DE3301507A1

DE3301507A1 - Composition for cold-fixing anodised surfaces of workpieces made of aluminium and its alloys

Info

Publication number: DE3301507A1
Application number: DE19833301507
Authority: DE
Inventors: Guido Motta Visconti Milano Portioli
Original assignee: Tec A Systems S A S Di Portiol
Current assignee: Tec A Systems S A S Di Portiol
Priority date: 1982-01-18
Filing date: 1983-01-14
Publication date: 1983-07-28
Also published as: IT1150110B; IT8219150A0

Abstract

The invention relates to a solution for cold-fixing anodised surfaces of workpieces made of aluminium and its alloys. The essence of the invention is that the solution contains 0.01-5 % by weight of fluorine. This enables the cold fixing to be carried out more economically and rapidly than previously. Moreover, the treated workpieces require no aftertreatment.

Description

"Zusammensetzung zum Kaltfixieren eloxierter "Composition for cold fixing anodized

Oberflächen von Werkstücken aus Aluminium und deren Legierungen"-Die Erfindung bezieht sich auf eine Zusammensetzung zum Kaltfixieren von eloxierten Oberflächen von Werkstücken aus Aluminium und dessen Legierungen. Surfaces of workpieces made of aluminum and their alloys "-The Invention relates to a composition for cold setting of anodized Surfaces of workpieces made of aluminum and its alloys.

Um eine physikalisch-chemische Stabilisierung der Werkstücke aus Aluminium zu erzielen, werden die Oberflächen dieser Werkstücke eloxiert, d.h. künstlich oxidiert, um auf den Oberflächen die Bildung einer inerten Schicht aus Aluminiumoxyd zu erhalten.A physico-chemical stabilization of the aluminum workpieces to achieve, the surfaces of these workpieces are anodized, i.e. artificially oxidized, in order to obtain the formation of an inert layer of aluminum oxide on the surfaces.

Diese Schicht hat die Aufgabe, die darunterliegende metallische Oberfläche vor dem Einwirken atmosphärischer Stoffe und chemischer Bestandteile zu schützen. Diese Schicht besteht aus einer unteren Schutzschicht, die direkt am Grundmetall anhaftet und aus monohydriertem Aluminiumoxyd besteht, sowie aus einer oberen Schutzschicht, die aus trihydrierten Kristallen des Aluminiumoxyds besteht.This layer has the task of the underlying metallic surface to protect against the effects of atmospheric substances and chemical components. This layer consists of a lower protective layer that is directly on the base metal adheres and consists of monohydrogenated aluminum oxide, as well as an upper protective layer, which consists of trihydrated crystals of alumina.

Die Kristalle dieser zuletzt genannten Schicht weisen eine Porösität auf, die den Durchgang atmosphärischer Bestandteile erlaubt, und die somit im Inneren des Aluminiumtrihydrats ihre Zerstörungswirkung durchführen können, die bis zur Zerstörung ganzer Zonen der oberen Schutzschicht führen kann. Auf der Oberfläche der Aluminiumwerkstücke eventuell aufgebrachte Einfärbungen verbleiohen daher sehr schnell und die natürliche Einfärbung der Werkstücke erfährt eine schnelle Zersetzung. Das Werkstück weist eine durch Korrosion zersetzte Oberfläche mit Vernarbungen auf.The crystals of this last-mentioned layer have a porosity that allows the passage of atmospheric constituents, and thus those inside of the aluminum trihydrate can carry out their destructive effect, which up to Can lead to the destruction of entire zones of the upper protective layer. On the surface Any colorings that may have been applied to the aluminum workpieces therefore remain very much quickly and the natural coloring of the workpieces undergoes rapid decomposition. The workpiece has a surface that has been corroded and has scarring.

Es ist daher erforderlich, die Oberfläche eloxierter Aluminiumwerkstücke zur Fixierung der Oxydschutzschicht und der auf ihr aufgetragenen Farbschicht zu behandeln.It is therefore necessary to use the surface of anodized aluminum workpieces to fix the oxide protective layer and the color layer applied to it treat.

Diese Behandlung ist im Ausland unter der Bezeichnung colmatage (französisch) und "sealing" (englisch) bekannt. Ublicherweise erzielt man die Fixierung des trihydrierten Oxyds durch Eintauchen der eloxierten Aluminiumwerkstücke in ein Bad, bestehend aus metallischen Salzen, die auf 95 - 100°C erhitzt werden; mit dieser Behandlung erreicht man die Umwandlung des Aluminiumtrihydrats in Monohydrat, welches wesentlich stabiler ist, und ferner wird gleichzeitig das Auffüllen der Poren der obersten Schicht erzielt.This treatment is known abroad as colmatage (French) and "sealing" known. Fixation of the trihydrate is usually achieved Oxyds by immersing the anodized aluminum workpieces in a bath consisting of from metallic salts that are heated to 95 - 100 ° C; with this treatment one achieves the conversion of the aluminum trihydrate into monohydrate, which is essential is more stable, and at the same time the filling of the pores of the top Layer achieved.

Eine weitere, herkömmliche Behandlungsweise besteht im Eintauchen der eloxierten Aluminiumwerkstücke in ein Bad, das entmineralisiertes Wasser enthält und sich fast auf Siedetemperatur befindet. Eine Abwandlung besteht darin, daß die WerkstUcke einer gesättigten Dampfatmosphäre ausgesetzt werden. In diesem Fall erhält man lediglich die Schliessung der Poren der obersten Schutzschicht aufgrund einer Umwandlung des Trihydrats in Monohydrat; ein Auffüllen der Poren erfolgt jedoch nicht.Another common treatment is immersion the anodized aluminum workpieces in a bath that contains demineralized water and is almost at boiling temperature. A modification is that the Workpieces are exposed to a saturated steam atmosphere. In this case, receives one only closes the pores of the uppermost protective layer due to a Conversion of the trihydrate to monohydrate; however, the pores are filled not.

Die beschriebenen Verfahren weisen zahlreiche Nachteile auf: Der erste Nachteil ist im erheblichen Energieaufwand zum Erwärmen der Bäder und zum Beibehalten der Badtemperatur in der Nähe des Siedepunktes von Wasser während der gesamten Behandlungsphase zu sehen. Es handelt sich in diesen Fällen um Wannen mit einem Fassungsvermögen bis zu 30.000 Liter Flüssigkeit, die auf 95-1O00C erhitzt und ständig auf dieser Temperatur zu halten ist.The methods described have numerous disadvantages: The first The disadvantage is the considerable amount of energy required to heat the baths and to maintain them the bath temperature close to the boiling point of water during the entire treatment phase to see. In these cases, there are tubs with a capacity up to 30,000 liters of liquid, which is heated to 95-1O00C and constantly on this Temperature is to be maintained.

Die herkömmlichen Behandlungsschritte sind ferner sehr langwierig; üblicherweise benötigt man 50-60 min., um eine 20,/u dicke Alumniumoxydschicht zu fixieren, was die Ausnutzung der Anlage erheblich einschränkt.The conventional treatment steps are also very tedious; It usually takes 50-60 minutes to apply a 20 / u thick aluminum oxide layer fix what the exploitation of the system considerably.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Verfahren besteht darin, daß ein blumenhaftes Ablagern von anorganischen Salzen auf der behandelten Oberfläche des Werkstückes erfolgt. Das Vorhandensein dieses Materials, das ein Nebenprodukt des Fixiervorganges des Aluminiumoxyds darstellt, ist äußerst unerwunscht, da ein Entfernen dieses Produktes und ein Polieren und Säubern der Werkstücke erforderlich ist.Another disadvantage of the known method is that a floral deposition of inorganic salts on the treated surface of the Workpiece takes place. The presence of this material, which is a by-product of the The process of fixing the aluminum oxide is extremely undesirable because it is removed this product and polishing and cleaning of the workpieces is required.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Verfahren ist in der Abscheidung erheblicher und schädlicher Dampfmengen aus den auf Siedetemperatur des Wassers erwärmten Bädern zu sehen.Another disadvantage of the known methods is the deposition significant and harmful amounts of steam from the boiling temperature of the water to see heated baths.

Diese Abscheidung von Dämpfen beeinträchtigt das ökologische Gleichgewicht in den Arbeitsräumen.This separation of vapors affects the ecological balance in the work rooms.

Aufgabe der vorstehenden Erfindung ist es, die vorbeschriebenen Nachteile der bekannten Lösungen zu vermeiden.The object of the above invention is to overcome the disadvantages described above of known solutions to avoid.

Die Erfindung besteht darin, daß die Zusammensetzung aus einer wäßrigen Lösung besteht, die 0,01 - 5 Gewichts-% Fluor enthält.The invention consists in that the composition consists of an aqueous Solution that contains 0.01-5% by weight of fluorine.

Durch die Erfindung wird der erhebliche Energieaufwand zum Erhitzen der bekannten Lösungen vermieden. Außerdem wird kein Dampf erzeugt, so daß die atmosphärischen Bedingungen in den Arbeitsräumen wesentlich verbessert werden. Ferner werden die Bearbeitungszeiten verkürzt. Schließlich wird vermieden, daß sich eine Pulverschicht auf der Oberfläche des Werkstückes absetzt.The invention eliminates the considerable amount of energy required for heating the known solutions avoided. In addition, no steam is generated, so that the atmospheric Conditions in the work rooms are significantly improved. Furthermore, the Processing times shortened. Finally, a layer of powder is avoided settles on the surface of the workpiece.

Entsprechend einem weiteren Merkmal der Erfindung weist das gelöste Fluor eine Oxydationszahl von -1 auf, und liegt in Form von Ionen, Gruppen oder deren Kombinationen in Lösungsform vor.According to a further feature of the invention, the loosened Fluorine has an oxidation number of -1, and is in the form of ions, groups or their combinations in solution form.

Entsprechend einem weiteren Merkmal der Erfindung weist die Lösung 0,01-5 Gewichts- einer oder mehrerer der folgenden Ionen oder Ionengruppen auf: Nickel-Ion, B03 BF4-, Co++, NH4+, NO3, PO4--, SO4, SiO3--, SiF6--, Cl-, C1O;L.According to a further feature of the invention, the solution 0.01-5 weight of one or more of the following ions or ion groups: Nickel-Ion, B03 BF4-, Co ++, NH4 +, NO3, PO4--, SO4, SiO3--, SiF6--, Cl-, C1O; L.

Diese Ionen stammen nach einem weiteren Merkmal der Erfindung von Salzen ab, deren Kationen alkalische Metalle der ersten und der zweiten Gruppe oder Ubergangsmetalle sind.According to a further feature of the invention, these ions are derived from Salts, the cations of which are alkaline metals of the first and second groups or Are transition metals.

Der pH-Wert der Lösung ist während der Behandlungsphase erfindungsgemäß auf einem Wert zwischen 3 und 7,5 zu halten.The pH of the solution is according to the invention during the treatment phase to be kept at a value between 3 and 7.5.

Auch das erfindungsgemässe Verfahren zum Kaltfixieren der eloxierten Oberfläche der AluminiumwerkstUcke ist Bestandteil der Erfindung. Dieses besteht darin, daß die Werkstücke in ein Bad einige Minuten, vorzugsweise 3-15 Minuten, getaucht werden, das aus einer Lösung von 0,01 - 5 Gewichts-% Fluor in Wasser besteht, auf einer Temperatur von ca. 25 -600C gehalten wird und einen pH-Wert zwischen 3 und 7,5 hat.Also the method according to the invention for cold fixing the anodized The surface of the aluminum work pieces is part of the invention. This exists in that the workpieces in a bath for a few minutes, preferably 3-15 minutes, be immersed, which consists of a solution of 0.01 - 5% by weight fluorine in water, is kept at a temperature of approx. 25-600C and a pH value between 3 and has 7.5.

Weitere Beispiele für Salze und Ionengruppen des Fluors, die in der erfindungsgemässen Lösung Verwendung finden können, sind: Kaliumfluorid, Litium, Bortetrafluorid oder andere.Further examples of salts and ion groups of fluorine which are found in the solution according to the invention can be used are: potassium fluoride, lithium, Boron tetrafluoride or others.

Auch die Konzentrationslösung dieser Ionen kann zwischen 0,01 - 5 Gewichts-% variieren.The concentration solution of these ions can also be between 0.01 - 5 % By weight vary.

Eine besonders vorteilhafte Säure für den erfindungsgemässen Zweck ist H2S04.A particularly advantageous acid for the purpose according to the invention is H2S04.

In der Kaltfixierungsbehandlung des Aluminiums, entsprechend der vorstehenden Erfindung, werden die Werkstücke, die einer Eloxierung, einer organischen Färbung, einer anorganischen Färbung, einer Elektrofärbung oder anderen Verfahren unterzogen wurden, in Wasser gewaschen und in die beschriebene Fluorlösung getaucht. Die Tauchzeit schwankt zwischen 3 und 15 min. Die Badtemperatur liegt zwischen 25 - 600C. Es wurde beobachtet, daß für Temperaturen, die außerhalb dieses Bereiches liegen, die Behandlungszeiten zunehmen.In the cold setting treatment of aluminum, corresponding to the above Invention, the workpieces that are anodized, an organic coloring, an inorganic one Coloring, electro-coloring, or other process were subjected, washed in water and immersed in the fluorine solution described. The immersion time varies between 3 and 15 minutes. The bath temperature is between 25 - 600C. It has been observed that for temperatures outside this range the treatment times increase.

Die eloxierten Werkstücke, nach Eintauchen in das Bad, werden einer Trocknung unterzogen, um anschliessend verpackt zu werden. Die Fixierung des Aluminiumoxyds ist innerhalb der folgenden 24 Stunden nach der Behandlung abgeschlossen.The anodized workpieces, after being immersed in the bath, become one Subject to drying before being packaged. The fixation of aluminum oxide is completed within the next 24 hours after treatment.

Das Enderzeugnis weist eine glänzende, gleichmässige Oberfläche auf, die vollständig frei von pulverförmigen Ablagerungen anorganischer Salze, auch nach längerer Zeit, ist, und es sind keine weiteren Endbehandlungen mehr erforderlich.The end product has a shiny, even surface, which are completely free of powdery deposits of inorganic salts, even after longer time, and no further finishing treatments are required.

Es wird angenommen, daß die erfindungsgemässe Lösung die netzartige Verteilung der Oxydkristalle verändert und die Porösität zunichi macht.It is assumed that the solution according to the invention is reticulated The distribution of the oxide crystals changes and the porosity is reduced.

Vergleichsbeispiel Eine herkömmliche Lösung zum Behandeln eloxierter Aluminiumwerkstücke wurde unter Verwendung von entmineralisiertem Wasser vorbereitet. Das mit dieser Lösung hergestellte Bad (100 1) wurde auf 980 C erhitzt, und anschliessend wurden in dieses Bad eloxierte Aluminiummuster eingetaucht. Die für diese Behandlung erfolgten Messungen und Feststellungen für die behandelten Werkstücke führen 48 Stunden nach der Fixierbehandlung der Werkstücke zu folgenden Ergebnissen: Behandlungszeit im Bade zur Erzielung einer Oxydschicht von 20 Micron: 50 Minuten; Badtemperatur: 980C; Erforderliche thermische Energie: 8.800 Kcal; Vorhandensein von pulverförmigen Ablagerungen auf den behandelten Mustern: ja; Erforderliche Endbehandlung: ja.Comparative Example A conventional solution for treating anodized Aluminum workpieces were prepared using demineralized water. The bath (100 l) produced with this solution was heated to 980 ° C., and then anodized aluminum samples were immersed in this bath. The ones for this treatment the measurements and determinations carried out for the treated workpieces 48 Hours after the fixation treatment of the workpieces with the following results: Treatment time in the bath to achieve an oxide layer of 20 microns: 50 minutes; Bath temperature: 980C; Required thermal energy: 8,800 Kcal; To be available of powdery deposits on the treated samples: yes; Required finishing treatment: Yes.

Erfindungsgemässes Beispiel: Einem Liter entionisiertem Wasser wurden 3 g NaF, 20 g NiS04* 6H20 und 1 g Na2S04 beigemischt. Es erfolgte ein Rühren bis zur Auflösung. Die Lösung wurde gefiltert, und der pH-Wert wurde unter Zufügung von verdünnter H2504 auf einen Wert von 5,5 eingestellt. Die so hergestellte Lösung wurde auf eine Temperatur von 250C erhitzt, die zu behandelnden Aluminiumwerkstücke wurden 6 min. in dieses Lösungsbad eingetaucht und anschliessend einer Lufttrocknung ausgesetzt. Die für diese Behandlung durchgeführten Messungen und Prüfungen der Werkstücke nach 48 Stunden der Fixierbehandlung erbrachten folgende Ergebnisse: Behandlungszeit im Bad zur Erzeugung einer Oxydschicht von 20 Micron auf den Werkstücken: 6 min; Badtemperatur: 25°C; Erforderliche thermische Energiemenge: 1.500 Kcal; Vorhandensein von pulverförmigen Ablagerungen auf den behandelten Mustern: nein; Notwendigkeit einer Endbehandlung: nein.Example according to the invention: One liter of deionized water was 3 g NaF, 20 g NiS04 * 6H20 and 1 g Na2S04 mixed in. It was stirred until for dissolution. The solution was filtered and the pH was adjusted with the addition of diluted H2504 set to a value of 5.5. The solution made in this way was heated to a temperature of 250C, the aluminum workpieces to be treated were immersed in this solution bath for 6 minutes and then air-dried exposed. The measurements and tests of the Workpieces after 48 hours of the fixing treatment produced the following results: Treatment time in the bath to create an oxide layer of 20 microns on the workpieces: 6 min; Bath temperature: 25 ° C; Required amount of thermal energy: 1,500 Kcal; To be available of powdery deposits on the treated samples: no; need a final treatment: no.

Claims

REQUIREMENTS: 1. Composition for cold fixing anodized surfaces of workpieces made of aluminum and its alloys, not marked by an aqueous solution that contains 0.01 - 5% by weight of fluorine.

2. Composition according to claim 1, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the dissolved fluorine is in the form of ions, groups and combinations thereof is available.

3. Composition according to claim 1 and 2, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that the dissolved fluorine comes from the salts, the cations of which are alkaline Metals of the first and second group are.

4. Composition according to one or more of claims 1 to 3, in that they consist of a solution of sodium fluoride in demineralized water.

5. Composition according to claim 1 and 2, characterized in that g e -k e n n z e I do not believe that the dissolved fluorine originates from salts, the cations of which originate from transition metals come.

6. Composition according to one or more of claims 1 to 5, in that they are 0.01-5% by weight of one or more of the following ions: Nickel-Ion, BO BF4, Co ++, N03, P04 ~~~, S04 ~~, SiO Sir6 ~~, Cl-, ClO3-, NH4 +.

7. Composition according to one or more of claims 1 to 6, in that it is not indicated that the ions mentioned come from salts, whose cations are alkaline metals of the first and second groups.

8. Composition according to claim 6, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the ions mentioned originate from salts, the cations of which are transition metals are.

9. Composition according to one or more of claims 1 to 8, by the fact that in this one an especially inorganic one Acid is present in an amount having a pH between 3 and 7.5, preferably 4,5 and 7.

10. Composition according to one or more of claims 1 to 9, in that their temperature is between 250 and 600C lies.

11. Process for cold fixing the anodized surface of workpieces made of aluminum and its alloys, that is, that the workpieces are immersed in a bath for a few minutes, preferably 3-15 minutes which consists of a solution of 0.01-5% by weight fluorine in water a temperature of approx. 25 - 60 ° and a pH value between 3 and 7.5 has.

12. The method according to claim 11, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the bath contains one of the following ions: nickel ion, B03 BF4-, Co ++, NH4 +, NO3-, PO4 ---, SO4--, SiO3--, SiF6--, Cl-, ClO3-.