DE1621078A1

DE1621078A1 - Verfahren zur Erhoehung der Widerstandsfaehigkeit von harteloxierten Oberflaechen gegen thermische Schlaege

Info

Publication number: DE1621078A1
Application number: DE1967F0052893
Authority: DE
Inventors: Forestek Clarence Walter
Original assignee: FORESTEK CLARENCE WALTER
Current assignee: FORESTEK CLARENCE WALTER
Priority date: 1966-07-13
Filing date: 1967-07-07
Publication date: 1971-04-15
Also published as: BE701076A; NL6709471A; DE1621078B2; US3488262A; SE334079B; GB1139013A

Description

Verfahren ^\ir> Erhöhung der .Widerstandgfähigfeeit. von .· hart eloxier ten Oberflächen gegen thermische Schlags

Die Brfindtmg bezieht sich auf ein Verfahren zvir Behandlung verhältnismäßig dick eloxierter Obeifläehen^ugi diese gegen thermische Sehläge widerstandsfähiger zu machen.

Eloxieren ist ein Verfahren, bei dem ein Aluminiumoxydfilm auf der Oberfläche eines Gegenstandes aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt wird, um ihn gegen Konosion zu schützen und Schmuclceffelcte zu erzielen. Beim Eloxieren wird der Gegenstand als Anode geschaltet

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und in ein Elektrolytbad, beispielsweise Schwefelr-Oxal- oder Chromsäure eingetaucht, durch welches Gleii?iistrom hindurehgeleitet wird. Obwohl der durch das Eloxieren gebildete Film als Aluminiumoxydfilm bezeichnet wird, kann er auch Aluminiumhydroxyde (Al₂O-, · χ H₂O) enthalten.

Das Eloxieren ist insoweit einzigartig, als der Film von der Außenseite der Oberfläche nach innen gebildet / wird, statt sich auf der Oberfläche auszubilden ode:r niederzuschlagen, wie es beim Plattieren der Pail ist.

Me $krtelQxie/rung ist ein. Eloxierungsverfahren, bei dem eine verhältnismäßig dicke AliÄminiumoxydoberflache auf dem Teil gebildet wird. Die Dicke beträgt annähernd 0,024 mm bis 0,,19^ am (0,001 bis 0,008 Zoll). Solche Härteloxierungen sind unter den, HandeXsnamen Aluminit ITr. 225, 226^.725 oder 726, Martin Hard Coat und Sanford Process Hard Coat bekannt. · \ ■

Da die Aluminiumoxydschicht extrem hart ist und unter hohen Spannungen steht, reißt und bricht sie leicht, , insbesondere wenn sie thermischen Schlägen ausgesetzt wird. Sobald dies auftritt, wird die Zweckdienlichkeit .-■ und Korrosionsbeständigkeit der Oberfläche ernsthaft beeinträchtigt.

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Die· dünneren. Operationsz^

Oberflächen werden häufig durch Eintauchen des Teiles ,-inheißes Wasser versiegelt * indem sich eine geringe Wexigz.;(§, bis 15 f^a) Ealiuiadichröraat oder■ depgle.ish§n ^erfindet. Man bezeichnet dieses Verfahren als-''Heiß'wasser-■versiegelujig". Dicke harte eloxierte Oberflächen können nicht in heißeffi. Wasser versiegelt werden, weil sie dem thermischen Schock nicht widerstehen können. Aus diesem Sruride wird allgemein angenoinmen, daß solche Oberflächen für' bestimmte Gebiete nicht· erhitzt werden können, ohne daß es zu, ernsthaften Rissen und Sprüngen in der pberflache kommt· " '_ ..';

Bei den der Erfindung zugrundeliegenden Arbeiten wurde , nun. ein Verfahren entwickelt_? mit d@m ,eine hart elQXi§rtg Oberfläche so behandelt werden kann, dag gie p.hi|e naehsr teilige Einflüsse ..gegen thermisehe Schläge wid§rstands= fähig ist.^Dadurch werden zweifellps.die wirtschaftlighen Möglichkeiten hinsichtlieh der Verwendiing solcher Oberflächen ausgeweitetund begünstigt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere bar bei der Behandlung von mit ierfluorkohlejigtQfftiil^ chen hart eloxierten Öberfläejaen, wie §ie; §eg§n§tan!| ·-",·■' des TJSA-Patentes ,...,, (vergib S,Ma, 474 110 vom |g_? füll ist, " ; ; : :; /;·/:·'■■"::-';- /'; "v .\

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird, der hart eloxierte Teil unmittelbar nach der Eloxierungsbehandlung, jedoch nur nach Trocknung des Teiles, sofort in einen Ofen eingesetzt ' und langsam auf ca. 93 C erhitzt. Die minimale Erhitzungszeit beträgt.eine halbe Stunde. Die Erhitzung sollte hauptsächlich durch Konvektion, erfolgen. Eine ungleichmäßige Erhitzung, beispielsweise durch Berührung mit heißen Metalloberflächen, ist zu vermeiden.Es ist nicht erforderlich, die Atmosphäre im Heizofen zu steuern. Man kann entweder einen Gas- oder- einen elektrischen Ofen verwenden. Die Teile müssen vor der Erhitzung vollständig trocken sein. Nachdem der betreffende Teil auf die Temperatur von 93 C erhitzt ist, wird der Ofen abgeschaltet und der Teil allmählich abgekühlt. Größere Teile können aus dem Ofen entnommen und in der Zimmeratmosphäre gekühlt werden. Ein rasches Abkühlen des Teiles ist zu vermeiden. Hach dieser Behandlung kann der Teil rasch auf ca, 93° Q erhitzt und .einem thermischen Schlag, d. h. einer raschen Abkühlung, ausgesetzt werden, ohne daß sich nachteilige Einwirkungen ergeben.

Es wurde festgestellt, daß nach der anfänglichen Erhitzung eine Änderung in" der Weise einzutreten scheint, daß die Oberfläche auf die Erhitzung anspricht. Offensichtlich lassen die inneren Spannungen nach und der Wasserentzug

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erfolgt ohne Rißbildung. Die Heizung scheint die Oberfläche etwas glatter und etwas härter zu machen.

Man kann, den -Teil auch langsam auf nur 66° G erhitzen und ihn dann auf dieser Temperatur für wenigstens 20 Min. belassen. Es ist jedoch notwendig, den Teil auf dieser Temperatur für einen längeren Zeitraum, abhängig von der Sröße des Teiles und anderen Variablen zu belassen, woraus sich allerdings leicht Irrtümer ergeben können. Anschließend wird der Teil wie oben beschrieben behandelt. Dieses Verfahren läuft somit nicht so günstig ab, wie das oben geschilderte Verfahren der Erhitzung auf 93⁰C..

Man kann -auch einen Kompromiß zwischen den beiden ange- _: deuteten Ausführungsfornien des erfindungsgemäßen Ver- ." fahrens schließen und beispielsweiseden Teil auf 80° C für wenigstens 10 Min. erhitzen. Vorzuziehen ist «jedoch. · die langsame Aufheizung des Teiles auf 93° C und seine anschließende allmähliche Abkühlung. Dies eliminiert eine Halteperiode bei niedrigerer Temperatur; . .

Obwohl der Teil auf Temperaturen oberhalb 93°Cerhitzt werden kann, sollte man beim Durchgang durch Temperaturen, bei der die Entwässerung explosiv erfolgt, d. h. bei 100°C und darüber, sehr sorgfältig verfahren. Eine explosive

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Freigabe von Hydrationswässer ist in jedem Falle zu vermeiden. ;

Wenn der Teil oberhalb 93° C thermisch stabil sein soll, wird der Teil in weiterer Ausbildung der Erfindung für einen zweiten Zeitraum von Zimmertemperatur auf wenigstens ca.· 204 C erhitzt. Dies sollte vorzugsweise langsam erfolgen; d;. h. in nicht weniger als 30 Min. Anschließend wird der Teil wiederum auf Zimmertemperatnr gekühlt und ist nun widerstandsfähig gegen thermische Schläge bis zu der Temperatur, auf die er erhitzt worden ist.

Vorzugsweise nimmt man zwei Erhitzungsstufen vor. Welches Oberflächenphänomen dabei auch auftreten mag, so ist doch davon auszugehen, daß es bis zum größeren Ausmaß bei der ersten Erhitzung bis auf 93° C auftritt. Es wurde nämlich gefunden, daß man die zweite Heizperiode weglassen kann, sie wird jedoch, vorzugsweise deshalb zur Anwendung gebracht, weil in der zweiten Aufheizperiode zusätzliche innere Spannungen gelöst werden. Bei der ersten Aufheizung bleibt man vorzugsweise unter 10O⁰C und vermeidet damit die explosive Freigabe von Kristallwasser.

Beispiel I

Ein Formteil für die Herstellung von Papier- und Polyäthylen-

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säcken wurde in einem Alxtrailitsystem Nr. 225 hart eloxiert, Der Formteil bestand aus 6061 -Aluuiiiiiumlegierung.

Der Formteil wurde; in einen elektrol-ytischen Ofen ohne atmosphärische Steuerung eingesetzt und allmählich von Zimmertemperatur auf 93° 0 erhitzt. Es wurden 30 Min. zur Erwärmung des Formteiles von Zimmertempera-bur auf ■ ,93° C verwandt.- Am Ende dieser 30 Min. wurde-.der Ofen abgeschaltet und man ließ ihn allmählich auf Zimmertemperatur abkühlen. Dann wurde der;Formteil erneut, diesmal auf 204° C, erhitzt. Er wurde aus dem Ofen entnommen und sofort mit feinverteilten "leflon"-0?eilchen ,unter Zimmertemperatur nach dem Perfluorkohlenwasserstoff-Verfahren nach der USA-Patentschrift .,;... (S*Nb, 474 130 vom 22, Juli 1965) behandelt. Durch diesen Schock wurde die Oberfläche in keiner Weise beeinträchtigt. Dann wurde der Formteil in üblicher Weise zur Herstellung der oben --' genannten Papier- und Polyäthylensäcke eingesetzt.

Beispiel II ;; jr..~ ■. - ■. '

Ein Khetaluminiumventilteii für" einen Flugmotor aus. 7Ö75-Aluminium wurde in Übereinstimmung mit dem oben bereits erwähnten Alumilit-Verfahren 1fr. 225 hart eloxiert.-....

Er wurde in einem Gasofen eingesetzt und die iemperatur

wurde langsam auf 93° -® erhöht. Der Ventilteil y/urde auf eine Asbestplatte aufgesetzt, so daß er sich gleichmäßig erhitz-en konnte. Nachdem der Teil 93° C erreicht hatte, wurde er aus dem Ofen entnommen und in der Zimmeratmosphäre gekühlt.

Versuchsweise wurde er anschließend wiederum auf 204° C erhitzt und dann gekühlt. Er wurde dann bei Verwendung erhitzt und erneut erhitzt, ohne daß es zu Rissen oder Sprüngen kam.

Das Perfluorkohlenstoff-Verfahren nach USA-Patent.... . . ■·. ('S,-No, 474 130 vom 22, Juli 1965) ist auch Gegenstand der deutschen Patentanmeldung F 47 772 IVc/29b vom 26. November 1965. . ■ v.

Patentansprüche;

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Claims

A 18-830 B/Pa •J ·■■■-. P a t e η t a η s ρ r ü "c he: ■-■ ■ :. *v '-.■

1. Verfahren zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit von hart eloxierten Oberflächen, gegen thermische Schläge, dadurch g e k e nnz eic h n- e t^:-,-. daß die Oberfläche gründlich getrocknet, auf wenigstens66° C, aber nicht über 100° C erhitzt, auf bzw. oberhalb _: dieser Temperatur wenigstens 20 Minuten gehalten;und langsam auf Zimmertemperatur gekühlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch T, dadurch . g e-" k^; e.ri...n-— . ζ e i c h η e t, daß die Haltezeit wenigstens '30 Minuten beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

g e k e η η ζ ei c h η e t , daß der die eloxierte Oberfläche aufweisende Gegenstand anschließend- noch einmal auf ca. 204° C erhitzt und wieder gekühlt wird.