DE2842941C3

DE2842941C3 - Process for chromating aluminum substrates for magnetic storage disks

Info

Publication number: DE2842941C3
Application number: DE19782842941
Authority: DE
Inventors: Hubert Ing.(Grad.) 7640 Kehl Fehrenbach
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1978-10-02
Filing date: 1978-10-02
Publication date: 1981-11-12
Also published as: DE2842941A1; DE2842941B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Chromatieren von Aluminiumsubstraten für Magnetspeicherplatten gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for chromating aluminum substrates for magnetic storage disks according to the preamble of claim 1.

Die feinbearbeiteten Oberflächen von Aluminiumsubstraten für Magnetspeicherplatten werden vor dem Auftragen der magnetisierbaren Schicht gewöhnlich mit einem Passivierungsmittel behandelt, um sie korrosionsbeständig zu machen und eine gute Schichthaftung zu gewährleisten. Im Hinblick auf die mittlerweile äußerst gering gewordenen Schichtstärken um 1 μηι (enorm gesteigerte Speicherkapazität) ist eine gleichmäßige Behandlung der Oberfläche sehr wichtig.The finely machined surfaces of aluminum substrates for magnetic storage disks are made before Applying the magnetizable layer is usually treated with a passivating agent to make it corrosion resistant and to ensure good layer adhesion. In terms of meanwhile extremely Layer thicknesses that have become small by 1 μm (enormously increased storage capacity) are uniform Treatment of the surface very important.

Es ist bekannt, Aluminium-Oberflächen durch anodische Oxidations-(Eloxieren) sowie Chromatierungs- und Phosphatierungsverfahren zu passivieren. Eloxier- und Phosphatierverfahren sind jedoch für Substrate von Magnetspeicherplatten ungeeignet, da die Oberflächen zu sehr aufgerauht werden. Chromatierverfahren sind für derartige Substrate geeignet, insbesondere die heute üblichen Verfahren, bei denen saure Lösungen zur Chromatierung von Aluminium verwendet werden. Bei der Einwirkung einer wäßrigen Lösung von Chromsäure (CrO₃ · aq), Phosphorsäure (H₃PO₄) und Flußsäure (HF) in Gegenwart von Na⁺-lonen bildet sich auf einer frisch gereinigten Alu-Oberfläche eine zusammenhängende Schutzschicht, bestehend aus CrPO₄, AlPO₄ und AlPO₄ · NaF, wie in der Literatur beschrieben (Technische Informationen 604, Gerhard Collardin GmbH, Oberflächenchemie, 5 Köln 30, Widdersdorferstraße 215). Dabei hat man die Behandlung von Substraten für Magnetspeicherplattcn bisher meistens im Durchlauftauchverfahren durchgeführt. Die zu behandelnden Platten werden auf Gestellen oder Trommeln transportiert, wobei man bei neueren Verfahren die Platten während des gesamten Behandlungsvorgangs — vom Entfetten über Passivieren bis zum Spülen — rotieren läßt.It is known to passivate aluminum surfaces by anodic oxidation (anodizing) as well as chromating and phosphating processes. However, anodizing and phosphating processes are unsuitable for substrates for magnetic storage disks, since the surfaces are roughened too much. Chromating processes are suitable for such substrates, in particular the processes customary today in which acidic solutions are used to chromate aluminum. When exposed to an aqueous solution of chromic acid (CrO ₃ · aq), phosphoric acid (H ₃ PO ₄ ) and hydrofluoric acid (HF) in the presence of Na ⁺ ions, a cohesive protective layer consisting of CrPO forms on a freshly cleaned aluminum surface ₄ , AlPO ₄ and AlPO ₄ · NaF, as described in the literature (Technical Information 604, Gerhard Collardin GmbH, Surface Chemistry, 5 Cologne 30, Widdersdorferstrasse 215). The treatment of substrates for magnetic storage disks has hitherto mostly been carried out using the continuous immersion process. The plates to be treated are transported on racks or drums, with newer methods allowing the plates to rotate during the entire treatment process - from degreasing to passivation to rinsing.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Ausbildung der Schicht unregelmäßig ist. Die Ursache liegt wohl darin, daß die chemische Reaktivität der Aluminiumoberfläche unterschiedlich ist und eine sofortige Verarmung der wäßrigen Lösung an den Reaktionspartnern erfolgt. Man kann zwar durch Rühren oder Umpumpen des Tauchbades eine Verbesserung erreichen, für Substrate von Magnetspeicherplatten sind die erzielbaren Ergebnisse jedoch unzureichend; die Substratoberflächen weisen immer noch unterschiedlich beschichtete Stellen, sogenannte Flecken, und sogar Poren auf.It has been found, however, that the formation of the layer is irregular. The reason is probably that the chemical reactivity of the aluminum surface is different and an immediate depletion of the aqueous solution takes place on the reactants. You can by stirring or pumping the Dip baths achieve an improvement, for substrates of magnetic storage disks are the achievable results but insufficient; the substrate surfaces still have differently coated areas, so-called spots, and even pores.

Gemäß der DE-OS 22 42 908 ist es bekannt, zur Chromatierung von Aluminiumbändern oder -blechen s die Behandlungslösung ein- oder doppelseitig mit im Gegensinn sich drehenden Rollen oder mittels Düsen aufzutragen. Dabei werden entsprechend der Zusammensetzung und der auf einen bestimmten Oberflächenabschnitt bezogenen Menge der Behandlungslösung dieAccording to DE-OS 22 42 908 it is known for the chromating of aluminum strips or sheets s the treatment solution on one or both sides with rollers rotating in the opposite direction or by means of nozzles to apply. This is done according to the composition and the on a certain surface section related amount of the treatment solution

ίο Reaktionszeit zuvor eingestellt und nach dieser Zeit die Oberflächen mit Wasser abgespült sowie getrocknet.ίο Response time previously set and after this time the Surfaces rinsed with water and dried.

In der DE-AS 12 33 232 ist eine Vorrichtung zum beidseitigen Aufsprühen der Behandlungslösung beschrieben, bei der die zu behandelnden, flachen Gegenstände in horizontaler Lage auf am Umfang Zähne aufweisenden Rollen durch die Behandlungskammer gefördert werden. Dadurch soll eine möglichst gleichmäßige Behandlung der Gegenstände auf beiden Seiten gewährleistet werden.In DE-AS 12 33 232 a device for spraying the treatment solution on both sides is described, in which the flat objects to be treated in a horizontal position on the circumference Teeth having rollers are promoted through the treatment chamber. This should be a Uniform treatment of the objects on both sides can be guaranteed.

Auch bei Anwendung dieser bekannten technischen Maßnahmen zeigte sich, daß die Gleichmäßigkeit der durch die Chromatierung erzeugten Schutzschicht noch nicht ausreichend ist, um die Schwankungen der auf die Substratplatte aufgetragenen Magnetschicht, deren Dicke für hochleistungsfähige Magnetplatten bei 1 μπι und weniger liegt, in zulässigen Grenzen zu halten.Even when applying these known technical measures, it was found that the uniformity of the The protective layer produced by the chromating is not sufficient to withstand the fluctuations in the Substrate plate applied magnetic layer, the thickness of which for high-performance magnetic disks at 1 μπι and less is to keep within permissible limits.

Es stellte sich daher die Aufgabe, ein Chromatierverfahren zu entwickeln, bei dem beim Aufsprühen der Chromatierlösung auf Aluminiumsuöstrate für Magnet-Speicherplatten eine deutlich höhere Gleichmäßigkeit der passivierten Oberfläche als bisher erreichbar zu erzielen ist.The task was therefore to develop a chromating process in which the Chromating solution on aluminum substrate for magnetic storage disks a significantly higher uniformity of the passivated surface than previously achievable is to achieve.

Die Aufgabe wurde durch ein Verfahren der eingangs angegebenen Art gelöst, bei dem die Düsen während des Aufsprühvorgangs Schwenk- oder Taumelbewegungen ausführen. Einzelheiten des neuen Verfahrens ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.The object was achieved by a method of the type specified at the outset, in which the nozzles during perform swiveling or tumbling movements during the spraying process. Details of the new procedure result from the following description.

Nach einer Vorbehandlung, z. B. Entfetten, Bürsten und Spülen, gelangen die Substrate mittels bekannter Fördereinrichtungen, wie Band- oder Rollentransport, in eine Sprühkammer, in der sie in horizontaler Lage von angetriebenen, hintereinander angeordneten Walzen übernommen und weitertransportiert werden. Durch versetzt auf den Walzenoberflächen angeordnete Noppen ist in an sich bekannter Weise dafür gesorgt, daß die Auflage der Substrate punktartig und in ständigem Wechsel während des Sprühvorgangs erfolgt. Dadurch ist gewährleistet, daß auch die unterstützten Flächenteile der Substrate ausreichend und zu ihrer Umgebung gleich stark mit der Chromatierlösung beaufschlagt werden. Auf der Walze, die einen Durchmesser von vorzugsweise 8 mm aufweist, können aber auch Ringe im axialen Abstand von ca. 100 mm angeordnet werden, die an ihrem Umfang mit 2 mm hohen Noppen versehen sind.After a pre-treatment, e.g. B. degreasing, brushing and rinsing, get the substrates by means of known Conveyors, such as belt or roller transport, in a spray chamber in which they are in a horizontal position are taken over by driven rollers arranged one behind the other and transported onwards. Knobs arranged offset on the roller surfaces ensure in a manner known per se that that the support of the substrates takes place at points and in constant change during the spraying process. This ensures that the supported surface parts of the substrates are sufficient and too their surroundings are exposed to the same strength with the chromating solution. On the roller, the one Has a diameter of preferably 8 mm, but rings at an axial distance of about 100 mm can also be used are arranged, which are provided with 2 mm high knobs on their circumference.

Entlang ihres Transportweges in der Sprühkammer werden die Oberflächen der Substrate aus unterhalb und oberhalb angeordneten Düsen von oben und unten besprüht. Dabei wird die Chromatierlösung in feinen Strahlen, die mit hoher kinetischer Energie auf die Oberflächen treffen, gleichmäßig verteilt. Die Transportebene der Substrate befindet sich an der Stelle zwischen den beiden Düsensystemen, an der die beiden Strahlsysteme zusammentreffen. An dieser Stelle der Oberflächen wird die chemisch aktive Lösung beim harten Auftreffen stark zerstäubt. Dadurch wird die chemische Reaktion augenblicklich und über die gesamte Substratoberfläche äußerst gleichmäßig ausge-Along their transport path in the spray chamber, the surfaces of the substrates are made from underneath and sprayed from above and below nozzles arranged above. The chromating solution is fine Rays that hit the surfaces with high kinetic energy are evenly distributed. The transport level the substrate is at the point between the two nozzle systems where the two Beam systems meet. At this point the surface becomes chemically active hard impact strongly atomized. This makes the chemical reaction instantaneous and about the entire substrate surface extremely evenly

löst, da die Aluminiumoberfläche in einen reaktiven Zustand überführt wird. Es ist vorteilhaft, die Lösung für den Sprühvorgang auf etwa 20 bis 50⁰C, vorzugsweise auf 40° C zu erwärmen.dissolves, as the aluminum surface is converted into a reactive state. It is advantageous to heat the solution for the spray to about 20 to 50 ⁰ C, preferably at 40 ° C.

Die kinetische Wirkung des Sprühens wird nun erfindungsgemäß gesteigert, indem man die Düsen während des gesamten Sprühvorgangs Schwenkbewegungen von 30 bis 40° Winkelgraden ausführen läßt. Auch Taumelbewegungen der Düsen begünstigen eine äußerst gleichmäßige Sprühwirkung.The kinetic effect of the spraying is now increased according to the invention by the nozzles can perform pivoting movements of 30 to 40 ° angular degrees during the entire spraying process. Tumbling movements of the nozzles also promote an extremely even spray effect.

Die Verweilzeit der Substrate in der Sprühkammer und damit die Einwirkungsdauer der chemisch aktiven Chromatierlösung ist durch die Umdrehungsgeschwindigkeit der Walzen einstellbar. In der praktischen Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt sie je nach gewünschter Stärke der Chromaiierungsschicht zwischen 20 Sekunden und 2 Minuten, vorzugsweise zwischen 30 Sekunden und 1,5 Minuten. Die Schichtstärke hängt außerdem von der Temperatur der Chromatierlösung ab.The residence time of the substrates in the spray chamber and thus the duration of exposure to the chemically active ones The chromating solution can be adjusted by changing the speed of rotation of the rollers. In the practical When the method according to the invention is used, it depends on the desired thickness of the chromating layer between 20 seconds and 2 minutes, preferably between 30 seconds and 1.5 minutes. The layer thickness also depends on the temperature the chromating solution.

Vor dem Verlassen der Sprühkammer passiert das besprühte Substrat ein Quetschwalzenpaar mit Weichgummioberfläche, um den auf den Oberflächen haftenden Flüssigkeitsfilm abzustreifen. Nach dem Verlassen der Sprühkammer durchläuft das Substrat eine Spülbekkenkaskade, in der die Oberflächen mit Wasser abgespritzt und dabei von der Rest-Chromatieriösung befreit werden. Danach gelangen die Substrate in eine Trocknungseinrichtung, in der sie mit Warmluft getrocknet werden.Before leaving the spray chamber, the sprayed substrate passes a pair of squeeze rollers with a soft rubber surface, to wipe off the liquid film adhering to the surfaces. After leaving In the spray chamber, the substrate runs through a sink cascade in which the surfaces are filled with water hosed down and freed from the residual chromating solution. Then the substrates get into a Drying device in which they are dried with warm air.

Es ist vorteilhaft, alle Behandlungszonen durch Quetschwalzenpaare voneinander zu trennen, damit die einzelnen Behandlungsflüssigkeiten nicht in andereIt is advantageous to separate all treatment zones from one another by pairs of squeeze rollers so that the individual treatment fluids not in others

ίο Behandlungszonen gelangen.ίο access treatment zones.

Nach Versuchen im technischen Maßstab wurden die nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren behandelten Substrate für Magnetspeicherplatten in einem Korrosionstest nach DIN 50 947 und einer Meßmethode nach DIN 55 232 zur Beurteilung der Schichthaftung unterzogen. Es zeigte sich bei sämtlichen Substraten, daß die in einer Dicke von 0,1 μηι ausgebildete Chromatierungsschicht gleichförmig und völlig flecken- und porenfrei war. Nach einem Schwitzwasser-Klimatest nach DIN 50 012 an mit einer Magnetschicht versehenen und so behandelten Substraten konnten weder Blasenbildung noch Schichtablösungen beobachtet werden.After tests on an industrial scale, those treated according to the method described above were treated Substrates for magnetic storage disks in a corrosion test according to DIN 50 947 and a measuring method according to DIN 55 232 to assess the layer adhesion. It was found in all substrates that the chromating layer formed in a thickness of 0.1 μm is uniform and completely speckled and was pore-free. After a condensation water climate test according to DIN 50 012 on with a magnetic layer Substrates provided and treated in this way could not be observed either as blistering or delamination will.

Claims

Claim:

Process for chromating aluminum substrates for magnetic storage disks, in which the Substrates in a horizontal position with alternating points through a spray chamber are moved, in which the surfaces of the substrates are essentially vertically directed spray jets an acidic solution from nozzles arranged above and below the path of movement of the substrates are exposed, and the chromated surfaces after a preset reaction time rinsed with water and then dried with warm air, characterized in that that the nozzles swing or tumble during the spraying process.