DE1621129A1

DE1621129A1 - Verfahren und Vorrichtung zur galvanischen Aufbringung einer Feststoffteilchen enthaltenden Metallbeschichtung auf Leichtmetall-Werkstuecke

Info

Publication number: DE1621129A1
Application number: DE19671621129
Authority: DE
Inventors: Heinz Harst; Alfred Kappes; Guenter Laux; Gerhard Dipl-Ing Stephan
Original assignee: Audi NSU Auto Union AG; Wankel GmbH; Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1967-09-09
Filing date: 1967-09-09
Publication date: 1971-05-19
Also published as: DE1621129B2; US3514389A; DE1621129C3; DE1621131A1; DE1621131B2

Description

NSU IJIQTORENWERKE AKTIENGESELLSCHAFT, Neckarsulm/WUrtt. und U/ A N K E L GmBH, Lindau/Bodensea

Verfahren und Vorrichtung zur galvanischen Aufbringung einer Festetoffteilchen- enthaltenden flletallbeschichtung auf Leichtmetall-Werkstücke

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur galvanischen Aufbringung einer Feststoffteilchen enthaltenden Bletall- ™ beschichtung auf Leichtmetall-Werkstücke, insbesondere auf Innenflächen von Trochoidengehäusen, um die Verschleißfestigkeit hoch beanspruchter Flächen zu verbessern.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (deutsche Patentschrift ,1 204 491) werden die Feststoffteilchen dem Bad zusammen mit dem Elektrolyten an ainer oberhalb des Werkstückes gelegenen Stelle zugesetzt, so daG sie sich durch Schuierkraftwirkung auf der Oberfläche des Werkstückes absetzen können, wobei der Elektrolyt mit den nicht durch den ffletallbelag gebundenen Feststoffteilchen ständig aus dem Bad abgezogen und im Kreislauf zur Zufuhrstelle zurückgeführt wird. Falle erforderlich, kann das Werkstück vorher in ein galvanisches Bad gebracht und aus diesem eine Stützschicht aus reinem metall abgeschieden werden, bevor die Faststoffteilchen enthaltende Schicht aufgebracht wird. Oa da· Absetzen der Feststoffteilchen auf dem Werkstück unter Schwerkraftwirkung erfolgt, ist es erforderlich, daß die zu beschichtende Fläche stets waagrecht liegt, was zur Folge hat, daß Werkstücke mit gekrümmten Flächen oder mit mehreren Flächen während der Elektrolyse ständig-gedreht werden müssen. Ein gleichmäßiger Gehalt an Feststoffpartikeln pro Flächeneinheit wird bei diesem Verfahren jedoch nicht gewährleistet. Außerdem läßt sich diese· Verfahren bei der Beschichtung von Innenflächen von Hohlkörpern nicht zufriedenstellend anwenden.

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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zu schaffen, mit dem eine gleichmäßige Beschichtung auch gekrümmter Flächen mit guter Haftfestigkeit bsi geringem Zeitaufwand erzielt werden kann. Nach dem arfindungsgemäßen Verfahren uird auf die zu beschichtende Fläche zunächst nach bekanntem Verfahren eine Zinkachicht aufgebracht, um die Haftung der nachfolgenden Nickelschicht zu verbessern. Auf der Zinkschicht wird dann in einem galvanischen Nickelbad, das Feststoffteilchen mit einer Korngröße von Überwiegend 1 jum und darunter in Mengen von über 25g pro Liter ElektrolytflUssigkeit enthält, bei ruhendem Bad und einer Stromdichte unter 10 A/dm eine dünne Nickelgrundschicht abgeschieden, worauf in dam gleichen Bad bei einer erheblich höheren Stromdichte unter ständiger Bewegung des Bades und/oder des Werkstückes auf die Nickelgrundschicht Feststoffteilchen zusammen mit Nickel solange abgeschieden werden, bis die gewünschte Schichtdicke erreicht ist. Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zu Grunde, daß bei geringen Stromdichten, die beträchtlich unter den beim galvanischen Vernickeln sonst üblichen Werten liegen, eine erhöhte Haftfestigkeit erreicht wird. Da jedoch diese Haftfestigkeit durch Feststoffteilchen beeinträchtigt wird, wird mährend dieses Ve-rfahrenschrittes das Bad in Ruhe gehalten, so daß die darin enthaltenen Feststoffteilchen sich am Boden des Gefäßes absetzen und nur eins vernachlässigbare Anzahl von.Feststoffteilchen während dieses Verfahrenschrittes mit dem Nickel abgeschieden wird. Hat die Grundnickelschicht die gewünschte Dicke (beispielsweise 1Q - 15 um) erreicht, so wird die Stromdichte erheblich erhöht, womit der Abscheidungsvorgang bedeutend beschleunigt wird, und gleichzeitig wird das Bad in Bewegung gebracht, so daß die Feststoffteilchen gleichmäßig in dem Elektrolyt suspendiert sind und daher auch gleichmäßig zusammen mit dem Nickel auf der Nickelgrundschicht abgeschieden werden.

Es wurde ferner gefunden, daß der pH-Ufart des Bades von Einfluß auf die fflenge dee abgeschiedenen Feststoffpartikels ist, und zwar soll der pH-UJert erfindungsgemäß über 5 liegen.

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Im folgenden wird ein Beispiel für das erfindungsgemäGe Verfahren zur Beschichtung der inneren Mantelfläche eines Gehäuses einer Rotationskolbenmaschine beschrieben, das aus 8ilumln-Guß besteht:

Auf die innere Mantelfläche wurde zunächst nach einem bekannten chemischen Verfahren ein· Zinkschicht von ca. 1 um Dicke aufgebracht. Dann wurde das Gehäuse bei eingeschaltetem Strom in ein galvanisches Nicksl-Sulfamat-Bad eingebracht« das pro Liter Elektrolyt 80 - 100g Nickel, 2,5 - 3g Chlor, 20 - 30g Borsäure, 1,5 - 2,5g Saccharin und 90 - 100g Siliziumcarbid-Pulver mit einer Korngröße mit überwiegend 1 um und darunter (Anzahl der Teilchen über 3 um nicht mehr als 1 %) enthält. Das Nickelbad wurde auf einer Temperatur von 50-70 C gehalten und sein pH-Uiert auf 5,2 eingestellt. Bei ruhendem Bad wurde mit einer

Stromdichte von 2 Ampere pro dm Kathodenfläche (= zu beschichtende Fläche) eine Nickelgrundschicht von 20 - 16 um Dicke abgeschieden, die eine vernachlässigbare Anzahl Feststoffteilchen enthielt. Im AnschluO daran wurde das Bad in Bewegung gesetzt, um die Feststoffteilchen im Elektrolyt zu suspendieren und gleichzeitig wurde die Stromdichte auf 20 A/dm erhöht, wobei Feststoffteilchen und Nickel auf der Nickelgrundschicht abgeschieden wurden, bis eine Beschichtung von 300 - 320 um Dicke erreicht war.

Als Anode wurde eine Formanode aus unlöslichem ffletall, z.B. Titan, verwendet, deren mantel als Sieb ausgebildet ist und deren Innenraum mit Nickelstücken gefüllt ist.

Die Bewegung des Bades kann durch Rühren, durch Einblasen eines gasförmigen mediums, beispielsweise Druckluft, und/oder durch Umwälzen des Bades mittels einer Umwälzpumpe erfolgen. Auch kann daβ Werkstück während des Abscheidens der Feststoffteilchen im Bad bewegt werden, um eine möglichst gleichmäßige Abscheidung zu gewährleisten.

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Die Feetetoffteilchen können außer aus Siliziumcarbid auch aus Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, Wolframcarbid, Borcarbid oder Gemischen dieser Stoffe bestehen. Die Stromstärke bei Beschichtung mit den Feststoffteilchen IMQt eich in weiten Grenzen variieren, «obei festgestellt wurde, daß mit eteigender Stromdichte zwar die Beechichtungedauer zur Erzielung einer bestimmten Schichtdicke sinkt, jedoch die Rauheit der erzielten Oberfläche wächst.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäQen Verfahrene ist in der Zeichnung beispielehalber dargestellt. Die Vorrichtung weist einen Behälter 1 zur Aufnahme dee Bades auf, in den ein Gestell 2 eingesetzt let, in dem mehrere Gehfiusemäntel 3 von Rotationskolbenmaschinen übereinanderliegend angeordnet sind, deren innere Mantelflächen 4 beschichtet werden sollen. Die mantel 3 werden durch DistanzstUcke 5 in einem Abstand von etwa 10mm voneinander gehalten, um zu erreichen, daß die Beschichtung die Kanten 6 der inneren Mantelflächen übergreift, wodurch eine bessere Haftung erzielt wird. Das Gestell 2 ist schwenkbar in einer Brücke 7 gelagert und kann durch eine nicht gezeigte mechanische Vorrichtung hin und her bewegt werden. In die von den inneren Wantelflachen begrenzten Innenräume der Gehäueemäntel 3 ragt eine Innenanode θ hinein, die der Form der zu beschichtenden Fläche in etwa entspricht. Die Innenanode 8 besteht aus einem zylindrischen Titan-

* korb, in den die Nickeletücke eingesetzt sind. Am Boden des Behälters 1 sind perforierte Rohre 9 angeordnet, durch welche Druckluft in das Bad eingeblasen wird, um dieses in ständiger Bewegung zu halten, fllit 10 ist ein Regenerator bezeichnet, durch den dae Bad mit Hilfe einer Pumpe 11 zwecks Regenerierung bei Bedarf hindurchgeführt wird.

Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung kann beispielsweise dadurch abgau»adelt werden, daß die Geh8usemlntel 3 durch ent« . sprechende ZwJLeöhenlegeri gegeneinander Abgedichtet warden, derart, naß ihre Inaenräuwe «inen geschlossenen rohrförmigen Hohlkörper

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bilden, in den dia Anode 8 hineinragt. Das Bad vird dann nährend der Beschichtung mit Feetetoffteilchen durch eine Pumpe mit vorbestinmter Strömungsgeschwindigkeit durch den Spalt zwischen der Anode 8 und den Innenflächen 4 der Gahäusenäntel 3 hindurchgefOhrt. Auch hierdurch läßt eich eine gleichmäßige Beschichtung erreichen.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf. die Beschichtung der Innenflächen von Gehäusemäntel von Rotationskolbenmaschinen beschränkt, sondern allgemein zur Beschichtung von Flächen von Leichtmetall-UIerkstUcken geeignet, die höheren Beanspruchungen auegesetzt sind. _β ■ "

- Patentansprüche -

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Claims

- 6 - " Patentansprüche.

1. Verfahren zur galvanischen Aufbringung einer Feetatoffteilchen enthaltenden Wetallbeschichtung auf Leichtmetall-U/erkatUcke, insbesondere auf Innenflächen von Trocholdengehäusen, de-

durch gekennzeichnet, daG auf die zu beachichtanda Fläche zunächst eine Zinkschicht aufgebracht wird, dann auf dieser in einem galvanischen Nickelbad, das Festatoffteilchen mit einer Korngröße van überwiegend 1 um und darunter in Mengen von Ober 25g pro Liter enthält, bei ruhendem Bad und e.iner Stromdichte unter 10 A/dm eine dünne Nickelgrundaohicht abgeschieden wird, worauf in dem gleichen Bad bei einer erheb» lieh höheren Stromdichte unter ständiger Bewegung 9ea Bades und/oder des Werkstückes auf der Nickelgrundechicht Feststoffteilchen zusammen mit Nickel solange abgeschieden werden-, ble .die gewünschte Schichtdicke erreicht ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,- deO daβ Nickel« bad während der Beschichtung mit Feststoffteilchen auf einem

pH-tiiert von über 5 gehalten wird. ,.,

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß daa Nickelbad pro Liter Elektrolyt 80 - 100g Nickel, 2,5 - 3g Chlor, 20 -30g Borsäure, 1,5 - 2,6g Saccharin und 90 ^ 100g Siliziumcarbid-Pulver enthält und während dar Elektrolyse auf einer Temperatur von 50 - 70° C und auf einem pH-Wert von 5,2 gehalten wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daO dia Bewegung des Badaa durch Rühren, Einblasen eines gasförmigen Mediuaa und/odar durch Umwälzen daa Bades erfolgt.

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5. Vorrichtung zur Durchführung da« Verfahren· nach Anspruch 1

zum Beschichten dar trochoidanfärmigan Innenflächen von GehiusemSntalnvon Rotationskolbenmaschinen, mit einem Badbehälter, dar ein« Anode und eine Einrichtung zur Aufnahme .dar zu beschichtenden Werkstücke enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung aus einem Gestell (2) besteht, in dam mehrere die Kathode bildende Gehäusemäntel (3) Übereinanderliegend mit zueinander fluchtenden Innenräumen angeordnet sind, und daß die Anode ale zylindrischer Korb (B) ausgebildet ist, der die Nickelstücke enthält und zentriseh zu den Gehäuseinnenrf unten angeordnet i8t. -r \

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dae Gestell (2) im Bad bewegbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dia einzelnen Gehäusemäntel (3) in einem Abstand voneinander gehalten sind. ■

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet» daß die CehSuaemäntel (3) gegeneinander abgedichtet sind, derart, daß ihre InnsnrMume einen geschlossenen rohrförmigen Hohlraum bilden, in den die Anode (B) hineinragt, und daß eine Pumpe vorgeeehen ist, die das Bad während dar Beschichtung mit Feetstoffteilchen mit tforbeatimmter Strömungsgeschwindigkeit durch dan Spalt zwischen der Anode (8) und den Innenflächen (4) der Gehluaemöntel (3) hindurchfUhrt.

8.9.1967
Sp/bü

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