DE973261C

DE973261C - Loesung zur Erhoehung der Korrosionsbestaendigkeit von Aluminium und dessen Legierungen und Verfahren zu ihrer Anwendung

Info

Publication number: DE973261C
Application number: DEA21949A
Authority: DE
Inventors: John A Carroll; Nelson J Newhard Jun
Original assignee: Amchem Products Inc
Current assignee: Henkel Corp
Priority date: 1954-08-05
Filing date: 1955-01-21
Publication date: 1959-12-31
Also published as: FR1119649A; US2825697A; BE538540A; GB767888A

Description

AUSGEGEBEN AM 31. DEZEMBER 1959

A 21949 VII48d

(V. St. A.)

Die Erfindung bezweckt, die Korrosionsbeständigkeit von Oberflächen von Aluminium und dessen Legierungen wesentlich zu erhöhen, ohne das metallische Aussehen derselben wesentlich zu beeinträchtigen.

Es sind zahlreiche Verfahren zur Erhöhung des Korrosionswiderstandes von Aluminium und dessen Legierungen bekannt. Diese können in elektrochemische und rein chemische Verfahren eingeteilt ίο werden. Letztere verdrängen erstere mehr und mehr, da jene eine kostspielige elektrische Apparatur erfordern, einen geringeren Durchsatz haben und somit in Anlage und Betrieb erheblich teurer sind. Dagegen haben die elektrochemischen Verfahren den Vorteil, daß sie es ermöglichen, sehr dünne, gleichmäßige Oxydschichten zu erzeugen, welche das metallische Aussehen der Oberfläche nicht oder nur sehr wenig beeinträchtigen. Dies war bisher bei den rein chemischen Verfahren nicht möglich; diese bewirkten vielmehr stets eine Verfärbung der Oberfläche, meist in Form von verschiedenfarbigen Flecken.

Die Erfindung ermöglicht, auch auf rein chemischem Wege eine solche oft erwünschte metallische Oberfläche ohne Verfärbung und Flecken zu erhalten, die

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in ihrem Aussehen und ihrer Korrosionsfestigkeit den elektrochemisch erzeugten Oberflächen entspricht.

Unter den zahlreichen Lösungen, die zur Erzeugung von Schutzschichten auf Aluminium bereits vorgeschlagen worden sind, befinden sich auch solche, die Chromsäure bzw. Chromate und Doppelfluoride mit oder ohne weitere Zusätze, wie Phosphorsäure, Arsensäure, Halogene, Borverbindungen usw., enthalten.

ίο Es wurde nun gefunden, daß verhältnismäßig sehr verdünnte Lösungen von Chromsäure bzw. Chromaten und Doppelnuoriden in eigenartiger Weise auf die Oberfläche von Aluminium und dessen Legierungen einwirken. Läßt man eine solche Lösung auf eine vorher von der stets vorhandenen Oxydschicht befreite Aluminiumoberfläche einwirken, so zeigt diese unmittelbar nach der Einwirkung einen verhältnismäßig geringen elektrischen Oberflächenwiderstand, der jedoch sehr schnell stark ansteigt und nach kurzer Zeit den einer nicht behandelten Oberfläche weit übertrifft. Ein Maximum des Oberflächenwiderstandes wird in etwa 24 Stunden erreicht. Entsprechend widersteht die erfindungsgemäß behandelte Oberfläche ohne eine sichtbare Schutzschicht dem Salzsprühkorrosionstest (z. B. USA. Government Specification Q-Q-M-151/a) mindestens 168 Stunden, während die gleiche, vorher von der Oxydschicht befreite, aber unbehandelte Oberfläche bereits nach 24 Stunden starke Korrosion zeigt. Dieses Verhalten kann vielleicht damit erklärt werden, daß die erfindungsgemäße Behandlung die Oberfläche aktiviert«, so daß sie in kürzester Zeit durch den Luftsauerstoff eine gleichmäßige, sehr dünne, unsichtbare und ununterbrochene Oxydschicht bildet.

Durch die Verwendung sehr verdünnter Lösungen, durch die verhältnismäßig große Unempfindlichkeit gegen die Zeit und Temperatur der Behandlung und durch den ermöglichten Fortfall des Erfordernisses, den stets auf Aluminiumoberflächen vorhandenen Oxydfilm vorher zu entfernen, zeigt sich das erfindungsgemäße Verfahren wirtschaftlich und technisch den bekannten Verfahren überlegen.

Bei einem bekannten Verfahren mit sehr weiten Konzentrationsbereichen an Chromat und Fluor sollen in erster Linie sichtbare und farbige Schichten erzeugt werden. Es ist zwar auch erwähnt, daß farblose Schichten erhalten werden können. Dies wird nun aber nicht etwa durch Verminderung der Mengen an Chromsäure und Flußsäure erreicht, sondern durch Zusatz von größeren Mengen von Kaliumalaun. Selbst wenn diese farblosen Schichten hinsichtlich ihrer Farblosigkeit und Korrosionsschutz den erfindungsgemäßen Schichten entsprechen würden, so stellt das neue Verfahren wegen der Wirtschaftlichkeit der erfindungsgemäßen Lösungen, die nur etwa ^χ/₁₀ an Chromsäure und HF und keinerlei Alaunzusatz enthalten, einen erheblicnen technischen Fortschri+t dar.

Erfindungsgemäß werden Lösungen verwendet, die als wirksame Bestandteile 0,4 bis 4 g/l CrO₃ und 0,1 bis ι g/l F enthalten und ein p_H von 2 bis 4 aufweisen. Unterhalb der unteren Grenze an CrO₃ und F fällt die Wirkung stark ab; oberhalb der oberen Grenze besteht die Neigung, sichtbare und farbige Überzüge zu bilden. Bei einem p_H unter 2 besteht die Neigung zur Bildung sichtbarer Überzüge, bei einem p_H über 4 erfolgt keine wesentliche Einwirkung auf die Oberfläche. Die Einstellung des p_H-Wertes erfolgt in bekannter Weise entweder durch Verwendung von Chromsäure und/oder komplexen Fluorwasserstoff säur en bei der Herstellung der Lösungen oder Konzentrate oder durch Zusatz anderer Säuren oder durch Abstumpfung zu sauren Lösungen mit Alkali.

Die Erfindung wird durch nachstehende Beispiele erläutert:

CrO₃

K₂ZrF₆

K₂TiF₆H₂O

Wasser ad

Beispiel

II

0,46 g 0,29 g

ι 1

2,0 g

4 g ι 1

Die zu behandelnden Oberflächen müssen natürlich frei von Schmutz und Öl sein, so daß sie sich von der Behandlungslösung gleichmäßig benetzen lassen; dagegen braucht der stets auf solchen Oberflächen vorhandene leichte Oxydfilm nicht entfernt zu werden, sondern er erhöht noch die Passivierung und den Korrosionswiderstand, wenn die Oberfläche erfindungsgemäß behandelt wird.

Die Lösung des Beispiels I eignet sich insbesondere für das Tauchverfahren. Die Tauchdauer kann bei einer Badtemperatur von etwa 70° etwa 1 bis 2 Minuten betragen, worauf gespült und getrocknet wird.

Die Lösung des Beispiels II eignet sich insbesondere zum Auftrag mit Pinsel bei Raumtemperatur, worauf man sie 1 bis 2 Minuten einwirken läßt. Man kann die Lösung dann auftrocknen lassen, wobei aber leicht ein pulveriger Rückstand auf der Metalloberfläche zurückbleibt. Obgleich dieser die Korrosionsfestigkeit nicht beeinträchtigt, empfiehlt sich eine Spülung mit Wasser, wenn ein solcher Rückstand unerwünscht ist.

Wie oben gesagt, sind Zeit und Temperatur der Behandlung nicht sehr kritisch. Die Temperatur kann von 20⁰ bis zum Siedepunkt der Lösung betragen. Man verwendet zweckmäßig bei niedrigen Temperaturen konzentriertere Lösungen (innerhalb der angegebenen Grenzen) als in der Wärme, wobei die Behandlungszeit so zu wählen ist, daß sich noch kein sichtbarer Überzug bzw. eine Verfärbung der Oberfläche bemerkbar macht.

Statt der obengenannten komplexen Fluoride des Zirkons und Titans können auch die der Kieselsäure, der Borsäure, des Zinns usw. verwendet werden. iao

Statt des Tauchens oder Pinselauftrages kann die Lösung natürlich auch durch Spritzen aufgetragen werden. Man kann auch den Gegenstand unmittelbar nach dem Tauchen aus der Lösung herausnehmen und den anhaftenden Film 1 bis 2 Minuten einwirken lassen.

Wie die obigen Beispiele zeigen, enthält die Lösung um so mehr CrO₄, je mehr F sie enthält, und umgekehrt.

Claims

Patentansprüche:

i. Lösung zur Behandlung von Aluminium und dessen Legierungen zwecks Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit, welche als wirksame Bestandteile sechswertiges Chrom und ein Doppelfluorid enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der CrO₃-Gehalt der Lösung 0,4 bis 4 g/l und der F-Gehalt 0,1 bis ig/1 und der p_H-Wert 2 bis 4 beträgt.
2. Verfahren zur Verwendung einer Lösung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung der Metalloberfläche ohne Entfernung einer etwaigen auf der Oberfläche vorhandenen Oxydschicht erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung bei Raumtemperatur erfolgt.

® 609 529/516 5.56 (909 681/4 12.59)