-
Titel: Verfahren zur Prüfung der Haftfestigkeit technisch-funktioneller
Chemi soh-Niokel-ÜberzUge Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung der Haftfestigkeit
technisch-tunktioneller Chemisch-Nickel-Überzüge auf Bauteilen aus duktilen metallischen
Werkstoffen, insbesondere Stahl, im Wege der zerstörungsfreien Prüfung.
-
Durch die bekannten einfachen Prüfmethoden, wie z.B. Erwärnungsversuch,
Feilversuch, Hammer- oder Schlagversuch werden unzulässige Haftungsstörungen des
Nickel-Uberzuges nicht oder nur unzureichend nachgewiesen. Deswegen wird die Prüfung
chemisch abgeschiedener Nickel-Überzüge auf ihren Verbund mit dem Grundwerkstoff
in der Praxis vielfach so durchgeführt, daß man entweder aus einer Badoharge ein
vernickeltes Bauteil oder aber einen von diesem Bauteil abgetrennten Abschnitt einem
Biegetest unterwirft, bei dem der Prüfkörper ueber ein Dorn bleibend gebogen wird.
-
Die Haftfestigkeit gilt als gut, wenn hierbei keine Abplatzungen des
Nickelüberzuges oder Blasen desselben sichtbar werden.
-
Ua insbesondere bei größeren und teureren Werksttlcken eine zerstörende
WerkstUckprUfung zu vermeiden, wird in das Nickelbad ein Referenzteil eingeführt,
welches anschließend dem Verforeungs- bzw. Biegetest oder einer sonstigen Prtlfrethode
zur Bestimmung der Haftfestigkeit des Nickel-Uberzuges unterworfen wird. Die Erfahrung
hat aber gezeigt,
daß die Prüfergebnisse, die anhand eines Referenzteils
erhalten werden, nicht ohne weiteres auf das Original-Bauteil übertragbar sind,
Diea gilt insbesondere dann, wenn das Original-Bauteil im Vergleich zum Referenzteil
eine vergleichsweise verwickelte Formgebung und Oberflächengeometrie aufweist. In
diesem Fall sind die durch Verformungstests des ReSerenzteils erzielten Prufergebmisse
vielfach überhaupt nicht verwertbar0 Man war daher bisher jedenfalls dann, wenn
bei technisch-funktionellen Bauteilen ein guter Verbund der Nickelschicht mit der
Unterlage gefordert wurde, gezwungen, aus 3eder Charge Original-Werkstücke zu entnehmen
und diese der zerstörenden PrUfiethode zu unterwerfen.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Prtlfverfahren fUr die Haftfestigkeit
von chemisch aufgebrachten Nickel-Überzügen zu schaffen, mit welchem sich insbesondere
bei der lauienden Qualitätsüberwachung die Haftung der Nickel-Überzüge auf dem metallenen
Grundmaterial mit hoher Zuverlässigkeit und auf vergleichsweise einfache Weise bestimmen
läßt, ohne daß die betreffenden Bauteile so weit zerstört wurden müssen, daß sie
unverwendbar werden und als Ausschuß verworfen werden müssen.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens
an einer ausgesuchten Nebenfläche des Bauteils in geringem Abstand von einer Kante
mit Hilfe eines Eindringkörpers ein Eindruck so eingetrieben wird, daß die an der
Kante mit der Nebenfläche zusammenstoßende Bauteilfläche unter Dehnung des Grundwerkstoffs
eine bleibende Ausbauchung erfährt, wobei aus der Beschaffenheit des Nikkel-t)berzugs
an dieser Ausbauchung die Haftfestigkeit repräsentativ für das Bauteil bestimmt
wird. Vorzugsweise wird der Eindruck mittels eines kegeligen Eindringkörpers,
vorzugsweise
eines Körners, hergestellt.
-
Es hat sich gezeigt, daß sich mit dieser Prüfmethode die Haftfestigkeit
der chemisch abgeschiedenen Niekelsehiehten mit gutem Ergebnis und ohne Zerstörung
der Bauteile bestimmen läßt. Mit dieser Prufmethode lassen sich dieselben guten
Prtfungsergebnisse erhalten wie bei den bisher Ublichen zerstörenden Prüfverfahren,
insbesondere den Biegetests an Original-Bauteilen. Da bei dem erfindungsgemaßen
Verfahren die Eindrücke an repräsentativen Nebenflächen des Bauteils eingetrieben
werden, so also an Flächen, die für die technische Funktion des Bauteils ohne besondere
Bedeutung sind, andererseits aber für den Verbund des Nickel-Überzugs auf dem metallenen
Grundwerkstoff repräsentativ sind, und da ferner die Eindrücke nur sehr kleine Abmessungen
zu haben brauchen, wird das Prüfbauteil durch die Prüfung nicht zu einem wertlosen
Ausschußstück. Vielmehr kann das Bauteil ohne Einschränkung seiner Verwendung zugefhhrt
werden. Das erfindungsgemäße Prüfverfahren ist insbesondere für die Qualitätsüberwachung
bei verhältnismäßig großen und/oder verwickelten Bauteilen mit verwickelter Obertlächengeometrie
bestimmt und geeignet. Solche Bauteile weisen regelmäßig mindestens eine Fläche
auf, die für die technische Funktion ohne besondere Bedeutung ist und als Nebenfläche
bei dem erfindungsgemäßen Prüfverfahren herangezogen werden kanne FUr das erfindungsgemäße
Verfahren wesentlich ist es, daß die Flächeneinprägung in Nähe einer Werkstück-Kante
so eingebracht wird, daß der verdrängte Werkstoff zu einer Ausbauchung der Kante
und der winklig ru der Nebenfläche stehenden Werkstückfläche führt. An dieser kleinen
Ausbauchung kommt es zu erheblichen Werkstoiidehnungen, die, wie bei den herkömmlichen
Biegetests, einen Aufschluß geben
über die Haftfestigkeit der Nickelschicht.
Werden mit Hilfe einer Lupe oder unter dem Mikroskop Abplatzungen der Nikkelschicht
oder Blasen in der Nickelschicht sichtbar, so ist die Haftfestigkeit unzureichend.
Wie beim herköranalizehen Biegetest werden feine Risse im Überzug nicht gewertet.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich am einfachsten durch Ankörnen
der genannten Nebenfläche mit Hilfe eines Körners aus gehärtetem Stahl oder Hartmetall
durchführen, obwohl für die Bildung der kegelförmigen Eindrückung auch andere Eindringkörper
verwendet werden können, die durch Schlagwirkung oder durch Einpressen in die Nebenfläche
eingetrieben werden. Vorzugsweise wird ein kegelförmiger Eindringkörper mit einem
Kegelwinkel verwendet, der nicht größer als 900, vorteilhafterweise zwischen 60
und 90° ist.
-
Mit dieser Bemessung des Kegelwinkels wird erreicht, daß sich eine
verhältnismäßig langgestreckte, flach auslaufende Ausbauchung ergibt, die eine gute
Differenzierung der Haftfestigkeit des Nickeltiberzuges ermöglicht. Außerdem kann
mit dieser Einstellung des Kegelwinkels verhindert werden, daß der Werkstoff an
der ausgebauchten Kante des Bauteils ausbricht. Der kegelige Eindruck wird im übrigen
zweckmäßig so eingetrieben, daß sein Radius etwa 0,5 bis 1,5 im und der Abstand
der Eindruckmitte zur ursprünglichen Kante 1 bis 3 mm beträgt0 Das erfindungsgemäße
Verfahren wird nachfolgend im Zusammenhang mit dem in der Zeichnung dargestellten
AusSUhrungsbeispiel näher erläutert. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 in grdßerem
Maßstab den Ausschnitt eines Bauteils mit in eine Nebenfläche desselben eingetriebener
kegelförmiger Eindrückung;
Fig. 2 eine Draufsicht zu Fig. 1.
-
Die Zeichnung zeigt ein Werkstück oder Bauteil 1, das mit einem technisch-funktionellen
Nickel-Überzug auf den Flächen 2 und 3 versehen ist, der in bekannter Weise auf
chemischem Wege in einem Vernickelungsbad aufgebracht worden ist0 Der Grundwerkstoff
des Bauteils 1 besteht aus einem duktilen Metall, insbesondere Stahl. Das Bauteil
1 kann selbstverständlich von unterschiedlicher Form und Abmessung sein. Es weist
mindestens eine Nebenfläche 2 auf, die winklig, hier senkrecht, zu einer vernickelten
Fläche 3 des Bauteils steht. Die Kante zwischen den Flächen 2 und 3 ist in Fig.
2 mit 4 bezeichnet. Die Fläche 2 und der angrenzende Teil der Fläche 3 des Bauteils
1 sind als NebenflE-chen ohne besondere Bedeutung für die technische Funktion des
Bauteils, d.h., daß sich hier bei der Prüfung der Haftfestigkeit des Nickel-Überzuges
mit Hilfe eines (nicht dargestellten) Eindringkörpers eine kleine Einprägung oder
Eindrückung 5 einarbeiten läßt, ohne daß das Bauteil hierdurch wertlos oder unbrauchbar
wird. Zugleich sind die FlE-chen 2 und 3 aber repräsentativ für die Haftfestigkeit
der Nickelschicht auf dem Grundwerkstoff an allen zugehörigen Funktionsflächen des
Bauteils, Der kegelige Eindruck 5 wird etwa im Abstand t = 1 bis 3 mm von der Kante
4 in die Nebenfläche 2 eingetrieben, sorzugsweise durch Ankörnen der Fläche 2e Anstelle
eines Körners kann aber auch ein anderer Eindringkörper, vorzugsweise mit kegelförmiger
Spitze, verwendet werden, der nicht durch Schlagwirkung, sondern durch Druckwirkung
in die Fläche 2 eingetrieben wird. Die Kegelspitze des Eindringkorpers ist zweckmäßig
so ausgebildet, daß der Radius r der EindrUkkung 5 etwa 0,5 bis 1,5 mm beträgt.
Der Kegelwinkel OL des Eindringkorpers bzw. der Eindrückung 5 ist zweckmäßig 60
bis 900.
-
Es ist erkennbar, daß beim Eintreiben des Eindringkörpers in die Nebenfläche
2 der Werkstoff des Bauteils 1 radial nach außen verdrängt wird, wobei sich an der
Kante 4 und unterhalb derselben eine Ausbauchung 6 einstellt. Der Verlauf dieser
Ausbauchung 6 ist insbesondere der Figo 1 zu entnehmen. Die stärkste Stelle der
Ausbauchung 6 liegt bei 7 unterhalb der Nebenfläche 2. Von dieser stärksten Stelle
7 läuft die Ausbauchung 6 flach nach unten in der unverformten Fläche 3 aus. Die
Übergangsstelle zu der unverformten Fläche 3 ist in Fig. 1 bei 8 angedeutet. Es
ist erkennbar, daß die durch das Eintreiben des kegeligen Eindringkörpers bewirkte
Ausbauchung 6 sich von der Nebenfläche 2 bis zu der Stelle 8 erstreckt, die im Abstand
unterhalb des Eindrucks 5 liegt. Die Länge der Ausbauchung 6 ist also größer als
die Tiefe des Eindrucks 5.
-
In Fig. 1 ist der ursprüngliche Verlauf der Fläche 3 im Bereich der
Ausbauchung 6 gestrichelt bei 3' angedeutet. Der Abstand a zwischen Kante 4 und
Punkt 7 wird sich im allgemeinen bei etwa 0,2 bis 0,6 mm ergeben.
-
Durch das Ankörnen der Nebenfläche 2 bzw. das Einarbeiten des kegeligen
Eindrucks 5 kommt es, wie erwähnt, zu einer Werkstoffverdrängung und dabei an der
sich bildenden Ausbauchung 6 zu einer Werkstoffdehnung, die Je nach Lage und Abmessungen
der EindrAckung 5 unterschiedlich groß sein kann. Wird eine gute Haftfestigkeit
des Nickel-Uberzugs gefordert, so werden die genannten Parameter zweckm§-ßig so
eingestellt, daß die Dehnung an der stärksten Stelle 7 der Ausbauchung äe nach Grundwerkstoff
etwa 10 bis 40 , beträgt. Von dieser stärksten Stelle 7 vermindert sich die Dehnung
bis zur Übergangs stelle 8 in die unverformte Fläche 3. Bei schlechter oder ungenugender
Haftung des Nickel-Überzugs auf dem Grundwerkstoff des Bauteils 1 kommt es an
der
Ausbauchung 6 zu einem Abplatzen oder zur Blasenbildung des Nickel-Überzuges, und
zwar verstärkt ii Bereich der stärksten Ausbauchung 7 und von hier abnehmend zu
dem Ende 8 der Ausbauchung. Sind mit Hilfe des Mikroskopes od.dgl.
-
an der Ausbauchung 6, insbesondere an deren stärkster Stelle 7, keine
Abplatzungen oder Blasenbildungen des Nickel-Überzuges feststellbar, so ist dies
ein eindeutiges Indiz für einen guten Verbund zwischen dem Nickel-Uberzug und dem
Grundwerkstoff. Die Beobachtung der Ausbauchung 6 zwischen ihrer stärksten Stelle
7 und ihrer kleinsten Stelle 8 gestattet es, eindeutige Aussagen über die Haftfestigkeit
des Nickel-Überzuges zu machen.
-
Es kann sich empfehlen, an derjenigen Stelle der ausgewählten Nebenfläche
2, an der der Eindringkörper eingetrieben werden soll, den Nickel-Überzug drtlich,
z.B. durch Schleifen, zu entfernen, um das Eintreiben des Eindringkörpers zu erleichtern.
Es besteht selbstverständlich die Möglichkeit, die örtlich geschädigte Stelle nachzuarbeiten
und nachträglich mit einer Lackschicht oder einem sonstigen Überzug als Korxsosionsschutz
zu versehen.
-
- Leerseite -