DE1938039C3

DE1938039C3 - Verfahren zur Behandlung von anodisch oxydierten Aluminiumoberflächen

Info

Publication number: DE1938039C3
Application number: DE1938039A
Authority: DE
Inventors: Roland 4000 Duesseldorf Geisler; Hans Guenther Dipl.-Chem. Dr. 4033 Hoesel Germscheid
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1969-07-26
Filing date: 1969-07-26
Publication date: 1978-04-06
Also published as: NL168015B; AT295952B; CA922262A; ES382171A1; BE753900A; YU34914B; FR2053182A1; NL168015C; JPS4947618B1; NL7009365A; ZA705096B; YU181770A; DE1938039B2; CH558427A; GB1265424A; SE367439B; US3672966A; DE1938039A1; FR2053182B1; NO125686B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verhinderung der Bildung von Aluminiumhydroxidschichten (Sealing-Belägen) bei der Behandlung der Oberflächen von Aluminium oder Aluminiumlegierungen durch anodische Erzeugung von Oxidschichten mit einer nachfolgenden Verdichtung durch heißes Wasser oder Wasserdampf.

Auf Aluminiumoberflächen werden 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 Einlärbbarkeit lassen sich besonders dekorative Effekte erzielen.

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. SulfanPsäure 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 Grund ist es erforderlich, die Oxidschichten nachzuverdichten. Diese Nachverdichtung wird mit heißem bzw. siedendem Wasser oder Wasserdampf vorgenommen und vielfach als »Sealing« bezeichnet. Hierdurch werden die Poren verschlossen und damit der Korrosionsschutz erheblich erhöht.

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 weniger starker samtartiger Belag, der sogenannte Sealing-Belag. -, Dieser besteht aus amorphem Aluminiumhydroxid und ist nicht griffest, so daß der dekorative Effekt der Schicht hierdurch beeinträchtigt wird. Aus diesem Grund war es bisher notwendig, diesen Belag von Hand mechanisch zu entfernen.

id Es wurde nun gefunden, daß man diese Nachteile verhindern kann, wenn man sich des nachstehend beschriebenen Verfahrens zur Behandlung der Oberfläche von Aluminium oder Aluminiumlegierungen durch anodische Oxydation mit einer nachfolgenden Verdich- -, tung mit Wasserdampf bedient Das neue Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß vor der Verdichtung eine Zwischenbehandlung mit Lösungen bei Temperaturen zwischen 15 und 95°C erfolgt die 0,01 bis 10 g/l Acrylsäure und/oder Polymerisate der Acrylsäure, der

2t) Methacrylsäure bzw. der Maleinsäure mit spezifischen Viskositäten bis η = 0,75 bei 0,7%iger Lösung in 2 n-Nalronlauge bei 20°C enthalten.

Für die Durchführung dieses Verfahrens können Acrylsäure und Polymerisate der Acryl-, Methacryl- und

j> Maleinsäure verwendet werden. Bei den Polymerisaten der Maleinsäure kann es sich um reine oder Mischpolymerisate, wie beispielsweise mit Äthylen oder Vinylalkohol, handeln. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, solche Polymerisate zu verwenden, deren

in spezifische Viskosität einen Wert von 0,75 nicht überschreitet. Hierbei ist jeweils die spezifische

Viskosität einer 0,7%igen Lösung in 2 n-Natronlauge

bei 20⁰C gemessen.

Vorzugsweise wird die Zwischenbehandlung mit

π Lösungen durchgeführt, die Polyacrylsäure und/oder Polymethacrylsäure mit spezifischen Viskositäten bis η = 0,25 enthalten.

Die Zwischenbehandlungslösung enthält 0,01 bis 10 g/l der genannten Verbindungen, die einzeln oder im Gemisch verwendet werden können. Es ist natürlich möglich, auch größere Mengen zu verwenden, jedoch bringt dies keine weiteren Vorteile.

Die oben beschriebenen Lösungen für die Zwischenbehandlung besitzen einen pH-Wert, der zwischen 5 und j 6 liegt. Dieser pH-Wert hat sich als zweckmäßig erwiesen, so daß eine zusätzliche pH-Werteinstellung nicht erforderlich ist. Ein solcher pH-Wert sollte jedoch eingestellt werden, falls beim Ansetzen der Lösung statt von den Säuren von den entsprechenden wasserlösli-

)0 chen Salzen, wie Kalium-, Natrium- eier Ammoniumsalzen, ausgegangen wird. Im allgemeinen ist eine derartige Arbeitsweise nicht zweckmäßig, da hierdurch Neutralsalze in die Lösungen gelangen. Für den Ansatz der Lösungen ist es vielmehr vorteilhaft, wenn

>5 vollentsalztes bzw. destilliertes oder Kondenswasser verwendet wird.

Die Zwischenbehandlung wird bei Temperaturen zwischen 15 und 95° C, vorzugsweise bei Temperaturen über 5O⁰C, durchgeführt, indem die anodisierten

to Gegenstände aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen in die Lösungen eingetaucht oder damit besprüht werden. Die Behandlungsdauer liegt im allgemeinen unter 10 Minuten. Längere Behandlungszeiten wirken sich nicht nachteilig aus. Nach der Zwischenbehandlung

hi mit den oben beschriebenen Lösungen kann eine Wasserspülung vorgenommen werden, um eine Verschleppung von abspülbaren Substanzen in die Nachverdichtung zu vermeiden. Diese Spülung ist jedoch

nicht erforderlich. Es ergeben sich keine Nachteile, wenn die Aluminiumteile sofort nach der Zwischenbehand!ung in die Nachverdichtung übergeführt werden.

In den nachfolgenden Beispielen wurde die Qualität der Oxidschichten durch den sogenannten Testalwert nach DIN 50 949 bestimmt. Werte, die nach diesem Test oberhalb 15 liegen, sind technisch nicht befriedigend. Die Bezeichnung der Aluminiumlegierungen in den Beispielen erfolgte gemäß DIN 1725.

Beispiel 1

In üblicher Weise alkalisch entfettete und gebeizte Aluminiumprofile (Al Mg Si 0,5), die im Hartanodisierverfahren anodisch oxydiert waren (Schichtdicke 29 μ), wurden mit einer Lösung von 5,0 g/I Polyacrylsäure (tj = 0,08 in 0,7%iger Lösung in 2 n-NaOH bei 20⁰C) in vollentsalztem Wasser bei 80⁰C 10 Minuten behandelt Nach einer Zwischenspülung wurden die Aluminiumteile in Heißwasser (100⁰C, 60 Minuten) verdichtet Danach zeigten die Profile keinerlei Sealing-Belag. Die Schichtstärke betrug nach dem Verdichten 29 μ, der Testaiwert war von über 200 auf 73 abgefallen.

Beispiel 2

In üblicher Weise entfettete Aluminiumprofile (Al Mg 3), die im Gleichstrom-Schwefelsäure-Verfahren anodisch oxydiert waren (Schichtstärke 20 μ), wurden mit einer Lösung von 0,2 g/l Polyacrylsäure (η — 04 in 0,7%iger Lösung in 2 n-NaOH bei 20° C) in destilliertem Wasser bei 50⁰C 5 Minuten behandelt Nach einer Zwischenspülung wurden die Aluminiumteile in Wasserdampf 60 Minutei; verdichtet Danach zeigten die Profile keinerlei Sealing-Belag. D^;e Schichtstärke betrug nach der Verdichtung 20 μ, und der Testalwert war von über 200 auf 6,0 abgefallen.

Beispiel 3

In üblicher Weise alkalisch entfettete und gebeizte Aluminiumprofile (Al Mg Si 0,5), die im Gleichstrom-Schwefelsäure-Verfahren anodisch oxydiert waren (Schichtstärke 20 bis 30 μ), wurden in Lösungen, welche 5 g/l der nachfolgenden Chemikalien enthielten und auf einen pH-Wert von 5 bis 6 eingestellt waren, bei 80° C10 Minuten vorbehandelt und nach einer Zwischenspülung in Heißwasser bei 100⁰C 60 Minuten verdichtet Die Schichtstärke blieb nach der Verdichtung bei den einzelnen Profilen unverändert Die Ausbildung bzw. Verhinderung des Sealing-Belages und die unterschiedliche Qualität der Verdichtung, gemessen an Pfand des Testalwertes, sind in der Tabelle zusammengestellt Nur bei Verwendung der erfindungsgemäß bezeichneten Verbindungen tritt kein Sealing-Belag und keine schädliche Beeinflussung der Nachverdichtung auf.

Ij	Verwendete Chemikalie	Testalwent	sung in 2 n-NaOH bei 20° C)	9,0	Sealingbelag
		(DIN 50 949)	Mischpolymerisat Malein säure-Äthylen (η = 0,12 in
		nach Ver	0,7%iger Lösung in 2 n-
		dichtung	NaOH bei 20°C)
211	Weinsäure	200,0	nicht
			verhindert
	Methacrylsäure	7,5	nicht
			verhindert
	Itaconsäure	9,0	nicht
23			verhindert
	Polyacrylsäure {η = 0,9 in	25,0	teilweise
	0,7%iger Lösung in		verhindert
	2n-NaOHbei20°C)
	Natriumgluconat	70,0	verhindert
30	Polyacrylsäure (η = 0,35 in	10,0	verhindert
	0,7%iger Lösung in
	2 n-NaOH bei 20°C)
	Mischpolymerisat Malein	8,0	verhindert
	säure-Vinylalkohol
Jl	(77 = 0,18 in 0,7%iger Lö

	verhindert


41)

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verhinderung der Bildung von Aluminiumhydroxidschichten (Sealing-Belägen) bei der Behandlung der Oberflächen von Aluminium oder Aluminiumlegierungen durch anodische Erzeugung von Oxidschichten mit einer nachfolgenden Verdichtung durch heißes Wasser oder Wasserdampf, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Verdichtung eine Zwischenbehandlung mit Lösungen bei Temperaturen zwischen 15 und 95° C erfolgt, die 0,01 bis 10 g/l Acrylsäure und/oder Polymerisate der Acrylsäure, der Methacrylsäure bzw. der Maleinsäure mit spezifischen Viskositäten bis η = 0,75 bei 0,7%iger Lösung in 2 n-Natronlauge bei 20° C enthalten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenbehandlung mit Lösungen durchgeführt wird, die Polyacrylsäure und/oder Polymethacrylsäure mit spezifischen Viskositäten bis η = 0,25 enthalten.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenbehandlung mit Lösungen durchgeführt wird, deren pH-Wert 5 bis 6 beträgt