DE19920394A1 - Alloy coating of gray cast iron - Google Patents

Alloy coating of gray cast iron

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Abstract

The invention relates to an electroplating bath for coating cast parts, in particular, to the use of a polyethylenimine and of N-benzyl-nicotinate-betaine in the alkaline bath.

Description

Die Erfindung betrifft eine galvanotechnische Beschichtung von Gußteilen, insbesondere Graugußteilen.The invention relates to a galvanotechnical coating of castings, especially gray cast iron parts.

Zur Oberflächenbehandlung, insbesondere als Korrosionsschutz werden Gußteile mit verschiedenen Legierungen, wie beispielsweise einer Zink- Nickel-Legierung galvanotechnisch beschichtet. Die Direktbeschichtung des Gußkörpers findet im Stande der Technik ausschließlich im sauren Bereich statt. Versuche mit alkalischen Bädern haben gezeigt, daß sich keine befrie­ digende Metallabscheidung auf der Graugußoberfläche erreichen läßt.For surface treatment, especially as corrosion protection Castings with different alloys, such as a zinc Nickel alloy electroplated. The direct coating of the Castings are found in the prior art exclusively in the acidic range instead of. Experiments with alkaline baths have shown that none freeze digig metal deposit on the gray cast iron surface.

Saure Zink-Nickel-Legierungs-Elektroplattierungsverfahren arbeiten mit sau­ rem Elektrolytbad wie Sulfatbad, Chloridbad, Acetatbad oder Sulfamatbad. Ein solches Bad ist in der japanischen Offenlegungsschrift 58-39236 beschrieben. Nachteilig bei derartigen sauren Bädern ist die schlechtere Metallverteilung und die starke Korrosionswirkung des Elektrolyten auf die galvanische Anlage und das Umfeld.Acid zinc-nickel alloy electroplating processes work with sau Rem electrolytic bath such as sulfate bath, chloride bath, acetate bath or sulfamate bath. Such a bath is in Japanese Patent Laid-Open No. 58-39236 described. The disadvantage of such acid baths is the poorer Metal distribution and the strong corrosion effect of the electrolyte on the galvanic system and the environment.

Zwar sind auch verschiedene alkalische Beschichtungssysteme bekannt, wie beispielsweise in der US-Patentschrift 3 681 211, der deutschen Offenle­ gungsschrift 37 12 511 oder in der US-Patentschrift 4 222 829 beschrieben, doch hat sich in der Praxis gezeigt, daß sich solche Bäder nicht für die Beschichtung von Gußteilen einsetzen lassen, da keine ausreichende Metallabscheidung stattfindet.Various alkaline coating systems are also known, such as for example in U.S. Patent 3,681,211, German Offenle 37 12 511 or in US Pat. No. 4,222,829, but it has been shown in practice that such baths are not suitable for Allow castings to be coated as they are not sufficient Metal deposition takes place.

Um alkalische Beschichtungssysteme dennoch nutzen zu können, ist es üblich, Gußteile zunächst im sauren Bad vorzuverzinken, um dann eine Legierungsschicht, wie beispielsweise Zink-Nickel im alkalischen Bereich, auf die Zinkzwischenschicht abzuscheiden.In order to still be able to use alkaline coating systems, it is It is customary to pre-galvanize castings first in an acid bath and then one Alloy layer, such as zinc-nickel in the alkaline range, to deposit on the intermediate zinc layer.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein galvanotechnisches Beschichtungsverfahren für Gußteile, insbesondere Graugußteile zu schaf­ fen, mit dem ein Direktauftrag einer galvanischen Schicht im alkalischen Bad möglich ist.The invention is based on the object, a galvanotechnical Coating process for castings, especially gray castings with which a direct application of a galvanic layer in the alkaline bath is possible.

Die Erfindung löst die Aufgabe mit einem System gemäß Anspruch 1.The invention solves the problem with a system according to claim 1.

Durch die Verwendung eines Bades mit N-Benzyl-nicotinat-betain in Verbin­ dung mit einem Polyethylenimin wird eine erhebliche Verbesserung der Beschichtungsqualität der Gußteile erreicht.By using a bath with N-benzyl nicotinate betaine in verbin with a polyethyleneimine will significantly improve the Coating quality of the castings reached.

Die Erfindung ermöglicht damit eine alkalische Direktbeschichtung von Gußteilen mit Zn, ZnFe; ZnNi, ZnCo, ZnSn, ZnMn oder ähnlichen Legierun­ gen.The invention thus enables an alkaline direct coating of Castings with Zn, ZnFe; ZnNi, ZnCo, ZnSn, ZnMn or similar alloy gene.

Insbesondere durch die Verwendung von N-Benzyl-nicotinat-betain in einer Größenordnung zwischen 0,01 bis 20 g/l ist eine Zink-Nickel-Schicht mit homogener Nickelverteilung auf dem Gußkörper möglich. Vorzugsweise wird als Komplexbildner Polyethylenimin und insbesondere Tetraethylenpentamin eingesetzt, um eine Komplexierung der Ionen im Bad zu erreichen. Ähnliche Ergebnisse lassen sich auch mit anderen Homologen, wie Triethylentetramin oder Pentaethylenhexamin erreichen.Especially through the use of N-benzyl nicotinate betaine in one A zinc-nickel layer is on the order of magnitude between 0.01 and 20 g / l homogeneous nickel distribution on the cast body possible. Preferably as a complexing agent polyethyleneimine and in particular tetraethylene pentamine used to achieve a complexation of the ions in the bath. Similar Results can also be seen with other homologs, such as triethylene tetramine or reach pentaethylene hexamine.

Das erfindungsgemäße Bad wird bevorzugt mit unlöslichen Nickelanoden betrieben.The bath according to the invention is preferably with insoluble nickel anodes operated.

Ferner ist es von besonderem Vorteil, wenn die Anode des Bades von dem alkalischen Elektrolyten getrennt ist. Dies kann beispielsweise mittels einer Ionenaustauschermembran verwirklicht werden. Eine entsprechende Vor­ richtung ist in der deutschen Offenlegungsschrift 198 34 353 beschrieben, die hiermit Bestandteil der vorliegenden Anmeldung wird. Mit Hilfe der Mem­ bran werden unerwünschte Nebenreaktionen, insbesondere eine Zyanidbil­ dung, vermieden. Das Vermeiden des Zyanids besitzt dabei nicht nur umwelttechnische Vorteile, sondern darüber hinaus auch eine Auswirkung auf die Leistungsfähigkeit des Bades, da eine Komplexierung von Zink/Nickel durch Zyanid vermieden wird und sich die übliche kompensie­ rende Nachgabe von Nickel erübrigt.Furthermore, it is particularly advantageous if the anode of the bath from the alkaline electrolyte is separated. This can be done, for example, using a Ion exchange membrane can be realized. A corresponding before direction is described in German Offenlegungsschrift 198 34 353, which hereby becomes part of the present application. With the help of the mem undesirable side reactions, especially a cyanide bil  dung, avoided. Avoiding the cyanide is not only good environmental advantages, but also an impact on the performance of the bath, as a complexation of Zinc / nickel is avoided by cyanide and the usual compensation no need to give up nickel.

Die bei herkömmlichen Bädern zu beobachtende Wasserstoffbildung bei gleichzeitiger unzureichender Beschichtung wird in diesem Verfahren stark reduziert, was zu einer weiteren Qualitätserhöhung und einem besonders gleichmäßig beschichteten Gußkörper führt.The hydrogen formation observed in conventional baths At the same time, insufficient coating becomes strong in this process reduced, which leads to a further increase in quality and a special leads evenly coated cast body.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels des näheren erläutert.The invention based on an embodiment of the explained in more detail.

Zunächst wird eine Vorbehandlung des Gußkörpers mit einem oder mehre­ ren der folgenden Schritte durchgeführt, die die Qualität der Beschichtung zusätzlich verbessern:
First, the cast body is pretreated with one or more of the following steps, which additionally improve the quality of the coating:

  • 1. Ultraschall-Heißentfettung,1. Ultrasonic hot degreasing,
  • 2. Heißentfettung,2. hot degreasing,
  • 3. kathodischer Strom in der elektrolytischen Entfettung.3. Cathodic current in electrolytic degreasing.

Die daran anschließende Oberflächenbehandlung kann mit einem Bad der folgenden Zusammensetzung durchgeführt werden:
The subsequent surface treatment can be carried out with a bath of the following composition:

Badtemperatur: 35 +/- 1°C
Anoden: Nickel
Nickel im Niederschlag: 12 bis 16% Nickel
Kathodische Stromdichte: 0,1 bis 8 A/dm2
Kathodische Stromausbeute: 40 bis 90%.Bath temperature: 35 +/- 1 ° C
Anodes: nickel
Nickel in the precipitation: 12 to 16% nickel
Cathodic current density: 0.1 to 8 A / dm 2
Cathodic current efficiency: 40 to 90%.

Das Aussehen und die Nickelverteilung in Abhängigkeit der Stromdichte ent­ sprechen einer technischen Beschichtung des Gußkörpers. Die Zugabe der Beschichtungsmetalle erfolgt durch Auflösen von Zink, Zinkoxid und/oder Zinksalze und Zugabe von Nickelsalzen, wie Nickelsulfat, Nickelsulfamat und/oder Nickelchlorid. Unter Verwendung von Tetraethylenpentamin wird eine Stromausbeute von 40 bis 90% je nach Zinkgehalt erreicht.The appearance and the nickel distribution depending on the current density ent speak a technical coating of the cast body. The addition of the Coating metals are made by dissolving zinc, zinc oxide and / or Zinc salts and addition of nickel salts such as nickel sulfate, nickel sulfamate and / or nickel chloride. Using tetraethylene pentamine achieves a current efficiency of 40 to 90% depending on the zinc content.

Durch die Zugabe von N-Benzyl-nicotinat-betain wird eine optisch anspruchsvolle Glanzwirkung bei homogener Nickelverteilung auf dem Guß­ körper erzielt.By adding N-benzyl nicotinate betaine, one becomes optical sophisticated gloss effect with homogeneous nickel distribution on the casting body achieved.

Das beschriebene Bad läßt sich als Trommel oder Gestellbad einsetzen. Bei einem besonders bevorzugten Galvanikbad wird mit einem Zink-Nickel-Ver­ hältnis von 5 : 1 bei beispielsweise 10 g/l Zink zu 2 g/l Nickel oder 4 g/l Zink zu 0,8 g/l Nickel gearbeitet. Die Zinkkonzentration sollte dabei 4 g/l nicht unter­ schreiten. Als bevorzugter Bereich der Verwendung von Tetraethylenpen­ tamin und/oder anderen homologen Polyethylenaminen wird eine Konzen­ tration von 4 bis 200 g/l gewählt. Die bevorzugte NaOH-Konzentration liegt zwischen 75 und 200 g/l.The bath described can be used as a drum or rack bath. At a particularly preferred electroplating bath with a zinc-nickel Ver Ratio of 5: 1 with, for example, 10 g / l zinc to 2 g / l nickel or 4 g / l zinc 0.8 g / l nickel worked. The zinc concentration should not be below 4 g / l stride. As a preferred area of use of tetraethylene pen tamin and / or other homologous polyethylene amines becomes a concent tration from 4 to 200 g / l selected. The preferred NaOH concentration is between 75 and 200 g / l.

Claims (12)

1. Galvanotechnisches Bad zur Beschichtung von Gußteilen, gekenn­ zeichnet durch die Verwendung eines Polyethylenimins und von N- Benzyl-nicotinat-betain im alkalischen Milieu.1. Electroplating bath for coating castings, characterized by the use of a polyethyleneimine and N-benzyl nicotinate betaine in an alkaline environment. 2. Bad nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine unlösliche Nickelanode.2. Bath according to claim 1, characterized by an insoluble Nickel anode. 3. Bad nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Verwendung von Tetraethylenpentamin als Polyethylenimin-Zusatz.3. Bath according to claim 1 or 2, characterized by the use of tetraethylene pentamine as a polyethyleneimine additive. 4. Bad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung von Triethylentetramin, Tetraethylenpentamin oder Pentaethylenhexamin.4. Bath according to one of the preceding claims, characterized through the use of triethylene tetramine, tetraethylene pentamine or pentaethylene hexamine. 5. Bad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anode von dem alkalischen Elektrolyten durch eine Membran getrennt ist.5. Bath according to one of the preceding claims, characterized records that the anode is separated from the alkaline electrolyte by a Membrane is separated. 6. Bad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Zink-Nickel-Verhältnis von 5 : 1.6. Bath according to one of the preceding claims, characterized due to a zinc: nickel ratio of 5: 1. 7. Bad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Polyethyleniminkonzentration von 4 bis 200 g/l.7. Bath according to one of the preceding claims, characterized by a polyethyleneimine concentration of 4 to 200 g / l. 8. Bad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine NaOH-Konzentration von 50 bis 250 g/l. 8. Bath according to one of the preceding claims, characterized by a NaOH concentration of 50 to 250 g / l.   9. Verfahren zur Beschichtung von Gußkörpern in einem Bad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zink-Nickelschicht unmittelbar auf den Gußkörper aufgebracht wird.9. Process for coating castings in a bath after Claim 1, characterized in that a zinc-nickel layer is applied directly to the cast body. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschichtung eine Ultraschall-Heißentfettung vorgeschaltet wird.10. The method according to claim 9, characterized in that the Coating is preceded by ultrasonic hot degreasing. 11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschichtung eine Heißentfettung vorgeschaltet wird.11. The method according to claim 9 or 10, characterized in that the coating is preceded by hot degreasing. 12. Verfahren nach Anspruch 9, 10 und/oder 11, dadurch gekennzeich­ net, daß der Beschichtung eine elektrolytische Enifettung mit kathodi­ schem Strom vorgeschaltet wird.12. The method according to claim 9, 10 and / or 11, characterized in net that the coating an electrolytic degreasing with kathodi is connected upstream.
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