DK161719B - Fremgangsmaade til elektroplettering - Google Patents

Description

i

DK 161719B

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til elektroplettering af metal, navnlig chrom, på et som katode i en strømkreds indkoblet arbejdsstykke, der med en på forhånd bestemt hastighed føres gennem en elektrolyt forbi strømkredsens anode, og hvor 5 strømtætheden mellem anoden og den del af arbejdsstykket, som passerer anoden, er afpasset på en sådan måde, at metal udfældes på denne del af arbejdsstykket.

Elektroplettering af metal på en katode fra en elektrolyt medfører 10 relativt vanskelige og navnlig følsomme processer, hvor små variationer i strømtætheden mellem anode og katode i elektrolytten kan give anledning til helt forskellige egenskaber i belægningen og vedhæftning til den belagte overflade.

15 Den foreliggende opfindelse vedrører en fremgangsmåde til at opnå en forbedret vedhæftning til den belagte overflade og til at forbedre tætheden af selve belægningen.

I årenes løb er der blevet udstedt et stort antal patenter, der 20 beskriver forskellige fremgangsmåder til at elektroplettere metalgenstande.

I tysk patentskrift nr. 484.206, som behandler forchromning, foreslås eksempelvis, at man indledningsvis skal lade det arbejdsstykke, 25 som skal forchromes, fungere som anode for at ætse den oprindelige overflade og derved få en bedre vedhæftning ved en derpå følgende elektroplettering med arbejdsstykket som katode. Dette er en i dag almindelig anvendt fremgangsmåde.

30 I tysk patentskrift nr. 923.405 hævdes endvidere, at man får en mere letpoleret chromoverflade, hvis man elektropletterer i perioder afbrudt af korte perioder, hvor man afbryder strømmen, men lader arbejdsstykket forblive i elektrolytten.

35 Schweizisk patentskrift nr. 498.941 beskriver en fremgangsmåde til forchromning af langstrakte genstande ved successive at forskyde disse gennem en anode.

Af svensk fremlæggelsesskrift nr. 310.970 fremgår det endvidere, at

DK 161719 B

2 det ved elektroplettering med f.eks. chrom er nødvendigt at regulere strømtætheden over hele det område, som skal pletteres, eftersom forskelle i areal, geometri eller tilgængelighed kan medføre, at strømtætheden ved visse delområder på katoden bliver så lav, at der 5 overhovedet ingen plettering sker der. Tværtimod advares der om, at man i stedet kan få en ætsning af specielt ugunstige del overflader. !

Af andet afsnit på side 3 i fremlæggelsesskriftet fremgår det, at I

man mener, at specielt støbejerns- og stålkatoder let kommer ud for ikke ønsket ætsning i chrompletteringsbade.

10

For at undgå de ovennævnte problemer foreslås det i det nævnte fremlæggelsesskrift, at man skal placere en hjælpeelektrode i nærheden af det område, hvor strømtætheden enten er for lav til at give en ønsket plettering, eller ved at den er for høj. giver en 15 plettering, som man ikke ønsker på netop den del flade. Hjælpeelektroden skal så være forbundet til en strømkilde, som er uafhængig af den strømkreds, der er forbundet mellem anode og katode.

Problemet med ætsning i chrombade med for lav strømtæthed er også 20 diskuteret i USA patentskrift nr. 4.062.741, hvor man foreslår at forbinde en beskyttelsesspænding på nogle få volt over sådanne genstande, som skal forblive i chrompletteringsbadet, selv efter at strømmen er afbrudt.

25 Den i praksis oftest forekommende fremgangsmåde har i øvrigt været, at man først har ætset den pågældende genstand med omvendt polaritet og derpå pletteret den i samme bad.

Den foreliggende opfindelse angår en ny fremgangsmåde, hvor såvel 30 vedhæftningen af den pletterede overfladebelægning som dennes kvalitet kan forbedres betydeligt, blandt andet ved at ætsningen og pletteringen flyttes nærmere hinanden i tid, og ved at polvendetek-nikken har kunnet undgås.

35 Fremgangsmåden ifølge opfindelsen bygger på i årenes løb samlede erfaringer med hensyn til elektroplettering, blandt andet verificeret i de ovenfor omtalte patentskrifter, men samtidigt frembyder den bagved liggende opfindelsestanke en helt uafhængig løsning på tidligere uløste problemer. Som allerede nævnt indledningsvis

DK 161719 B

3 vedrører fremgangsmåden ifølge opfindelsen elektroplettering af et metal, navnlig chrom, på et som katode fungerende arbejdsstykke, der med en på forhånd bestemt hastighed føres gennem en elektrolyt forbi en anode, ved hvilken udfældningen af metallerne bevirkes.

5

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen bygger på, at katoden kontinuerligt ætses, umiddelbart før den når anoden. Eftersom dette skal ske kontinuerligt, kan pol vendeteknikken, der iøvrigt har visse ulemper som allerede antydet, ikke anvendes.

10

Ifølge opfindelsen tilvejebringes denne kontinuerlige ætsning ved, at arbejdsstykket, umiddelbart før det passerer anoden, bringes til at passere et område i arbejdsstykkets længderetning, hvor strøm-tætheden er nedsat ved en afskærmning mod anoden, så at arbejds-15 stykket ætses på sin vej forbi afskærmningen, hvorefter metallet udfældes på arbejdsstykket ved den derpå følgende anode. Denne afskærmning kan enten være helt elektrisk isolerende eller forbundet i et strømkredsløb med katoden på en sådan måde, at strømtætheden giver en ætsning af katoden, når denne passerer den omhandlede 20 afskærmning. Fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan også udøves på en sådan måde, at flere par af ætsende afskærmninger og anoder anbringes efter hinanden i samme elektrolyt. Den pletterede belægnings kvalitet kan også forbedres ved, at afstanden mellem katode og ætsende afskærmning henholdsvis mellem katode og anode varierer 25 langs med en strækning, langs hvilken katoden forskydes forbi disse.

På denne måde kan strømtætheden og dermed graden af ætsning henholdsvis elektropletteringens tæthed varieres til ønsket værdi ved hvert punkt langs katodens overflade. Muligheden for at give den pletterede overflade forskellig hårdhed i forskellige dybder på 30 denne måde kan være af særlig værdi. Visse yderligere fordele kan også opnås, og hele ætsnings-pletteringsmetoden kan udføres ved undertryk.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen skal herefter beskrives nærmere i 35 forbindelse med nogle principskitser af anordninger bestemt til udøvelse af fremgangsmåden. I denne forbindelse kan det også nævnes, at fremgangsmåden ifølge opfindelsen er blevet afprøvet med godt resultat ved Statens Tekniska Forskningscentral i Helsingfors, prøvningsrapport MRG 1776.

DK 161719B

4 På tegningen viser fig. 1-5 principskitser, hvor sådanne konventionelle elementer som elektropletteringsbeholdere, måleanordninger og komplette elektriske koblingssystemer er helt udeladt eller kun antydet.

5 ί

Fig. 1 viser grundprincippet for fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

Et arbejdsstykke K er forbundet som katode i en strømkreds 1 med en strømkilde U. Kredsens anode er betegnet med 2 og elektrolytten med 3. Katoden K føres kontinuerligt fremad i retning af pilen V.

10 Umiddelbart inden arbejdsstykket K (katoden) når anoden 2, passerer den under et for opfindelsen ejendommeligt organ 4, der i sin i figuren viste grundform udgøres af en elektrisk isolerende beskyttelse eller afskærmning. Afstanden mel!em anoden 2 og katoden K og strømkilden U's spænding er væsentlige variable med hensyn til 15 pletteringen, medens afstanden a mellem den isolerende beskyttelse 4 og katoden K og afstanden B mellem beskyttelsen 4 og anoden 2 sammen med strømstyrken over anoden bestemmer ætsningen. Det er strømtæt-heden, som styrer såvel ætsning som plettering. Samtlige omtalte variable er værdier, som skal bestemmes empirisk. Ætsning finder 20 sted i området 10 og plettering i området 11.

Ved den i fig. 2 viste udførelsesform er det isolerende organ 4 erstattet af et elektrisk ledende organ 5, der således i praksis kommer til at fungere i samme strømkreds som anoden 2 og katoden K.

25 Dette medfører, at de tidligere nævnte variable skal justeres i afhængighed af de ved denne udførelsesform gældende forudsætninger.

I den i fig. 3 viste udførelsesform er et elektrisk ledende organ 6 til at intensivere ætsningen indkoblet i sin egen strømkreds 7 med 30 egen strømkilde. Bortset fra at de tidligere diskuterede variable skal gives andre værdier, gælder de tidligere diskuterede forhold også her.

Ved den i fig. 4 viste udførelsesform er et isolerende lag 8 anbragt 35 mellem anoden 2 og organet 6, som intensiverer ætsningen. Det skal bemærkes, at det isolerende lag 8 strækker sig et stykke ind mellem organet 6 og katoden K. Dette er ikke altid nødvendigt, men det kan undertiden være hensigtsmæssigt. Til organet 6 kan sluttes en strømkreds 7 som vist i fig. 3.

DK 161719 B

5

Fig. 5 viser en modifikation, hvor afstanden (A1-A2) mellem anode og katode og afstanden (al-a2) mellem det ætsningsintensiverende organ 5 (4) og katoden varierer langs med katodens bane forbi det nævnte organ og anoden. Organet 5 (4) kan bestå af et elektrisk ledende 5 organ 5 som i fig. 2 eller af et isolerende organ 4 som i fig. 1.

Ifølge denne udførelsesform er det muligt at påvirke ætsningsprocessen langs organet 5 (4) for at fremstille f.eks. pletteringer med gradvist forskellige egenskaber mellem bund- og overfladelagene.

10 De på tegningen viste varianter kan i stor udstrækning kombineres med hinanden for at opnå ønskede egenskaber i pletteringslaget. Man kan f.eks. anvende såvel et isolerende organ 4 som et elektrisk ledende organ 5 anbragt efter hinanden i arbejdsstykkets (katodens) bevægelsesretning.

15

Praktiske forsøg har vist, at kvaliteten af belægningen kan forøges stærkt ved at lade arbejdsstykket passere en anode, der er opdelt i flere dele af en isolerende og afskærmende beskyttelse, eller ved at anvende flere efter hinanden anbragte anoder med isolerende og 20 afskærmende beskyttelse mellem hinanden. Anoderne kan have forskel lige strømforsyningskilder og forskellige spændinger. Kvaliteten af belægningen kan også forbedres ved at give anoden ved enden en isolerende og afskærmende beskyttelse, som medfører en gradvist aftagende strømtæthed.

25 30 35

Claims (10)

1. Fremgangsmåde til elektroplettering af metal, navnlig chrom, på et som katode i en strømkreds indkoblet arbejdsstykke (K), der med 5 en på forhånd bestemt hastighed føres gennem en elektrolyt (3) forbi strømkredsens anode, og hvor strømtætheden mellem anoden (2) og den del af arbejdsstykket (K), som passerer anoden (2), er afpasset på en sådan måde, at metal (11) udfældes på denne del af arbejdsstykket (K), kendetegnet ved, at arbejdsstykket (K), umiddelbart 10 før det passerer anoden (2), bringes til at passere et område i arbejdsstykkets længderetning, hvor strømtætheden er nedsat ved en afskærmning (4) mod anoden, så at arbejdsstykket ætses (10) på sin vej forbi afskærmningen (4), hvorefter metallet (11) udfældes på arbejdsstykket (K) ved den derpå følgende anode (2). 15

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at arbejdsstykket (K) bringes til at passere en elektrisk isoleret afskærmning (4) anbragt umiddelbart før anoden (2) til opnåelse af den ønskede ætsning. 20

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at arbejdsstykket (K) bringes til, før det når anoden (2), at passere et elektrisk ledende organ (6), hvis konduktivitet er en sådan, at organet (6) sammen med anoden (2) og katoden (K) danner en strøm- 25 kreds, der frembringer en sådan strømtæthed mellem organet (6) og katoden (K), at katoden (K) ætses (10), når den passerer organet (6), før den når anoden (2), hvor metallet (11) udfældes.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der 30 som afskærmning umiddelbart før anoden (2) findes et organ (6), der er indkoblet i sin egen strømkreds (7) sammen med katoden (K), og at denne strømkreds (7) er således afpasset, at den resulterer i ætsning (10) af katoden (K), når den passerer organet (6).

5. Fremgangsmåde ifølge krav 3 eller 4, kendetegnet ved, at det elektrisk ledende organ (6) afgrænses fra anoden (2) ved hjælp af et elektrisk isolerende lag (8), som også strækker sig ind under det omhandlede organ (6). DK 161719B

6. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1-5, kendetegnet ved, at anoden (2) er anbragt således i forhold til arbejdsstykkets (K) bevægelsesretning, at afstanden (A1,A2) mellem anoden (2) og arbejdsstykket (K) varierer i arbejds- 5 stykkets (K) bevægelsesretning for derved at give en varierende strømtæthed mellem anoden (2) og arbejdsstykket (K).

7. Fremgangsmåde ifølge krav 6, kendetegnet ved, at afstanden (A1,A2) mellem anoden (2) og arbejdsstykket (K) aftager i 10 arbejdsstykkets bevægelsesretning.

8. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at afskærmningen (5), som frembringer ætsningen, er anbragt således, at afstanden (al,a2) mellem dette og 15 arbejdsstykket (K) varierer i arbejdsstykkets (K) bevægelsesretning.

9. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at arbejdsstykket (K) bringes til at passere under flere parvis anbragte afskærmninger (4), der bevirker 20 ætsning, og elektropletteringsanoder (2), og hvor ætsningen styres således, at laget (11) af elektroplettering på arbejdsstykket (K) vokser gradvist.

10. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1-9, 25 kendetegnet ved, at hele processen udføres ved undertryk. 30 35