DE1521705A1

DE1521705A1 - Behandlung von Aluminium

Info

Publication number: DE1521705A1
Application number: DE19651521705
Authority: DE
Inventors: Reinders Meindert Aisso
Original assignee: Cooperative Avebe UA
Current assignee: Cooperative Avebe UA
Priority date: 1964-12-02
Filing date: 1965-12-02
Publication date: 1969-10-02
Also published as: NL6515608A; GB1120470A; FR1455000A

Description

Oooperatieve Yerkoo^-en Irodactievereii-Iü'in^ Aardappelmeel an Derivaten "AViJBU" G-.n. 13 xostwsg, Yaeiida.n, Holland

"Behandlung -von

von AlmiiiiiuLii, das heiiJt tie^jnstlaiae, die 31113 Oberx'l^olie von reinem oder niclit-reineüi A-la-iiiniuin oder von einer Legierung, Yi/eiche vorherrschend auo aluminium Oe- ■ö ballt, haben, können dui'ch .oehandlun^ .uit einer .ilkaliiaetall-hydroxid-.uösun^ ^älltat werden. Der Zweck der Behandioiij kiuiii gerade darin Tjujtehen. einen Überflaohenfilm aufaeilösen. oder s.sm die 'fiefenätaung deo G-e^snatandes, das

t die Yerx'jruiuiig des ü-egenütandem, beispiolB.i/eise daa l-juapitzsn eineu Jtubes odöx' die Hex'atalliuig einea vertieften clusters auf der oberfläche des Gfegönntaiides zuia Ziel haben.

909840/1523 _0RIGINAL inspected

BAD ORIGINAL

Die Alkalimetall-hydroxidlösung wird gewöhnlich ziemlich konzentriert, mit einem G-ehalt beispielsweise von 10 "bis jü Jew.,j (bezogen auf die <<QS3ernienge) Ii"atriutL-hydroxid und ,.ird gewöhnlich juuz heiß, beispielo\;^ide 75 bis 85 G verwendet, ./enn das Ätzverfahren^ unter Verwendung einer Lösung mit Alkalimetall-hydroxidgehalt durchgeführt wird, bildet sich ein Schlamm, wahrscheinlicii durch das Aluiuinat, α es anfangs gebildet wird-durch Lösung von Aluminium, das in ^.luijiiniuuoxid umgewandelt wird. :ieim dieser Sciilamni sich auf dem au behandelnden Gegenstand absetzt, stört der dchlaiiiu das Ataverfahren, und es ist daher ijtana der i'echnik/verschiedene Äbfang-, be:jiexj.unjs,ieiüe komiilexbildende Mittel zuzugeben, um die iiliuainiuia-ionen au entfernen, v/odurcii die Jchv/ierigkeiten vermieden vverden, die durch die .ablagerung dieses cicL.la-.uds auftreten. Beispiele solcher verv/enueter kon^lexbildender ilittel oder ,venigatans solcher, die für die Verwendung vorgeschlagen werden, sind Gluconsäure, GflucoheptoiistLure, Zitronensäure, ciaccharinsaura, Schleimsaure" und ,/einsLlure oder die Salze dieser JLursri, Äthylen-dianiin-tetraessigsäure und mehrwertige Alkohole, beispielsweise Jorbitol.

dogar wenn dia Schwierigkeiten der Schiauuiibildung Üoerwunden sind, tritt ein weiter sr Haclrfceil auf, dar darin besteht, daß dia Behandlung im allgemeinen kleine. glatte,, Oberfläche suiii Ergebnis hat. ]?ehlei> beziehungs./eiue lüsse in der Oberfläche sind die Ausgangspunkte von i;etallfra£- 9098 A0/1523 _3_

ORiGiNALlNSPECTED BAD ORIGINAL

tür infolge Ermüdung, und so kann dieser ITachteil "besonders schwerwiegend sein, wenn die üluminiumg eg ens t finde zur Verwendung bei der Flugzeugindustrie tiefgeätzt v/erden. Es ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung.ein Ätzverfahren zu schaffen, welches die Herstellung einer glatten Überfläche auf dem geatzten Gegenstand zum Ergebnis hat.

Haoh der Erfindung wird ein ^luiainiumgegenstand geätzt : durch Behandeln des Gegenstandes mit einer Losung, welche,

zusätzlich zu einem Alkalimetall-hydroxid und einem körnig

plexbildenden Iiittel, eine solche ilenge eines stabilen · Eindickmittels enthält, daß die Lösung eine Viskosität von wenigstens 17 Stein Hall Sekunden hat, wenn sie bei 80°C gemessen wird» Das Einbringen des Eindickmittels hat die Herstellung einer glatten Oberfläche auf dem geätzten Gegenstand zum Ergebnis. Es verringert ebenso die Atzgesehwindigkeit in gewissem Ausmaß.

Die Auswahl des Eindiokmittels ist durch die !Tatsache begrenzt, daii darj Eindickmittel in Lösung sein muß, wenn das Verfahren durchgeführt wird und durch die Tatsache, daß sie chemisch und physikalisch stabil sein muß, das heißt, daß es nicht während deu Verfahren zerfallen darf und daß es nicht chemisch in die Atzverfahren oder Abfangverfahren eintreten darf und dass es keine wesentliche Verringerung in seiner Viskosität während dem Verfahren erfahren darf.

9098 /: 0/1523

BAD ORfGINAL

Die Eindickmittel, welche in einem Verfahren verwendet werden können, hängen daher von den Bedingungen ab, die während dem Verfahren vorherrschen, das heißt von dem "besonderen verwendeten Alkalimetallhydroxid, dessen Konzentration, der Temperatur der Lösung und dem besonderen verwendeten komplexbildenden Mittel. Es ist Gegenstand einfacher Untersuchungen au bestimmen, welches besondere "JiJindickraittel geeignet ist. Allgemein gesprochen sind bestimmte Derivate von Stärke, Cellulose und Alginsäure (wobei die letztere Alginate bezeichnet werden) geeignet. Ein wasserlösliches, synthetisches Polymerisat, beispielsweise Polyvinyl-alko-*- hol, welches in alkaxischen Lösungen stabil ist, kann ebenso verwendet werden. Stärke- und Oellulosederivate, welche unter den normalerweise in den Ätzverfahren herrschenden Bedingungen stabil sind und welche unter diesen Bedingungen löslich sind und welche v/ir daher zur Verwendung bevorzugen, sind Oarboxymethyl-Stärke, iiydroxyäthyl-Stärke, Eydroxypropyl-Stärke, Stärke-propylsulfonate, Carboxymethylcellulose und EV/droxyäthyl-cellulose. Die Menge erforderliches Eindiokinittel hängt von seinen Eigenschaften ab, jedoch wird in j ed ein Falle die Kenge im allgemeinen klein sein. Beispielsweise wird bei Eindickmitteln der oben beschriebenen 'x'ypen die Menge im allgemeinen von 0,5 bis 5 Gew.,-S oder 1 bis 5 Gew.,^, bezogen auf das Wassergewicht in der Lösung, sein. Grössere 1.1 eng en von Eindickmittel, die geringere Viskositäten in alkali-

909840/1523

BAD ORIGINAL

seller Lösung haDen, können verwendet werden, obgleich sie im allgemeinen aus wirtschaftlichen Grund an nicht vorgewogen werden.

Es wird besonders bevorzugt ein i'iefät ζ längsverfahren,^· unter Verwendung einer komplexbildende i-iittel enthalt enden alkalischen !lösung durchzuführen, die eine Viskosität, gemessen bei 30 0, von wenigstens 13 ö'tein Hall Jekunden hat und die von 1 bis 4 G-ew.'/u, bezogen auf die ",/assermenge in der Lösung, dtärlcesindickmittel hat.

l)aü verwendete ^lkalimetall-hydroAXd iat normalerv/eise liatrium-hydroxid, und dieses wird normalerweise in Lonzentrationen von 10 bis 30 G-ew./j, bezogen auf das ,/assergewiciit, verwendet.

Irgendein lierkom:aliches lcomplexbildendes Mittel ^tjuui Abfangen oior Aluininium-ioiian kann in dar ilrfindurr; verwendet werden, aber es wurde gefunden, daü dex¹ ,JinßCxiluti eines läiiidickiiiittels besonders wertvoll ist, wenn das komplexbildende Mittel ein U-luconat ist, das hei dt GhLuconsäure oder ein Salz derselben oder ein 3orsäure-Koiuplex-i!erivat oder beides. Besonders geeignete iJalae sind ITati'iu-.-gluconat und Batriuiu-borgluconat. ,fahrend ein ^luiuiniuaiigegenstand tiefgeätzt mit einer heißen Lösung von ITatrlum-hydroxid und einem Ü-luconat allein gewülinlich sehr· +Luxüi und übel vernarbt war, wurde, wenn ein 'üindiokuittel dex" Lösung

. 9098^0/1523 "⁶"

IDZ I /UO

naoh dar Erfindung einverleibt wurde, eine viel glattere Ob.j?.'fillo-.i3 erhalten. "i)a.s koiaplexbiluenäe Liittel ist vorzu^'ö./eise in !.engen von 1 bis 6;ί, gewöhnlich 1 bis 31° ι und vorzugsweise 1 bis 2,5/G-ew.p, bezogen auf'das V/assergewioht, vorhanden.

'.oJs wurde bereits in dieser Beschreibung erwähnt, daß, auaätzlioh au den komplexbildenden Mitteln, andere Additive in der Lösung, wenn gewünscht, eingeschlossen werden können. Im besonderen vmrde gefunden, daß extrem glatte Oberflächen bei der iitz behandlung erhalten werden, wenn die .Lösung L'riätliariülainin enthält. Dieses 'iriäthanolamin kann der Lösung in freiem ütatus zugegeben werden, oder es kann der Lösung als Salz der Giuconsäure oder als ein 3alz irgendeines anderen sauren komplexbildenden Mittels zugegeben v/erden. Andere .uaine können a^steile von '!'riathanolamin verwendet werden, aber die Auswahl von Aiain ist wiederum begrenzt durch die während des Verfahrens auftretenden Bedingungen, weil das Amin, sowohl in ,/asser löslich sein muß als auch bei dar Terfahrenstemperatur nicht flüchtig sein darf, öodaU Amine nied.iiolekulargewiohts bei diesem letzteren Erfordernis ausgeschlossen werden. Allgemein gesprochen wurde gefunden,daß niedere Alkanolamine brauchbar sind und daß das ^u;iin ein primäres, sekundäres oder tertiäres Auin sein kann und die niederen Alkanolgruppen, welche in den sekunädren und tertiären Aminen gleich oder versohie-

909840/1523 -7-

den seih Können, jedes bis zu 4 Kohlenstoffatomen enthalten können, wobei sie beispielsweise !!ethanol-, jithanol- oder l?röpanolgruppen sind. Jena freies Alkanolamin zugegeben wird, wird es vorzugsweise in Mengen von 0,1 bis 0,5, bevorzugte'r 0,3 bis 0,5 Gew."/o, bezogen auf das ;iasservolumen, zugegeben, wenn aber das Alkanolamin als Alkanolamin-glueonat zugegeben wird, ist die Alkenolaiaingluconatmenge vorzugsweise 1 bis 3 Gew,/6, bezogen auf das tfasservoluinen, und es w erden dann vorzugsweise 1 bi.j 3 Gew.$, bezogen auf das ./asservoluinen, andere Gluconatkomplesbildende I'littel verwendet, v/enn solche gemischte G-luconat-komplexbildende llittel verwendet werden, sind sie vorzugsweise jedes in Mengen von 1 bis 1»5 G-ev/.ji, bezogen auf das Wasservolumen, vorhanden.

Die in der Erfindung verwendeten Losungen werden normalerweise bei 75 bis 85 C verwendet, bei welcher Temperatur sie normalerweise eine Viskosität von 17 bis 30 Stein Hall Sekunden aufweisen und sie norma-Ler.veise Aluminiumoberflachen mit einer Geschwindigkeit von mehr als 1 liia pro Stunde ätzen.

Als Beispiel wurden 5 unterschiedliche Zubereitungen hergestellt, wobei die ersteh nur eine Lösung von iJatrium-hydroxid in Wasser und der liest ein komplexbild. Mittel und ein Eindickmittel enthält'und die Yiskosität von jedem gemessen wurde. Jede Lösung wurde auf 80 G erhitzt und 909840/1523 _p

BAD ORIGINAL

in jedes der fünf Bäder, wobei jedes Bad 2 Liter von einer der fünf erhitzten Lösungen enthielt, wurde eine Anzahl von Aluminiumlegierungsplatten 1 Stunde eingetaucht. Zwei Klassen von Platten wurden in jede Lösung eingetaucht, wobei eine Klasse Dural 2024 (eine Legierung von Aluminium mit kleinen Mengen Kupfer und Magnesium) war und die anderen Platten Dural 7075 (eine Legierung von Aluminium mit kleinen Mengen Zink und Magnesium) waren. Die in irgendeine -Lösung eingetauchten Platten wurden eine naoh der anderen eingetaucht,und die Durchsohnittsätzgesohwindigkeit wurde für ;}eden Plattensatz bestimmt. Die Glätte der behandelten Platte wurde naoh einer Bewertung der Rauhheitshöhe, unter Verwendung des Taily Surf Verfahrens, bestimmt. Alle Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle enthalten.

Tabelle

Zubereitungen 1 2 3 4 5

v/asser (Liter) 1000 1000 100Ö 1000 1000

kaust.Soda (kg) 200 200 200 200 200

Natrium-gluoonat (kg) - 30 30 Iiatrium-borgluconat (kg) - - ' 30 Triäthanolamin-gluconat(kg)- - 30

Carboxymethyl-3tärke (kg) - 20 20 20 Hydroxyäthyl-Stärke (kg) - 20

Stein Hall Viskosität

bei 80 0 in Sekunden 13 20 20 20 20

Dural Geschwindigk.mni/Std.

Dural - 2024 1,56 1,27 1,18 1,36 1,25

Dural - 7075 1,34 1,14 1,13 1,27 1,18

Γ07ΤΗΤ3 ~

Q —

Tabelle (Fortsetzung)

Ilauhheit Höhe

¹¹¹ r Dural 2024	160 - 250	100 - 140	80 - 120	90 - 120	40. - 100
Längsrichtung	150 - 250	100 - 160	120 - 150	10C - 140	50- 100
Querrichtung
Dural 7075	150 - 225	100 - 150	100 - 150	90 - 140	40 - 100
Läng sri chtung	200 - 250	125 - 200	150 - 200	10Ü - 180	50 - 100
Querrichtung

Der V/ert der Zubereitungen 2 bis 5, im Gegensatz; zum v/ert der Zubereitung 1, ist augenscheinlich und die, durch Verwendung der Zubereitung 5 mit dem. G-ehalt von iriäthanolamin erhaltene Glätte ist sehr augenscheinlich.

909840/1523

- 10 -

BAD ORIGINAL

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Ätzen von Alu.intTt1.umg egens t and en durch Behandeln mit einer alkali.soh.en Ätzlösung, welche ein komplexbildendes Mittel enthält -dadurch, gekennzeichnet, daß ein stabiles Eindickwittel in einer solchen Menge verwendet wird, daß die Viskosität der Lösung wenigstens 17 Stein Hall Sekunden, gemessen bei 80⁰O, ist.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Eindickmittel Oarboxyinethyl-stärke, Hydroxyäthylstärke, Hydroxypropyl-stärke oder ein Stärke-propylsulfo— nat ist.'

3. Verfahren gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß das komplexbildende Mittel ein Grluconat ist.

4. Verfahren gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Menge komplexbildendes Mittel von 1 bis 6 G-ew.^, bezogen auf die iifassermenge in der Lösung, ist.

5. Verfahren gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche daduroh gekennzeichnet, daß die !lösung ein niederes Alkanolamin enthält, in welchem die niedere Alkanolgruppe oder -gruppen jede bis zu 4 Kohlenstoffatome enthält, beziehungsweise enthalten. 909840/1523

BAD ORSClNAL

- 11 -

6. Verfahren gemäß Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß das Alkanolamin frei und in lösung in einer Menge von 0,3 bis 0,5 Gew.$, "bezogen auf das Wassergewicht, in der lösung vorhanden ist.

7· Verfahren gemäß Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß das Alkanolamin der lösung als Alkanolamin-gluconat in einer Menge von 1 "bis 3 Gew.$, bezogen auf das v/assergewicht, zugegeben wird und in welcher ebenso der lösung von 1 "bis 3$ anderes ölucoziat-komplexbildendes Mittel zugegeben wird.

8, Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß das Alkanolamin Triäthanolamin ist.

9. Verfahren gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung von 10 bis 30 G-ew·^ bezogen auf das rfassergewicht, Fatrium-hydroxid enthält.

10. Verfahren gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dai3 die lösung von 0,5 bis 5 G-ew.'/i, belogen auf das ti as sergewicht, in der lösung Eindicloflittel enthält.

11. Verfahren, in v/elchem ein Aluminiumgegenstand durch !Tiefätzung- verformt wird, gekennzeichnet durch Behandlung mit eimer alkalischen Ätalösung mit einer Viskosität von

909840/152 3

ORIGINAL

- 12 -

, ι

- 12 *

wenigstens 18 Stein Hall Sekunden, gemessen bei ΘΟ Ö ttnft welcher ein komplexbildendes Mittel and toä 1 bin 4 bezogen auf das Wassergewioht, in der Lösung StäiCke-Ein-

diokraittel enthält. - ·

12. Verfahren gemäß Anspruch 1 im wesentlichen wif '··- unter Hinweis auf daa Beispiel beaohrieben,

13.. Aluminiumgegenstände, sofern naoh einem Verfahren gemäß einem der vorausgehenden AneprUohe geätzt» _;i

,14. Alkalische Ä'tzlösung zur Verwendung in einem Ter·/ fahren gemäß Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, daß sie ' umfaßt eine wässrige Iiöaung von Natrium-hydroxid,· ein-komplexbildendes Mittel und ein fliabilea Bind.lokmittel in einer Bolohen Menge, daß die Viokosität der Löiung wenigsten· 17 Stein Hall Sekunden bei 80⁰O gemessen, let, >'*' '"'■ ■· ■

15. Lösung gemäß Anspruch 14· "daduroh gekennzeichnet, daß sie von 0,1 bis 0»5 ffew*^, bezogen auf das Waeeefgewioht, freies niederes Alkanolamin enthält.

16. IiöBung gemäß Anspruch 14 dadaroh gekennzeichnet, · daß die Lösung von 1 bis. 5 ttew.?6 Alkanolamin, dae der Lösung als Alkanolamin-gluöonat zugegeben ist, enthält und ■in welöher der Lösung'ebenso von 1 bis 5 G-ew.# anderes GIuconat-koapleicbildendes Mittel -zugegeben wird.

009840/1523 ' ".

copy

♦ ORIGINAL INSPECTED

U \

;.- 17».J<ösung gemäß einem der Ansprüche 15 bia 16 daduroh '. gekennzeichnet_? daß das Alkanolamin Iriäthanolamin iat..

-i 18. lösung gemäß einem der Ansprliohe 14 Ms 17 da-

duroh gekennzeichnet, daß die Natrium-hydroxidmenge von 10 bis 30$, daa komplexMldende Mittel ein G-luoonat-kom-^ plexMld^ndea Mittel ist und in einer Menge von 1 bis 6/6 Vorhemden ist, das Bindiokmittel in einer Menge von 0,5 9$ vorhanden ist und die Lösung eine "Viskosität von

wenigstens 18 Stein Hall Sekunden, gemessen bei 80 0, hat, wobei alle Prozentsätze G-ewichtsprozentaätze, bezogen auf das Wasaergewioht, sind.

19· lösung gemäß Anspruoh 18 daduroh gekennzeichnet, daß das Bindickmittel ein StärkerEindiokmittel ist und in einer M*nge von 1 bis 4$ vorhanden ist.

20. Lösung gemäß Anspruch 14 im wesentlichen wie hier, unter HfJiweis auf das Beispiel, beschrieben.

9098Λ0/ 1 B23

COPY

ORIGINAL INSPECTED