DE102009035660A1 - Process for the electrochemical coating of a workpiece - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrochemischen Beschichtung eines Werkstücks durch Abscheiden einer Aluminium enthaltenden Metallschicht aus einer ionischen Flüssigkeit, die Aluminiumionen umfasst, auf der Oberfläche des Werkstücks. Um Maßnahmen vorzuschlagen, die eine Verbesserung der Oberflächeneigenschaften eines mit Aluminium beschichteten Werkstücks ermöglichen, ist vorgesehen, dass die ionische Flüssigkeit Partikel enthält und diese Partikel in die Metallschicht eingelagert werden.The invention relates to a method for the electrochemical coating of a workpiece by depositing an aluminum-containing metal layer from an ionic liquid which comprises aluminum ions on the surface of the workpiece. In order to propose measures that enable an improvement in the surface properties of a workpiece coated with aluminum, provision is made for the ionic liquid to contain particles and for these particles to be embedded in the metal layer.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrochemischen Beschichtung eines Werkstücks.The The invention relates to a process for electrochemical coating a workpiece.

Elektrochemische Verfahren stellen eine der wichtigsten Möglichkeiten dar, Werkstücke mit metallischen Beschichtungen zu versehen. Hierbei wird das Werkstück in eine Beschichtungsflüssigkeit eingebracht, die Metallionen enthält. Die Flüssigkeit kann eine Schmelze eines Salzes des entsprechenden Metalls sein, häufig besteht sie allerdings aus einem geeigneten Lösemittel, in dem Ionen gelöst sind.electrochemical Processes are one of the most important ways of having workpieces to provide metallic coatings. Here, the workpiece is in a coating liquid introduced containing metal ions. The liquid can melt a salt of the corresponding metal, but it is often from a suitable solvent, dissolved in the ion are.

Die Beschichtungsflüssigkeit ist während des Beschichtens in einem Beschichtungsbehälter aufgenommen. Des Weiteren tauchen innerhalb des Behälters eine Elektrode zur Kontaktierung des Werkstücks sowie eine Gegenelektrode in die Beschichtungsflüssigkeit. Zum Beschichten wird eine Spannung zwischen Werkstück und Gegenelektrode gelegt. Die in der Beschichtungsflüssigkeit befindlichen Metallionen werden an der Oberfläche des Werkstücks elektrolytisch entladen, wodurch eine Metallschicht auf der Oberfläche abgeschieden wird. Hierbei bildet das Werkstück eine Kathode, an der die Metall-Kationen reduziert werden.The coating liquid is during the Coating received in a coating container. Furthermore dive inside the container an electrode for contacting the workpiece and a counter electrode in the coating liquid. For coating, a voltage is applied between the workpiece and the counter electrode. The in the coating liquid located metal ions become electrolytic on the surface of the workpiece discharged, thereby depositing a metal layer on the surface becomes. This forms the workpiece a cathode, where the metal cations are reduced.

Für zahlreiche Anwendungen ist eine Beschichtung mit Aluminium besonders vorteilhaft. Dies zum einen, weil eine Aluminiumoberfläche ein attraktives Aussehen besitzt, zum anderen weil Aluminium stabile Oxidschichten ausbildet, so dass eine Aluminiumbeschichtung ein darunter liegendes Metall vor Oxidation und Korrosion schützen kann.For many Applications, a coating with aluminum is particularly advantageous. This, on the one hand, because an aluminum surface has an attractive appearance on the other hand, because aluminum forms stable oxide layers, so that an aluminum coating is an underlying metal protect against oxidation and corrosion can.

Aufgrund seines niedrigen Normalpotentials von –1,66 V ist die Abscheidung von Aluminium aus wässriger Lösung nicht möglich, da stattdessen der im Wasser enthaltene Wasserstoff reduziert wird. Die Suche nach alternativen Lösemitteln, die eine Abscheidung von Aluminium ermögliche, führte zu den sogenannten ionischen Flüssigkeiten. Dies sind Salze, deren Schmelzpunkt unter 100°C, teilweise auch unter Raumtemperatur, liegt. Typische ionische Flüssigkeiten, die für elektrochemische Beschichtungsverfahren mit Aluminium in Frage kommen, sind Kombinationen bestimmter organischer Kationen mit Halogenidionen, beispielsweise 1-Ethyl-3-methylimidazoliumchlorid. In einer solchen Flüssigkeit lässt sich beispielsweise Aluminiumchlorid bei Raumtemperatur lösen. Die Lösung kann zur elektrochemischen Abscheidung von Aluminium benutzt werden.by virtue of its low normal potential of -1.66 V is the deposit of aluminum from aqueous solution not possible, because instead the hydrogen contained in the water is reduced. The search for alternative solvents, which allows a deposition of aluminum, led to the so-called ionic Liquids. These are salts whose melting point is below 100 ° C., sometimes even below room temperature, lies. Typical ionic liquids, the for electrochemical coating processes with aluminum come into question, are combinations of certain organic cations with halide ions, for example, 1-ethyl-3-methylimidazolium chloride. In such a liquid let yourself For example, dissolve aluminum chloride at room temperature. The solution can be used for electrochemical deposition of aluminum.

Mit der dargestellten Methode ist es möglich, metallische Werkstücke, wie z. B. Stahlschrauben, mit einer Aluminiumbeschichtung zu versehen. Allerdings sind hierbei die Oberflächeneigenschaften des Werkstücks durch diejenigen der Aluminiumschicht bestimmt, was für bestimmte Anwendungen nachteilig ist. So ist Aluminium mit einer Mohs-Härte von 2,75 eines der weichsten Metalle und somit gegenüber mechanischer Beschädigung anfällig. Auch die sich an Luft ausbildende, dünne Aluminiumoxidschicht bietet bei stärkeren Belastungen keinen ausreichenden Schutz. Daneben ist es z. B. für Teile wie Schrauben, Muttern, Scharniere etc. oft erwünscht, eine definierte Reibungszahl zu gewährleisten, die nach Bedarf eingestellt werden kann. Dies ist mit einer Aluminiumbeschichtung nicht möglich.With the illustrated method, it is possible to metallic workpieces, such as z. As steel screws to provide with an aluminum coating. However, here are the surface properties of the workpiece by those of the aluminum layer determines what is detrimental to certain applications is. So is aluminum with a Mohs hardness of 2.75 one of the softest metals and thus more mechanical damage susceptible. Also, the air-forming, thin aluminum oxide layer offers with stronger ones Stresses do not provide adequate protection. In addition, it is z. B. for parts like screws, nuts, hinges etc. often desired, a defined coefficient of friction to ensure, which can be adjusted as needed. This is with an aluminum coating not possible.

Es ist möglich, auf die Aluminiumschicht wiederum eine Beschichtung auf Basis eines organischen oder anorganischen Bindemittels aufzutragen, entweder als pulverförmiger oder flüssiger Lack. Eine solche Beschichtung kann ihrerseits wiederum die Aluminiumschicht schützen. Darüber hinaus kann man durch Schmiermittel wie Polytetraflourethylen, die dem Lack zugegeben werden, die tribologischen Eigenschaften der Oberfläche einstellen.It is possible, on the aluminum layer in turn a coating based on a organic or inorganic binder, either as powdered or more fluid Paint. Such a coating can in turn be the aluminum layer protect. About that In addition one can by lubricant such as Polytetraflourethylen, the be added to the paint, the tribological properties of surface to adjust.

Nachteilig ist hierbei zum einen, dass der Beschichtungsprozess durch das Auftragen des Lackes aufwändiger und teurer wird. Auch steht die zusätzliche Schicht dem generellen Bestreben, möglichst dünne Beschichtungen zu erzeugen, entgegen. Zudem ist die Haftung der Lackschicht auf der Aluminiumschicht mitunter nicht so gut wie die der Aluminiumschicht auf dem Substrat, was wiederum der langfristigen Beständigkeit der Beschichtung abträglich ist.adversely here is the one that the coating process by applying the paint more complex and becomes more expensive. Also, the additional layer is the general Strive for the thinnest possible coatings contrary to produce. In addition, the adhesion of the paint layer on the aluminum layer sometimes not as good as that of the aluminum layer on the substrate, which in turn ensures long-term stability the coating is detrimental.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, Maßnahmen vorzuschlagen, die eine Verbesserung der Oberflächeneigenschaften eines mit Aluminium beschichteten Werkstücks ermöglichen.The The object of the invention is therefore to propose measures that an improvement of the surface properties allow an aluminum coated workpiece.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1, eine Beschichtung für ein Werkstück nach Anspruch 15, ein Werkstück nach Anspruch 16, eine ionische Flüssigkeit nach Anspruch 17 sowie ein Verfahren nach Anspruch 18 oder 19.The Task is solved by a method according to claim 1, after a coating for a workpiece Claim 15, a workpiece according to claim 16, an ionic liquid according to claim 17 and a method according to claim 18 or 19.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur elektrochemischen Beschichtung eines Werkstücks wird eine Aluminium enthaltende Schicht aus einer ionischen Flüssigkeit, die Aluminiumionen umfasst, auf der Oberfläche des Werkstücks abgeschieden. Ein Beispiel für eine solche ionische Flüssigkeit ist die bereits oben erwähnte Lösung von Aluminiumchlorid in 1-Ethyl-3-methylimidazoliumchlorid (EMIMCl). Daneben können aber alle ionischen Flüssigkeiten eingesetzt werden, die aus dem Stand der Technik für die Abscheidung von Aluminium bekannt sind.At the inventive method for the electrochemical coating of a workpiece is an aluminum containing Layer of an ionic liquid, the aluminum ions is deposited on the surface of the workpiece. One example for such an ionic liquid is the already mentioned above solution of aluminum chloride in 1-ethyl-3-methylimidazolium chloride (EMIMCl). In addition, you can but all ionic liquids are used, which from the state of the art for the deposition of aluminum are known.

Als Werkstücke kommen primär Werkstücke mit einer metallischen Oberfläche in Frage, die durch die Aluminium enthaltende Schicht vor Korrosion geschützt wird. Der Begriff metallisch schließt hierbei sämtliche Metalle und Legierungen ein, insbesondere sämtliche Typen von Stählen. Es versteht sich für den Fachmann, dass eine Legierung nach dem Stand der Technik neben Metallen auch Halbmetalle oder Nichtmetalle, beispielsweise Silizium oder Kohlenstoff, umfassen kann. Es ist auch denkbar, dass es sich um ein Werkstück handelt, dass bereits eine Metallschicht aufweist, also z. B. vorab elektrochemisch beschichtet wurde. Neben metallischen Oberflächen kommen auch nichtmetallische Oberflächen in Frage, sofern diese leitfähig sind. Aus dem Stand der Technik sind z. B. leitfähige Kunststoffe sowie sogenannte organische Halbleiter bekannt, die eine hinreichende Leitfähigkeit aufweisen, um eine elektrochemische Beschichtung zu erlauben.As workpieces are primarily workpieces with a metallic surface in question, which is protected by the aluminum-containing layer from corrosion. The term metallic here includes all metals and alloys, in particular all types of steels. It will be understood by those skilled in the art that a prior art alloy may include metals as well as metals or non-metals, for example silicon or carbon. It is also conceivable that it is a workpiece that already has a metal layer, ie z. B. was previously electrochemically coated. In addition to metallic surfaces, non-metallic surfaces are also suitable, provided they are conductive. From the prior art z. As conductive plastics and so-called organic semiconductors are known, which have a sufficient conductivity to allow an electrochemical coating.

Erfindungsgemäß enthält die ionische Flüssigkeit Partikel. Der Begriff Partikel bezeichnet hier, entsprechend der gängigen Auffassung, kleine Festkörper, deren größte Ausdehnung höchstens 1 mm beträgt. Die Partikel können verschiedenste Formen haben, wie z. B. kugelförmig bzw. kugelähnlich, lamellenförmig, linsenförmig, polyedrisch oder nadelförmig sein. Grundsätzlich kann die Zusammensetzung der Partikel beliebig sein, allerdings sind solche Materialien bevorzugt, die keine Zersetzung in ionischen Flüssigkeiten zeigen, insbesondere nicht in diesen lösbar sind. Bevorzugte Materialen und Größen der Partikel werden weiter unten diskutiert.According to the invention contains the ionic liquid Particle. The term particle denotes here, according to the common View, small solids, their largest extent at the most 1 mm. The particles can have different shapes, such. B. spherical or ball-like, Laminate, lenticular, polyhedral or needle-shaped. in principle the composition of the particles can be arbitrary, however Such materials are preferred which do not decompose in ionic liquids show, in particular are not solvable in these. Preferred materials and sizes of Particles are discussed below.

Die erfindungsgemäß verwendete Flüssigkeit kann durch Zugabe von Partikeln zu einer ionischen Flüssigkeit, die Aluminiumionen umfasst, bereitgestellt werden. Alternativ kann eine ionische Flüssigkeit bereitgestellt werden, zu der Partikel hinzugegeben werden, wonach Aluminiumionen in der ionischen Flüssigkeit gelöst werden. Um die ionische Flüssigkeit vor Verunreinigung zu schützen, sollten die Partikel möglichst in reiner Form (also z. B. nicht als Paste o. Ä.) hinzugegeben werden. Bei ionische Flüssigkeiten, die gegenüber Wasser empfindlich sind, sollten die Partikel durch eine Trocknung von anhaftender Luftfeuchtigkeit gereinigt werden. Die Zugabe der Partikel kann vor Ort, unmittelbar vor dem Beschichten erfolgen, oder aber sie erfolgt werksseitig vorab, womit ein gebrauchsfertiges Beschichtungsbad zur Verfügung gestellt werden kann.The used according to the invention liquid can be converted to an ionic liquid by adding particles comprising aluminum ions. Alternatively, you can an ionic liquid be added to the particles are added, after which Aluminum ions are dissolved in the ionic liquid. To the ionic liquid to protect against pollution, the particles should be as possible in pure form (ie not as a paste, etc.). at ionic liquids, the opposite Water sensitive, the particles should be dried be cleaned from adhering air humidity. The addition of the Particles can be made on site, immediately before coating, or it is made in advance in the factory, making a ready-to-use Coating bath available can be made.

Bevorzugt sind die Partikel in der Flüssigkeit suspendiert, d. h. schweben gewissermaßen in ihr. Die Partikel werden im Rahmen des Abscheideprozesses in die Aluminium enthaltende Metallschicht eingelagert.Prefers if the particles are suspended in the liquid, d. H. float in a sense in her. The particles are in the context of the deposition process in embedded the aluminum-containing metal layer.

Der genaue Mechanismus der Einlagerung kann unterschiedlich sein. So kann ggf. das abgeschiedene Metall als eine Art „Bindemittel” fungieren, durch das zufällig in unmittelbarer Nähe der Oberfläche des Werkstücks befindliche Partikel an diese angebunden werden. Daneben ist es denkbar, dass Partikel auch elektrostatisch durch das bei der Abscheidung herrschende elektrische Feld zur Oberfläche des Werkstücks wandern, wo sie durch das abgeschiedene Metall angebunden werden. Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist allerdings unabhängig vom den der Einlagerung zugrunde liegenden Mechanismen. Jedenfalls bildet die auf dem Werkstück abgeschiedene Metallschicht eine Art Matrix, in die die Partikel eingebunden werden. Die Einlagerung kann hierbei unvollständig sein, d. h. es können z. B. Partikel aus der Oberfläche der Metallschicht herausragen, die somit nur zum Teil eingelagert sind.Of the exact mechanism of storage can be different. So Optionally, the deposited metal may act as a kind of "binder" by that happens close the surface of the workpiece Particles are attached to these. It is beside it conceivable that particles also electrostatically through during deposition ruling electrical field to the surface of the workpiece, where they are tethered by the deposited metal. The object However, the present invention is independent of the incorporation underlying mechanisms. In any case, the deposited on the workpiece forms Metal layer A kind of matrix into which the particles are bound. The storage may be incomplete, d. H. it can z. B. particles from the surface protrude from the metal layer, which thus only partially embedded are.

Durch die erfindungsgemäße Einlagerung von Partikeln ist es möglich, die Oberflächeneigenschaften der Metallschicht flexibel zu gestalten. Genauer gesagt, wird vorzugsweise durch das Einlagern der Partikel eine Oberflächeneigenschaft der Metallschicht eingestellt. Es ist somit möglich, auf die Oberflächeneigenschaft planmäßig und gezielt einzuwirken. Dies beruht zum einen darauf, dass normalerweise ein Teil der Partikel aus der Oberfläche der Metallschicht herausragt. Zum anderen können auch völlig in die Schicht eingelagerte Partikel Einfluss auf die Oberflächeneigenschaften haben, insbesondere wenn eine oberflächennahe Einlagerung erfolgt. Auch Partikel, die anfangs dicht unter der Oberfläche der Metallschicht liegen, können bei der Benutzung des Werkstücks durch Abrieb freigelegt werden und somit im Nachhinein die Eigenschaften der Oberfläche beeinflussen. Bevorzugte Möglichkeiten der Oberflächengestaltung werden weiter unten noch erläutert. Die Einlagerung während des Abscheideprozesses gewährleistet eine optimale Anbindung der Partikel an die Metallschicht und somit an die Oberfläche des Werkstücks.By the inventive storage of Particles it is possible the surface properties to make the metal layer flexible. More specifically, it is preferred by incorporating the particles, a surface property of the metal layer set. It is thus possible on the surface property on schedule and to act in a targeted manner. This is based on the fact that normally a part of the particles protrudes from the surface of the metal layer. For another also completely In the layer embedded particles influence on the surface properties have, especially if a near-surface storage takes place. Also Particles that are initially close to the surface of the metal layer, can when using the workpiece be exposed by abrasion and thus in retrospect, the properties the surface influence. Preferred options the surface design will be explained below. The storage during ensured the deposition process an optimal attachment of the particles to the metal layer and thus to the surface of the workpiece.

Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, dass die Oberflächengestaltung durch eine einzige Schicht möglich ist. Hierdurch entfällt ein zusätzlicher Beschichtungsschritt und es ist im Allgemeinen möglich, die Beschichtung dünner zu gestalten als bei herkömmlichen Verfahren, bei denen wenigstens eine weitere Schicht aufgetragen werden muss. Hierdurch werden Zeit, Kosten und Material eingespart. Es ist auch zu beachten, dass eventuelle Probleme der Haftung einer zusätzlichen Schicht auf der Metallschicht vermieden werden.One another advantage is the possibility that the surface design possible through a single layer is. This is eliminated an additional coating step and it's generally possible the coating thinner to shape as with conventional Method in which applied at least one further layer must become. This saves time, money and material. It is also to be noted that any problems of liability of a additional Layer on the metal layer can be avoided.

Besonders eignet sich das Verfahren zur Einlagerung von Hartstoffpartikeln. Hierbei wird durch die eingelagerten Partikel eine höhere effektive Härte der Beschichtung eingestellt. Die Aluminiumschicht, die die Matrix für die Partikel bildet, wird wirksam vor Abrasion geschützt. Dies ergibt sich daraus, dass – entweder von Anfang an oder nach Abrieb des darüberliegenden Aluminiums – Hartstoffpartikel aus der Oberfläche der Aluminiumschicht herausragen. Äußere abrasive Einflüsse wirken primär auf die Partikel ein, wodurch die Aluminiumschicht und somit im Weiteren auch dass darunterliegende Substrat geschützt ist.The process is particularly suitable for incorporation of hard material particles. In this case, a higher effective hardness of the coating is set by the embedded particles. The aluminum layer, which forms the matrix for the particles, is effectively protected from abrasion. This results from the fact that - either from the beginning or after abrasion of the overlying aluminum - hard material particles protrude from the surface of the aluminum layer. External abrasive influences act primarily on the particles, whereby the aluminum layer and thus in Wei The underlying substrate is also protected.

Solche Partikel weisen typischerweise eine Mohs-Härte von wenigstens 5, bevorzugt wenigstens 7, besonders bevorzugt wenigstens 9 auf. Vorteilhaft sind die Partikel ausgewählt aus Kieselsäure-, Aluminiumoxid-, Titanoxid-, Siliziumoxid-, Zirkoniumoxid-, Wolframcarbid-, Chromcarbid-, Borcarbid-, Siliziumnitrid-, Siliziumcarbid- und Diamantpartikeln sowie Mikroglashohlkugeln oder einer Mischung hieraus. Besonders vorteilhaft sind hierbei Titanoxidpartikel vom Rutil- oder Anatastyp. Diese bilden durch Photokatalyse an Licht Radikale, wie z. B. OH-Radikale aus Wasser, wodurch organische Substanzen zersetzt werden. Ein auf diese Weise beschichtetes Werkstück verfügt somit über eine Selbstreinigungsfähigkeit.Such Particulates typically have a Mohs hardness of at least 5, preferably at least 7, more preferably at least 9 on. Are advantageous the particles selected of silicic acid, Alumina, titania, silica, zirconia, tungsten carbide, Chromium carbide, boron carbide, silicon nitride, silicon carbide and diamond particles as well as hollow glass microspheres or a mixture of these. Particularly advantageous here Rutile or anatase type titanium oxide particles. These form through Photocatalysis of light radicals, such. B. OH radicals from water, whereby organic substances are decomposed. One in this way coated workpiece has thus over a self-cleaning ability.

Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn Partikel verwendet werden, die Schmiermittel umfassen. Solche Partikel können vollständig aus Schmiermittel bestehen oder auch teilweise, also z. B. einen Aluminiumoxid-Kern umfassen, der mit Schmiermittel beschichtet ist. Es versteht sich, dass der Begriff Schmiermittel hier solche Stoffe bezeichnet, die bei den Temperaturen, die für das Verfahren typisch sind, also z. B. zwischen 0°C und 100°C, fest sind. Der Einsatz von Schmiermittelpartikeln kann zum einen zur Einstellung einer vorgegebenen Reibzahl für Werkstücke wie z. B. Schrauben verwendet werden. Zum anderen können auch Schmiermittel mechanischen Beschädigungen des Werkstücks vorbeugen, da hierdurch Reibungskräfte, die oftmals Ursache von Beschädigungen sind, herabgesetzt werden können.Especially It is also advantageous if particles are used, the lubricant include. Such particles can Completely consist of lubricant or partially, so z. B. one Comprising alumina core coated with lubricant. It is understood that the term lubricant here such substances referred to at the temperatures that are typical for the process, ie z. Between 0 ° C and 100 ° C, are firm. The use of lubricant particles can on the one hand to Setting a given friction coefficient for workpieces such. B. screws used become. For another Also lubricants prevent mechanical damage to the workpiece since thereby frictional forces, the often cause of damage are, can be minimized.

Als Schmiermittel kommen sämtliche aus dem Stand der Technik bekannten Stoffe in Frage, so z. B. Halogenkohlenwasserstoffe, insbesondere Polytetrafluoroethylen (PTFE), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Tetrafuorethylen/Hexafluorpropylen-Copolymer (FEP), Perfluoralkoxy-Copolymer (PFA), Copolymer von Tetrafluorethylen mit perfluoriertem Propylen und Perfluoralkylvinylether (EPE), Copolymer aus Tetrafluorethylen und Perfluormethylvinylether (MFA), MoS₂, Bornitrid, Graphit, fluoriertes Graphit, Carnaubawachs, Polysulfone, Polyolefinharze, insbesondere Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP), Mischungen derselben oder eine Kombination hieraus.Suitable lubricants are all known from the prior art materials in question, such. Example, halogenated hydrocarbons, in particular polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), tetraflourethylene / hexafluoropropylene copolymer (FEP), perfluoroalkoxy copolymer (PFA), copolymer of tetrafluoroethylene with perfluorinated propylene and perfluoroalkyl vinyl ether (EPE), copolymer of tetrafluoroethylene and perfluoromethylvinylether (MFA ), MoS ₂ , boron nitride, graphite, fluorinated graphite, carnauba wax, polysulfones, polyolefin resins, especially polyethylene (PE) and polypropylene (PP), blends thereof or a combination thereof.

Bevorzugt finden bei dem vorliegenden Verfahren Partikel Verwendung, die Graphen, Kohlenstoffnanoröhren und/oder Fullerene umfassen. Die genannten Kohlenstoffmodifikationen können die Oberflächeneigenschaften der Metallschicht in verschiedener Weise positiv beeinflussen. So können sie z. B. aufgrund ihrer hohen mechanischen Stabilität die Metallschicht vor Abrieb schützen.Prefers find in the present method particles use, the graphene, Carbon nanotubes and / or fullerenes. The mentioned carbon modifications can the surface properties the metal layer positively influence in different ways. So can you z. B. due to their high mechanical stability, the metal layer from abrasion protect.

Es ist ausdrücklich auch vorgesehen, verschiedene Partikeltypen zu kombinieren. So kann ein Werkstück z. B. durch die kombinierte Einlagerung von Hartstoffpartikeln und Schmiermittelpartikeln besonders effektiv von Abrasion geschützt werden.It is explicit also intended to combine different types of particles. Thus, a workpiece z. B. through the combined storage of hard material particles and lubricant particles be particularly effectively protected from abrasion.

Die Größe der eingesetzten Partikel kann in einem relativ weiten Rahmen variiert werden. Hierbei ist allerdings zu beachten, dass zu große Partikel in die typischerweise einige Mikrometer dicken Metallschichten nicht gut eingebunden werden können, während zu kleine Partikel für die Einstellung der Oberflächeneigenschaften uneffektiv sein können. Daher ist es vorteilhaft, wenn Partikel verwendet werden, die eine größte Ausdehnung zwischen 10 nm und 10 μm, bevorzugt zwischen 50 nm und 5 μm, weiter bevorzugt zwischen 100 nm und 2 μm, besonders bevorzugt zwischen 500 nm und 1 μm aufweisen.The Size of used Particles can be varied within a relatively wide range. Here is However, to note that too large particles in the typically a few micrometers thick metal layers are not well integrated can while to small particles for the setting of the surface properties can be ineffective. Therefore It is advantageous if particles are used which have a maximum expansion between 10 nm and 10 μm, preferably between 50 nm and 5 μm, more preferably between 100 nm and 2 .mu.m, more preferably between 500 nm and 1 μm exhibit.

Falls Nanopartikel verwendet werden, also Partikel, deren Größe deutlich unter 1 μm liegt, werden diese bevorzugt auch in ionisch stabilisierter Form eingesetzt.If Nanoparticles are used, meaning particles whose size is distinct below 1 μm These are preferably also in ionically stabilized form used.

Vorteilhaft beträgt der der Massenanteil der Partikel zwischen 0,1% und 10%, bevorzugt zwischen 1% und 8%, weiter bevorzugt zwischen 2% und 5%, bezogen auf eine in der ionischen Flüssigkeit enthaltene Reaktivkomponente. Hierbei bezeichnet Reaktivkomponente den Teil der ionischen Flüssigkeit, der an der Abscheidung beteiligt ist. Liegt also z. B. eine Schmelze von EMIMCl vor, in der Aluminiumchlorid gelöst ist, so ist das Aluminiumchlorid die Reaktivkomponente. Niedrigere oder höhere Anteile innerhalb der ionischen Flüssigkeit können sich nachteilig auf den Anteil der Partikel innerhalb der abgeschiedenen Metallschicht auswirken. Um den strukturellen Zusammenhalt der Metallschicht nicht zu schwächen, sollte der Anteil der Partikel in der Schicht nicht zu groß sein. Andererseits kann ein zu geringer Anteil dazu führen, dass die Partikel die Oberflächeneigenschaften nicht mehr ausreichend beeinflussen.Advantageous is the mass fraction of the particles is between 0.1% and 10%, preferably between 1% and 8%, more preferably between 2% and 5% on one in the ionic liquid contained reactive component. Here denotes reactive component the part of the ionic liquid, who is involved in the deposition. So is z. B. a melt from EMIMCl, in which aluminum chloride is dissolved, the aluminum chloride is the Reactive component. Lower or higher proportions within the ionic liquid can adversely affects the proportion of particles within the deposited Impact metal layer. To the structural cohesion of the metal layer not to weaken the proportion of particles in the layer should not be too large. On the other hand, too low a proportion may cause the particles to have surface properties no longer influence sufficiently.

Oft unterliegen die beim vorliegenden Verfahren verwendeten ionischen Flüssigkeiten einem Absetzverhalten, das dazu führt, dass sich eine inhomogene Konzentration der abzuscheidenden Metallionen ausbildet. Dies kann das Abscheideergebnis nachteilig beeinflussen. Insbesondere kann es aber beim erfindungsgemäßen Verfahren dazu kommen, dass die Partikel nicht homogen in der ionischen Flüssigkeit suspendiert bleiben, sondern sich nach unten absetzen oder aufschwimmen, je nach dem, ob ihre Dichte größer oder kleiner als die der ionischen Flüssigkeit ist. Beide Effekte stehen im Allgemeinen einem kontrollierten Einlagerungsprozess entgegen. Um diesen Effekten entgegenzusteuern, ist es bevorzugt, dass vor, während und/oder nach dem Abscheiden ein Durchmischen der ionischen Flüssigkeit erfolgt. Hierdurch kann die ionische Flüssigkeit und insbesondere die Verteilung der Partikel innerhalb derselben effektiv homogenisiert werden.Often, the ionic liquids used in the present process are subject to a settling behavior that results in the formation of an inhomogeneous concentration of the metal ions to be deposited. This can adversely affect the deposition result. In particular, however, in the method according to the invention, it may happen that the particles do not remain homogeneously suspended in the ionic liquid, but settle down or float, depending on whether their density is greater or smaller than that of the ionic liquid. Both effects generally oppose a controlled storage process. To counteract these effects, it is preferred that before, during and / or after deposition a mixing of the ionic liquid he follows. Thereby, the ionic liquid and in particular the distribution of the particles within it can be effectively homogenized.

Ein Vermischen vor bzw. nach dem Abscheiden bietet den Vorteil, dass die durch das elektrische Feld induzierten Ionenströme, die den Abscheideprozess stützen, nicht von einer Bewegung der Flüssigkeit überlagert werden. Auch kann ein Durchmischen während des Abscheideprozesses dazu führen, dass Partikel schlechter an die Oberfläche angelagert werden, da sie fortgerissen werden, bevor eine Anbindung durch das abgeschiedene Metall erfolgen kann.One Mixing before or after the deposition offers the advantage that the induced by the electric field ion currents, the support the separation process, not superimposed by a movement of liquid become. Also, a mixing during the deposition process cause that particles are less attached to the surface, as they are be torn away before a connection through the secluded Metal can be done.

Andererseits kann es insbesondere dann, wenn der Abscheidevorgang lange dauert, die Partikel relativ groß sind und ihre Dichte die der ionischen Flüssigkeit deutlich übersteigt, vorteilhaft sein, auch während des Abscheidens eine Durchmischung durchzuführen, um die Partikelkonzentration einigermaßen homogen zu halten. Es ist selbstverständlich möglich, hierfür den Abscheidevorgang zu unterbrechen.on the other hand In particular, if the deposition process takes a long time, the particles are relatively large and their density significantly exceeds that of the ionic liquid, be beneficial, even while the separation to perform a mixing to the particle concentration fairly to keep homogeneous. It is of course possible for this the deposition process to interrupt.

Ein Durchmischen kann beispielsweise durch mechanische Rührer, durch Magnetrührer oder durch Schall, insbesondere Ultraschall, erfolgen. Es ist auch denkbar, dass der gesamte Beschichtungsbehälter, in dem sich die ionische Flüssigkeit befindet, gedreht (z. B. nach Art einer Betonmischmaschine) oder oszillierend hin und her bewegt wird, um eine Durchmischung der ionischen Flüssigkeit zu erreichen. Auch das in der ionischen Flüssigkeit befindliche Werkstück selbst kann zu diesem Zweck bewegt werden.One Mixing can for example by mechanical stirrer, through magnetic or by sound, in particular ultrasound. It is also conceivable that the entire coating container in which the ionic liquid located, turned (eg in the manner of a concrete mixer) or oscillating back and forth to a thorough mixing of ionic liquid to reach. Also the workpiece located in the ionic liquid itself can be moved for this purpose.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird ein Massenanteil, ein Volumenanteil und/oder eine Anzahl der Partikel in der ionischen Flüssigkeit überwacht. Da viele ionische Flüssigkeiten durchsichtig sind, kann eine solche Überwachung z. B. mit einem Nephelometer durchgeführt werden. Hierbei wird die Tatsache ausgenutzt, dass die Streuung von in die ionische Flüssigkeit eingestrahltem Licht durch die Anzahl der in ihr suspendierten Partikel verändert wird. Alternativ oder ergänzend können auch in einem kleinen Teilvolumen der Flüssigkeit Stichprobenzählungen der Partikel durchgeführt werden.In A preferred embodiment of the method is a mass fraction, monitored a volume fraction and / or a number of particles in the ionic liquid. Because many ionic liquids are transparent, such monitoring z. B. with a Nephelometer performed become. Here, the fact is exploited that the scatter from into the ionic liquid irradiated light by the number of particles suspended in it changed becomes. Alternative or supplementary can also in a small subvolume of liquid sample counts the particle carried out become.

Hierbei ist es auch möglich, z. B. spektroskopisch die Zusammensetzung einzelner Partikeln zu identifizieren, um so beim Einsatz verschiedenartiger Partikel eine separate Überwachung für die einzelnen Arten separat durchzuführen. Daneben sind auch andere Methoden zur Messung der Partikelzahl geeignet, die im Stand der Technik bekannt sind.in this connection it is also possible z. B. spectroscopically identify the composition of individual particles, so when using different types of particles a separate monitoring for the to carry out individual species separately. In addition, other methods for measuring the number of particles are suitable, which are known in the art.

Die Überwachung kann im einfachsten Fall manuell erfolgen. Bevorzugt ist allerdings eine automatische Überwachung. Hierbei kann die Überwachung auch zur automatischen Einstellung des Volumenanteils bzw. der Partikelzahl genutzt werden, wie nachfolgend noch erläutert wird. Es ist auch eine parallele Überwachung für unterschiedliche Bereiche der ionischen Flüssigkeit denkbar. Hierdurch ist es möglich, festzustellen, ob die Verteilung der Partikel zu inhomogen und somit ein Durchmischen notwendig ist.The supervision can be done manually in the simplest case. However, it is preferred an automatic monitoring. This can be the monitoring also for automatic adjustment of the volume fraction or the number of particles be used, as will be explained below. It is also one parallel monitoring for different Regions of the ionic liquid conceivable. This makes it possible determine if the distribution of particles is too inhomogeneous and therefore a mixing is necessary.

Um der Tatsache Rechnung zu tragen, dass die ionische Flüssigkeit Partikel durch Einlagerung in die Metallschicht verliert, ist es in einer Weiterbildung des Verfahrens vorgesehen, dass bei einem kontinuierlich genutzten Tauchbad zur Einstellung der Anzahl, des Massenanteils und/oder des Volumenanteils der Partikel der ionischen Flüssigkeit Partikel zugesetzt werden. Dies kann vor, während und/oder nach dem Abscheiden erfolgen. Da es schwierig ist, die Partikel so zuzugeben, dass sie von Anfang an gleichmäßig in der ionischen Flüssigkeit verteilt sind, wird hierbei bevorzugt auch ein Durchmischen der ionischen Flüssigkeit durchgeführt. Das Hinzugeben der Partikel kann aufgrund von Berechnungen oder Erfahrungswerten erfolgen. Besonders vorteilhaft wird es allerdings dynamisch in Abhängigkeit von den Ergebnissen der Überwachung von Volumenanteil bzw. Anzahl der Partikel durchgeführt. In diesem Fall bilden Überwachung und Ergänzung der Partikel Teile eines Regelkreises.Around to take into account the fact that the ionic liquid Particles are lost through incorporation into the metal layer in a development of the method provided that at a continuously used immersion bath to set the number of Mass fraction and / or the volume fraction of the particles of the ionic liquid Particles are added. This can be before, during and / or after the deposition respectively. Since it is difficult to adhere the particles so that they evenly in the beginning ionic liquid are distributed, this is preferably also a mixing of the ionic liquid carried out. The adding of the particles may be due to calculations or empirical values respectively. However, it will be particularly advantageous in dependence from the results of the surveillance carried out by volume fraction or number of particles. In In this case, make monitoring and supplement the particles parts of a control loop.

In einer Weiterentwicklung des Verfahrens umfasst die ionische Flüssigkeit Ionen wenigstens eines weiteren Elements, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Silizium, Eisen, Kupfer, Mangan, Magnesium, Chrom, Nickel, Zink, Blei und Titan. Während des Abscheidevorgangs wird in diesem Fall nicht reines Aluminium, sondern eine Aluminiumlegierung abgeschieden, so dass die Metallschicht neben Aluminium wenigstens eines der genannten Elemente enthält. Bevorzugt enthält die Aluminiumlegierung wenigstens 60 Gewichts-%, weiter bevorzugt wenigstens 70 Gewichts-%, besonders bevorzugt wenigstens 80 Gewichts-%, vorteilhaft wenigstens 90 Gewichts-% Aluminium.In A further development of the method comprises the ionic liquid Ions of at least one other element selected from the group consisting of silicon, iron, copper, manganese, magnesium, Chrome, nickel, zinc, lead and titanium. During the deposition process In this case, it is not pure aluminum but an aluminum alloy deposited so that the metal layer next to aluminum at least contains one of the mentioned elements. The aluminum alloy preferably contains at least 60% by weight, more preferably at least 70% by weight, more preferably at least 80% by weight, preferably at least 90% by weight aluminum.

Wie aus dem Stand der Technik bekannt, ist es auch bei der vorliegenden Erfindung oftmals vorteilhaft, die Oberfläche des Werkstücks vor dem Aufbringen der Metallschicht vorzubehandeln. Hierbei ist insbesondere ein Entfetten, Sandstrahlen, Kugelstrahlen, Phosphatieren oder in-situ elektrochemisches Ätzen (bzw. elektrochemisches Polieren) der Oberfläche denkbar.As Known from the prior art, it is also in the present Invention often advantageous, the surface of the workpiece before to pretreat the application of the metal layer. This is in particular degreasing, sandblasting, shot blasting, phosphating or in-situ electrochemical etching (or electrochemical polishing) of the surface conceivable.

Nach dem Aufbringen der Metallschicht sind noch weitere Verfahrensschritte möglich, durch die sich die Qualität der Beschichtung noch verbessern oder für bestimmte Anforderungen anpassen lässt. Zum einen kann die Aluminium enthaltende Metallschicht nachbehandelt werden, insbesondere durch Färben, Versiegeln oder Auftragen eines Topcoats.After applying the metal layer, further process steps are possible by which the quality of the coating can be improved or adapted to specific requirements. On the one hand, the aluminum-containing metal be treated, in particular by dyeing, sealing or applying a Topcoats.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lässt sich eine Beschichtung für ein Werkstück erzeugen, die eine durch elektrochemische Abscheidung erzeugte, Aluminium enthaltende Metallschicht auf der Oberfläche des Werkstücks umfasst. Erfindungsgemäß sind hierbei Partikel in die Metallschicht eingelagert.With the method according to the invention let yourself a coating for a workpiece generate a generated by electrochemical deposition, Aluminum containing metal layer on the surface of the workpiece includes. According to the invention here are Particles embedded in the metal layer.

Details der Erfindung werden im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Figur erläutert. Hierbei zeigtdetails The invention will be described below with reference to an embodiment explained with reference to the figure. This shows

1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Beschichtungsvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. 1 a schematic representation of an embodiment of a coating apparatus for performing the method according to the invention.

Stahlschrauben 100 sind zur Beschichtung mit Aluminium vorgesehen, wobei die Oberfläche der Aluminiumschicht durch Einlagerung von Siliziumkarbid-Partikeln 11 vor Abrieb geschützt werden soll.steel screws 100 are intended for coating with aluminum, wherein the surface of the aluminum layer by incorporation of silicon carbide particles 11 to be protected from abrasion.

Die Schrauben 100 werden gesandstrahlt und heißalkalisch entfettet. Anschließend erfolgt ein Spülvorgang mit Leitungswasser, gefolgt von einer anschließenden Trocknung mittels Heißluft. Die Schrauben 100 werden in eine luftdicht verschließbare Beschichtungskammer eingeschleust, innerhalb der eine Stickstoffatmosphäre mit einer relativen Restfeuchte von unter 0,1% herrscht.The screws 100 are sandblasted and degreased hot alkaline. This is followed by rinsing with tap water, followed by subsequent drying by means of hot air. The screws 100 are introduced into an airtight sealable coating chamber within which a nitrogen atmosphere with a relative residual moisture of less than 0.1% prevails.

In der Beschichtungskammer befindet sich die in 1 dargestellte Beschichtungsvorrichtung 1. Diese umfasst einen Behälter 2 aus Keramikmaterial, das gegenüber ionischen Flüssigkeiten unempfindlich ist. Im Betriebszustand ist der Behälter 2 mit einer Beschichtungsflüssigkeit 10 gefüllt, die aus einer Mischung aus EMIMCl und Aluminiumchlorid im Verhältnis 1,5:1 besteht.In the coating chamber is the in 1 illustrated coating device 1 , This includes a container 2 made of ceramic material that is insensitive to ionic liquids. In operation, the container is 2 with a coating liquid 10 filled, which consists of a mixture of EMIMCl and aluminum chloride in the ratio 1.5: 1.

In dem Behälter 2 ist eine Aufnahmevorrichtung 3 für die Schrauben 100 angeordnet. Die Aufnahmevorrichtung 3 ist zylindrisch-becherartig mit durchbrochener Wandung ausgebildet. Sie kann vertikal verfahren werden, daneben kann sie um ihre Symmetrieachse gedreht werden, deren Lage zur Senkrechten außerdem eingestellt werden kann. An der Innenseite weist die Aufnahmevorrichtung 3 eine Mehrzahl von Elektroden (nicht dargestellt) zur Kontaktierung der Schrauben 100 auf. Diese Elektroden sind über eine Spannungsquelle (ebenfalls nicht dargestellt) mit einer Gegenelektrode 4 aus hochreinem Aluminium verbunden, die von der Beschichtungsflüssigkeit 10 umspült ist.In the container 2 is a cradle 3 for the screws 100 arranged. The cradle 3 is cylindrical-cup-shaped with a broken wall. It can be moved vertically, besides it can be rotated about its symmetry axis, whose position can also be adjusted to the vertical. On the inside, the receiving device 3 a plurality of electrodes (not shown) for contacting the screws 100 on. These electrodes are via a voltage source (also not shown) with a counter electrode 4 Made of high purity aluminum, made by the coating liquid 10 is washed around.

In der Beschichtungsflüssigkeit 10 ist eine Vielzahl von Siliziumkarbid-Partikeln 11 suspendiert. Die näherungsweise kugelförmigen Partikel 11 haben einen mittleren Durchmesser von ca. 500 nm. Um ein Absetzen der Partikel 11 zu verhindern, wird die Beschichtungsflüssigkeit 10 kontinuierlich mittels eines Magnetrührers 5 durchmischt. Der Massenanteil der Partikel 11 bezogen auf die in der Beschichtungsflüssigkeit 10 enthaltene Reaktivkomponente beträgt 2%.In the coating liquid 10 is a variety of silicon carbide particles 11 suspended. The approximately spherical particles 11 have a mean diameter of about 500 nm. To settle the particles 11 to prevent the coating liquid 10 continuously by means of a magnetic stirrer 5 mixed. The mass fraction of the particles 11 based on the in the coating liquid 10 contained reactive component is 2%.

1 zeigt den Zustand der Vorrichtung während des Beschichtungsvorgangs. Die Schrauben 100 befinden sich in der Aufnahmevorrichtung 3, die sich in die Beschichtungsflüssigkeit 10 verfahren wurde und deren Achse ca. 45° gegenüber der Senkrechten verstellt ist. Während des Beschichtungsvorgangs wird die Aufnahmevorrichtung 3 mit ca. 5 U/min um ihre Symmetrieachse gedreht. Hierdurch erfolgt ein Umwälzen der Schrauben 100, womit gleich bleibende Kontaktstellen zwischen den Schrauben 100 vermieden werden. 1 shows the condition of the device during the coating process. The screws 100 are in the cradle 3 that is in the coating liquid 10 was moved and whose axis is about 45 ° relative to the vertical adjusted. During the coating process, the recording device 3 5 rpm about its symmetry axis. This results in a circulation of the screws 100 , which ensures consistent contact points between the screws 100 be avoided.

Zur Beschichtung wird mittels der Spannungsquelle zwischen die Elektroden in der Wandung und die Aluminiumelektrode 4 eine Spannung angelegt, wobei die Aluminiumelektrode 4 als Anode fungiert. Es erfolgt eine Abscheidung von Aluminium auf der Oberfläche der Schrauben 100, während sich kontinuierlich Aluminiumionen aus der Gegenelektrode 4 lösen, so dass die Aluminiumkonzentration in der Beschichtungsflüssigkeit 10 konstant bleibt.For coating, by means of the voltage source between the electrodes in the wall and the aluminum electrode 4 a voltage applied, the aluminum electrode 4 acts as an anode. There is a deposition of aluminum on the surface of the screws 100 while continuously aluminum ions from the counter electrode 4 Dissolve, so that the aluminum concentration in the coating liquid 10 remains constant.

Da eine Vielzahl von Partikeln 11 in der Beschichtungsflüssigkeit 10 suspendiert ist, befinden sich diese auch stets in der Nähe der Oberfläche der Schrauben 100, dort, wo die Abscheidung stattfindet. Daher wächst die sich bildende Aluminiumschicht um die oberflächennahen Partikel 11 herum und schließt diese ein. Es bildet sich daher auf den Schrauben 100 eine Aluminiumschicht, in die Siliziumkarbid-Partikel 11 eingelagert sind.Because a lot of particles 11 in the coating liquid 10 are suspended, they are always near the surface of the screws 100 , where the deposition takes place. Therefore, the forming aluminum layer grows around the near-surface particles 11 around and includes these. It therefore forms on the screws 100 an aluminum layer into the silicon carbide particles 11 are stored.

Da mittlere Abmessungen sowie Dichte der Partikel 11 bekannt sind, korrespondiert zu einem vorgegebenen Massenanteil eine bestimmte Partikelzahl. Diese wird überwacht, indem ein Testvolumen 6 von wenigen Kubikmillimetern in einer Ausnehmung der Behälterwandung untersucht wird. Die stark vergrößernde Optik einer Spezialkamera 7 ist auf das Testvolumen gerichtet. Da die Beschichtungsflüssigkeit 10 durchscheinend ist, können die Partikel 11 von der Kamera 7 erfasst werden. Eine an die Kamera 7 angeschlossene Bilderkennungssoftware führt hierbei regelmäßig Partikelzählungen durch. Wird hierbei festgestellt, dass die Partikelzahl einen vorgegebenen Sollwert dauerhaft unterschreitet, werden über eine Dosiervorrichtung 8 zusätzliche Partikel 11 aus einem Reservoir 9 in die Beschichtungsflüssigkeit 10 gegeben.Because average dimensions as well as density of the particles 11 are known, corresponds to a predetermined mass fraction of a certain particle number. This is monitored by a test volume 6 is examined by a few cubic millimeters in a recess of the container wall. The strong magnifying optics of a special camera 7 is focused on the test volume. As the coating liquid 10 translucent, the particles can 11 from the camera 7 be recorded. One to the camera 7 Connected image recognition software performs this regular particle counts. If it is found that the number of particles permanently falls below a predetermined setpoint value, this is done via a dosing device 8th additional particles 11 from a reservoir 9 in the coating liquid 10 given.

Nachdem eine Aluminiumschicht ausreichender Dicke abgeschieden wurde, wird die Spannungsquelle abgeschaltet und die Drehung der Aufnahmevorrichtung 3 angehalten. Die Aufnahmevorrichtung 3 wird vertikal aus der Beschichtungsflüssigkeit 10 verfahren und durch Veränderung ihrer Schrägstellung in einen Korb (nicht dargestellt) ausgekippt.After an aluminum layer ausrei Thender has been deposited, the power source is turned off and the rotation of the recording device 3 stopped. The cradle 3 becomes vertical from the coating liquid 10 method and tilted by changing their inclination in a basket (not shown).

Die Schrauben 100 weisen nunmehr eine antikorrosive Aluminiumschicht auf, die gegenüber Abrieb geschützt ist, da eine Vielzahl von Siliziumkarbid-Partikeln 11 aus der Oberfläche der Aluminiumschicht herausragen und so für eine erhöhte effektive Härte sorgen.The screws 100 now have an anti-corrosive aluminum layer, which is protected against abrasion, since a variety of silicon carbide particles 11 protrude from the surface of the aluminum layer and thus ensure increased effective hardness.

Die Schrauben 100 können, wie bereits dargestellt wurde, im Folgenden auf verschiedene Weise nachbehandelt werden. Daneben ist es auch möglich, vor dem Beschichtungsvorgang ein elektrochemisches Polieren der Schrauben 100 durchzuführen, indem man die Schrauben 100 als Anode schaltet.The screws 100 can, as already explained, be subsequently treated in various ways. In addition, it is also possible, before the coating process, an electrochemical polishing of the screws 100 perform by removing the screws 100 as the anode switches.

Claims (19)

Verfahren zur elektrochemischen Beschichtung eines Werkstücks durch Abscheiden einer Aluminium enthaltenden Metallschicht aus einer ionischen Flüssigkeit, die Aluminiumionen umfasst, auf der Oberfläche des Werkstücks, dadurch gekennzeichnet, dass die ionische Flüssigkeit Partikel enthält und diese Partikel in die Metallschicht eingelagert werden.A method of electrochemically coating a workpiece by depositing an aluminum-containing metal layer of an ionic liquid comprising aluminum ions on the surface of the workpiece, characterized in that the ionic liquid contains particles and these particles are incorporated into the metal layer. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Einlagern der Partikel eine Oberflächeneigenschaft der Metallschicht eingestellt wird.Method according to claim 1, characterized in that that the incorporation of the particles has a surface property the metal layer is adjusted. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Partikel verwendet werden, die eine Mohs-Härte von wenigstens 5, bevorzugt wenigstens 7, besonders bevorzugt wenigstens 9 aufweisen.Method according to claim 1 or 2, characterized that particles are used which have a Mohs hardness of at least 5, preferably at least 7, more preferably at least 9 have. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Partikel verwendet werden, die ausgewählt sind aus Kieselsäure-, Aluminiumoxid-, Titanoxidpartikeln, insbesondere vom Rutil- oder Anatastyp, Siliziumoxid-, Zirkoniumoxid-, Wolframcarbid-, Chromcarbid-, Borcarbid-, Siliziumnitrid-, Siliziumkarbid- und Diamantpartikeln sowie Mikroglashohlkugeln oder einer Mischung hieraus.Method according to claim 3, characterized using particles selected from silicic acid, alumina, Titanium oxide particles, in particular of the rutile or anatase type, silicon oxide, Zirconia, tungsten carbide, chromium carbide, boron carbide, silicon nitride, Silicon carbide and diamond particles and hollow glass microspheres or a mixture of these. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Partikel verwendet werden, die Schmiermittel umfassen, das vorzugsweise ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Halogenkohlenwasserstoffen, insbesondere Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Tetrafuorethylen/Hexafluorpropylen-Copolymer (FEP), Perfluoralkoxy-Copolymer (PFA), Copolymer von Tetrafluorethylen mit perfluoriertem Propylen und Perfluoralkylvinylether (EPE), Copolymer aus Tetrafluorethylen und Perfluormethylvinylether (MFA), MoS₂, Bornitrid, Graphit, fluoriertem Graphit, Carnaubawachs, Polysulfonen, Polyolefinharzen, insbesondere Polyethylen (PE), und Polypropylen (PP), Mischungen derselben oder einer Kombination hieraus.Method according to one of the preceding claims, characterized in that particles are used which comprise lubricants, which is preferably selected from the group consisting of halogenated hydrocarbons, in particular polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer (FEP), Perfluoroalkoxy copolymer (PFA), copolymer of tetrafluoroethylene with perfluorinated propylene and perfluoroalkyl vinyl ether (EPE), copolymer of tetrafluoroethylene and perfluoromethyl vinyl ether (MFA), MoS ₂ , boron nitride, graphite, fluorinated graphite, carnauba wax, polysulfones, polyolefin resins, in particular polyethylene (PE), and polypropylene (PP), mixtures thereof or a combination thereof. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel verwendet werden, die Graphen, Kohlenstoffnanoröhren und/oder Fullerene umfassen.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the particles are used, the graphs, Carbon nanotubes and / or fullerenes. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Partikel verwendet werden, die eine größte Ausdehnung zwischen 10 nm und 10 μm, bevorzugt zwischen 50 nm und 5 μm, weiter bevorzugt zwischen 100 nm und 2 μm, besonders bevorzugt zwischen 500 nm und 1 μm aufweisen.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that particles are used which have a greatest extent between 10 nm and 10 μm, preferably between 50 nm and 5 μm, more preferably between 100 nm and 2 .mu.m, more preferably between 500 nm and 1 micron. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine ionische Flüssigkeit verwendet wird, in der der Massenanteil der Partikel zwischen 0,1% und 10%, bevorzugt zwischen 1% und 8%, weiter bevorzugt zwischen 2% und 5%, bezogen auf eine in der ionischen Flüssigkeit enthaltene Reaktivkomponente, beträgt.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that an ionic liquid is used in the mass fraction of the particles is between 0.1% and 10%, preferably between 1% and 8%, more preferably between 2% and 5% on one in the ionic liquid contained reactive component is. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor, während und/oder nach dem Abscheiden ein Durchmischen der ionischen Flüssigkeit erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that before, during and / or after deposition mixing the ionic liquid he follows. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Massenanteil, ein Volumenanteil und/oder eine Anzahl der Partikel in der ionischen Flüssigkeit überwacht wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that a mass fraction, a volume fraction and / or a number of the particles in the ionic liquid is monitored. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung der Anzahl, des Massenanteils und/oder des Volumenanteils der Partikel der ionischen Flüssigkeit vor, während und/oder nach dem Abscheiden Partikel zugesetzt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that for setting the number, the mass fraction and / or the volume fraction of the particles of the ionic liquid, while and / or after precipitation particles are added. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine ionische Flüssigkeit verwendet wird, die Ionen wenigstens eines weiteren Elements, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Silizium, Eisen, Kupfer, Mangan, Magnesium, Chrom, Nickel, Zink, Blei und Titan, umfasst und dass eine Metallschicht abgeschieden wird, die wenigstens eines der genannten Elemente enthält.Method according to one of the preceding claims, characterized in that an ionic liquid is used which Ions of at least one other element selected from the group consisting silicon, iron, copper, manganese, magnesium, chromium, nickel, zinc, Lead and titanium, and that a metal layer is deposited, containing at least one of said elements. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Werkstücks vor dem Aufbringen der Metallschicht vorbehandelt wird, insbesondere durch Entfetten, Sandstrahlen, Kugelstrahlen, in-situ elektrochemisches Ätzen, Phosphatieren oder Aufbringen eines Haftvermittlers.Method according to one of the preceding Claims, characterized in that the surface of the workpiece is pretreated before the application of the metal layer, in particular by degreasing, sand blasting, shot peening, in-situ electrochemical etching, phosphating or applying an adhesion promoter. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Abscheiden der Metallschicht diese nachbehandelt wird, insbesondere durch Färben, Versiegeln oder Auftragen eines Topcoats.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that after depositing the metal layer this after-treatment, in particular by dyeing, sealing or application a topcoat. Beschichtung für ein Werkstück, umfassend eine durch elektrochemische Abscheidung erzeugte, Aluminium enthaltende Metallschicht auf der Oberfläche des Werkstücks, dadurch gekennzeichnet, dass Partikel in die Metallschicht eingelagert sind.Coating for a workpiece, comprising an aluminum produced by electrochemical deposition containing metal layer on the surface of the workpiece, characterized characterized in that particles are incorporated in the metal layer. Werkstück mit einer Beschichtung nach Anspruch 15.workpiece with a coating according to claim 15. Ionische Flüssigkeit, enthaltend Aluminiumionen, dadurch gekennzeichnet, dass die ionische Flüssigkeit Partikel enthält.Ionic liquid, containing aluminum ions, characterized in that the ionic liquid Contains particles. Verfahren zur Bereitstellung einer ionischen Flüssigkeit nach Anspruch 17 mit den Schritten: – Bereitstellen einer ionischen Flüssigkeit, die Aluminiumionen enthält – Zugabe von Partikeln zur ionischen FlüssigkeitProcess for providing an ionic liquid according to claim 17 with the steps: - Provide an ionic Liquid, containing the aluminum ions - Addition from particles to the ionic liquid Verfahren zur Bereitstellung einer ionischen Flüssigkeit nach Anspruch 17 mit den Schritten: – Bereitstellen einer ionischen Flüssigkeit – Zugabe von Partikeln zur ionischen Flüssigkeit – Lösen von Aluminiumionen in der ionischen FlüssigkeitProcess for providing an ionic liquid according to claim 17 with the steps: - Provide an ionic liquid - Addition from particles to the ionic liquid - To solve Aluminum ions in the ionic liquid

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