DE3528180C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur anodischen Hartoxidation gemäß den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Aus dem Buch von Wernick, Pinner "Die Oberflächenbehandlung von Aluminium", 1969, Eugen G. Leuze-Verlag, D-7968 Saulgau ist ein derartiges Verfahren zur anodischen Hartoxidation bekannt, um Hartoxidschichten auf Aluminium oder einer Aluminiumlegierung durch Anwendung geeigneter Elektrolyte und Arbeitsbedingungen zu erzeugen. So wird beispielsweise nach dem Hardas-Verfahren in Schwefelsäure mit Gleichstrom und überlagertem Wechselstrom gearbeitet, und zwar bei einer Spannung zwischen 20 und 60 Volt sowie einer Stromdichte von 5 bis 20 A/dm². Es werden hierbei Schichtdicken zwischen 25 und 25 Mikrometern erzeugt. In dem genannten Buch ist auf Seite 347 ausgeführt, daß bei einer Forderung nach einer hohen Verschleißfestigkeit ein Dichten nicht in wäßrigen Lösungen erfolgt. Im Gegensatz zu Oxidschichten, die für dekorative Zwecke zum Einsatz gelangen und eine merklich niedrigere Schichtdicke aufweisen, wird eine Hartoxidschicht durch das Dichten in merklicher Weise aufgeweicht, wodurch die Verschleißfestigkeit bzw. Abriebfestigkeit nachteilig beeinflußt werden. Ferner ist bei Hartoxidschichten ein relevanter Zusammenhang zwischen Verschleißfestigkeit einerseits und Korrosionsbeständigkeit andererseits festzustellen. Eine Erhöhung der Abriebfestigkeit führt zu einer Reduzierung der Korrosionsbeständigkeit, wie es beispielsweise dem genannten Buch, Seite 351 zu entnehmen ist. Die keineswegs überragende Resistenz bekannter hartanodisierter Teile gegen Säuren, Silikone, Klebstoffe oder Farben stand bisher dem Einsatz von hartanodisierten Teilen in vielen Anwendungsfällen entgegen. Das Dichten von Oxidschichten in wäßrigen Lösungen ist in starkem Maße von der Temperatur abhängig. So erfolgt ein effektives Dichten für Nickel/Kobaltacetat nur bei vergleichsweise hohen Temperaturen bis zu 100 Grad C. Der relativ hohe Energieeinsatz erfordert zusätzliche Maßnahmen und der Fertigungsaufwand ist nicht unerheblich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß die Abriebfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit, vor allem gegen Säuren, Silikone und Farbstoffe, verbessert werden.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Das gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren bearbeitete Werkstück zeichnet sich durch eine erheblich verbesserte Korrosionsbeständigkeit sowie Abriebfestigkeit aus, wobei die bei Abriebtests durchgeführten Ergebnisse bis zu 25% über den Werten von bisher bekannten Anodisationsverfahren liegen. Wird der Abriebtest (abrazer test) nach MIL 8625 C (military norm) bei 10 000 Bewegungen einer Schleifscheibe durchgeführt, so wurde ein Abrieb in der Größenordnung von lediglich 30 mg ermittelt; bei üblichem Harteloxal liegen die Werte bei 44 mg. Ferner wurde eine besondere Resistenz gegen Silikone, Klebstoffe, Säuren sowie Farben, insbesondere Stempelfarben, festgestellt. Bisher hinterließen derartige Mittel auf der eloxierten Oberfläche unansehnliche und praktisch nicht zu entfernende Spuren. Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden somit neue Einsatzgebiete und Anwendungsmöglichkeiten für eloxierte Werkstücke geschaffen. So sei nur beispielhaft auf den Einsatz in Flugzeugen, und zwar insbesondere als Arbeitsplatten in der Bordküche usw., verwiesen. Verfärbungen der Oberfläche derartiger Platten infolge von übergelaufenen Fruchtsäften, Kaffee usw. stand bisher einem Einsatz von eloxierten Aluminiumplatten entgegen. Es ist nunmehr möglich, auch in derart kritischen Anwendungsfällen hart eloxierte Werkstücke einzusetzen. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Werkstücke weisen darüber hinaus eine verbesserte Härte sowie Tiefenrauhigkeit von etwa 0,9 RAmy auf.

Der zweite Verfahrensschritt wird in einem Temperaturbereich zwischen 10° und 50°C, insbesondere zwischen 25 bis 35°C, durchgeführt. In diesem Verfahrensschritt erfolgt bei keinem oder auch nur geringen Energieeinsatz zur Heizung ein Porenverschluß der mikroporösen anodisch erzeugten Oxidschicht. Der zweite Verfahrensschritt kann mit oder alternativ auch ohne Stromzufuhr durchgeführt werden, wobei eine Dauer zwischen 10 und 20 Minuten sich als zweckmäßig erwiesen haben. Es gelangen insbesondere Nickelsulfat und/oder Fluoride zum Einsatz, um einen Porenverschluß der Hartoxidschicht zu erhalten. In Verbindung mit dem dritten Verfahrensschritt wird eine hohe Abriebfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und hervorragende Resistenz gegen einwirkende Mittel, und zwar insbesondere Silikone, Klebestoffe, Säuren sowie Farbstoffe, erreicht.

Beim Behandeln mit einem Elektrolyten, der Metallsalze und ggf. auch organische und anorganische Zusatzstoffe enthält, bildet sich auf der Oxidschicht eine Verfärbung, und zwar beispielhaft bei Nickel eine grüne Verfärbung. Bei dem bisher üblichen Verdichten mit anderen Mitteln wurde zwar ein Porenverschluß darüber hinaus aber eine Verminderung der Verschleißfestigkeit erreicht. Es wurde erkannt, daß überraschend durch den dritten Verfahrensschritt die Verfärbung bzw. Farbschicht wieder entfernt werden kann, wobei insgesamt die oben aufgeführten Vorteile im Hinblick auf Abriebfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Resistenz erzielt werden. Es gelangt im dritten Verfahrensschritt kein üblicher Eloxalreiniger, also abrasives Mittel, zum Einsatz, sondern eine mineralölhaltige Lösung.

Die mineralölhaltige Lösung weist eine Dichte von 0,8 auf, ist farblos und reagiert neutral. Der Mineralölgehalt ist kleiner als 10 g pro Liter. Das Konservierungsmittel kann gelöstes Wachs enthalten. So kann besonders zweckmäßig in Heizöl gelöstes Wachs vorgesehen werden. Die Auftragung des wasserabstoßenden Konservierungsmittels auf das Werkstück erfolgt zweckmäßig durch Tauchen oder Aufsprühen, wobei nachfolgend die Oxidschicht abgewischt wird. So wird beispielsweise eine durch Nickel bedingte grünliche Verfärbung der Oxidschicht entfernt.

Zweckmäßig wird die Oxidschicht, also der an sich bekannte erste Verfahrensschritt, bei einer Überlagerung von Wechsel- und Gleichstrom erzeugt. Es wird eine Stromdichte im Bereich zwischen 1 bis 10 Ampère pro Quadratzentimeter bei einer anfänglichen Spannung von 10 bis 60 Volt vorgegeben. Das Hochfahren der Spannung auf einen maximalen Endwert bis 100 Volt hat sich als zweckmäßig erwiesen. Als Elektrolyt gelangt 10- bis 25prozentige Schwefelsäure die organische und anorganische Zusatzstoffe enthält, zum Einsatz.

Gegenüberstellung von charakteristischen Werten von Hartoxidschichten, welche hergestellt wurden nach dem:

Claims (7)

1. Verfahren zur anodischen Hartoxidation, bei welchem auf ein Werkstück zunächst eine Hartoxidschicht, insbesondere in einem Elektrolyt aus 10- bis 25%iger Schwefelsäure sowie gegebenenfalls organischen und/oder anorganischen Zusatzstoffen, hergestellt wird, bei welchem in einem zweiten Verfahrensschritt eine Behandlung mit einem Metallsalze enthaltenden Elektrolyten erfolgt und bei welchem in einem dritten Verfahrensschritt ein wasserabstoßendes Konservierungsmittel auf die Hartoxidschicht aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten Verfahrensschritt die Behandlung in einem Temperaturbereich zwischen 10° bis 50°C durchgeführt wird, und daß als Konservierungsmittel eine mineralölhaltige Lösung zum Einsatz gelangt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Verfahrensschritt in einem Temperaturbereich zwischen 25° bis 30°C durchgeführt wird, und daß der Elektrolyt als Metallsalze Nickel und Fluoride sowie gegebenenfalls organische und/oder anorganische Zusatzstoffe enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten Verfahrensschritt das Werkstück in einem Zeitraum zwischen 10 und 20 Minuten in dem Elektrolyten getaucht wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem dritten Verfahrensschritt die Oberfläche der Oxidschicht zur Entfernung einer eingetretenen Verfärbung abgewischt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein flüssiges Konservierungsmittel mit einer Dichte von 0,8 und einem im wesentlichen neutralen pH-Wert verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mineral in einer Konzentration von weniger als 10 g/l enthaltendes Konservierungsmittel verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Konservierungsmittel ein dünnflüssiges Mineralöl, insbesondere Heizöl, sowie in diesem gelösten Wachs verwendet wird.