EP1298232A1 - Reparaturverfahren für strukturierte und/oder glatte Stahloberflächen auf Endlosbändern oder Pressblechen - Google Patents

Reparaturverfahren für strukturierte und/oder glatte Stahloberflächen auf Endlosbändern oder Pressblechen Download PDF

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EP1298232A1
EP1298232A1 EP02021199A EP02021199A EP1298232A1 EP 1298232 A1 EP1298232 A1 EP 1298232A1 EP 02021199 A EP02021199 A EP 02021199A EP 02021199 A EP02021199 A EP 02021199A EP 1298232 A1 EP1298232 A1 EP 1298232A1
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EP
European Patent Office
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electrolyte
steel
solution
iron
nickel
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EP02021199A
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Heinz-Peter Lettmann
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Hueck Engraving GmbH and Co KG
Original Assignee
Hueck Engraving GmbH and Co KG
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Publication date
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    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/34—Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated
    • C25D5/36—Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated of iron or steel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C25D5/02—Electroplating of selected surface areas
    • C25D5/022—Electroplating of selected surface areas using masking means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated
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    • C25D7/0614—Strips or foils
    • C25D7/0671—Selective plating
    • C25D7/0678—Selective plating using masks

Definitions

  • the invention relates to a method for reworking and / or repairing minor surface damage in a large format press plate or a Endless belt made of sheet steel with a structured surface for surface embossing of wood-based panels or laminate panels, the defective Surface is subjected to a micro-galvanic treatment.
  • the finished press plates are installed in a press device, with which the plastic-coated furniture panels or the like are manufactured.
  • continuous endless belts are used, for example, which enable continuous production, the pressed material being pressed into plates between the endless belts and the surface being structured.
  • the endless belts or press plates have the surface structure already mentioned, which is embossed into the press laminate. Existing surface damage is also stamped into the material to be pressed, if any, so that the possibly partially damaged panels cannot be used to their full extent for further production. For this reason, it is particularly important that the press plates or endless belts used have absolutely flawless surfaces in order to keep the resulting waste as small as possible.
  • the process is used for large-format press plates or endless belts applied to rework this surface damage or damage, so that the relatively expensive press plates or endless belts continue can be used.
  • surface damage can already occur arise when structuring the press plates or endless belts or when working later.
  • the press plates or Continuous belts, if necessary, for reworking in the manufacturing plant returned.
  • These are preferably press plates or endless belts made of sheet steel or sheet brass that are immediately on have a structured surface.
  • the surface structuring is selected from a large number of Patterns selected.
  • a touch-up during the manufacture of the press plate or endless belts is either not possible at all or very time consuming and therefore corresponding expensive. Is it damage in the not yet coated Steel sheets, if necessary, can be repaired by single or multiple etching, but there are repair costs which are approximately the same or higher than the procurement costs of newer ones Press plates or endless belts. Existing damage extends into the Hard chrome layer or possibly into the steel layer, can be touch them up by putting the chrome layer and the steel layer over the entire surface is stripped and then the last surface is newly coated with copper or brass and chrome-plated, but this is Measure also very complex and expensive.
  • the object of the present invention is to provide a new method for post-processing and / or To show repair of surface damage, in which one Repairing the damaged areas with a longer service life is possible.
  • a Iron-containing electrolyte solution containing metal ions is used by which is an accumulation of iron, nickel and / or chromium metal ions takes place, the mixing ratio contained in the electrolyte solution Metal ions on the base material of the press plate or the endless belt is coordinated.
  • Iron-containing electrolyte solutions have the advantage, for example, that there are no color deviations from the non-damaged areas and that conventional chrome-plating processes can be used without the damaged area being washed out in subsequent chrome-plating processes and thus becoming visible again.
  • the layer structure provided for filling up the damaged area with iron-containing electrolyte solutions furthermore results in increased resistance and thus a significantly longer service life of the press plate or the endless belt.
  • An accumulation of iron, nickel and / or chromium metal ions is brought about by the electrolyte or the electrolyte solution, so that the existing damage is compensated for by an accumulation of a mixture of iron, nickel and chromium, and the process is therefore preferred Treatment of steel press plates or endless belts can be used.
  • the mixing ratio of the metal ions present in the electrolyte solution is matched to the base material of the press plate or the endless belt.
  • divalent and trivalent metal ions Fe 2 , Fe 3 in a ratio of 2: 1 are used for the electrolyte solution.
  • the method according to the invention is therefore preferably suitable for filling Damage to directly structured steel press plates or steel endless belts, being according to the further processing operations different electrolytes under different boundary conditions can be used so that, for example, different degrees of hardness of the Fill layer or protective layer can be reached.
  • the procedure can also For example, be used where there is already a copper filling is done, for this purpose a nickel layer is applied beforehand, which then with one of iron, chromium and / or nickel ions provided existing coating and subjected to a hard chrome plating becomes.
  • the optimal process for metal fillings in directly structured strips has to deposit a medium-hard and above all chrome-plated layer, which can still be mechanically reworked (hand structuring).
  • protective repairs for directly structured tapes must be carried out thin, soft and chromeable layer can be deposited, if necessary is still mechanically editable.
  • For finishing repairs on reprocessing belts a thin and hard layer has to be deposited during protective repairs before standard chrome plating a thin and soft layer must also be deposited, which can still be machined.
  • a fixed electrode for example a tamponate electrode, is used to deposit iron, nickel, chromium compounds up to a damage area of up to 30 mm 2 .
  • the repair process is carried out after the end of the surface structuring, which means that an etching has been carried out and, if necessary, mechanical polishing of the press plate or of the endless belt.
  • the damaged surface can be pretreated, for example, by mechanical cleaning and cleaning with methanol, then a modified cleaning electrolyte is used for degreasing with the aid of the micro-galvanizing device.
  • a modified electrolyte is then used to further pretreat the damaged surface, which is used to activate steel or chrome surfaces.
  • Potassium and sodium hydroxide in a mixing ratio of 1: 1 are used for degreasing and a solution containing hydrogen bifluride is used for activation.
  • a nickel electrolyte is then preferably used in order to carry out a nickel coating so that further work-up with a steel electrolyte can take place and later does not lead to washing out in the case of hard chrome plating.
  • the electrolytes used can be selected. If a post-structuring is required, a soft chrome electrolyte can be used, for example, which is subjected to a subsequent post-treatment after the structuring has taken place.
  • the modified hard chrome electrolyte contains sulfate-metanesulfonic acid and a proportion of 290 ⁇ 5 g / liter chromic acid with 1.0 ⁇ 0.1% sulfuric acid concentrate and the modified Steel electrolyte contains ammonium fomiate and, for example, an 82% Iron solution, 13% chromium solution and a 5% nickel solution.
  • the modified hard chrome electrolyte is an expanded one Electrolyte consisting of chromic and sulfuric acid, the mixing ratio was changed and for example 290 ⁇ 5 g / liter chromic acid and a sulfuric acid concentrate of 1.2 ⁇ 0.1% is present.
  • This composition is similar to that of a bright chrome electrolyte and can be shared with others Current densities are used.
  • HRC soft or hard steel-like filling or protective layer made the composition on which the base material is based of iron, chromium and nickel. After the done Filling the surface is partially restructured by hand in order to then for example hard chrome plating, the press plate or the endless belt hard chrome-plated after restructuring and is polished.
  • a steel electrolyte can be used, for example, at a temperature of 47 to 50 ° C with a current density of 6 mA / mm 2 .
  • the steel electrolyte consists, for example, of 50 ml of iron solution, 5 ml of chromium solution and 2.5 ml of nickel solution.
  • a sulfate-containing soft chrome electrolyte can be used at a temperature of 58 to 60 ° C and a current density of 0.3 mA / mm 2 .
  • a hard chromium electrolyte containing sulfate-sulfonic acid can also be used at a temperature of 70 to 73 ° C. with a current density of 4 mA / mm 2 , while an electrolyte used to fill up the damaged surface, for example, with a current density between 1.5 and 4 mA / mm 2 is used at a temperature of 47 to 50 ° C.
  • the invention allows Process a very simple and inexpensive partial aftertreatment or Repair of minor surface damage in the press plates and Endless belts that come with a due to the electrolytes used Accumulation of iron, nickel and chromium leads to the advantages mentioned and also repeated hard chrome plating according to known processes, For example, the Brunner process allows you without the filled Materials are washed out.
  • a micro-electroplating device is also used to apply the method proposed, covering any damaged surface through a mask is framed so that the electrolyte solution used the damaged area completely wetted, leaving a fixed electrode in the electrolytic solution immersed and a reversible rectifier is used, the one hand via an electrode and on the other hand with a connecting terminal to the Steel sheet is connected.
  • the mask protects the undamaged Edge zones of the damaged areas in front of the galvanic solutions and limits the defective area to be filled.
  • the mask takes the one used A sufficient amount of electrolytes, for example by a multi-layer structure of the mask is guaranteed.
  • the electrolytic treatment the deposition process is limited in time and after the end of the Procedure the remaining electrolyte is removed and the formerly damaged area treated by rinsing so that the press plates or endless belts of can be further processed.
  • This can, for example, in restructuring or hard chrome plating.
  • the mask consists of a lower adhesive layer that is applied directly the press plate or the endless belt is glued and one on the Multi-layer mask structure applied to the adhesive layer so that the electrolyte in sufficient amount can be absorbed.
  • the prerequisite for this is that the material of the mask is temperature resistant because the used ones Electrolytes can be used at a temperature of 47 to 73 ° C.
  • the Electrode consists of a plate-shaped tamponate electrode, which is fixed immersed in the electrolyte, the anode surface to the cathode surface Ratio should be 1: 0.9.
  • the real micro-galvanic treatment the damaged areas depend on the current strength and is limited in time, the duration of treatment not dependent on the amount of electrolyte is determined, but the electrolyte is available in sufficient quantity stands or is refilled if necessary.
  • micro plates can be repaired using the micro-galvanic repair process and endless belts in an advantageous manner in their production in all processing states touch up or it can be used if necessary damaged press plates and endless belts undergo post-treatment become.
  • a restructuring is always carried out according to the existing surface structuring, so that for a viewer the Damaged areas are no longer recognizable after the treatment and in particular no color deviation due to the use of adapted electrolytes before and after the chrome plating is visible.
  • a press plate or an endless belt with a directly structured and mechanically polished steel surface layer with a defect depth> 25 ⁇ due to etching defects, mechanical damage or material defects is to be touched up.
  • the damaged area is first mechanically cleaned and deoxidized and cleaned with methanol and then a multi-layer mask is glued around the flaw, which frames the damaged area, the overlap should not be more than 0.5 mm around.
  • the mask is then filled with a cleaning electrolyte and a micro-electroplating device is attached, a fixed tamponate electrode being immersed in the cleaning electrolyte and being connected cathodically.
  • the micro-electroplating device With a current density of about 4 mA / mm 2 at a voltage of 10 volts, the micro-electroplating device is used for degreasing at room temperature for about 60 seconds. The remaining electrolyte is then removed and the damaged area is rinsed.
  • the damaged area is activated with a further electrolyte, the activation electrolyte, for example an activation solution containing hydrogen bifluoride, being filled into the existing mask.
  • the activation electrolyte for example an activation solution containing hydrogen bifluoride
  • the activation takes place cathodically with a current density of 4 mA / mm 2 and a voltage of 8 volts for a period of 60 seconds at room temperature and then in the de-energized state for a period of 180 seconds at room temperature.
  • nickel plating takes place, the tamponate electrode used being connected cathodically with a current density of 4 mA / mm 2 and a voltage of 8 volts for a period of 45 seconds at room temperature. A layer thickness of approx. 0.4 ⁇ is deposited here.
  • the nickel electrolyte is removed without further rinsing.
  • the defect is filled up after attaching a new mask with a steel-like electrolyte and a tamponate electrode at a distance of min. 3 mm to the metal surface, with cathodic polarization taking place and with a current density of 4 mA / mm 2 and a voltage of 10 volts the current is slowly regulated up over a period of 8 minutes.
  • the filling takes place at an electrolyte temperature of 48 - 50 ° and causes a deposited layer thickness of approx. 25 ⁇ .
  • the damaged area is then rinsed and a mechanical check is carried out to determine whether the metal filling is sufficient for a hand structuring to be applied. If the layer thickness is not yet sufficient, the last process steps must be repeated again until a sufficient layer thickness is available.
  • the electrolyte is dabbed off, the mask is removed and the filled-up damaged area is washed thoroughly. This is followed by hand structuring and mechanical polishing.
  • the repaired press plate or endless belt is then hard chrome-plated in the usual way over the entire surface, for example using the Brunner chrome-plating process.
  • the new repair process is based on the deposition of a 20 - 30 ⁇ thick and approx. 47 HRC soft steel-like filling layer, which is anodized Polarization in the chrome bath using the Brunner chromium plating process similar to that Steel strip behaves and the optical in the subsequent chrome metalization result in matching surfaces.
  • the chemical composition of the steel electrolyte was so determined that the metal was deposited an alloy composition similar to the steel strip in Form of iron, chrome and nickel.
  • the aforementioned repair process becomes after the structuring, i.e. an etching and mechanical Polish, carried out, whereby the hardness of the steel filler layer does not affect can be. If electrolytic chrome plating is required later the filling layer is not attacked, so that the press plate used or the endless belt can be chrome-plated several times.
  • the damaged area is first cleaned with methanol and then a multi-layer mask according to Example 1 is glued on. Then the mask with. filled a cleaning electrolyte and attached a micro-electroplating device, wherein a fixed tamponate electrode immersed in the cleaning electrolyte, which is connected cathodically.
  • the micro-electroplating device With a current density of about 4 mA / mm 2 and a voltage of 10 volts, the micro-electroplating device is used for degreasing at room temperature for about 60 seconds. The remaining electrolyte is then removed and the damaged area is rinsed.
  • Example 1 After rinsing, the damaged area is covered with another electrolyte Example 1 enabled. After a rinse, there is also an under-nickel a nickel electrolyte according to Example 1 instead.
  • the defect is reworked after attaching a new mask and a tamponate electrode at a distance of min. 3 mm to the metal surface, with cathodic polarization taking place and with a current density of 6 mA / mm 2 and a voltage of 10 volts the current is slowly regulated up over a period of 10 seconds.
  • Post-processing takes place at an electrolyte temperature of 48 - 50 ° and results in a deposited layer thickness of approx. 2.5 - 2.8 ⁇ .
  • the damaged area is then rinsed and the steel tamponade is carefully polished with polishing paste. This is followed by mechanical polishing.
  • the repaired press plate or endless belt is then hard chrome-plated in the usual way over the entire surface, for example using the Brunner chrome-plating process.
  • the repair process is based on the deposition of a 2.5 - 2.8 ⁇ thick and approx. 47 HRC soft steel-like protective layer, which is anodized Polarization in the chrome bath using the Brunner chromium plating process similar to that Steel strip behaves and the optical in the subsequent chrome metalization result in matching surfaces.
  • the chemical composition of the steel electrolyte was so determined that the metal was deposited an alloy composition similar to the steel strip in Form of iron, chrome and nickel.
  • the aforementioned repair process becomes after the structuring, i.e. an etching and mechanical Polish, carried out, with copper substituted by steel as filler can be. If electrolytic chrome plating is required later the filling layer is not attacked, so that the press plate used or the endless belt can be chrome-plated several times.
  • cases a and b are sub-nickelized with a Nickel electrolytes according to Example 1 instead.
  • the Nickel electrolyte removed without further rinsing.
  • the defect is reworked after attaching a new mask and a tamponate electrode at a distance of min. 3 mm to the metal surface, with a cathodic polarization taking place and with a current density of 3 mA / mm 2 and a voltage of 10 volts the current is slowly regulated up over a period of 80 seconds.
  • the post-processing takes place at an electrolyte temperature of 70 - 73 ° and results in a deposited layer thickness of approx. 2.7 ⁇ .
  • the damaged area is then rinsed and the separated chrome is pre-polished by hand.
  • a modified chromium electrolyte is used which contains sulfate and methanesulfonic acid.
  • the repaired press plate or endless belt is then polished to a final shine.
  • the new repair process is based on the deposition of a 3 ⁇ thin and 60 HRC hard chrome layer.
  • the deposited chrome (finish) can do so be polished up so that a uniform chrome-colored repair point is created.
  • the imperfections repaired using the new method have one clearly longer lifespan than refurbished tapes repaired with cobalt finish.
  • a press plate or an endless belt with a directly structured and mechanically polished surface layer is to be touched up, using chromed, possibly copper-coated steel strip as the substrate. Structuring takes place directly in the steel or in the copper plating, whereby there are etching defects, mechanical damage or material defects.
  • the damaged area is first cleaned with methanol and then a multi-layer mask according to Example 1 is glued on. The mask is then filled with a cleaning electrolyte and a micro-electroplating device is attached, a fixed tamponate electrode being immersed in the cleaning electrolyte and being connected cathodically. With a current density of about 4 mA / mm 2 , the micro-electroplating device is used at room temperature for about 60 seconds. The remaining electrolyte is then removed and the damaged area is rinsed.
  • the damaged area is activated with a further electrolyte, the activation electrolyte, for example an activation solution containing hydrogen bifluoride, being filled into the existing mask.
  • the activation electrolyte for example an activation solution containing hydrogen bifluoride
  • the activation takes place cathodically with a current density of 4 mA / mm 2 and a voltage of 10 volts for a period of 60 seconds at room temperature and then in the de-energized state for a period of 180 seconds at room temperature.
  • nickel plating according to Example 1 takes place. A layer thickness of approx. 0.5 ⁇ is deposited here. After the nickel plating has ended, the nickel electrolyte is removed without further rinsing.
  • the defect is reworked after attaching a new mask and a tamponate electrode at a distance of min. 3 mm to the metal surface, cathodic polarization taking place and at a current density of 0.45 mA / mm 2 at a voltage of 8 volts, the current flows over a period of 180 seconds.
  • Post-processing takes place at an electrolyte temperature of 58 - 60 ° and results in a deposited layer thickness of approx. 1.7 ⁇ .
  • the damaged area is then rinsed and the post-transition between the repair site and the steel layer is mechanically reworked.
  • the repaired press plate or endless belt is then hard chrome-plated in the usual way over the entire surface, for example using the Brunner chrome-plating process.
  • the new repair process is based on the deposition of an approximately 2 ⁇ thin and approx. 50 HRC soft steel-like protective layer using a sulfate-containing electrolytes.
  • micro electroplating device used is described below with reference to FIG single figure explained in more detail.
  • Figure 1 shows a micro electroplating device 1, which is to be repaired a damaged area 2 on the surface of a press plate or an endless belt 3 is caused by mechanical damage.
  • the surface 4 the press plate or the endless belt 3 has a structure 5 which follows
  • a mask 6 is first applied immediately glued to the structure 5 and a second mask 7, for example made of twelve layers of tape are put on.
  • the mask 6 and 7 are here arranged around the damaged area 2 in so far that only a small one There is an overlap of approx. 0.5 mm. Because of the used It is electrolytes with an application temperature of up to 73 ° required that the masks 6, 7 are temperature resistant.
  • Masks 6, 7 extend around the damaged area 2 and serve further for Recording of the electrolyte 8 used, in which a plate-shaped Tamponate electrode 9 is immersed.
  • the tamponate electrode 9 and the press plate or the endless belt 3 are either used to apply the method switched cathodically or anodically.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nach- und/oder Ausbesserung von kleineren Oberflächenschäden in einer großformatigen Pressplatte oder einem Endlosband 3 aus Stahlblech mit einer strukturierten Oberfläche 4 zur Oberflächenprägung von Holzwerkstoffen- oder Laminatplatten, wobei die schadhafte Oberfläche 4 einer microgalvanischen Behandlung unterzogen wird. Um die Ausbesserung der Schadstellen 2 zu vereinfachen und eine längere Standzeit der Pressbleche zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine die entsprechende Metallionen enthalte eisenhaltige Elektrolytlösung verwendet wird, welche auf das Basismaterial der Pressplatte oder das Endlosband 3 abgestimmt ist. Hierdurch wird der besondere Vorteil erzielt, das keine farblichen Abweichungen gegenüber den schadhaften Stellen entstehen und ein herkömmliches Verchromungsverfahren angewendet werden kann, wobei bei späteren Nachverchromungen die Schadstellen 2 aufgrund des verwendeten Elektrolyten nicht ausgewaschen und damit wieder sichtbar werden. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nach- und/oder Ausbesserung von kleineren Oberflächenschäden in einer großformatigen Pressplatte oder einem Endlosband aus Stahlblech mit einer strukturierten Oberfläche zur Oberflächenprägung von Holzwerkstoffen- oder Laminatplatten, wobei die schadhafte Oberfläche einer microgalvanischen Behandlung unterzogen wird.
Bei der Herstellung von Möbeln, beispielsweise Küchenmöbeln, werden strukturierte Oberflächen benötigt, die einerseits ein ansprechendes Aussehen aufweisen und andererseits pflegeleicht zu behandeln sind. Zu diesem Zweck werden kunststoffbeschichtete Holzwerkstoff- oder Laminatplatten eingesetzt, die eine eingeprägte Struktur auf ihrer Oberfläche erhalten, wobei das Einprägen einer solchen Struktur mit Hilfe von großformatigen Pressblechen oder Endlosbändern erfolgt. Aus den vorgenannten Gründen unterliegen die Pressbleche bzw. Endlosbänder daher einer sehr starken Beanspruchung und es kann immer wieder vorkommen, dass beispielsweise in dem Holzwerkstoff oder Laminat harte Einschlüsse vorhanden sind, welche die Pressbleche oder Endlosbänder auf ihrer Oberfläche leicht beschädigen.
Die fertiggestellten Pressbleche werden in eine Pressvorrichtung eingebaut, mit der die kunststoffbeschichteten Möbelbauplatten oder dergleichen gefertigt werden. Hierzu werden beispielsweise umlaufende Endlosbänder eingesetzt, die eine kontinuierliche Fertigung ermöglichen, wobei zwischen den Endlosbändern das Pressgut zu Platten gepresst und die Oberfläche strukturiert wird. Zu diesem Zweck weisen die Endlosbänder bzw. Pressplatten die bereits erwähnte Oberflächenstruktur auf, die in das Presslaminat eingeprägt wird. Vorhandene Oberflächenschäden werden insofern in das Pressgut mit eingeprägt, falls vorhanden, sodass die hergestellten eventuell teilweise beschädigten Platten nicht im vollen Umfang zur weiteren Fertigung eingesetzt werden können. Aus diesem Grunde ist es besonders wichtig, dass die verwendeten Pressbleche bzw. Endlosbänder absolut einwandfreie Oberflächen aufweisen, um entstehende Verschnitte so klein wie möglich zu halten. Es lässt sich jedoch nicht immer vermeiden, dass bei der Herstellung der Pressplatten bzw. Endlosbänder oder während der Benutzung im Presswerk kleinere Oberflächenschäden entstehen, beispielsweise Risse; Eindrücke, Lunker oder dergleichen. Die Oberflächenschäden dieser Art sind meist sehr klein mit einer Schadensfläche von 1 bis 14 mm2 und können hierbei im Stahlblech selbst, in der strukturierten Metallbeschichtung, in der Hartchromschicht oder gegebenenfalls in allen Schichten auftreten.
Eine derartige Beschädigung wird bei späteren Pressvorgängen unmittelbar auf die Holzwerkstoff- oder Laminatplatten übertragen, sodass die Oberflächenstruktur fehlerhaft ist und nach einem entsprechenden Zuschnitt gegebenenfalls in exponierter Position sichtbar wird. Zur Vermeidung. eines größeren Verschnitts ist es daher erforderlich, vorhandene Beschädigungen in den Pressplatten oder Endlosbändern auszubessern. Dadurch, dass die Pressbleche beispielsweise aus Stahl- oder Messingblech mit einer strukturierten Oberfläche bestehen oder aus einer mit Kupfer oder Messing beschichteten Stahlplatte, wobei die Oberflächenstrukturierung in die weichere Beschichtung eingearbeitet ist, die anschließend mit einer Hartverchromung versehen wird, ist ein aufwendiges Verfahren erforderlich, um die Beschädigung zu beseitigen.
Das Verfahren wird bei großformatigen Pressplatten oder Endlosbändern angewendet, um diese Oberflächenschäden oder Schadstellen nachzubearbeiten, sodass die relativ teuren Pressplatten bzw. Endlosbänder weiterhin verwendet werden können. Oberflächenschäden können beispielsweise bereits bei der Strukturierung der Pressplatten oder Endlosbändern entstehen oder beim späteren Arbeitseinsatz. Zu diesem Zweck werden die Pressplatten oder Endlosbänder gegebenenfalls zur Nachbearbeitung nochmals in das Herstellungswerk zurückgesandt. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um Pressplatten oder Endlosbänder aus Stahlblech oder Messingblech, die unmittelbar auf ihrer Oberfläche einer Strukturierung aufweisen. Die Oberflächenstrukturierung wird hierbei entsprechend den Kundenwünschen aus einer Vielzahl von Mustern ausgewählt.
Eine Nachbesserung während der Herstellung der Pressblech bzw. Endlosbänder ist entweder gar nicht möglich oder sehr zeitaufwendig und damit entsprechende teuer. Handelt es sich um Schäden in den noch nicht beschichteten Stahlblechen, kann zwar gegebenenfalls eine Schadensbehebung durch ein- oder mehrmaliges Abätzen erfolgen, doch entstehen dabei Reparaturkosten die in etwa gleich oder höher sind, als die Beschaffungskosten neuer Pressbleche oder Endlosbänder. Reichen die vorhandenen Schäden bis in die Hartchromschicht oder gegebenenfalls in die Stahlschicht hinein, lassen sich diese zwar ausbessern, indem die Chromschicht und die Stahlschicht über die gesamte Fläche völlig abgebeizt wird und anschließend die letzte Oberfläche neu mit Kupfer oder Messing beschichtet und verchromt wird, doch ist diese Maßnahme ebenfalls sehr aufwendig und teuer.
Zur Beseitigung derartiger Schäden ist es beispielsweise aus dem Taschenbuch für Galvanotechnik, Band 1, 1988, Seite 472 bekannt, eine Anode mit einem Tampon zu verbinden, der mit Elektrolyt getränkt ist. Der Tampon wird ständig mit frischen Elektrolyt versorgt und muss ständig intensiv bewegt werden. Kleinere Schadstellenflächen zwischen etwa 1 und 14 mm2 lassen sich mit diesem Verfahren jedoch nicht ordnungsgemäß nach- oder ausbessern.
Ferner ist zur elektrolytischen Metallabscheidung aus der DE 81 29 270 U1 ein Handgerät bekannt, dass mit einer Kunststofffaserelektrode versehen ist, die in einer anodisch geschalteten Manschette aus Platin steckt. Die Faserelektrode wird in Elektrolyt getränkt und reibend auf der Schadstelle bewegt. Aus der WO 900 40 52 A1 ist ebenfalls ein Handgerät mit einer Metallelektrode bekannt, die über ein auf die Schadstelle aufgelegtes und mit Elektrolyt getränktes Filterpapier reibend bewegt wird. Beide Geräte dienen der Tampongalvanisierung, bei der die Geräte reibend über der Schadstelle bewegt werden müssen.
Ferner ist aus der deutschen Patentschrift DE 195 48 198 ein Verfahren zur Nach- und/oder Ausbesserung von kleineren Oberflächenschäden bekannt, bei dem jede Schadstelle durch eine Maske eingerahmt, gebeizt und galvanisch aufgekupfert wird. Die Aufkupferung erfolgt hierbei mikrogalvanisch, indem auf jede eingerahmte und eingebeizte Schadstelle des kathodisch geschalteten Blechs eine galvanische Kupferlösung aufgetragen und in diese eine anodisch geschaltete Elektrodenspitze eingetaucht wird. Nach Auffüllung der Schadfläche kann diese entsprechend vorhandenen Oberflächenstruktur nachstrukturiert und weiteren Bearbeitungsvorgängen, beispielsweise einer Hartverchromung, unterzogen werden. Als nachteilig hat sich jedoch erwiesen, dass bei wiederholten Ausbesserungsvorgängen und insbesondere einer Entfernung der Hartverchromung die mit Kupfer aufgefüllten Schadstellen ebenfalls ausgewaschen werden und somit eine nochmalige Nachbehandlung der bereits vorhandenen Schadstellen erforderlich ist: Somit nimmt im Laufe der Zeit die Anzahl der Schadstellen und erforderlichen Nachbehandlungen kontinuierlich zu und lässt sich somit nicht mehr wirtschaftlich ausbessern.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein neues Verfahren zur Nachund/oder Ausbesserung von Oberflächenschäden aufzuzeigen, bei dem eine Ausbesserung der Schadstellen mit einer längeren Standzeit möglich ist.
Erfindungsgemäß ist zur Lösung der Aufgabe vorgesehen, dass eine Metallionen enthaltene, eisenhaltige Elektrolytlösung verwendet wird, durch welche eine Anlagerung von Eisen-, Nickel- und/oder Chrom-Metallionen erfolgt, wobei das Mischungsverhältnis der in der Elektrolytlösung enthalten Metallionen auf das Basismaterial der Pressplatte oder das Endlosband abgestimmt ist.
Eisenhaltige Elektrolytlösungen besitzen beispielsweise den Vorteil, dass keine farblichen Abweichungen, gegenüber den nicht schadhaften Stellen entstehen und herkömmliche Verchromungsverfahren angewendet werden können, ohne dass bei späteren Verchromungsverfahren die Schadstelle ausgewaschen und damit wieder sichtbar wird. Der zur Auffüllung der Schadstelle vorgesehene Schichtaufbau mit eisenhaltigen Elektrolytlösungen bewirkt im Weiteren eine erhöhte Widerstandsfähigkeit und somit eine wesentlich längere Standzeit der Pressplatte bzw. des Endlosbandes. Durch den Elektrolyten bzw. die Elektrolytlösung wird hierbei eine Anlagerung von Eisen-, Nickel- und/oder Chrom-Metallionen hervorgerufen, sodass die vorhandenen Beschädigungen durch eine Anlagerung von einem Gemisch aus Eisen, Nickel und Chrom ausgeglichen werden und somit das Verfahren bevorzugt bei der Behandlung von aus Stahl bestehenden Pressplatten oder Endlosbändern eingesetzt werden kann. Das Mischungsverhältnis der in der Elektrolytlösung vorhandenen Metallionen wird hierbei jeweils auf das Basismaterial der Pressplatte oder das Endlosband abgestimmt. Vorzugsweise werden für die Elektrolytlösung zweiund dreiwertige Metallionen Fe2, Fe3 im Verhältnis 2:1 verwendet.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich daher bevorzugt zur Auffüllung von Schadstellen bei direkt strukturierten Stahl-Pressplatten oder Stahl-Endlosbändern, wobei entsprechend der weiteren Bearbeitungsvorgänge unterschiedliche Elektrolyten unter unterschiedlichen Randbedingungen eingesetzt werden können, sodass beispielsweise verschiedene Härtegrade der Füllschicht oder Schutzschicht erreichbar sind. Das Verfahren kann aber auch beispielsweise dort eingesetzt werden, wo bereits eine Auffüllung mit Kupfer erfolgt ist, und zwar wird zu diesem Zweck eine Nickelschicht zuvor aufgetragen, die anschließend mit einer aus Eisen-, Chrom und/oder Nickelionen bestehende Beschichtung versehen und einer Hartverchromung unterzogen wird.
Das optimale Verfahren für Metallfüllungen bei direkt strukturierten Bändern muss eine mittelharte und vor allen Dingen verchrombare Schicht abscheiden, die noch mechanisch nachbearbeitet werden kann (Handstrukturierung). Für Schutzreparaturen bei direkt strukturierten Bändern muss demgegenüber eine dünne, weiche und verchrombare Schicht abgeschieden werden, die gegebenenfalls noch mechanisch bearbeitbar ist. Für Finishreparaturen bei Aufarbeitungsbändern muss eine dünne und zugleich harte Schicht abgeschieden werden, während bei Schutzreparaturen vor einer Standardverchromung ebenfalls eine dünne und zugleich weiche Schicht abgeschieden werden muss, die mechanisch noch bearbeitbar ist.
Zur Anlagerung von Eisen-, Nickel-, Chromverbindungen wird hierbei bis zu einer Schadensfläche von maximal 30 mm2 eine feststehende Elektrode, beispielsweise eine Tamponatelektrode, eingesetzt. Hierbei erfolgt das Reparaturverfahren nach dem Ende der Oberflächenstrukturierung, das bedeutet einer vorgenommenen Ätzung und gegebenenfalls einem mechanischen Polieren der Pressplatte bzw. des Endlosbands. Eine Vorbehandlung der schadhaften Oberfläche kann beispielsweise durch eine mechanische Säuberung und Reinigung durch Methanol erfolgen, anschließend wird zur Entfettung ein modifizierter Reinigungselektrolyt mit Hilfe der Mikrogalvanisierungsvorrichtung verwendet. Danach wird zur weiteren Vorbehandlung der schadhaften Oberfläche ein modifizierter Elektrolyt verwendet, der zum Aktivieren von Stahl- oder Chromoberflächen eingesetzt wird. Zur Entfettung wird eine Kali- und Natronlauge im Mischungsverhältnis 1:1 und zur Aktivierung eine hydrogenbifluridhaltige Lösung eingesetzt. Bei der Reparatur, von bereits aufgekupferten Schadstellen wird anschließend vorzugsweise ein Nickelelektrolyt eingesetzt, um eine Nickelbeschichtung vorzunehmen, damit eine weitere Aufarbeitung mit einem Stahlelektrolyten erfolgen kann und später bei einer Hartverchromung nicht zu Auswaschungen führt. Je nachdem wie die weitere Behandlung der schadhaften Oberfläche erfolgen muss kann eine Auswahl der verwendeten Elektrolyten erfolgen. Im Fall einer erforderlichen Nachstrukturierung kann beispielsweise ein Weichchromelektrolyt eingesetzt werden, der einer späteren Nachbehandlung, nach erfolgter Strukturierung, unterzogen wird.
Für den Fall, dass eine Nachstrukturierung nicht erforderlich ist, kann zur Behandlung der schadhaften Oberfläche ein modifizierter Hartchrom- oder Stahlelektrolyt verwendet werden, wobei der modifizierte Hartchromelektrolyt sulfat-metansulfonsäurehaltig ist und ein Anteil von 290 ± 5 g/Liter Chromsäure mit 1,0 ± 0,1% Schwefelsäurekonzentrat aufweist und der modifizierte Stahlelektrolyt ammoniumfomiathaltig ist und aus beispielsweise einer 82%igen Eisenlösung, 13%igen Chromlösung und einer 5%igen Nickellösung besteht. Bei den modifizierten Hartchrom-Elektrolyt handelt es sich um einen erweiterten Elektrolyt der aus Chrom- und Schwefelsäure besteht, wobei das Mischungsverhältnis geändert wurde und beispielsweise 290 ± 5 g/Liter Chromsäure und eine Schwefelsäurekonzentrat von 1,2 ± 0,1 % vorhanden ist. Diese Zusammensetzung ist der eines Glanzchromelektrolyten ähnlich und kann mit anderen Stromdichten eingesetzt werden. Als modifizierter Stahlelektrolyt wird eine nicht lagerfähige und jeweils neu anzusetzende Lösung aus einer 82%igen Eisenlösung, 13%igen Chromlösung und 5%igen Nickellösung verwendet. Je nach Anwendung wird eine Abscheidung einer circa 20 bis 30 µ dicken und circa 47 bis 60 HRC weichen bzw. harten stahlähnlichen Füll- bzw. Schutzschicht vorgenommen, die eine den Basismaterial zugrundeliegende Zusammensetzung von Eisen, Chrom und Nickel aufweist. Nach der erfolgten Auffüllung wird die Oberfläche partiell von Hand nachstrukturiert, um anschließend beispielsweise eine Hartverchromung vorzunehmen, wobei die Pressplatte bzw. das Endlosband nach dem Nachstrukturieren ganzflächig hartverchromt und poliert wird.
In Ausgestaltung der Erfindung ist hierbei vorgesehen, dass unterschiedliche Elektrolyten einzeln oder in Kombination nacheinander zur Behandlung der schadhaften Oberfläche eingesetzt werden. Ein Stahlelektrolyt kann beispielsweise bei einer Temperatur von 47 bis 50° C mit einer Stromdichte von 6 mA/mm2 verwendet werden. Der Stahlelektrolyt besteht beispielsweise aus 50 ml Eisenlösung, 5 ml Chromlösung und 2,5 ml Nickellösung. Demgegenüber kann ein sulfathaltiger Weichchromelektrolyt bei einer Temperatur von 58 bis 60°C und einer Stromdichte von 0,3 mA/mm2 verwendet werden. Ein sulfat-sulfonsäurehaltiger Hartchromelektrolyt kann ferner bei einer Temperatur von 70 bis 73°C mit einer Stromdichte von 4 mA/mm2 eingesetzt werden, während ein zur Auffüllung der schadhaften Oberfläche verwendeter Elektrolyt beispielsweise mit einer Stromdichte zwischen 1,5 bis 4 mA/mm2 bei einer Temperatur von 47 bis 50°C eingesetzt wird.
Durch die verschiedenen Elektrolyten gestattet das erfindungsgemäße Verfahren eine sehr einfache und preiswerte partielle Nachbehandlung bzw. Ausbesserung kleinerer Oberflächenschäden in den Pressplatten und Endlosbändern, die zu dem aufgrund der verwendeten Elektrolyten mit einer Anlagerung von Eisen-, Nickel- und Chrom zu den erwähnten Vorteilen führt und ferner eine mehrmalige Hartverchromung nach bekannten Verfahren, beispielsweise dem Brunner-Verfahren ermöglicht, ohne dass die aufgefüllten Materialien herausgewaschen werden.
Zur Anwendung des Verfahrens wird ferner eine Mikrogalvanisierungsvorrichtung vorgeschlagen, wobei jede schadhafte Oberfläche durch eine Maske eingerahmt wird, sodass die verwendete Elektrolytlösung die Schadstelle vollständig benetzt, wobei eine feststehende Elektrode in die Elektrolytlösung eintaucht und wobei ein umpolbarer Gleichrichter verwendet wird, der einerseits über eine Elektrode und andererseits mit einer Anschlussklemme mit dem Stahlblech verbunden ist. Die Maske schützt hierbei die unbeschädigten Randzonen der Schadstellen vor den galvanischen Lösungen und begrenzt den aufzufüllenden schadhaften Bereicht. Hierbei nimmt die Maske den verwendeten Elektrolyten in ausreichender Menge auf, welches beispielsweise durch einen mehrlagigen Aufbau der Maske gewährleistet ist. Gegenüber bisher bekannt gewordenen Verfahren wird die elektrolytische Behandlung entsprechend dem Abscheidungsprozess zeitlich befristet und nach Beendigung des Verfahrens der restliche Elektrolyt entfernt und die ehemals schadhafte Stelle durch Spülen nachbehandelt, damit die Pressbleche bzw. Endlosbänder der weiteren Bearbeitung zugeführt werden können. Diese kann beispielsweise in einer Nachstrukturierung oder einer Hartverchromung bestehen.
Die Maske besteht hierbei aus einer unteren Klebeschicht, die unmittelbar auf die Pressplatte bzw. das Endlosband aufgeklebt wird und einer auf die Klebeschicht aufgesetzten mehrlagigen Maskenstruktur, damit der Elektrolyt in ausreichender Menge aufgenommen werden kann. Voraussetzung hierzu ist, dass das Material der Maske temperaturbeständig ist, weil die verwendeten Elektrolyten bei einer Temperatur von 47 bis 73°C eingesetzt werden. Die Elektrode besteht aus einer tellerförmigen Tamponatelektrode, die feststehend in den Elektrolyten eintaucht, wobei die Anodenfläche zur Kathodenfläche ein Verhältnis 1:0,9 aufweisen sollte. Die eigentliche mikrogalvanische Behandlung der schadhaften Stellen erfolgt in Abhängigkeit von der Stromstärke und ist zeitlich befristet, wobei die Dauer der Behandlung nicht von der Elektrolytmenge bestimmt wird, sondern der Elektrolyt in ausreichender Menge zur Verfügung steht bzw. gegebenenfalls nachgefüllt wird.
Durch das mikrogalvanische Reparaturverfahren lassen sich die Pressbleche und Endlosbänder in vorteilhafter Weise bei ihrer Fertigung in allen Bearbeitungszuständen nachbessern oder es können gegebenenfalls im Einsatz beschädigte Pressbleche und Endlosbänder einer Nachbehandlung unterzogen werden. Eine Nachstrukturierung erfolgt hierbei immer entsprechend der vorhandenen Oberflächenstrukturierung, sodass für einen Betrachter die Schadstellen nach der Behandlung nicht mehr erkennbar sind und insbesondere durch die Verwendung angepasster Elektrolyten auch keine Farbabweichung vor und nach der Verchromung sichtbar ist.
Die Erfindung wird im Weiteren an den nachfolgend aufgeführten Beispielen näher erläutert:
Beispiel 1:
Nachzubessern ist eine Pressplatte oder ein Endlosband mit einer direkt strukturierten und mechanisch polierten Stahloberflächenschicht, mit einer Fehlstellentiefe > 25 µ durch Ätzfehler, mechanische Beschädigungen oder Materialfehler. Die Schadfläche wird zunächst mechanisch gesäubert und deoxidiert sowie mit Methanol gereinigt und anschließend eine mehrlagige Maske im Umkreis der Fehlstelle aufgeklebt, welche die Schadstelle einrahmt, wobei die Überlappung nicht mehr als 0,5 mm ringsherum betragen soll. Anschließend wird die Maske mit einem Reinigungselektrolyten aufgefüllt und eine Mikrogalvanisierungsvorrichtung angebracht, wobei eine feststehende Tamponatelektrode in den Reinigungselektrolyten eintaucht, die kathodisch geschaltet ist. Bei einer Stromdichte von etwa 4 mA/mm2 bei einer Spannung von 10 Volt wird bei Raumtemperatur für ca. 60 Sekunden die Mikrogalvanisierungsvorrichtung zur Entfettung eingesetzt. Danach wird der restliche Elektrolyt entfernt und die Schadstelle gespült.
Nach dem Spülen wird die Schadstelle mit einem weiteren Elektrolyten aktiviert, wobei der Aktivierungselektrolyt, beispielsweise eine hydrogenbifluoridhaltige Aktivierungslösung in die bestehende Maske gefüllt wird. Die Aktivierung erfolgt kathodisch mit einer Stromdichte von 4 mA/mm2 und einer Spannung von 8 Volt für die Dauer von 60 Sekunden bei Raumtemperatur und anschließend im stromlosen Zustand für die Dauer von 180 Sekunden bei Raumtemperatur. Nach einer Spülung findet eine Unternickelung mit einem Nickelelektrolyten statt, wobei die verwendete Tamponatelektrode kathodisch geschaltet mit einer Stromdichte von 4 mA/mm2 und einer Spannung von 8 Volt für einen Zeitraum von 45 Sekunden bei Raumtemperatur eingesetzt wird. Hierbei erfolgt die Anlagerung einer Schichtdicke von ca. 0,4 µ. Nach Beendigung der Unternickelung wird der Nickelelektrolyt entfernt, ohne dass eine weitere Spülung erfolgt.
Eine Auffüllung der Fehlstelle erfolgt nach dem Anbringen einer neuen Maske mit einem stahlähnlichen Elektrolyten und einer Tamponatelektrode in einem Abstand von min. 3 mm zur Metalloberfläche, wobei eine kathodische Polung erfolgt und bei einer Stromdichte von 4 mA/mm2 und einer Spannung von 10 Volt der Strom in einem Zeitraum von 8 Minuten langsam hochgeregelt wird. Die Auffüllung findet hierbei bei einer Elektrolyttemperatur von 48 - 50° statt und bewirkt eine abgeschiedene Schichtdicke von ca. 25 µ. Anschließend findet eine Spülung der Schadstelle statt und eine mechanische Überprüfung, ob die Metallfüllung ausreichend für eine anzubringende Handstrukturierung ist. Sollte die Schichtdicke noch nicht ausreichend sein, müssen die letzten Verfahrensschritte nochmals wiederholt werden, bis eine ausreichende Schichtdicke vorhanden ist. Ist die Vertiefung der Schadstelle ausreichend mit einer Stahl-Beschichtung ausgefüllt, wird der Elektrolyt abgetupft, die Maske entfernt und die aufgefüllte Schadstelle gründlich gewaschen. Es schließt sich eine Handstrukturierung und mechanische Polierung an. Das nachgebesserte Pressblech bzw. Endlosband wird anschließend in üblicher Weise ganzflächig hartverchromt, beispielsweise nach dem Brunner Verchromungsverfahren.
Das neue Reparaturverfahren basiert auf Abscheidung einer 20 - 30 µ dicken und ca. 47 HRC weichen stahlähnlichen Füllschicht, die sich bei anodischer Polung im Chrombad nach dem Brunner Verchromungsverfahren ähnlich dem Bandstahl verhält und die bei der anschließenden Chrommetallisierung optisch übereinstimmende Oberflächen ergeben. Die chemische Zusammensetzung des Stahl-Elektrolyten wurde hierbei so fest gelegt, dass die erfolgte Metallabscheidung eine ähnliche Legierungszusammensetzung wie der Bandstahl in Form von Eisen, Chrom und Nickel besitzt. Das vorgenannte Reparaturverfahren wird nach Ende der Strukturierung, also einem Ätzen und mechanischer Politur, durchgeführt, wobei die Härte der Stahl-Füllschicht nicht beeinflusst werden kann. Bei einer späteren notwendigen elektrolytischen Entchromung wird hierbei die Füllschicht nicht angegriffen, sodass die verwendete Pressplatte oder das Endlosband mehrmals verchromt werden kann.
Beispiel 2
Nachzubessern ist eine Pressplatte oder ein Endlosband mit einer direkt strukturierten und mechanisch polierten Stahloberflächenschicht, welche durch Ätzfehler, mechanische Beschädigungen oder Materialfehler entstanden sind, wobei eine vorherige Auffüllung mit Kupfer und eine Nachstrukturierung von Hand mit anschließender Politur erfolgt ist. Die Schadfläche wird zunächst mit Methanol gereinigt und anschließend eine mehrlagige Maske gemäß Beispiel 1 aufgeklebt. Anschließend wird die Maske mit. einem Reinigungselektrolyten aufgefüllt und eine Mikrogalvanisierungsvorrichtung angebracht, wobei eine feststehende Tamponatelektrode in den Reinigungselektrolyten eintaucht, die kathodisch geschaltet ist. Bei einer Stromdichte von etwa 4 mA/mm2 und einer Spannung von 10 Volt wird bei Raumtemperatur für ca. 60 Sekunden die Mikrogalvanisierungsvorrichtung zur Entfettung eingesetzt. Danach wird der restliche Elektrolyt entfernt und die Schadstelle gespült.
Nach dem Spülen wird die Schadstelle mit einem weiteren Elektrolyten gemäß Beispiel 1 aktiviert,. Nach einer Spülung findet eine Unternickelung ebenfalls mit einem Nickelelektrolyten gemäß Beispiel 1 statt.
Eine Nachbearbeitung der Fehlstelle erfolgt nach dem Anbringen einer neuen Maske und einer Tamponatelektrode in einem Abstand von min. 3 mm zur Metalloberfläche, wobei eine kathodische Polung erfolgt und bei einer Stromdichte von 6 mA/mm2 und einer Spannung von 10 Volt der Strom in einem Zeitraum von 10 Sekunden langsam hochgeregelt wird. Die Nachbearbeitung findet hierbei bei einer Elektrolyttemperatur von 48 - 50° statt und bewirkt eine abgeschiedene Schichtdicke von ca. 2,5 - 2,8 µ. Anschließend findet eine Spülung der Schadstelle statt und die Stahltamponade wird vorsichtig mit Polierpaste anpoliert. Es schließt sich eine mechanische Polierung an. Das nachgebesserte Pressblech bzw. Endlosband wird anschließend in üblicher Weise ganzflächig hartverchromt, beispielsweise nach dem Brunner Verchromungsverfahren.
Das Reparaturverfahren basiert auf Abscheidung einer 2,5 - 2,8 µ dicken und ca. 47 HRC weichen stahlähnlichen Schutzschicht, die sich bei anodischer Polung im Chrombad nach dem Brunner Verchromungsverfahren ähnlich dem Bandstahl verhält und die bei der anschließenden Chrommetallisierung optisch übereinstimmende Oberflächen ergeben. Die chemische Zusammensetzung des Stahl-Elektrolyten wurde hierbei so fest gelegt, dass die erfolgte Metallabscheidung eine ähnliche Legierungszusammensetzung wie der Bandstahl in Form von Eisen, Chrom und Nickel besitzt. Das vorgenannte Reparaturverfahren wird nach Ende der Strukturierung, also einem Ätzen und mechanischer Politur, durchgeführt, wobei als Füllmaterial Kupfer durch Stahl substituiert werden kann. Bei einer späteren notwendigen elektrolytischen Entchromung wird hierbei die Füllschicht nicht.angegriffen, sodass die verwendete Pressplatte oder das Endlosband mehrmals verchromt werden kann.
Beispiel 3
Nachzubessern ist eine Pressplatte oder ein Endlosband mit einer direkt strukturierten und mechanisch polierten Stahloberfläche oder in aufgekupferten Bändern, wobei eine Fehlstelle durch mechanische Beschädigungen entstanden ist und diese bereits mit Kupfer oder Stahl aufgefüllt und von Hand strukturiert und mattiert wurden und eine Reparatur vor der Glanzgradanhebung erfolgt. Die Schadfläche wird zunächst mit Methanol gereinigt und anschließend eine mehrlagige Maske gemäß Beispiel 1 aufgeklebt. Anschließend wird die Maske mit einem Reinigungselektrolyten aufgefüllt und eine Mikrogalvanisierungsvorrichtung angebracht, wobei eine feststehende Tamponatelektrode in den Reinigungselektrolyten eintaucht, die kathodisch geschaltet ist. Bei einer Stromdichte von etwa 4 mA/mm2 und einer Spannung von 8 Volt wird bei Raumtemperatur für ca. 60 Sekunden die Mikrogalvanisierungsvorrichtung eingesetzt. Danach wird der restliche Elektrolyt entfernt und die Schadstelle gespült.
  • a) Nach dem Spülen wird die mit Kupfer aufgefüllte Schadstelle mit einem weiteren Elektrolyten aktiviert, wobei der Aktivierungselektrolyt, beispielsweise eine hydrogenbifluoridhaltige Aktivierungslösung in die bestehende Maske gefüllt wird. Die Aktivierung erfolgt kathodisch mit einer Stromdichte von 4 mA/mm2 für die Dauer von 60 Sekunden bei Raumtemperatur und anschließend im stromlosen Zustand für die Dauer von 180 Sekunden ebenfalls bei Raumtemperatur.
  • b) Nach dem Spülen wird die mit Stahl aufgefüllte Schadstelle mit einem weiteren Elektrolyten aktiviert, wobei der Aktivierungselektrolyt, beispielsweise eine hydrogenbifluoridhaltige Aktivierungslösung in die bestehende Maske gefüllt wird. Die Aktivierung erfolgt kathodisch mit einer Stromdichte von 3 mA/mm2 für die Dauer von 60 Sekunden bei Raumtemperatur und anschließend im stromlosen Zustand für die Dauer von 180 Sekunden ebenfalls bei Raumtemperatur.
    • Nach einer Spülung findet in den Fällen a und b eine Unternickelung mit einem Nickelelektrolyten gemäß Beispiel 1 statt. Hierbei erfolgt die Anlagerung einer Schichtdicke von ca. 0,5 µ. Nach Beendigung der Unternickelung wird der Nickelelektrolyt entfernt, ohne dass eine weitere Spülung erfolgt.
    Eine Nachbearbeitung der Fehlstelle erfolgt nach dem Anbringen einer neuen Maske und einer Tamponatelektrode in einem Abstand von min. 3 mm zur Metalloberfläche, wobei eine kathodische Polung erfolgt und bei einer Stromdichte von 3 mA/mm2 und einer Spannung von 10 Volt der Strom in einem Zeitraum von 80 Sekunden langsam hochgeregelt wird. Die Nachbearbeitung findet hierbei bei einer Elektrolyttemperatur von 70 - 73° statt und bewirkt eine abgeschiedene Schichtdicke von ca. 2,7 µ. Anschließend findet eine Spülung der Schadstelle statt und das abgeschiedene Chrom wird von Hand vorpoliert. Zur Anwendung kommt ein modifizierter Chromelektrolyt, der sulfat- und methansulfonsäurehaltig ist. Das nachgebesserte Pressblech bzw. Endlosband wird anschließend auf Endglanz fertigpoliert.
    Das neue Reparaturverfahren basiert auf Abscheidung einer 3 µ dünnen und ca. 60 HRC harten Chromschicht. Das abgeschiedene Chrom (Finish) kann so aufpoliert werden, dass eine einheitliche chromfarbene Reparaturstelle entsteht. Die nach der neuen Methode reparierten Fehlstellen haben eine deutlich längere Lebensdauer wie durch Cobaltfinish reparierte Aufarbeitungsbänder.
    Beispiel 4
    Nachzubessern ist eine Pressplatte oder ein Endlosband mit einer direkt strukturierten und mechanisch polierten Oberflächenschicht, wobei als Substrat verchromter, eventuell unterkupferter Bandstahl verwendet wird. Eine Strukturierung erfolgt direkt im Stahl oder in der Aufkupferung, wobei Ätzfehler, mechanische Beschädigungen oder Materialfehler vorliegen. Die Schadfläche wird zunächst mit Methanol gereinigt und anschließend eine mehrlagige Maske gemäß Beispiel 1 aufgeklebt. Anschließend wird die Maske mit einem Reinigungselektrolyten aufgefüllt und eine Mikrogalvanisierungsvorrichtung angebracht, wobei eine feststehende Tamponatelektrode in den Reinigungselektrolyten eintaucht, die kathodisch geschaltet ist. Bei einer Stromdichte von etwa 4 mA/mm2 wird bei Raumtemperatur für ca. 60 Sekunden die Mikrogalvanisierungsvorrichtung eingesetzt. Danach wird der restliche Elektrolyt entfernt und die Schadstelle gespült.
    Nach dem Spülen wird die Schadstelle mit einem weiteren Elektrolyten aktiviert, wobei der Aktivierungselektrolyt, beispielsweise eine hydrogenbifluoridhaltige Aktivierungslösung in die bestehende Maske gefüllt wird. Die Aktivierung erfolgt kathodisch mit einer Stromdichte von 4 mA/mm2 und einer Spannung von 10 Volt für die Dauer von 60 Sekunden bei Raumtemperatur und anschließend im stromlosen Zustand für die Dauer von 180 Sekunden bei Raumtemperatur. Nach einer Spülung findet eine Unternickelung mit einem Nickelelektrolyten gemäß Beispiel 1 statt. Hierbei erfolgt die Anlagerung einer Schichtdicke von ca. 0,5 µ. Nach Beendigung der Unternickelung wird der Nickelelektrolyt entfernt, ohne dass eine weitere Spülung erfolgt.
    Eine Nachbearbeitung der Fehlstelle erfolgt nach dem Anbringen einer neuen Maske und einer Tamponatelektrode in einem Abstand von min. 3 mm zur Metalloberfläche, wobei eine kathodische Polung erfolgt und bei einer Stromdichte von 0,45 mA/mm2 bei einer Spannung von 8 Volt der Strom in einem Zeitraum von 180 Sekunden fließt. Die Nachbearbeitung findet hierbei bei einer Elektrolyttemperatur von 58 - 60° statt und bewirkt eine abgeschiedene Schichtdicke von ca. 1,7 µ. Anschließend findet eine Spülung der Schadstelle statt und eine mechanische Nachbearbeitung der Übergänge zwischen Reparaturstelle und Stahlschicht. Das nachgebesserte Pressblech bzw. Endlosband wird anschließend in üblicher Weise ganzflächig hartverchromt, beispielsweise nach dem Brunner Verchromungsverfahren.
    Das neue Reparaturverfahren basiert auf Abscheidung einer ca. 2 µ dünnen und ca. 50 HRC weichen stahlähnlichen Schutzschicht unter Verwendung eines sulfathaltigen Elektrolyten.
    Die verwendete Microgalvanisierungsvorrichtung wird nachstehend anhand der einzigen Figur näher erläutert.
    Figur 1 zeigt eine Microgalvanisierungsvorrichtung 1, welche zur Ausbesserung einer Schadstelle 2 auf der Oberfläche einer Pressplatte oder einem Endlosband 3 durch mechanische Beschädigungen entstanden ist. Die Oberfläche 4 der Pressplatte oder des Endlosbandes 3 weist eine Struktur 5 auf, die nach Anwendung der Microgalvanisierungsvorrichtung 1 entsprechend mechanisch nachstrukturiert werden muss. Hierzu wird zunächst eine Maske 6 unmittelbar auf die Struktur 5 aufgeklebt, und eine zweite Maske 7, beispielsweise aus zwölf Lagen Klebeband (Tape) aufgesetzt. Die Maske 6 und 7 werden hierbei um die Schadstelle 2 herum in soweit angeordnet, das nur eine geringe Überlappung von ca. 0,5 mm vorhanden ist. Aufgrund der verwendeten Elektrolyten mit einer Anwendungstemperatur von bis zu 73° ist es hierbei erforderlich, dass die Masken 6, 7 temperaturbeständig sind. Die Masken 6, 7 erstrecken sich ringsherum um die Schadstelle 2 und dienen im weiteren zur Aufnahme des eingesetzten Elektrolyten 8, in welchen eine tellerförmige Tamponatelektrode 9 eintaucht. Die Tamponatelektrode 9 sowie die Pressplatte bzw. das Endlosband 3 werden zur Anwendung der Verfahren entweder kathodisch oder anodisch geschaltet.
    Bezugszeichenliste:
    1.
    Microgalvanisierungsvorrichtung
    2.
    Schadstelle
    3.
    Endlosband
    4.
    Oberfläche
    5.
    Struktur
    6.
    Maske
    7.
    Maske
    8.
    Elektrolyten
    9.
    Tamponatelektrode

    Claims (23)

    1. Verfahren zur Nach- und/oder Ausbesserung von kleineren Oberflächenschäden in einer großformatigen Pressplatte oder einem Endlosband aus Stahlblech mit einer strukturierten Oberfläche zur Oberflächenprägung von Holzwerkstoffen- oder Laminatplatten, wobei die schadhafte Oberfläche einer microgalvanischen Behandlung unterzogen wird,
      dadurch gekennzeichnet, dass eine Metallionen enthaltene, eisenhaltige Elektrolytlösung verwendet wird, durch welche eine Anlagerung von Eisen-, Nickel- und/oder Chrom-Metallionen erfolgt, wobei das Mischungsverhältnis der in der Elektrolytlösung enthaltenen Metallionen auf das Basismaterial der Pressplatte oder das Endlosband abgestimmt ist.
    2. Verfahren nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, dass die verwendete Elektrolytlösung zwei- und dreiwertige Metallionen Fe2, Fe3 im Verhältnis 2:1 enthält.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
      dadurch gekennzeichnet, dass eine Schadensfläche von maximal 30 mm2 mit einer feststehenden Elektrode, beispielsweise einer Tamponatelektrode, behandelt wird.
    4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3,
      dadurch gekennzeichnet, dass das Reparaturverfahren nach dem Ende der Strukturierung, das heißt einer Ätzung und gegebenenfalls einem mechanischen Polieren, durchgeführt wird.
    5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
      dadurch gekennzeichnet, dass zur Vorbehandlung der schadhaften Oberfläche eine mechanische Säuberung und eine Reinigung mit Methanol erfolgt.
    6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,
      dadurch gekennzeichnet, dass zur Vorbehandlung der schadhaften Oberfläche ein modifizierter Reinigungselektrolyt zur Entfettung oder zur Aktivierung von Stahl- oder Chromoberflächen eingesetzt wird, welcher zur Entfettung aus Kali- und Natronlauge im Mischungsverhältnis 1:1 und zur Aktivierung aus einer hydrogenbifluridhaltigen Lösung besteht.
    7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,
      dadurch gekennzeichnet, dass die schadhafte Oberfläche vor der weiteren Bearbeitung vernickelt wird.
    8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7,
      dadurch gekennzeichnet, dass zur weiteren Behandlung der schadhaften Oberfläche im Falle einer Nachstrukturierung ein Weichchromelektrolyt eingesetzt wird.
    9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8,
      dadurch gekennzeichnet, dass zur weiteren Behandlung der schadhaften Oberfläche ohne Nachstrukturierung ein modifizierter Hartchrom- oder Stahlelektrolyt verwendet wird, wobei der modifizierte Hartchromelektrolyt sulfat-metansulfonsäurehaltig ist und ein Anteil von 290 ± 5 g/Liter Chromsäure mit 1,0 ± 0,1% Schwefelsäurekonzentrat aufweist und der modifizierte Stahlelektrolyt ammoniumfomiathaltig ist und aus beispielsweise einer 82%igen Eisenlösung, 13%igen Chromlösung und einer 5%igen Nickellösung besteht.
    10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9,
      dadurch gekennzeichnet, dass eine Abscheidung einer ca. 20-30 µ dicken und ca. 47 bis 60 HRC weichen bzw. harten stahlähnlichen Füllschicht erfolgt, die eine dem Basismaterial zugrundeliegende Zusammensetzung von Eisen, Chrom und Nickel aufweist.
    11. Verfahren nach Anspruch 8,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der schadhaften Stellen nach der Auffüllung partiell nachstrukturiert werden.
    12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Pressplatte bzw. das Endlosband nach dem Nachstrukturieren ganzflächig hart verchromt wird.
    13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12
      dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedliche Elektrolyten einzeln oder in Kombination nacheinander zur Behandlung der schadhaften Oberfläche eingesetzt werden.
    14. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13,
      dadurch gekennzeichnet, dass ein Stahlelektrolyt bei einer Temperatur von 47° bis 50° mit einer Stromdichte von 6 mA pro mm2 verwendet wird, wobei der Stahlelektrolyt beispielsweise aus 50 ml Eisenlösung, 5 ml Chromlösung und 2,5 ml Nickellösung besteht.
    15. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14,
      dadurch gekennzeichnet, dass ein sulfathaltiger Weichchromelektrolyt bei einer Temperatur von 58° bis 60° und einer Stromdichte von 0,3 mA pro mm2 verwendet wird.
    16. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15,
      dadurch gekennzeichnet, dass ein sulfat-sulfonsäurehaltiger Hartchromelektrolyt bei einer Temperatur von 70° bis 73° mit einer Stromdichte von 4 mA pro mm2 verwendet wird.
    17. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16,
      dadurch gekennzeichnet, dass ein zur Auffüllung der schadhaften Oberfläche verwendeter Elektrolyt mit einer Stromdichte zwischen 1,5 bis 4 mA pro mm2 bei einer Temperatur von 47° bis 50° verwendet wird.
    18. Microgalvanisierungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17,
      dadurch gekennzeichnet, dass jede schadhafte Oberfläche durch eine Maske eingerahmt wird, sodass die verwendete Elektrolytlösung die Schadstelle vollständig benetzt, wobei eine feststehende Elektrode in die Elektrolytlösung eintaucht und wobei ein umpolbarer Gleichrichter verwendet wird, der einerseits über eine Elektrode und andererseits mit einer Anschlussklemme mit dem Stahlblech verbunden ist.
    19. Microgalvanisierungsvorrichtung nach Anspruch 16,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Maske den verwendeten Elektrolyten in ausreichender Menge aufnimmt und einen mehrlagigen Aufbau aufweist.
    20. Microgalvanisierungsvorrichtung nach Anspruch 16,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Maske aus einer unteren Klebeschicht besteht, die unmittelbar auf die Pressplatte bzw. das Endlosband befestigt ist und dass auf die Klebeschicht eine mehrlagige Maskenstruktur aufgesetzt ist.
    21. Microgalvanisierungsvorrichtung nach Anspruch 16,
      dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Maske temperaturbeständig ist.
    22. Microgalvanisierungsvorrichtung nach Anspruch 16,
      dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode aus einer Tamponatelektrode besteht, die feststehend in den Elektrolyten eintaucht, wobei die tellerförmigen Anodenfläche zur Kathodenfläche ein Verhältnis 1:0,9 aufweist.
    23. Microgalvanisierungsvorrichtung nach Anspruch 16,
      dadurch gekennzeichnet, dass die microgalvanische Behandlung in Abhängigkeit von der Stromstärke zeitlich befristet ist, wobei die Dauer der Behandlung nicht von der Elektrolytmenge abhängig ist.
    EP02021199A 2001-09-28 2002-09-25 Reparaturverfahren für strukturierte und/oder glatte Stahloberflächen auf Endlosbändern oder Pressblechen Expired - Lifetime EP1298232B1 (de)

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