WO1997021852A1

WO1997021852A1 - Verfahren zur ausbildung einer legierungsschicht

Info

Publication number: WO1997021852A1
Application number: PCT/EP1995/004853
Authority: WO
Inventors: Klaus Leo Wilbuer
Original assignee: Metallveredlung Gmbh & Co. Kg
Priority date: 1995-12-09
Filing date: 1995-12-09
Publication date: 1997-06-19
Also published as: DE59511046D1; EP0808381A1; AU4341296A; EP0808381B1

Abstract

Um ein Verfahren zur Bildung einer Legierungsschicht, insbesondere Bronze, an einer Oberfläche eines Werkstücks, wobei die zu beschichtende Oberfläche als Kathode beschaltet und mit einer benachbart positionierten Anode mit einem Elektrolyt kontaktiert wird, dahingehend zu verbessern, daß insbesondere Dickschichten erzeugt werden können, wird vorgeschlagen, daß Bestandteile der geplanten Legierung im Elektrolyt gelöst bereitgestellt werden.

Description

Verfahren zur Ausbildung einer Leqierunαsschicht

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausbildung einer Legierungsschicht, insbesondere Bronze, an einer Oberflache eines Werkstücks, wobei die zu be¬ schichtende Oberflache als Kathode beschaltet und mit einer benachbart po¬ sitionierten Anode mit einem Elektrolyt kontaktiert wird.

Gattungsgemaße Verfahren sind seit langem bekannt Ursprünglich wurden Oberflachen von Werkstucken verkupfert Etwa in den sechziger Jahren wur¬ den Bronzierverfahren eingeführt, wobei insbesondere losliche Legierungs¬ anoden Verwendung fanden Es konnten nur äußere Oberflachen von Werk¬ stucken in Elektrolytbadern beschichtet werden Insbesondere konnten nur überaus dünne Schichten im Bereich kleiner 30 μm erzeugt werden

Die ursprünglichen Kupferschichten brachten Oberflachenharten von 1 00 bis 1 20 Hv mit sich. Demgegenüber brachte die Bronzeschicht bereits eine Harte um 400 Hv Damit kam die Bronzeschicht in den Bereich der aufwendigeren Nickelschichten, allerdings noch lange nicht in den Bereich von Chromiden, wobei Hartchrom bis zu 1 000 Hv aufweisen kann Demgegenüber hat Bronze zwar die besten Korrosionsschutzeigenschaften und zugleich gute Gleiteigen- schaften , jedoch konnten, wie bereits ausgeführt, nur sehr dünne Schichten und nur an tauchbaren Oberflachen eines Werkstucks ausgebildet werden

Davon ausgehend hegt der vorliegenden Erfindung die A u f g a b e zu¬ grunde, ein Verfahren der gattungsgemaßen Art dahingehend zu verbessern, daß insbesondere Dickschichten erzeugt werden können

Unter Dickschichten werden Schichten bis 500 μm verstanden. Weiterhin ist es wünschenswert, mit dem Verfahren auch innere Oberflächen, beispielswei¬ se von Behaltern, beschichten zu können Zur technischen L ö s u n g der Aufgabe wird das gattungsgemäße Ver¬ fahren dadurch weiterentwickelt, daß Bestandteile der geplanten Legierung im Elektrolyt gelöst bereitgestellt werden.

Die erfindungsgemäße verfahrensseitige Verbesserung ermöglicht insbe¬ sondere eine exakte Steuerung der Eigenschaften der gebildeten Schichten und vor allem der Dicke der Schichten. Durch die Möglichkeit, auf die Elek trolytzusammeπsetzunα Einfluß zu nehmen, wird das Verfahren besonders einfach

Mit Vorteil wird vorgeschlagen, daß als Elektrolyt zyanidische Elektrolyte ver¬ wendet werden. Mit besonderem Vorteil wird Kahumzyanid verwendet Alter nativ können in herkömmlicher Weise auch Natπumzyanide eingesetzt werden

Mit besonderem Vorteil wird vorgeschlagen, daß als Legierungsbestandteil Stanat im Elektrolyt gelost wird. Stanat, also Zinnsalz, bildet zusammen mit dem Kupfer, welches in vorteilhafter Weise von der löslichen Kupferanode kommt, die gewünschte Legierung.

Es ist bereits bekannt, daß Bronzen zum Anlaufen neigen, was eine Folge der sogenannten Eigenoxidation ist. Unoxidierte Bronzen sind darüber hinaus gelb Zur Vermeidung dieser optischen Nachteile und zur weiteren Verbesserung der relativen Harte bis in einen Bereich von 700 Hv wird gemäß einem besonders vorteilhaften Vorschlag der Erfindung eine Inert-Anode verwendet In vorteil¬ hafter Weise wird eine unlösliche Edelstahlanode eingesetzt Die Legierungs¬ bestandteile sind dann insgesamt im Elektrolyten gelöst, welcher sich gemäß einem Vorschlag der Erfindung aus Kupferzyanid, Stanat und KOH zusammen¬ setzt Mit besonderem Vorteil kann dem Elektrolyten auch eine Organik beige^¬ geben werden, insbesondere eine Organik zur Regelung des gesteuerten Ein¬ baus von Kupfer Mit dem erfindungsgemaßen Verfahren lassen sich Bronze schichten in beliebiger Zusammensetzung mit einer bemerkenswerten Harte bis 700 Hv erzeugen. Die gebildeten Schichten sind nicht mehr gelb sondern entsprechen farblich einer Chromschicht Die nach dem erfindungsgemaßen Verfahren hergestellten Schichten stellen eine Alternative zu Nickelschichten her, die beispielsweise im Schmuckbereich zu Allergien fuhren können Herkömmliche Hartbronzeschichten sind mit erreichbaren 2 bis 4 μm zu dünn Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich demgegenüber auch Dickschichten erzeugen.

Die technologischen Eigenschaften der Schichten lassen sich durch die Ein¬ flußnahme auf unterschiedliche Parameter variieren . Gemäß einem Vorschlag der Erfindung wird die Flutung mit Elektrolyt gesteuert. Gemäß einem weiteren vorteilhaften Vorschlag der Erfindung wird im Falle einer gewünschten Innen- beschichtung, beispielsweise eines Behälters, eine spiralförmige Anode ver¬ wendet. Durch die Art der Ausbildung der Anode lassen sich die Flächenver- haltnisse von Anode zu Kathode steuern, was ebenfalls einen Einfluß auf die technologischen Eigenschaften der gebildeten Schicht hat. Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung wird der Abstand von der Anode zur zu be¬ schichtenden Oberfläche gesteuert, was ebenfalls die Eigenschaften der ge¬ bildeten Legierung beeinflußt. Schließlich lassen sich noch Paramater wie die Elektrolytzusammensetzung, die Stromdichte, die Temperatur und die Art der Organik steuern .

Die nach der Erfindung hergestellten Legierungen sind neu und insbesondere in Dickschichten erzeugbar. Die Härte der Legierungen kommt in den Bereich harter Nickelschichten, wahrend die Legierung darüber hinaus die positiven Korrosionsschutzeigenschaften und Gleiteigenschaften herkömmlicher Bronze hat Schließlich ist eine Innenbeschichtung, beispielsweise von Behaltern, möglich .

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigt die einzige beiliegende

Figur 1 eine schematische Darstellung einer Anordnung für eine Innenbe¬ schichtung .

Ein Behalter, im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Becher 1 , ist mit einem ne gativen Anschluß 2 zur elektrischen Beschaltung versehen und soll im gezeig¬ ten Ausführungsbeispiel an der inneren Oberfläche 3 mit einer Hartbronze¬ schicht versehen werden. Eine Spirale 4 bildet die Anode und ist mit einem positiven Anschluß 5 zur elektrischen Beschaltung versehen.

Eine Lanze 6 übernimmt im gezeigten Ausführungsbeispiel die Funktion der Elektrolytzufuhrleitung und gleichzeitig der Absaugleitung

Bei der Spirale 4 kann es sich beispielsweise um eine Kupferanode handeln Durch die Art der Spiralenbildung und die Eintauchtiefe lassen sich die Fla- chenverhaltnisse von Anoden- zu Kathodenflächen regeln Durch den Spi¬ ralendurchmesser laßt sich der Abstand der Anode zu der zu beschichtenden inneren Oberfläche, die die Kathode bildet, einstellen Der Elektrolyt besteht beispielsweise aus Kaliumzyanid und Stanat und weist als Regeimechanismus fur den gesteuerten Einbau von Kupfer eine Organik auf

Es lassen sich noch die Elektrolyttemperatur und die Elektrolytflutungsvor- gange steuern, so daß sich insgesamt gewünschte definierte Legierungseigen¬ schaften ergeben Die an der inneren Oberflache 3 des metallischen Bechers 1 ausgebildete Legierungsschicht laßt sich hinsichtlich der Dicke und der technologischen Eigenschaften durch die beschriebenen Parameter variieren

Bezuαszeichenliste:

Becher

2 negativer Anschluß

3 innere Oberfläche

Snirale

positiver Anschluß

Lanze

Claims

Ansprüche:

1 . Verfahren zur Ausbildung einer Legierungsschicht, insbesondere Bronze, an einer Oberfläche eines Werkstücks, wobei die zu beschichtende Ober¬ fläche als Kathode beschaltet und mit einer benachbart positionierten Anode mit einem Elektrolyt kontaktiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß Bestandteile der geplanten Legierung im Elektrolyt gelost bereitge¬ stellt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß ein zyani- discher Elektrolyt verwendet wird.

3 Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß als Elektrolyt Kaliumzyanid verwendet wird

4 Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß als Legierungsbestandteil Stanat gelöst wird .

5 Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß eine Kupferanode verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Inert-Anode verwendet wird.

7 Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Edel¬ stahlanode verwendet wird

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß als Elektrolyt eine Mischung aus Kupferzyanid, Stanat und KOH verwendet wird .

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß in dem Elektrolyt eine Organik zur Regelung des Einbaus von Kupfer verwendet wird.

1 0. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Flutung mit Elektrolyt gesteuert wird.

1 1 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß im Falle einer Innenbeschichtung eine spiralförmige Anode verwendet wird.

1 2. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Abstand zwischen Anode und Kathode gesteuert w.rd.

1 3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Stromdichte gesteuert wird .

14. Legierungsschicht, insbesondere Bronze, dadurch gekennzeichnet, daß sie unter Verwendung einer Anode und eines Elektrolyten gebildet wurde, wobei Bestandteile der Legierung in gelöstem Zustand im Elektrolyt ent¬ halten sind .