DE102011055644B4 - Process for producing a black oxide ceramic surface layer on a light metal alloy component - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung schwarzer oxidkeramischer Oberflächenschichten auf Bauteilen bestehend aus hochsiliziumhaltigen Leichtmetallwerkstoffen sowie anderen Aluminiumlegierungen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige Möglichkeit anzugeben, mit der auf den Prinzipien der plasmachemischen Oxidation beruhendes Oberflächenbehandlungsverfahren für die Werkstoffgruppe der sprühkompaktierten hochsiliziumhaltigen Aluminiumlegierungen eine einheitliche funktionelle Schwärzung auch auf kompliziert geformten Bauteilen erzielt werden kann und auch für andere handelsübliche Aluminiumlegierungen anwendbar ist. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass unterschiedlich bearbeitetes Ausgangsmaterial von sprühkompaktierten hochsiliziumhaltigen Aluminiumlegierungen zunächst einer Vorbehandlung unterzogen wird. Diese hat zum Ziel, die chemische Zusammensetzung und die Struktur für die weiteren Behandlungsschritte vorzubereiten. Die anschließende plasmachemische Oxidation erfolgt in einem Elektrolyten, bestehend aus Kaliumdihydrogenphosphat, Ammoniakwasser, Citronensäure, Diethylentriaminpentaessigsäure, Cobaltacetat, Nickelacetat und Ammoniummetavanadat.The invention relates to a process for producing black oxide-ceramic surface layers on components consisting of high-silicon-containing light metal materials and other aluminum alloys. The invention has for its object to provide a cost-effective way, based on the principles of plasma-chemical oxidation surface treatment process for the material group of sprayed high-silicon aluminum alloys uniform functional blackening can be achieved even on complicated shaped components and is also applicable to other commercial aluminum alloys. The object is achieved in that differently processed starting material of spray-compacted high-silicon-containing aluminum alloys is first subjected to a pretreatment. Its aim is to prepare the chemical composition and the structure for the further treatment steps. The subsequent plasma chemical oxidation takes place in an electrolyte consisting of potassium dihydrogenphosphate, ammonia water, citric acid, diethylenetriaminepentaacetic acid, cobalt acetate, nickel acetate and ammonium metavanadate.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung schwarzer oxidkeramischer Oberflächenschichten auf Bauteilen bestehend aus vorwiegend hochsiliziumhaltigen Leichtmetallwerkstoffen und anderen Aluminiumlegierungen.The invention relates to a method for producing black oxide ceramic surface layers on components consisting mainly of high-silicon-containing light metal materials and other aluminum alloys.

Es ist bekannt, dass sich die Oberflächeneigenschaften von Aluminiumlegierungen durch eine Vielzahl technischer Verfahren gezielt beeinflussen lassen. Besonders die elektrochemischen Verfahren, wie die anodische Oxidation und deren Untergruppe, die plasmachemische Oxidation, spielen bei der Erzielung funktioneller Oberflächeneigenschaften wie Farbe, Verschleiß- und Korrosionsschutz eine große Rolle. Die Anwendbarkeit dieser Verfahrensgruppe wird jedoch bei eutektischen und hypereutektischen Legierungen mit Siliziumgehalten > 10% stark eingeschränkt. Dieser Nachteil wird durch die elektrische Leitfähigkeit des Siliziums hervorgerufen. Dieses behindert die ungestörte Bildung von aluminiumoxid- bzw. aluminiumhydroxidhaltigen Strukturen beim Prozess der anodischen Oxidation. So besteht bei der anodischen Behandlung schmelzmetallurgisch hergestellter Legierungen die in der EP 0 488 944 A1 beschriebene Möglichkeit, vor der anodischen Oxidation die Partikelgröße der Silizium- und siliziumhaltigen Kristalle in der Oberflächenschicht durch Auf- oder Anschmelzen auf eine Größe von etwa 5 μm zu minimieren. Dies wird mit Laser- oder Elektronenstrahlung realisiert. Diese äußerst komplizierte Prozessführung dürfte sich für die Beschichtung dreidimensionaler Bauteile sehr aufwändig gestalten. Eine vergleichbare Technologie zum Herstellen einer Funktionsschicht wird auch in DE 38 13 802 A1 beschrieben. Die Schrift DE 197 48 926 A1 beschreibt ein anodisches Beizen einer siliziumhaltigen Aluminiumlegierung, bei dem das Silizium von der Oberfläche der Aluminiumlegierung hervortritt und ein anschließendes Galvanisieren der Aluminiumlegierung so gestaltet wird, dass das Silizium die Aluminiumlegierung in der Galvanisierschicht untereinander verbindet. In der DE 30 20 012 A1 wird ein Verfahren zum Freilegen von Siliziumkristallen an der Oberfläche einer Aluminiumlegierung beschrieben. Hierbei wird das Substrat als Kathode geschaltet und bei definierten Stromdichten in einer wässrigen Alkalinitratlösung das Aluminium an der Oberfläche beseitigt. In DE 103 61 910 B3 wird ein chemisches Verfahren zur lackfreien Schwärzung von hochsiliziumhaltigen Aluminiumlegierungen beschrieben. Mittels eines einfachen Tauchprozesses in einer heißen Elektrolytlösung sollen schwarze Schichten erzeugt werden. Es werden aber keine Angaben zu dem erreichbaren Absorptionsgrad gemacht. Die DE 41 16 910 A1 beschreibt eine Vorbehandlung von siliziumhaltigen Aluminiumgusslegierungen unter Verwendung eines Gemisches aus Fluorwasserstoffsäure und Salpetersäure und der anschließenden Beschichtung mittels der plasmachemischen anodischen Oxidation. Hier werden jedoch nur schmelzmetallurgisch erzeugte Aluminiumlegierungen mit einem Siliziumgehalt bis zu 10% betrachtet. Des Weiteren wird in der Elektrolytzusammensetzung noch eine Cr-haltige Verbindung verwendet.It is known that the surface properties of aluminum alloys can be selectively influenced by a large number of technical processes. In particular, the electrochemical processes, such as the anodic oxidation and its subgroup, the plasmachemical oxidation, play a major role in achieving functional surface properties such as color, wear and corrosion protection. However, the applicability of this group of methods is severely restricted in eutectic and hypereutectic alloys with silicon contents> 10%. This disadvantage is caused by the electrical conductivity of the silicon. This hinders the undisturbed formation of aluminum oxide or aluminum hydroxide-containing structures in the process of anodic oxidation. Thus, in the anodic treatment of alloys produced by fusion metallurgy, the EP 0 488 944 A1 possibility described prior to anodic oxidation to minimize the particle size of the silicon and silicon-containing crystals in the surface layer by melting or melting to a size of about 5 microns. This is realized with laser or electron radiation. This extremely complicated process is likely to be very complex for the coating of three-dimensional components. A comparable technology for producing a functional layer is also used in DE 38 13 802 A1 described. The font DE 197 48 926 A1 describes anodic pickling of a silicon-containing aluminum alloy in which the silicon emerges from the surface of the aluminum alloy and subsequent plating of the aluminum alloy is made such that the silicon interconnects the aluminum alloy in the plating layer. In the DE 30 20 012 A1 For example, a method for exposing silicon crystals to the surface of an aluminum alloy will be described. In this case, the substrate is connected as a cathode and at defined current densities in an aqueous alkali nitrate solution, the aluminum is removed from the surface. In DE 103 61 910 B3 describes a chemical process for the lacquer-free blackening of high-silicon aluminum alloys. By means of a simple dipping process in a hot electrolyte solution black layers are to be produced. However, no information is given on the achievable degree of absorption. The DE 41 16 910 A1 describes a pretreatment of silicon-containing cast aluminum alloys using a mixture of hydrofluoric acid and nitric acid and the subsequent coating by means of the plasma-chemical anodic oxidation. Here, however, only melt metallurgically produced aluminum alloys are considered with a silicon content up to 10%. Furthermore, a Cr-containing compound is still used in the electrolyte composition.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige Möglichkeit anzugeben, mit der auf den Prinzipien der plasmachemischen Oxidation beruhendes Oberflächenbehandlungsverfahren für die Werkstoffgruppe der sprühkompaktierten hochsiliziumhaltigen Aluminiumlegierungen eine einheitliche funktionelle Schwärzung auch auf kompliziert geformten Bauteilen erzielt werden kann. Darüber hinaus sollte die erfindungsgemäße Lösung auch für andere handelsüblichen Aluminiumlegierungen geeignet sein.The invention has for its object to provide a cost-effective way, based on the principles of plasma-chemical oxidation surface treatment process for the material group of spray-compacted high-silicon aluminum alloys uniform functional blackening can be achieved even on complicated shaped components. In addition, the solution according to the invention should also be suitable for other commercial aluminum alloys.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass unterschiedlich bearbeitetes Ausgangsmaterial von sprühkompaktierten hochsiliziumhaltigen Aluminiumlegierungen zunächst optional einer Vorbehandlung unterzogen wird. Diese hat zum Ziel, die chemische Zusammensetzung und die Struktur für die weiteren Behandlungsschritte vorzubereiten. Dabei wird einerseits der Siliziumgehalt in den oberflächennahen Bereichen des Substratmaterials verringert, andererseits erfolgt eine Angleichung der Rauheit von z. B. mechanisch bearbeiteten und unbearbeiteten Oberflächen. Um dies zu realisieren, werden diese Werkstoffe einer Behandlung in einer Lösung bestehend aus 25 bis 45 Vol.-% einer 85%-igen Phosphorsäure, 20 bis 40 Vol.-% einer 96%-igen Schwefelsäure, 2,5 bis 5 Vol.-% einer 65%-igen Salpetersäure und 5 bis 10 Masse-% Ammoniumhydrogenfluorid unterzogen.This object is achieved in that differently processed starting material of spray-compacted high-silicon aluminum alloys is initially optionally subjected to a pretreatment. Its aim is to prepare the chemical composition and the structure for the further treatment steps. In this case, on the one hand, the silicon content in the near-surface regions of the substrate material is reduced, on the other hand, an approximation of the roughness of z. B. machined and unprocessed surfaces. To realize this, these materials are a treatment in a solution consisting of 25 to 45 vol .-% of an 85% phosphoric acid, 20 to 40 vol .-% of a 96% sulfuric acid, 2.5 to 5 vol. % of a 65% nitric acid and 5 to 10% by mass of ammonium hydrogen fluoride.

Durch die Variation der Verweilzeit und der Temperatur der Behandlungslösung besteht die Möglichkeit der Einstellung verschiedener Oberflächenzustände. Die anschließende plasmachemische Oxidation erfolgt in einem Elektrolyten, bestehend aus: Kaliumdihydrogenphosphat (25 g/l–100 g/l) Ammoniakwasser (20 ml/l–100 ml/l) Citronensäure (15 g/l–45 g/l) Diethylentriaminpentaessigsäure (30 g/l–60 g/l) Cobaltacetat, (40 g/l–60 g/l) Nickelacetat (15 g/l–30 g/l) Ammoniummetavanadat (5 g/l–15 g/l) By varying the residence time and the temperature of the treatment solution, there is the possibility of setting different surface conditions. The subsequent plasma chemical oxidation takes place in an electrolyte consisting of: potassium (25 g / l - 100 g / l) ammonia water (20 ml / l-100 ml / l) citric acid (15g / l-45g / l) diethylenetriaminepentaacetic (30g / l-60g / l) cobalt acetate, (40g / l-60g / l) nickel (15 g / l-30 g / l) ammonium (5 g / l-15 g / l)

Das zu beschichtende Teil wird als Anode in diesen wässrigen Elektrolyten getaucht. Als Gegenelektrode kann ein Blech aus einem hochlegiertem Chrom-Nickel-Stahl oder aus einer Aluminiumlegierung verwendet werden. Bei einer Stromdichte von 0,5 bis 15 A/dm2 eines Impulsstromes mit einer Frequenz von 10 bis 1500 kHz wird das zu beschichtende Teil bis zu einer Endspannung von 250 bis 400 V beschichtet. Mit dieser Vorbehandlung, die jedoch nicht zwingend der plasmachemischen Oxidation vorgeschaltet ist, und den Beschichtungsparametern einschließlich des verwendeten Elektrolyten ist die Voraussetzung geschaffen, auch auf hochsiliziumhaltigen Aluminiumlegierungen oxidkeramische mattschwarze Beschichtungen zu erzeugen.The part to be coated is immersed as an anode in this aqueous electrolyte. As a counter electrode, a sheet of a high-alloy chromium-nickel steel or an aluminum alloy can be used. At a current density of 0.5 to 15 A / dm 2 of a pulse current with a frequency of 10 to 1500 kHz, the part to be coated is coated to a final voltage of 250 to 400 V. With this pretreatment, which, however, is not necessarily preceded by the plasma-chemical oxidation, and the coating parameters including the electrolyte used, the prerequisite is created to produce oxide-ceramic matt black coatings even on aluminum alloys containing high silicon.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Oberflächenbehandlungsverfahrens besteht darin, das selbst ein äußerst kompliziert geformtes Bauteil mit einer gleichmäßig dicken oxidkeramischen schwarzen Schicht versehen werden kann. Ferner ist das erfindungsgemäße Oberflächenbehandlungsverfahren durch folgende positive Merkmale gekennzeichnet:

  • a) Die mechanischen Eigenschaften des Substratwerkstoffs insbesondere in den oberflächennahen Bereichen werden nicht beeinträchtigt.
  • b) Es wurde eine signifikante Veränderung der optischen Eigenschaften dahingehend erzielt, dass hochabsorbierende Oberflächen erzeugt wurden. Der erreichbare Absorptionsgrad liegt auch im NIR-Bereich bei > 90%.
  • c) Es ist keine bzw. nur in engen Toleranzgrenzen vorliegende Veränderung der Bauteilgeometrie eingetreten.
  • d) Die erfindungsgemäße Oberflächenschicht kann auf verschiedenen Legierungszusammensetzungen von hochsiliziumhaltigen Aluminiumwerkstoffen sowie auch auf anderen (handelsüblichen) Aluminiumlegierungen aufgebracht werden.
The advantage of the surface treatment method according to the invention is that even an extremely complicated shaped component can be provided with a uniformly thick oxide ceramic black layer. Furthermore, the surface treatment method according to the invention is characterized by the following positive features:
  • a) The mechanical properties of the substrate material, especially in the near-surface areas are not affected.
  • b) A significant change in optical properties was achieved by producing highly absorbent surfaces. The achievable absorption coefficient is also> 90% in the NIR range.
  • c) There has been no or only within narrow tolerance limits existing change in the component geometry.
  • d) The surface layer of the invention can be applied to various alloy compositions of high-silicon aluminum materials as well as other (commercially available) aluminum alloys.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist eine Möglichkeit gegeben, die Oberflächenfunktionalisierung von gesinterten bzw. sprühkompaktierten Aluminium-Silizium-Legierungen mit Siliziumgehalten von bis zu 45% so zu gestalten, dass eine schwarze lackfreie und anorganische Schicht nicht nur für optische Anwendungen erzeugt werden kann. Bisher hat sich diese Legierungsgruppe auf Grund der außergewöhnlichen chemischen Zusammensetzung einer anodischen Oxidation entzogen.With the method according to the invention, there is a possibility to design the surface functionalization of sintered or spray-compacted aluminum-silicon alloys with silicon contents of up to 45% such that a black, lacquer-free and inorganic layer can not be produced only for optical applications. So far, this alloy group has escaped due to the exceptional chemical composition of anodic oxidation.

Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.The invention will be explained below with reference to exemplary embodiments.

Beispiel 1example 1

Ein Bauteil aus einer sprühkompaktierten hochsiliziumhaltigen Aluminiumlegierung mit einem Siliziumgehalt von ca. 25% wird in einer wässrigen Beizlösung bestehend aus
250 ml/l Phosphorsäure (85%-ig)
200 ml/l Schwefelsäure (96%-ig)
30 ml/l Salpetersäure (65%-ig) und
50 mg/l Ammoniumhydrogenfluorid
zwei Minuten bei Raumtemperatur gebeizt. Anschließend erfolgt ein zweimaliges Spülen mit entionisiertem Wasser und eine Nachbehandlung im Ultraschallbad mit einer Frequenz von 45 kHz über drei Minuten. Nach einem weiteren Spülschritt mit entionisiertem Wasser wird das Bauteil als Anode in einem wässrigen Elektrolyten, bestehend aus
50 g/l Kaliumdihydrogenphosphat
50 ml/l Ammoniak (25%-ig)
40 g/l Diethylentriaminpentaessigsäure
20 g/l Citronensäure
40 g/l Cobaltacetat
15 g/l Nickelacetat
5 g/l Ammoniummetavanadat
beschichtet. Die dabei zu verwendenden elektrischen Parameter sind wie folgt einzustellen: Stromdichte: 2 A/dm2 Frequenz: 500 Hz Endspannung: 280 V. A component of a spray-compacted high-silicon aluminum alloy with a silicon content of about 25% is in an aqueous pickling consisting of
250 ml / l phosphoric acid (85%)
200 ml / l sulfuric acid (96%)
30 ml / l nitric acid (65%) and
50 mg / l ammonium hydrogen fluoride
pickled for two minutes at room temperature. This is followed by rinsing twice with deionized water and after-treatment in an ultrasonic bath at a frequency of 45 kHz over three minutes. After another rinsing step with deionized water, the component becomes an anode in an aqueous electrolyte consisting of
50 g / l potassium dihydrogen phosphate
50 ml / l ammonia (25%)
40 g / l diethylenetriaminepentaacetic acid
20 g / l citric acid
40 g / l cobalt acetate
15 g / l nickel acetate
5 g / l ammonium metavanadate
coated. The electrical parameters to be used should be set as follows: Current density: 2 A / dm 2 Frequency: 500 Hz end voltage: 280 V.

Nach dem Abfall der Stromstärke auf 50% der Ausgangsstromstärke kann der Prozess durch Abschalten der äußeren Spannungsquelle beendet werden.After dropping the current to 50% of the output current, the process can be stopped by turning off the external power source.

Die so erhaltene schwarze oxidkeramische Beschichtung hat eine Dicke von 7 μm.The black oxide ceramic coating thus obtained has a thickness of 7 μm.

Die diffuse Reflexion dieser Schicht beträgt bei der Wellenlänge von 540 nm 5,1%.The diffuse reflection of this layer is 5.1% at the wavelength of 540 nm.

Beispiel 2Example 2

Ein Bauteil aus einer sprühkompaktierten hochsiliziumhaltigen Aluminiumlegierung mit einem Siliziumgehalt von 17% wird in einer wässrigen Beizlösung bestehend aus
100 ml/l Phosphorsäure (85%-ig)
200 ml/l Schwefelsäure (96%-ig)
25 ml/l Salpetersäure (65%-ig) und
50 mg/l Ammoniumhydrogenfluorid
zwei Minuten bei Raumtemperatur gebeizt. Anschließend erfolgt ein zweimaliges Spülen mit entionisiertem Wasser und eine Nachbehandlung im Ultraschallbad mit einer Frequenz von 45 kHz über drei Minuten. Nach einem weiteren Spülschritt mit entionisiertem Wasser wird das Bauteil als Anode in einem wässrigen Elektrolyten, bestehend aus
75 g/l Kaliumdihydrogenphosphat
75 ml/l Ammoniak (25%-ig)
60 g/l Diethylentriaminpentaessigsäure
30 g/l Citronensäure
60 g/l Cobaltacetat
22,5 g/l Nickelacetat
7,5 g/l Ammoniummetavanadat
beschichtet. Die dabei zu verwendenden elektrischen Parameter sind wie folgt einzustellen: Stromdichte: 5 A/dm2 Frequenz: 1500 Hz Endspannung: 300 V. A component of a spray-compacted high-silicon aluminum alloy with a silicon content of 17% is in an aqueous pickling consisting of
100 ml / l phosphoric acid (85%)
200 ml / l sulfuric acid (96%)
25 ml / l nitric acid (65%) and
50 mg / l ammonium hydrogen fluoride
pickled for two minutes at room temperature. This is followed by rinsing twice with deionized water and after-treatment in an ultrasonic bath at a frequency of 45 kHz over three minutes. After another rinsing step with deionized water, the component becomes an anode in an aqueous electrolyte consisting of
75 g / l potassium dihydrogen phosphate
75 ml / l ammonia (25%)
60 g / l diethylenetriaminepentaacetic acid
30 g / l citric acid
60 g / l cobalt acetate
22.5 g / l nickel acetate
7.5 g / l ammonium metavanadate
coated. The electrical parameters to be used should be set as follows: Current density: 5 A / dm 2 Frequency: 1500 Hz end voltage: 300 V.

Nach dem Abfall der Stromstärke auf 50% der Ausgangsstromstärke kann der Prozess durch Abschalten der äußeren Spannungsquelle beendet werden.After dropping the current to 50% of the output current, the process can be stopped by turning off the external power source.

Die so erhaltene schwarze oxidkeramische Beschichtung hat eine Dicke von 10 μm. Die Reflexion dieser Schicht beträgt bei der Wellenlänge von 1200 nm 5,7%.The black oxide ceramic coating thus obtained has a thickness of 10 μm. The reflection of this layer is 5.7% at the wavelength of 1200 nm.

Beispiel 3:Example 3:

Ein Bauteil aus einer sprühkompaktierten hochsiliziumhaltigen Aluminiumlegierung mit einem Siliziumgehalt von ca. 35% wird in einer wässrigen Beizlösung bestehend aus
200 ml/l Phosphorsäure (85%-ig)
250 ml/l Schwefelsäure (96%-ig)
50 ml/l Salpetersäure (65%-ig) und
50 mg/l Ammoniumhydrogenfluorid
zwei Minuten bei Raumtemperatur gebeizt. Anschließend erfolgt ein zweimaliges Spülen mit entionisiertem Wasser und eine Nachbehandlung im Ultraschallbad mit einer Frequenz von 45 kHz über drei Minuten. Nach einem weiteren Spülschritt mit entionisiertem Wasser wird das Bauteil als Anode in einem wässrigen Elektrolyten, bestehend aus
50 g/l Kaliumdihydrogenphosphat
50 ml/l Ammoniak (25%-ig)
40 g/l Diethylentriaminpentaessigsäure
20 g/l Citronensäure
40 g/l Cobaltacetat
15 g/l Nickelacetat
5 g/l Ammoniummetavanadat
beschichtet. Die dabei zu verwendenden elektrischen Parameter sind wie folgt einzustellen: Stromdichte: 1 A/dm2 Frequenz: 1000 Hz Endspannung: 320 V. A component of a spray-compacted high-silicon aluminum alloy with a silicon content of about 35% is in an aqueous pickling consisting of
200 ml / l phosphoric acid (85%)
250 ml / l sulfuric acid (96%)
50 ml / l nitric acid (65%) and
50 mg / l ammonium hydrogen fluoride
pickled for two minutes at room temperature. This is followed by rinsing twice with deionized water and after-treatment in an ultrasonic bath at a frequency of 45 kHz over three minutes. After another rinsing step with deionized water, the component becomes an anode in an aqueous electrolyte consisting of
50 g / l potassium dihydrogen phosphate
50 ml / l ammonia (25%)
40 g / l diethylenetriaminepentaacetic acid
20 g / l citric acid
40 g / l cobalt acetate
15 g / l nickel acetate
5 g / l ammonium metavanadate
coated. The electrical parameters to be used should be set as follows: Current density: 1 A / dm 2 Frequency: 1000 Hz end voltage: 320 V.

Nach dem Abfall der Stromstärke auf 50% der Ausgangsstromstärke kann der Prozess durch Abschalten der äußeren Spannungsquelle beendet werden.After dropping the current to 50% of the output current, the process can be stopped by turning off the external power source.

Die so erhaltene schwarze oxidkeramische Beschichtung hat eine Dicke von 14 μm. Die diffuse Reflexion dieser Schicht beträgt bei der Wellenlänge von 2000 nm 7,4%.The black oxide ceramic coating thus obtained has a thickness of 14 μm. The diffuse reflection of this layer is 7.4% at the wavelength of 2000 nm.

Beispiel 4:Example 4:

Ein Bauteil aus der Aluminiumlegierung AlMg3 (Werkstoffnummer 3.3535 bzw. AA 5754) wird in einer wässrigen neutralem Entfettungslösung bei 60°C über zwei Minuten entfettet. Nach zweimaligen Spülen mit entionisiertem Wasser wird das Bauteil als Anode in einem wässrigen Elektrolyten, bestehend aus
50 g/l Kaliumdihydrogenphosphat
50 ml/l Ammoniak (25%)
40 g/l Diethylentriaminpentaessigsäure
20 g/l Citronensäure
40 g/l Cobaltacetat
15 g/l Nickelacetat
5 g/l Ammoniummetavanadat
beschichtet. Die dabei zu verwendenden elektrischen Parameter sind wie folgt einzustellen: Stromdichte: 1 A/dm2 Frequenz: 1000 Hz Endspannung: 300 V. A component of the aluminum alloy AlMg3 (material number 3.3535 or AA 5754) is degreased in an aqueous neutral degreasing solution at 60 ° C for two minutes. After two rinses with deionized water, the component is an anode in an aqueous electrolyte, consisting of
50 g / l potassium dihydrogen phosphate
50 ml / l ammonia (25%)
40 g / l diethylenetriaminepentaacetic acid
20 g / l citric acid
40 g / l cobalt acetate
15 g / l nickel acetate
5 g / l ammonium metavanadate
coated. The electrical parameters to be used should be set as follows: Current density: 1 A / dm 2 Frequency: 1000 Hz end voltage: 300 V.

Nach dem Abfall der Stromstärke auf 50% der Ausgangsstromstärke kann der Prozess durch Abschalten der äußeren Spannungsquelle beendet werden. Die so erhaltene schwarze oxidkeramische Beschichtung hat eine Dicke von 10 μm. Die diffuse Reflexion dieser Schicht beträgt bei der Wellenlänge von 2000 nm 6,4%.After dropping the current to 50% of the output current, the process can be stopped by turning off the external power source. The black oxide ceramic coating thus obtained has a thickness of 10 μm. The diffuse reflection of this layer is 6.4% at the wavelength of 2000 nm.

Claims (6)

Verfahren zur Erzeugung einer schwarzen oxidkeramischen Oberflächenschicht auf einem Bauteil, dessen Oberfläche aus einem hochsiliziumhaltigen Leichtmetallwerkstoff besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenschicht mittels plasmachemischer anodischer Oxidation in einem wässrigen Elektrolyten bestehend aus einem Gemisch aus – 25 g/l–100 g/l Kaliumdihydrogenphosphat – 20 ml/l–100 ml/l Ammoniak (25%-ig) – 30 g/l–60 g/l Diethylentriaminpentaessigsäure – 15 g/l–45 g/l Citronensäure – 40 g/l–60 g/l Cobaltacetat – 15 g/l–30 g/l Nickelacetat und – 5 g/l–15 g/l Ammoniummetavanadat erzeugt wird.Method for producing a black oxide-ceramic surface layer on a component whose surface consists of a high-silicon-containing light metal material, characterized in that the surface layer by means of plasma-chemical anodic oxidation in an aqueous electrolyte consisting of a mixture of - 25 g / l-100 g / l potassium dihydrogen phosphate - 20 ml / l-100 ml / l ammonia (25%) - 30 g / l-60 g / l diethylenetriaminepentaacetic acid - 15 g / l-45 g / l citric acid - 40 g / l-60 g / l cobalt acetate - 15 g / l-30 g / l nickel acetate and - 5 g / l-15 g / l ammonium metavanadate is produced. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Bauteils vor der plasmachemischen anodischen Oxidation mit einer Beizlösung vorbehandelt wird.A method according to claim 1, characterized in that the surface of the component is pretreated before the plasma-chemical anodic oxidation with a pickling solution. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass diese Beizlösung aus 25 bis 45 Vol.-% einer 85%-igen Phosphorsäure, 20 bis 40 Vol.-% einer 96%-igen Schwefelsäure, 2,5 bis 5 Vol.-% einer 65%-igen Salpetersäure und 5 bis 10 Masse-% Ammoniumhydrogenfluorid besteht.A method according to claim 2, characterized in that this pickling solution of 25 to 45 vol .-% of an 85% phosphoric acid, 20 to 40 vol .-% of a 96% sulfuric acid, 2.5 to 5 vol .-% of a 65% nitric acid and 5 to 10% by mass of ammonium hydrogen fluoride. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die plasmachemische anodische Oxidation mit folgenden Parametern durchgeführt wird: – Stromdichte von 0,05–15 A/dm2 – Impulsstrom von 10–1500 kHz im Taktverhältnis 1:1 – Spannungen (gemessen am Ausgang der Stromversorgung) von 250–450 V Process according to Claims 1 to 3, characterized in that the plasma - chemical anodic oxidation is carried out with the following parameters: current density of 0.05-15 A / dm 2 pulse current of 10-1500 kHz in the cycle ratio 1: 1 voltages (measured on Output of the power supply) of 250-450V Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Leichtmetallwerkstoff eine hochsiliziumhaltige Aluminiumlegierung verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a high-silicon aluminum alloy is used as light metal material. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Leichtmetallwerkstoff handelsübliche Aluminiumlegierungen verwendet werden.A method according to claim 1 to 4, characterized in that commercially available aluminum alloys are used as light metal material.
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