DE2404097A1

DE2404097A1 - Verfahren und vorrichtung zum aufbringen eines fein verteiltes pulver enthaltenden verbundueberzugs auf gegenstaende

Info

Publication number: DE2404097A1
Application number: DE19742404097
Authority: DE
Inventors: Shinichi Honda; Shigeru Ishimori
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 1973-01-26
Filing date: 1974-01-25
Publication date: 1974-08-15
Also published as: JPS4998336A; GB1463987A

Description

SUZUKI MOTOR COiIPANy LIMITED

300, Takatsuka, Kaminura, Hamana-Gun, Shizuoka Prefecture Japan

Verfahren und Vorrichtung zum Aufbringen eines fein verteiltes Pulver enthaltenden Verbundüberzugs auf Gegenstände

Die Erfindung Toe zieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung sun Aufbringen eines fein verteiltes Pulver enthaltenden VerbundÜberzugs auf Gegenstände, wobei ein Elektroplattiervorgang mittels eines üblichen Letallplattier- oder Galvanisierbades, in dem elektrisch nicht leitendes Pulver fein verteilt ist, durchgeführt wird, um einen das Pulver enthaltenden Überzug auszubilden,

Pein verteilte Siliziumkarbid-(SiO)-Teilchen in beispielsweise einem Nickelniederschlag, der durch Elektroplattieren ausgebildet wurde, verbessern die Abriebfestigkeit der fertigen Oberfläche, was z.B_o für die Innenoberflächen von Brennkraftmaschinenzylindern wünschenswert ist« Ein derartiges Elektroplattieren wird erreicht, indem man das SiO-Pulver in dem Uikkelplattierbad gleichmäßig fein verteilt, den zu plattierenden Gegenstand als Kathode in das Bad gegenüber einem als Anode

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BUro Berlin

Fernsprecher: 885 6037/886 2382
Drahtwort: Invention Berlin

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Postscheckkonto:

W. Meissner, Berlin West 12282

üenenderi 1,'ickelstab eintaucht und daiui -siiieii eiits;;-r c-eilen ereigneten Stroa. durch, diese oillektroden fliegen lä.it (siehe beispielswaise lie Ja-Pat.-Publ_o Lr. 3806/1961 )*

ülektroplatti&ren im Ξ das Galvanisierbad las Pulver zu jeder Zeit in einen gründlich, fein verteilten Zustand enthalten, da sonst Ic ein gleichi-iäMg ausgebildeter Überzug erhalten wird. Um die gründliche Verteilung sieherE-ustellen, wurden Vorschlüge verschiedener Arten gemacht. Diese schließen ein mechanisches Schaukeln oder Schütteln des Plattierbades, eine Vibration des zu plattierenden Gegenstandes und ein Aufrühren des Bades mit Luftblasen, die aus"am Boden des Plattierbehälters gelegenen, mit einer Vielzahl von öffnungen versehenen Luftleitungen austreten, ein. Unter diesen üblichen Verfahren kann das mechanische Schütteln das Pulver, schwerlich gleichmäßig im Plattierbehälter verteilen, da die Behälter überlicherweise zu groß sind. Deshalb hat man im allgemeinen das mechanische Schütteln des Bades mit einem Vibrieren des zu plattierenden Gegenstandes gekoppelt. Dieses kombinierte Verfahren hat den Nachteil einer geringen Produktivität, da eine recht voluminöse·Ausrüstung zur Erzeugung der Schwingungen erforderlich ist.

Aus diesen Gründen hat man sich mehr dem Verfahren des Durchrührens des Bades mit Hilfe von Luftblasen zugewandt, denn hierzu wird keine große Ausrüstung benötigt, die anfänglichen Investitionskosten sind gering, und das Plattierbad wird gleichmäßig durchgerührt. Jedoch stehen den Vorteilen der Rührung durch Luftblasen in manchen Fällen Nachteile gegenüber, die auf der Oxydation der Oberfläche des zu plattierenden Grundwerkstoffs und auf der daraus folgenden Verminderung der Qualität der Plattierung beruhen. Ein weiterer Nachteil ist, daß das Plattierbad selbst durch die Luftblasen oxydiert wird, woraus sich eine ungünstige Veränderung der Badzusammensetzung ergibt.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, dieee Kachteile Verfahren zu beseitigen.

ils sollen ein Verfahren und eine Vorrichtung für einen fein verteiltes Pulver enthaltenden Verbundüberzug geschaffen werden, v/obei ein pulverförmiges Llaterial in einer umlaufenden Plattierlösung gleichmäßig fein verteilt ist, wobei im Kreislauf der Plattierlösung ein Überzugs- oder Galvanisierbehälter vorgesehen ist, und wobei es möglich ist, auf einem im Plattierbad befindlichen »iTerkstüek eine gleichförmige Plattierschicht bzw. einen gleichförmigen Überzug auszubilden, während die Plattierlösung konstant bei ihrem Umlauf erneuert wird, um einen Verbrauch oder eine Verdünnung der Ionen im Bad zu vermeiden. Hierbei soll die Stromdichte erhöht werden können, um einen möglichst höhen Plattierwirkungsgrad aufrechtzuerhalten, und es soll ferner die Teilchengröße und die Konzentration des dem Bad zugemischten pulverförmigen Materials, z.B. SiO, in geeigneter Weise regelbar sein, so daß die Qualität des Überzugs und die Leistungsfähigkeit gesteigert werden können.

Ferner sollen das Verfahren und die Vorrichtung dazu geeignet sein, einen fein verteiltes Pulver enthaltenden Verbundüberzug gleichzeitig auf einer uehrzahl von zylinder-· oder ringförmigen Gegenständen mit dem Ziel einer hohen Produktivität im Plattiervorgang aufzubringen.

Die gestellte Aufgabe wird mit den in den Ansprüchen und in der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen angegebenen Mitteln und Maßnahmen gemäß der Erfindung gelöst.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung zum Aufbringen eines Verbundüberzugs, der fein verteiltes Pulver enthält.

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Figo 2 und 3 zeigen lotrechte Schnitte durch Galvanisierbäder mit zylinder- oder ringförmigen, zu plattierenden Gegenständen.

Pig. 4 und 5 sind Front- und Seitenansichten einer typischen Einrichtung mit einem Plattier- und Überlaufbehälter.

In dem aufrecht stehenden, zylindrischen Überzugs- oder Galvanisierbehälter 1 sind eine Anode 2 und dazu parallel ein zu plattierender Gegenstand 3 in aufrechter Lage mit Abstand zueinander angeordnet. Der Gegenstand 3 ist elektrisch so angeschlossen, daß er als Kathode wirkt. Um den oberen Außenumfang des Galvanisierbehälters 1 herum ist flüssigkeitsdicht ein Rüekführ- oder Überlaufbehälter 4 mit größerem Außendurchmesser als der Behälter 1 angebracht. Im unteren Teil des Galvanisierbehälters 1 ist eine Verteilerplatte 1a in waagerechter Lage befestigt, die aus einem aus rostfreiem Stahl gebildeten Gitter besteht und dazu dient, das Pulver im Plattierbad als feine Teilchen gleichmäßig zu verteilen. Die zweckdienliche Maschenweite des Gitters kann im Bereich von 0,1 bis 1,1 cm liegen.

Seite an Seite zum Behälter 1 sind Lager- oder Vorratsbehälter 5, 6, 7 angeordnet, die eine Lösung für einen Vorvernickelungsüberzug, eine VerbundÜberzugslösung und Waschwasser enthalten. Die Verbundüberzugslösung im Vorratsbehälter 6 enthält Pulver eines sehr harten Materials, beispielsweise Siliziumkarbid (SiG) oder Wolframkarbid. Zusätzlich zu einem solchen Bestandteil können der Verbundüberzugslösung für die vorgesehene Anwendung zweckdienliche andere Substanzen zugefügt sein, z.B. das Oxyd oder Karbid eines Metalls, beispielsweise Aluminiumoxyd, Titanoxyd oder Titankarbid, die im Elektrolyt und in Wasser unlöslich sind, oder feine Teilchen eines festen Schmiermittels oder ein organisches Polymer, wie z.B. Kohlenstoffluorid,

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Fluor Kolilenstoffpolymer (Fluorocarbonpolymer), Molybdändisulfid oder synthetischer Gummi,

Die Flüssigkeiten aus diesen Behältern 5, 6 und 7 werden durch einen vorgeordneten Vorgang der Bodenöffnung 15 des Galvanisierbehälters 1 über die leitungen S, 9, 10 und 11 zugeführt« Ventile 5a, 6a, 7a sind in den Leitungen 8, 9, 10 angeordnet. In der mit der Bodenöffnung 15 des Behälters 1 in Verbindung stehenden Leitung 14 liegen eine vom Motor 13 angetriebene Speise- oder Umlaufpumpe 12 und ein Ventil 14a.

Jede der Flüssigkeiten, wie beispielsweise die dem Boden, des Behälters 1 zugeführte Verbundüberzugslösung, strömt aufwärts und läuft in den Überlauf- oder Rückführbehälter 4 über. Am Boden dieses Behälters 4 ist eine Öffnung 3a vorgesehen, an die eine Rückführleitung -16 anschließt, die in drei Leitungen 17, 18 und 19, welche jeweils zu den Vorratsbehältern 5* 6, 7 führen, verzweigt ist. Auf diese Weise wird die übergelaufene Flüssigkeit den Vorratsbehälter 5» 6, 7 wieder zugeführt« In den Abzweigleitungen 17s 18? 19 sind voneinander unabhängige Ventile 5b, 6b, 7b angeordnet. Eine Hilfsleitung 20 und eine Ablaufleitung 21 sind über Ventile 20a, 21a verbunden« Ms Hilfsleitung 20 ist derart angeordnet, daß Flüssigkeit von der Pumpe 12 direkt dem Überlaufbehälter 4 zugeführt werden kann₀

Zur Regelung der Strömungsgeschwindigkeit und der Durchflußmenge der Plattierlösung, die im Behälter 1 aufsteigt, wird vorzugsweise eine Pumpe 12 mit veränderlicher Förderleistung verwendet. Wenn es notwendig ist, wird sie mit einem Strömungsregelventil 12a versehen, das das vorhandene Ventil 14a ersetzen kann.

Wenn der zu überziehende Gegenstand 3 aus einer Vielzahl von zylinder- oder ringförmigen Gegenständen 22 (Fig. 2) besteht,

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so werden diese - mit ihren Achsen fluchtend - aufeinandergestapelt. Entlang der Mittellinie oder Achse des so gebildeten zylindrischen Hohlkörpers 22a wird eine lange Anode 2a vertikal eingesetzt und elektrisch so angeschlossen, daß die zu plattierenden Gegenstände 22 die Kathoden sind. Auf diese · Weise können sowohl die Innen- wie auch die Außenoberflächen der zylinder- oder ringförmigen Werkstücke 22 mit einem Verbundüberzug bei einem hohen Wirkungsgrad versehen werden·

Die 3?ig. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel des Erfindung sgegenstandes zum wirksamen Plattieren von ring- oder zylinderförmigen Gegenständen 22, die hier mit" ringförmigen Dichtungen 23 abwechselnd aufeinandergestapelt und zentriert sind, wobei die Dichtungen 23 aus einem säurefesten Material, wie z.B. Silikongummi, bestehen. Entlang der Achse oder Mittellinie des auf diese Weise gebildeten. Hohlkörpers 22a wird eine lange Anode 2a vertikal eingehängt· Sin mit der leitung 14 (Pig. 1) zu verbindendes trichterförmiges Bodenteil 15a ist an dem untersten der Gegenstände 22 in dem Stapel über die unterste Dichtung 23 flüssigkeitsdicht "befestigt. Da die zu plattierenden Gegenstände 22 mit den dazwischenliegenden Dichtungen 23 in einer lecksicherer. Weise gestapelt sind, dient der so erhaltene Zylinder als Galvanisier- oder Überzugsbehälter. Damit wirken die einzelnen Gegenstände 22 als die Kathoden, und die Innenoberflächen können gleichzeitig mit einem Yerbundüberzug versehen werden· Biese Ausführungsform kann so abgewandelt werden, daß Werkstücke in Form von flachen Platten zusätzlich zu den Gegenständen 22 oder an deren Stelle behandelt werden können.

Wie die Pig. 4- und 5 zeigen, können der Galvanisier- und Überlaufbehälter 1 bzw. 4 in geeigneter Weise auf einem gemeinsamen Traggestell 24 angebracht werden. Die Anode 2 und die zu plattierenden Gegenstände 3 können ebenfalls entweder am Über-

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~⁷~ 240409?

laufbehälter 4 oder am Traggestell 24 über geeignete (nicht gezeigte) Tragmittel gehalten sein.

Das Elektroplattieren hat im allgemeinen gegenüber anderen Verfahren, z.B. der Schmelzflußplattierung, den Nachteil einer geringeren Plattiergeschwindigkeit. Um diese zu erhöhen, muß die Anwendung einer hohen Stromdichte ohne irgendeine Auf gabe der Stromausbeute möglich gemacht werden. Da jedoch die Badzusammensetzung und andere Betriebsbedingungen in vielen Fällen konstant sind, ist der Bereich der Stromdichte, der ei ne gute Plattierqualität aufrechterhalten kann, beschränkt.

In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, daß die kritische Stromdichte für das Elektroplattieren gegeben ist durch:

_{Ie =} μ

S (1 -

Hierin ist:

Ie = kritische Stromdichte [A/dm J

η = Wertigkeit des Plattiermetalls

P = Faraday'sehe Konstante [96 500 OJ

D = Diffusionskoeffizient [cm /secj

C = Metallsatzkonzentration [mol/cnrj

£ = Stärke der Diffusionsschicht [cm]

q£ = Transportzahl der Metallionen

Wenn in Gleichung 1 Ie vergrößert werden soll, während die gleiche Badzusammensetzung erhalten bleibt, so müssen entweder D oder oC vergrößert oder <f verkleinert werden, da n, P und 0 Konstante sind. Obwohl der Diffusionskoeffizient D und die Ionentransportzahl «sC mit der Erhöhung der Badtemperatur

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größer werden können, hat die !Temperaturerhöhung wegen der Zersetzungswirkung auf das Bad ihre Grenze. Hieraus folgt, daß die Stärke i der Diffusionsschicht die einzig regelbare Variable ist.

eine laminare Strömung angaaanmen wird, dann ist die Stärke der Diffusionsschicht :

= 2,91 . x · (JiLi. )^1/2 / ( £. ) ^1/3 (Gl. 2)

Hierin ist:

V * kinetische Yiscosität [ePj

χ = Lage des Prüfkörpers in der Strömungsrichtung j_^cmJ μ. = Strömungsgeschwindigkeit der Plattierlösung fcm/sec] D = Diffusionskoeffizient [cm

[cm /secj

Wenn die Stärke der Diffusionsschicht in Gleichung 2 vermindert werden soll, so muß die Strömungsgeschwindigkeit der Plattierlösung in Betracht gezogen werden. In Gleichung 2 ist £ - K .juC' wobei K eine Konstante ist, und hieraus folgt, daß nur die Strömungsgeschwindigkeit erhöht werden muß.

Wie bereits erwähnt wurde, sind für das Elektroplattieren häufig die Badzusammensetzung und andere Betriebsbedingungen vorbestimmt. Deshalb muß man mit genügender Sorgfalt vorgehen, wenn diese Bedingungen geändert werden. Um das Maß des galvanischen Niederschlags ohne eine merkbare Änderung in irgendeiner dieser Bedingungen verbessern zu können, ist es wichtig, den Plattiervorgang wirksam mit einer hohen Stromdichte durchzuführen. Um die Stromdichte ohne Beeinflußung der Badzusammensetzung oder irgendeines anderen Faktors zu erhöhen, ist es nur notwendig, die Strömungsgeschwindigkeit zu steigern, weil, wie bereits bemerkt wurde, die Gleichungen 1 und 2 bei ihrer Zusammensetzung die Beziehung Ie . cC . K . ^ ' ergeben, worin K eine Konstante

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ist. Im Hinblick darauf wurden eine Vielzahl von Wegen zur Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit eingeschlagen. So wurden z.B. auf dem einschlägigen Gebiet die sog. Strahlflußverfahren für die hohe Geschwindigkeit, eine zwangsmäßige Zufuhr der Plattierlösung, und die sog. Parallelflußverfahren, wobei eine Plattierlösung mit hoher Geschwindigkeit im Horizontalstrom zum Werkstück fließt, vorgeschlagen und versucht»

Die vorstehenden Ausführungen basieren auf der Annahme, daß die Strömung der Plattierlösung laminar ist. Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung bringt jedoch ebenso zufriedenstellende Ergebnisse, wenn das Bad sich im turbulenten Strömungsbereich befindet. Dies wird beispielsweise durch einen Versuch eines Verbundüberzugs wiedergegeben, der mit einer Plattierlösung durchgeführt wurde, die 150 g/l an Siliziumkarbidpulver enthielt, wobei eine turbulente Strömung mit einer Reynolds¹sehen Zahl Re = 28 000 bei einer Strömungsgeschwindig keit von 60 cm/sec vorlag und eine Stromdichte von 70 A/dm an gewendet wurde. Es ergab sich, daß die erreichte Stromausbeute bei 100 i» lag, daß der Siliziumkarbidgehalt des dabei aufgebrachten Überzugs 5 i» und daß die Vickers-Mikrohärte des Überzugs 580 war. Es hat sich gezeigt, daß in der beschriebenen Weise ein Plattierüberzug mit einem feinen Aussehen erhalten werden konnte.

Beim Verbundplattieren im Bereich von turbulenter Strömung kann, wie im Bereich von laminarer Strömung, die kritische Stromdichte erhöht werden, indem man die Strömungsgeschwindigkeit der Plattierlösung erhöht. Im Pail der turbulenten Strömung ist die Stärke der Diffusionssicht durch die Gleichung 3 gegeben:

- ₂₇,a * (X)*^/5 x.^1/5 /_(f )

- 10 -

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Aus den Gleichungen 3 und 1 folgt*

I 4/5

Ie = K . JJi '

worin K eine Konstante ist.

Bei gewöhnlichen Plattierbädern scheint es so, daß die Strahlstrom- und Parallelstromverfahren relativ geringe !Probleme im Plattiervorgang aufwerfen. Für Verbundüberzugslösungen, die Materialien enthalten die getrennt und fein verteilt sich niederschlagen sollen, wie es gemäß der vorliegenden Erfindung der Pail ist, bringen diese Verfahren jedoch Nachteile auf Grund der ungleichmäßigen Rührung oder Bewegung und der ungleichmässigen Verteilung des niederzuschlagenden Stoffs·

Diese Probleme werden durch das erfindungsgemäße Verfahren restlos beseitigt, wonach die Plattierlösung aufwärts in vertikaler Richtung strömen kann. Bs ist damit möglich, die Strömungsgeschwindigkeit zu erhöhen und ein Plattieren mit holier Geschwindigkeit durchzuführen.

Beim Plattieren mit üblichen Behälteranordnungen ist es Brauch, das Plattierbad zu rühren oder die zu plattierenden Gegenstände in Vibration zu versetzen, wie bereits erwähnt wurde, wobei man darauf abzielte, das Plattieren mit hoher Geschwindigkeit durch die Verminderung der Stärke £ de.r Diffusionsschicht in die !Eat umzusetzen. Für praktische Zwecke liegt die maximal erreichbare Stromdichte bei allenfalls einigen 10 A/dm . Im Gegensatz hierzu ist die vorliegende Erfindung durch einen geringen Abstand von 0,2 bis 10,0 cm zwischen der Anode und Kathode sowie durch einen Aufwärtsstrom von hoher Geschwindigkeit mit 0,4 bis 400 cm/sec der Plattierlösung zwischen und entlang-der Elektroden gekennzeichnet, woraus sich eine hohe Stromdichte erfindungsgemäß ergibt, die mit üblichen Behälterplattierverfahren unmöglich zu erreichen ist» Auf diese Weise wird das Plattieren sehr viel schneller als bisher durchgeführt. Dieses

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Plattieren mit hoher Geschwindigkeit ist sowohl im laminaren wie im turbulenten Strömungsfcereich möglich.

Es wird nun der Vorgang der Verbundplattierung mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung "beschrieben.

Zuerst werden alle Ventile geschlossen und Erhitzer, z.B nicht gezeigte Taucherhitzer, in den die Yorvernickelungslösung enthaltenden Behälter 5 und in den die Verbundüberzugslösung enthaltenden Behälter 6 eingebracht. Die Erhitzer sollen die Plattierlösungen in den Behältern 5 und 6 auf vorbestimmte Temperaturen bringen, die für die Plattierlösung im Behälter 5 vorzugsweise 50 - 3⁰C und für die Lösung im Behälter 6 vorzugsweise 57 - 3⁰C "betragen. Hierauf wird ein vorbehandelter, zu plattierender Gegenstand 3 bzw. 22 in den Galvanisierbehälter 1 eingebracht. Der zu plattierende Gegenstand wurde vorbehandelt, um das sichere Anhaften des Verbundüberzugs an den Oberflächen des Grundwerkstoffs zu unterstützen. Die Vorbehandlung kann zu diesem Zweck aus !beispielsweise einem Entfetten, einer Säurebehandlung oder einem Eintauchen zum Aufbringen von Zink bestehen. Wenn die Teile zylinder- oder ringförmig sind, werden sie, wie in Pig. 2 und 3 gezeigt ist,-zu einem einzigen Gegenstand aufeinandergestapelt·

Diesen Vorbereitungssehritten folgt eine Vorvernickelung oder ein üblicher Nickelüberzug des Gegenstandes mittels eines Plattierbades das frei von harten Teilchen ist. Das hier als Vorvernickelung bezeichnete Plattieren soll dem gleichen Zweck dienen wie die o"ben erwähnte Vorbehandlung» Das Plattierbad setzt sich zusammen aus:

780 - 46g/l einer 60 ^igen Hickelsulfamatlösung, 11,7 - 0,7 g/l Nickel und 45 - 5 g/l Borsäure. Zu Beginn werden die Ventile 5a, 5b, 14a und 20a geöffnet und die Pumpe 12 wird in Betrieb gesetzt, so daß sie die Vorvernickelungslösung in den Galvanisierbehälter 1 - vom Boden aus aufwärts - einbringt. Danach wird das Ventil 20a wieder geschlossen, und es wird, entweder

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~^Λ2~ 240409?

die Offenstellung des Yentils 14a eingeregelt oder es wird das Zuflußregelventil 12a, falls vorhanden, "betätigt, um in geeigneter Weise die Strömungsgeschwindigkeit der Vorvernickelungslösung zu steuern,, Durch die Anode 2 und den Gegenstand 3 "bzw. 22 läßt man für eine vorbestimmte Zeitspanne (5-20 min) einen Strom von vorzugsweise 2-10 A/dm fließen, um einen Vorverniekelungsüberzug zu erhalten. Nach diesem Yorplattieren werden der Stromfluß und die Pumpe 12 abgeschaltet_o Hierauf wird das Ventil 5a geschlossen, während die anderen Ventile Ha, 20a und 21a geöffnet werden, um die übriggebliebene Vorvernickelungslösung abzuziehen. Das Ergebnis ist ein Nickelüberzug von 1 - 20 μ. Stärke, der frei von harten !Teilchen auf der Oberfläche des Grundwerkstoffs niedergeschlagen wurde.

Nach dem Vorvernickeln wird der erste Spülvorgang ausgeführt. Die Ventile 5b und 21a werden geschlossen, während die Ventile 7a, 7b geöffnet und die Pumpe 12 in Gang gesetzt werden,, Auf diese Weise wird Wasser vom Behälter 7 in den Galvanisier- und den Überlaufbehälter 1 bzw. 4 geführt, wodurch die zu plattierenden Gegenstände 3 oder 22 und auch das Leitungssystem gewaschen werden. Nach der Reinigung wird die Pumpe 12 stillgesetzt, das Ventil 7a wird geschlossen, und es wird das Ventil 21a geöffnet, um das restliche Spülwasser aus dem System abzuziehen. Schließlich wird das Ventil 7b geschlossene

Das Verbundplattieren ist der nächste Schritt. Zu diesem Zweck werden das Ventil 21a geschlossen, die Ventile 6a, 6b geöffnet und die Pumpe 12 in Gang gesetzt, um für die VerbundÜberzugslösung eine Aufwärtsströmung im Galvanisierbehälter 1 zu erzeugen. Die Strömungsgeschwindigkeit der Verbundüberzugslösung mit 0,4 - 400 cm/sec wird durch Schließen des Ventils 20a und entweder durch Einregeln der Öffnung des Ventils 14a oder mit Hilfe des Zuflußregelventils 12a gesteuert. Die Verbundüberzugslösung ist zusammengesetzt aus 826 — 46 g/l einer Nickelsulfamatlösung, 15,1 ^± 1,7 g/l Nickelchlorid, 45¹S g/l

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Borsäure, 2,9 — 0,7 g/l Natriumsaecharin und 150 g/l Siliziumkarbid. Es wird kein organischer Härter verwendet. Unter Anwendung einer Stromdichte von 15 - 300 A/dm für eine vorbestimmte Zeit wird der Gegenstand 3 bzw. 22 vollständig plattiert. Der so erhaltene Plattierüberzug kann im Stärkenbereich von etwa zehn bis zu einigen Tausend Mikrons liegen. Üblicherweise liegt die Stärke des Überzugs zwischen etwa 100 und 600 μ. „ Bei Fertigstellung des Überzugs wird die Stromzufuhr unterbrochen, die Pumpe 12 wird außer Betrieb gesetzt. Dann werden das Ventil 6a geschlossen und die anderen Ventile 14a, 20a und 21a geöffnet, um die restliche Verbundüberzugslösung aus dem Leitungssystem abzuziehen.

Dem Verbundüberziehen folgt ein zweites und letztes Spülen. Zuerst werden die Ventile-6b, 21a geschlossen, während die Ventile 7a, 7b geöffnet werden. Dann wird die Pumpe 12 in Gang gesetzt, um Wasser in den Galvanisier- und Überlaufbehälter 1 bzw» 4 für eine gründliche Reinigung des mit einem Verbundüberzug versehenen Gegenstandes und des Leitungssystems zu fördern. Nach diesem letzten Spülen wird die Pumpe 12 stillgesetzt, das Ventil 7a wird geschlossen, und das Ablaufventil 21a wird geöffnet, um das restliche Spülwasser abzuziehen. Zum Schluß werden die Ventile 14a, 20a und 7b geschlossen.

Der gleiche Vorgang gilt für die Ausführungsformen der Pig. und 3» wobei eine Mehrzahl von zylinder— oder ringförmigen Gegenständen gleichzeitig einen Verbundüberzug erhalten.

Die mit einem Yorvernickelungs- und einem Verbundüberzug in der beschriebenen Weise versehenen Gegenstände werden dann aus der Vorrichtung genommene

Nachstehend werden Beispiele für Verbundüberzüge nach dem Verfahren gemäß der Erfindung gegeben.

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Beispiele

(1) Kritische Stromdichte

Bei gleichbleibender Stromdichte ist die Stromausbeute umso ' größer je höher die Strömungsgeschwindigkeit der Plattierlösung isto Diese Beziehung zeigt Tabelle 1 in typischer Weise»

Tabelle 1 Verhältnis zwischen der Strömungsgeschwindigkeit der Plattierlösung und der Stromausbeute (Stromdichte 20 A/dm²)

Strömungsgeschwindigkeit (cm/sec) 0,47 1,7 4,2 Stromausbeute (#) 96 97 100

Die Stromdichte für eine lOOfiige Stromausbeute - oder die kritische Stromdichte - wird durch Steigerung der Strömungsgeschwindigkeit der Plattierlösung erreicht. Zur Anwendung einer hohen Stromdichte ist eine entsprechend erhöhte Strömungsgeschwindigkeit erforderlich.
Tabelle 2 zeigt diese Beziehung.

Tabelle 2 Verhältnis zwischen kritischer Stromdichte

und Strömungsgeschwindigkeit (Stromausbeute 100 i>)

kritische Stromdichte (A/dm²) 15 20 25 30

Strömungsgeschwindigkeit _v>42>42>65>9,0

(cm/sec) ' ' ' ' .

Wie der Tabelle 2 zu entnehmen ist, kann eine Stromdichte von mehr als 30 A/dm angewendet werden, wenn die Strömungsge-

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schwindigkeit der Plattierlösung auf 9,0 cm/sec oder darüber gesteigert wird.

(2) Härte der Verbundüberzüge

Die Härte der experimentell ausgebildeten Plattierüberzüge wurde mit einem Vickers-Mikrohärteprüfer bestimmt. Die Härte der erfindungsgemäß erhaltenen Überzüge wird nicht durch die Strömungsgeschwindigkeit der Plattierlösung, sondern durch die angewendete Stromdichte diktiert. Das wird aus Tabelle 3 ersichtlich.

Tabelle 3 Verhältnis zwischen Stromdichte

und Härte
(Strömungsgeschwindigkeit 4,2 cm/sec)

Stromdichte (A/dm²) 15 20 , 25 I 30

Härte (mHV 0,2) 531 . 559 ; 573 | 590

Wird bei dem üblichen Behälterplattieren eine Stromdichte von 20 A/dm angewendet, so ist die erhaltene Härte etwa 550, doho, der Wert ist nur wenig unterschiedlich zu dem erfindungsgemäß erhaltenen Wert. Die Härte des gemäß der Erfindung erzeugten Plattierüberzugs hängt jedoch von der angewendeten Stromdichte ab. Somit kann die Härte frei oder beliebig geregelt werden, indem man eine hohe Stromdichte, wenn ein Plattierüberzug mit einem hohen Härtegrad erwünscht wird, oder eine niedere Stromdichte, wenn nur eine geringe Härte verlangt wird, anwendet.

(3) Kathodenstromausbeute

Die Kathodenstromausbeute fällt mit Anwachsen der Stromdichte ab, was auf den Niederschlag einer grünlichen Substanz, offen-

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bar Nickelhydroxyd, an derKathode zurückzuführen ist, Dieser Abfall kann durch Beschleunigung der Strömung der Plattierlösung vermieden werden. Jedoch kann das einmal an der Kathode niedergeschlagene Nickelhydroxyd od.dgl. nicht durch Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit in irgendeinem Punkt des Plattiervorganges entfernt werden; es muß eine hohe Strömungsgeschwindigkeit bereits zu Beginn des Plattiervorganges angewendet werden. Das bedeutet, daß es wichtig ist, die Strömungsgeschwindigkeit zu erhöhen, wenn eine hohe Stromdichte zur Anwendung kommen soll, oder anders ausgedrückt, daß eine hohe Stromdichte durch Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit angewendet werden kann. Diese Beziehung erläutert Tabelle 4.

Tabelle 4 Auswirkungen der Strömungsgeschwindigkeit

und Stromdicht·., auf die Kathcdenstromausbeute

Kathodenstromausbeute .(%) Stromdichte (A/dm*)

15 20 25 30

Strömungsgeschwindigkeit:	97	96	93	88
0,47 cm/see	100	100	95	93
4,2 cm/see

(4) Siliziumkarbidgehalte von Verbundüberzügen

Es wurden Aluminiumgegenstände mit einem SiC-Verbundüberzug versehen und auf ihren Kohlenstoffgehalt geprüft. Hierzu wird ein Teil der Überzüge abgezogen und in einem O^-Strom verbrannt, so daß SiC verbraucht wird, wodurch dessen Menge gemessen werden kann. ' Dann wurden auf der Basis der so bestimmten Werte die SiIiziumkarbisgehalte bestimmt.

Die Plattierlösung, die Siliziumkarbidgehalte von 3 - 4% in den plattierten Überzügen bei den üblichen Behälterplattierungen ergeben, wurden bei der vorliegenden Erfindung in der

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Praris verwendet, und es wurden gleichartige Ergebnisse erhalten.

Wie "beschrieben wurde, erlaubt die Erfindung gegenüber üblichen Verfahren die Anwendung einer höheren Stromdichte. Diese führt zu einem höheren Siliziumkarbidgehalt im erhaltenen Überzug. Damit kann der Siliziumkarbidgehalt eines Verbundüberzugs durch Steuerung der anzuwendenden Stromdichte eingestellt werden. Diese Beziehung gibt Tabelle 5 wieder.

Tabelle 5 Verhältnis zwischen Siliziumkarbidgehalt

und Stromdichte
(Strömungsgeschwindigkeit 4,2 cm/sec)

Stromdichte (A/dm²) 15 j 20 ; 25

SiO-Gehalt des Überzugs (#) 3,0 ^: 3,7 3,7

30 4,0

(5) Dispersionsfähigkeit von Siliziumkarbid in plattierten Überzügen

Plattierte Verbundüberzüge wurden in Harz eingebettet, geschliffen und mit Schmirgel und Schwabbeln poliert. Die Verteilung der Siliziumkarbidteilchen in den Grundmaterialien wurde mikroskopisch untersucht. In mit einem Verbundüberzug

bei Stromdichten von 20 A/dm oder geringer versehenen Probestücken war die Verteilung der Siliziumkarbidteilchen leicht ungleichmäßig im Vergleich zum üblichen Behälterplattieren; einige Ückeloberflächen zeigten eine schlechte Verteilung der Siliziumkarbidteilchen.

Verbundüberzüge, die mit Stromdichten von 25 A/dm und darüber gemäß der Erfindung ausgebildet wurden, zeigten eine gleichförmige Verteilung der Siliziumkarbidteilchen in den Nickelgrundwerkstoffen. Diese Tendenz wurde umso deutlicher, wenn

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die Verteilerplatte 1a im unteren Teil des Galvanisierbehälters 1 untergebracht war«. Wenn die Verbundüberzugslösung bewegungslos gehalten wird, so ist die Teilchengröße des Siliziumkarbids umso kleiner, je größer die Tendenz der Teilchen zur Anhäufung ist. In einer Lösung, die einige Tage in Kühe· stand, waren beispielsweise die Siliziumkarbidteilchen in Form einer Masse angesammelt. Die in die Rückführleitung für die Yerbundüberzugslösung eingebaute Verteilerplatte 1a dient dazu, die Masse gleichförmig in getrennte, einzelne, feine Teilchen zu verteilen.

Beispiele für Yerbundüberzüge mit anderen feinen Teilchen als Siliziumkarbid, nämlich mit Wolframkarbid, Aluminiumoxyd, Titandioxyd, Titankarbid, Kohlenstoffluorid, Molybdändisulfid und synthetischem Gummi, werden nachstehend gegeben· Die Yersuche wurden unter Bedingungen durchgeführt, die üblieherweise die Anwendung von 20 A/dm überschreitenden Stromdiehten erlaubten.

(6) Verbundüberzug mit Wolframkarbid (WC)

Teilchengröße: 0,1 - 10 μ.

Konzentration: 10 - 150 g/l

Strömungsgeschwindigkeit: 20 - 300 cm/sec

Stromdichte: 20 - 300 A/dm²

(i) Kritische Stromdichte

Wie bereits erwähnt wurde, ist bei gleicher Stromdichte die Stromausbeute umso größer, je höher die Strömungsgeschwindigkeit der Plattierlösung ist. Nimmt man. nun eine Stromausbeute von 100 $> an, so ergibt sich ein Verhälnis zur Strömungsgeschwindigkeit nach Tabelle 6.

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Tabelle 6 Verhältnis zwischen kritischer

Stromdichte und Strömungsgeschwindigkeit der Plattierlösung (Stromausbeute 100 fi)

kritische Stromdichte
! (A/da²) ^{20 25 30}

^; Strömungsgeschwindigkeit

'■■ (cm/sec) > 21,8 > 32,0 > 45,0

(ii) Härte des VerbundÜberzugs

Ungleich zum Plattieren mit Siliziumkarbid führt eine erhöhte Stromdichte nicht zu einer entsprechend gesteigerten-Härte des Plattierüberzugs. Das zeigt Tabelle 7.

Tabelle 7 Verhältnis zwischen Stromdichte

und Härte (Strömungsgeschwindigkeit 45 cm/sec)

Stromdichte (A/dm²) 20 25 30 ' Härte (mHV 0,2) 546 550 550

(iii) Wolframkarbidgehalt des VerbundÜberzugs In der gleichen Weise wie Siliziumkarbid tendiert der Wolframkarbidgehalt eines plattierten Verbundüberzugs zu einem Anwachsen mit einer Steigerung der Stromdichte. Diese Beziehung ist aus der Tabelle 8 zu erkennen.

- 20 -

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Tabelle S Verhältnis swiseiieii Stromdichte

und WolframkarbMgelialt (Strömungsgeschwindigkeit 45 cm/seo)

! Stromdichte (A/dm*·)

; WG-&eiial-^:3 dss Plattier-

ifbersugs (f£)

Terisuii&uberzug ait Alissain

feilchengrößes
Konzentration:
Strömungsgeschwindigkeits Stromdichte s

(i) Kritische Stromdichte

Sine erhöhte Strömungsgeschwindigkeit einer Plattierlösung "bringt eine 1Q0$ige Stroaauslseate und eine gesteigerte kritische Stromdichte-, Die Beziehungen sind in den !Tabellen und 10 wiedergegeben»

Tabelle 9 Verhältnis zwischen Strömungsge

schwindigkeit und Stromausbeute (Stromdichte 20 A/dm²)

Strömungsgeschwindigkeit 4,2 ^; 6,1 (em/sec)

Stromausbeute (#) ; 98 ^: 100

! ! 20	; 25 30
3,8	4,0 4,1
	CAI₂O₃)
0,1	- 10 /*»
25	- 200 g/l
	— 400 csa/sec
20	- 3G0 A/dm²

Tabelle 10 Verhältnis zwischen kritischer

Stromdichte und Strömungsgeschwindigkeit (Stromausbeute 100 ^)

kritische Stromdichte (A/dm ) 20 25 30 Strömungsgeschwindigkeit (cm/sec) > 6,1 > 9,2 --13,5

- 21 409833/0939

(Strömungsgeschwindigkeit 13,5	25	30 ]	cm/sec)
20	5,0	5,3
4,8	553	565
550

" ²¹ " 240409?

(ii) Härte und Aluminiumoxydgehalt des Yerbunduberzugs Je höher die Stromdichte ist, desto größer ist der Aluminiumoxydgehalt des plattierten Überzugs, woraus sich ergibt, daß auch die Härte des Überzugs größer wird. Diese Beziehungen zeigt Tabelle 11_β

Tabelle 11 Verhältnis zwischen Stromdichte,

Härte und AlpQ-z-Gehalt

Stromdichte (A/dm )

Al₉Q ,,-Gehalt des * ^p Überzugs

Härte (mHV 0,2)

(8) Verbundüberzug mit Titandioxyd (TiOp)

Teilchengröße: 0,1 - 5 jul

Konzentrations 10 —"100 g/l

Strömungsgeschwindigkeit! 3 - 300 om/sec

Stromdichte: 20 - 300 A/dm²

(i) Kri^tische Stromdichte

Mit einer Stromdichte von 20 A/dm ergibt sich eine Stromausbeute von 100 #, wenn die Strömungsgeschwindigkeit 3,5 cm/sec überschreitet· Eine höhere Strömungsgeschwindigwird von einer größeren kritischen Stromdichte begleitet. Diese Beziehungen sinä in den Tabellen 12 und 13 wiedergegebeno

Tabelle 12 Verhältnis zwischen Strömungsge

schwindigkeit und Stromausbeute

(Stromdichte 20 A/dm²)

Strömungsgeschwindigkeit _Λ _o (Sm/sec) ■ ¹»²

Stromausbeute (f·) \ 96 j 100

I " i -

- 22 -

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Tabelle 13 Verhältnis zwischen kritischer

Stromdichte und Strömungsgeschwindigkeit (Stramausbeute

kritische Stromdichte 20 25 30 (A/dm²)

Strömungsgeschwindigkeit /- 3,5 > 5,2 --7,5 (cm/sec)

(ii) Härte und Titandioxydgehalt des Verbundüberzüge Ein Anwachsen der Stromdichte wird nicht von einem erhöhten Titandioxydgehalt oder erhöhter Härte begleitet. Das ergibt sich aus Tabelle 14.

Tabelle 14- Verhältnis zwischen Stromdichte,

Härte und TiOg-Gehalt

(Strömungsgeschwindigkeit 7,5cm/see,

Stromdichte (A/dm²) 20 25 30

TiGp-Gehalt des 2,3 2,1 2,3

Überzugs (#)

Härte (mHV 0,2) 520 516 518

(9) Verbundüberzug mit Titankarbid (EiC)

Teilchengrößes 0,1 - 1G μ.

Konzentration: 10 - 100 g/l

Strömungsgeschwindigkeiti 7 - 500 cm/sec

Stromdichte: 20 - 300 A/dm²

(i) Kristische Stromdichte

Bei einer Stromdichte von 20 A/dm ergibt eine Strömungsgeschwindigkeit von 7,2 cm/sec eine 100J»ige Stromausbeute. Die Beziehungen zwischen der Strömungsgeschwindigkeit und der kritischen Stromdichte sind der Tabelle 15 zu entnehmen.

- 23 409833/0939

23 - · 24040!

Tabelle 15 Verhältnis zwlaohen kritischer

Stromdichte und Strömungsg© schwin-= digkeit (Stroiaausfeeute 100 f»)

kritisch© Stromdicht©

Strömungsgeschwindigkeit

(cm/sec) > ⁷^²

(ix) Härte und Sitanisarbiclgekalt des V©r"bundüTjerzugs

Sin Ansteigen der Stromdichte wird von einem Ansteigen des SitankarMdgehalts und folglich der Härte des sieh ergebenden Überzugs begleitet_o Dae wird aus Tabelle 16 ersichtlich.

Tabelle 16 Verhältnis zwischen Stromdichte ₉

Härte und TiC-&ehalt (Strömimgsgeschwindigkeit 15₉6 cm/sec)

Stromdichte (A/dm²) 20 25 30 !

TiC-Gehalt des

Überzüge (54) 3₉6 4,0 4,2

Härte (mHV.0,2) 565 568 580

(10) Verliundüberzug mit Kohlenstoffluorid (CF)n

Teilchengröße: 0,1 - 15 μ.

Konzentration: 2 - 60 g/l

Strömungsgeschwindigkeit: 2 - 1000 cm/sec

Stromdichte: 20 - 200 A/dm²

. - 24 -

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(i) Kritische Stromdichte

Die Beziehungen zwischen der Strömungsgeschwindigkeit und der Stromausbeute sowie zwischen der Strömungsgeschwindigkeit und der kritischen Stromdichte sind in den Tabellen 17 und 18 wiedergegeben. Wenn die kritische Stromdichte erhöht werden soll, so ist es nur notwendig, eine höhere Strömungsgeschwindigkeit anzuwenden.

lamelle 17 Verhältnis zwischen Strömungs

geschwindigkeit und Stromausbeute

(Stromdichte 20 A/dm )

\ Strömungsgeschwindigkeit 0,62 j 2,8 : (cm/sec) ^:

Stromausbeute (#) 99 100

Tabelle 18 Verhältnis zwischen kritischer

Stromdichte und Strömungsgeschwindigkeit (Stromausbeute 100$)

: kritische Stromdichte j j

! (A/dm²) 20 25 30

f '

Strömungsgeschwindigkeit

(cm/sec) > 2,8 > 4,1 - 6,0

(ii) Härte und Kohlenstoffluorid-Gehalt des VerbundÜberzugs Eine erhöhte Stromdichte wird nicht von einem vermehrten Kohlenstoffluorid-Gehalt begleitet; eher ist eine leichte Abnahme des (CF)n-Gehalts festzustellen. In gleicher Weise zeigt auch die Härte eine leichte Abnahme. Diese Beziehung zeigt Tabelle 19

- 25 409833/0939

Tabelle 19

j

^: Stromdichte (A/dnT)

(CF)n-Gehalt des Überzugs

■ Härte (mHV 0,1)

Härte und (CPjn-Gehalt des Verbundüberzugs (Strömungsgeschwindigkeit 6 cm/sec)

20

2,4
535

2,4 523

30

2,1 525

(11) Verbundüberzug mit Molybdändisulfid (MoSp)

Teilchengröße j ·	0,1 -	10 μ.
Konzentration:	10 -	100 g/l
Strömungsge schwindigkeit:	7 -	400 cm/sec
Stromdichte:	20 -	300 A/dm²

(i) Kritische Stromdichte

Die Beziehungen zwischen der Strömungsgeschwindigkeit und der Stromausbeute sowie zwischen der Strömungsgeschwindigkeit und der kritischen Stromdichte sind in den Tabellen 20 und 21 gezeigt. Kurz gesagt, je höher die Strömungsgeschwindigkeit ist, desto größer ist die kritische Stromdichte.

Tabelle 20

Verhältnis zwischen Strömungsgeschwindigkeit und Stromausbeute (Stromdichte 20 A/dm²)

Strömungsgeschwindigkeit (cm/sec)

Stromausbeute (?£)

5,2

7,6

100

- 26 -

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Tabelle 21

Verhältnis zwischen kritischer Stromdichte und Strömungsgeschwindigkeit (Stromausbeute 100?£)

kritische Stromdichte (A/dm²)

Strömungsge schwindigkeit (cm/sec)

20

>7,6

30

>16,9

(ii) Härte und Molybdändisulfidgehalt des VerbundÜberzugs Die Härte und der Molybdändisulfidgehalt des plattierten Verbundüberzugs werden durch die Dichte des angewendeten Stroms nicht beeinflußt. Diese Verhältnisse sind in Tabelle 22 angegeben.

Tabelle 22

Stromdichte (A/dm )

MoSp-Gehalt des Überzugs

Härte (mHV 0,2)

Härte und MoSg-Gehalt des Verbundiiberzugs (Strömungsgeschwindigkeit 16,9 cm/sec)

3,2

526

3,5

518

3,5

520

(12) Verbundiiberzug mit synthetischem Gummi SBR-Iatex (Butadien-Styrol-Kautschuk)

Teilchengröße:	0,01	- 0,3	g/l
Konzentration:	1	- 100	cm/sec
Strömungsgeschwindigkeit:	CVl	- 200	L/dnr
Stromdichte:	20	- 300 i

- 27 -

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(i) Kritische Stromdichte

Mit einer niedrigen Strömungsgeschwindigkeit wird eine 1OO#ige Stromausbeute erreicht. Wie im Fall von anorganischem Pulver wird durch Erhöhen der Strömungsgeschwindigkeiteine hohe kritische Stromdichte erhalten. Diese Beziehungen gehen aus den Tabellen 23 und 24 hervor«,

Tabelle 23

-Verhältnis zwischen Strömungsgeschwindigkeit und Stromausbeute (Stromdichte 20 A/dm²)

Strömungsgeschwindigkeit (cm/sec)

Stromausbeute

Tabelle 24

0,80
99

2,0 100

Verhältnis zwischen kritischer Stromdichte und Strömungsgeschwindigkeit (Stromausbeute 100$)

kritische Stromdichte (A/dm²)

Strömungsgeschwindigkeit (cm/sec)

20

>2,0

3,1

30

> 4,5 j

(ii) Härte und Latexgehalt des Verbundüberzugs Die Härte und der latexgehalt des Verbundilberzugs bleiben durch Änderungen in der Stromdichte unbeeinflußt» Diese Beziehung zeigt Tabelle 25 ο

- 28 -

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Tabelle 25

Härte und Latexgehalt des Verbundüberzugs (Strömungsgeschwindigkeit

4,5 cm/sec)

Stromdichte (A/dm )

Latexgehalt des Üverzugs (Ji)

Härte (mHV 0,2)

20
1,9

25 1,8

508

30 1,8

505

Beispiele für VerbundÜberzüge mit anderen Grundwerkstoffen als Nickel

Nachstehend werden Beispiele für YerTöundplattierungen gegeben, wobei die Plattierbäder auf anderen Metallen als Nickel basieren, nämlich auf Kupfer, Zink und Zinn. Die Ergebnisse können dahingehend zusammengefaßt werden, daß bei den einzelnen Plattiervorgängen im allgemeinen folgende Tendenzen festgestellt wurden, obwohl die Bereiche der kritischen Stromdichte variieren:

a) wenn die Strömungsgeschwindikeit angehoben wird, so steigt die kritische Stromdichte an.

b) Eine hohe Stromdichte hat die Tendenz, den Siliziumkarbidgehalt und die Härte des sich ergebenden Plattierüberzugs zu steigern.

In jedem Fall war das getrennt und fein verteilt niederzuschlagende Pulver ein Siliziumkarbid mit einer Teilchengröße von 0,5 - 3 jLL· . Das Pulver wurde in einer Konzentration von 150 g/l eines jeden Plattierbades verwendet.

- 29 -

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(13) Verbundüberzug auf Kupferbasis

Die Zusammensetzung der Plattierlösung und die Plattier-"bedingungen waren folgende:

Zusammensetzung:

Plattiertemperatur: Strömungsge schwindigkeit: Stromdichte:

Kupfersulfat 220 ■- 20 g/l Schwefelsäure 47-17 g/1 30 ± 0,1 - 400 cm/seo 1 - 90 A/dm²

Die Beziehungen zwischen der Strömungsgeschwindigkeit und der kritischen Stromdichte sowie zwischen der Stromdichte, dem SiO-Gehalt und der Härte des Plattieruberzugs sind in den Tabellen 26 und 27 wiedergegeben.

Tabelle 26

Verhältnis zwischen kritischer Stromdichte und Strömungsgeschwindigkeit

kritische Stromdichte (A/dm²)	10	20	j 30
Strömungsge schwindigkeit (cm/sec)	> 5 .	> 20	> 45

Tabelle 27

Stromdichte (A/dm ) SiC-Gehalt des Überzugs (?£) Härte (mHV 0,2)

SiC-Gehalt und Härte des Verbundüberzugs

10

3,3 306

20

3,5

31-8

30

3,6

325

- 30 -

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(14) VerlBundilberzug auf ZinkTsasis

Die Zusammensetzung der Plattierlösung und die Plattierbedingungen waren folgende:
Zusammensetzung:

Plattiertemperatur: Strömungsgeschwindigkeitt Stromdichte:

Zinksulfat	240	g/l
Ammoniumchlorid	15	g/l
Aluminiumsulfat	30	g/l
Sodaazetat	15	g/l
Glukose	120	g/l
25 ± 5⁰C
0,1 - 500 cm/sec
1 - 70 A/dm²

Die Beziehungen zwischen der Strömungsgeschwindigkeit und der kritischen Stromdichte sowie zwischen der Stromdichte, dem SiC-Gehalt und der Härte des Plattierüberzugs sind in den Tabellen 28 und 29 angegeben.

Tabelle 28

Verhältnis zwischen kritisch Stromdichte und Strömungsgeschwindigkeit

kritische Stromdichte (A/dm²)	5	10 > 11	15 ^ 25
Strömungsgeschwindikeit (cm/sec)	> 2,5

Tabelle 29

SiO-Gehalt und Härte des PlattierÜMaerzugs

Stromdichte (A/dm²)	5	10 2,8	15 3,0 150
SiC-Gehalt des Überzugs (?£)	2,6	148
Härte (mHV 0,2)	132

- 31 -

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(15) Verbundüberzug auf Zinkbasis

Die Zusammensetzung der Plattierlösung und die Plattierbedingungen waren folgende:

Zusammensetzung:	Zinnsulfat	50	g/l
	Schwefelsäure	100	gA
	Kresolsulfonsäure	100	g/l
	/3 - Naphtol	1	g/l
	Gelatine	2	g/l
Plattiertemperatur:	25 - 5⁰C
Strömungsgeschwindigkeit:	0,3 - 600 cm/sec
Stromdichte:	1 - 50 A/dm²

Die Beziehungen zwischen der Strömungsgeschwindigkeit und der kritischen Stromdichte sowie zwischen der Stromdichte, dem SiC-Gehalt und der Härte des plattierten Überzugs sind in den Tabellen 30 und 31 angegeben.

Tateile 30

Verhältnis zwischen kritischer Stromdichte und Strömungsgeschwindigkeit

kritische Stromdichte (A/dm²)

Strömungsge s chwindigke it (cm/sec)

10

>38

15 >83

Tabelle 31

Verhältnis zwischen SiC-Gehalt und Härte des plattierten Überzugs

Stromdichte (A/dm )	VJl	10	VJI
SiC-Gehalt des Überzugs (#)	2,7	2,9	3,1
Härte (mHV 0,2)	51	53	59

- 32 -

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Das Verfahren und die Vorrichtung zum Aufbringen eines fein verteiltes Pulver enthaltenden Überzugs "bieten die folgenden Vorteile:

1. Pur übliche Behälterplattierverfahren ist das Aufrühren des Plattierbades durch Blasen von eingeführter Luft und/ oder ein Vibrieren oder Schütteln des zu plattierenden Gegenstandes unentbehrlich. Gemäß der Erfindung fällt alle hierfür aufzubringende Arbeit und Energie weg. Es ist lediglich eine Umlaufpumpe für die Plattierlösung notwendig, so daß eine große Arbeitsersparnis gegeben ist.

2β Bei einem Sulfaminsäurebad (Ni(NHpSO,)₂ · 4HpO) ist die praktisch anwendbare maximale Stromdichte für übliche Be-

hälterplattierverfahren 20 A/dm . Gemäß der Erfindung sind Stromdichten von mehr als 20 A/dm anwendbar, indem die Strömungsgeschwindigkeit der Plattierlösung erhöht wird. Damit wird die Plattierzeit verkürzt.

3. Wenn die Strömungsgeschwindigkeit der Plattierlösung gleich ist, so kann die Härte des Verbundüberzugs durch Regelung der Stromdichte eingestellt werden. Mit anderen Worten gesagt, je höher die Stromdichte ist, desto härter wird der erhaltene Plattierüberzug wegen eines gesteigerten Siliziumkarbidgehalts der Plattierung werden.

4ο Mit einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit der Plattierlösung kann die Kathodenstromausbeute verbessert werden.

ο Die Anwendung einer hohen Stromdichte führt zu einem hohen Gehalt an feinen, harten Teilchen, z.B. aus Siliziumkarbid, die im Verhundüberzug als getrennter und fein verteilter Niederschlag ausgebildet sind. Darüber hinaus sind die feinen, harten Teilchen umso mehr gründlich dispergiert.

6. Wie bereits erwähnt wurde, sind die Kennwerte des in Übereinstimmung mit der Erfindung ausgebildeten Verbundüberzugs nicht im geringsten unter denen von Überzügen, die in üblicher Weise mit gewöhnlichen Plattierbehältern ausgebildet wurden.

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- Pa tentan spr.üche -

Claims

Patentansprüche:

Verfahren zum Aufbringen eines fein verteiltes Pulver enthaltenden Überzugs auf Gegenstände, gekennzeichnet durch Einsetzen des vorbehandelten und gereinigten Gegenstandes (3, 22) in einen aufrechtstehenden Plattierbehälter (1) und Aufbringen des VerbundÜberzugs auf den Gegenstand bei Strömung der Verbundüberzugslösung vom Boden des Behälters (1) aufwärts und Rückführen der Lösung zu einem mit dem Plattierbehälter (1) verbundenen Vorratsbehälter (6), wobei die Verbundüberzugslösung ein sehr hartes, pulverförmiges Material, wie Silizium- oder Wolframkarbid oder ein im Elektrolyt und Wasser unlösliches Oxyd oder Karbid eines Metalls oder feine Teilchen eines festen Schmiermittels oder eines organischen Polymers enthält.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand unter Regelung der Geschwindigkeit der umgewälzten und im Behälter aufwärtsströmenden Plattierlösung mit dem Verbundüberzug versehen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbundüberzugslösung durch eine die in der Lösung enthaltenen feinen Teilchen gleichmäßig dispergierende, im unteren Teil dea Plattierbehälters (1) angeordnete gitterartige Verteilerplatte (1a) geführt wird«

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Büro Berlin
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von zylinder- oder ringförmigen Gegenständen (22) aufeinandergestapelt und als Kathoden im Behälter (1) eingesetzt werden, daß in den von diesen Gegenständen (22) gebildeten zylindrischen Hohlraum (22a) eine Anode (2a) eingesetzt wird und daß die einzelnen Gegenstände (22) gleichzeitig mit einem Verbundüberzug versehen werden.
ο Verfahren nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß die zylinder- oder ringförmigen Gegenstände (22) unter Zwischenschaltung von ringförmigen Dichtungsscheiben (23) zu einem zylindrischen, einen Hohlraum (22a) umschließenden, abgedichteten Stapel zusammengefügt werden, der von der Verbundüberzugslösung von unten her aufwarte, durchströmt wird, wobei die dem Hohlraum (22a) zugewandten Innenflächen der Gegenstände gleichzeitig mit einem Verbundüberzug versehen werden.
6β Vorrichtung zum Aufbringen eines fein verteiltes Pulver enthaltenden Verbundüberzugs auf Gegenstände, gekennzeichnet durch einen aufrecht stehenden, zylindrischen Plattierbehälter (1), durch einen mit diesem Behälter verbundenen, die Plattierlösung enthaltenden Vorratsbehälter (6), durch die Plattierlösung vom Vorratsbehälter (6) abziehende und dem unteren Teil des Plattierbehaältera (1) zuführende sowie der Lösung in diesem eine aufwärts gerichtete Strömung erteilende Fördermittel (Pumpe 12) und durch die vom oberen Teil des Plattierbehälters (1) überströmende Plattierlösung zurück zum Vorratsbehälter (6) führende Einrichtungen (4, 16),
7. Vorrichtung zum Aufbringen eines fein verteiltes Pulver enthaltenden Verbundüberzugs auf Gegenstände, gekennzeichnet durch einen aufrecht stehenden, zylindrischen Plattierbe-

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hälter (1), in dem eine Mehrzahl von zylinder- oder ringförmigen, zu plattierenden Gegenständen (22) mit ihren Achsen mit der vertikalen Achse des Behälters (1) fluchtend aufeinandergestapelt sind, durch eine entlang der Achse gehaltene Anode- (2a), durch einen mit dem Plattierbehälter (1) verbundenen Vorratsbehälter (6) für die Plattierlösung, durch diese Lösung dem unteren Teil des Plattierbehälters zu und in diesem aufwärts entlang der zu plattierenden Außen - und Innenflächen der gestapelten Gegenstände (22) fördernde Mittel (Pumpe 12) und durch die vom oberen Teil des Plattierbehältera (1) Überstörmende Plattierlösung zum Vorratsbehälter (6) zurückführende Einrichtungen (4, 16).
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, d^3 die die Plattierlösung von ihrem Vorratsbehälter (6) zum unteren Teil des Plattierbehälters (1) oder des zu plattierenden Stapels von Gegenständen (22) fördernden Mittel eine Pumpe (12) von veränderlicher Förderleistung oder ein Strömungsregelventil (12a) aufweisen*·
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch ge-. kennzeichnet, daß im unteren Teil des Plattierbehälters

(1) oder am unteren Ende des aus den zu plattierenden Gegenständen (22) gebildeten Stapels eine das in der Verbundüberzugslösung .enthaltene Pulver gleichmäßig fein verteilende Platte (1a) angeordnet ist.

,pc Meissner

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