DE19920394A1 - Legierungsbeschichtung von Grauguß - Google Patents
Legierungsbeschichtung von GraugußInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein galvanotechnisches Bad zur Beschichtung von Gußteilen, insbesondere die Verwendung eines Polyethylenimins und von N-Benzyl-nicotinat-betain im alkalischen Bad.
Description
Die Erfindung betrifft eine galvanotechnische Beschichtung von Gußteilen,
insbesondere Graugußteilen.
Zur Oberflächenbehandlung, insbesondere als Korrosionsschutz werden
Gußteile mit verschiedenen Legierungen, wie beispielsweise einer Zink-
Nickel-Legierung galvanotechnisch beschichtet. Die Direktbeschichtung des
Gußkörpers findet im Stande der Technik ausschließlich im sauren Bereich
statt. Versuche mit alkalischen Bädern haben gezeigt, daß sich keine befrie
digende Metallabscheidung auf der Graugußoberfläche erreichen läßt.
Saure Zink-Nickel-Legierungs-Elektroplattierungsverfahren arbeiten mit sau
rem Elektrolytbad wie Sulfatbad, Chloridbad, Acetatbad oder Sulfamatbad.
Ein solches Bad ist in der japanischen Offenlegungsschrift 58-39236
beschrieben. Nachteilig bei derartigen sauren Bädern ist die schlechtere
Metallverteilung und die starke Korrosionswirkung des Elektrolyten auf die
galvanische Anlage und das Umfeld.
Zwar sind auch verschiedene alkalische Beschichtungssysteme bekannt, wie
beispielsweise in der US-Patentschrift 3 681 211, der deutschen Offenle
gungsschrift 37 12 511 oder in der US-Patentschrift 4 222 829 beschrieben,
doch hat sich in der Praxis gezeigt, daß sich solche Bäder nicht für die
Beschichtung von Gußteilen einsetzen lassen, da keine ausreichende
Metallabscheidung stattfindet.
Um alkalische Beschichtungssysteme dennoch nutzen zu können, ist es
üblich, Gußteile zunächst im sauren Bad vorzuverzinken, um dann eine
Legierungsschicht, wie beispielsweise Zink-Nickel im alkalischen Bereich,
auf die Zinkzwischenschicht abzuscheiden.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein galvanotechnisches
Beschichtungsverfahren für Gußteile, insbesondere Graugußteile zu schaf
fen, mit dem ein Direktauftrag einer galvanischen Schicht im alkalischen Bad
möglich ist.
Die Erfindung löst die Aufgabe mit einem System gemäß Anspruch 1.
Durch die Verwendung eines Bades mit N-Benzyl-nicotinat-betain in Verbin
dung mit einem Polyethylenimin wird eine erhebliche Verbesserung der
Beschichtungsqualität der Gußteile erreicht.
Die Erfindung ermöglicht damit eine alkalische Direktbeschichtung von
Gußteilen mit Zn, ZnFe; ZnNi, ZnCo, ZnSn, ZnMn oder ähnlichen Legierun
gen.
Insbesondere durch die Verwendung von N-Benzyl-nicotinat-betain in einer
Größenordnung zwischen 0,01 bis 20 g/l ist eine Zink-Nickel-Schicht mit
homogener Nickelverteilung auf dem Gußkörper möglich. Vorzugsweise wird
als Komplexbildner Polyethylenimin und insbesondere Tetraethylenpentamin
eingesetzt, um eine Komplexierung der Ionen im Bad zu erreichen. Ähnliche
Ergebnisse lassen sich auch mit anderen Homologen, wie Triethylentetramin
oder Pentaethylenhexamin erreichen.
Das erfindungsgemäße Bad wird bevorzugt mit unlöslichen Nickelanoden
betrieben.
Ferner ist es von besonderem Vorteil, wenn die Anode des Bades von dem
alkalischen Elektrolyten getrennt ist. Dies kann beispielsweise mittels einer
Ionenaustauschermembran verwirklicht werden. Eine entsprechende Vor
richtung ist in der deutschen Offenlegungsschrift 198 34 353 beschrieben,
die hiermit Bestandteil der vorliegenden Anmeldung wird. Mit Hilfe der Mem
bran werden unerwünschte Nebenreaktionen, insbesondere eine Zyanidbil
dung, vermieden. Das Vermeiden des Zyanids besitzt dabei nicht nur
umwelttechnische Vorteile, sondern darüber hinaus auch eine Auswirkung
auf die Leistungsfähigkeit des Bades, da eine Komplexierung von
Zink/Nickel durch Zyanid vermieden wird und sich die übliche kompensie
rende Nachgabe von Nickel erübrigt.
Die bei herkömmlichen Bädern zu beobachtende Wasserstoffbildung bei
gleichzeitiger unzureichender Beschichtung wird in diesem Verfahren stark
reduziert, was zu einer weiteren Qualitätserhöhung und einem besonders
gleichmäßig beschichteten Gußkörper führt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels des
näheren erläutert.
Zunächst wird eine Vorbehandlung des Gußkörpers mit einem oder mehre
ren der folgenden Schritte durchgeführt, die die Qualität der Beschichtung
zusätzlich verbessern:
- 1. Ultraschall-Heißentfettung,
- 2. Heißentfettung,
- 3. kathodischer Strom in der elektrolytischen Entfettung.
Die daran anschließende Oberflächenbehandlung kann mit einem Bad der
folgenden Zusammensetzung durchgeführt werden:
Badtemperatur: 35 +/- 1°C
Anoden: Nickel
Nickel im Niederschlag: 12 bis 16% Nickel
Kathodische Stromdichte: 0,1 bis 8 A/dm2
Kathodische Stromausbeute: 40 bis 90%.
Anoden: Nickel
Nickel im Niederschlag: 12 bis 16% Nickel
Kathodische Stromdichte: 0,1 bis 8 A/dm2
Kathodische Stromausbeute: 40 bis 90%.
Das Aussehen und die Nickelverteilung in Abhängigkeit der Stromdichte ent
sprechen einer technischen Beschichtung des Gußkörpers. Die Zugabe der
Beschichtungsmetalle erfolgt durch Auflösen von Zink, Zinkoxid und/oder
Zinksalze und Zugabe von Nickelsalzen, wie Nickelsulfat, Nickelsulfamat
und/oder Nickelchlorid. Unter Verwendung von Tetraethylenpentamin wird
eine Stromausbeute von 40 bis 90% je nach Zinkgehalt erreicht.
Durch die Zugabe von N-Benzyl-nicotinat-betain wird eine optisch
anspruchsvolle Glanzwirkung bei homogener Nickelverteilung auf dem Guß
körper erzielt.
Das beschriebene Bad läßt sich als Trommel oder Gestellbad einsetzen. Bei
einem besonders bevorzugten Galvanikbad wird mit einem Zink-Nickel-Ver
hältnis von 5 : 1 bei beispielsweise 10 g/l Zink zu 2 g/l Nickel oder 4 g/l Zink zu
0,8 g/l Nickel gearbeitet. Die Zinkkonzentration sollte dabei 4 g/l nicht unter
schreiten. Als bevorzugter Bereich der Verwendung von Tetraethylenpen
tamin und/oder anderen homologen Polyethylenaminen wird eine Konzen
tration von 4 bis 200 g/l gewählt. Die bevorzugte NaOH-Konzentration liegt
zwischen 75 und 200 g/l.
Claims (12)
1. Galvanotechnisches Bad zur Beschichtung von Gußteilen, gekenn
zeichnet durch die Verwendung eines Polyethylenimins und von N-
Benzyl-nicotinat-betain im alkalischen Milieu.
2. Bad nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine unlösliche
Nickelanode.
3. Bad nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Verwendung
von Tetraethylenpentamin als Polyethylenimin-Zusatz.
4. Bad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet
durch die Verwendung von Triethylentetramin, Tetraethylenpentamin
oder Pentaethylenhexamin.
5. Bad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Anode von dem alkalischen Elektrolyten durch eine
Membran getrennt ist.
6. Bad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet
durch ein Zink-Nickel-Verhältnis von 5 : 1.
7. Bad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet
durch eine Polyethyleniminkonzentration von 4 bis 200 g/l.
8. Bad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet
durch eine NaOH-Konzentration von 50 bis 250 g/l.
9. Verfahren zur Beschichtung von Gußkörpern in einem Bad nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zink-Nickelschicht
unmittelbar auf den Gußkörper aufgebracht wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der
Beschichtung eine Ultraschall-Heißentfettung vorgeschaltet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß
der Beschichtung eine Heißentfettung vorgeschaltet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 9, 10 und/oder 11, dadurch gekennzeich
net, daß der Beschichtung eine elektrolytische Enifettung mit kathodi
schem Strom vorgeschaltet wird.
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