DE3443329A1

DE3443329A1 - Verfahren zur herstellung von korrosionsbestaendigen verschleissschutzschichten mit chrom-endschicht

Info

Publication number: DE3443329A1
Application number: DE19843443329
Authority: DE
Inventors: Fritz-Eberhard DDR 9003 Karl-Marx-Stadt Canzler; Karlheinz Dipl.-Ing. DDR 9044 Karl-Marx-Stadt Hofmann; Werner DDR 8027 Dresden Kaßner; Wolf-Dieter Dipl.-Chem. Dr. Schulz; Alexander Dipl.-Chem. Dr. DDR 7024 Leipzig Strauch; Claus Dipl.-Chem. Dr. DDR 7021 Leipzig Striegler
Original assignee: DRESDEN KORROSIONSSCHUTZ
Current assignee: DRESDEN KORROSIONSSCHUTZ
Priority date: 1983-12-14
Filing date: 1984-11-28
Publication date: 1986-03-27
Also published as: HUT36871A; DD219803A1

Description

Verfahren zur Herstellung von korrosionsbeständigen Verschleißschutzschichten mit Chrom-Endschicht

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein galvanisches Verfahren zur Herstellung korrosions- und verschleißbeständiger Metallschichten mit Ghrora-Bndschicht· Die Erfindung kann vorwiegend im allgemeinen Maschinenbau verwendet werden, z· B· in der Hydraulikindustrie, Fahrzeugindustrie, Textilmaschinenindustrie, polygrafischen Industrie.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannt sind technische Chromschichten zum Zwecke des Verschleißschutzes (1). Derartige Schichten werden galvanisch aus schwefel- oder mischsauren, chromsäurehaltigen wäßrigen Elektrolyten vorwiegend bei Raumtemperatur aber auch bei Temperaturen bis zu 360 K in einer oder mehreren Schichten mit Schichtdicken von 20 ... 300 /um, vorzugsweise aber 20 ... 50 /um, je nach Anwendungszweck auf Stahl oder anderen Trägerwerkstoffen abgeschieden, nachteilig ist, daß derartige Chromschichten hohe innere Spannungen aufweisen (200 ... 1500 MPa), die Risse in der Schicht hervorrufen und bei Korrosionsbeanspruchung z. 3. durch die Atmosphäre oder Medien zur Korrosion des Trägerwerkstoffes führen. Alle Bemühungen, die Bildung durchgehender Risse zu vermeiden, z. B. durch Mehrfach-Chromschichten, Heißverchromen, Anwendung pu-lsierenden Gleichstromes führten bisher zu keinem durchgreifenden positiven Ergebnis.

Weiterhin sind Wickelschichten bekannt (2)· Diese können galvanisch oder chemisch hergestellt werden. Während galvanisch hergestellt Nickelschichten bzw, Nickel/Eisen-Legierungsschichten nahezu ausschließlieh im dekorativen Korrosionsschutz Anwendung finden, werden chemisch hergestellte Nickelschichten im hohen Maße auch im Verschleißschutz eingesetzt· Die Nachteile der Nicke!schichten liegen entweder in ihrer zu geringen Härte (galvanisch Nickel) oder in ihrer Neigung zur Rißbildung auf Grund innerer Zugspannungen (chemisch Nickel)· Durch Tempern chemisch abgeschiedener Nickelschichten ist diese negative Eigenschaft nur teilweise zu beseitigen, außerdem tritt dadurch ein erheblicher Mehraufwand an Kosten ein.

Perner ist bekannt, daß die Kombination von Nickel- und Chromschichten in vielen Fällen zu einer Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit derartiger Schichten führt (3» 4, 5, 6). Nachteilig ist allerdings, daß die Reproduzierbarkeit derartiger Ergebnisse relativ gering ist und das im praktischen Einsatz auf Grund der Härte und hohen inneren Spannungen der Chromschichten und in Abhängigkeit von der mechanischen und korrosiven Belastung des Schichtsystems Nickel/Chrom immer wieder Risse entstehen, die bis zum Trägermaterial durchgehen. Dadurch wird die Anwendungsbreite der technischen Chrom-Endschichten in der Praxis eingeschränkt· Literatur zum Stand der Technik siehe Anlage 1.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von verschleiß- und korrosionsbeständigen Metallschichten mit Chrom-Endschicht zu entwickeln bei geringen materiellen Aufwendungen und wesentlich höherer Lebensdauer·

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von korrosionsbeständigen Verschleißschutzschichten mit Chrom-Endschicht zu schaffen, ohne daß besondere Anforderungen an das Verchromungsverfahren und die damit erzielbaren Schichteigenschaften gestellt werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß vor dem Aufbringen der 10 ··· 40 /um dicken Chrom-Endschicht eine 5 #·· 30 /um dicke Nickelschicht mit Druckeigenspannungen von vorzugsweise 20 «·. 60 MPa elektrolytisch abgeschieden wird» Zur Herstellung der Nickelschicht können dabei Nickelelektrolyte verwendet werden, die ausgehend von den bekannten Grundbestandteilen (Nickelsulfat, Nickel- oder Natriumchlorid, Borsäure) solche Zusätze oder Zusatzkombinatioren enthalten, die zu Druckspannungen in der Nickelschicht führen.und durch Mitabacheidung oder Einbau von Reaktionsprodukten bewirken, daß die Nickelschicht im Korrosionselement elektronegativer als die Chromschicht ist· Das bedeutet, daß das Korroaionselement Nickel/Chrom vorwiegend von Chrom kontrolliert wird und die Nickelschicht als Anode wirkt* Durch das erfindungsgemäße Aufbringen der Nickelzwischenschicht mit einer Druckeigenspannung (die bei Nickelschichten nicht üblich ist) und der Chrom-Endschicht nach bekannten Verchromungsverfahren wurde überraschend festgestellt, daß durchgehende Risse ganz vermieden werden und auch die Chrom-Endschicht ein für den Korrosionsschutz optimales Rißsystem aufweist.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an folgenden Ausführungsbeispielen erläutert werden_s

Beispiel 1:

Auf eine in üblicher Weise entfettete und vorbehandelte Stahloberfläche wird aus einem Elektrolyten, bestehend aus 200 bis 250 g/l Nickelsulfat, 20 bis 30 g/l Natriumchlorid, 30 bis 40 g/l Borsäure mit einem Zusatz von einem handelsüblichen Gemisch organischer Glanzbildner der 1. und 2. Klasse, wie 1,0 bis 2,0 g/l Sccharin, 0,35 bis 0,20 g/l 2-Butin-1.4-diol, 0,15 bis 0,20 g/l N-Methoxycarbonylmethylpyridimiumbromid bei Temperaturen von 50 bis 60 ⁰C und Stromdichten von 4 bis 5 A/dm eine ÜFickelschicht mit einer Dicke von 5 /um galvanisch abgeschieden· Anschließend wird das noch feuchte Teil auf übliche Weise auf eine Gesamtschichtdicke von 30 /um galvanisch verchromt,

Beispiel 2:

Auf eine in üblicher Weise entfettete und vorbehandelte Stahloberfläche wird aus einem Elektrolyten, entsprechend Beispiel 1 eine Uickelschicht mit einer Dicke von 30 /um galvanisch abgeschieden. Anschließend wird das noch feuchte Teil auf übliche Weise auf eine Gesamtschichtdicke von 80 /um galvanisch verchromt. Danach wird das galvanisierte Teil auf das gewünschte Endmaß von z. B. einer Gesamtdicke von 60 /um geschliffen.

Literatur

-t-

(1) Weintr, R.: Die galvanische Verchromung Saulgau/W.: Leuze-Verlag 1974

(2) Brugger, R.: Die galvanische Vernicklung Saulgau/W.: Leuze-Verlag 1972

(3) Schwarz, G. K.: Das Harverehromen

Oberfläche-Surface 2,0 (1979) 10, S. 23/39

(4·) Nover, G.: Raub, Ch. J.: Der Einfluß von Hartchromschichten mit unterschiedlichen Eigenschaften auf den Korrosionsverschluß und die Schwingungskorrosion von Stahl. Metalloberfläche 21 (1981) 9, S. 319/29

(5) Anke, W.: Kleins, H.: Specht, V«:

(6) Schmitt, G.: Schmeling, E. L.: Pohl, M.: Abscheidung von korrosionsfesten Chromschichten

Galvanotechnik 72 (1981) 1, S. 19/25

Untersuchungen der mechanischen und Korrosionseigenschaften galvanischer und stromloser Verschleißschutzschichten

(engl« Tagungsband)

Budapest 1982 Eurokorr^f82, Sektion I, S. 3/9

Claims

Patentanspruch «-

1. Verfahren zur Herstellung korrosionsbeständiger Verschleißschutzschichten mit Chrom-Endschient, bestehend aus einer 5 bis 30 /um dicken Nickelzwischenschicht
und einer 10 bis 40 /um dicken Chrom-Endschicht, gekennzeichnet dadurch, daß auf den Trägerwerkstoff
die nickelzwischenschicht so aufgebracht wird, daß
sie unter einer Druckeigenspannung von 20 bis 60 MPa steht und anschließend die Chrom-Endschicht in bekannter Weise aufgebracht wird.

2» Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß
zur Erzielung der geringen Druckeigenspannung in der Nickelzwischenschicht dem Elektrolyten bekannter Zusammensetzung ein Gemisch organischer Glanzbildner
zugesetzt wird.