DE1671895A1

DE1671895A1 - Verfahren zur Behandlung von Aluminiumoberflaechen

Info

Publication number: DE1671895A1
Application number: DE19671671895
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Ertl; Rolf Slama
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1967-12-21
Filing date: 1967-12-21
Publication date: 1971-09-23
Also published as: FR1595300A; CH506629A

Description

"Verfahren zur Behandlung von Alumlniumoberflachen"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung der Oberflächen von Aluminium oder Aluminiumlegierungen zur Erhöhung von Korrosionsschutz und Verschleißfestigkeit, sowie zur Erzielung besonders dekorativer Effekte durch anodische Erzeugung von Oxidschichten mit einer nachfolgenden Verdichtung durch Wasser oder Wasserdampf.

Auf Aluminiumoberflächen v/erden zum Zwecke des Korrosionsschutzes vielfach anodisch erzeugte Oxidschichten aufgebracht. Diese Oxidschichten schützen die Aluminiumoberflächen vor den Einflüssen der Witterung und anderer korrodierender Medien. Ferner werden die anodischen Oxidschichten auch aufgebracht, um eine härtere Oberfläche zu erhalten und damit eine erhöhte Verschleißfestigkeit des Aluminiums zu erreichen. Durch die Farbe der Oxidschichten bzw. ihre teilweise leichte Einfärbbar , keLt lassen sich besonders dekorative Effekte erzielen.

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Für das Aufbringen von anodischen Oxidschichten auf Aluminium sind eine Reihe von Verfahren bekannt. Beispielsweise erfolgt die Erzeugung der Oxidschichten mit Gleichstrom in Lösungen von Schwefelsäure (Gleichstrom-Schwefelsäure-Verfahren). Häufig werden jedoch auch Lösungen organischer Säuren, wie insbesondere Sulfophthalsäure bzw. Sulfanilsäure oder aber diese im Gemisch mit Schwefelsäure verwendet. Die zuletzt genannten Verfahren sind insbesondere als Hartanodisationsverfahren bekannt.

Diese anodisch aufgebrachten Oxidschichten erfüllen aber nicht alle Anforderungen im Hinblick auf den Korrosionsschutz, da sie eine poröse Struktur aufweisen. Aus diesem Grunde ist es erforderlich, die Oxidschichten nachzuverdichten. Diese Nachverdichtung wird mit heißem bzw. siedendem Wasser oder Wasserdampf vorgenommen und vielfach als "Sealing" bezeichnet. Hierdurch v/erden die Poren verschlossen, und damit der Korrosionsschutz erheblich erhöht. Um bei diesem Verschließen der Poren keine Fremdsalze einzuschließen, wird im allgemeinen für die Nachverdichtung vollentsalztes Wasser verwendet.

Bei der Nachverdichtung anodisch aufgebrachter Oxidschichten werden aber nicht nur die Poren verschlossen, sondern es bildet sich auch auf der gesamten Fläche ein mehr oder

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weniger starker samtartiger Belag, der sogenannte Sealingbelag. Dieser besteht aus amorphem Aluminiumhydroxid und ist nicht griffest, so daß der dekorative Effekt der Schicht hierdurch beeinträchtigt wird. Er läßt sich nicht durch Behandlung mit Chemikalien entfernen, ohne daß die Oxidschicht einen Angriff erleidet und damit wieder an Korrosionsfestigkeit verliert. Aus diesem Grund war es bisher notwendig, diesen Belag von Hand mechanisch zu entfernen.

Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entv/iekeln, das ohne den Korrosionsschutz und die Verschleißfestigkeit zu vermindern, den Sealingbelag ohne manuelle Arbeit entfernt und das dekorative Aussehen der Schicht verbessert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Oberflächen anschließend an die Verdichtung durch Naßstrahlen " unter Verwendung von Glasperlen mit einem Durchmesser von 30 bis 200^u, (vorzugsweise von 50 bis 100 yu) als Strahlmittel bei einem Spritzdruck von ca. 0,5 bis 5 atü und Temperaturen zwischen 10 und 80° C nachbehandelt werden. Das Aufbringen der anodischen Oxidationssnhichten auf die A luminiunioberflächen sowie die nachfolgende Verdichtung der · Schichten erfolgt nach den eingangs erwähnten bekannten Methoden.

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Der Spritzdruck wird zweckmäßig zwischen 0,5 und 5 atü gehalten und richtet sich nach der Stärke des Sealingbelages, der Größe der Glasperlen und dem Abstand der Spritzdüse von der zu behandelnden Oberfläche, sowie dem Auftreffwinkel des Strahls. Im allgemeinen beträgt der Abstand der Spritzdüse von der Oberfläche 10 bis 20 cm, kann aber in speziellen Fällen in weiten Grenzen variiert werden.

Die Behandlung kann sowohl bei Raumtemperatur, als auch bei erhöhter Temperatur bis ca. 80 C vorgenommen werden. Die zu wählende günstigste Temperatur richtet sich nach der verwendeten Strahlflüssigkeit bzw. deren Zusätzen und danach, ob noch eine zusätzliche Reinigung erzielt werden soll.

Besonders zweckmäßig ist es, der Strahlflüssigkeit ein nichtschäumendes Netzmittel oder Netzmittelgemisch zuzusetzen. Geeignet sind hierfür nichtionogene Netzmittel, wie sie durch Umsetzung von Äthylen- oder Propylenoxid mit Fettsäure, Aminen, Phenolen und ein oder mehrwertigen Alkoholen erhalten werden. Insbesondere kommen auch Umsetzungsprodukte von Polypropylenoxid mit Ethylenoxid oder Anlagerungsprodukte von Propy lenoxid und Äthylenoxid an KthyIendiamiη in Betracht.

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Bevorzugt sind Gemische nichtionogener Netzmittel, die so ausgewählt sind, daß sie bei der Anwendungstemperatur nicht schäumen. Die Menge der Netzmittel beträgt 0,3 - 3* vorzugs-0,5 - 1,5 Gew.#, bezogen auf die Strahlflüssigkeit.

Überraschenderweise ist es durch das neue Verfahren möglich, ' M den Sealingbelag vollständig zu entfernen, ohne daß die anod-· ische Oxidschicht in irgendeiner Weise verletzt oder beeinträchtigt wird. Es zeigte sich, daß bei dem Verfahren eine Glättung der Oberfläche und eine Glanzerhöhung eintritt.

Bei Verwendung dickerer Glasperlen tritt dagegen eine Beschädigung der unter dem Sealingbelag liegenden Oxidschicht ein. Hierdurch wird der dekorative Effekt der Schicht vermindert und der Korrosionsschutz beeinträchtigt. Bei Verwendung kleinerer Glasperlen, von Kunststoffgranulaten oder ähnlichem Strahlgut ist keine oder keine sichere Entfernung des Sealingbelages gegeben.

In den nachstehenden Beispielen sind, soweit nicht anders vermerkt, die Legierungsbezeichnungen gemäß DIN 1725 und die Mengenangaben in Gew.% angegeben. Der Auftreffwinkel der Strahlflüssigkeit betrug etwa 70° und der Abstand der Spritzdüsen von der Oberfläche etwa 20 cm.

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Beispiel 1

Nach dem Gleichstram-Schwefelsäure-Verfahren wurden auf Blechen der Aluminiumlegierung AlMg3 bei 18° C und einer Stromdichte von 1,5 bis 2,0 A/dm in 30 Minuten Oxidschichten anodisch erzeugt und mit Dampf verdichtet (60 Minuten). Diese nachverdichteten, mit einem dichten, festhaftenden Belag von Aluminiumhydroxid behafteten Oxidschichten wurden mit einem Gemisch aus 79 % V/asser, 20 % Glaskugel ehe η (gf 30 bis 100yu) und 1,0 # eines nicht schäumenden, nichtionogenen Netzmittelgemisches (60 % Anlagerungsprodukt von 13 Mol Äthylenoxid an Kokosfettsäureamin und 40 fo Umsetzungs·*· produkt von Äthylenoxid mit Polypropylenoxid, Molgewicht ca. 2 000, Handelsmarke Pluronic L 61) bei 60° C durch Spritzen unter einem Strahldruck von 0,5 bis 1,0 atü 5 Minuten behandelt (Naßstrahlen ) . Hierbei wurden die aufgewachsenen amorphen Sealingbeläge vollständig entfernt und Unebenheiten in der Oberfläche geglättet. Die Rauhtiefe nahm hierbei νοη 3,9 auf 2.,^p. ab und der Glanz der Oberfläche gegenüber dom unbehandelten Material um 10 ^ zu.

Anstelle eines Gigskorns mit einem Durchmesser von 30 bis 10O₇Ai konnte auch mit dem gleichen Erfolg ein Glaskorn mit einem Durchmesser von 100 bis 200yu verwendet v/erden. Wurden dagegen GlaskUgelchen einer Körnung zwischen 500 und - 109839/1280

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1000 yu verwendet, trat eine sichtbare Beschädigung der Oberfläche durch Grübchenbildung ein. Mit einem Kunststoffgranulat (handelsübliches Polystyrol, Teilchengrös-S3 100 bis 200 /u) als Strahlmittel konnte auch nach einstündiger Einwirkung der Sealingbelag von den anodischen Oxidschichten nicht abgelöst v/erden.

Wurde eine Strahlflüssigkeit ohne Netzmittelzusatz verwendet, verlängerte sich die Zeit bis zur vollständigen Ablösung der Sealingbeläge auf 10 Minuten. Hierbei wurde ebenfalls eine Raühtiefenabnahme der Oberfläche und eine Glanzerhöhung festgestellt.

Beispiel 2

Bleche aus der Aluminiumlegierung AlMgSiI und stranggepreßte Profile aus AlMgSiO,5 v/urden in der gleichen Weise, wie im Beispiel 1 beschrieben, behandelt. Auch bei ihnen konnten die Sealingbeläge vollständig entfernt und die Oberflächen in der gleichen V/eise verbessert werden wie im Beispiel 1 für die Aluminiumlegierung AlMg? beschrieben.

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Beispiel 3

Im Gleichstrom-Schwefelsäure-Verfehren wurden auf Blechen aus der Aluminiumlegierung AlSi5 unter den im Bei'spiel 1 aufgeführten Bedingungen schwarz gefärbte Oxidschichten erzeugt und mit vollentsklztem V/asser bei 98 C verdichtet. Von diesen Oxidschichten wurden die grau erscheinenden amorphen Sealingbeläge mit einem Gemiscnaus 89 $ Wasser, 10 % Glaskorn ({/ 100 bis 200/u) und 1 fo eines nichtschäumenden Netzmittelgemisches (aus 50 % Anlagerungsprodukt 13 Mol Äthylenoxid an Kokosfettsäureamin und 50 % Anlagerungsprodukt Propylenoxid an Polyglycerin)bei 55 C und einem Druck von 1 bis 2 atü im Spritzverfahren nach einer Behändlungsdäuer von K Minuten entfernt. Die Oberflächenrauhigkeit sank dabei von J5,7 auf 2,5/u und · der Oberflächenglanz stieg um 7 %, Ohne Netzmittelzusatz verlängert sich die Behandlungsdauer bis zur Erzielung eines vergleichbaren Effektes erheblich.

Mit größeren Glaskörnungen (pf J500 bis 1400/u) wurde der Belag zwar auch restlos entfernt; es entstehen jedoch durch das Strahlgut sichtbare Beschädigungen der Oberfläche. Bei einem Ersatz der Glaskügelchen durch ein

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Kunststoffgranulat wurde auch nach einer längeren Behandlung mit der Strahllösung keine Entfernung des Sealingbelages erzielt«

Beispiel

In einem HpSOj, sowie Sulfophthalsäure enthaltenden Bad wurden anodische schwarz gefärbte Har.£oxidsehlchten bei · 27°C und

j5 A/dm in 30 Minuten auf AIMgSi-Profilen erzeugt und mit voll-

entsalztem V/asser bei 98 C 60 Minuten nachverdichtet. Anschliessend wurden die mit einem samtartigen Sealingbelag behafte- · ten Oxidschichten einer Spritzreinigung mit einem Gemisch aus 34 $> V/asser, 15 % Glaskügelchen (gf 100 bis 200/u) und 1 fo eines nichtschäumenden Netzmittels (Anlagerungsprodukt von 9 Mol Äthylenoxid bzw. Propylenoxid an Nonylphenol) bei 55° C und einem Druck von 2 atü 4 Minuten unterzogen. Hierbei wurde der anhaftende Sealingbelag restlos entfernt und der Oberflächenglanz um 15 *?o erhöht. Die Oberflächenrauhigkeit ging bei dieser Behandlung von durchschnittlich 3>5 auf 2,0/u zurück.

Wurde anstelle des vorgenannten Hetzmittels eine nichtschäumende Kombination ims iietzrnitteln der Handelsmarken PluronJLc L 61 und L 62 (Umset/umgfsprodukt von Polypropylenorcid mit ii thy lon-· oxfil, MoI^oviLchfc 2000 hz\-i. 2 500) und Tnlvun}c γοΐ (TIm--

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setzungsprodukt von Propylenoxid und Ethylenoxid mit Kthylenüiamiri) verwertetet, so konnte auch bei Raumtemperatur gearbeitet werden. Die Behandlungsdauer von 4 Minuten verlängerte sich hierbei nur unwesentlich. Wurde dagegen ohne Netzmittelzusatz gestrahlt, so mußte die Behandlungszeit auf 12 Minuten verlängert i-zerden, um einen vergleichbaren Effekt zu erzielen.

Bei Verwendung einer Glaskörnung von 400 bis 1000 ju. als Strahlmittel traten an der Oberfläche sichtbare Beschädigungen auf, während mit einem Kunststoffgranulat der Sealingbelag nicht entfernt werden konnte.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Behandlung der Oberflächen von Aluminium oder Aluminiumlegierungen durch anodische Erzeugung von Oxidschichten mit einer nachfolgenden Verdichtung durch Wasser oder Wasserdampf, dadurch gekennzeichnet, daß/die Oberflächen anschließend an die Verdichtung durch Naßstrahlen unter Verwendung von Glasperlen mit einem Durchmesser von 30 bis 200/u als Strahlmittel bei einem Spritzdruck von ca. 0,5 bis 5 a tu und Temperaturen zwisehen 1Ό - δθ C nachbehandelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Naßstrahlen unter Zusatz eines nichtschäumenden Netzmittels oder Netzmittelgemisches durchgeführt

Henkel & Cie. GmbH., i.A. ppa.

(Bornemann)

(Dr. Arnold/)

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