DE2262300C3

DE2262300C3 - Verfahren zur Bestimmung der Grölte der Oberfläche eines Werkstücks

Info

Publication number: DE2262300C3
Application number: DE19722262300
Authority: DE
Inventors: Hans-Wilhelm Prof. Dr.-Ing. 1000 Berlin Lieber
Original assignee: Fernsteuergeraete Kurt Oelsch GmbH
Current assignee: Fernsteuergeraete Kurt Oelsch GmbH
Priority date: 1972-12-20
Filing date: 1972-12-20
Publication date: 1979-08-02
Also published as: DE2262300B2; CH545959A; DE2262300A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung der Größe der Oberfläche eines Werkstücks, bei welchem das Werkstück zunächst chemisch mit einer Deckschicht versehen wird und anschließend die aufgetragene Deckschicht wieder abgelöst und ihre Menge bestimmt wird, wobei die Oberfläche des so Werkstücks vor der Beschichtung zunächst zur Erzielung einer homogenen glatten Oberfläche chemisch oder elektrolytisch vorbehandelt wird.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, daß die Größe der Werkstückoberfläche, insbesondere bei der Oberflächenbehandlung, wie beispielsweise dem Galvanisieren, dem Anodisieren, der elektrolytischen Kunststoffabscheidung oder der Elektrotauchlackierung, bekannt sein muß, damit unter anderem die Stromdichte richtig eingestellt werden kann. *>o

Für die Bestimmung der Größe von Oberflächen sind schon verschiedene Verfahren bekanntgeworden, die jedoch alle kaum Eingang in die Praxis gefunden haben, weil sie entweder zu ungenau arbeiten oder aber in ihrer Handhabung zu umständlich sind. Während z. B. die ·" Oberflächen von Normteilen in Tabellen zusammengefaßt und damit leicht zugänglich sind, existieren für komplizierter geformte Werkstücke solche Oberfiächentabellen nicht Für eine Anzahl einfach geformter Teile wurden auch Nomogramme aufgestellt, die es jedoch für komplizierter geformte Teile ebenfalls nicht gibt

In der DE-OS 19 64 354 ist ein Verfahren beschrieben, mit dem die Größe der Oberfläche von kompliziert geformten Werkstücken bestimmt werden kann. Hierzu wird auf der gesamten Oberfläche der Werkstücke chemisch eice gleichmäßige Metallschicht abgeschieden und wieder entfernt, wobei die zum Entfernen benötigte Elektrizitätsmenge als Maß für die Oberflächengröße gemessen wird. In der Praxis hat sich herausgestellt, daß die Streufähigkeit des zum Entfernen der Metallschicht erforderlichen Elektrolyten nur ausreicht, wenn Werkstücke vorliegen, die sich nicht wie ein Faradayscher Käfig verhalten. Von kompliziert geformten Werkstükken wird nämlich an den Außenflächen und Rauten ein Metallüberzug schneller entfernt als von den Innenflächen. An den Außenflächen und Kanten setzt deshalb als Nebenreaktion eine geringe Gasentwicklung ein, durch die ein Stromverbrauch entsteht, der mit der Ablösung von Metall nichts zu tun hat, jedoch vom Meßinstrument mit angezeigt wird. Dadurch wird bei kompliziert geformten Werkstücken im Meßergebnis eine zu große Fläche vorgetäuscht, d.h. Werkstücke gleicher Fläche aber unterschiedlicher Gestalt werden mit diesem Verfahren meßtechnisch nicht äquivalent erfaßt

Ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art geht aus der DE-OS 21 15 071 hervor. In dieser Druckschrift ist auch darauf hingewiesen, daß die Mengenbestimmung analytisch, beispielsweise durch Fällung, Titration, photometrische oder coulometrische Messung bestimm' werden kann. Eine genauere Angabe des hierbei zu beschreitenden Weges ist jedoch nicht bekannt geworden und bisher haben derartige Verfahren auch keinen Eingang in die Praxis gefunden, da dieselben bisher nur recht ungenaue Ergebnisse geliefert haben. Die Ursache für die mangelnde Genauigkeit ist darin zu sehen, daß es bisher nicht gelungen ist, die Deckschicht mit genügender Genauigkeit bzw. Gleichmäßigkeit auf das Werkstück aufzutragen bzw. von diesem abzutragen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem durch gleichmäßiges Aufbringen oder Abtragen der Deckschicht die Bestimmung der Oberflächengröße von beliebig geformten Werkstücken mit großer Genauigkeit ermöglicht ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß mindestens einer der Vorgänge des Aufbringens bzw. des Ablösens der Deckschicht, vorzugsweise der Vorgang des Aufbringens, während einer vorgegebenen bestimmten Zeitdauer in einer solchen Lösung durchgeführt wird, daß bei der Ausbildung oder Ablösung der dichten Deckschicht der Stofftransport durch Diffusion bestimmt wird.

Der Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß durch die Verwendung einer solchen Lösung zur Bildung einer dichten Deckschicht, bei deren Ausbildung der Stofftransport durch Diffusion bestimmt wird, ein sehr gleichmäßiges Aufbringen der Deckschicht ermöglicht wird, da der Stofftransport durch Konvektion hierbei eine untergeordnete Rolle spielt. Der bei bekannten Verfahren nicht zu vermeidende Effekt, daß an strömungstechnisch begünstigten Stellen ein dickerer Auftrag als an anderen Stellen des Werkstückes

Siäiifäüri, wird duic'ii die Arbeitsweise gemäß uci Erfindung vermieden.

Das Verfahren nach der Erfindung wird beispielsweise so durchgeführt, daß das Werkstück zunächst in einem chemisch oder elektrolytisch arbeitenden Glänzbad so vorbehandelt wird, daß sich eine den geometrischen Abmessungen des Werkstücks entsprechende, glatte Oberfläche ergibt Danach wird das Werkstück in ein Bad getaucht, in dem während einer vorgegebenen bestimmten Zeitdauer auf der Werkstückoberfläche eine dichte Deckschicht gebildet wird, deren Ausbildung allein diffusionskontrolliert stattfindet Es kann beispielsweise eine Deckschicht aufgetragen werden, deren zeitliche Dickenzunahme stark abnimmt, sobald die Deckschicht auf dem Werkstück geschlossen ist Die zum Aufbringen der Deckschicht gewählte Zeitdauer ist weniger kritisch, sofern sie ausreicht um eine genügend dichte Deckschicht zu erzeugen. Nach dem Schließen der Deckschicht nimmt deren Dicke kaum noch zu.

Die Deckschicht kann beispielsweise durch Chromatierung, Phosphatierung, Brünierung, Oxalierung, Tauchversilberung, Tauchvergoldung, Tauchverzinnung und Tauchverkupferung aufgebracht werden. Es ist jedoch auch möglich, die Deckschicht so durch chemische Reduktion abzuscheiden, daß das Konzentrationsgefälle an der Werkstückoberfläche gering ist, um natürliche Konvektion zu bewirken. Der Konzentrationsausgleich findet dann praktisch nur durch Diffusion statt Zu diesen Verfahren gehören beispielsweise das chemische Verkupfern, Versilbern, Vergolden und Verzinnen.

Zum Ablösen der Deckschicht wird eine Lösung verwendet, deren Zusammensetzung von der Deckschicht selbst abhängt. Eine Chromatschicht läßt sich beispielsweise mit Natronlauge ablösen, zum Ablösen von Kupfer auf Chromnickelstrahl kann Ammoniumpersulfat dienen. Silberschichten lassen sich mit Salpetersäure lösen. Sofern eine diffusionskontrollierte Ablösung vorgenommen wird, kann diese beispielsweise durch die Anwendung des Ablösemittels als Schaum oder durch Erhöhung der Viskosität des Ablösemittels erzielt werden.

Die Bestimmung der Menge der abgelösten Deckschicht kann durch eine Konzentrationsmessung vorgenommen werden, und zwar beispielsweise photometrisch oder direkt potentiometrisch. Weiterhin ist es auch möglich, die Menge der abgelösten Deckschicht über eine Massebestimmung zu erfassen, beispielsweise durch Titration, Fällung oder eine coulometrische Meßmethode.

Eine vorteilhafte Arbeitsweise nach dem Verfahren gemäß der Erfindung besteht darin, daß schon die Herstellung der Deckschicht in einer Lösung vorgenommen wird, in der der Stofftransport diffusionskontrolliert stattfindet Da sich auf diese Weise eine sehr gleichmäßige Deckschicht ausbildet ist dann beim Ablösen derselben keine besondere Sorgfalt mehr erforderlich. Es ist jedoch auch möglich, die Deckschicht mit weniger Sorgfalt auf der Werkstückoberfläche aufzutragen und dann ihre Ablösung diffusionskontrolliert durchzuführen. Der für die Meßgenauigkeit

ίο erforderliche Effekt wird auch auf diese Weise voll ausgenutzt Das Meßergebnis bei der Bestimmung der Schichtmenge ist dann ein direktes Maß für die Größe der Oberfläche des Werkstückes. Selbstverständlich ist es auch möglich, sowohl das Auftragen als auch das Ablösen der Deckschicht diffusionskontrolliert durchzuführen, was insbesondere dann zu empfehlen ist wenn eine sehr große Genauigkeit des Meßergebnisses erforderlich wird.
Um die praktische Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung noch näher zu erläutern, werden nachstehend zwei Anwendungsbeispiele angegeben:

Beispiel 1 Ein aus Chromnickelstahl geschmiedetes Werkstück

wird durch anodisches Polieren geglättet um das Oberflächenprofil einzuebnen. Anschließend wird das Werkstück in eine Palladiumsalzlösung und in eine Reduktionsmittellösung getaucht, um die Oberfläche gleichmäßig mit Metallkeimen zu versehen. Das Werkstück wird dann für 60 Minuten in eine sehr verdünnte, reduktiv arbeitende Verkupferungslösung getaucht deren Abscheidungsgeschwindigkeit nur ca. 1 μιτι/h beträgt Das verkupferte Werkstück wird sodann in 100 ml einer Lösung, die 120 ml/1 Ammoniak, 20 g/l Weinsäure und 5 ml/l Wasserstoffperoxid enthält, entkupfert, der Überschuß an Wasserstoff-Peroxid durch Zugabe von 2 g Natriumsulfat entfernt und anschließend wird die Lösung bei 720 nm fotometriert. Die gemessene Extinktion ist ein direktes Maß für die

Größe der Werkstückoberfläche. Beispiel 2

Ein aus kaltgewalztem Bandstahl gefertigtes Werkstück wird in einem schwachsauren, einebenden Glanzzinkbad mit einem ca. 15μπι dicken Zinkniederschlag versehen. Anschließend wird auf dem Werkstück während einer Tauchdauer von 100 Sekunden eine Olivchromatierung durchgeführt Die Chromatschicht wird sodann in 100 ml 1 °/oiger Natronlauge abgelöst und

5ü die Lösung wird bei 366 nm fotometriert. Die gemessene Extinktion ist ein direktes Maß für die Größe der Werkstücksoberfläche.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Bestimmung der Größe der Oberfläche eines Werkstücks, bei welchem das Werkstück zunächst chemisch mit einer Deckschicht versehen wird und anschließend die aufgetragene Deckschicht wieder abgelöst und ihre Menge bestimmt wird, wobei die Oberfläche des Werkstücks vor der Beschichtung zunächst zur Erzielung einer homogenen glatten Oberfläche chemisch oder ι ο elektrolytisch vorbehandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Vorgänge des Aufbringens bzw. des Ablösens der Deckschicht, vorzugsweise der Vorgang des Aufbringens, während einer vorgegebenen bestimmten Zeitdauer in einer solchen Lösung durchgeführt wird, daß bei der Ausbildung oder Ablösung der dichten Deckschicht der Stofftransport durch Diffusion bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht durch Chromatierung, Phosphatierung, Brünierung, Oxalierung, Tauchversilberung, Tauchvergoldung, Tauchverzinnung oder Tauchverkupferung hergestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht durch reduktive Abscheidung, wie beispielsweise chemische Verkupferung, Vernicklung, Versilberung, Vergoldung oder Verzinnung, hergestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht in einem als Schaum vorliegenden Lösemittel abgelöst wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung der Menge der abgelösten Deckschicht durch Messung der Konzentration in der zum Abziehen verwendeten Lösung durchgeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentrationsmessung photometrisch oder potentiometrisch erfolgt.