DE2223850A1

DE2223850A1 - Beschichtete Gegenstände, die zur Gänze oder teilweise aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen bestehen

Info

Publication number: DE2223850A1
Application number: DE19722223850
Authority: DE
Inventors: Felix Dr. Wien Wehrmann
Original assignee: Isovolta AG
Current assignee: Isovolta AG
Priority date: 1971-05-18
Filing date: 1972-05-16
Publication date: 1972-12-07
Also published as: NO131084C; CA996887A; DD96260A5; NL7206588A; SE378621B; AU4239072A; FR2137915A1; IT955544B; ZA723336B; FR2137915B1; AU468713B2; BE783558A; CH565871A5; AT309942B; GB1359770A; HU165700B; US3824159A; NO131084B

Description

.DR._ORJ._RE
a-ING. VV. Bunte

Österreichische Isolierstoffwerke 16. MAl 1972

Aktiengesellschaft Case W-Ol

Beschichtete Gegenstände, die zur Gänze oder teilweise aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen bestehen.

Die vorliegende Erfindung betrifft beschichtete Gegenstände, die zur Gänze oder teilweise aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen bestehen, sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die zu beschichtenden Gegenstände, die zur Gänze oder teilweise aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen bestehen, in einem Elektrolytbad, das mindestens ein in der Elektrolytflüssigkeit lösliches alkalisches Silikat sowie mindestens einen organischen Komplexbildner enthält , unter Verwendung von Gleich-, Wechsel- oder Impulsstrom einer anodischen Oxydation unterworfen.

Die zu beschichtenden Gegenstände können jegliche Form besitzen, so kann es sich zum Beispiel um Bleche, Formstücke, Gußstücke, Folien - auch mit einer Dicke von nur wenigen Mikron - und dergleichen handeln. Die zu beschichtenden Gegenstände können, wie schon erwähnt, zur Gänze oder teilweise aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen bestehen, demgemäß können auch Bleche_s Formstücke oder Folien nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beschich-

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tet werden, die nur eine Oberfläche aus Aluminiumlegierungen besitzen. Als Beispiel soll hier erwähnt werden, daß sich Kunststoffolien mit einer aufgedampften Aluminiumschicht mit einer Dicke von 0,01 Mikron nach dem erfindungsgemäßen Verfahren einwandfrei beschichten lassen. Aus Gegenüberstellung der beiden Extreme-Gegenstände die zur Gänze aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen bestehen und Gegenstände die nur eine solche Oberfläche besitzen erhellt sich der weite Anwendungsbereich des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Falls die zu beschichtenden Gegenstände nur zum Teil aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen bestehen, spielt die Natur des nicht aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen bestehenden Teils dann keine Rolle, wenn es sich urn einen nichtleitenden Körper handelt. Voraussetzung ist lediglich, daß dieser nichtleitende Körper eine zusammenhängende j leitende Schicht aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen besitzt. Es versteht sich von selbst, daß der nichtleitende Körper im Elektrolytbad nicht löslich sein darf. Falls der nicht aus Aluminium oder Alumlniumlegierungen besiehende Teil ein leitfähiger Körper ist, muß er von einer ihm allseitig umgebenden, zusammenhängenden und ieitfähigen Schicht aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen umhüllt sein, wobei diese Schicht kleine Poren besitzen darf, deren Durchmesserkleiner oder gleich dem Durchmesser der Gasblasen ist, die bei der erfindungsgemäßsn anodischen Oxydation des Werkstückes entstehet ■-..

Soll die erftndungsgernäße [Beschichtung an Aiuminiumlegierungen vorgenommen werden, so kann die Zusammensetzung In weiten Grenzen variieren. So könnten zum Beispiel noch an Legierungen, die nur 5 % Aluminium enthalten Beschichtungen durchgeführt werden, die in

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ihrer» Eigenschaften den entsprechen, die an Reinaluminium erzielt werden konnten.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird als Elektrolytflüssigkeit vorzugsweise Wasser verwendet oder Gemische von Wasser mit Lösungsvermittlern, wie zum Beispiel Methanol oder Isopropanol, insbesondere Dimethylformamid, und als in der Elektrolytflüssigkeit lösliche alkalische Silikate vorzugsweise wasserlösliche Silikate, insbesondere Alkalimetallsilikate,wie Natrium -, Kalium oder Lithiumsilikat. Das Elektrolytbad kann ein oder mehrere Silikate enthalten. Die Silikatkonzentration im Elektrolytbad kann in weiten Grenzen variieren, beträgt aber vorzugsweise 0,1 bis 15 % insbesondere 5 bis 9 %( Gewichtsprozente) .

Die beim erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Komplexbildner, scheinen nach den bisher gemachten Erfahrungen die Bildung von Aluminiumhydroxid bzw. Aluminiumsilikat weitgehend zu unterdrücken, beeinflußen aber zusätzlich die Eigenschaft der gebildeten Beschichtung, worauf noch später eingegangen wird.

Die beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Komplexbildner müssen im verwendeten Elektrolytbad löslich sein. Falls die Komplexbildner zum Beispiel in der vorzugsweise verwendeten Elektrolytflüssigkeit Wasser₍ nicht oder nicht genügend löslich sind, werden zum Beispiel Gemische von Wasser mit einem oder mehreren Lösungsvermittlern eingesetzt, wobei die Wahl des Lösungsvermittlers natürlich vom verwendeten Komplexbildner abhängt. So können zum Beispiel in Gegenwart eines Lösungsvermittlers auch in Wasser begrenzt lösliche Verbindungen , wie zum Beispiel Pyridine oder Pyridinbasen eingesetzt werden.

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Die wichtigsten verwendeten Komplexbildner können grob gesehen in 6 Klassen eingeteilt werden.

I.) Wasserlösliche primäre, sekundäre und tertiäre Amine, wie zum Beispiel Alkanolamine, Mono—, Di-, Triäthanolamin, 2-Aminopropanol, 3-Dimethyl-2-aminoäthanol, Salze der Äthylendiaminotetraessigsäure, Salze der Cyclohexandiamino-1, 2-tetraessigsäure, Salze der Nitrilotriessigsäure, Pyridin-2,6-dicarbonsäure, 2-Pyridylhydrazin, Pyridin-3-sulfonsäure, Pyrrolidon, Pyrrol-2-carbonsäure, Pyrimidin.

2.) Aminosäuren in Form wasserlöslicher Salze gegebenenfalls substituiert_/wie zum Beispiel Glycin, Alanin, Glutaminsäure, Tryptophan, Methionin, Tyrosin, 3-Bromtyrosin, Asparaginsäure ,Ox ylysin, Oxyprolin.

3.) Wasserlösliche Salze von organischen Carbonsäuren, die gegebenenfalls substituiert sind und gegebenenfalls Mehrfachbindungen enthalten, wie beispielsweise Maleinsäure, Fumarsäure, Acrylsäure, -Methacrylsäure, Zimtsäure, Pyromellithsäure, Zitronensäure, Weinsäure.

4.) Wasserlösliche Salze von Sulfonsäuren, die gegebenenfalls substituiert sind,wie zum Beispiel Toluolsulfonsäure, Benzolsulfonsäure, Ligninsulfonsäure.

5.) Wasserlösliche ein bzw. mehrwertige, gegebenenfalls substituierte Phenole, wie zum Beispiel Phenol, Kresol, Resorcin, 2,4,6,-Trinitroresorcin, Phloroglucin, Pyrogallol.

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6.) Wasserlösliche mehrwertige Alkohole, die gegebenenfalls substituiert sind wie zum Beispiel Äthylen-, Propylen-, Polypropylenglykol, Nitropropigndiol.

Als Komplexbildner hat sich Monoäthanolamin ganz besonders bewährt. Die Komplexbildner können einzeln oder in Mischung angewandt werden. Ihre Konzentration kann in weiten Grenzen schwanken und liegt im allgemeinen zwischen 0,1% und 40%.vorzugsweise I - 12 %.

Die Baschichtung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann mit Gleichspannung erfolgen, wobei zum Beispiel die Werkstücke mit dem positiven Pol einer Gleichstromquelle und das Becken mit dem negativen Pol verbunden werden. Somit handelt es sich um eine anodische Oxydation des Aluminiums in alkalischen Milieu. Die Aluminiumhydroxydbildung wird erfindungsgemäß durch Verwendung des alkalischen Silikates als Elektrolyt sowie von Komplexbildnern vermieden.

Die Beschichtung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann aber auch mit Impulsstrom erfolgen. Die Verwendung von Impulsstrom wird vorzugsweise in jenen Fällen angewandt, wo elektronisch geregelte Gleichrichter aggregate zur Verfügung stehen. Je nach der gewünschten Schicht erfolgt die Beschichtung , indem man den Gegenstand in das Bad eintaucht und die Spannung_f gegebenenfalls bei konstanter Stromdichte^ hochregelt oder den Gegenstand bei konstanter Spannung langsam in das Bad eintaucht.

Für die Beschichtung kann auch Wechselspannung verwendet werden, vorzugsweise zur Beschichtung von Folien oder dünnen Oberflächen, wobei die so erhaltenen Gegenstände besonders günstig im Kondensatorenbau eingesetzt werden können.

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Bei Verwendung von mehrphasigen Wechselströmen, zum Beispiel dreiphasigem Wechselstrom, können selbstverständlich alle drei Elektroden gleichzeitig beschichtet werden.

Natürlich kann auch ein mit Wechselstrom überlagerter Gleichstrom verwendet werden. Die zu beschichtenden Gegenstände werden vorzugsweise bei einer Spannung bis zu 500 Volt, insbesondere bis zu 350 Volt, behandelt. Die Behandlung kann ein öder mehrmals durchgeführt werden. Die erfindungsgemäße anodische Oxydation kann zum Beispiel durch ein- oder mehrmaliges Eintauchen in das Elektrolytbad oder in einem kontinuierlichen Verfahren erfolgen, soweit sich die zu beschichtenden Gegenstände für diese Verfahrensvariante eignen _f ( zum Beispiel kontinuierliches Durchziehen von Folien oder Blechen durch das Elektrolytbad, Durchfahren von Gegenständen mittels einer Aufhängung aus Aluminium etc.). Natürlicherweise werden beim erfindungsgemäßen Verfahren die zu beschichtenden Gegenstände als Anode geschaltet.

Der Elektrolytbehälter wird zweckmäßigerweise als Kathode fungiereiij doch kann selbstverständlich auch eine isolierte Kathode verwendet werden. Das Kathodenmaterial beeinflußt das Verfahren nicht in feststellbarer Weise, ausgenommen bei der Verwendung von Wechselstrom, wo die Elektroden vorzugsweise aus Aluminium bestehen, oder durch ein Diaphragma getrennt werden.

Das erfindungsgern äße Verfahren wird vorzugsweise zwischen

OO OO

0 C und 95 C, insbesondere zwischen 1 ο und 40 C durchgeführt, sodaß von der Verwendung von Heiz- oder Kühlbädern im allgemeinen Abstand genommen werden kann. Die Dauer der Beschichtung wurde im allgemeinen mit 0,1 - 30 Minuten, vorzugs-

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weise 0,5 - 5 Minuten als ausreichend'befunden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann entweder bei konstanter Spannung gearbeitet werden oder die Spannung während des BeSchichtungsvorganges allmählich hochgeregelt warden.

Die Beschichtung bei konstanter Spannung wird vorzugsweise eingesetzt, wenn kontinuierlich beschichtet werden soll. Wird bei 180 Volt bis 350 Volt gearbeitet, so wird die entstehende Beschichtung, je nach Behandlungszeit, Dicken zwischen etwa 8 Mikron und 50 Mikron aufweisen. Wird hingegen bei niedriger Spannung gearbeitet, so entstehen, je nach Beschichtungszeit, Schichtdicken bis zu etwa 5 Mikron.

Wird die Spannung während des Beschichtungsvorganges hochgeregelt, so kann nur diskontinuierlich gearbeitet werden. Die Dicke der so erhaltenen Beschichtung hängt wieder von der Beschichtungszeit und der Höhe der, Spannung bis zu der hinauf ge regelt wird, ab.

Die angewandte Stromdichte beeinflußt die erhaltenen Schichten bezüglich ihrer Dicke, Porosität, Haftfestigkeit und Gleichmäßigkeit , und zwar.wird die Beschichtung umso dicker und poröser, je höher die Stromdichte ist, wobei gleichzeitig Haftfestigkeit und Gleichmäßigkeit abnehmen.

Der Elektrodenabstand spielt nur bei der Herstellung einer Beschichtung von hoher Porosität, Gleichmäßigkeit und Feinheit eine Rolle, wo dieser Abstand gering sein soll, dabei soll das Kathoden-

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Anoden- Verhältnis vorzugsweise eins oder mehr betragen.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Aluminiumoxydoberflächen zeichnen sich durch eine Reihe von hervorragenden Eigenschaften aus:

Sie sind gegen alkalische Medien und kaltes Wasser weitgehend beständig, jedoch nicht gegen Mineralsäuren und kochendes Wasser und werden von organischen Lösungsmitteln nicht angegriffen. In den Schichten konnte kein Silikatgehalt nachgewiesen werden. Die Schichten weisen ferner elektrische Isolationswirkung auf, die Je nach der Schichtdicke bis zu 500 Volt beträgt. Die Schichten, welche bereits bei Stärken von wenigen Mikron aufwärts ein weißes Aussehen haben, zeiahnen sich durch eine hervorragende Haftfestigkeit aus. Ferner sind diese Schichten porös und zeigen daher eine hohe Saugfähigkeit. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich sehr dünne Schichten, die praktisch nicht mehr meßbar sind, bis zu Schichten mit einer Dicke von etwa 50 Mikron erzielen.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet daher, Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen für die verschiedensten Verwendungszwecke einzusetzen. So werden beispielsweise für Offsetdruckplatten beschichtete Aluminiumplatten verwendet, wobei es sich hiebei um eine Speziallegierung handelt. Die heute üblichen Verfahren zur Herstellung solcher Offsetdruckplatten verwenden mehrstufige Verfahren in sauren Bädern. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es eine äußerlich sehr ähnliche Beschichtung, die eine Dicke von 6-8 Mikron hat, in einem allenfalls zweistufigen Verfahren herzustellen, wobei die erste Stufe eventuell eine . Reinigung ist.

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Für die Herstellung von Offsetdruckplatten führt das sehr langsame Hochregeln der Spannung bei Badtemperaturen von vorzugsweise 45 C bis 50 C zu den besten Ergebnissen.

Für die Beschichtung von Aluminiumblechen bzw. Aluminiumfolien, welche sich· für Verklebungen besonders gut eignen, hat sich das Hochregeln der Spannung, vorzugsweise bis etwa 100 Volt bis 150 Volt, gut bewährt. Vorzugsweise beträgt die Dicke der Beschichtung bis etwa 2 Mikron.

Der Vorteil des Verfahrens liegt nicht nur in den wesentlich geringen K₀ sten für das Elektrolyt-Bad und der längeren Lebensdauer, verglichen mit einem Ch rom schv\efel sau rebad, sondern auch in der ungefährlichen Vorgangsweise bei der Herstellung solcher Bäder, wie auch in der Problemlosigkeit ihrer Vernichtung. Es treten daher keine Abwasserprobleme auf. Weiters hat sich auch gezeigt, daß bei einer Stromdichte

2 2

von 0,5 A/dm bis 3 A/dm ausreichend schnell gute Schichten erzeugt werden. Je nach der Größe der Werkstücke und der Leistungsfähigkeit der Stromquelle wird ein Arbeitszyklus von 0,5 - 10 Minuten, vorzugsweise 0,5 - 5 Minuten, erreicht., ι Daraus ersieht man, daß ein weiterer Vorteil in der wesentlich größeren Produktionsgeschwindigkeit und damit in der Kapazität solcher Anlagen liegt.

Die nach diesem Verfahren beschichteten Aluminiumgegenstände wurden nach den heute üblichen Prüfverfahren getestet. Es zeigt > sich hiebei, daß die Qualität der Verklebung den nach dem chemischen Verfahren (Pickling-Beizverfahren) oxydierten Blechen überlegen ist. Es wurde festgestellt, daß die nach dem erfindungsgemäßen V erfahren behandelten Gegenstände eine größere Lagerfähigkeit - mindestens 3 Wochen - besitzen, als nach dem Pickling-

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Beizverfahren hergestellten, die üblicherweise innerhalb von 24 Stunden, maximal innerhalb von 48 Stunden verarbeitet werden müssen.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es daher möglich geworden, Bleche bzw. Folien für Verklebungszwecke in Rollenware zu liefern. Ein weiterer Qroßer Vorteil besteht darin, daß zur Erzielung von verklebbaren Schichten nach dem erfindungsga mäßen Verfahren eine Behandlungsdauer von 1 - 3 Minuten die optimalen Ergebnisse bringt, während beim Pickling - Beizverfahren die Behandlungszeit für eine optimale Qualität etwa 30 Minuten beträgt.

Die so hergestellten Aluminiumfolien bzw. Aluminiumbleche sind wegen ihrer ausgezeichneten Verklebbarkeit in der Ski-, Flugzeugindustrie sowie im Containerbau und auf allen Gebieten, wo Sandwich- bzw. Verbundelemente aus Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen, gegebenenfalls in Verbindung mit Kunststoff und Papier, zu verwenden.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beschichtete Aluminiumfolien oder mit einer Aluminiumoberfläche versehenen Kunststofffolien eignen sich wegen ihrer großen spezifischen Oberfläche hervorragend zum Bau von Kondensatoren, insbesondere von Trocken- oder Elektrolytkondensatoren.

Das erfindungsgemäße Verfahren soll in nachstehender« Beispielen erläutert warden, ohne es darauf zu beschränken.

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Beispiel 1

In einem Kunststoffbehälter von 4 Liter Inhalt wurde ein Elektrolytbad folgender Zusammensetzung eingebracht.

240 g Natronwasserglas ( 34 % )

40 g Äthylenglykol

40 g Natriumtartrat
3700 g Wasser

Als Kathode wurde ein Stahlblech von 5x10 cm und als Anode ein Aluminiumblech 5x10 cm und 0,3 mm Dicke verwendet. Die Badtemperatur betrug 25 C und es wurde mit einer Gleichspannung bis zu 150 Volt gearbeilet. Hiebei wurde die Spannung innerhalb einer Minute von 0 Volt beginnend auf 150 Volt gesteigert und anschließend bei dieser Spannung noch eine weitere Minute beschichtet. Auf Grund der Ausbildung einer Oxydschicht nimmt der Strom ab. Während des Hinaufregeins der Spannung

. 2

konnte die Stromdichte von etwa 3 A/ dm gehalten werden.

Nach der Beschichtung wurde das Aluminiumblech aus dem Bad genommen! mit Wasser gewaschen, sodann mit destilierten Wasser gewaschen und anschließend mit Azeton abgespült und getrocknet. Es ergab sich eine glasklare, helle Schicht, die optisch keine Porenstruktur erkennen ließ. Auf diese beschichtete Aluminiumfolie wurde mittels einer Schablone Silberlack aufgesprüht, so-

2
daß sich eine Fläche von 1 cm ergab. Die Silberlackschicht wi de mit einem Kupferdraht kont aktiert und der so hergestellte Prüfkondensator gemessen. Dte Ka
der Verlustfaktor betrug etwa 30.10

Prüfkondensator gemessen. Dte Kapazität betrug 20.000 pf und

-3 _m

Beispiel 2

Die Versuchsanordnung war die gleiche wie in Beispiel 1 . Es

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wurde folgende Elektrolytzusammensetzung verwendet: 40 g Phenol ( 98 % )

40 g Natronlauge

40 g Natriumtartrat
480 g Natronwasserglas ( 34 % )
3400 g Wasser

Die Gleichspannung wurde wieder von 0 beginnend innerhalb einer Minute auf 260 Volt hochgeregelt. Bei dieser Badzusammensetzung betrug die Durchbruchsspannung der Schicht im Elektrolytbad 280 Volt. Die so erzielte Schicht hat ein homogenes Aussehen und zeigte ein Isolationsvermögen von 380 Volt Wechsel spannung.

Beispiel 3

Die Versuchsanordnung war die gleiche wie in Beispiel 1 . Der Elektrolyt hatte folgende Zusammensetzung! 120 g 1,2 Propandiol
40 g Natronlauge
40 g Kaliumtartrat
250 g Kaliwasserglas
3600 g Wasser

Es wurde eine Beschichtung bei steigender Spannung und verschiedenen Zeiten durchgeführt. Die Kapazität der daraus hergestellten Kondensatoren ist in Tabelle 1 zusammengefaßt, und zwar als Funktion der Spannung, Beschichtungszeit und Temperatur des Bades.

Wie man aus nachstehender Tabelle ersieht ist eine längere Beschichtungszeit als 8-10 Minuten nicht vorteilhaft. Auch eine

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höhere Spannung als 150 Volt bringt keine Verbesserung der Ergebnisse. Der Verlustfaktor betrug in allen Fällen etwa 30.10~³ %.

	Spannung	Tabelle 1	Kapazität pro cm	Temperatur
Probe	260 V	Zeit min.	20.000 pf	25° C
1	200 V	0,5	28.000 pf	25° C
2	180 V	3	30.000 pf	25° C
3	150 V	6	35.000 pf	25° G
4	120 V	8	38.000 pf	25° C
5	100 V	10	33.000 pf	25° C
6		12
Beispiel 4

Die Versuchsanordnung war wieder die gleiche wie in Beispiel 1 . Der Elektrolyt hatte folgende Zusammense tzung:

40 g Natriurnkaliumtartrat

40 g Natronlauge

180 g Natronwasserglas ( 34 % )

240 g Kaliwasserglas (25 %)
3500 g Wasser

Es wurde eine harte Aluminiumfolie ( 99,5 % Aluminiumgehalt ) von 100 Mikron Dicke beschichtet. Hiebei wurde die Spannung von 0 beginnend innerhalb von 2 Minuten auf 200 Volt hinaufgeregelt und anschließend 8 Minuten bei 200 Volt zu Ende beschichtet.

Die so erhaltende Schicht wurde nach dem Waschen und Trocknen mit einem Lack auf Basis Polyinylchloid lackiert und eine

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Minute bei 130 C getrocknet. Die Haftfestigkeit des Lackes war ausgezeichnet und es zeigte sich, daß gegenüber unbehandelten Aluminium eine sehr große Verbesserung der Haft festigkeit erzielt wurde. Auch nach 240 Stunden Wasserlagerung konnte kein Haftverlust festgestellt werden.

Beispiel 5

Die Versuchsanordnung war wieder die gleiche wie in Beispiel 1 . Der Elektrolyt hatte folgende Zusammensetzung:

200 g Polyäthylenglyko! 400
40 g Natronlauge

120 g Natriumkaliumtartrat

480 g Natronwasserglas
3200 g Wasser

Es wurden Aluminiunnstreifen von 10 cm l_änge und 2 cm Breite und einer Dicke von 1 mm beschichtet. Es handelte sich hiebei um eine Aluminiumlegierung, wobei die Hauptlegierungsbestandteüe zink, Magnesium oder Silizium waren. Die Beschichtung erfolgte bei einer Spannung von 100 Volt 2 Minuten lang. Die Aluminiumstreifen wurden vor dem Beschichtungsvorgang mit einem Entfettungsmitte! behandelt, anschließend mit Wasser gespült und mit Azeton abgespült.

EEs hat sich gezeigt, caß diese Vorbehandlung zu den besten Ergebnissen führi_s wobei an Stelle von Azeton Trichloräthyien oder andere für die Entfettung üblicherweise verwendeten , chlorierten. Kohlenwasserstoffe bestens geeignet sind.

Die beschichteten Aluminiumstreifen wurden anschließend mit

2 ο

te Fläche 2 cm betrug. Die Verklebung wurde bei 140 C,

einem Phenolharzkleber In der Weise verklebt, daß die verkleb·

Die Verklebung

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10 kp/pro Cm₁ 8 Minuten lang durchgeführt und die verklebten Flächen 24 Stunden bei Raumtemperatur gelagert. Die anschließende Prüfung der Zugfestigkeit zeigte, daß das erfinduhgsgemäße Verfahren Verklebungswerte erreicht, die besser sind₍ als die nach den heute üblichen Verfahren erzielten Spitzenwerte. So betrug vergleichsweise die Zugfestigkeit der nach dem

2 erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Prüflinge 250 kp/pro cm während die Spitzenwerte der nach heute üblichen Verfahren hergestellten Prüflinge( Picklingbeizverfahren ) bei maximal 200 kp/

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pro cm liegen.

Beispiel 6

Durch Verdünnung einer etwa 34 %igen Natron-Wasserglaslösung auf 8 % mit normalen Leitungswasser und Zugabe von 5 % Triethanolamin wird das Elektrolyt-Bad hergestellt. Diese Elektrolytlösung wird in einen Plastikbehälter von 10 Liter Inhalt eingefüllt. Als Kathode dient ein Stahlblech von 10 χ 20 cm. Dieses wird in den Behälter an einer Seite eingehängt und mit dem negativen Pol der Gleichstromquelle verbunden. Der positive Pol der Gleichstromquelle wird mit dem zu behandelten Alu-Blech verbunden und dieses in das Bad eingetaucht. Das Bad wird mit einem Rührer in starker* Turbulenz gehalten. Sodann wird eine Gleichspannung von einigen Volt angelegt und bei konstanter Stromstärke hochgeregelt. Bei einer Stromdichte

von 3 A/dm erreicht man nach 30 Sekunden eine Spannung von 180-200 Volt. Da ein weiteres Erhöhen der Spannung zu Funkendurchschlag führt, wird bei einer Spannung von 180-2 00 Volt der Vorgang abgebrochen. Bei Erreichen dieser Spannung läßt man daher den Strom absinken, bis auf eine Stromdichte von 0,1 A/dm und schaltet nach Erreichen dieser Stromdichte die Gleichstromquelle _ab# Anschließend wird

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das Alu-Blech aus dem Bad genommen, mit Wasser abgespült und getrocknet. Die Trocknung erfolgt üblicherweise in einem Luftstrom, der entweder heiß oder kalt gehalten wird. Die trockenen Alu-Bleche können sofort verklebt werden. Eine weitere Nachbehandlung ist nicht nötig. Zu diesem Zweck werden 2 Alu-Bleche auf je einer Seite mit einem Epoxykleber der Type AW 136 der Firma Ciba satt gestrichen und bei einer Tempera-

o /2

tür von 130 C bei einem Druck von 10 kp/cm verpresst. Die Presszeit beträgt 10 Minuten. Danach wird die Temperatur langsam

/2 ο

unter Aufrechterhaltung des Druckes von 10 kp/cm auf 40 C abgesenkt. Die erkalteten Presslinge werden nun einer Festigkeitsprüfung unterzogen. Zu diesem Zwecke werden Schälversuche gemacht, wobei die Kraft gemessen wird, die notwendig ist, die beiden Alu-Bleche voneinander abzuschälen. Die Beurteilung der Prüfergebnisse erfolgt einerseits aufgrund der Schälkräfte, andererseits aufgrund der abgeschälten Oberfläche. Bei einwandfreien Verklebungen darf sich der Kleber nicht von der Alu-Oberfläche lösen. Somit muß die Haftfestigkeit des Klebers an der Alu-Oberfläche größer sein, als die Reißfestigkeit des Klebermaterials. Bei den in Beispiel 1 hergestellten AIu-Proben zeigt sich beim Schältest ein gutes Ergebnis, nur etwa 15 % der Alu-Oxydschicht zeigte eine geringere Haftung als die Reißfestigkeit des Klebers.

Beispiel 7

Es wird eine Elektrolyt-Lösung, wie in Beispiel 6) jedoch mit einem Zusatz von 7 % Triäthanolamin, hergestellt und in analoger Weise Aluminium-Bleche'von 0,5 mm Stärke und den Abmessungen von 10 χ 20 cm anodisch oxydiert. Die oxydierten Bleche wurden gewaschen und getrocknet und mit einem Epoxyharz-

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Weber der Type AW 106 der Firma Ciba verklebt, wobei als Zwischenlage zwischen den beiden Alu-Blechen ein Gummiband verwendet wurde, Bei den Schäl versuchen ergaben sich sehr gute, gleichmäßige Werte für die Reißfestigkeit, wobei es zu keiner Ablösung des Klebers von der Alu-Oxydoberfiäche mehr kam. In diesem Fall wurde das Gummiband auseinandergezogen, sodaß auf beiden Alu-Blechen gleichmäßig eine Gummioberfläche vorhanden war.

Beispiel 8

Die Elektrolyt-Lösung wurde durch Verdünnung einer 30 %igen Wasserglaslösung auf θ % unter Zugabe von 7 % Monoäthanolamin hergestellt. In einem Behälter von 30 Liter, der aus Stahlblech gerfertigt wurde und gleichzeitig auch als Kathode diente, wurden 6 Stück Alu-Bleche vom Ausmaß 10 χ 30 cm anodisch oxydiert.

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Die Stromdichte betrug 1,5 A/dm . Nach 2 Minuten wurde die Spannung von 180 Volt erreicht und nach Abschaltung des Stromes die Bleche aus dem Behälter genommen, anschließend mit Wasser gewaschen und getrocknet. Die Verklebungen wurden mit einem Epoxydkleber der Type AW 136 der Firma Ciba vorgenommen, wobei zwischen den beiden Alu-Blechen jeweils eine Gummifolie mitverklebt wurde. Die anschließende Prüfung zeigte besonders gute Ergebnisse. Nach dem Abschälen zeigten beide Alu-Bleche eine einwandfreie Gummioberfläche. Die Reißfestigkeit zeigte einen sehr gleichmäßigen Kurvenverlauf.

Beispiel 9

Es wurde in einem Behälter aus Kunststoff mit den Maßen 150 mm

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Breite, Π OO mm Höhe und Π OO mm Länge ein Elektrolyt mit folgenden Zusammensetzungen eingebracht: 45 kg Natronwassergias ( 34 % )
10,5 kg Monoäthanoiamin

1,5 kg Natriumkaliumtartrat
1 1 0 Liter Wasser

Als Kathode wurde ein Stahlblech von 1 mm Dicke und 80 χ 100 cm verwendet. Das zu beschichtende Aluminium hatte eine Dicke von 0,3 mm, 975 mm Länge, 755 mm Breite . Mit Hilfe von 3 Saugelektroden mit einen Durchmesser von 10 cm wurde die Anode mit dem Aluminiumblech kontaktiert, anschließend in den Behälter eingetaucht und mittels Impulsstrom aus einen thyristorgesteuerten Gleichrichter 30 Minuten beschichtet. Hiebei wurde die Spannung von 0 beginnend bei einer Stromdichte von 300A/ pro m* bis auf 220 Voll hochgeregelt. Dieser \/fc>rgang dauerte etwa 15 Minuten» Anschließend wurde weitere 15 Minuten bei 220 Volt die Beschichtung zu Ende geführt.

Da die besten Ergebnisse bei einer Badtemperatur von 45 C bis 50 C erziel! werden, war es daher notwendig_; vor der Beschichtung das Bad auf 45 C aufzuheizen. Dies erfolgte durch große elektrische Tauchsieder. Um das Bad auf dieser Temperatur auch während des Beschichfungsvorganges zu halten, wurde die Badfiüssigkeit während des Beschichiungsvorgariges mit einer Umwälzpumpe über einen Wärmeausstauscher gekühlt. Damit konnte die Temperatur des Bades zwischen 45" C und 50 C während der Beschichtung konstant gehalten werden» Nach 30 Minuten war wie vorstehend erwähnt die Beschichtung beendet^ Die Platte wurde aus dein Bad gehoben, die Sauge!ektroden abgeschaltet und anschließend mit Wasser die Schicht gewaschen.

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Um eine rasche Trocknung zu erzielen, wurde die Schicht mit Azeton abgespült und an der Luft getrocknet. Die nachfolgenden Drückversuche zeigten, daß die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Schicht für Offsetdruckplatten besonders gut geeignet ist. Die Druckversuche wurden mit einen Vierfarbendruck durchgeführt, wobei sich herausstellte, daß die Schicht ein ausgezeichnetes Auflösungsvermögen, eine sehr große Druckbeständigkeit, eine hervorragende Wasserführung besaß, sodaß ein sehr einfaches und angenehmes Arbeiten möglich war . Ein weiterer Vorteil der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Schicht ist die wesentlich hellere , weißgraue Farbe derselben, wodurch ein besserer Kontrast beim Kopieren vorliegt.

Beispiel 10

Es wurde in einem Kunststoffbehälter mit den Maßen von 20 χ 20 cm und 110 cm Höhe ein Elektrolyt folgender Zusammensetzung eingebracht.
, 46 kg Natronwasserglas ( 34 % )
3 46 ^k9 Kaliwasserglas ( 25 % )
1,6 Kg Triglykol
30 Kg Wasser

Als Kathode diente ein Stahlblech von 100 cm Länge, 15 cm Breite und 1mm Dicke. Das zu beschichtende Aluminiumblech bestand aus 99,5 % Aluminium, war 100 cm lang, 10 cm breit und 1 mm dick. Die Beschichtung erfolgte in der Weise, daß das Aluminiumblech bei einer Spannung von 300 Volt langsam in das Bad eingetaucht wurde. Hiebei bildete sich bei heftiger

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Punkenentwicklung bzw. Funkendurchschlag zwischen Metalloberfläche und Elektrolyt augenblicklich eine weiße Schicht, wobei durch die damit verbundene Isolationswirkung der sich ausbildenden Schicht, die Funkenbildung bzw. der Funkendurchschlag zwischen Elektrodenoberfläche und Elektrolytsehr bald abnimmt und auf ein Maß zurückgeht, wo nur mehr ganz kleine Funken sichtbar sind. Die Eintauchgeschwindigkeit wird in den meisten Fällen so groß gehalten, daß eine Stromdichte von etwa

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3A/dm bis 5 A/dm erreicht wird. Die Eintauchgeschwindigkeit ist daher in erster Linie voti der Leistungsfähigkeit des Gleichrichters und der Dicke des zu beschichtenden Aiuminiumgegenstandes abhängig. Um eine porenarme Schicht zu erzielen, wurde der Eintauchvorgang einmal bei 320 Volt und anschließend bei 350 Volt wiederholt. Anschließend wurde die beschichtete Elektrode mit Wasser gewaschen, mit Azeton abgespült und an der Luft getrocknet. Die Prüfung der Spannungsfestigkeit dieser Schicht ergab eine Isolationswirkung bis zu 500 Volt Wechselspannung.

Beispiel 1 1

Es wird eine 34 %ige Wasserglaslösung mit entsalztem Wasser auf 5 % verdünnt. Als Komplexbildner werden 4 % Monoäthanolamin und 1 % Natriumfluorid zugegeben. Das Volumen der Lösung beträgt 5 Liter, Beschichtet werden Aluminiumfolien von 0,2 mm Dicke und 50 mm Breite. Ein 20 cm langes Folienstück wird bei einer Spannung von 22 0 Volt langsam in die Lösung eingetaucht. Das Eintauchen erfoigt mit einer solchen Geschwindigkeit, daß die Stromdichte einen Wert von 5 A nicht übersteigt. Nach 15 Sekunden ist die ganze Folie in das Bad eingeführt. Anschließend wird die

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Folie herausgenommem und der Beschichtungsvorgang bei einer Spannung von 250 Volt wiederholt. Hiebet wi.rd die ΕΞΪη-iauchgeschwindigkeit wieder so gewählt, daß man eine Stromstärke von etwa 5 A erhält. Nachdem der zweite Beschichtungsvorgang abgeschlossen ist, wird die Folie aus dem Bad herausgenommen, mit Wasser gewaschen und anschließend getrocknet. Nach dieser Behandlung Ist die Folie von einer gleichmäßigen, Weißen Schicht überzogen, die eine ausgezeichnete Haftung aufweist und für dekorative Zwecke, wie beispielsweise als Tapete, sehr gut geeignet ist.

Beispiel 12

Wie im' vorhergehenden Beispiel wird unter Verwendung von entsalztem Wasser eine Elektrolytlösung, welche 1 % Natriumvvasserglas, 5 % Triethanolamin, 1 % Melhylpiridin und 20 % Azetonitril enthält, hergestellt. In dieser Lösung wird eine AIu-.miniumfolie von 0,1 mm Dicke, 50 mm Breite und 20 cm Länge unier einer Spannung von 180 Volt langsam eingetaucht. Die Eintauchgeschwindigkeit wird so gewählt, daß eine Stromstärke von etwa 3 A nicht überschritten wird. Nach einer halben Minute ist der E.intauchvorgang zu Ende. Dieser Vorgang wird bei 220 Volt und ,2 5.0 Volt wiederholt, wobei ebenfalls bei einer Stromstärke von nicht über 3 A beschichtet wird. Nach dem dritten Eintauchvorgang wird die Folie mit entsalztem Wasser gewaschen und anschließend getrocknet. Die Schichtdicke betrug 35 Mikron und zeigte eine Spannungsfestigkeit von etwa 400 Volt Wechselspannung. Aus dor so enthaltenen Folie werden Streifen geschnitten, mit den Ausmaßen von '2,0 χ 50 mm und zwei solcher

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Stücke unter Zwischenlegung eines Papiervlieses, welches mit einem Borsäureelektrolyten getränkt wurde, aufeinandergelegt und mittels einer RC -Brücke die Kapazität bestimmt. Die

gemessenen Kapazitäten betrugen 1500 pf/cm , was einem relativ hohen Wert für derartige Produkte entspricht.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

.J Verfahren zur Beschichtung von Gegenständen, die zur Gänze oder teilweise aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die zu beschichtenden Gegenstände in einem Elektrolytbad, das mindestens ein in der Elektrolytflüssigkeit lösliches, alkalisches Silikat sowie mindestens
einen organischen Komplexbildner enthält, unter Verwendung
von Gleich-, Wechsel- oder Impulsstrom einer anodischen
Oxydation unterworfen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Eleklrolytflüssigkeit Wasser oder Gemische von Wasser mit organischen Lösungsmitteln verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als alkalisches Silikat Alkalimetallsilikate verwendet.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als organische Komplexbildner primäre, sekundäre oder tertiäre
Amine verwendet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
primären, sekundären oder tertiären Amine wasserlöslich sind.

6. Verfahren nach Anspruch 5, 'dadurch gekennzeichnet, daß man Alkanolamine, vorzugsweise Äthanolamine, insbesondere Mono-,

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Di-, Triethanolamin verwendet.

Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß man wasserlösliche Salze organischer Carbonsäuren, die gegebenenfalls Mehrfachbindungen enthalten, Salze substituierter Carbonsäuren, Aminosäuren, substituierter Aminosäuren, Sulfonsäuren, substituierter Sulfonsäuren, ein- oder mehrwertige, gegebenenfalls substituierter Phenole, wasserlösliche, mehrwertige, gegebenenfalls substituierte Alkohole einzeln oder zu mehreren, gegebenenfalls in Mischung mit Alkanolaminen verwendet.

Verfahren nach Anspruch 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Komplexbildner 2- Aminpropanol, 3-Dimethyl-2-aminoäthanol, Salze der Äthylendiamihotetraessigsäure, Salze der Cyklohexandiamino 1 ,2-tetraessigsäure, Salze der Nitrilotriessigsäure, Pyridin 2,6-dicarbonsäure, 2-Pyridilhydrazin, Pyridin-3-sulfonsäure, Pyrrolidon, Pyrrol-2-carbonsäure, Pyrimidin, eingesetzt werden.

Verfahren nach Anspruch 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Komplexbildner wasserlösliche Salze von Glycin, Alanin, Glutaminsäure, Tryptophan, Methionin, Tyrosin, 3-Bromtyrosin, Asparaginsäure, Oxylysin, Oxyprolin, verwendet werden.

Verfahren nach Anspruch 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Komplexbildner wasserlösliche Salze der Maleinsäure, Fumar säure, Acrylsäure, Metacrylsäure, Pyromellithsäure, Zitronensäure, Weinsäure, Aconitsäure, Zimtsäure, verwendet werden.

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Π, Verfahren nach Anspruch 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Komplexbildner wasserlösliche Salze der Benzol suj fonsäure, Toluolsulfonsäure, l—igninsulfonsäure verwendet werden.

12. Verfahren nach Anspruch 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Komplexbildner Phenol, Kresol, Resorcin, 2,4,6, Trinitro resorcin, Phloroglucin, Pyrogallol, verwendet werden,

13. Verfahren nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß als Komplexbildner Äthylen-, Propylen-., Polypropylenglykol, Glyzerin, NitropropandioJ, verwendet werden.

j4_# Verfahren nach Anspruch 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß mit Gleichstrom oder Impulsstrom gearbeitet wird.

15. Verfahren nach Anspruch 1 - 13, dadurch gekennzeichnet, daß mit Gleichstrom, dem ein Wechselstrom überlagert ist, gearbeitet wird.

16. Verfahren nach Anspruch 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß • mit Wechselstrom gearbeitet wird,

17. Verfahren nach Anspruch 1 - 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration an wasserlöslichen ν Silikaten in dem Elektrolytbad 0,1 % - 15 %, vorzugsweise 5 % - 9 % beträgt,

18. Verfahren nach Anspruch 1 - 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration an Komplexbildnern 0,1 % - 40 %, vorzugsweise 1 Te - 12 % beträgt.

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19. Verfahren nach Anspruch 1 - 18, dadurch gekennzeichnet, daß

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die Temperatur der Bäder 0 C - 95 C, vorzugsweise 40 C-

70 C beträgt.

20, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Elektrolytbad, das 7 % ~ 10 % Natriumsilikat und 7 % - 9 % Monoäthanoiamin enthält, beschichtet wird.

. Verfahren nach Anspruch 1 - 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschichtung Aluminiumlegierungen unterworfen werden, die mindestens 5 % Aluminium enthalten.

22. Verfahren nach Anspruch 1 -21, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschichtung Kunststoff- oder Papierfolien unterworfen werden, die eine Oberfläche aus Aluminium bzw. aus einer Aluminiumlegierung besitzen.

23. Verfahren nach Anspruch 1-22, dadurch gekennzeichnet, daß man die Beschichtung bei konstanter Spannung durchführt.

24. Verfahren nach Anspruch 1 - 22, dadurch gekennzeichnet, daß während der Beschichtung die Spannung bis zum Durchschlag erhöht wird.

25. Verfahren nach Anspruch 1 - 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschichtungsvorgang wiederholt wird.

26. ^Verfah«"en nach Anspruch 1-25, dadurch gekennzeichnet, daß Stromdichten zwischen 0,5 A/dm² und 3A/dm² gehalten werden.

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27. Verfahren nach Anspruch 1 - 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Beschichtung 0,1 - 30 Minuten, vorzugsweise o,5 - 5 Minuten beträgt.

28. Beschichtete Gegenstände, die zur Gänze oder teilweise aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß sie nach einem oder mehreren der Absprüche 1 - 27 hergestellt werden.

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