DE718976C - Verfahren zur Erzeugung von Oxydueberzuegen auf Magnesiumlegierungen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Erzeugung von Oxydüberzügen auf MagnesiumIegierungen Zusatz zum Zusatzpatent 716 286 Das Patent 716286 betrifft ein Verfahren zur Oxydation von Magnesium und seinen Legierungen. Das Verfahren besteht darin, dä;ß die zu oxydierenden Gegenstände mit Gleichstrom kurzzeitig voroxydiert, dann mit Wechselstrom bei Frequenzen bis goo Hertz und mehr weiteroxydiert und nochmals mit Gleichstrom bei Stromdichten bis 6Amp./dm2 nachoxydiert werden, wobei ein Elektrolyt zur Verwendung kommt, der aus einer wäßrigen Lösung besteht, die vorwiegend Ätznatron, Flußsäure und Schwefelsäure dergestalt .enthält, daß sie schwach basisch reagiert, so daß sie aktivierend auf Magnesium und :seine Legierungen einwirkt.
• Weitere Forschungen und Untersuchungen des Wesens der Magnesiumleglerungen und ihres Verhaltens beim Oxydationsvorgang haben ganz neuartige Feststellungen vergeben. Es hat sich ,nämlich gezeigt, daß die Legierungen mit Magnesium als Hauptbestandteil, zwar untereinander mit den übrigen Legierungsbestandteilen eine gewisse organische Verbindung miteinander eingehen, daß diese Verbindung jedoch nur .eine scheinbare in bezug auf die Oberflächengestaltung ist. Die Oberfläche ist also eine zwar organisch fest zusammenhängende, in Wirklichkeit aber nur ein aus den einzelnen Legierungsbestandteilen bestehendes Mosaik. Dieses Mosaik ist aber für die Bildung einer homogenen Oberflächenoxydschicht außerordentlich hinderlich. Es hat sich nun gezeigt, daß auf diese Erscheinung die ziemlich porenhaltige Oxydhaut aller bis heute erzeugten Oxyde von Magnesiumlegierungen in erster Linie zurückzuführen ist. Tatsache ist nämlich, daß Oxyde auf Magnesiumlegierungen viel poriger sind als dies bei Aluminiumoxyden der Fall ist. Der Grund liegt nicht allein in der chemisehen und physikalischen Struktur der Oxyde, sondern in erster Linie in den geschilderten Gründen und Feststellungen. Es treten nämlich in dem genannten Mosaik nicht nur Mal gnesiumbestandteile, sondern auch die übrigen Legierungsbestandteile, z. B. Aluminium oder Zink oder Silicium oder Mangan usw., an die Legierungsoberfläche und werden von den zwar das Magnesium oxydierenden Oxydationsmitteln nicht oxydiert, im Gegenteil., zum Teil noch fein sauber blank gebeizt. Die Folge davon sind blanke Inseln in der Oxydhaut, die den korrodierenden Angriffen den Weg auch zu den nebenliegenden oxydierten Magnesiumteilchen öffnen. Diese werden dadurch von unten her unterhöhlt und können nicht schützend, wirken. Da weiterhin die Magnesiumoxyde rein physikalisch genommen eine geringe mechanische.Festigkeit haben, so waren alle Oxyde von Magnesiumlegierungen bis heute mehr oder minder unbrauchbar.
• Die Auswertung dieser Feststellungen ging nun dahin, erstens die übrigen Legierungsbestandteile zum Magnesium ebenfalls zu oxydieren und zweitens diese Oxyde so zu gestalten, daß sie infolge ihrer schon von "Natur aus größeren mechanischen Festigkeit gleichzeitig einen Schutzschirm über die mechanisch schwachen Magnesiumoxyde bilden, so daß dadurch insgesamt eine mechanisch feste Oxydhaut auf der ganzen Magnesiumlegierung erzielt wird.
• Ein recht günstiger praktischer Erfolg konnte dadurch :erzielt werden, daß man den Elektrolyten ausgesprochene Aluminium- und Zinkoxydationsmittel beisetzte, wenn es sich z. B. um Magnesium Aluminium-Zink-Legierungen handelte. Der Elektrolyt setzt sich also aus Oxydationsmitteln für Magnesium, aus solchen für Aluminium und solchen für die anderen Legierungsbestandteile zusammen. Eine derartige Zusammensetzung besteht nach der Erfindung aus einem Elektrolyten, der Iialiümtitanat, Iialiumfluorid, Borsäure und Ätznatron enthält. Als Benetzflüssigkeit dient entweder Wasser allein oder Wasser im Verhältnis 4:1 gemischt mit wasserlöslichen Alkohglen, also Glykolen. Zu beachten ist bei diesem Elektrolyten, daß die Temperaturen bei der Behandlung nicht allzu hoch ansteigen, da sonst Anfressungen an den Magnesiumteilen erfolgen, doch sind bei richtigem Mischungsverhältnis im Verhältnis zur Legierung Temperaturen bis etwa 5o- C durchaus zulässig. Teilweise hat es sich bei einzelnen Legierungen sogar gezeigt, daß höhere Temperaturen zwischen 30 und 50 C bessere Resultate erbeben, als zu niedrige. Je nach der geforderten Beständigkeit gegen korrodierende Angriffe ist die Behandlungsdauer im Elektrolyten zu -wählen. Während Behandlungsdauern von etwa Stunde schon recht brauchbare Oxyde für die verschiedenen Zwecke liefern, sind solche bis zu mehreren Stunden bei Höchstansprüchen erforderlich.
• Ferner haben Untersuchungen ergeben, dal3 die Verwendung von zwei aufeinanderfolgenden Bädern recht günstige Resultate ergeben, wobei das Werkstück zuerst in einem schwach alkalischen Elektrolyten gereinigt und ganz kurzzeitig anoxydiert, dann aber in. einem mehr alkalischen Elektrolyten fertig oxydiert wird. Als vorteilhaft hat sich hierbei ergeben, daß ganz kurzzeitig die Werkstücke im ersten Elektrolyten kathodisch bei Verwendung von 'Gleichstrom und dann erst anodisch geschaltet werden, worauf die Fertigbehandlung mit dem Hochfrequenzstrom erfolgt. Es hat sich bei den neuerlichen Untersuchungen und Forschungen wieder deutlich gezeigt, daß bei der Oxydation von Magnesiumlegierungen die Verwendung von hochfrequentem Wechselstrom wesentliche Vorteile hat, will man wirklich gute Oxyde erzielen, ja, daß man sogar auf die Voroxydation mit Gleichstrom verzichten kann.
• Weiterhin hat es sich gezeigt, daß es praktisch durchaus möglich ist, und daß dadurch die Behandlungsdauer wesentlich verringert werden kann, bei entsprechend zusammengesetzten Elektrolyten mit den Strombelastungen je Flächeneinheit wesentlich über die bis heute bekannten Größen hinauszugehen. Es wurden sehr gute Resultate mit Strombelastungen von 3zAmp.qcm erzielt, ohne daß damit eigentlich eine Grenze nach oben gegeben zu sein scheint, so daß sogar noch höhere Strombelastungen möglich sind. Die Betriebsspannungen bewegen sich dabei zwischen 17 und 32 Volt, so daß der Effektivw.attverbrauch auch bei längerer Behandlungsdauer als sehr gering bezeichnet werden kann und die Betriebssicherheit für das Bedienungspersonal eine sehr hohe ist.
• Ein Ausführungsbeispiel möge die oben bekanntgegebenen Erkenntnisse erläutern: Eine Magnesiumlegierung, die vornehmlich Magnesium, Aluminium, Zink und geringe Mengen Mangan enthält, wird in einem schwach alkalischen Elektrolyten, welcher auf je 11 Wasser Bog Ätznatron, 7 1 g Flußsäure und io g Schwefelsäure enthält. zuerst in kathodischer Schaltung während etwa i Minute einem Gleichstrom mit einer Flächenbelastung von i Amp.,"dm2 und dann anodisch während einer Zeitdauer von 5 Minuten einem Gleichstrom mit einer Flächenbelastung von 5 Amp., dm= ausgesetzt. Dann wird in Leitungswasser gut und kurz gespült und in einem Elektrolyten, der sich wie folgt aufbaut, nachoxydiert. Der Elektrolyt enthält 3,30'o Kaliumtitanat, i 5 0!o Kaliumfluorid, o,90,ö Borsäure und o,3% Ätznatron. Die Strombehandlung ist während i Stunde mit hochfrequentem Wechselstrom von 3oo bis 5oo Hertz ansteigend und bei einer Belastung von 24. Amp./dm2. Die Temperatur wird in den Grenzen 35 bis 39° C gehalten. Nach dieser Behandlungsdauer hat sich eine fest haftende Schicht gebildet, die dem Unberlagsmaterial eine hohe Korrosionsfestigkeit verleiht.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Erzeugung von Oxydüberzügen auf elektrolytischem Wege auf Magnesiumlegierungen nach Patent 716286, dadurch gekennzeichnet, daß ein äus Kaliumtitanat, Kaliumfluorid, Borsäure und rltznatron bestehender Elektrolyt verwendet wird, der eine Gesamtoxydation aller Legierungsbestandteile an der Legierungsoberfläche bewirkt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Behandlung in der- in Anspruch i gekennzeichneten Lösung eine elektrolytische Behandlung in einem schwach alkalischen. Bade von 80'o NaOH, 7 % H2 F2 und i % H2 S O4 erfolgt, wobei je nach der Zusammensetzung der Magnesiumlegierung Temperaturen bis 39'C in Anwendung kommen.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtbehandlungszeit beim Oxydieren mit Wechselstrom je nach Schichtstärke mehrere Stunden bei Belastungsstromstärken bis etwa 32 Amp./dm2 dauert.