DE4211881A1

DE4211881A1 - Verfahren zum galvanischen Aufbringen einer Oberflächenbeschichtung

Info

Publication number: DE4211881A1
Application number: DE4211881A
Authority: DE
Inventors: Karl Muell
Original assignee: WMV AG; Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: WMV AG; Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 1992-04-09
Filing date: 1992-04-09
Publication date: 1993-10-14
Anticipated expiration: 2012-04-10
Also published as: EP0565070A1; US5415761A; EP0565070B1; ATE156201T1; DE4211881C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektro chemischen (galvanischen) Aufbringen einer Oberflä chenbeschichtung auf einen Gegenstand, vorzugsweise ein Maschinenbauteil, insbesondere eine Maschinen walze, unter Verwendung einer, den Schichtauftrag bewirkenden elektrischen Größe des galvanischen Prozesses.

In vielen Bereichen der Technik werden zum Beispiel Maschinenbauteile mit speziellen Oberflächeneigen schaften benötigt. Es ist bekannt, Oberflächenbe schichtungen auf Maschinenbauteile mittels galvani scher Prozesse aufzubringen. Betrachtet man bei spielsweise Maschinenwalzen beziehungsweise Zylin der für die graphische Industrie, zum Beispiel für den Textildruck oder Zylinder für Druckmaschinen, so werden diese unter anderem im Hinblick auf Feuchtreibzylinder mit einer speziellen, "rauhen" Oberfläche benötigt. Zur Herstellung derartiger Oberflächengüten wird der Feuchtreibzylinder hart verchromt und anschließend einem Schleifprozeß auf Maß unterzogen. Danach erfolgt eine Strukturätzung, um die gewünschte Rauheit der Oberfläche herbeizu führen.

Auf die so geschaffene Oberflächenstruktur wird dann eine Hartchromschicht aufgebracht. Diese ver schiedenen, zur Erstellung notwendigen Arbeits schritte sind recht aufwendig und erfordern eine komplizierte Verfahrenstechnik. Die Kosten werden im wesentlichen durch die aufwendigen Bearbeitungs stufen wie mechanisches Schleifen auf Maß und che misches Strukturätzen bestimmt; diese Bearbeitungs verfahren sind relativ teuer.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum elektrochemischen Aufbringen einer Oberflächenbeschichtung auf einen Gegenstand an zugeben, das auf einfache und kostengünstige Weise die Schaffung von gewünschten, strukturierten Ober flächentopographien ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Erzielung der gewünschten strukturierten Oberflächentopographie mittels mindestens eines An fangsimpulses der elektrischen Größe auf der zu be schichtenden Fläche Keimbildungen des Abscheidema terials erfolgen und daß anschließend mittels min destens eines Folgeimpulses ein Wachstum der Ab scheidematerialkeime durch Anlagerung von weiterem Abscheidematerial herbeigeführt wird. Dieses erfin dungsgemäße Vorgehen führt zu einer gleichmäßigen, optimalen Strukturierung der Oberfläche, ohne daß es einer aufwendigen Schleifzwischenbearbeitung so wie chemischer Ätzprozesse bedarf. Vielmehr wird bereits während des galvanischen Beschichtungspro zesses die gewünschte Oberflächenstruktur einge stellt. Wesentlich ist dabei, daß zunächst mittels des Anfangimpulses der elektrischen Größe die Keim bildung mit Abscheidematerial vollzogen und an schließend durch den Folgeimpuls ein Wachstum der gebildeten Keime herbeigeführt wird.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgese hen, daß als elektrische Größe eine elektrische Spannung und/oder ein elektrischer Strom derart verwendet wird, daß der Anfangsimpuls und/oder der Folgeimpuls eine definierte Gestalt durch eine ent sprechende Spannungs- und/oder Stromfunktion in Ab hängigkeit von der Zeit hat.

Aufgrund des erfindungsgemäßen Vorgehens ist es möglich, die strukturierten Oberflächenbeschichtun gen, vorzugsweise mittels galvanischer Chrom- oder Chromlegierungselektrolyten, mittels galvanischer Nickel- oder Nickellegierungselektrolyten, mittels galvanischen Kobalt- oder Kobaltlegierungselektro lyten, mittels galvanischer Kupfer- oder Kupferle gierungselektrolyten oder mittels galvanischer Edelmetall- oder Edelmetallegierungselektrolyten herzustellen. Mit der erfindungsgemäß erstellten Struktur der Oberfläche lassen sich die Anforderun gen verschiedenster Anwendungsgebiete erfüllen. So bildet die Struktur beispielsweise definierte Schmierstoffdepots oder weist eine Speicherfähig keit für mit der Oberfläche in Berührung kommende Stoffe auf. Überdies führt die Strukturierung zu blendarmen Geräten, zum Beispiel in der Medizin- oder optischen Technik. Dabei lassen sich genau de finierte Reflexionsgrade erzielen, wie sie für funktionelle aber auch für dekorative Anwendungen benötigt werden. Insbesondere ist es möglich, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Walzen für Druckma schinen, insbesondere Feuchtreibzylinder von Feuchtwerken derartiger Druckmaschinen zu beschich ten, die optimale Eigenschaften für den Druckprozeß aufweisen.

Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Er findung ist vorgesehen, daß ein Mehrschichtenaufbau erfolgt, wobei zumindest eine der Schichten mit der strukturierten Oberflächentopographie versehen ist. Im Zuge dieses Mehrschichtenaufbaus wird vorzugs weise auf den Gegenstand zunächst eine Nickel- Strike-Schicht aufgebracht. Diese Nickel-Strike- Schicht wird mit einer Dicke von 0,2 bis 2 µm, vor zugsweise < 1 µm, aufgebracht. Das Aufbringen er folgt vorzugsweise - wie bei allen nachstehend noch erwähnten Schichten - mittels eines galvanischen Prozesses. Bei dem Gegenstand handelt es sich bei spielsweise um eine Walze beziehungsweise einen Zy linder einer Druckmaschine. Der Zylinder besteht vorzugsweise aus Stahl (St. 52/Nirosta).

Auf die Nickel-Strike-Schicht wird eine Sulfamat- Nickel-Schicht aufgebracht. Diese Schicht wird vor zugsweise mit einer Dicke von 25 bis 40 µm, insbe sondere von 30 µm, hergestellt.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn auf die Sulfa mat-Nickel-Schicht eine Chromschicht, insbesondere eine rißarme Chromschicht, aufgebracht wird. Diese Chromschicht besitzt vorzugsweise eine Dicke von 5 bis 15 µm, insbesondere von 10 µm. Nunmehr wird auf die Chromschicht die mittels Anfangs- und Folgeim puls erzeugte, strukturierte Oberflächenbeschich tung aufgebracht. Diese Oberflächenbeschichtung ist vorzugsweise als Strukturchromschicht ausgebildet, wobei im galvanischen Prozeß ein Chrom- oder ein Chromlegierungselektrolyt eingesetzt wird. Das Auf bringen erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß zunächst mittels mindestens eines Anfangsimpulses der elektrischen Größe des galvanischen Prozesses auf die zu beschichtende Fläche (beispielsweise die genannte Chromschicht) Keime des Abscheidematerials aufgebracht werden. Anschließend wird dann mittels mindestens eines Folgeimpulses ein Wachstum dieser Keime herbeigeführt, bis die gewünschte Strukturie rung erreicht ist. Vorzugsweise wird die struktu rierte Oberflächenbeschichtung mit einer maximalen Dicke von 5 bis 20 µm, vorzugsweise von 7 bis 10 µm, hergestellt. Unter der "maximalen Dicke" wird das Maß bis zu den höchsten Erhebungen ver standen, da aufgrund der Strukturierung, das heißt, höher und tiefer liegender Bereiche, eine Dicken maßangabe sonst nicht eindeutig definiert ist. Als Bemessung kann auch der sogenannte "Traganteil" herangezogen werden, der auch als "Materialanteil" gemäß DIN 4762 definiert ist. Dieser Traganteil ist das prozentuale Verhältnis der Länge des in einer bestimmten Schnittlinie geschnittenen Profils zu einer Bezugsstrecke. Das Profil ergibt sich auf grund der Oberflächenstruktur, wobei die Schnittli nie unterhalb der höchsten Erhebungen der Struktur liegt, so daß es zum Schnitt der entsprechenden Er hebungen führt bereichsweise jedoch auch zwischen den Erhebungen liegt. Vorzugsweise wird mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Traganteil von 25% erzielt, wobei die Schnittlinie 2 µm un terhalb des höchsten Punktes der Struktur liegt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfin dung ist vorgesehen, daß auf die strukturierte Oberflächenbeschichtung eine Abschlußschicht aus mikrorissigem Chrom aufgebracht wird. Diese Ab schlußschicht wird vorzugsweise mit einer Dicke von 5 bis 20 µm, insbesondere 8 bis 10 µm hergestellt.

Während die mittels des erfindungsgemäßen Verfah rens erzeugte strukturierte Oberflächenbeschichtung die entsprechend gewünschte Rauheit beziehungsweise den entsprechend gewünschten Traganteil aufweist, sind die übrigen, hier genannten Schichten (Nickel- Strike-Schicht, Sulfamat-Nickel-Schicht, rißarme Chromschicht (Grundschicht) und Abschlußschicht aus mikrorissigem Chrom) demgegenüber als jeweils in sich gleich dick und unstrukturiert anzusehen.

Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Er findung ist vorgesehen, daß für den elektrochemi schen Prozeß zum Aufbringen der strukturierten Oberflächenbeschichtung ein Chromelektrolyt verwen det wird. Dieser Chromelektrolyt weist vorzugsweise eine Temperatur von etwa 45°C auf.

Es ist vorteilhaft, wenn während des Aufbringens der strukturierten Oberflächenbeschichtung der Ge genstand in Rotation versetzt wird. Vorzugsweise erfolgt dies bei den Zylindern der erwähnten Druck maschinen dadurch, daß diese um ihre Längs-Mittel achse gedreht werden.

Besonders bevorzugt werden beim Aufbringen der strukturierten Oberflächenbeschichtung Anoden aus PbSn7 oder platiniertem Titan verwendet. Demgegen über bildet der zu beschichtende Gegenstand beim Aufbringen der strukturierten Oberflächenbe schichtung die Katode.

Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn beim Aufbringen der strukturierten Oberflächenbe schichtung ein Elektrodenabstand zwischen Anode und Katode von 10 bis 40 cm, insbesondere 25 cm, vor liegt.

Für die Strukturerzeugung der Oberflächenbeschich tung wird bevorzugt ein trapezförmiger Spannungs- Anfangsimpuls und ebenfalls ein etwa trapezförmiger Spannungs-Folgeimpuls verwendet. Zunächst wird im Zuge des Prozeßverlaufs das Maschinenbauteil in den Elektrolyten, insbesondere Chromelektrolyten, ein getaucht und erst nach Ablauf einer spannungs- be ziehungsweise stromfreien Wartezeit der An fangsimpuls gestartet. Diese Wartezeit dient unter anderem der Temperaturangleichung, das heißt, der Grundwerkstoff (Maschinenbauteil) nimmt etwa die Temperatur des Elektrolyten an. Diese Wartezeit be trägt vorzugsweise 60 s.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn zwischen dem Ende des Anfangsimpulses und dem Anfang des Folgeimpul ses eine spannungs- beziehungsweise stromfreie Zwi schenzeitspanne verstreicht. Diese Zwischenzeit spanne liegt somit zwischen dem Abschnitt der zuvor erwähnten Keimbildung und der Wachstumsphase des Abscheidungsprozesses.

Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist zur Bildung der strukturierten Oberflächenbeschichtung vorgesehen, daß dem Anfangsimpuls ein Grundimpuls (Spannungs- bzw. Stromimpuls) vorgeschaltet wird. Dieser dient dem Aufbau einer vorstehend schon er wähnten Grundschicht. Der Grundimpuls hat vorzugs weise eine Anfangsflanke mit einer Steigung von δU/δt= ca. 0,25 V/5 s. Diese Anfangsflanke wird solange beibehalten, bis eine Amplitude von etwa 4 V vorliegt. Diese wird mit konstantem Wert über einen Zeitraum von etwa 600 s beibehalten. Der Grundimpuls endet mit einem Abfall von δU/δt = ca. 0,4 V/5 s, wobei sich dieser Abfall an die konstante Amplitude anschließt und im span nungs- bzw. stromfreien Zustand endet. Damit ist der Grundimpuls abgeschlossen und es tritt nunmehr eine spannungs- bzw. stromfreie Ruhephase ein, die sich an die Endflanke des Grundimpulses anschließt und mit dem Anfangsimpuls zur Herbeiführung der Keim bildung endet.

Dieser Anfangsimpuls erhält eine Startflanke, die eine Steigung von δU/δt = ca. 0,3 V/5 s hat, wobei diese Steigung bis zu einer Amplitude von etwa 5 V beibehalten wird. Ist diese Amplitude erreicht so ist der Anfangsimpuls abgeschlossen. Es schließt sich an den Anfangsimpuls eine Startflanke eines Folgeimpulses an, wobei die Startflanke des Fol geimpulses eine Steigung von δU/δt = ca. 0,1 V/6 s aufweist. Mittels dieser Startflanke wird der Strom im galvanischen Prozeß bis auf eine maximale Strom stärke von ca. 950 A bezogen auf eine Normfläche gesteigert. Diese maximale Stromstärke wird nun über eine Zeitspanne von etwa 60 s beibehalten. Anschließend wird der Folgeimpuls heruntergefahren, das heißt, er weist eine Rückflanke auf, welche mit einem Abfall von δU/δt = ca. 0,5 V/4 s versehen und bis zur Strom- beziehungsweise Spannungsfreiheit heruntergefahren wird. Damit ist die gewünschte, strukturierte Oberflächentopographie auf dem Gegen stand (Maschinenbauteil) hergestellt.

Zur Variation der Oberflächentopographie ist es möglich, die zuvor genannten Spannung- und/oder Stromwerte und/oder Spannungsdifferenzwerte und/oder Zeit- und/oder Zeitdifferenzwerte zu vari ieren. Diese Variation ist - bezogen auf das er wähnte Ausführungsbeispiel - mit Abweichungen von ± ±10%, vorzugsweise ±5%, möglich.

Die Zeichnungen veranschaulichen die Erfindung, und zwar zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Feucht reibzylinder eines Feuchtwerks einer Druckmaschine,

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht durch einen Oberflächenschichtaufbau des Feuchtreibzylinders der Fig. 1,

Fig. 3 ein Spannungs-Zeit-Diagramm eines galva nischen Beschichtungsprozesses zum Auf bringen einer strukturierten Oberflächen beschichtung,

Fig. 4 eine Darstellung der strukturierten Ober flächenbeschichtung in 200facher Ver größerung,

Fig. 5 die strukturierte Oberflächenbeschichtung der Fig. 4, jedoch mit 500facher Ver größerung,

Fig. 6 eine nach dem Stand der Technik herge stellte Oberflächenbeschichtung und

Fig. 7 eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Oberflächenbeschichtung.

Die Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Feuchtreibzylinder 1 einer Druckmaschine. Der Feuchtreibzylinder 1 weist einen zylindrischen Grundkörper 2 auf, dessen Mantelfläche 3 mit einem Schichtaufbau 4 versehen wird. Der Schichtaufbau 4 ist mittels der Strich-Punkt-Linie in Fig. 1 ge kennzeichnet. Er wird um die Randbereiche 5 des Feuchtreibzylinders 1 mit der Länge eines Anteils des Radius herumgeführt.

Der Schichtaufbau 4 setzt sich aus einzelnen Schichten zusammen, die jeweils auf elektrochemi schem Wege, also mittels galvanischer Prozesse, aufgebracht werden.

Die Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den Schicht aufbau 4. Auf dem Grundkörper 2 des Feuchtreibzy linders 1 wird eine Nickel-Strike-Schicht 6 galva nisch abgeschieden. Der Grundkörper besteht aus Stahl St.52/Nirosta. Bei der Nickel-Strike-Schicht 6 handelt es sich um eine Vorvernicklung. Der hierzu verwendete Elektrolyt ist stark sauer mit einer hohen Chloridkonzentration. Die Nickel- Strike-Schicht 6 weist eine gleichmäßige Dicke von vorzugsweise 1 bis 2 µm auf.

Auf die Nickel-Strike-Schicht 6 ist eine Sulfamat- Nickel-Schicht 7 eletrolytisch aufgebracht. Diese Sulfamat-Nickel-Schicht 7 ist schwefelfrei; sie weist eine Dicke von 30 bis 40 µm und eine Vickers- Härte von 200 bis 250 HV auf.

Auf die Sulfamat-Nickel-Schicht 7 ist eine rißarme Chromschicht 8 galvanisch aufgebracht; sie besitzt eine gleichmäßige Dicke von 10 bis 15 µm und bildet eine sogenannte Grundschicht.

Auf die Chromschicht 8 ist eine strukturierte Ober flächenbeschichtung 9 mittels eines galvanischen Prozesses aufgebracht. Diese Oberflächenbeschich tung 9 stellt eine Strukturchromschicht 10 dar. Aufgrund der Strukturierung gibt es entsprechende Erhöhungen und Vertiefungen, wobei die maximale Dicke - gemessen von der Sohle bis zu dem Scheitel der maximalen Erhebung - dieser Strukturchromschicht 10 7 bis 10 µm beträgt.

Auf die strukturierte Oberflächenbeschichtung 10 ist eine gleichmäßig dicke Abschlußschicht 11 gal vanisch aufgebracht, die aus mikrorissigem Chrom besteht. Ihre Dicke beträgt vorzugsweise 8 bis 10 µm. Die Härte beträgt etwa 900 HV oder sie ist größer als 900 HV.

Insgesamt ist somit eine Oberfläche des Feuchtreib zylinders 1 mit einer Rauheit Rz = 6 bis 10 µm ge geben.

Die Fig. 3 zeigt ein Spannungs-Zeit-Diagramm, das die Steuerung einer elektrischen Größe (Spannung U) des galvanischen Prozesses zum Aufbringen der Grundschicht sowie zum nachfolgenden Aufbringen der strukturierten Oberflächenbeschichtung 9 verdeut licht. Für den elektrochemischen Prozeß wird der Feuchtreibzylinder 1 als Kathode geschaltet und es werden Anoden aus PbSn7 oder platiniertem Titan verwendet. Der Elektrodenabstand zwischen Anode und Katode wird auf ca. 25 cm eingestellt. Der Feucht reibzylinder 1 wird während des Aufbringens der strukturierten Oberflächenbeschichtung 9 um seine Längsachse 12 (Fig. 1) kontinuierlich gedreht.

Gemäß Fig. 3 wird der elektrochemische Prozeß zum Aufbringen der Grundschicht (Chromschicht 8) und der strukturierten Oberflächenbeschichtung 9 wie folgt durchgeführt:

Zunächst wird der Grundkörper 2 des Feuchtreibzy linders 1 in einen Chromelektrolyten mit einer Tem peratur von ca. 45°C eingebracht, wobei nach dem Einbringen zunächst eine Wartezeit t_w vergeht, die ca. 60 s lang ist. Während dieser Zeit erfolgt (ohne Strom- beziehungsweise Spannungsbeaufschlagung) ein Temperaturangleich des Grundwerkstoffes (Grundkör per 2) an die Elektrolyttemperatur.

Für das Aufbringen der Grundschicht (Chromschicht 8) wird nach Ablauf der Wartezeit t_w zunächst ein elektrischer Grundimpuls 13 zwischen Anode und Ka thode angelegt. Anschließend wird dann mittels ei nes Anfangs- und eines Folgeimpulses 14 zunächst Keimbildungen des Abscheidematerials (Anfangsimpuls 14′) und dann ein Wachstum der Abscheidematerial keime durch Anlagerung mit weiterem Abscheidemate rial herbeigeführt (Folgeimpuls 14′′), wodurch die strukturierte Oberflächenbeschichtung 9 gebildet wird.

Im einzelnen sind der Grundimpuls 13 und der An fangs- sowie Folgeimpuls 14 wie folgt ausgebildet: Bei dem Grundimpuls 13 handelt es sich um einen Spannungsimpuls mit trapezförmiger Gestalt. Der An fangs- und Folgeimpuls 14 ist ebenfalls ein Span nungsimpuls, der sich aus dem Anfangsimpuls 14′ und dem direkt anschließenden Folgeimpuls 14′′ zusam mensetzt und etwa auch eine trapezförmige Gestalt aufweist; die reine Trapezform wird insofern ge stört, als die Startflanke (Vorderflanke) des An fangsimpulses 14′ eine andere Steigung als die Startflanke des Folgeimpulses 14′′ besitzt. Hierauf wird im nachfolgenden noch näher eingegangen.

Der Grundimpuls 13 besitzt eine Anfangsflanke 15, die nach Ablauf der Wartezeit t_w startet und eine Steigung von δU/δt = 0,25 V/5 s aufweist. An die Anfangsflanke 15 schließt sich eine konstante Am plitude 16 mit 4 V über einen Zeitraum von 600 s an. Daran schließt sich eine Endflanke 17 an, die einen Abfall von δU/δt = 0,4 V/5 s aufweist. Es folgt dann eine Zwischenzeitspanne t_z, die strom- bzw. spannungsfrei ist und eine Länge von 60 s aufweist. Es schließt sich dann der An fangsimpuls 14′ mit einer Startflanke 18 an, wobei diese eine Steigung von δU/δt = 0,3 V/5 s aufweist. Diese Steigung wird bis zu einer Amplitude A von 5 V durchgeführt. Hier endet der Anfangsimpuls 14′. Dies ist durch die gestrichelte Linie 22 angedeu tet. Es schließt sich an den Anfangsimpuls 14′ un mittelbar die Startflanke 20 des Folgeimpulses 14′′ an, die eine Steigung δU/δt = 0,1 V/6 s aufweist. Mittels dieser Startflanke 20 wird der Strom, der dem galvanischen Prozeß zugrunde liegt, bis auf eine maximale Stromstärke I_max von 950 A gestei gert. Diese maximale Stromstärke I_max wird über eine Zeitspanne von 60 s beibehalten. Anschließend folgt eine Rückflanke 21 des Folgeimpulses 14′′, die einen Abfall von δU/δt = 0,5 V/4 s aufweist. Am Ende der Rückflanke 21 besteht Strom- beziehungs weise Spannungsfreiheit.

In der Fig. 3 ist die von dem Anfangsimpuls 14′ und dem Folgeimpuls 14′′ gebildete Gesamtflanke mit 19 bezeichnet. Sie setzt sich aus den beiden Start flanken 18 und 20 zusammen.

Mittels des geschilderten elektrochemischen Prozes ses zum Aufbringen der strukturierten Oberflächen beschichtung 9 wird eine Rauheit Rz = 9 µm bei ei nem Traganteil von 25% erzielt.

Anschließend wird nach einem üblichen elektrochemi schen Prozeß auf die erfindungsgemäß hergestellte strukturierte Oberflächenbeschichtung 9 die Ab schlußschicht 11 aufgebracht.

Die Fig. 4 zeigt - in 200facher Vergrößerung - den Strukturchrom der strukturierten Oberflächenbe schichtung 9. Die Fig. 5 gibt eine 500fache Ver größerung wieder. Deutlich ist erkennbar, daß eine sehr gleichmäßige strukturierte Verteilung vor liegt. Die Fig. 6 und 7 zeigen eine Gegenüber stellung einer bekannten Oberflächenbeschichtung mit der erfindungsgemäßen Oberflächenbeschichtung: und zwar zeigt die Fig. 6 eine herkömmliche, einem Schleif- und Ätzprozeß unterzogene Oberflächenbe schichtung in 200fachen Vergrößerung und die Fig. 7 die erfindungsgemäße, strukturierte Oberflächen beschichtung 9, ebenfalls in 200facher Vergröße rung. Deutlich ist erkennbar, daß die erfindungsge mäße Struktur wesentlich gleichmäßiger und geordne ter aufgebaut ist, als beim Gegenstand des Standes der Technik.

Bei der Erstellung eines Feuchtreibzylinders 1 wird vor dem Aufbringen des Schichtaufbaus 4 selbstver ständlich - wie üblich - zunächst ein Entfettungspro zeß und ein Dekapieren durchgeführt. Diese Vorgänge werden möglicherweise auch mehrfach wiederholt.

Erst dann wird die Nickel-Strike-Schicht 6, darauf dann die Sulfamat-Nickel-Schicht 7 und dann die Chromschicht 8 aufgebracht. Es erfolgt dann das Ab scheiden der strukturierten Oberflächenbeschichtung 9 und anschließend das Aufbringen der Abschluß schicht 10, die aus mikrorissigem Chrom besteht und mit der sich die Maßhaltigkeit steuern läßt.

Wie bereits eingangs erwähnt, ist die Erfindung nicht auf Chrom- beziehungsweise Chromlegierungs schichten beschränkt, sondern kann auch mit anderen Abscheidungsstoffen durchgeführt werden.

Ferner ist es nach einem weiteren, nicht darge stellten Ausführungsbeispiel möglich, zwischen dem Anfangsimpuls und dem Folgeimpuls eine strom- bzw. spannungsfreie Pause, nämlich eine Zwischenzeit spanne, einzulegen.

Claims

1. Verfahren zum elektrochemischen (galvanischen) Aufbringen einer Oberflächenbeschichtung auf einen Gegenstand, vorzugsweise ein Maschinenbauteil, ins besondere eine Maschinenwalze, unter Verwendung ei ner, den Schichtauftrag bewirkenden elektrischen Größe des galvanischen Prozesses, dadurch gekenn zeichnet, daß zur Erzielung einer gewünschten strukturierten Oberflächentopographie mittels min destens eines Anfangsimpulses (14′) der elektri schen Größe auf der zu beschichtenden Fläche Keimbildungen des Abscheidematerials erfolgen und daß anschließend mittels mindestens eines Folgeim pulses (14′′) ein Wachstum der Abscheidematerial keime durch Anlagerung von weiterem Abscheidemate rial herbeigeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß als elektrische Größe eine elektrische Spannung (U) und/oder ein elektrischer Strom derart verwendet wird, daß der Anfangsimpuls (14′) und/oder der Folgeimpuls (14′′) eine definierte Ge stalt durch eine entsprechende Spannungs- und/oder Stromfunktion in Abhängigkeit von der Zeit (t) hat.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Gegenstand eine Nickel-Strike-Schicht (6) aufgebracht wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Nickel-Strike- Schicht (6) eine Dicke von 0,2 µm bis 2 µm, vor zugsweise < 1 µm, erhält.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Nickel- Strike-Schicht (6) eine Sulfamat-Nickel-Schicht (7) aufgebracht wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Sulfamat- Nickel-Schicht (7) mit einer Dicke von 25 µm bis 40 µm, insbesondere von 30 µm, hergestellt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Sulfamat- Nickel-Schicht (7) eine Chromschicht (8), insbeson dere rißarme Chromschicht, aufgebracht wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Chromschicht (8) mit einer Dicke von 5 µm bis 15 µm, insbeson dere von 10 µm, hergestellt wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Chromschicht (8) eine Grundschicht ist, die mittels eines elek trischen Grundimpulses (13) galvanisch aufgebracht wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Chrom schicht (8) die mittels Anfangs- und Folgeimpuls (14 bzw. 14′ und 14′′) erzeugte, strukturierte Oberflächenbeschichtung (9) aufgebracht wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die strukturierte Oberflächenbeschichtung (9) als Strukturchrom schicht (10) ausgebildet wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die strukturierte Oberflächenbeschichtung (9) mit einer maximalen Dicke von 5 µm bis 20 µm, vorzugsweise 7 µm bis 10 µm, hergestellt wird.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß auf die struktu rierte Oberflächenbeschichtung (9) eine Abschluß schicht (11) aus mikrorissigem Chrom aufgebracht wird.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschluß schicht (11) mit einer Dicke von 5 µm bis 20 µm, insbesondere 8 µm bis 10 µm, hergestellt wird.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß für den elektro chemischen Prozeß zum Aufbringen der strukturierten Oberflächenbeschichtung (9) ein Chromelektrolyt verwendet wird.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der Chromelektro lyt eine Temperatur von ca. 45°C aufweist.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß während des Auf bringens der strukturierten Oberflächenbeschichtung (9) der Gegenstand in Rotation versetzt wird.

18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß beim Aufbringen der strukturierten Oberflächenbeschichtung (9) An oden aus PbSn7 oder platiniertem Titan verwendet werden.

19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand, insbesondere das zu beschichtende Maschinenbauteil, beim Aufbringen der strukturierten Oberflächenbe schichtung (9) die Katode bildet.

20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß beim Aufbringen der strukturierten Oberflächenbeschichtung (9) ein Elektrodenabstand zwischen Anode und Kathode von 10 cm bis 40 cm, insbesondere 25 cm, eingehalten wird.

21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß für die Struktur erzeugung der Oberflächenbeschichtung (9) ein etwa trapezförmiger Spannungsimpuls verwendet wird.

22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der die Grundschicht bildenden Chromschicht (8) der Ge genstand, insbesondere das Maschinenbauteil, in den Elektrolyten, insbesondere Chromelektrolyten, ein getaucht und erst nach Ablauf einer spannungs- bzw. stromfreien Wartezeit (t_w) der Anfangsimpuls (14′) gestartet wird.

23. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ende des Grundimpulses (13) und dem Anfang des An fangsimpulses (14′) eine spannungs- bzw. stromfreie Zwischenzeitspanne (t_z) verstreicht.

24. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundimpuls (13) eine Anfangsflanke (15) mit einer Steigung von δU/δt = ca. 0,25 V/5 s erhält.

25. Verfahren nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Anfangsflanke (15) eine konstante Amplitude von etwa 4 V über einen Zeitraum von etwa 600 s an schließt.

26. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundimpuls (13) eine sich an die konstante Amplitude an schließende Endflanke (17) mit einem Abfall von δU/δt = ca. 0,4 V/5 s erhält.

27. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß an die Endflanke (17) die Zwischenzeitspanne (t_z) anschließt.

28. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der Anfangsimpuls (14′) eine Startflanke (1µ) mit einer Steigung von δU/δt = ca. 0,3 V/5 s erhält, wobei diese Steigung bis zu einer Amplitude (A) von etwa 5 V beibehalten wird.

29. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß sich an den An fangsimpuls (14′) der Folgeimpuls (14′′) unmittel bar (ohne Pause) anschließt und daß das Ende der Startflanke (18) des Anfangsimpulses (14′) stetig (sprungfrei) in den Anfang der Startflanke (20) des Folgeimpulses (14′′) übergeht.

30. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Startflanke (20) des Folgeimpulses (14′′) eine Steigung von δU/δt = ca. 0,1 V/6 s aufweist, wobei der Strom bis auf eine maximale Stromstärke (I_max) von ca. 950 A bezogen auf eine Normfläche gesteigert wird.

31. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Stromstärke (I_max) über eine Zeitspanne von etwa 60 s beibehalten wird.

32. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der Folgeimpuls (14′′) eine sich an die maximale Stromstärke (I_max) anschließende Rückenflanke (21) aufweist, welche mit einem Abfall von δU/δt = ca. 0,5 V/4 s versehen und bis zur Strom- bzw. Spannungsfreiheit herunter gefahren wird.

33. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgenannten Spannungs- und/oder Stromwerte und/oder Spannungs differenzwerte und/oder Zeit- und/oder Zeitdif ferenzwerte mit Abweichungen von ±10%, vorzugs weise ± 5%, verwendet werden.