EP1407060B1 - Hartverchromter siebkorb - Google Patents

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EP1407060B1
EP1407060B1 EP02732304A EP02732304A EP1407060B1 EP 1407060 B1 EP1407060 B1 EP 1407060B1 EP 02732304 A EP02732304 A EP 02732304A EP 02732304 A EP02732304 A EP 02732304A EP 1407060 B1 EP1407060 B1 EP 1407060B1
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EP
European Patent Office
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layer
hard
hard chrome
indicator
element according
Prior art date
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EP02732304A
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English (en)
French (fr)
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Walter Gisin
Michael Hekli
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Hartchrom AG
Original Assignee
Hartchrom AG
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/40—Coatings including alternating layers following a pattern, a periodic or defined repetition
    • C23C28/44—Coatings including alternating layers following a pattern, a periodic or defined repetition characterized by a measurable physical property of the alternating layer or system, e.g. thickness, density, hardness
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/02—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material
    • C23C28/023—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material only coatings of metal elements only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/02—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material
    • C23C28/027—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material including at least one metal matrix material comprising a mixture of at least two metals or metal phases or metal matrix composites, e.g. metal matrix with embedded inorganic hard particles, CERMET, MMC.
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21D—TREATMENT OF THE MATERIALS BEFORE PASSING TO THE PAPER-MAKING MACHINE
    • D21D5/00—Purification of the pulp suspension by mechanical means; Apparatus therefor
    • D21D5/02—Straining or screening the pulp
    • D21D5/16—Cylinders and plates for screens

Definitions

  • the invention relates to a hard chrome-plated element, in particular a screen basket, according to the preamble of claim 1.
  • elements for example those made of steel, are electroplated, in particular technically hard chrome-plated. It is possible to renew the hard chrome plating, that is to re-coat the element when a part of the hard chrome plating is removed.
  • stainless steel screen baskets are used whose surfaces are provided with a hard chrome layer to increase the wear resistance. These screen baskets can also be recoated.
  • the screen baskets consist of a plurality of rods having a substantially triangular cross section and thus have a plurality of crests. The abrasion is on these crests on. strongest, so that here the chrome layer is removed first.
  • the commonly used magnetic measuring methods for determining the layer thickness at these crests fail, it is relatively difficult to set the optimum time for recoating. Too early recoating increases the costs and leads to unnecessary production interruptions. If the screen basket is used too long, the base material on the dome is also removed and thus the screen basket is irreparably damaged. In the second case, the damage is serious because these baskets are relatively expensive. A new hard chrome plating would only amount to one twentieth of the production costs.
  • DE-A-199'09'871 also shows a Verschleissan Attache for a hard chrome-plated element of the type mentioned.
  • This display layer consists of copper, nickel, chromium or precious metals.
  • an indicator layer is present, which differs optically, in particular color, from the hard chrome layer. This makes it possible to detect even in geometrically complicated or hard to reach places, in particular on crests, whether the hard chrome layer has been removed.
  • a second hard chrome layer is provided between the indicator layer and the base material.
  • This second hard chromium layer serves as a run-flat layer with increased wear resistance to protect the base material from abrasion until re-chrome plating.
  • a voltage buffer layer is present between the second hard chrome layer and the indicator layer, which compensates for tensile stresses and thus prevents the indicator layer from cracking or flaking off.
  • FIG. 1 shows a simple embodiment of a layer structure of a screen basket according to the prior art.
  • the screen basket has a base body 1 made of a base material, preferably made of stainless steel.
  • an indicator layer 2 is applied on this base body 1.
  • the material of the indicator layer 2 differs optically, in particular color, from the base material 1.
  • copper is preferably used because of its low cost.
  • other materials are also suitable, for example non-ferrous metals such as brass or bronze, gold, metal ceramics, metal oxides, conductive plastics, black chrome or black nickel.
  • the indicator layers may be formed of metal dispersions or electrochemical dispersion layers such as nickel or copper with micro-color capsules as a dispersant, or they may consist of CVD, PVD or thermal spray coatings.
  • a hard chrome layer 3 is applied, wherein the indicator layer 2 is chosen so that it differs visually, in particular color, from the hard chromium layer 3 in any case. If the hard chrome layer 3 is removed, then the indicator layer 2 stands out optically at these points and indicates that the screen basket has to be chrome-plated anew. If the indicator layer 2 consists of a CVD or a PVD layer, then the screen basket does not have to be replaced immediately since these layers have a relatively good wear resistance and thus ensure a short-term wear protection in the form of a so-called run flat layer. This makes it possible to plan a renovation of the screen basket at rest.
  • FIG. 2 a structure, as in FIG. 2 is illustrated by a first preferred embodiment of this invention.
  • this structure allows a more cost-effective variant than the use of relatively expensive CVD and PVD layers.
  • the layers according to FIG. 1 are again provided with the same reference numerals.
  • a second hard chrome layer 4 is now present, which forms the emergency running layer.
  • This hard chrome layer 4 preferably has the same composition as the first hard chrome layer 3, but is much thinner. Typical values for a screen basket are 30-450 ⁇ m for the first hard chrome layer 3 and 25-30 ⁇ m for the second hard chrome layer 4.
  • adhesion promoters and activation methods can be used.
  • an adhesion-promoting layer 5 available between the second hard chrome layer 4 and the indicator layer 2, depending on the material of the indicator layer 2 an adhesion-promoting layer 5 available. This is necessary in particular when using plastic as an indicator layer 2.
  • the choice of material of the adhesion-promoting layer 5 depends on the type of indicator layer 2. For example, a nickel strike can be used as a primer.
  • FIG. 3 is a second, also preferred embodiment of the invention shown, which is especially recommended when using copper as the indicator layer 2.
  • a stress buffer layer 6 which absorbs shear forces.
  • the adhesion-promoting layer 5 again consists of a nickel strike and the voltage buffer layer 6 of galvanic nickel.
  • the adhesion-promoting layer 5 has a typical thickness of 20-60 .mu.m and the stress buffer layer 6 has a thickness greater than 20 .mu.m.
  • the main body 1 is hard chromium plated according to a known first method step using an inner anode. Then it is rinsed and dismantled the inner anode. Next, an anode basket for nickel is mounted and the hard chrome layer is activated in a hydrochloric acid solution. In an optional step is rinsed. Subsequently, first the nickel strike and then the galvanic nickel layer is applied. The anode basket for nickel is dismantled and an anode basket for copper is mounted.
  • the screen basket is copper-plated and the anode basket for copper is dismantled again to allow the installation of a leaded steel anode, a lead anode or platinum-plated titanium anode for hard chromium plating. It is covered with an increased current density to the influence of the copper layer to compensate for the electrical behavior.
  • the indicator layer can be applied by means of thermal spraying or tamponing.
  • the sieve basket according to the invention enables early detection of abrasions. Since there is also an emergency running layer, a renovation of the screen basket can be prepared in peace.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein hartverchromtes Element, insbesondere einen Siebkorb, gemäss Oberbegriff des Patentanspruches 1.
    • Stand der Technik
  • Zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit und der Verschleissbeständigkeit werden Elemente, beispielsweise solche aus Stahl, galvanisch beschichtet, insbesondere technisch hartverchromt. Dabei ist es möglich, die Hartverchromung zu erneuern, das heisst das Element erneut zu beschichten, wenn ein Teil der Hartverchromung abgetragen ist.
  • In der Papierindustrie, insbesondere im Altpapierrecycling, werden Siebkörbe aus Edelstahl eingesetzt, deren Oberflächen zur Erhöhung der Verschleissbeständigkeit mit einer Hartchromschicht versehen sind. Auch diese Siebkörbe lassen sich neu beschichten. Die Siebkörbe bestehen jedoch aus einer Vielzahl von Stäben mit im wesentlichen dreieckigem Querschnitt und weisen somit eine Vielzahl von Kuppen auf. Die Abrasion ist an diesen Kuppen am. stärksten, so dass hier die Chromschicht zuerst abgetragen wird. Da jedoch die üblicherweise eingesetzten magnetischen Messverfahren zur Bestimmung der Schichtdicke an diesen Kuppen versagen, ist es relativ schwierig, den optimalen Zeitpunkt für eine Neubeschichtung festzulegen. Eine zu frühe Neubeschichtung erhöht die Kosten und führt zu unnötigen Produktionsunterbrüchen. Wird der Siebkorb zu lange eingesetzt, wird auch das Grundmaterial an der Kuppe abgetragen und somit der Siebkorb irreparabel beschädigt. Im zweiten Fall ist der Schaden gravierend, da diese Körbe relativ teuer sind. Eine erneute Hartverchromung würde lediglich einen Zwanzigstel der Herstellungskosten betragen.
  • Es ist bekannt, Werkzeuge mit einer Indikatorschicht zu versehen, welche den Verschleisszustand des Werkzeugs sichtbar macht. So offenbart DE-A-35'33'534 ein zahnärztliches Schleifwerkzeug aus Stahl, welches eine metallische Zwischenschicht und eine silberweisse Nickelaussenschicht aufweist. Die Nickelaussenschicht ist mit Diamanten oder anderen körnigen Schleifmitteln durchsetzt.
  • DE-A-199'09'871 zeigt ebenfalls eine Verschleissanzeige für ein hartverchromtes Element der eingangs genannten Art. Diese Anzeigeschicht besteht aus Kupfer, Nickel, Chrom oder Edelmetallen.
    • Darstellung der Erfindung
  • Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein hartverchromtes Element, insbesondere einen Siebkorb, zu schaffen, welches eine Erkennung eines optimalen Zeitpunktes für eine Neuverchromung ermöglicht.
  • Diese Aufgabe löst ein hartverchromtes Element mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.
  • Zwischen einem Grundmaterial und der Hart-chromschicht des Elementes ist eine Indikatorschicht vorhanden, welche sich optisch, insbesondere farblich, von der Hartchromschicht unterscheidet. Dadurch lässt sich auch an geometrisch komplizierten oder schwer zugänglichen Stellen, insbesondere an Kuppen, erkennen, ob die Hartchromschicht abgetragen ist.
  • Zwischen der Indikatorschicht und dem Grundmaterial ist eine zweite Hartchromschicht vorgesehen. Diese zweite Hartchromschicht dient als Notlaufschicht mit einer erhöhten Verschleissbeständigkeit, um das Grundmaterial bis zur Neuverchromung vor Abrasion zu schützen. Vorzugsweise ist dabei zwischen der zweiten Hartchromschicht und der Indikatorschicht eine Spannungspufferschicht vorhanden, welche Zugspannungen kompensiert und somit vermeidet, dass die Indikatorschicht rissig wird oder abplatzt.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen gehen aus den abhängigen Patentansprüchen hervor.
    • Kurze Beschreibung der zeichnung
  • Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen, welche in den beliegenden Zeichnungen dargestellt sind, erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1
    eine schematische, nicht massstäbliche Darstellung eines Schichtaufbaus eines hartverchromten Siebkorbes in einer Ausführungform nach dem Stand der Technik;
    Figur 2
    eine schematische Darstellung einer ersten erfindungsgemässen Ausführungsform und
    Figur 3
    eine schematische Darstellung einer Zweiten erfindungsgemässen Ausführungsform.
    Wege zur Ausführung der Erfindung
  • In Figur 1 ist ein einfaches Ausführungsbeispiel eines Schichtaufbaus eines Siebkorbes nach dem Stand der Technik dargestellt. Der Siebkorb weist einen Grundkörper 1 aus einem Grundmaterial, vorzugsweise aus Edelstahl, auf.
  • Auf diesem Grundkörper 1 ist eine Indikatorschicht 2 aufgebracht. Vorzugsweise unterscheidet sich das Material der Indikatorschicht 2 optisch, insbesondere farblich, vom Grundmaterial 1. Als Indikatorschicht 2 wird aufgrund seiner geringen Kosten vorzugsweise Kupfer verwendet. Es eignen sich jedoch auch andere Materialien, beispielsweise Buntmetalle wie Messing oder Bronze, Gold, Metallkeramiken, Metalloxide, leitfähige Kunststoffe, Schwarzchrom oder Schwarznickel. Des weiteren können die Indikatorschichten aus Metalldispersionen oder elektrochemischen Dispersionsschichten wie Nickel oder Kupfer mit Mikrofarbkapseln als Dispergens gebildet sein oder sie können aus CVD-, PVD- oder thermischen Spritzschichten bestehen.
  • Auf der Indikatorschicht 2 ist eine Hartchromschicht 3 aufgebracht, wobei die Indikatorschicht 2 so gewählt ist, dass sie sich auf jeden Fall optisch, insbesondere farblich, von der Hartchromschicht 3 unterscheidet. Wird nun die Hartchromschicht 3 abgetragen, so sticht die Indikatorschicht 2 an diesen Stellen optisch hervor und gibt zu erkennen, dass der Siebkorb neu zu verchromen ist. Besteht die Indikatorschicht 2 aus einer CVD-oder einer PVD-Schicht, so muss der Siebkorb nicht unmittelbar ausgewechselt werden, da diese Schichten eine relativ gute Verschleissbeständigkeit aufweisen und somit in Form einer sogenannten Notlaufschicht einen, wenn auch kurzzeitigen Verschleissschutz gewährleisten. Dadurch lässt sich eine Sanierung des Siebkorbes in Ruhe planen.
  • Besteht die Indikatorschicht 2 aus einem anderen Material, so empfiehlt sich ein Aufbau, wie er in Figur 2 anhand eines ersten bevorzugten erfindungsgemässen Ausführungsbeispiels dargestellt ist. Zudem ermöglicht dieser Aufbau eine kostengünstigere Variante als die Verwendung der relativ teuren CVD- und PVD-Schichten. Die Schichten gemäss Figur 1 sind wiederum mit denselben Bezugsziffern versehen. Zwischen dem Grundmaterial 1 und der Indikatorschicht 2 ist nun eine zweite Hartchromschicht 4 vorhanden, welche die Notlaufschicht bildet. Diese Hartchromschicht 4 weist vorzugsweise dieselbe Zusammensetzung auf wie die erste Hartchromschicht 3, ist jedoch wesentlich dünner. Typische Werte für einen Siebkorb betragen für die erste Hartchromschicht 3 30 - 450 µm und für die zweite Hartchromschicht 4 25 - 30 µm.
  • Zur Verbesserung der Haftung der Indikatorschicht 2 auf der zweiten Hartchromschicht 4 können verschiedene Haftvermittler und Aktivierungsverfahren eingesetzt werden. So ist, wie in Figur 2 dargestellt, zwischen der zweiten Hartchromschicht 4 und der Indikatorschicht 2 je nach Material der Indikatorschicht 2 eine haftvermittelnde Schicht 5 vorhanden. Diese ist insbesondere bei der Verwendung von Kunststoff als Indikatorschicht 2 notwendig. Die Materialwahl der haftvermittelnden Schicht 5 hängt von der Art der Indikatorschicht 2 ab. Beispielsweise lässt sich ein Nickel-Strike als Haftvermittler einsetzen.
  • In Figur 3 ist ein zweites, ebenfalls bevorzugtes erfindungsgemässes Ausführungsbeispiel dargestellt, welches sich vor allem bei der Verwendung von Kupfer als Indikatorschicht 2 empfiehlt. Hier ist zwischen der haftvermittelnden Schicht 5 und der Indikatorschicht 2 eine Spannungspufferschicht 6 vorhanden, welche Scherkräfte aufnimmt. Im hier dargestellten Beispiel besteht die haftvermittelnde Schicht 5 wiederum aus einem Nickel-Strike und die Spannungspufferschicht 6 aus galvanischem Nickel. Die haftvermittelnde Schicht 5 weist eine typische Dicke von 20 - 60 µm und die Spannungspufferschicht 6 eine Dicke grösser als 20 µm auf.
  • Im folgenden wird anhand des Ausführungsbeispiels gemäss Figur 3 beschrieben, wie die einzelnen Schichten aufgebracht werden. Der Grundkörper 1 wird gemäss einem bekannten ersten Verfahrensschritt unter Verwendung einer Innenanode hartverchromt. Dann wird gespült und die Innenanode demontiert. Als nächstes wird ein Anodenkorb für Nickel montiert und die Hartchromschicht in einer Salzsäurelösung aktiviert. In einem optionalen Schritt wird gespült. Anschliessend wird zuerst der Nickel-Strike und anschliessend die galvanische Nickelschicht aufgebracht. Der Anodenkorb für Nickel wird demontiert und ein Anodenkorb für Kupfer wird montiert. Anschliessend wird der Siebkorb verkupfert und der Anodenkorb für Kupfer wieder demontiert, um die Montage einer verbleiten Stahlanode, einer Bleianode oder platinierten Titananode für das Hartverchromen zu ermöglichen. Dabei wird mit einer erhöhten Stromdichte angedeckt, um den Einfluss der Kupferschicht auf das elektrische Verhalten zu kompensieren.
    Je nach Materialwahl sind Modifikationen dieses Herstellungsverfahrens möglich. Insbesondere lässt sich die Indikatorschicht mittels thermisches Spritzen oder Tamponieren aufbringen.
  • Der erfindungsgemässe Siebkorb ermöglicht durch die Verwendung einer Indikatorschicht eine frühzeitige Erkennung von Abrasionen. Da zudem eine Notlaufschicht vorhanden ist, lässt sich eine Sanierung des Siebkorbes in Ruhe vorbereiten.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Grundkörper
    2
    Indikatorschicht
    3
    Erste Hartchromschicht
    4
    Zweite Hartchromschicht
    5
    Haftvermittelnde Schicht
    6
    Spannungspufferschicht

Claims (9)

  1. Hartverchromtes Element, insbesondere ein Siebkorb, bestehend aus einem Grundkörper (1) aus einem Grundmaterial, wobei eine Oberfläche des Grundkörpers (1) mit einer ersten Hartchromschicht (3) versehen ist,
    zwischen erster Hartchromschicht (3) und Grundkörper (1) eine sich optisch von der ersten Hartchromschicht (3) unterscheidende Indikatorschicht (2) vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwi- schen Indikatorschicht (2) und Grundkörper (1) eine zweite Hartchromschicht (4) als Notlaufschicht vorhanden ist.
  2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Indikatorschicht (2) aus einem Buntmetall, aus einem Kunststoff, aus Schwarzchrom oder aus Schwarznickel besteht.
  3. Element nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Indikatorschicht (2) aus Kupfer besteht.
  4. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Hartchromschicht (4) wesentlich dünner ist als die erste Hartchromschicht (3).
  5. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der zweiten Hartchromschicht (4) und der Indikatorschicht (2) eine haftvermittelnde Schicht (5) vorhanden ist.
  6. Element nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die haftvermittelnde Schicht (5) ein Nickel-Strike ist.
  7. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Indikatorschicht (2) und der zweiten Hartchromschicht (4) eine Spannungspufferschicht (6) vorhanden ist.
  8. Element nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungspufferschicht (6) aus einer galvanischen Nickel-Dispersionsschicht besteht.
  9. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1) aus Edelstahl besteht.
EP02732304A 2001-07-17 2002-06-10 Hartverchromter siebkorb Expired - Lifetime EP1407060B1 (de)

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