DD243723A1 - GALVANIC BATH AND METHOD FOR THE SEPARATION OF MAGNESIUM ALUMINUM ALLOYS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein galvanisches Bad und ein Verfahren zum Abscheiden von Magnesium-Aluminiumlegierungen zur funktionellen Oberflaechenveredlung von Bauteilen und Werkstuecken. Das galvanische Bad zum Abscheiden derartiger Legierungen enthaelt Ethylmagnesiumbromid, geloest in Tetrahydrofuran, methylbenzenische Aluminiumtriethylloesung. Fuer die Legierungsabscheidung sind kathodische Stromdichten von 0,05 bis 0,5 Adm 2 notwendig. Um eine kontinuierliche Abscheidung zu gewaehrleisten, ist die Anwendung der getrennten Anodenschaltung erforderlich. Im Ergebnis werden silbergraue, feinkristalline, porenarme und harte Magnesium-Aluminiumlegierungsschichten mit max. 10 Ma.-% Aluminium erhalten.The invention relates to a galvanic bath and a method for depositing magnesium-aluminum alloys for the functional surface finishing of components and workpieces. The plating bath for depositing such alloys contains ethyl magnesium bromide dissolved in tetrahydrofuran, methylbenzene aluminum triethyl solution. Cathodic current densities of 0.05 to 0.5 Adm 2 are necessary for alloy deposition. To ensure continuous deposition, the use of the separate anode circuit is required. As a result, silver-gray, fine-crystalline, low-pore and hard magnesium-aluminum alloy layers with max. 10 wt .-% aluminum.
Description
Die Erfindung betrifft ein galvanisches Bad und Verfahren zum Abscheiden von Magnesium-Aluminiumlegierungen zur funktiönellen Oberflächenveredlung von Bauteilen und Werkstücken.The invention relates to a galvanic bath and method for the deposition of magnesium-aluminum alloys for funktiönellen surface finishing of components and workpieces.
Magnesium-Aluminiumlegierungen mit bis zu 10% Aluminium sind silbergrau, feinkristallin, porenarm, gut polierbar und vor allem härter und abriebfester als Aluminium. Sie sind gegenüber alkalischen Lösungen und Flußsäure unempfindlich. Durch Beizen mit salpetersauren Alkalidichromat-Lösungen, noch besser durch Anodisieren in Lösungen von über30%igen Alkalifluoriden (Flussalierung) können die Legierungen sehr beständig gegen atmosphärische und maritime Angriffe gemacht werden.Magnesium aluminum alloys with up to 10% aluminum are silver gray, fine crystalline, low in porosity, easy to polish and, above all, harder and more resistant to abrasion than aluminum. They are insensitive to alkaline solutions and hydrofluoric acid. By pickling with nitric acid alkali metal dichromate solutions, even better by anodizing in solutions of more than 30% alkali fluorides (fluxing), the alloys can be made very resistant to atmospheric and maritime attacks.
Wegen ihrer Leichtigkeit und guten Festigkeit finden Magnesium-Aluminiumlegierungen in der Automobil-, Flugzeug-und Konsumgüterindustrie Verwendung. Magnesium-Aluminiumlegierungen werden gegenwärtig nur metallurgisch hergestellt und in massiver Form verwendet. Die Erfindung ermöglicht es, Bau- und Fertigteile billiger herzustellen, indem ein Grundwerkstoff galvanisch mit einer haftfesten und hinreichend dicken Magnesium-Aluminiumlegierungsschicht beschichtet wird. Der Einsatz dieses Verbundwerkstoffes bietet verschiedensten Industriezweigen außerdem die Möglichkeit der Materialeinsparung.Because of their lightness and good strength, magnesium aluminum alloys are used in the automotive, aircraft and consumer goods industries. Magnesium aluminum alloys are currently produced only metallurgically and used in massive form. The invention makes it possible to produce building parts and finished parts cheaper by galvanically coating a base material with an adherent and sufficiently thick magnesium-aluminum alloy layer. The use of this composite material also offers the possibility of saving material in various industries.
Von J.H.Connor, W. E. Reed, G.B.Wood J. Elektrochem.Soc. 104/1., 38,1957 wird eine Lösung von Diethylether als aprotisch, organisches Lösungsmittel und Magnesiumbromid und Lithiumaluminiumhydrid als gelöste Salze, zur Abscheidung von Magnesium-Aluminiumlegierungen mit einem Aluminiumgehalt bis 10% beschrieben. Das Bad enthält AIH4VMg2+ im Molzahlverhältnis von 2:25 bzw. 1:4. Es wurden spröde, weiße Schichten erhalten. Nachteile dieses Bades sind die leichte Brennbarkeit, der hohe Dampfdruck der Elektrolytlösung und die schlechte Qualität der Schichten. Nachteilig ist ferner, daß das Bad nicht industriell einsetzbar ist.By JHConnor, WE Reed, GBWood J. Electrochem.Soc. 104/1., 38.1957 describes a solution of diethyl ether as aprotic, organic solvent and magnesium bromide and lithium aluminum hydride as dissolved salts, for the deposition of magnesium-aluminum alloys with an aluminum content up to 10%. The bath contains AIH 4 VMg 2+ in the molar ratio of 2:25 or 1: 4. Brittle, white layers were obtained. Disadvantages of this bath are the flammability, the high vapor pressure of the electrolyte solution and the poor quality of the layers. Another disadvantage is that the bath is not industrially applicable.
Ziel der Erfindung .Object of the invention.
Der Erfindung liegt das Ziel zugrunde(silbergraue, mattglänzende, geschlossene, feinkristalline, porenarme und harte Magnesium-Aluminiumlegierungsschichten mit max. 10% Aluminium zum Zwecke der funktioneilen Oberflächenveredlung von Bauteilen und Werkstücken abzuscheiden.The invention is based on the object ( silver-gray, matt-gloss, closed, fine-crystalline, low-pore and hard magnesium-aluminum alloy layers with a maximum of 10% aluminum for the purpose of functional surface finishing of components and workpieces deposit.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein galvanisches Bad und ein Verfahren zum Abscheiden von Magnesium-Aluminiumlegierungen mit einem Aluminiumgehalt bis i0Ma.-%zu entwickeln. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß als galvanisches Bad konzentrierte Lösungen von Ethylr.tagnesiumbromid in Tetrahydrofuran und von Aluminiumtriethyl in Methylbenzen eingesetzt werden. Bei einer Gesamtkonzentration an Magnesium-und Aluminiumsalzen von 2,5-2,7 mol -dm"3 einem Molzahlverhältnis von Ethylmagnesiumbromid zu Aluminiumtriethyl von 1:1 bis 1:1,3 und einem Volumenverhältnis von Tetrahydrofuran:Methylbenzen von 1:1, können Magnesium-Aluminiumlegierungen abgeschieden werden. Zur Herstellung dieser Legierungen wird kathodisch im Stromdichtebereich von 0,05 bis 0,5A dm"2 gearbeitet. Die kathodische und anodische Stromausbeute beträgt 100%. Als Anodenmaterial wird 99,99%iges Aluminium und 99,8%iges Magnesium in Form von Blechen oder Stäben eingesetzt. Zur Gewährleistung einer kontinuierlichen Verfahrensweise werden die Anoden in getrennter Schaltung betrieben. Die Badtemperatur beträgt 293 bis 298 K und die spezifische Leitfähigkeit 1-3-1(T3 ς-em"1.The object of the invention is to develop a galvanic bath and a process for the deposition of magnesium-aluminum alloys with an aluminum content of up to 10% by mass. According to the invention the object is achieved in that as a galvanic bath concentrated solutions of Ethylr.tagnesiumbromid in tetrahydrofuran and of aluminum triethyl be used in methylbenzene. At a total concentration of magnesium and aluminum salts of 2.5-2.7 mol-dm " 3 a molar ratio of ethyl magnesium bromide to aluminum triethyl of 1: 1 to 1: 1.3 and a volume ratio of 1: 1 tetrahydrofuran: methylbenzene For the production of these alloys is worked cathodically in the current density range from 0.05 to 0.5 A dm " 2 . The cathodic and anodic current efficiency is 100%. The anode material used is 99.99% aluminum and 99.8% magnesium in the form of metal sheets or rods. To ensure a continuous procedure, the anodes are operated in separate circuit. The bath temperature is 293 to 298 K and the specific conductivity 1-3-1 (T 3 ς-em " 1 .
Die Erfindung wird nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen näher beschrieben.The invention will be described below with reference to two embodiments.
1. Elektrolyt: Ethylmagnesiumbromid—Aluminiumtriethyl—Tetrahydrofuran — Methylbenzen1. Electrolyte: Ethylmagnesium bromide-aluminum triethyl-tetrahydrofuran - methylbenzene
Konzentration Ethylmagnesiumbromid: 1,30 mol · dm""3 Concentration of ethyl magnesium bromide: 1.30 mol · dm -3
Konzentration Aluminiumtriethyl: 1,36 mol-dm"3 Concentration of aluminum triethyl: 1.36 mol dm -3
VolumenverhältnisTetrahydrofuran: Methylbenzen 1:1 Anoden: Aluminiumbleche (99,99 Ma.-% Al)Volume ratio of tetrahydrofuran: methylbenzene 1: 1 anodes: aluminum sheets (99.99 mass% Al)
Magnesiumbleche (99,80 Ma.-% Mg) Kathode: NickelblechMagnesium sheets (99.80% by mass Mg) Cathode: nickel sheet
Elektrolysetemperatur: 293 Könne RührenElectrolysis temperature: 293 ° C stirring
Als Kathode diente ein vorher entfettetes blankgebeiztes mitTetrahydrofuran benetztes Nickelblech. Die zwei Magnesiumbleche wurden vor der Elektrolyse mit verdünnter Salzsäure gereinigt, getrocknet und mit getrocknetem Tetrahydrofuran abgespült. Das Anätzen der Aluminiumanoden erfolgte mit einer Lösung aus 5VoI.-4. HF und 15Vol.-% HNO3. Anschließend wurden diese mitTetrahydrofuran abgespült. Bei kathodischen Stromdichten von 0,09A · dm""2 bis 0,5A · dm~2 konnten aus diesem Elektrolyten Legierungen mit einem Aluminiumgehalt von max. 21 Ma.-% Al abgeschieden werden. In Fig. 1 ist die Abhängigkeit des Aluminiumgehaltes der Legierungsschichten von der Stromdichte bei konstanter Badzusammensetzung dargestellt. Die bis 10Ma.-%AI enthaltenden Legierungen sind silbergrau, mattglänzend und dentridenfrei. Sie sind härter als elektrolytisch hergestelltes Magnesium, wobei die Härte mit wachsendem Aluminiumgehalt ansteigt. Röntgenfeinstrukturanalysen weisen Mischkristallbildung nach. Das Gitter des Magnesiums (hexagonal dichteste Kugelpackung) kontrahiert durch den Einbau von Aluminiumatomen. Rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen zeigen, daß die Abscheidungen feinkristallin und dicht sind.The cathode used was a previously defatted bright-etched nickel sheet wetted with tetrahydrofuran. The two magnesium sheets were cleaned with dilute hydrochloric acid before electrolysis, dried and rinsed with dried tetrahydrofuran. The etching of the aluminum anodes was carried out with a solution of 5VoI.-4. HF and 15% by volume of HNO 3 . These were then rinsed with tetrahydrofuran. In cathodic current densities of 0,09A dm "" 2 to 0.5A · dm ~ 2 were from this electrolyte alloys with an aluminum content of max. 21 mass% Al are deposited. FIG. 1 shows the dependence of the aluminum content of the alloy layers on the current density at constant bath composition. The alloys containing up to 10% by weight of Al are silver-gray, matt-glossy and dendrite-free. They are harder than electrolytically produced magnesium, the hardness increases with increasing aluminum content. X-ray fine structure analyzes detect mixed crystal formation. The lattice of magnesium (hexagonal close packing) contracts by the incorporation of aluminum atoms. Scanning electron micrographs show that the deposits are fine crystalline and dense.
2. Elektrolyt: Ethylmagnesiumbromid—Aluminiumtriethyl—Tetrahydrofuran — Methylbenzen2. Electrolyte: Ethylmagnesium bromide-aluminum triethyl-tetrahydrofuran - methylbenzene
Konzentration Ethylmagnesiumbromid: 1,23 mol· drrT3 Concentration of ethyl magnesium bromide: 1.23 mol · drrT 3
Konzentration Aluminiumtriethyl: 1,54 mol-dm"3 Concentration of aluminum triethyl: 1.54 mol-dm " 3
Volumenverhältnisvolume ratio
Tetrahydrofuran: Methylbenzen: 1:1 Anoden: Aluminiumbleche (99,99 Ma. -% Al)Tetrahydrofuran: methylbenzene: 1: 1 anodes: aluminum sheets (99.99 Ma.% Al)
Magnesiumbleche (99,80 Ma.-% Mg) Kathode: TiefziehblechMagnesium sheets (99.80% by weight Mg) Cathode: deep-drawn sheet
(Stahlmarke: STTZu —K40 A3 nach TGL9559)(Steel brand: STTZu -K40 A3 according to TGL9559)
Elektrolysetemperatur: 293 K ohne RührenElectrolysis temperature: 293 K without stirring
Die Vorbehandlung der Kathode erfolgte durch manuelles Schleifen mit Korundpapier»verschiedener Körnung und mit Siliziumkarbid, anschließend wird mit destilliertem Wasser abespült, mit wasserarmen Tetrahydrofuran entfettet und bei mindestens 393 K getrocknet. Vor der Elektrolyse wurde das Blech nochmals mit Tetrahydrofuran abgespült. Die Anoden wurden wie in Beispiel 1 vorbehandelt. Bei einer kathodischen Stromdichte von 0,07 A · dm"2 konnten aus diesem Elektrolyten eine Legierung mit einem Aluminiumgehalt von 5,5 Ma.-% abgeschieden werden. Die Abscheidung war dicht, feinkristallin und haftfest.The pretreatment of the cathode was carried out by manual grinding with corundum paper of different grain size and with silicon carbide, followed by rinsing with distilled water, degreasing with low-water tetrahydrofuran and drying at at least 393 K. Before the electrolysis, the plate was rinsed again with tetrahydrofuran. The anodes were pretreated as in Example 1. At a cathodic current density of 0.07 A · dm · 2 , an alloy with an aluminum content of 5.5 mass% could be deposited from this electrolyte, the deposition being dense, finely crystalline and adherent.
Claims (5)
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD28288285A DD243723A1 (en) | 1985-11-15 | 1985-11-15 | GALVANIC BATH AND METHOD FOR THE SEPARATION OF MAGNESIUM ALUMINUM ALLOYS |
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| DD28288285A DD243723A1 (en) | 1985-11-15 | 1985-11-15 | GALVANIC BATH AND METHOD FOR THE SEPARATION OF MAGNESIUM ALUMINUM ALLOYS |
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| DD243723A1 true DD243723A1 (en) | 1987-03-11 |
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ID=5573074
Family Applications (1)
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| DD28288285A DD243723A1 (en) | 1985-11-15 | 1985-11-15 | GALVANIC BATH AND METHOD FOR THE SEPARATION OF MAGNESIUM ALUMINUM ALLOYS |
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|---|---|
| DD (1) | DD243723A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10134559A1 (en) * | 2001-07-16 | 2003-02-06 | Fraunhofer Ges Forschung | Coating e.g. metal or plastics component involves electrolytic coating using non-aqueous or aprotic dispersant containing aluminum and/or magnesium compound and disperse phase, then anodic oxidation |
| CN103590078A (en) * | 2013-11-27 | 2014-02-19 | 东北大学 | Method for making Mg-Ni-Al alloy film through electrodeposition |
-
1985
- 1985-11-15 DD DD28288285A patent/DD243723A1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE10134559A1 (en) * | 2001-07-16 | 2003-02-06 | Fraunhofer Ges Forschung | Coating e.g. metal or plastics component involves electrolytic coating using non-aqueous or aprotic dispersant containing aluminum and/or magnesium compound and disperse phase, then anodic oxidation |
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| CN103590078B (en) * | 2013-11-27 | 2015-11-04 | 东北大学 | The method of Mg-Ni-Al alloy firm is prepared in a kind of galvanic deposit |
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