DE19920394A1

DE19920394A1 - Legierungsbeschichtung von Grauguß

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Publication number: DE19920394A1
Application number: DE19920394A
Authority: DE
Original assignee: HILLEBRAND WALTER & CO KG GmbH
Current assignee: HILLEBRAND WALTER & CO KG GmbH
Priority date: 1999-05-04
Filing date: 1999-05-04
Publication date: 2000-11-16
Also published as: WO2000066812A1; EP1175518B1; DE50000458D1; EP1175518A1; PT1175518E; ATE223524T1; AU5211300A; ES2182804T3

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

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 befrie digende Metallabscheidung auf der Graugußoberfläche erreichen läßt.

Saure Zink-Nickel-Legierungs-Elektroplattierungsverfahren arbeiten mit sau rem 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 Offenle gungsschrift 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 schaf fen, 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 Verbin dung 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 Legierun gen.

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 homogener 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 betrieben.

Ferner ist es von besonderem Vorteil, wenn die Anode des Bades von dem alkalischen Elektrolyten getrennt ist. Dies kann beispielsweise mittels einer Ionenaustauschermembran verwirklicht werden. Eine entsprechende Vor richtung ist in der deutschen Offenlegungsschrift 198 34 353 beschrieben, die hiermit Bestandteil der vorliegenden Anmeldung wird. Mit Hilfe der Mem bran werden unerwünschte Nebenreaktionen, insbesondere eine Zyanidbil dung, vermieden. Das Vermeiden des Zyanids besitzt dabei nicht nur umwelttechnische Vorteile, sondern darüber hinaus auch eine Auswirkung auf die Leistungsfähigkeit des Bades, da eine Komplexierung von Zink/Nickel durch Zyanid vermieden wird und sich die übliche kompensie rende 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.

Zunächst wird eine Vorbehandlung des Gußkörpers mit einem oder mehre ren der folgenden Schritte durchgeführt, die die Qualität der Beschichtung zusätzlich verbessern:

1. Ultraschall-Heißentfettung,
2. Heißentfettung,
3. kathodischer Strom in der elektrolytischen Entfettung.

Die daran anschließende Oberflächenbehandlung kann mit einem Bad der folgenden Zusammensetzung durchgeführt werden:

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 ent sprechen 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 Guß körper 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 unter schreiten. Als bevorzugter Bereich der Verwendung von Tetraethylenpen tamin und/oder anderen homologen Polyethylenaminen wird eine Konzen tration von 4 bis 200 g/l gewählt. Die bevorzugte NaOH-Konzentration liegt zwischen 75 und 200 g/l.

Claims

1. Galvanotechnisches Bad zur Beschichtung von Gußteilen, gekenn zeichnet 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 gekenn zeichnet, 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 gekennzeich net, daß der Beschichtung eine elektrolytische Enifettung mit kathodi schem Strom vorgeschaltet wird.