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Vorrichtung zur galvanischen Ahscheidung festhaftender, gleichmäßiger
Hartchromschichten auf den Flächen zylindrischer Körper Die Erfindung bezieht sich
auf Vorrichtungen zur galvanischen Abscheidung festhaftender, gleichmäßiger, harter
Chromschichten auf den Flächen zylindrischer Körper, insbesondere offener Hohlzylinder,
und ist in der Hauptsache dadurch gekennzeichnet, daß, die Anode von einzelnen Mantelstreifen
eines aufgeteilten Hohlzylinders von etwa der Länge des zu verchromenden Zylinders
gebildet wird, welche im Abstand voneinander radial verstellbar an einem um die
Zylinderachse drehbaren Armkreuz angeordnet sind, dessen Arme durch einen leitenden
Ring verbunden sind.
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Durch die Vereinigung der vorgenannten Merkmale ist eine einfache,
aber wirksame Anodenanordnung geschaffen, welche beim Verchromen zylindrischer Flächen
die Abscheidung von gleichmäßigen, festhaftenden, starken Hartchromschichten unter
Anwendung verhältnismäßig schwacher Betriebsstromstärken gewährleistet.
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Bekanntlich werden beim Hartverchromen sehr hohe Stromdichten, von
beispielsweise 5o Amp./qdm an der Kathode verwendet, so daß beim Innenverchromen
von Hohlkörpern die Stromdichte an der notwendig eine wesentlich kleinere Oberfläche
aufweisenden Innenanode außerordentlich hohe Werte erreicht, was zu unliebsamen
Veränderungen des Elektrolyten führt. Bei- der Abscheidung stärkerer Chromschichten
von mehreren Z,ehntelmiillimetern Dicke, wie sie heute bei der Innenverchromung
von Zylindern vielfach üblich ist, entstehen leicht Ungleichmäßigkeiten der Schichtstärke,
so daß ein mühsames Nachschleifen der aufgetragenen Chromschicht stattfinden muß.
Bei großen Zylinderflächen' bis zu mehreren Quadratmetern Oberfläche tritt erschwerend
hinzu, daß die Stromquelle zur Erzielung der gewünschten hohen kathodischen Stromdichte
viele tausend Ampere leisten muß, deren übertragung durch Kontakte große Schwierigkeiten
bereitet. Auch ist es bei der entwikkelten hohen Stromwärme sehr schwer, die Badtemperatur
gleichmäßig auf der günstigsten Höhe zu erhalten.
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Bei bekannten Vorrichtungen zum Verchromen der Innenfläche von Hohlzylindern
sind die um die Längsachse (drehbaren Anoden in der Längsrichtung des Zylinders
unterteilt. Solche Vorrichtungen können aber bei der Abscheidung starker Hartchromschichten
keine gleichmäßig starken Chromschichten über die ganze Länge des Zylinders liefern.
An denjenigen Stellen, an welchen in axialer Richtung der eine Anodenteil aufhört
und
der andere beginnt, verdichten sich nämlich die Stromlinien, so daß dort stärkere
Chromschichten abgeschieden werden und eine wellenförmige Oberfläche entsteht, welche
später durch Schleifen geglättet werden muß. Das gleiche gilt für bekannte Vorrichtungen,
bei denen sich die Anode nur über einen Teil der Zylinderlänge erstreckt. Hier ist
außer der Drehbewegung auch ein axialer Vorschub der einzelnen Anoden erforderlich,
was ebenfalls zu Unregelmäßigkeiten der Chromschicht führt.
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Die bekannten Vorrichtungen sind auch deshalb nicht für die Abscheidung
starker Hartchromschichten geeignet, weil die einzelnen Anoden gegeneinander isoliert
sind. Hieraus ergeben sich hohe Widerstände und ein hoher Spannungsabfall, so daß
die bekannten Vorrichtungen die für eine Hartverchromung erforderlichen hohen Stromdichten
nicht bei einer noch wirtschaftlichen Spannung aufzubringen vermögen. Auch fehlt
die radiale Verstellbarkeit der einzelnen Anoden, so daß diese nur jeweils zur Verchromung
einer bestimmten Zylindergröße geeignet sind. Infolgedessen kann auch der Abstand
der Anoden von der Zylinderfläche nicht genau eingestellt werden, was gerade bei
der Hartver chromung für die Erreichung einer genau gleichmäßigen und vorbestimmten
Schichtstärke von Bedeutung ist.
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Demgegenüber stellt die gemäß vorliegender Erfindung ausgebildete
Vorrichtung einen wesentlichen Fortschritt dar. Die über .die ganze Länge des zu
verchromenden Zylinders sich erstreckenden streifenförmigen Anoden gewährleisten
eine überall gleichmäßige Schichtstärke und vermeiden stellenweise Verdickungen
oder andere Ungleichmäßigkeiten der Chromschicht. Die stromleitende Verbindung der
im Kreis angeordneten Anoden untereinander vermeidet einen nennenswerten Spannungsabfall
und ermöglicht daher, mit geringer Spannung eine hohe Stromdichte zwischen den Anoden
und dem Werkstück zu erzielen. Vorzugsweise stehen die Anoden an ihren beiden Enden
untereinander in gut leitender Verbindung und weisen bei Anwendung von Blei oder
Bleilegierungen als Anodenwerkstoff Seelen aus gut leitendem Metall, wie Kupfer
oder Aluminium, auf. Solche Bleianoden mit einer Seele aus gut leitendem Metall
sind an sich bekannt.
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Schließlich gestattet die radiale Verstellbarkeit der einzelnen Anodenstreifen
eine gute Regulierung der Schichtstärke und auch die Verwendung der Vorrichtung
für Zylinderflächen von verschiedenem Durchmesser.
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Die radiale Verstellbarkeit von um eine Achse drehbaren Anoden ist
für sich bei einer Vorrichtung zum Galvanisieren der Innenfläche von Flaschen bekannt.
Dabei handelt es sich aber nur darum, die Drehachse mit den Anoden in zusammengeklapptem
Zustand durch den engen Flaschenhals einzuführen und dann im Innern der Flasche
die Anoden von der Drehachse abzuspreizen. Die durch den Flaschenhals eingeführten
dünnen Anodenstäbe sind jedoch für eine Hartverchromung ganz ungeeignet, ganz abgesehen
davon, daß auch die übrigen Merkmale der vorliegenden Erfindung fehlen.
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Bei der Außenverchromung können die Anoden in entsprechender Weise
kreisförmig um die zu verchromende zylindrische Außen-Iläche herum in Abständen
angeordnet und gemeinsam drehbar sein. Statt der Drehung in ständig gleichem Sinne
kann die Tragvorrichtung der Anoden auch mit einem Antrieb ausgestattet sein, der
eine hin und her drehende Bewegung verursacht.
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Die Vorrichtung gestattet, mit. verhältnismäßig geringer Betriebsstromstärke
sehr gleichmäßige Hartchromschichten von erheblicher Stärke abzuscheiden, da infolge
der Drehung der Anoden jeder Teil der Zylinderfläche während der Verchromungszeit
insgesamt mit der gleichen Strommenge versorgt wird. Zwar wird infolge der Unterteilung
der wirksamen Anodenfläche immer nur ein Bruchteil der gesamten Zylinderfläche mit
der hohen Stromdichte beaufschlagt. Gerade infolge der schwankenden Stromstärke
an jedem einzelnen Punkt ist aber das Gefüge des abgeschiedenen Hartchroms auch
bei größerer Schichtstärke sehr gleichmäßig, weil. die Möglichkeit zur Ausbildung
größerer Kristalle durch die Schwankungen der Stromstärke unterbunden ist. Man erhält
daher einen harten Chromniederschlag, der auch bei großer Schichtstärke schon durch
einfaches Nachläppen auf Spiegelhochglanz gebracht «erden kann. Der bisher erforderliche
Schleifvorgang entfällt also, der bei dem harten Material und der verhältnismäßig
kleinen Schichtstärke von eini@gen Zehntelmillimetern nur mit sehr umständlichen
technischen Hilfsmitteln durchführbar war.
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Die Zeichnung veranschaulicht die Erfindung an einer- für die Innenverchromung
zylindrischer Laufbüchsen bestimmten Vorrichtung.
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Fig. i ist ein senkrechter Schnitt durch ein gemäß der Erfindung ausgebildetes
Verehr omungsbad.
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Fig. a ist ein Grundriß der in diesem Bad vorgesehenen Aufhängevorrichtungen
für die Kathode und für die Teilanoden.
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Der hartzuverchromende zylindrische Körper 3 hängt senkrecht in dem
doppelwandigen Badbehälter i, an dessen 'Oberseite ein Absaugkanal i i mit Saugschlitzen
2 angebracht
ist. Der Strom wird bei dem bei der gezeichneten Ausführung
ruhig im Bad hängenden Zylinder 3 durch ein Haltegerüst zu-.geführt, das aus mehreren
den Zylinder 3 umfassenden starken Kontaktringen 4. und senkrechten Verbindungsstangen
5 besteht. Das Anodensystem wird in diesem Falle von sechs Anoden g gebildet, die
an den .durch den Ring 6 leitend verbundenen radialen Armen 8 eines um die Zylinderachse
drehbaren Armkreuzes rädial verstellbar und fest anklemmbar sind. Der untere Ring
io dient zur Befestigung und leitenden Verbindung der unteren Anodenenden.
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Die Stromzuführung zu dem Anodensystem liegt außerhalb des Bades und
besteht z. B. in einem Schleifring 7, einem Quecksilberkontakt o. dgl. Um größeren
Spannungsabfall zwischen dem oberen Tragring 6 und dem unteren Tragring io, zumal
bei langen Blei-oder Hartbleianoden zu vermeiden und das Verbiegen der Anoden zu
verhüten, besitzen die einzelnen Teilanoden g je eine Seele aus gut leitendem Metall,
wie Kupfer, Aluminium, oder bei größerem Querschnitt auch Eisen. Natürlich müssen
diese allenthalben vom Blei abgedeckt sein.
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Eine ähnliche Ausführung des Anodensystems ist auch für die Verchromung
der Außenseite zylindrischer Körper brauchbar. In diesem Falle ist der Radius der
Anodenträger 6 und io entsprechend größer, und die Aufhängung der Kathode ist so
zu treffen, daß sie die Drehung der Anoden nicht beeinträchtigt.
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Wählt man das Verhältnis der wirksamen Anodenfläche zu der zu verchromenden
Zylinderfläche wie 1 :5, so ist nur eine Betriebsstromstärke erforderlich,
die ein Fünftel derjenigen Stromstärke beträgt, welche bei vollen Anoden von der
Stromquelle zu leisten wäre, um die für die Hartverchromung erforderliche hohe Stromdichte
auf der Kathodenfläche zu erzielen. Zwar muß man eine fünfmal so lange Verchromungszeit
aufwenden, die aber ohne weiteres in Kauf genommen werden kann, weil wesentliche
Vorteile, insbesondere in den Anschaffungskosten und den Kontaktverhältnissen, eung
etauscht werden. Infolge der Verstellbarkeit der Teilanoden in radialer Richtung
können Zylinderflächen von beliebigem Durchmesser mit der gleichen Vorrichtung verchromt
werden. Auch kann durch entsprechende Einstellung der Anoden der Zwischenraum zwischen
der zu verchromenden Zylinderfläche und den wirksamen Anodenflächen auf ein Mindestmaß
herabgesetzt werden, was insbesondere beim Verchromen gewisser Gußeisensorten mit
hohen Stromdichten vorteilhaft ist, weil man dann mit einem Minimum an elektrischer
Spannung auskommt.