DD244574A1 - METHOD FOR PRODUCING CORROSION-RESISTANT WEAR-PROTECTION COATINGS - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung korrosionsbestaendiger Verschleissschutzschichten. Die Erfindung kann vorwiegend in der Hydraulikindustrie angewendet werden. Ziel der Erfindung ist es, mit geringem Aufwand und geringster Umweltbelastung Schichtsysteme herzustellen, die sowohl Korrosions- und Verschleissschutz gewaehrleisten, als auch hohe Lebensdauer bei Dehnung und schwingender Beanspruchung erreichen. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass auf den Grundwerkstoff eine dehnfaehige Nickelschicht als Zwischenschicht aufgebracht wird, die erfindungsgemaess eine Dehnung bis 28% besitzt.The invention relates to a method for producing corrosion-resistant wear protection layers. The invention can be applied predominantly in the hydraulic industry. The aim of the invention is to produce with little effort and lowest environmental impact layer systems that ensure both corrosion and wear protection, as well as achieve high life at stretch and vibratory stress. The invention is characterized in that an extensible nickel layer is applied to the base material as an intermediate layer, which according to the invention has an elongation of up to 28%.

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung korrosionsbeständiger Verschleißschutzschichten. Die Erfindung kann vorzugsweise in der Hydraulikindustrie angewendet werden, weiterhin in der Fahrzeugindustrie, im Schiffbau, im Textilmaschinenbau, in der polygraphischen Industrie und in der Nahrungs- und Genußmittelmaschinenindustrie.The invention relates to a method for producing corrosion-resistant wear protection layers. The invention may preferably be applied in the hydraulic industry, further in the automotive industry, shipbuilding, textile machinery, the printing industry, and the food and beverage machine industry.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Bekannt sind elektrolytisch hergestellte Schichtsysteme aus Halbglanznickel mit anschließend aufgebrachter Chromschicht, zum Zwecke des Korrosions- und Verschleißschutzes. Bekannt sind weiterhin Schichtsysteme, bei denen auf 5μ.ηη bis 30jum dicke elektrolytisch abgeschiedene Nickelschichten, die Druckeigenspannungen von 20 MPa bis 60 MPa aufweisen, elektrolytisch Chromschichten von 10/u.m ^8 40μιη aufgebracht werden. Dabei werden die Druckeigenspannungen in den Nickelschichten durch Zugabe von Gemischen organischer Glanzbildner, die spannungsmindernde Zusätze enthalten, erzeugt (DD-WP 219803).Known are electrolytically produced layer systems of semi-bright nickel with subsequently applied chromium layer, for the purpose of corrosion and wear protection. Layer systems are also known in which electrolytically deposited chromium layers of 10 μm-8 μm are applied to 5 μm thick to 30 μm thick electrolytically deposited nickel layers having compressive stresses of 20 MPa to 60 MPa. The residual compressive stresses in the nickel layers are produced by adding mixtures of organic brighteners which contain stress-reducing additives (DD-WP 219803).

Nachteile dieser Verfahren sind die hohen Aufwendungen für die Herstellung der Nickelzwischenschichten durch den Verbrauch an organischen Chemikalien sowie die geringe Dehnbarkeit der Schichten gegenüber dem unbeschichteten Grundwerkstoff. Weiterhin sind für gleichzeitigen Korrosions- und Verschleißschutz Doppelhartchromverfahren und Polyhartchromverfahren bekannt. Beim Doppelhartchromverfahren wird auf eine untere Chromschicht aus einem Heißchromelektrolyten, die den Korrosionsschutz übernehmen soll, eine zweite Chromschicht aus einem Kaltchromelektrolyten zum Verschleißschutz aufgebracht. Das Polyhartchromverfahren arbeitet mit einem ähnlichen Schichtaufbau, wobei aber die 2 Schichten aus einem Elektrolyten durch Änderung der Beschichtungsbedingungen abgeschieden werden. Nachteile dieser Verfahren sind die höheren Aufwendungen für den Umweltschutz durch die größeren Chromschichtdicken, höhere Kosten für die Verchromung sowie ebenfalls die geringere Dehnbarkeit der Schichten.Disadvantages of these methods are the high costs for the production of nickel intermediate layers due to the consumption of organic chemicals and the low stretchability of the layers compared to the uncoated base material. Furthermore, double hard chromium processes and poly hard chromium processes are known for simultaneous corrosion and wear protection. In the case of the double-hard chrome method, a second chromium layer made of a cold-chromium electrolyte is applied to a lower chromium layer made of a hot-chromium electrolyte, which is to take over the corrosion protection, for wear protection. The polychromic process uses a similar layer structure, but the two layers are deposited from an electrolyte by changing the coating conditions. Disadvantages of these methods are the higher environmental protection costs due to the greater chromium layer thicknesses, higher costs for the chrome plating as well as the lower extensibility of the layers.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung ist es, mit geringem Aufwand und geringster Umweltbelastung Schichtsysteme herzustellen, die sowohl Korrosions- und Verschleißschutz gewährleisten, als auch hohe Lebensdauer bei Dehnung und schwingender Beanspruchung erreichen.The aim of the invention is to produce with little effort and minimum environmental impact layer systems that ensure both corrosion and wear protection, as well as achieve a long service life in terms of elongation and oscillatory stress.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung korrosionsbeständiger Verschleißschutzschichten zu entwickeln, die das beschichtete Bauteil gegen komplexe Beanspruchung hinsichtlich korrosiver Einwirkung, Verschleißbeanspruchung, Beanspruchung auf Dehnung und/oder schwingende Belastung schützen.The invention has for its object to develop a method for producing corrosion-resistant wear protection layers that protect the coated component against complex stress in terms of corrosive action, wear stress, strain on strain and / or vibratory load.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß auf den Grundwerkstoff zunächst eine gut dehnfähige Nickelschicht aus an sich bekannten Elektrolyten mit einer Dehnung bis 28% (Meßwerte ohne Verbund zum Grundwerkstoff ermittelt) aufgebracht wird, die nach einer mechanischen Zwischenbehandlung (z. B. Polieren) mit einer Chromschicht zur Erhöhung der Verschleißbeständigkeit beschichtet wird. Die mechanische Zwischenbehandlung verbessert den Schichtverbund durch Verquetschen von Defektstellen (Korrosionsschutzwirkung), Aktivierung der Oberfläche (Haftungsverbesserung) und Angleichung des elastisch-plastischen Verhaltens der Nickelzwischenschicht an die Chromschicht.According to the invention, this object is achieved by initially applying to the base material a well-stretchable nickel layer of known electrolytes having an elongation of up to 28% (measured values without bonding to the base material), which after a mechanical intermediate treatment (eg polishing). is coated with a chromium layer to increase the wear resistance. The mechanical intermediate treatment improves the composite by crimping defects (corrosion protection effect), activation of the surface (adhesion improvement) and equalization of the elastic-plastic behavior of the intermediate nickel layer to the chromium layer.

Zur Herstellung der dehnfähigen Nickelschicht werden dabei Nickelelektrolyte folgender Zusammensetzung eingesetzt:To produce the expandable nickel layer, nickel electrolytes of the following composition are used:

Nickelgehalt 40g/l bis 60g/l als Nickelsulfat und Nickelchlorid,Nickel content 40g / l to 60g / l as nickel sulphate and nickel chloride,

Chloridgehalt 8g/l bis 12g/l als Natriumchlorid oder Nickelchlorid undChloride content 8g / l to 12g / l as sodium chloride or nickel chloride and

Borsäure 25g/l bis 40g/l ohne Zusatz organischer Verbindungen,Boric acid 25g / l to 40g / l without added organic compounds,

wobei der Elektrolyt beim Auftreten anorganischer Verunreinigungen gereinigt werden muß.wherein the electrolyte must be cleaned when inorganic contaminants occur.

Die Beschichtungsbedingungen betragen dabei:The coating conditions are:

pH-Wert 3 bis 4,2; Elektrolyttemperatur 40⁰C bis 50⁰C; Stromdichte 1 A/dm² bis 5 A/dm².pH 3 to 4.2; Electrolyte temperature 40 ^° C. to 50 ^° C.; Current density 1 A / dm ² to 5 A / dm ² .

Der Hauptvorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß neben dem Korrosions- und Verschleißschutz die Schichten auch gegen mechanische und schwingende Beanspruchung bei vergleichsweise geringem Herstellungsaufwand beständigThe main advantage of the solution according to the invention is that in addition to the corrosion and wear protection, the layers also resistant to mechanical and vibratory stress at relatively low cost

Die Erfindung soll nachstehend an folgendem Ausführungsbeispiel erläutert werden:The invention will be explained below with reference to the following embodiment:

Auf Kolbenstangen aus unlegiertem Stahl wird einegal Ni25Cr7 Schicht aufgebracht. Die Kolbenstangen werden dazu in bekannterWeise entfettet und vorbehandelt und anschließend in einem zusatzfreien Elektrolyten mit einem Nickelgehalt von 50g/l bis 60g/l als Nickelsulfat, einem Chloridgehalt von 8g/l bis 10g/l als Natriumchlorid und 30g/l bis 35g/l Borsäure bei einem pH-Wert von 3,5 bis 4,2, einer Temperatur von 45°C bis 50⁰C und einer Stromdichte von 2 A/dm² bis 4 A/dm² mit einer Schichtdicke von 25μ,ιη galvanisch vernickelt. Nach dem Trocknen werden die Teile mechanisch poliert und anschließend nach bekannter Vorbehandlung mit einer Schichtdicke von 7/zm verchromt.On carbon steel piston rods, a gallon Ni25Cr7 layer is applied. The piston rods are degreased in a known manner and pretreated and then in an additive-free electrolyte with a nickel content of 50g / l to 60g / l as nickel sulfate, a chloride content of 8g / l to 10g / l as sodium chloride and 30g / l to 35g / l boric acid at a pH of 3.5 to 4.2, a temperature of 45 ° C to 50 ⁰ C and a current density of 2 A / dm ² to 4 A / dm ² with a layer thickness of 25μ, ιη galvanically nickel-plated. After drying, the parts are mechanically polished and then chrome plated according to known pretreatment with a layer thickness of 7 / zm.

Claims (3)

Erfindungsanspruch:Invention claim: 1. Verfahren zur Herstellung korrosionsbeständiger Verschleißschutzschichten, gekennzeichnet dadurch, daß auf den Grundwerkstoff zunächst eine dehnfähige Nickelschicht mit Dehnungen bis zu 28% aus an sich bekannten Elektrolyten aufgebracht wird und anschließend eine elektrolytisch abgeschiedene Chromschicht die äußere Schicht bildet.1. A process for producing corrosion-resistant wear protection layers, characterized in that on the base material initially a stretchable nickel layer with strains up to 28% of known electrolytes is applied and then an electrolytically deposited chromium layer forms the outer layer. 2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen der Vernicklung und der Verchromung eine mechanische Zwischenbehandlung durchgeführt wird.2. The method according to item 1, characterized in that between the nickel plating and the chrome plating, a mechanical intermediate treatment is performed. 3. Verfahren nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß die mechanische Zwischenbehandlung ein mechanischer Poliervorgang ist.3. The method according to item 2, characterized in that the mechanical intermediate treatment is a mechanical polishing process.