DE1188897B - Mit mehreren Metallschichten ueberzogener Metallgegenstand - Google Patents
Mit mehreren Metallschichten ueberzogener MetallgegenstandInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
C23c
Deutsche EL: 48 b -17/00
Nummer: 1188 897
Aktenzeichen: M39818VIb/48b
Anmeldetag: 2. Dezember 1958
Auslegetag: 11. März 1965
Die Erfindung bezieht sich auf Verbund-, d. h. Mehrschichtenmetallüberzüge zum Aufbringen auf
metallischen Flächen, die der Korrosion durch Witterungseinflüsse unterworfen sind. Die am meisten
gebräuchlichen Metalle zur Herstellung derartiger, zum Schutz und zur Verzierung dienender Überzüge
sind Chrom und Nickel. Keines dieser Metalle ist aber voll befriedigend. Galvanisch niedergeschlagenes Cr
zeigt zwar einerseits ein gefälliges Aussehen und ergibt auch einen gewissen Widerstand gegenüber korrodierenden
Witterungseinflüssen. Anderseits bietet es aber keinen genügenden Schutz für darunterliegende Metalle,
z. B. Eisenmetalle, und zwar hauptsächlich wegen der den galvanischen Cr-Niederschlägen eigenen Porosität.
Galvanisch niedergeschlagenes Nickel kann auch ein glattes und gefälliges Aussehen haben. In Industrieatmosphären
neigen aber Ni-Überzüge zu Schleierbildung, wobei sich dann an Myriaden von Punkten
der Oberfläche Grübchen bilden.
Zur Behebung dieser Nachteile ist schon vorgeschlagen worden, Eisenmetalle mit galvanisch niedergeschlagenen
Verbundüberzügen, z. B. mit Ni-Cr-Uberzügen und Cu-Ni-Cr-Uberzügen, in denen Cr die
äußere Schicht bildet, zu überziehen. Der Korrosionswiderstand dieser bekannten Überzüge auf Stahl ist
jedoch noch unbefriedigend, wenn die Gegenstände oder Teile hiervon während längerer Zeit dem Einfluß
von Industrie- und Seeluft oder von anderen korrodierenden Medien ausgesetzt sind. Obschon der
Mit mehreren Metallschichten überzogener
Metallgegenstand
Metallgegenstand
Anmelder:
The International Nickel Company (Mond)
Limited, London
Vertreter:
Dr.-Ing. G. Eichenberg
und Dipl.-Ing. H. Sauerland, Patentanwälte,
Düsseldorf, Cecilienallee 76
Als Erfinder benannt:
Waclaw Andrew Wesley, Plainfield, N. J.;
Burton Bower Knapp, Westfield, N. J.;
Robert James McKay, Onancock, Va. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 3. Dezember 1957
(700 352)
V. St. v. Amerika vom 3. Dezember 1957
(700 352)
Überzüge, glänzen zwar im frischen Zustande; sie werden aber infolge von Witterungseinnüssen und Abnutzung
schnell trüb.
Der Erfinder hat nun festgestellt, daß ein auf einen
äußere Cr-Überzug die Neigung des Nickels zur 30 metallischen Grundwerkstoff niedergeschlagener metallischer
Verbundüberzug, der aus einer oder mehreren Cr-Zwischenschichten zwischen Ni-Schichten besteht,
einen größeren Widerstand gegenüber Witterungseinflüssen zeigt, das Grundmetall besser vor
mit Atmosphären, die korrodierende Stoffe, z. B. 35 Korrosionserscheinungen schützt und im Gebrauch
Schwefeldioxyd enthalten, zur Bildung von Grübchen sein gefälliges Aussehen länger beibehält als eine einfache
Ni-Schicht von der Dicke des Verbundüberzuges. Erfindungsgemäß wird die Oberfläche eines Metallgegenstandes
oder eines Teiles hiervon mit einem Kupfer-Zinn- oder Kupfer-Zink-Legierung bestehende 40 Verbundmetallüberzug von wenigstens 6,25 Mikron
Schicht zu ersetzen. Wie aber festgestellt wurde, ver- Gesamtdicke überzogen, der aus abwechselnden
lieren diese Ersatzüberzüge ihr gefälliges Aussehen Nickelschichten von je 2,5 bis 50 Mikron Dicke und
schneller als die üblichen Überzüge, wenn sie Witte- Cr-Schichten von je 0,025 bis 2,5 Mikron Dicke berungseinflüssen
ausgesetzt sind. steht, wobei die Grundschicht und die äußerste
Auch sind galvanisch niedergeschlagene Ni-Cu-Ni- 45 Schicht aus Nickel bestehen, der Überzug fest mit der
Verbundüberzüge als Korrosionsschutz für Stahl viel- Metalloberfläche verbunden wird und die Schichten
Schleierbildung verringert, ist die Cr-Schicht eines üblichen Verbundüberzuges von etwa 25 Mikron
Gesamtdicke dünn und nicht undurchlässig für korrodierende Medien. Infolgedessen führt die Berührung
und/oder Löchern im Verbundüberzug.
Es wurde auch schon vorgeschlagen, die Ni-Schicht in Ni-Cr-Verbundüberzügen durch eine aus einer
fach vorgeschlagen worden; es zeigte sich aber, daß diese Überzüge durch atmosphärischen Angriff nachteilig
beeinflußt werden und die Korrosionsprodukte des Kupfers selbst den Überzug stark korrodieren.
Überzüge, die üblicherweise ohne äußeren Cr-Überzug verwendet werden, z.B. Zink- und Kadmiumfest untereinander verbunden sind.
Vorzugsweise besteht dieser Verbundüberzug aus drei Schichten, nämlich aus einer Ni-Grundschicht,
einer Cr-Zwischenschicht und einer Ni-Außenschicht. Gegebenenfalls können aber auch noch weitere abwechselnde
Cr- und Ni-Schichten mit der Maßgabe
50» 518/376
3 4
aufgebracht werden, daß die Außenschicht immer aus der Cr-Überzug aufgebracht werden soll. Glänzende
Nickel besteht. oder halbglänzende Ni-Niederschläge erfordern im Ver-
Die Dicke der Ni- und Cr-Schichten ist von Be- gleich zu den üblichen grauen oder Nickelniederdeutung,
und zwar insbesondere dann, wenn nur drei schlagen vom Watts-Typus kein oder nur ein geringes
Schichten vorhanden sind. Wenn die Cr-Schicht 5 Polieren; daher wird vorzugsweise ein Glanz- oder
dünner als 0,025 Mikron ist, beeinflußt sie die Eigen- Halbglanzbäd zur Herstellung der äußersten Nickelschaften
des Überzuges wenig oder überhaupt nicht; schicht verwendet. Vorteilhafterweise kann die äußere
ist sie dagegen stärker als 2,5 Mikron, ergibt sich keine Nickelschicht aus einer Schicht von halbglänzendem
weitere Verbesserung. Vorzugsweise soll die Dicke Nickel, die zur Vergleichmäßigung in genügender
der Cr-Schicht 0,75 Mikron nicht übersteigen; die io Dicke, z.B. von etwa 12 Mikron, auf die Zwischenbesten
Ergebnisse werden erhalten, wenn sie zwischen schicht aufgebracht wird und einer Ni-Glanzschicht
0,125 und 0,375 Mikron liegt. bestehen.
Bei zu dünnen Ni-Schichten sind Schutzwirkung Zufriedenstellende Cr-Niederschläge können bei
und Aussehen der Überzüge unbefriedigend; wenn die Verwendung eines üblichen Chromsäure-Schwefel-Dicke
irgendeiner Ni-Schicht 50 Mikron überschreitet, 15 säure-Bades erhalten werden.
ergibt sich eine kleine zusätzliche Verbesserung des Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen VerSchutzes
und des Aussehens in den meisten Atmo- bundüberzüge ist es von größter Wichtigkeit, daß die
Sphären. Die Dicke der Ni-Grundschicht eines Drei- Ni-Grundschicht gut auf der Metallunterlage haftet
Schichtenüberzuges braucht 25 Mikron nicht zu über- und die weiteren Ni- und Cr-Schichten gut aufeinandersteigen;
die Gesamtdicke der Ni-Schichten beträgt 20 haften. Besondere Sorgfalt muß daher beim Aufbrinjedoch
vorzugsweise wenigstens 12,5 Mikron. Infolge- gen einer äußeren Ni-Schicht auf eine Cr-Zwischendessen
soll bei einer Dicke der Ni-Grundschicht von schicht aufgewendet werden. Es wurde gefunden, daß
nicht wesentlich über 2,5 Mikron die Dicke der Ni- eine zufriedenstellende Haftfestigkeit erzielt werden
Außenschicht wenigstens 12,5 Mikron betragen. kann, wenn die Cr-Schicht wie folgt behandelt wird.
Selbst bei Verwendung von mehr als zwei Ni-Schichten 25
braucht die Gesamtdicke des Überzuges im allgemei- 1· Wasserspülen nach der Cr-Abscheidung,
nen 75 oder 100 Mikron nicht zu übersteigen. 2. Eintauchen während 1 Minute in ein saures wäß-
Die Ergebnisse, die mit einem Dreischichtenüberzug rjges Nickelbad mit etwa 240 g/l NiCl2 · 6H2O
erhalten werden, der aus zwei Ni-Schichten mit einer un(f etwa 36 g/l HCl bei etwa 21 bis 27° C, katho-Gesamtdicke
von etwa 25 Mikron und einer Cr- 30 dische Behandlung des Chromüberzuges in dem Zwischenschicht von 0,125 bis 0,375 Mikron Dicke ßad während 6 Minuten bei einer Stromdichte
besteht, sind im allgemeinen mit den Ergebnissen eines Von 3,2 A/dm2 und bei Verwendung von Nickelüblichen Ni-Überzuges von doppelter Stärke vergleich- anöden,
bar und können sogar besser sein.
bar und können sogar besser sein.
Im Hinblick auf die Schutz- und Zierwirkung kön- 35 3' WassersPulen>
nen die erfindungsgemäßen Verbundüberzüge allein 4. Eintauchen in ein galvanisches Nickelbad.
Verwendung finden; wenn jedoch Rostsicherheit und
Verwendung finden; wenn jedoch Rostsicherheit und
ein besonderer Glanz von Bedeutung sind, ist es vor- Wenn auch die Ni- und Cr-Schichten des Verbundteilhaft, auf der obersten Ni-Schicht eine weitere Cr- Überzuges vorzugsweise galvanisch niedergeschlagen
Zierschicht aufzubringen, die sehr dünn, z. B. 0,25 bis 40 werden, können auch chemisch erzeugte Nickelüber-0,50
Mikron dick sein kann. züge wie nach der USA.-Patentschrift 2 532 283, durch
Beispielsweise besteht ein befriedigender, mehr als Hochvakuumverdampfung erhaltene Überzüge und
drei Schichten aufweisender Überzug zum Aufbringen durch thermische Zersetzung von Metallcarbonylen
auf Stahl aus einer unteren, auf dem Stahl liegenden gebildete Überzüge Verwendung finden.
Ni-Schicht von 2,5 Mikron Dicke, einer daraufliegen- 45 Zur Untersuchung der Widerstandsfähigkeit von den Cr-Schicht von 0,25 Mikron Dicke, einer weiteren galvanisch niedergeschlagenen Verbundüberzügen Ni-Schicht von 2,5 Mikron Dicke, einer sich an- nach der Erfindung und zum Vergleich ihrer Widerschließenden Cr-Schicht von 0,25 Mikron Dicke und Standsfähigkeit gegenüber atmosphärischen Korrosionseiner Außenschicht aus Nickel von 25 Mikron Dicke einflüssen mit derjenigen anderer Verbundüberzüge mit einer abschließenden Cr-Zierschicht von 0,25 Mi- 50 und der üblichen galvanisch niedergeschlagenen Ni-Crkron Dicke. Überzüge, die zur Kontrolle beigezogen wurden, wurde
Ni-Schicht von 2,5 Mikron Dicke, einer daraufliegen- 45 Zur Untersuchung der Widerstandsfähigkeit von den Cr-Schicht von 0,25 Mikron Dicke, einer weiteren galvanisch niedergeschlagenen Verbundüberzügen Ni-Schicht von 2,5 Mikron Dicke, einer sich an- nach der Erfindung und zum Vergleich ihrer Widerschließenden Cr-Schicht von 0,25 Mikron Dicke und Standsfähigkeit gegenüber atmosphärischen Korrosionseiner Außenschicht aus Nickel von 25 Mikron Dicke einflüssen mit derjenigen anderer Verbundüberzüge mit einer abschließenden Cr-Zierschicht von 0,25 Mi- 50 und der üblichen galvanisch niedergeschlagenen Ni-Crkron Dicke. Überzüge, die zur Kontrolle beigezogen wurden, wurde
Die Ni- und .Cr-Schichten der erfindungsgemäßen ein umfassendes Versuchsprogramm durchgeführt,
Verbundüberzüge werden vorzugsweise auf galva- und zwar mit Industrieluft in Bayonne, New-Jersey,
nischem Wege erhalten. Die Nickelschichten können und mit Seeluft in Kurebeach, North Carolina. Die
galvanisch aus Sulfat-Chlorid-Bädern vom üblichen 55 meisten Versuchsproben lagen in Form von Platten
Watts-Typus oder aus einem Chlorid- oder Sulfatbad aus SAE-lOlO-Stahl mit den Abmessungen 10 · 15cm ·
niedergeschlagen werden oder aus glänzendem oder 6 mm Dicke vor, auf die die Überzüge galvanisch
halbglänzendem Nickel bestehen, das aus Bädern niedergeschlagen wurden; ein Satz Proben bestand daniedergeschlagen
wurde, die die üblicherweise zum gegen aus Folien, die in der Weise erhalten wurden,
Glänzendmachen oder Glätten des Nickels verwende- 60 daß die zu untersuchenden Überzüge auf ein hochten
Zusätze enthalten, um das Aussehen der Ni-Nieder- poliertes Co-Cr-Ausgangsblech niedergeschlagen wurschläge
zu verbessern. Zufriedenstellende Nickel- den, von welchem die galvanisch niedergeschlagenen
niederschlage können bei Verwendung irgendeines Folien leicht abgezogen werden konnten,
der bekannten Nickelbäder dieser Typen erhalten Die Grundmetalle wurden gereinigt und die Überwerden. Aus einem Bad vom Watts-Typus nieder- 65 züge nach bekannten Verfahren galvanisch niedergeschlagenes Nickel verlangt zur Erzielung eines voll- geschlagen. Vor dem Aufbringen der Niederschläge glänzenden Aussehens im allgemeinen ein Polieren, wurden die Stahlplatten in folgender Weise vorbe- und zwar im besonderen dann, wenn ein abschließen- handelt:
der bekannten Nickelbäder dieser Typen erhalten Die Grundmetalle wurden gereinigt und die Überwerden. Aus einem Bad vom Watts-Typus nieder- 65 züge nach bekannten Verfahren galvanisch niedergeschlagenes Nickel verlangt zur Erzielung eines voll- geschlagen. Vor dem Aufbringen der Niederschläge glänzenden Aussehens im allgemeinen ein Polieren, wurden die Stahlplatten in folgender Weise vorbe- und zwar im besonderen dann, wenn ein abschließen- handelt:
1. Polieren der Platten mit Schleif bändern, Schlußbehandlung mit einem 320-Schleifband,
2. Dampf entfetten,
3. Scheuern mit Bimsstein und Heißwasserspülen,
4. kathodisches Reinigen in einer Natriumkarbonatlösung mit 60 g/l Na2CO3 während 25 Minuten
bei_68°C und einer Stromdichte von 2,7 A/dm2,
5. anodisches Reinigen der Platten in der Natriumkarbonatlösung während 5 Minuten bei einer
Stromdichte von 2,15 A/dm2,
6. Eintauchen in eine 50 Volumprozent enthaltende Salzsäurelösung während 30 Sekunden bei 40 bis
45 0C.
Watts-Typus-Nickelschichten wurden aus einem Bad mit 300 g/l NiSO4 · 7 H2O, 45 g/l NiCl2 · 6 H2O,
37,5 g/l H3BO3, einem Netzmittel (Natriumsalz der
Laurylsulfonsäüre) in einer Menge von 0,2 g/l, Rest Wasser niedergeschlagen. Das Bad hatte einen pH-Wert
von 2; die Temperatur betrug 58° C, die Stromdichte 5,4 A/dm2.
Glänzende Nickelüberzüge wurden aus einem Bad folgender Zusammensetzung niedergeschlagen: 90 g/l
NiSO4; 7 H2O, 206 g/l NiCl2 · 6 H2O, 37,5 g/l H3BO3,
6 g/l eines Aufhellungsmittels, 1,25 ml/1 eines Glanzmittels, 5 ml/1 eines Netzmittels, Rest Wasser. Das
Aufhellungsmittel bestand aus einer Mischung von Saccharin, Benzolsulf onamid undp-Toluolsulfonamid;
das Glanzmittel enthielt Pyridin- und Quinolinverbindungen, das Netzmittel eine Mischung des Natriumsalzes
des Laurylsulfoacetats und ein Natriumsalz des Monolauryläthers von Äthylenglycolmonosulfat. Das
Bad besaß einen pH-Wert von 3,5; das Abscheiden wurde bei einer Temperatur von 580C und einer
Stromdichte von 5,4 A/dm2 durchgeführt.
Die Chromschichten wurden aus einem üblichen sauren Chrombad mit 250 g/l CrO3 und 2,5 g/l SO4
galvanisch niedergeschlagen. Die Temperatur betrug 45° C und die Stromdichte 13,4 A/dm2.
Nachdem die Proben der Außenluft ausgesetzt worden waren, wurde der Korrosionsgrad jeder Einzelprobe
geprüft. Anschließend wurden dann die Einzelproben nach ihrem Aussehen in verschiedene Güteklassen
eingeordnet, wobei die Probe jedes Satzes mit dem besten Aussehen die Klassenbezeichnung »1« erhielt.
Das Ausmaß der Korrosion jeder Platte wurde nach dem von der American Society for Testing
Materials Committee B 8, Subcommittee II, empfohlenen Verfahren ermittelt, das in der Veröffentlichung
»Proceedings of the ASTM«, Vol. 49, 1949, S. 220 ff., beschrieben ist; hierbei wurde folgende
Klassenskala verwendet:
Klasse-Nummer | Korrodierte | Hache °/„ | 0,10 |
10 | 0 | 0,25 | |
9 | 0,00 bis | 0,50 | |
8 | 0,10 bis | 1,0 | |
7 | 0,25 bis | 2,5 | |
6 | 0,50 bis | 5,0 | |
5 | 1,00 bis | 10 | |
4 | 2,50 bis | 25 | |
3 | 5 bis | 50 | |
2 | 10 bis | 100 | |
1 | 25 bis | ||
0 | 50 bis |
Die Folien wurden in der Weise geprüft, daß sie in einer Dunkelkammer vor eine starke Lichtquelle gebracht
und die Löcher jeder Folie ermittelt wurden. In Tabelle I sind die mit überzogenen Stahlproben
und Folien in Industrieluft erhaltenen Ergebnisse wiedergegeben. Die Gesamtdicke jedes Überzuges,
dessen Zusammensetzung in Spalte 1 angegeben ist, betrug annähernd 25 Mikron. Alle Ni-Schichten bestanden
aus grauem Nickel vom Watts-Typus. Zusätzlieh zu den aufgezählten Schichten wurde die abschließende
Ni-Schicht jedes Probestückes poliert und mit einer Cr-Schicht überzogen, die bei den Proben
auf Stahlgrundlage 0,37 und bei den Folienproben 0,5 Mikron dick war. Der als »Ni« angegebene Überzug
war daher ein üblicher galvanischer Ni-Cr-Niederschlag. Bei der Durchführung der Versuche wurden die
Folien mittels Klebstoffstreifen auf Glasplatten befestigt. Vor der Untersuchung wurden die Proben
nicht gereinigt.
Die in Tabelle I wiedergegebenen Versuchsergebnisse zeigen, daß der Verbundüberzug mit einer
Zwischenschicht aus Chrom in jeder Hinsicht den üblichen Ni-Cr-Niederschlägen merklich überlegen ist.
Anderseits sind die Verbundüberzüge mit Zwischenschichten aus Zink, einer Fe-Ni-Legierung, Kupfer
und Eisen den üblichen Ni-Cr-Niederschlägen unterlegen, und die Folienproben dieser Überzüge zeigen
viele Löcher. Tabelle II zeigt die Ergebnisse von in Seeluft mit Platten durchgeführten Versuchen. Wie
hieraus hervorgeht, ist der Verbundüberzug mit einer Cr-Zwischenschicht hinsichtlich seiner Schutz- und
Zierwirkung dem üblichen galvanischen Ni-Cr-Niederschlag und dem Verbundüberzug mit einer Cu-Zwischenschicht
überlegen.
Tabelle III zeigt die Ergebnisse von Vergleichsversuchen mit einer Cr-Zwischenschicht, wobei die
Stärke der verschiedenen Schichten geändert wurde. Die Ni-Schichten einiger Verbundüberzüge bestanden aus
grauem Nickel vom Watts- Typus und die anderen aus glänzendem Nickel. In diese Versuche wurden auch
einige Platten einbezogen, auf die Cr aus eigenen »rissefreien« Chrombädern, die einen selbsterneuernden
Katalysator enthielten, niedergeschlagen wurde. Die Nickel-Abschlußschicht jeder Platte wurde poliert,
wenn sie aus grauem Nickel bestand, und mit einer Cr-Schicht von 0,37 Mikron Dicke überzogen.
Diese Versuchsergebnisse zeigen, daß Überzüge mit glänzenden Nickelschichten im allgemeinen ebenso
korrosionsbeständig als Ni-Schichten vom Watts-Typus sind und Überzüge mit aus eigenen »rissefreien«
Bädern niedergeschlagenen Cr-Zwischenschichten sich ganz ähnlich wie Überzüge verhalten, die aus dem
üblichen Cr-Bad niedergeschlagenes Cr als Zwischenschicht enthalten. Die Platten nach Zeile 8 der
Tabelle III, bei denen die Cr-Schicht näher am Grundmetall liegt, sind anscheinend besonders in Seeluft von
Vorteil. Den günstigsten Korrosionswiderstand zeigen ganz allgemein die Platten mit einer Cr-Schicht von
0,25 Mikron Dicke zwischen zwei Ni-Schichten von etwa 12,5 Mikron Dicke, die auch ihrem Aussehen nach
die besten waren. Die Verringerung der Dicke der Cr-Zwischenschicht auf 0,025 Mikron und auch die
Steigerung der Dicke auf 1,25 Mikron ergaben ein merkliches Absinken des Korrosionswiderstandes. Bei
allen innerhalb dieser Grenzen liegenden Cr-Dicken war jedoch der Korrosionswiderstand demjenigen von
Ni-Überzügen bei vergleichbarer Dicke ohne Cr-Zwischenschicht überlegen (vgl. Tabelle III, Zeile 12).
Das Verhalten der besten Verbundüberzüge war mit Ni-Überzügen von doppelter Dicke ohne Cr-Zwischenschicht
vergleichbar.
AUe im Rahmen dieses Versuchsprogramms untersuchten Proben wurden in dem Zustand untersucht,
in welchen sie sich befanden, nachdem sie den Witterungseinfiüssen
ausgesetzt worden waren, weil dieser Zustand das Aussehen der Platten im Gebrauch zeigt.
Eine Reihe von Proben wurden auch gereinigt und dann erneut untersucht. Die Reinigung verbesserte
das Aussehen der Proben. Es wurde aber festgestellt, daß bei einem erneuten Aussetzen der Proben während
einer verhältnismäßig kurzen Zeit die übliche Ni-Cr-Plattierung einen viel größeren Rostangriff als die
Verbundüberzüge mit einer in Nickel eingebetteten Cr-Zwischenschicht zeigt.
Vorstehend ist der Erfindungsgegenstand in Anwendung bei Stahl beschrieben worden, weil er hier
von besonderem Nutzen ist. Die erfindungsgemäßen Verbundüberzüge können aber auch bei anderen
Metallen Verwendung finden, die atmosphärischen Einflüssen unterliegen, z. B. bei Kupfer, Zink, Aluminium
und Messing.
Anwendungsbeispiele der erfindungsgemäßen Verbund- oder Mehrschichtenüberzüge sind die Stoß- as
stangen und sonstige Zubehörteile von Kraftfahrzeugen, die einen Zier- und Schutzüberzug gegen
korrodierende atmosphärische Einflüsse verlangen Andere Anwendungsbeispiele sind Zubehörteilte und
Ummantelungen von Elektrogeräten wie von Kühlschränken, Röstern und Öfen, Metallbeschläge, Klempnerartikel,
Haushaltungs- und industrielle Stahlwaren, wenn ein glänzender, ansprechender und im Gebrauch
haltbarer Metallauftrag verlangt wird. Der vorbeschriebene äußere Cr-Überzug ist im allgemeinen
erforderlich, wenn der Rostwiderstand gegenüber atmosphärischen korrodierenden Einflüssen von Bedeutung
ist.
Die dem verbesserten Korrosionswiderstand von Überzügen mit einer Cr-Zwischenschicht im Vergleich
zu Ni- und Ni-Cr-Überzügen zugrunde liegenden Vorgänge bzw. Erscheinungen sind von sehr verwickelter
Natur und nicht völlig geklärt. Es wird angenommen, daß die Verbesserung auf das galvanische Verhältnis
des Chroms der Zwischenschicht des Verbundüberzuges zum Nickel zurückzuführen ist. So sind Metalle wie
Zink, Eisen und Eisen-Nickel-Legierungen zum Nickel zu stark anodisch und befriedigen als Zwischenschicht
nicht. Auch Kupfer befriedigt als Zwischenschicht nicht, wenn auch eine elektrochemische Erklärung
hierfür nicht gegeben werden kann. Kupfer scheint sich teilweise kathodisch und teilweise anodisch zum
Nickel zu verhalten. Chrom scheint ein Potential zu zeigen, das dicht beim Ni-Potential liegt, aber kathodisch
zum Nickel ist.
Der verbesserte Korrosionswiderstand der erfindungsgemäßen Verbundüberzüge kann nicht lediglich
auf der Grundlage einer Unterbrechung der Kontinuität des Ni-Überzuges erklärt werden, wenn auch
dieser Faktor eine Rolle spielt.
Von primärer Bedeutung sind die Art des Metalls der Zwischenschicht und die Dicke der Zwischenschicht.
Tabelle I Ergebnisse der Versuche mit galvanisch niedergeschlagenen Verbundüberzügen in industriellen Atmosphären
Reihenfolge der Schichten | Dicke, Mikron | Überzogene (18 Monate \ Augenschein |
Stahlplatten ^ersuchsdauer) ASTM |
Folien (5-11 cm) 12 Monate Versuchsdauer, Löcher in Doppelproben |
3 |
Ni-Cr-Ni | 10 — 2,5 — 12,5 | 1 | 4,6 | 16 | 1025 |
Ni-Zn —Ni* | 10 — 2,5 — 12,5 | 2 | 2,3 | 360 | 3330 |
Ni | 25 | 3 | 3,8 | 3 330 | 9000 |
Ni — FeNi — Ni | 10 — 2,5 — 12,5 | 4 | 2,9 | 13 500 | 250 |
Ni-Cu-Ni | 10 — 2,5 — 12,5 | 5 | 0,9 | 194 | 1440 |
Ni- Fe- Ni | 10 — 2,5 — 12,5 | 6 | 0 | 540 |
Wärmebehandlung während 2 Stunden bei 150° C nach dem Überziehen.
Tabelle II Ergebnisse der Versuche mit galvanisch niedergeschlagenen Verbundüberzügen in Seeluft
-Cr- | Dicke in Mikron | -12,5 | Überzogene | Stahlplatten | ASTM | |
-Cu- | -12,5 | (12 Monate Versuchsdauer) | Klasse | |||
Augenschein | 8,6 | |||||
Reihenfolge der Schichten | 10 — 2,5- | Klasse | 2,1 | |||
10 — 2,5- | 1 | 2,0 | ||||
-Ni | 25 | 2 | ||||
Ni- | -Ni | 3 | ||||
Ni- | ||||||
Ni | ||||||
Ergebnisse der Untersuchung von Verbundüberzügen wechselnder Dicke mit abschließender Chrom-Zierschicht
von 0,254 bis 0,305 Mikron Dicke in Industrie- und Seeatmosphäre
(ASTM-Werte von überzogenen Stahlplatten)
Dicke der Schichten in Mikron | Watts-Typus Nickel | 12 Monate | Seeatmosphäre | 12 Monate | Glanz-Nickel | See | |
Industrieatmosphäre | 10 Monate | Industrie | atmo sphäre |
||||
Schichtfolge | 12,7 — 0,025 — 12,7 | 11 Monate | 6,5 | atmo sphäre |
10 Monate | ||
12,7 — 0,064—12,7 | 2 | 7 | 11 Monate | 2,5 | |||
Ni — Cr — Ni | 12,7 — 0,127 — 12,7 | 7 | 10/10 | 8 | 10 | 8 | 4 |
Ni-Cr-Ni | 12,5 — 0,254 — 12,7 | 7 | 5,6/5,6 | 9 | 8 | 8 | 4 |
Ni — Cr — Ni | 12,1—0,635 — 12,7 | 6 | 3,6/2,7 | 8 | 4,5 | 8 | 5 |
Ni — Cr — Ni | 11,4 — 1,27 —12,7 | 1 | 8,4/8,5 | 4,1 | 8 | 4 | |
Ni- Cr- Ni | 10,1—2,54 —12,7 | 8 | 2,5 | ||||
Ni- Cr- Ni | 2,54 — 0,254 — 22,9 | 9,5 | 9 | 2 | |||
Ni-Cr-Ni | 12,1—0,635 — 12,7 | 6 | 9,5 | 9 | |||
Ni — Cr — Ni | 12,1—0,635—12,7 | 1 | 7 | ||||
Ni — Cr* — Ni | 12,1 — 0,635 — 12,7 | 8 | 2,7/2,2 | 8,5 | 6,4 | 2 | |
Ni — Cr* — Ni | 25,4 | 9 | 2,8/4,8 | 1 | 8,9 | 9 | 4 |
Ni-Cr*-Ni | 50,8 | 0 | 7,5 | 9 | 0 | ||
Ni | 76,2 | 8 | 9,5 | 4 | 7 | ||
Ni | 9 | 9 | 8 | ||||
Ni | 9 | ||||||
* Chrom niedergeschlagen aus eigenen» »rissefreien« Bädern.
Claims (4)
1. Mit mehreren metallischen Schichten festhaftend überzogener Metallgegenstand, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schichten aus abwechselnden Nickelschichten von je 2,5 bis
50 Mikron Dicke und Chromschichten von je 0,025 bis 2,5 Mikron Dicke bestehen, wobei zumindest
zwei Schichten aus Nickel gebildet sind, von denen eine die Grundschicht und die andere die
Außenschicht darstellt, und die Gesamtdicke des Verbundüberzuges wenigstens 6,25 Mikron
beträgt.
2. Metallgegenstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke jeder Chromschicht
0,125 bis 0,375 Mikron beträgt.
3. Metallgegenstand nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtdicke der
Nickelschichten wenigstens 12,5 Mikron beträgt.
4. Metallgegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
als oberste Schicht eine dekorative Chromschicht aufgebracht ist.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 646 142.
Deutsche Patentschrift Nr. 646 142.
509 518/376 3.65 © Bundesdruckerei Berlin
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