DE619415C - Verfahren zur Erzeugung fluorhaltiger Schichten auf Leichtmetallen und deren Legierungen - Google Patents

Description

• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE. i. Verfahren zur Erzeugung fluorhaltiger Schichten auf Leichtmetallen und deren Legierungen durch elektrolytische Behandlung im Schmelzfluß, dadurch gekennzeichnet, daß als Elektrolyt eine Fluorverbindung oder ein Gemisch von mehreren Fluorverbindungen mit möglichst niedrigem Schmelzpunkt, z. B. etwa 15 o oder 2zo° C, angewendet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Schmelze saure Alkalifluoride oder komplexe Alkali- bzw. Erdalkalifluoride oder Fluoride des Antimons verwendet werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung von Schmelzen, die ein durch Elektrolyse kathodisch abscheidbares Metall enthalten, eine niedrigschmelzende feuerflüssige Kathode aus einem Metall bzw. einer Legierung verwendet wird, welche sich mit dem kathodisch abgeschiedenen Metall legiert.
4. 4. Verfahren nach Anspruch i bis 3 für thermisch vergütbare Legierungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugung der fluo.rhaltigen Schicht und die thermische Vergütung der Legierung ganz oder teilweise in einem Arbeitsgang ausgeführt wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluor enthaltende Schicht nach ihrer Erzeugung zur Verbesserung ihrer Eigenschaften erhitzt wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluor enthaltende Schicht nachträglich gefärbt oder mit Zeichnungen versehen wird.
7. 7. Die Anwendung des Verfahrens nach Anspruch i bis 6 zur Herstellung von Schutzschichten auf Einrichtungen zum Arbeiten mit Fluor, FluBsäure oder anderen Fluorverbindungen. B.
8. Die Verwendung von bei dem Verfahren nach Anspruch i bis 6 entstehenden fluorhaltigen Schichten auf metallischer Unterlage als Träger für lichtempfindliche Stoffe, welche beispielsweise zur Erzeugung photographischer Bilder verwendet werden.
9. 9. Die Verwendung von bei dem Verfahren nach Anspruch i bis 6 entstehenden fluorhaltigen Schichten auf metallischer Unterlage als Träger für Kitte zur Verbindung metallischer Werkstoffe.