EP1022374A1 - Elektrisches Bügeleisen und Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Bügeleisens - Google Patents

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EP1022374A1
EP1022374A1 EP99101175A EP99101175A EP1022374A1 EP 1022374 A1 EP1022374 A1 EP 1022374A1 EP 99101175 A EP99101175 A EP 99101175A EP 99101175 A EP99101175 A EP 99101175A EP 1022374 A1 EP1022374 A1 EP 1022374A1
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soleplate
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nickel
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Antonio Rebordosa Rius
Miguel Vasquez Palma
Juan Carlos Coronado Sanz
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    • D06F—LAUNDERING, DRYING, IRONING, PRESSING OR FOLDING TEXTILE ARTICLES
    • D06F75/00—Hand irons
    • D06F75/38—Sole plates

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Bügeleisen mit einem aus siliziumhaltigen Aluminiumguß hergestellten und mit einer elektrischen Heizung versehenen Bügeleisenblock (1) mit einer plattenförmigen Bügeleisensohle (3) aus siliziumarmen Aluminium, die an dem Bügeleisenblock wärmeleitend befestigt ist. Um einerseits von den Vorteilen der Aluminiumsohle der guten Formbarkeit und Wärmeleitfähigkeit zu profitieren und anderseits eine hohe Korrosionsbeständigkeit, Verschleißbeständigkeit und ausgezeichnete Härte bei wirtschaftlicher Herstellbarkeit zu erzielen, wird vorgeschlagen, daß die Bügeleisensohle eine nickel- und/oder chromenthaltende Beschichtung (7) aufweist, die galvanisch-elektrolytisch an der Bügeleisensohle abgeschieden ist, die eine Dicke von mehr als 40µm aufweist und die nach außen zur abgewandten Seite der Aluminiumbügelseisensohle hin im Härtegrad ansteigend strukturiert (8,9,10) ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen elektrischen Bügeleisens. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Bügeleisen mit einem aus siliziumhaltigen Aluminiumguß hergestellten und mit einer elektrischen Heizung versehenen Bügeleisenblock mit einer plattenförmigen Bügeleisensohle aus siliziumarmen Aluminium, die an dem Bügeleisenblock wärmeleitend befestigt ist und ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Bügeleisens.
Aus der US-PS 2,846,793 ist ein elektrisches Bügeleisen bekannt, das einen Aluminiumbügeleisenblock aufweist, an dem ein Bügeleisenschuh aus Kohlenstoffstahl befestigt ist. Der Bügeleisenschuh ist mit einer Nickel- und einer Chromschicht versehen. In nachteiliger weise genügt vernickelter und verchromter Kohlenstoffstahl den Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit insbesondere in den Dampfaustrittsöffnungen eines Dampfbügeleisens nicht.
Eine Bügeleisensohle aus Stahl bietet sich grundsätzlich an, da eine relativ hohe Grundhärte gegeben ist und der Wärmeausdehnungskoeffizient, der die Neigung der Bügeleisensohle zur Verformung unter dem Einfluß der Bügeleisenwärme bestimmt, gering ist. Eine Rißbildung in einer Beschichtung der Stahlsohle ist daher weniger wahrscheinlich. Demgegenüber weist ein Bügeleisen mit Stahlsohle eine höhere Verlustleistung auf, da diese vergleichsweise zu Aluminium schlechter die Wärme leitet. Zudem sind die Formbarkeit und Stanzbarkeit weniger gut möglich. Dieser Nachteil wiegt umso schwerer, da die Anforderungen an präzise ausgeformten Vertiefungen mit vorher festgelegten Abrundungsradien und die Ausbildung von Öffnungen der Bügeleisensohle zunehmen.
Es ist ebenfalls bereits bekannt, die Bügeleisensohle eines elektrischen Bügeleisens mit einem Plasma- bzw. Flammspritzverfahren mit Nickel zu beschichten, so daß die Kratzfestigkeit der Bügeleisensohle verbessert wird. In nachteiliger Weise ist diese Art der Beschichtung nur mit großem Aufwand herstellbar und erfordert in der Regel eine mechanische Vor- und Nachbehandlung durch Strahlen- und Schleppschleifen, um einerseits eine ausreichende Schichthaftung und andererseits die erforderliche Glätte im Endzustand zu erreichen.
Aus der EP 0 754 256 ist bereits ein elektrisches Bügeleisen der eingangs genannten Art bekannt. Dieses Bügeleisen weist einen Bügeleisenblock aus siliziumhaltigen Aluminiumguß auf, der mit einer plattenförmigen Bügeleisensohle aus siliziumarmen Aluminium wärmeleitend verbunden ist. In diesem Fall wird die Bügeleisensohle eloxiert, wodurch die Oberfläche der Bügeleisensohle in eine Aluminiumoxidschicht umgewandelt wird. Es hat sich jedoch gezeigt, daß dieser Art der Oberflächenbehandlung hinsichtlich der maximal mit vertretbarem Aufwand erzielbaren Kratzfestigkeit und Härte Grenzen gesetzt sind.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektrisches Bügeleisen und ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Bügeleisens der eingangs genannten Art bereitzustellen, das die Vorteile der guten Formbarkeit und Wärmeleitfähigkeit einer Aluminiumbügeleisensohle erfüllt und gleichzeitig den Anforderungen, wie Korrosionsbeständigkeit, Verschleißbeständigkeit, ausgezeichnete Härte bei einer wirtschaftlichen Herstellbarkeit genügt.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des elektrischen Bügeleisens mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird eine Bügeleisensohle aus siliziumarmen Aluminium verwendet. Es hat sich gezeigt, daß eine galvanisch-elektrolytische Beschichtung auf einem siliziumarmen Aluminium mit geringerem Vorbehandlungsaufwand möglich ist, und gleichzeitig eine sehr optimale Beschichtungsgüte erreicht wird. Im Gegensatz zur außenstromlosen, autokatalytisch-chemischen Galvanisierung werden erfindungsgemäß mit Außenstrom (an den Elektroden des Galvanikbades) elektrolytisch, Metalle bzw. deren Legierungen auf der Aluminiumbügeleisensohle abgeschieden. Z.B. Nickel und/oder Chrom erlauben eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit bei gleichzeitig hoher Härte. Eine Beschichtungsdicke von mehr als 40 µm ist erforderlich, um die Eindrückbarkeit einer an sich harten Beschichtung auf dem verhältnismäßig weichen Aluminium zu verhindern. In vorteilhafter Weise steigt die Härte ausgehend von der Aluminiumbügeleisensohle zur Außenseite der Beschichtung stufenweise oder kontinuierlich an. Nur durch diesen nach außen an der Bügeleisensohle hin ansteigenden Härtegradienten, ist für die jeweils darüber bzw. weiter außen liegende Schicht der Beschichtung eine ausreichende Tragfähigkeit bzw. partielle Flächenpreßbarkeit gegeben, so daß eine letztlich ausgezeichnete Härte und Kratzfestigkeit ohne Rißbildung in der Beschichtung möglich sind.
Vorteilhafterweise wird mit den Merkmalen des Anspruchs 2 die Beschichtung aus einer oder mehreren Einzelschichten gebildet, wobei diese Reinnickel-, sowie Nickellegierungen mit Schwefel, Phosphor, Kobalt, Eisen, Schwefel und Eisen und/oder Wolfram, und/oder Chrom (insbesondere als Endschicht) aufweisen. Aufgrund des verhältnismäßig geringen wirtschaftlichen Aufwandes, der mit der Abscheidung (mit Außenstrom) von Nickel- oder Legierungen einhergeht, ist es vorteilhaft, einen Großteil der Beschichtung mit diesen auszubilden. Die Nickelverbindungen bzw. -legierungen mit Schwefel, mit Phosphor, mit Eisen, zusammen mit Eisen, mit Schwefel und Eisen oder mit Wolfram erlauben die Erzeugung von im Vergleich zu Reinnickel unterschiedlich härteren Schichten bei ebenfalls variierender Korrosionsbeständigkeit, so daß auf der Grundlage von jeweils einer Nickelverbindung eine im Härtegrad ansteigende Beschichtungsstruktur wirtschaftlich herstellbar ist. Es versteht sich, daß die hier angegebenen Nickelverbindungen bzw. Nickellegierungen nur hinsichtlich ihrer Hauptbestandteile und nicht hinsichtlich ihrer chemischen Verbindung dargestellt werden. So ist z. B. die hier verwendete Nickel-Schwefel-Legierung eine Nickellegierung mit Nickelsulfid.
In vorteilhafter Weise sind gemäß Anspruch 3 eine erste Schicht aus Reinnickel und eine zweite Schicht aus einer Nickellegierung vorgesehen. Reinnickel, also Nickel ohne irgendwelche Beimischungen von z. B. Schwefel oder Phosphor, weist eine hohe Duktilität bei gleichzeitig gegenüber einer Aluminiumoberfläche gering ansteigender Härte auf, so daß die Neigung zur Rißbildung unter Belastung verhindert wird. Die Ausgangshärte der Aluminiumoberfläche von in der Regel < oder = 50 HV wird durch die Reinnickelschicht auf > 150 HV gesteigert. Die Härtedifferenz zwischen beiden Schichten ist < oder im Bereich 200 HV, so daß die Reinnickelschicht die erste tragfähige Schicht bildet. Für die zweite Schicht wird vorzugsweise eine Nickel/Schwefellegierung gewählt, wobei aufgrund dieses im Korrosionspotential weniger edlen Metalls im Vergleich zum Reinnickel eine höhere Korrosionsbeständigkeit durch Potentialbildung erzielt wird. Zudem läßt sich durch diese Nickelschwefellegierung eine Endhärte von > oder = 400 HV erzielen, so daß die Härtedifferenz vom Reinnickel zum Nickel/Schwefel ebenfalls ausreichend ist. Eine dritte Schicht aus Chrom erhöht das das Gesamthärteverhalten der Beschichtung nochmals auf etwa > oder = 800 HV, so daß im Ergebnis eine ausgezeichnete Kratzfestigkeit erreicht ist. Die Chromschicht ist als äußerste Schicht auch in sofern vorteilhaft, als daß unter Wärmeeinwirkung bei Bügeleisen bis 300 Grad Celsius keine Verfärbungen oder ein Anlaufen geschehen. Darüberhinaus erhöhtt die Chromschicht ebenfalls den Korrosionsschutz.
Vorteilhafterweise ist die Beschichtung in ihrem Härtegrad so strukturiert, daß die erste Schicht eine Härte von zumindest > oder = 150 HV, die zweite Schicht eine Härte von > oder = 350 HV und eine dritte bzw. an der Bügeleisensohle äußerste Schicht eine Härte von > oder = 550 HV, insbesondere > 700 HV aufweist. Diese ansteigende Härte im Beschichtungsaufbau ist notwendig, da auf Aluminium mit geringer Härte aufgalvanisiert wird und somit ein insgesamt tragfähiger Schichtaufbau gegeben ist. Es hat sich gezeigt, daß zur Erreichung einer ausgezeichneten Kratzfestigkeit die Härteunterschiede zwischen einander angrenzenden Schichten bestimmte Grenzen nicht überschreiten dürfen, damit eine Rißbildung unter Wärmebelastung vermieden wird. Idealerweise sollte der Härteunterschied zwischen dem Aluminiumgrundmaterial der Bügeleisensohle und der ersten Schicht nicht größer als 250 HV, der Härteunterschied zwischen der ersten und zweiten Unterschicht nicht größer als 350 HV und der Härteunterschied zwischen der zweiten und dritten Schicht nicht größer als 500 HV sein, so daß eine tragfähige Struktur, die nicht zur Rißbildung neigt, gegeben ist. Die erste Schicht ist nur moderat härtesteigernd ausgelegt und hauptsächlich auf die Duktilität hin optimiert, damit sich denoch einstellende Risse auf keinen Fall bis auf das Aluminium durchziehen und so zur Korrosion führen können. Die zweite Schicht hat eine korrosionschutzsteigernde und einebnende Bedeutung. Eine mechanische Vor- und Nachbehandlung, wie beim Plasmaspritzen oder eloxieren notwendig entfällt somit. Die äußerste Schicht muß schließlich optisch hochwertig bleiben und möglichst hart sein. Daher erklärt sich, daß die erste Schicht noch wenig hart, die äußerste Schicht jedoch sehr hart ist. Manche Beschichtungen kommen auch mit weniger verschiedenen Schichten aus und vereinen die obigen Eigenschaften zu einem gewissen Grad in sich.
Vorteilhafterweise ist die äußerste oder dritte Schicht der Beschichtung eine Chromschicht, die eine Härte von zwischen 700 HV und 1100 HV aufweist. Somit genügt die Bügeleisensohle den größten Kratzbeanspruchungen beim Bügeln auch unter Wärmeeinwirkung.
Vorteilhafterweise weist die Beschichtung eine erste Schicht mit einer Dicke von 10 bis 70 µm, insbesondere 50 µm, eine zweite Schicht mit ebenfalls einer Dicke von 10 bis 70 µm, insbesondere 50 µm und eine dritte Schicht mit einer Dicke von 10 bis 50 µm auf. Ideal sind die erste Schicht und die zweite Schicht jeweils 50 um und die dritte Schicht 20 µm dick. Nachdem Aluminium einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von etwa 24 x 10-6/K, Nickel einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von etwa 13 x 10-6/K und Chrom einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von etwa 7 x 10-6/K aufweist, ist der Schichtaufbau der Beschichtung nach außen zu einem abfallenden Wärmeausdehnungskoeffizienten hin konzipiert. Die Bruchdehnungswerte der Überzugsmetalle nehmen in Richtung des Grundmaterials (Aluminium) zu, so daß Wärmespannungen infolge eines Bimetalleffektes zu keinen Rissen, insbesondere in der ersten Nickelschicht führen. Dementsprechend sind die Schichtdicken so optimiert, daß eine maximale Haltbarkeit der galvanischen Beschichtung gegeben ist. Angesichts der Tatsache, daß mit Außenstrom galvanisch-elektrolytisch aufgetragene Beschichtungen in der Regel, z. B. an Kanten, dicker aufgetragen werden als in mittleren Bereichen von ununterbrochenen Flächen, sofern keine Maßnahmen zur Optimierung der primären Stromverteilung für eine gleichmäßige Schichtdicke getroffen werden, beziehen sich die Angaben der Schichtdicken auf einen mittleren flächigen Abschnitt der Bügeleisensohle, der nicht unmittelbar an Öffnungen, Rändern und ggf. Vertiefungen angrenzt.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung weist die Beschichtung eine Gesamticke von > 60 µm auf. Im Gegensatz zu bisherigen beschichteten Bügeleisensohlen aus Stahl, bei denen eine Beschichtungsdicke von weniger als 40 µm verwendet wird, gewährleistet eine zumindest 40 µm oder besser zumindest 60 oder 80 µm dicke Beschichtung der Bügeleisensohle die gestellten hohen Anforderungen bei einer galvanisch-elektrolytisch erzeugten Schicht aus Aluminium.
Die Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 9 gelöst.
In vorteilhafter Weiterbildung des Verfahrens nach Anspruch 10 wird die Bügeleisensohle zur Nickelbeschichtung mittels der galvanisch-elektrolytischen Abscheidung in ein Elektrolysebad mit an den Elektroden anzulegenden Außenstrom eingetaucht, bei dem eine aus nicht-leitendem Material, z. B. Kunststoff, bestehende Blende derart angeordnet ist, daß die abgeschiedene Schicht in ihrer Dicke gleichmäßig über die Fläche der Bügeleisensohle verteilt ist.
Aus ähnlichen Gründen wird zur galvanisch-elektrolytischen Abscheidung einer Chromschicht die Bügeleisensohle in ein Elektrolysebad eingetaucht, derart, daß eine Formanode (also in Ihrer Form der Bügeleisensohle angepaßt) vor der Bügeleisensohle angeordnet ist und damit eine im wesentlichen homogene Schichtstärke abgeschieden wird.
Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele und anhand der Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Es zeigen:
Fig. 1
Eine Schnittdarstellung durch den Bügeleisenblock mit befestigter Bügeleisensohle im Bereich einer Dampfaustrittsöffnung, und
Fig. 2
eine Schnittdarstellung eines Ausschnittes der Bügeleisensohle mit Beschichtung.
Die Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt einer Schnittdarstellung durch den unteren Bereich eines Dampfbügeleisens, also den Bereich des Dampfbügeleisens, der dem Bügelgut im Gebrauch an nächsten ist. Es ist ein Bügeleisenblock 1 vorgesehen, der zur besseren Gießbzw. Entformbarkeit aus siliziumhaltigen Aluminiumguß hergestellt ist. In den Bügeleisenblock wird eine elektrische Widerstandsheizung 2 mit eingegossen. In dem Bügeleisenblock sind zudem Vertiefungen und Kanäle für die Dampfkammer und die Dampfweiterleitung ausgebildet (in Fig. 1 nicht dargestellt). An den Bügeleisenblock 1 ist in guter wärmeleitender Verbindung die Bügeleisensohle 3 befestigt. Die gute wärmeleitende Verbindung wird bevorzugt durch einen Silikonklebstoff 4 hergestellt. Die Bügeleisensohle 3 besteht aus siliziumarmen Aluminium, das nicht nur vorteilhaft hinsichtlich des geringen Gewichtes, der guten Stanz- und Umformbarkeit und der guten Wärmeleitfähigkeit ist, sondern auch durch den geringen Siliziumanteil für eine galvanisch-elektrolytische Beschichtung, die mit Außenstrom abgeschieden wird, eine gute Grundlage bildet. Durch den galvanisch-elektrolytischen Auftrag der Beschichtung 5 wird die Bügeleisensohle beiderseits beschichtet, wobei auf der Außenseite der Bügeleisensohle, also der dem Bügelgut im Gebrauch zugewandten Seite, durch die Anordnung auf den Galvanisiergestellen im Elektrolysebad eine höhere Abscheidung erfolgt als auf der rückwärtigen Seite. Grundsätzlich ist jedoch durch diese galvanisch-elektrolytische Beschichtung 5 auch die Innenseite der Bügeleisensohle ausreichend korrosionsgeschützt. Dies ist vor allem deshalb von Bedeutung, da zwischen Bügeleisenblock und Bügeleisensohle Hohlräume zur Dampfverteilung vorgesehen sind, wodurch die Bügeleisensohleninnenseite dem Dampf unmittelbar ausgesetzt ist.
Der in Fig. 1 dargestellte Ausschnitt der Querschnittsdarstellung zeigt die Bügeleisensohle 3 und den Bügeleisenblock 1 im Bereich einer Dampfaustrittsöffnung 6, wobei die in die Aluminiumbügeleisensohle 3 eingeprägten Radien im Bereich der Dampfaustrittsöffnung so gestaltet sind, daß sich ein gutes Gleitverhalten der Bügeleisensohle über Knöpfe und Reißverschlüsse und sonstige Stellen des Bügelgutes ergibt.
Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des elektrischen Bügeleisens. Es ist sowohl hinsichtlich der seitlichen als auch der Erstreckung nach unten zum Bügeleisenblock 1 hin ein Ausschnitt der Bügeleisensohle 3 dargestellt, auf dem eine galvanisch-elektrolytisch abgeschiedene Beschichtung 7 aufgetragen ist.
Die Beschichtung 7 besteht gemäß dieser Ausführungsform aus einer ersten Schicht 8 mit reinem Nickel, das eine hohe Duktilität aufweist, so daß einer Rißbildung vorgebeugt wird. Von dieser ersten Schicht werden idealerweise 40 bis 60 µm abgeschieden. Die erste Schicht erhöht die Härte der Bügeleisensohlenoberfläche auf etwa 150 bis 200 HV.
Als zweite Schicht 9 wird auf die Reinnickelschicht eine sogenannte Glanz- bzw. Halbglanznickelschicht galvanisch-elektrolytisch mit Außenstrom abgeschieden. Das Glanznickel weist neben dem Nickel eine Beimischung von 0,05 % Schwefel auf, so daß sich gegenüber der ersten Schicht eine erhöhte Potentialdifferenz mit dem weniger edlen Glanznickel ergibt und als Folge davon der Korrosionsschutz verbessert wird. Vom Glanznickel werden ebenfalls etwa 40 - 60 µm abgeschieden, so daß die Oberflächenhärte der Bügeleisensohle zum zweiten Mal auf etwa 350 bis 500 HV erhöht wird. Um den geforderten Halbglanzeffekt zu erzielen, werden bestimmte organische Additive beigemischt.
Als dritte und vorzugsweise äußerste Schicht 10 wird eine Hartchromschicht mittels galvanisch-elektrolytisch anliegendem Außenstrom auf die zweite Schicht 9 abgeschieden. Damit wird die Oberflächenhärte der beschichteten Bügeleisensohle 3 zum dritten Mal erhöht auf etwa 700 oder 800 bis 1100 HV, insbesondere auf etwa 900 HV. Dadurch sind eine ausgezeichnete Kratzfestigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Einflüsse auf der Sohle gegeben. Zudem weist Chrom im Gegensatz zu Nickel nicht die bei Bügeleisen zu beachtende Eigenschaft auf, daß bei Erwärmung eine starke Gelbverfärbung einträte. Das Chrom läuft bis zur maximalen Bügeltemperatur von 300 Grad nicht an. Aufgrund des vorangegangenen Schichtaufbaus der Beschichtung 7 hat sich gezeigt, daß von dem mit vergleichsweise zu Nickel wirtschaftlich größerem Aufwand verbundenen Hartchrom eine Abscheidung von 10 bis 30 µm ausreichend ist. .
Die Beschichtung nach dieser Ausführungsform gemäß Fig. 2 weist insgesamt eine mittlere Dicke von etwa 120 µm auf, wobei als kritische Untergrenze 40 oder besser 60 µm Dicke der Beschichtung 7 angesehen werden. Die Stärke bzw. Dicke der Beschichtung bzw. der Einzelschichten ergibt sich nicht nur aufgrund des zu galvanisierenden Ausgangsmaterials, namentlich Aluminium, sondern auch wegen der Verfahrensart, namentlich der galvanisch-elektrolytischen mit anliegendem Außenstrom im Galvanikbad versehenden Beschichtungsweise.
In einer alternativen Ausführungsform wird der Metallüberzug der zweiten Schicht, einer Nikkel-Schwefellegierung durch eine Nickel-Eisen- oder Nickel-Eisenschwefellegierung ersetzt. Die Beimischung von Eisen führt insbesondere bei einem nachfolgenden Nachtempervorgang bzw. Temperaturbelastung, wie er beispielsweise durch den normalen Bügeleisengebrauch erfolgen kann, zu einer tendenziell sich steigernden Festigkeit, so daß eine höhere Endhärte erreicht wird, als dies bei bestimmten Nickellegierungen der Fall ist, deren Härte tendenziell unter Temperaturbelastung in ihrer Ausgangshärte leicht abfällt. Die hier angegebenen Härtewerte beziehen sich daher zumindest auf den Neuzustand des Bügeleisens. Dieser Sachverhalt unterstreicht ebenfalls die Bedeutsamkeit eine hohe Endhärte zu erreichen, die dann unter Wärmebelastung immer noch ausgezeichnete Kratz- und Abrasionseigenschaften aufweist. Der Weg der Steigerung der Endhärte einer galvanisch-elektrolytisch beschichteten Bügeleisensohle durch eine Nickel-Eisen-Schwefel Verbindung/Legierung kann insbesondere Gegenstand einer eigenen Anmeldung werden. Dabei ist die NickelEisen-(Scwefel)-Abscheidung als Einzelbeschichtung oder in Kombination mit anderen Schichten, wie oben vorgeschlagen, möglich. Die glänzenden Nickel-Eisenlegierungen haben einen Eisenanteil von etwa 5 bis 25 %, und optional noch einen Schwefelgehalt von etwa 0,02 bis 0,05 %. Wurde beispielsweise eine Ausgangshärte von 500 HV durch eine Nikkel-Eisenlegierung erzielt, so steigt die Endhärte durch eine nachfolgende Wärmebelastung von etwa 250°C bis auf etwa 650 HV. Dieser Effekt ist gerade für die Anwendung bei Bügeleisen besonders vorteilhaft.
In weiterer alternativer Ausführungsform wird eine Beschichtung mit Schichten aufgebaut, die eine oder mehrere der folgenden Metallüberzüge aufweist. Die Beschichtung weist als erste Funktionsschicht eine Reinnickelschicht aus den bereits oben genannten Gründen auf. Darauf wird eine Nickel-Kobalt- oder Nickel-Kobalt-Sulfamat-Schicht abgeschieden. Das Kobalt führt zur Härtesteigerung des Nickelniederschlages, wobei sich die Einbaurate des Kobalts und die daraus resultierende Härtesteigerung über die Stromdichte im Galvanikbad kontinuierlich steigern lassen. Hierbei wird zudem die Duktilität nicht beeinträchtigt. Darauf wird eine weitere Schwefel-Nickel-Schicht und/oder eine Nickel-Eisen- oder Nickel-Eisenschwefel-Schicht galvanisch-elektrolytisch auf der Bügeleisensohle 3 abgeschieden. Als weitere oder alternative Schicht wird eine Nickel-Phosphor- und/oder eine Nickel-Wolfram-Schicht auf der Bügeleisensohle abgeschieden. Diese Nickelzusätze sind sowohl thermostabil als auch härtesteigernd, so daß die gewünschten Eigenschaften an der Bügeleisensohle weiterhin verbessert werden. Auch hier ergibt sich in vorteilhafter Weise durch Temperaturbelastung eher ein Härteanstieg der Legierung. So läßt sich eine mit PhosphorNickel oder Wolfram-Nickel beschichtete Bügeleisensohle durch einen 12-stündigen Tempervorgang bei 250°C von einer Härte von 600 HV auf 900 HV erhöhen. Dieses Tempern kann ersatzweise entfallen und durch den normalen Bügeleisengebrauch geschehen. Gemäß dieser Ausführungsvariante beinhaltet die Beschichtung demnach eine Schicht auf Basis einer Nickellegierung, die unter Wärmeeinwirkung nachhärtet.
Die Beschichtung weist eine oder mehrere Schichten auf, deren Härte nach außen hin kontinuierlich (z. B. innerhalb einer Schicht) und/oder stufenweise ansteigt, wobei die erste Beschichtung auf dem Aluminium eine hohe Duktilität und eine hohe Bruchdehnung aufweist, so daß eine Rißbildung von den nachfolgend aufgetragenen härteren und spröderen Schichten sich auf keinen Fall bis auf das Aluminium erstreckt und damit korrosionsfördernd wirken könnte. Diese Anforderungen werden von Reinnickel ohne Schwefel- und Phosphorlegierungsbestandteile erfüllt. Die Funktion der Zweit- oder Mittelschicht(en) liegt in einer weiteren, vorzugsweise warmfesten, Härtesteigerung, sowie einer hohen Einebnung und Glanzbildung auf das gewünschte Maß, die eine mechanische Vor- und Nachbehandlung erübrigt und damit zu einer wirtschaftlichen Verfahrensweise beiträgt. Die Funktion der Endschicht bzw. äußersten Schicht oder dritten Schicht besteht vor allem darin, nochmals eine Härtesteigerung bei bleibender, hoher optischer Qualität zu erzielen. Alle oder die meisten Schichtbestandteile haben zudem eine korrosionsmindernde Wirkung.
Es versteht sich, daß in einer weiteren alternativen Ausführungsform die Beschichtung lediglich aus einer Schicht, vorzugweise einer Nickellegierung besteht.
In einer weiteren Variante wird eine Beschichtung gebildet, die zumindest eine oder mehrere der bisher genannten Legierungen bzw. Metallüberzüge aufweist.
Nachfolgend wird der Verfahrensablauf zur Herstellung eines elektrischen Bügeleisens, insbesondere der Verfahrensablauf zur Herstellung der Bügeleisensohle beschrieben.
Die Bügeleisensohle besteht aus einer Aluminiumknetlegierung, einem Walzblech, insbesondere der Typen Aluminium-Mangan-Magnesium (AlMg4,5Mn), Aluminium-Magnesium (AlMg3), Aluminium-Kupfer-Magnesium (AlCuMg1) etc. Es hat sich gezeigt, daß zur galvanisch-elektrolytischen Außenstromabscheidung von Überzugsmetallen die Abscheidungen mit höherer Qualität erfolgen, wenn das Aluminiumwalzblech wie in diesen Fällen praktisch siliziumfrei oder siliziumarm ist. Die Bügeleisensohle weist Dampfaustrittsöffnungen auf, die in Vertiefungen mit bestimmten vorgegebenen Radien vorgesehen sind. Ferner sind in der Bügeleisensohle Dampfleitkanäle mit bestimmten Radien zur ansonsten ebenen Oberfläche der Aluminiumbügeleisensohle vorgesehen. Optional ist der äußere Rand der Bügeleisensohle in einem bestimmten Winkel, z. B. 35° nach oben, also zur bügeleisenoberflächenabgewandten Seite hin umgebogen. Diese Verfahrensschritte werden durch die üblichen Umformprozesse durchgeführt, so daß eine Struktur aus anderen Anmeldungen des Anmelders bekannte Bügeleisensohle entsteht.
Vor einer galvanisch-elektrolytischen mit Außenstrom durchgeführten Abscheidung von Metallüberzügen auf dem Aluminiumsubstrat der Bügeleisensohle, wird diese den in der Galvanik üblichen Reinigungs- und Vorbehandlungsschritten unterzogen. Als einer der wichtigsten Vorbehandlungsschritte wird das Eintauchen der gereinigten Bügeleisensohle in eine Zinkatlösung angesehen. Die Zinkatbeize weist neben dem Zink andere Metalle wie z. B. Nikkel, Kupfer, Eisen u. a. und Hydroxide und Zyanide auf. Durch sie erfolgt eine leichte Aluminiumerosion und zum anderen die Bildung einer Haftschicht mit den Legierungsmetallen dieser Lösung in Folge von Ladungsaustausch. Diese Zinkatbeize weist letztlich eine Dicke von < 0,5 µm auf und ist in Fig. 2 mit der Nummer 11 gekennzeichnet. Die Zinkatbeize erhöht die Haftung aller nachfolgend aufgetragenen Metallschichten 8, 9, 10 der Beschichtung 7.
Vor, nach und zwischen den einzelnen hier als besonders wesentlich angesehenen geschilderten Verfahrensschritten folgen Reinigungsschritte, Spülschritte und andere Verfahrensschritte, wie sie in der Galvanik üblich sind. Zum Auftrag der Reinnickelschicht wird die Aluminiumsohle anschließend in ein galvanisch-elektrolytisches Bad eingetaucht, in dem zwischen Anode und Katode der angelegte Strom fließt. Im Gegensatz zu rein chemischgalvanischen Metallabscheidungen ohne Außenstrom wird also für diese und die nachfolgenden Metallabscheidungen ein Außenstrom an die Elektroden des Galvanikbades angelegt, um eine Metallabscheidung an der Bügeleisensohle zu bewirken. Eine relativ gleichmäßige Abscheidungsrate des Reinnickels wird durch eine nicht-leitende Kunststoffblende erzielt, die vor jeder Bügeleisensohle im Galvanikbad während des Abscheideprozesses angeordnet ist.
Als nächster wesentlicher Verfahrensschritt wird die so vorbehandelte Bügeleisensohle in ein Glanznickelbad, vorzugsweise mit einer Schwefel-enthaltenden Nickel-Legierung eingetaucht, wobei die Verfahrensweise etwa analog zu der vorhergehenden ebenfalls mit einer Blende geschieht. Die Stromdichten werden so eingestellt, daß etwa 50 µm der beiden Nikkelschichten jeweils abgeschieden werden. Zum Glanznickel werden organische Additive beigefügt, wie z. B. Saccharin oder chlorierte Ethylenschwefelsäuren (aliphatische oder aromatische), damit ein vorher festgelegter Halbglanzeffekt entsteht.
Schließlich wird die so beschichtete Bügeleisensohle in ein Hartchromelektrolysebad eingetaucht, bei dem ebenfalls an den Elektroden ein Außenstrom zur Metallabscheidung anliegt. Die Zeit und die Stromstärke an den Elektroden sind so eingestellt, daß etwa 20 µm Hartchrom abgeschieden werden. Zur Vergleichmäßigung des Schichtauftrags werden Formanoden verwendet, also Anoden, die in ihrer Form an die Form der Bügeleisensohle angepaßt sind.
Durch diese galvanisch-elektrolytische Abscheidung der Metallüberzüge mittels an den Elektroden anliegenden Außenstrom werden im Gegensatz zu anderen bekannten Bügeleisensohlenbeschichtungsverfahren beide Seiten der Aluminiumbügeleisensohle mit den Metallüberzügen versehen, wobei die den Bügeleisenblock zugewandte Innenseite der Bügeleisensohle jeweils mit einer deutlich geringeren Metallschicht überzogen wird, da die Bügeleisen dementsprechend (auf eine bevorzugte Abscheidung zur Außenseite der Bügeleisensohle hin) in den Elektrolysebädern eingehängt werden.

Claims (11)

  1. Elektrisches Bügeleisen mit einem aus siliziumhaltigen Aluminiumguß hergestellten und mit einer elektrischen Heizung (2) versehenen Bügeleisenblock (1) mit einer plattenförmigen Bügeleisensohle (3) aus siliziumarmen Aluminium, die an dem Bügeleisenblock (1) wärmeleitend befestigt ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Bügeleisensohle (3) eine nickel- und/oder chromenthaltende Beschichtung (7) aufweist, die galvanisch-elektrolytisch auf der Bügeleisensohle (3) abgeschieden ist, die eine Dicke von mehr als 40 µm aufweist und die nach außen zur abgewandten Seite der Aluminiumbügeleisensohle (3) hin im Härtegrad ansteigend strukturiert ist.
  2. Elektrisches Bügeleisen nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Beschichtung eine oder mehrere Schichten aufweist, die ausgewählt sind aus Reinnickel, Chrom- und/oder Nickelverbindungen/-legierungen mit Schwefel, Phosphor, Kobalt, Eisen, Schwefel mit Eisen und/oder Wolfram.
  3. Elektrisches Bügeleisen nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Beschichtung (7) eine erste Schicht (8) mit Reinnickel und eine zweite Schicht (9) mit einer Nickellegierung, insbesondere mit einer Nickel-Schwefelverbindung aufweist, wobei die Beschichtung (7) insbesondere eine äußerste oder dritte Schicht (10) aus Chrom aufweist.
  4. Elektrisches Bügeleisen nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Beschichtung (7) eine erste Schicht (8) mit einer Härte > oder = 150 HV, eine zweite Schicht mit einer Härte > oder = 350 HV und eine dritte Schicht mit einer Härte > oder = 550 oder insbesondere 800 HV aufweist, so daß die Bügeleisensohle (3) ausgehend vom Aluminiumgrundmaterial nach außen hin stetig härter ist.
  5. Elektrisches Bügeleisen nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Härte der äußersten Schicht der Beschichtung (7), insbesondere die Chromschicht, eine Härte von zwischen 700 HV und 1100 HV aufweist.
  6. Elektrisches Bügeleisen nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Beschichtung (7) eine erste Schicht (8) mit einer Dicke von 10 bis 70 µm, insbesondere 50 µm und eine zweite Schicht (9) mit einer Dicke von 10 bis 70 µm insbesonder 50 µm aufweist.
  7. Elektrisches Bügeleisen nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Beschichtung eine dritte Schicht mit einer Dicke von 10 bis 50 µm, insbesondere 20 µm aufweist.
  8. Elektrisches Bügeleisen nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Beschichtung (7) eine Dicke von > 60 µm aufweist.
  9. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Bügeleisens, bei dem ein Bügeleisenblock aus einem siliziumhaltigen Aluminium mit einer elektrischen Heizung vergossen wird, wobei an dem Bügeleisenblock eine Bügeleisensohle aus siliziumarmen Aluminium gut wärmeleitend befestigt wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Bügeleisensohle auf galvanisch-elektrolytischem Wege mit einer nickel- und/oder chromenthaltenden Beschichtung versehen wird, die eine Dicke von mehr als 40 µm aufweist und die derart strukturiert wird, daß die Bügeleisensohle ausgehend von der unbeschichteten Aluminiumseite nach außen hin im Härtegrad ansteigt.
  10. Verfahren nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß vor der Bügeleisensohle im Elektrolysebad zur Nickelbeschichtung eine nicht-leitende Blende angeordnet wird, die die abgeschiedene Metallschicht in ihre Dicke vergleichmäßigt.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß eine Chromschicht in einem Elektrolysebad aufgetragen wird, in dem eine der Bügeleisensohle in der Form angepaßte Formanode angeordnet wird, so daß eine im wesentlichen homogene Schichtstärke abgeschieden wird.
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