WO2000066812A1 - Legierungsbeschichtung von grauguss - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to an electroplated coating of castings, in particular gray castings.
  • castings are electroplated with various alloys, such as a zinc-nickel alloy.
  • various alloys such as a zinc-nickel alloy.
  • the cast body is coated directly only in the acidic region. Experiments with alkaline baths have shown that a satisfactory metal deposition on the gray cast iron surface cannot be achieved.
  • Acid zinc-nickel alloy electroplating processes work with an acidic electrolyte bath such as a sulfate bath, chloride bath, acetate bath or sulfamate bath.
  • an acidic electrolyte bath such as a sulfate bath, chloride bath, acetate bath or sulfamate bath.
  • Such a bath is described in Japanese Patent Laid-Open No. 58-39236.
  • the disadvantage of such acid baths is the poorer metal distribution and the strong corrosion effect of the electrolyte on the galvanic system and the environment.
  • the invention is based on the object of providing a galvanotechnical coating method for castings, in particular gray castings, with which a galvanic layer can be applied directly in an alkaline bath.
  • the invention solves the problem with a system according to claim 1.
  • the invention thus enables an alkaline direct coating of castings with Zn, ZnFe; ZnNi, ZnCo, ZnSn, ZnMn or similar alloys.
  • N-benzyl nicotinate betaine in a range between 0.01 to 20 g / l, a zinc-nickel layer with a homogeneous nickel distribution on the cast body is possible.
  • Polyethyleneimine and in particular tetraethylene pentamine are preferably used as complexing agents in order to achieve complexation of the ions in the bath. Similar results can also be achieved with other homologs, such as triethylene tetramine or pentaethylene hexamine.
  • the bath according to the invention is preferably bet with insoluble nickel anodes. It is also of particular advantage if the anode of the bath is separated from the alkaline electrolyte. This can be achieved, for example, by means of an ion exchange membrane. A corresponding device is described in German Offenlegungsschrift 198 34 353, which hereby becomes part of the present application. With the help of the membrane, undesirable side reactions, in particular cyanide formation, are avoided. Avoiding the cyanide has not only environmental advantages, but also an impact on the performance of the bath, since complexation of zinc / nickel by cyanide is avoided and the usual compensating nickel release is unnecessary.
  • the cast body is pretreated with one or more of the following steps, which additionally improve the quality of the coating:
  • the subsequent surface treatment can be carried out with a bath of the following composition:
  • Nickel in the precipitation 12 to 16% nickel
  • the appearance and the nickel distribution depending on the current density correspond to a technical coating of the cast body.
  • the coating metals are added by dissolving zinc, zinc oxide and / or zinc salts and adding nickel salts, such as nickel sulfate, nickel sulfamate and / or nickel chloride.
  • nickel salts such as nickel sulfate, nickel sulfamate and / or nickel chloride.
  • tetraethylene pentamine a current efficiency of 40 to 90% is achieved depending on the zinc content.
  • N-benzyl nicotinate betaine creates an optically demanding gloss effect with homogeneous nickel distribution on the cast body.
  • the bath described can be used as a drum or rack bath.
  • a zinc-nickel ratio of 5: 1 is used, for example 10 g / l zinc to 2 g / l nickel or 4 g / l zinc to 0.8 g / l nickel.
  • the zinc concentration should not fall below 4 g / l.
  • a concentration of 4 to 200 g / l is selected as the preferred range of use of tetraethylene pentamine and / or other homologous polyethylene amines.
  • the preferred NaOH concentration is between 75 and 200 g / l.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein galvanotechnisches Bad zur Beschichtung von Gußteilen, insbesondere die Verwendung eines Polyethylenimins und von N-Benzyl-nicotinat-betain im alkalischen Bad.

Description

"Leqierunαsbeschichtunα von Grauguß"
Die Erfindung betrifft eine galvanotechnische Beschichtung von Gußteilen, insbesondere Graugußteilen.
Zur Oberflächenbehandlung, insbesondere als Korrosionsschutz werden Gußteile mit verschiedenen Legierungen, wie beispielsweise einer Zink-Nickel- Legierung galvanotechnisch beschichtet. Die Direktbeschichtung des Gußkörpers findet im Stande der Technik ausschließlich im sauren Bereich statt. Versuche mit alkalischen Bädern haben gezeigt, daß sich keine befriedigende Metallabscheidung auf der Graugußoberfläche erreichen läßt.
Saure Zink-Nickel-Legierungs-Elektroplattierungsverfahren arbeiten mit saurem Elektrolytbad wie Sulfatbad, Chloridbad, Acetatbad oder Sulfamatbad. Ein solches Bad ist in der japanischen Offenlegungsschrift 58-39236 beschrieben. Nachteilig bei derartigen sauren Bädern ist die schlechtere Metallverteilung und die starke Korrosionswirkung des Elektrolyten auf die galvanische Anlage und das Umfeld.
Zwar sind auch verschiedene alkalische Beschichtungssysteme bekannt, wie beispielsweise in der US-Patentschrift 3 681 211 , der deutschen Offenlegungs- schrift 37 12 511 oder in der US-Patentschrift 4 222 829 beschrieben, doch hat sich in der Praxis gezeigt, daß sich solche Bäder nicht für die Beschichtung von Gußteilen einsetzen lassen, da keine ausreichende Metallabscheidung stattfindet.
Um alkalische Beschichtungssysteme dennoch nutzen zu können, ist es üblich, Gußteile zunächst im sauren Bad vorzuverzinken, um dann eine Legierungsschicht, wie beispielsweise Zink-Nickel im alkalischen Bereich, auf die Zinkzwischenschicht abzuscheiden.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein galvanotechnisches Beschichtungsverfahren für Gußteile, insbesondere Graugußteile zu schaffen, mit dem ein Direktauftrag einer galvanischen Schicht im alkalischen Bad möglich ist.
Die Erfindung löst die Aufgabe mit einem System gemäß Anspruch 1.
Durch die Verwendung eines Bades mit N-Benzyl-nicotinat-betain in Verbindung mit einem Polyethylenimin wird eine erhebliche Verbesserung der Beschichtungsqualität der Gußteile erreicht.
Die Erfindung ermöglicht damit eine alkalische Direktbeschichtung von Gußteilen mit Zn, ZnFe; ZnNi, ZnCo, ZnSn, ZnMn oder ähnlichen Legierungen.
Insbesondere durch die Verwendung von N-Benzyl-nicotinat-betain in einer Größenordnung zwischen 0,01 bis 20 g/l ist eine Zink-Nickel-Schicht mit homo- gener Nickelverteilung auf dem Gußkörper möglich. Vorzugsweise wird als Komplexbildner Polyethylenimin und insbesondere Tetraethylenpentamin eingesetzt, um eine Komplexierung der Ionen im Bad zu erreichen. Ähnliche Ergebnisse lassen sich auch mit anderen Homologen, wie Triethylentetramin oder Pentaethylenhexamin erreichen.
Das erfindungsgemäße Bad wird bevorzugt mit unlöslichen Nickelanoden bet eben. Ferner ist es von besonderem Vorteil, wenn die Anode des Bades von dem alkalischen Elektrolyten getrennt ist. Dies kann beispielsweise mittels einer lonenaustauschermembran verwirklicht werden. Eine entsprechende Vorrich- tung ist in der deutschen Offenlegungsschrift 198 34 353 beschrieben, die hiermit Bestandteil der vorliegenden Anmeldung wird. Mit Hilfe der Membran werden unerwünschte Nebenreaktionen, insbesondere eine Zyanidbildung, vermieden. Das Vermeiden des Zyanids besitzt dabei nicht nur umwelttechnische Vorteile, sondern darüber hinaus auch eine Auswirkung auf die Leistungsfähig- keit des Bades, da eine Komplexierung von Zink/Nickel durch Zyanid vermieden wird und sich die übliche kompensierende Nachgabe von Nickel erübrigt.
Die bei herkömmlichen Bädern zu beobachtende Wasserstoffbildung bei gleichzeitiger unzureichender Beschichtung wird in diesem Verfahren stark reduziert, was zu einer weiteren Qualitätserhöhung und einem besonders gleichmäßig beschichteten Gußkörper führt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels des näheren erläutert. 0
Zunächst wird eine Vorbehandlung des Gußkörpers mit einem oder mehreren der folgenden Schritte durchgeführt, die die Qualität der Beschichtung zusätzlich verbessern:
5 I . Ultraschall-Heißentfettung,
2. Heißentfettung,
3. kathodischer Strom in der elektrolytischen Entfettung.
Die daran anschließende Oberflächenbehandlung kann mit einem Bad der fol- o genden Zusammensetzung durchgeführt werden:
Figure imgf000006_0001
Badtemperatur: 35 +/- 1 °C
Anoden: Nickel
Nickel im Niederschlag: 12 bis 16% Nickel
Kathodische Stromdichte: 0,1 bis 8 A/dm2
Kathodische Stromausbeute: 40 bis 90%
Das Aussehen und die Nickelverteilung in Abhängigkeit der Stromdichte entsprechen einer technischen Beschichtung des Gußkörpers. Die Zugabe der Beschichtungsmetalle erfolgt durch Auflösen von Zink, Zinkoxid und/oder Zinksalze und Zugabe von Nickelsalzen, wie Nickelsulfat, Nickelsulfamat und/oder Nickelchlorid. Unter Verwendung von Tetraethylenpentamin wird eine Stromausbeute von 40 bis 90% je nach Zinkgehalt erreicht.
Durch die Zugabe von N-Benzyl-nicotinat-betain wird eine optisch anspruchsvolle Glanzwirkung bei homogener Nickelverteilung auf dem Gußkörper erzielt.
Das beschriebene Bad läßt sich als Trommel oder Gestellbad einsetzen. Bei einem besonders bevorzugten Galvanikbad wird mit einem Zink-Nickel-Ver- hältnis von 5:1 bei beispielsweise 10 g/l Zink zu 2 g/l Nickel oder 4 g/l Zink zu 0,8 g/l Nickel gearbeitet. Die Zinkkonzentration sollte dabei 4 g/l nicht unterschreiten. Als bevorzugter Bereich der Verwendung von Tetraethylenpentamin und/oder anderen homologen Polyethylenaminen wird eine Konzentration von 4 bis 200 g/l gewählt. Die bevorzugte NaOH-Konzentration liegt zwischen 75 und 200 g/l.

Claims

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