DE1521040A1

DE1521040A1 - Verfahren zur elektrolytischen Weichverchromung von Metallgegenstaenden,insbesondere solchen aus Gusseisen

Info

Publication number: DE1521040A1
Application number: DE19641521040
Authority: DE
Inventors: Heinz Boucher; Ruff Dr Wolfram
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co oHG
Priority date: 1964-10-28
Filing date: 1964-10-28
Publication date: 1969-07-17
Also published as: US3421986A; GB1086880A; AT258074B; DE1521040B2; CH441920A

Description

DIPL.-ING. PH. EYER β Frankfurt α. μ. ι

PATENTANWALT EMIL-claar-strasse so

Verfahren zur elektrol.ytischen Weichverchromung von Metallgegenständen, insbesondere solchen aus Gußeisen

Die Erfindung betrifft die Mchverchromung von Gegenständen aus Metall, insbesondere aus Gußeisen und besteht darin, daß i die Elektrolyse in alkalifreien Bädern bei Temperaturen zwischen 2o, vorzugsweise 25 - 35° C und bei Stromdiohten von 60 - 120 Amp/dm und unter Verwendung eines Elektrolyten durchgeführt wird, der als freies Ion 0,45 - 0,75 $ SO.

bezogen auf einen Gehalt von 200 - 400 g örO,/l enthält.

ITach der Erfindung werden Stromausbeuten von 4o - 6o $ und infolgedessen hohe Chromabscheidungsgeschwindigkeiten von mehr als 70/^/Std. erreicht. Das Verfahren nach der Erfindung ergibt rissefreie Weiehchromüberzüge, deren Härte *

- gemessen an der Belastung eines Vickersdiamanten von 500g

- bei 500 - 800 Vickerseinheiten liegt. Bei dieser Härte lassen sich die anfangs mattgrauen Chromschichten mit ausgezeichnetem Erfolg kratzfrei polieren.

Bei den bisher üblichen elektrolytischen Verchromungsverfahren beträgt die Stromausbeute im günstigsten Falle 28 $

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und zur Erzielung ausreichender Schichten nüssen infolgedessen sehr lange Arbeitszeiten in Kauf genommen werden. Der v/eg, durch Erhöhung der Stromstärke zu einer Abkürzung der Arbeitszeit zu kommen, ht.t rieh als nicht gangbar erwiesen, da erhöhte Stromstärken unerwünschte nachteilige Wirkungen auf die Chromschicht haben. Eb ist auch schon vorgeschlagen worden, durch Zusatz ύοώ. Alkali-Verbindungen zu dem Verchromungsbad Einfluß auf den Gang des Verchromungsverfahrens zu nehmen. So ist, um zu höheren Stromausbeuten und damit größeren Ghromabscheidungsgeschwindigkeiten zu kommen, bereits vorgeschlagen worden, mit Bädern zu arbeiten, die ITatriumte trac hr oma t als wesentlichen Bestandteil enthalten, was zur Wirkung hat, ctaß die kathodische Stromdichte eine außergewöhnliche Steigerung erfährt und Stromdichten bis zu 1000 Amp/ dm erreicht werden. Die Badtemperatur liegt bei dieser Arbeitsweise unter 40° C, der oberen Beständigkeitsgrenze für ITatriumtetrachromat. Das Natriumtetrachromat wird nach diesem Verfahren durch Zusatz von Natriumhydroxyd und Itfatriumchroniat zu einer Chromsäurelösung erzeugt, wobei das Molekularverhältnis von NapO zu CrO, zwischen den Grenzen 1:4 und 1:6 liegt. Fach diesem bekannten Verfahren kann eine Stromausbeute bis zu 37 f« erreicht werden.

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Der letzterwähnten bekannten Arbeitsweise gegenüber beruht die Erfindung auf der Erkenntnis, daß eine weitere Steigerung der Stromausbeute mit alkalifreien und somit auch natriumtetrachromatfreien Bädern erzielt wird, wenn in einem ganz bestimmten Temperaturbereich, nämlich dem anfangs angegebenen Bereich zwischen 2o und 35° 0, und bei einem ganz bestimmten Stromdichtebereich, nämlich dem ebenfalls anfangs angegebenen Bereich von 60 bis I2o Amp/dm sowie mit einem Elektrolyten von einem bestimmten SOi-Gehalt, nämlich mit 0,45 - 0,75 SO. als freies Ion, bezogen auf 200 - 400 g CrO,/!, gearbeitet wird. Diese Erkenntnis steht im Gegensatz zu dem bekannten Vorschlag, der einen Badzusatz von Natriumtetrachromut und eine dadurch begründete außerordent- j lieh hohe Stromdichte - bis zu 1000 Amp/dm - als Voraussetzung für eine hohe Stromausbeute und ein befriedigendes Verchromungsergebnis ansieht.

Es hat sich £ezei_r-rt, daß die erfindungsgemäßen Bedingungen hinsichtlich Te..iperatur und Stromdichte wirkungsentscheidend sind. Der nachfolgend wiedergegebene Versuch möge den Einfluß z.B. der Badtenperatur veranschaulichen.

Der Versuch wurde durchgeführt mit einem Bad nachfolgender .'; u saumense t zung:

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CrO₅ =	A	318	β/1
Cr₂O₅ -	32	,7	g/l
SO₄ -	2,	16	g/l
SO B	O,	67 '

Die Stromdichte betrug 71»5 Amp/dm und die Expositionszeit fünf Minuten.

Der Versuch ergab bei einer Temperatur von 20° C eine Stromausbeute von 57 #. Bei einer Temperatur von 56° C, die über der erfindungsgemäß oberen Temperaturgrenze lag, betrug die Stromausbeute nur 17 9^· Ebenso wie bei Änderung der Badtemperatur zeigte sich ein Stromausbeuteabfall auch bei einem CrO^-Gehalt unter 200 g/l- und bei einem über 400

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g/l liegenden/Gehalt. Ebenso sank bei Unterschreiten des SO^-Gehaltes unter 0,4 $> der elektrochemische Wirkungsgrad des Elektrolyten und damit die Chromabseheidungsgeschwindigkeit, während der Elektrolyt oberhalb von 0,9 # SO₄ ein vermindertes Deckvermögen aufwies.

Die nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Chromschichten zeigen gegenüber den nach bekannten Verfahren hergestellten Chromschichten eine erhebliche Qualitätsverbesserung, die in verminderter Sprödigkeit, erhöhter Duktilität,

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verminderter Rissigkeit, verbesserter Korrosionsbeständigkeit und ausgezeichneter Polierfähigkeit zum Ausdruck kommt. Diese verbesserten Eigenschaften haben ihre Ursache offenbar darin, daß das Verfahren gemäß Erfindung einen erheblich verringerten Einbau von atomarem Wasserstoff in der Chromschicht zur Folge hat, der die Ursache der bei den üblichen | Hartchromverfahren auftretenden großen Härten ist. ZU der durch die Erfindung bewirkten Qualitätsverbesserung kommen die durch eine wesentlich gesteigerte Stromausbeute und einen leicht herstellbaren und gut kontrollierbaren Elektrolyten mit höchstem Deck- und Streuvermö. ,en erheblich verringerten Herstellungskosten. Ein wesentlicher Vorteil liegt weiterhin in den außerordentlichen niedrigen Temperaturbereich, das zur Durchführung des Verfahrens erforderlich ist,

Besonders vorteilhaft wirkt sich das Verfahren nach der Erfindung aus, wenn es darum geht, dickere Ghromschichten herzustellen, die erfindungsgemäß sehr niedrige Verchromungszeiten benötigen. Der Ausnutzung dieses Vorteils steht jedoch vielfach eine geringe Haftfestigkeit der dickeren Chromschicht entgegen. Dem kann erfindungsgemäß dadurch begegnet werden, daß vor Aufbringen der Weiohchromschicht auf dem Grundmetall eine aus Hartchrom bestehende Zwischenschicht erzeugt wird, die nur eine sehr geringe Schichtstärke von

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etwa 3 bis 8/^aufweisen soll und deren Bildungszeit in einem üblicherweise angewendeten Elektrolyten etwa bei 1o Minuten liegt. Für die Bildung der erfindungsgemäß vorzusehenden Hartchromzwischenschicht kommen Temperaturen zwischen 45 und 75° G in Betracht.

Durch die bei einem Hartchromelektrolyten angewendete höhere Badtemperatur wird vor allem eine höhere Aktivität der Oberflächenatome im Grundmetall erzielt, die als Haup-bursache für die gute Haftung des galvanisch abgeschiedenen Chromes auf einem Grundmetall betrachtet werden kann, während die zur Erzeugung der erfindungsgemäOenWeichchromschicht erforderlichen Temperaturen offenbar schon zu niedrig liegen, um eine ausreichende Aktivität der Oberflächenatome für einen unmittelbaren dicken und gut haftenden Weichchromauftrag zu erzielen.

Die Hartchromzwischenschicht kann erfindungsgemäß unter Verwendung eines Elektrolyten hergestellt v/erden, der frei von Kieselflour-V/asserstoff ist. Bei Verwendung eines derartigen Elektrolyten bedarf es jedoch einer geringen Zwischenbeize in Schwefelwasserstoff oder durch anodische Oxydation

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in Chromsäure. Die Herstellung der Veichchromzwischenschicht kann aber auch unter Verwendung eines Elektrolyten erfolgen, der Kieselflour-Wasserstoff enthält. In diesem Falle erübrigt sich eine Zwischenbeize uud der Weichchromauftrag kann unmittelbar nach Verlassen des Hartchrombades aufgebracht werden. In beiden Fällen lassen sich dicke Weichohromschichten von einer Stärke über 60 Ζ*'mit einem Maximum an Haftfähigkeit herstellen.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren üur elektrolytischen V/eichverchroraung von Metallgegenständen, insbesondere solchen aus Gußeisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolyse in alkalifreien Bädern bei Temperaturen zwischen 2o, vorzugsweise 25-35° und bei Stromdichten von 6o - 12o Amp/dm und unter Verwendung eines Elektrolyten durchgeführt wird, der als freies Ion 0,45 - 0,75 f° SO. bezogen auf einen Gehalt von 2oo « 4oog CrO,/l enthält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor Aufbringen der Weichchromschicht auf dem Grundmetall eine aus Hartchrom bestehende Zwischenschicht von einer geringen, etwa 3 bis 8 f- betragenden Schichtstärke erzeugt wird.

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