DE10309888A1

DE10309888A1 - Oberflächenbearbeitungsverfahren für Aluminium oder eine Aluminiumlegierung und dafür verwendetes Bearbeitungsfluid

Info

Publication number: DE10309888A1
Application number: DE10309888A
Authority: DE
Inventors: Makoto Mihoya
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2002-04-19
Filing date: 2003-03-06
Publication date: 2003-12-04
Anticipated expiration: 2023-03-07
Also published as: JP4151301B2; DE10309888B4; US20030196729A1; US8075709B2; CN1451784A; CN1229518C; JP2003306776A

Abstract

Ein Verfahren zur Oberflächenbearbeitung von Aluminium oder einer Aluminiumlegierung umfasst ein Einweichen von Aluminium oder einer Aluminiumlegierung in einem Ammoniumsiliciumfluorid und eine andere aluminiumfreie Fluorverbindung enthaltenden Bearbeitungsfluid, um darauf einen Film zu bilden, wobei das Bearbeitungsfluid eine wässrige Lösung umfasst, die ferner zumindest eine Substanz enthält, die aus der aus Aluminiumfluorid, Aluminiumhydroxid, Aluminiumsilicat, Magnesiumaluminatmetasilicat und pulverisiertem Aluminium bestehenden Gruppe ausgewählt wird.

Description

Hintergrund der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Oberflächenbearbeitung von Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Insbesondere bezieht sie sich auf ein Verfahren zur Oberflächenbearbeitung von Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, worauf durch eine chemische Reaktion ohne externes Zuführen von Energie (z. B. Elektrizität) ein Film gebildet wird.

Der herkömmlicherweise verwendete Alunitprozeß ist ein Verfahren, um auf der Aluminiumoberfläche durch anodisches Oxidieren von Aluminium in einem Säurebad einen harten Film aus Aluminiumoxid zu bilden. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass es mit hohen Kosten verbunden ist, da es eine Anlage zur Stromversorgung erfordert und die Rate der Filmbildung langsam ist.

Nun wurde eine Technik entwickelt, um auf einer Aluminiumoberfläche durch Erhitzen einer Magnesiumsiliciumfluorid und Ammoniumsiliciumfluorid enthaltenden wässrigen Lösung auf eine Temperatur von 70 bis 100°C und Einweichen von Aluminium in dieser wässrigen Lösung einen Film zu bilden (siehe vorläufige japanische Patentveröffentlichung Nr. 11-193478/'99). Diese Technik macht es möglich, die Anlage zu vereinfachen und Bearbeitungskosten zu reduzieren und auf der Aluminiumoberfläche auch einen Film mit ausgezeichneten Gleiteigenschaften zu bilden.

Die oben erwähnte Technik zeigt jedoch eine Tendenz, bei der die Dicke des Films, die auf der Aluminiumoberfläche gebildet wurde, die nach einer Badpräparation zuerst bearbeitet wird, klein ist und anschließend die Filmdicke größer wird, wenn die bearbeitete Aluminiumfläche zunimmt. Dies verursacht das Problem, dass eine große Variation der Filmdicke unter Aluminiumprodukten auftritt.

Zusammenfassung der Erfindung

Im Hinblick auf die oben beschriebenen Probleme stellten demgemäß die Erfinder intensive Untersuchungen zu dem Zweck an, ein Oberflächenbearbeitungsverfahren für Aluminium oder eine Aluminiumlegierung und ein dafür verwendetes Bearbeitungsfluid zu entwickeln, die verhindern können, dass das Phänomen einer Filmverdünnung in der Oberflächenbearbeitung von Aluminium unmittelbar nach einer Badpräparation auftritt, und dadurch die Dicke des gebildeten Films unter Aluminiumprodukten gleichmäßig ausbilden können. Als Ergebnis haben die Erfinder festgestellt, dass das Phänomen, bei dem die Filmdicke bei der Oberflächenbearbeitung unmittelbar nach einer Badpräparation gering wird, durch eine große pH-Änderung zur sauren Seite während der Bearbeitung unmittelbar nach einer Badpräparation verursacht wird. Außerdem haben die vorliegenden Erfinder auch festgestellt, dass diese pH- Änderung von Aluminiumionen herrührt, die sich aus Aluminium lösen und im Bearbeitungsfluid akkumulieren. Die vorliegende Erfindung wurde von diesem Gesichtspunkt aus gemacht.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Oberflächenbearbeitung von Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, die ein Einweichen von Aluminium oder einer Aluminiumlegierung in einem Bearbeitungsfluid umfasst, das Ammoniumsiliciumfluorid [(NH₄)₂SiF₆] und eine andere aluminiumfreie Fluorverbindung enthält, um darauf einen Film zu bilden, wobei das Bearbeitungsfluid eine wässrige Lösung aufweist, die ferner zumindest eine Substanz enthält, die aus der aus Aluminiumfluorid (AlF₃), Aluminiumhydroxid [Al(OH)₃], Aluminiumsilicat [Al₂(SiO₃)₃], Magnesiumaluminatmetasilicat [Mg(OAlSiO₃)₂] und pulverisiertem Aluminium bestehenden Gruppe ausgewählt wird.

Folglich kann eine große pH-Änderung zur sauren Seite unterdrückt werden, indem man dem Bearbeitungsfluid eine aluminiumhaltige Substanz mit dem gleichen Effekt wie eine Aluminiumauflösung zusetzt, die während einer Oberflächenbearbeitung unmittelbar nach einer Badpräparation auftritt. Folglich kann das Phänomen einer Filmverdünnung unmittelbar nach einer Badpräparation verhindert werden, so dass auf der Aluminiumoberfläche ein Film mit einer gleichmäßigen Dicke gebildet werden kann.

Als die oben erwähnte "andere aluminiumfreie Fluorverbindung" wird vorzugsweise Magnesiumsiliciumfluorid (MgSiF₆.6H₂O), Zinksiliciumfluorid (ZnSiF₆.6H₂O), Kaliumsiliciumfluorid (K₂SiF₆), Natriumsiliciumfluorid (Na₂SiF₆) oder Mangansiliciumfluorid (MnSiF₆.6H₂O) verwendet.

Außerdem ist es vorzuziehen, dass das oben erwähnte Bearbeitungsfluid eine wässrige Lösung umfasst, die ferner Kaliumchlorid (KCl), Kaliumhydrogenphthalat [C₆H₄(COOK)(COOH)] oder Kaliumdihydrogenphosphat (KH₂PO₄) enthält.

Wenn die oben erwähnten chemischen Agenzien, die eine Pufferwirkung auf die Wasserstoffionenkonzentration ausüben, dem Bearbeitungsfluid zugesetzt werden, kann folglich der Bereich einer pH-Änderung reduziert werden, und daher kann die Dicke eines auf der Aluminiumoberfläche gebildeten Films gleichmäßiger ausgebildet werden.

Was die Formulierung des oben erwähnten Bearbeitungsfluids angeht, ist es vorzuziehen, dass das Aluminiumsiliciumfluorid in einer Menge von 0,01 bis 10 Gewichtsteile, die andere aluminiumfreie Fluorverbindung in einer Menge von 0,1 bis 20 Gewichtsteile, das Aluminiumfluorid in einer Menge von 0,02 bis 0,5 Gewichtsteile, das Aluminiumhydroxid in einer Menge von 0,02 bis 0,5 Gewichtsteile, das Aluminiumsilicat in einer Menge von 0,04 bis 1 Gewichtsteil, das Magnesiumaluminatmetasilicat in einer Menge von 0,04 bis 1 Gewichtsteil und das pulverisierte Aluminium in einer Menge von 0,007 bis 0,2 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile Wasser zugesetzt werden.

Außerdem ist auch vorzuziehen, dass das Kaliumchlorid in einer Menge von 0,01 bis 5 Gewichtsteile, das Kaliumhydrogenphthalat in einer Menge von 0,05 bis 10 Gewichtsteile und das Kaliumdihydrogenphosphat in einer Menge von 0,03 bis 10 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile Wasser hinzugefügt wird.

Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Bearbeitungsfluid zur Verwendung bei der Oberflächenbearbeitung von Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, die eine wässrige Lösung umfasst, welche Ammoniumsiliciumfluorid, eine andere aluminiumfreie Fluorverbindung und zumindest eine Substanz enthält, die aus der aus Aluminiumfluorid, Aluminiumhydroxid, Aluminiumsilicat, Magnesiumaluminatmetasilicat und gepulvertem Aluminium bestehenden Gruppe ausgewählt wird.

Es ist vorzuziehen, dass die oben erwähnte "andere aluminiumfreie Fluorverbindung" Magnesiumsiliciumfluorid, Zinksiliciumfluorid, Kaliumsiliciumfluorid, Natriumsiliciumfluorid oder Mangansiliciumfluorid ist. Es ist ebenfalls vorzuziehen, dass das Bearbeitungsfluid gemäß der vorliegenden Erfindung eine wässrige Lösung umfasst, die ferner Kaliumchlorid, Kaliumhydrogenphthalat oder Kaliumdihydrogenphosphat enthält.

Demgemäß kann die vorliegende Erfindung ein Oberflächenbearbeitungsverfahren für Aluminium oder eine Aluminiumlegierung liefern, das das Phänomen einer Filmverdünnung verhindern kann, die bei der Oberflächenbearbeitung von Aluminium unmittelbar nach einer Badpräparation auftritt, und dadurch die Dicke des gebildeten Films unter Aluminiumprodukten gleichmäßig ausbilden, sowie ein dafür verwendetes Bearbeitungsfluid. Da das Oberflächenbearbeitungsverfahren der vorliegenden Erfindung keine Anlage zur Stromversorgung erfordert, kann es außerdem die Anlage vereinfachen und ist daher vom Kostenstandpunkt aus sehr vorteilhaft. Außerdem hat es eine hohe Filmbildungsrate auf der Aluminiumoberfläche und kann daher eine hohe Produktivität erzielen. Ferner weist das resultierende oberflächenbeschichtete Aluminium und dergleichen ausgezeichnete Gleiteigenschaften, eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und ähnliche Eigenschaften auf.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im folgenden mit Verweis auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:

Fig. 1 eine graphische Darstellung ist, die die Beziehung zwischen dem pH des Bearbeitungsfluids und der bearbeiteten Aluminiumfläche in einer Ausführungsform des Oberflächenbearbeitungsverfahrens der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 2 eine graphische Darstellung ist, die die Beziehung zwischen der Dicke des Films und der bearbeiteten Aluminiumfläche in einer Ausführungsform des Oberflächenbearbeitungsverfahrens der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 3 eine graphische Darstellung ist, die die Beziehung zwischen dem pH des Bearbeitungsfluids und der bearbeiteten Aluminiumfläche in einem herkömmlichen Oberflächenbearbeitungsverfahren zeigt;

Fig. 4 eine graphische Darstellung ist, die die Beziehung zwischen der Dicke des Films und der bearbeiteten Aluminiumfläche in einem herkömmlichen Oberflächenbearbeitungsverfahren zeigt;

Fig. 5 eine graphische Darstellung ist, die die Beziehung zwischen dem pH des Bearbeitungsfluids und der Menge an Aluminiumfluorid oder der Aluminiumkonzentration in einer Ausführungsform des Oberflächenbearbeitungsverfahrens der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 6 eine graphische Darstellung ist, die die Beziehung zwischen dem Bereich der pH-Änderung und der Menge an Kaliumchlorid in einer Ausführungsform des Oberflächenbearbeitungsverfahrens der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 7 eine graphische Darstellung ist, die die Beziehung zwischen dem Bereich einer pH-Änderung und der Menge an Kaliumhydrogenphthalat in einer Ausführungsform des Oberflächenbearbeitungsverfahrens der vorliegenden Erfindung zeigt; und

Fig. 8 eine graphische Darstellung ist, die die Beziehung zwischen dem Bereich einer pH-Änderung und der Menge an Kaliumdihydrogenphosphat in einer Ausführungsform des Oberflächenbearbeitungsverfahrens der vorliegenden Erfindung zeigt.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Das in der vorliegenden Erfindung verwendete Bearbeitungsfluid enthält Ammoniumsiliciumfluorid [(NH₄)₂SiF₆] und eine andere aluminiumfreie Verbindung. Die andere aluminiumfreie Verbindung kann irgendeine fluorhaltige Verbindung sein, außer Ammoniumsiliciumfluorid und Aluminiumverbindungen. Spezielle Beispiele hierfür beinhalten Siliciumfluoride wie z. B. Magnesiumsiliciumfluorid (MgSiF₆.6H₂O), Zinksiliciumfluorid (ZnSiF₆.6H₂O), Kaliumsiliciumfluorid (K₂SiF₆), Natriumsiliciumfluorid (Na₂SiF₆) und Mangansiliciumfluorid (MnSiF₆.6H₂O); Borfluoride, Zirkoniumfluoride und Titanfluoride. Unter diesen Fluorverbindungen werden vorzugsweise Silicumfluoride verwendet, und insbesondere werden Magnesiumsiliciumfluorid und dergleichen bevorzugt verwendet. Die Verwendung dieses Bearbeitungsfluids ermöglicht es, auf der Aluminiumoberfläche einen Film mit ausgezeichneten Gleiteigenschaften, Korrosionsbeständigkeit und ähnlichen Eigenschaften zu bilden.

Was die Verbindungsverhältnisse von Ammoniumsiliciumfluorid und der oben erwähnten anderen aluminiumfreien Fluorverbindung anbetrifft wird vorzugsweise Ammoniumsiliciumfluorid in einer Menge von 0,05 bis 15 Gewichtsteile, eher vorzugsweise 0,1 bis 10 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile Wasser verwendet; und die Fluorverbindung wird vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 20 Gewichtsteile, eher vorzugsweise 0,2 bis 15 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile Wasser verwendet. Falls die Menge an Ammoniumsiliciumfluorid weniger als 0,05 Gewichtsteile beträgt oder falls die Menge der Fluorverbindung weniger als 0,1 Gewichtsteile beträgt, wird die Reaktion in unerwünschter Weise verzögert, so dass sich die Bearbeitungszeit verlängert. Falls auf der anderen Seite die Menge an Ammoniumsiliciumfluorid größer als 15 Gewichtsteile ist oder die Menge der Fluorverbindung größer als 20 Gewichtsteile ist, ist dies wegen der Schwierigkeit, diese aufzulösen, unerwünscht.

Zusätzlich zum oben erwähnten Ammoniumsiliciumfluorid und dergleichen enthält außerdem das in der vorliegenden Erfindung verwendete Bearbeitungsfluid eine aluminiumhaltige Substanz oder pulverisiertes Aluminium mit dem gleichen Effekt wie eine unmittelbar nach einer Badpräparation auftretende Aluminiumauflösung. Spezifische Beispiele der aluminiumhaltigen Substanz beinhalten Aluminiumfluorid (AlF₃), Aluminiumhydroxid [Al(OH)₃], Aluminiumsilicat [Al₂(SiO₃)₃] und Magnesiumaluminatmetasilicat [Mg(OAlSiO₃)₂]. Unter diesen aluminiumhaltigen Substanzen wird vorzugsweise Aluminiumfluorid oder dergleichen verwendet. Es ist unerwünscht, eine Verbindung zu verwenden, die ein anderes Ion als diejenigen abgibt, die die oben veranschaulichten Substanzen besitzen, weil die Eigenschaften des gebildeten Films von den erwarteten verschieden sein können. Obwohl diese aluminiumhaltigen Substanzen und das pulverisierte Aluminium bei einem pH in der Größenordnung von 2 sich nicht auflösen, können sie sich wegen des Zusatzes der oben erwähnten Fluorverbindungen leicht im Bearbeitungsfluid der vorliegenden Erfindung lösen.

Was die Verbindungsverhältnisse der aluminiumhaltigen Substanzen und des pulverisierten Aluminiums anbetrifft, wird Aluminiumfluorid vorzugsweise in einer Menge von 0,02 bis 0,5 Gewichtsteile, eher vorzugsweise 0,04 bis 0,2 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile Wasser verwendet; wird Aluminiumhydroxid vorzugsweise in einer Menge von 0,02 bis 0,5 Gewichtsteile, eher vorzugsweise 0,04 bis 0,2 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile Wasser verwendet; wird Aluminiumsilicat vorzugsweise in einer Menge von 0,04 bis 1 Gewichtsteil, eher vorzugsweise 0,06 bis 0,4 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile Wasser verwendet; wird Magnesiumaluminatmetasilicat vorzugsweise in einer Menge von 0,04 bis 1 Gewichtsteil, eher vorzugsweise 0,06 bis 0,4 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile Wasser verwendet; und pulverisiertes Aluminium wird vorzugsweise in einer Menge von 0,007 bis 0,2 Gewichtsteile, eher vorzugsweise 0,009 bis 0,05 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile Wasser verwendet.

Wenn nicht weniger als 0,02 Gewichtsteile Aluminiumfluorid oder Aluminiumhydroxid, nicht weniger als 0,04 Gewichtsteile Aluminiumsilicat oder Magnesiumaluminatmetasilicat oder nicht weniger als 0,007 Gewichtsteile pulverisiertes Aluminium zugesetzt werden, kann der pH des Bearbeitungsfluids unmittelbar nach einer Badpräparation auf etwa 2,5 oder weniger eingestellt werden, so dass das Phänomen einer Verdünnung des auf der Aluminiumoberfläche gebildeten Films unmittelbar nach dem Beginn der Bearbeitung verhindert werden kann. Falls auf der anderen Seite die Menge an Aluminiumfluorid oder Aluminiumhydroxid größer als 0,5 Gewichtsteile ist, die Menge Aluminiumsilicat oder Magnesiumaluminatmetasilicat größer als 1 Gewichtsteil oder die Menge an pulverisiertem Aluminium größer als 0,2 Gewichtsteile ist, ist es wegen der Schwierigkeit, es aufzulösen, unerwünscht.

Zusätzlich zu den oben erwähnten aluminiumhaltigen Substanzen und dergleichen kann überdies das in der vorliegenden Erfindung verwendete Bearbeitungsfluid wahlweise ein chemisches Agens enthalten, das eine Pufferwirkung auf die Wasserstoffionenkonzentration ausübt. Spezifische Beispiele des im Bearbeitungsfluid der vorliegenden Erfindung verwendeten chemischen Agens beinhalten Kaliumchlorid (KCl), Kaliumhydrogenphthalat [C₆H₄(COOK)(COOH)] und Kaliumdihydrogenphosphat (KH₂PO₄). Unter diesen Kaliumverbindungen wird vorzugsweise Kaliumchlorid verwendet. Der Zusatz einer solchen Kaliumverbindung macht es möglich, Änderungen im pH des Bearbeitungsfluids zu minimieren, die eine Variation der Filmdicke bewirken.

Was die Verbindungsverhältnisse der Kaliumverbindungen anbetrifft, wird Kaliumchlorid vorzugsweise in einer Menge von 0,01 bis 5 Gewichtsteile, eher vorzugsweise 0,02 bis 1 Gewichtsteil pro 100 Gewichtsteile Wasser verwendet; wird Kaliumhydrogenphthalat vorzugsweise in einer Menge von 0,05 bis 10 Gewichtsteile, eher vorzugsweise 0,08 bis 5 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile Wasser verwendet; und Kaliumdihydrogenphosphat wird vorzugsweise in einer Menge von 0,03 bis 10 Gewichtsteile, eher vorzugsweise 0,05 bis 5 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile Wasser verwendet. Wenn die Verbindungsverhältnisse der oben erwähnten Kaliumverbindungen innerhalb dieser Bereiche liegen, können Änderungen im pH auf etwa 1 oder weniger reduziert werden, so dass eine Variation in der Dicke des auf der Aluminiumoberfläche gebildeten Films auf einen noch niedrigeren Pegel unterdrückt werden kann.

Das der Oberflächenbearbeitung der vorliegenden Erfindung unterzogene Material ist Aluminium oder eine Aluminiumlegierung. Spezifische Beispiele hierfür beinhalten reines Aluminium, gewalztes Aluminiummaterial, ein Gußaluminium- und Druckgußaluminiummaterial, und die vorliegende Erfindung kann auf jede beliebige Art von Material angewendet werden. Die Oberflächenbearbeitung ist beim Verbessern des Verschleißwiderstandes, der Korrosionsbeständigkeit und ähnlicher Eigenschaften effektiv. Als eine Vorbearbeitung für das zu bearbeitende Material reicht es aus, daran haftende Verunreinigungen (z. B. Öl) zu entfernen. Die Oberflächenbearbeitung kann jedoch ausgeführt werden, nachdem das Material einer alkalischen Ätzung mit Natriumhydroxid oder dergleichen und/oder einer Säurereinigung unterzogen ist.

Um die Oberflächenbearbeitung der vorliegenden Erfindung auszuführen, wird das Aluminium oder die Aluminiumlegierung, die bearbeitet werden soll, im oben erwähnten Bearbeitungsfluid (z. B. der erhitzten wässrigen Lösung) eingeweicht. Die Temperatur des Bearbeitungsfluids, in welchem das Aluminium oder die Aluminiumlegierung eingeweicht wird, liegt gewöhnlich im Bereich von 70 bis 100°C, vorzugsweise 75 bis 99°C und am ehesten bevorzugt 80 bis 98°C. Falls die Temperatur des Bearbeitungsfluids niedriger als 70°C ist, wird die Reaktion in unerwünschter Weise verzögert, was die Bearbeitungszeit verlängert. Falls auf der anderen Seite die Temperatur des Bearbeitungsfluids höher als 100°C ist, wird die Verdampfung des Bearbeitungsfluids in einem unerwünschten Maße zunehmen. Was die Bearbeitungszeit anbetrifft, reicht es aus, das Material für etwa 2 Minuten einzuweichen, weil die filmbildende Reaktion in etwa 1 Minute o. ä. abgeschlossen ist. Da der resultierende Film einen Schutzeffekt hat, wird jedoch kein Problem auftreten, selbst wenn das Material mit dem einmal gebildeten Film für mehr als 30 Minuten eingeweicht wird.

Gemäß diesem Oberflächenbearbeitungsverfahren kann der pH des Bearbeitungsfluids unmittelbar nach der Badpräparation auf 2,5 oder weniger reduziert werden, indem dem Bearbeitungsfluid vorher Al-Ionen hinzugefügt werden, welche sich darin lösen und darin beim Einweichen von Aluminium akkumulieren. Folglich kann eine große Verschiebung des pH zur sauren Seite als Folge der Auflösung von Aluminium unmittelbar nach einer Badpräparation unterdrückt werden, so dass das Phänomen einer Verdünnung des auf der Aluminiumoberfläche gebildeten Films verhindert und daher unter Aluminiumprodukten die Filmdicke gleichmäßig ausgebildet werden kann.

Beispiele

Die vorliegende Erfindung wird mit Verweis auf die folgenden Beispiele und das Vergleichsbeispiel vollständiger erläutert. Diese Beispiele sollen jedoch nicht dahingehend betrachtet werden, dass sie den Umfang der Erfindung beschränken.

Beispiel 1

Zunächst wurden zu 100 Gewichtsteilen Wasser 0,5 Gewichtsteile Ammoniumsiliciumfluorid und 1 Gewichtsteil Magnesiumsiliciumfluorid zugesetzt. Außerdem wurden 0,05 Gewichtsteile Aluminiumfluorid und 0,1 Gewichtsteile Kaliumchlorid dazu hinzugefügt und darin gelöst. Diese Lösung wurde auf 85°C erhitzt und als Bearbeitungsfluid verwendet. Eine Probe AC8A-T6-Gußaluminium mit einer Oberfläche von 200 cm² wurde mit einem organischen Lösungsmittel und einem entfettenden Agens gereinigt und dann einer Oberflächenbearbeitung unterzogen, indem sie 5 Minuten lang in 1 L des Bearbeitungsfluids eingeweicht wurde. Durch Röntgenstrahldiffraktometrie wurde bestätigt, dass ein auf der bearbeiteten Oberfläche der Probe aus Gußaluminium aus NH₄MgAlF₆ bestehender Film gebildet wurde. Ähnlich wurden vier Proben aus Gußaluminium einer Oberflächenbearbeitung unterzogen, indem sie sukzessiv im Bearbeitungsfluid eingeweicht wurden. Außerdem wurde der pH des Bearbeitungsfluids zur Zeit der Einweichung jeder Probe gemessen, und die Dicke des gebildeten Films (d. h. die Filmdicke) wurde durch Beobachten eines Schnitts des Films unter einem Mikroskop gemessen. Die Beziehungen zwischen dem pH des Bearbeitungsfluids und der Oberfläche der bearbeiteten Proben aus Gußaluminium (d. h. der bearbeiteten Fläche) und zwischen der Dicke des Films und der bearbeiteten Fläche sind in Fig. 1 bzw. 2 dargestellt.

Vergleichsbeispiel 1

Die Oberflächenbearbeitung von Proben aus Gußaluminium wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 ausgeführt, außer dass dem Bearbeitungsfluid Aluminiumfluorid und Kaliumchlorid nicht zugesetzt wurden. Ähnlich Beispiel 1 wurde auf der bearbeiteten Oberfläche der Proben aus Gußaluminium ein aus NH₄MgAlF₆ bestehender Film gebildet. Die Beziehung zwischen dem pH des Bearbeitungsfluids und der Oberfläche der bearbeiteten Proben aus Gußaluminium (d. h. der bearbeiteten Fläche) und zwischen der Dicke des Films und der bearbeiteten Fläche sind in Fig. 3 bzw. 4 dargestellt.
Wie in Fig. 3 und 4 dargestellt ist, zeigt Vergleichsbeispiel 1, dass der pH des Bearbeitungsfluids unmittelbar nach einer Badpräparation bis etwa 3,5 hoch war und die Dicke des gebildeten Films bis zu etwa 2 µm klein war. Wenn die bearbeitete Fläche zunahm, wurde der pH des Bearbeitungsfluids von etwa 3,5 auf etwa 1,0 stark reduziert und die Filmdicke wurde von 2 µm auf etwa 8 µm stark erhöht. Das heißt, es gab unter den Proben eine große Schwankung in der Filmdicke. Wie in Fig. 1 und 2 dargestellt ist, zeigt auf der anderen Seite Beispiel 1, dass der pH des Bearbeitungsfluids im Bereich von 1,5 bis 2,0 konstant gehalten wurde und die Filmdicke im Bereich von 4 bis 6 µm gleichmäßig war. Aus diesen Ergebnissen konnte bestätigt werden, dass Änderungen im pH aufgrund einer Aluminiumauflösung die Ursache der Schwankung in der Filmdicke waren.

Beispiel 2

Bei der Präparation des Bearbeitungsfluids des Beispiels 1 wurde die Menge an zugesetztem Aluminiumfluorid von 0 bis 0,5 Gewichtsteile geändert, und der pH des resultierenden Bearbeitungsfluids wurde gemessen. Die Beziehung zwischen dem pH des Bearbeitungsfluids und der Menge an zugesetztem Aluminiumfluorid (in Gewichtsteilen) oder die Aluminiumkonzentration im Bearbeitungsfluid (in mol/l) ist in Fig. 5 dargestellt. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, kann man erkennen, daß, um den pH des Bearbeitungsfluids unmittelbar nach einer Badpräparation auf 2,5 oder weniger zu reduzieren, Aluminiumfluorid in einer Menge von nicht weniger als 0,02 Gewichtsteile (entsprechend einer Aluminiumkonzentration von nicht weniger als 0,0024 mol/l) zugesetzt werden sollte.

Beispiel 3

Ein Referenzbad wurde präpariert, indem 1 Gewichtsteile Magnesiumsiliciumfluorid und 0,5 Gewichtsteile Ammoniumsiliciumfluorid 100 Gewichtsteilen Wasser zugesetzt wurde, und Aluminiumfluorid wurde dazu in einer Menge von 0,02, 0,05 oder 0,5 Gewichtsteilen hinzugegeben. Unter Verwendung der resultierenden drei Bearbeitungsfluide wurde die Oberflächenbearbeitung von Proben aus Gußaluminium unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 ausgeführt, außer dass für jedes Bearbeitungsfluid die Menge an zugesetztem Kaliumchlorid von 0,01 bis 5 Gewichtsteile geändert wurde. Der Unterschied zwischen dem pH des Bearbeitungsfluids vor einem Einweichen der ersten Probe und dem pH des Bearbeitungsfluids nach einem Einweichen der fünften Probe (d. h. der Bereich einer pH-Änderung) wurde dann bestimmt. Die Beziehung zwischen dem Bereich einer pH-Änderung und der Menge an zugesetztem Kaliumchlorid ist in Fig. 6 dargestellt. Außerdem sind in Fig. 7 die Ergebnisse dargestellt, die erhalten wurden, indem anstelle von Kaliumchlorid 0,05 bis 10 Gewichtsteile Kaliumhydrogenphthalat hinzugegeben wurden, und die durch Hinzugeben von 0,03 bis 10 Gewichtsteilen Kaliumdihydrogenphosphat erhaltenen Resultate sind in Fig. 8 dargestellt.
Wie in Fig. 6 gezeigt ist, war der Bereich einer pH-Änderung für das Referenzbad größer 2. Der Bereich einer pH-Änderung könnte jedoch auf 1 oder weniger reduziert werden, indem eine bestimmte Menge Kaliumchlorid hinzugegeben wird. Außerdem könnte der Bereich einer pH-Änderung ebenfalls auf 1 oder weniger reduziert werden, indem eine bestimmte Menge Kaliumhydrogenphthalat oder Kaliumdihydrogenphosphat hinzugegeben wird.
Viele andere Variationen und Abwandlungen der Erfindung sind, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen, für den Fachmann ersichtlich. Die oben beschriebenen Ausführungsformen sollen daher nur beispielhaft sein, und alle derartigen Variationen und Abwandlungen sollen innerhalb des Umfangs der Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, einbezogen sein.
Die Offenbarung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2002-116891, die am 19. April 2002 eingereicht wurde, einschließlich Beschreibung, Ansprüche, Zeichnungen und Zusammenfassung sind hierin durch Verweis in ihrer Gesamtheit miteinbezogen.

Claims

1. Verfahren zur Oberflächenbearbeitung von Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, welches umfaßt: ein Einweichen von Aluminium oder einer Aluminiumlegierung in einem Bearbeitungsfluid, das Ammoniumsiliciumfluorid und eine andere aluminiumfreie Fluorverbindung enthält, um darauf einen Film zu bilden, wobei das Bearbeitungsfluid eine wässrige Lösung umfasst, die ferner zumindest eine Substanz enthält, die aus der aus Aluminiumfluorid, Aluminiumhydroxid, Aluminiumsilicat, Magnesiumaluminatmetasilicat und pulverisiertem Aluminium bestehenden Gruppe ausgewählt wird.

2. Verfahren zur Oberflächenbearbeitung von Aluminium oder einer Aluminiumlegierung nach Anspruch 1, worin die andere aluminiumfreie Fluorverbindung Magnesiumsiliciumfluorid, Zinksiliciumfluorid, Kaliumsiliciumfluorid, Natriumsiliciumfluorid oder Mangansiliciumfluorid ist.

3. Verfahren zur Oberflächenbearbeitung von Aluminium oder einer Aluminiumlegierung nach Anspruch 1 oder 2, worin das Bearbeitungsfluid eine wässrige Lösung umfasst, die ferner Kaliumchlorid, Kaliumhydrogenphthalat oder Kaliumdihydrogenphosphat enthält.

4. Verfahren zur Oberflächenbearbeitung von Aluminium oder einer Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin das Ammoniumsiliciumfluorid in einer Menge von 0,1 bis 10 Gewichtsteile, die andere aluminiumfreie Fluorverbindung, die kein Aluminium enthält, in einer Menge von 0,1 bis 20 Gewichtsteile, das Aluminiumfluorid in einer Menge von 0,2 bis 0,5 Gewichtsteile, das Aluminiumhydroxid in einer Menge von 0,02 bis 0,5 Gewichtsteile, das Aluminiumsilicat in einer Menge von 0,04 bis 1 Gewichtsteil, das Magnesiumaluminatmetasilicat in einer Menge von 0,04 bis 1 Gewichtsteil und das pulverisierte Aluminium in einer Menge von 0,007 bis 0,2 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile Wasser verwendet wird.

5. Verfahren zur Oberflächenbearbeitung von Aluminium oder einer Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin das Kaliumchlorid in einer Menge von 0,01 bis 5 Gewichtsteile, das Kaliumhydrogenphthalat in einer Menge von 0,05 bis 10 Gewichtsteile und das Kaliumdihydrogenphosphat in einer Menge von 0,03 bis 10 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile Wasser verwendet wird.

6. Bearbeitungsfluid zur Verwendung bei der Oberflächenbearbeitung von Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, das eine wässrige Lösung aufweist, die Ammoniumsiliciumfluorid, eine andere aluminiumfreie Fluorverbindung und zumindest eine Substanz enthält, die aus der aus Aluminiumfluorid, Aluminiumhydroxid, Aluminiumsilicat, Magnesiumaluminatmetasilicat und pulverisiertem Aluminium bestehenden Gruppe ausgewählt wird.

7. Bearbeitungsfluid zur Verwendung bei der Oberflächenbearbeitung von Aluminium oder einer Aluminiumlegierung nach Anspruch 6, worin die andere aluminiumfreie Fluorverbindung Magnesiumsiliciumfluorid, Zinksiliciumfluorid, Kaliumsiliciumfluorid, Natriumsiliciumfluorid oder Mangansiliciumfluorid ist.

8. Bearbeitungsfluid zur Verwendung bei der Oberflächenbearbeitung von Aluminium oder einer Aluminiumlegierung nach Anspruch 6 oder 7, das eine ferner Kaliumchlorid, Kaliumhydrogenphthalat oder Kaliumdiyhdrogenphosphat enthaltende wässrige Lösung umfasst.