DE4139679A1 - Verfahren zur erzeugung einer oberflaechenschutzschicht an bauteilen aus aluminium - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung einer Oberflächen­ schutzschicht an Profilen, Blechen, Bändern oder dergleichen Bauteilen aus Aluminium.

Die Oberflächen dieser Bauteile werden nach einer Lagerung der Bauteile durch eine anodische Oxidation, die auch als Eloxalverfahren bezeichnet wird, veredelt.

Aluminium hat bekanntlich eine hohe Affinität zum Sauerstoff, so daß sich blanke Aluminiumoberflächen innerhalb kürzester Zeit mit einer dünnen, aber dichten Oxidschicht überziehen.

Diese Oxidschicht erreicht nach wenigen Minuten eine Dicke in der Größen­ ordnung von einigen Tausendstel Mikrometer. Sie wächst im Verlauf einiger Tage mit abnehmender Wachstumsgeschwindigkeit (Selbsthemmung) auf die end­ gültige, etwa doppelte bis dreifache Dicke an.

Höhere Temperaturen können das Wachstum der natürlichen Oxidschicht beein­ flussen, ebenso wirkt sich feuchte Luft auf das anfängliche Wachstumsver­ halten der Schicht verändernd aus.

Die natürliche Oxidschicht weist eine hohe Dichte auf. Sie haftet sehr fest an der Oberfläche und bewirkt so einen sicheren Schutz des darunter liegen­ den Metalls vor weiterer Oxidation.

Die Oxidationsschicht ist farblos und wirkt somit nicht optisch verändernd auf die Oberfläche.

Für die später anodisch aufzubringende Oxidschicht (Eloxalschicht) ist es besonders wichtig, daß örtlich differierende Oberflächenbeeinflussungen nicht gegeben sind.

Da die anodisch aufgebrachte Oxidationsschicht in absolut gleichmäßiger Schichtdicke vorliegt, sind ggf. örtlich verstärkt vorhandene Korrosionspro­ dukte optisch störend sichtbar.

Da die Profile bzw. Bleche oder die sonstigen aus Aluminium gefertigten Bau­ teile in den herstellenden Preßwerken bzw. Walzwerken nicht unmittelbar wei­ terverarbeitet werden, sondern zur Weiterverarbeitung oft über große Strecken transportiert werden müssen, ist durch entsprechendes Handling bzw. auch durch die unterschiedlichen Klimabedingungen die Gefahr von oberflächlicher Vorkor­ rosion, die dann über die Oberfläche des Bauteils verteilt ungleichmäßig auf­ tritt, gegeben.

Zum Teil werden die gefertigten Halbzeuge, z. B. die Fenster-, Tür- oder Fassa­ denprofile, bei Systemherstellern zwischengelagert und als Systemkomponenten an handwerkliche Verarbeiter weitergeleitet.

Hier können Lagervorhaltung und Bevorratung bewirken, daß die Oberflächen der Halbzeuge über Wochen oder Monate vor solchen Vorkorrosionen geschützt werden müssen.

Erst bei der Anlieferung zum Verarbeiter wird die Oberflächenveredlung vorge­ nommen, da erst dann über die Oberflächengüte (gebeizt, geschliffen) und über die Farbgebung der anodischen Oxidation entschieden werden kann.

Eine optisch irreparable Vorkorrosion kann durch Handschweiß, durch eine aggressive Atmosphäre und durch örtlich angreifende feuchte Luft entstehen.

Aus diesem Grund werden die Oberflächen derartiger Halbzeuge, insbesondere für den Bausektor, bereits nach der Herstellung und dem thermischen Aushärte­ vorgang mit einem Korrosionsschutz auf Mineralölbasis versehen. Die Korrosions­ schutzöle werden durch Sprühen oder durch Streichauftrag von Hand oder im automatischen Verfahren aufgebracht.

Diese Korrosionsschutzöle haben den Nachteil, daß sie an Verpackungsmaterial, wie Papier, Kartonage und auch an Folien haften, so daß das Recycling dieser Materialien erschwert wird.

Desweiteren sind der anodischen Oxidation Entfettungsbäder vorzuschalten, die durch die Korrosionsschutzöle sehr stark verunreinigt werden und einen hohen Aufwand an Aufbereitung erfordern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß unter Vermeidung von Korrosionsschutzölen oder son­ stigen auftragbaren Korrosionsschutzmitteln und unter Nutzung der natürlichen Oxidation vor der anodischen Oxidation eine Schutzschicht gleicher Dicke über die gesamte Oberfläche des Bauteils aus Aluminium erzielt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß unmittelbar nach dem Herstellen der Bauteile aus Aluminium zur Durchführung einer natürlichen Oxi­ dation die Oberflächen der Bauteile in Kammern oder Bädern stark sauerstoff­ abgebenden gasförmigen oder flüssigen Medien ausgesetzt und danach oder nach einer Transport- oder Lagerzeit die Bauteile einer anodischen Oxidation unter­ zogen werden.

Da die natürliche Oxidation für die Aluminiumbauteile einer Serie unter glei­ chen Bedingungen durchgeführt wird, ergibt sich eine Oxidationsschicht gleicher Dicke.

Diese schützende, durch natürliche Oxidation entstandene Schicht wird durch das Eloxieren verstärkt, und zwar wird die Eloxalschicht nicht von außen auf das Metall gebracht sondern entsteht durch Umwandlung der obersten Metall­ schichten. Da das Aluminiumbauteil hierbei als Pluspol (Anode) wirkt, be­ zeichnet man das Verfahren auch als anodische Oxidation.

Die einheitliche natürliche Oxidationsschicht beeinflußt das nachfolgende anodische Oxidationsverfahren nicht, insbesondere nicht in optischer Hin­ sicht, denn in beiden Fällen, sowohl in der natürlichen als auch in der anodischen Oxidation handelt es sich um das gleiche chemische Produkt, nämlich Al₂O₃.

Aufgrund der Erzielung einer gleichmäßigen, natürlichen Oxidationsschicht ergibt sich das Problem des Oberflächenschutzes durch Fremdmedien mit den genannten Nachteilen hinsichtlich des Recyclings von Verpackungen bzw. der Verschmutzung von Entfettungsbädern bei der Oberflächenbehandlung nicht mehr.

Vielmehr sind die Aluminiumbauteile annähernd unbegrenzt in normaler Atmo­ sphäre lagerbar, da eine örtliche Oxidation durch die selbstschützende Wir­ kung des natürlichen Oxidationsproduktes nicht mehr möglich ist.

Nach Erreichen einer bestimmten Oxidationsschichtdicke ist eine selbsttä­ tige fortschreitende Oxidation nicht mehr möglich.

Zur Durchführung der natürlichen Oxidation können die Bauteile während einer kontinuierlichen Fertigung eine oder mehrere Kammern durchlaufen, die mit einem stark sauerstoffabgebenden Medium begast werden. In den Kammern kann auch ein sauerstoffabgebendes Medium versprüht werden.

Die Ein- und Ausläufe der genannten Kammern werden gasdicht oder weitge­ hend gasdicht abgedichtet.

Bei einem anderen Verfahren nach der Erfindung werden die Bauteile aus Alu­ minium, vorzugsweise in größerer Stückzahl, in Gestellen in eine Kammer eingebracht und mit einem Oxidationsmittel begast oder besprüht.

Die einer gezielten, natürlichen Oxidation unterzogenen Aluminiumbauteile werden danach getrocknet oder zum Zwecke der Aushärtung wärmebehandelt.

Die natürliche Oxidation der Bauteile aus Aluminium kann auch in Tauchbädern vorgenommen werden, in denen sich ein stark sauerstoffabgebendes Medium be­ findet. Die Bauteile können nach der natürlichen Oxidation mit einer Geblä­ setrocknung weiterbehandelt werden.

Claims (8)

1. Verfahren zur Erzeugung einer Oberflächenschutzschicht an Profilen, Blechen, Bändern o. dgl. Bauteilen aus Aluminium, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar nach dem Herstellen der Bauteile aus Aluminium zur Durchführung einer natürlichen Oxidation die Oberflächen der Bauteile in Kammern oder Bädern stark sauerstoffabgebenden, gasförmigen oder flüssigen Medien ausgesetzt und danach oder nach einer Transport- oder Lagerzeit die Bauteile der anodischen Oxidation unterzogen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile wäh­ rend der kontinuierlichen Fertigung eine oder mehrere Kammern durchlaufen, die mit einem stark sauerstoffabgebenden Medium begast werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile wäh­ rend der kontinuierlichen Fertigung eine Kammer durchlaufen, in der ein sauerstoffabgebendes Medium versprüht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- und Aus­ läufe der Kammern gasdicht oder weitgehend gasdicht abgedichtet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile, vorzugsweise in größerer Stückzahl, in Gestellen in eine Kammer eingebracht und mit einem Oxidationsmittel begast oder besprüht werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die einer gezielten natürlichen Oxidation unterzogenen Bauteile getrocknet oder zum Zwecke der Aushärtung wärmebehandelt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die natürliche Oxidation in Tauchbädern vorgenommen wird, in denen sich ein stark sauer­ stoffabgebendes Medium befindet.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach der natür­ lichen Oxidation die Bauteile mit einer Gebläsetrocknung weiterbehandelt werden.