DE825030C

DE825030C - Verfahren zur elektrolytischen Erzeugung glaenzender Oberflaechen bzw. zum Polieren von Aluminium und Aluminiumlegierungen

Info

Publication number: DE825030C
Application number: DEC1144A
Authority: DE
Inventors: Josef Patrie
Original assignee: Compagnie de Produits Chimiques et Electrometallurgiques Alais Froges et Camargue
Current assignee: Compagnie de Produits Chimiques et Electrometallurgiques Alais Froges et Camargue
Priority date: 1948-01-17
Filing date: 1950-06-06
Publication date: 1951-12-17
Also published as: GB659893A; FR961236A; US2553937A

Description

(WiGBL S. 175)

AUSGEGEBEN AM 17. DEZEMBER 1951

C 1144 VI a I 48 a

Es ist bekannt, durch Anwendung elektrolytischer Verfahren zum Erzeugen glänzender Oberflächen bzw. zum Polieren auf Aluminium oder Aluminiumlegierungen Oberflächen mit erhöhter Reflektionsfähigkeit zu erzeugen. Bei diesem Verfahren wird das Werkstück als Anode in aufeinanderfolgenden elektrolytischen Bädern verwendet, von denen das erste als Glanzbad bezeichnete die eigentliche Glanzerzeugung, und zwar mit oder ohne Polieren, bewirkt, und ein folgendes Bad, das sogenannte Verstärkungsbad, das glänzende Metall durch eine durchsichtige Oxydschicht schützt.

Die Behandlungsstufen können beispielsweise die folgenden sein: i. sorgfältiges, mechanisches Polieren; 2. chemische oder elektrolytische Entfettung; 3. elektrolytisches Glänzendmachen, Bildung einer ersten Oxydschicht; 4. Auflösung der ersten Oxydschicht in einem CrO₃ und H₃PO₄ enthaltenden Gemisch; 5. Waschen im fließenden Wasser; 6. Verstärkung in einem Oxydationsbad üblicher Art; 7. Abspülen im fließenden Wasser; 8. Färben; 9. Nachverdichten; 10. Nachpolieren.

Die Erfindung bezieht sich auf die Erzeugung glänzender Oberflächen auf elektrolytischem Wege in besonderer Weise. Es sind bereits zahlreiche Bäder bekannt, von denen mehrere industrielle Anwendung finden, jedoch weisen diese in der Praxis schwerwiegende Nachteile auf, die für sich oder gemeinsam auftreten, sei es, daß sie sich nur für Aluminium von großem Reinheitsgrad eignen, sei es nur für Alumi-

niumlegierungen, sei es, daß, was im allgemeinen der Fall ist, ihre Arbeitstemperatur hoch und in der Nähe von ioo° liegt, sei es, daß sie nur eine für eine schnelle Erzeugung der Glanzschicht zu geringe Stromdichte zulassen, sei es, daß sie vor der elektrolytischen Behandlung ein sorgfältiges mechanisches Polieren erfordern, oder, daß bei dem Verfahren der Glanz nur auf einer der beiden Flächen des behandelten Teiles erreicht wird oder schließlich, daß Fehler, beispielsweise durch das Aufsteigen von regelmäßigen Gasblasen, auftreten, sei es, daß die Bestandteile des Bades schwer zu beschaffen sind oder ihre Handhabung gefährlich ist.
Es wurde nun gefunden, daß ein Teil oder alle diese Mangel durch Verwendung gewisser Arten von Bädern beseitigt werden können und damit eine bequeme industrielle Anwendung der elektrolytischen Glanzerzeugungsverfahren möglich wird.

Gemäß der Erfindung wird als Elektrolyt für das

ao elektrolytische Erzeugen von glänzenden Oberflächen ein Bad verwendet, dessen Hauptbestandteile Salpetersäure und Wasser sind. Das Bad kann lediglich Salpetersäure und Wasser enthalten, man kann ferner auch gute Ergebnisse erzielen, indem man dem SaI-petersäurebad eine Säure oder eine Mischung von Säuren zusetzt, die eine stark lösende Wirkung auf Aluminiumoxyd haben. Sehr günstige Ergebnisse können so erhalten werden, indem dem Salpeterbad Phosphorsäure zugesetzt wird. Koch bessere Resultate werden erzielt, wenn dem Salpetersäurebad eine Mischung von Phosphorsäure und Chromsäure zugesetzt wird.

Ein gut es Ergebnis in bezug auf Politur und Glanz wird durch Innehaltung der folgenden Bedingungen erzielt:

i. Der Gehalt an Salpetersäure muß zwischen 5 und 65% liegen, wenn das Salpetersäurebad ohne Zusatz einer Säure oder einer Mischung von Säuren verwendet wird.

2. Im Falle des Zusatzes von Phosphorsäure allein zu dem Salpetersäurebad ist es zweckmäßig, die folgenden Grenzen innezuhalten: Salpetersäure 30 bis 45°/₀, Phosphorsäure 13 bis 34%. Rest Wasser.

3. Bei Zusatz einer Mischung von Phosphorsäure und Chromsäure zu dem Salpetersäurebad ist es zweckmäßig, die folgenden Grenzen innezuhalten: Salpetersäure 35 bis 45°/o> Phosphorsäure 8 bis 24°/,,, Chromsäure 3 bis io°/₀, Rest Wasser.

In diesen Mischungen sind die Gehalte an den einzelnen Bestandteilen unter Annahme angegeben, daß die verwendeten Säuren rein sind. In der Praxis wird benutzt: Salpetersäure von 36° Be von einer Dichte d = 1,332 mit 52 Gewichtsprozent Salpetersäure; Salpetersäure von 40⁰ Be von einer Dichte d = 1,383 mit 62 Gewichtsprozent Salpetersäure. Diese Säure wird verwendet, wenn das Bad mehr als 52⁰/₀ Salpetersäure enthält; Salpetersäure mit 42⁰ Be von einer Dichte d = 1,41 mit 92,76 Gewichtsprozent Salpetersäure. Diese Säure wird verwendet, wenn das Bad mehr als 62% Salpetersäure enthält; Phosphorsäure 59⁰ Βέ von einer Dichte d = 1,691 mit 87 Gewichtsprozent Phosphorsäure.

Die Arbeitsbedingungen bei Verwendung dieses Bades sind folgende:

1. Es wird bei Zimmertemperatur gearbeitet. Vorzugsweisewird dieTemperatur auf unter 20⁰C gehalt en.

2. Um ein gutes Ergebnis zu erhalten, ist starkes Rühren erforderlich. Ein Arbeiten ohne Rühren oder ein ungleichmäßiges Rühren des Bades bewirkt Wellungen auf der glänzenden Oberfläche und dadurch eine Verzerrung der Bilder.

3. Die Stromdichte kann zwischen 10 A/dm² und 50 A/dm² schwanken und die entsprechende Behandlungsdauer zwischen 10 und 1 oder 2 Minuten, je nach der Stromdichte und dem Ausgangszustand der Oberfläche des zu behandelnden Teiles.

Im Falle der Benutzung dieses Bades muß eine Kathode aus Aluminium oder Graphit verwendet werden. Es können Wannen aus nicht oxydierbarem Stahl, aus plastischem Werkstoff, aus Eisen mit Hartkautschuküberzug oder aus jedem anderen Werkstoff verwendet werden, der gegenüber den gemäß der Erfindung verwendeten Säuren widerstandsfähig ist. Es ist notwendig, mit Kühlung zu arbeiten, denn das Bad erhitzt sich schnell und die Temperatur muß unterhalb von 20⁰ C gehalten werden.

Lediglich beispielsweise werden nachstehend folgende Badzusammenstellungen angegeben:

I. Salpetersäure 6,5°/₀, Wasser 93,5°/₀.
Anwendungsbedingungen: Temperatur 20⁰ C, Spannung 3 Volt, Stromdichte 20 A/dm², starkes Rühren.

Dieses Bad eignet sich insbesondere für sehr reines Aluminium.

II. Salpetersäure 62°/o> Wasser 38⁰Z₀.
Anwendungsbedingungen: Temperatur 20° C, Spannung 4 Volt, Stromdichte 30 A/dm², starkes Rühren.

Dieses Bad eignet sich ebenfalls besonders für sehr reines Aluminium.

III. Salpetersäure 41,5°/,,, Phosphorsäure 17,5⁰Z₀, Wasser 41,0%.

Anwendungsbedingungen: Temperatur 10 bis 20⁰C, Spannung 3 bis 7 Volt, Stromdichte 20 bis 40 A/dm², starkes Rühren.

Dieses Bad ergibt in wenigen Minuten einen Glanz bei sehr reinem Aluminium, gewöhnlichem Aluminium und Aluminiumlegierungen.

IV. Salpetersäure 41 °/₀, Phosphorsäure 14⁰Z₀, Chromsäure 5°/₀, Wasser 40%.

Anwendungsbedingungen: Temperatur 10 bis 2O°/₀, Spannung 3 bis 7 Volt, Stromdichte 20 bis 40 A/dm², starkes Rühren.

Die vorstehenden Beispiele sind lediglich zum Zwecke der Erläuterung gegeben, ohne daß die Erfindung auf diese beschränkt wäre. Selbstverständlich können zahlreiche Abänderungen ihnen gegenüber getroffen werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Die Benutzung eines solchen Bades ergibt die folgenden Vorteile:

i. Es ist nicht notwendig, die Teile vor der elektrolytischen Behandlung sorgfältig mechanisch zu polieren, denn das Bad selbst besitzt zusätzlich zu der Glanzerzeugung eine gewisse Polierwirkung. Es genügt ein kurzes mechanisches Polieren, um dadurch

die groben Rauheiten vei schwinden zu lassen, wie | z. B. Riefen und Ungleichmäßigkeiten in der Oberfläche der rohen Gußstücke.

2. Das Bad wirkt bei Zimmertemperatur, und zwar zwischen io und 20° C, und dies ist eines der wesentlichsten Merkmale der Erfindung. Es ist deshalb nicht notwendig, wie bei den üblichen Verfahren die Wannen zu beheizen, so daß sich eine erhebliche Verringerung der Einrichtungskosten ergibt. Auch die Betriebskosten des Verfahrens werden erheblich verringert, da es nicht notwendig ist, das Bad auf der erhöhten Temperatur zu halten.

3. Die behandelten Teile sind auf beiden Flächen poliert und glänzend und ihr gutes Ansehen wird nicht durch als Folge von regelmäßig aufsteigenden Gasbläschen auftretenden Streifen beeinträchtigt. Dieser Vorteil ist insbesondere wesentlich bei der Herstellung von Teilen, die eine dekorative Wirkung haben sollen.

4. Die Verwendung dieses Bades ermöglicht es, mit sehr geringer Spannung von ungefähr 3 bis 7 Volt zu arbeiten, und beim Arbeiten mit diesen Spannungen wird der Anteil der Stromkosten an den Herstellungskosten erheblich verringert.

5. Die Stoffe, die für die Zusammensetzung des Bades verwendet werden, sind handelsüblich. Ihre Handhabung kann ohne besondere Vorsichtsmaßregeln erfolgen.

6. Das Bad ermöglicht es, sowohl gewöhnliches Aluminium wie sehr reines Aluminium und Aluminiumlegierungen zu behandeln.

Das neue Verfahren ermöglicht es demgemäß, sehr reines Aluminium, gewöhnliches Aluminium, kupferhaltige Aluminiumlegierungen, wie die unter dem Warenzeichen Duralumin bekannten Legierungen, Magnesiumlegierungen, die beispielsweise 3 bis 5% Magnesium enthalten, Magnesium-Silicium-Legierungen, wie die unter dem Warenzeichen Almasilium bekannten Legierungen, und Legierungen, die Magnesium und Zink enthalten, mit dem Ziele der Erzeugung glänzender Oberflächen zu behandeln.

Es ergibt außerdem eine gute Glanzwirkung bei gegossenen Aluminiumlegierungen, beispielsweise solchen, die 3 bis 5°/₀ Magnesium enthalten, ν ie der sogenannten A. P. M.-Legierung (mit 4,2 bis =>°/o Kupfer, 0,28 bis 0,40% Magnesium und 0,17 bis °.35°/o Titan) und der sogenannten Y-Legierung (mit

3.6 bis 4,5% Kupfer, 1,2 bis 1,8% Magnesium und

1.7 bis 2,3°/₀ Nickel).

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum Polieren und Glänzendmachen von Aluminium und seinen Legierungen durch anodische Behandlung in einem elektrolytischen Bad, dadurch gekennzeichnet, daß das Bad als Hauptbestandteil Salpetersäure und Wasser enthält und die ,Behandlung bei Zimmertemperatur erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bad während der Behandlung stark gerührt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Salpetersäure eine Säure oder eine Mischung von Säuren, die eine stark lösende Wirkung auf das Aluminium o. dgl. haben, zugesetzt wird, wie Phosphorsäure oder eine Mischung von Phosphorsäure und Chromsäure.

4. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrolytische Bad 5 bis 65°/,, Salpetersäure, Rest Wasser enthält.

5. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrolytische Bad 30 bis 45% Salpetersäure und 13 bis 34% Phosphorsäure, Rest Wasser enthält.

6. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrolytische Bad folgende Zusammensetzung aufweist: Salpetersäure 34 bis 45%, Phosphorsäure 8 bis 24%, Chromsäure 3 bis io°/₀, Rest Wasser.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Stromspannung von 3 bis 7 Volt und einer Stromdichte von 10 bis 50 A/dm².

O 2557 12.51