DE60120483T3

DE60120483T3 - Rakel und verfahren bei deren herstellung

Info

Publication number: DE60120483T3
Application number: DE60120483.2T
Authority: DE
Inventors: Allan Lunnerfjord; Roland Sundberg; Jan-Ake Gaven
Original assignee: Swedev AB
Current assignee: Swedev AB
Priority date: 2000-12-07
Filing date: 2001-11-29
Publication date: 2017-02-02
Anticipated expiration: 2021-11-30
Also published as: SE0004506D0; DE60120483T2; EP1349986B2; EP1349986B1; JP4240364B2; ATE329083T1; WO2002046526A1; DE60120483D1; AU2002218606A1; JP2004515651A; US20040137261A1; EP1349986A1; US6841264B2; SE0004506L; SE519466C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Abstreif- bzw. Rakel- oder Auftragsklinge, die eine Nickelbeschichtung aufweist, die abrasionsresistente Partikel, zum Beispiel SiC, umfasst.
Rakel- und Auftragsklingen werden in der Papierherstellung und in der Druckindustrie verwendet, um Papier bzw. Drucktinte von einer rotierenden Walze abzukratzen. In diesem Zusammenhang treten Probleme mit Verschleiß der Walze und der Rakel- und Auftragsklinge auf. Das Problem der Abnutzung einer Klinge eines Rakel- oder Auftragstyps wurde in einer Anzahl an Patentanmeldungen, z. B. SE 8205805 , SE 8205806 und SE 82058807 behandelt, durch Vorsehen einer Klinge, die eine abriebfeste Beschichtung aufweist. Jedoch löst dies nicht das Verschleißproblem der Walze, sondern erhöht eher dieses Problem. Zum Beispiel stößt bei einem sogenannten Flexographischen Drucken die Auftragsklinge gegen eine keramische Bild- bzw. Schirmwalze, welche sehr teuer ist und welche außerdem einen recht beträchtlichen Verschleiß der Auftragsklinge zur Folge hat, wenn die Walze neue ist.
Ein anderes Problem, welches in dem erwähnten Stand der Technik nicht gelöst ist, ist ein ungleichmäßiger Verschleiß der Klinge. Zum Beispiel in so genanntem Photogravur-Druck ist da, nach einem anfänglichen Verschleiß, eine Angrenzungsoberfläche auf der Auftragsklinge geformt, welche eng gegen die Druckwalze während der gesamten Anzahl an gedruckten Kopien zu stoßen hat bzw. anliegt, so dass ein Farbpigment nicht durchkommt und ein Bleichen bzw. Entfärben („Tönung”) vorkommt. Während des Druckbetriebes ist der Verschleißabschnitt der Auftragsklinge zu maximal 70% verschlissen bevor die Auftragsklinge ausgewechselt wird. Jedoch werden gewöhnlicherweise nur um 10 bis 20 Prozent des Verschleißabschnittes der Auftragsklinge bei der Musteroberfläche der Druckwalze verwendet bevor ein Wechsel gemacht wird. Dies ist infolge ungleichmäßiger Abnutzung, in welcher eine Schmierung mit der verwendeten Tinte an der Musteroberfläche stattfindet, während die Auftragsklinge viel schneller außerhalb der Musteroberfläche und an den Enden der Druckwalze abgenutzt wird, vielleicht auf dem gesamten Wege hinab zu dem Teile der Auftragsklinge, welche außerhalb des tatsächlichen Verschleißabschnittes ist. Infolge dieses intensiven Verschleißes an den Enden der Auftragsklinge leckt Tinte auf der Musteroberfläche und es ist außerdem nicht selten, dass Fissuren sich in der Oberflächenschicht der Auftragsklinge infolge der Wirkung von Kräften ausbilden, wobei das Drucken zum Austauschen der Auftragsklinge gestoppt werden muss. Demgemäß hat dies trotz der Tatsache, dass die Auftragsklinge nicht mehr als 10 bis 20 Prozent auf der Musteroberfläche verschlissen ist, zu erfolgen. Versuche sind unternommen worden, um dieses Problem zu lösen, da wurde eine Auftragsklinge präsentiert, welche eine größere Materialdicke an den Enden besitzt, dass heißt in den Teilen, welche intendiert werden, dass sie außerhalb der Musteroberfläche positioniert werden. In diesem Fall ist die Auftragsklinge mit einer herkömmlichen Lamellenschleifung in dem Verschleißabschnitt geschliffen worden, aber nicht in den Endteilen. Dieses Schleifen ist jedoch sehr kompliziert durchzuführen und führt außerdem dazu, dass die Auftragsklinge nur an finalen Längen hergestellt werden kann und nicht in längeren Stücken zum Schneiden in Verbindung mit ihrer Länge.
Ein anderes Problem, dass auftreten kann, ist die Formation von Graten auf der Oberseite der Rakel- oder Auftragsklinge, in Verbindung mit dem Verschleiß derselben. Wenn diese Grate auf der Spitze der Klinge bleiben, kann die Walze geritzt werden und/oder Linien können im Druck (Auftragsklingen) auftreten.
Aus JP 3 064 595 (Zusammenfassung) ist da eine Stahlauftragsklinge bekannt, welche eine elektrolytisch angewendete bzw. aufgebrachte Beschichtung auf ihrer Spitze besitzt. Die Beschichtung besitzt zwei Lagen, einer innerste Lage aus Nickel, die angeordnet wird und eine äußerste Lage aus Chrom.
Aus JP 2 104 696 (Zusammenfassung) ist da eine Stahlauftragsklinge bekannt, welche eine Beschichtung aus Cu, Ni, Zn, Ag, Keramik usw. besitzt. Das Patent betrifft ein Maskierungs- bzw. Abdeckverfahren, in welchem eine Klinge zusammen gewalzt wird und danach elektrolytisch beschichtet wird.
Es ist ferner bei Rakelklingen und Auftragsklingen bekannt, von chemischen Nickel-Beschichtungen Gebrauch zum machen, dass heißt Beschichtungen, die nicht durch Elektrolyse aufgebracht werden, wobei Beschichtungen SiC-Partikel für die Verbesserung eines Abrasionswiderstandes umfassen. Diese Rakelklingen oder Auftragsmesser besitzen jedoch bestimmte Nachteile, zum Beispiel das erhöhte Risiko einer Fissur-Bildung und ebenso erhöhte Kosten, da die gesamte Klinge beschichtet werden muss.
Es ist allgemein bekannt, innerhalb anderen technischen Bereichen, eine sogenannte Komposit- bzw. Verbundbeschichtung bei einer elektrolytischen Nickelbeschichtung von Objekten zu formen. S. H. Yeh & C. C. Wan, „A study of SiC/Ni composite plating in the Watts bath”, ”eine Studie von SiC&Ni-Verbundüberzug in dem Watts-Bad”, Seiten 54 bis 58, Überzug- und Oberflächenbehandlung, März 1997 und O. Berkh et al., „Electrodeposited Ni-P-SiC composite coatings”, Elektro-abgelagerte Ni-P-SiC Verbundbeschichtungen”, Seiten 62 bis 65, Überzug- und Oberflächenbehandlung, November 1995 beschreiben, wie SiC-Partikel in einem Elektrolytbad für eine Nickelbeschichtung eingeschlossen werden können. G. N. K. Ramesh Bapu, „Characteristics of Ni-BN electrocomposites”, „Eigenschaften von Ni-BN-Elektro-Verbunden”, Seiten 70 bis 73, Überzug- und Oberflächenbehandlung, Juli 1995, beschreibt, wie eine Härte und ein Abrasionswiderstand in einem Produkt unter Verwendung von BN-Partikeln in dem elektrolytischen Nickel-Beschichtungsbade verbessert werden kann. Es ist ebenso bekannt, PTFE in einer elektrolytischen Nickelbeschichtung mit dem Zweck des Verringerns des Reibungskoeffizienten zwischen sich gegeneinander bewegenden Teilen einzuschließen. Beispiele von Bezügen bzw. Fundstellen sind G. N. K. Bapu et al. „Electrodeposition of Nickel-Polytetraflourethylene (PTFE) polymer composites”, „Elektroablagerung von Nickel-Polytetraflourethylen-(PTFE)-Polymerverbunde”, Seiten 86 bis 88, Überzug- und Oberflächenbehandlung, April 1995 und M. Pushpavanam et al., „Electrodeposited Ni-PTFE dry lubricant coating”, „Elektro-abgelagerte Ni-PTFE-Schmierbeschichtung”, Seiten 72 bis 75 Überzug- und Oberflächenbehandlung, Januar 1996.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, eine Rakel- oder Auftragsklinge schaffen, welche einen guten Abrasionswiderstand ohne einen erhöhten Verschleiß auf einer rotierenden Walze besitzt, gegen welche die Klinge drückt. Demgemäss zielt die Klinge gemäß der Erfindung darauf ab, dass sie sowohl eine ebene und glatte Oberfläche mit einem Schmierungseffekt als auch einen guten Abrasionswiderstand besitzt. Außerdem zielt die Klinge gemäß der Erfindung durch ein Vorsehen ihres speziellen Designs auf eine optimale Aufnahme der Kräfte, welchen sie ausgesetzt ist, um eine Fissurbildung zu vermeiden und um einen vorzeitigen Verschleiß an den Enden der Klinge zu vermeiden. Noch eine andere Zielsetzung bzw. Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren für eine kontinuierliche elektrolytische Nickelbeschichtung einer solchen Klinge mit wenigstens zwei Lagen zu präsentieren.
Diese und andere Zielsetzungen bzw. Aufgaben werden durch die Rakel- und Auftragsklinge gemäß der Erfindung und durch das Verfahren gemäß der Erfindung bewältigt, als diese in den Ansprüchen präsentiert werden.
Gemäß einem Aspekt bzw. einer Ausführungsform der Erfindung besitzt die Klinge eine Beschichtung welche auf der Unterseite dicker als auf der Oberseite ist, wenigstens an einem Verschleißabschnitt der Klinge, dass heißt, einem vorderen Teil der Klinge, bei dem der Stahlkern eine Dicke von um 30 bis 100 μm, bevorzugt 40 bis 55 μm (Auftragsklingen) oder 0,1 bis 0,3 mm (Rakelklingen) besitzt. An dem Verschleißabschnitt kann die Beschichtung eine Gesamtdicke von 10 bis 20 μm auf der Unterseite besitzen, bevorzugt 13 bis 18 μm, während die Beschichtung auf der Oberseite typischerweise eine Gesamtdicke von 3 bis 15 μm, bevorzugt 3 bis 10 μm an dem Verschleißabschnitt besitzt. Dieses Design der Beschichtung zielt darauf, dass die Kräfte, denen die Klinge ausgesetzt ist, in dem gefälligsten bzw. günstigen Weg absorbiert bzw. aufgenommen werden sollten. In diesem Zusammenhang ist es der Fall, dass die Klinge den größten Kräften auf ihrer Unterseite ausgesetzt wird, infolge dass die Unterseite die erste ist, die Walze bei ihrer Rotation mit einer bestimmten Angrenzungs- bzw. Widerkraft zu treffen, wobei demgemäss die Notwendigkeit einer dicken Beschichtung auf der Unterseite der Klinge am größten ist.
Gemäß eines anderen Aspektes der Erfindung besitzt die Klinge einen Abschnitt der Beschichtung auf ihrer Oberseite, in dem Folgenden bezeichnet als ein Verstärkungs- bzw. Versteifungsabschnitt, welcher eine größte Dicke besitzt, welche größer als die Dicke auf der Oberseite des Verschleißabschnittes der Klinge und bevorzugterweise ebenso größer als die Dicke der Beschichtung auf der Unterseite des Verschleißabschnittes der Klinge ist, wie in der Normalen gegen die Oberfläche der Klinge gesehen wird. Der Versteifungsabschnitt besitzt normalerweise eine größere Dicke von 10 bis 40 μm, bevorzugt 15 bis 35 μm, wie in der Normalen gegen die Oberfläche der Klinge gesehen wird. Dieser Versteifungsabschnitt ist an dem Übergangsabschnitt zwischen dem Verschleißabschnitt der Klinge und dem hinteren Teil der Klinge angeordnet, auf der Oberseite der Klinge, mit dem Zweck des Absorbierens von Belastungen in der Oberflächenlage der Klinge, wenn die Klinge den ganzen Weg herunter zu dem oder in der Nähe des Übergangsabschnitt/es verschlissen worden ist, normalerweise zuerst bei den Teilen der Klinge, die außerhalb des Oberflächenmusters, d. h. den Enden der Klinge positioniert werden. Dank des Versteifungsabschnittes wird der Verschleiß gestoppt und die Belastungen werden in die Auftragsklinge abgeleitet bzw. zerstreut. Hierbei wird eine Fissurbildung an dem Übergangsabschnitt zwischen dem Verschleißabschnitt und dem hinteren Teil der Klinge verhindert. Hierbei kann die Haltbarkeitsfrist der Klinge wesentlich verlängert werden, da der Verschleißabschnitt wesentlich mehr als die herkömmlichen 10 bis 20 Prozent verwendet werden kann, bevor er infolge von Verschleiß und dadurch folgender Fissurbildung an den Enden der Klinge auszutauschen ist.
Die unterschiedliche Dicke der Beschichtungen einschließlich des Versteifungsabschnittes, werden in einem kontinuierlichen Prozess für eine elektrolytische Nickelbeschichtung in zwei oder mehr Schritten durch Verwendung einer totalen oder teilweisen Abdeckung der unterschiedlichen Teile der Klinge erreicht. Auch andere Prozessparameter, wie zum Beispiel eine Stromdichte, ein Positionieren des Streifens in Relation zu den Elektroden, dass heißt die Distanz zwischen den selben und dergleichen, kann verwendet werden, um die Formation der Beschichtungen in unterschiedlichen Positionen der Klinge zu steuern. Der Prozess und das Maskieren gemäß der Erfindung werden detaillierter in Verbindung mit der Zeichnungsbeschreibung unten beschrieben.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung sind die Beschichtungen wenigstens auf der Unterseite der Klinge an seinem Verschleißabschnittes und einer kurzen Distanz über den Übergangsabschnitt zwischen dem Verschleißabschnitt und dem hinteren Teil der Klinge aus zwei oder mehreren Lagen geformt, die verschiedene Zusammensetzungen aufweisen. Wenigstens zwei Lagen, bevorzugt drei oder vier Lagen verschiedener Zusammensetzungen werden durch den kontinuierlichen Prozess für eine elektrolytische Nickelbeschichtung in mehreren Schritten (mehreren Zellen) geformt, wobei wenigstens eine dieser Schichten Partikel umfasst, die den Abrasionswiderstand der Beschichtung (abriebfeste Partikel) erhöhen. Solche Partikel können zum Beispiel durch Metalloxide, Karbide oder Nitride, zum Beispiel ZrO₂, Al₂O₃, SiO₂, SiO, TiO₂, ZnO, SiC, TiC, SiN und/oder kubisches BN konstituiert sein. Am Bevorzugtesten ist eine Verwendung von SiC und/oder kubischen BN. Daneben, dass eine erhöhte Härte gegeben wird, wirkt eine solche Lage der Formation von Graten entgegen.
Es ist bevorzugt, dass wenigstens eine andere dieser Lagen ebenso Partikel umfasst, die den Schmierungseffekt der Beschichtung erhöhen, bevorzugt hexagonales BN. Eine alternative zweite Lage oder eine dritte, äußerste Lage ist bevorzugterweise durch eine elektrolytische Nickelbeschichtung besonders ohne einen Inhalt an abrasionsresistenten oder schmierenden Partikeln konstituiert, wobei die äußerste Lage statt dessen durch eine elektrolytische Nickelbeschichtung konstituiert sein kann, welche von Additiven bzw. Zusätzen, abgesehen von den Additiven, die herkömmlicherweise in Verbindung mit der Anwendung von solchen Beschichtungen oder einer elektrolytischen Nickelbeschichtung verwendet werden, welche Additive, wie zum Beispiel eines Teflon-/PTFE-Typs umfasst, frei ist. Durch das Konzept „des Teflon-/PTFE-Typs” sind hierbei Additive derart gemeint, dass die Oberfläche der Auftragsklinge Eigenschaften besitzt, die die Adhäsion von Ingredienzien in den Tinte behindern, welche durch den Endbenutzer zusammen mit der Auftragsklinge verwendet wird. Bevorzugterweise weisen alle Schichten in einer Vielfachlagenbeschichtung ungefähr die gleiche Dicke auf.
Ebenso auf der Oberseite der Klinge, einschließlich des Versteifungsabschnittes, kann die Beschichtung durch zwei, drei oder mehr Lagen gemäß dem Obigen konstituiert werden, optionalerweise des gleichen Typs und in der gleichen Reihenfolge wie auf der Unterseite.
Geeigneterweise, aber nicht notwendigerweise, kann der größere Teil der Dicke der Beschichtung an der Versteifungssektion durch eine Schicht mit abrasionsresistenten Partikeln konstituiert werden, wobei die anderen Lagen hauptsächlich die gleiche Dicke an dem Versteifungsabschnitt wie an dem Verschleißabschnitt, auf der Oberseite der Klinge besitzen. Es ist jedoch ebenso vorstellbar, nur eine Beschichtungslage auf der Oberseite der Klinge zu verwenden, welche in diesem Fall geeigneterweise aus einer Lage besteht, die abriebfeste Partikel umfasst. Als eine Alternative wird da von mehr als einer Lage sowohl auf der Oberseite als auch auf der Unterseite Gebrauch gemacht, wobei die Anzahl an Lagen jedoch auf der Unterseite größer als auf der Oberseite ist.
Gemäß einem noch anderen Aspekt der Erfindung besitzt nur die Klinge, in dem hinteren Teil seiner Ober- und Unterseite nur eine Beschichtungslage, welche bevorzugt durch eine elektrolytische Nickelbeschichtung besonders ohne einen Inhalt an Partikeln oder einer elektrolytischen Nickel Beschichtung konstituiert ist, die Additive des Typs Teflon/PTFE umfasst. Jedoch ist es ebenso vorstellbar, dass die Schicht anstelle dessen andere Partikel gemäß dem obigen umfasst. Hier weist die Beschichtungslage geeigneterweise eine Dicke von um 1 bis 10 μm auf, bevorzugt 1 bis 6 μm. Alternativ besitzt der hintere Teile zwei oder mehr Lagen gemäß dem obigen, wobei die äußerste Lage durch eine elektrolytische Nickelbeschichtung besonders ohne einen Inhalt an Partikeln oder einer elektrolytischen Nickelbeschichtung konstituiert wird, die Additive des Typs Teflon/PTFE umfasst.
Gemäß zu noch einem anderen Aspekt der Erfindung kann die äußerste Beschichtungslage der Klinge, bevorzugt ohne irgend welche Additive oder, indem sie nur Additive des Typs Teflon/PTFE hat, die gleiche über die gesamte Klinge sein, wobei diese äußerste Lage geeigneterweise in einer finalen elektrolytischen Zelle ohne Maskieren aufgebracht wird.
Die Partikeldichte der Partikel die in den Lagen verwendet werden, hängt zu einem bestimmten Grade von der Partikelgröße des Pigmentes ab, welches in dem Drucken verwendet wird, wenn die Klinge eine Auftragsklinge ist. Je kleiner der Größe der Pigmentpartikel ist, desto größer ist die Partikeldicht in den Lagen. Typischerweise sollten die Schmierungspartikel, dass heißt ein hexagonales BN, kleiner als 4 μm sein, die abrasionsresistenten Partikel, zum Beispiel SiC, sollten kleiner als 2 μm und die Additive des Typs Teflon/PTFE sollten kleiner als 5 μm sein. Je dünner die Lage ist, desto kleiner sind die Partikel. Ein typischer Inhalt an Partikeln in den entsprechenden Lagen sind 5 bis 30 Volumenprozent, bevorzugt 5 bis 20 Volumenprozent und noch bevorzugter 5 bis 15 Volumenprozent.
Wenn eine äußerste Beschichtungslage, die Additive von Teflon/PTFE oder ähnliches umfasst, verwendet wird, wird der Beschichtungsprozess mit einem Hitzbehandlungsschritt, zum Beispiel bei um 200 bis 600 Grad Celsius, typischerweise um 400 Grad Celsius, für ein paar Minuten, typischerweise höchstens 30 Minuten, beendet. In dieser Hitzebehandlung werden oberflächliche Partikel von PTFE in eine dünne, hauptsächlich ebene Oberflächenlage der äußersten Beschichtungslage ausfließen. Gemäß der Erfindung, kann diese Hitzebehandlung kombiniert werden mit, dass heißt zur selben Zeit durchgeführt werden als bzw. wie ein Hitzebehandlungsschritt, welcher erforderlich ist, um eine erhöhte Härte in den Lagen zu erreichen, wenn das Elektrolyt-Bad aus einem Ni-P Typ ist.
Typischerweise wird eine Härte von um 640 bis 800 Hv in einer Beschichtungslage erreicht, die SiC gemäß der Erfindung umfasst, wenn eine Hitzebehandlung nicht verwendet wird. Wenn eine Hitzebehandlung verwendet wird, kann die Härte dieser Lage, in Verbindung mit Ni-P Bädern oder Ni-Bädern, einschließlich Metallsalzen, einschließlich SiC, bis zu 800 Hv, bevorzugt bis zu 900 Hv und noch bevorzugter bis zu 1000 Hv sein. Die Härte der Beschichtungslage, die ein hexagonales BN umfasst, ist typischerweise um 620 bis 700 Hv, und immer niedriger als die Lage, die abriebfeste Partikel umfasst, jedoch höher als die Härte des Stahls in dem Kern der Klinge.
In dem Folgenden wird die Erfindung in größerem Detail mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden, in welchen:
1 im Querschnitt eine Auftragsklinge gemäß der Erfindung zeigt, welche gegen eine Walze stößt;
2 ein Blockdiagramm über den Beschichtungsprozess gemäß der Erfindung zeigt; und
3 in einer Perspektive ein Beispiel zeigt, wie das Abdecken der Auftragsklinge während dem Beschichtungsprozess erreicht werden kann.
In dem Folgenden wird die Erfindung durch eine Auftragsklinge 1 (1) veranschaulicht, welche beabsichtigt ist, verwendet zu werden, Drucktinte von einer rotierenden Walze 2 abzukratzen, welche Walze normalerweise eine sogenannte Anilox-Walze oder Eingravierungswalze genannt wird. Während des Betriebes wird die Auftragsklinge 1 Kräften ausgesetzt, die durch Pfeile angezeigt werden.
Die Auftragsklinge 1 besitzt einen Stahlkern, mit über 0,5 bis 1,2 Prozent C, welcher auf eine Härte von um 550 bis 750 Hv gehärtet wurde und Lamellen-geschliffen wurde. Durch das Konzept des Lammellenschleifens wird gemeint, dass die Klinge, zum Klemmen in einen Halter (nicht gezeigt) für die Klinge, einen hinteren, dickeren Teil 3 besitzt, der normalerweise 0,15 bis 0,6 mm dick ist, und einen vorderen, dünneren Teil 4, normalerweise um 50 μm dick, welcher einen Verschließabschnitt konstituiert. An dem Übergang zwischen dem hinteren Teil 3 und dem Verschleißteil 4, besitzt die Klinge eine scharfe Kante 5 auf ihrer Oberseite, und danach eine weichen allmählichen Übergang 6 herunter zu der Verschleißsektion 4 hin. Auf der Unterseite ist die Klinge vollständig flach, außer an der Spitze 7, welche weich abgeschrägt sein kann. Die Klinge 1 kann eine gesamte Erweiterung (Breite) von 8 bis 120 mm in dem gezeigten Querschnitt besitzen, davon abhängig, ob die Klinge eine Auftragsklinge oder eine Rakelklinge ist. Normalerweise ist die Kante 5 weniger als 10 mm von der Spitze 7 der Klinge gelegen.
An seiner Unterseite besitzt die Klinge 1 eine Beschichtung 8, welche von wenigstens zwei verschiedenen Schichten 8a, 8b, 8c geformt wird und welche eine Gesamtdicke von 10 bis 20 μm besitzt. Diese Unterbeschichtung 8 kann sich über die gesamte oder im wesentlichen die gesamte Unterseite der Klinge erstrecken oder nur über den Verschleißabschnitt 4 und eine kurze Distanz hach dem Übergangsabschnitt 5, 6. Eine Beschichtung 8 ist auf der Oberseite der Klinge angeordnet, deren Beschichtung von wenigstens von einer Lage 9a, 9b geformt wird und welche eine Gesamtdicke von 3 bis 15 μm, bis zu 70% der Erweiterung des Verschleißabschnittes besitzt, wie von der Spitze der Klinge gesehen wird. Nach diesen 70% der Erweiterung des Verschleißabschnittes wird da ein Versteifungsabschnitt 10 geformt, welcher bevorzugt durch den selben Typ an Lage als bzw. wie die Beschichtung 9 geformt wurde, aber mit größerer Dicke, gemäß dem obigen, aufweist. Der hintere Teil 3 besitzt ebenso wenigstens eine Beschichtungslage 11.
In 2 wird da ein Blockdiagramm gezeigt, das intendiert, den Prozess für die elektrolytische Nickelbeschichtung gemäß der Erfindung zu erläutern. Die Auftrags- oder Rakelklinge wird dazu gebracht, dass sie als ein kontinuierlicher Streifen durch wenigstens zwei, in der gezeigten Ausführungsform drei elektrolytische Zellen 21, 22, 23 mit einer Kontaktpolarisation der Klinge 1 über anodische Elektrodenwalzen 25 durchgeht. Es ist bevorzugt, dass die Zellen adäquat breit sind, so dass zwei oder mehr Klingen zur gleichen Zeit während eines kontinuierlichen Betriebes beschichtet werden können. Kathoden-Elektroden 26 sind in den Zellen 21, 22, 23 angeordnet. Infolge eines Tragens zwischen den Zellen, können die geformten Beschichtungslagen veranlasst sein, eine kleine Menge an Partikeln anders als die einen zu enthalten, die als „nominal” für jede Schicht spezifiziert sind. Dies ist ebenso für Lagen wahr, die angegeben sind ohne Partikel zu sein. Jedoch ist die Abweichung von der nominalen Komposition so klein, dass sie nicht das Konzept der Erfindung zu irgend einem beachtlichen Grade beeinflussen wird.
Jede Zelle 21, 22, 23 enthält ein Ni- oder Ni-P-Elektrolyt-Bad des Typs, der in den oben erwähnten Literaturhinweisen aus dem Journal Überzug- und Oberflächenbehandlung beschrieben wird, dass heißt, dass es normalerweise NiSO₄, NiCl₂, H₃BO₃ und optionalerweise hypophosphorige Säure, Phosphorsäure, Hypophosphit und/oder Saccharin, und wenigstens in einer der Zellen Additive in der Form von abriebfesten Partikeln und/oder Schmierungspartikeln und/oder Additiven des PTFE/Teflon-Typs umfasst. Normalerweise arbeiten die elektrolytischen Zellen bei einer Temperatur von um 40 bis 60 Grad Celsius und einer Stromdichte von bis zu um 20 A/dm². Die Ordnung bzw. Reihenfolge zwischen den Zellen und dem Abdecken derselben, gemäß unten, kann variiert werden und hängt natürlicherweise von dem gewünschten Endprodukt ab.
In 3, wird da ein Beispiel gezeigt, wie der Streifen 1, welcher durch die Auftragsklinge konstituiert wird, kontinuierlich in den Zellen 21, 22, 23 gemäß 2 läuft. In jeder dieser Zellen, oder in wenigstens einigen von ihnen, ist/sind da ein oder mehrere Abdeckungsgerät/e angeordnet, aus welchen/m die gezeigten Abdeckungsgeräte 31, 32 ein Beispiel konstituieren, wie es in einer der Zellen aussehen kann. Die Abdeckungsgeräte sind in dem Elektrolyt-Bad in einer Richtung fixiert, welche der Laufrichtung eines des/r Streifen/s entspricht, sie sind aber ein bisschen in der Querrichtung verschiebbar. In der gezeigten Ausführungsform sind die Abdeckungsgeräte angeordnet, so dass ein vorderer Teil des Verschließabschnittes 4 der Klinge 1 teilweise durch das Abdeckgerät 31 abgedeckt wird. Das Abdeckungsgerät 31 ist angeordnet, dass es sich um die Spitze der Klinge 1 erstreckt, und Durchgangsbohrungen 33 besitzt, so dass einem kleinen Teil der fließenden elektrolytischen Flüssigkeit erlaubt wird, über die Spitze der Klinge trotz des Maskierens zu fließen, um da eine dünne Beschichtung zu formen. Das Abdeckungsgerät gibt ebenso eine niedrigere Stromdichte an den abgedeckten Abschnitten, welche jedoch ein bisschen durch die Hilfe der Löcher 33 erhöht sein kann. Eine Abdeckungsvorrichtung 32 ist ebenso angeordnet, um die Oberseite der Auftragsklinge an seinem hinteren Teil 3 zu maskieren. Der Übergangsabschnitt 6 und die Unterseite der Auftragsklinge sind jedoch in der gezeigten Ausführungsform nicht abgedeckt, was dazu führt, dass dickere Beschichtungen 8, 10 (1) hier geformt werden. Es versteht sich, dass die Form der Durchgangsbohrungen 33 variiert werden kann, sie können zum Beispiel kreisförmig oder länglich, zum Beispiel rechteckig oder oval sein.
Durch Verwenden von Abdeckungsgeräten unterschiedlicher Typen in den verschiedenen Zellen 21, 22, 23, wird da eine Möglichkeit erhalten, verschiedene Beschichtungslagen in Kombination miteinander zu formen, die verschiedene Dicke und verschiedene Kompositionen in verschiedenen Positionen der Klinge aufweisen. Demgemäss kann man zum Beispiel den gesamten hinteren Teil 3 der Klinge maskieren, dass heißt, sowohl ihre Oberseite und ihre Unterseite, in einem ersten Schritt (in einer ersten Zelle) und nur die vorderen 10 Millimeter der Klinge durch eine erste Beschichtungslage 8a, 9a (1) aus Nickel beschichten, die abriebfeste Partikel umfasst. Zur gleichen Zeit kann man durch eine Hilfe eines Maskierens, einer Stromdichte, des Abstandes zwischen dem Streifen und den Elektroden und anderen Prozessparametern das physikalische Formen der Beschichtungslagen gemäß dem Obigen steuern. Danach kann eine abdeckende Schicht ohne abriebfeste Partikel, die aber Schmierungspartikel einschließt, oben auf den Partikeln der ersten Schicht, in einem zweiten Schritt (in einer zweiten Zelle 22) mit essentiell dem gleichen Abdecken wie in Schritt 1, aufgetragen werden. Schließlich kann der vordere Teil der Klinge vollständig maskiert werden und ihr hinterer Teil 3 kann anstatt dessen zum Beispiel mit einer reinen Ni-Lage in einen dritten Schritt (in einer dritten Zelle 23) beschichtet werden.
Beispiel
In dem Folgenden wird da in einer Tabelle 1 eine Anzahl an verschiedenen vorstellbaren Varianten einer elektrolytisch beschichteten Klinge gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Durch einen vorderen Teil wird der Verschleißabschnitt und ein Versteifungsabschnitt gemeint, der vordere Teil der Unterseite, der sich gesamt auf dem Wege zu und einschließlich des Versteifungsabschnittes erstreckt, welcher auf der Oberseite angeordnet ist. Durch „Ni” wird eine Nickelbeschichtung gemeint, welche mithilfe einer elektrolytischen Nickelbeschichtung gemäß der obigen Beschriftung erschaffen worden ist. Die Beschichtungslagen, die verwendet werden, sind nummeriert worden, so dass eine Lage 1, die Lage ist, die am engsten zu der Klinge ist. Durch die Bezeichnungen wird gemeint:

A: Ni, das abriebfeste Partikel umfasst
L: Ni, das Schmierungspartikel umfasst
T: Ni, das Additive des Typs Teflon/PTFE umfasst
AL: Ni, dass sowohl abriebfeste als Schmierungspartikel umfasst
W: Ni ohne irgend welche Additive

Variante	1	2	3	4	5	6	7	8
Unterseite:
Vorderer Teil, Schicht 1	A	A	A	L	L	L	L	L
Vorderer Teil, Schicht 2	L	AL	L	A	A	A	A	A
Vorderer Teil, Schicht 3	-	-	-	W	T	T	T	T
Hinterer Teil, Schicht 1	W	W	W	W	T	A	W	L
Hinterer Teil, Schicht 2	-	-	-	-	-	T	-	A
Hinterer Teil, Schicht 3	-	-	-	-	-	-	-	T
Oberseite:
Vorderer Teil, Schicht 1	A	A	A	L	A	L	A	L
Vorderer Teil, Schicht 2	L	AL	-	A	T	A	-	A
Vorderer Teil, Schicht 3	-	-	-	W	-	T	-	L
Hinterer Teil, Schicht 1	W	W	W	W	T	A	W	L
Hinterer Teil, Schicht 2	-	-	-	-	-	T	-	A
Hinterer Teil, Schicht 3	-	-	-	-	-	-	-	T

Das Beispiel ist hauptsächlich beabsichtigt, die große Anzahl an Varianten zu erläutern, die gemäß der Erfindung erreicht werden können. Der Fachmann wird ebenso realisieren, dass eine Anzahl an anderen Kombinationen gemacht werden kann.
Die Erfindung ist nicht begrenzt auf die beschriebenen Ausführungsformen, kann aber innerhalb des Umfangs der Ansprüche variiert werden. Besonders ist es realisiert, dass der Fachmann ohne irgend welche erfinderische Arbeit andere Kombinationen and Beschichtungslagen zusammenstellen kann und wie diese in dem Prozess gemäß der Erfindung herzustellen sind, durch Verwendung von in Serie angeordneten elektrolytischen Zellen, die eine Abdeckung aufweisen, die an das gewünschte Produkt adaptiert ist.

Claims

Rakel- oder Auftrags-Klinge (1) aus Stahl mit einer Nickelbeschichtung, wobei die Beschichtung durch eine elektrolytische Nickel-Schicht gebildet ist, die abriebfeste Partikel umfasst, wobei die Nickel-Schicht eine erste Beschichtungs-Schicht (8a; 8b; 8c; 9a; 9b) bildet, welche wenigstens auf einer unteren Seite eines vorderen Teils (4) der Klinge (1) angeordnet ist, wobei die Beschichtung (8) auf der unteren Seite der Klinge (1) wenigstens zwei unterschiedliche Schichten (8a; 8b; 8c) besitzt und eine Gesamtstärke von 10–20 μm aufweist.
Rakel- oder Auftrags-Klinge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klinge (1) ebenfalls eine zweite Beschichtungs-Schicht (8a; 8b; 8c; 9a; 9b) wenigstens auf einer unteren Seite des vorderen Teils (4) besitzt, dessen zweite Beschichtungs-Schicht durch eine elektrolytische Nickel-Schicht gebildet ist, die Schmier-Partikel und/oder Zusätze des Typs Teflon/PTFE umfasst, oder die hauptsächlich von abriebfesten oder Schmier-Partikeln und Zusätzen des Typs Teflon/PTFE frei ist.
Rakel- oder Auftrags-Klinge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klinge (1) aus Stahl einen vorderen Teil (4) besitzt, der dünner ist als der hintere Teil (3), wobei der vordere Teil (4) einen Verschließ-Bereich bildet, während der hintere Teil (3) ein Befestigungs-Teil für die Klinge (1) bildet.
Rakel- oder Auftrags-Klinge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klinge (1) wenigstens eine elektrolytische Nickel-Schicht auf einer oberen Seite (9a, 9b) eines vorderen Teils der Klinge (4, 5) und wenigstens zwei elektrolytische Nickel-Schichten auf einer unteren Seite (8a; 8b; 8c) des vorderen Teils der Klinge besitzt, wobei die Anzahl der elektrolytischen Nickel-Schichten auf der unteren Seite (8a; 8b; 8c) der Klinge größer ist als auf seiner oberen Seite (9a, 9b).
Rakel- oder Auftrags-Klinge nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine elektrolytische Nickel-Schicht auf der oberen Seite (9a, 9b) des vorderen Teils (4) eine elektrolytische Nickel-Schicht umfasst, die abriebfeste Partikel umfasst.
Rakel- oder Auftrags-Klinge nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die abriebfesten Partikel in einer Menge von 5–30 Vol.-%, bevorzugt 5–20 Vol.-% und noch bevorzugter 5–15 Vol.-%, in der Beschichtungs-Schicht existieren, dass sie eine Partikelgröße von weniger als 2 μm besitzen, und dass sie durch ein oder mehrere Metall-Oxide, Metallkarbide oder Metallnitride gebildet sind, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe, die aus ZrO₂, Al2O₃, SiO₂, SiO, TiO₂, ZnO, SiC, TiC, SiN und kubischem BN besteht.
Rakel- oder Auftrags-Klinge nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine elektrolytische Nickel-Schicht (9a, 9b) auf der oberen Seite des vorderen Teils (4) auch eine elektrolytische Nickel-Schicht umfasst, die Schmier-Partikel und/oder Zusätze des Typs Teflon/PTFE umfasst, oder die hauptsächlich von abriebfesten oder Schmier-Partikeln und Zusätzen des Typs Teflon/PTFE frei ist.
Rakel- oder Auftrags-Klinge nach Anspruch 2 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmier-Partikel und/oder die Zusätze des Typs Teflon/PTFE in einer Menge von 5–30 Vol.-%, bevorzugt 5–20 Vol.-% und noch bevorzugter 5–15 Vol.-%, in der zweiten Beschichtungs-Schicht existieren, dass sie eine Partikelgröße von weniger als 5 μm besitzen, und dass sie durch hexagonales BN und/oder PTFE gebildet sind.
Rakel- oder Auftrags-Klinge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klinge (1) auf einem hinteren Teil (3) davon, wenigstens eine elektrolytische Nickel-Schicht (11) besitzt, bevorzugt nicht mehr als eine solche Schicht, welche eine Dicke von 1–10 μm, bevorzugt 1–6 μm, besitzt.
Rakel- oder Auftrags-Klinge nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie als eine äußerste Beschichtungs-Schicht (8c, 9b, 11), eine gleichmäßige elektrolytische Nickel-Schicht besitzt, die im Wesentlichen die gesamte Klinge (1) bedeckt.
Rakel- oder Auftrags-Klinge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gesamt-Beschichtung auf einer unteren Seite (8a; 8b; 8c) eines vorderen Teils (4) der Klinge (1) eine größere Dicke, als eine Gesamt-Beschichtung auf einer oberen Seite (9a, 9b) des vorderen Teils der Klinge (1) besitzt, wobei die Gesamt-Dicke der Beschichtung auf der unteren Seite (8a; 8b; 8c)' 10–20 μm und bevorzugt 13–18 μm ist, während die Gesamt-Dicke der Beschichtung auf der oberen Seite (9a, 9b) 3–15 μm, bevorzugt 3–10 μm, ist.
Rakel- oder Auftrags-Klinge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klinge (1) einen Versteifungs-Abschnitt (10) umfasst, der aus wenigstens einer Beschichtungs-Schicht (9a, 9b) auf einer oberen Seite der Klinge an einem Übergangs-Abschnitt (5, 6) zwischen einem vorderen Teil (4) der Klinge, deren vorderer Teil einen Verschleiß-Abschnitt bildet, und einem hinteren Teil (3) der Klinge zusammengestellt ist, deren Versteifungs-Abschnitt (10) eine größte Dicke besitzt, welche größer als eine Dicke einer Gesamt-Beschichtung auf einer oberen Seite (9a, 9b) des vorderen Teils (4) der Klinge (1) und bevorzugt größer als eine Dicke einer Gesamt-Beschichtung auf einer unteren Seite (8a; 8b; 8c) des vorderen Teils (4) der Klinge (1) ist, wobei wie gesehen in der Normalen zu der Oberfläche der Klinge, die größte Dicke des Versteifungs-Abschnitts bevorzugt 10–40 μm und noch bevorzugter 13–35 μm ist.
Verfahren zur Beschichtung einer Rakel- oder Auftrags-Klinge (1) aus Stahl mit einer Nickel-Beschichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Klinge (1) dazu veranlasst wird kontinuierlich in einer oder mehreren elektrolytischen Zellen (21; 22; 23) zu laufen, die eine Elektrolyt-Flüssigkeit enthalten, die wenigstens ein Nickelsalz umfasst, und in wenigstens einer dieser Zellen auch abriebfeste Partikel umfassen, wobei eine oder mehrere Abschnitte der Klinge (1) in wenigstens einer der Zellen (21; 22; 23), die ganz oder teilweise gegen einen Fluss von Elektrolyt-Flüssigkeit und gegen Stromdichte, durch Verwendung von einer oder mehreren Abdeckungs-Vorrichtungen (31, 32), abgedeckt sind, so dass eine erste Beschichtungs-Schicht (8a; 8b; 8c; 9a; 9b), die durch eine elektrolytische Nickel-Schicht gebildet ist, die abriebfeste Partikel umfasst, wenigstens auf einer unteren Seite eines vorderen Teils (4) der Klinge (1) angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die abriebfesten Partikel eine Partikelgröße von weniger als 2 μm besitzen, und dass sie durch eine oder mehrere Metall-Oxide, Metallkarbide oder Metallnitride gebildet werden, bevorzugt aus der Gruppe ausgewählt, die aus ZrO₂, Al2O₃, SiO₂, SiO, TiO₂, ZnO, SiC, TiC, SiN und kubischem BN besteht.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Klinge (1) dazu veranlasst wird in Folge durch die Zelle, die abriebfeste Partikel aufweist, und danach und/oder davor in wenigstens einer elektrolytischen Zelle (21; 22; 23) zu laufen, die eine Elektrolyt-Flüssigkeit enthält, die wenigstens ein Nickelsalz und Schmier-Partikel und/oder Zusätze des Typs Teflon/PTFE umfasst, oder welche hauptsächlich frei von abriebfesten oder Schmier-Partikeln und Zusätzen des Typs Teflon/PTFE ist.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmier-Partikel und/oder die Zusätze des Typs Teflon/PTFE eine Partikelgröße von weniger als 5 μm besitzen und dass die Schmier-Partikel durch hexagonales BN gebildet sind.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 13–16, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellen (21; 22; 23) durch Kontaktpolarisation der Klinge (1), über anodische Elektroden-Rollen (25) und kathodische Elektroden (26) betrieben werden, die in der Zelle angeordnet sind.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 13–17, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder mehrere Abdeckungs-Vorrichtungen (31, 32), die in der Zelle fest angeordnet ist/sind, wie in einer Lauf-Richtung der Klinge (1) gesehen.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 13–18, dadurch gekennzeichnet, dass der auf der Klinge (1) geformte Aufbau der Nickel-Beschichtung, durch die Abdeckung und bevorzugt auch durch Steuerung der Stromdichte in der Zelle und/oder durch Steuerung eines Abstands zwischen der Klinge (1) und den Elektroden (26), die in der Zelle angeordnet sind, gesteuert wird.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 13–19, dadurch gekennzeichnet, dass die Klinge (1) bevorzugt bei 200–600°C für höchstens 30 Minuten wärmebehandelt wird, nachdem sie durch die Nickel-Beschichtung beschichtet worden ist.