CS226100B1 - Vrstva k zabezpečení přilnavosti organických povlaků na povrchu hliníku a jeho slitin a způsob její výroby - Google Patents

Vrstva k zabezpečení přilnavosti organických povlaků na povrchu hliníku a jeho slitin a způsob její výroby Download PDF

Info

Publication number
CS226100B1
CS226100B1 CS425882A CS425882A CS226100B1 CS 226100 B1 CS226100 B1 CS 226100B1 CS 425882 A CS425882 A CS 425882A CS 425882 A CS425882 A CS 425882A CS 226100 B1 CS226100 B1 CS 226100B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
layer
aluminum
adhesion
alloys
ions
Prior art date
Application number
CS425882A
Other languages
English (en)
Inventor
Karel Ing Csc Barton
Jaroslav Ing Chocholousek
Miroslav Rndr Jaros
Radomir Ruzicka
Milan Saidl
Original Assignee
Barton Karel
Jaroslav Ing Chocholousek
Miroslav Rndr Jaros
Radomir Ruzicka
Milan Saidl
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Barton Karel, Jaroslav Ing Chocholousek, Miroslav Rndr Jaros, Radomir Ruzicka, Milan Saidl filed Critical Barton Karel
Priority to CS425882A priority Critical patent/CS226100B1/cs
Publication of CS226100B1 publication Critical patent/CS226100B1/cs

Links

Landscapes

  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Description

(54) Vrstva k zabezpečení přilnavosti organických povlaků na povrchu hliníku a jeho slitin a způsob její výroby
Vynález se týká vrstvy k zabezpečení přilnavosti organických povlaků na povrchu hliníku a jeho i slitin s obsahem hliníku nejméně 40 %, i na hliníkových povlacích a povlacích ze slitin hliníku i nanesených jakoukoliv technologií na jiné kovy, zejména na uhlíkovou ocel a litinu.
Přesto, že se hliník v běžných, například atmosférických podmínkách vyznačuje vysokou korozní odolností, je třeba jej pro řadu technických účelů opatřit organickými ochrannými povlaky, které jednak podstatně zvyšují životnost, jednak umožňují dosáhnout dalších účinků, například estetických. Takovéto účinky nelze zabezpečit jinými způsoby povrchové úpravy hliníku.
Výrobky z hliníku se při styku s atmosférou pokrývají souvislou vrstvou oxidu hlinitého, který je sám o sobě nositelem vysoké korozní odolnosti tohoto kovu. Tyto vrstvy vznikají též při výrobě hliníkových polotovarů tvářením zasťudena anebo t pří odlévání. Totéž platí pro hliníkové povlaky a povlaky ze slitin hliníku vytvářené kontinuálními nebo přetržitými technologiemi pokovování v tavenině, vakuového napařování, žárového nástřiku i apod.
Strukturní a chemická nestejnorodost hliníku a jeho slitin podmíněná technologickými vlivy je důvodem nestejnorodosti přirozené oxidové vrstvičky na jeho povrchu. Tato nestejnorodost má za následek jednak nerovnoměrné projevy koroze a jednak působí potíže při zabezpečování rovnoměrné j akosti organických povlaků, zejména jejich přilnavosti. Tento problém se obvykle řeší odstraněním původní oxidové vrstvičky, například mořením v silně alkalických vodných roztocích, a vytvářením umělých vrstev chemickou nebo elektrocheí mickou cestou, jako je anodická oxidace, chemická í oxidace, chromátování a fosfátování. Všem těmto operacím musí předcházet důkladné odmaštění obvykle alkalickými prostředky nebo organickými rozpouštědly. Odmaštění alkalickými vodnými roztoky se popřípadě sdružuje do společné operace, která současně odstraňuje přírodní oxidovou vrstvičku.
i Jinou známou alternativou řešení problematiky ! : přilnavosti organických povlaků na hliníku je i i použití základních nátěrových hmot, které jsou i í schopny chemicky reagovat s oxidovou vrstvičkou na hliníku, případně s hliníkem samým.
Všechny tyto dosud používané způsoby mají řadu technických a ekonomických nevýhod. Vyi tváření účinných konverzních vrstev vyžaduje vícestupňové technologie obvykle se sledem operací, které používají jak alkalických ták kyselých vod- j ných roztoků, případně roztoků s obsahem chrotnanových iontů. Mezi jednotlivé operace je třeba ; zařazovat oplachy. Klasické postupy vytváření ‘ konverzních vrstev na hliníku tedy vyžadují značně rozsáhlá technologická zařízení a jsou svázány i s nákladnými a investičně náročnými operacemi likvidace odpadů, zejména používá-li se toxických prostředků například odvozených ze sloučenin šestimocného chrómu. V souvislosti s technologickou složitostí a s potřebou udržovat vyšší teploty několika pracovních lázní jsou dosud běžné procesy náročné na spotřebu energie a na kvalifikovanou obsluhu. Zvlášť vysokými nároky na energii se l vyznačuje elektrolytická oxidace. Vytváření organických mezivrstev k zabezpečení přilnavosti organických povlaků pomocí reaktivních základních barev je vždy operací navíc, což komplikuje proces z hlediska nároků na pracovní prostory, technologické časy, pracnost i materiálové náklady.
Uvedené nevýhody odstraňuje vrstva k zabezpe- ; čení přilnavosti Organických povlaků na povrchu hliníku a jeho slitin podle vynálezu, jehož poditata spočívá v tom, že vrstva je tvořena krystalickým hydroxidoxidem hlinitým, gelem hydroxidu hlinitého a gelem kyseliny křemičité, přičemž přepočítaný celkový obsah kysličníku hlinitého v této vrstvě je k přepočítanému celkovému obsahu kysličníku křemičitého v poměru 20 : 1 až 2 : 1. Celková plošná hmotnost této vrstvy je v rozmezí i od 0,1 do 10 g . m“2. Předmětem vynálezu je ; i nalezení způsobu výroby této vrstvy. Pódstata tohoto způsobu spočívá v tom, že se hlimkový ; povrch upraví ponorem nebo postřikem poinocí , přebytku vodného roztoku, obsahujícího ionty j silikátové a/nebo polysilikátové v množství od 1 g. I“1 do 100 g . I“1 a ionty OH- v takovém > množství, aby pH roztoku bylo od 1.0 do 12,5. Proces probíhá při teplotě od 20 do 100 °C po dobu 3 až 600 s.
Složky vrstvy jsou prostřednictvím krystalických a amorfních hydroxidoxidů, vznikajících přímou . reakcí povrchu hliníku s pracovním roztokem, pevně zakotveny na povrchu a jsou stmeleny amorfními — koloidními složkami, zejména hydroxidem hlinitým a kyselinou křemičitou. Takto ; vzniklá vrstva je velmi tenká, má ale značný specifický povrch, který je základním předpokladem pro účinné fyzikální, sorpční zakotvení nátěrových hmot v průběhu vytváření nátěru a tím i jeho přilnavosti.
Podstata chemických reakcí vedoucích ke vzniku směsné, přilnavé vrstvy podle vynálezu vyplývá z tohoto nestechiometricky vyjádřeného reakčního schématu:
AI +
OH + SiO3 + H2O -> AIO(OH) + Al(OH)3(nH2O) + SiO2(nH2O) + H2
V tomto schématu je SiO|' symbolem pro mono- i polysilikátové ionty, AIO(OH) pro vznikající krystalické hydroxidoxidy hlinité, například typu bóhmitu, Al(OH)3(nH2O) označuje gel hydroxidu hlinitého a SiO2(nH2O) gél kyseliny křemičité. Kombinace gelů hydroxidu hlinitého a kyseliny křemičité ve vrstvě je pro daný proces zvlášť ί výhodná, protože řízení pH pracovního prostředí ' a dalších podmínek vytváření vrstvy umožní využít opačných nábojů koloidních částic obou druhů gelů a vytvoří podmínky pro jejich vzájemnou koagulaci. To podporuje soudržnost vrstvy. Podstatným rysem děje je, že probíhá selektivně na reakčním rozhraní, což souvisí s poklesem hodnoty pH na tomto rozhraní v důsledku reakční spotřeby iontů OH“. Tato skutečnost je výhodná i z techno- « logického hlediska, protože soustřeďuje tvorbu t a koagulaci gelů hydroxidu hlinitého a kyseliny křemičité na toto rozhraní a brání, aby se pracovní roztok znehodnocoval sraženinami zkoagulovaných gelů.
Jak vyplývá z naznačeného reakčního mechanismu, vzniká vrstva reakcí hliníku s vodným roztokem alkalické reakce, který obsahuje mono- či polysilikátové ionty. Tato skutečnost umožňuje, aby při vhodném složení pracovního prostředí a volbě technologických veličin, jako je teplota, rychlost proudění a reakční doba, bylo možno proces formulovat jako jednostupňový, zabezpečující v jedné operaci odmaštění, odstranění přírodní oxidové vrstvičky a vlastní vytvoření vrstvy podle vynálezu uvedených vlastností.
Základní složení pracovního prostředí je založeno na složkách, které nepůsobí žádné hygienické ani ekologické potíže. S ohledem na velmi malou plošnou hmotnost vrstvy je vznik vodíku zanedbatelný. Protože se základním reakčním mechanis; mem ochuzuje pracovní prostředí výhradně o ionty I , OH- a SiOj- a vlastní reakční mechanismus brání ,j znečisťování prostředí sloučeninami hliníku, je údržba lázní velmi jednoduchá a omezuje se na 1 udržování potřebné koncentrace iontů OH“, hpd| noty pH a SiO2'.
! Vynález je v dalším podrobněji osvětlen pomocí uvedení příkladu jeho možného konkrétního provedení.
Příklad
Vrstva podle vynálezu byla vytvořeiía na pěti druzích materiálu:
Ma — hliníkový plech (AI 99,5)
Mb — plech ze slitiny hliníku typu AlMg2 Mc — plech ze slitiny hliníku typu AlMgCuSi Md — plech ze slitiny hliníku typu ÁlMgZn Me — ploché odlitky ze slitiny typu AlSi12
Základní pracovní roztoky obsahovaly ionty SiO2- v těchto koncentracích:
Pa-lg-Γ1 »,··
Pb-sg.r1
Pc-iog.r1 Pd — 30 g . I“1
Pe-lOOg.l“1 j·,'.
Roztoky byly připraveny rozpuštěním metakře- i mičitanu sodného v destiloyané vodě, případně zředěním komerčního vodního skla, tj. polysilikátu sodného. Hodnota pH roztoku byla podle potřeby ! upravena na 12 přísadou hydroxidu sodného.
Pracovní podmínky byly zvoleny takto:
- teplota °C: 20, 40, 60, 80, j kw
I i»
- reakční doby s: 3, 5, 10, 30, 60, 600, : — relativní pohyb prostředí vůči povrchu:
— žádný — prostý ponor, — turbulentní — postřik prbudem roztoku.
' Ve všech případech vznikla vrstva, která zabezpečila potřebnou přilnavost následně nanesených organických povlaků.
Rychlost tvorby vrstvy vzrůstá podle zákonitostí » chtemické kinetiky se zvyšováním pracovní teploty. Časový průběh růstu vrstvy je charakterizován přibližně logaritmickou závislostí, tj. vrstva narůstá * zpočátku velmi rychle a po krátké době se její růst výrazně zpomalí. Kinetika vzniku vrstvy je přibližně lineárně závislá na obsahu SiO2 v pracovním roztoku.
Přilnavost a korozní odolnost byla zjišťována u tří typů nátěrových systémů, a to u systému na bázi alkydových nátěrových hmot, zasychajících za teploty prostředí, akrylátového nátěrového systému vytvrzovaného při teplotě cca 180 °C a nátěro, vého systému na bázi polyvinylidenfluoridu, a to standardními metodami. Přilnavost byla vyhodno-.

Claims (4)

  1. PŘEDMĚT
    1. Vrstva k zabezpečení přilnavosti organických povlaků na povrchu hliníku a jeho slitin, vyznačující se tím, že je tvořena krystalickým hydroxidoxidem hlinitým, gelem hydroxidu hlinitého a gelem kyseliny křemičité, přičemž přepočítaný celkový obsah kysličníku hlinitého v této vrstvě jek přepočítanému celkovému obsahu kysličníku křemičité ho v poměru 20 : 1 až 2 : 1.
  2. 2. Vrstva podle bodu 1, vyznačující se tím, že její celková plošná hmotnost činí 0,1 až 10 g . m-2.
    cována mřížkovým řezem, hloubením, ohybem a úderem a korozní odolnost zrychlenými zkouškami vzorků s řezy až k podkladovému kovu, vyhodnocovanými rozsahem podkorodování povlaku v okolí řezu, a bylo zjištěno, že přilnavost zkoušených organických povlaků a jejich odolnost proti podkorodování je při jejich nanesení na vrstvu podle vynálezu lepší nebo nejméně stejná jako při použití obvyklých způsobů předběžné úpravy chemickou oxidací, fosfátováním nebo anodickou oxidací, přičemž způsob vytvoření vrstvy podle vynálezu je jednostupňový proces, který v jedné operaci zajišťuje i odmaštění a odstranění přírodní oxidové vrstvičky, takže je ekonomicky podstatně výhodnější a současně odstraňuje i problém likvidace odpadů. Přináší zjednodušení technologického postupu, úsporu pracovní plochy, energie a umožňuje náhradu dovážených prostředků prostředky tuzemskými.
    Vynález je možno využívat ve strojírenství a hutní druhovýrobě.
    VYNÁLEZU
  3. 3. Způsob výroby vrstvy podle bodu 1, vyznačující sě tím, že i se hliníkový povrch upraví ponorem . nebo postřikem pomocí přebytku vodného roztoku, obsahujícího ionty silikátové a/nebo polysilikátové v množství od 1 g . Γ1 do 100 g . L1 a ionty OH“ v takovém množství, aby hodnota pH roztoku byla od 10 do 12,4.
  4. 4. Způsob podle bodu 3, vyznačující se tím, že proces probíhá při teplotě od 20 do 100 °C po dobu i 3 až 600 s.
CS425882A 1982-06-08 1982-06-08 Vrstva k zabezpečení přilnavosti organických povlaků na povrchu hliníku a jeho slitin a způsob její výroby CS226100B1 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS425882A CS226100B1 (cs) 1982-06-08 1982-06-08 Vrstva k zabezpečení přilnavosti organických povlaků na povrchu hliníku a jeho slitin a způsob její výroby

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS425882A CS226100B1 (cs) 1982-06-08 1982-06-08 Vrstva k zabezpečení přilnavosti organických povlaků na povrchu hliníku a jeho slitin a způsob její výroby

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS226100B1 true CS226100B1 (cs) 1984-03-19

Family

ID=5384894

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS425882A CS226100B1 (cs) 1982-06-08 1982-06-08 Vrstva k zabezpečení přilnavosti organických povlaků na povrchu hliníku a jeho slitin a způsob její výroby

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS226100B1 (cs)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1404894B1 (en) Corrosion resistant coatings for aluminum and aluminum alloys
EP1736567B1 (en) Treatment for improved magnesium surface corrosion-resistance
EP1451388B1 (en) Post-treatment for metal coated substrates
CA2373996C (en) Process and solution for providing a conversion coating on a metallic surface i
EP1338678B1 (en) Corrosion resistant, chromate-free conversion coating for magnesium alloys
EP1585848A2 (en) Pretreatment for aluminum and aluminum alloys
KR20130109938A (ko) 금속 표면에 방식층을 형성하는 방법
JP3987633B2 (ja) 金属の保護皮膜形成用処理剤と形成方法
EP1198615A1 (en) Process and solution for providing a conversion coating on a metallic surface ii
JP2009525398A (ja) 亜鉛または亜鉛合金表面を有する加工部品を不動態化するための水性反応溶液及び方法
NZ273541A (en) Cleaning metal surfaces by treatment with alkaline cleaning solution and then with rare earth ion-containing, acidic solution; metal surfaces coated with rare earth (compounds)
NO873904L (no) Sjiktdannende passivering ved multimetallfremgangsmaate.
CA2082211A1 (en) Degreasing solution and degreasing method
CA2284616A1 (en) Anodising magnesium and magnesium alloys
SE508196C2 (sv) Förfarande för att bilda och eftertäta kromateringsskikt på elektrolytiskt utfälld zink
CN108546941B (zh) 一种环保型钛盐彩色钝化液
Ogle et al. Phosphate conversion coatings
CA2022728C (en) Process of producing phosphate coating on metals
GB1590597A (en) Treating a1 or a1 alloy surfaces
CS226100B1 (cs) Vrstva k zabezpečení přilnavosti organických povlaků na povrchu hliníku a jeho slitin a způsob její výroby
US20040020567A1 (en) Electroplating solution
JP2000504781A (ja) 低濃度のニッケル及び/又はコバルトを用いるリン酸亜鉛処理方法
WO2003083171A1 (en) Conversion coating solution
JPS5928638B2 (ja) マグネシウム材表面に着色保護皮膜を形成する方法
AU702478B2 (en) Method of phosphatising metal surfaces