-
Verfahren zum galvanischen Abscheiden eines Legierungs-
-
überzuges auf einem Metaligegenstand, insbesondere eines Zink-Nickel-Legierungsüberzuges
auf Bandstahl.
-
ir Erfindung betrifft ein Verfahren zum galvanischen Abscheiden eines
Legierungsüberzuges auf einem Metallgegenstand insbesondere eines Zink-Nickel-Legierungsüberzuges
auf Bandstahl, unter Verwendung löslicher, jeweils nur ein Legierungselement enthaltender
Anoden Bandstähte mit Zink-Nickel-Legierungsüberzügen finden Verwendung, wenn Horrosionsbstandigkit
gefordert wird. Dahei ist wichtig, daß sie auch im verformten Zustand eine gute
Korrosionshfustc7ndigkeit behalten. Diesbezüglich führen bekannte galvanische Abscheidungsverfahren
zu nicht ganz befriedigenden Ergebnissen.
-
Bei dem galvanischen Abscheiden eines Legierungsüberzuges auf einem
Metallgegenstand, insbesondere eines Zink-Nickelauch Legierungsüberzuges auf BandstahL
kommt esydarauf an, daß der Legierungsüberzug eine vorbestimmte konstante prozentuale
Zusammensetzung der Legierungselemente enthält. Die Abscheidung eines Legierungsüberzuges
mit einer konstanten Zusammensetzung hängt jedoch von verschiedenen Faktoren, in
erster Linie von der Konzentration der verschiedenen Legierungselemente im Elektrolyten
ab. Eine einfache Steuerung der Konzentration der verschiedenen Legierungselemente
im Elektrolyten ist bisher praktisch nicht möglich.
-
Bei einem bekannten Verfahren zum galvanischen Abscheiden eines Zink-Nickel-Legierungsüberzuges
auf einem Stahldraht (US-PS 2 419 231) wurden getrennte Nickel- und Zinkanoden verwendet,
deren jeweilige Oberfläche in einem Verhältnis gewählt wurde, wie die gewünschte
prozentuale Zusammen-
setzung des Legierungsüberzuges. Es wurden
hierbei eine Vielzahl von Zinkanoden und Nickelanoden auf einem gemeinsamen Anodenträger
so verteilt, daß sich die gewünschte Stromverteilung ergab. Hierbei führte jedoch
jede Änderung der Verfahrensbedingungen, beispielsweise der Stromdirhte oder der
Abscheidungsspannung zu einer Verschiebung in der Konzentration des Elektrolyten-
und damit /1 liner unkuIt iii lierbaren Änderung der Legierungszusammensetzung und
zti hweichungen in der Beschichtungsdicke. Auch war es bei dem bekannnten Verfahren
nur möglich, die Legierungszusammensetzung dadurch zu ändern, daß man das jeweilige
VErhältnis der auf dem Anodenträger angeordneten Nickel und Sirthanoden änderte,
was einen erheblichen Arbeitsaufwand bedeutete.
-
In Dettner, Elze Handbuch der Galvanotechnik" Band II, Carl Hanser
Verlag 1966, Seiten 468/469 ist beschrieben, zur Abscheidung von Nickel-Kobalt-Legierungen
einen Elektrolyten zu verwenden, der Nickel und Kobalt in einem bestimmten Verhältnis
enthält, wobei zur Aufrechterhaltung der konstanten Zusammensetzung des Elektrolyten
Anoden aus beiden Metallen mit getrennten Stromkreisen empfehlenswert seien. Zur
Aufrechterhaltung einer konstanten Elektrolytzusammensetzung müsse man entweder
Anoden aus Legierungen mit hohem Kobaltgehalt (70%) oder Anoden aus den einzelnen
Metallen mit einem Oberflächenverhältnis Kobalt : Nickel . 3 : 1 verwenden. Eine
Steuerung möglichkeit zur Anpassung an veränderte Verfahrensbedingungen oder zur
Änderung der Legierungszusammensetzung ist auch hier nicht gegeben.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,ein Verfahren zum galvanischen
Abscheiden eines Legierungsüberzuges auf einem Metallgegenstand, insbesondere eines
Zink-Nickel-Legierungsüberzuges auf Bandstahl der eingangs erwähnten Art zu schaffen,
das zu Legierungsüberzügen mit guter Korrosionsbeständigkeit auch im verformten
Zustand führt. Weiter soll in einfacher Weise eine Steuerung der Konzentration der
unterschiedlichen Legierungselemente im Elektrolyten und damit die Abscheidung eines
Legierungsüberzuges mit einer gewünschten konstanten prozentualen Zusammensetzung
möglich sein.
-
Die gestellte Aufgabe wird mit einem Verfahren gelöst, wie es durch
den Anspruch 1 gekennzeichnet ist. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
beschrieben.
-
Überraschenderweise hat sich bei Versuchen zur Herstellung einer Zink-Nickel-Beschichtung
herausgestellt, daß eine gute Korrosionsbeständigkeit dieses Werkstoffs im verformten
Zustand nur erhalten wird, wenn dem galvanizehen Abscheidungsprozeß eine intensive
stromlose Vorbehandlung des Metallgegenstandes wie des Bandstahls mit dem Elektrolyten
vorangeht, und zwar zweckmäßig bei einer Strömungsgeschwindigkeit am Band von mindestens
2m/Sek. und einer Behandlungszeit von mindestens 5 Sekunden. Die stromlose Vorbehandlung
kann dabei vonstatten gehen, indem der Bandstahl zunächst ein stromloses Elektrolytbad
durchläuft oder indem der Elektrolyt auf den vorbeilaufenden Bandstahl aufgesprüht
wird.
-
Durch diese stromlose Vorbehandlung unter hoher Relativgeschwindigkeit
zwischen Elektrolytbad und Band wird eine zink-nickel-haltige dUnne Primärschicht
abgeschieden, so daß die eigentliche elektrolytische Zink-Nickel-Beschichtung auf
dieser Primärschicht erfolgt.
-
Eine Steuerung der Konzentration der unterschiedlichen Legierungselemente
im Elektrolyten und damit die Abscheidung eines Legierungsüberzuges mit einer gewünschten
konstanten prozentualen Zusammensetzung wird dadurch erreicht, daß man die jeweils
unterschiedliche Legierungselemente enthaltenden Anoden an getrennte Stromzuführungen
anschließt und den Strom an den Anoden getrennt steuert.
-
Dies bedeutet, daß man beispielsweise mehrere Zinkanoden an einem
gemeinsamen Anodenträger anordnet und diesen an eine eigene Stromzuführung anschließt.
Anoden, die das zweite Legierungselement, beispielsweise Nickel, enthalten, werden
an einem anderen Anodenträger angeordnet, der an eine zweite, getrennte Stromzuführung
angeschlossen ist. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß man durch unterschiedliche
Steuerung des Stromes an den beiden Zink- bzw. Nickel-Anodenträgern die Konzentration
der Komponenten im Elektrolyten leicht regeln kann. Die jeweils nur ein Legierungselement
enthaltenden Anodenträger können hierbei in zwei verschiedenen Elektrolyttanks angeordnet
sein, die miteinander über einen Vorratstank verbunden sind, so daß die Zusammensetzung
des Elektrolyten, trotz getrennter Anodenträger, die Abscheidung einer einheitlichen
Legierungszusammensetzung gewährleistet. Durch entsprechende Steuerung der Stromführung
kann man in einfacher Weise auch andere prozentuale Zusammensetzungen des Legierungsüberzuges
im Hinblick auf Erreichen einer guten Korrosionsbeständigkeit erhalten und diese
Zusammensetzung auch dann konstant halten.
-
Zweckmäßig wird das Verfahren so durchgeführt, daß man jeweils mehrere
Anoden eines Legierungselementes, z.H. Zink, in einem gemeinsamen Anodenkorb anordnet
und diesen an eine eigene, von Stromzuführungen zu Anoden körben , die Anoden eines
anderen Legierungselementes, z.L.
-
Nickel,enthalten, getrennte Stromzuführung anschließt.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren soll nicht auf das galvanische Abscheiden
eines Zink-Nickel-Legierungsüherzuges beschränkt sein. Es kann gegebenenfalls auch
zum Abscheiden von Blei-Zinn- oder Kupfer-Zink-Legierung angewendet werden.
-
Anhand der beiliegenden Zeichnung soll das erfindungsgemäße Verfahren
kurz erläutert werden.
-
Die Zeichnung zeigt schematisch eine Anlage zum galvanischen Abscheiden
eines Zink-Nickel-Legierungsüberzuges auf ein Stahlband 1. Dieses Stahlband 1 soll
einseitig mit einem derartigen Legierungsüberzug versehen werden. Das Stahlband
1 ist über die Stromzuführungsrollen 2 als Kathode geschaltet.
-
Bevor das Stahlband 1 durch die Elektrolyttanks läuft, wird es bei
20 auf der zu beschichtenden Seite einer Vorbehandlung unterzogen, indem es stromlos
mit Elektrolyt besprüht wird, um auf dem Band eine zink-nickel-haltige dünne Primärschicht
abzuscheiden.
-
In einem ersten, mit einem geeigneten Eletrolyten gefüllten Tank
3 ist ein Anodenkorb 4 angeordnet, der mit Zinkanoden 5 gefüllt ist. Dieser Anodenkorb
ist an eine Stromzuführung 6 angeschlossen. Mittels der elektrischen Schaltung 7,
deren Aufbau ansich bekannt ist, kunn der Strom abhbngig von der Auflegedicke, der
Bandgeschwindigkeit, der Bandbreite und der gewünschten Zusammensetzung des Legierungsüberzuges
gesteuert werden.
-
Es ist ferner ein zweites, ebenfalls mit Elektrolyt gefüllter Tank
8 vorgesehen, in dem ein Anoden@@@@ 9 angeordnet ist. Dieser Anodenkorb 9 ist mit
Nickelanoden 10 gefüllt.
-
Die Stromzuführung 11 zu dem zweiten Anodenkorb 9 ist unabhängig von
der ersten Stromzuführung 6. Über eine der Schaltung 7 entsprechende Schaltung 12
kann der Strom am Anodenkorb 9 unabhängig von dem Anodenkorh 4 geregelt werden.
-
Auf dem die Anlage von rechts nach links durchlaufenden Stahlband
1 wird im Tank 3 zunächst Zink aufgelöst. Im Tank 8 erfolgt dann die Auflösung von
Nickel. Die Metailabscheidung erfolgt in beiden Tanks 3,8 als Legierung.
-
Durch die getrennte Stromregelung an den Anudenkörben l und 9 wird
die Konzentration von Zink und Nickel im Elektrolyten beeinflußt und dadurch die
Zusammensetzung der abgeschiedenen Legierung im gewünschten Verhältnis konstant
gehalten. Der Elektrolyt ist in beiden Tanks 3,8 der gleiche und wird den Tanks
3,8 aus einem gemeinsamen Vorratsbehälter 13 zugeführt.
-
Gegebenenfalls wäre es auch denkbar, eine elektrisch isnlierte Bauweise
jedes Anodenkorbes 4 bzw. 9 nach Eingangs-und Ausgangstrum des Bandes 1 vorzusehen.
-
Leerseite