DE1938608C3 - Verfahren zur anodischen Oberflächenbehandlung von Werkstücken aus Aluminium, Aluminiumlegierungen sowie sonstigen Metallen und deren Legierungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur anodischen Oberflächenbehandlung von Werkstücken aus Aluminium, Aluminiumlegierungen, Magnesium, Magnesiumlegierungen, Zink, Zinklegierungen, Titan und Titanlegierungen.

Bei der anodischen Oxidation, insbesondere von Aluminium oder Aluminiumlegierungen, bereitete es bisher erhebliche Schwierigkeiten, Oxidschichten ganz bestimmter Stärke zu erzeugen. Zur Erzielung solcher maßhaltiger Schichten muß nämlich zunächst die Größe der zu behandelnden Flächen ermittelt werden. Das ist je nach der Form der Werkstücke unter Umständen sehr kompliziert und zeitraubend. Die Stromdichte, die abhängig ist von der Größe der Oberfläche, weicht dann vielfach von den Sollwerten ab. Entsprechend sind die Schwankungen in der Schichtstärke der aufgebrachten Oxidschicht. Bei der normalen anodischen Oxydation, die allgemein unter dem Namen Eloxierung bekannt ist, entstehen dadurch in der Regel keine nennenswerten Nachteile. Praktisch kommt es dabei entweder auf die dekorative Wirkung oder die Erzielung eines ausreichenden Korrosionsschutzes an. Für das Aussehen spieit die Stärke der Oxidschicht im allgemeinen keine Rolle. Wenn allerdings ein ausreichender Korrosionsschutz erreicht werden soll, dann muß überall die Stärke der Schutzschicht einen gewissen Mindestwert erreichen. Eine Überschreitung der erforderlichen Schichtstärke wirkt sich vorwiegend in wirtschaftlicher Hinsicht nachteilig aus. Wenn aus Gründen der Sicherheit die notwendige Schichtstärke um einen gewissen Betrag überschritten wird, so kann dadurch leicht eine Kostenerhöhung um 20% und mehr eintreten. Eine stärkere Überschreitung der notwendigen Schichtstärke kann umgekehrt leicht die Qualität der Oxidschicht beeinflussen, wenn sich die Schichtdicke der Rücklösungsgrenze nähert.

Von wesentlich größerer Bedeutung sowohl bezüglich der Kosten als auch hinsichtlich der Qualität machen sich Über- oder Unterschreitungen der Schichtdicke bemerkbar bei sogenannten harten anodischen Oxidschichlen. Solche Schutzschichten werden z. B. auf Maschinenteile oder sonstige Bauteile aufgebracht, um die Verschleißfestigkeit zu erhöhen. Dabei können Abweichungen von einer vorgeschriebenen Schichtstärke aus Fassungsgründen unter Umstän.-len absolut unzulässig sein. Wenn z. B. ein Gewinde entsprechend behandelt wird, so wird durch eine /11 starke Schutzschicht die Passung gestört. Es ist dann vielfach eine sehr teure und aufwendige Nachbearbeitung durch Honen, Schleifen u. dgl. notwendig. Bei Schichtstärkenunterschreitung sind rnaßlich tolerierte Teile in der Regel unbrauchbar. Was tür Gewinde· ^iIt, gilt in gleicher Weise auch für Bolzen u. dgl.

In der Praxis gelingt bisher die Aufbringung von anodischen Oxidschichten gewollier Stärke meistens nur durch den Einsatz hochqualifizierter Kräfte, die über eine langjährige Erfahrung verfügen und die dann mehr oder minder gefühlsmäßig das Verfahren richtig steuern. Dabei müssen aber notgedrungen gewisse Abweichungen in Kauf genommen werden.

Es ist schon versucht worden, die vorerwähnten Nachteile dadurch zu beheben, daß zuvor die nötige Gesamtstromdichtc einer Badcharge ermittelt wurde. Dazu benutzte man Werkstücke mit einer bekannten genau festgelegten Oberfläche, durch die in Zusammenhang mit einem vom Hauptstromkreis getrennt geschalteten Strommeßgerät die von der Gesamtoberfläche der Charge unabhängige Stromdichte ermittelt wird. Dadurch werden aber die vorbeschriebenen Ungenauigkeiten immer noch nicht ausgeschlossen. Die Oberflächengröße ist nur in seltenen Fällen absolut genau festlegbar. Schon Änderungen in der Oberflächenrauhigkeit und Schwankungen in der Legierungszusammensetzung haben Abweichungen zur Folge, die sich später in der Stärke der aufgebrachten Oxidschicht bemerkbar machen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorerwähnten Nachteile zu beseitigen. Das Aufbringungsverfahren soll mit allen seinen vorher genau festgelegten Einzelheiten selbsttätig exakt so abrollen, daß sich auf der ganzen Oberfläche des Werkstücks eine gleichmäßige anodische Oxidschicht genau gewollter Stärke ergibt.

Die Erfindung benutzt dabei zunächst die Erkenntnis, daß sich beim Eintauchen des Werkstücks in das Behandlungsbad ein Ruhepotential einstellt, welches von der Legierung des Werkstücks abhängig ist. Wenn die Legierung unbekannt ist, dann kann sie über den Ruhestrom festgestellt werden. Voraussetzung ist dabei allerdings eine konstante Konzentration des Elektrolyten sowie die Einhaltung einer bestimmten Badtemperatur. Ferner basiert die Erfindung auf der Erkenntnis, daß bei einem vorgegebenen Potential-Sollwert sich eine Stromstärke einstellt, die von der Oberflächengröße des Werkstücks abhängig ist. Die Erfindung schlägt vor, daß das beim Eintauchen eines Werkstücks in das Behandlungsbad sich einstellende legierungsabhängige Ruhepotential sowie anschließend die bei einem vorgegebenen Potential-Sollwert sich einstellende, von der Oberflächengröße des Werkstücks abhängige Stromstärke als weiterer Wert in einen Prozeßrechner eingegeben werden, worauf von diesem über die Steuerung der Spannung selbsttätig die Stromdichte eingestellt wird, bis in Abhängigkeit von der Zeit die Behandlung beendet wird. Die Beendigung des Behandiungsverfahrens erfolgt durch Abschalten des Stromes und durch gleichzeitiges Ausheben der Werkstücke aus dem Bad.

In gleicher oder ähnlicher Weise wie Aluminium oder Aluminium-Legierungen können auch Magnesium,

durchgeführt werden, wenn entsprechen. ktrolyten s

Claims (2)

Palentansprüche:

1. Verfahren zur anodischen Oberflächenbehandlung von Werkslücken aus Aluminium, Aluminiumlegierungen, Magnesium, Magnesiumlegierungen, Zink, Zinklegieiungen, Titan, Titanlegierungen, d a durch gekennzeichnet, daß das beim Eintauchen eines Werkstücks in das Behandlungsbad sich einstellende legierungsabhängige Ruhepo- tential sowie anschließend die bei einem vorgegebenen Potential-Sollwert sich einstellende von der Oberflächengröße des Werkstücks abhängige Stromstärke als weiterer Wert in einen Prozeßrechner eingegeben werden, worauf von diesem über die Steuerung der Spannung selbsttätig die Stromdichte eingestellt wird, bis in Abhängigkeit von der Zeit die Behandlung beendet wird.

2. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur Glanz- oder Ätzbehandlung von metallenen Werkstücken bei Verwendung eines zweckentsprechenden Elektrolyten.