(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: Europejski Biuletyn Patentowy 16/23 EP B1 (13) (1) T3 Int.Cl. C2D 1/02 (06.01) C2D 17/02 (06.01) C2D 21/ (06.01) C2D 3/12 (06.01) C2D /00 (06.01) (4) Tytuł wynalazku: Sposób i urządzenie do wytwarzania twardych powłok o małej ścieralności (30) Pierwszeństwo: CH (43) Zgłoszenie ogłoszono: w Europejskim Biuletynie Patentowym nr 11/29 (4) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: Wiadomości Urzędu Patentowego 16/12 (73) Uprawniony z patentu: Initonem AG, Schlieren, CH (72) Twórca(y) wynalazku: PL/EP T3 RENÉ HOTZ, Olten, CH (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Teresa Sztandke PATPOL KANCELARIA PATENTOWA SP. Z O.O. ul. Nowoursynowska 162 J Warszawa Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).

2 EP B1 Opis [0001] Niniejszy wynalazek dotyczy sposobu oraz urządzenia do wytwarzania twardych powłok, zawierających nikiel i bor, o małej ścieralności na powierzchniach metalowych. [0002] Ze stanu techniki znane jest powlekanie powierzchni metalowych silnie narażonych trybologicznie lub mechanicznie w inny sposób, twardymi powłokami w najróżnorodniejszej postaci. Utrwalonymi sposobami wytwarzania twardych powłok na powierzchniach metalowych są PVD (Physical Vapor Deposition/fizyczne osadzanie z fazy gazowej) CVD (Chemical Vapor Deposition/chemiczne osadzanie z fazy gazowej), platerowanie, metalizacja natryskowa lub też galwaniczne powlekanie twardymi metalami lub stopami twardych metali. [0003] Sposoby te znajdują zastosowanie w dziedzinie technologii silników i tu, np., w obszarze części konstrukcyjnych silnie narażonych mechanicznie, jak zawory, trzony zaworów, wałki rozrządu itd.. Dalszymi dziedzinami zastosowań są także, między innymi, techniki hydrauliczne lub przemysł drukarski, gdzie tłoki lub walce drukarskie muszą posiadać powierzchnie o niewielkiej ścieralności, aby mieć możliwie długie czasy trwałości. 1 [0004] Znane ze stanu techniki sposoby wytwarzania twardych powłok na powierzchniach metalowych wykazują wady. Za pomocą sposobów takich jak CVD, metalizacja natryskowa lub platerowanie dają się z reguły powlekać twardymi powłokami tylko proste geometrycznie kształty i stosunkowo małe przedmioty. Znane metody galwanotechniczne często nie dostarczają wystarczającej twardości osadzanej warstwy. [000] GB A ujawnia kąpiel elektrolityczną, zawierającą cząstki substancji stałych, które są poruszane strumieniem gazu względem powlekanej powierzchni. Strumień gazu jest wtłaczany pod ciśnieniem przez dyszę do zbiornika. W celu jego rozprowadzenia, strumień gazu prowadzony jest przez sito, przykładowo ze spieku metalu. [0006] WO 08/ A1 ujawnia wprowadzanie strumienia gazu lub strumienia cieczy do elektrolitu, w którym także zawarte są cząstki stałe, w celu poruszania zawartych składników w stosunku do powlekanej 2 powierzchni walców. Szybkość osadzania sterowana jest przez obracanie się walca przeznaczonego do powlekania. [0007] US 3,081,239 ujawnia wprowadzanie powietrza pod ciśnieniem do kąpieli do elektrolizy za pomocą układu zaopatrzonego w dysze. [0008] DE ujawnia niklową kąpiel elektrolityczną, w której znajduje się 0 00 g/l sproszkowanej 30 ceramiki. Sprężone powietrze dopływa do kąpieli przez rurę perforowaną. [0009] W przypadku wszystkich znanych wcześniej układów, gaz dopływa w pierwszym rzędzie do kąpieli, przy czym strumień gazowy produkowany jest korzystnie wzdłuż powierzchni przeznaczonej do powlekania. Stałe składniki przeznaczone do nakładania na powierzchnię powinien on prowadzić praktycznie obok powierzchni przeznaczonej do powlekania. Zdyspergowane cząstki powinny być utrzymywane we 3 właściwym rozproszeniu wskutek ogólnie powstających zawirowań. W przypadku wcześniej znanych układów, nie jest możliwe sterowanie szybkością osadzania. Tak samo mało możliwy jest kontrolowany przepływ przez objętość zbiornika, jak też kontrolowane osadzanie składników stałych na powierzchni przeznaczonej do powlekania. [00] Dlatego zadaniem niniejszego wynalazku jest oddanie do dyspozycji sposobu wytwarzania twardych 40 powłok na powierzchni metalowej, który posiada polepszone właściwości w stosunku do sposobów znanych 1

3 EP B ze stanu techniki. Ponadto zadaniem wynalazku jest oddanie do dyspozycji urządzenia do przeprowadzenia takiego sposobu. [0011] Odnośnie sposobu zadanie to rozwiązano przez sposób wytwarzania twardych powłok, zawierających nikiel i bor, o małej ścieralności, na powierzchni metalowej, przy czym powierzchnia metalowa przeznaczona do powlekania, z przyłożeniem napięcia osadzania jest kontaktowana z elektrolitem zawierającym nikiel, który zawiera w kąpieli cząstki boru lub związków boru w postaci dyspersji, o cechach z zastrzeżenia 1. Dalsze korzyści i cechy wynikają z zastrzeżeń zależnych. [0012] Według wynalazku, cząstki boru lub związków boru, znajdujące się w elektrolicie podczas przebiegu powlekania, utrzymuje się w dyspersji i zapobiega się osadzaniu się cząstek. Korzystnie cząstki boru lub związków boru utrzymuje się w dyspersji za pomocą strumienia gazu przepływającego przez elektrolit. Gaz przepływa przy tym zasadniczo przez elektrolit przeciwnie do siły ciężkości. [0013] Gaz przepływający przez elektrolit w sposobie według wynalazku jest korzystnie co najmniej jednym gazem z grupy składającej się z azotu, tlenu, helu, neonu, argonu, dwutlenku węgla, wodoru lub ich mieszaniny. W wykonaniu sposobu według wynalazku jako gaz stosowane jest powietrze. [0014] Sposób według wynalazku jest przeprowadzany w zbiorniku, w którym gaz płynie od dna zbiornika przez elektrolit do powierzchni elektrolitu. [001] Dno zbiornika jest wykonane jako szczelne dla cieczy lecz przepuszczalne dla gazu i gaz wpływa do elektrolitu przez dno zbiornika szczelne dla cieczy lecz przepuszczalne dla gazu. W jednej postaci wykonania sposobu, dno zbiornika szczelne dla cieczy lecz przepuszczalne dla gazu jest utworzone przez przeponę lub membranę. [0016] Układ według wynalazku wykazuje tę korzyść, że przez membranę szczelną dla cieczy lecz przepuszczalną dla gazu, tworzącą dno zbiornika, może być wytwarzany rozległy przestrzennie strumień perełek gazu, tak, że zdyspergowane cząstki pozostają prawidłowo rozproszone w całej objętości elektrolitu bez możliwości osadzania się osadów na dnie. Ponadto jest możliwe sterowanie osadzaniem przez wytwarzanie ciśnienia zewnętrznego. [0017] Przez nastawienie ciśnienia gazu na stronie dna zbiornika szczelnego dla cieczy lecz przepuszczalnego dla gazu przeciwległej do elektrolitu daje się nastawić wynik powlekania według wynalazku. Przez zmianę ciśnienia gazu zmienia się ilość gazu płynącego przez elektrolit, który ze względu na utworzone przez przeponę lub membranę dno zbiornika, wykonane jako szczelne dla cieczy i przepuszczalne dla gazu, płynie przez elektrolit w postaci subtelnych perełek. Daje się przez to nastawić stopień dyspersji cząstek znajdujących się w elektrolicie. [0018] Wiadomo, że podczas elektrolizy w obszarze anody tworzą się osady cząstek, które produkują tak zwany szlam anodowy. Wiadomo ze stanu techniki, że dokoła anody można umieścić worek, w celu wyłapywania szlamu anodowego i zapobiegania jego rozpraszaniu się w elektrolicie. Powstaje jednak przy tym problem, że ten worek anodowy nie jest szczelny dla zdyspergowanych cząstek. Z czasem anoda jednak zalepia się i wykazuje niejednakowe rozproszenie zdyspergowanych cząstek na całej wysokości. Wynalazek przyczynia się do technicznego rozwiązania, że anoda otoczona jest membraną otwartą dla jonów, szczelną dla szlamu i zdyspergowanych cząstek. Pod membraną w związku z tym w ramach wynalazku rozumie się otoczkę z materiału, który jest szczelny, wzgl. otwarty dla każdorazowego materiału i w każdorazowym kierunku. 2

4 EP B1 1 [0019] W ten sposób zabezpiecza się, że zdyspergowane cząstki nie mogą zalepiać anody i ze względu na dalsze zgodne z wynalazkiem wykonanie na całej wysokości kąpieli elektrolitycznej istnieje takie samo rozproszenie zdyspergowanych cząstek. Właściwość zdyspergowanych cząstek lokowania się na jonach metali ze strony anody zachodzi przez kondycjonowanie tzn. przewodność. [00] Nie istnieją żadne ograniczenia pod względem zakresu temperatury, stężenia niklu, stężenia boru lub związków boru, wielkości cząstek boru lub związków boru zdyspergowanych w elektrolicie, wartości ph lub przyłożonego napięcia osadzania. Napięcie może być przykładane jako napięcie stałe, pulsacyjne lub jako odwracalne pulsacyjne. W ramach wynalazku zawarte są tu zwykłe zakresy tych parametrów. [0021] Co się tyczy urządzenia, zadanie patentu zostało rozwiązane przez zbiornik do przyjmowania elektrolitu, który charakteryzuje się tym, że dno zbiornika jest wykonane szczelnie dla cieczy lecz przepuszczalnie dla gazu. [0022] Dno zbiornika szczelne dla cieczy lecz przepuszczalne dla gazu jest korzystnie utworzone przez przeponę lub membranę. [0023] Zgodne z wynalazkiem urządzenie posiada instalację do regulacji ciśnienia gazu po przeciwległej do elektrolitu stronie dna zbiornika szczelnego dla cieczy lecz przepuszczalnego dla gazu. [0024] Za pomocą sposobu według wynalazku oraz urządzenia według wynalazku, na powierzchniach metalowych dają się osadzać twarde powłoki zawierające bor lub związki boru. [002] Powłoki osadzane sposobem według wynalazku i w urządzeniu według wynalazku mogą posiadać dalsze składniki, obok niklu i boru. Te składniki stanowią: co najmniej jeden pierwiastek z grupy składającej się z tytanu, chromu, wanadu, manganu, molibdenu, magnezu, kobaltu, miedzi, cynku, niobu, wolframu, cyny, aluminium, krzemu, fosforu, węgla lub azotu lub związki tych pierwiastków. 2 Zastrzeżenia patentowe Sposób wytwarzania twardej powłoki, zawierającej nikiel i bor, o małej ścieralności, na powierzchni metalowej, przy czym powierzchnia metalowa przeznaczona do powlekania jest z przykładaniem napięcia osadzania doprowadzana do kontaktu z elektrolitem zawierającym nikiel, który zawiera cząstki boru lub związków boru w postaci kąpieli dyspersyjnej, przy czym cząstki boru lub związków boru zawarte w elektrolicie podczas przebiegu osadzania utrzymuje się w postaci dyspersji za pomocą gazu przepływającego przez elektrolit i zapobiega się osadzaniu się cząstek, przy czym sposób przeprowadza się w zbiorniku, w którym gaz płynie od dna zbiornika przez elektrolit do powierzchni elektrolitu, w którym dno zbiornika jest wykonane jako szczelne dla cieczy lecz przepuszczalne dla gazu i gaz płynie do elektrolitu przez dno zbiornika szczelne dla cieczy lecz przepuszczalne dla gazu. 2. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że gaz płynący przez elektrolit płynie zasadniczo przeciwnie do siły ciężkości. 3

5 EP B1 3. Sposób według zastrzeżenia 1 albo 2, znamienny tym, że gazem płynącym przez elektrolit jest co najmniej jeden gaz z grupy składającej się z azotu, tlenu, helu, neonu, argonu, dwutlenku węgla, wodoru lub ich mieszaniny. 4. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że dno zbiornika szczelne dla cieczy lecz przepuszczalne dla gazu utworzone jest przez przeponę lub membranę.. Sposób według jednego z zastrzeżeń 1 do 4, znamienny tym, że ciśnienie gazu nastawiane jest na przeciwległej do elektrolitu stronie dna zbiornika szczelnego dla cieczy lecz przepuszczalnego dla gazu, w zależności od żądanego wyniku powlekania. 6. Sposób według jednego z poprzednich zastrzeżeń, znamienny tym, że sposób przeprowadza się pod napięciem stałym, pod napięciem pulsacyjnym lub odwracalnym napięciem pulsacyjnym. 7. Sposób według jednego z poprzednich zastrzeżeń, znamienny tym, że anoda jest osłonięta membraną otwartą dla jonów, szczelną dla szlamu i szczelną dla zdyspergowanych cząstek Urządzenie do przeprowadzania sposobu określonego w jednym z poprzednich zastrzeżeń, posiadające zbiornik do przyjmowania elektrolitu, znamienne tym, że dno zbiornika wykonane jest jako szczelne dla cieczy lecz przepuszczalne dla gazu. 9. Urządzenie według zastrzeżenia 8, znamienne tym, że dno zbiornika szczelne dla cieczy lecz przepuszczalne dla gazu utworzone jest przez przeponę lub membranę.. Urządzenie według jednego z zastrzeżeń 8 albo 9, znamienne tym, że urządzenie posiada instalację do regulacji ciśnienia gazu na przeciwległej do elektrolitu stronie szczelnego dla cieczy lecz przepuszczalnego dla gazu dna zbiornika. 11. Urządzenie według jednego z zastrzeżeń 8 do, znamienne tym, że anoda osłonięta jest membraną otwartą dla jonów, szczelną dla szlamu i szczelną dla zdyspergowanych cząstek. 4

6 EP B1 Odnośniki cytowane w opisie Poniższa lista odnośników cytowanych przez zgłaszającego ma na celu wyłącznie pomoc dla czytającego i nie stanowi części dokumentu patentu europejskiego. Pomimo, że dołożono największej staranności przy jej tworzeniu, nie można wykluczyć błędów lub przeoczeń i EUP nie ponosi żadnej odpowiedzialności w tym względzie. Dokumenty patentowe cytowane w opisie GB A [000] WO 08 A1 [0006] US A [0007] DE [0008]