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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Schutzüberzuges auf
Gegenständen aus-Magnesium und Magnesiumlegierungen Gegenstände aus Magnesium oder
Magnesiumlegierungen, z. B. aus einer Magnesium-Aluminium-Legierung o. dgl., die
den Einflüssen der Witterung stark ausgesetzt werden, zeigen vielfach erhebliche
Korrosionserscheinungen. Man hat versucht, diesen Nachteil durch Überziehen der
magnesiumhaltigen Legierungen iin galvanischen Bad mit Metallschichten zu beheben.
Es zeigte sich aber dabei, daß die inagnesiumreichen Legierungen durch die Badflüssigkeit
zerstört wurden. Es ist weiter bereits bekannt, Blattgoldersatz aus Aluminium und
einer durch Kathodenzerstäubung auf dieses aufgestäubten Schicht aus Reingold oder
Goldlegierung herzustellen. Es ist ferner bekannt, mit Hilfe der Elektrodenzerstäubung
Stoffe, z. B. Glas, Pflanzenfasern, Wachs, mit-Metall zu belegen und solche hauchdünnen
metallischen Überzüge in Bädern elektrolytischer Art zu verstärken. Man hat auch
bereits versucht, galvanische Überzüge auf Leichtmetalle dadurch herzustellen, daß
man zunächst eine Zwischenschicht aufspritzte und hierauf eine weitere Metallschicht
zur Abscheidung brachte. Für Magnesium ist dieses Verfahren jedoch ungeeignet, da
die aufgespritzte Metallschicht porig ist und dem Elektrolyten Gelegenheit zum Angriff
auf das Magnesium bietet. Es ist auch schon versucht worden, aus alkalischen Lösungen
von Zinkchlorid einen Zinküberzug auf Magnesiumlegierungen herzustellen. Dieses
Verfahren ist jedoch nur durchführbar bei der Abwesenheit jeder Spur Wassers, was
technisch
außerordciltlich scll\%.cr erreich-
bar ist.
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Durch die Erfindung NN-ci-il(#ii die geschilderten Nachtuilc# eriili<vl<ii,
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1)ic I@rliii@ltiitg betrifft ein Verfahren zum l lcrstellt#il eitles
Schutzüberzuges auf Gegenst;iiiclen atis Magnesium oder Magnesiumle#g1ci-itill;en,
welches sich dadurch auszeichilct, da13 die Gegenstände bzw. ihre zu schützenden
Teile zunächst mittels Kathodenzerstäubung mit einer Alletallschicht überzogen werden,
auf die alsdann auf galvanischem Wege eine zusätzliche Metallschicht aufgebracht
wird, vorzugsweise eine Hartmetallschicht, wie Chrom,. Nickel o. dgl_., oder eine
Hartmetallegierungsschicht, ?. B. eine WoiframnicVllegierung, aufgebracht wird.
Vorteilhaft kann dabei zeitweise oder dauernd, vorzugsweise vor Beginn und auch
während der kathodischen Aufstäubung, der mit der MetallschIcht zu überzieh-end,e
Ge.geilstand als Kathode geschaltet «erden, wodurch alle die Haftfestigkeit beeinträchtigenden
Unreinigkeiten- und Oxydreste weitgehend beseitigt «erden. Vor der Einführung des
Gegenstandes in die Kathodenzerstäubungskammer wird derselbe durch chemische oder
mechanische Reinigung von der Oxydschicht möglichst befreit. Vorteilhaft ist es,
wenn man (-las von dem Oxyd befreite Leichtmetall mit einer korrosionsbeständigen
Schicht, z. B. einer B.ichromat-, Selen- oder Fluoridsch -Icht, überzieht, was für
die nach der Aufstäubung folgende Elektrolyse günstig ist: Die Temperatur der zti
überziehenden Teile wird dabei vorteilhaft bei der Kathodenzerstäubung so gewählt,
daß ein Anlegieren der aufgestäubten Metallzwischenschicht eintritt. Als Metallzwischenschicht
kann man vorteilhaft eine Schicht aus Kupfer, Silber, Zinn, Zink, Cadmium oder von
ähnlichen Metallen, die. sich leicht anlegieren lassen, durch Kathodenzerstäubung
aufbringen. Die kathodische Aufstäubung der Metallschicht wird dabei vorteilhaft
in Wasserstoff oder in einem wasserstoffhaltigen Füllgas, z. B. einem Gemisch von
Stickstoff oder Argon mit geringen Mengen Wasserstoff, vorgenommen. Hierdurch werden
vorzügliche, festhaftende Niederschläge von zusammenhängender metallischer Beschaffenheit
erzielt; z. B. wurde nach d-er Erfindung ein Blech, bestehend aus 94'/, fJagnesium
und 60/, Aliiniiniuni, nach guter mechanischer Befreiung von der Oxydschicht während
der Aufstäubung als Kathode geschaltet und mittels Kathodenzerst:iiibung mit einer
Zinkschicht überzogen. Die T emperatur wurde dabei so gewählt, daß eine oberflächliche
Anlegierung des Zinks an das Versuchsblech eintrat. Das mit der Zinkschicht versehene
Versuchsblech wurde alsdann einer galvanischen Vernickelung in üblicher Weise unterzogen.
Der-auf diese Weise erzielte metallische Nickelüberzug zeigte bei gutem Aussehen
eine vorzügliche Haftfestiglceit und Korrosionsfestigkeit.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des
beschriebenen Verfahrens, welche gekennzeichnet ist durch eine evakuierbare Kathodenzerstäubungshammer
mit einem abgeschirmten Gegenstandshalter und Kathodenhalter sowie einer Gleichstromquelle,
deren positiver Pol mit der Gegenstandsabschirmung über einen Schutzwiderstand in
Verbindung steht und deren negativer Pol einerseits über einen Schalter mit der
zu zerstäubenden Kathode und andererseits über einen zweiten Schalter und .einen
regelbaren Widerstand mit dem Gegenstand. in Verbindung gebracht werden kann. Die
Vorrichtung zur Kathodenzerstättbung kann ferner aus einer Kathodenzerstäubungskammer
reit einem abgeschirmten Gegenstandshalter und Kathodenhalter sowie einer Wechselspannungsquell_e
bestehen, deren einer Pol über einen Umschalter einerseits mit- der zu zerstäubenden
Kathode, andererseits über ein Sperrventil, das den negativen Wechsel zurückhält,
mit der Abschirmung des Gegenstandshalters in Verbindung .steht und deren anderer
Pol über einen Unischalter einerseits über einen regelbaren Widerstand und ein parallel
geschaltetes Sperrventil für den negativen. Wechsel mit dem Gegenstand oder mit
einer Leitung in Verbindung gebracht werden kann, die zur Abschirmung des Gegenstandshalters
über ein Sperrventil für den negativen Wechsel. führt. 'Ferner zeichnet sich die
Vorrichtung aus durch eine an die Kathodenzerstäubungskammer Tiber ein Regelventil
angeschlossene Mischvorrichtung zum Herstellen eines -\vasserstoffhaltigen Gasgemisches
von Stickstoff, Argon o. dgl. bzw. durch eine über ein Regelventil angeschlossene
Mischgasbombe, die Stickstoff, Argon o. dgl. mit geringem Wasserstof-fgeinisch enthält.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an zwei Ausführungsbeispielen schematisch
näher erläutert, und zwar zeigt die Abb. i .einen Schnitt durch eine Anlage zum
Überziehen von Gegenständen mittels Kathodenzerstäubung mit einer Gleichstromquelle
als Zerstäubungsspannung, an die sich ein nicht dargestelltes galvanisches Bad anschließt,
und die Abb. ? einen Schnitt durch eine andere Anla"e zum Überziehen von Gegenständen
mittels
Kathodenzerstäubung mit einer Wechselstromquelle als Zerstäubungsspannung,
an die sich ein nicht dargestelltes galvanisches Bad anschließt.
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In der Abb. i, die einen Schnitt durch eine Anlage zum Überziehen
von Gegenständen mittels Kathodenzerstäubung mit einer Gleichstromquelle als Zerstäubungsspannungsquelle
darstellt, ist i die evakuierbare Kathodenzerstäubungskammer mit der zu zerstäubenden
Kathode 2 und dem zu bestäubenden metallischen Gegenstand 3. Die Kathodenzerstäubungskammer
besteht aus einem Unterteil 4 und einem abnehmbaren Oberteil 5. Indem Unterteil
4 ist der Kathodenhalter 6 isoliert angeordnet und von einer Abschirmung 7 in geringem
Abstande umgeben. Durch die Leitung 27 kann ein Füllgas in geregelter Menge in die
Kathodenzerstäubungskammer zugeführt werden. Als solche Füllgase kommen Argon, Wasserstoff,
Stickstoff, Helium o. dgl: in Frage. Besonders vorteilhaft ist es, wenn man, wie
in der Zeichnung dargestellt ist, ein Gemisch von Stickstoff oder Argon mit geringen
Mengen Wasserstoff verwendet. Aus der Stickstoff- bzw. Argonbombe wird das Gas über
ein Regelventil 29 in eine Mischkammer 3o geleitet, welcher aus einer Wasserstoffbombe
31 über ein Regelventil 32 eine geringe Menge Wasserstoff zugeführt wird. In der
Kammer 30 tritt dann eine Mischung der Gase ein, und durch die Leitung 27
wird das Gemisch in die Kathodenzerstäubungskammer Wandung oder über die Leitung
18 und Schalter i9 über die Bodenplatte 4 mit der Abschirmung 7 des Kathodenhalters
im Bedarfsfalle in Verbindung gebracht werden. Die Kathode 2 kann ferner in einem
nicht gezeichneten Magnetfelde liegen.
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Die beschriebene Anordnung bietet die Möglichkeit, den Gegenstand
3 vor oder während der Aufstäubung durch Schließen des Schalters 14 als Kathode
zu schalten. Hierdurch wird erreicht, daß die etwa auf dem Gegenstand vorhandene
Oxydschicht abgestäubt wird, so daß das aufgestäubte Metall auf die reine Leichtmetallschicht
auftrifft und sich dort mit dem Metall des durch die zeitweise kathodische Schaltung
auf die erforderliche Anlegierungstemperatur erhitzten Gegenstandes 3 fest verbindet.
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In der Abb. 2, die einen Schnitt durch eine andere Anlage zum Überziehen
von Gegenständen mittels Kathodenzerstäubung @ mit einer Wechselstromquelle als
Zerstäubungsspannungsquelle darstellt, ist i die Kathodenzerstäubungskammer mit
der zu zerstäubenden Kathode 2 und dem zu bestäubenden metallischen Gegenstand 3.
Die Kathodenzerstäubungskammer besteht aus einem Unterteil 4 und einem abnehmbaren
Oberteil 5. In dem Unterteil 4 ist der Kathodenhalter 6 isoliert angeordnet und
von einer Abschirmung 7 in geringem Abstand umgeben. In dem Oberteils ist der metallische
Gegenstandshalter 8 isoliert angeordnet und von einer Abschirmung g in geringem
Abstand umgeben, die über einen Schalter 1o und ein Sperrventil 20 für den negativen
Wechsel über einen Umschalter 21 mit dem einen Pol eines Hochspannungswechselstromtransformators
22 in Verbindung gebracht werden kann. Der Transformator kann mit seinem anderen
Pol über einen Umschalter 2.3' und einen Regulierwiderstand 24 und ein diesen parallel
geschaltetes Sperrventil
25 für den negativen Wechsel mit dem Gegenstandshalter
und damit dein Gegenstand oder andererseits mit einer Leitung 26 in Verbindung gebracht
werden, die zur Abschirmung des Gegenstandshalters über ein. Sperrventil für den
negativen Wechsel führt. Durch den Umschalter 21 kann der eine Pol des Transformators
ferner mit dem Kathodenhalter 6 und damit mit der zu zerstäubenden Kathode 2 in
Verbindung gebracht werden. Die Abschirmt-ing g des Gegenstandshalters kann ferner
über die Leitung 16 und Schalter 17 mit der Kammerwandung oder über die Leitung
18 und Schalter 19 über die Bodenplatte 4 mit der Abschirmung 7 des Kathodenhalters
im Bedarfsfalle in Verbindung gebracht werden. Die einzelnen Schalter können in
jeder gewünschten Reihenfolge betätigt werden. Auf
| iii geregelter Menge über Ventil 33 einge- |
| fiil.it-t. Die Anwendung des Gasgemisches bie- |
| l ut den Vorteil, daß man eine erhöhte Ab- |
| st:iitliungsleistung bei einwandfreier metal- |
| lischer Beschaffenheit der aufgestäubten |
| @t-Iticlit erreicht, da der Wasserstoff etwa vor- |
| l1.itttl(-titun Sauerstoff unschädlich macht. An |
| lliiterteil4 der Kathodenzerstäubungs- |
| 1..ttttt@t@r befindet sich ein Anschlußstutzen 34, |
| ,h-, r.ttr \%;il<uumpumpe führt. In dem Ober- |
| ist (ler metallene Gegenstandshalter 8 |
| t t ;tili-oi-dnet und von einer Abschir- |
| ttt:Ittl- t) itt -eringem Abstand von z. B. i bis |
| _::::l, 111 tltl» sicli eine Glimmentladung nicht |
| k:tiiii, umgeben, die . über einen |
| it.tllt 1 t.) tliltl einen Schutzwiderstand i1 |
| Pol einer Gleichspannungs- |
| @tdri ;iticli einer Quelle für gleich- |
| ;@ 1 ;, !,l@ 1t ,t \\'t-(@llsclstrom@ in Verbindung |
| ..t@ t, t I ), : ii,-;-;ttivt- 1'o1 der Gleichspannungs- |
| ,@@,, ;i: t .tt@;, t-;tttrstit@ über einen Schalter 13 |
| @tt:t ,(,@tt I@.tilt@t@ltt@li:tltcr@ und andererseits |
| ., l,.tlw, 1.l niid einen Regulier- |
| « id, .I,@t,@l t , wil d(-in Gegenstandshalter in |
| in Verbindung ge- |
| Iti:i@ lil t@tttl@ti I Bit .-\It;chlrinung 9 des Ge- |
| Ltllll @trller über die Lei- |
| ittti:_ 1 t) 111111 dun `@@It:tlt<r i-, tnitderKai-rtmer- |
die zu zerstäubende Kathode ;-, k211111 auch ein in der Abbildung
nicht dargestciltcs Nlal;netfeld zur Einwirkung gAracht werden. An den, Stutzen
34 schliel:4 sich eine Vakuumpumpe an, w@ilii-ciid durch die Leitung 27 über ein
Regelveütil 3t> aLis einer Bombe 35 ein Gemisch von mit Wasserstoff oder von Argon
mit Wasserstot in geregelter Menge zu--gefÜhrtwird. DieWirkungsweiseder Vorrichtung
nach nbb.2 ist ähnlich der in Abb. i beschriebenen. Der mit der durch Kathodenzerstäubung
aufgebrachten Schicht versehene Leichtmetallgegenstand wird auf kürzestem Wege unter
möglicher Vermeidung eines Luftzutritts alsdann in das nicht dargestellte galvanische
Bad überführt und dort in üblicher Weise mit der gewünschten galvanischen Schicht
versehen.
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Die Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 und g ist an sich nicht Gegenstand
dieser Erfindung, sondern nur in Verbindung mit dem. Verfahren dieser Erfindung.