DE4200027A1 - Electrochemical prodn. of diffusion layer systems - by anodically heating workpiece in aq. soln., suspension or emulsion - Google Patents
Electrochemical prodn. of diffusion layer systems - by anodically heating workpiece in aq. soln., suspension or emulsionInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung von Schichtsystemen auf Metallsubstraten, insbesondere Eisenwerkstoffen, durch anodische Behandlung in wäßrigen Elektrolyten. Die Schichtsysteme sind vorzugsweise als Schutz- und Funktionsschichten im Maschinen- und Elektroanlagenbau sowie in der werkzeugherstellenden und -bearbeitenden Industrie und in der Reaktortechnik einsetzbar.The invention relates to a method and an apparatus for Generation of layer systems on metal substrates, in particular Iron materials, through anodic treatment in aqueous electrolytes. The layer systems are preferably used as protective and Functional layers in machine and electrical system construction as well as in the tool manufacturing and machining industry and in the Reactor technology can be used.
Es ist bekannt, Schichtsysteme auf Metallsubstraten durch galvanische Abscheidung und/oder thermische Behandlung, PVD und CVD- Methoden oder im "Elektrolytplasma" in zeit- und/oder material aufwendigen Ein- und Mehrstufenprozessen zu erzeugen. Dabei sind die technischen Ausrüstungen zur Herstellung von Diffusions schichtsystemen häufig sehr kostenintensiv und wartungsaufwendig. Die Erzeugung von Diffusionsschichten mit festen Wirkmedien, wie z. B. durch Aufkohlen, Alitieren, Pulverborieren und -nitrieren usw., ist durch große Substanzmengen, hohen Energie-, Arbeits- und Zeitaufwand charakterisiert. Ein weiterer Nachteil besteht in der ungenügend gleichmäßig ausgebildeten Schicht bei kompliziert geformten Teilen. Auch die vorgeschlagenen Varianten nach DE-OS 2 14 775 und DE-OS 24 29 948, in denen Boriermittel verschiedenartig aufgetragen werden, können diese Nachteile nicht beseitigen. Das ist gerade bei Werkzeugen, die einem hohen Verschleiß unterliegen, in hohem Maße von Nachteil.It is known to use galvanic coating systems on metal substrates Deposition and / or thermal treatment, PVD and CVD Methods or in "electrolyte plasma" in time and / or material to generate complex one- and multi-stage processes. Are there the technical equipment for the production of diffusions layer systems often very cost-intensive and maintenance-intensive. The generation of diffusion layers with solid active media, such as e.g. B. by carburizing, alitizing, powder boronizing and nitriding etc., is due to large amounts of substance, high energy, labor and Characterized time expenditure. Another disadvantage is that insufficiently evenly formed layer with complicated molded parts. The proposed variants according to DE-OS 2 14 775 and DE-OS 24 29 948, in which borating agents are of various types applied, these disadvantages cannot be eliminated. The is particularly important for tools that are subject to high wear, highly disadvantageous.
Bei der Schichtbildung aus der Gas- oder Dampfphase ist der apparative Aufwand erheblich und die Gleichmäßigkeit der Schichtausbildung durch "Schattenbildung" (Gasströmungsprofil ausbildung und/oder Temperatur- und/oder Konzentrationsunter schiede) an kompliziert geformten Bauteilen ungenügend. Außerdem ist die Herstellung der Ausgangsstoffe für diese Verfahren, oftmals sehr kostenintensiv oder mit hohem arbeitsschutztech nischem Aufwand, z. B. bei Einsatz von Cyan-, Silan-, Boranver bindungen, gekoppelt. Desweiteren ist eine teilweise Ober flächenbehandlung nicht oder nur mit großem Aufwand möglich. When layering from the gas or vapor phase is the apparatus expenditure considerably and the uniformity of the Layer formation through "shadow formation" (gas flow profile training and / or temperature and / or concentration sub differ) on components with complicated shapes. Furthermore is the production of the raw materials for these processes, often very cost-intensive or with high occupational safety technology African effort, e.g. B. when using cyan, silane, borane bindings, coupled. Furthermore, a partial waiter surface treatment not possible or only with great effort.
Auch die Anwendung der naheliegenden Verfahren der Substrat erwärmung im katodischen oder anodischen "Elektrolytplasma" zur Erzeugung von Diffusionsschichten nach DD 1 52 144 oder SU 6 21 799 zeigen erhebliche Nachteile, die insbesondere im hohen Substrat abtrag und damit in der erreichbaren Formgenauigkeit, in der Gleichmäßigkeit der Schichtausbildung, in der Elektrolytzusammen setzung, dem schwer beherrschbaren Temperatur-Zeit-Regime bzw. Strom-Spannungs-Zeit-Regime usw., zu sehen sind.Also the application of the obvious methods of substrate heating in the cathodic or anodic "electrolyte plasma" for Generation of diffusion layers according to DD 1 52 144 or SU 6 21 799 show significant disadvantages, especially in the high substrate removal and thus in the achievable dimensional accuracy in which Uniformity of the layer formation, in the electrolyte together setting, the difficult to control temperature-time regime or Current-voltage-time regimes etc., can be seen.
Außerdem ist die zur Herstellung dieser Schichten verwendete Vorrichtung für eine allseitig praktische Nutzung ungeeignet. Ebenso ungeeignet für die praktische Umsetzung ist die Diffusionsschichtbildung nach DD 1 51 330, da hierbei nur lokale Diffusionsinseln gebildet und keine homogenen, gleichmäßig ausgebildeten Schichtsysteme angestrebt werden. Durch eine nur kurzzeitig wirkende Reaktionszeit von einigen µs auf nur sehr kleine Anodenbezirke, wie sie typisch für die Funkenentladung ist, ist die energetische Wirkung nur auf die Randschicht des Metall substrates begrenzt. Aus diesem Grund ist auch die Diffusionsge schwindigkeit für diffusionsfähige Teilchen kleiner und die Behandlungszeit länger als bei Substraten, die gleichzeitig und vollständig durchgewärmt oder erhitzt werden. Aus diesem Grund ist auch dieses Verfahren, schon allein bei Betrachtung vergleichbarer Schichtdicken, abgesehen von der Schichtdickenverteilung, Schicht zusammensetzung, Aufbau und Struktur, Passivitätsverhalten usw. uneffektiv.It is also used to make these layers Device unsuitable for all-round practical use. The is also unsuitable for practical implementation Diffusion layer formation according to DD 1 51 330, since only local ones Diffusion islands formed and not homogeneous, even trained layer systems are aimed. By just one short-term reaction time from a few µs to only very small anode areas, as is typical for spark discharge, is the energetic effect only on the surface layer of the metal substrates limited. For this reason, the diffusion gene speed for diffusible particles smaller and the Treatment time longer than that of substrates that simultaneously and fully warmed or heated. For this reason this method, too, if you look at it more comparable Layer thicknesses, apart from the layer thickness distribution, layer composition, structure and structure, passivity behavior etc. ineffective.
Das Ziel der Erfindung ist es, Schichtsysteme aus Diffusions schichten oder Diffusionsschichten mit aufgefritteter Dis persionsschicht auf einfachem Wege, schnell und in einer einfach handhabbaren Apparatur bei geringem technischem und energetischem Aufwand zu schaffen und die aufgezeigten Mängel zu beseitigen.The aim of the invention is to make diffusion layer systems layers or diffusion layers with fritted dis Persion layer in a simple way, quickly and in one easy manageable equipment with low technical and energetic Creating effort and eliminating the shortcomings shown.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Verwendung von wäßrigen Elektrolyten mit Hilfe einer elektrochemischen Zellan ordnung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung von Schichtsystemen auf Metallsubstraten zu entwickeln, so daß Diffusionsschichten mit aufgefritteter Dispersionsschicht mit spezifischen Eigenschaften, insbesondere für den Einsatz als Ver schleiß- und Korrosionsschutz oder Katalysatorträger entstehen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der wäßrige Elektrolyt eine elektrisch leitfähige Lösung, Suspension oder Emulsion ist, die aus Leitsalzen, entpassivierenden Komplexbildnern, Verbindungen der Diffusionselemente und/oder dispersions schichtbildenden Verbindungen besteht und in einer nach oben geöffneten doppelwandigen Zellanordnung nach Fig. 1 und Fig. 2 das anodisch gepolte Werkstück bei Spannungen zwischen 200 V bis 300 V umspült. Dabei kann neben reiner Gleichspannung insbesondere auch pulsierende Gleichspannung oder mit Impulsen überlagerte Gleich spannung zur Anwendung kommen und das Werkstück in dem wäßrigen Elektrolyten oder aber der Elektrolyt zum feststehenden Werkstück geführt werden. Als Leitsalze kommen Ammoniumverbindungen, wie NH₄F, NH₄CH₃COO, (NH₄)₂CO₃, NH₄Cl, usw., als entpassivierende Komplexbildner insbesondere Tartrate, Zitrate, Chelate, Laktate, Gluconate usw. und als Spender der Diffusionselemente N, C, B, S die Verbindungen: NH₄OH, Amine, Harnstoff, Ketone, Alkohole, Alkane, Aromate, HBF₄, Dimethylhydroxiborin, Borsäuremethylester, (NH₄)₂S, Thioharnstoff, NH₄SCN usw. und als dispersionsschicht bildende Verbindungen, z. B. Silikofluoride, Silikosole, Silikate, Aluminate usw. zum Einsatz.The invention has for its object to use aqueous electrolytes with the help of an electrochemical cell arrangement to develop a method and an apparatus for producing layer systems on metal substrates, so that diffusion layers with a dispersed dispersion layer with specific properties, in particular for use as wear and tear and corrosion protection or catalyst support. According to the invention, the object is achieved in that the aqueous electrolyte is an electrically conductive solution, suspension or emulsion which consists of conductive salts, de-passivating complexing agents, compounds of the diffusion elements and / or dispersion-forming compounds and in an upwardly open double-walled cell arrangement according to FIG. 1 and FIG. 2 flushes the anodically polarized workpiece at voltages between 200 V and 300 V. In addition to pure DC voltage, pulsating DC voltage or DC voltage superimposed with pulses can also be used and the workpiece in the aqueous electrolyte or the electrolyte can be guided to the stationary workpiece. Ammonium compounds, such as NH₄F, NH₄CH₃COO, (NH₄) ₂CO₃, NH₄Cl, etc., come as conductive salts, especially tartrates, citrates, chelates, lactates, gluconates etc. as depassivating complexing agents and the compounds as donors of the diffusion elements N, C, B, S: NH₄OH, amines, urea, ketones, alcohols, alkanes, aromatics, HBF₄, dimethylhydroxiborin, methyl borate, (NH₄) ₂S, thiourea, NH₄SCN etc. and as a dispersion layer forming compounds, eg. B. Silicofluoride, silicosols, silicates, aluminates, etc. are used.
Überraschenderweise zeigt das erfindungsgemäße einstufige Ver fahren eine extrem hohe Effektivität, die sich in einer extrem kurzen Behandlungszeit von 2 min bis 10 min und der Bildung von Schichtsystemen mit Dicken von mindestens 5 µm bis 90 µm widerspiegeln.Surprisingly, the one-step Ver according to the invention shows drive an extremely high effectiveness, resulting in an extremely short treatment time from 2 min to 10 min and the formation of Layer systems with thicknesses of at least 5 µm to 90 µm reflect.
Erfindungsgemäß werden die Schichtsysteme bei der anodischen Substraterwärmung auf 700°C bis 1100°C gebildet.According to the invention, the layer systems are anodic Substrate heating to 700 ° C to 1100 ° C is formed.
Es zeigt sich überraschend, daß bei Anwesenheit von Eisen- und/oder Aluminium- und/oder Siliziumverbindungen in der kom plexmittelenthaltenden Lösung, Suspension oder Emulsion, die Schichtsystembildung synergetisch beeinflußt wird und erhöhte Schichtdicken (gegenüber eisen-, aluminium- oder siliziumver bindungsfreien Elektrolyten) erreicht werden.It is surprisingly found that in the presence of iron and / or aluminum and / or silicon compounds in the com plexant-containing solution, suspension or emulsion which Layer system formation is influenced synergistically and increased Layer thicknesses (compared to iron, aluminum or silicon ver bond-free electrolytes) can be achieved.
Dieser Effekt wird durch die erfindungsgemäße Schaffung eines dünnen Eisen- und/oder Aluminium- und/oder Siliziumoxidporensaumes erreicht, der die Schichtsystembildung so steuert, daß reaktions fähige Partner in hoher Konzentration an der Porengrenze Gas/ Festkörper existieren, die schnell zu mehrphasigen Diffusions schichten führen.This effect is achieved by the creation of a thin iron and / or aluminum and / or silicon oxide pore hem achieved that controls the layer system formation so that reactive capable partners in high concentration at the gas / Solid bodies exist that quickly lead to multiphase diffusion lead layers.
Erfindungsgemäß wird das Verfahren in einer Vorrichtung durch geführt, die als doppelwandige, nach oben geöffnete Zelle mit bodenseitigen Ein- und Ausströmstutzen für die elektrisch leitfähige Lösung, Suspension oder Emulsion ausgebildet ist, wobei das innere Rohr den Eintrittsstutzen trägt und mit einer Katode ausge rüstet ist. Ein Filter und ein Kühlsystem in dem Elektrolytre servoir, sowie eine Pumpe für den Elektrolytzwangskreislauf und ein wahlweise nutzbares Förder- oder Hebe-Senksystem für die Aufnahme der zu behandelnden Metallsubstrate und der leistungsstarke Generator vervollständigen die Apparatur.According to the invention, the method is carried out in one device led, which as a double-walled, open cell with bottom inlet and outlet connection for the electrically conductive Solution, suspension or emulsion is formed, which inner tube carries the inlet connector and out with a cathode is preparing. A filter and a cooling system in the electrolyte servoir, as well as a pump for the electrolyte forced circulation and an optionally usable conveyor or lifting / lowering system for the Inclusion of the metal substrates to be treated and the powerful Generator complete the equipment.
Bei der Behandlung von Kleinteilen kommt erfindungsgemäß ein endloses Band in Form einer Kette mit Werkstückaufnahmen an den einzelnen Kettengliedern zur Anwendung. Dabei ist die Kette über stromzuführende Zahnräder und Schleifkontakte anodisch gepolt. Die für den Vorschub bzw. Durchlauf verantwortlichen Zahnräder sind galvanisch von dem antreibenden Getriebemotor getrennt aufgebaut. Ebenso die Werkstückaufnahme- und abgabevorrichtung und die aus Kunststoff bestehende Magaziniereinrichtung. Die Spannungs zuführung erfolgt an den Zahnradachsen über Kohlebürsten und an der Kette über Schleifkontakte aus einer Cu-Tränklegierung. Bei Inbetriebnahme der Vorrichtung wird das innere Rohr der galva nischen Zellanordnung mit Elektrolyt aus dem auf Raumtemperatur gekühlten Elektrolytreservoir versorgt, wobei der Elektrolyt über den Rand des inneren Rohres fließt und in das äußere Rohr gelangt, wo er bodenseitig über den Ausströmstutzen und ein Filter durch die Pumpe wieder dem Elektrolytreservoir zugeführt wird.According to the invention, when treating small parts, there is an endless one Belt in the form of a chain with workpiece holders on the individual Chain links for use. The chain is over current-carrying gears and sliding contacts anodically poled. The gears responsible for the feed or passage galvanically isolated from the driving gear motor. Likewise, the workpiece pick-up and release device and the out Plastic existing magazine system. The tension Feeding takes place at the gear axles via carbon brushes and the chain via sliding contacts made of a copper impregnation alloy. At Putting the device into operation becomes the inner tube of the galva African cell arrangement with electrolyte from the room temperature cooled electrolyte reservoir supplied, the electrolyte over the edge of the inner tube flows and gets into the outer tube, where it passes through the outlet nozzle and a filter the pump is returned to the electrolyte reservoir.
Gleichzeitig wird das Fördersystem in Bewegung gesetzt, wobei automatisch die Werkstücke von den an den Kettengliedern ange brachten Aufnahmen aufgenommen, elektrisch kontaktiert und dem elektrolytischen Bad (inneres Rohr mit Elektrolyt) zugeführt werden, wobei das Werkstück gerade vollständig in den Elektrolyt eintaucht und umspült wird. Nach Durchlaufen der doppelwandigen Zellanordnung erfolgt die Abnahme der Werkstücke von der Klemm- oder Spannaufnahme wiederum automatisch. Die Behandlungszeit kann über die taktzeitbestimmende Durchzugsgeschwindigkeit vorgegeben werden. At the same time, the conveyor system is set in motion, whereby automatically the workpieces from those attached to the chain links brought recordings, electrically contacted and the electrolytic bath (inner tube with electrolyte) supplied be, the workpiece just completely into the electrolyte immersed and washed around. After going through the double wall Cell arrangement, the workpieces are removed from the clamping or clamping fixture automatically again. The treatment time can specified via the stroke rate that determines the cycle time will.
Die Diffusionsschichtbildung an Großteilen wird im dis kontinuierlichen Prozeß (Bestücken - Einsenken mit Spannungszu schaltung - zeitbestimmende Behandlung - Ausheben mit Spannungs abschaltung - Entnahme) durchgeführt. Dazu dient ein vertikal arbeitendes Fördersystem (Hebe-Senksystem), das direkt über der Zellanordnung fixiert ist. Die Absenktiefe wird entsprechend der geometrischen Form des Werkstückes automatisch begrenzt, so daß das Werkstück gerade vollständig vom Elektrolyten umspült wird. Der Betrieb kann in einem Einzellensystem, aber auch im parallel geschalteten Mehrzellensystem vorgenommen werden, wobei der Vorschub über einen gemeinsamen Antrieb zu gleichen Taktzeiten führt. Vorteilhaft ist hierbei die Nutzung eines gemeinsamen Elektrolytvorrates, aber der Einsatz von zellzugehörigen Einzel pumpen für den Elektrolytzwangskreislauf.The diffusion layer formation on large parts is dis continuous process (loading - sinking with tension add circuit - time-determining treatment - lifting with tension shutdown - removal). A vertical is used for this working conveyor system (lifting-lowering system), which is directly above the Cell arrangement is fixed. The lowering depth is according to the geometric shape of the workpiece is automatically limited so that the workpiece is being completely washed by the electrolyte. Operation can be in a single cell system, but also in parallel switched multi-cell system can be made, the Feed via a common drive at the same cycle times leads. The use of a common one is advantageous here Electrolyte stocks, but the use of cell-associated individual pumps for the electrolyte circuit.
Ein Zellbelüftungssystem ist bei Einsatz von Elektrolyten mit hohem Dampfdruck notwendig. Deshalb ist ein Abzugsrohr, das im äußeren Behältersystem der elektrochemischen Zellanordnung untergebracht ist, mit einem Feuchteabscheider (Zyklon) gekoppelt. Das Belüftungssystem wird wahlweise zu- und abgeschaltet.A cell ventilation system is included when using electrolytes high vapor pressure necessary. Therefore, an exhaust pipe that is in the outer container system of the electrochemical cell arrangement is housed, coupled with a moisture separator (cyclone). The ventilation system is optionally switched on and off.
Nachstehend soll die Erfindung an 3 Ausführungsbeispielen erläutert werden.The invention is based on 3 exemplary embodiments are explained.
Es zeigen Fig. 1 und Fig. 2 die schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.In the drawings Fig. 1 and Fig. 2 is a schematic representation of the device according to the invention.
Die Werkstücke in Form von Klemmbügeln der Qualität C10 werden automatisch dem Fördersystem nach Ausführungsbeispiel 3 zugeführt und von den im Abstand von 75 mm an den Kettengliedern ange brachten Klemmaufnahmen aufgenommen und elektrisch mit einer Arbeitsspannung von 250 V Gleichspannung anodisch belastet. Nach Eintritt des Werkstückes (Klemmbügel) in die elektrisch leitfähige Lösung, bestehend aus 80 g/l NH₄Cl, 5 g/l Zitronensäure, 5 g/l Weinsäure, 50 g/l NH₄OH, 25 g/l Aceton, 3 g/l MgSiF₆ und 3 g/l AlCl₃, durchläuft es unter starker Erwärmung bis zur Rotglut von <900°C in Taktzeiten von 2 s die 1,50 m Wegstrecke der 2 m langen doppelwandigen galvanischen Zellanordnung bei einer Strom aufnahme von 60 A pro 20 Klemmbügel innerhalb von 5 min. Nach Austritt aus der Elektrolytlösung, die bodenseitig gekühlt in das nach oben geöffnete innere Rohr eintritt und über den Rand in das äußere Rohr strömt und von der Pumpe über das Filter dem Elektrolytreservoir von 500 l Inhalt zugeführt wird, gelangt das behandelte Werkstück zur automatischen Entnahme. Die freige wordenen Kettengliederaufnahme wird erneut mit einem neuen Zug bügel bestückt und wiederum in Taktzeiten mit 1 s Vorschub (1 cm/s) und 1 s Haltezeit dem elektrolytischen Bad zugeführt.The workpieces are in the form of clamps of quality C10 automatically fed to the conveyor system according to embodiment 3 and attached to the chain links at a distance of 75 mm brought clamp recordings recorded and electrically with a Working voltage of 250 V DC anodically loaded. To Entry of the workpiece (clamping bracket) into the electrically conductive Solution consisting of 80 g / l NH₄Cl, 5 g / l citric acid, 5 g / l Tartaric acid, 50 g / l NH₄OH, 25 g / l acetone, 3 g / l MgSiF₆ and 3 g / l AlCl₃, it passes under intense heating to the red heat of <900 ° C in cycle times of 2 s the 1.50 m distance of the 2 m long double-walled galvanic cell arrangement with a current Absorption of 60 A per 20 clamps within 5 minutes. To Leaves from the electrolyte solution, which is cooled in the bottom inner tube opens upwards and over the edge into the outer tube flows and from the pump to the filter If an electrolyte reservoir with a capacity of 500 l is supplied, this is achieved treated workpiece for automatic removal. The free chain link pickup is again with a new train stirrup equipped and again in cycle times with 1 s feed (1 cm / s) and 1 s hold time supplied to the electrolytic bath.
Der Querschliff an einem so behandelten Zugbügel zeigt eine mehrphasig aufgebaute Karbonitridschicht von ∼50 µm Dicke. Die Härte des verschleißmindernden Schichtsystems liegt bei HV0,05∼750 (RA: 25 µm) gegenüber einer Kernhärte von HV0,05∼150 und somit um mehr als das 3fache höher, so daß das Schichtsystem gleichzeitig wesentlich gestaltungsstabilisierend auf den Zugbügel wirkt. Die aufgefrittete Eisen-Aluminium-Siliziumoxidschicht wirkt passivierend, was durch Stromdichte-Potentialkurven nachgewiesen wird.The cross section on a tension bow treated in this way shows a multi-phase carbonitride layer with a thickness of µm50 µm. The hardness of the wear-reducing layer system is HV 0.05 ∼750 (RA: 25 µm) compared to a core hardness of HV 0.05 ∼150 and thus more than 3 times higher, so that the layer system also has a design-stabilizing effect on the tension bow. The fritted iron-aluminum-silicon oxide layer has a passivating effect, which is demonstrated by current density potential curves.
Ein verschlissenes Gatter der Qualität 80CrV3 von 1,60 m Länge wird an der vertikal bewegbaren Werkstückaufnahme direkt über dem inneren Rohr der galvanischen Zellanordnung nach Ausführungs beispiel 3 angeordnet und anschließend beim Absenken in die Zelle mit einer zwischen 230 und 250 V pulsierenden Gleichspannung von 100 Hz anodisch belastet. Nach Eintauchen der Zähne bis auf 2/3 ihrer Höhe in den strömenden Elektrolyten, der 50 g/l NH₄F, 17 g/l Zitronensäure, 17 g/l Weinsäure, 5 g/l Borsäuremethylester, 5 g/l Dimethylhydroxiborin, 50 g/l NH₄OH, 5 g/l Silikasol, 5 g/l Aluminat und 25 g/l Aceton enthält, erwärmt sich der Werkstoff bei einem Stromfluß von 60 A zur Rotglut.A worn creel of quality 80CrV3 of 1.60 m in length is on the vertically movable workpiece holder directly above the inner tube of the galvanic cell arrangement after execution Example 3 arranged and then when lowering into the cell with a DC voltage of between 230 and 250 V pulsing 100 Hz anodically loaded. After dipping the teeth down to 2/3 their height in the flowing electrolytes, the 50 g / l NH₄F, 17 g / l citric acid, 17 g / l tartaric acid, 5 g / l methyl borate, 5 g / l dimethylhydroxiborin, 50 g / l NH₄OH, 5 g / l silica sol, 5 g / l Contains aluminate and 25 g / l acetone, the material heats up a current flow of 60 A to the red heat.
Nach 4 min wird das Gatter von der Spannungssquelle getrennt, im Elektrolyten die erhitzten Zähne abgeschreckt und das Gatter aus dem Bad in die Ausgangsstellung befördert. Nach einer Abkühlzeit von 5 min wird das Gatter der Werkstückaufnahme entnommen. Danach erfolgt die Entfertigung durch Schränken und Abschleifen der Zähne. Der Schichtaufbau ist durch eine mehrphasig aufgebaute Karbonitridboridschicht von <20 µm Dicke und einer Härte von HV0,05∼1030 (RA: 27 µm) bei einer Kernhärte von HV0,05∼750, charakterisiert. After 4 minutes, the gate is disconnected from the voltage source, the heated teeth are quenched in the electrolyte and the gate is moved from the bath to the starting position. After a cooling time of 5 minutes, the gate is removed from the workpiece holder. After that, they are removed by setting and grinding the teeth. The layer structure is characterized by a multi-phase carbonitride boride layer with a thickness of <20 µm and a hardness of HV 0.05 ∼1030 (RA: 27 µm) with a core hardness of HV 0.05 ∼750.
Das Verfahren läßt es zu, Gatter auf diesem Weg mehrfach zu regenerieren, ohne daß wesentliche Festigkeitsverluste oder Standzeitverluste auftreten.The procedure allows gates to be approved several times in this way regenerate without significant loss of strength or Service life losses occur.
Fig. 1 und Fig. 2 zeigen eine schematische Darstellung der Vor richtung zur Erzeugung von Schichtsystemen auf Metallsubstraten (23) in kontinuierlichem und diskontinuierlichem Betrieb. In einer doppelwandigen nach oben geöffneten elektrochemischen Zellan ordnung (1) mit bodenseitigem Einströmstutzen (2) und Ausström stutzen (3) für die elektrisch leitfähige Lösung, Suspension oder Emulsion, ist das innere Rohr (5) mit der Katode (6) ausgerüstet. Ein Filter (7) mit gekoppelter Pumpe (8) für den Elektrolyt zwangskreislauf und das Elektrolytreservoir (9) mit Kühlsystem (10), sowie das wahlweise nutzbare Fördersystem (11) mit Werkstück klemmaufnahmen (12) an der Transportkette (13) oder das Hebe- Senksystem (14) mit Werkstückspanner (15) ergänzen die Apparatur. Die Transportkette (13) ist über stromzuführende Zahnräder (16) und Schleifkontakt (17) anodisch gepolt. Die aus Kunststoff auf gebaute Magaziniereinrichtung (18) ist ebenso wie die Werkstück aufnahme-abgabevorrichtung (19) galvanisch von der elektro chemischen Zellanordnung (1) und dem Fördersystem (11) oder Hebe- Senksystem (14) getrennt aufgebaut. Ein Zellbelüftungssystem, bestehend aus einem Abzugsrohr (20) und einem Zyklon (21) sowie eine Werkstückauffangvorrichtung (22) vervollständigen die Vor richtung. Fig. 1 and Fig. 2 show a schematic representation of the on device for the production of layer systems on metal substrates ( 23 ) in continuous and discontinuous operation. The inner tube ( 5 ) is equipped with the cathode ( 6 ) in a double-walled electrochemical cell arrangement ( 1 ) with a bottom-side inflow nozzle ( 2 ) and an outflow nozzle ( 3 ) for the electrically conductive solution, suspension or emulsion. A filter ( 7 ) with a coupled pump ( 8 ) for the electrolyte forced circulation and the electrolyte reservoir ( 9 ) with cooling system ( 10 ), as well as the optionally usable conveyor system ( 11 ) with workpiece clamp receptacles ( 12 ) on the transport chain ( 13 ) or lifting - Lowering system ( 14 ) with workpiece clamp ( 15 ) complete the equipment. The transport chain ( 13 ) is anodically polarized via current-carrying gears ( 16 ) and sliding contact ( 17 ). The magazin device ( 18 ) built of plastic, like the workpiece receiving and dispensing device ( 19 ), is galvanically separated from the electrochemical cell arrangement ( 1 ) and the conveyor system ( 11 ) or lifting / lowering system ( 14 ). A cell ventilation system consisting of an exhaust pipe ( 20 ) and a cyclone ( 21 ) as well as a workpiece catcher ( 22 ) complete the device.
Aufstellung der angewendeten BezugszeichenList of the reference symbols used
1 doppelwandige nach oben geöffnete elektrochemische
Zellanordnung
2 Einströmstutzen
3 Ausströmstutzen
4 elektrisch leitfähige Lösung, Suspension, Emulsion
5 inneres Rohr
6 Katode
7 Filter
8 Pumpe
9 Elektrolytreservoir
10 Kühlsystem
11 Fördersystem
12 Werkstückklemmaufnahmen
13 Transportkette
14 Hebe-Senkvorrichtung
15 Werkstückspanner
16 stromführende Zahnräder
17 Schleifkontakte
18 Magaziniereinrichtung
19 Werkstückaufnahme-abgabevorrichtung
20 Abzugsrohr
21 Zyklon
22 Werkstückauffangvorrichtung
23 Metallsubstrate 1 double-walled electrochemical cell arrangement
2 inlet connections
3 outlets
4 electrically conductive solution, suspension, emulsion
5 inner tube
6 cathode
7 filters
8 pump
9 electrolyte reservoir
10 cooling system
11 conveyor system
12 workpiece clamp receptacles
13 transport chain
14 lifting and lowering device
15 workpiece clamps
16 current-carrying gears
17 sliding contacts
18 magazine system
19 Work piece dispenser
20 exhaust pipe
21 cyclone
22 workpiece catcher
23 metal substrates
Claims (3)
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EP1281783A1 (en) * | 1996-05-29 | 2003-02-05 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Stainless steel for ozone added water and manufacturing method thereof |
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DE102011007424B8 (en) * | 2011-04-14 | 2014-04-10 | Helmholtz-Zentrum Geesthacht Zentrum für Material- und Küstenforschung GmbH | A method of forming a coating on the surface of a light metal based substrate by plasma electrolytic oxidation and coated substrate |
US8828215B2 (en) | 2011-04-14 | 2014-09-09 | Helmholtz-Zentrum Geesthacht Zentrum für Material-und Küstenforschung GmbH | Process for producing a coating on the surface of a substrate based on lightweight metals by plasma-electrolytic oxidation |
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Publication number | Publication date |
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CZ402892A3 (en) | 1994-01-19 |
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