Die
Erfindung betrifft ein Bauteil aus Aluminium und/oder einer Aluminiumlegierung
mit verbesserter Chemikalien-Beständigkeit. Sie betrifft insbesondere
anodisierte Funktions- und Zierteile deren Oberflächeneigenschaften
bezüglich
der Chemikalien-Beständigkeit,
insbesondere der Säuren-
und Alkalibeständigkeit
(pH-Beständigkeit),
verbessert sind. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren
zum Herstellen eines solchen chemikalienbeständigen Bauteils aus Aluminium
und/oder einer Aluminiumlegierung.The
The invention relates to a component made of aluminum and / or an aluminum alloy
with improved chemical resistance. It concerns in particular
Anodized functional and decorative parts their surface properties
in terms of
the chemical resistance,
in particular the acids
and alkali resistance
(PH stability)
are improved. The invention further relates to a method
for producing such a chemical resistant aluminum component
and / or an aluminum alloy.
Zier-
und Funktionsteile aus Aluminium werden nach der Formgebung einer
Oberflächenbehandlung
unterzogen. Diese umfasst im allgemeinen eine mechanische und/oder
chemische Vorbehandlung, beispielsweise Bürsten, Strahlen, Beizen und chemisches
oder elektrolytisches Glänzen.
Danach schließt
sich eine anodische Oxidation an. Das Aluminium besitzt zwar eine
natürliche
Oxidschicht, welche das Aluminium gegen Korrosion schützt. Dieser Schutz
ist jedoch nicht ausreichend, so dass durch die anodische Oxidation
die Oxidhaut künstlich
verstärkt
wird. Diese Oxidhaut ist keine dichte geschlossene Schicht, sondern
besteht aus einer äußerst dünnen kompakten
Grundschicht, der Sperrschicht und einer darauf aufgebauten porigen
Deckschicht. Die Dicke der Oxidhaut und die Größe der Poren lässt sich
durch Verfahrensparameter beim anodischen Oxidieren einstellen.
Bei dem bekanntesten Verfahren wird das Aluminium in eine Schwefelsäurelösung eingetaucht
und durch den durchfließenden Strom
beim Anodisieren eine etwa 10 bis 30 μm dicke Oxidschicht erzielt.
Die zunächst
poröse
anodische Oxidschicht kann der Aufnahme und Einlagerung von Farbstoffen
dienen und damit der anodisierten Aluminiumoberfläche außer dem
Korrosionsschutz gleichzeitig ein farbliches Aussehen verleihen.
Zur Verbesserung des Korrosionsschutzes werden dann allerdings die
Poren auf geeignete Weise geschlossen, beispielsweise durch Kalt-
oder Heißverdichten.
Solche verdichteten anodischen Oxidschichten ergeben für viele
Anwendungszwecke einen ausreichenden Korrosionsschutz. Es ist jedoch
gewünscht,
dass insbesondere bei Funktions- und Zierteilen die aggressiven
Atmosphären
ausgesetzt sind, insbesondere eine hohe pH-Beständigkeit zu erzielen.ornamental
and functional parts made of aluminum are after shaping a
surface treatment
subjected. This generally comprises a mechanical and / or
chemical pretreatment, such as brushing, blasting, pickling and chemical
or electrolytic shining.
After that closes
anodic oxidation. The aluminum has a
natural
Oxide layer which protects the aluminum against corrosion. This protection
however, is not sufficient, so by the anodic oxidation
the oxide skin is artificial
reinforced
becomes. This oxide skin is not a dense closed layer, but
consists of an extremely thin compact
Base layer, the barrier layer and a pore built up on it
Top layer. The thickness of the oxide skin and the size of the pores can be
set by process parameters during anodizing.
In the best known method, the aluminum is immersed in a sulfuric acid solution
and through the stream flowing through
achieved anodization about 10 to 30 microns thick oxide layer.
The first
porous
Anodic oxide layer can be the uptake and incorporation of dyes
serve and thus the anodized aluminum surface except the
Corrosion protection at the same time give a colorful appearance.
To improve the corrosion protection but then the
Closed in a suitable manner, for example by cold
or hot compressing.
Such densified anodic oxide layers give rise to many
Application purposes a sufficient corrosion protection. However, it is
desired
that especially in functional and trim the aggressive
atmospheres
are exposed, in particular to achieve a high pH resistance.
Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine Möglichkeit zur Verfügung zu
stellen, Bauteile mit einer höheren
Chemikalien-Beständigkeit
der Oberfläche
auszurüsten.task
The invention is therefore to provide a way to
make, components with a higher
Chemical resistance
the surface
equip.
Die
Lösung
dieser Aufgabenstellung wird mit Bauteilen gemäß Anspruch 1 erzielt, die insbesondere
nach einem Verfahren gemäß Anspruch
5 hergestellt werden. Die erfindungsgemäßen Bauteile aus Aluminium
oder einer Aluminiumlegierung, bei denen es sich um Zier- oder Funktionsteile
handeln kann, werden in bekannter Weise vorbehandelt, anodisiert, gegebenenfalls
eingefärbt
und verdichtet. Anschließend
wird eine nasschemische Behandlung vorgenommen, um eine Schicht,
insbesondere eine Monoschicht auf bzw. in der Oxidschicht zu verankern. Hierzu
werden Substanzen verwendet, die ambivalenten Charakter haben, so
dass die Moleküle
mit einem funktionellen Ende ausgerüstet sind, das sich mit der
anodisierten Schicht verbinden oder von dieser adsorbiert werden
kann. Das andere funktionelle Ende dieser Moleküle ragt aus der anodisierten Schicht
heraus und besitzt hydrophoben Charakter, was zu einer höheren pH-Beständigkeit
führt.The
solution
This object is achieved with components according to claim 1, in particular
according to a method according to claim
5 are produced. The components of aluminum according to the invention
or an aluminum alloy, which are ornamental or functional parts
can be treated in a known manner, anodized, if necessary
colored
and condensed. Subsequently
a wet-chemical treatment is performed to form a layer,
in particular, to anchor a monolayer on or in the oxide layer. For this
substances are used which have ambivalent character, so
that the molecules
are equipped with a functional end that deals with the
Anodized layer connect or adsorbed by this
can. The other functional end of these molecules sticks out of the anodized layer
and has hydrophobic character, resulting in higher pH resistance
leads.
Die
Oberflächeneigenschaften
des Bauteils aus Aluminium, insbesondere die Eigenschaften der Oxidschicht,
sind maßgeblich
und Voraussetzung für die
gezielte Ein- oder Anlagerung dieser organischen Moleküle, die
an der Oberfläche
eine dicht gepackte Struktur ausbilden. Bei diesen organischen Molekülen kann
es sich um Organothiole handeln, die mit einem unpolaren Kohlenwasserstoffrest
versehen sind, der den hydrophoben Charakter bewirkt. Die Organothiole
adsorbieren auf oder an der Aluminiumoberfläche, d. h. verbinden sich mit
der Oxidschicht bzw. werden in den Poren der Oxidschicht mit ihrer Thiol-Gruppe
eingelagert. Das abgewandte Kopfende des Moleküls, d. h. der hydrophobe Kohlenwasserstoffrest
ragt dabei von der Oxidschicht ab, wird jedoch durch den mit der
Oxidschicht verbundenen Thiolrest an der Aluminiumoberfläche gehalten.The
surface properties
the aluminum component, in particular the properties of the oxide layer,
are authoritative
and requirement for the
targeted incorporation or addition of these organic molecules, the
on the surface
form a tightly packed structure. In these organic molecules can
they are organothiols with a nonpolar hydrocarbon radical
are provided, which causes the hydrophobic character. The organothiols
adsorb on or on the aluminum surface, d. H. connect with
the oxide layer or are in the pores of the oxide layer with their thiol group
stored. The far end of the molecule, d. H. the hydrophobic hydrocarbon radical
protrudes from the oxide layer, but by the with the
Oxide-bonded thiol group held on the aluminum surface.
Der
besondere Vorteil dieser hydrophoben Schicht besteht darin, dass
der dichtgepackte Film nur eine geringe Dicke, nämlich die einer Monolage in
der Regel kleiner als 10 nm, vorzugsweise kleiner als 6 nm besitzt
und sich durch diese zusätzliche Schicht
die haptischen und optischen Eigenschaften des Bauteils nicht verändern. Auch
werden die bisher bekannten vorteilhaften Oberflächeneigenschaften der anodisierten
Schicht des Aluminiums, nämlich Kratzfestigkeit,
Glanz, Korrosionsschutz, Chemikalienbeständigkeit, nicht negativ beeinflusst.Of the
particular advantage of this hydrophobic layer is that
the densely packed film only a small thickness, namely that of a monolayer in
the rule has less than 10 nm, preferably less than 6 nm
and through this extra layer
Do not change the haptic and optical properties of the component. Also
become the previously known advantageous surface properties of the anodized
Layer of aluminum, namely scratch resistance,
Gloss, corrosion protection, chemical resistance, not adversely affected.
Ein
solches Bauteil wird durch nachfolgend beschriebenes Verfahren hergestellt.
Das Bauteil wird in bekannter Weise einer mechanischen und/oder
chemischen Vorbehandlung unterzogen. Dies kann einzelne oder mehrere
der nachfolgenden Schritte umfassen, mechanisches Bürsten, Strahlen, Polieren,
chemisches Beizen und Glänzen,
elektrolytisches Glänzen.
Ein so vorbehandeltes Bauteil wird einer anodischen Oxidation unterzogen,
beispielsweise einem bekannten Gleichstrom-Schwefelsäureverfahren zur Ausbildung
einer künstlichen
Oxidschicht auf der Oberfläche
des Aluminiumbauteils. Handelt es sich um ein Zierteil, kann gegebenenfalls nach
der anodischen Oxidation ein elektrolytisches oder adsorbtives Färbeverfahren
angeschlossen werden. Die so hergestellte und gegebenenfalls eingefärbte Oxidschicht
wird nachfolgend verdichtet. Hierbei kann es sich um eine Kalt-
oder Heißverdichtung
oder eine Kombination aus beiden handeln. Dies bedeutet, dass das
Aluminiumbauteil teil- oder vollverdichtet ist, bevor in einem nasschemischen Verfahren
eine Schicht aus ambivalenten Molekülen auf die Aluminiumoberfläche aufgebracht
wird. Zur nasschemischen Behandlung, beispielsweise Spritzen oder
Tauchen, werden Organothiole oder Organooxide verwendet, vorzuweise
Organothiole, die mit einem unpolaren Rest versehen sind, vorzugsweise
einem aliphatischen oder aromatischen Kohlenwasserstoffrest, der
dem ambivalenten Molekül hydrophobe
Eigenschaften verleiht. Die verwendete Substanz wird vorzugsweise
in verdünnten
Lösungen
auf die saubere, verdichtete Aluminiumoberfläche aufgebracht. Relativ schnell
bildet sich ein Film, der anfänglich
ungeordnete Moleküle
aufweist, die sich im Verlaufe der Einwirkzeit zunehmend orientieren,
wobei sich der Film verdichtet. Es ist davon auszugehen, dass durch
die Einlagerung oder Anlagerung der Thiolmoleküle in der Oxidschicht die hydrophoben
nach außen
ragenden Reste in eine bestimmte Orientierung gedrängt werden
und durch die Verbindung der Thiolmoleküle mit der Oxidschicht des
Bauteils sich über
die gesamte Oberfläche
ein dicht gepackter Film ausbildet. Nach Anlagerung einer Schicht
von Molekülen
an der Oxidschichtoberfläche,
das Herausbilden einer Monoschicht, ist der Vorgang in der Regel
beendet, da durch die Kohlenwasserstoffreste, die von der Oberfläche abragen, eine
weitere Anlagerung sterisch erschwert bzw. behindert wird.Such a component is produced by the method described below. The component is subjected to a mechanical and / or chemical pretreatment in a known manner. This may include one or more of the following steps, mechanical brushing, blasting, polishing, chemical pickling and glazing, electrolytic glazing. A component pretreated in this way is subjected to anodic oxidation, for example a known direct-current sulfuric acid method for forming an artificial oxide layer on the surface of the aluminum component. If it is a decorative part, optionally after the anodic oxidation, an electrolytic or adsorbtive dyeing process can be connected become. The thus prepared and optionally colored oxide layer is subsequently compacted. This can be a cold or hot compression or a combination of both. This means that the aluminum component is partially or fully densified before a layer of ambivalent molecules is applied to the aluminum surface in a wet chemical process. For wet-chemical treatment, for example spraying or dipping, organothiols or organooxides are used, preferably organothiols which are provided with a nonpolar radical, preferably an aliphatic or aromatic hydrocarbon radical, which imparts hydrophobic properties to the ambivalent molecule. The substance used is preferably applied to the clean, densified aluminum surface in dilute solutions. Relatively fast forms a film, which initially has disordered molecules, which increasingly orient themselves in the course of the exposure time, whereby the film compresses. It is to be assumed that the incorporation or attachment of the thiol molecules in the oxide layer forces the hydrophobic outwardly projecting radicals into a specific orientation and forms a densely packed film over the entire surface as a result of the connection of the thiol molecules with the oxide layer of the component. After deposition of a layer of molecules on the surface of the oxide layer, the formation of a monolayer, the process is usually completed because the hydrocarbon radicals that protrude from the surface, further attachment is sterically difficult or hindered.
Mit
dem vorbeschriebenen Verfahren wird es auf einfache Weise möglich, Aluminiumbauteile
mit einer chemikalienbeständigen,
insbesondere pH-beständigen
Oberfläche
auszurüsten.
Hierzu muss in dem bekannten Verfahrensablauf die Herstellung von anodisierten
und gegebenenfalls gefärbten
Aluminiumbauteilen nicht eingegriffen werden, sondern es kann insbesondere
das bereits verdichtete Bauteil einer solchen nasschemischen Behandlung
unterzogen werden.With
the method described above, it is possible in a simple manner, aluminum components
with a chemical resistant,
especially pH-resistant
surface
equip.
For this purpose, in the known process, the production of anodized
and optionally colored
Aluminum components can not be intervened, but it can in particular
the already compacted component of such a wet-chemical treatment
be subjected.