198970. lajstromszámú szabadalom • Elektrolit fürdő fényes fekete krómbevonat létesítésére
1 HU 198970 B 2 A találmány tárgya elektrolit fürdő fényes fekete krómbevonat létesítésére vas, acél, színesfém alapon, valamint azok ötvözetein. Fekete krómbevonatot az iparban a legkülönbözőbb célokból szoktak létesíteni. Az így bevont tárgyak elegáns, tetszetős külső megjelenésűek. Különösen divatosak az utóbbi időben a fekete krómmal bevont szemüvegkeretek. Az általánosan használt galvanikus fekete króm bevonatokat olyan elektrolit fürdőben létesítették, amely ammónium-vanadátot 15 — 27 g/1, ammónium-nitrálot körülbelül 3 g/1, krómsav-anhidridet 300 — 440 g/1, bárium-karbonátot 5- — 8 g/1, továbbá fluorid iont 90 mg/1 koncentrációban tartalmazott. Az ilyen fürdők 5—10 V közötti feszültség és 10 — 20 A/dm2 áramsűrűség mellett ón- és ólomtartalmú elektród alkalmazásával szobahőmérsékleten használhatók, és az elektrolízissel elérhető lerakódás! sebesség 1,5 /itn/30 perc értékű. A bevonatot csak a felület előzetes nikkellel történő bevonása után lehetett létesíteni. A fürdőben az ammónium-vanadát jelenlétére a szükséges NH4 + ion koncentráció biztosítása céljából volt szükség. Ismert tapasztalati tény, hogy a fürdő szulfát ionokat nem tartalmazhat, és a bárium-karbonát használatára az esetlegesen keletkező szulfát ionok azonnali lekötése céljából volt szükség. A fluorid ionok bevitelét ammónium-fluorid kristály vagy nátrium-szilikofluorid adagolásával oldották meg. Az ilyen összetételű elektrolit fürdőben végzett elektrolitikus bevonás számos hátrányos tulajdonsággal rendelkezett. Az alacsony lerakódási sebesség mellett a fürdő szóróképessége is rossz volt. Szóróképesség alatt az elektrolitikus bevonás azon tulajdonságát értjük, hogy a lerakódás milyen mértékben következik be a tagolt felületű daraboknak az elektródtól távoleső, takart részein, azaz a mélyedésekben, zegzugokban, illetve a bevonat vastagsága mennyire egyenletes. A kedvezőtlen szóróképesség miatt gyakran volt szükség segédelektródok használatára, ha tagolt felületű tárgyakat kívántak bevonni. Az ismert fekete krómbevonatok másik jellegzetessége a bevonat kissé matt, fátyolos fénye volt. Az ismert fürdővel még az alapfém előzetes polírozásával sem lehetett csillogóan fényes felületet létesíteni. A találmány feladata olyan fürdő létrehozása, amely lehetővé teszi az itt vázolt hiányosságok csökkentését, azaz nagyobb bevonási sebesség, kedvezőbb szóróképesség, tökéletesebb fényesség elérését és amelyhez nem kell előzetes nikkel bevonatot létesíteni a bevonandó fémtárgy felületén. A kitűzött feladat megoldását az a felismerés adta, hogy a fürdőben foszfát ionok jelenlétére van szükség, amelynek bevitele történhet ammónium-foszfát vagy trinátrium-foszfát adagolásával, az első esetben 15 — 20 g/l-nek, a második esetben pedig 10 — 30 g/l-nek megfelelő koncentrációban. A foszfát ionok jelenléte lehetővé teszi a fürdőben jelenlévő nitrát ion koncentrációjának a csökkentését, az ammónium-nitrát 3 g/l-es szokásos koncentrációja 1 — 2 g/l-re csökkenthető. A fürdő egyébként 300 - 440 g/1 koncentrációban tartalmaz krómsav-anhidridet, 5—8 g/1 koncentrációban bárium-karbonátot. A foszfát és ammónium ionok esetében a sztöchiometrikus egyensúly betartása nem szükséges, ammónium ion felesleg biztosítása célszerű. Ennek mértéke a bevonási sebességet nem javítja, hiánya viszont a szóróképességet rontja, a bevonat szürkéssé válhat. Az ammónium ion felesleget úgy is biztosíthatjuk, hogy a fürdőhöz időnként ammónium- hidroxidot adagolunk. Az így módosított fürdő használata 5 —10 V feszültség és 10 — 20 A/dm2 áramerősség mellett lényegesen nagyobb bevonási sebesség elérését biztosítja, ennek mértéke jellegzetesen 7 /im/15 perc, azaz közel tízszeres az ismert fürdőknél szokásos értékhez viszonyítva. A galvanizálás szobahőmérsékleten, legfeljebb 26 °C hőmérsékletig végzendő. A lerakódási sebesség lényeges növekedése mellett a szóróképesség is jelentősen javul, igen tagolt alakú tárgyak bevonása segédelektród alkalmazása nélkül is megoldható, a bevonat vastagsága az árnyékolt helyeken sem érezhetően kisebb. Az ammónium-nitrát koncentrációjának csökkentése mellett a javasolt új fürdőben a fluorid ion koncentrációja is csökkenthető. Elegendő, ba ez a koncentráció a szokásos 90 mg/1 érték helyett 5 — 20 mg/l-re csökken. Ez a csökkenés a bevonat szívósságát és tapadóképességét javítja. A találmány szerinti fürdőben létesített fekete krómbevonatok csillogóan fényes, homogén felületet adnak, ezt a fényességet egyetlen korábban ismert fürdő használata sem tudta biztosítani. A találmány szerinti fürdő használata esetén nincs szükség közbenső nikkel réteg kialakítására, a fényes fekete krómbevonat vas, acél, színesfém és ezek ötvözeteiből álló tárgyak felületén közvetlenül is kialakítható. A találmány szerinti megoldást a továbbiakban példák kapcsán ismertetjük részletesebben. 1. példa Fekete krómbevonat létesítésére az alábbi összetételű fürdőt használtuk: Krómsav-anhidridid 330,00 g/1 Ammónium-foszfát 15,00 g/1 Ammónium-nitrát 1,50 g/1 Bárium-karbonát 6,00 g/1 Ammónium-fluorid 0,02 g/1 (az ennek megfelelő fluorid ion koncentráció 10 mg/1) Az így kialakított fürdőben 1Í0% ónt tartalmazó ólomelektród segítségével 8 V-os feszültség a 15 A/dm2 áramsűrűség mellett 20 °C hőmérsékleten létesítettünk bevonatot először vas, majd réz végül sárgaréz és alpakka tárgyakon. A tárgyak felületét előzetesen elektrolitikusan políroztuk. A bevonat létesítése előtt közbenső nikkel vagy egyéb réteget nem alakítottunk ki. A fényes fekete krómbevonat készítésekor mértük a bevonási sebességet, és arra 10 percenként 5-7 mikrométerei értékeket kaptunk. A 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
