DE841095C

DE841095C - Verfahren zur elektrolytischen Abscheidung von Chromueberzuegen, die die Ermuedungsfestigkeit der mit diesen UEberzuegen ueberzogenen Metalle nicht wesentlich herabsetzen

Info

Publication number: DE841095C
Application number: DEP29755D
Authority: DE
Inventors: George Dubpernell
Original assignee: United Chromium Inc
Current assignee: United Chromium Inc
Priority date: 1945-02-17
Filing date: 1949-01-01
Publication date: 1952-06-13
Also published as: DE2462615A1; US2462615A

Description

(WiGBL S. 175)

AUSGEGEBEN AM

13. JUNI 1952 '

P 29733 Via/48a D

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur weitgehenden Aufrechterhaltung der Ermüdungsfestigkeit von Metallen, die mit einem galvanischen Niederschlag von Chrom überzogen werden, und Gegenstande, die nach diesem Verfahren hergestellt sind.

Es ist nicht allgemein bekannt, daß Chrom, wenn es mit üblichen Verfahren galvanisch niedergeschlagen wird, einen hohen Verlust an Ermüdungsfestigkeit der Metalle herbeiführt, auf denen es niedergeschlagen wird. Bei vielen Gegenständen, welche im Gehrauch Dehnungen und Zerrungen unterworfen sind, die sich der Ermüdungsgrenze des unplattierten Gegenstandes nähern, ist es nicht möglich gewesen, dieselben mit einer Chrornplattierung zu versehen. Ein Flugzeughohlstahlpropeller bildet hierfür ein ausgezeichnetes Beispiel.

Man hat durchaus erkannt, daß eine Chrornplattierung auf Flugzeugstahlpropellern wünschenswert ist, und es sind verchromte Stahlpropeller in Gebrauch genommen worden. Nach zahlreichen durch den Ausfall solcher verchromten Propeller verursachten Unfällen (Bruch des Propellerflügels während des Fluges war ein häufiges Vorkommnis) wurde die Verwendung von verchromten Propellern eingestellt und tatsächlich von vielen Benutzern verboten. Untersuchungen haben ergeben, daß der Ausfall von verchromten Stahlpropellern auf die Her-

absetzung der Ermüdungsfestigkeit des Propeller-Hügels zurückzuführen war und daß das Brechen ' längs den Sprüngen in der Chromoberfläche begann. Schutzü'berzüge auf Flugzeugstahlpropellern finden Verwendung, um einer Erosion und Korrosion Einhalt zu tun. Zur Anbringung solchen Überzugs ist das Eintauchen in heiße oxydierende Ätzlaugen ein allgemein angewendetes Verfahren. Die Überlegenheit der Verchromung als Schutzüberzug ist durchaus anerkannt. Seit dem Verbot ihrer Verwendung für solche Zwecke sind viele Bemühungen unternommen worden, um einen Weg zur Verwendung von galvanischen Chromniederschlägen auf Flugzeugstahlpropellern sowie auf vielen anderen, starken Dehnungen und Zerrungen unterworfenen anderen Teilen ohne ernstliche Beeinträchtigung der Ermüdungs- und Dauerfestigkeit des unplattierten Metalls zu finden. Für die Flugzeugindustrie sind Sehutzüberzüge verwendbar, welche die Ermüdungs- oder Dauerfestigkeit des Metalls, auf dem dieselben aufgetragen sind, um nicht mehr als lo'/o verringern.

Die vorliegende Erfindung umfaßt ein Verfahren zur galvanischen Niederschlagung von Chrom auf Metallen, bei dem die Ermüdungs- oder Dauerfestigkeit des Metalls, auf welchem das Chrom galvanisch niedergeschlagen wird, nicht ernstlich durch den galvanischen Chromniederschlag beeinträchtigt wird. Flugzeugstahlpropeller mit einemChromübcrzug oder mit einer Chromplattierung, welche nach der vorliegenden Erfindung niedergeschlagen ist, arbeiten zufriedenstellend und beseitigen die bisher gegen die Verwendung von galvanisch niedergeschlagenen Chromschutzüberzügen auf Stahlpropeüerii und ähnlichen Gegenständen bestehenden Bedenken. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Chrom auf dem Metallgegenstand galvanisch aus einem wässerigen Bade niedergeschlagen, in welchem das Verhältnis von Gramm per Liter an Chromsäure (CrO-.) zu Gramm per Liter an Sulfat (SO4) oder einem gleichwertigen katalysierenden Säureradikal zwischen etwa 230/I und 160/I, Optimum 185/I, Hegt und genau aufrechterhalten wird. Die Chromsäurekonzentration ist ein Faktor, der zu dem gewünschten Resultat beiträgt, wobei mit dem Anwachsen der Konzentration, ausgehend von einer Minimalkonzentration von etwa 500 g/I, die Wirkung besser wird. Nach dem gegenwärtigen Stande der Erkenntnis wird eine Konzentration von 6oog/l Chromsäure als Optimum für Verwendung in praktischem Betriebe angesehen. Konzentrationen von 800 g/l können ebenfalls verwendet werden. Stromdichten von 16 bis 64Amp/qdm finden zweckmäßig Anwendung. Die Temperatur des Bades darf 40⁰ C nicht übersteigen. Für den praktischen Gebrauch wird die niedrigste Temperatur anempfohlen, welche im Sommer in einem Betrieb mit Naturkühlwasser aufrechterhalten werden kann, z. B. 30° C. Es können auch niedrigere Temperaturen gebraucht werden.

Nachdem das Metall mit einem galvanischen Chromniederschlag gemäß der hier vorliegenden Erfindung versehen worden ist, wird es einer Wärmebehandlung unterzogen, um es von Spannungen zu entlasten. In der Praxis wird eine Temperatur von 260⁰ C angewendet, und zwar für 2 oder mehr Stunden, je nach dem Querschnitt des Gegenstandes. Für den gleichen Zweck sind die Temperaturen bis zu 500⁰ C ebenfalls angewendet worden.

Wenn Chrom gemäß der vorliegenden Erfindung galvanisch auf Metallen niedergeschlagen wird, die von Spannungen entlastet sind, finden sich nach der erwähnten Wärmebehandlung in der Chromplattierung keine Risse. Line solche Chromplattierung steht einzig da. Bisher war kein galvanischer Chromniederschlag ohne Risse nach vergleichbarer Wärmebehandlung bekannt. Diese einzigartige Eigenschaft des galvanischen Chromniederschlags wird seiner" Zusammensetzung und seinem Gefüge zugeschrieben.

Die Verminderung der Ermüdungs- und Dauerfestigkeitswerte des Metalls, auf dem Chrom galvanisch niedergeschlagen wird, nimmt progressiv mit der Dicke des galvanischen Niederschlags zu. Unter dem Gesichtspunkt des Widerstands gegen 'Korrosion und Erosion ist es in der Praxis von Wichtigkeit, daß eine wesentliche Chromdicke ohne ernstliche Verminderung der Ermüdungs- und Dauerfestigkeitswerte des Metalls erzielt wird, auf dem Chrom galvanisch niedergeschlagen ist. Dieses Resultat wird mit der vorliegenden Erfindung erreicht. Versuche haben ergeben, daß der Stahl, aus dem Flugzeugpropeller hergestellt werden, Verluste von weniger als 10% an seiner Ermüdungs- oder Dauerfestigkeitswerte erleidet, wenn er selbst mit einem gemäß dieser Erfindung galvanisch niedergeschlagenen Chromüberzug von 0,25 mm Dicke versehen und gemäß obiger Beschreibung heiß behandelt wird.

Durchschnittliche Versuchszahlen zeigen einen Verlust von 6 °/o. Versuche zeigen, daß der gleiche Stahl, wenn er mit einem 0.25 mm dicken galvanisch niedergeschlagenen Chromüberzug unter gewöhnlichen Plattierungsverhältnissen versehen wird, einen \^erlust an Ermüdungsfestigkeit von 65 °/o aufweist. Wärmebehandlung solcher galvanischen Chromniederschläge beseitigt diesen Mißstand nicht.

Nachstehendes Beispiel zeigt die Anwendung des vorliegenden Erfindungsverfahrens auf Flugzeug-Stahlpropeller: Es wird ein Verchromungsbad verwendet, welches eine Zusammensetzung von 600 g/l Chromsäure (CrO₃) und 3.24 g/! SO₄, Verhältnis 185 : i, hat. Das Verhältnis wird während des Betriebs genau aufrechterhalten.

Ein Flugzeugstahlpropeller, der mit der bei der Herstellung dieser Gegenstände geübten Sorgfalt fertiggestellt und zur Vermeidung von Wasserstoffbrüchigkeit nach anerkannten Verfahren gereinigt ist. wird in das Verchromungsbad als Kathode eingetaucht, und es wird bei einer Temperatur des Bades von 30⁰C Strom mit einer Stromdichte von 32 Amp/qdm so lange zugeleitet, bis ein Überzug in einer Dicke von 0,125 °i^s °>²5 ^nlm (J^e nach Wunsch im speziellen Fall) galvanisch niedergeschlagen ist. Der überzogene Propeller wird dann herausgenom-

men, gespült, getrocknet und in einem gewöhnlichen Ofen 3 Stunden lang auf 260⁰C erhitzt. Nach der Kühlung wird gewöhnlich ein Farbüberzug über dem galvanischen Niederschlag aufgetragen. Wachsen und Ölen der Oberfläche kann im Betriebe erfolgen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

ι. Verfahren zur elektrolytischen Abscheidung von Chromüberzügen, die die Ermüdungsfestigkeit'der mit diesen Überzügen versehenen Metalle nicht wesentlich herabsetzen, dadurch gekennzeichnet, dal.i die Abscheidung aus einem Elektrolyten erfolgt, der aus einer höchstens 40 C warmen wässerigen Lösung mit einem Gehalt von mindestens 500g/! CrO_;! bis zum Sättigungspunkt und von so viel SO4, daß das Verhältnis CrO_:;:SO₄ gleich 230:1 bis 160:1 beträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Elektrolyt verwendet wird, bei dem das Verhältnis CrOg :SO.t 185 :i beträgt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Chromüberzug von 0,125 bis 0,25 mm Dicke aufgebracht und die verchromten 'feile einer Wärmebehandlung zur Beseitigung von inneren Spannungen unterzogen werden.

4. Flugzeugstahlpropeliler, dadurch gekennzeichnet, daß er nach den Verfahren der Ansprüche ι bis 3 mit einem Chromüberzug versehen ist.

Angezogene Druckschriften:
O. M a c c h i a , Cromatura electrolitica, Mailand

1932. S. 27,73.

B i 11 i t e r . Prinzipien der Galvanotechnik,

S. 228, 229. 234.

5044 6.