WO2016075287A1 - Production of chromium layers on intaglio printing cylinders - Google Patents

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WO2016075287A1
WO2016075287A1 PCT/EP2015/076551 EP2015076551W WO2016075287A1 WO 2016075287 A1 WO2016075287 A1 WO 2016075287A1 EP 2015076551 W EP2015076551 W EP 2015076551W WO 2016075287 A1 WO2016075287 A1 WO 2016075287A1
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chromium
electrolyte
anode
iii
salt
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PCT/EP2015/076551
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Thilo VON VOPELIUS
Christoph Gschossmann
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Maschinenfabrik Kaspar Walter Gmbh & Co. Kg
Vopelius Chemie Ag
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    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D7/00Electroplating characterised by the article coated

Definitions

  • the invention relates to the use of an electrolyte for the electrolytic deposition of chromium as metal on gravure cylinders, in particular as a hard chrome layer or wear protection layer, a process for producing chromium layers, in particular hard chrome layers, on gravure cylinders, a gravure cylinder with a chromium layer obtainable by this process and a Electrolysis cell, which is designed to coat a gravure cylinder containing the electrolyte.
  • the base cylinder is generally a steel tube core which is first coated with copper in an electrolytic bath and then with chromium after application of the image data. This process takes place by means of a galvanic coating of the gravure cylinder with chromium.
  • Galvanic processes for surface coating on objects have long been known.
  • articles can be given specific functional and / or decorative surface properties, for example hardness, corrosion resistance, metallic appearance, gloss, etc.
  • this metal is deposited by means of direct current on the cathode connected object.
  • the object to be coated is usually a metallic material. If this object is not electrically conductive, a metallization of the surface is carried out beforehand.
  • Galvanic baths containing chromium are used in technical applications usually for the production of particularly hard mechanically resistant layers.
  • chromium to objects is of particular technical relevance, with the resulting chromium layer serving either for decorative applications or as a hardcoat on objects for technical applications.
  • decorative applications in particular a bright and highly reflective chromium layer is desired.
  • the applied chromium layers are to be wear-resistant, abrasion-resistant and heat-resistant and corrosion resistant.
  • Such items to be chromed are, for example, pistons, cylinders, liners or axle bearings.
  • Galvanic plating is usually carried out in plating baths containing chromium (VI) salts and sulfuric acid using insoluble lead / antimony or lead / tin anodes.
  • chromium (VI) salt in particular Cr0 3 is used.
  • a chromic acid mist is entrained, which is severely detrimental to health and requires intensive extraction of the surface of the galvanic bath.
  • chromium plating baths which reduce the surface tension to form a foam blanket.
  • surfactants are also referred to as wetting agents.
  • the chromium (VI) electrolytes also have the disadvantage that highly toxic and carcinogenic Cr0 3 is used.
  • WO 2008/014987 A2 discloses an electrolyte for the electrodeposition of chromium layers as hard chrome layers for protection against wear and corrosion and / or as decorative chrome layers comprising a catholyte having at least one chromium (III) salt and at least one chromium (II) ion-stabilizing compound, and an anolyte comprising a Bronsted acid, wherein the catholyte and the anolyte by an anion-selective membrane Q
  • the object of the present invention is to make it possible to provide chromium layers which do not have the disadvantages known from the prior art and which satisfy the requirements which have been made especially for chromium coatings on gravure printing cylinders.
  • an electrolyte for the electrolytic deposition of chromium as metal on a gravure cylinder wherein the electrolyte comprises:
  • the formic acid present in the electrolyte serves, in particular, to remove the oxygen formed from the chromium (III) salt by the reaction being carried out to CO 2 and H 2 O.
  • the amount of formic acid in the electrolyte is favorably 1, 0 mol / 1 to 3.0 mol / 1, based on the electrolyte. With this amount of formic acid in the electrolyte is a particularly favorable removal of oxygen.
  • This quantity refers to the electrolyte before the chromium deposition.
  • the pH of the electrolyte changes.
  • the compound of formula (I) is glycine, glycolic acid, sulfoacetic acid or a mixture of these. Further, it is preferable that in the electrolyte, the amount of the compound of the formula (I) is 0.5 mol / 1 to 1.5 mol / l based on the electrolyte.
  • the compound of formula (I) is used to adjust the pH of the electrolyte, wherein the pH can be adjusted in a particularly favorable manner with the indicated amounts.
  • the chromium (III) salt comprises an inorganic and / or an organic chromium (III) salt.
  • chromium (III) salt means any chromium (III) salt with which chromium can be deposited as a metal layer on articles.
  • the inorganic chromium (III) salt is potassium chrome alum, ammonium chrome alum, chromium sulfate, chromium nitrate, chromium chloride and mixtures of two or more thereof.
  • the organic chromium (III) salt may preferably be chromium citrate, chromium formate, chromium oxalate and mixtures of two or more thereof.
  • the amount of the chromium (III) salt is 0.25 mol / 1 to 2.0 mol / 1, based on the electrolyte. With these amounts, chromium layers can be produced on metallic objects by electrolytic deposition in a particularly favorable manner.
  • an additive in the electrolyte is present as component (d) an additive.
  • it comprises a complexing agent and / or a wetting agent.
  • wetting agents wetting agents used in the production of chromium layers by electrodeposition can usually be present in the electrolyte. These wetting agents cause the lowering of the surface tension, thus allowing H 2 bubbles to detach from the cathode. As a result, pore formation can be avoided in a simple and favorable manner and thus uniform chromium layers can be produced.
  • the complexing agents are preferably compounds with short-chain alkyl chains (1 - 4 C-atoms) with 1 or 2 carboxyl groups or their Derivatives and having 1 or 2 thio and / or sulfone groups or the following compound
  • n is an integer from 1 to 5, in particular 3,
  • Ri is a C 1 -C 5 -alkyl radical, in particular CH 3 CH 2 -, and
  • X is a metal ion to balance the negative charge, in particular Na + , K + , Ca 2+ , Mg 2+ .
  • Particularly preferred complexing agent is the compound N, N-dimethyl-dithiocarbamylpropylsulfonic acid sodium salt (DPS).
  • DPS N, N-dimethyl-dithiocarbamylpropylsulfonic acid sodium salt
  • the amount of the additive present in the electrolyte may be 0.01 g / 1 to 2.0 g / l, based on the electrolyte.
  • the amount of the complexing agent may be 0, 5 mol / 1 to 4, 0 mol / 1.
  • the amount of wetting agent may be 0 mol / 1 to 0, 5 mol / 1.
  • the subject of the application is also a method for producing a chromium layer on a gravure cylinder.
  • the electrolyte can be used in the process according to the invention.
  • the chromium layer has proven to be particularly favorable for gravure cylinder, since it meets the high demands on chrome layers on such gravure cylinders.
  • the electrolytic deposition of chromium layers can be carried out in an electrolysis cell which is filled with the electrolyte. This is the electrolyte described above. In the electrolyte anode and cathode are immersed. When a DC voltage is applied to these two electrodes, ie anode and cathode, the chromium is deposited on the gravure cylinder. In this case, this is connected as a cathode, that is, in the object to be coated is the cathode. If it is not metallically conductive, it can be made electrically conductive by a pretreatment. In some cases, this structure is varied so that an electrolysis cell is ready. - G -
  • the electrolyte is separated by a semipermeable membrane into a cathode (electrolyte in the cathode space) and an anolyte (electrolyte in the anode space).
  • the substrate i.
  • a voltage is applied, a current flows through the membrane through the membrane into the catholyte.
  • the anode used in the electrolytic cell may be an insoluble anode, e.g. be a Mischoxidanode.
  • the anode may have a pocket, e.g. is designed as an anode basket.
  • the pocket may be open at the top and serves to receive metallic chrome elements, e.g. Chrome pellets.
  • the preparation of the chromium layer can be carried out at a pH of 2.0 to 4.5.
  • the adjustment of the pH can be carried out by the above compound of the formula (I).
  • the preparation of the chromium layer can be carried out at a temperature of 20 ° C to 60 ° C. This can be achieved, for example, by setting the temperature of the electrolyte to a value within this range by means of corresponding heating and cooling devices.
  • the chromium layer can be produced at a current density of 5 to 60 A / dm 2 .
  • the electrolyte can be moved, for example so that a circulation of five bath volumes, ie volume of the electrolyte, takes place per hour. Since devices known per se for depositing chromium layers on articles can be used for the method according to the invention, the volumes of the electrolyte baths of these devices known per se serve as a basis for determining the bath volumes in the method according to the invention.
  • the gravure cylinder can be moved at a speed of 1 to 20 cm / s.
  • chromium coatings of particularly outstanding quality are obtained, which surprisingly satisfy the requirements imposed on gravure cylinders.
  • smooth, uniform surfaces are obtained which have substantially no pores, smallpox or craters.
  • the layer thickness of the chromium layers obtained can be thicker than previously available layers.
  • layer thicknesses of 100 ⁇ and more can be obtained.
  • chromium layers of high hardness can be produced, in particular of more than 900 HV.
  • the chromium layers obtainable using the electrolyte or using the method according to the invention are corrosion-resistant, wear-resistant, have favorable frictional properties and are thermally and chemically resistant.
  • the available chrome layers are bright and well reflective, so they are also suitable for decorative purposes.
  • the chromium coating can be applied using the electrolyte according to the invention or with the method according to the invention in a simpler, faster and more cost-effective manner.
  • the chromium layer which was prepared using the electrolyte or using the method according to the invention, a greater thickness than previously available layers, a smooth, uniform surface, which is in particular free of pores, smallpox and Kra- ter , as well as a very high hardness.
  • the chromium layers obtained with the electrolyte or the method according to the invention have a lattice constant of 2.92 angstroms or more and can thus be termed amorphous layers.
  • the chromium layers obtainable with the electrolyte or with the method according to the invention differ from chromium layers, which can be produced with other electrolytes and / or other processes according to the prior art.
  • FIG. 1 shows the diffractogram of the chromed brass sample.
  • the chromium layer thickness (18 ⁇ ) is so large that no signals appear from the ground (brass).
  • the crystallite size was calculated to be 2-3 nm, ie the chromium is X-ray amorphous.
  • the lattice constant was calculated from the interplanar spacing: 292.32 pm (JCPDF database: 288.39 pm). The lattice constant of 292.32 pm corresponds to 2, 9232 ⁇ as stated above.
  • the invention furthermore relates to a chromium layer obtainable by the process according to the invention, as described in detail above.
  • an electrolytic cell containing an anode, a cathode and an electrolyte, as described in detail above, the subject of the invention, wherein the electrolytic cell according to the invention is designed so that gravure cylinder can be coated, in particular gravure cylinder or gravure rolls, such as They are used for example in printing processes.
  • FIG. 2 shows a bath apparatus in a schematic illustration during a cylinder change phase
  • FIG. 3 shows the bath apparatus according to FIG. 2 during a galvanization phase.
  • FIGS. 2 and 3 show a bath apparatus in different process states, namely firstly at the time of a cylinder change (FIG. 2), when a gravure cylinder 21 has just been inserted into the bath apparatus by means of a crane (not shown) and through storage facilities belonging to a storage facility. bridge 22 is held and in a Galvanmaschinesphase (Fig. 3), in which the lateral surface of the gravure cylinder 21 is to be coated with chromium. Since the components in FIGS. 2 and 3 are substantially identical, they are identified by the same reference numerals.
  • the bath apparatus has an upper tub 23 and a lower tub 24 arranged underneath.
  • a liquid electrolyte 25 which is pumped by means of a pump 26 from the lower trough 24 in the upper trough 23 and via a vertically movable in at least two positions overflow 27 back into the lower trough 24 flows.
  • a vertically movable anode device is further arranged, which essentially consists of an anode rail 28 and an anode basket 29, which is electrically and mechanically coupled to the anode rail 28 and serves as a metal holding device.
  • the anode basket 29 may also consist of a plurality of assembled anode baskets or grids or be designed as an anode pocket.
  • the anode basket 29 is made of titanium and filled with chromium pellets as metal elements 29a.
  • the chromium decomposes, so that chromium ions migrate via the electrolyte 25 to the surface of the gravure cylinder 21 connected as cathode and settle there in the form of a chromium coating.
  • the anode basket 29 may also be part of an insoluble anode.
  • the metallic chromium available at the anode is dissolved in the electrolyte 25 and thus enriches the electrolyte 25.
  • Of the bearing bridges 22 is shown in Figs. 2 and 3, only one.
  • the two bearing bridges 22 are movable on rails 30a, 30b in the axial direction of the gravure cylinder 21 by means of spindles or other suitable adjusting mechanisms, so that they clamp the rotogravure cylinder 21 between them and keep them rotatable.
  • Fig. 3 shows the bathing apparatus in the plating phase in which the gravure cylinder 21 is almost completely submerged.
  • immersion depths can be greater than 65% for large cylinders (1500 mm in circumference) and up to 80% for smaller cylinders (800 mm in circumference).
  • the anode basket 29 is pulled up laterally, so that it forms an approximately 50% larger Korbober Structure compared to the known semi-submersible bath.
  • the anode rail 28 is moved with the anode basket 29 down into the upper trough 23, as shown in Fig. 2.
  • the overflow 27 is lowered, so that the electrolyte 25 flows down to the height level 31 into the lower sump 24.
  • the upper tub 23 is tapered in the lower region.
  • the rejuvenation can z. B. with the help of additionally inserted sheets 33 or by appropriate adaptation of the walls of the upper tub.
  • blocks or boxes it is possible to use blocks or boxes to displace volume.
  • the limitation or reduction of the volume of the upper trough 23 has the advantage that not too much electrolyte 25 has to be pumped up from the lower trough 24. Accordingly, there is no risk that the sub-tub 24 is completely emptied and the pump 26 runs dry.
  • the latter has a catholyte and an anolyte, the electrolyte according to the invention being present in the catholyte.
  • the electrolysis cell according to the present invention is expressly understood as an electrolytic cell containing the electrolyte as detailed above is described contains.
  • a container that can be used as an electrolytic cell any suitable for the skilled person in question vessel can be used, as it is in particular commonly used in electroplating.
  • the cathode used is usually the object to be coated, on which the chromium layer is to be deposited, ie the gravure cylinder.
  • Anodes which are known to the person skilled in the art can be used as the anode.
  • the anode may be a sheet, plate material, sintered material or expanded material.
  • insoluble anodes are those made from a material selected from the group consisting of platinized titanium, graphite, stainless steel, titanium coated with iridium-transition metal mixed oxide, tantalum or niobium or special carbon material and combinations of these anodes. It is possible if the anode material used is a titanium, niobium or tantalum sheet coated with mixed metal oxides. Furthermore, mixed metal oxide anodes, in particular of iridium-ruthenium mixed oxide, iridium-ruthenium-titanium mixed oxide or iridium-tantalum mixed oxide can be used.
  • the anode may be a mixed oxide anode in which titanium as the anode base material is coated with platinum, iridium or palladium oxide.
  • the shape of the anode can be adapted by the skilled person according to the respective purpose.
  • the anode system may, for example, be one in which the anode is in direct contact with a membrane, ie the anode is coated with a membrane. It is a so-called direct contact membrane anode, as it is known from DE 10 2010 055 143 AI.
  • polymers can be used in a favorable manner as polymer membrane: polypyrene membranes, olefin polymer membranes, sulfonated polystyrene membranes, fluorinated / perfluorinated sulfonated polymer membranes (PFSA membranes), S-PEEK-S-PSU, PSU-CI, ICVT membranes, aryl polymer membranes, polyether ketone membranes, polybenzimidazole membranes, thermoplastic polymer membranes, perfluorosulfonic acid polymer membranes, perfluoro carboxylate ionomers, polyamides, polyamines, poly (vinyl alcohol) membranes and perfluorophosphonate membranes.
  • PFSA membranes fluorinated / perfluorinated sulfonated polymer membranes
  • PFSA membranes fluorinated / perfluorinated sulfonated polymer membranes
  • PFSA membranes fluorinated / perfluor
  • the electrolyte can be used in a particularly favorable manner or the process according to the invention can be carried out in a particularly favorable manner, so that chromium layers with above-mentioned intrinsic properties can be obtained. Shafts on gravure cylinders can be obtained in a particularly favorable manner.
  • additives (brightener and wetting agents) indicated in the table were added to the electrolyte in the amounts shown in the table.
  • the Verchromungsstrom had a container in which the gravure cylinder to be coated could be hung vertically so that they can be moved at different rotational speed.
  • Three anodes (direct contact anodes) were mounted in a ring around the cylinder so that the distance between anode and cylinder could be varied.
  • Direct contact anodes are anodes in which an ion-permeable membrane is applied directly to the anode sheet.
  • polymers can be used in a favorable manner as polymer membrane: polypyrole membranes, olefin polymer membranes, sulfonated polystyrene membranes, fluorinated / perfluorinated sulfonated polymer membranes (PFSA membranes), S-PEEK-S-PSU, PSU-CI, ICVT membranes, aryl polymer membranes, polyether ketone membranes, polybenzimidazole membranes, thermoplastic polymer membranes, perfluorosulfonic acid polymer membranes, perfluoro carboxylate ionomers, polyamides, polyamines, poly (vinyl alcohol) membranes, and perfluorophosphonate membranes.
  • PFSA membranes fluorinated / perfluorinated sulfonated polymer membranes
  • PFSA membranes fluorinated / perfluorinated sulfonated polymer membranes
  • PFSA membranes fluorinated / perflu
  • permeable membranes can be used for cations.
  • a circulation pump for the electrolyte was installed in the system, whose pumping capacity could also be varied.
  • a filter is installed in the electrolyte circuit.
  • a heating and cooling device is used to keep the temperature constant.
  • a pH sensor permanently measures the pH, which is kept within the desired range by the addition of formic acid. The actual temperature and pH are given in the table.
  • DPS N, N-dimethyl-dithiocarbamyl-propyl-sulfonic acid sodium salt
  • the layer thickness was always about 10 ⁇ deposited.
  • the anodes used were coated with a special ion-selective membrane (Navion ®). This prevented the oxidation of Cr (III) to Cr (VI), which arrests the chromium deposition.
  • Navion ® ion-selective membrane
  • the above examples show that the chromium layers obtained are particularly well suited for coating gravure cylinders.

Abstract

The invention relates to the use of an electrolyte for the electrolyte deposition of chromium as metal on an intaglio printing cylinder, comprising (a) a chromium(III)-salt, (b) a compound of formula (I), wherein R represents NH2, OH or SO3H and n is a whole number between 1 - 3, (c) formic acid, and (d) at least one additive. The invention also relates to a method for the deposition of a chromium layer, to an intaglio printing cylinder coated with chromium and obtained according to said method, and to an electrolytic cell for coating intaglio printing cylinders with chromium.

Description

HERSTELLUNG  MANUFACTURING
VON CHROMSCHICHTEN AUF TIEFDRUCKZYLINDERN  FROM CHROMIUM LAYERS TO LOW PRESSURE CYLINDERS
Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Elektrolyten zur elektrolytischen Ab- Scheidung von Chrom als Metall auf Tiefdruckzylindern, insbesondere als Hartchromschicht bzw. Verschleißschutzschicht, ein Verfahren zur Herstellung von Chromschichten, insbesondere Hartchromschichten, auf Tiefdruckzylindern, einen Tiefdruckzylinder mit einer Chromschicht erhältlich nach diesem Verfahren sowie eine Elektrolysezelle, die zur Beschichtung eines Tiefdruckzylinders ausge- bildet ist, die den Elektrolyt enthält. The invention relates to the use of an electrolyte for the electrolytic deposition of chromium as metal on gravure cylinders, in particular as a hard chrome layer or wear protection layer, a process for producing chromium layers, in particular hard chrome layers, on gravure cylinders, a gravure cylinder with a chromium layer obtainable by this process and a Electrolysis cell, which is designed to coat a gravure cylinder containing the electrolyte.
Mit Tiefdruckzylindern wird die Druckform für den Tiefdruck bezeichnet. Der Grundzylinder ist im Allgemeinen ein Stahlrohrkern, der in einem elektrolytischen Bad zuerst mit Kupfer und nach dem Aufbringen der Bilddaten mit Chrom be- schichtet wird. Dieser Vorgang erfolgt durch eine galvanische Beschichtung des Tiefdruckzylinders mit Chrom. With gravure cylinders, the printing form for gravure printing is called. The base cylinder is generally a steel tube core which is first coated with copper in an electrolytic bath and then with chromium after application of the image data. This process takes place by means of a galvanic coating of the gravure cylinder with chromium.
Galvanische Prozesse zur Oberflächenbeschichtung auf Gegenstände sind seit langem bekannt. Durch solche galvanische Prozesse können Gegenständen spezi- eile funktionelle und /oder dekorative Oberflächeneigenschaften verliehen werden, beispielsweise Härte, Korrosionsbeständigkeit, metallisches Aussehen, Glanz usw. Galvanic processes for surface coating on objects have long been known. By means of such galvanic processes, articles can be given specific functional and / or decorative surface properties, for example hardness, corrosion resistance, metallic appearance, gloss, etc.
Dabei wird aus einem galvanischen Bad, welches das abzuscheidende Metall als Salz in Lösung enthält, dieses Metall mittels Gleichstrom auf dem als Kathode geschalteten Gegenstand abgeschieden. Der zu beschichtende Gegenstand ist meist ein metallisches Material. Sofern dieser Gegenstand nicht elektrisch leitend ist, wird vorher eine Metallisierung der Oberfläche durchgeführt. In this case, from a galvanic bath, which contains the metal to be deposited as a salt in solution, this metal is deposited by means of direct current on the cathode connected object. The object to be coated is usually a metallic material. If this object is not electrically conductive, a metallization of the surface is carried out beforehand.
Galvanische Bäder, die Chrom enthalten, dienen bei technischen Anwendungen zumeist zur Erzeugung besonders harter mechanisch widerstandsfähiger Schichten. Galvanic baths containing chromium are used in technical applications usually for the production of particularly hard mechanically resistant layers.
Die Aufbringung von Chrom auf Gegenständen ist hierbei von besonderer technischer Relevanz, wobei die erhaltene Chromschicht entweder für dekorative An- Wendungen oder als Hartschicht auf Gegenstände für technische Anwendungen dient. Bei dekorativen Anwendungen wird insbesondere eine helle und hoch reflektierende Chromschicht gewünscht. Für solche technische Anwendungen sollen die aufgebrachten Chromschichten verschleißarm, abrasionsstabil, hitzebeständig und korrosionsbeständig sein. Solche zu verchromende Gegenstände sind beispielsweise Kolben, Zylinder, Laufbuchsen oder Achslager. The application of chromium to objects is of particular technical relevance, with the resulting chromium layer serving either for decorative applications or as a hardcoat on objects for technical applications. In decorative applications, in particular a bright and highly reflective chromium layer is desired. For such technical applications, the applied chromium layers are to be wear-resistant, abrasion-resistant and heat-resistant and corrosion resistant. Such items to be chromed are, for example, pistons, cylinders, liners or axle bearings.
Die galvanische Verchromung erfolgt üblicherweise in galvanischen Bädern, wel- che Chrom(VI)-Salze und Schwefelsäure enthalten, unter Verwendung unlöslicher Blei/Antimon- oder Blei/ Zinn-Anoden. Als Chrom(VI)-Salz wird dabei insbesondere Cr03 eingesetzt. Ein wesentliches Problem bei galvanischen Anwendungen, wie etwa der Verchromung mittels Chrom(VI)-Lösungen ist eine aufgrund des geringen Wirkungsgrades von 15 % bis 25 % auftretende Gasentwicklung, insbesondere von Wasserstoff, und in geringem Maß auch durch die anodische Sauerstoffentwicklung, die zur Bildung saurer, korrodierender und zum Teil auch toxischer Sprühnebel führt. Durch diese Gasentwicklung wird beispielsweise ein Chromsäurenebel mitgerissen, der stark gesundheitsschädigend ist und eine intensive Absaugung der Oberfläche des galvanischen Bades erforderlich macht. Um diesen auftretenden Chromsäurenebel einzuschränken, werden oberflächenaktive Substanzen in Verchromungsbäder eingesetzt, die die Oberflächenspannung unter Bildung einer Schaumdecke herabsetzen. Solche oberflächenaktiven Substanzen werden auch als Netzmittel bezeichnet. Die Chrom(VI)-Elektrolyte haben ferner den Nachteil, dass dabei hochgiftiges und karzinogenes Cr03 verwendet wird. Galvanic plating is usually carried out in plating baths containing chromium (VI) salts and sulfuric acid using insoluble lead / antimony or lead / tin anodes. As chromium (VI) salt in particular Cr0 3 is used. A major problem in galvanic applications, such as chromium plating using chromium (VI) solutions, is gas evolution, particularly of hydrogen, due to the low efficiency of 15% to 25% and, to a lesser extent, formation of anodic oxygen acidic, corrosive and sometimes also toxic spray mist leads. As a result of this evolution of gas, for example, a chromic acid mist is entrained, which is severely detrimental to health and requires intensive extraction of the surface of the galvanic bath. To limit this occurring chromic acid mist, surface-active substances are used in chromium plating baths, which reduce the surface tension to form a foam blanket. Such surfactants are also referred to as wetting agents. The chromium (VI) electrolytes also have the disadvantage that highly toxic and carcinogenic Cr0 3 is used.
Um diese Nachteile der Verchromung zu vermeiden, wurden in der Vergangenheit zahlreiche Anstrengungen unternommen. In order to avoid these disadvantages of chrome plating, numerous efforts have been made in the past.
So sind beispielsweise Verfahren zur Abscheidung von Chromschichten aus Bädern, die ungiftige Chrom(III)-Salze enthalten, bekannt. For example, methods for depositing chromium layers from baths containing non-toxic chromium (III) salts are known.
Doch alle diese Verfahren haben erhebliche Nachteile. Entweder lassen sich nur Chromschichten in zu geringer Schichtstärke abscheiden, oder der Anlagenaufbau ist so kompliziert, dass eine industrielle Verwendung nicht möglich ist. But all these methods have significant disadvantages. Either only layers of chromium can be deposited in too low layer thickness, or the system structure is so complicated that industrial use is not possible.
Aus der WO 2008 / 014987 A2 ist ein Elektrolyt zur galvanischen Abscheidung von Chromschichten als Hartchromschichten zum Schutz gegen Verschleiß und Kor- rosion und / oder als dekorative Chromschichten bekannt, die einen Katholyt, der mindestens ein Chrom(III)-Salz und mindestens eine Chrom(II)-Ionen stabilisierende Verbindung enthält, und einen Anolyten, umfassend eine Brönstedsäure, aufweist, wobei der Katholyt und der Anolyt durch eine anionenselektive Membran Q WO 2008/014987 A2 discloses an electrolyte for the electrodeposition of chromium layers as hard chrome layers for protection against wear and corrosion and / or as decorative chrome layers comprising a catholyte having at least one chromium (III) salt and at least one chromium (II) ion-stabilizing compound, and an anolyte comprising a Bronsted acid, wherein the catholyte and the anolyte by an anion-selective membrane Q
voneinander getrennt sind. Hier werden also der Anolytkreislauf vom Katholyt- kreislauf durch diese Membran voneinander getrennt. Damit soll erreicht werden, dass die im Elektrolyten enthaltenen Chrom(III)-Salze nicht zu Chrom(VI) oxidiert werden. Der Nachteil an der technischen Lehre aus der WO 2008/014987 A2 ist, dass sich keine Chromschichten abscheiden lassen, die den industriell geforderten Ansprüchen genügen, da die Qualität der Chromschichten nicht ausreichend ist, d.h. sie weisen Poren, Pocken und Krater auf. are separated from each other. In this case, the anolyte circulation from the catholyte circuit is separated from one another by this membrane. This is to ensure that the chromium (III) salts contained in the electrolyte are not oxidized to chromium (VI). The disadvantage of the technical teaching from WO 2008/014987 A2 is that it is not possible to deposit chromium layers which satisfy the industrially required requirements, since the quality of the chromium layers is not sufficient, i. they have pores, smallpox and craters.
Demzufolge liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Bereitstel- lung von Chromschichten zu ermöglichen, die nicht die aus vorstehendem Stand der Technik bekannten Nachteile aufweisen und den Anforderungen genügen, die speziell an Chrombeschichtungen auf Tiefdruckzylindern gestellt wurden. Accordingly, the object of the present invention is to make it possible to provide chromium layers which do not have the disadvantages known from the prior art and which satisfy the requirements which have been made especially for chromium coatings on gravure printing cylinders.
Erfindungsgemäß wird dies durch die Verwendung eines Elektrolyten zur elektro- lytischen Abscheidung von Chrom als Metall auf einem Tiefdruckzylinder erreicht, wobei der Elektrolyt umfasst: According to the invention this is achieved by the use of an electrolyte for the electrolytic deposition of chromium as metal on a gravure cylinder, wherein the electrolyte comprises:
(a) ein Chrom(III)-Salz,  (a) a chromium (III) salt,
(b) eine Verbindung der Formel (I)  (b) a compound of the formula (I)
OH  OH
R-(CH2)n-C=0 R- (CH 2 ) n -C = O
(I), wobei R für NH2, OH oder S03H steht und n eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist,(I) wherein R is NH 2 , OH or SO 3 H and n is an integer from 1 to 3,
(c) Ameisensäure und (c) formic acid and
(d) mindestens ein Additiv.  (d) at least one additive.
Die im Elektrolyten vorhandene Ameisensäure dient insbesondere dazu, den aus dem Chrom(III)-Salz entstehenden Sauerstoff zu entfernen, indem die Umsetzung zu C02 und H20 erfolgt. The formic acid present in the electrolyte serves, in particular, to remove the oxygen formed from the chromium (III) salt by the reaction being carried out to CO 2 and H 2 O.
Die Menge der Ameisensäure im Elektrolyten beträgt günstigerweise 1 ,0 mol/1 bis 3,0 mol/1, bezogen auf den Elektrolyt. Mit dieser Menge der Ameisensäure im Elektrolyten erfolgt eine besonders günstige Entfernung von Sauerstoff. Diese Mengenangabe bezieht sich auf den Elektrolyt vor der Chromabscheidung. Im Laufe der Chromabscheidung ist es möglich, dass sich der pH-Wert des Elektrolyten ändert. Zur Einstellung des pH-Wertes kann auch weitere Ameisensäure zugesetzt werden. Diese zugegebene Menge soll für die Menge der Ameisensäure im Elektrolyten, also vor Beginn der Abscheidung, nicht berücksichtigt werden. Vorzugsweise ist die Verbindung der Formel (I) Glycin, Glycolsäure, Sulfoessig- säure oder eine Mischung dieser. Ferner ist es bevorzugt, dass im Elektrolyten die Menge der Verbindung der Formel (I) 0,5 mol/1 bis 1 ,5 mol/1, bezogen auf den Elektrolyt, beträgt. The amount of formic acid in the electrolyte is favorably 1, 0 mol / 1 to 3.0 mol / 1, based on the electrolyte. With this amount of formic acid in the electrolyte is a particularly favorable removal of oxygen. This quantity refers to the electrolyte before the chromium deposition. In the course of chromium deposition, it is possible that the pH of the electrolyte changes. To adjust the pH, it is also possible to add further formic acid. This added amount should not be taken into account for the amount of formic acid in the electrolyte, ie before the beginning of the deposition. Preferably, the compound of formula (I) is glycine, glycolic acid, sulfoacetic acid or a mixture of these. Further, it is preferable that in the electrolyte, the amount of the compound of the formula (I) is 0.5 mol / 1 to 1.5 mol / l based on the electrolyte.
Die Verbindung der Formel (I) dient zur Einstellung des pH-Wertes des Elektrolyten, wobei mit den angegebenen Mengen der pH-Wert in besonders günstiger Weise eingestellt werden kann. The compound of formula (I) is used to adjust the pH of the electrolyte, wherein the pH can be adjusted in a particularly favorable manner with the indicated amounts.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elektrolyten umfasst das Chrom(III)-Salz ein anorganisches und/ oder ein organisches Chrom(III)-Salz. Unter dem Begriff "Chrom(III)-Salz" wie er vorliegend verwendet wird, wird jedes Chrom(III)-Salz verstanden, mit dem Chrom als Metallschicht auf Gegenständen abgeschieden werden kann. Vorzugsweise handelt es sich bei dem anorganischen Chrom(III)-Salz um Kaliumchromalaun, Ammoniumchromalaun, Chromsulfat, Chromnitrat, Chromchlorid und Mischungen von zwei oder mehreren davon. Bei dem organischen Chrom(III)-Salz kann es sich um vorzugsweise Chromeitrat, Chromformiat, Chromoxalat und Mischungen von zwei oder mehreren davon han- dein. In one embodiment of the electrolyte according to the invention, the chromium (III) salt comprises an inorganic and / or an organic chromium (III) salt. The term "chromium (III) salt" as used herein means any chromium (III) salt with which chromium can be deposited as a metal layer on articles. Preferably, the inorganic chromium (III) salt is potassium chrome alum, ammonium chrome alum, chromium sulfate, chromium nitrate, chromium chloride and mixtures of two or more thereof. The organic chromium (III) salt may preferably be chromium citrate, chromium formate, chromium oxalate and mixtures of two or more thereof.
Günstigerweise beträgt die Menge des Chrom(III)-Salzes 0,25 mol/1 bis 2,0 mol/1, bezogen auf den Elektrolyt. Mit diesen Mengen können in besonders günstiger Weise Chromschichten auf metallischen Gegenständen durch elektrolytische Ab- Scheidungen hergestellt werden. Conveniently, the amount of the chromium (III) salt is 0.25 mol / 1 to 2.0 mol / 1, based on the electrolyte. With these amounts, chromium layers can be produced on metallic objects by electrolytic deposition in a particularly favorable manner.
Im Elektrolyten liegt als Komponente (d) ein Additiv vor. Vorzugsweise umfasst es einen Komplexbildner und/ oder ein Netzmittel. Als Netzmittel können üblicherweise bei der Herstellung von Chromschichten durch elektrolytische Abscheidung verwendete Netzmittel im Elektrolyten vorliegen. Diese Netzmittel bewirken die Herabsetzung der Oberflächenspannung, so dass es ermöglicht wird, dass sich H2-Bläschen von der Kathode ablösen. Dadurch kann in einfacher und günstiger Weise die Porenbildung vermieden und somit gleichmäßige Chromschichten hergestellt werden. In the electrolyte is present as component (d) an additive. Preferably, it comprises a complexing agent and / or a wetting agent. As wetting agents, wetting agents used in the production of chromium layers by electrodeposition can usually be present in the electrolyte. These wetting agents cause the lowering of the surface tension, thus allowing H 2 bubbles to detach from the cathode. As a result, pore formation can be avoided in a simple and favorable manner and thus uniform chromium layers can be produced.
Bei den Komplexbildnern handelt es sich vorzugsweise um Verbindungen mit kurzkettigen Alkylketten ( 1 - 4 C-Atome) mit 1 oder 2 Carboxylgruppen oder deren Derivaten und mit 1 oder 2 Thio- und / oder Sulfon-Gruppen oder die folgende Verbindung The complexing agents are preferably compounds with short-chain alkyl chains (1 - 4 C-atoms) with 1 or 2 carboxyl groups or their Derivatives and having 1 or 2 thio and / or sulfone groups or the following compound
SS
Figure imgf000007_0001
wobei
Figure imgf000007_0001
in which
n eine ganze Zahl von 1 bis 5 , insbesondere 3 , n is an integer from 1 to 5, in particular 3,
Ri ein C l -C5 -Alkylrest, insbesondere CH3CH2- , und Ri is a C 1 -C 5 -alkyl radical, in particular CH 3 CH 2 -, and
X ein Metallion zum Ausgleich der negativen Ladung, insbesondere Na+ ,K+ , Ca2+ , Mg2+ ist. X is a metal ion to balance the negative charge, in particular Na + , K + , Ca 2+ , Mg 2+ .
Besonders bevorzugt ist als Komplexbildner die Verbindung N, N-Dimethyl- dithiocarbamylpropylsulfonsäure-Natriumsalz (DPS) . Bei Verwendung von DPS werden besonders gute Chromschichten erhalten. Particularly preferred complexing agent is the compound N, N-dimethyl-dithiocarbamylpropylsulfonic acid sodium salt (DPS). When using DPS particularly good chromium layers are obtained.
Die Menge des im Elektrolyten vorliegenden Additivs kann 0 ,01 g/1 bis 2 ,0 g/1, bezogen auf den Elektrolyt, betragen. Dabei kann die Menge des Komplexbild- ners 0 , 5 mol / 1 bis 4, 0 mol / 1 betragen. Die Menge des Netzmittels kann 0 mol / 1 bis 0, 5 mol /1 betragen. The amount of the additive present in the electrolyte may be 0.01 g / 1 to 2.0 g / l, based on the electrolyte. The amount of the complexing agent may be 0, 5 mol / 1 to 4, 0 mol / 1. The amount of wetting agent may be 0 mol / 1 to 0, 5 mol / 1.
Gegenstand der Anmeldung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Chromschicht auf einem Tiefdruckzylinder . Dabei kann der Elektrolyt in dem erfin- dungsgemäßen Verfahren verwendet werden. The subject of the application is also a method for producing a chromium layer on a gravure cylinder. In this case, the electrolyte can be used in the process according to the invention.
Dabei hat sich die Chromschicht als besonders günstig für Tiefdruckzylinder erwiesen, da sie die hohen Anforderungen an Chromschichten auf solchen Tiefdruckzylindern erfüllt. In this case, the chromium layer has proven to be particularly favorable for gravure cylinder, since it meets the high demands on chrome layers on such gravure cylinders.
Die elektrolytische Abscheidung von Chromschichten kann in einer Elektrolysezelle durchgeführt werden, die mit dem Elektrolyten gefüllt ist. Dabei handelt es sich um den vorstehend beschriebenen Elektrolyt. In dem Elektrolyten sind Anode und Kathode eingetaucht. Bei Anlegen einer Gleichspannung an diese beiden Elektro- den, d.h. Anode und Kathode , wird das Chrom auf den Tiefdruckzylinder abgeschieden. Dabei ist dieser als Kathode geschaltet, d. h. bei dem zu beschichtenden Gegenstand handelt es sich um die Kathode . Ist er nicht metallisch leitend, kann er durch eine Vorbehandlung elektrisch leitend gemacht werden. In manchen Fällen wird dieser Aufbau dahingehend variiert, dass eine Elektrolysezelle bereitge- - G - The electrolytic deposition of chromium layers can be carried out in an electrolysis cell which is filled with the electrolyte. This is the electrolyte described above. In the electrolyte anode and cathode are immersed. When a DC voltage is applied to these two electrodes, ie anode and cathode, the chromium is deposited on the gravure cylinder. In this case, this is connected as a cathode, that is, in the object to be coated is the cathode. If it is not metallically conductive, it can be made electrically conductive by a pretreatment. In some cases, this structure is varied so that an electrolysis cell is ready. - G -
stellt wird, in der der Elektrolyt durch eine semipermeable Membran in einen Ka- tholyt (Elektrolyt im Kathodenraum) und einen Anolyt (Elektrolyt im Anodenraum) getrennt ist. Das Substrat, d.h. die Kathode als zu beschichtender Gegenstand, taucht in den Katholyt ein, der die abzuscheidenden Chrom-Ionen enthält. Bei Anlegen einer Spannung fließt ein Strom über den Anolyt durch die Membran in den Katholyten. Ein solches System aus Katholyt und Anolyt ist beispielsweise in der WO 2008 / 014987 A2 beschrieben, wobei hinsichtlich der weiteren Details dieser Art von Elektrolysezelle in vollem Umfang auf die WO 2008 / 014987 A2 ausdrücklich Bezug genommen wird. in which the electrolyte is separated by a semipermeable membrane into a cathode (electrolyte in the cathode space) and an anolyte (electrolyte in the anode space). The substrate, i. The cathode as the object to be coated, immersed in the catholyte containing the deposited chromium ions. When a voltage is applied, a current flows through the membrane through the membrane into the catholyte. Such a system of catholyte and anolyte is described, for example, in WO 2008/014987 A2, with full reference being made to WO 2008/014987 A2 with regard to the further details of this type of electrolysis cell.
Die in der Elektrolysezelle zum Einsatz kommende Anode kann eine unlösliche Anode, z.b . eine Mischoxidanode sein. Die Anode kann eine Tasche aufweisen, die z.B. als Anodenkorb ausgebildet ist. Die Tasche kann nach oben offen sein und dient zur Aufnahme von metallischen Chromelementen, z.B. Chrompellets. The anode used in the electrolytic cell may be an insoluble anode, e.g. be a Mischoxidanode. The anode may have a pocket, e.g. is designed as an anode basket. The pocket may be open at the top and serves to receive metallic chrome elements, e.g. Chrome pellets.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Herstellung der Chromschicht bei einem pH-Wert von 2,0 bis 4,5 erfolgen. Wie bereits vorstehend in Zusammenhang mit der Zusammensetzung des Elektrolyten beschrieben wurde, kann die Einstellung des pH-Werts durch die vorstehende Ver- bindung der Formel (I) erfolgen. In one embodiment of the method according to the invention, the preparation of the chromium layer can be carried out at a pH of 2.0 to 4.5. As already described above in connection with the composition of the electrolyte, the adjustment of the pH can be carried out by the above compound of the formula (I).
In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Herstellung der Chromschicht bei einer Temperatur von 20°C bis 60°C erfolgen. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Temperatur des Elektrolyten mittels entsprechenden Heiz- und Kühlvorrichtungen auf einen Wert innerhalb dieses Bereichs eingestellt wird. In another embodiment of the method according to the invention, the preparation of the chromium layer can be carried out at a temperature of 20 ° C to 60 ° C. This can be achieved, for example, by setting the temperature of the electrolyte to a value within this range by means of corresponding heating and cooling devices.
In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Chromschicht bei einer Stromdichte von 5 bis 60 A/ dm2 hergestellt werden. In another embodiment of the method according to the invention, the chromium layer can be produced at a current density of 5 to 60 A / dm 2 .
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Elektrolyt bewegt werden, und zwar beispielsweise so, dass eine Umwälzung von fünf Badvolumen, d.h. Volumen des Elektrolyten, pro Stunde erfolgt. Da für das erfindungsgemäße Verfahren an sich bekannte Vorrichtungen zur Abscheidung von Chromschichten auf Gegenstände eingesetzt werden können, dienen die Volumina der Elektrolytbäder dieser an sich bekannten Vorrichtungen als Grundlage für die Ermittlung der Badvolumen im erfindungsgemäßen Verfahren. In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Tiefdruckzylinder mit einer Geschwindigkeit von 1 bis 20 cm/ s bewegt werden. In a further embodiment of the method according to the invention, the electrolyte can be moved, for example so that a circulation of five bath volumes, ie volume of the electrolyte, takes place per hour. Since devices known per se for depositing chromium layers on articles can be used for the method according to the invention, the volumes of the electrolyte baths of these devices known per se serve as a basis for determining the bath volumes in the method according to the invention. In another embodiment of the method according to the invention, the gravure cylinder can be moved at a speed of 1 to 20 cm / s.
Mit der erfindungsgemäßen Verwendung sowie dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Chrombeschichtungen von ganz besonders hervorragender Qualität erhalten, die überraschenderweise die an Tiefdruckzylindern gestellten Anforderungen genügen. Insbesondere werden glatte, gleichmäßige Oberflächen erhalten, die im Wesentlichen keine Poren, Pocken oder Krater aufweisen. Die Schichtdicke der erhaltenen Chromschichten kann dicker als bei bisher erhältlichen Schichten sein. Insbesondere können Schichtdicken von 100 μνΆ und mehr erhalten werden. Ferner können Chromschichten von hoher Härte hergestellt werden, insbesondere von über 900 HV. Die unter Verwendung des Elektrolyten bzw. unter Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens erhältlichen Chromschichten sind korrosionsbeständig, verschleißfest, weisen günstige Reibungseigenschaften auf und sind thermisch und chemisch beständig. Ferner sind die erhältlichen Chromschichten hell und gut reflektierend, so dass sie sich auch für dekorative Zwecke eignen. Ferner kann die Chrombeschichtung unter Verwendung des erfindungsgemäßen Elektrolyten oder mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in einfacher, schneller und kostengünstiger Weise aufgebracht werden. With the use according to the invention and the process according to the invention, chromium coatings of particularly outstanding quality are obtained, which surprisingly satisfy the requirements imposed on gravure cylinders. In particular, smooth, uniform surfaces are obtained which have substantially no pores, smallpox or craters. The layer thickness of the chromium layers obtained can be thicker than previously available layers. In particular, layer thicknesses of 100 μνΆ and more can be obtained. Furthermore, chromium layers of high hardness can be produced, in particular of more than 900 HV. The chromium layers obtainable using the electrolyte or using the method according to the invention are corrosion-resistant, wear-resistant, have favorable frictional properties and are thermally and chemically resistant. Furthermore, the available chrome layers are bright and well reflective, so they are also suitable for decorative purposes. Furthermore, the chromium coating can be applied using the electrolyte according to the invention or with the method according to the invention in a simpler, faster and more cost-effective manner.
Wie bereits vorstehend ausgeführt wurde, weist eine Chromschicht, die unter Verwendung des Elektrolyten oder unter Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wurde, eine größere Dicke als bisher erhältliche Schichten, eine glatte, gleichmäßige Oberfläche, die insbesondere frei von Poren, Pocken und Kra- ter ist, sowie eine sehr große Härte auf. Mit einer üblichen Röntgendiffraktomet- rie-Untersuchung konnte gezeigt werden, dass die mit dem Elektrolyt bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Chromschichten eine Gitterkonstante von 2,92 Angström oder mehr aufweisen und somit als amorphe Schichten bezeichnet werden können. Somit unterscheidet sich die mit dem Elektrolyten oder mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen Chromschichten von Chromschichten, die mit anderen Elektrolyten und/ oder anderen Verfahren gemäß des Standes der Technik hergestellt werden können. As already stated above, has a chromium layer, which was prepared using the electrolyte or using the method according to the invention, a greater thickness than previously available layers, a smooth, uniform surface, which is in particular free of pores, smallpox and Kra- ter , as well as a very high hardness. With a conventional X-ray diffractometry investigation it was possible to show that the chromium layers obtained with the electrolyte or the method according to the invention have a lattice constant of 2.92 angstroms or more and can thus be termed amorphous layers. Thus, the chromium layers obtainable with the electrolyte or with the method according to the invention differ from chromium layers, which can be produced with other electrolytes and / or other processes according to the prior art.
Zur Bestimmung der Gitterkonstante der Chrombeschichtung wurden Röntgendiffraktometrie-Untersuchungen an einer verchromten Messingprobe ( 18μπι Schichtdicke) durchgeführt. Die Messung erfolgte im glatteren Bereich der Chromabscheidung in der Mitte der Probe. Die Figur 1 zeigt das Diffraktogramm der verchromten Messingprobe. Die Chrom- Schichtdicke ( 18 μιη) ist so groß , dass vom Untergrund (Messing) keine Signale mehr erscheinen. Die obere Kurve ist die Messkurve ohne Abzug des Untergrundes, die untere mit. Es ist nur ein breiter Peak bei einem Winkel 29=43, 76° zu erkennen, entsprechend den Netzebenen ( 1 10), für die Netzebenen (200), (21 1 ) und (220) konnte kein Peaks beobachtet werden. Aus der Breite des Peaks ( 100) wurde die Kristallitgröße zu 2-3 nm berechnet, d.h. , das Chrom ist röntgenamorph. Aus dem Netzebenenabstand wurde die Gitterkonstante berechnet: 292,32 pm ( JCPDF-Datenbank: 288,39 pm). Die Gitterkonstante mit 292,32 pm entsprechen 2, 9232 Ä, wie sie oben angegeben wurde. To determine the lattice constant of the chromium coating, X-ray diffractometry studies were carried out on a chromed brass sample (18 μm layer thickness). The measurement took place in the smoother area of the chromium deposition in the middle of the sample. FIG. 1 shows the diffractogram of the chromed brass sample. The chromium layer thickness (18 μιη) is so large that no signals appear from the ground (brass). The upper curve is the trace without subtraction of the ground, the lower one with. Only a broad peak at an angle 29 = 43, 76 ° can be seen, corresponding to the lattice planes (1 10), for the lattice planes (200), (21 1) and (220) no peaks could be observed. From the width of the peak (100), the crystallite size was calculated to be 2-3 nm, ie the chromium is X-ray amorphous. The lattice constant was calculated from the interplanar spacing: 292.32 pm (JCPDF database: 288.39 pm). The lattice constant of 292.32 pm corresponds to 2, 9232 Å as stated above.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Chromschicht, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, wie es vorstehend detailliert beschrieben wurde, erhältlich ist. The invention furthermore relates to a chromium layer obtainable by the process according to the invention, as described in detail above.
Ferner ist eine Elektrolysezelle, die eine Anode, eine Kathode und einen Elektrolyten enthält, wie er vorstehend im Detail beschrieben wurde, Gegenstand der Erfindung, wobei die erfindungsgemäße Elektrolysezelle so ausgebildet ist, dass damit Tiefdruckzylinder beschichtet werden können, insbesondere Tiefdruckzylinder bzw. Tiefdruckwalzen, wie sie beispielsweise bei Druckprozessen eingesetzt werden. Further, an electrolytic cell containing an anode, a cathode and an electrolyte, as described in detail above, the subject of the invention, wherein the electrolytic cell according to the invention is designed so that gravure cylinder can be coated, in particular gravure cylinder or gravure rolls, such as They are used for example in printing processes.
Ein Beispiel einer Elektrolysevorrichtung, die speziell zur Beschichtung von Tiefdruck ausgebildete ist, wird nachfolgend beschrieben. Dabei zeigt An example of an electrolyzer specifically designed for gravure coating will be described below. It shows
Fig. 2 eine Badvorrichtung in schematischer Darstellung während einer Zylinderwechselphase; und FIG. 2 shows a bath apparatus in a schematic illustration during a cylinder change phase; FIG. and
Fig. 3 die Badvorrichtung gemäß Fig. 2 während einer Galvanisierungsphase. 3 shows the bath apparatus according to FIG. 2 during a galvanization phase.
Die Fig. 2 und 3 zeigen eine Badvorrichtung in unterschiedlichen Verfahrenszu- ständen, nämlich zum einen zum Zeitpunkt eines Zylinderwechsels (Fig. 2), wenn ein Tiefdruckzylinder 21 soeben mittels eines nicht dargestellten Krans in die Badvorrichtung eingesetzt und durch zu einer Lagereinrichtung gehörende Lager- brücken 22 gehalten wird sowie in einer Galvanisierungsphase (Fig. 3), in der die Mantelfläche des Tiefdruckzylinders 21 mit Chrom beschichtet werden soll. Da die Bauelemente in den Fig. 2 und 3 im Wesentlichen identisch sind, sind sie mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Badvorrichtung weist eine Oberwanne 23 sowie eine darunter angeordnete Unterwanne 24 auf. In der Oberwanne 23 und in der Unterwanne 24 befindet sich ein flüssiger Elektrolyt 25 , der mittels einer Pumpe 26 aus der Unterwanne 24 in die Oberwanne 23 gepumpt wird und über einen vertikal in wenigstens zwei Stellungen beweglichen Überlauf 27 wieder zurück in die Unterwanne 24 fließt. Alternativ ist es auch möglich, zwei wechselseitig offenbare Überläufe auf unterschiedlichen Höhenniveaus anzuordnen. In der Oberwanne 23 ist weiterhin eine vertikal bewegliche Anodeneinrichtung angeordnet, die im Wesentlichen aus einer Anodenschiene 28 und einem mit der Anodenschiene 28 elektrisch und mechanisch gekoppelten und als Metallhalteeinrichtung dienenden Anodenkorb 29 besteht. Der Anodenkorb 29 kann auch aus mehreren zusammengesetzten Anodenkörben bzw. -gittern bestehen bzw. als Ano- dentasche ausgebildet sein. Üblicherweise wird der Anodenkorb 29 aus Titan hergestellt und mit Chrompellets als Metallelementen 29a gefüllt. Bei Strombeaufschlagung zersetzt sich das Chrom, so dass Chromionen über den Elektrolyt 25 zur Oberfläche des als Kathode geschalteten Tiefdruckzylinders 21 wandern und sich dort in Form eines Chromüberzugs absetzen. 2 and 3 show a bath apparatus in different process states, namely firstly at the time of a cylinder change (FIG. 2), when a gravure cylinder 21 has just been inserted into the bath apparatus by means of a crane (not shown) and through storage facilities belonging to a storage facility. bridge 22 is held and in a Galvanisierungsphase (Fig. 3), in which the lateral surface of the gravure cylinder 21 is to be coated with chromium. Since the components in FIGS. 2 and 3 are substantially identical, they are identified by the same reference numerals. The bath apparatus has an upper tub 23 and a lower tub 24 arranged underneath. In the upper tub 23 and in the lower tub 24 is a liquid electrolyte 25 which is pumped by means of a pump 26 from the lower trough 24 in the upper trough 23 and via a vertically movable in at least two positions overflow 27 back into the lower trough 24 flows. Alternatively, it is also possible to arrange two mutually apparent overflows at different height levels. In the upper tub 23, a vertically movable anode device is further arranged, which essentially consists of an anode rail 28 and an anode basket 29, which is electrically and mechanically coupled to the anode rail 28 and serves as a metal holding device. The anode basket 29 may also consist of a plurality of assembled anode baskets or grids or be designed as an anode pocket. Usually, the anode basket 29 is made of titanium and filled with chromium pellets as metal elements 29a. When current is applied, the chromium decomposes, so that chromium ions migrate via the electrolyte 25 to the surface of the gravure cylinder 21 connected as cathode and settle there in the form of a chromium coating.
Der Anodenkorb 29 kann auch Teil einer unlöslichen Anode sein. Das an der Anode verfügbare metallische Chrom wird im Elektrolyten 25 gelöst und reichert so den Elektrolyten 25 an. Von den Lagerbrücken 22 ist in den Fig. 2 und 3 nur eine dargestellt. Die beiden Lagerbrücken 22 sind auf Schienen 30a, 30b in Achsrichtung des Tiefdruckzylinders 21 mittels Spindeln oder anderer geeigneter Verstellmechanismen bewegbar, so dass sie den Tiefdruckzylinder 21 zwischen sich einklemmen und drehbar halten. The anode basket 29 may also be part of an insoluble anode. The metallic chromium available at the anode is dissolved in the electrolyte 25 and thus enriches the electrolyte 25. Of the bearing bridges 22 is shown in Figs. 2 and 3, only one. The two bearing bridges 22 are movable on rails 30a, 30b in the axial direction of the gravure cylinder 21 by means of spindles or other suitable adjusting mechanisms, so that they clamp the rotogravure cylinder 21 between them and keep them rotatable.
Wie in den Fig. 2 und 3 erkennbar ist, bleibt durch die einseitig tragenden Lagerbrücken 22 etwa eine Hälfte der Oberwanne 23 oben frei zugänglich, so dass die dort sich parallel zur Achsrichtung des Tiefdruckzylinders 21 erstreckende Anodenschiene 28 frei vertikal bewegbar ist. Die Vertikalbewegung der Anodenschiene 28 mit dem Anodenkorb 29 ist im Übrigen bekannt, so dass eine weitere Beschreibung und Darstellung nicht erforderlich ist. Der Füllungsgrad des Elektrolyts 25 in der Oberwanne 23, d. h. , das Höhenniveau des Elektrolyts 25 , lässt sich mit Hilfe des vertikal beweglichen Überlaufs 27 einstellen zwischen einem Höhenniveau 31 in der Zylinderwechselphase und einem Höhenniveau 32 in der Galvanisierungsphase. As can be seen in FIGS. 2 and 3, about one half of the upper trough 23 remains freely accessible at the top by the bearing bridges 22 supporting on one side, so that the anode rail 28 extending there parallel to the axial direction of the gravure cylinder 21 is freely vertically movable. The vertical movement of the anode rail 28 to the anode basket 29 is otherwise known, so that a further description and illustration is not required. The degree of filling of the electrolyte 25 in the upper tub 23, that is, the height level of the electrolyte 25, can be adjusted by means of the vertically movable overflow 27 between a height level 31 in the cylinder change phase and a height level 32 in the plating phase.
Fig. 3 zeigt die Badvorrichtung in der Galvanisierungsphase, bei der der Tiefdruckzylinder 21 fast vollständig eingetaucht ist. Insbesondere lassen sich Tauchtiefen bei großen Zylindern (Umfang 1500 mm) von mehr als 65% und bei kleineren Zylindern (Umfang 800 mm) bis etwa 80% erreichen. Fig. 3 shows the bathing apparatus in the plating phase in which the gravure cylinder 21 is almost completely submerged. In particular, immersion depths can be greater than 65% for large cylinders (1500 mm in circumference) and up to 80% for smaller cylinders (800 mm in circumference).
Der Anodenkorb 29 ist seitlich hochgezogen, so dass er gegenüber dem bekannten halbtauchenden Bad eine etwa um 50% größere Korboberfläche bildet. The anode basket 29 is pulled up laterally, so that it forms an approximately 50% larger Korboberfläche compared to the known semi-submersible bath.
Nach Beendigung der Galvanisierungsphase wird die Anodenschiene 28 mit dem Anodenkorb 29 nach unten in die Oberwanne 23 verfahren, wie in Fig. 2 gezeigt. Gleichzeitig oder zeitversetzt wird der Überlauf 27 abgesenkt, so dass der Elektrolyt 25 bis zum Höhenniveau 31 in die Unterwanne 24 abfließt. After completion of the electroplating phase, the anode rail 28 is moved with the anode basket 29 down into the upper trough 23, as shown in Fig. 2. At the same time or with a time delay, the overflow 27 is lowered, so that the electrolyte 25 flows down to the height level 31 into the lower sump 24.
Wie in Fig. 2 erkennbar ist, lässt sich dadurch ein Zustand erreichen, in dem der Anodenkorb 29 immer noch vollständig durch den Elektrolyt 25 abgedeckt ist, während der Tiefdruckzylinder 21 vollständig frei über dem Elektrolytniveau 31 steht und dort leicht mit dem nicht dargestellten Kran ausgehoben werden kann. As can be seen in Fig. 2, thereby can reach a state in which the anode basket 29 is still completely covered by the electrolyte 25, while the gravure cylinder 21 is completely free above the electrolyte level 31 and there dug easily with the crane, not shown can be.
Zur Verringerung der Elektrolytmenge in der Oberwanne 23 ist die Oberwanne 23 im unteren Bereich verjüngt. Die Verjüngung kann z. B. mit Hilfe zusätzlich eingesetzter Bleche 33 oder durch entsprechende Anpassung der Wände der Oberwanne erfolgen. Weiterhin ist es möglich, Blöcke oder Kästen einzusetzen, um Volumen zu verdrängen. Die Begrenzung bzw. Verminderung des Volumens der Oberwanne 23 hat den Vorteil, dass aus der Unterwanne 24 nicht übermäßig viel Elektrolyt 25 nach oben gepumpt werden muss. Dementsprechend besteht nicht die Gefahr, dass die Unterwanne 24 vollständig entleert und die Pumpe 26 trockenläuft. To reduce the amount of electrolyte in the upper tub 23, the upper tub 23 is tapered in the lower region. The rejuvenation can z. B. with the help of additionally inserted sheets 33 or by appropriate adaptation of the walls of the upper tub. Furthermore, it is possible to use blocks or boxes to displace volume. The limitation or reduction of the volume of the upper trough 23 has the advantage that not too much electrolyte 25 has to be pumped up from the lower trough 24. Accordingly, there is no risk that the sub-tub 24 is completely emptied and the pump 26 runs dry.
In einer Ausführungsform der Elektrolysezelle weist diese einen Katholyt und ei- nen Anolyt auf, wobei der erfindungsgemäße Elektrolyt im Katholyten vorliegt. In one embodiment of the electrolysis cell, the latter has a catholyte and an anolyte, the electrolyte according to the invention being present in the catholyte.
Die Elektrolysezelle im Sinne der vorliegenden Erfindung wird ausdrücklich als eine Elektrolysezelle verstanden, die den Elektrolyt, wie er vorstehend im Detail beschrieben ist, enthält. Als Behältnis, das als Elektrolysezelle eingesetzt werden kann, kann jedes für den Fachmann in Frage kommende Gefäß verwendet werden, wie es insbesondere üblicherweise in der Galvanotechnik eingesetzt wird. Als Kathode dient üblicherweise der zu beschichtende Gegenstand, auf dem die Chrom- schicht abgeschieden werden soll, d.h. der Tiefdruckzylinder. Als Anode können dem Fachmann an sich bekannte Anoden eingesetzt werden. Die Anode kann ein Flachmaterial, Plattenmaterial, Sintermaterial oder Streckmaterial sein. Als unlösliche Anoden werden z.B. solche aus einem Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus platiniertem Titan, Graphit, Edelstahl, mit Iridium- Übergangsmetall-Mischoxid beschichtetes Titan, Tantal oder Niob oder speziellem Kohlenstoffmaterial und Kombinationen dieser Anoden eingesetzt. Es ist möglich, wenn als Anodenmaterial ein mit Mischmetalloxiden beschichtetes Titan- , Niob- oder Tantalblech verwendet wird. Weiterhin können Mischmetalloxid-Anoden insbesondere aus Iridium-Ruthenium-Mischoxid, Iridium-Ruthenium-Titanmischoxid oder Iridium-Tantal-Mischoxid verwendet werden. Ferner kann die Anode eine Mischoxidanode sein, bei der Titan als Anodengrundmaterial mit Platin- , Iridiumoder Palladium-Oxid beschichtet ist. Die Form der Anode kann vom Fachmann dem jeweiligen Zweck entsprechend angepasst werden. Das Anodensystem kann beispielsweise eines sein, bei dem die Anode in direktem Kontakt mit einer Membran steht, d.h. die Anode mit einer Membran beschichtet ist. Es handelt sich dabei um eine sogenannte Direktkontakt-Membrananode, wie sie aus der DE 10 2010 055 143 AI bekannt ist. Als Polymermembran können dabei folgende Polymere in günstiger Weise eingesetzt werden: Polypyrol- Membranen, Olefinpolymer-Membranen, sulfonierte Polystyrolmembranen, fluo- rierte /perfluorierte sulfonierte Polymer-Membranen (PFSA-Membranen), S-PEEK- S-PSU, PSU-CI, ICVT-Membranen, Arylpolymermembranen, Polyether-Keton- Membranen, Polybenzimidazol-Membranen, thermoplastische Polymermembranen, Perfluor sulfonsäure -Polymermembranen, Perfluor carboxylat-Ionomere, Polyamide, Polyamine, Poly(vinylalkohol)-Membranen und Perfluorphosphonat-Membranen. Dabei können für Kationen durchlässige Membranen herangezogen werden. Hinsichtlich der weiteren Details dieser Membranen wird auf die DE 10 2010 055 143 AI verwiesen, auf die in vollem Umfang Bezug genommen wird. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung lässt sich der Elektrolyt in besonders günstiger Weise einsetzen bzw. das erfindungsgemäße Verfahren in besonders günstiger Weise durchführen, so dass Chromschichten mit vorstehenden Eigen- Schäften auf Tiefdruckzylindern in besonders günstiger Weise erhalten werden können. The electrolysis cell according to the present invention is expressly understood as an electrolytic cell containing the electrolyte as detailed above is described contains. As a container that can be used as an electrolytic cell, any suitable for the skilled person in question vessel can be used, as it is in particular commonly used in electroplating. The cathode used is usually the object to be coated, on which the chromium layer is to be deposited, ie the gravure cylinder. Anodes which are known to the person skilled in the art can be used as the anode. The anode may be a sheet, plate material, sintered material or expanded material. Examples of insoluble anodes are those made from a material selected from the group consisting of platinized titanium, graphite, stainless steel, titanium coated with iridium-transition metal mixed oxide, tantalum or niobium or special carbon material and combinations of these anodes. It is possible if the anode material used is a titanium, niobium or tantalum sheet coated with mixed metal oxides. Furthermore, mixed metal oxide anodes, in particular of iridium-ruthenium mixed oxide, iridium-ruthenium-titanium mixed oxide or iridium-tantalum mixed oxide can be used. Further, the anode may be a mixed oxide anode in which titanium as the anode base material is coated with platinum, iridium or palladium oxide. The shape of the anode can be adapted by the skilled person according to the respective purpose. The anode system may, for example, be one in which the anode is in direct contact with a membrane, ie the anode is coated with a membrane. It is a so-called direct contact membrane anode, as it is known from DE 10 2010 055 143 AI. The following polymers can be used in a favorable manner as polymer membrane: polypyrene membranes, olefin polymer membranes, sulfonated polystyrene membranes, fluorinated / perfluorinated sulfonated polymer membranes (PFSA membranes), S-PEEK-S-PSU, PSU-CI, ICVT membranes, aryl polymer membranes, polyether ketone membranes, polybenzimidazole membranes, thermoplastic polymer membranes, perfluorosulfonic acid polymer membranes, perfluoro carboxylate ionomers, polyamides, polyamines, poly (vinyl alcohol) membranes and perfluorophosphonate membranes. It can be used for cations permeable membranes. With regard to the further details of these membranes, reference is made to DE 10 2010 055 143 A1, to which reference is made in its entirety. With the device according to the invention, the electrolyte can be used in a particularly favorable manner or the process according to the invention can be carried out in a particularly favorable manner, so that chromium layers with above-mentioned intrinsic properties can be obtained. Shafts on gravure cylinders can be obtained in a particularly favorable manner.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung weiterhin veranschaulichen. Es wird darauf hingewiesen, dass diese Beispiele nur dazu dienen, um die vorliegende Erfindung zu illustrieren. Sie sollen in keinem Fall dazu verstanden werden, die Erfindung auf diese Beispiele einzuschränken. The following examples are intended to further illustrate the invention. It should be understood that these examples are only intended to illustrate the present invention. They should in no case be understood to limit the invention to these examples.
Beispiele 1 bis 9 Examples 1 to 9
Ein Elektrolyt mit folgender Zusammensetzung wurde bereitgestellt: An electrolyte of the following composition was provided:
- 0, 77 mol/1 Kaliumchromalaun-dodecahydrat  - 0, 77 mol / 1 Kaliumchromalaun-dodecahydrate
- 1 ,5 mol/1 Ameisensäure und  - 1, 5 mol / 1 formic acid and
- 1 ,0 mol/1 Glycin.  - 1, 0 mol / 1 glycine.
Ferner wurden die in der Tabelle angegebenen Additive (Glanzzusatz und Netzmitteln) in den in der Tabelle angegebenen Mengen zum Elektrolyten zugegeben. Further, the additives (brightener and wetting agents) indicated in the table were added to the electrolyte in the amounts shown in the table.
Die Verchromungsanlage wies einen Behälter auf, in dem die zu beschichtenden Tiefdruckzylinder vertikal so eingehängt werden konnten, dass sie mit unterschiedlicher Drehgeschwindigkeit bewegt werden können. Drei Anoden (Direktkontakt-Anoden) wurden ringförmig um den Zylinder so angebracht, dass der Abstand zwischen Anode und Zylinder variiert werden konnte. Als Direktkontaktanoden werden Anoden bezeichnet, bei denen eine ionendurchlässige Membran direkt auf das Anodenblech aufgebracht sind. Als Polymermembran können dabei folgende Polymere in günstiger Weise eingesetzt werden: Polypy- rol-Membranen, Olefinpolymer-Membranen, sulfonierte Polystyrolmembranen, fluorierte /perfluorierte sulfonierte Polymer-Membranen (PFSA-Membranen), S- PEEK-S-PSU, PSU-CI, ICVT-Membranen, Arylpolymermembranen, Polyether- Keton-Membranen, Polybenzimidazol-Membranen, thermoplastische Polymermembranen, Perfluor sulfonsäure -Polymermembranen, Perfluor carboxylat- Ionomere, Polyamide, Polyamine, Poly(vinylalkohol)-Membranen und Perfluorpho- sphonat-Membranen. Dabei können für Kationen durchlässige Membranen heran- gezogen werden. Hinsichtlich der weiteren Details dieser Membranen wird auf die DE 10 2010 055 143 AI verwiesen, auf die in vollem Umfang Bezug genommen wird. Des Weiteren war in der Anlage eine Umwälzpumpe für den Elektrolyten installiert, deren Pumpleistung ebenfalls variiert werden konnte. Zur Sauberhaltung des Elektrolyten ist in dem Elektrolytkreislauf ein Filter eingebaut. Eine Heiz- und Kühlvorrichtung dient zur Konstanthaltung der Temperatur. Ein pH-Fühler misst permanent den pH-Wert, der durch Zugabe von Ameisensäure im gewünschten Bereich gehalten wird. Die im konkreten Fall eingestellte Temperatur und pH- Wert sind in der Tabelle angegeben. The Verchromungsanlage had a container in which the gravure cylinder to be coated could be hung vertically so that they can be moved at different rotational speed. Three anodes (direct contact anodes) were mounted in a ring around the cylinder so that the distance between anode and cylinder could be varied. Direct contact anodes are anodes in which an ion-permeable membrane is applied directly to the anode sheet. The following polymers can be used in a favorable manner as polymer membrane: polypyrole membranes, olefin polymer membranes, sulfonated polystyrene membranes, fluorinated / perfluorinated sulfonated polymer membranes (PFSA membranes), S-PEEK-S-PSU, PSU-CI, ICVT membranes, aryl polymer membranes, polyether ketone membranes, polybenzimidazole membranes, thermoplastic polymer membranes, perfluorosulfonic acid polymer membranes, perfluoro carboxylate ionomers, polyamides, polyamines, poly (vinyl alcohol) membranes, and perfluorophosphonate membranes. In this case, permeable membranes can be used for cations. With regard to the further details of these membranes, reference is made to DE 10 2010 055 143 A1, to which reference is made in its entirety. Furthermore, a circulation pump for the electrolyte was installed in the system, whose pumping capacity could also be varied. To keep the electrolyte clean, a filter is installed in the electrolyte circuit. A heating and cooling device is used to keep the temperature constant. A pH sensor permanently measures the pH, which is kept within the desired range by the addition of formic acid. The actual temperature and pH are given in the table.
Um die Qualität der Chromschicht zu verbessern und die Porenbildung zu vermeiden, wurden zum einen verschiedene Netzmittel als Zusatz zugegeben und zum anderen verschiedene Abscheideparameter, wie die Temperatur des Elektrolyts, oder die Drehgeschwindigkeit des Tiefdruckzylinders, variiert. Die nachstehende Tabelle gibt einen Überblick über die Versuche: In order to improve the quality of the chromium layer and to avoid the formation of pores, on the one hand various wetting agents were added as an additive and, on the other hand, different deposition parameters, such as the temperature of the electrolyte or the rotational speed of the gravure cylinder, were varied. The table below gives an overview of the experiments:
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Figure imgf000015_0001
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DPS = N,N-Dimethyl-dithiocarbamyl-propyl-sulfonsäure-natriumsalz  DPS = N, N-dimethyl-dithiocarbamyl-propyl-sulfonic acid sodium salt
Für alle Versuche wurde der oben genannte Grundelektrolyt verwendet. Als Schichtdicke wurden immer ca. 10 μνΆ abgeschieden. For all experiments, the above-mentioned base electrolyte was used. The layer thickness was always about 10 μνΆ deposited.
Es ließen sich bei all diesen Versuchen glänzende Chromschichten abscheiden. Auch minderte jedes eingesetzte Netzmittel die Porenbildung deutlich, d.h. es wurden Chromschichten erhalten, die gleichmäßig waren und keine Poren aufwiesen. Dabei wurde die Zahl der Poren mit steigendem Netzmittelgehalt immer ge- ringer. It could be deposited in all these experiments shiny chrome layers. Also, each wetting agent used significantly reduced pore formation, i. Chrome layers were obtained which were uniform and had no pores. The number of pores decreased with increasing wetting agent content.
Die verwendeten Anoden waren mit einer speziellen ionen-selektiven Membran (Navion®) beschichtet. Dadurch wurde die Oxidation von Cr(III) zu Cr(VI) verhindert, die die Chromabscheidung zum Stillstand bringt. The anodes used were coated with a special ion-selective membrane (Navion ®). This prevented the oxidation of Cr (III) to Cr (VI), which arrests the chromium deposition.
Die verwendeten Chrom(III)-Salze, die notwendigen Komplexbildner, Puffersubstanzen und Netzmittel zur Herabsetzung der Oberflächenspannung des Elektrolyten führen, insbesondere in ihrer Gesamtheit, zu Hartchromschichten, die sich durch hohen Glanz und Härte sowie hervorragender Abriebfestigkeit auszeichnen, sowie den qualitativen Anforderungen für den industriellen Einsatz genügen. Die vorstehenden Beispiele zeigen, dass die erhaltenen Chromschichten besonders gut zur Beschichtung von Tiefdruckzylindern geeignet sind. The chromium (III) salts used, the necessary complexing agents, buffering agents and wetting agents for lowering the surface tension of the electrolyte lead, in particular in their entirety, to hard chrome layers, which are characterized by high gloss and hardness and excellent abrasion resistance, as well as the qualitative requirements for the industrial application suffice. The above examples show that the chromium layers obtained are particularly well suited for coating gravure cylinders.

Claims

Patentansprüche claims
Verwendung eines Elektrolyten Use of an electrolyte
umfassend: full:
(a) ein Chrom (Ill)-Salz,  (a) a chromium (III) salt,
(b) eine Verbindung der Formel (I)  (b) a compound of the formula (I)
OH OH
R-(CH2)n-C=0 (I) wobei R für NH2, OH oder S03H steht und n eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist,R- (CH 2 ) n -C = O (I) where R is NH 2 , OH or SO 3 H and n is an integer from 1 to 3,
(c) Ameisensäure und (c) formic acid and
(d) mindestens ein Additiv,  (d) at least one additive,
zur Herstellung von Chromschichten auf Tiefdruckzylindern. for the production of chrome layers on gravure cylinders.
Verwendung nach Anspruch 1 , wobei die Verbindung der Formel (I) Glycin, Glykolsäure oder eine Mischung dieser umfasst. Use according to claim 1, wherein the compound of formula (I) comprises glycine, glycolic acid or a mixture thereof.
Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Chrom(III)-Salz ein anorganisches und/ oder organisches Chrom(III)-Salz umfasst, insbesondere wobei das anorganische Chrom(III)-Salz ausgewählt ist unter Kaliumchromalaun, Ammoniumchromalaun, Chromsulfat, Chromnitrat, Chromchlorid und Mischungen von zwei oder mehreren davon, oder wobei das organische Chrom(III)-Salz ausgewählt ist unter Chromeitrat, Chromformiat, Chromoxalat und Mischungen von zwei oder mehreren dieser. Use according to any one of the preceding claims, wherein the chromium (III) salt comprises an inorganic and / or organic chromium (III) salt, in particular wherein the inorganic chromium (III) salt is selected from potassium chrome alum, ammonium chrome alum, chromium sulfate, chromium nitrate, Chromium chloride and mixtures of two or more thereof, or wherein the organic chromium (III) salt is selected from chromite, Chromformiat, Chromoxalat and mixtures of two or more of these.
Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Additiv einen Komplexbildner und/ oder ein Netzmittel umfasst, insbesondere wobei der Komplexbildner eine Verbindung ist mit kurzkettigen Alkylketten ( 1 - 4 C-Atome) mit 1 oder 2 Carboxylgruppen oder -derivaten und 1 oder 2 Thio- und/ oder Sulfon-Gruppen oder die folgende Verbindung Use according to one of the preceding claims, wherein the additive comprises a complexing agent and / or a wetting agent, in particular wherein the complexing agent is a compound having short-chain alkyl chains (1-4 C-atoms) with 1 or 2 carboxyl groups or derivatives and 1 or 2 thio and / or sulfone groups or the following compound
SS
I I I i
Ri -0-C-(CH2)„-S03 2"X wobei Ri -O-C- (CH 2 ) "- S0 3 2" X in which
n eine ganze Zahl von 1 bis 5 , insbesondere 3 , n is an integer from 1 to 5, in particular 3,
Ri ein C l -C5 -Alkylrest, insbesondere CH3CH2- und Ri is a C 1 -C 5 -alkyl radical, in particular CH 3 CH 2 - and
X ein Metallion zum Ausgleich der negativen Ladung, insbesondere Na+ ,K+ , Ca2+ , Mg2+ ist. X is a metal ion to balance the negative charge, in particular Na + , K + , Ca 2+ , Mg 2+ .
Verfahren zur Herstellung einer Chromschicht auf Tiefdruckzylindern durch elektrolytische Abscheidung von Chrom, wobei die Chromschicht auf den Tiefdruckzylindern unter Verwendung eines Elektrolyten, wie er in einem der Ansprüche 1 bis 4 definiert ist, abgeschieden wird. A method of forming a chrome layer on gravure cylinders by electrolytic deposition of chromium, wherein the chromium layer is deposited on the gravure cylinders using an electrolyte as defined in any one of claims 1 to 4.
Verfahren nach Anspruch 5 , wobei die Herstellung der Chromschicht bei einem pH-Wert von 2 , 0 bis 4, 5 erfolgt. The method of claim 5, wherein the preparation of the chromium layer at a pH of 2, 0 to 4, 5 takes place.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6 , wobei die Herstellung der Chromschicht bei einer Temperatur von 20°C bis 60°C erfolgt. Method according to one of claims 5 or 6, wherein the preparation of the chromium layer is carried out at a temperature of 20 ° C to 60 ° C.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7 , wobei die Herstellung der Chromschicht bei einer Stromdichte von 5 bis 60 A/ dm2 erfolgt. Method according to one of claims 5 to 7, wherein the preparation of the chromium layer is carried out at a current density of 5 to 60 A / dm 2 .
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8 , wobei eine Elektrolytbewegung durch Umwälzung von 5 Badvolumen pro Stunde erfolgt. Method according to one of claims 5 to 8, wherein an electrolyte movement takes place by circulation of 5 bath volumes per hour.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9 , wobei der Tiefdruckzylinder mit 1 bis 20 cm/ s bewegt wird. Method according to one of claims 5 to 9, wherein the gravure cylinder is moved at 1 to 20 cm / s.
Tiefdruckzylinder mit einer Chromschicht, hergestellt nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10. Gravure printing cylinder with a chromium layer, produced by the method according to one of claims 5 to 10.
Elektrolysezelle, umfassend eine Anode, eine Kathode und einen Elektrolyt, wie er in einem der Ansprüche 1 bis 4 definiert ist, wobei die Elektrolysezelle für die Chrombeschichtung von Tiefdruckzylindern ausgebildet ist. An electrolytic cell comprising an anode, a cathode and an electrolyte as defined in any one of claims 1 to 4, wherein the electrolytic cell is adapted for chromium plating gravure cylinders.
Elektrolysezelle nach Anspruch 12 , wobei die Elektrolysezelle einen Katho- lyt und einen Anolyt aufweist, wobei der Elektrolyt im Katholyt vorliegt. An electrolytic cell according to claim 12, wherein the electrolytic cell comprises a catholyte and an anolyte, the electrolyte being present in the catholyte.
14. Elektrolysezelle nach einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei die Anode eine unlösliche Anode ist und eine Tasche aufweist, zur Aufnahme von metallischen Chromelementen. 15. Elektrolysezelle nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Anode eine Mischoxidanode ist. 14. An electrolytic cell according to any one of claims 12 or 13, wherein the anode is an insoluble anode and having a pocket for receiving metallic chromium elements. 15. An electrolytic cell according to any one of claims 12 to 14, wherein the anode is a Mischoxidanode.
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