DE1062519B - Mittel zur Erzeugung von UEberzuegen auf Aluminium und Aluminiumlegierungen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft die Erzeugung von korrosionsschtitzenden Überzügen auf Aluminium und dessen Legierungen auf chemischem Wege.

Es sind zahlreiche Verfahren bekannt, um durch chemische Oberflächenbehandlung den Korrosionswiderstand von Aluminiumoberflächen zu erhöhen, und es sind hierfür meist Lösungen vorgeschlagen worden, welche Phosphate und/oder Arseniate und/ oder Oxalate enthalten, wobei diesen Lösungen noch weitere Bestandteile wie Chromsäure, Fluorverbindungen, Borsäure, gegebenenfalls in überschüssiger Menge, zugesetzt werden können. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, hierfür Lösungen zu verwenden, welche lediglich sechswertiges Chrom in Form von Chromsäure und/oder Chromaten und Fluoridverbindungen, darunter auch Fluorborate, enthalten. Mit diesen Lösungen können auf Aluminium und dessen Legierungen Schutzschichten erzeugt werden, welche diese Oberflächen in ausgezeichneter Weise gegen Korrosion schützen, auch wenn kein weiterer Überzug, z. B. von Farbe, Lack od. dgl., aufgebracht wird, und welche denen, die überdies als wesentliche, überzugsbildende Bestandteile Phosphate und/oder Arseniate enthalten, mindestens gleichwertig sind.

Die Erfindung betrifft eine weitere Verbesserung solcher lediglich sechswertiges Chrom und Fluorborverbindungen enthaltenden Lösungen, die üblicherweise stark sauer sind und ein p_H unter 5,0 haben. In diesen bekannten Lösungen können die relativen Mengen von sechswertigem Chrom und Fluor in weiten Grenzen variieren; im allgemeinen verwendet man um so mehr der Fluorverbindung, je mehr sechswertiges Chrom in der Lösung vorhanden ist. Solche Lösungen sind zahlreich in der Literatur beschrieben, beispielsweise in der USA.-Patentschrift 2 507 956.

Es wurde nun gefunden, daß es durchaus nicht gleichgültig ist, ob als Fluorverbindung Flußsäure bzw. ihre Salze, Fluorkieselsäure bzw. ihre Salze oder Fluorborsäure bzw. ihre Salze verwendet werden, und ferner, daß der mit den bekannten Lösungen erhaltene Überzug bzw. die Korrosionsbeständigkeit der behandelten Aluminiumfläche erheblich verbessert werden kann, wenn die Lösung so viel einer Borverbindung, vorzugsweise Borsäure oder Borat, enthält, daß die Bormenge größer ist als erforderlich, um mit dem gesamten anwesenden Fluor Borfluorwasserstoff zu bilden, vorzugsweise das 1,25- bis 7fache der erforderlichen Menge.

Es ist zwar bereits bekannt, fluorhaltigen Phosphatlösungen ähnliche Borsäure- oder Boratmengen zuzusetzen. Hieraus ließen sich aber keine Rückschlüsse auf Chromatisierungslösungen ziehen, da die Eigenschaften und Wirkungsweisen beider Lösungen völlig verschieden sind. Die Reaktionen, die mit dem Hervor-

Mittel zur Erzeugung von überzügen
auf Aluminium und Aluminiumlegierungen

Anmelder:
American Chemical Paint Company,
Ambler, Pa. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. A. van der Werth, Patentanwalt, Hamburg-Harburgl₁ Wilstorf er Str. 32

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 18. August 1953

Nelson Newhard jun., Oreland, Pa. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

rufen kristalliner Phosphatüberzüge auf Metalloberflächen verbunden sind, sind bekannt, und chemische Gleichungen können zur Erläuterung ihrer Bildung aufgestellt werden. Die chemische Natur von mittels Fluoridchromatlösungen erzeugten Überzügen ist dagegen noch unbekannt. Einführung eines Chromats in übliche Phosphatierungslösungen vergiftet im allgemeinen solche Bäder. Einführung eines Phosphats in Chromatierungslösungen vergiftet entweder das Bad oder verändert völlig Aussehen und die Art des Überzugs. Im allgemeinen kann weiterhin die Wirkung von Phosphatierungslösungen durch oxydierende Mittel, wie Nitrate, beschleunigt werden. Demgegenüber gibt es kein Verfahren für die Beschleunigung der Wirkung von Chromatierungslösungen. Daher ist es unmöglich, aus der Brauchbarkeit eines Chemikals in einer Art dieser Überzugslösungen auf seine Brauchbarkeit auch in der anderen Art zu schließen.

Obgleich das Bor in beliebiger Form eingeführt werden kann, wird vorzugsweise Borsäure oder ein Alkaliborat verwendet. Da erstere schwach sauer und letzteres alkalisch reagiert, ist es mitunter zweckmäßig, den gewünschten p_H-Wert durch Zugabe von Alkali bzw. von Säure auf den ursprünglichen oder auf den gewünschten p_H-Wert einzustellen. Im letzteren Falle, d. h. wenn der p_H-Wert durch Säurezusatz erniedrigt werden soll, wird hierfür zweckmäßig Chromsäure oder Flußsäure verwendet. Ein Überschuß an Bor über die Menge, die nötig ist, um das gesamte Fluor der Lösung in Borfluorwasserstoff

909 579/409

Claims (1)

1. I 062 519

   überzuführen, erhöht zunächst den Korrosionswiderstand des gebildeten Überzugs; vorzugsweise beträgt dieser Überschuß etwa das 1,25- bis 4fache der erforderlichen Bormenge. Mehr als die siebenfache Überschußmenge zu verwenden empfiehlt sich aus wirtschaftlichen Gründen im allgemeinen nicht, da ein so hoher Überschuß keine weitere Wirkung hat.

   Übliche Zusätze, wie Netzmittel u. dgl., können gemacht werden, aber es wird ausdrücklich vermerkt, daß keine Phosphate oder Oxalate zugesetzt werden können.

   Wie in der Technik üblich, kann eine konzentrierte Lösung derselben zwecks Ersparnis von Transportkosten, Lagerraum usw. in den Handel gebracht werden, aus welchen Konzentrationen die gebrauchsfertige Lösung je nach Bedarf hergestellt wird.

   Die Lösungen nach der Erfindung haben nicht nur den Vorteil größerer Wohlfeitheit gegenüber den komplizierter zusammengesetzten Lösungen, sondern erzeugen auch auf Aluminium und seinen Legierungen mindestens gleichwertige Schutzschichten in kürzerer Zeit bzw. bei niedrigeren Temperaturen.

   Es werden nachstehend einige Beispiele von geeigneten erfindungsgemäßen Lösungen gegeben.

   Beispiel 1

   Chromsäure 6,0 g

   Ammoniumbifluorid 2,7 g

   Borsäure 4,0 g

   Wasser ad 11

   Beispiel 2

   Chromsäure 6,0 g

   Fluorwasserstoffsäure (entsprechend 3,45 ecm einer 48%igen

   Flußsäure) 1,9 g

   Borsäure 8,0 g

   Wasser ad 11

   Beispiel 3

   Chromsäure 6,0 g

   Natriumbifluoborat 2,6 g

   Borsäure 2,0 g

   Wasser ad 11

   Beispiel 4

   Chromsäure 6,0 g

   Ammoniumbifluorid 2,7 g

   Borsäure 10,0 g

   Wasser ad 11

   Die zu behandelnde Aluminiumoberfläche wird zunächst in üblicher Weise gereinigt, d. h. von Schmutz, Fett, öl und Korrosionsprodukten befreit, und dann

   ίο trocken oder noch naß von dem letzten Spülwasser der Reinigungsbehandlung mit der erfindungsgemäßen Lösung behandelt, z. B. durch Tauchen, Überfluten, Spritzen. Die Zeit der Behandlung richtet sich nach der Art der Aluminiumlegierung, der Art des Bades und der Temperatur und der gewünschten Dicke des Überzugs. Mit den oben beispielsweise angegebenen Lösungen erhält man im Tauchverfahren und bei einer Temperatur von etwa 50° C gute Überzüge in 2 bis 6 Minuten. Bei Erhöhung der Temperatur bis

   ao nahe dem Siedepunkt und/oder bei Anwendung des Spritzverfahrens kann diese Zeit auf 30 bis 60 Sekunden verkürzt werden, während bei Raumtemperatur etwa 15 bis 20 Minuten Tauchzeit erforderlich sind. Wenn auf die so behandelte Oberfläche ein Überzug von Farbe, Lack od. dgl. aufgebracht werden soll, so wird die behandelte Oberfläche mit Wasser gespült und getrocknet. Andernfalls, d. h. wenn kein weiterer Überzug aufgebracht werden soll, kann der Gegenstand unmittelbar nach der Behandlung getrocknet werden.

   ^pA TENTANSPRUCH:

   Wäßrige, sechs wertiges Chrom und eine lösliche Fluorborverbindung enthaltende Lösung oder Konzentrat zur Erzeugung von Überzügen auf Aluminium oder Aluminiumlegierungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung so viel einer Borverbindung, vorzugsweise Borsäure oder Borat, enthält, daß die Bormenge größer ist als erforderlieh, um mit dem gesamten anwesenden Fluor Borfluorwasserstoff zu bilden, vorzugsweise das 1,25-bis 7fache der erforderlichen Menge.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 819 191, 843 637;
   USA.-Patentschriften Nr. 2 477 841, 2 479 564.