Verfahren und Vorrichtung zum Verchromen von Werkstücken Stand der Technils Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verchromen von Verchromungsflächen von Werkstücken, wobei die Werkstücke kathoden-oder anodenseitig elektrisch kontaktiert und anodenseitig bzw. kathodenseitig durch eine Blende hindurchgeführt werden, wobei mittels der Blende die an die Verchromungs- flächen anschließenden Oberfiächenbereiche des Werkstückes abgedeckt werden, und wobei die Verchromungsflächen in ein Elektrolytbad eingebracht werden. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zum Verchromen.

Bei bekannten Vorrichtungen zum Verchromen sind mehrere Blenden verwendet, die mit Bohrungen versehen sind. Der Bohrungsquerschnitt entspricht dabei den Außenabmessungen des Werkstücks. In der leistenartigen Blende sind die Boh- rungen in einer Reihe und gieichmäßig zueinander beabstandet angeordnet.

Mehrere Blenden können an ein Traggestell angehangen werden. Dabei sind die Reihen von Bohrungen vertikal ausgerichtet. Die so gebildete Einheit wird in ein Tauchbad mit einem Elektrolyt eingebracht. In dem Tauchbad ist eine Anode vorhanden, die etwa in Höhe des Mittenbereichs einer Blende angeordnet ist. Es hat sich gezeigt, daß die einzelnen Werkstücke, die von der Blende gehalten sind, unterschiedliche Verchromungsgüten aufweisen. insbesondere die Werk- stücke, welche im Anfangs-und Endbereich der Reihe von Bohrungen gehalten wurden, sind nur mit einer Chromschicht von geringer Schichtdicke überzogen.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise in der DE 44 19 984 C2 be- schrieben.

Vorteile der Erfindung Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, wobei eine maßgenaue Verchromung von Werk- stücken möglich ist.

Diese Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß die Verchromungsflächen unter Bildung gleicher Potentialebenen gegenüberliegend der flächig ausgebil- deten Anode gehalten werden.

Infolge dieser Vorgehensweise wird zwischen der Anode und den die Kathode bildenden Verchromungsflächen ein kondensatorähnliches Stromlinienfeld ge- schaffen. Diese stellt sicher, daß a) te Verchromungsftächen gteichmäßig be- stromt werden. Damit wird eine gleichmäl3ige Chromaufbringung auf alle Werkstücke möglich, so daß eine maßgenaue und reproduzierbare Verchromung möglich wird.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung ist es vorgesehen, daß die Werkstücke mit ihren Verchromungsflächen quer zur Strömungsrichtung des Elektrolytes angeordnet werden. insbesondere können, wenn die Strö- mungsrichtung des Elektrolytes vertikal verläuft, die einzelnen Werkstücke hori- zontal nebeneinander liegend angeordnet. Mit dieser Maßnahme wird sicherge- stellt, daß sich der beim Verchromungsprozeß bildende Wasserstoff nicht an den Verchromungsflächen anhaftet und hier die Verchromung behindert. Deswei- teren können infolge hoher Stromgeschwindigkeiten Stromdichten über den konventionellen Bereich (ca. 50 A/dm2) angewendet werden. Damit lassen sich auch insbesondere kurze Taktzeiten bei der Verchromung verwirklichen.

Um eine gleichmäßige Verteilung der Stromlinien zu erreichen, kann es vorgese- hen sein, daß mittels der Blende die Verchromungsflächen der einzelnen Werk- stücke gleichmäßig zueinander beabstandet, matrixartig gehalten werden. Damit iäßt sich unter anderem auch eine hohe Packungsdichte der Werkstücke er- reichen.

Zur Erzeugung eines gleichmäßigen, möglichst homogenen Strömungsflusses, sieht eine denkbare Variante der Erfindung vor, daß den Verchromungsfiächen der Werkstücke das Elel<trolyt über eine Zuströmerweiterung der Blende zuge- leitet wird, und daß das zugeieitete Elektrolyt über einen Ablaufkanal des Werk- stückes und/oder einen zwischen der Blende und dem Werkstück gebildeten Ab- laufkanal abgeleitet wird. Der durch diese Maßnahme erzeugte gleichmäßige Strömungsfiuss stellt sicher, daß keine Totwasserzonen entstehen, in denen sich Gasblasen, beispielsweise Wasserstoff anreichert.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann beispielsweise dadurch gekennzeichnet sein, daß die Verchromungsflächen in einer Zuströmkammer gehalten sind, in

der ihnen Elektrolyt zugeleitet ist, daß in der Zuströmkammer eine flächig aus- gebildete Anode den Verchromungsflächen gegenüberliegend angeordnet ist, und daß die Verchromungsflächen auf gleichen Potentialebenen gehalten sind.

Die Zuströmkammer bildet ein abgeschlossenes System, in dem die Stromlinien parallel, gebündelt zwischen der Anode und der Kathode verlaufen.

Da nur die zu verchromenden Flächen der Werkstücke in die Zuströmkammer ragen, ! äßt sich diese mit einem entsprechend geringen Volumen ausbilden.

Die Vorrichtung la (3t sich dann produktionstechnisch effektiv einsetzen, wenn vorgesehen ist, daß die Zuströmkammer mit einem die Blende haltenden Aufsatz abgeschlossen ist, der über Befestigungen auswechselbar mit der Zuström- kammer verbunden ist, und daß an dem Aufsatz ein Halter zentrierbar ist, der an einem Grundkörper die Werkstücke trägt. Mit diesen einfachen Maßnahmen ist ein flexibles System geschaffen, bei dem abhängig von den jeweils zu ver- chromenden Werkstücken unterschiedliche Blenden verwendet sein können. Die Werkstücke selbst sind an dem Halter befestigt. Sie werden durch die Durch- brechungen in der Blende hindurchgeführt, was durch die Zentrierungen er- leichtert ist. Damit kann der Halter auch maschinell auf den Aufsatz aufgebracht werden.

Vorteilhafterweise kann es hierbei vorgesehen sein, daß der Grundkörper Zen- trierbolzen trägt, die in, mit Einführfasen versehenen Zentrieraufnahmen des Aufsatzes einführbar sind, und daß die Einsetzbewegung des Zentrierbolzens in die Zentrieraufnahme mittels eines Anschlages begrenzbar ist.

Eine zusätzliche Fixierung der Werkstücke an dem Halter ist erreicht, wenn die Werkstücke im Bereich zwischen dem Halter und der Blende mittels eines Sta- bilisators gesichert werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines, in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 in Seitenansicht und im Schnitt eine schematische Darstellung eines Behandlungsmodules einer Verchromungsanlage, Fig. 2 in vergrößerter Darstellung einen Ausschnitt aus der Verchro- mungsanlage gemäß Fig. 1, Fig. 3 in Seitenansicht und im Schnitt ein, mit der Anlage gemäß Fig. 1 und 2 verchrombares Werkstück und Fig. 4 ein weiteres, mit der Verchromungsanlage gemäß den Fig. 1 und 2 verchrombares Werkstück.

Die Fig. 1 zeigt ein Behandlungsmodul einer Verchromungsvorrichtung, die ein Teilsegment aus einer Verchromungsstraße darstellt. In dieser Verchromungs- straße ist die Verchromungsvorrichtung zwischen Vorbehandlungs-und Nachbehandlungsbädern eingebettet.

Die Verchromungsvorrichtung weist ein Behältnis 16 auf, in dem ein Elektrolyt 17 bevorratet ist. In das Behältnis 16 ist ein Tragteil eingestellt, das eine Zu- ströml<ammer 10 umschließt. Die Zuströmkammer 10 wird von den vertikalen

Wandungen 1 1 begrenzt. Im unteren Bereich der Zuströmkammer 10 ist eine plattenartig ausgebildete Anode 12 eingebracht. Die Anode 12 weist eine durch- lässige Gitterstruktur auf. Sie ist leitend an einen Stromkontakt 15 angeschlos- sen, der außerhalb des Behältnisses 16 gehalten ist. Unterhalb der Anode 12 bildet die Zuströmkammer 10 einen Verteilerraum 13. Dieser hat die Aufgabe, ein homogenes Geschwindigkeitsprofil der Elektrolyselösung über den Quer- schnitt der Zuströmkammer 10 zu erzeugen. Nach oben hin ist die Zuström- kammer 10 mit einem Aufsatz 20 abgeschlossen. Der Aufsatz 20 ist von einem Halter 30 überdeckt, der mehrere Werkstücke 21 hält. Auf die detaillierte Ausgestaltung des Aufsatzes 20 und des Halters 30 wird im späteren noch ge- nauer eingegangen. Die einzelnen Werkstücke 21 sind an eine Kathode 31 elek- trisch ankoppeibar.

Um zu verhindern, daß Elektrolyt in Form von Aerosolen in die Umgebung ab- geschieden werden, sind Abscheider 19 verwendet. Die Abscheider 19 sind an Absaugungen 18 angeschlossen. Damit lassen sich die Aerosole in den Ab- scheider 19 einsaugen. Der abgeschiedene Elektrolyt wird hier ausgesondert und in das Behältnis 16 zurückgeführt. In der Fig. 2 sind der Aufsatz 20 und die Halterung 30 näher gezeigt. Wie aus dieser Darstellung hervorgeht, bildet die Zuströmkammer 10 eine ebene Abschlußfläche, auf die der Aufsatz 20 aufge- setzt und mittels einer umlaufenden Dichtung 28 abgedichtet ist. Zur Fixierung des Aufsatzes 20 an der Zuströmkammer 10 sind Verschraubungen 14 vorge- sehen. Der Aufsatz 20 trägt eine Blende 23. Diese ist plattenartig ausgebildet und horizontal angeordnet. Infolge ihrer horizontalen Anordnung steht die Blende 23 parallel zu der Anode 12. Die Blende 23 weist eine Vielzahl von Durch- brechungen 25 auf, die zueinander in gleicher Teilung beabstandet angeordnet sind. Die Durchbrechungen 25 sind in Reihen angeordnet, die in Richtung der

Bildtiefe verlaufen. Damit ergibt sich eine Matrix von Durchbrechungen. Sowohl zur Zuströmkammer 10 als auch zur Oberseite der Blende 23 hin sind die Durchbrechungen 25 mittels Fasen erweitert. Die der Zuströmkammer 10 zugekehrte Fase bildet dabei eine Zuströmerweite-rung 26. Die der Zuström- kammer 10 abgekehrte Fase dient ais Einführhilfe 24 für die Werkstücke 21.

Die Durchbrechungen 25 sind vorliegend als zylindrische Bohrungen ausgebildet, die in ihren Abmessungen auf den Querschnitt der Werkstücke 21 angepaßt aus- gebildet sind.

Auf den Aufsatz 20 äßt sich der Halter 30 aufsetzen. Der Halter 30 hat einen Grundkörper 31, an dem mehrere Fixierelemente 32 gehalten sind. Die Fixier- elemente 32 sind vorliegend als Magnete ausgebildet. Diese Magnete sind von einer Platte 33 überdeckt. Die Platte 33 ist mit dem Grundkörper 31 ver- schraubt. In die den Fixierelementen 32 abgekehrte Seite der Platte 33 sind Nuten 21.3 eingearbeitet, die in Richtung senkrecht zur Bildebene verlaufen. Auf die Platte 33 lassen sich die feromagnetischen Werkstücke 21 aufsetzen ; sie werden mittels der Fixierelemente 32 an dieser gehalten. Die Werkstücke 21 sind von einem Ablaufkanal 21.2 durchdrungen, der eine räumliche Verbindung zwischen den Nuten 21.3 und der Zuströmkammer 10 schafft. Die Platte 33 ist über ein Kontaktteil 40 an die Kathode angeschlossen. Über diesen Anschluß werden die einzelnen Werkstücke 21 auf ein gleiches Bezugspotential gelegt.

Zwischen der Platte 33 des Halters 30 und der Blende 23 ist ein Stabilisator 35 angeordnet. Der Stabilisator 35 hat eine plattenförmige Gestalt und ist mit einem Lochmuster versehen. Durch die einzelnen Löcher dieses Lochmusters sind die

Werkstücke 21 gesteckt. Damit bietet der Stabilisator 35 eine Kippsicherung, an der sich die Werkstücke 21 anlehnen können.

Um zwischen dem Halter 30 und dem Aufsatz 20 einen festen Abstand ein- halten zu können, ist ein Anschlag 34 verwendet, der an den Halter 30 ange- koppelt ist. Der Anschlag 34 wird von einem hülsenförmigen Teil gebildet, der auf einen Zentrierbolzen 34.2 aufgeschoben ist. Der Zentrierbolzen 34. 2 ist über eine Befestigungsschraube 34.4 an den Halter 30 angeschraubt. Der Zentrier- bolzen 34.2 kann in eine Zentrieraufnahme 22 des Aufsatzes 20 eingeführt werden. Als Montagehilfe dient hierbei eine Einführfase 34.3. Abhängig von der Dimensionierung des Aufsatzes 20 bzw. des Halters 30 sind zwei oder mehr Zen-trierbolzen 34.2 verwendet.

Die in der Fig. 2 dargestellte Situation zeigt die Verchromungsvorrichtung im betriebsbereiten Zustand. Demgemäß ist das Werkstück 21 durch den Durch- bruch 25 der Blende 23 durchgeschoben. Dabei wird das Maß, das das Werkstück 21 durch den Durchbruch 25 hindurch in die Zuströmkammer 10 hineinragt, durch den Anschlag 34 und das Abstandsverhältnis zwischen der Oberfläche der Platte 33 des Halters 30 und der Blende 23 bestimmt. Die in die Zuströmkammer 10 vorragenden Oberflächen des Werkstückes 21 bilden die Verchromungsfiächen 21.1. Dementsprechend grenzt die Durchbrechung 25 die Oberflächenbereiche des Werkstückes 21 ab, die nicht mit einer Chromschicht beaufschlagt werden sollen. In der Darstellung gemäß Fig. 2 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich ein einziges Werkstück 21 gezeigt. Es ist jedoch ersichtlich, daß entsprechend der Anzahl der Durchbrechungen 25 in der Blende 23 mehrere Werkstücke 21 von dem Halter 30 getragen werden können. Die

Verchromungsf ! ächen 21.1 der einzelnen Werkstücke 21 liegen auf etwa gleichen Potentialebenen. Diese Potentialebene ist parallel zu der Anode 12 ausgerichtet. Da sich die Anode 12 über den gesamten Querschnitt der Zu- strömkammer 10 erstreckt, wird eine Art Stromschacht gebildet, in dem die Stromflußlinien im wesentlichen parallel ausgerichtet sind und zwischen der Anode und den Verchromungsflächen 21.1 verlaufen. Infolge dieser gleich- mäßigen Stromverteilung kann eine maßgenaue Verchromung der Verchro- mungsfläche 21.1 erfolgen. Zur Verchromung wird das Elektrolyt 17 mittels eines geeigneten Pumpenmechanismusses in den Verteiler 13 eingebracht und hier gleichmäßig verteilt. Im Anschluß an den Verteiler 13 durchfließt das Elektrolyt 17 die Anode 12 und wird durch die Zuströmkammer 10 hindurch den Verchromungsflächen 21.1 der Werkstücke 21 zugeführt. Dort bewirkt das Elektrolyt 17 infolge metallischer Ablagerungen eine Verchromung. Beim Verchromen entsteht Wasserstoff. Infolge der horizontalen Ausrichtung der Blende 23 und unterstützt durch die Zuströmerweiterung 26 wird dieser Wasserstoff kontinuierlich mit dem Elektrolyt durch den Ablaufkanal 21.2 des Werkstückes 21 abtransportiert. Das Elektrolyt 17 gelangt, nachdem es den Ablaufkanal 21.2 passiert hat, in die Nut 21.3. Von hier aus kann es wieder in das Behältnis 16 abfließen.

Nach der erfolgten Verchromung kann der Halter 30 von dem Aufsatz 20 abgehoben und in ein anschließendes Spülbad eingebracht werden. Da die Werk- stücl<e 21 nur in geringem Maße mit dem Elektrolyt 17 in Verbindung kommen, ist auch der Spülvorgang entsprechend wenig aufwendig. In den Fig. 3 und 4 sind zwei mögliche Varianten eines Werkstückes 21 gezeigt, die mit der vorher beschriebenen Verchromungsvorrichtung verchromt werden können. Mit dem Pfeil F ist dabei die Flußrichtung F des Elektrolytes 17 ange-deutet. Der Fig. 3

kann entnommen werden, daß selbst kompliziert gestaltete innenwandungen innerhalb eines Werkstückes 21 verchromt werden können. Hierzu sind lediglich Aufsatzteile zu verwenden, die die nicht zu verchromenden Innenflächen des Werkstückes 21 abdecken.

Wie Fig. 4 veranschaulicht, können auch komplizierte Kantensprünge im Inneren einer Bohrung verchromt werden.