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Verfahren zur elektrolytischen Oberflächenbehandlung von Metallen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrolytischen Oberflächenbehandlung
von Metallen. Es ist bekannt, Aluminium-Trägerelektroden von Selengleichrichtern
unter anodischer und kathodischer Schaltung des Werkstückes in einem neutralen Elektrolyten
zu reinigen und von Oxydschichten zu befreien. In vielen Fällen ist es dazu erwünscht,
den Oberflächen eine besondere Rauhigkeit zu verleihen. Diese Aufrauhung von Aluminium-Trägerelektroden
für Selengleichrichter dient zur Erzielung einer guten Haftung des Selens auf dem
Aluminium.
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Die obenerwähnten Forderungen werden erfindungsgemäß dadurch erzielt,
daß das Aluminium-Werkstück abwechselnd mehrere Male anodisch und kathodisch geschaltet
wird. Dabei ist es vorteilhaft, daß für die erste kathodische und anodische Behandlungsstufe
eine höhere Spannung angewendet wird als für die folgende zweite kathodische Stufe.
Für das galvanische Abscheiden eines Metallüberzuges kann dem Vorbehandlungsbad
zur Kontaktierung in bekannter Weise eine entsprechende Metallsalzverbindung zugesetzt
oder eine Elektrode aus den entsprechenden Metallen in das Bad eingehängt werden.
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Weiter besteht die Erfindung darin, daß für diesen Fall dem Elektrolyten
ein Komplexbildner zugesetzt wird, um ein Ausfallen des Hydoxyds der abzuscheidenden
Metalle zu verhindern. Der Zusatz von Komplexbildnern zu üblichen galvanischen Bädern
ist an sich bekannt. Soll die Konzentration des Bades aufrechterhalten werden, so
wird dem Bad als Metallsalzverbindung für die Erzeugung des Metallüberzuges in bekannter
Weise ein Komplexsalz zugesetzt.
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Wird der zu behandelnde Gegenstand als Anode geschaltet, so erreicht
man, daß seine Oberfläche aufgerauht wird. Wird er -dagegen kathodisch geschaltet,
so wird seine Oberfläche gereinigt bzw. geglättet. Hieraus ergibt sich, daß je nach
der gewünschten Oberflächenbehandlung der Gegenstand erst kathodisch und anschließend
anodisch und gegebenenfalls wieder anschließend kathodisch behandelt werden kann.
Dieser Vorgang des Polaritätswechsels läßt sich auf einfache Weise gegebenenfalls
dadurch erreichen, daß die Polarität der Anschlüsse der Elektrolyseanordnung durch
eine Umschaltung verändert wird. Ist an dem Körper entweder nur eine Reinigung oder
nur eine Aufrauhung oder gleichzeitig die Erreichung beider Funktionen erwünscht,
jedoch keine Glättung oder Kontaktierung, d. h. Herbeiführung eines besonderen Schutzüberzuges
an der Oberfläche, so kann statt eines Gleichstromes auch ein Wechselstrom für die
elektrische Speisung der Elektrolyseanordnung benutzt werden. Wie bekannt, entsteht
dann in unmittelbarer Nähe der Anode ein saures Gebiet und in unmittelbarer Nähe
der Kathode ein alkalisches Gebiet, während der Elektrolyt selbst neutral ist. An
den Elektroden entstehende lösliche Aluminiumverbindungen würden im neutralen Gebiet
entsprechend dissoziieren, und das Aluminium würde als Hydroxyd ausfallen. Dadurch
ist erreicht, daß sich die Salzkonzentration des Bades nicht ändert, weil das Aluminiumhydroxyd
keine Ionen bildet und leicht aus dem Bad entfernt werden kann. Dieses bildet ein
Sediment in dem Gefäß der Elektrölyseeinrichtung. Damit das Gefäß nicht verunreinigt
wird, kann es zweckmäßig sein, um die einzelne Elektrode herum eine entsprechende
Auffangvorrichtung für diesen ausfallenden Stoff vorzusehen, die für den Elektrolyten
durchlässig sein muß. Eine solche Auffangvorrichtung kann in bekannter Weise z.
B. durch einen die Elektrode umschließenden Sack oder ein entsprechendes poröses
Diaphragma, wie z. B. eine Tonzelle od. dgl., gebildet werden.
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Eventuell eintretende geringe Chlorverluste, welche einen Anstieg
des pH-Wertes zur Folge haben, können durch entsprechende Salzsäurezugabe bis zum
Erreichen des Neutralpunktes ausgeglichen werden.
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Wird bei wechselweiser Schaltung des Gegenstandes dieser zuletzt an
die negative Polarität gelegt, so bildet sich bei einer entsprechend erhöhten Spannung
eine Schutzschicht, z. B. aus einer Aluminium-Natrium-Legierung, auf der Oberfläche
des Körpers, welche das anschließende unmittelbare Aufbringen von; Überzügen! aus
Nickel oder Eisen z. B. im Ionenaustauschverfahren oder auf galvanischem Wege in
einem besonderen Bad gestattet.
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Es kann im gleichen Bad auch eine Kontaktierung für die Erzielung
eines Überzuges an der Oberfläche
des zu behandelnden Gegenstandes
durch ein Fremdmetall durchgeführt werden, z. B. aus Eisen, Nickel oder einer Legierung
aus beiden Stoffen. Hierfür wird in dem Bad außer der Elektrode für die Behandlung
des Gegenstandes an seiner Oberfläche für die Zwecke der Reinigung und/oder Aufrauhung
oder eventuell zusätzlichen Glättung noch eine weitere Elektrode vorgesehen, welche
entweder ebenfalls dauernd in dem Bad hängt oder gegebenenfalls für ihre Funktion
in dieses besonders eingetaucht wird, wobei dann die andere Elektrode gleicher Polarität
aus dem Bad während der Behandlung des Körpers unter Benutzung der neuen Elektrode
herausgehoben werden kann. Es wird also dann unter Benutzung der anderen, eventuell
besonderen eingetauchten Elektroden der Behandlungsprozeß für die Herstellung eines
Überzuges im Ionenaustauschverfahren oder auf dem Wege eines galvanischen Vorganges
durchgeführt. Statt der Benutzung einer besonderen Elektrode kann gegebenenfalls
auch in dem Bad unmittelbar ein weiterer Zusatz benutzt werden, z. B. in Form von
Eisenchlorid oder Nickelchlorid.
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Es kann auch der anodisch behandelte Gegenstand nach einer guten Abspülung
in ein anderes Bad gebracht werden und entweder nach dem Ionenaustauschverfahren
oder durch einen galvanischen Prozeß mit einem erwünschten Schutzüberzug, wie z.
B. aus Eisen oder Nickel, versehen werden.
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Eine besonders wirksame Oberflächenbehandlung eines Körpers, der z.
B. mit einer starken Oxydschicht versehen ist, in dem elektrolytischen Bad kann
dadurch erreicht werden, daß nicht eine elektrische Spannungsquelle von dauernd
praktisch gleichbleibendem Nennspannungswert benutzt wird, sondern daß vielmehr
vorzugsweise eingangs bei der Einleitung des elektrolytischen Prozesses mit relativ
hohen elektrischen Stromstößen gearbeitet wird, was sich z. B. dadurch erreichen
läßt, daß die Elektrolyse anfangs mit Hilfe von Kondensatorentladungen entsprechend
hohen Spannungswertes durchgeführt wird. Je nach der erwünschten Intensität der
Einwirkung können eine oder mehrere solche aufeinanderfolgende Kondensatorentladungen
benutzt werden. Diese Kondensatorentladungen ergeben den technischen Vorzug, daß
die Ätzung an vielen Stellen gleichzeitig einsetzt und nicht so leicht örtlich stärkere
Anfressungen auftreten können.
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Um zu vermeiden, daß durch eventuelle aufsteigende Gasblasen eines
Dissoziationsproduktes des Elektrolyten, wie z. B. des frei werdenden Chlors, Verluste
für die Erhaltung der Konzentration des Elektrolyten eintreten können, kann es sich
als zweckmäßig erweisen, an der Anode eine entsprechende Fangvorrichtung für dieses
Gas vorzusehen, so daß die entsprechenden Gasblasen gesammelt werden und sich dann
wieder in dem Wasser lösen können.