DD151331A1

DD151331A1 - Verfahren zur herstellung modifizierter oxidschichten

Info

Publication number: DD151331A1
Application number: DD22153180A
Authority: DD
Inventors: Peter Kurze; Guenter Marx; Waldemar Krysmann; Dieter Bahr; Helmut Schneider
Original assignee: Peter Kurze; Guenter Marx; Waldemar Krysmann; Dieter Bahr; Helmut Schneider
Priority date: 1980-06-03
Filing date: 1980-06-03
Publication date: 1981-10-14

Abstract

Die Erfindung beinhaltet ein Verfahren zur Herstellung modifizierter Oxidschichten auf mit Aluminiummetallen beschichteten Substraten, welche metallischer als auch nichtmetallischer Natur sein koennen. Diese Oxidschichten koennen teilweise wie auch vollstaendig z.B. durch anodische Oxidation unter Funkenentladung durchoxidiert werden und weisen insbesondere bei vollstaendiger Oxidation ein hervorragendes Haftvermoegen sowohl auf metallischen als auch nichtmetallischen Substraten auf. Die Oxidschicht selbst ist auf der Oberflaeche aufgerauht und ist ein guter Haftgrund fuer nachfolgende Beschichtungen. Bei durchoxidierten Metallsubstrat-Oxidschicht-Kombinationen wird die Korrosionsfestigkeit auch bei Temperaturen > 923 K positiv beeinfluszt. Durch die modifizierten Oxidschichten auf metallischen Substraten wird eine gute elektrische Isolation bei gleichzeitiger verbesserter Waermeleitung der Oxidschicht erreicht. Auch auf organischen Substraten, z.B. Epoxidharzen, wird eine spuerbare Erhoehung des Isolationsverhaltens nachgewiesen, das Hochspannungsverhalten wird ebenfalls verbessert. Die Verbunde lassen sich im Maschinen-, Fahrzeugbau, in der Chemie- und Elektronikindustrie einsetzen.

Description

Verfahren zur Herstellung modifizierter Oxidschichten Anv/endungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung modifizierter Oxidschichten auf mit Aluminiummetall beschichteten Substraten, welche metallischer als auch organischer Struktur sein können. Mittels dieses Verfahrens können die Oxidschichten teilweise oder vollständig durchoxidiert v/erden, daraus ergibt sich der gezielte Einsatz in der Elektrotechnik/Elektronik, im Maschinen- und Fahrzeugbau und in der Chemieindustrie· Da diese modifizierten Oxidschichten auf dem Substrat gut haften und auf Grund ihrer Struktur einen verbesserten Haftgrund aufweisen, lassen sie sich insbesondere mit Lacken, Isolierstoffen u« a. heftfest beschichten und gut umformen. Die verfahrensgema3 hergestellten Schichten sind wegen ihrer guten Korrosionsschutzwirkung, die auch bei hohen Temperaturen erhalten bleibt, im Fahrzeugbau insbesondere für Auspuffanlagen einsetzbar. In der Chemieindustrie können die erfindungsgemäß hergestellten Oxidschichten als Trägermaterialien vorzugsweise für Katalysatoren oder Reektorauskleidungen Verwendung finden. Auf Grund hoher elektrischer Widerstandseigenschrften und guter Wärmeableitung lassen sie sich insbesonders in der Elektrotechnik und 'Elektronik einsetzen.

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Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind Verfahren bekannt, Metalle und nichtmetallische Werkstoffe mit A^CU aus der Gasphase oder direkt durch Plasmaspritzen zu beschichten. Die so erzeugten Oxidschichten sind entweder zu .dünn oder spröde und mechanisch nicht stabil oder sie zeigen bei größeren Schichtdicken ein zu geringes Haftvermögen und ungenügendes Umformverhalten. Vielfach weisen diese Schichten eine zu glatte Oberflächenmorphologie auf, so daß sie als Haftvermittler z. B. für Lacke, Farben u. a. Anstrichsysteme sowie als Isolierstoffträger ungeeignet sind. Verfahren zur Herstellung dickerer Schichten, die z. B. durch Plasmaspritzen von Α1_?0^ auf metallische Werkstoffe erzeugt v/erden, zeigen, daß diese Oxidschichten ungenügend geschlossen sind und deshalb für einen dauerhaften Korrosionsschutz bzw. für elektrische Isolationszwecke nicht eingesetzt v/erden können. Zum anderen läßt sich das Plasmaspritzen von Al₂Oo nicht auf organische Substrate übertragen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, durch ein neuartiges Verfahren modifizierte Oxidschichten auf metallischen und nichtmetallischen Substraten herzustellen, die eine verbesserte Haftfestigkeit auf dem Substrat aufweisen sowie einen guten Haftgrund für Anstrich- und Isolierstoffsysteme bilden und verbesserte Umform-, Korrosionsschutz-, elektrische Widerstands- und Wärmeleiteigenschaften zeigen.

Darlegung des V/es ens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erzeugung modifizierter Oxidschichten auf mit Aluminiummetallen beschichteten Substraten zu entwickeln. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Verbund, z. B. mit Aluminium beschichteter Stahl, der durch Aluminieren oder elektrochemische Abscheidung von Aluminium auf Stahl in

nicht wäßrigen Lösungen hergestellt ist, einer anodischen Oxidation unter Funkenentladung in wäßrigen Elektrolyten, gemäß DDWPC25D/21,143O, unterzogen wird. Dabei wird die Aluminiumschicht teilweise oder vollständig oxidiert, und auf Grund der hohen Temperaturen an der Oberfläche des Aluminiums wird die Oxidschicht mit ьо - AIpO., angereichert. Durch die hohen Temperaturen im Entladungskanal wird ein Plasmazustand erzeugt, der das sich bildende AIpO-> auf der Substratoberfläche aufschmilzt und ein verbessertes Haftvermögen des entstehenden Überzuges erzeugt. Das größte Haftvermögen wird erzielt, wenn die Aluminiumschicht auf dem Substrat vollständig oxidiert wird und mit der Substratoberfläche eine feste chemische Bindung eingeht. Diese Bildung kann bei metallischen Substraten über Zwischenschichten, z. B. mit Spinellstruktur, erzielt werden, die aus einer reaktiven ¥/echse !wirkung Substrat-Oxidschicht hervorgehen. Bei organischen Substraten tritt eine Aufrauhung der Substratoberfläche ein, dabei wird nach dem "Druckknopf mechanismus" das Haftvermögen der AlpO^-Schicht auf dem Substrat wesentlich gesteigert.

Durch Abreißversuche wurde gefunden, daß das Haftvermögen bei teilweise oxidierten Substrat-Oxidschicht-Kombinationen bei ca. 26 IfIPa, bei vollständig oxidierten Substrat-Oxidschicht-Kombinationen > 30 MPa liegt.

Bei vollständig oxidierten Metallsubstrat-Oxidschicht-Kombinationen wird die Korrosionsfestigkeit bei Temperaturen > 923 K positiv beeinflußt.

Durch die verfahrensgemäß erzeugten modifizierten Oxidschichten auf metallischen Substraten wird eine verbesserte elektrische Isolation bei gleichzeitiger verbesserter Wärmeleitung erreicht.

Auf organischen Substraten, z. B. Epoxidharzen u. a., wird eine Verbesserung des Isolationsverhaltens nachgewiesen, was sich insbesondere bei einer Kombination Substrat-Oxid-Substrat in einem verbesserten Hochspannungsverhalten zeigt.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen erläutert werden.

Ausführungsbeispiel 1

An einer Sisenprobe, die et v/a 10 /um mit Aluminium beschichtet ist, wird eine anodische Oxidation unter Funkenentladung durchgeführt. Dabei wird das Aluminium vollständig oxidiert und verbleibt als festhaftende, erschmolzene und geschlossene Oxidschicht auf der Substratoberfläche. Abreißversuche zur Ermittlung des Haftvermögens zeigen an dieser Schicht Werte von > 30 MPa. Wird die an der vorliegenden Eisenprobe 10 rum starke Aluminiumschicht nur 6 /um tief mittels anodischer Oxidation unter Funkenentladung durch Veränderung der Oxidationsparameter oxidiert, so erhält man ein Haftvermögen der Oxidschicht auf der Aluminiumunterlage von *~ 25 IiPa.

Ausführungsbeispiel 2

An einer Epoxidharzprobe, die mit einer 5 /um starken Aluminiumschicht bedeckt ist, wird eine anodische Oxidation unter Funkenentladung bis zur vollständigen Oxidation des Aluminiums durchgeführt. Nach konventionellen Kachbehandlungsmethoden wird die Oxidschicht mit einer weiteren Epoxidharzschicht 'von 6-8 /um bedeckt. Messungen der Gleichspannungsdurchschlagfeldstärke zeigen im Vergleich zu reinen Epoxidharzproben eine um ~~ 20 % höhere Belastbarkeit.

Claims

Erfindungsanspruch

1· Verfahren zur Herstellung modifizierter Oxidschichten unter Anwendung der anodischen Funkenentladung gekennzeichnet dadurch, daß ein Verbund Substrat-Oxidschicht erzeugt wird, der ein hohes Haftvermögen zeigt sowie korrosionsbeständig, elektrisch isolierend und gut wärmeleitend ist·

2« Verfahren nach Punkt 1 gekennzeichnet dadurch, daß das Substrat ein metallisches als auch ein nichtmetallisches Material ist·

3· Verfahren nach Punkt 1 und 2 gekennzeichnet, dadurch, daß das Substrat ein organisches Material ist·

4· Verfahren nach Punkt 1, 2 und 3 gekennzeichnet dadurch, daß die zu oxidierende Metallkomponente auf dem Substratwerkstoff teilweise oder vollständig durchoxidiert wird.