DE4027834A1 - Anordnung zur galvanischen beschichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur elektrolytischen Beschichtung der Oberfläche wenigstens einer Nut eines Metall-Körpers, der an ein negatives Potential angeschlossen ist, wobei ein Teil einer Anode in die Nut mit Spiel hineinragt, sowie die Verwendung einer solchen Anordnung.

Aus der CH-PS 6 02 946 ist ein Galvanisierungsverfahren für die Herstellung galvanischer Überzüge auf Oberflächen von Profilmaterialwerkstücken bekannt, wobei zur Beschichtung eines mit einer Nut versehenen Werkstückes im Nut­ bereich der elektrochemisch aktive Teil einer Anode als ein in die Nut ragender Vorsprung ausgebildet ist und die Anode aus einem in galvanischen Bad schwer bzw. unlöslichen Werkstoff besteht, wobei das Werkstück als Kathode geschaltet ist. Zusätzlich zu dieser als Formanode bezeichneten Elektrode ist eine Opferanode aus einem Metall vorgesehen, dessen Löslichkeit höher liegt als die Löslichkeit der Formanode, so daß seitens der Opferanode ständig Metallionen nachgeliefert werden, die zur Aufrechterhaltung der Metall­ ionen-Konzentration des galvanischen Bades erforderlich sind. Die nach dem Profil des zu beschichtenden Werkstücks geformte Formanode besteht aus rost­ freiem Chromnickelstahl, der im galvanischen Bad schwer löslich ist. Ein solches Verfahren ist beispielsweise zur Verzinkung von Werkstücken in einem sauren Zinkbad geeignet. Eine allgemeine Verwendungsmöglichkeit, beispiels­ weise zum dauerhaften Einsatz in galvanischen Bädern zur Badverchromung, ist für ein solches Verfahren aufgrund des starken Abtrags des Anodenmaterials nur unter wirtschaftlich ungünstigen Verhältnissen möglich.

Weiterhin ist aus der EP-OS 00 89 475 eine Anode aus beschichtetem Ventil­ metall, beispielsweise Titan, zur elektrolytischen Gewinnung von Metallen oder Metalloxiden bekannt, deren Kontaktstruktur beispielsweise einen Titan-Streck­ metallstreifen aufweist. Eine solche Anode ist zwar zur Gewinnung von Metallen einsetzbar, sie kann jedoch nicht zur galvanischen Beschichtung von Werk­ stücken mit feinen Strukturen, wie beispielsweise Nuten, eingesetzt werden.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Anode zu schaffen, welche zur galvanischen Beschichtung feinstrukturierter Bereiche in Werkstücken geeignet ist. Darüber hinaus soll die Anode gegenüber dem galvanischen Bad möglichst resistent sein, so daß ein lang andauernder wirtschaftlicher Betrieb möglich ist. Weiterhin soll eine Verwendung der Erfindung für die Behandlung von Kolben in Arbeitsmaschinen angegeben werden.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der in die Nut hineinragende Anoden-Teil aus mit aktiver Oberflächenbeschichtung versehenem Streckmetall aus Ventil­ metall besteht, der elektrisch leitend mit einem Träger aus Ventilmetall verbunden ist.

Hinsichtlich der Verwendung einer solchen Anordnung wird diese für die Verchromung von Nuten, insbesondere Ringnuten, in Kolben von thermodynamischen Arbeitsmaschinen eingesetzt.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Oberflächenform des Trägers der ihr zugekehrten Oberfläche des Metallkörpers angepaßt. Als vorteilhaft erweist sich die hierdurch erzielbare gleichmäßige Stromdichte in den zu beschichtenden Bereichen der Nut, insbesondere Ringnut.

Weiterhin bildet der Träger einen aus mehreren Segmenten zusammengesetzten Hohlraum. Als vorteilhaft erweist sich hierbei die leichte Einführbarkeit der in die Nut hineinragenden Teile der Anode während des Zusammensetz-Vorganges.

Weiterhin bestehen die in die Nut des Metallkörpers ragenden Teile der Anode aus an Träger befestigten abgekanteten Streckmetallstreifen. Hier erweist sich die verhältnismäßig einfache Befestigung und Kontaktierung der abgekanteten Streckmetallstreifen am Träger sowie die leichte plastische Verformbarkeit der Streckmetallstreifen als vorteilhaft, so daß sie auf einfache Weise in einer Rundbiegemaschine der Formgebung des Metallkörpers bzw. mittels paarweise angeordneter, beweglicher Führungsrollen der in dem Metallkörper befindlichen Nut angepaßt werden können.

Die Verwendung zur Verchromung von Ringnuten in Kolben von thermodynamischen Arbeitsmaschinen erweist sich als besonders vorteilhaft, da neben hoher Strom­ dichte in dem zu beschichtenden Ringnutenbereich auch eine einfache Handhabung durch Sektorenaufteilung möglich ist und eine Kontamination von galvanischem Bad sowie eine Verunreinigung der Chromschicht im Ringnutbereich verhindert wird.

Im folgenden ist der Gegenstand anhand der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt im Längsschnitt einen als Kolben einer thermodynamischen Arbeitsmaschine ausgebildeten Metallkörper zusammen mit einem Längsschnitt der Anode;

Fig. 2 zeigt ein Segment der Anode, deren aktivierte Teile aus Streck­ metallstreifen bestehen.

Fig. 3 zeigt in einer Draufsicht eine aus Segmenten zusammengesetzte Anode, in die als Metallkörper ein zylindrischer Kolben eingesetzt ist.

Gemäß Fig. 1 besteht der Metallkörper 1 aus einem zylindrisch ausgebildeten Kolben für eine thermodynamische Arbeitsmaschine, beispielsweise eine Verbrennungsmaschine nach dem Diesel- oder Otto-Motor-Prinzip, wobei der in einem Zylinder geführte Kolben gegenüber der Zylinderwand durch Kolbenringe abzudichten ist. Diese Kolbenringe werden in Ringnuten 2 eingesetzt, welche zwecks verbesserter Haltbarkeit Bereiche 3 aufweisen, die galvanisch verchromt sind. Die Zylinderachse des Metallkörpers 1 ist mit der Bezugsziffer 4 bezeichnet. Der Metallkörper 1 ist über eine symbolisch dargestellte Anschluß­ klemme 5 mit dem negativen Potential einer Spannungsquelle 6 verbunden. Die in Form eines Hohlraumes den Metallkörper 1 umfassende Anode 7 besteht aus einem der Oberflächenform des Metallkörpers 1 angepaßten Träger 8, der hier in Form eines Hohlzylinders ausgebildet ist, welcher aus mehreren Zylindersegmenten besteht. Auf der der Oberfläche des Metallkörpers 1 zugewandten Seite des Trägers 8 sind stegförmig ausgebildete mit aktiver Oberflächenbeschichtung versehene Teile 9 vorgesehen, welche mit Spiel in die Ring-Nuten 2 des Metall­ körpers 1 hineinragen. Die stegförmigen aktivierten Teile 9 der Anode 7 bestehen dabei aus rechtwinklig abgekanteten Streckmetallstreifen, deren Abkantungen 10 mit dem aus Titanblech bestehenden Träger 8 durch Schweiß­ stellen 11 elektrisch und mechanisch fest verbunden sind. Es ist auch möglich, die Streckmetallstreifen auf dem Träger mittels Niet- oder Schraubverbindungen zu befestigen. Die segmentförmigen Träger 8 sind dabei durch Rundung der Oberflächengestalt des zylindrischen Metallkörpers 1 angepaßt, wobei die zuvor aufgebrachten Teile 9 aus Streckmetall im Bereich ihrer Abkantungen 10 dem Träger entsprechend ebenfalls verformt sind, während die von Träger 8 abstehenden stegförmigen Teile 9 unter Beibehaltung ihrer bisherigen Ebene in ihrer Streckmetall-Netzstruktur durch Stauchung geringfügig verformt sind.

Die Anordnung befindet sich in einem Elektrolyt-Gefäß 12, wobei das galvanische Bad 13 die zu beschichtenden Bereiche des Metallkörpers 1 umschließt. Der Elektrolyt-Pegel ist mit 14 bezeichnet. Der Träger 8 der Anode ist über eine symbolisch dargestellte Klemme 15 und einen Kontakt-Steg 20 mit der positiven Klemme der Spannungsquelle 6 verbunden.

Fig. 2 zeigt ein Segment der Anode 7, wobei auf dem aus Titanblech bestehen­ den Träger 8 die mit aktiver Oberflächenbeschichtung versehenen Teile 9 aus hier symbolisch dargestelltem Titan-Streckmetall im Bereich ihrer Abkan­ tungen 10 mittels Schweißstellen 11 mit den Träger 8 elektrisch und mechanisch fest verbunden sind. Aufgrund der Segmentbauweise ist es möglich, die Anode in beispielsweise zwei Sektoren aufzuteilen, wobei die Einzel-Segmente jeweils ein Teil-Segment von 180° der zylindrisch ausgebildeten Anode 7 bilden, wie dies in Fig. 3 schematisch dargestellt ist. Es ist jedoch auch möglich, die Anode in vier Sektoren aufzuteilen, so daß jedes Einzelsegment als ein Teil­ segment von 90° des zylindrischen Hohlraums ausgebildet ist.

Der Stromanschluß des Trägers 8 an die positive Klemme der Spannungsquelle erfolgt über eine Anschlußfahne 17.

Fig. 3 zeigt in einer Draufsicht die den Metallkörper 1 konzentrisch umfassende Anode 7, wobei zur Vereinfachung der Darstellung nur ein Sektor des aus Streckmetall bestehenden Teils 9 der Anode 7 gezeigt ist. Die Anode 7 besteht aus zwei halbzylindrischen Einzel-Segmenten, die durch Schraubver­ bindungen 18 im Bereich der Anschlußfahnen 17 zu einem zusammenhängenden zylindrischen Hohlraum zusammengefaßt sind. Die Anode 7 wird von einem ring­ förmigen Stromverteiler 19 umfaßt, der den über die Anschlußfahnen 17 zugeführten Anodenstrom über Kontakt-Stege 20 an die Träger 8 weiterleitet.

In der Praxis werden beispielsweise zylindrisch ausgebildete Kolben als Metallkörper 1 mit 5 Ringnuten verchromt. Kolben mit einem Durchmesser von 900 mm weisen eine Ringnut auf, deren Spalt eine Tiefe und Breite von jeweils ca. 20 mm beträgt. Die Dicke des in die Ringnut 2 hineinragenden Teils 9 der Anode 7 liegt dabei in einem Bereich von 1,0 bis 4,5 mm. In der Praxis wird eine Strombelastung von 500 A pro Ringnut angegeben, so daß bei einem zu beschichtenden zylindrischen Metallkörper mit 5 Ringnuten eine Gesamtleistung von 2500 A auftritt. Als galvanisches Bad wird dabei eine Lösung verwendet, die ca. 250 g/l Chromsäure und ca. 2,5 g/l Sulfat enthält.

Claims (6)

1. Anordnung zur galvanischen Beschichtung der Oberfläche wenigstens einer Nut eines Metall-Körpers, der an ein negatives Potential angeschlossen ist, wobei ein Teil einer Anode in die Nut mit Spiel hineinragt, dadurch gekennzeichnet, daß der in die Nut (2) hineinragende Anoden-Teil (9) aus mit aktiver Oberflächenbeschichtung versehenem Streckmetall aus Ventil­ metall besteht, der elektrisch leitend mit einem Träger (8) aus Ventil­ metall verbunden ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen- Form des Trägers (8) der ihr zugekehrten Oberfläche des Metallkörpers (1) angepaßt ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (8) aus mehreren Segmenten einen Hohlraum bildend zusammengesetzt ist.

4. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die in die Nut (2) des Metallkörpers (1) ragenden Teile (9) der Anode (7) aus am Träger (8) befestigten, abgekanteten Streckmetall­ streifen bestehen.

5. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (8) Schlitze aufweist, in die Stege aus Streckmetall eingesteckt sind, wobei die Stege über eigene Kontaktierungs­ mittel mit der Anoden-Stromversorgung verbunden sind.

6. Verwendung einer Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 für die Verchromung von Nuten, insbesondere Ring-Nuten (2) in Kolben von thermodynamischen Arbeitsmaschinen.