DE2940910C2 - Verfahren zum Mattieren eines elektrophoretisch überzogenen Metallerzeugnisses - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Mattieren der Oberfläche eines elektrophoretisch überzogenen Metallerzeugnisses.

Folgende Verfahren zum Mattieren oder Entglänzen des auf der Oberfläche von Metallerzeugnissen gebildeten elektrophoretisch abgeschiedenen Films durch elektrisches Behandeln in einem Bad auf der Grundlage wärmehärtender Harze sind herkömmlicherweise bekannt:

a) Ein Verfahren zur Erzielung eines mattierten Films durch Ändern der Mischzusammensetzung der wärmehärtenden Harze für den elektrophoretisch abgeschiedenen Überzug,

b) ein Verfahren zum Erzielen eines mattierten Films durch Dispergieren und Suspendieren von Teilchen eines Schleifmittels in dem Elektrophoresebad,

c) ein Verfahren zum Mattieren der Filmoberfläche durch Behandeln der Erzeugnisse mit heißem Wasser oder Dampf und

d) ein Verfahren zum Mattieren der Filmoberfläche durch Eintauchen der Erzeugnisse in eine saure Lösung.

Bei dem obigen Verfahren a) jedoch ist das Elektrophoresebad nicht stabilisiert, was es unmöglich macht, gewöhnlich gute Elektrophoresebedingungen zu gewährleisten, so daß jede Behandlung zu einem anderen Mattierungsgrad führt und unter den Erzeugnissen eine große Streuung besteht, wodurch eine gleichförmige Qualität nicht aufrecht zu erhalten ist. Nach dem obgigen Verfahren b) variiert der Mattierungsgrad mit der Zeit in Abhängigkeit von der Sedimentation des Schleifmittels. Wieder führt jede Behandlung zu einem anderen Mattierungsgrad, die Produkte streuen stark und am Film treten leicht Defekte oder Mangel auf. Somit hat dieses Verfahren Nachteile schlechter Korrosionsbeständigkeit und unterlegener Qualitätsleistung. Die Verfahren c) und d) sind insofern nachteilig, als mit ihnen keine ausreichenden Mattierungseffekte erzielt werden können, und zudem erhält die Oberfläche des Überzugsfilms keinen gleichmäßig mattierten Zustand, was zu Unregelmäßigkeiten Anlaß gibt. Keines dieser Verfahren ist für die praktische Anwendung geeignet.

In Anbetracht dieser Nachteile der herkömmlichen Mattierungsverfahren gibt die Erfindung eine einzigartige Lehre für ein Mattierungsverfahren mit dem Ziel, einen bestimmten, selbst mattierten Zustand ohne Produktstreuung sowie eine ausgezeichnet feste Haftung des Überzugsfilms zu erhalten. Erfindungsgemäß kann das angestrebte Ziel durch die Wahl eines

elektrophoretischen Verfahrens erreicht werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß das elektrophoretisch überzogene Metallerzeugnis mit Wasser gewaschen und danach mit einem Wechselstrom in einer Lösung von Säure oder Salz oder einer Mischlösung hiervon, die eine gleichrichtende Wirkung in positivem Sinne entfaltet, wenn dem Metallerzeugnis eine Wechselspannung aufgeprägt wird, beladen wird.

ίο Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben; von diesen zeigt

F i g. 1 ein Kurvendiagramm, in dem in einem Behandlungsbad, in welchem Mattierungswirkung festgestellt wurde, die Kurven der bei der Aufprägezeit der Wechselspannung fließenden Ströme als auf einem Oszilloskop angezeigte Wellenform festgehalten sind, und

F i g. 2 ein Kurvendiagramm, in dem in einem Behandlungsbad, bei dem ein Mattierungseffekt nicht festgestellt wurde, die Kurven der Ströme festgehalten sind.

Mit der gleichrichtenden Wirkung in positivem Sinne, wenn dein Erzeugnis Wechselspannung a-ifgeprägt wird, IFt gemeint, daß, wie in F i g. 1 dargestellt, der Anteil, wo der Strom des Bades auf der Seite des zu behandelnden Erzeugnisses positiv wird, größer ist als in dem Falle, wo der Strom negativ wird. Als Säuren, die eine solche Wirkung zeigen, seien anorganische oder organische Säuren, wie Schwefelsäure, Salpetersäure, Phosphorsäure, Kresolsulfonsäure und p-Toluolsulfonsäure genannt. Was Borsäure, Essigsäure und Oxalsäure betrifft, wird entweder die Sinuskurve oder eine gleichrichtende Wirkung in negativer Richtung festgestellt, so daß, wenn solche Chemikalien verwendet werden, es unmöglich ist, das erfindungsgemäß gesteckte Ziel in den nachfolgend angeführten Vergleichsbeispielen zu erreichen, wie in F i g. 2 gezeigt.

Erfindungsgemäß wird eine Lösung von Säure oder Salz verwendet, die eine gleichrichtende Wirkung in positiver Richtung ausübt, wenn dem Erzeugnis die Wechselspannung, wie angegeben, aufgeprägt wird, oder auch bei einer Mischlösung aus Säure und Salz. Es ist nicht endgültig klar, warum die Verwendung einer solchen Lösung zu einem Mattierungseffekt führt, es wird aber vermutet, daß ein Säurerest, der für das Harz ein Härtungskatalysator wird, chemisch in die Oberflächenschicht des elektrophoretisch abgeschiedenen Films eingeführt wird und eine Schrumpfungserschei-

nung an der Oberflächenschicht des Überzugsfilms wirksam hervorgerufen wird, dank dem Unterschied der Härtungsgeschwindigkeiten zwischen dem Oberflächenschichtteil und dem unteren oder Bodenschichtteil.

Mehr als 0,01 g/l der Chemikalien führen zu einem ausreichenden Mattierungseffekt, und vorzugsweise liegt die Menge im Bereich zwischen 1 g/l und 50 g/l, um einen brauchbaren, gut mattierten Überzugsfilm zu erhalten.

Was die anderen Behandlungsbedingungen betrifft, genügen Behandlungstemperaturen über 5° C, und Temperaturen zwischen 15 und 35° C sind besonders brauchbar. Ein Wechselstrom wird an die Behandlungslösung geführt, aber als Stromkurven können außer Sinuskurven z. B. Dreiecks- und Trapezkürven Anwendung finden, wo positive und negative Polaritäten abwechselnd konvertiert werden. Ein Mattierungseffekt tritt bei einer Behandlungsspannung über 5 V auf, aber der bevorzugte Bereich liegt zwischen 20 und 200 V. Die

Behandlungszeit beträgt vorzugsweise über 10 s, insbesondere brauchbar ist aber die Zeit im Bereich von 30 s bis 5 min. Ferner wird als Gegenelektrode in der Behandlungslösung eine Elektrode aus Materialien, wie Kohlenstoff und Titan, neben Aluminium und Blei, verwendet, die jeweils nicht durch das Bad erodiert werden.

Zudem wird ein elektrophoretischer Oberzug von Metallerzeugnissen behandelt, indem Strom unter Anwendung von Wechselstrom oder Gleichstrom oder einer Kurve, nach der positive und negative Polaritäten ebenso alternierend konvertiert werden, in einer wäßrigen Lösung oder einem Emulsionsbad eines Überzugsmaterials aus verschiedenen wärmehärtenden Harzen, wie vom Acryltyp, Acryl/Melamintyp, Alkydharztyp, Epoxyestertyp, Polyestertyp und Denaturierungjtyp maleinisierten Öls, angelegt wird.

Die Erfindung ist nicht auf irgend ein Material von zu behandelnden Erzeugnissen beschränkt, sondern auf alle metallischen Materialien anwendbar, wie Aluminiumlegierungen und Stahl, für die elektrophoretisches Überziehen möglich ist

Die Erfindung wird nachfolgend im einzelnen unter Bezugnahme auf die Beispiele beschrieben.

Beispiel 1

Ein Aluminiumextrudat (A6063S-T5), entfettet und gewaschen, wurde 30 min mit 1 A/dm² in einem Elektrolytbad mit 150 g/l Schwefelsäure bei 20°C anodisch oxidiert, wodurch ein anodischer Oxidations-Film von 9 μΐη entstand, die extrudierte Form wurde mit heißem Wasser gewaschen, und dann wurde sie in ein Elektrophoresebad bei 25°C mit Acryl/Melamin-Harz bei einer Feststoffkonzentration von 10% getaucht, wobei ein rostfreies Blech (SUS 304) als Kathode verwendet wurde, und der Form wurde 3 min ein 120 V-Gleichstrom aufgeprägt, um einen elektrophoretisch abgeschiedenen Überzug zu erzielen. Das Aluminiumextrudat wurde mit Wasser gewaschen, in eine wäßrige Lösung von 10 g/l Schwefelsäure bei 25° C getaucht und dann 2 min mit einer 100 V-Wechselspannung belegt wobei ein Bleiblech als Gegenelektrode verwendet wurde.

Das Aluminiumextrudat wurde wieder mit Wasser gewaschen und 15 min gestellt und dann danach 30 min auf 180° C erhitzt und getrocknet, worauf ein mattiertes, mit einem elektrophoretisch abgeschiedenen Überzug behandeltes Erzeugnis mit einem feinen, gleichmäßigen und gedämpften oder matten Aussehen erhalten werden konnte. Ergänzt sei, daß dann der Spiegelglanzwert bei 60° 55% betrug.

Vergleichsbeispiel 1

Wie in Beispiel 1 wurde ein Aluminiumextrakt zuerst anodisch oxidiert und elektrophoretisch überzogen, dann mit Wasser gewaschen und schließlich 5 min in eine wäßrige Lösung von 10 g/l Schwefelsäure bei 25°C getaucht Das Aluminiumstück wurde wieder mit Wasser gewaschen, 15 min stehen gelassen und dann 30 min auf 180°C erhitzt und getrocknet. Der Spiegelglanzwert bei 60° lag jedoch dann zwischen 68 und 89%, was für eine mattierende Wirkung nicht ausreicht, und das Oberflächenaussehen war unregelmäßig und uneben.

Beispiel 2

Wie in Beispiel 1 wurde ein Aluminiumextrudat anodisch oxidiert und elektrophoretisch überzogen, mit Wasser gewaschen, in e.ne wäßrige Lösung von 20 g/l Kresolsulfonsäure bei 25° C eingetaucht und 1 min mit einer 50 V-Wechselspannung unter Verwendung eines Aluminiumblechs (A1200P) als Gegenelektrode beaufschlagt Danach wurde das Alummiumextrudat wieder mit Wasser gewaschen, 15 min stehen gelassen und dann 30 min auf 180° C erhitzt und getrocknet worauf ein mattiertes Erzeugnis mit einem elektrophoretisch abgeschiedenen Überzug und einem feinen, matten ίο Aussehen erhalten werden konnte. Der Spiegelglanzwert betrug dann 37%.

Vergleichsbeispiel 2

Wie in Beispiel 2 wurde ein Aluminiumextrudat anodisch oxidiert und elektrophoretisch überzogen, mit Wasser gewaschen und dann 10 min in eine Lösung von 20 g/l Kresolsulfonsäure bei 25° C getaucht Die Aluminiumform wurde wieder mit Wasser gewaschen, 15 min stehen gelassen und dann 30 min auf 180° C erhitzt und getrocknet worauf der Spiegelglanzwert im Bereich von 53 bis 72% fag und das Oberflächenaussehen unregelmäßig und uneben war.

Beispiel 3

Ein entfettetes und gewaschenes Aluminiumblech (A1200P) wurde in ein Elektrophorese-Überzugsbad des Acryl/Melamin-Typs mit 10% Feststoffkonzentration bei 25° C getaucht, um unter Verwendung eines rostfreien Bleches (SUS304) als Kathode einen elektro-

phoretischen Überzug aufzubringen, wozu für 3 min 120 V-Gleichspannung angelegt wurde. Dann wurde das Aluminiumblech mit Wasser gewaschen, in eine wäßrige Lösung von 40 g/l Salpetersäure bei 25° C getaucht und für 2 min 50 V-Wechselspannung unter Verwendung eines Aluminiumblechs (A 1200P) als Gegenelektrode angelegt Danach wurde das Aluminiumblech wieder mit Wasser gewaschen, 15 min stehen gelassen und dann 30 min auf 180° C erhitzt und getrocknet, worauf ein mattiertes Erzeugnis mit einem elektrophoretisch abgeschiedenen Überzug mit einem feinen, ebenen und matten Aussehen erhalten wurde.
Der Spiegelglanzwert bei 60° betrug dann 47%.

Vergleichsbeispiel 3

Wie in Beispiel 1 wurde ein Aluminiumextrudat anodisch oxidiert und elektrophoretisch überzogen, mit Wasser gewaschen, in eine wäßrige Lösung von 20 g/l Essigsäure bei 25⁰C eingetaucht und für 2 min eine 120 V-Wechselspannung unter Verwendung eines AIuminiumblechs (A1200P) als Gegenelektrode angelegt. Das Aluminiumteil wurde mit Wasser gewaschen, 15 min stehen gelassen und dann 30 min auf 180° C erhitzt und getrocknet Dann war der Spiegelglanzwert bei 60° 89%, ein Mattierungseffekt wurde überhaupt nicht festgestellt.

Vergleichsbeispiel 4

Wie in Beispiel 1 wurde ein Aluminiumextrudat anodisch oxidiert und elektrophoretisch überzogen, mit Wasser gewaschen, in eine wäßrige Lösung von 40 g/l Oxalsäure bei 25⁰C eingetaucht und dann wurde für 2 min eine 100 V-Wechselspannung unter Verwendung eines Bleiblechs als Gegenelektrode angelegt. Die Aluminiumform wurde mit Wasser gewaschen und nacheinander 30 min auf 180° C erhitzt und getrocknet. Dann war der Spiegelglanzwert bei 60° 90%, und ein Mattierungseffekt wurde überhaupt nicht gefunden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zum Mattieren eines elektrophoretisch überzogenen Metallerzeugnisses, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrophoretisch überzogene Metallerzeugnis mit Wasser gewaschen und danach mit einem Wechselstrom in einer Lösung von Säure oder Salz oder einer Mischlösung hiervon, die eine gleichrichtende Wirkung in positivem Sinne entfaltet, wenn dem Metallerzeugnis Wechselspannung aufgeprägt wird, beladen wird.