DE2253697A1 - PROCESS FOR INCREASING THE HARDNESS OF A POROUS COATING ON CORROSION-RESISTANT CHROME-IRON ALLOYS - Google Patents
PROCESS FOR INCREASING THE HARDNESS OF A POROUS COATING ON CORROSION-RESISTANT CHROME-IRON ALLOYSInfo
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Description
Dipl.-lng. H. Sauerland · Dr.-lng. R. König ■ Dipl.-lngj. K. Bergen Patentanwälte ■ 4000 Düsseldorf so · Cecilienallee 7s · Telefon 43273aDipl.-Ing. H. Sauerland · Dr.-lng. R. König ■ Dipl.-lngj. K. Bergen Patent Attorneys ■ 4000 Düsseldorf so · Cecilienallee 7s · Telephone 43273a
31. Oktober 1972 28 031 KOctober 31, 1972 28 031 K
International Nickel Limited, Thames House, Millbank,International Nickel Limited, Thames House, Millbank,
London, S0W. Ί England London, S 0 W. Ί England
"Verfahren zum Erhöhen der Härte eines porösen Überzugs auf konr ο si onsbe ständigen Chrom-Ei s en-Legierungen" "Method for increasing the hardness of a porous coating on corrosion-resistant chromium-iron alloys"
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erhöhen der Härte eines porösen durch Tauchen in eine wässrige Lösung von Chrom- und Schwefelsäure erzeugten Überzugs auf korrosionsbeständigen Chrom-Eisen-Legierungen,,The invention relates to a method of increasing the hardness of a porous coating produced by immersion in an aqueous solution of chromic and sulfuric acid corrosion-resistant chromium-iron alloys,
Es ist bereits ein Verfahren zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit von rostfreiem Stahl und anderen Chrom-Eisen-Legierungen mit einem porösen, durch Tauchen und gegebenenfalls elektrolytische Behandlung erzeugten Überzug vorgeschlagen worden. Im einzelnen kann das mit dem porösen Überzug versehene Metall einer kathodischen Elektrolyse in einem Chrom enthaltenden Bad so lange unterworfen werden, wie für ein Härten des Überzugs erforderlich ist, jedoch nicht so lange, daß sich sichtbares Chrom als weißer Niederschlag auf der Oberfläche zeigt. Das Härten des Überzugs wurde auf das Abscheiden von metallischem Chrom in den Poren des Überzugs zurückgeführt, weswegen die Verwendung eines Elektrolyten unerläßlich ist, aus dem sich Chrom abscheiden läßt.It is already a method of improving corrosion resistance and wear resistance of stainless steel and other chromium-iron alloys with a porous, coating produced by dipping and optionally electrolytic treatment has been proposed. In detail the metal provided with the porous coating can undergo cathodic electrolysis in a chromium containing Bath for as long as necessary for the coating to cure, but not so long that it becomes shows visible chromium as a white precipitate on the surface. The curing of the coating was based on the deposition of metallic chromium returned in the pores of the coating, which is why the use of an electrolyte is essential, from which chromium can be deposited.
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Ein Nachteil des vorerwähnten Verfahrens besteht darin, daß es nur verhältnismäßig geringe Stromdichten erlaubt, weil sich bei der praktischen Anwendung die zunehmende Neigung des Chroms zeigt, sich mit steigenden Stromdichten auf der Oberfläche des Überzugs abzuscheiden.A disadvantage of the aforementioned method is that it allows only relatively low current densities because in practical application the increasing tendency of chromium shows itself with increasing current densities to be deposited on the surface of the coating.
Überraschenderweise wurde nun festgestellt, daß der Überzug weniger durch metallisches Chrom als durch einen oxydischen Niederschlag in den Poren gehärtet wird, so daß ein Härten auch mit anderen Elektrolyten möglich ist. Demzufolge wird erfindungsgemäß die Härte eines porösen, auf die Oberfläche einer korrosionsbeständigen Chrom-Eisen-Legierung durch eine Behandlung in einer wässrigen Lösung von Chrom- und Schwefelsäure sowie gegebenenfalls anderen Lösungsbestandteilen aufgebrachten Überzugs dadurch erhöht, daß die Legierung als Kathode in einem Elektrolyten galvanisch behandelt wird, mit dem ein oxydischer Niederschlag in den Poren des Überzugs erzeugt werden kann. Der oxydische Niederschlag entsteht dabei im Wege der kathodischen Reduktion von löslichen Lösungsbestandteilen und/oder einer Erhöhung des pH-Wertes in den Poren als Folge der Elektrolyse. Die kathodische Elektrolyse und demzufolge auch das Abscheiden des oxydischen Niederschlags wird so lange fortgeführt, bis der Überzug eine ausreichende Härte angenommen hat und die Zusammensetzung des Elektrolyten sowie die Stromdichte sich so weit verändert haben, daß bei einer Weiterführung der Elektrolyse metallisches Chrom abgeschieden würde. Der oxydische Niederschlag kann aus unlöslichen Oxyden, Hydroxyden oder hydratisierten Oxyden bestehen. Der Elektrolyt kann auch Chrom enthalten; in diesem Falle wurde festge-Surprisingly, it has now been found that the coating is hardened less by metallic chromium than by an oxidic deposit in the pores, so that hardening is also possible with other electrolytes. Accordingly, the hardness of a porous, on the surface of a corrosion-resistant chromium-iron alloy by treatment in an aqueous one Solution of chromic and sulfuric acid as well as possibly other solution components applied coating thereby increases that the alloy is galvanically treated as a cathode in an electrolyte with which an oxidic Precipitation can be generated in the pores of the coating. The oxidic precipitate arises in the Ways of the cathodic reduction of soluble components of the solution and / or an increase in the pH value in the pores as a result of electrolysis. The cathodic electrolysis and consequently also the deposition of the oxidic Precipitation is continued until the coating has assumed sufficient hardness and the The composition of the electrolyte and the current density have changed so much that if the Electrolysis would deposit metallic chromium. The oxidic precipitate can consist of insoluble oxides, hydroxides or hydrated oxides. The electrolyte can also contain chromium; in this case it was determined
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stellt, daß die Azidität des Elektrolyten beim Härten des Überzugs eine äußerst wichtige Rolle spielt und daß oberhalb bestimmter pH-Werte kein Chrom niedergeschlagen wirdo shows that the acidity of the electrolyte plays an extremely important role in curing the coating and that no chromium is deposited above certain pH values, etc.
Bei einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der pH-Wert des chromhaltigen Elektrolyten so eingestellt, daß sich kein metallisches Chrom abscheidet. Dies kann beispielsweise durch Zugabe einer geeigneten Base geschehen.In a variant of the method according to the invention, the pH of the chromium-containing electrolyte is adjusted so that that no metallic chromium is deposited. This can be done, for example, by adding a suitable Base happen.
Als Bad eignen sich wässrige Elektrolyten mit 25 bis 750 g/l sechswertigen Chroms als CrO^ sowie einer Base in einer Menge, die ausreicht, die Chrom enthaltenden Anionen mindestens teilweise zu neutralisieren und den pH-Wert des Elektrolyten im wesentlichen bei 3 bis 7,5 zu halten. Die kathodische Behandlung kann mit einer Kathodenstromdichte von 2 bis 40 A/dm· erfolgen und bis 40 Minuten bei einer Badtemperatur von 20 bis 60°C dauern. Als Basen eignen sich Natrium-, Kalium- oder Amoniumhydroxyd oder -karobant.Aqueous electrolytes with 25 to 750 g / l hexavalent chromium as CrO ^ and a base are suitable as a bath in an amount sufficient to at least partially neutralize the chromium-containing anions and the Maintain the pH of the electrolyte essentially at 3 to 7.5. Cathodic treatment can be done with a Cathode current density of 2 to 40 A / dm · take place and up to 40 minutes at a bath temperature of 20 to 60 ° C. Suitable bases are sodium, potassium or Ammonium hydroxide or carbonate.
Vorteilhafterweis^ -^f1VaIt der Elektrolyt mindestens 100 g/l Chromsäure, gemessen als CrO^1 Besonders geeignet ist jedoch ein Elektrolyt mit etwa 2,5 Mol bzw. 250 g CrO, je Liter sowie ausreichend NaOH oder NH^OH, d.h. etwa 3,5 bis 5,2 Mol NaOH, um den pH-Wert des Elektrolyten bei 6,3 bis 7,5 zu halten. Vorteilhafterweise beträgt die Kathodenstromdichte während des Härtens bis 12 A/dm2.Advantageously ^ - ^ f 1 VaIt the electrolyte at least 100 g / l chromic acid, measured as CrO ^ 1 However, an electrolyte with about 2.5 mol or 250 g CrO, per liter and sufficient NaOH or NH ^ OH, ie about 3.5 to 5.2 moles of NaOH to keep the pH of the electrolyte at 6.3 to 7.5. The cathode current density during curing is advantageously up to 12 A / dm 2 .
Der sich anfangs auf dem rostfreien Stahl in einer Chrom-Which is initially on the stainless steel in a chrome
3 U 9 8 1 9 / 1 (J B 33 U 9 8 1 9/1 (J B 3
und Schwefelsäurelösung bildende Überzug enthält wahrscheinlich hydratisierte eisen- und chromreiche- spinellartige Oxyde. Dabei dürfte das Härten des Überzugsin einem chromhaltigen Elektrolyten durch Cr^O,-Anlagerungen in den Poren des Überzugs bedingt sein. Eine Verringerung der Azidität des Elektrolyten scheint die elektrolytischen, das Niederschlagen von CrpO, in den Poren begünstigenden Bedingungen in dem Überzug zu verbessern. Außerdem dürfte dies die Ursache dafür sein, daß sich in den Poren kein metallisches Chrom bildet. So wird aus einem Elektrolyten mit 2,5 M CrO, und 0,01 M (ΝΗλJpSpOg bei einer 15-minütigen Elektrolyse mit einer Stromdichte von etwa 10,8 A/dm metallisches Chrom auf der Oberfläche abgeschieden und kommt es nur zu einer geringen Härte. Wird der Lösung in zunehmendem Maße Natronlauge zugesetzt, so wird weiterhin bei einer längeren Elektrolyse metallisches Chrom auf der Oberfläche niedergeschlagen, bis das molare Verhältnis NaOH/CrO, über 0,8:1 liegt. Bei einem Molverhältnis von 1,4 bis 2,1:1 steigt die Härte des Überzugs bemerkenswert an. Bei einem Molverhältnis von 2,1:1 bildet sich auf der Oberfläche ein Niederschlag aus Cr(OH)x, der bei hoher kathodischer Ladung, d.h. bei über 5,4.10 Cb(cm , sichtbar wird. Der Niederschlag von Chromhydroxyd verhindert das Eindringen des Cr2O, in den Überzug und läßt daher ein Härten nicht zu. Bei einem Elektrolyten mit 2,5 M CrO, wird das Molverhältnis daher durch Zugabe von 3,5 bis 5,2 M NaOH vorzugsweise auf 1,4:1 bis 2,1:1 eingestellt, um den pH-Wert bei 6,3 bis 7,5 zu halten.and sulfuric acid solution forming coating likely contains hydrated iron and chromium-rich spinel-like oxides. The hardening of the coating in a chromium-containing electrolyte is likely to be due to CrO, deposits in the pores of the coating. A decrease in the acidity of the electrolyte appears to improve the electrolytic conditions in the coating that favor the deposition of CrpO in the pores. In addition, this is likely to be the reason why no metallic chromium is formed in the pores. For example, from an electrolyte with 2.5 M CrO and 0.01 M (ΝΗλJpSpOg in a 15-minute electrolysis with a current density of about 10.8 A / dm metallic chromium is deposited on the surface and there is only a low hardness If more and more sodium hydroxide solution is added to the solution, metallic chromium will continue to be deposited on the surface during longer electrolysis until the molar ratio NaOH / CrO is above 0.8: 1. With a molar ratio of 1.4 to 2, The hardness of the coating increases remarkably 1: 1. At a molar ratio of 2.1: 1, a precipitate of Cr (OH) x forms on the surface. The precipitation of chromium hydroxide prevents the Cr 2 O from penetrating into the coating and therefore does not allow hardening. In the case of an electrolyte with 2.5 M CrO, the molar ratio is therefore increased by adding 3.5 to 5.2 M NaOH preferably adjusted to 1.4: 1 to 2.1: 1 in order to reduce the p Maintain the H value at 6.3 to 7.5.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele des näheren erläutert: The invention is explained in more detail below with reference to several exemplary embodiments:
309819/1053309819/1053
Aus der nachfolgenden Tabelle I ergeben sich die bei einer Versuchsreihe erzielten Härten, bei der rostfreie Stähle des Typs 304 mit 18 bis 20% Chrom und 8 bis 12% Nickel nach einem Blaufärben durch Tauchen in eine Chrom- und Schwefelsäure-Losung in einem 2,5 M CrO^ und 0,01 M (NH^)2S2Og enthaltenden Elektrolyten bei 40°C kathodisch behandelt wurden, dem verschiedene Mengen Natronlauge zugesetzt wurden, um den pH-Wert zu verändern. Die Härte der Überzüge wurde durch Reibversuche bestimmt, bei denen die Oberfläche mit einem Tintenradiergummi abgerieben wurde und die Zahl der Striche bis zur Zerstörung des Überzugs als Maß der Härte diente. Die Versuche A bis D fallen im Gegensatz zu den übrigen Versuchen nicht unter die Erfindung. The hardnesses achieved in a series of tests are shown in Table I below, in which stainless steels of type 304 with 18 to 20% chromium and 8 to 12% nickel after a blue dyeing by dipping in a chromium and sulfuric acid solution in a 2, Electrolytes containing 5 M CrO ^ and 0.01 M (NH ^) 2 S 2 Og were treated cathodically at 40 ° C., to which various amounts of sodium hydroxide solution were added in order to change the pH value. The hardness of the coatings was determined by rubbing tests in which the surface was rubbed with an ink eraser and the number of strokes until the coating was destroyed was used as a measure of the hardness. In contrast to the other experiments, experiments A to D do not fall under the scope of the invention.
satz
(M)NaOH supply
sentence
(M)
(A/dm2)Current density
(A / dm 2 )
(min)Time
(min)
* unbestimmter negativer pH-Wert.* indeterminate negative pH value.
309 819/1053309 819/1053
Die Daten der vorstehenden Tabelle I zeigen^ daß die kathodische Behandlung in einem Elektrolyten mit 2,5 M CrO, und 0,01 M (NH^)2S2Og bei einer Badtemperatur von 400C am wirksamsten war und sich mit einem NaOH-Zusatz von 3 bis 5 M bzw. bei einem pH-Wert von 6,06 bis 7,22 und einer Stromdichte von 11,6 bis 15,9 A/dm bei 15-minütiger Behandlung eine gute Härte ergab. Bei zu geringem pH-Wert zeigt sich ein Niederschlag metallischen Chroms auf dem Überzug, während bei zu hohem pH-Wert die chromhaltigen Ionen zur Hydrolyse neigen und zu einem Abscheiden von Cr(OH)^ auf dem Überzug führen.The data in Table I above show that the cathodic treatment was most effective in an electrolyte with 2.5 M CrO, and 0.01 M (NH ^) 2 S 2 Og at a bath temperature of 40 ° C. and with a NaOH -Addition of 3 to 5 M or at a pH of 6.06 to 7.22 and a current density of 11.6 to 15.9 A / dm after 15 minutes of treatment resulted in good hardness. If the pH value is too low, metallic chromium is deposited on the coating, while if the pH value is too high, the chromium-containing ions tend to hydrolyze and lead to the deposition of Cr (OH) ^ on the coating.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich auch unter Verwendung von Elektrolyten mit 0,25 bis 7,5 M CrO, und Natrium-, Kalium- oder Amonium-Hydroxyd einzeln oder nebeineinander in einer Menge durchführen, die einen pH-Wert von 3 bis 7,5 gewährleistet. Derartige Elektrolyten können durch Zugabe von Chromsäure zu einer Lösung von Natrium-, Kalium- oder Amoniumchromat oder durch Zugabe von Natriumhydroxyd- oder -karbonat, Kaliumhydroxyd oder -karbonat oder Amoniumhydroxyd oder -karbonat zu einer Lösung von Chromsäure hergestellt werden.The process according to the invention can also be carried out using electrolytes with 0.25 to 7.5 M CrO, and Sodium, potassium or ammonium hydroxide individually or side by side Perform in an amount that ensures a pH of 3 to 7.5. Such electrolytes can by adding chromic acid to a solution of sodium, potassium or ammonium chromate or by adding of sodium hydroxide or carbonate, potassium hydroxide or carbonate, or ammonium hydroxide or carbonate to one Solution of chromic acid.
Durch Versuche konnte des weiteren festgestellt werden, daß sich nicht nur Chromoxyd sondern auch andere Oxyde zum Härten des Überzugs eignen. Demzufolge kann das erfindungsgemäße Verfahren auch in der Weise durchgeführt werden, daß das mit einem porösen Überzug oder einem Farbüberzug versehene Metall als Kathode in eine wässrige Lösung des Salzes eines Elementes gebracht wird, das in Wasser unlösliche Oxyde bildet. Bei der nachfolgenden ka-Experiments have also shown that not only chromium oxide but also other oxides are found suitable for hardening the coating. Accordingly, the inventive Process can also be carried out in such a way that that with a porous coating or a paint coating metal provided as cathode is placed in an aqueous solution of the salt of an element which is contained in Water forms insoluble oxides. In the following ca
3098 19/10533098 19/1053
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thodischen Elektrolyse bildet sich in den Poren des Überzugs ein härtender Oxydniederschlag.static electrolysis forms in the pores of the Coating a hardening oxide deposit.
Geeignete Elektrolyse enthalten das Salz eines EIe- . mentes, das wasserunlösliche Oxyde bildet und bei einer Erhöhung des pH-Wertes einen Oxydniederschlag ergibt und/oder im Wege einer kathodischen Reduktion · eines Lösungsbestandteiles Oxyde bildet. Die vorerwähnten Oxyde bilden beispielsweise die Elemente Aluminium, Titan, Vanadin, Molybdän, Wolfram, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer, Zink und Silizium. Die Farbe des oxydischen Niederschlags wirkt sich nur wenig oder auch gar nicht auf den Farbton des Überzugs aus, obgleich die Farbe sich im Farbton üblicherweise etwas ändert, und zwar in der Farbserie braun, blau, gold, fuchsin, pfauenblau und grün.Suitable electrolysis contain the salt of an egg. mentes, which forms water-insoluble oxides and, when the pH value increases, an oxide precipitate and / or forms oxides by cathodic reduction of a component of the solution. The aforementioned Oxides form, for example, the elements aluminum, titanium, vanadium, molybdenum, tungsten, manganese, Iron, cobalt, nickel, copper, zinc and silicon. The color of the oxidic precipitate only affects has little or no effect on the hue of the coating, although the color usually varies in hue something changes, namely in the color series brown, blue, gold, fuchsin, peacock blue and green.
Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele beschrieben, bei denen zunächst ein blauer Überzug auf einer spiegelblanken Platte aus rostfreiem Stahl des Typs durch Eintauchen der Platte in eine Chrom- und Schwefelsäurelösung erzeugt und dieser dann einer kathodischen Elektrolyse in einem chromfreien Elektrolyten nach der Erfindung unterworfen wurde. Bei diesen Ausführungsbeispielen zählen, abgesehen von der Lösung, die Stromdichte, die Behandlungszeit, der pH-Wert und die Badtemperatur zu den Variablen und diente die Elektrolyse dazu, den Überzug zu härten und im Farbton etwas zu dunkeln. Zu den unerwünschten Folgen der Elektrolyse zählen ein metallischer oder oxydischer Niederschlag auf dem Überzug und eine zu starke oder ungleichmäßige Änderung desSome exemplary embodiments are described below, in which a blue coating is initially applied to a Mirror-like stainless steel plate of the type obtained by immersing the plate in a solution of chromic and sulfuric acid generated and this then a cathodic electrolysis in a chromium-free electrolyte after Invention was subjected. In these exemplary embodiments, apart from the solution, the current density counts, the treatment time, the pH value and the bath temperature to the variables and was the electrolysis used to to harden the coating and to darken it a little in color. The undesirable consequences of electrolysis include metallic or oxidic precipitation on the coating and an excessive or uneven change in the
0 530 53
Farbtons. Die Härte des Überzugs wurde jeweils in einem Reibversuch bestimmt, bei dem die Oberfläche mit einem Bleistift-Radiergummi, vorzugsweise mit einem "Remington"· Radiergummi unter einer Belastung von 400 g behandelt wurde.Hue. The hardness of the coating was determined in each case in a friction test in which the surface was marked with a Pencil eraser, preferably treated with a "Remington" eraser under a load of 400 g became.
Bei einem solchen Versuch fallen ungehärtete Überzüge bereits nach einem oder zwei Strichen aus, während ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gehärteter Überzug 100 bis 150 Striche aushält und besonders geeignete Überzüge 400 bis 600 Strichen widerstehen.In such an attempt, uncured coatings fall out after just one or two strokes a coating hardened by the process according to the invention withstands 100 to 150 lines and is particularly suitable Coatings withstand 400 to 600 strokes.
Als Elektrolyt diente eine wässrige Lösung von Kaliumpermanganat. Das Härten basiert auf der Tatsache, daß das Mn als MnO^ Anion im neutral-alkalischen Bereich des pH-Wertes stabil ist. Es ist anzunehmen, daß bei der Reduktion des MnO^ an der Kathode, d.h. innerhalbAn aqueous solution of potassium permanganate served as the electrolyte. The hardening is based on the fact that the Mn as MnO ^ anion in the neutral-alkaline range the pH value is stable. It can be assumed that during the reduction of the MnO ^ at the cathode, i.e. within
IVIV
der Poren des Farbüberzugs, Mn anfällt und als unlösliches MnO2, möglicherweise in hydratisierter Form, ausfällt. Die Elektrolyse wurde mit einem Elektrolyten mit 0,4 M bzw. 63 g/l KMnO^ und einem pH-Wert von 8,5 bei Raumtemperatur durchgeführt, in dem das Mangan als siebenwertiges Ion vorlag.of the pores of the paint coating, Mn accumulates and precipitates as insoluble MnO 2 , possibly in hydrated form. The electrolysis was carried out with an electrolyte with 0.4 M or 63 g / l KMnO ^ and a pH of 8.5 at room temperature, in which the manganese was present as a seven-valent ion.
Die Ergebnisse der Versuche sind in der nachfolgenden Tabelle II zusammengestellt.The results of the tests are compiled in Table II below.
3Ü9819/1Ü533Ü9819 / 1Ü53
Stromdichte ' Zeit Härte
(A/dm2) (see.) Current density 'time hardness
(A / dm 2 ) (see.)
0.05 30 30 leichte Farbänderung zum0.05 30 30 slight color change to
hellblauLight Blue
0.05 60 30 mäßige Farbänderung zum0.05 60 30 moderate color change to
hellgoldlight gold
0.2 20 20 mäßige Farbänderung zum0.2 20 20 moderate color change to
goldrotgolden red
0.2 60 30 starke Farbänderung zum0.2 60 30 strong color change to
blau-grünblue green
Die Daten der vorstehenden Tabelle Il zeigen, daß die Elektrolyse in Kaliumpermanganat-Lösungen zu einer mäßigen Erhöhung der Härte, einer Verbesserung der Beständigkeit gegten Fingerabdrücke und zu einer beträchtlichen Farbtonänderung führt.The data in Table II above show that the electrolysis in potassium permanganate solutions to a moderate increase in hardness, an improvement in resistance fingerprints and a significant change in shade leads.
Der Elektrolyt bestand aus einer wässrigen Lösung von Nickel-The electrolyte consisted of an aqueous solution of nickel
3Ü981 9/10533Ü981 9/1053
- ίο -- ίο -
nitrat. Es ist anzunehmen, daß außer dem KMn^ oder CrO^-Härten keine elektrochemische Reduktion von Metallionen stattfindet. Die Hauptreaktion an der Kathode besteht in der Wasserstoffionen-Entladung H+ + e~ ^ 1/2 H2. Dies führt zu einer Erhöhung des pH-Wertes in den Poren des farbigen Überzugs, so daß das Löslichkeitsprodukt des Metallhydroxyds überschritten und Nickelhydroxyd in den Poren ausgefällt wird. Dies ergab sich bei einem 0,5 M bzw. 91 g/l Ni(NO^)2 enthaltenden Elektrolyten, dessen Nikkei als zweiwertiges Nickelion vorlag.nitrate. It can be assumed that apart from KMn ^ or CrO ^ hardening, no electrochemical reduction of metal ions takes place. The main reaction at the cathode is the hydrogen ion discharge H + + e ~ ^ 1/2 H 2 . This leads to an increase in the pH value in the pores of the colored coating, so that the solubility product of the metal hydroxide is exceeded and nickel hydroxide is precipitated in the pores. This was found with an electrolyte containing 0.5 M or 91 g / l Ni (NO ^) 2 , the Nikkei of which was present as a divalent nickel ion.
Die Versuchsergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle III zusammengestellt.The test results are compiled in Table III below.
Stromdichte Zeit pH Härte
(A/dm2) (see.)Current density time pH hardness
(A / dm 2 ) (see.)
0.5 60 6.7 - Ni(OH)2-Niederschlag in den0.5 60 6.7 - Ni (OH) 2 precipitation in the
Poren, sichtbar als Farbtonänderung; Ni(OH)2-Niederschlag auf dem FarbüberzugPores, visible as a change in color; Ni (OH) 2 precipitation on the paint coating
0.2 20 6.7 40 Ni(0H)2-Niedrschlag ausschließlich in den Poren des Farbüberzugs; leichte Farbtonänderung. 0.2 20 6.7 40 Ni (0H) 2 precipitation only in the pores of the paint coating; slight change in color.
3 ü 9 8 1 9 / H) S 33 ü 9 8 1 9 / H) S 3
Fortsetzung der Tabelle III:Continuation of table III:
0.4 15 6.7 80 Ni(0H)2-Niederschlag ausschließlichin den Poren des Farbüberzüge; leichte Farbtonänderung.0.4 15 6.7 80 Ni (0H) 2 precipitate exclusively in the pores of the paint coating; slight change in color.
0.8 5 6.7 40 Ni(0H)2-Niederschlag ausschließlich in den Poren des Farbüberzugs; leichte Farbtonänderung0.8 5 6.7 40 Ni (0H) 2 precipitate exclusively in the pores of the paint coating; slight change in color
Die drei letzten Versuche der Tabelle III wurden unter Verwendung einer Ni(NO^)2-Losung mit einem pH-Wert von 5,7 und 4,7 wiederholt, wobei sich ähnliche Ergebnisse zeigten'« Eine Temperaturerhöhung auf 40 und 600C ergab keine Verbesserung. The last three experiments in Table III were repeated using a Ni (NO ^) 2 solution with a pH value of 5.7 and 4.7, with similar results being shown. A temperature increase to 40 and 60 ° C. resulted no improvement.
Die Versuche zeigen, daß mit einer Ni(NO^)2-Losung eine bemerkenswerte Härtesteigerung möglich ist, wenn die Stromdichte 0,2 bis 0,8 A/dm und die Behandlungszeit 5 bis 20 Sekunden betragen. Dabei zeigen die Daten der Tabelle III, daß mit dem Härten keine unzulässige Farbtonänderung verbunden ist. Dagegen zeigt der erste Versuch der Tabelle III, daß zu hohe Stromdichten und zu lange Behandlungszeiten einen oxydischen Niederschlag auf dem Überzug ergeben.The tests show that a remarkable increase in hardness is possible with a Ni (NO ^) 2 solution if the current density is 0.2 to 0.8 A / dm and the treatment time is 5 to 20 seconds. The data in Table III show that curing is not associated with any impermissible change in color tone. In contrast, the first experiment in Table III shows that excessively high current densities and excessively long treatment times result in an oxidic deposit on the coating.
3-ÜÖ8 19/ 10533-ÜÖ8 19/1053
Der Elektrolyt bestand aus einer wässrigen Lösung von Zinknitrat. Es ist anzunehmen, daß das Härten in derselben Weise erfolgt, wie in einem Ni(NO*)p-Elektrolyten gemäß Beispiel 3. Der Elektrolyt enthielt 0,5 M bzw. 95 g/l Cn(NO,)p sowie das Zink als zweiwertiges Zinkion; er wurde auf Raumtemperatur gehalten. Die Versuchsergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle IV zusammengestellt.The electrolyte consisted of an aqueous solution of zinc nitrate. It is to be assumed that the hardening occurs in the same In the same way as in a Ni (NO *) p electrolyte according to Example 3. The electrolyte contained 0.5 M. or 95 g / l Cn (NO,) p and zinc as a divalent one Zinc ion; it was kept at room temperature. The test results are shown in Table IV below compiled.
Stromdichte Zeit pH Härte (see.)Current density time pH hardness (see.)
(A/dm2)(A / dm 2 )
15 3.715 3.7
15 3.7 4015 3.7 40
Zn(OH^-Niederschlag in den Poren, erkennbar als leichte Farbänderung; etwas Zn(OH)ρ -Niederschlag auf dem Farbüberzug.Zn (OH ^ precipitate in the pores, recognizable as a slight change in color; some Zn (OH) ρ -Deprecipitation on the paint coating.
Zn(0H)2-Niederschlag ausschließlich in den Poren des Farbüberzugs; leichte Farbtonänderung.Zn (OH) 2 precipitate exclusively in the pores of the paint coating; slight change in color.
309819/1053309819/1053
Fortsetzung der Tabelle IV:Table IV continued:
1.0 30 1.5 20 Zn(OH)^Niederschlag1.0 30 1.5 20 Zn (OH) ^ precipitate
ausschließlich, in den Poren des Farbüberzugs; 1eichte Farbtonänderung.exclusively, in the pores of the paint coating; 1 slight change in color.
2.0 30 1.5 - Zn(0H)2-Niederschlag in2.0 30 1.5 - Zn (0H) 2 precipitate in
den Poren und auf dem Farbüberzug.the pores and on the paint coating.
Die vorstehende Tabelle zeigt, daß auch mit einem ^p Elektrolyten eine gewisse Härtesteigerung möglich ist, obgleich die Ergebnisse nicht so gut sind wie im Falle des Ni (NO,) ,-,-Elektrolyten des Beispiels 3. Die Stromdichte muß niedrig genug sein und die Behandlungszeit kurz genug, um die Bildung eines losen Oxyd/Hydroxyd-Niederschlags auf dem Farbüberzug zu vermeiden, wodurch der Härtesteigerung eine gewisse Grenze gesetzt wird. Eine Verringerung des pH-Wertes auf 1,5 verschob die zulässigen Stromdichten und Behandlungsζeiten zu höheren Werten, ohne daß sich eine Verbesserung der Härte ergab.The table above shows that even with a ^ p Electrolytes a certain increase in hardness is possible, although the results are not as good as in the case of the Ni (NO,), -, - electrolytes of example 3. The current density must be low enough and the treatment time short enough to allow the formation of a loose oxide / hydroxide precipitate to avoid on the paint coating, thereby increasing the hardness a certain limit is set. A reduction in the pH value to 1.5 shifted the permissible current densities and treatment times to higher values without losing resulted in an improvement in hardness.
Der Elektrolyt bestand aus einer wässrigen Lösung vonThe electrolyte consisted of an aqueous solution of
3G9819/10S33G9819 / 10S3
Aluminiumsulphat, in dem das Härten in derselben Weise wie gemäß Beispiel 4 und 3 ablaufen dürfte. Der Elektrolyt wurde auf Raumtemperatur gehalten und enthielt 0,5 M bzw. 171 g/l AIp(SO^)-,; in ihm lag das Aluminium als dreiwertiges Aluminiumion vor. Die Versuchsergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle V zusammengestellt. Aluminum sulphate, in which the hardening takes place in the same way as according to example 4 and 3 should proceed. The electrolyte was kept at room temperature and contained 0.5 M or 171 g / l AIp (SO ^) - ,; in it was the aluminum as a trivalent aluminum ion. The test results are compiled in Table V below.
Stromdichte Zeit pH Härte
(A/dm2) (see.)Current density time pH hardness
(A / dm 2 ) (see.)
0.4 60 2 20 leichte Farbtonänderung; 0.4 60 2 20 slight change in color shade;
4.0 15 2 100 mäßige Farbtonänderung, insbesondere an den Kanten;4.0 15 2 100 moderate change in color, especially at the edges;
4.0 15 1 80 mäßige Farbtonänderimg insbesondere an den Kanten.4.0 15 1 80 moderate color changes, especially on the edges.
Mit Al2(SO^),-Elektrolyten läßt sich eine beträchtliche Härtesteigerung ohne eine zu starke Farbtonänderung und ohne Oxydniederschlag auf dem Farbüberzug erreichen.With Al 2 (SO ^), electrolytes, a considerable increase in hardness can be achieved without too great a change in color and without oxide deposits on the color coating.
19710531971053
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Legal Events
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---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |