DE2207728A1 - Verfahren zum Reinigen verätzter Oberflächen von Aluminiumlegierungen - Google Patents

Verfahren zum Reinigen verätzter Oberflächen von Aluminiumlegierungen

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DE2207728A1 DE19722207728 DE2207728A DE2207728A1 DE 2207728 A1 DE2207728 A1 DE 2207728A1 DE 19722207728 DE19722207728 DE 19722207728 DE 2207728 A DE2207728 A DE 2207728A DE 2207728 A1 DE2207728 A1 DE 2207728A1
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Paul Raimond Trenton; Muyskens Dirk John Princeton Junction; N.J. Mucenieks (V.St.A.)
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    • C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
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Description

" Verfahren zum Reinigen verätzt er Oberflächen von Aluminiumlegierungen " . ■
Priorität: 1. März 1971, V.St.A., Nr. 119 885
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen verätzter Oberflächen von Aluminiumlegierungen. . ...
Beim Ätzen von Aluminiumlegierungen mit wässrig alkalischen Lösungen entsteht auf der Oberfläche eine schwarze Schmutzschicht, die die alkaliunlöslichen Bestandteile der Legierung, z.B. Kupfer, Magnesium und Silicium, enthält. Das Aussehen
dieser Schmutzschicht gleicht stark den Erscheinungen, die bei chemischem Austausch, beim Galvanisieren und sogar bei einfacher Behandlung mit kochendem Wasser auftreten. Diese
Schmutzschichten werden üblicherweise durch saure, wässrige Lösungen, die ein Oxidationsmittel,, wie Nitrat, Dichromat,
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Persulfat oder Wasserstoffperoxid, enthalten, entfernt.
Jedoch "bringt jedes dieser Oxidationsmittel mindestens einen grossen Nachteil mit sich. Nitrate entwickeln korrosive, toxische Dämpfe, Dichromate sind toxisch, lagern einen Film ab und ihre sichere Beseitigung ist schwierig, Wasserstoffperoxid greift das Aluminium an und Persulfate wirken sehr langsam und greifen bei nicht sehr sorgfältiger Arbeitsweise das Metall an.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Reinigen von durch Behandlung in einer wässrigen Lösung verschmutzten Oberflächen von Aluminiumlegierungen zu schaffen, das die oben genannten Nachteile nicht aufweist. Die Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.
Gegenstand der Erfindung ist also ein Verfahren zum Reinigen verätzter Oberflächen von Aluminiumlegierungen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man die verätzten Oberflächen bei Temperaturen von etwa 1O0C bis zum Siedepunkt mit einer Lösung behandelt, die 0,1 bis 10 Gewichtsprozent Kaliumperoxydiphosphat oder eine äquivalente Menge eines anderen löslichen Peroxydiphosphats sowie eine Mineralsäure, die von Peroxydiphosphaten nicht oxydiert wird, in einer solchen Menge enthält, dass der pH-Wert der Lösung höchstens 3f0 beträgt. Durch diese Behandlung wird innerhalb kurzer Zeit, nämlich innerhalb weniger Sekunden bis weniger Minuten, die durch Alkalien oder anderweitig verschmutzte Oberfläche gereinigt
und auf Glanz gebracht.
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Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens können alle Mineralsäuren, die durch Peroxydiphosphat nicht oxydiert werden, verwendet werden. Von den gebräuchlichen Mineralsäuren ist Schwefelsäure am "billigsten und am "besten geeignet. Phosphorsäure kann ebenfalls verwendet werden. Salzsäure wird leicht oxydiert. Salpetersäure reagiert ebenfalls mit Peroxydiphosphat und es entwickeln sich Dämpfe.
Das Peroxydiphosphation kann aus allen löslichen Peroxydiphosphaten stammen; vorzugsweise wird das Kaliumsalz verwendet.
Je grosser die Menge des eingesetzten Oxidationsmittels ist, desto kürzer wird die Reinigungszeit. Optimale Ergebnisse werden im Bereich von 1 bis 5 Gewichtsprozent Kaliumperoxydiphosphat erhalten. Bei Konzentrationen unter 1 Gewichtsprozent werden die benötigten Reinigungszeiten zu lang und oberhalb von 5 Gewichtsprozent verringert sich die Reinigungszeit nicht mehr wesentlich, so dass solche Konzentrationen unwirtschaftlich sind, Optimale Reinigungsgeschwindigkeiten werden im pH-Bereich 0,2 bis 0,7 erreicht.
Die erforderlichen Konzentrationen und die Reinigungszeiten hängen natürlich von der Tiefe der Schmutzschicht auf dem Aluminium ab. Höhere Konzentrationen und längere Reinigungszeiten· sind zur Behandlung stärkerer Beläge erforderlich.
Die Reinigungslösungen können auch Benetzungsmittel zur Verbesserung der Benetzung der Oberfläche, Oberflächenbehandlungs-
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mittel, wie Fluoride, und gegebenenfalls auch organische Lösungsmittel zur Behandlung der Metalloberfläche enthalten.
Der Reinigungsvorgang läuft bei Temperaturen von Raumtemperatur oder darunter ab, wird aber durch gelindes Erwärmen erleichtert. Vorzugsweise wird die Reinigung in einem Temperaturbereich von 40 bis 600C durchgeführt. Höhere Temperaturen werden vorzugsweise vermieden, da sie unbequeme Arbeitsbedingungen mit sich bringen. Aber auch Temperaturen bis zum. Siedepunkt können ohne Beeinträchtigung der Reinigung verwendet werden.
Durch das erfindungsgemässe Verfahren erhält man in sehr kurzer Zeit, nämlich innerhalb von etwa 2 Sekunden unter optimalen Bedingungen bis 5 Minuten bei starken Belägen und schwächeren Re"lnigungslösungen,glänzende, glatte Oberflächen, die frei von Filmresten sind. Andere Vorteile des Verfahrens der Erfindung bestehen darin, dass die Metalloberfläche nicht angegriffen wird und keine toxischen oder korrosiven Dämpfe entwickelt werden. Die Lösungen sind nicht toxisch und können nach dem Filtrieren und Neutralisieren in die Kanalisation abgelassen werden,
Die Beispiele erläutern die Erfindung. Teile beziehen sich auf das Gewicht, sofern nichts anderes angegeben ist.
Beispiele 1 bis 3
Die Versuche werden mit Platten aus einer 2024-Legierung (4,5 Prozent Kupfer, 0,6 Prozent Mangan, 1,5 Prozent Magnesium, Rest Aluminium) durchgeführt. Die Platten werden bei 60
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bin 7O0G mit einer 18-prozentigen Natriumhydroxidlösung 10 bis 20 Minuten geätzt, bis sie mit einem schwarzen Überzug bedeckt sind. Anschliessend werden sie gespült und mit den zu prüfenden Lösungen bei 25 und 5O0C behandelt. Die Testlösungen haben folgende Zusammensetzung:
lösung A: 10 ml konzentrierte H2SO-, 2,5 g H2O2 (als 100 Prozent) und Wasser ad 100 ml. "
Lösung B: 10 ml konzentrierte H2SO,, 2,5 g Na2Cr2O7 und Wasser ad 100 ml.
Lösung C: 10 ml konzentrierte HgSO,, 2,5 g (NH^)2S2O8 und Wasser ad 100 ml.
Lösung 1: 10 ml konzentrierte HgSO., 2,5g K^P2Og und Wasser ad 100 ml. . "
Nitrat enthaltende Lösungen werden bei dieser Untersuchung nicht verwendet, da sie zu starker Entwicklung von Stickoxiden führen.
Beispiel 1 Reinigungszeit von 10 Sekunden bei 50 C
Lösung A: Die Wasserstoffperoxid enthaltende Lösung entfernt den schwarzen Überzug unvollständig und hinterlässt graue Plek-
Lösung B: Die Chromat enthaltende Lösung entfernt den schwarzen Belag, die Oberfläche verbleibt jedoch stumpf und gelblich.
Lösung C: Die Peroxydisulfat enthaltende Lösung entfernt den
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schwarzen Belag unvollständig. Eine Schicht eines roten Belags verbleibt.
Lösung 1: Die Peroxydiphosphat enthaltende Lösung entfernt die Schmutzschicht vollständig und hinterlässt eine glänzende Oberfläche .
Beispiel 2 Reinigungszeit von 10 Sekunden bei 250C
Lösung A: Die Wasserstoffperoxid enthaltende Lösung entfernt den schwarzen Belag, aber die Oberfläche bleibt s^v.-ijf.
Lösung B: Die Chromat enthaltende Lösung entfernt die Kupferablagerung nicht vollständig. Der Belag verschwindet beim Spülen der Oberfläche mit fliessendem Wasser.
Lösung C: Die Peroxydisulfat enthaltende Lösung entfernt die Schmutzschicht nicht. Der Belag wird auch nicht durch Reiben der Oberfläche nach dem Spülen entfernt.
Lösung 1: Die Peroxydiphosphat enthaltende Lösung entfernt den Belag nicht vollständig. Der Belag v/ird durch leichtes Reiben nach dem Spülen entfernt.
Beispiel 3 Reinigungszeit von 1 Minute bei 250C
Lösung A: Die Wasserstoffperoxid enthaltende Lösung entfernt den Belag, hinterlässt jedoch eine mit einem rötlichen Belag überzogene Oberfläche.
Lösung B: Die Chromat enthaltende Lösung entfernt den Belag, die
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Oberfläche bleibt aber mit einem starken gelblichen Film überzogen.
Lösung Cr Die Peroxydisulfat enthaltende Lösung entfernt den Belag nicht. Der Belag verschwindet nach dem Spülen der Oberfläche mit fliessendem Wasser.
Lösung 1: Die Peroxydiphosphat enthaltende Lösung entfernt die Schmutzschicht vollständig und hinterlässt eine glänzende Oberfläche.
Beispiel 4
Die Versuche werden mit einer 6063-Legierung (Ό,4 Prozent Silicium, 0,7 Prozent Magnesium, Rest Aluminium) durchgeführt. Die Platten werden 10 Minuten bei 60 bis 700G mit 8-prozentiger Natriumhydroxidlösung geätzt, bis sie mit einem schwarzen Überzug bedeckt sind. Dann werden sie gewaschen und 20 Sekunden mit den zu prüfenden Lösungen aus. Beispiel 1 bei 5O0C behandelt.
Lösung A: Die Wasserstoffperoxid enthaltende Lösung entfernt den schwarzen Überzug unvollständig und hinterlässt einen dunklen Film.
Lösung B: Die Chromat enthaltende Lösung entfernt den schwarzen Überzug unvollständig und hinterlässt einen stumpfen Film.
Lösung C: Die Peroxydisulfat enthaltende Lösung entfernt den schwarzen Belag unvollständig und hinterlässt graue Flecken.
Lösung 1: Die Peroxydiphosphat enthaltende Lösung entfernt die Schmutzschicht vollständig und hinterlässt eine saubere Ober-
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Beispiel 5
Die Versuche werden mit einer 6061-Legierung (0,6 Prozent Silicium, 0,25 Prozent Kupfer, 1 Prozent Magnesium, 0,25 Prozent Chrom, Rest Aluminium) durchgeführt. Die Platten werden dabei geinäss Beispiel 4 geätzt und behandelt.
Lösung A: Die Wasserstoffperoxid enthaltende Lösung entfernt den schwarzen Überzug, jedoch bleibt ein dunkler Film zurück.
Lösung B: Die Chromat enthaltende Lösung entfernt den schwarzen Belag, jedoch bleibt die Oberfläche mit einem gelblich-grauen Film bedeckt.
Lösung C: Die Peroxydisulfat enthaltende Lösung entfernt den Belag unvollständig und eine graugefleckte Oberfläche bleibt zurück.
Lösung 1: Die Peroxydiphosphat enthaltende Lösung entfernt den schwarzen Überzug vollständig und hinterlässt eine saubere und glänzende Oberfläche.
Beispiele 6 und 7
Folgende Lösungen werden verwendet:
Lösung D: 18 g H5PO4 (als 100 Prozent), 2,5 g H2O2 (als 100 Prozent) und Wasser ad 100 ml.
Lösung E: 18 g H5PO4 (als 100 Prozent), 2,5 g Na3Gr2O7 und Wasser ad 100 ml.
Lösung F: 18 g H5PO4 (als 100 Prozent), 2,5 g (NH4)2S208
Wasser ad 100 ml.
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Lösung 2: l8 g H7PO^ (als 100 Prozent), 2,5 g K^PpOg und Wasser ad 100 ml.
Die Platten werden 10 Minuten bei 60 bis 70°C mit 8prozentiger Natriunihydroxidlösung geätzt. Anschliessend werden sie gewaschen und 20 Sekunden bei 500C mit den zu prüfenden Lösungen behandelt.
Beispiel 6
Die Versuche werden mit einer 5254-Legierung (3,5 Prozent Magnesium, 0,25 Prozent Chrom, Rest Aluminium) durchgeführt. Nach dem Ätzen mit der Natriumhydroxidlösung ist auf der Legierung ein stumpfer gräulich-weisser Film vorhanden.
Lösung D: Die Wasserstoffperoxid enthaltende Lösung entfernt den Film und hinterlässt eine glänzende Oberfläche,
Lösung E: Die Chromat enthaltende Lösung entfernt den PiIm, jedoch verbleiben auf der Oberfläche gelb-graue Flecken.
Lösung P: Die Peroxydisulfat enthaltende Lösung entfernt den PiIm, jedoch verbleibt eine stumpfe Oberfläche.
Lösung 2: Die Peroxydiphosphat enthaltende Lösung entfernt den PiIm und erzeugt einen stärkeren Oberflächenglanz, als er bei der Reinigung mit Wasserstoffperoxid erreicht worden ist.
Beispiel 7
Die Versuche werden mit einer 1060-Legierung (99,6 Prozent Aluminium, 0,25 Prozent Silicium, 0,35 Prozent Eisen, 0,05 Prozent Kupfer, 0,03 Prozent Mangan, 0,03 Prozent Magnesium, 0,05 Prozent Zink und 0,03 Prozent Titan) durchgeführt. Ifach achtstündigem Kochen mit Leitungswasser ist die Oberfläche mit einem schwarzen Belag bedeckt. Die Reinigungslösungen werden
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20 Sekunden "bei 50 0 angewendet.
Lösung D: Die V/asserstoffperoxid enthaltende Lösung entfernt den Überzug nicht.
Lösung E: Die Natriumdichromat enthaltende Lösung entfernt den Überzug nicht«
Lösung P: Die Ammoniumperoxydisulfat enthaltende Lösung entfernt den Überzug teilweise.
Lösung 2: Die Peroxydiphosphat enthaltende Lösung entfernt den schwarzen Belag vollständig.
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Claims (5)

  1. Patentansprüche
    1 Λ Verfahren zum Reinigen verätzt er Oberflächen von Aluminiumlegierungen, dadurch gekennzeichnet , dass man die verätzten Oberflächen bei Temperaturen von etwa 1O0C bis zum Siedepunkt mit einer Lösung behandelt, die 0,1 bis 10 Gewichtsprozent Kaliumperoxydiphosphat oder eine äquivalente Menge eines anderen löslichen Jgeroxydiphosphats sowie eine Mineralsäure", die von Peroxydiphosphaten nicht oxydiert wird, in einer solchen Menge enthält, dass der pH-Wert der Lösung höchstens 3,0 beträgt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man bei Temperaturen von 40 bis 6O0C arbeitet.
  3. 3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man' als Mineralsäure Schwefelsäure oder Phosphorsäure verwendet.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Reinigungslösung verwendet, die einen pH-Wert von
    0,2 bis 0,7 hat. . .
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Reinigungslösung verwendet, die 1 bis 5 Gewichtsprozent Kaliumperoxydiphosphat oder eine äquivalente Menge eines anderen löslichen Peroxydipliosphats enthält.
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DE19722207728 1971-03-01 1972-02-18 Verfahren zum Reinigen verätzter Oberflächen von Aluminiumlegierungen Pending DE2207728A1 (de)

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