AT386614B

AT386614B - Phosphorsaeurebeize und verfahren zu ihrer verwendung

Info

Publication number: AT386614B
Application number: AT295286A
Authority: AT
Original assignee: Willmitzer Herbert
Priority date: 1986-11-05
Filing date: 1986-11-05
Publication date: 1988-09-26
Also published as: ATA295286A

Description

Die Erfindung betrifft eine Phosphorsäurebeize zum Tauch- oder Spritzbeizen von Aluminiumle- gierungen, wie beispielsweise Al-Mg-Legierungen und Al-Zn-Mg-Legierungen, die gegebenenfalls auch Kupfer enthalten, nach dem Dünnschichtphosphatierungsverfahren mit einem Gehalt an Ortho- - Phosphorsäure, einem Gehalt an Beizinhibitoren, Aminalkoholen und einem im sauren Bereich nicht schäumenden Netzmittel.

Das Beizen von Gegenständen aus Aluminiumlegierungen wird durchgeführt, um den Gegenstand bzw. dessen Oberfläche für die Nass- oder Trockenbeschichtung und für Verklebungen vorzube- reiten.

Es sind Beizen für Aluminium und Aluminiumlegierungen bekannt, die im sauren oder im alkalischen Bereich gegebenenfalls unter Zusatz von Beizinhibitoren eingesetzt werden. Beispiels- weise kann man mit 10-bis 207eiger Natronlauge beizen, wobei der Beizvorgang unterbrochen wird, um das Aluminiumwerkstück mit scharfen Reissbürsten unter fliessendem Wasser weiter zu behandeln. Nach ausgiebiger Spülung mit Wasser wird die Beizung mit 15%iger Salpetersäure fortgesetzt und schliesslich durch gründliche Spülung mit Wasser beendet.

Beizen mit Sodalösungen (beispielsweise im Tauchverfahren) sind ebenso zeit- und arbeitsauf- wendig wie das oben beschriebene Beizen mit Natronlauge.

Ein weiteres Beispiel für Aluminiumbeizen sind Beizen auf Basis von Mischsäuren mit den unterschiedlichsten Konzentrationen. Ein Beispiel hiefür ist eine Beize, enthaltend Salpetersäure und Natriumfluoridlösungen oder Salpetersäure und Flusssäure oder Salzsäure in Kombination mit
Salpetersäure und Flusssäure je nach dem Siliziumgehalt des zu behandelnden Aluminiums.

In der aluminiumverarbeitenden Industrie gelangten in den letzten Jahren sowohl für die chemische Vorbehandlung als auch für die chemische Nachbehandlung Beizen, die Chromate und/oder Polyphosphate enthalten, zum Einsatz. Beispiele für derartige Beizen sind die folgenden :
Gelb-Chromatierung : Oxyde des Chrom-VI, des Chrom-III und des Aluminiums,
Grün-Chromatierung : Phosphate des Chrom-III und des Aluminiums,
Transparent-Chromatierung : Oxyd des Chrom-VI, des Chrom-III und des Aluminiums,
Phosphatieren (Basis- metall = Zink, Zirko- nium, Titan) : Phosphate des Aluminiums und der Basismetalle,
NO-RINSE-Chromatierung : Chrom-VI und Chrom-III in organischer und anorganischer Matrix, NO-RINSE-Phosphatierung : Phosphate des Chrom-III, des Mangans oder Zirkoniums in organischer oder anorganischer Matrix.

Bei der Chromatierung wird eine Schicht von 0, 2 bis 2 g/m2, bestehend aus Phosphaten und Chromaten aufgebaut, die einerseits einen temporären Korrosionsschutz und anderseits die Haftfestigkeit von nachfolgenden Verklebungen oder Beschichtungen gewährleisten soll.

Der Nachteil von Chromatbeizen ist ihre schlechte Umweltverträglichkeit, so dass diese auf Grund der verschärften Umweltschutzauflagen und aus abwassertechnischen Vorschriften nunmehr eingeschränkt verwendet werden können.

Durch das Chromatieren gemäss der Vorschrift DIN 50 939 wird die gebeizte Aluminiumoberfläche chemisch oxydiert. Es bilden sich dabei organische Schichten aus Oxydhydraten und/oder Phosphaten des Aluminiums sowie des Chroms aus. Diese Schichten sind 1 bis 4 um dick und bilden einen lediglich temporären Korrosionsschutz. Weiters dienen sie als Haftgrund für organische Beschichtungen und Verklebungen.

Silikatschichten auf Aluminium-Oberflächen führen zu Störungen bei nachfolgender Oberflächenbehandlung, z. B. beim Beizen (beim Punktschweissen und beim Verkleben). Deshalb werden silikatfreie Reiniger mit einem Borat/Phosphat-Builder (Gerüstsubstanz) verwendet, wobei das Borat auf das Aluminium eine inhibierende Wirkung ausübt.

Es ist bekannt, dass die Haftung von Klebern, Nass- und Trockenlacken auf Aluminium ohne chemische Vorbehandlung unzureichend ist. Die chemische Vorbehandlung ist daher ein entscheidender Faktor zur Qualitätssicherung.

Der Sinn der chemischen Vorbehandlung und/oder Reinigungsoperation ist es, die natürliche Oxydhaut des Aluminiums zu entfernen, wie z. B. beim Punktschweissen oder bei Verklebungen,

da die Oxydhaut bei nachfolgenden Behandlungsschritten zu erheblichen Störungen führen kann.

Hiezu wird besonders bei Aluminium-Verklebung häufig die sogenannte Pickling-Beize, bestehend aus Schwefelsäure und Natriumbichromat, verwendet.

Bei all diesen bekannten Verfahren zur chemischen Vorbehandlung muss das Aluminium vorher entfettet werden, um organische Verschmutzungen, wie Polierpasten, Walzöl, Korrosionsschutzöle und Ziehhilfsmittel, weiters den sogenannten Pigmentschmutz, bestehend aus Metallabrieb in metallischer oder oxydierter Form, zu entfernen. Ziel dieser Reinigungsoperation (Entfettung) ist es, die genannten Verschmutzungen quantitativ zu entfernen, um eine wasserbenetzbare Aluminium-Oberfläche zu erhalten.

Oft werden zur Reinigung Lösungsmittel (chlorierte Kohlenwasserstoffe) verwendet. Diese erfordern wegen der niedrigen M. A. K.-Werte und der verschärften Umweltbedingungen aufwendige und teure Absauge- bzw. Filteranlagen.

Die bekannten Vor- und Nachbehandlungen benötigen aufwendige Tauch-oder Spritzanlagen.

Das Entfetten und Beizen läuft mit den folgenden Schritten ab :
EMI2.1

<tb>
<tb> Entfetten <SEP> 70 <SEP> - <SEP> 800C <SEP>
<tb> Spülen <SEP> mit <SEP> Wasser
<tb> Alkalisches <SEP> oder <SEP> saures <SEP> Beizen <SEP> 60 C
<tb> Mehrmaliges <SEP> Spülen <SEP> mit <SEP> Wasser
<tb> Chromatieren <SEP> 200C
<tb> Zweimal <SEP> Spülen <SEP> mit <SEP> Wasser
<tb> Spülen <SEP> mit <SEP> vollentsalztem <SEP> Wasser <SEP> 700C
<tb> Lufttrocknung <SEP> 60 C
<tb>

Die Beiz-, Spül- und Trocknungszeiten bzw. die Temperaturen ändern sich je nach dem angewendeten Verfahren.

Nachteilig bei den bekannten, chemischen Entfettung-un Beizverfahren ist der grosse Verbrauch an Chemikalien.

Die Beizsäuren werden beim Beizen von Aluminium mit Aluminiumkationen angereichert und gleichzeitig in der Säure die Wasserstoffionen abgebaut. Dieser Abbau von Wasserstoffionen geht mit einem Qualitätsverlust in der Beizsäure und im Beizgut einher. Die Beizzeiten werden unkontrollierbar und in den Beizmedien treten Schlämme auf, die in aufwendigen Arbeitsschritten neutralisiert und/oder vernichtet werden müssen. Dabei ergeben sich erhebliche Kosten, da diese Schlämme nur auf Sondermülldeponien gelagert werden können.

Bei den Phosphatierungsverfahren für Metalle unterscheidet man zwei Verfahrensarten, nämlich einerseits die Dickschicht-Phosphatierung und anderseits die Dünnschicht-Phosphatierung.

Beiden Phosphatierungsverfahrensarten ist es gemeinsam, dass sich aus Keimbildungen zweier kristalliner Partner über die Wirt-Gast-Phase von Auf- und Verwachsungen über Impfketten (epitaktisches System) entstehen.

Beim Dickschicht-Phosphatierungsverfahren liefert die Behandlungslösung (die Beize) sowohl das Phosphatanion als auch das in der Lösung enthaltene Metallkation für die Phosphatierungsschicht (beispielsweise Zinkphosphatierung, Chromatierung, Zirkonium-, Mangan- oder Titan- - Phosphatierung). Bislang war es nicht möglich, diese Beizlösungen, insbesondere wenn sie für Aluminium verwendet worden sind, im Recycling-Verfahren rückzugewinnen, da die in den Lösungen enthaltenen Metallkationen in den makroporösen Harzen des Ionenaustauscher zurückgehalten wurden.

Die Erfindung befasst sich mit der Dünnschicht-Phosphatierung, bei der die Behandlungslösung nur das Phosphatanion für die Phosphatierungsschicht liefert, wogegen das Kation ausschliesslich vom gebeizten Metall (im vorliegenden Fall Aluminium) selbst stammt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine im Recycling-Verfahren permanent rückgewinnbare Phosphatierungsbeize, die im Dünnschicht-Phosphatierungsverfahren eingesetzt werden kann, zu schaffen.

EMI3.1

15,00 Gew.-% Ortho-Phosphorsäure,
0, 75 Gew.-% Zitronensäure, 0, 20 Gew.-% Triäthanolamin, 1, 50 Gew.-% Butindiol 1, 4, 1, 00 Gew.-% Hexamethylentetramin, 0, 25 Gew.-% Netzmittel, bestehend aus einer Mischung aus einem nicht- ionogenen Alkylbenzolsulfonat, einem Alkylphenolpolyglykoläther und einem Alkylfettalkoholsulfat,
0, 80 Gew.-% eines heteroaromatischen, quaternären, kationischen Inhibitors,
1, 00 Gew.-% Salpetersäure mit der Dichte 1, 4 (65% ig) und
79,

50 Gew.-% vollentsalztes Wasser mit einer Leitfähigkeit von 0, 1 bis 0, 5 Slim.

Die verwendete Ortho-Phosphorsäure ist bevorzugt thermische Ortho-Phosphorsäure.

Die Erfindung erstreckt sich auch auf ein Verfahren zum Beizen von Werkstücken aus einer Aluminiumlegierung unter Verwendung der erfindungsgemässen Phosphorsäurebeize. Dieses
Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man die erwärmte Beize, vorzugsweise die auf eine
Temperatur von 40 C erwärmte Beize mit Druck, vorzugsweise mit einem Druck von etwa 0, 8 bar auf die fette, verunreinigte und mit einer Oxydhaut überzogene Aluminiumoberfläche, vorzugsweise in einer Menge von 175 l/m2/min aufsprüht, dass man die Beize vorzugsweise 1 min lang einwirken lässt, dass man das so behandelte Aluminiumwerkstück mit Industriewasser mit einer Härte von bis zu 210 dH, vorzugsweise 1 min lang bei 175 l/m2/min beaufschlagt, dass man mit vollentsalztem, erwärmtem Wasser,

vorzugsweise 1 min lang mit auf 40'erwärmtem Wasser mit 175 l/m2/min besprüht und dass man dann das Aluminiumwerkstück beispielsweise 1 min lang bei 400 trocknet.

Falls man die erfindungsgemässe Phosphorsäurebeize im Tauchverfahren einsetzen will, dann empfiehlt es sich im Rahmen der Erfindung so vorzugehen, dass man das Aluminiumwerkstück in die vorzugsweise auf 400 erwärmte Beize beispielsweise 4 min lang eintaucht, dass man das Aluminiumwerkstück nach dem Entfernen aus dem Tauchbad mit fliessendem Wasser, vorzugsweise 4 min lang mit Industriewasser mit einer Härte bis zu dH 210 spült, dass man das Aluminiumwerkstück mit vollentsalztem Wasser vorzugsweise 4 min lang nachgespült und dass man das so behandelte Aluminiumwerkstück dann trocknet.

Sowohl im Sprühverfahren als auch im Tauchverfahren empfiehlt es sich im Rahmen der Erfindung, dass man die im Zuge des Beizvorganges in Lösung gegangenen Aluminiumkationen in der Beize durch Behandlung der Beize in einem Ionenaustauscher entfernt und durch die äquivalente Menge von H+-Ionen ersetzt.

Bevorzugt wird beim erfindungsgemässen Verfahren so vorgegangen, dass man den Ionenaustauscher mit Schwefelsäure, insbesondere mit 15% iger, regeneriert und/oder zur Entfernung von Fett und/oder Öl mit einer Reinigungslösung, vorzugsweise einer Reinigungslösung, enthaltend 2% Natronlauge, 0, 5 bis 1% eines Alkylphenolalkoxylat und Wasser, auf 100% behandelt.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den nachstehend genannten Ausführungsbeispielen.

Ausführungsbeispiel 1 :
Es wurden Ober- und Untergurten von Skiern, die aus der Aluminiumlegierung Perradur S (AI Zn Mg Cu 1, 5) bestehen, mit einer Phosphorsäurebeize folgender Zusammensetzung behandelt : 15, 00 Gew.-% thermische Ortho-Phosphorsäure tr.,
0, 75 Gew.-% Zitronensäure krist. tr.,
0, 20 Gew.-% Triäthanolamin tr., 1, 50 Gew.-% Butindol 1, 4 fest (Hüls),

1, 00 Gew.-% Hexamethylentetramin (DEGUSSA) tr.,
0, 25 Gew.-% AFM 50 N (Hüls), 0, 80 Gew.-% Dodikor 2565 (Hoechst), 1, 00 Gew.-% Salpetersäure D 1, 4 (65%) tr.,
79, 50 Gew.-% vollentsalztes Wasser 0, 1-0, 5 Sllm.

Die Phosphorsäurebeize wird mit einer Temperatur von 400C und einem Druck von 0, 8 bar auf die fette, verunreinigte und mit Oxydhaut überzogene Oberfläche der Ober- und Untergurte und Skispitzen aufgespritzt. Man erhält so eine wasserbenetzbare, phosphatierte Werkstückoberflä- che. Die Phosphorsäurebeize wird mit einer Menge von 175 I/min/m2 des behandelten Werkstückes aufgesprüht, wobei die Beizzeit 1 min lang dauerte.

Nachdem die behandelten Werkstücke aus der Spritzzone herauskamen, wurden sie 1 min lang mit kaltem Industriewasser, das eine Härte von weniger als 210 dH besass, mit einer Menge von 175 l/m2 Imin gespült. Nach dem Spülen mit Industriewasser wurde mit vollentsalztem Wasser mit einer Temperatur von 400C und einer Menge von 175 l/m2 Imin durch Bespritzen gespült.

Die so erhaltenen Werkstücke mit fleckenlos wasserbenetzbarer, phosphatierter Aluminiumoberfläche werden mit Warmluft (40 C, 1 min lang) getrocknet.

Die getrockneten Werkstücke werden ohne jede weitere Nachbehandlung bis zu 24 h zur Passivierung gelagert, wobei die kristalline Phosphatschichte mit einer Stärke von 1 bis 2 jim aushärtet, was zu einer besseren Haftung für eine nachfolgende Nass- oder Trockenbeschichtung sowie Verklebung führt.

Ausführungsbeispiel 2 :
Die oben im Ausführungsbeispiel 1 genannte Phosphorsäurebeize kann auch im Tauchverfahren angewendet werden. Hiezu wurden aus Aluminiumperradur S bestehende Skiobergurte und-untergurte sowie Skispitzen in einen 1000 kg Phosphorsäurebeize enthaltenden Tank, in dem die Phosphorsäurebeize auf einer Temperatur von 40 C gehalten wurde, 4 min lang eingetaucht.

Nach dem Ausbringen der Werkstücke aus dem Tauchbad wird 4 min lang mit fliessendem, kaltem Industriewasser (höchstens 210 dH) gespült. Nach dem Spülen mit Industriewasser wird 4 min lang mit fliessendem, vollentsalztem Wasser gespült. Die weitere Vorbehandlung entspricht dem Ausführungsbeispiel 1.

Aus den vorstehenden Ausführungsbeispielen ist ersichtlich, dass das erfindungsgemässe Verfahren unter Verwendung der erfindungsgemässen Phosphorsäurebeize in den drei folgenden Stufen abläuft.

1. Beizperiode
2. Inkubation
3. Spülung
Ad 1 : Beizperiode
In dieser Phase werden alle dem Werkstück anhaftenden Fette, metallische Verunreinigungen und die Oxydhaut abgelöst sowie Aluminiumkationen an das Bad abgegeben (Dünnschicht-Phospha- tierung).

Ad 2 : Inkubation :
In dieser Phase, welche die Keimbildungsphase ist, bilden sich auf der reinen Aluminiumoberfläche die Phosphatkeime ohne wesentliche Energiebarrieren aus, wobei beim Wachsen der Kristalle eine nur geringe Verzerrung der Valenzrichtung auftritt. Dabei ergibt sich folgende Verknüpfung Wirt-Gast :
EMI5.1

Es kann auch eine Übergangsform beider Valenzzustände, also eine quasi Hauptvalenz entstehen.

Ad 3 : Spülung
Die Spülung erfolgt, um überschüssige und nicht mehr benötigte, saure Beizlösung und nicht in die Valenzverbindung eingebundene Aluminiumkationen abzuspülen. Die Spülung erfolgt mit vollentsalztem Wasser, um eine randlose Trocknung zu gewährleisten, da im Industriewasser enthaltene Kalziumionen aus Gründen der Oberflächenreinheit entfernt werden müssten.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens ist dessen Wirtschaftlichkeit, die auch durch die erfindungsgemässe Phosphorsäurebeize ermöglicht wird, weil nur ein einziger
Beizvorgang, ein Spülvorgang mit Industriewasser und ein Spülvorgang mit vollentsalztem Wasser benötigt wird.

Ein weiterer, erheblicher Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens und der erfindungsge- mässen Phosphorsäurebeize liegt darin, dass sie permant über einen Ionenaustauscher mit entspre- chenden, makroporösen Ionentauscherharzen (z. B. Zewatit SP 112 von BAYER-Leverkusen) wiederge- wonnen, d. h. regeneriert werden kann. Diese Ionentauscherharze können ihrerseits mit 15%iger
Schwefelsäure ohne weiteres regeneriert werden. Das dabei entstehende Eluat enthält Aluminium- sulfat, das keiner Neutralisation bedarf, sondern unmittelbar als Flockungsmittel bei biologischen
Wasseraufbereitungsanlagen eingesetzt werden kann. Der bisher notwendige Einsatz von Kammer- - Filter-Pressen ist nicht erforderlich.

Falls das Aluminiumsulfat nicht als Flockungsmittel verwendet werden kann, dann kann das Eluat, das Aluminiumsulfat enthält, beispielsweise nach dem in der AT-PS Nr. 363297 beschriebe- nen Verfahren aufbereitet werden.

Da die erfindungsgemässe Phosphorsäurebeize auf die am Aluminium anhaftenden Fette, Öle, Emulsionen usw. löst, ist es nicht mehr notwendig, zwischen Beizbad und Ionentauscher spezielle Filter einzuschalten. Der wegen der erfindungsgemässen Phosphorsäurebeize verwendbare
Ionentauscher kann ohne weiteres entfettet werden. Hiezu liegt der Lewatit-Ionentauscher in der Na-Form vor (Kationenaustauscher) oder in der Hydroxydform (Anionenaustauscher). Als
Reinigungslösung für den Ionentauscher kann folgende Mischung verwendet werden :
97 % enthärtetes oder entsalztes Wasser,
2 % Natronlauge, 0, 5% eines Alkylphenolalkoxylats (z. B.

Intrasol RI der Fa. Stockhausen).

Der Anteil an Alkylphenolalkoxylat richtet sich nach dem Verschmutzungsgrad des Austauschers und kann beispielsweise auch bis 1% betragen. Von dieser Reinigungslösung werden je Volumenteil des Austauschervolumens 1, 5 Vol.-Teile Lösung mit einer Temperatur von 35 bis 40 C verwendet.

Vergleichsversuche :
Es wurden die Festigkeit von Verklebungen von aus Aluminiumperradur S bestehenden Skiober- und -untergurten, die mit der bekannten"Pickling"-Beize behandelt wurden, mit der Festigkeit von Verklebungen von Skiober- und -untergurten (Abreissversuche), die mit der erfindungsgemässen Phosphorsäurebeize behandelt wurden, verglichen (es wurde wie in Ausführungsbeispiel 1 angegeben, behandelt). Die Verklebung wurde mit Hilfe eines Epoxyharzklebers mit einem Härter auf Aminobasis ausgeführt, wobei 10 bis 15 min lang einem Druck von 8 bar ausgehärtet wurde. Bei der Vorbehandlung mit der Picklingbeize wurden Adhäsionswerte von 65 bis 75 N/5 cm bei Abreissversuchen als ausreichend angesehen. Mit der erfindungsgemässen Phosphatbeize wurden unter gleichen Bedingungen Adhäsionswerte von 90 bis 105 N/5 cm erreicht.

Die Überlegenheit der erfindungsgemässen Phosphorsäurebeize gegenüber bekannten Beizen ergibt sich auch aus dem in Fig. 1 wiedergegebenen Diagramm, in dem die Risserweiterung von Metallklebeverbindungen unter verschiedenen Bedingungen enthalten ist.

Sinngemässes ergibt sich aus Fig. 2, wo die Verhältnisse bei einem Klebefugenanriss auf 50% der Klebelänge wiedergegeben sind.

Es wurden 70 Paar Testski-Bauteile (Ober-, Untergurt und Skispitzen) in der erfindungsge-

mässen Beize nach dem beschriebenen Beispiel tauchgebeizt, dann, wie üblich, zu Skiern verklebt. Diese Skier wurden 6 Monate lang Testfahrern unter der Auflage der härtesten Bedingungen zu Testfahrten überlassen.

Nach diesem 6monatigem Härtetest wurden diese 70 Paar Ski härtesten Untersuchungen ausgesetzt, wobei im Gegensatz zu den andern Beizen ein 100%iger Erfolg bei Verklebungen mit der erfindungsgemässen Phosphorsäurebeize erzielt wurde.

Bestimmung der Schälfestigkeit :
Unter Schälfestigkeit versteht man im folgenden die durch den nachstehenden, ausgeführten Trommelschälversuch ermittelte Trommelschälfestigkeit, gemessen zwischen zwei in einem Verbund aneinandergrenzenden Werkstoffen.

Die Probestücke aus Aluminiumperradur S wurden, wie im Ausführungsbeispiel 1 gebeizt und getrocknet. Hierauf wurden die Proben (Prüfmaterial) wie in Fig. 3 gezeigt, mit einem Aluminiumträger verbunden, wobei die Verklebung wie folgt durchgeführt wurde : es wurde ein Harz AW 1136 verwendet und eine Härter XHY 5049. Das Mischungsverhältnis zwischen Harz und Härter betrug 100 Gew.-Teile zu 30 Gew.-Teile. Es wurden 200 g Kleber bei 250C angesetzt, der 75 min lang gebrauchsfähig blieb. Die Verklebungen wurden bei 120 in der Klebefuge 7 min lang verpresst, wobei ein Pressdruck von 8 bar angewendet wurde. Danach wurde 3 min lang Kühlen gelassen.

Für die Berechnung der Schälkraft wird die Differenz des Mittelwertes der Schälkurve und der Rücklaufkurve herangezogen. Dabei wird folgende Formel angewendet :
EMI7.1

EMI7.2
rials betrug 50 mm.

Die Ausarbeitung erfolgt so, dass nicht das Schälmoment errechnet wird (gemäss DIN), sondern der Mittelwert der Schälkraft direkt vom Diagramm abgelesen und durch die Probenbreite dividiert wird. Dabei bleiben die ersten und letzten 10% des Schäldiagramms unberücksichtigt, wie dies Fig. 4, die schematisch ein Schäldiagramm zeigt, wiedergibt. Die, wie weiter oben angegeben, hergestellten Proben wurden nach dem Pressen noch 2 h lang gelagert und dann bei Raumtemperatur dem Trommelschälversuch unterzogen. Dabei wird das vorstehende Ende des Obermaterials in die Klemmvorrichtung der Schältrommel eingeklemmt, wobei das andere Ende der Probe 2 cm tief in der oberen Halterung der Universalprüfmaschine (Typ Zwick Universalprüfmaschine 1462) eingespannt wurde.

Das Stahlband der Trommel wird im Uhrzeigersinn um den Auflaufring der Trommel gewickelt und das Querjoch wird dann in der unteren Halterung der Prüfmaschine festgeklebt. Als Spannbacken wurden ein Keilspannkopf 8206 verwendet. Der Kraftmessbereich betrug bis 1000 bzw. 5000 N.. Die Papierübersetzung betrug 5 : 1, die Prüfgeschwindigkeit 15 mm/min. Das Prüfklima entsprach der ÖNORM M7610 (ISO 554-1976). Die Trommelschälprüfung erfolgte mit der Klettertrommel in Anlehnung an DIN 53295, wobei die Schältrommel einen Auflaufradius für das Stahlband von R = 75 mm, einen Auflaufradius für das abzuschälende Werkstück r = 60 mm hat. Weiters enthielt die verwendete Schältrommel keine Führungsrille für das Stahlband.

Zwei typische Schälkurven sind in den Fig. 5 und 6 wiedergegeben. Dabei wurde im Falle der Fig. 5 eine Schälkraft von 95 N/5 cm und im Falle der Fig. 6 eine Schälkraft von 105 N/5 cm ermittelt.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE : 1. Phosphorsäurebeize zum Tauch- oder Spritzbeizen von Aluminiumlegierungen, wie beispielsweise Al-Mg-Legierungen und Al-Zn-Mg-Legierungen, die gegebenenfalls auch Kupfer enthalten, nach dem Dünnschichtphosphatierungsverfahren mit einem Gehalt an Ortho-Phosphorsäure, einem Gehalt an Beizinhibitoren, Aminoalkoholen und einem im sauren Bereich nicht schäumenden Netzmittel, gekennzeichnet durch folgende Bestandteile :

<Desc/Clms Page number 8> 5, 00-35, 00, vorzugsweise 8, 00 - 15,00 Gew.-% Ortho-Phosphorsäure, 0, 15-3, 00, vorzugsweise 0, 15-0, 75 Gew.-% Zitronensäure, 0, 10-3, 00, vorzugsweise 0, 10-0, 20 Gew.-% eines Aminoalkohols, 0, 10-3, 00, vorzugsweise 0, 25-2, 00 Gew.-% eines ungesättigten, mehrwertigen Alkohols, 0, 10-1, 00, vorzugsweise 0, 10-0, 50 Gew.-% Netzmittel 0, 10-2, 00 Gew.-% eines Hexamins, 0, 10-0, 80, vorzugsweise 0, 10-0, 15 Gew.-% des Inhibitors, 0, 20-3, 00, vorzugsweise 0,

10- 1,00 Gew.-% Salpetersäure und Wasser auf 100 Gew.-%, wobei die Phosphorsäurebeize frei von Metall-, insbesondere Aluminiumkationen ist.

2. Beize nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aminoalkohol Triäthanolamin ist.

3. Beize nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzmittel ein Gemisch aus einem nichtionogenen Alkylbenzolsulfonat, einem Alkylphenolpolyglykoläther und einem Alkylfettalkoholsulfat ist, das zu 80% biologisch abbaubar ist.

4. Beize nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der ungesättigte, mehrwertige Alkohol Butindiol 1, 4 (C4H602) ist.

5. Beize nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Hexamin Hexamethylentetramin (CH)-N ist.

6. Beize nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Beizinhibitor eine kationische, heteroaromatische, quaternäre Verbindung ist.

7. Beize nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung : 15, 00 Gew.-% Ortho-Phosphorsäure, 0, 75 Gew.-% Zitronensäure, 0, 20 Gew.-% Triäthanolamin, 1,50 Gew.-% Butindiol 1, 4, 1, 00 Gew.-% Hexamethylentetramin, EMI8.1 ionogenen Alkylbenzolsulfonat, einem Alkylphenolpolyglykoläther und einem Alkylfettalkoholsulfat, 0, 80 Gew.-% eines heteroaromatischen, quaternären, kationischen Inhibitors, 1, 00 Gew.-% Salpetersäure mit der Dichte 1, 4 (65% ig) und 79, 50 Gew.-% vollentsalztes Wasser mit einer Leitfähigkeit von 0, 1 bis 0, 5 Sllm.

8. Verfahren zum Beizen von Werkstücken aus einer Aluminiumlegierung unter Verwendung einer Phosphorsäurebeize nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass man die erwärmte Beize, vorzugsweise die auf eine Temperatur von 40 C erwärmte Beize mit Druck, vorzugsweise mit einem Druck von etwa 0,8 bar auf die verfettete, verunreinigte und mit einer Oxydhaut überzogene Aluminiumoberfläche, vorzugsweise in einer Menge von 175 l/m2/min aufsprüht, dass man die Beize vorzugsweise 1 min lang einwirken lässt, dass man das so behandelte Aluminiumwerkstück mit Industriewasser mit einer Härte von bis zu 210 dH, vorzugsweise 1 min lang mit 175 l/m2/min beaufschlagt, dass man mit vollentsalztem, erwärmtem Wasser,

vorzugsweise 1 min lang mit auf 40 C erwärmtem Wasser mit 175 11m2 Imin besprüht und dass man dann das Aluminiumwerkstück beispielsweise 1 min lang bei 40 C trocknet. <Desc/Clms Page number 9>

9. Verfahren zum Beizen von Werkstücken aus einer Aluminiumlegierung im Tauchverfahren unter Verwendung einer Phosphorsäurebeize nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass man das Aluminiumwerkstück in die vorzugsweise auf 40 C erwärmte Beize beispielsweise 4 min lang eintaucht, dass man das Aluminiumwerkstück nach dem Entfernen aus dem Tauchbad mit fliessendem Wasser, vorzugsweise 4 min lang mit Industriewasser mit einer Härte bis zu dH 21 spült, dass man das Aluminiumwerkstück mit vollentsalztem Wasser vorzugsweise 4 min lang nachgespült und dass man das so behandelte Aluminiumwerkstück dann trocknet.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass man die im Zuge des Beizvorganges in Lösung gegangenen Aluminiumkationen in der Beize durch Behandlung der Beize in einem Ionenaustauscher entfernt und durch die äquivalente Menge an -Ionen ersetzt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass man den Ionenaustauscher mit Schwefelsäure, insbesondere mit 157eiger, regeneriert und/oder zur Entfernung von Fett und/oder Öl mit einer Reinigungslösung, vorzugsweise einer Reinigungslösung, enthaltend 2% Natronlauge, 0, 5 bis 1% eines Alkylphenolalkoxylat und Wasser, auf 100% behandelt.