NO157221B - Fremgangsm te for elektroplettering. - Google Patents

Description

Fremgangmåte for elektroplettering

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for å elektroplettere metall,spesielt krom, på et arbeidsstykke seom er innkoblet som katode i en strømkreds, hvilket arbeidsstykke mates med en på forhånd bestemt hastighet gjennom en elektrolytt forbi strømmens anode og eventuelt hjelpeanoder.

Elektroplettering av metall på en katode fra en elektrolytt

er relativt vanskelig å beherske og fremfor alt ømfintlige proseesser hvor små variasjoner i strømtetheten mellom anode og katode i elektrolytten kan gi opphav til helt forskjellige egenskaper i belegget og hefte til den belagte overflate.

Foreliggende oppfinnelse innebærer delvis en fremgangsmåte

for å få et forbedret feste til den belagte overflaten,

delvis en fremgangsmåte for å forbedre beleggets egen tett-het .

I årenes løp er det bevilget et stort antall patenter, som beskriver forskjellige fremgangsmåter for å elektroplettere metallgjenstander.

I tysk patent 484.206, som vedrører forkromming, foreslås f.eks. at man innledningsvis skal la den arbeidsgjenstand som skal forkrommes, fungere som anode, for å etse den opprinnelige overflaten og derved få et bedre feste ved en derpå følgende elektroplettering med arbeidsstykket som katode. Dette er i dag en ålment anvendt metode.

I tysk patent 923.405 hevdes videre at man får en mer lett-polert kromflate om man elektropletterer i perioder avbrutt av korte perioder hvor man bryter strømmen, men lar arbeidsgjenstanden ligge igjen i elektrolytten.

Sveitsisk patent 498 941 beskriver en fremgangsmåte for å forkromme langstrakte gjenstander ved å suksessivt forskyve disse gjennom en anode.

Av svensk utlegningsskrift 310 970 fremgår videre at det ved elektroplettering med f.eks. krom er nødvendig å regulere strømtettheten over hele området som skal pletteres, ettersom forskjeller i områder, geometri eller tilgjengelighet kan føre til at strømtettheten på visse delområder på katoden blir så lav at overhodet ingen plettering finner sted der. Tvert imot advares det mot at man i stedet vil få en etsing av speielt utsatte delflater. Fra annet avsnitt, side 3 i dette utlegningsskrift fremgår det at man betrak-ter spesielt støpejern og stålkatoder for lett å få uønsket etsing ikrompletteringsbad.

For å unngå ovenfor nevnte problemer foreslås i dette utlegningsskrift at man skal plassere en hjelpekatode inntil det område hvor strømtettheten enten er for lav til å gi en ønsket plettering, eller ved at den er for høy i den plettering som man ikke ønsker på akkurat den deloverflaten. Hjekpekatoden skal da være koblet til en strømkilde som er uavhengig av den strømkrets som er koblet mellom anode og katode.

Problemet med etsing i krombad med for lav strømtetthet har også vært diskutert i US patent 4.062.741 hvor man foreslår å koble en beskyttelsesspenning på noen få volt over slike gjenstander som må ligge igjen i krompletteringsbadet også etter at strømmen er brutt.

Den i praksis mest anvendte metode har forøvrig vært at man først har etset den foreliggende gjenstand med omvendt pola-ritet og siden plettert den i samme bad.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en ny fremgangsmåte hvor både heftingen til det pletterte overflatebelegget og dettes egen kvalitet kunne økes betydelig, bl.a. ved at etsing og plettering ble flyttet nærmere hverandre i tid og ved at polvendingsteknikken har kunnet unngås.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen bygger på erfaringer som

er samlet i årenes løp fra elektroplettering, blant annet de som er diskutert i ovennevnte patenter, men samtidig tilveie-bringer den bakenforliggende oppfinnelsestanke en helt

selvstendig løsning på tidligere uløste problemer. Som allerede innledningsvis nevnt medfører fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen elektropietterina av et metall, særlig krom,

på en arbeidsinstans som virker som katode hvilket med en på forhånd bestemt hastighet mates gjennom en elektrolytt forbi en katode, ved hvilken utfelling av metallet bevirkes.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen bygger på at katoden kontinuerlig etses umiddelbart før den når anoden. Ettersom dette skal skje kontinuerlig kan polvendingsteknikken som forøvrig har visse ulemper, som allerede er antydet, ikke anvendes.

Ifølge oppfinnelsen bevirkes denne kontinuerlige etsing ved at arbeidsstykket,umiddelbart før det passerer anoden,bringes til å passere et område i arbeidsgjenstandens lengderetning hvor strømtettheten er nedsatt ved en avskjerming mot anoden slik at arbeidsstykket etses. Denne avskjerming kan enten være helt elektrisk isolerende eller på slik måte innkoblet i en strømkrets med katoden at strømtettheten gir en etsing av katoden når denne passerer foreliggende avskjerming. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan også utøves på en slik måte at flere parvis anordnede etsende avskjerminger og anoder anordnes etter hverandre i samme elektrolytt.

Det pletterte ; beleggets kvalitet kan også forbedres ved at avstanden mellom katode og etsende avskjerming henholdsvis mellom katode og anode varierer langs en strekning langs hvilken katoden forskyves i tilknytning til denne. På denne måte kan strømtettheten og dermed graden av etsning henholdsvis elektropletteringens tetthet/varieres til en ønsket verdi ved hvert punkt langs katodens bearbeidede overflate. Spesielt kan muligheten og på denne måte i den pletterte overflate forskjellig hårdhet i forskjellig dybde være verdi-full. Disse ytterligere fordeler kan også oppnås, og hele etsnings-, pletteringsprosessen kan skje ved undertrykk.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er definert i de etter-følgende patentkrav og skal nå ytterligere beskrives i forbindelse med no^en prinsippskisser av anordninger konstruert

for utføring av fremgangsmåten.

I denne forbindelse kan det også være berettiget å nevne

at fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er prøvet med godt resultat ved Statens Teknologiske Forskningssentral i Helsingfors, prøverapport MRG 177 6. Figurene 1 - 5 er prinsippielle skisser hvor slike konven-sjonelle elementer som elektropelleteringskar, matings-anordninger og fullstendige elektriske koblingssystemer er fullstendig sløyfet eller bare antydet. Figur 1 viser grunnprinsippene for fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. En arbeidsgjenstand K er innkoblet som katode i den strømkrets 1 som har U som strømkilde. Kretsens anode har betegnelsen 2 og elektrolytten 3. Katoden K mates kontinuerlig frem i den med pilen V markerte retning. Umiddelbart før arbeidsgjenstanden K (katoden) når anoden 2, passerer den, under et for oppfinnelsen karakteristisk organ, som med sin grunnform som er vist på denne figur består av en elektrisk isolerende beskyttelse 4. Avstanden mellom anoden 2 og katoden K og strømkilden U's spenning er vesent-lige variabler når det gjelder Pietteringen, mens dessuten avstanden a mellom den isolerende beskyttelse 4 og katoden K og avstanden B mellom beskyttelsen 4 og anoden 2 sammen med strømstyrken over anoden bestemmer etsingen. Det er strømtettheten som regulerer både etsing og plettering.

Alle de ovenfor omtalte variable er verdier man må prøve

seg frem til. Etsing skjer innenfor området 10 og plettering innenfor området 11.

På den variant som er vist i fig. 2 har den isolerende beskyttelse 4 blitt erstattet av en elektrisk ledende beskyttelse 5 som altså i praksis kommer til å fungere i samme strømkrets som anoden 2 og katoden K. Dette innebærer at de tidligere omtalte variable må justeres i forhold til de forut-setninger som gjelder ved denne variant.

I den variant som er vist på figur 3^, er en elektrisk ledende beskyttelse som forsterker etsingen koblet inn i en egen strømkrets 7 med egen strømkilde. Bortsett fra at de tidligere omtalte variable får andre verdier, gjelder de tidligere omtalte forhold.

I den variant som er vist på figur 4^er et isolerende sjikt

8 anordnet mellom anoden 2 og beskyttelsen 6 som forsterker etsingen. Å bemerke er også at det isolerende sjiktet 8 strek-ker seg et stykke inn mellom beskyttelsen 6 og katoden K.

Dette er ikke alltid nødvendig, men det kan iblant være for-delaktig. En strømkrets 7 kan være koblet til beskyttelsen 6 som vist i figur 3.

Figur 5 illustrerer en variant hvor avstanden mellom anode og katode (A1-A2) og mellom beskyttelsen 5 (4). som forsterker etsingen og katoden (al-a2) varierer langs katodens bane forbi nevnte beskyttelse og anoden. Beskyttelsen 5 (4) kan bestå

av en elektrisk ledende beskyttelse 5 slik som i figur 2 eller av en isolerende beskyttelse 4 slik som i figur 1. Ifølge denne variant er det mulig å påvirke etsevirkningen langs beskyttelsen 5 (41 for å fremstille f.eks. pletteringen med suksessivt ulike egenskaper mellom bunn- og overflate-sj iktene.

De variantene som er vist i figurene kan i stor utstrekning kombineres med hverandre for å oppnå ønskede egenskaper i pletteringssjiktet. Man kan f.eks. anvende både en isolerende beskyttelse 4 som en elektrisk ledende beskyttelse 5 etter hverandre i arbeidsgjenstandens (katodensl bevegelsesretning .

Claims (10)

1. Fremgangsmåte ved en elektroplettering av et metall, fortrinsvis krom, på et arbeidsstykke (K) som er innkoblet som katode i en strømkrets, hvilket arbeidsstykke med en på forhånd bestemt hastighet mates gjennom en elektrolytt (3) forbi strømkretsens anode (2) og hvorunder strømtettheten mellom anoden (2) og den del av arbeidsstykket (K) som passerer anoden (2) er slik avpasset at metall (11) utfelles på denne del av arbeidsstykket (K), karakterisert ved at arbeidsstykket (K), umiddelbart før det passerer anoden (2), bringes til å passere et område i arbeidsstykkets lengderetning hvor strømtettheten er nedsatt ved en avskjerming (4) mot anoden, slik at arbeidstykket (K) etses der, hvoretter utfellingen av metallet (11) på arbeidsstykket (K) skjer ved den derpå følgende anoden (2).

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det som avskjerming umiddelbart foran anoden (2) anordnes en isolerende beskyttelse (4).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det som avskjerming umiddelbart foran anoden (2) anordnes en elektrisk ledende beskyttelse (5) som sammen med anoden (2), katoden (K) og elektrolytten (3) danner en strømkrets og at de innbyrdes avstander (a), (A) og (B) mellom disse elementer er slike at under den elektrisk ledende beskyttelse (5) på arbeidsstykket (K), katoden, oppstår slik strømtetthet at arbeidsstykket (K) etses.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det som avskjerming umiddelbart foran anoden (2) anordnes en elektrisk ledende beskyttelse (6) som med arbeidsstykket (K), katoden, er koblet til en egen strøm-kilde (7), og at denne strømkrets er slik avpasset at den gir etsing av katoden når den passerer beskyttelsen (6).

5. Fremgangsmåte ifølge krav 3 eller 4, karakterisert ved at nevnte elektrisk ledende beskyttelse (5 eller 6) avgrenses fra anoden (2) ved hjelp av et elektrisk isolerende sjikt (8) som også delvis kan strekke seg inn under beskyttelsen (5 eller 6) som foreligger.

6. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 5, karakterisert ved at anoden (2) er slik anordnet i forhold til arbeidsstykkets (K)bevegelsesretning at avstanden (Al, A2) mellom anoden (2) og arbeidsstykket (K) varierer i arbeidsstykkets (K) bevegelsesretning for derved å gi en varierende strømtetthet mellom anoden (2) og arbeidsstykket, (K).

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at avstanden (Al, A2) mellom anoden (2) og arbeidsstykket (K) reduseres i arbeidsstykkets bevegelsesretning.

8. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-7, karakterisert ved at avskjermingen (5) som bevirker etsingen er slik anordnet at avstanden (al,a2) mellom denne (5) og arbeidsstykket (K) varierer i arbeidsstykkets (K) lengderetning.

9. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-8, karakterisert ved at arbeidsstykket (K) bringes til å passere under flere parvis anordnede avskjerminger (4) som bevirker etsing, og anoden (2) som bevirker elektroplettering hvor etsingen er slik avpasset at det på arbeidsstykket (K) elektropletterte sjikt suksessivt vokser.

10. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-9, karakterisert ved at hele fremgangsmåten utføres ved undertrykk.