EP1175518B1 - Legierungsbeschichtung von grauguss - Google Patents

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EP1175518B1 EP00936711A EP00936711A EP1175518B1 EP 1175518 B1 EP1175518 B1 EP 1175518B1 EP 00936711 A EP00936711 A EP 00936711A EP 00936711 A EP00936711 A EP 00936711A EP 1175518 B1 EP1175518 B1 EP 1175518B1
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EP
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coating
bath
nickel
zinc
bath according
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Walter Hillebrand & Co GmbH
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    • C25D3/56—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys
    • C25D3/565—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys containing more than 50% by weight of zinc

Definitions

  • the invention relates to an electroplated coating of castings, in particular Cast iron parts.
  • Castings are used for surface treatment, especially as corrosion protection with various alloys, such as a zinc-nickel alloy electroplated.
  • various alloys such as a zinc-nickel alloy electroplated.
  • the direct coating of the cast body takes place in the prior art exclusively in the acidic range. tries with alkaline baths have shown that there are no satisfactory ones Metal deposit on the gray cast iron surface.
  • Acid zinc-nickel alloy electroplating processes work with acid Electrolyte bath such as sulfate bath, chloride bath, acetate bath or sulfamate bath. Such one Bad is described in Japanese Patent Laid-Open No. 58-39236.
  • a disadvantage of such acid baths is the poorer metal distribution and the strong corrosion effect of the electrolyte on the galvanic system and the surrounding.
  • the invention is based on the object, a galvanotechnical To provide coating processes for castings, in particular gray castings, with which a direct application of a galvanic layer in an alkaline bath is possible is.
  • the invention solves the problem with a system according to claim 1.
  • the invention thus enables an alkaline direct coating of castings with Zn, ZnFe; ZnNi, ZnCo, ZnSn, ZnMn or similar alloys.
  • N-benzyl nicotinate betaine in one
  • the order of magnitude between 0.01 and 20 g / l is a zinc-nickel layer with a more homogeneous layer Nickel distribution on the cast body possible.
  • N-benzyl nicotinate betaine in one
  • the order of magnitude between 0.01 and 20 g / l is a zinc-nickel layer with a more homogeneous layer Nickel distribution on the cast body possible.
  • As Complexing agent polyethyleneimine and in particular tetraethylene pentamine used, to achieve a complexation of the ions in the bathroom. Similar Results can also be seen with other homologs, such as triethylene tetramine or reach pentaethylene hexamine.
  • the bath according to the invention is preferably with insoluble nickel anodes operated.
  • anode of the bath from the alkaline electrolyte is separated.
  • This can be done, for example, by means of a ion exchange membrane can be realized.
  • a corresponding device is described in German Offenlegungsschrift 198 34 353, which is hereby Becomes part of the present application.
  • undesirable side reactions, especially cyanide formation avoided. Avoiding cyanide is not just environmental Advantages, but also an impact on performance of the bath, since complexation of zinc / nickel by cyanide is avoided is and the usual compensatory release of nickel is unnecessary.
  • the subsequent surface treatment can be carried out with a bath of the following composition: approach chemical formula Area 12 g / l zinc oxide (ZnO) 5 to 20 g / l 9 g / l nickel sulfate (NiSO 4 * 6H 2 O) 4 to 20 g / l 150 g / l sodium hydroxide (NaOH) 50 to 250 g / l 24 g / l tetraethylenepentamine (C 8 H 23 N 5 ) 4 to 200 g / l 0.2 g / l N-benzyl nicotinate betaine (C 13 H 11 NO 2 ) 0.01 to 20 g / l bath temperature 35 +/- 1 ° C anodes nickel Nickel in the precipitation 12 to 16% nickel Cathodic current density 0.1 to 8 A / dm 2 Cathodic current efficiency 40 to 90%
  • the appearance and the nickel distribution depending on the current density correspond a technical coating of the cast body.
  • the addition of the Coating metals are made by dissolving zinc, zinc oxide and / or zinc salts and addition of nickel salts such as nickel sulfate, nickel sulfamate and / or Nickel chloride. Using tetraethylene pentamine gives a current efficiency achieved from 40 to 90% depending on the zinc content.
  • N-benzyl nicotinate betaine makes it optically demanding Gloss effect achieved with homogeneous nickel distribution on the cast body.
  • the bath described can be used as a drum or rack bath. at a particularly preferred electroplating bath with a zinc-nickel ratio of 5: 1 with, for example, 10 g / l zinc to 2 g / l nickel or 4 g / l zinc 0.8 g / l nickel worked.
  • the zinc concentration should not fall below 4 g / l.
  • the preferred NaOH concentration is between 75 and 200 g / l.

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Description

Die Erfindung betrifft eine galvanotechnische Beschichtung von Gußteilen, insbesondere Graugußteilen.
Zur Oberflächenbehandlung, insbesondere als Korrosionsschutz werden Gußteile mit verschiedenen Legierungen, wie beispielsweise einer Zink-Nickel-Legierung galvanotechnisch beschichtet. Die Direktbeschichtung des Gußkörpers findet im Stande der Technik ausschließlich im sauren Bereich statt. Versuche mit alkalischen Bädern haben gezeigt, daß sich keine befriedigende Metallabscheidung auf der Graugußoberfläche erreichen läßt.
Saure Zink-Nickel-Legierungs-Elektroplattierungsverfahren arbeiten mit saurem Elektrolytbad wie Sulfatbad, Chloridbad, Acetatbad oder Sulfamatbad. Ein solches Bad ist in der japanischen Offenlegungsschrift 58-39236 beschrieben. Nachteilig bei derartigen sauren Bädern ist die schlechtere Metallverteilung und die starke Korrosionswirkung des Elektrolyten auf die galvanische Anlage und das Umfeld.
Zwar sind auch verschiedene alkalische Beschichtungssysteme bekannt, wie beispielsweise in der US-Patentschrift 3 681 211, der deutschen Offenlegungsschrift 37 12 511 oder in der US-Patentschrift 4 222 829 beschrieben, doch hat sich in der Praxis gezeigt, daß sich solche Bäder nicht für die Beschichtung von Gußteilen einsetzen lassen, da keine ausreichende Metallabscheidung stattfindet.
Um alkalische Beschichtungssysteme dennoch nutzen zu können, ist es üblich, Gußteile zunächst im sauren Bad vorzuverzinken, um dann eine Legierungsschicht, wie beispielsweise Zink-Nickel im alkalischen Bereich, auf die Zinkzwischenschicht abzuscheiden.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein galvanotechnisches Beschichtungsverfahren für Gußteile, insbesondere Graugußteile zu schaffen, mit dem ein Direktauftrag einer galvanischen Schicht im alkalischen Bad möglich ist.
Die Erfindung löst die Aufgabe mit einem System gemäß Anspruch 1.
Durch die Verwendung eines Bades mit N-Benzyl-nicotinat-betain in Verbindung mit einem Polyethylenimin wird eine erhebliche Verbesserung der Beschichtungsqualität der Gußteile erreicht.
Die Erfindung ermöglicht damit eine alkalische Direktbeschichtung von Gußteilen mit Zn, ZnFe; ZnNi, ZnCo, ZnSn, ZnMn oder ähnlichen Legierungen.
Insbesondere durch die Verwendung von N-Benzyl-nicotinat-betain in einer Größenordnung zwischen 0,01 bis 20 g/l ist eine Zink-Nickel-Schicht mit homogener Nickelverteilung auf dem Gußkörper möglich. Vorzugsweise wird als Komplexbildner Polyethylenimin und insbesondere Tetraethylenpentamin eingesetzt, um eine Komplexierung der lonen im Bad zu erreichen. Ähnliche Ergebnisse lassen sich auch mit anderen Homologen, wie Triethylentetramin oder Pentaethylenhexamin erreichen.
Das erfindungsgemäße Bad wird bevorzugt mit unlöslichen Nickelanoden betrieben.
Ferner ist es von besonderem Vorteil, wenn die Anode des Bades von dem alkalischen Elektrolyten getrennt ist. Dies kann beispielsweise mittels einer lonenaustauschermembran verwirklicht werden. Eine entsprechende Vorrichtung ist in der deutschen Offenlegungsschrift 198 34 353 beschrieben, die hiermit Bestandteil der vorliegenden Anmeldung wird. Mit Hilfe der Membran werden unerwünschte Nebenreaktionen, insbesondere eine Zyanidbildung, vermieden. Das Vermeiden des Zyanids besitzt dabei nicht nur umwelttechnische Vorteile, sondern darüber hinaus auch eine Auswirkung auf die Leistungsfähigkeit des Bades, da eine Komplexierung von Zink/Nickel durch Zyanid vermieden wird und sich die übliche kompensierende Nachgabe von Nickel erübrigt.
Die bei herkömmlichen Bädern zu beobachtende Wasserstoffbildung bei gleichzeitiger unzureichender Beschichtung wird in diesem Verfahren stark reduziert, was zu einer weiteren Qualitätserhöhung und einem besonders gleichmäßig beschichteten Gußkörper führt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels des näheren erläutert.
Zunächst wird eine Vorbehandlung des Gußkörpers mit einem oder mehreren der folgenden Schritte durchgeführt, die die Qualität der Beschichtung zusätzlich verbessern:
  • 1. Ultraschall-Heißentfettung,
  • 2. Heißentfettung,
  • 3. kathodischer Strom in der elektrolytischen Entfettung.
    • Die daran anschließende Oberflächenbehandlung kann mit einem Bad der folgenden Zusammensetzung durchgeführt werden:
    Ansatz Chemikalie Formel Bereich
    12 g/l Zinkoxid (ZnO) 5 bis 20 g/l
    9 g/l Nickelsulfat (NiSO4*6H2O) 4 bis 20 g/l
    150 g/l Natriumhydroxid (NaOH) 50 bis 250 g/l
    24 g/l Tetraethylenpentamin (C8H23N5) 4 bis 200 g/l
    0,2 g/l N-Benzyl-nicotinat-betain (C13H11NO2) 0,01 bis 20 g/l
    Badtemperatur 35 +/- 1°C
    Anoden Nickel
    Nickel im Niederschlag 12 bis 16% Nickel
    Kathodische Stromdichte 0,1 bis 8 A/dm2
    Kathodische Stromausbeute 40 bis 90%
    Das Aussehen und die Nickelverteilung in Abhängigkeit der Stromdichte entsprechen einer technischen Beschichtung des Gußkörpers. Die Zugabe der Beschichtungsmetalle erfolgt durch Auflösen von Zink, Zinkoxid und/oder Zinksalze und Zugabe von Nickelsalzen, wie Nickelsulfat, Nickelsulfamat und/oder Nickelchlorid. Unter Verwendung von Tetraethylenpentamin wird eine Stromausbeute von 40 bis 90% je nach Zinkgehalt erreicht.
    Durch die Zugabe von N-Benzyl-nicotinat-betain wird eine optisch anspruchsvolle Glanzwirkung bei homogener Nickelverteilung auf dem Gußkörper erzielt.
    Das beschriebene Bad läßt sich als Trommel oder Gestellbad einsetzen. Bei einem besonders bevorzugten Galvanikbad wird mit einem Zink-Nickel-Verhältnis von 5:1 bei beispielsweise 10 g/l Zink zu 2 g/l Nickel oder 4 g/l Zink zu 0,8 g/l Nickel gearbeitet. Die Zinkkonzentration sollte dabei 4 g/l nicht unterschreiten. Als bevorzugter Bereich der Verwendung von Tetraethylenpentamin und/oder anderen homologen Polyethylenaminen wird eine Konzentration von 4 bis 200 g/l gewählt. Die bevorzugte NaOH-Konzentration liegt zwischen 75 und 200 g/l.

    Claims (12)

    1. Galvanotechnisches Bad zur Beschichtung von Gußteilen, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Polyethylenimins und von N-Benzyl-nicotinat-betain im alkalischen Milieu.
    2. Bad nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine unlösliche Nickelanode.
    3. Bad nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Verwendung von Tetraethylenpentamin als Polyethylenimin-Zusatz.
    4. Bad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung von Triethylentetramin, Tetraethylenpentamin oder Pentaethylenhexamin.
    5. Bad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode von dem alkalischen Elektrolyten durch eine Membran getrennt ist.
    6. Bad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Zink-Nickel-Verhältnis von 5:1.
    7. Bad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Polyethyleniminkonzentration von 4 bis 200 g/l.
    8. Bad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine NaOH-Konzentration von 50 bis 250 g/l.
    9. Verfahren zur Beschichtung von Gußkörpem in einem Bad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zink-Nickelschicht unmittelbar auf den Gußkörper aufgebracht wird.
    10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschichtung eine Ultraschall-Heißentfettung vorgeschaltet wird.
    11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschichtung eine Heißentfettung vorgeschaltet wird.
    12. Verfahren nach Anspruch 9, 10 und/oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschichtung eine elektrolytische Entfettung mit kathodischem Strom vorgeschaltet wird.
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