EP0096753A1

EP0096753A1 - Verfahren zur stromlosen Erzeugung von korrosionsschützenden Schichten auf Aluminiumbauteilen

Info

Publication number: EP0096753A1
Application number: EP83104742A
Authority: EP
Inventors: Wolfgang Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Ing. Gruhl; Helmut Dr. Dipl.-Chem. Dölling
Original assignee: Vereinigte Aluminium Werke AG
Current assignee: Vereinigte Aluminium Werke AG
Priority date: 1982-06-11
Filing date: 1983-05-13
Publication date: 1983-12-28
Also published as: JPS596383A; NO832077L; DE3222140A1; DE3222140C2; EP0096753B1; JPH032952B2; NO159025C; NO159025B; ATE22934T1

Abstract

Es soll ein Verfahren zur stromlosen Erzeugung von korrosionsschützenden Schichten auf Aluminiumbauteilen entwickelt werden. Die Erfindung besteht darin, daß das Tauch-Verzinkungsverfahren auf Aluminiumbauteile, insbesondere auf Hohlkörper-Bauteile mit Wabenstruktur, angewendet wird, wobei die Aluminiumbauteile in eine wäßrige Lösung von 100 bis 300 g/l NaOH und 10 bis 30 g/l ZnO für 1 bis 5 Minuten eingetaucht und einer nachfolgenden Spül- und Trocknungsbehandlung unterworfen werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur stromlosen Erzeugung von korrosionsschützenden Schichten auf Aluminiumbauteilen, insbesondere auf Hohlkörper-Bauteilen mit Wabenstruktur.
Zur Herstellung von korrosionsgeschützten Bauteilen ist es bekannt, Schutzschichten von Zink bzw. zinkhaltigen Legierungen auf Aluminium aufzubringen. Dieses kann beispielsweise durch Metallspritzen, durch Galvanisieren oder durch Walzplattieren geschehen. Die Verfahren führen zwar zu einer guten Haftung und mechanischen Widerstandfähigkeit der Schutzschicht, sind aber verhältnismäßig aufwendig.
Ferner sind Chromatier- und Phosphatierverfahren bekannt, mit deren Hilfe Deckschichten auf Aluminium aufgebracht werden können. Bei einem sauren Phosphatierverfahren werden Lösungen aus Monozinkphosphat, Phosphorsäure und Fluoride verwendet. Die entstehenden Schichten sind etwa 1-5 _fum dick und in Säuren sowie Alkalien löslich. Sie werden daher überwiegend als Haftgrund für Anstriche und Kunststoffbeschichtungen verwendet. Bei Außenbeanspruchungen, wie z.B. in Bauwerken werden die Schichten mit einem dünnen, klaren Metacrylat oder Zelluloseacetat-Überzug geschützt, da sonst ein Korrosionsangriff zu befürchten ist (s. Wernick, Pinner, Zurbrügg u. Weiner "Die Oberflächenbehandlung von Aluminium", S. 193).
Die chemische Oberflächenbehandlung und daraus hergestellte Überzüge, z.B. Chromatschichten sind verhältnismäßig leicht durchführbar, bieten aber keinen sicheren Korrosionsschutz in stark korrosiver Umgebung. Insbesondere, wenn höhere Abnutzungsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit verlangt wird, sind chemisch erzeugte Oxidschichten nur als Unterlage für organische Überzüge geeignet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Erzeugung korrosionsgeschützter Bauteile zu entwickeln, bei denen die Überzüge verhältnismäßig einfach herstellbar sind, eine hohe Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit aufweisen.
Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß das Aluminiumbauteil in eine wässrige Zinkatlösung bei Raumtemperatur eingetaucht und nach einer Behandlungsdauer von 1-5 Minuten einer nachfolgenden Spül- und Trocknungsbehandlung unterzogen wird. Die wässrige Zinkatlösung soll dabei folgende Zusammensetzung aufweisen: 100-300 g/1 NaOH und 10-30 g/1 ZnO, wobei die Verhältnisse durch folgende Beziehung festgelegt sind:

1. 100 g NaOH und 10 g ZnO
2. 200 g NaOH und 20 g ZnO.

Zinkatlösungen dieser Zusammensetzung sind grundsätzlich bekannt. So ist in dem bereits zitierten Buch von Wernick u.a. "Die Oberflächenbehandlung von Aluminium", S. 501 eine ähnliche Zusammensetzung angegeben, wobei diese Zinkatlösung zur Erzielung dünner Zinkschichten für eine nachfolgende Galvanisierung eingesetzt wird.
Es hat sich herausgestellt, daß die Zugabe von 6-13% Si und O,O1-2% Bi oder 0,001-1% Be zu einer verstärkten Zinkabscheidung führt. Zwar ist es grundsätzlich bekannt, daß die Legierungszusammensetzung einen Einfluß auf die Zinkabscheidung bei der Zinkätbehandlung ausübt (s. "Die Oberflächenbehandlung von Aluminium", Werner u.a., S. 502). Diese Untersuchungen galten aber nicht für die erfindungsgemäß ausgewählten Bereiche.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand von 2 Beispielen näher erläutert:

1. Vergleichsversuch zwischen einem unbehandelten Aluminiumbauteil, einem durch Grünchromatierung geschützten Bauteil und einem erfindungsgemäß behandelten Bauteil, das an den Nahtstellen 10% Si und 0,01% Wismut aufwies. Als Probekörper wurde der aus der Anlage ersichtliche Aufbau gewählt. Die Grünchromatierung wurde bei 45⁰C Badtemperatur mit Alodine 401/45 in einer Eintauchzeit von 1-2 Minuten durchgeführt. Das erfindungsgemäße Behandlungsverfahren wurde in 2 Stufen, und zwar mit 200 g/l NaOH und 20 g/1 ZnO sowie 150 g/1 NaOH und 15 g/1 ZnO durchgeführt. Nach 4 Wochen Wechseltauchtest in 5%-iger Calciumchloridlösung wurden folgende maximale Korrosionstiefen im Querschliff ermittelt:
- Aus diesem Vergleichsversuch ergibt sich, daß die maximale Korrosionstiefe bei dem erfindungsgemäßen Verfahren deutlich gegenüber dem bekannten Verfahren herabgesetzt ist. Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Behandlung mit 150 g/1 NaOH und 15 g/1 _ZnO.
2. Zum Vergleich mit einer galvanisch erzeugten Schutzschicht wurde ein Grundkörper aus AlZnMg mit einer Zwischenschicht aus Zink und einer galvanisch erzeugten Deckschicht aus Cu, Ni, Cr hergestellt. Demgegenüber wurde ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geschütztes Bauteil der gleichen Bauart mit nur einer Schicht aus Zink hergestellt.

In einem kombinierten Korrosions- und Verschleißtest (Salzsprühnebel und Abriebtest, Steinschlag) zeigten sich bei dem galvanisierten Produkt nach einer anfänglich guten Korrosionsbeständigkeit starke Auflösungen und Zerstörungen der Deckschicht. Dieses ist auf eine erhöhte Kontakt-Korrosion zwischen den galvanisch erzeugten Schichten, insbesondere Cu und der Zwischenschicht Zink bzw. später dem Aluminiumgrundwerkstoff zurückzuführen. Insgesamt ergab dieser Test, daß auch eine kompliziert und aufwendig erzeugte Schutzbehandlung nicht mit einer vergleichsweise dünnen Zinkatschicht gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren konkurrieren kann.

Claims

1. Verfahren zur stromlosen Erzeugung von korrosionsschützenden Schichten auf Aluminiumbauteilen, insbesondere auf Hohlkörper-Bauteilen mit Wabenstruktur, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumbauteile in eine wässrige Lösung von 100-300 g/1 NaOH und 10-30 g/1 _ZnO für 1-5 Minuten eingetaucht und einer nachfolgenden Spül- und Trocknungsbehandlung unterworfen werden.

2. Anwendung des Tauch-Verzinkungsverfahrens auf die Herstellung korrosionsgeschützter Aluminiumbauteile, wobei in einer wässrigen Lösung von 150-200 g/1 NaOH 15-20 g/1 ZnO gelöst sind.

3. Korrosionsgeschütztes Aluminiumbauteilnach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Aluminiumbauteil mindestens an den Nahtstellen 6-13% Si und 0,01-2% Bi enthält.

4. Korrosionsgeschütztes Aluminiumbauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Aluminiumbauteil mindestens an den Nahtstellen 6-13% Si und 0,001-1% Be enthält.