DE1932011B2 - Verfahren zur vorbehandlung von aluminium und seinen legierungen fuer das galvanische aufbringen von metalli schen ueberzuegen - Google Patents
Verfahren zur vorbehandlung von aluminium und seinen legierungen fuer das galvanische aufbringen von metalli schen ueberzuegenInfo
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Description
1 932 Oil
Beim galvanischen Aufbringen von metallischen Überzügen auf Aluminium oder seine Legierungen
muß bekanntlich zusätzlich zu den üblichen Abbeiz-Arbeitsgängen eine besondere Oberflächenbehandlung
vorgenommen werden, damit die aufgebrachte Schutzschicht vollständig haftet.
Üblicherweise wendet man das Verzinken im alkalischen Bad an, z. B. gemäß dem von H. R i c h a u d
in »Corrosion et Anticorrosion«, Bd. 9, Nr. 6, S. 195 bis 202 (1961), beschriebenen Verfahren. Dieses Verfahren
ist aber nur dann zufriedenstellend, wenn das galvanisierte Werkstück nicht erhitzt wird, weil die
aufgebrachten Schutzschichten nur wenig hitzebeständig und temperaturwechselbeständig sind. Ein
Erhitzen auf mehr als 12O0C führt zur Blasenbildung und verringert die Korrosionsfestigkeit.
Gemäß einem anderen Verfahren wird die Aluminiumoberfläche mit einer wäßrigen Lösung von Zink-
und Nickelfluoborat chemisch behandelt; es bildet sich auf der Aluminiumoberfläche eine dünne Zink-
und Nickelschicht aus, auf der sich galvanisch glänzende und haftende Überzüge abscheiden lassen, die
gut wärme- und korrosionsbeständig sind. Diese Arbeitsweise führt aber nur bei nichtlegiertem Aluminium
zu guten Ergebnissen. Wendet man es auf Aluminiumlegierungen an, so haftet der Überzug sehr
viel schlechter.
In der französischen Patentschrift 1 496 225 wird eine Verbesserung dieses Verfahrens beschrieben,
wonach man der Lösung aus Zink- und Nickelfluoboraten Magnesiumionen zusetzt. Unter diesen Bedingungen
erzielt man auf den meisten Legierungen sehr gute Ergebnisse. Die Steuerung der Arbeitsbedingungen
ist jedoch sehr schwierig, und die Ergebnisse lassen sich nicht gut reproduzieren, vor
allem nicht bei kupferhaltigen Aluminium-Legierungen, z. B. Legierungen, die 3,5 bis 4,7% Cu und 0,4 bis
1,0 % Mg neben üblichen Al-Begleitstoffen enthalten.
Es hat sich nun gezeigt, daß diese Nachteile vermieden werden, wenn Aluminium und seine Legierungen
in einem Bad, das aus einer wäßrigen sauren Lösung aus Zink- und Nickelfluoborat besteht,
kathodisch vorbehandelt werden. Gegenüber den rein chemischen Verfahren gestattet das erfindungsgemäße
elektrolytische Verfahren eine einfachere Steuerung der Arbeitsbedingungen und eine gute Reproduzierbarkeit
und führt zu besseren Ergebnissen auf kupferhaltigen Legierungen.
Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zum Vorbehandeln von Aluminium und seinen Legierungen
für das galvanische Aufbringen von metallischen Überzügen und ist dadurch gekennzeichnet, daß die
Werkstücke nach dem Abbeizen kathodisch in einem wäßrigen, sauren Bad aus Zink- und Nickelfluoborat
während einer Zeit von einigen Sekunden bis zu wenigen Minuten behandelt werden.
Die Arbeitsbedingungen, die eingehalten werden müssen, sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt.
In dieser sind der recht breite Bereich, in dem sich das erfindungsgemäße Verfahren anwenden läßt,
sowie der engere Bereich, der zu den besten Ergebnissen führt, angegeben.
Die verwendeten Bäder sind sehr leichtflüssig, wodurch die Verluste durch Austragen verringert und das
Spülen erleichtert wird; sie greifen das Metall wenig an, so daß auch poröse Gußstücke behandelt werden
können.
Zinkfluoborat in g/l Zn .
Nickelfluoborat in g/l Ni
Nickelfluoborat in g/l Ni
pH-Wert
Badtemperatur in ° C
Stromdichte in A/dm2 ..
Stromdichte in A/dm2 ..
Behandlungszeit
in Sekunden
Anwendungsbereich
5 bis 100 5 bis 100 2 bis 6 10 bis 80 0,1 bis 10
5 bis 300
Bevorzugter Bereich
10 bis 30 10 bis 30
3,5 bis 4,5 20 bis 35
0,5 bis 2
20 bis 60
Nach der kathodischen Behandlung werden die Werkstücke mit Wasser gespült und sind dann bereit
zum Galvanisieren, wobei sie mit Metallen wie Kupfer, Nickel, Chrom, Zinn, Silber oder Cadmium überzogen
werden. Die auf diese Weise erzielten Überzüge sind außerordentlich hitzefest und beständig gegenüber
plötzlichem Temperaturwechsel.
Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beispiele näher erläutert.
Dauerform-Gußstücke aus einer Al-Legierung, enthaltend
3,5 bis 4,5% Mg und 0,9 bis 1,45% Zn neben üblichen Al-Begleitstoffen, wurden wie folgt dekorativ
verchromt:
Entfetten mit Trichlorethylen,
alkalisches Entfetten während 2 Minuten bei 8O0C
in einem Bad, enthaltend 10 g/l Trinatriumphosphat und 10 g/l Natriumcarbonat,
Spülen;
5 Minuten Abbeizen bei 55°C in einem Bad der Zusammensetzung
Schwefelsäure 660Be 150 cm3
Wasser 850 cm3
Chromsäure 50 g
Spülen;
40
40
kathodische Vorbehandlung der Oberfläche in einem Bad der Zusammensetzung
Zink (als Fluoborat) 20 g/l
Nickel (als Fluoborat) 20 g/l
pH-Wert 3,8
Stromdichte 0,5 A/dm2 — entsprechend
einer Klemmenspannung von 2,5 V Behandlungsdauer 60 Sekunden
Temperatur 30°C — Graphitanoden
Spülen;
Glanzvernickeln in einem Bad, das etwa 350 g/l Nickelsulfat, 50 g/l Nickelchlorid und 40 g/l Borsäure
enthält, pH-Wert 3 bis 4,5, mit einer Stromdichte von 6 A/dm2 bei 55 bis 60°C während
25 Minuten;
Spülen;
Spülen;
dekoratives Verchromen in einem üblichen Bad auf der Basis von Chromsäure und Schwefelsäure während
2 Minuten mit einer Stromdichte von 25 A/dm2 bei 50 bis 55°C;
Spülen und Lufttrocknen.
65
Spülen und Lufttrocknen.
65
Man erhielt leicht und in reproduzierbarer Weise einen sehr festhaftenden dekorativen Chromüberzug,
der ohne Blasenbildung 1 Stunde auf 2500C erhitzt
1 932 Oil
und in kaltem Wasser abgeschreckt werden konnte und der keinerlei Korrosion nach 200stündigem Angriff
durch Salznebel (standardisiert, Kochsalz) bei 35° C aufwies.
5 Beispiel 2
Gezogene Stäbe oder Stangen aus Aluminium Reinheit 99,5% wurden wie folgt verzinnt:
Entfetten-Abbeizen in einem Bad, enthaltend 50 g/l Soda während 5 Minuten bei 5O0C,
Spülen;
kathodische Vorbehandlung der Oberfläche in einem Bad, enthaltend:
Zink (als Fluoborat) 20 g/l
Nickel (als Fluoborat) 16 g/l
pH-Wert 3,8
20 Stromdichte 1 A/dm2 entsprechend einer
Klemmenspannung von
3 V;
Behandlungsdauer.. 45 Sekunden; Temperatur 30° C; die Anoden bestanden 2_
aus rostfreiem Stahl 18/8; Spülen;
alkalisches Verkupfern in einem Bad, enthaltend
Kupfer(I)-cyanid 26 g/l
Kaliumcyanid 46 g/l
Natriumcarbonat 30 g/l
Kaliumnatriumtartrat
(Rochellesalz) 32 g/l
pH-Wert 11,6
mit einer Stromdichte von 1 A/dm2 bei 45°C während
4 Minuten, was eine Schichtdicke in der Größenordnung von 1 μ ergibt;
Spülen;
Spülen;
Verzinnen in einem Bad, enthaltend:
Zinn (als Natriumstannat) 40 g/l
freie Soda 9 g/l
kristallisiertes Natriumacetat 15 g/l
Temperatur 75°C
Stromdichte 1,5 A/dm2, entsprechend
einer Klemmenspannung
von 3,5 V
Dauer 50 Minuten — Schichtdicke 15 μ, Spülen und Lufttrocknen.
Es wurde leicht und in reproduzierbarer Weise ein sehr festhaftender Überzug erhalten, der, ohne Blasen
zu bilden, 1 Stunde auf 250° C erhitzt und dann mit kaltem Wasser abgeschreckt werden konnte und nach
Stunden im Standard-Kochsalznebel bei 35°C keinerlei Korrosion aufwies.
30
35
40
45
60
Zum Cadmieren von Walzgut aus einer Al-Legierung mit 3,5 bis 4,7 Cu und 0,4 bis 1 °/o Mg neben üblichen
Begleitstoffen wurde wie folgt verfahren:
Chemisches Entfetten in einem Bad, enthaltend 10 g/l Trinatriumphosphat und 10 g/l Natriumcarbonat
während 2 Minuten bei 80°C, Spülen;
Abbeizen in einem Bad der Zusammensetzung:
Salpetersäure 40° Be 300 cm3
Wasser 700 cm3
Natriumfluorid 10 g
während 5 Minuten bei 25° C, Spülen;
kathodische Vorbehandlung der Oberfläche in einem Bad mit
Zink (als Fluoborat) 20 g/l
Nickel (als Fluoborat) 16 g/l
pH-Wert 3,6
Stromdichte 1 A/dm2, entsprechend einer
Klemmenspannung von 3 V Behandlungsdauer.. 45 Sekunden
Temperatur 30°C
Anoden: Graphit,
Spülen;
Spülen;
alkalisches Verkupfern in einem Bad mit
Kupfer(I)-cyanid 26 g/l
Kaliumcyanid 46 g/l
Natriumcarbonat 30 g/l
Kaliumnatriumtartrat
(Rochellesalz) 32 g/l
pH-Wert 11,6
mit einer Stromdichte von 1 A/dm2 bei 45°C während 4 Minuten, was eine Schichtdicke in der Größenordnung
von 1 μ ergibt;
Spülen;
Cadmieren in einem Bad mit
Cadmiumcyanid 60 g/l
Natriumcyanid 120 g/l
pH-Wert 12,2
mit einer Stromdichte von 1 A/dm2 bei 20 bis 25°C während 25 Minuten, was eine Schichtdicke in der
Größenordnung von 12 μ ergibt;
Spülen;
Chromatieren durch Eintauchen während 5 Minuten bei Raumtemperatur in ein Bad, enthaltend
Natriumbichromat 80 g/l
Schwefelsäure 660Be 8 g/l
Natriumchlorid lg/1
Spülen und Trocknen.
Es wurde leicht und in reproduzierbarer Weise ein sehr fest haftender Überzug erhalten, der ohne Blasenbildung
auf 250° C erhitzt und in kaltem Wasser abgeschreckt werden konnte und keinerlei Korrosion
nach 200 Stunden im Standard-Kochsalznebel bei 350C aufwies.
Walzgut aus einer Al-Legierung, enthaltend 2,6 bis 3,8% Mg neben üblichen Begleitstoffen, wurde wie
folgt versilbert:
Chemisches Entfetten in einem Bad mit
Trinatriumphosphat 10 g/l
Natriumcarbonat 10 g/l
während 2 Minuten bei 80°C, Spülen;
Claims (2)
1 932 Oil
5 6
Abbeizen in einem Chromschwefelsäuregemisch Die Silberschicht haftete sehr fest, konnte ohne
während 5 Minuten bei 55 bis 60° C, Blasenbildung 1 Stunde auf 25O0C erhitzt und dann
Spülen; in Wasser abgeschreckt werden und wies praktisch
kathodische Vorbehandlung der Oberfläche in keinerlei ^0«?11,^11 2P0 Stunden im Standard"
folgendem Bad: 5 Kochsalznebel bei 35 C auf.
Zink (als Fluoborat) 16 g/l
Nickel (als Fluoborat) 13 g/l
pH-Wert 4,0 Patentansprüche:
Stromdichte 1 A/dma, entsprechend einer io
Klemmenspannung von 3 V 1. Verfahren zur Vorbehandlung von Aluminium
Behandlungsdauer.. 45 Sekunden und seinen Legierungen für das galvanische Auf-
Tempsratur 3O0C bringen von metallischen Überzügen, dadurch
Anoden: Graphit, gekennzeichnet, daß die Werkstücke nach
Spülen; 15 dem Abbeizen kathodisch in einem wäßrigen sauren
Vorversilbern in folgendem Bad: Bad aus Zink: und, Nickelfluoborat während einer
„.„ ., _ „ Zeit von wenigen bekunden bis zu wenigen Minu-
Silbercyamd 5 g ten behandelt werden.
Natnumcyanid . 60 g/l 2_ Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn-
während 15 Sekunden mit einer Stromdichte von 20 zeichnet, daß ein Bad mit einem Gehalt an Zink-
2 A/dm2 bei 25 bis 28°C, und Nickelfluoborat von jeweils 5 bis 100 g/l, vor-
kein Spülen; zugsweise von 10 bis 30 g/l, verwendet und auf
Dickversilbern in einem Bad, enthaltend: ei"em pH-Wert von 2 bis 6, vorzugsweise von
„.., ., 3,5 bis 4,5, gehalten wird.
biiDercyania JU g/l ^ 3 Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch
Ka Himcyanid 55 g/ gekennzeichnet, daß bei einer Badtemperatur von
Kaliumcarbonat 45 g/l \Q bis ^^ vorzugsweise von 20 bis 350C, mit
mit einer Stromdichte von 0,5 A/dm2 bei 25 bis 28°C einer Stromdichte von 0,1 bis 10 A/dm2, vorzugswährend
90 Minuten, was eine Schichtstärke von weise von 0,5 bis 2 A/dm2, während einer Zeit von
22 μ ergibt; 30 5 bis 300 Sekunden, vorzugsweise von 20 bis 30 Se-Spülen und Lufttrocknen. künden, gearbeitet wird.
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