DE4000821C2

DE4000821C2 - Verfahren zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit anodisch erzeugter Oxidschichten auf Aluminiumlegierungswerkstoffen

Info

Publication number: DE4000821C2
Application number: DE19904000821
Authority: DE
Inventors: Max Fenzl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1990-01-13
Filing date: 1990-01-13
Publication date: 2000-07-06
Anticipated expiration: 2010-01-14
Also published as: DE4000821A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit anodisch erzeugter Oxidschichten auf Aluminiumlegierungswerkstoffen nach dem Oberbegriff des An spruchs 1.

Ein diesbezügliches Verfahren ist aus der DE-PS 34 01 951 bekannt. Dort werden die mit einer anodisch oxidierten Ober fläche versehenen Teile in ein stromloses Chromsäurebad mit einer Konzentration von 0,001 g bis 0,1 g CrO₃ pro 100 ml H₂O eingetaucht. Hierdurch wird erreicht, daß aus derartig vor behandelten Teilen durch Verklebung hergestellte Körper eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit bzw. die Verklebung eine bessere Haftfestigkeit und Kohäsionsbeständigkeit aufweisen. Damit ist dieses Verfahren speziell auf die Verbesserung von zu verklebenden Oberflächen abgestellt und soll eine nicht weiter beschriebene verbesserte Korrosionsbeständigkeit auf weisen.

In der DE 23 45 371 C2 wird ein zweistufiges Verfahren zu Versiegelung anodisch oxidierten Aluminiums beschreiben, bei dem in einem ersten Schritt die Oxidschicht einer wolframat- und chromathaltigen Lösung ausgesetzt wird und in einem zweiten Schritt einer erhitzten Lösung von löslichen Nickel- und/oder Cobaltsalzen schwacher Säuren. Dieses Verfahren ist aufgrund der Vielzahl an verwendeten Chemikalien sehr kost spielig, wobei die verwendeten Bäder zusätzlich ein Entsor gungsproblem darstellen.

Die DE 36 41 766 A1 beschreibt ein zweistufiges Verfahren zur Verbesserung der Licht- und Wetterbeständigkeit anodisch erzeugter Oxidschichten auf einem Aluminiumsubstrat mittels eines nickel- und fluoridhaltigen Bades sowie einer Heißwas ser- bzw. Dampfbehandlung. Es ist jedoch wünschenswert, aus prozeßtechnischen Gründen auf den Einsatz von Fluoriden in Tauchbädern zu verzichten.

In der DE 33 27 191 A1 wird ein weiteres Verfahren zum Ver dichten anodisch oxidierter Aluminiumoberflächen beschrie ben, das auf der Wirkung lichtechter organischer Verbindun gen beruht. Dieses Verfahren ist aufgrund der mangelnden Verfügbarkeit dieser Verbindung sehr aufwendig.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein kostengünsti ges, effektives und auch auf silizium- bzw. kupferhaltige Druckgußlegierungen übertragbares Verfahren zur Verdichtung anodisch erzeugter Oxidschichten auf Aluminiumlegierungs werkstoffen bereitzustellen.

Vorteile der Erfindung

Bei der vorliegenden Erfindung erfolgt nach einem üblichen Oxidieren mit einer Schichtdicke von z. B. 5-10 µm ein Ver dichten der oxidierten Oberfläche und zwar in einem zweistufigen Verfahren. In einem ersten Verfahrensschritt wird das oxidierte Teil in ein Kalium- oder Natriumdichro mat-Bad getaucht und danach nach einem Zwischenspülen in ei nem zweiten Verfahrensschritt in ein Heißwasserbad eingege ben. Eine Prüfung auf Korrosionsbeständigkeit in Salznebel hat gezeigt, daß die nach DIN 50 021 geforderte Korrosions beständigkeit von 240 Stunden bei Schichtdicken von 5 µm und Si-, Cu-haltigen Druckgußlegierungen ohne weiteres erreicht wird. Es treten keine Korrosionserscheinungen auf.

Um ein derartiges Verdichten der Oberfläche und damit eine gewünschte Korrosionsbeständigkeit zu erreichen, ist es not wendig, die Konzentration von Kalium- bzw. Natriumdichromat relativ hoch zu wählen. Bevorzugt soll sie 5 g pro Liter Was ser betragen. Hierdurch wird gewährleistet, daß sich genü gend Chromationen in der porösen Oxidschicht einlagern. Zur Verbesserung des Imprägnierverhaltens der Chromationen dient ein dem Bad zusätzlich eingegebenes Netzmittel, wobei hier vorzugsweise Fluortensid gewählt wird. Hierdurch wird die Oberflächenspannung auf weniger als 0,02 N/m herabgesetzt und das Benetzen und Eindiffundieren der Chrom-6-Ionen in die Kapillaren der Oxidschicht verbessert. Die Badtempera tur sollte etwa 60-95°C betragen, wobei eine Temperatur von etwa 90°C bevorzugt wird. Der pH-Wert des Bades liegt bei 5,5 bis 6,5.

Des weiteren genügt ein Zeitraum für das Tauchen im ersten Verfahrensschritt von etwa 10-20 Minuten, so daß auch die Herstellungszeit der einzelnen Teile wesentlich beschleunigt wird.

Für das Bad im zweiten Verfahrensschritt wird desionisiertes Wasser verwendet, wobei die Badtemperatur nahe oder bei Siedetemperatur liegt. Dies bedeutet etwa 98-100°C. Auch der pH-Wert in der zweiten Stufe sollte bei etwa 5,5 bis 6,5 liegen. Die Dauer des Tauchens in der zweiten Ver fahrensstufe wird mit 20-30 Minuten ebenfalls relativ kurz gewählt.

Dieses erfindungsgemäße Verfahren wird insbesondere bei der Behandlung von schwierig zu anodisierenden silizium- und kupferhaltigen Aluminium- Druckgußlegierungen ange wendet. Beispielsweise kann dies die bekannte Druck-Guß- Legierung GD-AlSi12(Cu) sein. Gute Ergebnisse werden auch bei Gußlegierungen erzielt, welche einen sehr hohen Anteil an Silizium oder Kupfer enthalten. Dabei kann das Silizium bei beispielsweise 8-13,5 Massenprozenten und das Kupfer bei 0,4-3,5 Massenprozenten liegen.

Die Teile werden nach einem üblichen Anodierprozeß oxidiert: z. B. zuerst wird das Teil mild alkalisch entfettet. Dies geschieht bei etwa 60°C und dauert ca. 2 Minuten. Die Wahl einer mild alkalischen Entfettungslösung bringt mit sich, daß auf das Teil kein Beizangriff erfolgt.

Das so entfettete Teil wird in fließendem Wasser gespült und sodann in verdünnte Salpetersäure eingetaucht. Die Verdünnung weist ein Verhältnis von 1 : 3 auf. Ferner wird für das Bad eine Temperatur von ca. 20°C und für die Dauer des Tauchens etwa 30 Sekunden gewählt.

Nach einem weiteren Spülen in fließendem Wasser erfolgt die anodische Oxidation, wobei das bekannte GS-Verfahren, vorzugsweise das GSX-Verfahren, Anwendung findet. Bei diesem Verfahren wird das Teil etwa 30-40 Minuten lang in ein Bad gegeben, in welchem sich 100-200 g pro Liter H₂SO₄, 10-15 g pro Liter C₂O₄H₂ und < 10 g pro Liter AL be finden. Die Stromdichte liegt bei 1,5-2,0 A/dm² und die Badtemperatur beträgt 16-18°C.

Nach der Herausnahme der Teile aus dem Oxidierungsbad erfolgt wiederum ein Spülen in fließendem Wasser und ein ca. 20-minütiges Wässern. Danach wird das erfindungsgemäße Verdichten durchgeführt.

Claims

1. Verfahren zur Verbesserung der Korrosionsbeständig keit anodisch erzeugter Oxidschichten auf Aluminiumlegle rungswerkstoffen, insbesondere auf hoch silizium- und/oder kupferhaltigen Aluminium-Druckgußlegierungen, wobei nach dem Oxidieren ein 2-Stufen-Verdichten der oxidierten Oberfläche durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Verdichtungsverfahrensschritt der Aluminiumlegierungswerk stoff in ein hochkonzentriertes K₂Cr₂O₇- oder Na₂Cr₂O₇-Bad getaucht wird, das ein Netzmittel enthält, daß dieser Alumi niumlegierungswerkstoff danach nach einem Zwischenspülen in einem zweiten Verdichtungsverfahrensschritt in ein Heißwas serbad, bestehend aus deionisiertem Wasser bei einer Badtem peratur nahe oder bei der Siedetemperatur von 98° bis 100°C getaucht wird, und daß der pH-Wert des Bades im ersten Ver fahrensschritt bei 5,5 bis 6,5 liegt und das Bad eine Ober flächenspannung von weniger als 0,02 N/m besitzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bad für den ersten Verdichtungsverfahrensschritt ei ne Konzentration von 5 g pro Liter K₂Cr₂O₇ oder Na₂Cr₂O₇ enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tauchen im ersten Verfahrensschritt 10 bis 20 Minu ten lang erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, daß die Badtemperatur im ersten Verfahrensschritt 60°C bis 95°C, vorzugsweise 90°C beträgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tauchen im zweiten Verfahrensschritt 20 bis 30 Minu ten lang dauert.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Netzmittel ein Fluortensid eingesetzt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das Teil vor dem Oxidieren mild alkalisch entfettet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Entfetten und einem anschließenden Spülen ein Tauchen in verdünnte HNO₃ erfolgt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdünnung im Verhältnis 1 : 3 erfolgt und das Bad ei ne Temperatur von 20°C aufweist sowie das Tauchen ca. 30 Se kunden lang erfolgt.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn zeichnet, daß nach dem Bad in HNO₃ und einem anschließenden Spülen das Oxidieren nach dem bekannten GS-, vorzugsweise GSX-Verfahren erfolgt.