DEP0015529DA - Verfahren zum Passivieren der Oberfläche von Aluminium und Aluminiumlegierungen - Google Patents
Verfahren zum Passivieren der Oberfläche von Aluminium und AluminiumlegierungenInfo
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Description
Infolge der großen Affinität, die der Sauerstoff zum Aluminium hat, bildet sich bereits durch Einwirkung der Atmosphäre auf der Oberfläche der Werkstücke eine Oxydhaut. Dieser Überzug von Aluminiumoxyd, der eine Dicke von 0,01 bis 0,2 my erreicht, kann, wenn der die ganze Oberfläche gleichmäßig überzieht und dicht ist, einen Schutz gegen atmosphärische und viele chemische Einflüsse gewähren. Der Schutz des natürlichen Oxydfilms gegen Korrosion ist aber in Frage gestellt, wenn die Oberfläche durch Fremdmetallflitter verunreinigt ist und Verbindungen im Metall enthalten sind, die ein gleichmäßiges und dichtes Aufziehen der Oxydhaut verhindern. Ungünstig beeinflußt wird der Aufbau der natürlichen Oxydhaut
durch MnAl(sub)3, CuAl(sub)2, FeAl(sub)3, NiAl(sub)3. (G. W. Akinow u. A. S. Oleschkow, Korros. u. Metallschutz 10 (1934) S. 133/5).
In einem solchen Fall kann ein Oberflächenschutz nur dann gewährleistet werden, wenn - abgesehen von Lacküberzügen, die einen artfremden Charakter besitzen, oder der Plattierung mit korrosionsbeständigeren Legierungen - die natürliche Oxydhaut der Werkstücke entweder chemische durch Behandeln in geeigneten chromathaltigen Salzlösungen oder anodisch verstärkt wird.
Es wurde nun festgestellt, daß man auf wirtschaftlichere Weise eine Passivierung der Oberfläche von Aluminium und Aluminiumlegierungen gegen atmosphärische und chemische Einflüsse auch dadurch erzeugen kann, wenn die Werkstücke in Entfettungslaugen unter Verwendung der unter den warenzeichenrechtlich geschützten Bezeichnungen P(sub)3-almeco, Imi oder Siliron geführten Reinigungsmittel abgekocht werden. Solche Reinigungsmittel setzten sich aus
70% Trinatriumphosphat (Na(sub)3PO(sub)4 mal 12 H(sub)2O),
20% Soda,
10 Tl. Wasserglas
zusammen. Schutzschichten werden bei jeder Konzentration, am zweckmässigsten im Konzentrationsbereich von 3 bis 5% bei Siedetemperatur, mindestens aber bei 90°C, und einer Behandlungsdauer von 10 bis 20 Minuten erreicht.
Es zeigte sich jedoch, daß diese Lösung nach längerem Gebrauch und auch schon nach längerem Stehen zuweilen durch Ätzung die Werkstücke angreifen kann. Dieser Nachteil wird bei Verwendung der im nachfolgenden beschriebenen Lösung völlig vermieden, wenn nur die angegebenen pH-Werte in alkalischer Richtung nicht überschritten werden.
Den gleichen Oberflächenschutz, wie ihn die üblichen, unter Verwendung chromathaltiger Bäder erzeugten Schichten geben, erhalten Werkstücke aus Aluminium und Aluminiumlegierungen mit noch größerer Sicherheit dadurch, daß diese in Dinatriumphosphat- (Na(sub)2 PO(sub)4 mal 12 H(sub)2O) oder in Sodalösungen unter Zusatz von Natriummetasilikat bei einer Temperatur von mindestens 90°C, am zweckmäßigsten bei Siedetemperatur, 10 bis 20 Minuten behandelt werden. Am geeignetsten sind 3 bis 5%ige Lösungen mit einem pH-Wert von 10,5 bis 11,5 bei Verwendung von Dinatriumphosphat + Natriummetasilikat
und einem
pH-Wert von 10,0 bis 12,5 bei Verwendung von Soda + Natriummetasilikat.
Beim Ansetzen der Passivierungsflüssigkeit müssen auf je 100 Gewichtsteile Dinatriumphosphat bzw. Soda mindestens 8, vorzugsweise mindestens 10 Gewichtsteile Natriummetasilikat zugegeben werden. Ein geringerer Natriummetasilikat-Zusatz bringt eine Ätzung, ohne daß die Oberfläche passiviert wird. Bei geeigneter Zusammensetzung wird eine glatte, ungetrübte, farblose Schutz-
schicht erzeugt. Mit Steigerung des Natriummetasilikat-Zusatzes über etwa 12% hinaus wird die Schutzschicht milchig getrübt bis opak, während unter Verzicht auf ungetrübtes Aussehen eine Schutzwirkung noch erzielt wird mit Zusätzen von über 12% bis zu etwa 20% Natriummetasilikat.
Werden diese Bedingungen eingehalten, dann überziehen sich die Werkstücke mit einer Schutzschicht, die gegen atmosphärische und chemische Einflüsse widerstandsfähig ist. Im Vergleich zu auf bisher bekannte Weise chemische erzeugten Schichten haben diese Schutzschichten den Vorteil, daß sie
1) chromfrei sind,
2) sich nicht nur für Reinaluminium, sondern für alle, auch kupferhaltige Legierungen eignen.
Die Phosphat- und Soda-Natriummetasilikat-Lösungen eignen sich besonders zum Passivieren von Behältern und Geräten zur Aufnahme und zum Transport von Lebens- und Genußmitteln.
In folgendem sind einige Beispiel für die zweckmäßige Zusammensetzung der erfindungsgemäßen Passivierungsmittel angegeben für die Anwendung beispielsweise auf unpolierten und polierten Aluminium-Kupfer-Magnesium-Legierungen, solchen mit Reinaluminium plattiert und auf Reinaluminium (99,5%).
Beispiel 1
Passivierungssalz: 100 Gewichtsteile Dinatriumphosphat
10 Gewichtsteile Natriummetasilikat.
Konzentration der Lösung: 3%ig
Arbeitstemperatur: 95°C
Behandlungsdauer: 10 bis 20 Minuten
Beispiel 2
Passivierungssalz: 100 Gewichtsteile Dinatriumphosphat
10 Gewichtsteile Natriummetasilikat
Konzentration der Lösung: 5%ig
Arbeitstemperatur: 95 bis 98°C
Behandlungsdauer 10 bis 20 Minuten
Beispiel 3
Passivierungssalz: 100 Gewichtsteile Soda
10 Gewichtsteile Natriummetasilikat
Konzentration der Lösung: 3%ig
Arbeitstemperatur: 95 bis 100°C
Behandlungsdauer: 10 bis 20 Minuten
Beispiel 4
Passivierungssalz: 100 Gewichtsteile Soda
10 Gewichtsteile Natriummetasilikat
Konzentration der Lösung: 5%ig
Arbeitstemperatur: 95 bis 100°C
Behandlungsdauer 10 bis 20 Minuten.
Der Oberflächenzustand der passivierten Werkstücke ist nahezu farblos, transparent, glatt.
Beispiel 5
Passivierungssalz: 100 Gewichtsteile Soda
10 Gewichtsteile Natriummetasilikat
Konzentration der Lösung: 10%ig
Arbeitstemperatur: 95 bis 100°C
Behandlungsdauer: 10 bis 20 Minuten.
Der Oberflächenzustand der passivierten Werkstücke ist milchig getrübt bis opak.
Bei polierten Proben ist allgemein eine kürzere Behandlungsdauer zweckmäßig.
Claims (7)
1. Verfahren zur Erzeugung von Schutzschichten auf Aluminium und Aluminiumlegierungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallflächen bei annähernd Siedetemperatur, jedoch nicht unter 90°C, mit einer Lösung eines Gemisches von hydrolysierbaren Phosphaten und/oder Soda mit löslichen Silikaten, vorzugsweise Natrium- oder Kaliummetasilikat bei einem pH-Wert der Lösung von 7 bis 12,5, behandelt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Lösungen aus einem Gemisch von 100 Gewichtsteilen Dinatriumphosphat und 8 bis 20 Gewichtsteilen Natrium- oder Kaliummetasilikat bei beliebiger Konzentration, insbesondere 3 bis 5%, verwandt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung von farblosen und ungetrübten Schutzschichten auf Aluminium und Aluminiumlegierungen wässrige Lösungen mit etwa 3 bis 5% eines Gemisches von 100 Gewichtsteilen Dinatriumphosphat und etwa 10 Gewichtsteilen Natrium- oder Kaliummetasilikat bei einem pH-Wert der Lösung von 10,5 bis 11,5 verwandt werden.
4. Verfahren zur Erzeugung von Schutzschichten auf Aluminium und Aluminiumlegierungen nach Anspruch 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Lösungen verwandt werden, in denen das
Dinatriumphosphat teilweise durch Soda ersetzt ist.
5. Verfahren zur Erzeugung von Schutzschichten auf Aluminium und Aluminiumlegierungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Lösungen aus einem Gemisch von 100 Gewichtsteilen Soda und 8 bis 20 Gewichtsteilen Natrium- oder Kaliummetasilikat beliebiger Konzentration, insbesondere 3 bis 5%, verwandt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung von farblosen und ungetrübten Schutzschichten auf Aluminium und Aluminiumlegierungen wässrige Lösungen mit etwa 3 bis 5% eines Gemisches von 100 Gewichtsteilen Soda und etwa 10 Gewichtsteilen Natrium- oder Kaliummetasilikat bei einem pH-Wert der Lösung von 11 bis 12,5 verwandt werden.
7. Verfahren zur Erzeugung von Schutzschichten auf Aluminium und Aluminiumlegierungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Lösungen aus einem Gemisch von etwa 70% Trinatriumphosphat, etwa 20% Soda und etwa 10% Wasserglas verwandt werden.
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