DE2431557A1

DE2431557A1 - Aluminiumaetzung

Info

Publication number: DE2431557A1
Application number: DE2431557A
Authority: DE
Inventors: Harold Vernon Smith
Original assignee: Pennwalt Corp
Current assignee: Pennwalt Corp
Priority date: 1974-03-01
Filing date: 1974-07-01
Publication date: 1975-09-04
Also published as: IT1016075B; ES427463A1; FR2262704A1; GB1434894A; JPS50120444A; FR2262704B1; ZA743293B; AU6963274A; NL7409719A; JPS5752424B2; BE817491A; CH606480A5; SE7407204L; SE420211B

Description

Patentanwälte!'^

Dr. Ing. Walter Abitz ¹' ?^{uli 1974}

Dr. Dieter F. Morf IR-2139

Dr. Hans-Α. Brauns

8 Miicciion 86, Pianzenauerstr. 28

PENNWALT CORPORATION

Three Parkway, Philadelphia, Pa. 19102,

V.St.A.

Aluminiumätzung

Nach DT-OS 2 339 992 werden bestimmte Oxidationsmittel in Alkalihydroxid-Lösungen in der ersten Stufe eines Doppelätz- bzw. -beizprozesses zur Ausbildung einer architekturgerechten Oberfläche bei Aluminium eingesetzt. Es wurde nunmehr gefunden, dass Oxidationsmittel beim Einsatz in niedrigen Konzentrationen das Auftreten des galvanisierenden Effektes während der Alkaliätzung von Aluminium verhindern.

Beim Alkaliätzen von Aluminiumstrangpresslingen und -flächenmaterial ergeben sich bei der technischen Oberflächenausrüstung periodisch Schwierigkeiten durch Auftreten einer unerwünschten Itzflächenbeschaffenheit,die als "Galvanisierung" oder "galvanisierte geätzte Oberfläche" bekannt ist. Diese unerwünschte und nicht voraussagbare Ätzfläcne ist dahingehend beschreibbar, dass sie ein stark reflexionsfähiges und grob kristallines Aussehen hat. Die Galvani-

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sierung ist oft so stark, dass das Aluminium verworfen werden muss. In weniger schweren Fällen muss das Aluminium mechanisch, poliert werden, bevor man es erneut behandeln kann. Solche Verluste und/oder Mehrfachbehandlungen tragen wesentlich zu den Kosten der Aluminiumätzung bei.

In US-PS 5 314- 890 sind ein Verfahren und Badzusammensetzungen zur Vermeidung der Galvanisierung beim Alkaliätzen von Aluminium beschrieben, wobei nach dieser Patentschrift sechswertiges Chrom, Fluorid-Ion und spezielle Ätzzusatzmittel die Galvanisierung in alkalischen Ätzbädern bei einer Temperatur von 66 C (150° S¹) oder darunter zu verhindern vermögen. Heuere ökologische Auflagen (in den V.St.A.) stehen der Einleitung von Abwässern, die Chrom und Fluorid in Konzentrationen von mehr als wenigen Teilen je Million Teile enthalten, in Flüsse entgegen. Da die Chrom- und Fluorid-Behandlungsverfahren recht kostspielig sind, sucht man für die technische Oberflächenbehandlung von Metall nach einem wohlfeilen Ersatz. Die Oxidationsmittel gemäss der vorliegenden Erfindung werden in sehr geringen Konzentrationen eingesetzt und haben darüberhinaus den Vorteil, durch die Atzung verbraucht zu werden, so dass sich kein zusätzliches Beseitigungsproblem ergibt, wenn das Bad abzulassen ist.

Alkalische Ätzbäder werden bei der technischen Oberflächenausrüstung von Aluminium in ausgedehntem Umfang dazu verwendet, das Aussehen des Aluminiums zu verbessern und Aluminiumoberflächen für Folgebehandlungen herzustellen. Jegliche Fehlätzung, zu der ein alkalisches Ätzbad führen kann, beeinträchtigt Ausstoss und Brauchbarkeit des Bades und trägt zu den Kosten seines Einsatzes bei.

Untersuchungen, der Aluminiumätzung haben Anzeichen ergeben, dass ein ausgedehnter und fortgesetzter Einsatz eines alkalischen Ätzbades zu einem Zustand im Bad führen kann, der

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? Λ 31 S 5 7

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das Eintreten von Fehlätzung begünstigt. Dieser Zustand kennzeichnet sich durch eine Suspension kolloidaler Legierungsmetalle im Bad und durch eine Sättigung des Bades mit Wasserstoff. Wenn sich dieser Zustand in dem Ätzbad einstellt, neigt das Bad zur Bildung einer galvanisierten, geätzten Oberfläche bei dem der Behandlung unterworfenen Aluminium, beschleunigt das Bad seinen Angriff am Aluminium und zeigt das Bad eine verstärkte Neigung, Aluminiumoberflächen zu verfärben oder ungleichmässig zu ätzen.

Der Galvanisiereffekt tritt bei dem Ätzprozess nach etwa 20 Std. kontinuierlicher Ätzung in Erscheinung, wenngleich es auch keinen festen Zeitpunkt für das Auftreten galvanisierter Ätzung gibt· Es wurde ferner gefunden, dass beim Auftreten galvanisierter Ätzung in der Ätzlösung etwa 60 g oder mehr an Aluminiumoxid gelöst sind. Beim Auftreten von Galvanisierung sind auch derart hohe Mengen an gelöstem Aluminiumoxid wie 127 g/1 beobachtet worden.

Es wurde ein Ätzbad bzw. -verfahren gefunden, bei dem durch Zusatz von Oxidationsmitteln eine Ausbildung des vorliegenden, galvanisierten Zustandes vermieden wird, wodurch sich das Auftreten von Fehlätzung vermindert und ein kontinuierlicher Einsatz des Ätzbades möglich wird. Darüberhinaus wird die Qualität geätzter, mit einem alkalischen Ätzbad erzeugter Oberflächen durch den Zusatz der Oxidationsmittel deutlich verbessert.

Bei der praktischen Durchführung der Erfindung wird ein herkömmliches, chelatisiertes, alkalisches Ätzbad fortlaufend oder periodisch mit einem Oxidationsmittel oder einer Mischung von Oxidationsmitteln behandelt. In dem alkalischen Ätzbad wird zu allen Zeitpunkten eine geringe Konzentration an Oxidationsmittel - genügend, um nach Methoden der qualitativen Analyse, feststellbar zu sein - aufrechterhalten.

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Bad und Verfahren gemäss der Erfindung sind bei Aluminium wie auch Aluminiumlegierungen anwendbar.

Das Aluminiummetall sollte zur Ätzung sorgfältig vorbereitet werden, indem man zunächst jegliche Schneid-, Walz- oder Stanzöle und -fette entfernt, was gewöhnlich durch Reinigen mit einem inhibierten, milden, alkalischen Reinigungsmittel erfolgt. Das Aluminiummetall wird dann mit Wasser gespült und hierauf durch Tauch- oder Spritzbehandlung in bzw. mit einem inhibierten, sauren Desoxidationsmittel entoxidiert. Nach einer weiteren Spülung mit Wasser steht das Aluminiummetall für die Ätzung bereit.

Die Quelle des in dem Ätzbad bzw. bei dem Ätzverfahren gemäss der Erfindung verwendeten Alkalis bildet die Klasse der Alkalihydroxide. Während Natrium- und Kaliumhydroxid gleich gut geeignet sind, wird man im allgemeinen mit Natriumhydroxid arbeiten, da dieses wohlfeiler und leichter verfügbar ist.

Das Alkalihydroxid_%wird in einer Konzentration von etwa ■15 his 200 g/l Wasser eingesetzt, wobei ein bevorzugter Konzentrationsbereich etwa 30 bis 75 g Alkalihydroxid/1 Wasser beträgt. Höhere Alkalikonzentrationen führen zur raschen Erschöpfung an Oxidationsmittel.

In den Ätzlösungen gemäss der Erfindung haben sich Chelatbildner als zur Unterdrückung von Aluminiumoxid-Ausfällung während des Ätzens geeignet erwiesen. Zu solchen Chelatbildnern gehören Sorbit, Gluconsäure, Glucoheptonsäure, Mannit, Ascorbinsäure, Sorbose, Gerbsäure, Äthylendiamintetraessigsäure, Natriumchromglucosat, Diglykolsäure, Picolinsäure, Asparaginsäure, Dithiooxamid, D-Gluconolacton und L-Rhamnose. Diese Chelatbildner werden in dem Fachmann vertrauten Konzentrationen, im allgemeinen im Bereich von etwa 0,5 bis 15 g/l» verwendet.

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Zu den Quellen für Oxidationsmittel in den Ätzlösungen gemäss der Erfindung zur Ätzung von Aluminium oder Aluminiumlegierungen gehören:

- Ammoniumpersulfat, Natriumpersulfat und Kaliumpersulfat

- Wasserstoffperoxid und Natriumperoxid

- Natriumperborat und Kaliumperbοrat

- Natriumperjodat und Kaliumperjοdat

- Natriumchlorit und Kaliumchlorit

- Natriumchlorat, Kaliumchlorat und Ammoniumchlorat

- Natriumperchlorat, Ammoniumperchlorat und Kaliumperchlorat

- Natriumjodat, Ammoniumjodat und Kaliumjodat

- Natriumhypochlorit, Kaliumhypochlorit und Calciumhypochlorit

- Natriumnitrit, Kaliumnitrit und Ammoniumnitrit

- Kaliumbromat, Natriumborat und Ammoniumborat,

- Kaliump eroxydipho sphat, Natriumperoxydiphosphat und Ammoniump eroxydipho sphat

- Natriumnitrat, Kaliumnitrat und Ammoniumnitrat

für Persulfate für Peroxide

für Perborate für Perjοdate für Chlorite für Chlorate

für Perchlorate für Jodate für Hypochlorite für Nitrite für Bromate für Per-oxypho sphate

für Nitrate

Quecksilbersalze der obengenannten sind aus ökologischen Erwägungen heraus unerwünscht. Man kann mit einem oder mehreren Oxidationsmitteln arbeiten.

Über die obengenannten, festen Verbindungen hinaus eignen sich für die praktische Durchführung der Erfindung auch Sauerstoff- und Chlordioxidgas. Luft ist als Sauerstoffquelle sehr ineffizient. Wie sich weiter gezeigt hat, kann Sauerstoff

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im Ätzbad erzeugt werden, indem man das Aluminium-Werkstück zur Anode macht. Für die Kathode ist ein gesondertes Abteil "notwendig, da der sich entwickelnde Wasserstoff und Sauerstoff getrennt werden müssen.

Bei der praktischen Durchführung der Erfindung wird das Alkaliätzbad fortlaufend oder periodisch mit einem der obigen Oxidationsmittel behandelt, um eine kleine Konzentration an Oxidationsmittel, von etwa 0,0001 bis 1 g/l Ätzlösung, aufrechtzuerhalten, wobei ein bevorzugter Konzentratxonsbereich des Oxidationsmittels etwa 0,01 bis 0,1 g/l Ätzlösung beträgt. Bei höheren Konzentrationen führen die Oxidationsmittel zur Ausbildung einer Aluminiumoberfläche eines Architekturtyps. Die festen Oxidationsmittel können zum Ätzbad als Pulver wie auch in wässriger Lösung zugesetzt werden.

Die Öxidationsmittel-Mindestkonzentration in dem Ätzbad gemäss der Erfindung lässt sich an dem Auftreten einer Purpurfärbung beim Ansäuern einer Probe des Bades mit Salz- oder Schwefelsäure und dann Hinzufügen einiger Tropfen Diphenylaminsulfonsäure ermitteln. Diese Minimalkonzentration beträgt etwa 0,0001 g/l.

Zur Durchführung des Ätzverfahrens gemäss der Erfindung wird man gewöhnlich die Werkstücke in die in einer Stahlwanne befindliche Ätzlösung tauchen. Die Wannen sind mit Schlangen zur Beheizung und/oder Kühlung des Ätzbades versehen. Eine Bewegung des Bades ist erwünscht, um eine gleichmässige Konzentration der Ätzlösung, insbesondere an der Grenzfläche mit-dem Werkstück, aufrechtzuerhalten. Zur Abführung der ätzenden Dämpfe und von als Nebenprodukt anfallendem Wasserstoffgas bedarf es einer-guten Belüftung.

Einen anderen Weg zur praktischen Durchführung der Erfindung stellt das Spritzen der Werkstücke mit der Ätzlösung dar.

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Bezüglich der Temperatur der Ätzlösung ist eine starke Variation zwischen etwa 24 und 88° C (etwa 75 Ms 190° i¹), möglich, wobei ein bevorzugter Bereich etwa 60 bis 77° C (etwa 140 bis 170° i¹) beträgt. Der bevorzugte Temperaturbereich ergibt eine gute Ätzgeschwindigkeit ohne übermässige Bildung von Dämpfen bei höheren Temperaturen.

Die Dauer des Kontaktes des Werkstücks mit der Ätzlösung variiert mit dem Zustand des Werkstücks, d. h. dem Ausmass von Spuren spanender Bearbeitung und anderen Oberflächen-Unregelmässigkeiten, deren Entfernung gewünscht wird. Mit e.iner Ätzzeit von etwa 2 bis 15 Mn. werden die meisten der sich ergebenden Bedingungen erfasst. Ätzung erfolgt hauptsächlich in etwa 3 bis 7 Min. , was einen bevorzugten Zeitbereich darstellt.

Das Oxidationsmittel kann - sei es in Feststofferm als körniges oder gepulvertes Material oder als Flüssigkeit in wässriger Lösung - mit dem Natriumhydroxid und der chelatbildenden Verbindung vereinigt werden. Ein typisches Eestkonzentrat könnte 95 % Alkalihydroxid, 4 % Chelatbildner und 1 % Oxidationsmittel enthalten. Ein anderes Festkonzentrat könnte von 97,9 % Natriumhydroxid, 2 % Sorbit und 0,1 % Natriumperborat gebildet werden.

Das Alkalihydroxid kann auch als wässriges Konzentrat bereitgestellt werden, wobei man. die chelatbildende Verbindung und die oxidierende Verbindung in diesem lösen kann.

Alkalihydroxid, chelatbildende Verbindung und oxidierende Verbindung stellen die wesentlichen Bestandteile des Bades bzw. Verfahrens gemäss der Erfindung dar. In dem Ätzbad . sind aber auch andere Ätzzusatzmittel verträglich, wie Detergentien zur Verbesserung der Reinigung, zur Ausbildung eines Schaummantels auf dem Bad oder zur Verlängerung der Badlebenszeit. So kann man auch mit Glanzbildnern zur Ver-

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Stärkung, wenn gewünscht, des Reflexions Vermögens und fluoriden zur Erhöhung der Korngrösse arbeiten.

Beispiele für in alkalischen Ätzbädern verwendete oberflächenaktive Mittel nennt die US-PS 3 557 000. Einen üblichen Glanzbildnerzusatz stellt, wie in US-PS 2 673 143 beschrieben, Natriumnitrat in hohen Konzentrationen dar. Der Einsatz von Fluoriden in alkalischen Ätzlösungen ist in US-PS 3 314 890 gezeigt.

Eine besonders gute Arbeitsweise zur praktischen Durchführung der Erfindung ergibt sich aus den folgenden Beispielen. Die in den Beispielen genannten "Formlinge" sind "Extrusions", also Presslinge, wie sie auf Strang-, Rohr- bzw. Ziehpressen erhalten werden.

Beispiel 1

Ein alkalisches, von !Tatriumhydroxid und Sorbit als chelatbildender Verbindung gebildetes Ätzbad wurde kontinuierlich zum Ätzen von Aluminium-Abschnitten eingesetzt. Während dieser Einsatzzeit wurde das Bad regelmässig analysiert und regelmässig so mit frischem Ätzagens (97 % ITaOH und 3 % Sorbit) versetzt, dass die Konzentration an "freiem" bzw. nicht umgesetztem ITatriumhydroxid stets nahe 45 g/l gehalten wurde.

Fach etwa 36 Std. kontinuierlichem Betrieb betrug die Konzentration an in dem Bad gelöstem Aluminium 115>63 g/l- Eine Prüfung des Bades zu diesem Zeitpunkt auf Oxidationsmittel unter Verwendung von Diphenylaminsulfonsäure-Indikator ergab kein Oxidationsmittel.

Das Formlings-Material wurde zur Zubereitung für die Ätzung 10 Min. bei 74° C in eine inhibierte, milde alkalische Reinigungsmittellösung getaucht, in kaltem Wasser gespült,·/

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2 Min. bei 27° C in eine inhibierte, saure Desoxidationsmitellösung getaucht und schliesslich erneut mit Wasser gespült. Dann wurde der gereinigte und desoxidierte Formlings-Abschnitt (Aluminiumlegierung 6063) 5 Min. in dem oben beschriebenen Bad geätzt, wobei die Bad-Temperatur während dieser Ätzung auf 71,1 + 0,6° C (160 + 1° F) gehalten wurde.

Die durch diese Behandlung erhaltene, geätzte Oberfläche war scheinend und silberfarben, verdeckte Oberflächenfehler angemessen und war vollständig von feingekörnter "galvanisierter Ätzung" überzogen. An diesem Punkt wurde in das Bad Chlordioxidgas eingeführt, bis eine Konzentration von 0,05 g / erzielt war.

In diesem Bad wurde ein anderer Formlings-Abschnitt (Aluminium 6063) 5 Min. bei 71° G geätzt. Die durch diese Behandlung erzeugte, geätzte Oberfläche zeigte eine geringere "galvanisierte Ätzung" (ungefähr 75 % der Pormlingsoberfläche im Vergleich mit 100 % bei dem vorherigen Abschnitt).

Durch erneute Zuführung von Chlordioxid zu dem Bad wurde die ClOg-Konzentration auf 0,10 g/l erhöht. Bei 5 Min. Ätzen eines dritten Aluminiumfοrmlings-Abschnitte bei 71° C in diesem Bad erstreckte sich die "galvanisierte Ätzung" nur auf 50 % der Formlingsoberfläche.

Die Chlordioxid-Konzentration in dem obigen Bad 'wurde nun auf 0,125 g/l erhöht. In diesem Bad wurde 5 Min. bei 71° C ein .vierter Abschnitt des gleichen Aluminiumform!ings geätzt. Die mit diesem Bad erzeugte, geätzte Oberfläche zeigte keine "galvanisierte Ätzung".

Beispiel 2

Bei einem anderen Ätzbad mit einem Gehalt an Natriumhydroxid-

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Ätzagens von 45 g/l und Sorbit-Chelatbildner von 4,35 g/l nach 24 Std. Betrieb ergab eine Analyse des Bades 60,0 g/l an gelöstem Aluminium, während eine Analyse auf Oxidationsmittel negativ verlief. Ein I?ormlings-Abschnitt (Aluminiumlegierung 606J) wurde wie in Beispiel 1 gereinigt und desoxidiert und dann 5 Min. bei 71»1 ± 0,6° C in der obigen Lösung geätzt. Die sich ergebende, geätzte Oberfläche war scheinend und silbrig gefärbt, verdeckte Oberflächenfehler angemessen und war vollständig von feingekörnter "galvanisierter Ätzung" überzogen.

Das Bad wurde zu diesem Zeitpunkt mit Ammoniump ersulf at )PSoOg) in einer Menge von 0,05 g/l versetzt. In dem

Bad wurde 5 Min. bei 71° C ein anderer, wie oben zubereiteter Formlings-Abschnitt (Aluminium .6063) geätzt. Die durch diese Ätzung erzeugte Aluminiumoxid-Oberfläche war von der "galvanisierten Ätzung" frei.

Beispiel 3 . ■ '

Ein anderes Bad mit chelatisiertem Ätzmittel wurde kontinuierlich betrieben, bis seine Konzentration an gelöstem Aluminium nach etwa 30stündigem Einsatz 86,5 g/1 betrug, wobei die Konzentration an "freiem" Ätzagens während dieses Einsatzes nahe 45 g lfaOH/1 gehalten wurde. Eine Analyse des Bades zeigte, dass an diesem Punkt kein Oxidationsmittel vorlag.

In der obigen Lösung wurde 5 Min. bei 71,1 + 0,6° C ein wie in Beispiel T gereinigter und desoxidierter lOrmlings-Abschnitt (Legierung 6063) geätzt. Die hierbei erhaltene, geätzte Oberfläche war scheinend und silberfarben und verdeckte Oberflächenfehler gut, war aber vollständig von "galvanisierter Ätzung" überzogen.

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Das Ätzen wurde nun unterbrochen und das Bad 36 Std. kräftig belüftet, wob
halten wurde.

belüftet, wobei die Bad-Temperatur auf 4-3 bis 60° C geIn der belüfteten Lösung wurde ein anderer, wie oben zubereiteter Abschnitt des gleichen Aluminiumformlings 5 Min. bei 71° C geätzt.

Die durch das belüftete Bad erzeugte, geätzte Oberfläche
hatte ein eisartiges, leicht weisses Aussehen, verdeckte
Oberflächenfehler gut und war von "galvanisierter Ätzung" frei.

Beispiel 4-

Es wurde ein Ätzbad mit Natriumhydroxid und Sorbit angesetzt. Nach kontinuierlichem Einsatz dieses Bades zur
Aluminiumätzung von etwa 36 Std. Dauer ergab eine Analyse des Bades:

Nicht umgesetztes Alkali 90, 0 g/l
Gelöstes Aluminium 63,22 g/l

Oxidationsmittel keines

In diesem Ätzbad wurde ein wie in Beispiel 1 zubereiterer Formlingsabschnitt (Aluminiumlegierung 6063) 6 Min. bei
54⁰C behandelt. Die durch diese Ätzung auf dem Aluminium· erzeugte Oberfläche hatte ein silbernes und leicht eisartiges Aussehen, verdeckte Oberflächenfehler gut und war vollständig von grobgekörnter "galvanisierter Ätzung" überzogen.

Zu dem vorstehenden Ätzbad wurde Natriumperborat in einer Menge von 0,01 g/l hinzugefügt.

Innerhalb etwa 5 Min. wurde ein anderer Abschnitt des glei-

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chen Formlings zubereitet und dann 6 Min. "bei 5^° C im Ätzbad behandelt. Die durch diese Ätzung erzeugte Aluminiumoberfläche wies keine "galvanisierte Ätzung" auf.

Beispiel 5

Ein durch Auflösen von 56,94- g Kaliumhydroxid/l, 3₅O g Gluconsäure/1 und 0,06 g Molybdäntrioxid/1 in Wasser erhaltenes Ätzbad wurde kontinuierlich etwa 20 Std. lang zum Ätzen von iOrmlingsabschnitten (Aluminiumlegierung 6063) eingesetzt.

Während dieses Einsatz-Zeitraums wurde die Konzentration an nicht umgesetztem Alkali durch regelmässige Zusätze eines flüssigen Ätzmittelkonzentrates mit einem Gehalt an

Kaliumhydroxid (4-5%ige Lösung) 9^,9 Gew.% Gluconsäure (50%ige Lösung) 5,0 " Molybdäntrioxid (kristallin) 0,1 "

nahe 60 g/1 gehalten.

Bach etwa 20 Std. fortgesetztem Einsatz ergab eine Badanalyse :

Nicht umgesetztes Alkali 60,80 g/l Gelöstes Aluminium . 65₅85 g/l Oxidationsmittel Spur

Die Feststellung der Spur an Oxidationsmittel ergab sich aus einer schwachen Purpurfärbung (Diphenylaminsulfonsäure-Indikator). ·

In dem obigen Ätzbad wurde ein wie in Beispiel 1 zubereiteter Formlingsabschnitt (Aluminiumlegierung 6063) 5 Min. bei •71° C behandelt. Die durch diese Ätzung erhaltene Oberfläche

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hatte ein. eisartiges, weisses Aussehen, verdeckte Qberflächenfehler gut und wies keine "galvanisierte Ätzung" auf.

Beispiel 6

Ein mit Natriumhydroxid und Sorbit angesetztes Ätzbad wurde kontinuierlich etwa 48 Std. lang zum Ätzen von Formlingsabschnitten (Aluminiumlegierung 6063) eingesetzt. Während dieses Einsatzes wurde die Konzentration nicht umgesetzten Alkalis durch regelmässige Zusätze gepulverten Ätzmittelkonzentrats aus

Natriumhydroxid (kristallin) 97,0 Gew.% Sorbit (Pulver) 3,0 "

nahe 45 g/l gehalten.

Each etwa 48 Std. fortgesetztem Betrieb ergab eine Badanalyse :

Hicht umgesetztes Alkali 45,44 g/l Gelöstes Aluminium 84,70 g/l

Oxidationsmittel' " keines

In dem vorstehenden Ätzbad wurde ein wie in Beispiel 1 zubereiteter iOrmlingsabschnitt (Aluminiumlegierung 6063) 5 Hin. bei 71° G behandelt. Die auf dem Aluminium durch diese Ätzung erzeugte Oberfläche war silberfarben und leicht scheinendj verdeckte Oberflächenfehler gut und war vollständig von feingekörnter "galvanisierter Ätzung" überzogen.

Ein anderer zubereiteter Abschnitt des gleichen JForml-ings wurde dann in dem obigen Ätzbad mittels einer Aluminiumklemme aufgehängt. Das Aluminium wurde sofort mit dem ^uAnoden'^r-Kontakt, und die Stahlwolle der Ätzwanne mit dem

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"Kathoden-Kontakt eines Gleichrichters (D.C.-Rectifier) verbunden. "Während 5 Min. Ätzung des Aluminiums bei 7^° ^G wurde eine Spannung von 5 "V angelegt.

Während dieser Elektrolyse war auf der Aluminiumoberfläche etwas Sauerstoff sichtbar; auf der Wand der Stahl wanne war Wasserstoff zu erkennen.

Die durch diese Behandlung auf dem Aluminium ausgebildete Oberfläche war scheinend und silberfarben, verdeckte Ober-, flächenfehler gut und wies keine "galvanisierte Ätzung" auf.

Beispiel 7

Es wurden Abschnitte aus verschiedenen Aluminiumlegierungen zubereitet (wie in Beispiel 1) und dann wie folgt geätzt:

Ätzbad- Zusammensetzung g/1-

Eicht umgesetztes Natriumhydroxid . 41,65

3fatriumglueonat 3,35

Gelöstes Aluminium 126,90

Ealiumpersulfat 0,001

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Ätzung

Legierung	Ätzzeit, Min.	Ätztempe ratur, ⁰C
2024-T3 Flächen material	3	60
5O52-O Flächen material	10	54
6061-T6 Stange	2	60
6063-T5 Formling	5	71
7075-T6 Flächen material	5	66
B e i s ρ	i e 1 8

Betrachtung der geätzten Oberfläche

scheinend, silberfarben, Oberflächenfehler gut verdeckt, keine "Galvanisierung¹¹

eisartig, weiss gefärbt, Oberflächenfehler gut verdeckt, keine "Galvahisierung"

eisartig, weiss gefärbt, Oberflächenfehler angemessen verdeckt, keine "Galvanisierung¹¹

scheinend, silberfarben, Oberflächenfehler gut verdeckt, keine "Galvanisierung"

scheinend, leicht weiss, Oberflächenfehler gut verdeckt, keine "Galvanisierung"

Durch Auflösen von 57»0 g Natriumhydroxid/1 und 3,0 g Natriumgluconat/1 in Wasser wurde ein Ätzbad hergestellt und dieses mit 2,0 g/l an dem nachfolgend beschriebenen, gepulverten Ätzbadzusatzmittel "A" versetzt. Das anfallende Bad wurde kontinuierlich etwa 24 Std. zum Ätzen von Flächenmaterial-Abschnitten (Aluminiumlegierung 5052) eingesetzt."

Während dieser Betriebszeit wurde die Konzentration nicht umgesetzten Alkalis durch regelmässige Zusätze eines gepulverten Ätzmittelkonzentrats aus

Natriumhydroxid (kristallin) Natriumgluconat (Pulver)

95,0 Gew.% 5,0 Gew.%

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nahe 60,0 g/l und die Konzentration des Ätzzusatzmittels durch regelmässige Zusätze eines gepulverten Ätzbadzusatzmittels "A" aus

Borax-decahydrat 78,0 Gew.%

Natriumgluconat (Pulver) 20,0 "

Natriumperborat-monohydrat 2,0 "

nahe 2,0 g/l gehalten.

Nach etwa 24stündigern, kontinuierlichem Einsatz ergab eine Badanalyse:

Nicht umgesetztes Alkali 59} 55 "g/l

Ätzbadzusatzmittel 2,10 g/l

Gelöstes Aluminium 62,37 g/l

Oxidationsmittel Prüfung positiv

(schwache Purpurfärbung)

In dem obigen Bad wurde ein wie in Beispiel 1 zubereiteter Flächenmaterial-Abschnitt (Aluminiumlegierung 5052) 10 Min. bei 54° C behandelt. Die durch diese Ätzung erzeugte Oberfläche hatte ein eisartiges, weisses Aussehen, verdeckte Oberflächenfehler gut und wies keine "galvanisierte Ätzung" auf.

Beispiel 9

Durch Auflösen von 72,735 g Natriumhydroxid/1, 2,250 g Natriumglucoheptonat/1 und 0,015 S Natriumperoxid/l in Wasser wurde ein Ätzbad hergestellt und dieses kontinuierlich etwa 48 Std. lang zum Ätzen von Flächenmaterial-Abschnitten (Aluminiumlegierung 5005) eingesetzt, und zwar in einer Ätzmaschine, die das Ätzbad mit einem Druck von etwa 1,1 kg/cm auf die Aluminiumabschnitte spritzte. Die Temperatur des Ätzbades wurde auf 60,0 + 1,1° C gehalten.

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Während dieser Betriebszeit wurde die Konzentration nicht umgesetzten Alkalis durch regelmässige Zusätze eines gepulverten Ätzmittel-Konzentrates aus

Natriumhydroxid (kristallin) 96,98 Gew.% Natriumglucoheptonat (kristallin) 3,00 " Natriumperoxid (Pulver) 0,02 "

nahe 75 >0 g/l gehalten.

Nach etwa 48 Std. kontinuierlichem Einsatz ergab eine Badanalyse :

Nicht umgesetztes Alkali 73,06 g/1

Gelöstes Aluminium 5^,91 g/l

Oxidationsmittel Spur

In dem obigen Bad wurde ein wie in Beispiel 1 zubereiterer Abschnitt Aluminium-Flächenmaterial (Legierung 5005) 1,0 Min. bei 60 C unter Anwendung eines Spritzdrucks von etwa 1,1 kg/cm spritzgeätzt. Die durch diese Ätzung erzeugte Oberfläche hatte ein eisartiges, weisses und sehr gleichmässiges Aussehen und wies keine "galvanisierte Ätzung" auf.

Beispiel 10

Ein durch Auflösen von 28,5 g Natriumhydroxid/1 und 1,5 S Sorbit/l in Wasser angesetztes Ätzbad wurde kontinuierlich etwa 96 Std. lang zum Ätzen von Formlingsabschnitten (Aluminiumlegierung 6063) eingesetzt, wobei während dieses Einsatzes die Konzentration an nicht umgesetztem Alkali durch regelmässige Zusätze eines gepulverten Ätzmittel-Konzentrats aus

Natriumhydroxid (kristallin) 95>O Gew.% Sorbit (Pulver) ' 5,0 "

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•It-

nahe 30 g/l gehalten wurde.

Nach etwa 96 Std. kontinuierlichem Einsatz ergab eine Badanalyse:

Nicht umgesetztes Alkali 29,88 g/l

Gelöstes Aluminium 14-1,95 g/l

Oxidationsmittel keines

In dem obigen Ätzbad wurde ein wie in Beispiel 1 zubereiteter Formlingsabschnitt (Aluminiumlegierung 6063) 7 Min. bei 66° C behandelt. Die durch diese Ätzbehandlung auf dem Aluminium ausgebildete Oberfläche hatte ein leicht eisartiges und schwach weisses Aussehen, verdeckte Oberflächenfehler gut und war vollständig durch grobgekörnte "galvanisierte Ätzung" überzogen.

Das Ätzbad (4- 1) wurde. dann mit Sauerstoff behandelt, wozu trocknes, reines Sauerstoffgas durch ein Rohr aus rostfreiem Stahl am Badboden eingeleitet und 15 Min. mit 200 cm /Min. zugeführt wurde. Während dieser Sauerstoffbehandlung wurde die Badtemperatur auf 65,6 +/1,1 °C gehalten.

In dem obigen Ätzbad wurde (unmittelbar nach Ende der Sauerstoff behandlung) ein zubereiteter anderer Abschnitt des gleichen Formlings 7 Min. bei 66° C behandelt. Die durch diese Ätzung auf dem Aluminium ausgebildete Oberfläche hatte ein eisartiges und weisses Aussehen, verdeckte Oberflächenfehler sehr gut und wies keine "galvanisierte Ätzung" auf.

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Claims

nt-2139 ι. Juli

Patentansprü ehe

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rl. Mittel zum Ätzen von Aluminium und Aluminiumlegierungen in Form einer wässrigen Lösung mit einem Gehalt an Alkalihydroxid in einer Menge von 15 bis etwa 200 g/l, mindestens einem Chelatbildner in einer Menge von 0,5 "bis etwa 15 g/1 und mindestens einem Oxidationsmittel in einer Menge von 0,0001 bis etwa 1 g/l.
2. Mittel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Oxidationsmittel aus der Gruppe Nitrite, Persulfate, Chlorite, Peroxyphosphate, Chlorate, Perchlorate, Peroxide, Jodate, Hypochlorite, Perborate, Perjodate, Bromate, Nitrate, Sauerstoff und Chlordioxid.
3. Mittel nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Alkalihydroxid-iConz ent ration von etwa 30 bis 75 g/l·
4. Verfahren zum Ätzen von Aluminium und Aluminiumlegierungen, dadurch gekennzeichnet, dass man das Metall mit einem Mittel gemäss einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3 bei einer Temperatur im Bereich von 4-9 bis 88° C 1 bis 15 Min. zusammenbringt.
5. Verfahren nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, dass man das Metall in der in einer Ätzwanne befindlichen Lösung tauchbehandelt.
6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass man als Oxidationsmittel Sauerstoff verwendet.

7· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ' man den Sauerstoff durch Elektrolyse der Ätzlösung unter Einsatz des der Ätzung unterworfenen Metalls als Anode erzeugt.

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