DE2263038A1

DE2263038A1 - Verfahren zum beschichten von aluminiumsubstraten

Info

Publication number: DE2263038A1
Application number: DE2263038A
Authority: DE
Inventors: Yasuo Aoshima; Teruo Asahina; Isao Hayashi; Katsushige Ikeda; Takashi Kato; Nubuo Minagawa; Toshihiro Nagano; Matsuo Suzuki; Shozo Suzuki; Toshiro Takahashi
Original assignee: Riken Light Metal Industry Co Ltd; Kuboko Paint Co Ltd
Current assignee: Riken Light Metal Industry Co Ltd; Kuboko Paint Co Ltd
Priority date: 1971-12-25
Filing date: 1972-12-22
Publication date: 1973-06-28
Also published as: US3876453A; AT329713B; DE2263038B2; ATA1105672A; CH587354A5; DE2263038C3

Description

Verfahren zum Beschichten von Aluminiumsubstraten

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten von Aluminium oder einer Legierung auf Aluminiumbasis, hiernach Aluminiumsubstrat genannt, insbesondere ein Verfahren zum Auftragen von Farben und Lacken auf Aluminiumsubstraten. Speziell betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Harzschichten mit grosser Haftfestigkeit auf den Aluminiumsub-■ straten, wobei das Aluminiumsubstrat stets in Gegenwart von Wasser und bei erhöhten Temperaturen behandelt wird, wie sie auch bei der Vorbehandlung angewendet wurden, um eine für die

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Beschichtung feste Boehmitschicht schnell zu bilden.

Aluminium, Aluminiumlegierungen sowie die verschiedensten aluminiumhaltigen Materialien, die im Rahmen dieser Beschreibung kurz als Aluminiumsubstrate bezeichnet werden, sind im Schiffbau, Flugzeugbau und in verwandten Gebieten aufgrund ihrer spezifischen Eigenschaften bereits viel eingesetzt worden. In der Regel werden solche Aluminiumsubstrate zur Oberflächenveredelung der anodischen Oxidation in Schwefelsäurebädern ausgesetzt. Dabei bilden sich poröse Oxidfilme, die in einer Nachbehandlung mit kochendem Wasser oder Überspanntem Wasserdampf geschlossen werden. Bei dieser Behandlung werden jedoch die Poren in den durch die anodische Oxidation gebildeten oxidischen Schichten nicht vollständig geschlossen. Die verbleibenden Poren reichen dabei aus, um das unter dieser Schutzschicht liegende Aluminiumsubstrat der Korrosion auszusetzen.

Weiterhin ist zur Veredelung von Aluminiumsubstratoberflächen bereits vorgeschlagen worden, die Aluminiumsubstrate in eine Lösung aus Natriumcarbonat und Natriumchromat zu tauchen, jedoch weisen die so erhaltenen Uberzugsschichten nur eine geringe Härte und dementsprechend in der Praxis einen nur geringen Korrosionsschutz auf.

Aufgrund der vorstehend beschriebenen Nachteile der so hergestellten Schutzschichten ging man dazu Über, die Aluminiumsubstrate zunächst mit solchen Schutzschichten zu überziehen und diese dann mit einem Lack- oder Farbüberzug zu versehen, wobei die Farbe aufgespritzt, durch Tauchen oder elektrostatisch aufgebracht wurde.

Es kann Jedoch nicht als wirtschaftlich angesehen werden, wenn man die Schichten, die eigentlich aLs Schutzschicht für das Alum in iumsuba trat gedacht waren, als Grundschicht für ui.no

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danach aufzubringende Farbe bzw. für eine danach aufzubringende Beschichtung ansieht· Darüber hinaus bringen diese zunächst aufgebrachten Schutzschichten hinsichtlich der Haftfestigkeit des anschliessend aufgebrachten Beschichtungsfilms auf diesen Schutzschichten erhebliche Nachteile mit siehe Die Verbundfestigkeit der auf diese Weise erhaltenen Verbündbeschichtungen aus oxidativer Schutzschicht und danach aufgetragener Beschichtung aus organischem Material sind bisher nicht zufriedenstellend gewesen,

Aufgabe der Erfindung ist es dementsprechend, Aluminiumsubstrate unter Vermeidung der vorstehend geschilderten Nachteile so zu schützen und zu veredeln, dass weder die vorstehend beschriebenen wirtschaftlichen Nachteile der Herstellungsverfahren noch die nicht zufriedenstellenden Eigenschaften der erhaltenen VerbundbeSchichtungen in Kauf genommen werden müssen, und ein Verfahren anzugeben, nach dem ein beschichtetes Aluminiumsubstrat mit hervorragenden Eigenschaften auf einfache und wirtschaftliche Weise erhalten werden kann, wobei insbesondere eine optimale Basisschicht für die auf das Aluminiumsubstrat aufzubringende Beschichtung geschaffen werden soll.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass man

(1) auf dem Aluminiumsubstrat durch Erhitzen auf Temperaturen über 75 '
erzeugt,

über 75 ⁰C in Gegenwart von Wasser eine Boehmitschicht

(2) dass man das so behandelte Substrat in ein Bad mit einem wasserlöslichen, thermisch härtbarem Harz und einem organischen Amin mit einer Temperatur von 40 - 60 ⁰C taucht und wieder herauszieht und

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(3) dass man das so überzogene Aluminiumsubstrat,solange die Beschichtung noch Wasser und organisches AmIn enthält, auf 150 - 210 ⁰C erhitzt und so die Beschichtung härtet und sintert und gleichzeitig die Bildung der Boehmitschicht abschliesst, die als Basisschicht für die Beschichtung dient.

Der wesentliche Vorteil des vorgeschlagenen Verfahrens liegt vor allem darin, dass die für die Bildung der Basisschicht erforderlichen Mittel und Prozessparameter so weit wie nur irgend möglich mit den entsprechenden Mitteln und Prozessparametern für den Auftrag des BeSchichtungsmaterials ver-r gleichbar sind.

Es ist zwar an sich durchaus bekannt, dass beim Eintauchen von entfettetem und gewaschenem Aluminium in Wasser bei Temperaturen über 75 ⁰C auf dem Aluminiumsubstrat Boehmitschichten erhalten werden können. Auch war es bereits bekannt, dass dabei die Bildung der Boehmitschicht in Gegenwart organischer Amine gefördert wird.

Das Wesen der Erfindung liegt aber in der Kombination dieser an sich bekannten Bildung einer Boehmitschicht auf Aluminiumsubstraten mit dem Eintauchen solcher vorbehandelter Aluminiumsubstrate in wasserlösliche thermisch aushärtbare Harze oder Farben, wobei dieser Tauchvorgang nur kurzzeitig ist und die so erhaltene Überzugsschicht anschliessend gesintert und gehärtet wird. FUr die Herstellung des zu diesem Zweck erforderlichen wasserlöslichen Harzes muss das Polymerisat mit einem organischen Amin versetzt werden, wobei die Aminzugabe gleichzeitig zur Einstellung des pH-Wertes der Beschichtungsmasse dient.

Weiterhin konnte die Anmelderin feststellen, dass beim Eintauchen eines Aluminiumsubstrates in ein Bad der vorstehend

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beschriebenen Zusammensetzling, das eine Temperatur von über 40 ⁰C hat, nicht nur die Beschichtungsmasse auf das Aluminiumsubstrat aufgetragen wurde, sondern sich aufgrund der erhöhten Temperatur des Beschichtungsmaterials gleichzeitig eine Boehmit- oder Bayerit-Schicht auf dem Aluminiumsubstrat ausbildet. Beim Herausziehen des in das Bad getauchten Aluminiumsubstrates wird ausserdem durch die erhöhte Temperatur die Verdunstung des Lösungsmittels beschleunigt, so dass auf dem getauchten Stück sich schnell eine feste und rasch trocknende Überzugsschicht, beispielsweise eine Kunstharzlackschicht oder eine Farbschicht, bildet.

Auf diese Weise kann für die Bildung der Boehmitschicht auf dem Aluminiumsübstrat und für das Auftragen des vorgesehenen Beschichtungsmaterials auf das Aluminiumsubstrat durch Tauchen und das anschliessende Trocknen, Härten und gegebenenfalls Backen oder Sintern der Beschichtung die folgende Liste gemeinsamer Faktoren aufgestellt werden:

1* Gegenwart von Wasser,

2· Prozessführung unter erhöhten Temperaturen und

3. die Gegenwart von Amin sowohl bei der Boehmitschichtbildung als auclä beim Herstellen der . Beschichtungsmasse, bzw. der Lösung oder Aufschlämmung für die Beschichtung*

Das erfindungsgemässe Verfahren kombiniert auf diese Weise die vorstehend genannten Faktoren in optimaler technischer und wirtschaftlicher Weise. Dieses Verfahren zum Beschichten oder Lackieren oder Anstreichen von Aluminiumsubstrat besteht also im Eintauchen von entfettetem und gewaschenem Aluminiumsubstrat in erhitztes Wasser mit der wasserlöslichen thermisch härtbaren harzigen Beschichtungsmasse und dem organischen Amin, wobei die Beschichtungsmasse bzw. die

Farbe auf dem Aluminiumsubstrat aufgebracht wird und sich gleichzeitig dabei die Grundierungsschicht bzw· die Basisschicht für die Farbe ausbildet. Das getauchte und so beschichtete Substrat wird anschliessend thermisch ausgehärtet·

Auf der anderen Seite jedoch bedarf es zur Ausbildung einer wirklich stabilen Boehmitschicht einer Temperatur von über 75 ⁰C in Wasser oder einer wässrigen Lösung, was im Rahmen des vorstehend beschriebenen Verfahrens eine Erwärmung auch der verwendeten Beschichtungsmasse oder Farbe auf Temperaturen über 75 ⁰C zur Folge haben müsste. Bei so hohen Temperaturen beginnen jedoch die meisten Farben bereits qualitativ zu leiden. Bleibt man daher als Kompromiss bei einer Temperatur unter 75 ⁰C, so bildet sich statt der gewünschten Boehmitschicht lediglich eine Bayeritschicht aus, die als Grundierung oder Basisschicht für die aufzubringende Beschichtungsmasse oder Farbe weit weniger geeignet ist als die Boehmitschicht.

Darüber hinaus war bei den Versuchen zur Kombination des Verfahrens in ein einziges Tauchverfahren zu beachten, dass bei allen Versuchen, die Grundierungsschicht auf dem Substrat im Beschichtungstauchbad selbst herzustellen, Tauchzeiten von rd. 30 min erforderlich waren. Um unter diesen Bedingungen den in längeren Produktionsketten auftretenden sehr viel kürzeren Cycluszeiten von 5-10 min gerecht werden zu können, müssten also mehrere Tauchbäder aufgestellt werden. All diese Versuche haben immer wieder gezeigt, dass ein in einer Stufe durchgeführtes Tauchverfahren unwirtschaftlich ist.

Weiterhin konnte festgestellt werden, dass der Boehmit, der ein Aluminiumoxidhydrat ist, stark von den in den wässrigen Lösungen enthaltenen Verunreinigungen in seiner Farbe beeinflusst wird« Dieser Einfluss ist insbesondere bei der Ausbildung der Boehmitschicht spürbar· Es ist daher ausserordent-

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lieh schwierig, auf diese Weise in einem einzigen Bad Überzüge auf Aluminiumsubstraten herzustellen, die farblos sind, da unter solchen Bedingungen die Boehmitsehicht in der Regel verfärbt ist.

Die Erfindung löst daher das technische Problem, die Grundierungsschicht für die Beschichtung und die Beschichtung selbst getrennt voneinander zu bilden, ohne dabei auf die gegenseitige Ergänzung und Vervollständigung sowohl der Verfahrensstufen als auch der Qualität der erhaltenen Schichten zu verzichten, wie das nach den aus dem Stand der Technik bekannt gewordenen Verfahren bisher stets durch unbefriedigende Kompromisse erforderlich war.

Im Hinblick auf die konventionellen Verfahren der Behandlung von Aluminiumsubstratoberflächen löst die Erfindung also die folgenden allgemeinen Probleme:

1 · Sowohl die durch die anodische Oxidation gebildete Basisschicht als auch die in einer heissen wässrigen Lösung ge-r bildete Boehmitschicht sind leicht löslich und für sich nicht geeignet, eine brauchbare Grundierungsschicht für eine organische Beschichtung abzugeben.

Sä Insbesondere ist der durch anodische Oxidation gebildete Film in einer kochenden Reinigungslösung schnell ablösbar, beispielsweise in einer wässrigen Lösung von GrO-, und Phosphorsäure.

Auch die beschriebene Boehmitschicht ist relativ leicht löslich und kann in kochenden Reinigungslösungen im Verlauf von ca. 20 min abgelöst werden, ohne dass eine schwierig lösliche Boehmitschicht in nennenswerter ¥eise erhalten wird.

2. Selbst wenn in den konventionellen Verfahren als Grund-

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schicht eine Boehmitschicht gebildet wird, so sind dieser jedoch Verunreinigungen zugemischt und in der sich bildenden Boehmitschicht gebunden, wodurch diese gefärbt wird. Es ist ausserordentlich schwierig, klare und ungefärbte Boehmitschichten kommerziell herzustellen, wodurch es insbesondere praktisch ausgeschlossen ist, Aluminiumsubstrate so zu überziehen, dass die Metallfarbe des Substrates vollkommen unbeeinflusst erhalten bleibt.

3. Sowohl die durch eine anodische Oxidation gebildete Schicht als auch die vorstehend beschriebene chemisch gebildete Schicht weisen eine nur geringe mechanische Festigkeit auf. Beim Biegen des Aluminiumsubstrates brechen diese Schichten daher häufig auf oder brechen aufgrund der mangelnden Haftfähigkeit der Beschichtungen auf der Grundierungsschicht diese Beschichtungen vom Substrat ab.

4. Da die Beschichtung bzw. das Bestreichen des Aluminiumsubstrates in den konventionellen Verfahren bei Zimmertemperatur erfolgt, ist die Bildung dicker Beschichtungsfilme äusserst schwierig.

Der Hauptaspekt der Erfindung liegt also in einem Verfahren zum Beschichten, Bestreichen oder Lackieren von Aluminiumsubstraten, bei dem das Aluminiumsubstrat zunächst in Gegenwart von Wasser und eines Mittels, das die Bildung einer Boehmitschicht fördert, erhitzt wird, dass als solches Mittel zur Förderung der Ausbildung der Boehmitschicht beispielsweise ein organisches Amin oder Salpetersäure dienen, dass man dann anschliessend das auf diese Weise mit einer Boehmitschicht Überzogene Aluminiumsubstrat in eine wasserlösliche, thermisch härtbare harzige BeSchichtungsmasse taucht, die ein organisches Amin enthält und auf eine Temperatur von ca. 40 - 60 ⁰C erwärmt ist, um so die Beschichtungsmasse bzw. die Farbe auf das Aluminiumsubstrat aufzubringen, und dass

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man anschliessend das zu beschichtende Werkstück aus dem Bad hebt, die aufgebrachte Beschichtungsmasse abtropfen und/oder sich gleichmässig ausbreiten lässt und anschliessend in der Weise thermisch nachbehandelt und aushärtet, dass die auf der Oberfläche des Aluminiumsubstrates aufgebrachte Beschichtungsmasse bei der thermischen Behandlung noch Wasser und organisches Amin enthält.

Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel zur Bildung der Boehmitschicht näher beschrieben.

Ein Aluminiumwerkstück wird in herkömmlicher Weise behandelt, d.h. dass das Material entfettet und mit Wasser gewaschen wird und anschliessend geätzt, mit Wasser gewaschen, neutralisiert und noch einmal mit Wasser gewaschen wird.

Das auf diese Weise behandelte Aluminiumsubstrat wird in warmes Wasser oder in eine warme wässrige Lösung eines organischen Amins getaucht. Bei dieser Tauchung wird die Bildung einer Bayeritschicht angestrebt, um im nächsten Verarbeitungsschritt die Bildung der Boehmitschicht zu erleichtern. Dementsprechend ist bei dieser Ausführungsform die Warmwasserbehandlung ein wesentlich erforderlicher Schritt, wobei die Temperatur des warmen Wassers über 40 ⁰C liegen muss, um eine schnelle Bildung des Boehmits in der nächsten Verarbeitungsstufe sicherzustellen. Eine Temperatur Über 75 ⁰C" ist im Hinblick auf die B&yeritbildung dabei unerwünscht, da sich über diesen Temperaturen bereits die Boehmitschicht bildet.

Anschliessend wird ein organisches Amin zur Verbesserung einer effektiven Boehmitschichtbildung zugesetzt.

Über die wesentlichen Unterschiede zwischen Bayerit und Boehmit seien anschliessend noch ein paar Bemerkungen gemacht. So-

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wohl Bayerlt als auch Boehmlt sind kristalline Aluminiumoxidhydrate, die sich im wesentlichen durch ihren Kristallwasseranteil unterscheiden. Bayerit ist / AIpO,* 3H₂O und Boehmit ist 'Al₂O^H₂O. Auch sind die Strukturen des Bayerits und des Boehmlts voneinander verschieden.

Nach der Bildung der Bayeritschicht auf dem Aluminiumsubstrat in der oben beschriebenen Weise wird das Aluminiumsubstrat sofort in kochendes Wasser getaucht oder zur Bildung der Boehmitschicht mit Wasserdampf besprüht·

Die vorstehend beschriebene Ausführung hat die folgenden Vorteile:

1. Die Bayeritschicht wird auf dem Aluminiumsubstrat vorgebildet ,und anschliessend erst wird die Boehmitschicht gebildet. Auf diese Weise ist die Bildung der Boehmitschicht wesentlich erleichtert und einfacher zu bewerkstelligen als eine direkte Bildung der Boehmitschicht·

2. Wenn das Aluminiumsubstrat der Boehmitbildung unterworfen wird, beispielsweise durch Bestrahlen mit Wasserdampf, ist das Aluminiumsubstrat bereits auf eine Temperatur über 40 ⁰C vorgewärmt worden, wodurch eine homogene Boehmitbildung favorisiert wird. Es ist also durchaus bekannt, dass der Boehmit bei einer Temperatur oberhalb von 75 ⁰C gebildet wird, jedoch wird vorgezogen, dass das Alumintunsubstrat beim Aufsprühen des Wasserdampfes oder beim Tauchen im kochenden Wasser vorerwärmt worden ist, so dass die vorbeschriebene Behandlung in warmem Wasser als sehr effektive Prozessführung zu betrachten ist.

Anschliessend wird das so mit der Boehmitschicht versehene

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Aluminiumsubstrat in ein erwärmtes Bad einer wasserlöslichen thermisch härtbaren harzigen Farbe bzw. einer Harzbeschichtungsmasse getaucht. Durch diese Tauchung wird das Substrat nicht nur mit der Beschichtungsmasse beschichtet, sondern wird auch der bereits gebildete Boehmit stabilisiert.

Zu diesem Zweck wird die genannte Beschichtungsmasse auf einer erhöhten Temperatur gehalten, wobei diese Temperatur in der Regel im Bereich von 40 - 60 ⁰C liegt. Die Aufrechterhaltung einer erhöhten Temperatur hat verschiedene Gründe. Vor allem kann eine dicke Beschichtung auf dem Aluminiumsubstrat leicht gebildet werden, da das Aluminiumsubstrat, das mit dem Wasserdampf bestrahlt wurde, unmittelbar nach der Bestrahlung in das Bad mit der Beschichtungsmasse getaucht und anschliessend wieder aus dem Bad herausgezogen wird, wodurch das Lösungsmittel der auf dem Aluminiumsubstrat aufgetragenen Beschichtungsmasse in kurzer Zeit verdampft wird, wobei diese Verdampfung auf die Vorerwärmung des Aluminiumsubstrates bei der Boehmitbildung, beispielsweise durch die Bestrahlung mit einem Wasserdampfstrahl, bewirkt wird. Auf diese Weise wird die gewünschte Menge Beschichtungsmasse auf der Substratoberfläche festgehalten, kann die gewünschte Schichtdicke der Beschichtung erhalten werden und wird die Haftung des Beschichtungsfilms verbessert.

Als Beispiele für das wasserlösliche thermisch härtbare Harz der Beschichtungsmasse seien Acryl-, Alkyd- und Phenolalkydpolymerisate genannt· Wenn die wasserlösliche Kunstharzbeschichtungsmasse ein organisches Amin enthält, wird die Boehmitschicht stabilisiert und ihre Bildung günstig beeinflusst. Solche organischen Amine sind beispielsweise Dimethyläthanolamin oder Triäthylamin.

Das auf diese Weise behandelte Aluminiumsubstrat wird an-

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schliessend einer Wärmebehandlung unterzogen, bei der die aufgebrachte Beschichtung nicht nur getrocknet, gegebenenfalls gesintert und gehärtet wird, sondern bei der auch ein Anwachsen der Boehmitschicht, also der Grundierungsschicht, gefördert wird.

Die Behandlung in der Weise, dass die Bildung der Boehmitgrundierungsschicht noch gefördert wird, dient der Ausbildung einer schwer löslichen Boehmitschicht, die sich in ihrem Lösungsverhalten deutlich von der vorstehend beschriebenen leicht löslichen Boehmitschicht unterscheidet·

In der Regel bestehen solche Boehmitschichten nämlich aus einer leicht löslichen und einer schwer löslichem Schicht, wobei die Boehmitschicht, die nach dem konventionellen Verfahren erhalten wird, lediglich aus der leicht löslichen Form der Boehmitschicht besteht. Die nach dem Stand der Technik hergestellten Boehmitschichten sind daher als Grundierungsschicht für die vorstehend genannten B.Schichtungen nicht problemlos.

Im vorstehend beschriebenen Verfahren ist die gesamte Boehmitschicht, die bis zum Tauchen in das Bad der Beschichtungsmasse gebildet wird, leicht löslich, wenn jedoch die Überzugsschicht noch im nassen Zustand erwärmt wird, wird die Oxidationsgeschwindigkeit der vorstehend beschriebenen leicht löslichen Boehmitschicht in ausserordentlich kurzer Zeit verbessert, wobei eine schwer lösliche Boehmitschicht entsteht. Von diesen beiden Boehmitschichten liegt die schwer lösliche Boehmitschicht im Bereich der Aluminiumsubstratoberfläche und die leicht lösliche Boehmitschicht auf der schwer löslichen Boehmitschicht.

Die in diesem Fall erforderliche Behandlungstemperatur beträgt 150 - 210 ⁰C bei einer Verweilzeit des zu beschichtenden Sub-

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strates bei dieser Temperatur von 15■ — 30 min· Bei dieser Wärmebehandlung wird gleichzeitig die Haftfestigkeit und die Vernetzung des Beschichtungsfilms verbessert·

Der beschriebene Prozess hat die folgenden Vorteileι

1· Die Bildung einer Grundierungsschicht für das Auftragen einer Beschichtungsmasse oder Farbe und die Ausbildung einer Überzugsschicht werden in einer kontinuierlich ineinander, übergehenden und zusammenhängenden Stufe durchgeführt, wobei die Grundierungsschicht durch eine schwer lösliche Boehmitschicht gekennzeichnet ist. Dieses Verfahren ist daher ausserordentlich wirtschaftlich, wobei qualitativ hochstehende Produkte erhalten werden, insbesondere Überzüge und Beschichtungen mit hoher Haftfestigkeit auf dem. Substrat und hoher mechanischer Eigenfestigkeit.

2· Da in diesem Verfahren alle Verfahrensschritte in der Wärme bzw. bei höheren Temperaturen durchgeführt werden, werden die Boehmitschicht und die Überzugsschicht schnell und .fest ausgebildet, wobei gleichzeitig die Haftfestigkeit der Überzugsschicht gross ist.

3« Da zunächst die Bayeritschicht gebildet wird, die dann anschliessend in eine Boehmitschicht umgewandelt wird, ist auch die Bildung der Boehmitschicht schnell und einfach zu bewerkstelligen. - _r -

4. Das Auftragen der Beschichtungsmasse wird in der Wärme durchgeführt, so dass Beschichtungen ausreichender Dicke erhalten werden können» Auf diese Weise können Anstriche oder Beschichtungen von ausgezeichneter Beständigkeit und Durabilität erhalten werden·

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5. Da das Aluminiumsubstrat bei der Boehmitbildung bereits vorerwärmt worden war, kann die Tauchdauer des Aluminiumsubstrates in dem Beschichtungsbad verkürzt werden· Durch die verkürzte Tauchdauer wird auch die Temperatur des Bades mit der BeSchichtungsmasse nicht spürbar erniedrigt₉ wodurch eine wesentliche Energieeinsparung möglich wird.

Um das vorstehend beschriebene Verfahren gemäss der Erfindung weiter zu verbessern, wird gemäss einer bevorzugten Ausführungsform eine Kombination der Vorbehandlungsstufen Entfetten/ Waschen mit Wasser/Ätzen mit der Bildung der Grundierungsschicht für die Beschichtung vorgeschlagen. Weiterhin sind der nachstehenden Beschreibung auch· noch eine Reihe von Möglichkeiten zur Verbesserung des vorgeschlagenen Grundverfahrens, insbesondere zur Verkürzung der für die Bildung der Grundierungsschicht erforderlichen Zeit und zur Verbesserung der Haftfestigkeit des BeSchichtungsfilmes auf dem Substrat angegeben.

Ein weiterer wesentlicher Aspekt der Erfindung zielt auf die Bildung einer Basisschicht für die Beschichtung von Aluminiumsubstraten ab, die ausgezeichnete Eigenschaften auf dem Aluminiumsubstrat aufweist, sowie auf die Bereitstellung fester VerbundbeSchichtungen, in denen die aufgebrachte Überzugsschicht fest mit der Grundierungsschicht auf dem Aluminiumsubstrat verbunden ist.

Als Verfahren zum direkten Beschichten von Aluminiumsubstraten wurde bereits die Bildung einer Boehmitschicht vorgeschlagen. Auch ist bereits vorgeschlagen worden, die Oberfläche des Aluminiumsubstrates physikalisch oder chemisch aufzurauhen und auf der aufgerauhten Oberfläche anschliessend eine Boehmitschicht zu bilden.

In diesem bekannten Verfahren muss die Aulrauhung der Oberfläche getrennt von der Bildung der Boehmitschicht erfolgen,

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wodurch eine Komplizierung des Gesamtverfahrens bewirkt wird. Ein chemisches Aufrauhverfahren kann beispielsweise im Ätzen mit Natronlauge "be stehen«. Die so erhaltene Oberflächenrauhigkeit ist jedoch für den angestrebten Zweck unzureichend. Ausserdem entstehen bei der industriellen Einführung solcher Aufrauhverfahren erhebliche Abwasserprobleme.

Bei der physikalischen Aufrauhung der Oberflächen bleiben stets Schleifmittelreste auf der Oberfläche des Aluminiumsubstrates haften, die durch anschliessendes Waschen entfernt werden müssen. Erst im Anschluss daran kann die Bildung der Boehmitschicht ausgeführt werden. Auch bei der chemischen Aufrauhung müssen anhaftende Reste der Aufrauhlösung vor der Bildung der Boehmitschicht durch Waschen entfernt werden. Im Bemühen, diese Nachteile des kombinierten Aufrauhungsund BeSchichtungsverfahrens zu vermeiden, wird im Rahmen der Ausbildung des Verfahrens gemäss der Erfindung vorgeschlagen, die Oberfläche des Aluminiumsubstrats gleichzeitig mit der Bildung der Boehmitschicht auf dem Substrat aufzurauhen, indem man Wasser oder eine wässrige Lösung eines organischen Amins unter einem Druck von 1-20 kg/cm bei einer Temperatur von über 75 ⁰C auf das Aluminiumsubstrat aufstrahlt, wobei die aufgestrahlte wässrige Lösung oder~ das aufgestrahlte Wasser feine Feststoffteilchen mit einer Härte enthalten, die über derjenigen des zu behandelnden Aluminiumsubstrates liegen, und deren Korngrösse im Bereich von 50 - 300 /um liegt. So können beispielsweise GlasStaubteilchen mit dem warmen Wasser bzw. der warmen wässrigen Lösung, d.h. in diesen wässrigen Phasen dispergiert, auf das entfettete und gewaschene Aluminiumsubstrat aufgestrahlt werden. Jedoch bei alleinigem Anwenden dieses Verfahrens, bleiben auch hierbei die feinen Feststoffteilchen an, auf und in der Oberfläche des AIuminiumsubstrats hängen. Auch werden unter diesen Bedingungen keine ausreichenden Boehmitschichten gebildet.

Es wurde festgestellt,.,dass jiuEchJSAntauchen der so behan-

ORIGINAL INSPECTED

delten Aluminiumsubstrate in eine wässrige Lösung von einer Temperatur über 75 ⁰C, die ein organisches Amin enthält, oder durch Aufsprühen von Wasser oder einer wässrigen Lösung eines organischen Amins bei einer Temperatur von Über 75 ⁰C, die an, auf oder in der Oberfläche des Aluminiumsubstrates haftenden oder steckenden Feststoffteilchen entfernt werden können und dass dabei gleichzeitig die Bildung der Boehmitschicht so fortgesetzt wird, dass sich eine stabile Schicht ausbildet.

Der zweite Aspekt der Erfindung liegt dementsprechend darin, ein Verfahren zur Bildung einer Grundierungsschicht für das Beschichten, Lackieren oder Anstreichen von Aluminiumsubstraten zu schaffen, bei dem die Oberfläche des Aluminiumsubstrates aufgerauht und gleichzeitig eine Grundschicht gebildet wird, wobei diese Grundschicht eine hohe Korrosionsbeständigkeit und mechanische Festigkeit aufweist.

Dazu wird eine wässrige Lösung mit einem pH-Wert von 9-11» die 10 ^J - 10 ^ Mol eines organischen Amins gelöst enthält, auf das entfettete und gewaschene Aluminiumsubstrat zusammen mit feinen Feststoffteilchen aufgesprüht. Als Feststoffteilchen können hierbei Glasstaubteilchen, Glaskrümel, Siliciumcarbidteilchen (Carborundumteilchen) oder Alundumteilchen dienen. Dabei soll das Aufstrahlen der feinen Feststoffteilchen im wesentlichen die Aufrauhung der Oberfläche bewirken, gleichzeitig aber zur Bildung der Boehmitschicht aufgrund des mitgeführten Wassers und organischen Amins beitragen.

Die nach diesem Verfahren angestrebte Grundschicht ist eine Boehmitschicht, die eine hohe Korrosionsbeständigkeit und mechanische Festigkeit aufweist und selbst dann nicht abgelöst oder aufgebrochen wird, wenn das Aluminiumsubstrat verformt wird. Trotz der hervorragenden Eigenschaften dieser

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Boehmitschicht bedarf es zu ihrer industriellen Herstellung jedoch eine relativ lange Zeit und ist ausserdem im industriellen Herstellungsverfahren nicht immer eine stabile Boehmitschicht zu erhalten.

Insbesondere in dieser Hinsicht wurden die Ergebnisse des vorstehenden Verfahrens untersucht, wobei festgestellt wurde, dass beim Aufstrahlen einer wässrigen Lösung eines organischen Amins, die feine Feststoffteilchen enthält, auf ein Aluminiumsubstrat eine wirksame Oberflächenauf rauhung erhalten wird, wie vorstehend bereits ausgeführt wurde, und dass gleichzeitig eine Boehmitschicht in nur etwa 3 min gebildet wird. Die so gebildete Schicht wird dann anschliessend durch das nachfolgende Waschen mit Wasser stabilisiert. Diese Effekte sind darauf zurückzuführen, dass die Oberfläche des Aluminiumsubstrats durch die feinen Feststoffteilchen aktiviert wird und das einwirkende Wasser sofort mit einer derart aktivierten Oberfläche reagiert» Darüber hinaus fördert offensichtlich die Gegenwart des organischen Amins die Bildung der Boehmitschicht. Die wässrige Lösung des organischen Amins, die die feinen Feststoffteilchen enthält, wird vorzugsweise bei Temperaturen oberhalb 75 ⁰C auf das Substrat aufgestrahlt.

Als organische Amine können in diesem Verfahren Monoäthanolamin, Triäthylamin, Dimethyläthanolamin, Diäthyläthanolamin, Morpholin, Butylamin u.a. verwendet werden·

Wie vorstehend bereits erwähnt, wird die Grundschicht auf dem Aluminiumsubstrat durch Aufstrahlen gebildet, wobei dann die so erhaltene Basisschicht in eine wässrige Lösung eines Amins eingetaucht wird. Diese Tauchbehandlung entfernt die feinen Feststoffteilchen, die noch an dem Aluminiumsubstrat haften geblieben sind. Dabei wird gleichzeitig die gebildete

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Basisschicht stabilisiert. Die Temperatur der wässrigen Lösung des organ,
beträgt 3 min.

sung des organischen Amins liegt über 75 ⁰C. Die Tauchdauer

Statt des vorstehend beschriebenen Tauchschrittes kann das gleiche Ziel auch durch ein Aufstrahlen von Wasserdampf erreicht werden. Auch das Aufstrahlen des Wasserdampfes dient im wesentlichen der Stabilisierung der bereits gebildeten Grundschicht und dient in zweiter Linie dem Entfernen der an der Oberfläche des Aluminiumsubstrates festgehaltenen feinen Feststoffteilchen. Wenn dementsprechend der verwendete Wasserdampf die vorstehend beschriebenen Amine enthält, können noch bessere Ergebnisse erzielt werden. Als Behandlungsdauer wird in der Regel eine Zeit von etwas mehr als 3 min benötigt.

Weiterhin können die erzielten Verfahrensergebnisse verbessert werden, wenn man eine wässrige Lösung aufsprüht, die neben dem organischen Amin und den feinen Feststoffteilchen noch ein oberflächenaktives Mittel enthält.

In diesem Fall dient das oberflächenaktive Mittel im wesentlichen der Entfettung. Bei Verwendung eines oberflächenaktiven Mittels beim Aufsprühen der Feststoffteilchen in der wässrigen Lösung des organischen Amins ist es daher nicht erforderlich, die zu behandelnden Aluminiumsubstratstücke zuvor zu entfetten und zu waschen.

Durch Kombination der vorstehend beschriebenen Verfahrensschritte können also zuvor nicht entfettete Aluminiumwerkstücke direkt mit Wasser bestrahlt werden, das ein oberflächenaktives Mittel und feine Feststoffteilchen enthält und heisser als 75 ⁰C ist. Gleichzeitig oder kurz danach wird Wasserdampf auf das Werkstück gestrahlt. Anschliessend wird das AIu-

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miniumsubstratwerkstück in eine wässrige Lösung eines organischen Amins getaucht, die. heisser als 75 ⁰C ist. Durch dieses Verfahren werden in kürzester Zeit das Entfetten, Waschen, die Oberflächenaufrauhung, die Bildung der Grundierungsschicht und das Waschen bewirkt.

Wie bereits mehrfach erwähnt, ist die Boehmitschicht zufolge des Verfahrens gemäss der Erfindung die eigentliche Grundierungsschicht "für die Beschichtung des Aluminiumsubstrats und kann auf diesem Substrat wirtschaftlich in einem vereinfachten Verfahrensschritt in kürzester Zeit gebildet und beim anschliessenden Beschichten und Aushärten der Beschichtung stabilisiert, bzw. als stabile Grundierungsschicht gleichzeitig mit dem Aushärten der Beschichtung gebildet werden.

Aus dem Gesagten kann für den vorstehend beschriebenen Prozess die folgende -Vorteilskombfnation festgestellt werden:

1. Die Verfahrensstufen des Entfettens, Aufrauhens der Oberfläche, des Bildens der Basisschicht und des Waschens können gleichzeitig oder aufeinanderfolgend erfolgen,und die Bearbeitungsstufen vor dem eigentlichen Auftrag der Beschichtungsmasse können daher vereinfacht und der gesamte Prozess wesentlich wirtschaftlicher gestaltet werden.

2. Die Basisschicht ist eine Boehmitschicht, wobei diese Boehmitbasisschicht insbesondere in sehr kurzer Zeit gebildet werden kann und sehr stabil ist.

3. Die sonst üblichen Probleme der Ablaugen und Abwasser nach den Behandlungsstufen entfällt. Es werden praktisch keine Cher miKalien in dem vorgeschlagenen Verfahren verwendet, wodurch das Verfahren sowohl von der Materialseite her als auch von der Haldenproduktseite her und der Abwasserseite her äusserst wirtschaftlich ist.

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BAD ORlBlNAL

Hit dem vorstehend erwähnten Prozess können zwei Drittel des Ziels der Erfindung erreicht werden. Das volle Ziel war Jedoch die Forderung nach farblosen klaren Grundierungsschichten für die Beschichtung der Aluminiumsubstrate. Wenn nicht eine Grundierungsschicht für die Beschichtung erhalten wird, die eine klare Überzugsschicht unter Ausnutzung des Metallglanzes des Aluminiumsubstrats im Falle der Anwendung einer klaren und durchsichtigen BeSchichtungsmasse zu erhalten ermöglicht, ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe nicht erfüllt.

Als ein mögliches Verfahren zur Bildung einer Boehmitschicht ist vorgeschlagen worden, dass man ein Aluminiumsubstrat in eine wässrige Lösung mit einem pH-Wert von 4.-11 taucht, wobei die Lösung HCl, H₂SO^, HNO,, Na₂SO^, NAOH und/oder NaCl enthält. Die Lösung wird auf einer Temperatur von 98 ⁰C gehalten. Die Tauchdauer beträgt 4 h. Dieses bekannte Verfahren zielt aber auf die Bildung einer Boehmitschicht für den Korrosionsschutz ab, und demzufolge ist es erforderlich, das Aluminiumsubstrat mit einer wässrigen Lösung,einer schwachen Säure oder eines schwachen Alkalis bei hohen Temperaturen so-lange zu behandeln, und es ist auf diese Weise schwierig, eine ungefärbte, klare Boehmitschicht zu erhalten. Ausserdem ist bei dem bekannten Verfahren das Verhalten sowohl der Kationen als auch der Anionen in den sauren oder alkalischen Lösungen nicht geklärt, so dass auch der angestrebte Erhalt einer vollkommen ungefärbten und klaren Boehmitschicht nicht gezielt gesteuert werden kann,und solche Schichten also praktisch nicht erhältlich sind. Es ist kein Verfahren zur Verhinderung der Verfärbung der gebildeten Schichten bekannt, wobei die Schwierigkeit vor allem auch darin liegt, dass die verfärbenden Verunreinigungen sowohl aus dem Aluminiumsubstrat selbst als auch aus den Behandlungslösungen stammen können. Darüber hinaus sind die wässrigen Behandlungslösungen einer schnellen Alterung unterworfen, was

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eine industrielle Badsteuerung wesentlich erschwert.»

Aufgrund der vorstehend beschriebenen Wachteile ist es nach dem Stand der Technik äusserst schwierig, wenn nicht gar unmöglich, kommerziell,wirtschaftlich und schnell stabile ungefärbte, klare Boehmitschichten auf Aluminiumsubstraten herzustellen.

Der dritte Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Herstellung einer farblosen und klaren Boehmitbasisschicht für die Beschichtung von Aluminiumsubstraten, die auf dieser Boehmitbasisscliicht eine ausgezeichnete Haftfestigkeit und eigene mechanische Festigkeit aufweisen sollen«,

Bei einer Beurteilung der Färbungen und Trübungen von Boehmitschichten ist davon auszugehen, dass das Aluminiumsubstrat aus seinem Herstellungsprozess in der Regel Verunreinigungen, wie beispielsweise Silicium_? Nickel oder Eisenj, enthalten wird. Diese Verunreinigungen wirken dann mit den in den wässrigen Behandlungslösungen enthaltenen Verunreinigungen zusammen und bewirken die Färbung der Boehmitschicht, d.h. der gebildeten Aluminiumoxidhydratschicht, wobei diese Färbungen im allgemeinen einen bernsteinfarbenen Ton aufweisen. Insbesondere verursacht das in den meisten Aluminiumsubstraten enthaltene Silicium_p das in wässrigen Lösungen einer beschleunigten Oxidation zu SiOp unterliegt, eine beachtliche Förderung der Färbung der gebildeten Schichten, wo dass es praktisch schwierig, wenn nicht gar unmöglich, ist, ungefärbte und klare Boehmitschichten auf Aluminiumsubstraten zu erzeugen. Aufgrund dieser Nachteile ist es auch praktisch nicht möglich, klare Beschichtungen auf Aluminiumsubstraten so auf-zubringen, dass der Materialglanz erhalten bleibt. Das bekannte Verfahren ist daher auf die Bildung von Boehmitschichten beschränkt, die lediglich als Grundlage für farbige, in der Regel deckend

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farbige Beschichtungen dienen kann.

Als Voraussetzung für die Erzeugung von Boehmit ist die Gegenwart von Wasser und die Erzeugung von Temperaturen über 75 ⁰C erforderlich. Um jedoch ausreichend stabilisierte Boehmitschichten auf Aluminiumsubstrat als Grundierungs- . schichten für anschliessende BeSchichtungen erhalten zu können, sind lange Prozesszeiten erforderlich. Ausserdem ist es nach den bekannten Verfahren schwierig, ausreichende Korrosionsbeständigkeiten zu erzielen. ■ ■

Die vorliegende Erfindung zielt dementsprechend auch wesentlich darauf ab, ein Verfahren zur Herstellung einer farblosen, ungetrübten und klaren Boehmitbasisschicht mit hoher Korrosionsbeständigkeit auf kommerzieller Basis zur Verfügung zu stellen.

Ein vorbehandeltes Aluminiumsubstrat, beispielsweise ein entfettetes, gewaschenes und geätztes sowie neutralisiertes und erneut gewaschenes Werkstück wird in Wasser oder eine wässrige Lösung des vorstehend genannten organischen Amins getaucht, wobei gleichzeitig an das Bad eine Gleichspannung oder Wechselspannung von 0,5 - 20 V zur Boehmitbildung angelegt wird. In diesem Fall beträgt die Behandlungsdauer lediglich ca. 3 min. Das Aluminiumsubstrat kann dabei sowohl als Anode als auch als Kathode geschaltet sein.

Für die auf diese Weise ermöglichte Boehmitbildung liegt die Temperatur des wässrigen Bades vorzugsweise ebenfalls über 75 ⁰C. Bei Anlegen von Spannungen über 0,5 V können klare, durchsichtige, ungetrübte und ungefärbte Boehm.it schichten erhalten werden. Dieses überraschende Ergebnis iat wahrscheinlich auf eine Wechselwirkung der sowohl im Aluminiumsubstrat als auch in der Badlösung enthaltenen Verunreinigungen

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mit der angelegten Spannung zurückzuführen, teilweise wohl auf eine Adsorption an der Gegenelektrode·

Erstaunlicherweise können die gleichen Ergebnisse sogar dann noch erhalten werden, wenn durch das wässrige Bad kein äusserer Strom fliesst, d.h. also keine äussere Spannung angelegt wird, wenn aber statt dessen ein der elektrischen Spannungsreihe der Elemente zufolge edeleres "Metall als das Aluminiumsubstrat als Gegenelektrode zum Aluminiumsubstrat in das Bad getaucht wird. Als solche der Spannungsreihe nach edlere Metalle kommen beispielsweise rostfreier Stahl, Nickel oder Blei in Frage, die als Gegenelektrode verwendet werden können«,

Im vorbeschriebenen Fall ist also einer der beiden Pole das Aluminiumsubstrat, während der andere das edlere Metall ist. Auf diese Weise ist das Aluminiumsubstrat negativ geladen und das edlere Metalls ^die Gegenelektrode, positiv geladen» Demzufolge werden die in der wässrigen Lösung vorhandenen Verunreinigungen am metallischen Gegenpol adsorbiert und werden die so erhaltenen Boehmitschichten überraschenderweise auch dann nicht gefärbt, wenn sowohl das Bad Verunreinigungen als auch das Aluminiumsubstrat Verunreinigungen enthält.

Die gleiche Wirkung kann erzielt werden, wenn statt der Verwendung eines edleren Metalls als selbständig ausgebildete, in der Regel plattenförmige Gegenelektrode das Badgefäss selbst aus dem edleren Metall im Vergleich zum Aluminiumsubstrat besteht.

Um schnell stabilisierte,farblose,klare Boehmitschichten zu erhalten, wird ein entfettetes und gewaschenes Aluminiumsubstrat in eine basische wässrige Lösung vom pH-Wert 9,5 bis 11 getaucht. Die Badtemperatur beträgt 40 - 45 °C und die Tauchdauer mindestens 2 min. Anschliessend wird das Aluminiummaterial in Wasser oder die vorstehend beschriebene wässrige Lösung getaucht, in die auf diese oder jene Weise das edlere

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Metall als Gegenelektrode getaucht ist, wobei die Temperatur dieses Bades über 75 ⁰C liegt. Der pH-Wert dieses Badei beträgt 9,5 - 11, die Tauchdauer beträgt mindestens 3 min.

Die Behandlung des Aluminiumsubstrates in der wässrigen Lösung vom pH 9,5 - 11 bei 40 - 70 ⁰G für länger als zwei Minuten ist eine Vorbehandlung für die Bildung der Boehmit-8chicht auf dem Aluminiumsubstrat und dient zur Bildung einer Bayeritschicht und zur Vorwärmung des Aluminiumsubstrates. Bei einem pH-Wert von weniger als 9,5 1st die Bildung des Bayerits im Verlauf von 2 min schwierig, während auf der anderen Seite bei einem pH-Wert von über 11 die Gefahr besteht, dass die gebildete Bayeritschicht wieder abgelöst wird.

Die Aufrechterhaltung des vorgeschriebenen pH-Wert-Bereiches in der wässrigen Lösung kann durch Zugabe organischer Amine und anderer alkalischer Substanzen erreicht werden, beispielsweise durch Zugabe von 2-Dimethylaminoäthanol, Morpholin, Natriumcarbonat, Natriumhydroxid oder Bariumhydroxid.

Wie vorstehend bereits erwähnt wurde, wird das Aluminiumsubstrat der Vorbehandlung unterworfen und anschliessend in eine wässrige Lösung getaucht, deren Temperatur über 75 ⁰C liegt und deren pH-Wert-Bereich dem vorstehend genannten Bereich entspricht. Die Tauchdauer beträgt etwas mehr als 3 min. Diese Behandlung dient zur Umwandlung der zunächst gebildeten Bayeritschicht in eine Boehmitschicht, was auch der Grund dafür ist, dass die Temperatur des Bades über 75 ⁰C liegen muss«

Im Vorstehenden ist die zweite Stufe der Behandlung zur Bildung einer Boehmitschicht durch ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die Behandlung in einer basischen wässrigen Lösung im pH-Wert-Bereich von 9,5 - 11 durchgeführt wird. Wenn aber die Temperatur über 75 ⁰C liegt, wird der Boehmit auch sogar

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in einer reinen wässrigen Lösung gebildet.

Alternativ zur wässrigen Behandlungslösung der zweiten Stufe kann auch eine wässrige Lösung von Salpetersäure mit einem pH-Wert von 2,5 - 3,5- verwendet werden.

Bei einem pH-Wert von weniger als 2,5 wird die gebildete Boehmitschicht von der Salpetersäure wieder abgelöst, so dass die Bildung einer stabilen Schicht nicht möglich ist« Bei einem pH von über 3,5 Trimmt die Ionisation der Verunreinigungen im Aluminiumsubstrat ab, wird die Dissoziation nicht gefördert und werden die Bedingungen zur Bildung einer farblosen Boehmitschicht schlechter. Die Auswahl von Salpetersäure hat dabei verschiedene Gründe» Einerseits dient diese Säurelösung zur Stabilisierung der Boehmitschicht und andererseits ist die Aktivität der Salpetersäure im Hinblick auf die Dissoziation der Verunreinigungen stärker als die der Schwefelsäure, Salzsäure oder anderer Mineralsäuren, Aus diesem Grund ist die Salpetersäure die zur Bildung von Boehmitschichten geeignetste Säure und führt am sichersten zu klaren und farblosen Boehmitschichten*

Aus den vorstehenden Ausführungen können die folgenden Vorteile dieser Verfahrensvariante entnommen werden:

1. Als Grundierungsschicht für eine aufzutragende Beschichtung werden vollkommen farblose, klare und ungetrübte Boehmitschichten erhalten,

2. Die farblose und klare Boehmitschicht kann schnell hergestellt werden, wobei die erhaltene Schicht Eigenschaften aufweist, die sie ideal geeignet sein lässt, als Grundierungsschicht für aufzutragende Beschichtungen verwendet zu werden, und zwar selbst dann, wenn nur ausserordentlich kurze Behandlungszeiten verwendet werden,

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Auf die Behandlung zur Bildung der Grundierungsschicht wird eine klare BeSchichtungsmasse auf die so behandelten Aluminiumsubstrate aufgetragen und anschliessend thermisch behandelt und ausgehärtet, wobei eine Überzugsschicht entsteht, die den Glanz des Aluminiumsubstrates hat bzw. wiedergibt, ausgezeichnet auf dem Substrat haftet und eine ausserordentlich gute Korrosionsbeständigkeit aufweist.

Die Bildung der Grundierungsschicht ist die erste Stufe zur Bildung einer schliesslich beim Auftragen der Beschichtungsmasse vervollständigten Bildung dieser Grundierungsschicht· Weiterhin ist dieser erste Schritt eine Vorerwärmung, die die Behandlung mit der erwärmten BeSchichtungsmasse fördert.

Zur Verdeutlichung der Erfindung sind nachstehend Ausführungsbeispiele beschrieben, die nicht als Beschränkung der Erfindung zu verstehen sind. Wenn nicht anders angegeben, sind die nachstehend verwendeten Mengenangaben ⁿ%^w und "Teile" Jeweils auf das Gewicht bezogen.

Beispiel 1

Die Legierung AA 6063 auf Aluminiumgrundlage wurde in eine 8,0 #ige wässrige Natronlauge getaucht. Die Natronlauge hatte eine Temperatur von 60 ⁰C. Die Tauchdauer betrug 3 min. Das so entfettete Aluminiumsubstrat wurde anschliessend mit Wasser gewaschen. Dann wurde das so vorbereitete Aluminiumsubstrat 20 see lang bei Zimmertemperatur in eine 10 #ige wässrige Salpetersäurelösung getaucht, wobei die auf der Oberfläche haften gebliebene Natronlauge neutralisiert wurde. Anschliessend wurde das Substrat mit Wasser gewaschen·

Das auf diese Weise entfettete und gewaschene Aluminiumsubstrat wurde in eine warme wässrige Lösung getaucht, die 500 ppm

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Dimethyläthanolamin enthielt. Die Temperatur der Lösung betrug 50 ⁰C. Die Tauchdauer betrug 5 min. Als Ergebnis dieser Behandlung wurde eine bernsteinfarbene Bayeritschicht auf der Legierung gebildet. Diese Legierung wurde anschliessend 10 min lang unter Atmosphärendruck mit Wasserdampf besprüht. Eine Untersuchung der auf der Legierung ausgebildeten Schicht mit Hilfe der Elektronenbeugung ergab, dass eine Boehmitschicht gebildet worden war. Löslichkeitstests an dieser Boehmitschicht mit einer wässrigen Lösung, die CrO-, und Phosphorsäure enthielt, ergaben, dass die Schicht innerhalb von 20 min schnell und vollkommen fortgelöst war« Die Legierung wurde anschliessend nach der Beschichtung in ein auf 45 ⁰C erwärmtes Bad aus einem transparenten wasserlöslichen, wänaehärtbaren Harz getaucht. Die Tauchdauer betrug 2 min,und die Zusammensetzung des Harzes entsprach der in Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzung. Nach dem Eintauchen wurde das Legierungsstück aus dem Ba-d genommen und thermisch gehärtet. Efach Abschälen der Beschichtung und Untersuchen der Beschichtung und der Boehmitschicht auf der(Aluminiumlegierung wurde festgestellt, dass die Boehmitschicht transparent und stabil war.

Die wie vorstehend behandelte Legierung wurde schliesslich auf 20 min auf 180 ⁰C erwärmt, wobei eine ausgehärtete Überzugsschicht mit hoher Haftfestigkeit erhalten wurde_o Löslichkeit sver suche an der Grundierungsschicht mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Testlösungen ergaben, dass eine schwer lösliche Boehmitschicht gebildet worden war, die sich selbst nach 20 min Eintauchen in die Ätzlösung nicht löste_c Ausserdem wurde die Reproduzierbarkeit dieser Bildung einer schwer löslichen Boehmitschicht auch für andere Aluminiumlegierungen sichergestellt.

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Tabelle 1

Bestandteile	Anteile
Acrylharz Melaminharz	24,0 6,0
Dimethyläthanolamin Äthylenglykolmonobutyläther Ithylenglykolmonoäthylather Wasser	5,6 18,5 10,0 35,9

Summe

100,0

Beispiel 2

Die gleiche Aluminiumlegierung, die auch im Beispiel 1 benutzt wurde, wurde entfettet und mit Wasser gewaschen, und zwar nach der konventionellen, im Beispiel 1 beschriebenen Weise. Die Legierung wurde anschliessend 5 min lang in 50 ⁰C warmes Wasser getaucht und danach in kochendes Wasser getaucht, das 0,1 % Dimethyläthanolamin enthielt. Die Tauchdauer betrug 5 min. Anschliessend wurde die Legierungsprobe in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise in das Bad mit der Beschichtungsmasse getaucht und durch Wärmeeinwirkung ausgehärtet. Der auf diese Weise erhaltene Überzugsfilm hatte eine im wesentlichen gleiche Qualität wie die im Beispiel 1 erhaltene Schicht und war aufgrund des dem kochenden Wasser zugesetzten Dimethyläthanolamins bernsteinfarben gefärbt.

Beispiel 3

Eine Legierung AA 1100 auf Aluminiumbasis wurde in herkömmlicher Weise entfettet und mit Wasser gewaschen. Die Legierung

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wurde anschliessend mit einer wässrigen Dispersion von 0,3 % Triäthanolamin und kleinen Glassplittern mit einem Korndurchmesser von 149 - 210 /um besprüht« Das Probestück wurde auf 80 ⁰G gehalten. Der Aufstrahldruck betrug 3 kg/cm . Das so behandelte Probestück wurde ansehliessend 15 min lang in 90 ⁰C heisses Wasser getaucht, das 0,3 % Triäthanolamin enthielt· Durch diese Behandlung wurde auf der Oberfläche des Aluminiumlegierungsstückes eine angemessen aufgerauhte Oberfläche geschaffen. Gleichzeitig wurde eine Boehmitschicht gebildet, die als Grundierung für die aufzutragende BeSchichtung auf der rauhen Oberfläche dienen konnte·

Ansehliessend wurde die so behandelte Legierung 1 min lang in ein auf 60 ⁰C erwärmtes Bad mit einem wasserlöslichen, thermisch härtbaren Harz getaucht, das die in Tabelle 2 gezeigte Zusammensetzung hatte. Nach Herausziehen des Probestückes aus dem Bad mit der BeSchichtungsmasse wurde es getrocknet und ansehliessend 15 min lang bei 180 ⁰C thermisch nachbehandelt, wobei eine Überzugsschicht mit einer hohen Haftfestigkeit auf der Aluminiumlegierung entstand.

Tabelle 2

Bestandteil Anteil

Acrylharz

Melaminharz

Monoäthanolamin

Äthylenglykolmonobutyläther Äthylenglykolmonoäthyläther Oberflächenaktives Mittel Wasser

Summe 100,0

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. ORiGWAL INSPECTED

Beispiel 4

Ei Wurde die gleiche Aluminiumlegierung wie Im Beispiel 3 verwendet. Die Probe wurde in der herkömmlichen Weise entfettet und gewischen» Anachliessend wurde die Legierung Bit überhitztem Wasserdampf bestrahlt, der Glassplitterteil chen mit einer Korngröese von 149 - 210 /um enthielt· Der

2 ' Wasserdampfdruck betrug 7 kg/cm . Weiterhin wurde das so

behandelte Legierungestück 10 min lang mit überhitztem Wasserdampf mit einem Druck von 5 kg/cm bestrahlt* Auf diese Weise wurde eine angemessen aufgerauhte Oberflache auf der Aluminiumlegierung gebildet. Ausserdem wurde eine Boehmit-•chlcht gebildet, die als Grundiirungsschicht für den Auftrag der Be schichtung «aase dienen konnte. Die Oberfläche hätte eine Rauhigkeit, wie sie auch die Proben des Beispiels aufwiesen. Ansch^iessend wurde die Legierung getaucht und in der im Beispiel 3 beschriebenen Weise erhitzt. Dabei entstand auf der Aluminiumlegierung eine Beschichtung, die in ihren Eigenschaften der in Beispiel 3 erhaltenen Beschichtung gleicht.

Beispiel 9

Eine Aluminiumlegierung AA 6065 wurde mit einer Glaspartikel der Korngrösse 149 - 210 /um enthaltenden wässrigen Lösung von 0,3 % Triäthanolamin und eines oberflächenaktiven Mittels (vom nichtionischen Typ; Sunclear, Nikka Chemical Industrial Co., Ltd.; pH-Wert: ca. 11,5) ca· 3 min lang bei einer Temperatur von 75 C unter einem Aufstrabidruck von 5 kg/cm bestrahlt. Anschliessend wurde die Legierung in eine 0,3 % Triäthanolamin enthaltende Lösung getaucht. Die Tauchdauer betrug 15 min. Durch diese Behandlung wurde eine in dem erforderlichen Mass aufgerauhte Oberfläche auf der Aluminiumlegierung gebildet. Ausserdem wurde eine Boehmitschicht gebildet, die als Grundlerungsschicht für die nachfolgende Be-

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ORiGfN INSPECTED

schichtung der aufgerauhten Oberfläche der Legierung dienen kann. Die Beschichtung der Probe wurde, wie im Beispiel 3 beschrieben, durchgeführt· Die Legierung wurde' anschliessend in eine 50 ⁰C heissi wasserlösliche, thermisch härtbare Beschichtungsmasse getaucht, deren Zusammensetzung in der nachstehenden Tabelle 3 angegeben ist. Die Tauchdauer betrug 2 min« Anschliessend wurde das Werkstück aus dem Bad gezogen, getrocknet und 20 min lang bei 200 ⁰C wärmebehandelt. Dabei bildete sich eine Beschichtung aus, die sich vor allem durch eine hohe Haftfestigkeit auszeichnete·

Tabelle 3

Bestandteil Anteil

Titanoxid Acrylharz Melaminharz Triethylamin Äthylenglykolmonobutyläther Äthylenglykolmonoäthyläther Oberflächenaktives Mittel Wasser

Summe 100,0

Beispiel 6

Die im Beispiel 3 verwendete Aluminiumlegierung wurde in herkömmlicher Weise entfettet und mit Wasser gewaschen. Die Legierung wurde anschliessend mit Dampf bestrahlt, der 0,3 % Triethanolamin und Glasteilchen mit einem Korndurchmesser von 149 - 210 /um enthielt. Der Aufsprühdruck betrug 7 kg/cm . Die.so behandelten Proben wurden anschliessend 4 min lang

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unter einem Aufstrahldruck von 5 kg/cm alt Wasserdampf bestrahlt, der 0,3 % Triäthanolaein enthielt. Durch diese Behandlung wurde eine ausreichend aufgerauhte Oberfläche auf der Legierung und eine Beeaitschlcht gebildet, die als Grundschicht für die d«Tu»<£fn ^uΤχitiggTKle BfHMrM ^»i^ipg geeignet war. Die auf diese Weise behandelte aufgerauhte Oberfläche alt der Boehmitschicht entsprach den im Beispiel 3 erhaltenen Proben· Die so behandelte Legierung wurde an— schliessend in der ie Beispiel 5 beschriebenen Weise beschichtet und thermisch behandelt, wobei eine Beschichtung erhalten wurde, die in ihren Eigenschaften der Beschichtung des Beispiels 5 entspricht.

Beispiel 7

Die in Beispiel 3 verwendete Aluminiumlegierung wurde mit einer wässrigen Lösung besprüht, die das in Beispiel 5 beschriebene oberflächenaktive Mittel und Glaspartikel mit einem Korndurchmesser von 149 - 210 yum enthielt. Me aufgesprühlte Lösung hatte eine Temperatur von 80 ⁰C, der Sprühdruck betrug 3 kg/cm . Nach dem Aufsprühen der wässrigen Lösung wurde Wasserdampf auf die Legierung aufgestrahlt. Anschliessend wurde die Legierung 1$ min lang in 90 ⁰C warmes Wasser eingetaucht, das 0,3 % Triethanolamin enthielt. Durch diese Behandlung wurde auf der Legierung eine angemessen aufgerauhte Oberfläche erhalten und wurde ferner eine Boehmitschicht gebildet, die als Grundierungsschlcht für die nachfolgende Beschichtung geeignet war und in ihren Eigenschaften der Ausbildung in Beispiel 3 entsprach. Die Legierung wurde anschliessend der Tauchbeschlchtung und der Wärmebehandlung unterworfen, und zwar in der gleichen Welse, wie im Beispiel 1 beschrieben. Dadurch wurde eine Beschichtung mit einer hohen Haftfestigkeit auf der Aluminiumlegierung erhalten.

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Beispiel 8 . ■ , "

Die gleiche Aluminiumlegierung, die auch im Beispiel 1 benutzt wurde, wurde in herkömmlicher Weise entfettet und mit Wasser gewaschen· Anschliessend wurde die Legierung in kochendes Wasser (100 ⁰C) getaucht und 4 min lang einer Gleichspannung von 10 V ausgesetzt, wobei eine transparente und farblose Boehmitschicht auf der Legierung gebildet wurde· Die Legierung wurde dann 50 see lang in ein 47 ⁰C warmes Bad einer transparenten wasserlöslichen thermisch härtbaren Harzmasse getaucht, deren Zusammensetzung die Tabelle 4 zeigt. Nach dem Herausziehen des Werkstückes wurde dieses getrocknet und 20 min lang einer Wärmebehandlung bei 210 ⁰C ausgesetzt. Dadurch wurde ein hochgradig transparenter Beechichtungsfilm auf der Aluminiumlegierung gebildet.

Bei Anlegen der elektrischen Spannung bei der Bildung der Boehmitschicht wurden geringfügig bessere Ergebnisse erhalten, wenn die Legierung als Kathode geschaltet wurde,im Vergleich zu dem Fall, wenn die Legierung als Anode geschaltet war. Die Unterschiede zwischen beiden Füllen waren jedoch nicht erhebliche

Tabelle 4 Bestandteil Anteil

Acrylharz

Melaminharz Dimethyläthanolamin Äthylenglykolmonobutyläther Athylenglykolmonoäthyläther

Wasser

Stimme ' 100,0

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Beispiel 9

Die In Beispiel 3 benutzte Aluminiumlegierung wurde in herkömmlicher Weise entfettet und mit Wasser gewaschen· Diese Legierung wurde ansehliessend in kochendes Wasser (100 ⁰C) getaucht, 6 min lang einer Wechselspannung von 0,5 V ausgesetzt und anschliessend aus dem kochenden Wasser genommen· Durch diese Behandlung wurde eine transparente und farblose Boehmitschicht auf der Legierung gebildet, die derjenigen glich, die auch im Beispiel 8 erhalten worden war. Die so behandelte Legierung wurde anschliessend in der ebenfalls im Beispiel 8 beschriebenen Weise beschichtet und thermisch behandelt, wobei ein hochgradig transparenter Beschichtungsfilm auf der Legierung gebildet wurde,/der in seinen Eigenschaften denjenigen des im Beispiel 8 erhaltenen Filmes glich.

Beispiel 10

Die auch im Beispiel 1 verwendete Legierung wurde in herkömmlicher Welse entfettet und mit Wasser gewaschen. Die Legierung wurde anschliessend 4 min lang in kochendes Wasser (ca· 100 ⁰C) getaucht. In das gleiche Bad wurde gleichzeitig eine Platte aus rostfreiem Stahl (SUS 27) als Gegenelektrode der Legierung gegenüber eingetaucht. Durch diese Behandlung wurde eine farblose Boehmitschicht auf der Legierung gebildet. Die Legierung wurde anschliessend in der gleichen Weise, wie im Beispiel 8 beschrieben, mit dem überzug versehen und ausgehärtet. Dabei wurde ein hochgradig transparenter Beschichtungsfilm gebildet, dessen Eigenschaften dem auch im Beispiel 8 gebildeten Beschichtungsfilm auf der Aluminiumlegierung glichen.

Beispiel 11

Zwei Platten einer Aluminiumlegierung, wie sie auch im Beispiel 3

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verwendet worden war, wurden in herkömmlicher Weise entfettet und mit Wasser gewaschen. Anschliessend wurden diese beiden Legierungsplatten in kochendes Wasser getaucht, das sich in einem Gefäss aus rostfreiem Stahl (SUS 27) befand. Die Tauchzeit betrug für beide Platten 4 min. Dabei wurde eine transparente und ungefärbte Boehmitschicht auf jeder der beiden Aluminiumlegierungsplatten erhalten.

's
Die so vorbereitete Legierung wurde dann in der im Beispiel 8 beschriebenen Weise beschichtet und der thermischen Behandlung unterworfen. Dabei wurden hochgradig transparente Beschichtungen auf den Aluminiumlegierungen erhalten, wie sie denjenigen des Beispiels 8 gleichen.

Beispiel 12

Die gleiche Aluminiumlegierung, die auch im Beispiel 1 benutzt wurde, wurde in herkömmlicher Weise entfettet und mit Wasser gewaschen.

Die so behandelte Legierung wurde anschliessend in eine warme wässrige Lösung getaucht, die eine Menge an 2-Dimethylaminoäthanol oder Morpholin von 1 χ 10 Mol enthielt. Die Badtemperatur betrug 60 ⁰C, die Tauchdauer 4 min. Nach diesen

4 Minuten Tauchdauer wurde die Temperatur der Lösung auf 75 ⁰C erhöht. Dann wurde' eine Platte aus rostfreiem Stahl

5 min lang dem Legierungsstück gegenüber als Gegenelektrode eingetaucht. Anschliessend wurde die Aluminiumlegierung aus der Lösung genommen. Durch diese Behandlung wurde eine transparente und ungefärbte Boehmitschicht auf der Aluminiumlegierung erhalten. Die Legierung wurde dann anschliessend in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise beschichtet und thermisch behandelt. Auf diese Weise wurde ein hochgradig transparenter Beschichi^ungsfilm auf der Aluminiumlegierung erhalten.

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Beispiel 13

Die auch Im Beispiel 3 benutzte Aluminiumlegierung wurde In herkömmlicher Welse entfettet und mit Wasser gewaschen. Die so vorbehandelte Legierung wurde anschllessend 5 min lang in eine 60 ⁰C warme wässrige Lösung getaucht, die 1 χ 10" ^ Mol natriumcarbonat oder Bariumhydroxid oder 5 x 10" Mol Natriumhydroxid enthielt. Die Legierung wurde anschliessend zusammen mit einer Stahlplatte in kochendes Wasser getaucht. Die Stahlplatte war dabei dem Legierungsstück gegenüber angeordnet. Die Tauchdauer betrug 7 min. Durch diese Behandlung wurde eine transparente und farblose Boehmitschicht auf der Aluminiumlegierung gebildet. Die so behandelte Legierung wurde anschliessend in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise getaucht, beschichtet und gehärtet. Dabei wurden Beschichtungen auf der Aluminiumlegierung erhalten, die vor allem hochgradig transparent waren.

Beispiel 14

Eine gleiche Aluminiumlegierung, wie sie auch im Beispiel 1 verwendet worden war, wurde in herkömmlicher Weise entfettet und mit Wasser gewaschen. Die so behandelte Aluminiumlegierung wurde dann 5 min lang in 50 ⁰C warmes Wasser getaucht. Dabei entstand eine Bayeritschicht auf der Legierung. Anschliessend wurde die so behandelte Legierung 8 min lang in eine 95 ⁰C warme wässrige Salpetersäurelösung mit einem pH-Wert von 3»1 getaucht. Die Lösung befand sich in einem Gefäss aus rostfreiem Stahl. Anschliessend wurde die Aluminiumlegierung aus dem Bad genommen. Durch diese Behandlung wurde auf der Aluminiumlegierung eine transparente und farblose Boehmitschicht gebildet. Die so bearbeitete Legierung wurde dann in der gleichen Weise, wie im Beispiel 1 beschrieben, beschichtet und thermisch behandelt. Dabei wurde ein hochgradig transparenter Beschichtungsfilm auf der Aluminiumlegierung gebildet.

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Beispiel 15

ti

Die gleiche Aluminiumlegierungρ die auch in B©ispiel 5 benutzt worden war, wurde nach Jaerkönüiliclier Weise entfettet und mit"Wasser gewaschen» Die so vorbehandelt® Legierung wurde dann anschliessend 3 min lang in 60 ⁰C foeisses Wasser getaucht, das 500 ppm Dimethyläthanolanain enthielt«, Dabei wurde auf der Aluminiumlegierung eine Bayeritsehieht gebildet. Anschliessend wurde dies© so behandelte Legierungsprobe 8 min lang in eine 98 °C heisse wässrige Salpet©raliar©15sung mit einem pH-Wert von 2/7 getaracfet© Gleieliseitig otto© In diese Lösung eine Platte aus rostfreien Stahl als Gegenelektrode getaucht. Diese Platte wurde der Aluminiuiilegierungs«=· platte gegenüber eingetauchte Nach Herausnehmen aus dem Bad hatte sich auf der Aluminiumlegierung ein© transparente und farblose Boehmitschicht gebildet. Die so behandelte Legierung wurde anschliessend in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise beschichtet»und die aufgezogene Beschichtungsmasse wurde thermisch gehärtet. Dabei konnte ein ausserordentlich durchsichtiger Überzug auf der Aluminiumlegieruns· erhalten werden.

Es wurde vorstehend bereits ausgeführt, dass das Verfahren gemäss der Erfindung besonders darauf bedacht ist, eine einfache Ausgestaltung anzugeben· Aus diesem Grund ist auch die Prozesssteuerung sehr einfach, und trotz dieser einfachen Verfahrensweisen werden Beschichtungen auf dem Aluminiumsubstrat erhalten, deren Qualität den bekannten Beschichtungen weit überlegen ist. Die Haftfestigkeit zwischen der Grundierungsschicht und der aufgetragenen Überzugsschicht ist bemerkenswert hoch. Zusätzlich weist der Beschichtungsüberzug selbst noch ausgezeichnete physikalische Eigenschaften auf. In beiden Hinsichten, sowohl hinsichtlich der Verfahrensführung als auch hinsichtlich der erhaltenen Produkte ist das Verfahren gemäss der Erfindung den bekannten Verfahren weit überlegen.

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-■ 38 -

Verbundbeschichtungen, die aus einer auf einer Aluminiumlegierung AA 6063 durch anodische Oxidation gebildet war und darauf aus einer klaren Schicht aus synthetischem Harz bestanden, wurden mit Verbundbeschichtungen verglichen, wie sie erfindungsgemäss nach Beispiel 14 erhalten wurden« Die Ergebnisse und die Bedingungen dieser Vergleichsversuche sind in den nachstehenden Tabellen 5 und 6 übersichtlich zusammengestellt. Die verbesserte Qualität der erfindungsgemäss erhaltenen Verbundbeschichtungen ist deutlich den Tabellen zu entnehmen. Die Qualität der getesteten Proben wurde bestimmt und nach dem in der Tabelle 7 beschriebenen Standard bezeichnet. In der Tabelle 5 werden die benutzten Überzugsmassen und die Beschichtungsbedingungen gezeigt. In der Tabelle 6 sind die Bedingungen für die Qualitätstest der Verbundbeschichtungen dargestellt. Die Tabelle 7 zeigt den Standard für die Bewertung der Qualität der aufgetragenen ÜberzugabeSchichtungen. Ausserdem zeigt sie die entsprechenden Standardwerte an.

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Tabelle

Probe

üäsisscnicnx

Behandlungsbedingungen
beschichtung

Wärmeoehandlung

Beschichtungsmasse

co D

Anodische Oxidation

15 '% H₂SO₄ Stromdichte 130 A/m

Elektrolysedauer 27 min (9 /um)

Versiegeln

über 98 ⁰C, 30 min

erfindungsgemäss (Tauchbe schichtung) Boehmitschicht und Übersugsschicht = 7 /um ⁰C

min

⁰G
35

mit Luft
aufgespritzt
(7 /um)

mit Luft aufgesprüht
(7 /um)

elektrostati- 160 ⁰C
sehes Verfah- 20 min
ren (7 /um)

Elektrophore- 180 ⁰C
se (7 /um) 30 min

190-5-⁰U
min

Acrylharz, bei niedrigen Temperaturen härtend

mit einer Acrylverbindung modifiziertes Polyurethan

thermisch härtbares Acrylharz

wasserlösliches Acrylharz für die Elektroabscheidung

K) CD CO CD CO OO

Tabelle 6

Test Bedingungen

Chemische Beständig- 1 % NaOH-Test (Punkttest mit eikeit Test 1 nem Glasring mit einem Durchmes

ser von 30 mm bei Zimmertemperatur)

Chemische Beständig- 5 % NaOH-Test (Punkttest mit eikeit Test 2 nem Glasring mit einem Durchmes

ser von 30 mm bei Zimmertemperatur)

Test mit einer wäss- 1 #ige Lösung; 25 h; eingetaucht rigen Losung der bei Zimmertemperatur
schwefeligen Säure

Sonnenschein-Wetter-	Probentemperatur:	40 ⁰C
test	Filter:	keine
	mittlere Feuch
	tigkeit:	50 %
	Dauer:	500 h
Tauzyklustest	Licht an:	1 h
	Dunkelheit:	1 h
	Gesamtdauer:	200 h

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Tabelle 7

Chemische Chemische Test mit Sonnenscheinvretter-Test Tauzyklus-Test
Beständig- Beständig- schwefelikeit Test 1 keit Test 2 ger Säure

Dauer bis Dauer bis
zum Auftre- zum Auften der treten der
Korrosion Korrosion
(h) (h)

Geschwindigkeit " der entwickelten Korrosion (R.N.)

erhalten gebliebener
Glanz (%)

erhalten gebliebener Glanz

Bewertung

CaJ O	O -	5	O-	5	O	weniger als 75	O - 10	0
(O Cd	5 -	10	5 -	10	1 - 2 '	75-80	10-20	2
δ/0957	10 -	- 20	10 -	- 20	3-4	80 - 85	20-30	4
	20 -	- 48	20 -	- 48	5-6	85-90	30 - 40	6
48 -	- 72	48 -	" 72	7-8	90 - 95	40 - 50	8
mehr als 72	mehr als 72	9-10	95 - 100	mehr als 50	10

fO <J) CO O GO OO

Die Bewertungen, die den vorstehend getesteten Proben im einzelnen zuzuerkennen sind, sind in der nachstehenden Tabelle 8 zusammengefasst. Wie aus der Tabelle 8 zu entnehmen ist, erreichen die VerbundbeSchichtungen gemäss der Erfindung die höchsten, d.h. besten,Ergebnisse, wodurch gezeigt ist, dass auch die nach dem Verfahren gemäss der Erfindung hergestellten Produkte verbesserte und überlegene Eigenschaften aufweisen.

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Tabelle

CD Co Κ»

Probe Beschichtungsmasse.Schichtdicke Chem» Chem. Test mit

(/um) Bestän- Bestän-schwefli-

Grund^· Be- dig- dig- ger

schicht schich- keit keit Säure

tungs- Test 1 Test film

Ä	Acrylharz bei tie fen Temperaturen härtbar	9	7	6	0	8,
ε	acrylmodifizier- tes Polyurethan	9	7	6	2	8
C	thermisch härt?- bares Acrylharz	9	7	10	10	6

wasserlösliches Acrylharz für elektrische Abscheidung

10

G-2636

10

CjO O CO CD

Tabelle 8 (Fortsetzung)

Sonnenscheinwetter-Test

Tauzyklus-Test Bewertungs summe Qualitätsrang

CJ

to cc κ> CD

to cn

4	4	22	5
2	6	24	4
4	4	34	3
6	2	36	2
6	6	42	1

•Ρ*

CD CO O CO OO

Claims

1. Verfahren zum Beschichten von Aluminium oder einer Legierung auf Aluminiumbasis ("Aluminiumsubstrat")» dadurch gekennzeichnet, dass man

(1) auf dem Aluminiumsubstrat durch Erhitzen auf Temperaturen über 75 ⁰C in Gegenwart von Wasser eine Boehmitschicht erzeugt,

(2) dass man das so behandelte Substrat in ein Bad mit einem wasserlöslichen, thermisch härtbaren Harz und einem organischen Amin mit einer Temperatur von 40 60 ⁰C taucht und wieder herauszieht und

(3) dass man das so überzogene Aluminiumsubstrat, solange die Beschichtung noch Wasser und organisches Amin enthält, auf 150 - 210 ⁰C erhitzt und so die Beschichtung härtet und sintert und gleichzeitig die Bildung der Boehmitschicht abschliesst, die als Basisschicht für die Beschichtung dient.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man ein entfettetes und gewaschenes Aluminiumsubstrat in Wasser oder eine wässrige Lösung eines organischen Amins bei einer Temperatur von 40 - 75 ⁰C zur Bildung einer Bayeritschicht auf dem Aluminiumsubstrat eintaucht und dass man anschliessend das so behandelte Aluminiumsubstrat entweder in kochendes Wasser taucht oder das Substrat mit Wasserdampf bestrahlt, um die Bayeritschicht weiter wachsen zu lassen und eine Boehmitschicht zu bilden,

3* Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man in der Verfahrensstufe (1) auf ein entfettetes und

3 0 98267 0 95 7

gewaschenes Aluminiumsubstrat Wasser mit einer Temperatur von Über 75 ⁰C, eine wässrige Lösung eines organischen Amins mit einer Temperatur von über 75 ⁰C oder Wasserdampf strahlt, wobei das aufgestrahlte Medium Feststoffteilchen mit einer Härte enthält, die grosser als die des Aluminiumsubstrats ist, dass man dieses Feststoffteilchen enthaltende Medium unter Druck auf das Aluminiumsubstrat aufstrahlt, um so seine Oberfläche aufzurauhen und gleichzeitig auf ihr eine Boehmitschicht zu bilden,und dass man dann das so behandelte Aluminiumsubstrat in eine wässrige Lösung eines organischen Amins taucht, deren Temperatur höher als 75 ⁰C ist, oder dass man Wasserdampf auf das so behandelte Aluminiumsubstrat aufstrahlt, und dadurch die feinen, der Aluminiumsubstratoberfläche noch anhaftenden Teilchen entfernt und gleichzeitig die Boehmitschicht aufwächst.

4« Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man in der Verfahrensstufe (1) eine wässrige Lösung eines organischen Amins, das ein oberflächenaktives Mittel und feine Feststoffteilchen mit einer Härte grosser als die des Aluminiumsubstrates unter Druck auf das nicht entfettete Aluminiumsubstrat aufstrahlt, uc. dieses so in einem Arbeitsgang zu entfetten, seine Oberfläche aufzurauhen und auf ihm eine Boehmitschicht zu bilden, und dass man dann das so behandelte Aluminiumsubstrat in eine wässrige Lösung eines organischen Amins zum Aufwachsen der Boehmitschicht eintaucht.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man in der Verfahrensstufe (1) Wasser, das ein oberflächenaktives Mittel und feine Feststoffteilchen mit einer Härte,

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die grosser als die des Alurainiumsubstrats ist, untei· uruck auf ein nicht entfettetes Aluminiumsubstrat aufstrahlt, um

309326/U957

so das Aluminiumsubstrat gleichzeitig zu entfetten und seine Oberfläche aufzurauhen, und dass man dann das so behandelte Aluminiumsubstrat mit Wasserdampf bestrahlt -' und anschliessend in eine wässrige Lösung eines organischen Amins taucht, um die Boehmitschicht aufzuwachsen,

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man in der Verfahrensstufe (1) ein entfettetes und gewaschenes Aluminiumsubstrat in Wasser oder eine wässrige Lösung eines organischen Amins eintaucht, dessen Temperatur über 75 ⁰C liegt, und dass man zur Bildung einer farblosen und klaren Boehmitschicht eine Spannung von 0,5 - 20 V an das Aluminiumsubstrat anlegt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man in der Verfahrensstufe (1) ein Aluminiumsubstrat in Wasser oder eine wässrige Lösung eines organischen Amins eintaucht, dessen Temperatur über 75 ⁰C liegt,und dass man gleichzeitig ein Metall eintaucht, das nach der elektrochemischen Spannungsreihe edler als das Aluminiumsubstrat ist, wobei man das edlere Metall so eintaucht, dass es als Gegenpol gegen das Aluminiumsubstrat wirken kann.

8* Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man in der Verfahrenstufe (1) ein entfettetes und gewaschenes Aluminiumsubstrat in eine basische wässrige Lösung mit einem pH-Wert von 9»5 - 11 und einer Temperatur von 40 - 75 ⁰C mindestens 2 min lang eintaucht und dass man anschliessend die Temperatur der Lösung auf über 75 ⁰C erhöht und dann gleichzeitig mit dem Aluminiumsubstrat ein der elektrochemischen Spannungsreihe nach edleres Metall als Gegenelektrode mit in die Lösung eintaucht.

0S&2S/Q957

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man in der Verfahrensstufe (1) ein entfettetes und gewaschenes Aluminiumsubstrat in Wasser oder eine wässrige Lösung eines organischen Amins mit einem pH-Wert von 9»5 - 11 und einer Temperatur von 40 - 75 ⁰C mindestens 2 min lang eintaucht und anschliessend das so behandelte Aluminiumsubstrat zusammen mit einem der elektrochemischen Spannungsreihe nach im Vergleich zum Aluminiumsubstrat
edleren Metall in eine wässrige Salpetersäurelösung mit einer Temperatur von über 75 °C mindestens 3 min lang
so eintaucht, dass das gleichzeitig eingetauchte edlere Metall als Gegenelektrode zum Aluminiumsubstrat wirksam werden kann.

JR/er

30Sö2ß/0957