EP0984082A1 - Process for coating of workpieces - Google Patents

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EP0984082A1
EP0984082A1 EP98116503A EP98116503A EP0984082A1 EP 0984082 A1 EP0984082 A1 EP 0984082A1 EP 98116503 A EP98116503 A EP 98116503A EP 98116503 A EP98116503 A EP 98116503A EP 0984082 A1 EP0984082 A1 EP 0984082A1
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EP
European Patent Office
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coating
particles
alloy
phosphorus
nickel
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Withdrawn
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EP98116503A
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Klaus Leo Wilbuer
Hans Hermann Dr. Urlberger
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MacDermid Enthone GmbH
Original Assignee
Enthone OMI Deutschland GmbH
Metallveredlung GmbH and Co KG
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Publication date
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Priority to DE59911058T priority patent/DE59911058D1/en
Priority to PCT/EP1999/006358 priority patent/WO2000012782A1/en
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D15/00—Electrolytic or electrophoretic production of coatings containing embedded materials, e.g. particles, whiskers, wires
    • C25D15/02—Combined electrolytic and electrophoretic processes with charged materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/56—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys
    • C25D3/562—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys containing more than 50% by weight of iron or nickel or cobalt

Definitions

  • the invention relates to a method for coating workpieces that to form a functional, in particular corrosion-resistant and wear-resistant, metallic coating at least phosphor and nickel-containing alloy is deposited from an electrolyte.
  • the invention further relates to a cover in this regard.
  • metallic coatings are used primarily for functional coating of workpieces in order to intended use of stress mechanisms due to suitable surface properties, such as hardness, Wear resistance, friction or thermal and chemical Consistency to take into account.
  • suitable surface properties such as hardness, Wear resistance, friction or thermal and chemical Consistency to take into account.
  • the production of such protective coatings is usually done by electroplating.
  • electrolytic deposition in which one Electrocrystallization takes place
  • external currentless electrochemical metal deposition which is a simple Immersion process without external power source and anodes.
  • metal deposition can be applied to both metallic and non-metallic workpiece surfaces can be applied.
  • the invention is based on the object of specifying a method for coating workpieces which, with a substantially higher installation rate of elemental phosphorus, enables increased wear resistance and hardness as well as improved corrosion-protection effect.
  • a coating in this regard is to be specified.
  • This object is achieved in a method of the type mentioned according to the invention characterized in that electrolytically an at least quaternary alloy with the components nickel, cobalt, tungsten and phosphorus is deposited as a coating.
  • Such a method enables due to the electrolytic deposition and the associated reductive reaction system at the interface between the electrolyte and the workpiece, an installation rate of Phosphorus in the metallic coating between 14 and 21 wt .-%.
  • the invention is also based on the surprising finding that through common cathodic deposition of nickel, cobalt, tungsten and Phosphorus is an alloy coating that is characterized by a high Excellent corrosion resistance and wear resistance.
  • non-metallic particles preferably carbides or carbide mixed crystals, in the metallic matrix of the coating is embedded around the Corrosion resistance, wear resistance and hardness additionally increase.
  • boron, silicon, tungsten, vanadium and / or Titanium carbide used. It is also advantageous if for this purpose particles with a grain size of 0.1 to 1.5 ⁇ m can be used. Alternatively, you can also ultrafine particles with diameters in the nanometer range or particles with a grain size of more than 1.5 ⁇ m depending on the desired Edge layer properties find application.
  • Another Characteristic of the invention are the particles in different Concentrations stored over the course of the thickness of the coating.
  • the Particles added to the electrolyte as a disperse phase and in the galvanic deposition built into the alloy deposit is mainly due to adsorption, electrostatic attraction and due to mechanical inclusion.
  • This will be useful the particles are suspended by moving the galvanic bath Electrolytes held. In a manner known per se, for example by Stirring or blowing air into the bath, it is possible to remove the particles in the To stay in balance.
  • To change the microporosity of the coating can, it is also appropriate to change the bath movement Concentration ratios of the particles in the alloy deposit influence.
  • Coloring pigments preferably made of titanium dioxide, so that self-colored coatings result, which have a high light and Ensure weather resistance.
  • a metallic coating is created by galvanic alloy deposition formed from 0.5 to 2.0 wt .-% tungsten, 1.0 to 2.0 wt .-% Cobalt, 15 to 20 wt .-% phosphorus and a remaining portion of nickel put together.
  • the metallic matrix of this alloy deposit shows also embedded non-metallic particles made of tetraborecarbide. This are during electrocrystallization due to mechanical inclusion, Adsorption or electrostatic attraction near the cathode in the Cover has been installed. For this purpose is in the Electrolytes used the tetraborarbide in the form of a deposition suspended fine powder, the particles having a grain size of 0.1 to 1.5 ⁇ m.
  • the particles are evenly concentrated in the electrolyte is suspended.
  • a differently concentrated Incorporation of the particles over the course of the thickness of the coating can be done by appropriate changes in the bath movement are caused.
  • the on the coating thus formed has a total of 30 to 39 Vol .-% of incorporated tetraborarbide.
  • the coating Due to the interaction of the components nickel, cobalt, tungsten, Phosphorus and boron carbide, the coating has high durability both against acidic and alkaline corrosion media as well as oxidizing Acids.
  • the salt spray test according to DIN 50 used for corrosion testing 021 resulted for harsher conditions with the addition of copper chloride an exposure of over 485 h with a coating thickness of 60 ⁇ m and a base material made of steel.
  • the coating thus fulfills the requirements according to RAL-RG 660 for level 4/4 hydraulics in pit construction.
  • the coating is also characterized by high wear resistance. With an average roughness depth of approx. 2 to 3 ⁇ m, the Wear resistance according to TABER under abrasive test criteria determined.
  • friction rollers of the type CS-10 came under a bearing load of 9.81 N for use.
  • the coating reached after in the deposition state 10,000 revolutions an average wear value of 2.71 mg / 1000 revolutions, as in particular from the course of the determined wear removal values according to TABER in mg / 1000 revolutions above the diagram showing revolutions U in the drawing is.
  • the running-in behavior of the friction rollers was not taken into account.
  • the wear value determined is below that for hard chrome coatings in accordance with RAL-RG 660 (1986) provided abrasion resistance of max. 5 mg / 1000 Revolutions.
  • electrolytically deposited conventional nickel-phosphorus alloys wear values from 11 to 13 mg / 1000 revolutions, while for electrolessly deposited coatings an average abrasion resistance of 20 to 22 mg / 1000 Revolutions.

Abstract

Workpiece coating comprises electrodeposition of a quaternary nickel-cobalt-tungsten-phosphorus alloy. An Independent claim is also included for a coating, especially produced by the above process, having the composition (by wt.) 0.5-2.0 % tungsten, 1.0-2.0 % cobalt, 15-20 % phosphorus and ≥ 10 % nickel.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten von Werkstücken, bei dem zur Bildung eines funktionellen, insbesonderen korrosionsbeständigen und verschleißfesten, metallischen Überzugs eine wenigstens phosphor- und nickelhaltige Legierung aus einem Elektrolyten abgeschieden wird. Die Erfindung bezieht sich ferner auf einen diesbezüglichen Überzug.The invention relates to a method for coating workpieces that to form a functional, in particular corrosion-resistant and wear-resistant, metallic coating at least phosphor and nickel-containing alloy is deposited from an electrolyte. The The invention further relates to a cover in this regard.

Metallische Überzüge dienen neben dekorativen Zwecken vor allem der funktionellen Beschichtung von Werkstücken, um den beim bestimmungsgemäßen Einsatz auftretenden Beanspruchungsmechanismen durch geeignete Oberflächeneigenschaften, wie beispielsweise Härte, Verschleißfestigkeit, Reibbeschaffenheit oder thermische und chemische Beständigkeit, Rechnung zu tragen. Die Herstellung derartiger Schutzüberzüge erfolgt üblicherweise durch galvanotechnische Abscheidung. Zu unterscheiden hierbei ist einerseits die elektrolytische Abscheidung, bei der eine Elektrokristallisation stattfindet, und andererseits die außenstromlose elektrochemische Metallabscheidung, bei der es sich um ein einfaches Tauchverfahren ohne äußere Stromquelle und Anoden handelt. Die Metallabscheidung kann bei beiden Verfahren sowohl auf metallische als auch nichtmetallische Werkstückoberflächen aufgebracht werden. Aufgrund einer hohen Konturentreue während der Abscheidung findet die außenstromlose Abscheidung insbesondere dann Anwendung, wenn bei Werkstücken mit komplexer Geometrie sehr enge Toleranzen einzuhalten sind. Der elektrolytischen Abscheidung sind in diesem Fall wegen der sich geometrieabhängig einstellenden Verteilung örtlicher Kathodenstromdichten deutliche Grenzen gesetzt. In addition to decorative purposes, metallic coatings are used primarily for functional coating of workpieces in order to intended use of stress mechanisms due to suitable surface properties, such as hardness, Wear resistance, friction or thermal and chemical Consistency to take into account. The production of such protective coatings is usually done by electroplating. To distinguish on the one hand is the electrolytic deposition, in which one Electrocrystallization takes place, and on the other hand the external currentless electrochemical metal deposition, which is a simple Immersion process without external power source and anodes. The In both processes, metal deposition can be applied to both metallic and non-metallic workpiece surfaces can be applied. Because of a the external currentless finds high contour accuracy during the deposition Deposition is particularly useful when using workpieces with complex geometries, very tight tolerances must be observed. The In this case electrolytic deposition is due to the geometry-dependent distribution of local cathode current densities set clear limits.

Zur Erzielung eines korrosionsbeständigen und verschleißfesten metallischen Überzugs ist es daher bekannt, höher phosphorhaltige Polylegierungen mit dem Grundmetall Nickel außenstromlos abzuscheiden. Versuche zeigten, daß eine mit dem Zusatz Cobalt in Anteilen von 0,5 bis 1,5 Gew.-% legierte Nickel-Cobalt-Phosphor-Beschichtung bei einem Phosphorgehalt zwischen 10 und 13 Gew.-% zu einer Erhöhung der Druckeigenspannung und der meßbaren Härte beizutragen vermag. Es ist ferner bekannt, daß der Phosphorgehalt in der Legierungsmatrix einen wesentlichen Einfluß auf die Passivierungseigenschaften eines metallischen Überzugs ausübt. So ergaben beispielsweise Korrosionstests, daß sich eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit bei Phosphorgehalten von 14 bis 21 Gew.-% erreichen läßt. Nachteilig bei der außenstromlosen Abscheidung von Metallüberzügen ist allerdings, daß aufgrund des Fehlens aufgeprägter Reaktionsmechanismen keine derartig hohen Phosphorgehalte erzielbar sind.To achieve a corrosion-resistant and wear-resistant metallic Coating it is therefore known to have higher phosphorus-containing poly alloys to deposit the base metal nickel without external current. Experiments showed that one alloyed with the addition of cobalt in proportions of 0.5 to 1.5% by weight Nickel-cobalt-phosphor coating with a phosphorus content between 10 and 13% by weight to increase the residual compressive stress and the measurable hardness. It is also known that the Phosphorus content in the alloy matrix has a significant influence on the Passivating properties of a metallic coating. So surrendered for example corrosion tests that improved Corrosion resistance with phosphorus contents from 14 to 21% by weight can be achieved. Disadvantageous in the case of deposition without external current Metal coatings, however, is more embossed due to the lack Reaction mechanisms no such high phosphorus contents can be achieved.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Beschichten von Werkstücken anzugeben, das bei einer wesentlich höheren Einbaurate an elementarem Phosphor eine erhöhte Verschleißfestigkeit und Härte sowie verbesserte korrosionsschützende Wirkung ermöglicht. Ferner soll ein diesbezüglicher Überzug angegeben werden.The invention is based on the object of specifying a method for coating workpieces which, with a substantially higher installation rate of elemental phosphorus, enables increased wear resistance and hardness as well as improved corrosion-protection effect. In addition, a coating in this regard is to be specified.

Diese Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß elektrolytisch eine zumindest quaternäre Legierung mit den Komponenten Nickel, Cobalt, Wolfram und Phosphor als Überzug abgeschieden wird.This object is achieved in a method of the type mentioned according to the invention characterized in that electrolytically an at least quaternary alloy with the components nickel, cobalt, tungsten and phosphorus is deposited as a coating.

Ein derartiges Verfahren ermöglicht aufgrund der elektrolytischen Abscheidung und der damit einhergehenden erzwungenen reduktiven Reaktionssystematik an der Grenzfläche zwischen Elektrolyt und Werkstück eine Einbaurate von Phosphor in den metallischen Überzug zwischen 14 und 21 Gew.-%. Der Erfindung liegt zudem die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß durch die gemeinsame kathodische Abscheidung von Nickel, Cobalt, Wolfram und Phosphor ein Legierungsüberzug gebildet wird, der sich durch eine hohe Korrosionsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit auszeichnet. Such a method enables due to the electrolytic deposition and the associated reductive reaction system at the interface between the electrolyte and the workpiece, an installation rate of Phosphorus in the metallic coating between 14 and 21 wt .-%. The The invention is also based on the surprising finding that through common cathodic deposition of nickel, cobalt, tungsten and Phosphorus is an alloy coating that is characterized by a high Excellent corrosion resistance and wear resistance.

Von besonderem Vorteil ist es, je nach funktioneller Verwendung des Überzugs eine Legierung mit wenigstens einer weiteren Komponente, vorzugsweise aus Zinn, Blei, Molybdän, Rhenium oder Vanadium, als Metallniederschlag kathodisch abzuscheiden. Auf diese Weise läßt sich beispielsweise eine den jeweiligen Anforderungen genügende Temperaturbeständigkeit, Lötfähigkeit, magnetische Permeabilität oder ein geeigneter Reibungskoeffizient erzielen.It is particularly advantageous, depending on the functional use of the Coating an alloy with at least one further component, preferably made of tin, lead, molybdenum, rhenium or vanadium, as To deposit metal deposit cathodically. In this way for example, one that meets the respective requirements Temperature resistance, solderability, magnetic permeability or a achieve a suitable coefficient of friction.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung werden nichtmetallische Teilchen, vorzugsweise Carbide oder Carbid-Mischkristalle, in die metallische Matrix des Überzugs eingelagert, um die Korrosionsbeständigkeit, Verschleißfestigkeit und Härte zusätzlich zu erhöhen. Vorteilhafterweise wird hierzu Bor-, Silicium-, Wolfram-, Vanadium- und/oder Titancarbid eingesetzt. Von Vorteil ist ferner, wenn zu diesem Zweck Teilchen mit einer Korngröße von 0,1 bis 1,5 µm verwendet werden. Alternativ können auch ultrafeine Teilchen mit Durchmessern im Nanometerbereich oder Teilchen mit einer Korngröße von mehr als 1,5 µm je nach gewünschten Randschichteigenschaften Anwendung finden. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die Teilchen dabei in unterschiedlichen Konzentrationen über den Verlauf der Dicke des Überzugs eingelagert. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, im Bereich des Überzugs, der dem Grundwerkstoff zugewandt ist, eine hohe und im Bereich der Oberfläche des Überzugs eine geringe Konzentration an eingelagerten Teilchen vorzusehen. Demzufolge kann die an den Stellen des Einbaus der Teilchen entstehende Mikroporosität des Überzugs gezielt an die jeweiligen Anforderungen angepaßt werden.According to a preferred development of the invention non-metallic particles, preferably carbides or carbide mixed crystals, in the metallic matrix of the coating is embedded around the Corrosion resistance, wear resistance and hardness additionally increase. Advantageously, boron, silicon, tungsten, vanadium and / or Titanium carbide used. It is also advantageous if for this purpose particles with a grain size of 0.1 to 1.5 µm can be used. Alternatively, you can also ultrafine particles with diameters in the nanometer range or particles with a grain size of more than 1.5 µm depending on the desired Edge layer properties find application. According to another Characteristic of the invention are the particles in different Concentrations stored over the course of the thickness of the coating. On in this way it is possible, for example, in the area of the coating which corresponds to the Base material is facing a high and in the area of the surface Coating to provide a low concentration of embedded particles. As a result, the resulting at the points of installation of the particles Microporosity of the coating specifically adapted to the respective requirements become.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden die Teilchen als disperse Phase dem Elektrolyten zugesetzt und bei der galvanischen Abscheidung in den Legierungsniederschlag eingebaut. Dieser Einbau ist vor allem auf Adsorption, elektrostatische Anziehung und mechanischen Einschluß zurückzuführen. Zweckmäßigerweise werden hierzu die Teilchen durch Bewegung des galvanischen Bades suspendiert im Elektrolyten gehalten. In an sich bekannter Weise, beispielsweise durch Rühren oder Lufteinblasen in das Bad, ist es dabei möglich, die Teilchen in der Schwebe zu halten. Um die Mikroporosität des Überzugs verändern zu können, ist es ferner zweckmäßig, durch Veränderung der Badbewegung die Konzentrationsverhältnisse der Teilchen im Legierungsniederschlag zu beeinflussen. Mit der Erfindung wird weiterhin vorgeschlagen, daß zusätzlich färbende Pigmente, vorzugsweise aus Titandioxid, eingelagert werden, so daß sich eigengefärbte Überzüge ergeben, die eine hohe Licht- und Wetterbeständigkeit sicherstellen.According to a further advantageous development of the invention, the Particles added to the electrolyte as a disperse phase and in the galvanic deposition built into the alloy deposit. This Installation is mainly due to adsorption, electrostatic attraction and due to mechanical inclusion. This will be useful the particles are suspended by moving the galvanic bath Electrolytes held. In a manner known per se, for example by Stirring or blowing air into the bath, it is possible to remove the particles in the To stay in balance. To change the microporosity of the coating can, it is also appropriate to change the bath movement Concentration ratios of the particles in the alloy deposit influence. With the invention it is further proposed that in addition Coloring pigments, preferably made of titanium dioxide, so that self-colored coatings result, which have a high light and Ensure weather resistance.

Zur Lösung der oben genannten Aufgabe wird erfindungsgemäß außerdem ein korrosionsbeständiger und verschleißfester Überzug vorgeschlagen, der insbesondere durch das zuvor beschriebene Verfahren herstellbar ist und sich durch eine Zusammensetzung aus im wesentlichen

  • 0,5 bis 2,0 Gew.-% Wolfram
  • 1,0 bis 2,0 Gew.-% Cobalt
  • 15 bis 20 Gew.-% Phosphor und wenigstens
  • 10 Gew.-% Nickel
    • auszeichnet. Um insbesondere die Verschleißfestigkeit weiter zu erhöhen, wird schließlich vorgeschlagen, daß Borcarbid mit einem Volumenanteil von 30 bis 39 % in die metallische Matrix des Überzugs eingelagert ist.To achieve the above-mentioned object, a corrosion-resistant and wear-resistant coating is also proposed according to the invention, which can be produced in particular by the method described above and is essentially composed of one
  • 0.5 to 2.0 wt% tungsten
  • 1.0 to 2.0 wt% cobalt
  • 15 to 20% by weight of phosphorus and at least
  • 10 wt% nickel
    • distinguished. Finally, in order to further increase wear resistance in particular, it is proposed that boron carbide with a volume fraction of 30 to 39% be embedded in the metallic matrix of the coating.

    Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Gegenstände der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles. In der zugehörigen Zeichnung zeigt die einzige Figur die Abriebbeständigkeit nach TABER für einen Nickel-Phosphor-Cobalt-Wolfram-Borcarbid-Überzug in einem Balkendiagramm.Further details, features and advantages of the objects of the invention emerge from the following description of a preferred Embodiment. In the accompanying drawing shows the only figure abrasion resistance according to TABER for a nickel-phosphorus-cobalt-tungsten-boron carbide coating in a bar chart.

    Durch galvanische Legierungsabscheidung wird ein metallischer Überzug gebildet, der sich aus 0,5 bis 2,0 Gew.-% Wolfram, 1,0 bis 2,0 Gew.-% Cobalt, 15 bis 20 Gew.-% Phosphor und einem restlichen Anteil an Nickel zusammensetzt. Die metallische Matrix dieses Legierungsniederschlags weist zudem eingelagerte nichtmetallische Teilchen aus Tetraborcarbid auf. Diese sind während der Elektrokristallisation durch mechanischen Einschluß, Adsorption oder elektrostatische Anziehung in der Nähe der Kathode in den Überzug eingebaut worden. Zu diesem Zweck befindet sich in dem zur Abscheidung verwendeten Elektrolyten das Tetraborcarbid in Form eines suspendierten feinen Pulvers, wobei die Teilchen eine Korngröße von 0,1 bis 1,5 µm aufweisen. Durch eine geeignete Badbewegung, beispielsweise mittels mechanischen Rührens, werden dabei die Teilchen gleichmäßig konzentriert in dem Elektrolyten in der Schwebe gehalten. Ein unterschiedlich konzentrierter Einbau der Teilchen über den Verlauf der Dicke des Überzugs kann durch geeignete Veränderung der Badbewegung hervorgerufen werden. Der auf diese Weise gebildete Überzug weist insgesamt einen Anteil von 30 bis 39 Vol.-% an inkorporiertem Tetraborcarbid auf.A metallic coating is created by galvanic alloy deposition formed from 0.5 to 2.0 wt .-% tungsten, 1.0 to 2.0 wt .-% Cobalt, 15 to 20 wt .-% phosphorus and a remaining portion of nickel put together. The metallic matrix of this alloy deposit shows also embedded non-metallic particles made of tetraborecarbide. This are during electrocrystallization due to mechanical inclusion, Adsorption or electrostatic attraction near the cathode in the Cover has been installed. For this purpose is in the Electrolytes used the tetraborarbide in the form of a deposition suspended fine powder, the particles having a grain size of 0.1 to 1.5 µm. By a suitable bath movement, for example by means of mechanical stirring, the particles are evenly concentrated in the electrolyte is suspended. A differently concentrated Incorporation of the particles over the course of the thickness of the coating can be done by appropriate changes in the bath movement are caused. The on the coating thus formed has a total of 30 to 39 Vol .-% of incorporated tetraborarbide.

    Durch das Zusammenwirken der Komponenten Nickel, Cobalt, Wolfram, Phosphor und Borcarbid weist der Überzug eine hohe Beständigkeit sowohl gegenüber sauren und alkalischen Korrosionsmedien als auch oxidierenden Säuren. Der zur Korrosionsprüfung verwendete Salznebeltest nach DIN 50 021 ergab für verschärfte Bedingungen unter Beifügung von Kupferchlorid eine Exposition von über 485 h bei einer Dicke des Überzugs von 60 µm und einem Grundwerkstoff aus Stahl. Der Überzug erfüllt damit die Anforderungen gemäß RAL-RG 660 für die Stufe 4/4 Hydraulik im Grubenausbau.Due to the interaction of the components nickel, cobalt, tungsten, Phosphorus and boron carbide, the coating has high durability both against acidic and alkaline corrosion media as well as oxidizing Acids. The salt spray test according to DIN 50 used for corrosion testing 021 resulted for harsher conditions with the addition of copper chloride an exposure of over 485 h with a coating thickness of 60 µm and a base material made of steel. The coating thus fulfills the requirements according to RAL-RG 660 for level 4/4 hydraulics in pit construction.

    Der Überzug zeichnet sich weiterhin durch eine hohe Verschleißfestigkeit aus. Bei einer gemittelten Rauhtiefe von ca. 2 bis 3 µm wurde die Verschleißfestigkeit nach TABER unter schürfverschleißenden Prüfkriterien ermittelt. Hierzu kamen Reibrollen vom Typ CS-10 unter eine Auflagelast von 9,81 N zum Einsatz. Der Überzug erreichte im Abscheidungszustand nach 10.000 Umdrehungen einen durchschnittlichen Verschleißwert von 2,71 mg/1000 Umdrehungen, wie insbesondere aus dem den Verlauf der ermittelten Verschleiß-Abtragswerte nach TABER in mg/1000 Umdrehungen über den Umdrehungen U zeigenden Diagramm in der Zeichnung ersichtlich ist. Das Einlaufverhalten der Reibrollen wurde dabei nicht berücksichtigt. Der ermittelte Verschleißwert liegt unterhalb der für Hartchrom-Überzüge gemäß RAL-RG 660 (1986) vorgesehen Abriebbeständigkeit von max. 5 mg/1000 Umdrehungen. Im Vergleich hierzu erreichen elektrolytisch abgeschiedene konventionelle Nickel-Phosphor-Legierungen Verschleißwerte von 11 bis 13 mg/1000 Umdrehungen, während für außenstromlos abgeschiedene Überzüge durchschnittlich eine Abriebbeständigkeit von 20 bis 22 mg/1000 Umdrehungen zu verzeichnen ist. The coating is also characterized by high wear resistance. With an average roughness depth of approx. 2 to 3 µm, the Wear resistance according to TABER under abrasive test criteria determined. For this purpose, friction rollers of the type CS-10 came under a bearing load of 9.81 N for use. The coating reached after in the deposition state 10,000 revolutions an average wear value of 2.71 mg / 1000 revolutions, as in particular from the course of the determined wear removal values according to TABER in mg / 1000 revolutions above the diagram showing revolutions U in the drawing is. The running-in behavior of the friction rollers was not taken into account. The The wear value determined is below that for hard chrome coatings in accordance with RAL-RG 660 (1986) provided abrasion resistance of max. 5 mg / 1000 Revolutions. In comparison, electrolytically deposited conventional nickel-phosphorus alloys wear values from 11 to 13 mg / 1000 revolutions, while for electrolessly deposited coatings an average abrasion resistance of 20 to 22 mg / 1000 Revolutions.

    Durch das zuvor beschriebene Verfahren und den dadurch herstellbaren metallischen Überzug wird damit nicht zuletzt den zunehmenden Anforderungen an die chemische und mechanische Beständigkeit beschichteter Werkstückoberflächen Rechnung getragen.By the method described above and the producible thereby metallic coating will not least be the increasing Chemical and mechanical resistance requirements coated workpiece surfaces.

    Claims (12)

    Verfahren zum Beschichten von Werkstücken, bei dem zur Bildung eines funktionellen, insbesondere korrosionsbeständigen und verschleißfesten, metallischen Überzugs eine wenigstens phosphor- und nickelhaltige Legierung aus einem Elektrolyten abgeschieden wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß elektrolytisch eine zumindest quaternäre Legierung mit den Komponenten Nickel, Cobalt, Wolfram und Phosphor als Überzug abgeschieden wird.    Process for coating workpieces, in which an alloy containing at least phosphorus and nickel is deposited from an electrolyte to form a functional, in particular corrosion-resistant and wear-resistant, metallic coating,
    characterized,
    that an at least quaternary alloy with the components nickel, cobalt, tungsten and phosphorus is deposited electrolytically as a coating.         Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je nach funktioneller Verwendung des Überzugs eine Legierung mit wenigstens einer weiteren Komponente, vorzugsweise aus Zinn, Blei, Molybdän, Rhenium oder Vanadium, als Metallniederschlag kathodisch abgeschieden wird.A method according to claim 1, characterized in that depending on functional use of the coating an alloy with at least a further component, preferably made of tin, lead, molybdenum, Rhenium or vanadium, deposited as a metal deposit cathodically becomes. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nichtmetallische Teilchen, vorzugsweise Carbide oder Carbid-Mischkristalle, in die metallische Matrix des Überzugs eingelagert werden.A method according to claim 1 or 2, characterized in that non-metallic particles, preferably carbides or carbide mixed crystals, embedded in the metallic matrix of the coating become. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Bor-, Silicium-, Wolfram-, Vanadium- und/oder Titancarbid eingesetzt wird.A method according to claim 3, characterized in that boron, silicon, Tungsten, vanadium and / or titanium carbide is used. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß Teilchen mit einer Korngröße von 0,1 bis 1,5 µm verwendet werden.A method according to claim 3 or 4, characterized in that Particles with a grain size of 0.1 to 1.5 microns can be used. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen in unterschiedlichen Konzentrationen über den Verlauf der Dicke des Überzugs eingelagert werden.Method according to one of claims 3 to 5, characterized in that that the particles in different concentrations over the course the thickness of the coating. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen als disperse Phase dem Elektrolyten zugesetzt und bei der galvanischen Abscheidung in den Legierungsniederschlag eingebaut werden. Method according to one of claims 3 to 6, characterized in that that the particles are added to the electrolyte as a disperse phase and galvanic deposition built into the alloy deposit become. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß durch Bewegen des galvanischen Bades die Teilchen suspendiert im Elektrolyten gehalten werden.A method according to claim 7, characterized in that by Moving the electroplating bath suspended the particles in the Electrolytes are kept. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch Veränderung der Badbewegung die Konzentrationsverhältnisse der Teilchen im Legierungsniederschlag beeinflußt werden.A method according to claim 8, characterized in that Changing the bath movement the concentration ratios of the Particles in the alloy deposit are affected. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich färbende Pigmente, vorzugsweise aus Titandioxid, eingelagert werden.Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that that additionally coloring pigments, preferably of titanium dioxide, be stored. Überzug, der insbesondere durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 herstellbar ist,
    gekennzeichnet durch
    eine Zusammensetzung aus im wesentlichen 0,5 bis 2,0 Gew.-% Wolfram 1,0 bis 2,0 Gew.-% Cobalt 15 bis 20 Gew.-% Phosphor und wenigstens 10 Gew.-% Nickel.     Cover which can be produced in particular by the method according to one of Claims 1 to 10,
    marked by
    a composition of essentially 0.5 to 2.0 wt% tungsten 1.0 to 2.0 wt% cobalt 15 to 20 wt .-% phosphorus and at least 10 wt% nickel.     Überzug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß Borcarbid mit einem Volumenanteil von 30 bis 39 % in die metallische Matrix eingelagert ist.Coating according to claim 11, characterized in that boron carbide with a volume fraction of 30 to 39% in the metallic matrix is stored.
    EP98116503A 1998-09-01 1998-09-01 Process for coating of workpieces Withdrawn EP0984082A1 (en)

    Priority Applications (7)

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