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Verfahren zur Erzeugung fluorhaltiger Schichten auf Leichtmetallen
und deren Legierungen Zur Erzeugung fluorhaltiger Schichten auf Metallen, insbesondere
Leichtmetallen und deren Legierungen, .sind verschiedene Verfahren bekannt. Insbesondere
ist es bekannt, derartige Überzüge durch Elektrolyse von wäßrigen Lösungen von Fluorverbindungen,
z. B. Flußsäure, herzustellen. Dieses. bekannte Verfahren führt indessen nur zu
verhältnismäßig sehr dünnen Überzügen, die für viele technische Anwendungszwecke
wenig geeignet oder gar unbrauchbar sind.
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Es ist weiterhin bekannt, fluorhaltige Schichten auf Metallen durch
elektrolytische Behandlung im Schmelzfluß herzustellen. Bei diesem bekannten Verfahren,
das sich insbesondere für die Erzeugung von Überzügen auf Aluminum, Kupfer und Eisen
eignen soll, kommt eine Schmelze zur Anwendung, die aus Natriumfluorid oder Kaliumfluorid
besteht. Infolge des hohen Schmelzpunktes dieser beiden Fluorverbindungen ist das
bekannte Verfahren für die Erzeugung von Überzügen auf Aluminium von vornherein
unbrauchbar, weil der Schmelzpunkt des Aluminiums unterhalb der Schmelzpunkte der
genannten Fluorverbindungen liegt. Versuche, mit Hilfe dieses- bekannten Verfahrens
auf Schwermetallen, z. B. auf Kupfer, fluorhaltige Schichten zu erzeugen, hatten
keinen Erfolg. Der Grund hierfür dürfte darin liegen, daß sich das primär an der
Kupferanode gebildete Kupferfluorid in der Natriumfluorid- oder Kaliumfluoridschmelze
wieder auflöst.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, bei welchem unter Vermeidung
der Mängel der bekannten Verfahren technisch gut verwertbare fluorhaltige Schichten
auf Leichtmetallen und deren Legierungen durch elektrolytische Behandlung im Schmelzfluß
mit verhältnismäßig geringem Energieverbrauch :erzielt werden. Gemäß der Erfindung
wird als Elektrolyt eine Fluorverbindung oder ein Gemisch von mehreren Fluorverbindungen
mit möglichst niedrigem Schmelzpunkt, z. B. .etwa i 5o oder 22o° C, ,angewendet.
Zur Bildung einer solchen möglichst weitgehend wasserfreien Schmelze eignen sich
insbesondere saure Alkalifluoride oder komplexe Alkali- bzw. Erdalkalifluoride sowie
Fluoride des Antimons.
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Bei Anwendung von Schmelzen, die ein durch Elektrolyse kathodisch
abscheidbares Metall enthalten, ist es bei der Durchführung der Erfindung möglich,
eine niedrigschmelzende feuerflüssige Kathode aus einem Metall bzw. einer Legierung
zu verwenden, welche sich mit dem kathodisch abgeschiedenen Metall
legiert.
Das hat den Vorteil, daß das kathodisch abgeschiedene Metall in betriebssicherer
Weise aus der feuerflüssigen Schmelze entfernt wird und damit die anodisch erfolgende
Bildung der fluorhaltigen Schicht nicht stört. Sollen thermisch vergiitbare Leichtmetalllegierungen
durch das Verfahren nach der Erfindung mit einem fluorhaltigen Überzug versehen
werden, so kann man die thermische Vergütung dieser Legierungen und die Erzeugung
der fluorhaltigen Schicht ganz oder teilweise in einem Arbeitsgang ausführen, da
durch die anodische Behandlung in der Schmelze eine für viele Fälle ausreichende
betriebsmäßige Erhitzung der vergütbaren Legierungen erfolgt. Der mit einer fluorhaltigen
Schicht überzogene Gegenstand kann gewünschtenfalls noch nachträglich zur Verbesserung
der Eigenschaften der Schicht erhitzt werden. Weiterhin ist auch noch eine nachträgliche
Färbung oder ein Aufbringen von Zeichnungen auf die fluorhaltige Schicht ohne weiteres
möglich.
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Als Beispiele für die Anwendung der nach dem Verfahren gemäß der Erfindung
gewonnenen fluorhaltigen Schichten auf Leichtmetallen seien insbesondere genannt:
die Anwendung als Schutzschicht auf Einrichtungen zum Arbeiten mit Fluor, Flußsäure-oder
anderen Fluorverbindungen, die Verwendung der auf metallischer Unterlage erzeugten
fluorhaltigen Schicht als Träger für lichtempfindliche Stoffe, welche beispielsweise
zur Erzeugung photographischer Bilder verwendet werden, und weiterhin die Verwendung
von fluorhaltigen Schichten auf metallischer Unterlage als Träger für Kitte zur
Verbindung metallischer -Werkstoffe. Allgemein eignen sich die durch das neue Verfahren
gewonnenen fluorhaltigen Schichten auf Leichtmetallen und deren Legierungen für
alle solche Zwecke; wo die vergleichsweise hohe Härte und bemerkenswerte Widerstandsfähigkeit
der im allgemeinen recht dichten Schichten ausnutzbar ist.
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Die Verwendung nvedrigschmelzender wasserfreier Fltiorverbindungen
zur Erzeugung der Schichten hat auch noch den Vorteil, daß die erzeugten Schichten
eine besonders gleichmäßige Oberfläche aufweisen. Die Erzeugung solcher Schichten
kommt insbesondere in Betracht auf Magnesium, Aluminium, Beryllium, Calcium, Lithium
und deren Legierungen. Man wird im allgemeinen gewöhnlichen Gleichstrom für die
Erzeugung der Schichten verwenden. Das zu überziehende Leichtmetall ist in diesem
Falle als Anode zu schalten. Weiterhin kann man aber auch zwei- oder mehrphasigen
Wechselstrom, überlagerten Gleich- und Wechselstrom oder pulsierenden Gleichstrom
verwenden. Neben saurem Kaliumfluorid oder saurem Nätriumfluorid oder Gemischen
dieser beiden Verbindungen eignen sich zur Herstellung der feuerflüssigen, wasserfreien
Schmelze bei dem neuen Verfahren weiterhin noch Doppelfluoride, z. B. Natrium-Beryllium-Fluorid,
Kalium-Magnesium-Fluorid, Natrium-Aluminiüm-Fluorid einzeln oder in Mischungen.
Ferner empfiehlt sich die Verwendung von Alkalidoppelfluoriden des dreiwertigen
Antimonfluorides, gegebenenfalls in Mischung mit den genannten Fluorverbindungen,
weil die so gebildeten feuerflüssigen Salzgemische bei verhältnismäßig sehr niedriger
Temperatur schmelzen. Wenn dabei mit der anodischen Bildung der fluorhaltigen Schicht
gleichzeitig kathodisch eine Metallabschei-Jung erfolgt, z. B. von Antimon, so empfiehlt
es sich, ,ein niedrigschmelzendes, mit dem kathodisch sich abscheidenden Metall
gut legierbares Metall als Kathode zu verwenden, z. B. Zinn oder eine geschmolzene
Legierung, etwa Woodsches Metall.
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Vor der Herstellung der fluorhaltigen Schichten ist es im allgemeinen
angebracht, die Oberfläche der Leichtmetalle oder deren Legierungen ausreichend
zu reinigen, um insbesondere Oxydhäute und sonstige Verunreinigungen zu entfernen,
am besten auf mechanischem Wege durch Schleifen, Polieren, Schmirgeln oder aber
auch durch Beizen. Weiterhin ist eine vorherige Entfettung der Oberfläche für die
Erzielung hochwertiger fluorhaltiger Schichten angebracht. Wenn es sich um die Oberflächenbehandlung
von verwickelt geformten Gegenständen handelt, so kann man zur Reinigung auch ein
Sandstrahlgebläse verwenden. Scharfkantige Gegenstände werden vorteilhaft vor dem
Einbringen in die feuerflüssige Schmelze an den Kanten abgerundet. Ebenso erfolgt
eine Bearbeitung der Kanten bei Blechen, Bändern u. dgl. z. B. durch Umbördeln,
sinngemäß ebenfalls vor der Bildung der fluorhaltigen i Schicht.
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Die nach dein neuen Verfahren gewonnenen fluorhaltigen Schichten nehmen
Farbstoffe gut auf, so daß ihre Färbung oder das Aufbringen von Zeichnungen leicht
möglich ist. Entsprechendes gilt für eine Lackierung, die für fluorhaltige Schichten
an sich bekannt ist. Ferner lassen sich Leichtmetalle und deren Legierungen an den
mit einer fluorhaltigen Schicht überzogenen Stellen leicht i durch einen geeigneten
Kitt, Klebstoff usw. verbinden. Eine besonders innige festhaftende Verbindung entsteht
zwischen der fluorhaltigen Schicht und Emails. Durch nachträgliches Erhitzen kann
man die physikalischen i, und chemischen Eigenschaften der fluorhaltigen Schicht
verändern, insbesondere ihre
Härte, elektrische Isolierfähigkeit,
sowie auch die Beständigkeit gegen korrodierende Einflüsse steigern. Als Beispiele
für thermisch vergütbare Leichtmetallegierungen, deren thermische Vergütung ganz
oder teilweise mit dem Herstellungsverfahren der fluorhaltigen Schicht vereinigt
werden kann, seien die unter den warenzeichenrechtlich geschützten Ausdrücken: Duralumin
und Lautal bekannten Aluminiumlegierungen erwähnt. Man wird in diesem Falle dafür
Sorge tragen, daß die Temperatur der Schmelze durch passende Wahl ihrer Zusammensetzung
möglichst nahe bei der für die thermische Vergütung jeweils günstigsten Vergütungstemperatur
liegt.
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Die nach dem neuen Verfahren gewonnenen fluorhaltigen Schichten haben
sich als guter Korrosionsschutz erwiesen. So können z. B. Magnesiumlegierungen in
dieser Weise beständig gemacht werden gegen Seewasser. In anderen Fällen kann man
die gute elektrische Isolationswirkung der fluorhaltigen Schicht vorteilhaft ausnutzen,
z. B. bei Drähten, Bändern oder Platten aus Aluminium oder einem mit Aluminium überzogenen
anderen Metall. Bei manchen Metallen, z. B. bei Aluminium und Magnesium oder deren
Legierungen, bewirkt die fluorhaltige Schicht, ähnlich wie Oxydschichten, typische
Sperrwirkungen in einer Stromrichtung, so daß sie als Sperrschicht für Gleichrichter
angewendet werden kann. In entsprechender Weise kann man solche fluorhaltigen Schichten
auf metallischer Unterlage auch für Kondensatoren anwenden. Schließlich sei noch
auf die Anwendung der nach dem neuen Verfahren gewonnenen fluorhaltigen Schichten
als Träger für lichtempfindliche Stoffe hingewiesen. Man kann auch, was für manche
Zwecke wichtig ist, mit solchen fluorhaltigen Schichten versehene Leichtmetalle
oder Leichtmetallegierungen als Bildunterlagen für Gelatine, Kollodium oder andere
aus der photographischen Praxis bekannte Bildträger benutzen. Ausführungsbeispiele.
i. Ein Gemisch von 650/0 saurem Kaliumfluorid und 35°o saurem Natriumfluorid wird
eingeschmolzen in einem Tiegel. Unter Verwendung einer Kathode aus Monelmetall lassen
sich auf anodisch geschalteten Magnesiumlegierungen, insbesondere der unter dem
warenzeichenrechtlich geschützten Ausdruck Elektron bekannten Legierung, bei Badtemperaturen
von etwa 22o' C besonders dichte und harte sowie sehr festhaftende Überzüge von
heller Farbe erzeugen. Diese zeichnen sich außerdem durch hohe Korro-: sionsbeständigkeit
aus, so daß sie für alle obengenannten Verwendungszwecke in Betracht- kommen.
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2. Mittels eines Elektrolyten aus einer SchmelzevonKalium-Antimon-Fluorid
lassen sich unter Anwendung einer Kathode aus Monelmetall auf anodisch geschalteten
Gegenständen aus der durch das Warenzeichen Lautal geschützten Aluminiumlegieriung
bei Badtemperaturen von nur 15 o' C durch Schmelzflußelektrolyse ebenfalls
hochkorrosionsbeständige fluorhaltige Schutzschichten erzeugen, die in vieler Hinsicht
ähnliche Eigenschaften aufweisen wie die Schutzschichten bei dem Beispiel i und
daher auch für die gleichen Anwendungszwecke gut brauchbar sind.