DE1621129C3

DE1621129C3 - Verfahren und Vorrichtung zum galvanischen Aufbringen einer Feststoffteilchen enthaltenden Metallbeschichtung auf Leichtmetall-Werkstücken

Info

Publication number: DE1621129C3
Application number: DE1621129A
Authority: DE
Inventors: Heinz 7107 Neckarsulm Harst; Alfred 7107 Neckarsulm Kappes; Guenter 7100 Heilbronn Laux; Gerhard Dipl.-Ing. 7100 Heilbronn Stephan
Original assignee: Audi NSU Auto Union AG; Wankel GmbH
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1967-09-09
Filing date: 1967-09-09
Publication date: 1975-01-09
Also published as: DE1621131B2; DE1621129A1; US3514389A; DE1621131A1; DE1621129B2

Description

wird durch die Bewegung des Bades und/oder des Werkstückes eine gleichmäßige Verteilung der Feststoffteilchen in dem Elektrolyt und damit auch in der zweiten Schicht erreicht.

Es wurde ferner gefunden, daß der pH-Wert des Bades von Einfluß auf die Menge der abgeschiedenen Feststoffpartikeln ist, und zwar soll der pH-Wert erfindungsgemäß über 5 liegen.

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

Auf die innere Mantelfläche wurde zunächst nach einem bekannten chemischen Verfahren eine Zinkschicht von etwa 1 μΐη Dicke aufgebracht. Dann wurde das Gehäuse bei eingeschaltetem Strom in ein galvanisches Nickel-Sulfamat-Bad eingebracht, das pro Liter Elektrolyt 80 bis 100 g Nickel, 2,5 bis 3 g Chlor, 20 bis 30 g Borsäure, 1,5 bis 2,5 g Saccharin und 90 bis 100 g Siliziumcarbid-Pulver mit einer Korngröße mit überwiegend 1 μΐη und darunter (Anzahl der Teilchen über 3 μΐη nicht mehr als 1 Prozent) enthält. Das Nickelbad wurde auf einer Temperatur von 50 bis 70 ⁰C gehalten und sein pH-Wert auf 5,2 eingestellt. Bei ruhendem Bad wurde mit einer Stromdichte von 2 A/dm² Kathodenfläche eine Nickelgrundschicht von 20 bis 16 μτη Dicke abgeschieden, die eine vernachlässigbare Anzahl Feststoffteilchen enthielt. Im Anschluß daran wurde das Bad in Bewegung gesetzt, um die Feststoffteilchen im Elektrolyt zu suspendieren und gleichzeitig wurde die Stromdichte auf 20 A/dm² erhöht, wobei Feststoffteilchen und Nickel auf der Nickelgrundschicht abgeschieden wurden, bis eine Beschichtung von 300 bis 320 μτη Dicke erreicht war.

Als Anode wurde eine Formanode aus unlöslichem Metall, z. B. Titan, verwendet, deren Mantel als Sieb ausgebildet ist und deren Innenraum mit Nickelstükken 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 das Werkstück während des Abscheidens der Feststoffteilchen im Bad bewegt werden, um eine möglichst gleichmäßige Abscheidung zu gewährleisten.

Die Feststoffteilchen können außer aus Siliziumcarbid auch aus Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, Wolframcarbid, Borcarbid oder Gemischen dieser Stoffe bestehen. Die Stromstärke bei Beschichtung mit den Feststoffteilchen läßt sich in weiten Grenzen variieren, wobei festgestellt wurde, daß mit steigender Stromdichte zwar die Beschichtungsdauer zur Erzielung einer bestimmten Schichtdicke sinkt, jedoch die Rauhigkeit der erzielten Oberfläche wächst.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Zeichnung beispielshalber dargestellt. Die Vorrichtung weist einen

ίο Behälter 1 zur Aufnahme des Bades auf, in den ein Gestell 2 eingesetzt ist, in dem mehrere Gehäusemäntel 3 von Rotationskolbenmaschinen übereinanderliegend angeordnet sind, deren innere Mantelfläche 4 beschichtet werden sollen. Die Mantel 3 werden durch Distanzstücke 5 in einem Abstand von etwa 10 mm voneinander gehalten, um zu erreichen, daß die Beschichtung der 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 Mantelflächen 4 begrenzten _ Innenräume der Gehäusemäntel 3 ragt eine Innenanode 8 hinein, die der Form der zu beschichtenden Fläche in etwa entspricht. Die Innenanode 8 besteht aus einem zylindrischen Titankorb, in den die Nickelstücke 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. Mit 10 ist ein Regenerator bezeichnet, durch den das Bad mit Hilfe einer Pumpe 11 zwecks Regenerierung bei Bedarf hindurchgeführt wird.

Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung kann beispielsweise dadurch abgewandelt werden, daß die Gehäusemäntel 3 durch entsprechende Zwischenlagen gegeneinander abgedichtet werden, derart, daß ihre Innenräume einen geschlossenen rohrförmigen Hohlkörper bilden, in den die Anode 8 hineinragt. Das Bad wird dann während der Beschichtung mit Feststoffteilchen durch eine Pumpe mit vorbestimmter Strömungsgeschwindigkeit durch den Spalt zwischen der Anode 8 und den Innenflächen 4 der Gehäusemäntel 3 hindurchgeführt. Auch hierdurch läßt sich eine gleichmäßige Beschichtung erreichen.

Für die Merkmale der Unteransprüche wird nur im Zusammenhang mit dem Hauptanspruch Schutz beansprucht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: ^'e Erfindung betrifft ein Verfahren zum galva nischen Aufbringen einer Feststoffteilchen enthalten-

1. Verfahren zum galvanischen Aufbringen den Metallbeschichtung auf Leichtmetall-Werkstücke, einer Feststoffteilchen enthaltenden Metallbe- insbesondere auf Innenflächen von Trochoidengehäuschichtung auf Leichtmetall-Werkstücken, ins- 5 sen, wobei auf die zu beschichtende Fläche zunächst besondere auf Innenflächen von Trochoidenge- eine Zinkschicht aufgebracht wird und dann auf diehäusen, wobei auf die zu beschichtende Fläche ser in einem galvanischen Nickelbad, das Feststoffzunächst eine Zinkschicht aufgebracht wird und teilchen mit einer Korngröße von überwiegend 1 μτη dann auf dieser in einem galvanischen Nickelbad, und darunter in Mengen von über 25 g/l zunächst das Feststoffteilchen mit einer Korngröße von io Nickel und dann Feststoffteilchen zusammen mit überwiegend 1 μτη und darunter in Mengen von Nickel abgeschieden werden, sowie eine Vorrichtung über 25 g/l zunächst Nickel und dann Feststoff- zur Durchführung dieses Verfahrens.

teilchen zusammen mit Nickel abgeschieden wer- Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (deut-

den, dadurch gekennzeichnet, daß sehe Patentschrift 1204 491, britische Patentschrift in der ersten Stufe bei ruhendem Bad und einer 15 860 291) werden die Feststoffteilchen dem Bad zu-Stromdichte von weniger als 10 A/dm² eine dünne sammen mit dem Elektrolyten an einer oberhalb des Nickel-Grundschicht und auf dieser in der zweiten Werkstückes gelegenen Stelle zugesetzt, so daß sie Stufe bei einer erheblich höheren Stromdichte sich durch Schwerkraftwirkung auf die Oberfläche unter ständiger Bewegung des Bades und/oder des des Werkstückes absetzen können, wobei der Elek-Werkstückes Feststoffteilchen zusammen mit Nik- 20 trolyt mit den nicht durch die Metallabscheidung gekel abgeschieden werden. bundenen Feststoffteilchen ständig aus dem Bad ab-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- gezogen und im Kreislauf zur Zufuhrstelle zurückkennzeichnet, daß das Nickelbad während der geführt wird. Falls erforderlich, kann auf dem Beschichtung mit Feststoffteilchen auf einem pH- Werkstück vorher eine Stützschicht aus reinem Metall Wert von über 5 gehalten wird. ²5 abgeschieden werden, bevor die Feststoffteilchen ent-

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch haltende Schicht aufgebracht wird. Um eine möggekennzeichnet, daß das Nickelbad pro Liter liehst gleichmäßige Verteilung der Feststoffteilchen in Elektrolyt 80 bis 100 g Nickel, 2,5 bis 3 g Chlor, dieser Schicht zu erreichen, kann das Werkstück 20 bis 30 g Borsäure, 1,5 bis 2,5 g Saccharin und während der Beschichtung mit der widerstandsfähigen 90 bis 100 g Siliziumcarbid-Pulver enthält und 30 Schicht in Bewegung gehalten werden.

während der Elektrolyse auf einer Temperatur Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses

von 50 bis 70° C und auf einem pH-Wert von 5,2 bekannte Verfahren im Hinblick auf eine bessere gehalten wird. Haftfähigkeit der Beschichtung und eine größere

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- Wirtschaftlichkeit zu verbessern.

kennzeichnet, daß die Bewegung des Bades durch 35 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch geRühren, Einblasen eines gasförmigen Mediums löst, daß in der ersten Stufe bei ruhendem Bad und und/oder durch Umwälzen des Bades erfolgt. einer Stromdichte von weniger als 10 A/dm² eine

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfah- dünne Nickel-Grundschicht und auf dieser in der rens nach Anspruch 1 zum Beschichten der tro- zweiten Stufe bei einer erheblich höheren Stromchoidenförmigen Innenflächen von Gehäusemän- 40 dichte unter ständiger Bewegung des Bades und/oder teln von Rotationskolbenmaschinen, mit einem des Werkstückes Feststoffteilchen zusammen mit Nik-Badbehälter, der eine Anode und eine Einrichtung kel abgeschieden werden.

zur Aufnahme der zu beschichtenden Werkstücke Die während der ersten Stufe abgeschiedene Nickelenthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- Grundschicht hat lediglich die Aufgabe, die Haftung richtung aus einem Gestell (2) besteht, in dem 45 der während der zweiten Stufe abgeschiedenen vermehrere die Kathode bildende Gehäusemäntel (3) schleißfesten Schicht auf dem Grundmaterial zu verübereinanderliegend mit zueinander fluchtenden bessern. Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis Innenräumen angeordnet sind, und daß die Anode zugrunde, daß bei geringen Stromdichten, die beals zylindrischer Korb (8) ausgebildet ist, der die trächtlich unter den beim galvanischen Vernickeln Nickelstücke enthält und zentrisch zu den Ge- 5° sonst üblichen Werten liegen, ein sehr feinkörniger häuseinnenräumen angeordnet ist. Niederschlag entsteht, der eine hohe Haftfähigkeit

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge- aufweist. Da diese reine Nickelschicht im Gegensatz kennzeichnet, daß das Gestell (2) im Bad beweg- zu dem bekannten Verfahren nur zur Verbesserung bar ist. der Haftung der zweiten, Feststoffteilchen enthalten-

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge- 55 den Nickelschicht dient, kann sie sehr dünn sein und kennzeichnet, daß die einzelnen Gehäusemäntel daher trotz der geringen· Stromdichte in einer relativ (3) in einem Abstand voneinander gehalten sind. kurzen Zeit aufgebracht werden. In der zweiten Ver-

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge- fahrensstufe wird die Stromdichte erheblich erhöht, kennzeichnet, daß die Gehäusemäntel (3) gegen- wodurch eine schnelle Abscheidung erreicht wird, einander abgedichtet sind, derart, daß ihre Innen- 60 Der dadurch bedingte großkörnigere Aufbau der Abräume einen geschlossenen rohrförmigen Hohl- scheidung hat keinen nachteiligen Einfluß auf die raum bilden, in den die Anode (8) hineinragt, Haftung dieser zweiten Schicht, da diese zweite und daß eine Pumpe vorgesehen ist, die das Bad Schicht überwiegend aus dem gleichen Material bewährend der Beschichtung mit Feststoffteilchen steht wie die erste Schicht.

mit vorbestimmter Strömungsgeschwindigkeit 65 Während der ersten Verfahrensstufe wird das Bad durch den Spalt zwischen der Anode (8) und den in Ruhe gehalten, um während dieser Stufe das AbInnenflächen (4) der Gehäusemäntel (3) hindurch- scheiden von Feststoffteilchen möglichst zu vermeiführt. den. Während der zweiten Verfahrensstufe dagegen