DE860299C

DE860299C - Process and device for producing evenly thick chrome layers

Info

Publication number: DE860299C
Application number: DEL7229A
Authority: DE
Inventors: Paul Dr-Ing Leinweber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1950-12-16
Filing date: 1950-12-17
Publication date: 1952-12-18

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen gleichmäßig dicker Chromschichten Maschinen- und Apparateteile, Meßflächen von Meßzeugen, Schneiden von: Werkzeugen werden aus verschiedenen Gründen mit einer galvanisch aufgebrachten Hartchromschicht versehen. Dabei hat es sieh als sehr nachteilig erwiesen, daß das Chrommetall sich vorwiegend an vorstehenden Kanten und Spitzen abscheidet. Diese erhalten Wülste. Wenn es auf die genaue Form des Werkstücks ankommt, muß dieses nach dem Aufbringen der Hartchromschicht nachgearbeitet werden. Das ist wegen der Hätte -der Schicht und wegen der Vergeudung von Chrommetall kostspielig und umständlich. Die gleiche verschieden starke Anlagerung zeigt sich auch bei; der Glanz- oder Schmuckverchromung.Method and device for producing chromium layers of uniform thickness Parts of machines and apparatus, measuring surfaces of measuring tools, cutting of tools are for various reasons with a galvanically applied hard chrome layer Mistake. It has proven to be very disadvantageous that the chrome metal separates mainly on protruding edges and tips. These get ridges. If the exact shape of the workpiece is important, it must be after application the hard chrome layer can be reworked. That's because of the would-be shift and costly and cumbersome because of the waste of chrome metal. The same different degrees of accumulation can also be seen in; the gloss or decorative chrome plating.

Man sucht diese Erscheinung durch besondere Gestaltung der Anode und auch durch teilweise recht komplizierte sogenannte Blenden zu verringern. Dies gelingt jedoch nur sehr unvollkommen.One looks for this appearance through the special design of the anode and can also be reduced by what are known as diaphragms, which are sometimes quite complicated. This works but only very imperfectly.

Bei dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung werden diese Nachteile vermieden, und es ist möglich, auch beispielsweise eine Gewindelehre mit einer Hartchromschicht beliebiger Dicke zu versehen, die so gleichmäßig dick ist, daß Nacharbeiten .durch Schleifen oder Läppen zur Wiederherstellung der richtigen Gewindeform völlig überflüssig ist. Bei, entsprechender Dosierung der physikaliecben Bedingungen lassen sich auch Chromschichten von ganz bestimmter, vorgeschriebener Dicke erzeugen.In the method of the present invention, these disadvantages become avoided, and it is possible, for example, a thread gauge with a hard chrome layer to provide any thickness, which is so evenly thick that reworking .by No need for grinding or lapping to restore the correct thread shape is. With, appropriate dosage of the physical conditions can also Generate chrome layers of a very specific, prescribed thickness.

Dem Verfahren liegt folgernder Gedankengang zugrunde. Die, im Elektrolyt befindlichen Ionen werden durch das angelegte elektrische Feld zwischen Anode und Werkstück in Bewegung gesetzt. Bei Chrom ist die Wanderungsgeschwindigkeit der Ionen besonders klein, und daher wird die Mehrzahl der Metallionen, die sich nach dem Werkstück hin bewegen, von einer vorstehenden Spitze oder Kante seitlich abgelenkt und abgefangen, so daß an entfernter liegenden Stellen der Oberfläche weit weniger Ionen gelangen und folglich dort auch weniger Metall abgeschieden wird. Erteilt man aber den Chromionen eine größere Geschwindigkeit in Richtung auf das Werkstück, so fliegen sie nach dem Beharrungsges.etz geradeaus, und es werden weniger Ionen von den Spitzen und Kanten seitlich abgelenkt. Diese größere Geschwindigkeit kann den Ionen nicht durch ein stärkeres elektrisches< Feld erteilt werden, weil dann die Chromschicht unbrauchbar wird, und auch nicht durch erhöhte Badtemperatur, weil die Wärmebewegung ungerichtet ist und auch durch hohe Badtemperatur die Chromablagerung ungünstig beeinflußt wird.The procedure is based on the following train of thought. The one in the electrolyte Located ions are between the applied electric field anode and the workpiece is set in motion. In the case of chromium, the migration speed is Ions are particularly small, and therefore the majority of the metal ions that are after move towards the workpiece, deflected sideways by a protruding point or edge and intercepted, so that far less at more distant parts of the surface Ions arrive and consequently less metal is deposited there. Granted but the chromium ions have a greater speed in the direction of the workpiece, so they fly straight ahead according to the law of inertia, and there are fewer ions laterally deflected by the tips and edges. This greater speed can the ions are not given by a stronger electric <field, because then the chromium layer becomes unusable, and also not due to increased bath temperature, because the heat movement is nondirectional and also the chromium deposition due to the high bath temperature is adversely affected.

Nach der Erfindung wird den Chromionen d urch mechanische Mittel eine große Geschwindigkeit auf das Werkstück hin erteilt. Dadurch erreicht man eine praktisch völlig .gleichmäßige Metallabsc'heidung.According to the invention, the chromium ions become one by mechanical means granted high speed to the workpiece. This achieves a practically completely .even metal separation.

Beispiele für die Anwendung des Verfahrens und die praktische Ausführung sind in den Fig. i bis 4 dargestellt, und zwar zeigt Fig. i -eine Einrichtung zum Verchromen eines vollzylindrischen Teils, wie z. B. eines Gewindelehrdorns; Fig. 2 zeigt ein Einsatzstück mit Düsenöffnungen zu der in Fig. i dargestellten Vorrichtung, um diese für Werkstücke mit kleinerem Durchmesser benutzen zu können; Fig. 3 stellt ein Segmentstück der Verchromungsvorrichtung dar. Aus solchen Segmentstücken kann der Düsenteil der Vorrichtung zusammengesetzt werden; Fig. 4 zeigt die Anwendung des Verfahrens zum Verchromen von Bohrungen, wie z. B. an Ringlehren, Gewinäelehrri.ngen, Keilwellen- und Kerbv erzahnungslehren. In Fig. i ist das zu verchromende Werkstück mit i bezeichnet, 2 ist die Anode, die beliebig im Bad untergebracht werden kann; in diesem Fall ist sie als Blechzylinder ausgeführt und hängt wie üblich an einer Metallschiene 3, die auf dem Rand des Badbehälters 4 ruht. Durch die Metallschiene 3 wird -die Anode :2 mit dem Pluspol verbunden. Der Körper der Vorrichtung ist mit 5 bezeichnet. Diese besteht aus. einem nichtleitenden Stoff, der vom Elektrolyt nicht angegriffen wird. Als Werkstoff für die Spritzvorrichtung hat sich z. B. Plexiglas bewährt, weil es. zudem leicht bearbeitbar und durchsichtig ist, so daß derZustand der Vorrichtung jederzeit beobachtet werden kann, ohne daß diese auseinandergenommen zu werden braucht.Examples of the application of the method and the practical implementation are shown in Figs. i to 4, namely Fig. i shows a device for Chrome plating a fully cylindrical part, such as B. a thread plug gauge; Fig. 2 shows an insert with nozzle openings for the device shown in FIG. in order to be able to use them for workpieces with a smaller diameter; Fig. 3 represents a segment piece of the chrome plating device. From such segment pieces can assembling the nozzle part of the device; Fig. 4 shows the application the process for chrome plating holes, such as. B. on ring gauges, thread gauges, Spline and serration gauges. In Fig. I is the workpiece to be chrome-plated denoted by i, 2 is the anode, which can be placed anywhere in the bathroom; in this case it is designed as a sheet metal cylinder and is attached to one as usual Metal rail 3 which rests on the edge of the bath container 4. Through the metal rail 3 - the anode: 2 is connected to the positive pole. The body of the device is with 5 designated. This consists of. a non-conductive material produced by the electrolyte is not attacked. As a material for the spray device z. B. Plexiglas proven because of it. is also easy to edit and see-through, so that the state the device can be observed at any time without having to take it apart needs to become.

Die Vorrichtung dient dazu, die Badflüssigkeit in scharfen Strahlen auf das Werkstück zu spritzen. Zum Erzeugen des Drucks. dient die Pumpe 6, die beispielsweise als Membran- oder Kreiselpumpe ausgebildet sein kann und aus einem Stoff bestehen muß, der von der Badflüssigkeit nicht angegriffen wird.The device serves to spray the bath liquid in sharp jets to spray onto the workpiece. To generate the pressure. The pump 6 is used, for example can be designed as a diaphragm or centrifugal pump and consist of one substance must, which is not attacked by the bath liquid.

Die Pumpe 6 saugt in ständigem Kreislauf, wi( durch Pfeile angedeutet, durch den Schlauch oder das Rohr 7 Badflüssigkeit an und drückt sie durcl den Schlauch 8 in die Vorrichtung. Von dort spritze die Flüssigkeit aus runden oder rechteckigen Kanälen 9 senkrecht auf die Werkstückoberfläche, ir dem gewählten Beispiel eines zu verchromender. Gewindelehrdorns@ also radial auf diesen. zu. DiE ganze Anordnung befindet sich unterhalb de: Flüssigkeitsspiegels, lediglich die Pumpe kann außerhalb des Bades angeordnet werden.The pump 6 sucks in a constant cycle, wi (indicated by arrows, through the hose or the pipe 7 and presses it through the hose 8 into the device. From there, squirt the liquid from round or rectangular ones Channels 9 perpendicular to the workpiece surface, in the selected example one to be chromed. Thread plug gage @ so radially on this. to. The whole arrangement is located below the: liquid level, only the pump can outside of the bathroom.

Da die Ausspritz.düsen 9 nur örtlich begrenzte Strahlen liefern, sind sie in der Höhe und auf dem Umfang gleichmäßig verteilt, und außerdem wird das Werkstück durch eine an sich bekannte Vorrichtung io in gleichmäßige Drehung versetzt. Dadurch wird eine gleichmäßige Bespülung und Metallablagerung auf dem ganzen Umfang und der ganzen Höhe erreicht.Since the Ausspritz.düsen 9 only deliver localized jets are they are evenly distributed in height and circumference, and also the workpiece set in uniform rotation by a device known per se. Through this there will be even rinsing and metal deposition all over the perimeter and reached the whole height.

Die Pumpe 6 kann für jede Art von. Werkstücken beliebig verwendet werden. Die Vorrichtung 5 @dagegen müßte für gleichartige Werkstücke von verschiedenem Durchmesser iedesmal besonders zefertigt werden. Es ist jedoch möglich, mit verhältnismäßig wenigen Größen auszukommen, wenn man Einsatzstücke fertigt, die austauschbar sind und deren Innendurchmesser verschieden groß ist, so daß die Flüssigkeitsstrahlen stets nahe genug an die Werkstückoberfläche herangebracht werden. Würde der Abstand zwischen Düsenaustritt und Werkstückoberfläche zu groß sein, so würde der Flüssigkeitsstrahl in der ruhenden Flüssigkeitsschicht zwischen Werkstück und Vorrichtung zu sehr gebremst und die Wirkung der Anordnung zu sehr gemindert werden. Ein solches Einsatzstück ist in Fig.2 angedeutet. Es trägt an entsprechenden Stellen wie die Vorrichtung rechteckige oder auch runde Durchbrüche für .die Flüssigkeitsstrahlen.The pump 6 can be used for any type of. Workpieces can be used in any way will. The device 5, on the other hand, would have to be used for workpieces of the same type from different ones Diameter are each time specially made. However, it is possible with proportionate A few sizes get by if you manufacture inserts that are interchangeable and whose inner diameter is different so that the liquid jets always be brought close enough to the workpiece surface. Would the distance too large between the nozzle outlet and the workpiece surface would result in the jet of liquid slowed down too much in the static liquid layer between the workpiece and the device and the effect of the arrangement will be diminished too much. Such an insert is indicated in Fig.2. It wears in appropriate places like the device rectangular or round openings for .the liquid jets.

Der Düsenteil der Vorrichtung kann aus einzelnen Ringen oder Ringsegmenten zusammengesetzt werden. Dann lassen sich die Düsenkanäle leicht, sauber und genau bearbeiten. Fig.3 zeigt ein solches Segmentstück als Beispiel, an dem die Düsenkanäle versetzt angearbeitet sind. Wählt man den Düsenquerschnitt rund, so kann der Düsenteil natürlich auch ebensogut aus einem Stück bestehen. An Stelle der Einsatzstücke nach Fig. 2 kann auch der ganz oder geteilt ausgeführte Düsenteil ausgewechselt werden, wenn ein Dorn von anderem Durchmesser verchromt werden soll.The nozzle part of the device can consist of individual rings or ring segments be put together. Then the nozzle channels can be easily, cleanly and accurately to edit. 3 shows such a segment piece as an example, on which the nozzle channels are offset. If you choose the nozzle cross-section round, the nozzle part of course also consist of one piece. Instead of the insert pieces after Fig. 2 can also be exchanged for the whole or part of the nozzle part, if a mandrel with a different diameter is to be chrome-plated.

Ein Beispiel für das Hartverchromen von Bohrungen zeigt Fig. 4. Soweit die Teile der Anordnung die gleichen sind wie in Fig. i, sind, sie mit den gleichen Hinweiszahlen versehen. Das Werkstück ist in der Fig. 4 mit i i, die Anode mit 12, die Vorrichtung mixt 13 bezeichnet. Die Spritzkanäle haben die gleiche Hinweiszahl 9 erhalten, wie in Fig. i. Auch diese Vorrichtung kann durch aufsetzbare Buchsen oder durch Auswechseln des Düsenteils für einen größeren Durchmesserbereich benutzbar gestaltet werden. Da nach dem beschriebenen Verfahren die Chromschicht gleichmäßig dick abgeschieden wird, kann eine Chromschicht von vorgeschriebener Dicke erzeugt werden. Die Werte für Stromdichte, Badtemperatur, Badkonzentration, Säuregehalt usw. sowie für Behandlungsdauer werden zweckmäßig durch Vorversuche oder aus Erfahrungswerten ermittelt. Dann kann .unter Gleichhaltung der übrigen genannten physikalischen und chemischen Bedingungen nur durch Einhalten einer bestimmten Einschaltzeit jede gewünschte Schichtdicke erzeugt werden. Es .ist somit möglich, beispielsweise Meßgeräte oder Werkzeuge mit einem bestimmten Untermaß vollständig fertig vorzubearbeiten und dann nur noch auf das Fertigmaß zu verchromen, ohne daß sie einer Nachbearbeitung, z. B. durch Schleifen, bedürfen. Dabei können sogar Maßabweichungen, die beim Vorbearbeiten entstanden sind, durch entsprechende Wahl der Dicke der Chromschicht ausgeglichen werden.An example for the hard chrome plating of bores is shown in Fig. 4. So much the parts of the arrangement are the same as in Fig. i, they are with the same Provide reference numbers. The workpiece is shown in Fig. 4 with i i, the anode with 12, the device mixes 13 denotes. The spray channels have the same reference number 9 obtained as in Fig. I. This device can also be fitted with sockets or can be used for a larger diameter range by exchanging the nozzle part be designed. Because according to the method described, the chrome layer is deposited evenly thick, a chromium layer may be prescribed Thickness can be generated. The values for current density, bath temperature, bath concentration, Acid content, etc., as well as the duration of treatment are expedient by means of preliminary tests or determined from experience. Then, while keeping the others equal mentioned physical and chemical conditions only by observing a certain Switch-on time any desired layer thickness can be generated. It is thus possible for example measuring devices or tools with a certain undersize completely ready to be finished and then only chrome-plated to the finished size without she a post-processing, z. B. by grinding, require. There may even be dimensional deviations, that arose during pre-machining, by choosing the thickness of the chrome layer accordingly be balanced.

Besonders bei dicken Chromschichten, wie sie dabei nötig sein können, muß jedoch die angelegte Spannung äußerst genau gleichbleibend gehalten werden, um die bekannten, mikroskopisch feinen Risse in der Chromschicht zu vermeiden,. Es ist nämlich zu vermuten, daß bei der Umwandlung von Ionen in metallisches Chrom erhebliche Wärmetönungen auftreten, die Spannungen in den Werkstoffen hervorrufen. Durch genaues Gleichhalten von Stromstärke und Spannung durch an sich bekannte Einrichtungen wird die Wärmeentwicklung und -abfuhr gleichmäßig und das Netzwerk mikroskopisch feiner Risse auf der Chromschicht vermieden. Bei dem beschriebenen Verfahren kommt die starke Bespülung durch die Spritzvorrichtung als für die Wärmeabfuhr nützlich hinzu. Diese reicht jedoch nicht ganz aus, um bei .dicken Chromschichten eine glatte, rißfreieOberfläche zuerzeugen. Deshalb müssen die modernsten Einrichtungen benutzt werden, um Netzschwankungen von der Verchromungsanlage fernzuhalten.Especially with thick chrome layers, as they can be necessary for this, however, the applied voltage must be kept extremely precisely constant, to avoid the well-known, microscopic cracks in the chrome layer. It can be assumed that during the conversion of ions into metallic chromium significant heat tones occur, which cause tension in the materials. By keeping current and voltage exactly the same by means of known devices the heat development and dissipation becomes uniform and the network microscopic fine cracks on the chrome layer avoided. In the process described comes the strong purging by the spray device as useful for heat dissipation added. However, this is not quite sufficient to achieve a smooth, to generate crack-free surface. Therefore the most modern facilities must be used to keep mains fluctuations away from the chrome-plating system.

Die Anwendung des Verfahrens ist nicht auf die in den Figuren dargestellten und vorstehend beschriebenen Beispiele beschränkt, sondern eignet sich für jede beliebige Werkstückgestalt, sofern die Spritzvorrichtung der Form entsprechend ausgebildet wird und die übrigen erwähnten Bedingungen eingehalten werden.The application of the method is not to those shown in the figures and examples described above, but is suitable for each Any workpiece shape, provided that the spray device is designed according to the shape and the other conditions mentioned are met.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for creating evenly thick chrome layers, characterized in that the electrolyte liquid during the metal deposition is sprayed onto the workpiece surface in sharp jets.

2. Procedure according to Claim i, characterized in that the bath liquid is in continuous circulation sucked in by a pump and perpendicular to the one to be chrome-plated through several nozzles Workpiece surface is sprayed: 3.

Method according to claims i and 2, characterized characterized that workpiece or device during the chrome plating process be kept in motion, so that the area to be chrome-plated by all spray nozzles is flushed evenly. q ..

Method according to claims i to 3, characterized in that; that by observing appropriate physical and chemical conditions under mere change of the treatment time chrome layers from certain, prescribed Thickness can be generated.

5. The method according to claims i to q., Characterized in that that voltage and current intensity during the metal deposition are known per se Means kept constant very precisely and thus surface cracks in the applied Metal layer can be avoided.

6. Device for performing the method according to claims i to 5, characterized in that a nozzle body from opposite the electrolyte resistant and electrically non-conductive material, z. B. made of plexiglass, is arranged between the anode and the workpiece, to which the electrolyte is fed under pressure will.

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that interchangeable Inserts or attachments for the nozzle body are arranged, which the treatment of Allow workpieces of different sizes.