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Title:
COATING METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/002623
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for the fabrication of products to improve the working characteristics of a product. Said method is characterized in that the basic treatment of an aqueous suspension of an ultradispersed diamondlike carbon cluster is carried out in an aqueous sulfuric acid or hydrochloric acid solution before applying the coating and in that the acids are subsequently washed off in distilled water. The technical result of said method is an improved operating characteristic curve of the product using smaller amounts of the costly product UDA.

Inventors:
KNIAZEV EVGUENI (RU)
Application Number:
PCT/AT2000/000177
Publication Date:
January 11, 2001
Filing Date:
June 28, 2000
Export Citation:
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Assignee:
HPC HIGH PERFORMANCE COATING O (AT)
KNIAZEV EVGUENI (RU)
International Classes:
B44C1/00; B44C1/04; B44C5/00; C23C18/54; C25D3/02; C25D15/02; (IPC1-7): C23C18/54; C25D3/02
Foreign References:
EP0386245A11990-09-12
Other References:
DATABASE WPI Section Ch Week 199544, Derwent World Patents Index; Class M11, AN 1995-343099, XP002901310
Attorney, Agent or Firm:
Secklehner, Günter (Liezen, AT)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zum Beschichten von Gegenständen mit einer Schicht aus einer Elek trolytSuspension, die ultradisperse diamantähnliche Kohlenstoffcluster enthält, dadurch ge kennzeichnet, daß vor dem Beschichten die Hauptbehandlung mit wäßriger Suspension des ultradispersen diamantähnlichen Kohlenstoffclusters in wäßriger Schwefeloder Salzsäurelö sung unter nachfolgendem Auswaschen der Säuren in destilliertem Wasser und die Nachbe handlung mittels eines kationaktiven Stoffes für die Reduktion der Volumenkapazität und die Umladung der Oberfläche der Teilchen im Elektrolyt stattfinden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als kationaktiver Stoff Stoffe mit tertiärer Ammoniumbase bzw. quartänerer Ammoniumbase verwendet wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Elek trolytSuspension die Elektrolyte auf der Base von SechsvalenzChrom, Nickel, Eisen, Gold und seiner Legierungen mit Kobalt, Silber und Kupfer, und Kupfer verwendet werden.
Description:
Beschichtungsverfahren Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Produkten, insbesondere Dekorfur- nier, Schmuckartikel, Uhren, Werkzeuge u. a.

Bekannt ist ein Verfahren zur Herstellung von Produkten, das in der Bildung eines Werkstük- kes und im nachfolgenden Aufbringen einer Schicht aus der Elektrolyt-Suspension auf die Oberfläche des Werkstücks besteht, die ultradisperse diamantähnliche Kohlenstoffcluster ent- hält (siehe Schebalin A. I., Gubarewitsch W. D., Besedin W. I., Priwalko Ju. N. über Diamant- Chrom-Kompositionsschicht. Explosion, Schlag, Schutz. 1987, Ausgabe 17, S. 1H-112, Analogielösung und Prototyp).

Im bekannten Verfahren zur Herstellung von Produkten wird nicht berücksichtigt, daß das Vorhandensein von Teilchen der ultradispersen diamantähnlichen Kohlenstoffcluster (UDA) chemischen Gruppen vorwiegend Säureherkunft auf der Oberfläche ein spezifisches Verhal- ten der Teilchen der dispersen Phase in den Elektrolyten mit unterschiedlichem pH-Werten verursacht. So erhalten die Teilchen der UDA im sauren Medium (pH < 7), durch welches die Mehrheit der Elektrolyte der Chromierung, der Vernicklung und einige andere gekennzeich- net werden, eine negative Ladung, was ihre Funktionsfähigkeit auf der Oberfläche der Katho- de behindert, die auch eine negative Ladung aufweist. Infolgedessen ist der Einschluß der Teilchen in die Schicht unwesentlich. Im Gegenteil begünstigt die Natur der Oberfläche der Teilchen der UDA ihre Funktionsfähigkeit auf der Kathode.

Die Aufrechterhaltung des Zustandes der Oberfläche der Kohlenstoffteilchen (in Analogie zu Kationen) muß in der H-Form gewährleistet sein. Gleichzeitig zeigt die Analyse von gewerb- lichen Losgrößen des am Markt käuflichen Produkts der UDA, daß sich das Produkt in der sogenannten"Salzform"befindet.

Technisches Ergebnis dieses Verfahrens ist die Verbesserung von Betriebskennlinien des Produkts unter Einsatz kleinerer Mengen des kostbaren Produkts UDA.

Das wird dadurch erreicht, daß vor dem Beschichten die Hauptbehandlung wäßriger Suspen- sion des ultradispersen diamantähnlichen Kohlenstoffclusters in wäßriger Schwefel-oder Salzsäurelösung unter nachfolgendem Auswaschen der Säuren im destillierten Wasser und die

Nachbehandlung mittels eines kationaktiven Stoffes für die Reduktion der Volumenkapazität und die Umladung der Oberfläche der Teilchen im Elektrolyt stattfinden.

Als kationaktiver Stoff werden Stoffe mit tertiärer bzw. quartänerer Ammoniumbase verwen- det.

Als Elektrolyt-Suspension werden die Elektrolyte auf der Base von Sechsvalenz-Chrom, Nik- kel, Eisen, Gold und seiner Legierungen mit Kobalt, Nickel, Silber und Kupfer, und Kupfer verwendet.

Das Wesen des Verfahrens zur Herstellung von Produkten wird anhand folgender Beispiele veranschaulicht.

Es wurden Werkstücke, z. B. in Form eines Zylinders aus Stahl IIIX 15 mit der Härte HV= 8,5+0,2 GPa gebildet. Auf die Werkstücke wurden die Schichten mit einer Stärke von wenig- stens 50 µm aus unterschiedlichen Elektrolyten aufgebracht, insbesondere aus Elektrolyten, die ultradisperse diamantähnliche Kohlenstoffcluster (UDA) enthalten.

Vor dem Beschichten erfolgten dabei die Hauptbehandlung der Suspension des ultradispersen diamantähnlichen Kohlenstoffclusters in der wäßrigen Schwefel-oder Salzsäurelösung unter nachfolgendem Auswaschen der Säuren im destillierten Wasser und die Nachbehandlung mittels des kationaktiven Stoffes für die Reduktion der Volumenkapazität und die Umladung des Oberfläche der Teilchen der Elektrolyte. Als letztgenannter Stoff wurden Stoffe mit tertiä- rer bzw. quartänerer Ammoniumbase verwendet.

Als Elektrolyt wurden die Elektrolyte auf der Base von Sechsvalenz-Chrom, Nickel, Eisen, Gold und Kupfer verwendet.

Die Verschleißfestigkeit der Schichten wurde an einer Anlage bestimmt, die die Reibung über einen gehärteten Stahl ohne Schmierung nach dem Schema"Zylinder mit verkreuzenden Achsen"realisiert. Die Verschleißfestigkeit wurde als Größe bestimmt, die der Menge des verschlissenen Werkstoffes bei der festgestellten Dauer der Prüfungen (der Länge des Rei- bungsweges) und der Reibungspaarbelastung (für unterschiedliche Arten der Schichten, siehe Tabelle, die absolute Reibungspaarbelastung betrug für Chrom, Eisen 15 N, für Nickel 10 N, für Kupfer und Gold 5 N) reziprok ist. Die Gleitgeschwindigkeit betrug 0,78 m/s, die Länge

des Reibungsweges betrug 140 m, Antikoöper war Stahl X 12M mit HRC3 = 60 = 1, R2 = 0,25-0,32 µm Die Mikrohärte der Schichten wurde mittels des Geräts DMT-3 unter einer Belastung von 100 g und 50 g bestimmt.

Dadurch wurde festgestellt, dal3 die Produkte, die nach dem beschriebenen Verfahren herge- stellt wurden, bessere Verschleißfestigkeit und folglich eine bessere Qualität aufweisen.

In einem anderen Beispiel wird die Dekorschutzschicht mit einer tärke von 5 gm aus einer Gold-Kobalt-Legierung des Feingehalts von 985 auf die Körper einer Herrenarmbanduhr aus Messing C 59-1 anstelle der üblichen Schicht aus dem Elektrolyt, bestehend aus Gold in Form des Cyankomplexes von 6,5 g/1, Kobalt in Form des Sulfats von 1 g/l, trisubstituiertem wäßri- gem 2-x-Kaliumcitrat von 60 g/l,-A-Trilon von 3 g/l der glanzbildenden Beimischung"Li- meda 30-12"und UDAbehand. = 10 g/l verwendet), die Elektrolyttemperatur betrug 40°C, die Stromdichte war 0,6 A/dm2, der pH-Wert entsprach 4,5.

Die Verschleißfestigkeit der Schichten wurde an der Trommelanlage mit einem Abrasivmittel in Form zylinderförmiger Körner aus Gummi mit Glas mit einem Durchmesser von 8 mm, einer Länge von 10 mm (Prüfung der Muster alle 10 Minuten) geprüft Die zusätzliche Prü- fung der Freilegung der Basis (Messing) wird mittels einer 10%-Chlorkupferlösung (nach der Rötung der Basis) durchgeführt. Die visuelle Kontrolle erfolgte mittels eines Mikroskops MBC-2 mit 12-facher Vergrößerung.

Die Prüfungen dauerten bis zur Freilegung der Basis an Spitzwinkeln der Uhrlappen.

Die Ergebnisse der Prüfung zeigten eine Verbesserung der Verschleißfestigkeit der Schicht mit dem behandelten Cluster um 1,7-mal gegenüber dem Ausgangscluster. Die Verschleißfe- stigkeit der Schicht mit dem Ausgangscluster ist um 2-mal höher als die Verschleißfestigkeit der Gold-Kobalt-Schicht ohne UDA. Dabei wird die Schichthärte von 2,5 GPa (UDAaUSg) bis 3,2 GPa (UD~bedhand) erhöht.

Die Erfindung verbessert somit die Betriebskennlinien der Produkte.

Selbstverständlich ist es möglich, das erfindungsgemäße Beschichtungsverfahren auch für andere Werkstücke, insbesondere deren Oberflächen, einzusetzen. Es können sowohl sämtli- che metallische wie nicht metallische Werkstücke, die elektrolytisch in Säuren behandelt

werden können, beschichtet werden. Zum Beispiel kann das Verfahren für Brillenfassungen, Haushaltsartikel, Kunststoffe oder dgl. angewandt werden. Gegebenenfalls ist eine weitere Vorbehandlung erforderlich, z. B. im Fall von Kunststoffen, um vorab eine leitende Schicht auf den jeweiligen Gegenständen nieder zu schlagen.

Gewerbliche Anwendbarkeit : Die Erfindung kann bei der Herstellung von Dekorfunier.

Schmuckartikeln, Uhren, Werkzeugen u. a. verwendet werden. Schicht, Be-Zusammensetzung Verschleißum-Faktor der Erhö Härte, GPa triebsart des des Elektrolyts fang, mm3 hung der Festig- Beschichtens keit 34512 Chrom Cr03-250 g/l ; H2SO4-2, 5 g/l ; 50 A/dm2 (pH 1) -15g/l0.18x10-21,09,555-57°CUDAausg. g/l0,87x10-32,09,8UDAbedand-15 UDAbedand-10 g/l 0,13x10-2 1,4 9,8 Cr03-250 g/l ; K2SiF6-18 g/l ; SrS04-6 g/1 ; UDAausg- 15 g/l 0,15x10-2 1,0 10,5 das selbe mit UDA- behand-15 g/l 0,92x 10-3 1,6 12 das selbe mit UDA- behandk-8 g/l 0,11x10-2 1,4 11,5 Nickel NiSO4-270 gÅ ; NiCl-30g/l; 5 A/dm2 H3B03-30 g/l ; (pH=4,5) g/l$0.7x10-1$1,02,765°C+UDAausg.-20 das selbe +UDAbehand-20 gÅ 0,29x10-' 2,4 3,8 das selbe +UDAbehand-10 g/l 0,52x10-' 1,34 nicht bestimmt

Kupfer CuSO4-45 g/l ; Na4P207-160 g/l ; 1,5 A/dm2 Na2HPO4-90 g/l ; (pH=8,5) +UDAausg.-8g/l g/l%+UDAbenad-8 Gold Au in Form des Cyankomplexes- 0,6 A/dm2 10 g/l ; Zirtonensäu- re 35 g/l ; 40°C Dreisubstituiertes Kaliumcitrat- 35 g/1 ; Glanzmittel ,,Linemd3C-12"-l +UDAasug.-10 g/l 0.19x10-2 1,0 1,89 +UDAbehand.-10g/l 0, 32x10-2 1,7 2,42 Eisen FeS04-400gA ; AI (SO4) 3-100g/l ; 5A/dm2(pH=3) 0,31x10-11,04,260°C+UDAaugs-10g/l +UDAbehand-10gA 0, 21x10-1 1,7 4,9