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Verfahren zur Herstellung oxydischer Schutzschichten auf Gegenständen
aus Aluminium und anderen Leichtmetallen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Herstellung oxydischer Schutzschichten auf Gegenständen aus Aluminium und -anderen
Leichtmetallen oder deren Legierungen durch Strombehandlung ihrer Oberfläche in
mehreren aufeinanderfolgenden Bädern.
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Wohl ist es bekannt, durch Auswahl des Bades, insbesondere seiner
Konzentration, durch Auswahl der Stromart, der Temperatur; der Behandlungsdauer
usw. entweder harte, spröde Aluminiumoxydschichten oder aber weiche, biegsame Schichten
zu erzielen. Die ersteren haben den Nachteil, daß sie bei der Biegung der damit
überzogenen Gegenstände zerbrechen und abblättern; letztere bieten nicht genügende
mechanische Widerstandsfähigkeit.
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Gemäß der Erfindung gelingt es nun, eine trotz ihrer Biegsamkeit genügend
'harte Gesamtschicht dadurch zu erzielen, daß in einem ersten Bade eine biegsame,
weiche und in einem oder mehreren folgenden Bädern eine harte Schicht, beispielsweise
durch Anwendung von alkalischen Bädern für die erste und sauren Bädern für die nachfolgenden
Schichten auf elektrischem Wege bzw. unter vorzugsweiser Benutzung von Wechselstrom
erzeugt wird.
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Ulan kann auch in zwei sauren Bädern hintereinander arbeiten, wenn
man dem ersten sauren Bade Weichtnachungsmittel, z. B. Glycerin, zusetzt oder aber,
wenn man iu dem ersten sauren Bade mit niedriger Spannung, hoher Badkonzentration
und kurzer Behandlungsdauer, im zweiten sauren Bade mit höherer Spannung und niedrigerer
Konzentration und längerer Behandlungszeit arbeitet.
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Man kann auch beide Schichten m einem kontinuierlichen Arbeitsgang
herstellen, indem das Metall vorzugsweise in Draht- oder Randform durch mehrere
Bäder laufend hindurchgeführt wird. Es empfiehlt sich zur Erzeugung der ersten,
d. h. weicheren Schicht die Einwirkungsdauer des Bades, wie bereits bemerkt, kurz
zu bemessen, also z. B. bei Behandlung eines durchlaufenden Drahtes durch die Bäder
nur jeweils eine kurze Länge des Drahtes in dem Bade zu belassen. Die Bildung der
zweiten Schicht geschieht dann unter entsprechend längerer Einwirkungsdauer des
Bades.
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Die Stärke der Schicht kann durch die Konzentration der Badflüssigkeit
sowie- der -elektrischen Spannung geändert werden.
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Ein Zusatz von Glycerin, Seife oder' Fett begünstigt die Bildung des
ersten weichen und dünnen Überzuges. Es gelingt nach der Erfindung die Schutzschicht
so biegsam herzustellen, daß der damit bedeckte Gegenstand in ziemlich spitzem Winkel
gebogen werden kann, ohne daß die Schicht abspringt oder rissig wird, auch wenn
die Gesamtschicht eine erhebliche Dicke und die äußere Oberfläche der Schicht ei-ue
genügende Härte besitzt,
so daß sie starker Reibung und sogar dem
Angriff von scharfen Stahlinstrumenten Widerstand leistet. Auch die elektrische
und chemische Widerstandsfähigkeit der Schutzschicht wird durch das Verfahren nach
der Erfindung verbessert. Außerdem hat das Verfahren den \=:orteil, daß selbst harte
Sehichteil eine große Glätte und Gleichförmigkeit besitzen, da weder Sprünge noch
Risse praktisch in Betracht kommendem Maße sind. Diese Glätte und Gleichmäßigkeit
der Oberfläche des fertigen Produktes kann durch Einreiben mit Talkum noch 'erhöht
werden.
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Man kann das Talkum auch dem Bade zusetzen, in welchem die Gberzugsschicht
gebildet wird; wobei sich das Talkum insbesondere beim Durchziehen des langgestreckten
biegsamen Gegenstandes auf der Oberfläche der gebildeten Schicht gleichmäßig absetzt.
Besonders bei elektrolytischer Behandlung mit höher gespannten Strömen wird durch
die an der Oberfläche des Drahtes auftretende Wärme das Ansetzen des Talkums gefördert.
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Für manche Zwecke, z. B. wo es auf elektrischen Widerstand nicht ankommt.
eignet sich auch Graphit zur Verbesserung der glatten Oberfläche und des Aussehens
der Gegenstände.
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Vorteilhaft wird bei elektrolytischem Verfahren Wechselstrom, und
zwar insbesondere Drehstrom, benutzt. Bei Mehrphasenstrom wird an jede der Phasen
einer der zu behandelnden Leiter angeschlossen. Eine besonders gleichmäßige Wirkung
erzielt man. wenn nur an einige Phasen die Metallgegenstände angeschlossen werden
und die übrigen Phasen in Form eines Mantels oder mehrerer gleichmäßig um die Gegenstände
im Bade verteilter Platten als Verteilungselektroden benutzt werden. Bei Dreieckschaltung
kann man an jeden Gegenstand eine Phase anschließen und außerdem eine Ausgleichselektrode
an den Nulleiter anschließen.
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Die beiden zur Bildung der Schichten notwendigen Behandlungen können
sich unmittelbar aneinanderschließen. Es schadet aber auch nichts, wenn zwischen
den beiden Behandlungen eine kürzere oder längere Unterbrechung eintritt. Hierbei
empfiehlt es sich, die Oberfläche des zu behandelnden Metalls während der Unterbrechungszeit
feucht zu halten, z. B. finit Wasser zu berieseln oder in Wasser zu tauchen. Dies
hat zugleich den Vorteil, daß die Reste des ersten Bades durch Abspülen entfernt
werden und das zweite Bad dadurch nicht verunreinigt werden kann. Ausführungsbeispiele
i. Ein Altnnilitimdraht oder -streifen wird etwa 2lUinuten in einem 5- bis @o`oig411
Na..,CO3-Bade bei etwa 25 bis 3o° und bei niedriger Spannung (etwa 5 bis ro Volt)
Wechselstrom oxydiert. Die erzeugte Schicht ist weich und gut biegsam. Dann erfolgt
eine Behandlung in einem etwa S t), öigen Schwefelsäurebade bei etwa 6o bis So Volt
Wechselstrom oder in einem etwa 3o,'oigen Oxalsäurebade bei etwa So bis i2o Volt
Wechselstrom, die an sich einen brüchigen und harten Überzug ergibt. Trotzdem erweist
sich die Gesamtschicht als genüg eild biegsam, so daß das Werkstück in scharfem
Winkel gebogen werden kann; ohne daß die Schicht abspringt.
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2. Ein Aluminiumblech wird in einem Bad aus einer etwa 6%igen wässerigen
Lösung von Oxalsäure bei etwa 5o bis 6o Volt Wechselstrom und einer Balltemperatur
von 3o' C oxydiert. Das Bad enthält einen Zusatz von io o;o Glycerin. Dieser Behandlung
wird das Aluminiumblech etwa 5 Minuten unterworfen. Die Oxydschicht, die sich hierbei
auf dem .Blech gebildet hat, ist verhältnismäßig weich. Das Blech wird daraufhin
in einem Elektrolyten, der aus der gleichen Lösung, jedoch ohne Glycerinzusatz besteht,
bei einer Gleichstromspannung von 6o Volt nachoxydiert: Behandlungsdauer 2o Minuten.
Die Gesamtschicht ist wiederum verhältnismäßig hart und verschleißfest, dabei aber
immer noch von einer gewissen Biegsamkeit, die eine bestimmte Biegung des Bleches
zuläßt, ohne daß die Schicht einreißt.
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3. Ein Aluminiumbad wird etwa 5 Minuten lang in einem 2 ö/oigen Schwefelsäurebad
bei etwa :! 5° C mit einer Ballspannung von 12 bis i5Volt Wechselstrom oxydiert.
Mach dieser Voroxydation wird das Band durch eine Lösung von Ammoniak gezogen, um
die Reste an Schwefelsäure, die die Oxydschicht noch behält, zu neutralisieren.
Nach dieser Zwischenbehandlung wird das voroxydierte Band mit Wasser sorgfältig
abgespült. Hiernach wird es in einer wässerigen Lösung von Otalsäure einer Konzentration
von i o otö bei einer Ballspannung von So Volt Wechselstrom und einer Balltemperatur
von etwa 2o° 2o Minuten lang nachoxydiert. Nach Entfernen des fertigoxydierten Bandes
aus dem Oxydationsbad und nachdem man das Band sorgfältig getrocknet hat, wird die
Oxy dschicht noch mit Talkum eingerieben. Die resultierende Schicht ist außerordentlich
glatt, von messinggelber Farbe und, obwohl verhältnismäßig hart, doch noch so biegsam,
daß das Band noch als Isolationselement zur Abisolierung elektrischer Leiter mit
nicht zu niedrigen Abmessungen um diese herumgewickelt werden kann.