DE2605902C3

DE2605902C3 - Mit einem fluorhaltigen Kunststoff beschichtetes Substrat aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE2605902C3
Application number: DE2605902A
Authority: DE
Inventors: Shuzo Nagai; Takao Ogino; Koichi Okita; Seiji Watabe
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1975-02-14
Filing date: 1976-02-13
Publication date: 1980-08-14
Also published as: JPS5193984A; FR2300823B1; FR2300823A1; DE2605902A1; DE2605902B2; US4230758A

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft zunächst ein mit einem fluorhaltigen Kunststoff beschichtetes Substrat aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung mit feinen Erhöhungen und Vertiefungen auf seiner Oberfläche, einer auf dieser Oberfläche befindlichen Aluminiumoxidschicht und einem auf der Aluminiumoxidschicht befindlichen Überzug aus einem Polytetrafluoräthylen oder einem Tetrafluoräthylen/Hexafluorpropylen-Mischpolymerisat.

Es ist bekannt, daß fluorhaltige Kunststoffe eine sehr gute Wärme- und Chemikalienbeständigkeit, gute Antihafteigenschaften und einen niedrigen Reibungskoeffizienten besitzen. Polytetrafluoräthylen hat auch gute dielektrische Eigenschaften.

Mit einem fluorhaltigen Kunststoff beschichtete Substrate aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung (nachfolgend der Einfachheit halber kurz als »Aluminium« bezeichnet) sind als Materialien für die Herstellung von Gefäßen zum Kochtn, Braten und Backen geeignet auf Grund der Antihakeigenschaften der Kunststoffe. Die Kunststoffe verbinden sich jedoch nur schwer mit einem Substrat. Für das Verbinden sind verschiedene Verfahren bekannt, von denen nachfolgend vier angegeben seien:

(1) »Grundierüberzug-Verfahren« (vgl. »American Machinist«, Band 109, Nr. 4, 15. Februar 1965, S. 69 bis 71): Bei diesem Verfahren versieht man das Aluminiumsubstrat mit einem Grundierüberzug, der aus einer Dispersion oder Suspension eines fluorhaltigen Kunststoffs mit zugegebener Chromsäure besteht Dieser Überzug wird dann getrocknet und gesintert bzw. geschmolzen. Dann wird eine Dispersion oder Suspension des fluorhaltigen Kunststoffs des eigentlichen Überzugs aufgebracht Durch Trocknen und Sintern oder Aufschmelzen wird der Überzug gebildet

(2) »Hartüberzug-Verfahren« (vgl. britische Patentschrift 11 53 823): Bei diesem Verfahren bringt man auf die Oberfläche des Aluminiumsubstrats eine harte Zwischenschicht (Haftschicht) auf. Dabei wird die Oberfläche beispielsweise mittels eines Sandstrahlgebläses aufgerauht und dann wird ein Hartmetallpulver aus beispielsweise Nickel oder Chrom oder ein Oxidpulver aus beispielsweise Aluminiumoxid auf die Oberfläche aufgesprüht (aufgespritzt). Man kann die harte Zwischenschicht auch durch ein Sinterverfahren bilden, indem man eine Wasserglas oder ein Keramikmaterial enthaltende Suspension in Form einer Schicht auf das Aluminiumsubstrat aufbringt und diese bei hoher Temperatur sintert. Diese Schicht haftet dann an dem Aluminiumsubstrat und bildet Erhebungen und Vertiefungen auf der Oberfläche. Danach wird das oben unter (1) beschriebene Grundierüberzug-Verfahren durchgeführt.

(3) »Ätzverfahren« (vgl. die US-Patentschrift 35 63 785): Bei diesem Verfahren erzeugt man feine Erhöhungen und Vertiefungen in der Oberfläche des Aluminiumsubstrats durch chemische Ätzung. Dabei wird die Oberfläche mit einer Chromwasserstoffsäurelösung oder durch anodische Behandlung der Oberfläche in einer einen Chloridelektrolyten enthaltenden Lösung unter Verwendung einer Gleichstromquelle geätzt und aufgerauht. Anschließend wird eine Dispersion oder Suspension des fluorhaltigen Kunststoffs auf die geätzte Oberfläche aufgebracht. Durch anschließendes Trocknen und Schmelzen oder Sintern wird der Überzug gebildet.

(4) »Ätz- und Anodisierungsverfahren« (vgl. US-Patentschrift 35 63 785): Bei diesem Verfahren wird unter Anwendung des oben unter (3) beschriebener Ätzverfahrens eine geätzte Oberfläche des Aluminiumsubstrats erzeugt, die Aluminiumoberfläche wird danach mit einer wäßrigen Lösung, die mindestens eine einen Oxidfilm bildende Verbindung enthält, z. B. einer wäßrigen Schwefelsäurelösung, anodisch oxidiert unter Bildung einer Aluminiunioxidschicht auf der geätzten Oberfläche. Anschließend wird eine Dispersion eines fluorhaltigen Kunststoffes auf die Oxidschicht aufgebracht. Durch anschließendes Trocknen und Schmelzen oder Sintern wird der Überzug aus dem fluorhaltigen Kunststoff gebildet. Von einem nach diesem Verfahren hergestellten beschichteten Substrat ist einleitend ausgegangen.

Das nach dem »Grundierüberzug-Verfahren« erhaltene, mit einem fluorhaltigen Kunststoff beschichtete Substrat hat den Nachteil, daß die Haftfestigkeit beträchtlich abnimmt, wenn es heißem Wasser oder heißem öl ausgesetzt wird. Dadurch entstehen Probleme bei der Verwendung dieses Substrats zur Herstellung von Gefäßen zum Kochen, Braten usw. Wenn der Grundierüberzug Chromsäure enthält, ist die

Grundierschicht dunkel gefärbt Um zu vermeiden, daß die dunkle Farbe durch den transparenten Überzug hindurchscheint, ist es üblich, dem Überzugmaterial ein Pigment zuzusetzen. Die Antihafteigenschaften nehmen dadurch jedoch ab. Außerdem ist die Verwendung einer Chromwasserstoffsäurelösung nach dem bekannten Verfahren (3) oder (4) vom Standpunkt der Lebensmittelhygiene aus betrachtet unerwünscht wenn das beschichtete Substrat zur Herstellung von Gefäßen zur Bereitung von Speisen verwendet wird.

Die Abriebsbeständigkeil des nach dem Verfah-en (1) erhaltenen beschichteten Substrats in Kochgeschirren ist ebenfalls ein Problem. Mit dem Verfahren (2) wird die Abriebsbeständigkeit verbessert Die nach dem Verfahren (3) erhaltenen feinen Erhöhungen und Vertiefungen verbessern die Haftung des Überzugs an der Metalloberfläche. Bei der Einwirkung von heißem Wasser oder heißem Öl tritt im Vergleich zu dem nach dem Verfahren (1) erhaltenen Substrat kaum eine Verschlechterung der Haftfestigkeit auf, wahrscheinlich auf Grund der Tatsache, daß eine mechanische Haftung vorliegt. Da kein Grundierüberzug erforderlich ist, treten auch keine Probleme in bezug auf die Farbe des Produktes oder in bezug auf die Lebensmittelhygiene auf. Außerdem wird kein Pigment verwendet Die Haftung zwischen dem Überzug und dem Aluminiumsubstrat ist aber immer noch verbesserungsbedürftig. Das Verfahren (4) verbessert die Haftung des Überzugs an dem Aluminiumsubstrat weiter und ergibt das bisher beste mit einem fluorhaltigen Kunststoff beschichtete jo Aluminiumsubstrat zur Herstellung von Kochtöpfen, Bratpfannen, Backformen und dergleichen. Die Abriebsbeständigkeit ist aber noch verbesserungsbedürftig. Dies wäre durch Aufschmelzen eines Hartmetalls oder eines Keramikmaterials als Zwischenschicht erreichbar. r> Dies würde aber zusätzliche Verfahrensmaßnahmen bedingen und wäre sehr kostspielig. Außerdem wäre die Haftung des Überzugs am Aluminiunisubstrat nicht so zufriedenstellend wie bei einem nach dem Verfahren (1) hergestellten beschichteten Substrat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein beschichtetes Substrat der zu Beginn der Beschreibung genannten Gattung so auszugestalten, daß die Abriebsbeständigkeit gegenüber der bei dem bekannten Substrat (hergestellt nach Verfahren (4)) verbessert ist, ohne daß zu einem aufwendigeren Verfahren übergegangen zu werden braucht. Auch soll die Haftfestigkeit des Überzugs möglichst noch weiter verbessert sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei dem mit einem fluorhaltigen Kunststoff beschichteten Substrat aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung der eingangs genannten Gattung der Überzug eine Dicke im Bereich von 5 bis 100 μηι und eine Oberflächenrauhigkeit /?,„.„ im Bereich von 5 bis 60 μιη und R, im Bereich von 4 bis 50 μιη aufweist.

Dabei gibt der Wert /?,„.„ für die Oberflächenrauhigkeit den Abstand zwischen zwei Linien an, die parallel zur Mittellinie der Erhöhungen und Vertiefungen liegen und das von der Erhöhung und Vertiefung gebildete «> Profil an seinem höchsten bzw. niedrigsten Punkt innerhalb der Probenlänge berühren (vgl. die Norm ISO R 468, 2.6). Die »10-Punkte-Oberflächenrauhigkeit« R, gibt den durchschnittlichen Abstand zwischen den fünf höchsten Spitzen und den fünf tiefsten Einschnitten innerhalb der Probenlänge an, gemessen von einer parallel zur Mittellinie verlaufenden Linie, die das Profil nicht kreuzt (vgl. die Norm ISO R 468,2.5).

Die entsprechend der Erfindung ausgestalteten beschichteten Substrate weisen, wenn sie beispielsweise als Kochtopfböden oder Bratpfannen verwendet werden, eine wesentlich bessere Gebrauchsfähigkeit und größere Haltbarkeit auf. Nach dem Stande der Technik besaßen mit Polytetrafluoräthylen beschichtete Gegenstände eine Oberflächenrauhigkeit R_maK von 3 bis 4 μΐπ oder weniger und R_z von 2,0 μιη oder weniger. Die besseren Eigenschaften bleiben selbst dann erhalten, wenn die Beschichtung so weit abgerieben ist, daß das oxidierte Substrat teilweise freiliegt Es hat sich überraschend herausgestellt daß die Härte und Abriebsfestigkeit von der Oberflächenrauhigkeit und der Beschichtungsdicke abhängig ist

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung des vorgeschlagenen beschichteten Substrats. Ausgegangen wird dabei von einem Verfahren, bei dem man die Oberfläche des Substrats zur Erzeugung der Erhöhungen und Vertiefungen elektrochemisch in einer wäßrigen Lösung eines Elektrolyten ätzt, die geätzte Oberfläche zur Bildung der Aluminiumoxidschicht anodisch oxidiert und auf die Aluminiumoxidschicht eine Schicht einer wäßrigen Dispersion des fluorhaltigen Kunststoffs aufbringt, die Schicht trocknet und anschließend durch Erhitzen den Überzug bildet. Ein solches Verfahren ist aus der US-Patentschrift 35 63 785 bekannt Bei diesem bekannten Verfahren wird wie folgt vorgegangen:

Es wird das Substrat aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung geätzt, um auf seiner Oberfläche feine Erhöhungen und Vertiefungen zu erzeugen. Das Ätzen kann durch chemisches Ätzen, elektrochemisches Ätzen und mechanisches Ätzen durchgeführt werden. Ein Beispiel für die chemische Ätzung ist die Behandlung der Oberfläche beispielsweise mit einer wäßrigen Chlorwasserstoffsäurelösung. Durch elektrochemische oder anodische Behandlung der Oberfläche wird das Ätzen unter Verwendung einer Gleichstromquelle mit einer wäßrigen Lösung durchgeführt, die mindestens einen Elektrolyten enthält, der besteht aus einer Säure oder einem chlorhaltigen Salz, wie Chlorwasserstoffsäure, Ammoniumchlorid, Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Calciumchlorid, Zinkchlorid, Aluminiumchlorid und Natriumhypochlorit, einer Säure oder einem bromhaltigen Salz, wie Ammoniumbromid oder Bromwasserstoffsäure, oder einer Säure oder einem jodhaltigen Salz, wie Natriumiodid oder Jodwasserstoffsäure.

Die geätzte Oberfläche des Substrats wird dann anodisch oxidiert in einer wäßrigen Lösung einer Verbindung, die eine Aluminiumoxidschicht bilden kann, beispielsweise einer anorganischen Säure, wie Schwefelsäure oder Chromsäure, oder einer organischen Säure, wie Oxalsäure, Sulfosalicylsäure, Sulfophthalsäure, Phenolsulfonsäure oder Sulfamidsäure (wobei Schwefelsäure und Oxalsäure bevorzugt sind) unter Anwendung eines Wechselstroms, eines Gleichstroms oder beider.

Die anodische Oxidation wird unter Anwendung einer Stromdichte von etwa 0,001 bis etwa 0,1, vorzugsweise von etwa 0,01 bis etwa 0,05, insbesondere von etwa 0,02 A/cm² bei einer Spannung von mehreren Volt bis mehreren 10 Volt bei einer Temperatur von etwa 0 bis etwa 50, vorzugsweise von etwa 10 bis etwa 30 insbesondere von 20°C für einen Zeitraum von mehreren Minuten bis zu mehreren 10 Minuten, vorzugsweise von etwa 5 bis etwa 20 Minuten, bei einer Lösungskonzentration von mehreren Gew.-% bis zu

mehreren 10 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 5 bis etwa 30 Gew.-%, insbesondere von etwa 20 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der wäßrigen Lösung, durchgeführt.

Dann wird eine Dispersion oder Suspension eines Polytetrafluorethylene oder eines Tetrafluoräthyien/Hexafluorpropylen-Mischpolymerisats in Form einer Schicht auf die Aluminiumoxidschicht aufgebracht, diese Schicht wird bei einer Temperatur von etwa 80 bis etwa UOO⁰C mehrere Minuten bis mehrere 10 Minuten, vorzugsweise etwa 5 bis etwa 10 Minuten lang getrocknet, anschließend aufgeheizt und dann bei einer Temperatur oberhalb der Sinter- oder Schmelztemperatur des flucrhaltigen Kunststoffes, vorzugsweise bei etwa 350 bis etwa 450⁰C, etwa 5 bis etwa 30 Minuten lang gesintert bzw. aufgeschmolzen. Das Aufbringen der Dispersion oder Suspension kann unter Anwendung verschiedener Verfahren, beispielsweise durch Aufsprühen, durch Walzenbeschichtunjj,, durch Tauchbeschichtung, durch Strömungsbeschichtung oder durch Bürstenbeschichtung, erfolgen. Die Dicke des Überzugs sollte mindestens so groß sein, daß die Erhöhungen auf der Oberfläche des Substrats nicht freiliegen. Dieses bekannte Verfahren führt jedoch nicht zu ausreichenden Vertiefungen in der aufgerauhten Substratoberfläche.

Zur Herstellung des zunächst vorgeschlagenen, mit dem fluorhaltigen Kunststoff beschichteten Substrats wird ein solches Verfahren erfindungsgemäß derart abgewandelt, daß beim Ätzen die Menge der zugeführten Elektrizität mindestens etwa 20 Coulomb/cm² beträgt, die Spannung bei etwa 5 bis etwa 20 V negt und die Temperatur innerhalb des Bereiches von Raumtemperatur bis etwa 60⁰C liegt, wobei der Elektrolyt in einer Menge von etwa 1 bis etwa 5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der wäßrigen Lösung, vorliegt.

Der technische Fortschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß es, obwohl es nicht aufwendiger als das bekannte Verfahren ist, sondern nur die genannten Verfahrensbedingungen einzuhalten sind, zu den obengenannten vorteilhaften Produkten führt.

Da der Grad der anodischen Ätzung durch den Typ und die Menge des verwendeten Elektrolyten und insbesondere durch die Elektrizitätsmenge aus der Gleichstromquelle und die Dauer der anodischen Behandlung bestimmt wird, beträgt die Elektrizitätsmenge vorzugsweise 30 bis 100 Coulomb/cm². Die angewendete Gleichspannung beträgt vorzugsweise etwa 10 V. Die Temperatur der anodischen Behandlung ist nicht übermäßig kritisch, sie liegt insbesondere bei etwa 4O⁰C. Der Arbeitsbereich der Konzentration der wäßrigen Lösung liegt insbesondere zwischen etwa 2 und etwa 3 Gew.-°/o Elektrolyt, bezogen auf das Gewicht der wäßrigen Lösung. Dabei sind unter den bekannten Elektrolyten Salzsäure, Ammoniumchlorid und Natriumchlorid aus wirtschaftlicher Sicht bevorzugt.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele näher erläutert. Sowohl in den Beispielen als auch in den Vergleichsbeispielen wurden, wenn nichts anderes ar.?efeben ist, das Sintern bzw. Schmelzen und Trockn-u an üer Luft durchgeführt. Alle darin genannten Prozentsätze beziehen sich auf das Gewicht und alle angegebenen Verfahrensmaßnahmen wurden bei Atmosphärendruck durchgeführt. Die Oberflächenrauhigkeit, die Abriebsbeständigkeit und die Haftung zwischen dem Substrat und der fluorhaltigen Kunststoffschicht wurden nach den folgenden Verfahren bestimmt:

Bestimmung der Oberflächenrauhigkeit

Die Oberflächenrauhigkeit wurde unter Verwendung einer Tracer-Oberflächenrauhigkeits-Testvorrich^ung nach den Vorschriften JIS B 0601 und JIS B 0651, die mit den internationalen Standards ISO R 468 und ISO 1880 übereinstimmen, gemessen. Bei dem Tracer handelte es sich um eine Diamantnadel mit einem Winkel von 90°, bei welcher der Standardwert des Krümmungsradius an

ίο der Spitze 2 μπι betrug. Die gemessenen Werte wurden auf einer 500fach-Skala in Längsrichtung und auf einer lOfach-Skala in Querrichtung (d. h. der Tracer-Laufiichtung) aufgezeichnet.

Die gemessenen V/erte wurden durch die maximale Höhe R_m2X (μπι) und die durchschnittliche Zehn-Punkt-Rauhigkeit /?_ζ(μπι) entsprechend der in JIS B 0601 bzw. ISO R 468 angegebenen »Oberflächenrauhigkeit« ausgedrückt.

Abriebsbeständigkeitstest

Eine rostfreie Slahlbürste, die auf einem mit einer Geschwindigkeit von 450UpM umlaufenden Motor befestigt war, wurde gegen die beschichtete Oberfläche einer Testprobe gedrückt. Der Motor wurde in Betrieb gesetzt, während er eine Kraft von 2 kg auf die Oberfläche der Probe, die mit der Bürste in Kontakt stand, ausübte, und es wurde der Abrieb der Probenoberfläche bestimmt. Nach 30 000 Umdrehungen des Motors wurde der Abriebszustand der beschichteten Oberfläche unter Anwendung der folgenden Skala visuell bewertet:

sehr schlecht:

Der Überzug war an dem der Reibung ausgesetzten Teil vollständig entfernt und die Aluminiumoberfläche lag frei;

schlecht:

der Überzug war an dem der Reibung ausgesetzten Teil in beträchtlichem Ausmaße entfernt und die Aluminiumoberfläche lag frei;

gut:

an dem der Reibung ausgesetzten Teil lag die Aluminiumoberfläche in Form eines feinen Streifenmusters frei;

ausgezeichnet:

der der Reibung ausgesetzte Teil war kaum verändert.

Bestimmung der Haftung des Überzugs

Mittels einer kugelförmigen Bohrspitze mit einem Durchmesser von 0,7 mm, die aus einer glattgeschliffenen superharten Legierung bestand, wurden Kratzer in der Oberfläche des zu untersuchenden Überzugs erzeugt, d. h. die kugelförmige Bohrspitze mit einem Durchmesser von 0,7 mm drang in den Überzug und in den darunterliegenden Aluminiumträger ein. Die Strekke, über die der Überzug mit Kratzern versehen wurde,

bo wurde auf 25 mm festgelegt und der Zustand des Überzugs nach dem Einbringen der Kratzer wurde visuell bewertet. Die Kraft, die für ein Durchbrechen des Überzugs und eine Freilegung der Aluminiumoberfläche erforderlich war, wurde bestimmt. Die Haftung

(,5 wurde entsprechend der nachfolgend angegebenen Skala bewertet durch die Abnahme der für die Kratzerbildung erforderlichen Kraft nach 50stündigem Eintauchen der Probe in auf 200°C erhitztes Salatöl:

sehr schlecht:

Die für die Kratzerbildung erforderliche Kraft war extrem vermindert (um mehr als 80%);

schlecht:

die Abnahme !er für die Kratzerbildung erforderlichen Kraft v. .ir stark und sie betrug etwa 50% der Anfangsbelastung;

gut:

die Abnahme der für die Kratzerbildung erforderlichen Kraft war gering (bis zu 20%);

ausgezeichnet:

es wurde kaum eine Abnahme der für die Kratzerbildung erforderlichen Kraft festgestellt.

Beispiel

Eine Platte aus 99% reinem Aluminium (JIS 1100) wurde 10 Minuten lang in eine 3%ige wäßrige Kaüurnchloridlösung mit einer Lösungstemperatur von ,5 etwa 40° C eingetaucht und unter Verwendung einer Gleichstromquelle anodisch geätzt, um auf der Oberfläche des Aluminiummetalls feine Erhöhungen und Vertiefungen zu erzeugen. Die für die anodische Ätzung verwendete Elektrizitätsmenge ist in der weiter unten folgenden Tabelle I angegeben.

Die Oberfläche der so behandelten Aluminiumplatte wurde durch 10 Minuten langes Eintauchen in eine 15% ige wäßrige Schwefelsäurelösung von 20° C unter Verwendung einer Gleichstromquelle von 15 V bei einer Stromdichte von 0,02 A/cm? anodisch oxidiert. Durch Spriihbeschichtung wurde eine 60gew.-%ige wäßrige Dispersion eines Polytetrafluoräthylens mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von etwa 0,2 bis etwa 0,4 μιτι und einem Molekulargewicht von etwa 1 χ 10⁶ bis etwa 10⁷ (der gleiche Kunststoff wurde auch in den nachfolgend beschriebenen Beispielen 2, 4 und 5 verwendet) in Form einer Schicht auf die oxidierte Oberfläche so aufgebracht, daß die Dicke des dabei erhaltenen Oberzugs etwa 20 bis etwa 30 μπι betrug, und dann 10 Minuten lang bei 100°C getrocknet und anschließend 30 Minuten lang bei 380°C gesintert.

Die Oberflächenrauhigkeit, die Haftung und die Abriebsbeständigkeit der dabei erhaltenen beschichteten Platte wurden bestimmt und die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle I angegeben. Darin sind auch Werte von Vergleichsversuchen angegeben, die mit den gleichen Substraten, die jedoch nicht nach dem erfindungsgemäßen Verfahren an der Oberfläche durch Ätzen aufgerauht waren, unter im übrigen gleichen Verfahrensbedingungen erhalten wurden.

Tabelle I

Versuch Nr.	Für die anodi	Oberflächenrauhigkeit	(um)	Qualität der beschichteten Platte	Haftung des
	sche Behand	der beschichteten Platte	25		Überzugs
	lung verwende-		21
	te Elektrizitäts		10		ausgezeichnet
	menge			Abriebsbestän	ausgezeichnet
				digkeit	ausgezeichnet
	(Couiomb/cm²)	(um)	3
1-1	100	37	<2	ausgezeichnet
1-2	80	30	ausgezeichnet	schlecht
1-3	30	15	ausgezeichnet	sehr schlecht
Vergleichs-
Versuch Nr.
1-1	10	4	schlecht
1-2	0	<2	sehr schlecht

Beispiel

Eine Platte aus 99% reinem Aluminium (JIS 1100) wurde an ihrer Oberfläche mit einer 15%igen wäßrigen Chlorwasserstoffsäurelösung bei einer Lösungstemperatur von 4O⁰C für die in der nachfolgenden Tabelle II angegebenen Zeiträume geätzt und die geätzte Oberfläche wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 anodisch oxidiert

Die auf diese Weise behandelte Aluminiumplatte wurde dann auf die in Beispiel 1 angegebene Weise mit Polytetrafluorethylen beschichtet und die beschichtete Platte wurde auf ihre verschiedenen Eigenschaften hin untersucht.

Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle II angegeben. Sie werden darin mit Ergebnissen eines Vergleichsversuchs verglichen, bei dem das gleiche Substrat unter den gleichen Verfahrensbedingungen, jedoch unter Auslassung des Ätzschritts, behandelt worden war.

	9	Dauer der	26 05 902	10	Haftung
		Behandlung			des Überzugs
Tabelle 11	mit HCI		Qualität der beschichteten Platte
Versuch Nr.		Oberflächenrauhigkeit		ausgezeichnet
	(Min.)	der beschichteten Platte	Abriebsbestän	ausgezeichnet
	20		digkeit
	10
		(μΐη) (um)	ausgezeichnet
2-1		20 14	ausgezeichnet
2-1	15 10
Vergleichs-
Versuch Nr.

2-1

schlecht

Beispiel

Eine Platte aus einer Aluminiumlegierung (JIS A 5052) wurde 10 Minuten lang in eine 3%ige wäßrige Chlorwasserstoffsäurelösung eingetaucht und bei einer Lösungstemperatur von 4O⁰C anodisch geätzt unter Verwendung einer elektrischen Gleichstromquelle und unter Anwendung einer Stromdichte von 50 Coulomb/ cm².

Die behandelte Aluminiumlegierungsoberfläche wurde dann in einer 15%igen wäßrigen Schwefelsäurelösung bei 20°C unter Verwendung einer Gleichstrom- jo quelle bei einer Stromdichte von 0,02 A/cm² für die in der folgenden Tabelle III angegebenen Zeiträume anodisch oxidiert. Wie in Beispiel 1 wurde auf die oxidierte Oberfläche eine wäßrige Dispersion eines Tetrafluoräthylen/Hexafluorpropylen-Mischpolymerisats mit einer Teilchengröße von etwa 0,1 bis etwa 0,2 μηι in Form einer Schicht so aufgebracht, daß die Dicke des Überzugs etwa 25 μίτι betrug, und dann wurde sie 10 Minuten lang bei 100⁰C getrocknet und anschließend 45 Minuten lang bei 350⁰C geschmolzen.

Die beschichtete Platte wurde auf ihre verschiedenen Eigenschaften hin untersucht und die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle III angegeben.

Tabelle III	Dauer der	Oberflächenrauhigkeit	R-	Qualität der beschichteten Platte	Haftung
Versuch Nr.	anodischen	der beschichteten Platte			des Überzugs
	Oxidation		([JUTl)	Abriebsbeslän-
			7	digkcit	gut
	(Min.)	([JJTl)	8		ausgezeichnet
	30	13	S	ausgezeichnet	ausgezeichnet
3-1	15	15		ausgezeichnet
3-2	5	16		gut
3-3			9		gut
Vergleichs-
Ysrsuch Nr	nicht	17		sehr schlecht
3-1	durchgeführt

Beispiel 4

Eine Platte aus einer Aluminiumlegierung t>o (JIS A 3003) wurde durch 15 Minuten langes Eintauchen in eine 5%ige wäßrige Natriumchloridlösung bei einer Temperatur von 40° C unter Anwendung einer Elektrizitätsmenge von 80 Coulomb/cm² Aluminiumoberfläche und unter Verwendung einer Gleichstromquelle anodisch geätzt

Die behandelte Oberfläche wurde bei einer Stromdichte von 0,02 A/cm² 40 Minuten lang in einer wäßrigen Schwefelsäurelösung in variierenden Konzentrationen, wie sie in der folgenden Tabelle IV angegeben sind, bei 25° C und bei 20 V unter Verwendung einer Gleichstromquelle anodisch oxidiert Auf die in Beispiel 1 angegebene Weise wurde die oxidierte Oberfläche mit einem Polytetrafluorethylen beschichtet

Die beschichtete Platte wurde auf ihre verschiedenen Eigenschaften hin untersucht und die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle IV angegeben.

	11	Dauer	26 05 902	12	Haftung
					des Überzugs
Tabelle IV		(Min.)
Versuch Nr.		10	Oberflächenrauhigkeit		ausgezeichnet
		10			ausgezeichnet
	Anodische Oxidationsbedin	10		Qualität der beschichteten Platte	gut
	gungen
	Konzentration der		(μηι) (um)	Abriebsbestän
4-1	Schwefelsaure		18 10	digkeit	gut
4-2	(%)	17 10
' 4-3	6	14 9	gut
Vergleichs	10		ausgezeichnet
versuch Nr.	20		ausgezeichnet
4-1		18 11

nicht durchgeführt	sehr schlecht

Beispiel 5

Eine Platte aus 99% reinem Aluminium (JIS UOO) wurde 10 Minuten lang geätzt durch Eintauchen in eine 15%ige wäßrige Chlorwasserstoffsäurelösung bei einer Lösungstemperatur von 45° C zur Erzeugung von feinen Erhöhungen und Vertiefungen auf der Aluminiumoberfläche.

Die behandelte Oberfläche der Platte wurde bei einer Stromdichte von 0,02 A/cm² bei 30° C unter den in der folgenden Tabelle V angegebenen Bedingungen in einer

5%igen wäßrigen Oxalsäurelösung anodisch oxidiert. Auf die in Beispiel 1 angegebene Weise wurde die oxidierte Oberfläche mit einem Polytetrafluoräthylen beschichtet.

Die dabei erhaltene beschichtete Platte wurde auf ihre verschiedenen Eigenschaften hin untersucht und die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle V angegeben.

Tabelle V	•	30 80	20 20	Oberllächenrauhigkeit "ram R: (lim) (m)	8 7	Qualität der beschichteten Platte Abriebsbe- Haftung des ständigkeit Überzugs	ausge zeichnet ausge zeichnet
Versuch Nr.			12 13		ausge zeichnet ausge zeichnet
5-1 5-2
Anodische Oxidationsbedingungen Strom Spannung Dauer (V) (Min.)
Gleichstrom Wechsel strom

Claims

Patentansprüche:

1. Mit einem fluorh-Jtigen Kunststoff beschichtetes Substrat aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung mit feinen Erhöhungen und Vertiefungen auf seiner Oberfläche, einer auf dieser Oberfläche befindlichen Aluminiumoxidschicht und einem auf der Aluminiumoxidschicht befindlichen Überzug aus einem Polytetrafluoräthylen oder einem Tetrafluoräthylen/Hexafluorpropylen-Mischpolymerisat, d a durch gekennzeichnet, daß der Überzug eine Dicke im Bereich von 5 bis 100 μίτι und eine Oberflächenrauhigkeit R_max im Bereich von 5 bis 60 μπι und R₂ im Bereich von 4 bis 50 μΐη aufweist.

2. Verfahren zur Herstellung eines mit einem fluorhaltigen Kunststoff beschichteten Substrats nach Anspruch 1, wobei man die Oberfläche des Substrats zur Erzeugung der Erhöhungen und Vertiefungen elektrochemisch in einer wäßrigen Lösung eines Elektrolyten ätzt, die geätzte Oberfläche zur Bildung der Aluminiumoxidschicht anodisch oxidiert und auf die Aluminiumoxidschicht eine Schicht einer wäßrigen Dispersion des fluorhaltigen Kunststoffs aufbringt, die Schicht trocknet und anschließend durch Erhitzen den Überzug bildet, dadurch gekennzeichnet, daß beim Ätzen die Menge der zugeführten Elektrizität mindestens etwa 20 Coulomb/cm² beträgt, die Spannung bei etwa 5 bis etwa 20 V liegt und die Temperatur innerhalb des jo Bereichs von Raumtemperatur bis etwa 60° C liegt, wobei der Elektrolyt in einer Menge von etwa 1 bis etwa 5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der wäßrigen Lösung, vorliegt.