betragen.

Als Anode 110 kann bevorzugt beispielsweise eine Anode, bei der die Oberfläche eines aus Titan bestehenden, zylindrischen Grundmaterials mit Platin überzogen ist, eine Anode aus plat­ tiertem Material, bei der ein dünnes Blech aus Platin mit einem aus Titan bestehenden, zylindrischen Grundmaterial verbunden ist, oder eine Anode verwendet werden, bei der die Oberfläche eines aus Titan bestehenden, zylindrischen Grundmaterials mit einer Iridiumoxidschicht überzogen ist.

Daher ist ein Anode-Kathode-Abstand, der ein Spalt (Abstand) zwischen der äußeren Umfangsfläche der oberen Anode 131 und der Innenfläche des Zylinderblocks 117 ist, kleiner ausgeführt als ein Anode-Kathode-Abstand, der ein Spalt (Abstand) zwischen der äußeren Umfangsfläche der unteren Anode 130 und der Innenfläche der Auslaßeinrichtung 103 ist. Die obere Anode 131 ist bei­ spielsweise in einem Zustand angeordnet, in dem sie von der Innenfläche einer Zylinderbohrung im Zylinderblock 117 durch einen Spalt von 1 bis 5 mm abgesetzt ist, welcher dazwischen ausgeformt und im wesentlichen parallel zur Innenfläche der Zylinderbohrung ist. Es ist ferner ein Plattierflüssigkeitsein­ laßanschluß 135 am unteren Ende der unteren Anode 130 bereitge­ stellt.

Wie vorstehend beschrieben ist das Rohr 112, das sich vom Plattierflüssigkeitsauslaßanschluß 126 der Auslaßeinrichtung 103 erstreckt, mit dem Plattierflüssigkeitsbehälter 115 verbun­ den, wobei der Plattierflüssigkeitsbehälter 115 außerdem mit dem unteren Ende der unteren Anode 130 über die Pumpe 136 durch das Rohr 113 verbunden ist. Demzufolge wird der Anode 110 Plattierflüssigkeit 138 aus dem Plattierflüssigkeitsbehälter 115 zugeführt, wobei die Plattierflüssigkeit 138, nachdem an der Innenfläche des Zylinderblockes 117 eine Plattierbehandlung durchgeführt wurde, in den Plattierflüssigkeitsbehälter 115 zurückfließt.

Ein zu behandelnder Gegenstand, der durch die vorstehend be­ schriebene Plattierbehandlungsvorrichtung 101 behandelt werden kann, ist ein zylindrisches Teil, wie etwa ein Zylinderblock 117, wie in Fig. 2 gezeigt, wobei die Plattierbehandlung an der Innenfläche des zylindrischen Teils durchgeführt wird.

Wie in Fig. 2 gezeigt, wird der Zylinderblock 117 an der Plat­ tierbehandlungsvorrichtung 101 in einem vertikal umgekehrten Zustand angebracht. Das heißt, wenn sich der Zylinderblock 117 in einem Zustand befindet, in dem er in einem Fahrzeug montiert ist, befindet sich der Kurbelgehäuseabschnitt 133, dessen unterer Abschnitt sich nach außen ausdehnt, unten und ein Zylinderkopf oben, wobei die Zylinderbohrung, in der ein Kolben (nicht gezeigt) verschieblich aufgenommen wird, im Zylinderkopf ausgeformt ist. Daher befindet sich, wenn der Zylinderblock 117 umgedreht ist, der Kurbelgehäuseabschnitt 133 oben und der Zylinderkopfabschnitt unten. Eine Zylinderkopfstirnfläche des Zylinderblockes 117 wird in Kontakt mit dem Dichtmaterial 125 gebracht, das auf der oberen Stirnfläche 108 der Auslaßeinrich­ tung 103 angeordnet ist, wobei die untere Stirnfläche des Kurbelgehäuseabschnitts 133 in Kontakt mit einem Dichtelement 140 gebracht wird, wodurch sowohl das obere als auch das untere Ende des Zylinderblockes 117 abgedichtet ist. Die vorstehend beschriebene obere Anode 131 ist in einer Höhe angeordnet, die der der Innenfläche der Zylinderbohrung entspricht.

Es folgt eine Beschreibung der Strömung und des Verhaltens der Plattierflüssigkeit 138 in der Plattierbehandlungsvorrichtung 101 mit der vorstehend beschriebenen Bauweise. Bei der vorlie­ genden Erfindung wird eine Hochgeschwindigkeitsplattierbehand­ lung mittels einer Hochgeschwindigkeitsplattiereinrichtung bei einer hohen Stromdichte von 100 (A/dm²) und mehr durchgeführt.

Zunächst wird bewirkt, daß die Plattierflüssigkeit 138 von dem Plattierflüssigkeitsbehälter 115 durch die Antriebskraft der Pumpe 136 durch das Rohr 113 zur unteren Anode 130 fließt. Da in der unteren und oberen Anode 130 und 131 hohle Abschnitte ausgeformt sind, steigt die Plattierflüssigkeit 138 vom Inneren der unteren Anode 130 ins Innere der oberen Anode 131 und ergießt sich ins Innere des Kurbelgehäuseabschnitts 133 des Zylinderblocks 117 durch eine am oberen Ende 106 der oberen Anode 131 bereitgestellte Öffnung. Die Plattierflüssigkeit 138 sammelt sich vorübergehend im Kurbelgehäuseabschnitt 133, so daß das Innere des Kurbelgehäuseabschnitts 133 die Rolle eines sogenannten Puffereffekts erfüllt. Dadurch wird die Strömung der Plattierflüssigkeit 138 vereinheitlicht. Danach fließt die Plattierflüssigkeit 138 zwischen der oberen Anode 131 und der Innenfläche der Zylinderbohrung nach unten. Wie vorstehend beschrieben ist der Anode-Kathode-Abstand an der unteren Anode 130 größer als der an der oberen Anode 131, so daß die Plat­ tierflüssigkeit 138, aufgrund des Puffereffekts, zwischen der unteren Anode 130 und der Auslaßeinrichtung 103 gleichmäßig und ruhig fließt. Ein synergistischer Effekt, der durch die zwei Puffereffekte verursacht wird, kann eine gleichmäßige Strömung der Plattierflüssigkeit 138 vom Inneren des Kurbelgehäuseab­ schnitts zur Auslaßeinrichtung 103 aufrechterhalten. Durch Erhöhen des Anode-Kathode-Abstands zwischen der Auslaßeinrich­ tung 103 und der unteren Anode 130 wird eine gegenseitige Beeinflussung der Zylinder des Zylinderblockes 117 beseitigt, so daß diese Vorrichtung auch bei einem Mehr-Zylinder-Motor verwendet werden kann.

Als nächstes wird die vorliegende Erfindung anhand von Beispie­ len näher erläutert.

Beispiel 1

Nachdem die Plattiervorbehandlung an der Innenfläche des Zylin­ derblockes 17 unter Verwendung der in Fig. 1 gezeigten Plat­ tiervorbehandlungsvorrichtung 1 durchgeführt wurde, wurde die Plattierbehandlung unter Verwendung einer nicht dargestellten Plattierbehandlungsvorrichtung durchgeführt. Die in der Plat­ tiervorbehandlungsvorrichtung 1 angeordnete Kathode 10 besteht aus der zylindrischen oberen Kathode 41 und der unteren Kathode 40, die, wie vorstehend beschrieben, einen kleineren Durchmes­ ser als die obere Kathode 41 hat, wobei diese oberen und unte­ ren Kathoden 41 und 40 voneinander trennbar sind.

Bezugnehmend auf die Bedingungen der Plattiervorbehandlungs­ flüssigkeit 37 betrug die Strömungsrate 10 Liter/Minute, die Konzentration an Phosphorsäure 300 g/Liter und die Flüssig­ keitstemperatur 65°C. Des weiteren betrug die Dichte des Stro­ mes, den man zwischen der Kathode 10 und dem Zylinderblock 17 fließen ließ, 50 A/dm². Das Thermometer 25 wurde in jedem Zylinder des Zylinderblockes 17 angeordnet. Die Vorbehandlung wurde an der Innenfläche des Zylinderblockes 17 durchgeführt, wobei die Strommenge und die Strömungsrate der Vorbehandlungs­ flüssigkeit angemessen geregelt wurden, so daß die Temperatur der Vorbehandlungsflüssigkeit 37 in jedem Zylinder konstant gehalten wurde. Dann wurde eine Plattierbehandlung durchge­ führt, um eine Ni-SiC- oder Ni-P-SiC-Belagschicht an der Innen­ fläche des Zylinderblockes 17 zu formen.

Dadurch wurde jeder Zylinder in einem beinahe gleichen Ausmaß geätzt und Abweichungen in der Haftung der Belagschicht zwi­ schen den Zylindern wurden ebenfalls beseitigt.

Beispiel 2

Die Innenfläche des Zylinderblocks 117 wurde bei verschiedenen Stromdichten unter Verwendung der in den Fig. 2 bzw. 3 gezeigten Plattierbehandlungsvorrichtungen 101 und 151 plat­ tiert. Wie vorstehend beschrieben, zeigt Fig. 2 die Plattierbe­ handlungsvorrichtung 101, bei der der Durchmesser der unteren Anode 130 kleiner ist als der der oberen Anode 131.

Im Gegensatz dazu, ist in Fig. 3 als Vergleichsbeispiel eine Plattierbehandlungsvorrichtung 151 gezeigt, die eine untere Anode 153 aufweist, deren Durchmesser beinahe gleich dem Durch­ messer der oberen Anode 131 ist. Die gesamte Bauweise der in Fig. 3 gezeigten Plattierbehandlungsvorrichtung 151 entspricht der in Fig. 2 gezeigten Plattierbehandlungsvorrichtung 101, mit Ausnahme der unteren Anode 153.

Bezugnehmend auf die Plattierbehandlungsbedingungen wurde die durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit der Plattierflüssig­ keit 138 in beiden Vorrichtungen 101 und 151 konstant gehalten, sie betrug 1,7 m/s, wobei sowohl der Anode-Kathode-Abstand der oberen Anode 131 in der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung 101 als auch die Anode-Kathode-Abstände der oberen Anode 131 und der unteren Anode 153 der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung 151 5 mm betrugen. Darüber hinaus wurden drei Stromdichten, 100, 120 und 150 (A/dm²), verwendet.

Tabelle 1

Die Kreismarkierung steht für einen zufriedenstellenden Zylin­ derblock, ohne fehlerhafte Abscheidung, wie etwa eine verbrann­ te Auflage, und die Kreuzmarkierung für einen Zylinderblock, bei dem eine fehlerhafte Abscheidung aufgetreten ist. Der Ausdruck "verbrannte Auflage" bezeichnet eine fehlerhafte Abscheidung, etwa dahingehend, daß aufgrund eines Mangels an zugeführten Ni-Ionen Wasserstoff erzeugt wird, so daß die nähere Umgebung der Kathode alkalisch wird, wodurch Ni(OH)x entsteht, das den Bereich schwarz färbt. Dieser Fehler tritt vor allem in einem Bereich auf, in dem die Strömung der Plat­ tierflüssigkeit 138 stagniert.

Gemäß Tabelle 1 führt die Verwendung der erfindungsgemäßen Plattierbehandlungsvorrichtung 101 zu einem guten Ergebnis, ohne daß bei einer der Stromdichten von 100 bis 150 (A/dm²) eine verbrannte Auflage entsteht. Eine derartige Anode 110 ermöglichte ein Hochgeschwindigkeitsplattieren und konnte das Auftreten verbrannter Auflagen eindämmen, wodurch eine zufrie­ denstellende Plattierbehandlung des Zylinderblockes 117 ermög­ licht wurde. Im Gegensatz dazu, führte die Verwendung der Plattierbehandlungsvorrichtung 151 gemäß dem Vergleichsbeispiel bei hohen Stromdichten von 120 und 150 (A/dm²) zu einer ver­ brannten Auflage. Diese verbrannte Auflage trat in einem Be­ reich auf, in dem die Strömung der Plattierflüssigkeit 138 ungleichmäßig war und eine niedrige Strömungsgeschwindigkeit hatte, wobei, ebenfalls bei dem Vergleichsbeispiel, aufgrund der ungleichmäßigen Strömung der Plattierflüssigkeit 138, das Eutektoid von SiC ebenfalls ungleichmäßig war.

Gemäß Beispiel 2 floß, durch Verkleinern des Durchmessers der unteren Anode 153, die Plattierflüssigkeit 138 sogar bei einem Anode-Kathode-Abstand von 1 bis 5 mm gleichmäßig. Darüber hinaus führte die Verwendung einer flachen, unlöslichen Anode, bei der die äußere Umfangsfläche der Anode 110 keine Unregelmä­ ßigkeiten aufwies, wie etwa eine Wellenform, zu einem konstan­ ten Anode-Kathode-Abstand zwischen jedem Abschnitt der Anode 110 und des Zylinderblocks 117. Somit konnte eine gute Belag­ schicht mit gleichmäßiger Schichtstärke und ohne verbrannte Auflage erreicht werden.

Beispiel 3

Als nächstes wurde der Zylinderblock 117 unter Verwendung der Anode mit der in Fig. 2 gezeigten Form plattiert, wobei ledig­ lich die Anode durch eine unlösliche Anode oder einen Titankorb ersetzt wurde. Bezugnehmend auf die Behandlungsbedingungen der Plattierbehandlung wurde die durchschnittliche Strömungsge­ schwindigkeit der Plattierflüssigkeit 138 in beiden Fällen konstant gehalten, sie betrug 1,7 m/s. Das Ergebnis ist in Tabelle 2 gezeigt.

Tabelle 2

Bei der unlöslichen Anode trat keine fehlerhafte Abscheidung auf, wie etwa eine verbrannte Auflage, und es konnte eine zufriedenstellende Plattierbehandlung bei jeder der Stromdich­ ten von 100 bis 150 (A/dm²) durchgeführt werden. Bei dem Titan­ korb jedoch trat bei Stromdichten von 120 bis 150 (A/dm²) eine fehlerhafte Abscheidung auf, wie etwa eine verbrannte Auflage. Darüber hinaus kann, da die äußere Umfangsfläche des Titankor­ bes eine Wellenform aufweist und die Maßgenauigkeit daher schlecht ist, ein geringer Anode-Kathode-Abstand einen Kurz­ schluß zwischen der Anode und dem zu behandelnden Gegenstand bewirken. Folglich muß der Anode-Kathode-Abstand größer als 5 mm sein.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend be­ schriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt und verschiedene Abwandlungen und Veränderungen können basierend auf dem techni­ schen Konzept der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden.

Obgleich beispielsweise die Kathode, die in obere und untere Abschnitte geteilt ist, gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung in bezug auf die Vorbehandlungsvorrichtung beschrie­ ben wurde, geschah dies für den Fall, daß die Plattiervorbe­ handlungsvorrichtung selbst vertikal angeordnet ist. Falls die Plattiervorbehandlungsvorrichtung schräg oder im wesentlichen horizontal angeordnet ist, ist eine in bezug auf die Strömungs­ richtung der Vorbehandlungsflüssigkeit in der Kathode auf der stromabwärts gerichteten Seite befindliche Kathode (die der unteren Kathode 40 entspricht) integral mit einer Kathode auf der stromaufwärts gerichteten Seite (die der oberen Kathode 41 entspricht) ausgeformt, so daß sie einen kleineren Durchmesser als die Kathode auf der stromaufwärts gerichteten Seite hat, wodurch die Effekte der vorliegenden Erfindung erzielt werden können.

Claims (7)

1. Plattiervorbehandlungsvorrichtung, bei der eine zylindri­ sche Kathode in einer Fixiereinrichtung angeordnet ist, in der ein hohler Abschnitt ausgeformt ist, und ein zu behandelnder, zylindrischer Gegenstand auf der Fixiereinrichtung befestigt wird, so daß die Kathode in dem zu behandelnden Gegenstand angeordnet ist, wobei ein unterer Abschnitt der Kathode so ausgeführt ist, daß er einen kleineren Durchmesser als ein oberer Kathodenabschnitt aufweist, wodurch der Rauminhalt eines unteren Freiraums, der zwischen dem unteren Kathodenabschnitt und der Fixiereinrichtung ausgeformt ist, größer ist als der eines oberen Freiraums, der zwischen dem oberen Kathodenab­ schnitt und dem zu behandelnden Gegenstand ausgeformt ist.

2. Plattiervorbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Kathode so konfiguriert ist, daß sie in eine obere und eine untere Kathode teilbar ist.

3. Plattiervorbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der mehrere hohle Abschnitte in der Fixiereinrichtung und den Kathoden bereitgestellt sind und in jedem Zylinder ein Thermometer angeordnet ist, wodurch die Vorbehandlung auch bei einem Mehr-Zylinder-Motor durchgeführt werden kann.

4. Plattierbehandlungsvorrichtung, bei der eine Plattierflüs­ sigkeit von einem Plattierflüssigkeitsbehälter einer Anode zugeführt wird, in welcher ein hohler Abschnitt für die zuge­ führte Plattierflüssigkeit ausgeformt ist, und zwar in einem Zustand, in dem ein elektrischer Strom in einem zu behandeln­ den, zylindrischen Gegenstand und der Anode fließt, sich die Flüssigkeit in den zu behandelnden Gegenstand über ein oberes Ende der Anode ergießt, und zwischen der Außenfläche der Anode und der Innenfläche des zu behandelnden Gegenstandes fließt, ferner zwischen der Außenfläche der Anode und der Innenfläche einer Auslaßeinrichtung fließt und zu dem Plattierflüssigkeits­ behälter zurückgeführt wird, wodurch die Innenfläche des zu behandelnden Gegenstandes plattiert wird, wobei der Durchmesser eines unteren Abschnitts der Anode, der in einem hohlen Ab­ schnitt der Auslaßeinrichtung angeordnet ist, kleiner ist als der Durchmesser eines oberen Anodenabschnitts, der in dem zu behandelnden Gegenstand angeordnet ist.

5. Plattierbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 4, bei der als Anode eine unlösliche Anode verwendet wird.

6. Plattierbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, bei der die Anode so konfiguriert ist, daß sie in eine obere Anode und eine untere Anode teilbar ist.

7. Plattierbehandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei der mehrere hohle Abschnitte in der Auslaßeinrichtung und den Anoden bereitgestellt sind, wodurch die Plattierbehandlung auch einem Mehr-Zylinder-Motor durchgeführt werden kann.