DE1621206B2 - Verfahren zur beschichtung gleitend reibend auf verschleiss beanspruchter werkstuecke - Google Patents

Verfahren zur beschichtung gleitend reibend auf verschleiss beanspruchter werkstuecke

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Description

Es ist seit längerem bekannt, daß man metallische oder nicht metallische Feststoffe verschiedensten Elektrolyten, z. B. elektrolytischen Nickelbädern, zusetzen kann und daß diese während der Elektrolyse in den Niederschlag mit eingelagert werden können.
Durch die Inkorporation von Feststoffteilchen können die physikalischen, chemischen und elektrochemischen Eigenschaften des abgeschiedenen Metalls erheblich beeinflußt werden, beispielsweise Härte, Verschleißfestigkeit, Reibungskoeffizient, Temperaturbeständigkeit, Oxydationsbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Reflexionseigenschaften, Glanz.
Nach diesem Verfahren hergestellte Metallüberzüge haben jedoch den Nachteil, daß bei dickeren Schichten, wie sie für technische Zwecke angewendet werden, selbst nach Anwendung von gerichteten Innenanoden aufwendige Nachbearbeitungsprozesse, wie Schleifoperationen, erforderlich sind.
Ebenfalls bekannt sind Bäder oder Verfahren zur stromlosen Abscheidung von Metallniederschlägen.
In der Literatur wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die stromlosen Bäder von allen Verunreinigungen durch Feststoffteilchen freizuhalten seien, da sie sich anderenfalls infolge Keimbildung zersetzen würden.
Es hat sich nun überraschenderweise gezeigt, daß stromlosen Bädern eine Reihe von unlöslichen bzw. schwerlöslichen Teilchen entsprechender Reinheit und beträchtlicher Teilchengröße zugesetzt werden können, die in den Niederschlag eingebaut werden. Diese Teilchen können im Bad z. B. durch Rühren, Umpumpen, Einleiten von Gasen (z. B. Luft, Stickstoff) oder Warenbewegung in Suspensionen gehalten werden.
Inzwischen ist ein stromloser Nickel-Elektrolyt in der Literatur bekanntgeworden, dem kleine Feststoffpartikelchen zugesetzt werden sollen zwecks Abscheidung einer dünnen Nickelschicht. Nach einer Verchromung soll eine mikroporöse Chromschicht' erzielt werden, um eine gesteigerte Korrosionsschutzwirkung des Niederschlages zu erreichen. DL-Patentschrift DDR 41 406).
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die »stromlose« Abscheidung verhältnismäßig dicker »dispersionsgehärteter« Metallüberzüge. Der Ausdruck »stromlose Abscheidung«, wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf die Abscheidung von Metallüberzügen ohne äußere Stromquelle, vorzugsweise durch chemische Reduktion.
Als »dispersionsgehärtet« bezeichnen wir Metall-. überzüge, in die bei der Abscheidung inerte Feststoffteilchen eingebettet wurden. Dabei können diese Teilchen vom Metall teilweise oder vollkommen eingeschlossen sein.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, auch relativ große Partikelchen (0,01 bis 100 Mikron) stromlos arbeitenden Bädern zuzusetzen und die entsprechenden Abscheidungen auch im kontinuierlichen Betrieb zu erhalten, so daß z. B. Niederschläge zwischen 5 und 200 Mikron erhalten werden können. Diese dispersionsgehärteten Metallüberzüge haben gegenüber den elektrolytisch hergestellten den Vorteil, daß die Maßhaltigkeit bis zur vollen Schichtstärke erhalten bleibt und eine Bearbeitung der Schichten nach der Abscheidung gänzlich entfallen bzw. auf ein Minimum beschränkt werden kann.
Ein weiterer Vorteil der stromlos abgeschiedenen, dispersionsgehärteten Metallüberzüge ist der, daß die Schichten, die durch die Einlagerung der Feststoffteilchen in den meisten Fällen schon eine Härtesteigerung erfahren haben, durch Temperatureinwirkung noch weiter gehärtet werden können (1000 bis 1100 HV). Solche Härten können bei elektrolytisch abgeschiedenen Schichten nicht erreicht werden.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können vorteilhaft alle Teile behandelt werden, die in der Praxis gleitend beansprucht werden, z. B. Gleitlager, ίο Motorengehäuse, Wellen.
Als Matrix kann beispielsweise verwendet werden:
Tabelle I
Abgeschieden aus1) I. Nickel
a) 30 g/l Nickelchlorid 15 g/l Natriumacetat 10 g/l Natriumhypophosphit pH 4
95°C
b) 30 g/l Nickelsulfat 100 g/l Natriumcitrat 50 g/l Ammoniumchlorid
10 g/l Natriumhypophosphit pH 8 bis 10
95° C
c) 30 g/l Nickelchlorid 10 g/l Natriumcitrat 20 g/l Natriumacetat 20 g/l Natriumsuccinat 3 ml/1 N-Diäthylborazan 0,01 g/l Bleichlorid pH 50 ml/1 Methanol 65° C
II. Kupfer
a) 20 g/l Kupfersulfat 100 g/l Triäthanolamin
(oder Seignettesalz bzw. EDTA als Komplexbildner) 20 ml/1 Formaldehyd pH 12,5
25° C
III. Kobalt
a) 35 g/l Kobaltchlorid 20 g/l Natriumacetat 10 g/l Natriumhypophosphit pH 4,5
95°C
b) 30 g/l Kobaltsulfat . ' 110 g/l Natriumcitrat 45 g/l Ammoniumchlorid
12 g/l Natriumhypophosphit pH 9
950C
IV. Nickel/Kobalt
a) 20 g/l Nickelchlorid 10 g/l Kobaltchlorid 20 g/l Natriumcitrat 10 g/l Natriumhypophosphit pH 4,2
95°C
') In diesen Grundlösungen sind Feststoffe nach Tabelle II suspendiert. Außerdem können Glanzbildner zugesetzt werden.
b) 25 g/l Nickelsulfat g/l Kobaltchlorid g/l Ammoniumchlorid g/l Natriumhypophosphit ' pH 9,5
95°C
Als Feststoffe können z. B. allein oder in Kombination verwendet werden:
Tabelle II
Kaolin, Glasmehl, Talkum, Graphit, Kunststoffe, Diamant.
Oxide, Carbide, Nitride, Boride, Suizide, Sulfide, Silikate, Sulfate, Carbonate, Phosphate, Oxalate, Fluoride von
Aluminium, Bor,
Chrom, Hafnium, Molybdän, Silizium, Titan, Tantal, Vanadin, Wolfram, Zirkon, Nickel, Magnesium,
Calcium,
Barium,
Strontium,
Cer,
Eisen,
Mangan.
Der Durchmesser der Feststoffteilchen kann je nach Verwendungszweck der Niederschläge in der Größenordnung von 0,01 bis 100 Mikron liegen.

Claims (6)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Beschichtung gleitend, reibend, auf Verschleiß beanspruchter Werkstücke, d adurch gekennzeichnet, daß einem stromlosen Metallisierungsbad darin unlösliche bzw. schwerlösliche Feststoffteilchen in Korngrößen von 0,01 bis 100 Mikron zugesetzt sind, die in den Metaliniederschlag mit eingelagert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffteilchen durch Bewegung in Suspension gehalten werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn-, zeichnet, daß ein stromloses Nickelbad Verwendung findet.
4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein stromloses Kobaltbad verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein stromloses Nickel-Kobalt-Legierungsbad verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein stromloses Kupferbad Verwendung findet.
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