-
Verfahren zur elektrolytischen Erzeugung von Schutzüberzügen auf Werkstücken
aus Magnesium und dessen Legierungen Außer den bekannten, im wesentlichen aus freier
Säure und Schwermetallsalzen bestehenden Tauchbädern, mit deren Hilfe zwar gute
Beizvorgänge auf der Oberfläche von Werkstücken aus Magnesium und dessen Legierungen
hervorgerufen werden, die sich zur Erzieiung von Schutzschichten jedoch wegen ihres
hohen Säuregehalts wenig eignen, sind bereits einige Verfahren vorgeschlagen worden,
Schutzschichten auf denLegierungen durch anodische Behandlung in vorzugsweise alkalisch
reagierenden Alkalisalzlösungen zu erzeugen.
-
Da einerseits die elektrolytischen Verfahren gegenüber einfachen Tauchverfahren
eine wesentlich umständlichere und kostspieligere Bauweise der Badvorrichtungen
erfordern, andererseits der Mehraufwand für die Badeinrichtung und den Stromverbrauch
nur dann gerechtfertigt erscheint, wenn die hiermit erzeugten Schutzschichten einen
erheblichen Fortschritt gegenüber den nach dem Tauchverfahren erzeugten darstellen,
lag das Bedürfnis vor, nach einem Verfahren zu suchen, das auf einfacherem Wege
zu brauchbaren Schutzüberzügen auf Magnesium und dessen Legierungen durch elektrolytische
Behandlung führt.
-
Es wurde nun gefunden, daß es möglich ist, in einfachster Weise auf
elektrolytischem Wege, jedoch nicht unter Stromzuführung, sondern durch Kurzschließen
des aus Magnesium oder dessen Legierungen bestehenden Werkstückes mit der Gegenelektrode,
und zwar außerhalb des Bades, festhaftende und dichte Überzüge auf dem Werkstück
zu erzeugen.
-
Erfindungsgemäß wird das zu behandelnde Werkstück als Eiektrode in
eine wäßrige Lösung der nachstehend erläuterten Beschaffenheit eingehängt und mit
einer ebenfalls in die Flüssigkeit eintauchenden, aus Stahl, also einem edleren
Metall, bestehenden Gegenelektrode außerhalb des Bades kurzgeschlossen, wobei dank
der beim Kurzschluß auftretenden EMK durch Ionenentladung die
Bildung
einer Schutzschirht auf dem Werkstück erfolgt.
-
Die wäßrigen Badlösungen enthalten erfindungsgemäß als wesentlichen
sehichtbilden-v den Bestandteil: Chromation sowie außer noch eine gewisse Menge
Sulfation, ..° beide d,-m Bad an Alkali gebunden zugefüjit werden, und zwar in solchem
Verhältnis zwischen Kation und Anion,. daß die Lösungen einen pH-Wert zwischen 3,5
und 6 aufweisen.
-
Wird das Chromation in Form von Bichromat zugeführt, stellt man zweckmäßig
PH-Werte zwischen 3,8 und 3,9 ein; bei VerwendwngvonMonochromatwerden jedpch vorteilhäfterweise
pH-Werte zwischen 4,5 und 6 einglehäten.
-
Der Gehalt der Lösungen an Chromaten bzw. Bichroinaten beträgt zweckmäßig
in iooo g Flüssigkeit etwa 50 bis i29 g, vorzugsweise ioo g, zu dem im Falle
einer Bichromatlösung noch zwischen o,5 und 5,o g Kaliumbisulfat und im Falle einer
Chromatlösung noch zwischen etwa 5o und 150 g Kaliumbisulfat treten, während in.Bichromat-Chromat-Gemischen
die Bisulfatzusätze je nach den Anteilen der ersteren unter oder über 5o g betragen.
-
Nach dem außerhalb des Bades erfolgten Kurzschließen der in die genannten
Lösungen tauchenden Elektroden aus Stahl einerseits und. Magnesium oder einer Magnesiumlegierung
.andererseits setzt alsbald die Bildung einer Schutzschicht auf dem Leichtmetallwerkstück
ein.
-
Die Zeit der zweckmäßig bei Zimmertemperatur erfolgenden Behandlung
beträgt i bis ?,Stunden, je nach Zusammensetzung der angewendeten Lösung und -der
gewünschten Schichtdicke. Nach Unterbrechung des Stromflusses im Element wird das
Werkstück aus dem Bad entfernt, in Wasser von etwa 4.o° C 5 his io Minuten gewaschen
und anschließend getrocknet.
-
Von ausschlaggebendem Einfluß auf die Eigenschaften der anodisch gebildeten
Schutzschicht ist die Menge des innerhalb der genannten Grenzen zugesetzten Bisulfats.
Wird die untere Grenze der angegebenen Bereiche eingehalten, so ist die Behandlungszeit
zwar länger, aber die gebildeten Schichten werden härter und dichter. Bei höheren
Anteilen an Bisulfat in der Lösung entstehen dagegen weichere und porösere, für
manche Zwecke, z. B. für eine Nachverdichtung, geeignetere Überzüge, die außerdem
gegenüber den Schichten der ersten Gruppe einen tieferen Farbton aufweisen. Man
hat es also in der Hand, je nach Zusammensetzung des Bades in den angegebenen Grenzen
entweder härtere und dichtere, in der Farbe hellere, oder .weichere und porösere
(saugfähigere) Oberflächenschichten mit dunklerem Farbton auf dem Magnesium oder
dessen Legierungen zu erzeugen.
-
Wie Korrosionsversuche nach der Seelkassersprühprobe ergeben haben,
sind die Mach dem Verfahren gemäß Erfindung erlialeetlen Schutzschichten den auf
Grund der bekannten Tauchbehandlung in Salpetersäurebichromatbeizbädern erhaltenen
in ihrer Schutzwirkung wesentlich überlegen. Andererseits ergibt sich gegenüber
den bisher bekannten elektrolytischen Verfahren unter Stromzuführung der besondere
Vorteil, daß die Zuleitung von Strom und die damit verbundenen Vorrichtungen wegfallen,
so daß eine wesentliche Vereinfachung und Verbilligung des Verfahrens bei mindestens
dem gleichen Erfolg eintritt.
-
Die an sich schon einen guten Oberflächenschutz des Metalls bedingenden
Schutzschichten eignen sich vorzüglich als Grundierung für Farb- upd Deckanstriche
oder zur Nachverdichtung nach bekannten Verfahren, beispielsweise durch Kochen in
5 °/oiger Wasserglaslösung. Beispiele i. In einem Bade, das in iooo g wäßriger Lösung
ioo g Kaliumbichromat und o,8 g Kaliumbisulfat enthält, wurde ein aus 98 °/" Magnesium
und 2 % Mangan bestehendes Blech von den Ausmaßen 7 X 17 cm zwei etwas größeren,
untereinander verbundenen Stahlblechen gegenüber - im Abstande von 4cm nach jeder
Seite angeordnet. Nach der Verbindung der beiden Pole außerhalb des Bades durch
einen Draht stellte sich eine Spannung von o,5 Volt und eine mittlere Stromstärke
von o,o8Amp.ein. Nach 75minutiger Behandlung. hatte sich eine schwarze, glänzende
und festhaftende Schicht auf der Magnesiumlegierung ausgebildet. Das Blech wurde
nach dem Entfernen aus dem Bad in Wasser von. etwa q.0° C 5 bis i .o Minuten gewaschen
und anschließend bei gewöhnlicher Temperatur getrocknet.
-
Zu Vergleichszwecken setzte man das mit einer Schutzschicht versehene
Blech zusammen mit einem Blech derselben Legierung, das jedoch durch Tauchen in
eine Beizlösung bekannter Zusammensetzung (5oo cms 40 °/oige H N 0, 18o g
K2 Cr2 07/z) - behandelt wurde, während 700 Stunden der Seewassersprüh-'probe
aus. Die nach dem Tauchverfahren gebeizten Bleche waren nach dieser Zeit ziemlich
stark angefressen und zeigten an einzelnen Stellen durchgehenden Lochfraß, während
die gemäß Erfindung behandelten Bleche nur ganz geringfügigen Angriff an einzelnen
Punkten aufwiesen.
Zwei weitere Vergleichsbleche wurden mit einem
durchsichtigen Celluloselack überzogen und ebenfalls der Seewassersprühprobe ausgesetzt.
Nach 22o Stunden war die Lackschicht von dem gebeizten Blech vollständig abgeblättert
und die darunter befindliche Blechoberfläche zeigte starke Anfressungen. Die Lackschicht
auf dem gemäß Erfindung behandelten Blech zeigte nach derselben Zeit keinerlei Neigung
zum Abblättern, haftete weiterhin fest auf der Unterlage und wies riur an einigen
Stellen geringen punktförmigen Angriff auf.
-
2. Ein Blech mit den unter Beispiel i genanntenAbmessungen undLegierungsbestandteilen
wurde, wie ebenfalls dort angegeben, jedoch in einem Bad, das in iooo g Lösung i
oo g Natriumcliromat und 8o g Kaliumbisulfat enthielt, behandelt. Die sich beim
Kurzschließen der Bleche einstellende Spannung betrug o,5 Volt und die Stromdichte
3. bis 4 Amp./mQ.
-
Nach dem Waschen und Trocknen wurde das mit .der Schutzgchicht versehene
Blech mit einem Celluloselack überzogen und zusammen mit einem nach dem obengenannten
Tauchverfahren in salpetersaurer Bichromatlösung gebeizten und anschließend mit
dem gleichen Lacküberzug versehenen Blech der Seewassersprühprobe ausgesetzt. Nach
435 Stunden war das gebeizte Blech unter Ablösung des Lackfilms auf der ganzen Oberfläche
stark angefressen. Die Lackschicht auf dem nach dem Verfahren gemäß Erfindung behandelten
Blech wies nach dieser Zeit nur an den Blechrändern, also an offenbaren Fehlstellen,
geringen Angriff auf und hatte ihre Haftfestigkeit nicht verloren.