[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Produkten, insbesondere
Dekorfurnier, Schmuckartikel, Uhren, Werkzeuge u.a.
[0002] Bekannt ist ein Verfahren zur Herstellung von Produkten, das in der Bildung eines
Werkstükkes und im nachfolgenden Aufbringen einer Schicht aus der Elektrolyt-Suspension
auf die Oberfläche des Werkstücks besteht, die ultradisperse diamantähnliche Kohlenstoffcluster
enthält (siehe Schebalin A.I., Gubarewitsch W.D., Besedin W.I., Priwalko Ju.N. über
Diamant-Chrom-Kompositionsschicht. Explosion, Schlag, Schutz. 1987, Ausgabe 17, S.
111-112, Analogielösung und Prototyp).
[0003] 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
Verhalten 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 gekennzeichnet werden, eine negative Ladung, was ihre Funktionsfähigkeit auf
der Oberfläche der Kathode 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.
[0004] Die Aufrechterhaltung des Zustandes der Oberfläche der Kohlenstoffteilchen (in Analogie
zu Kationen) muß in der H-Form gewährleistet sein. Gleichzeitig zeigt die Analyse
von gewerblichen Losgrößen des am Markt käuflichen Produkts der UDA, daß sich das
Produkt in der sogenannten "Salzform" befindet.
[0005] Technisches Ergebnis dieses Verfahrens ist die Verbesserung von Betriebskennlinien
des Produkts unter Einsatz kleinerer Mengen des kostbaren Produkts UDA.
[0006] Das wird dadurch erreicht, daß vor dem Beschichten die Hauptbehandlung wäßriger Suspension
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.
[0007] Als kationaktiver Stoff werden Stoffe mit tertiärer bzw. quartänerer Ammoniumbase
verwendet.
[0008] Als Elektrolyt-Suspension werden die Elektrolyte auf der Base von Sechsvalenz-Chrom,
Nikkel, Eisen, Gold und seiner Legierungen mit Kobalt, Nickel, Silber und Kupfer,
und Kupfer verwendet.
[0009] Das Wesen des Verfahrens zur Herstellung von Produkten wird anhand folgender Beispiele
veranschaulicht.
[0010] 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 wenigstens 50 µm aus unterschiedlichen Elektrolyten aufgebracht, insbesondere
aus Elektrolyten, die ultradisperse diamantähnliche Kohlenstoffcluster (UDA) enthalten.
[0011] Vor dem Beschichten erfolgten dabei die Hauptbehandlung der Suspension des ultradispersen
diamantähnlichen Kohlenstoffclusters in der wäßrigen Schwefel- oder Salzsäurelösung
unter nachfolgendem Auswaschen der Säuren in destillierten Wasser und die Nachbehandlung
mittels des kationaktiven Stoffes für die Reduktion der Volumenkapazität und die Umladung
der Oberfläche der Teilchen der Elektrolyte. Als letztgenannter Stoff wurden Stoffe
mit tertiärer bzw. quartänerer Ammoniumbase verwendet.
[0012] Als Elektrolyt wurden die Elektrolyte auf der Base von Sechsvalenz-Chrom, Nickel,
Eisen, Gold und Kupfer verwendet.
[0013] 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 Reibungsweges) 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, Antikörper war Stahl X 12M mit
HRC
3 = 60 = 1, R
2 = 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.
[0014] Dadurch wurde festgestellt, daß die Produkte, die nach dem beschriebenen Verfahren
hergestellt wurden, bessere Verschleißfestigkeit und folglich eine bessere Qualität
aufweisen.
[0015] In einem anderen Beispiel wird die Dekorschutzschicht mit einer Stärke von 5 µm 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/l, Kobalt in Form des Sulfats von 1 g/l,
trisubstituiertem wäßrigem 2-x-Kaliumcitrat von 60 g/l, -A-Trilon von 3 g/l der glanzbildenden
Beimischung "Limeda 30-12" und UDA
behand.= 10 g/l verwendet), die Elektrolyttemperatur betrug 40°C, die Stromdichte war 0,6
A/dm
2, der pH-Wert entsprach 4,5.
[0016] 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
Prüfung 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.
[0017] Die Prüfungen dauerten bis zur Freilegung der Basis an Spitzwinkeln der Uhrlappen.
[0018] Die Ergebnisse der Prüfung zeigten eine Verbesserung der Verschleißfestigkeit der
Schicht mit dem behandelten Cluster um 1,7-mal gegenüber dem Ausgangscluster. Die
Verschleißfestigkeit 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 (UDA
ausg.) bis 3,2 GPa (UDA
behand.) erhöht.
[0019] Die Erfindung verbessert somit die Betriebskennlinien der Produkte.
[0020] Selbstverständlich ist es möglich, das erfindungsgemäße Beschichtungsverfahren auch
für andere Werkstücke, insbesondere deren Oberflächen, einzusetzen. Es können sowohl
sämtliche 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.
[0021] Gewerbliche Anwendbarkeit: Die Erfindung kann bei der Herstellung von Dekorfurnier,
Schmuckartikeln, Uhren, Werkzeugen u.a. verwendet werden.
Schicht, Betriebsart des Beschichtens |
Zusammensetzung des Elektrolyts |
Verschleißumfang, mm3 |
Faktor der Erhöhung der Festigkeit |
Härte, GPa |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Chrom |
CrO3-250 g/l; H2SO4-2,5 g/l; |
|
|
|
50 A/dm2 |
(pH 1) |
|
|
|
55-57°C |
UDAausg.-15 g/l |
0,18x10-2 |
1,0 |
9,5 |
UDAbehand.-15 g/l |
0,87x10-3 |
2,0 |
9,8 |
UDAbehand.-10 g/l CrO3-250 g/l;
K2SiF6-18 g/l;
SrSO4-6 g/l; |
0,13x10-2 |
1,4 |
9,8 |
UDAausg.-15 g/l
das selbe mit UDA- |
0,15x10-2 |
1,0 |
10,5 |
behand.-15 g/l
das selbe mit UDA- |
0,92x10-3 |
1,6 |
12 |
behand.-8 g/l |
0,11x10-2 |
1,4 |
11,5 |
Nickel |
NiSO4-270 g/l;
NiCl-30 g/l; |
|
|
|
5 A/dm2 |
H3BO3-30 g/l;
(pH=4,5) |
|
|
|
65°C |
+UDAausg.-20 g/l
das selbe |
0,7x10-1 |
1,0 |
2,7 |
+UDAbehand.-20 g/l
das selbe |
0,29x10-1 |
2,4 |
3,8 |
+UDAbehand.-10 g/l |
0,52x10-1 |
1,34 |
nicht bestimmt |
Kupfer |
CuSO4-45 g/l; Na4P2O7-160 g/l; |
|
|
|
1,5 A/dm2 |
Na2HPO4-90 g/l; (pH=8,5)
+UDAausg.-8 g/l
+UDAbehand.-8 g/l |
|
|
|
Gold |
Au in Form des Cyankomplexes- |
|
|
|
0.6 A/dm2 |
10 g/l; Zitronensäure 35 g/l; |
|
|
|
40°C |
Dreisubstituiertes Kaliumcitrat-35 g/l; Glanzmittel "Limeda 3C-12"-1 g/l; +UDAausg.-10 g/l |
0,19x10-2 |
1,0 |
1,89 |
+UDAbehand.-10 g/l |
0,32x10-2 |
1,7 |
2,42 |
Eisen |
FeSO4-400g/l; Al(SO4)3-100 g/l; |
|
|
|
5 A/dm2 |
(pH=3) |
|
|
|
60°C |
+UDAausg.-10 g/l |
0,31x10-1 |
1,0 |
4,2 |
+UDAbehand.-10 g/l |
0.21x10-1 |
1,7 |
4,9 |
1. Verfahren zum Beschichten von Gegenständen mit einer Schicht aus einer Elektrolyt-Suspension,
die ultradisperse diamantähnliche Kohlenstoffcluster enthält, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Beschichten die Hauptbehandlung der wäßrigen Suspension der ultradispersen
diamantähnlichen Kohlenstoffcluster in wäßriger Schwefel- oder Salzsäurelösung unter
nachfolgendem Auswaschen der Säuren in destilliertem Wasser und die Nachbehandlung
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 Elektrolyt-Suspension die Elektrolyte auf der Base von Sechsvalenz-Chrom, Nickel,
Eisen, Gold -und seinen Legierungen mit Kobalt, Silber und Kupfer, und Kupfer verwendet
werden.
1. Method of coating objects with a coating of electrolyte suspension containing ultra-dispersed
diamond-like carbon clusters, characterised in that the main treatment comprising preparation of the aqueous suspension of ultra-dispersed
diamond-like carbon clusters in aqueous sulphuric or hydrochloric acid solution and
then washing out the acids in distilled water and the subsequent treatment by means
of a cation-active substance to reduce the volume capacity and charging the surface
of the particles in the electrolyte takes, place prior to the coating process.
2. Method as claimed in claim 1, characterised in that substances with a tertiary ammonium base or quaternary ammonium base are used as
the cation-active substance.
3. Method as claimed in claims 1 and 2, characterised in that electrolytes with a base of hexavalent chromium, nickel, iron, gold and its alloys
with cobalt, silver and copper, and copper are used as an electrolyte suspension.
1. Procédé pour le revêtement d'objets avec une couche d'une suspension électrolytique,
qui contient des amas de charbon ultradispersés contenant du diamant, caractérisé en ce qu'avant le revêtement, le traitement principal de la suspension aqueuse des amas de
charbon ultradispersés contenant du diamant a lieu dans une solution d'acide sulfurique
ou chlorhydrique avec rinçage subséquent des acides dans l'eau distillée et le post-traitement
au moyen d'une matière cationique pour la réduction de la capacité en volume et l'inversion
de charge de la surface des particules dans l'électrolyte.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'en tant que matière cationique, on utilise des matières avec base d'ammonium tertiaire
ou respectivement base d'ammonium quaternaire.
3. Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'en tant que suspension électrolytique, on utilise les électrolytes à base de chrome
hexavalent, nickel, fer, or, et ses alliages avec cobalt, argent et cuivre, et cuivre.