EP0587525A1 - Pretreatment process for metal or alloy articles - Google Patents

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Publication number
EP0587525A1
EP0587525A1 EP93810511A EP93810511A EP0587525A1 EP 0587525 A1 EP0587525 A1 EP 0587525A1 EP 93810511 A EP93810511 A EP 93810511A EP 93810511 A EP93810511 A EP 93810511A EP 0587525 A1 EP0587525 A1 EP 0587525A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
acid
electrolyte
metal
current
weight
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP93810511A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Oldrich Stanek
Keizo Matsuo
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
3A Composites International AG
Original Assignee
Alusuisse Lonza Services Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alusuisse Lonza Services Ltd filed Critical Alusuisse Lonza Services Ltd
Publication of EP0587525A1 publication Critical patent/EP0587525A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02Anodisation
    • C25D11/04Anodisation of aluminium or alloys based thereon
    • C25D11/06Anodisation of aluminium or alloys based thereon characterised by the electrolytes used
    • C25D11/10Anodisation of aluminium or alloys based thereon characterised by the electrolytes used containing organic acids

Definitions

  • the invention relates to a process for the pretreatment of materials made of metals or metal alloys before painting, gluing or plastic lamination by electrochemical oxidation with alternating current or three-phase current in an electrolyte bath.
  • a further improvement in paint adhesion is achieved with the method described in DE-OS 33 25 802, according to which the oxidation of an aluminum strip with 3-phase alternating current (three-phase current), one phase of which is rectified, is carried out in such a way that the strip has three electrodes happened one after the other. At least one of these electrodes, preferably the middle one, is connected to the rectified phase, the others to the two remaining three-phase phases.
  • the disadvantage of the known oxidation processes in an acidic environment is the relatively high concentration of sulfuric acid of 15-20% by weight and the process temperature of at least 80 ° C., falling below this results in a significant reduction in adhesion.
  • oxidation in basic electrolytes e.g. Hydroxides, carbonates and phosphates
  • concentrations below 1% by weight and temperatures below 50 ° C can be used to produce oxide layers with good adhesion.
  • these basic processes require exact adherence to the pH value, the temperature and the substance concentration, which is associated with major problems when the content of dissolved aluminum increases. Even small deviations from the target value can jump from good to poor adhesion to the oxide layers.
  • the inventor has set himself the task of creating a process for the pretreatment of materials made of metals or metal alloys before painting, gluing or plastic lamination by electrochemical oxidation in an electrolyte bath, which has the same or better adhesion guaranteed and that it is less pH dependent. Furthermore, non-toxic components should be used, which do not pollute the environment with decomposition gases or wastewater contaminants and which do not leave any harmful substances in the conversion layer formed.
  • the object is achieved according to the invention in that the metals or metal alloys are heated in an aqueous electrolyte heated to 15-95 ° C. and adjusted to a pH of -1 to 15, the 0.01-20% by weight of at least one metal compound reacting organic compound of the general formula (a) R-COOH, where R has the meaning of -H; an alkyl group with 1 to 8 carbon atoms; an alkyl group with 1 to 3 carbon atoms which is substituted with cycloalkyl with 5 to 10 carbon atoms; a cycloalkyl group with 5 to 10 carbon atoms; has an alkenyl group with 2 to 8 C atoms or an aryl group with 6 to 12 C atoms; and or of the general formula (b) R1-SO3H, where R 'is an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms; has an alkyl group with 1 to 3 C atoms which is substituted by cycloalkyl with 5 to 10 C atoms, or an
  • R and in the compounds of the formula (b) R 'can have the meaning of an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. Examples include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, t-butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl or R-ethyl-hexyl.
  • cycloaklyl groups with 5 to 10 carbon atoms for R in compounds of the formula (a) are e.g. Cyclopentyl, cyclohexyl, 2- or 4-methylcyclohexyl, dimethylcyclohexyl, trimethylcyclohexyl, t-butylcyclohexyl or cycloctyl.
  • alkyl groups with 1 to 3 carbon atoms which are substituted by a cycloalkyl group with 5 to 10 carbon atoms, such as those mentioned in compounds of the formula (a) and for R 'in compounds of the formula (b) Methyl, ethyl, propyl or isopropyl groups with, for example, cyclopentyl, cyclohexyl, 2- or 4-methylcyclohexyl, dimethylcyclohexyl, trimethylcyclohexyl, t-butylcyclohexyl or cycloctyl.
  • alkenyl groups with 2 to 8 carbon atoms for R in compounds of the formula (a) are e.g. Vinyl, propenyl, allyl, butenyl, methylallyl or hexenyl.
  • aryl groups with 6 to 12 carbon atoms for R or R 'in compounds of the formula (a) or. (b) are phenyl or substituted phenyl such as methylphenyl, dimethylphenyl or trimethylphenyl.
  • R '' in compounds of formula (c) can be an alkyl group such as methyl, ethyl, propyl or isopropyl.
  • R "" - CH CH-COOH
  • R '''- CH CH-CH2-COOH
  • R '''- CH CH-CH2-COOH
  • R '''- C6H4-SO3H where R '''has the meaning of -H, methyl or ethyl, preferably of -H.
  • Preferred compounds are allylic acid, acetic acid, propionic acid and particularly preferably acrylic acid.
  • Preferred compounds are the oligomers of acrylic acid, the oligomers of methacrylic acid, co-oligomers of acrylic acid and methacrylic acid, co-oligomers of acrylic acid and / or methacrylic acid with 3-butenic acid, maleic acid or fumaric acid, or mixtures of the compounds mentioned.
  • the aqueous electrolyte can also contain an inorganic acid and / or an alkali metal or alkaline earth metal hydroxide.
  • the inorganic acid can be, for example, sulfuric acid, phosphoric acid, hydrochloric acid or be nitric acid.
  • the amount of acid can be up to 10% by weight, expediently from 0.01 to 10% by weight, calculated as 100% acid, based on the electrolyte.
  • Sulfuric acid is preferred, used in an amount of, for example, 0.1 to 2.2% by weight, advantageously 0.4 to 2% by weight and preferably 0.5% by weight, calculated as 100% acid. based on the electrolyte.
  • the alkali or alkaline earth metal hydroxide can e.g. LiOH, NaOH, KOH, Ca (OH) 2, Mg (OH) 2, etc.; NaOH, KOH and Ca (OH) 2 are preferred.
  • the amount of alkali metal hydroxides and alkaline earth metal hydroxides can be up to 10% by weight, expediently from 0.01 to 10% by weight, based on the electrolyte.
  • Aqueous electrolytes containing 1 to 7% by weight and in particular 5% by weight of acrylic acid and 0.1 to 2% by weight and in particular 0.5% by weight of H2SO4 are preferred.
  • the materials can e.g. Plates, sheets, strips, thin strips, foils, fabrics, knitted fabrics, felts or fibers made of metals or metal alloys or which are plated or coated with metals or metal alloys.
  • metals e.g. Ferrous or non-ferrous metals, respectively. their alloys e.g. Iron, steel, copper, zinc, galvanized iron, tin, bronze, non-ferrous metals, aluminum etc. can be used. Aluminum and aluminum alloys are preferred. Examples of aluminum alloys are AlFeSi, AlMn0.5Mg0.5 and AlMg2.5.
  • the organic compounds reacting with metals or metal alloys preferably in a concentration of 0.1 to 20% by weight, in particular 1 to 10% by weight.
  • electrolytes containing 5% by weight of the organic compound reacting with metals or metal alloys oxide layers with an optimal paint adhesion of, for example, more than 30 N / 15 mm (peeling force value) can be produced, in particular if the required conductivity and the pH value with sulfuric acid can be set.
  • peeling force values of, for example, 40-85 N / 15 mm are achieved.
  • the peeling force values relate, for example, to epoxy-phenol paints.
  • the temperature of the electrolyte is kept at 15 to 95 ° C. and preferably at a value between 40 and 65 ° C. and in particular at 50 ° C. to 60 ° C.
  • the complexing agents are saturated with the metal dissolved during the electrochemical oxidation, which is associated with a reduction in the oxidation ability of the electrolyte.
  • a higher concentration of the complexing agent down to 10% by weight delays this saturation accordingly. This is associated with a reduction in the pH value and the conductivity of the electrolyte.
  • the initial pH value, the conductivity and thus also the oxidation ability of the electrolyte can be kept constant.
  • the concentration of the metal in the electrolyte has reached a certain limit, it begins to precipitate out as metal hydroxide, which can be filtered off. This largely stabilizes the bath composition, so that only the amount of electrolyte carried out with the belt has to be replaced and the conductance may need to be corrected.
  • a stabilizer preferably a polysaccharide, such as e.g. Dextran or starch, preferably in an amount of approximately 0.05% by weight, can be used.
  • the materials are advantageously passed through the electrolyte at such a speed that the current density between 3 and 100 A / dm2, expediently 6-25 A / dm2 and advantageously 12 A / dm2.
  • the electrolysis mass is dimensioned such that the oxidation time, ie the throughput time of the materials in the electrolyte in the region of the electrodes or the electrochemical reaction time is 0.5 to 15 sec, preferably 2 to 7 sec, and in particular 3 to 5 sec.
  • the voltage can be 20 V, for example.
  • the pretreated materials are e.g. 1 to 4 times, preferably 3 or 4 times, rinsed with water.
  • the rinsed materials can be left to dry at ambient conditions or can be dried at 90 to 140 ° C for about 20 to 30 seconds.
  • alternating current used for the oxidation is not critical per se; it can have a sinusoidal, rectangular or triangular shape or be present as a direct current superimposed with alternating or pulsed current. It also has no significant influence on the oxide layer formation, whether the oxidation takes place with two-phase alternating current or with three-phase current.
  • the power supply to the electrodes and z. B. the tape or film do not matter. There are practically the same result if, for. B. the tape or the film, contacted directly, forms an electrode, or if the current is connected to two or more separate electrodes, under which the tape coupled over the electrolyte represents a current-carrying connections, as in DE-OS 33 25 802 is described.
  • oxide layers produced with direct current have poorer paint adhesion, and pretreatment with direct current is also less and less advantageous for gluing or plastic lamination.
  • the pretreated materials can e.g. painted, laminated or pasted. It was found that painting one day after a pretreatment according to the invention and painting a month after the pretreatment according to the invention were applied to each sample gave equally good results and the pretreated surface did not change in 4 weeks.
  • the electrolysis cell shown in FIG. 1 comprises an oxidation container 10 with an electrolyte 12.
  • a metal strip, and here an aluminum strip 16 is unwound from a roll 14, guided horizontally through the electrolyte 12 via deflection rollers 18 in the region of two electrodes 20a, 20b and onto it the other side of the cell wound on a roll 22.
  • the electrodes 20a, 20b are embedded in a holder 24 made of electrically insulating, electrolyte-resistant material such that only the electrode surfaces facing the aluminum strip, which form the working surface, are not insulated.
  • the vertical walls 26 of the holder 24 directed onto the aluminum strip 16 protrude the electrodes 20a, 20b and are guided up to the vicinity of the aluminum strip 16.
  • the single-phase transformer 30 connected to the alternating current source 28 supplies the electrodes 20a, 20b via the conductors 32 with two-phase sinusoidal alternating current with a frequency of 50-60 Hz.
  • a simple transformer with a mains connection is the cheapest solution.
  • Laboratory tests have found that other types of alternating current, e.g. Rectangular, triangular, pulse currents from lower or higher frequencies do not bring any significant improvement in the quality of the oxide layer.
  • FIG. 2 shows a variant according to which the conductor 32a is connected directly to the aluminum strip 16.
  • the secondary circuit is closed via the electrolyte (not shown), the single electrode 20 and the conductor 32b.
  • the symbolic arrangement for the three-phase oxidation shown in FIG. 3 comprises a three-phase transformer 34, of which only the secondary windings 36a, 36b and 36c are shown. These secondary windings are connected to the electrodes 20a, 20b and 20c via the conductors 32a, 32b and 32c.
  • FIG. 4 differs from FIG. 3 only in that a diode 38 is installed in the middle conductor 32b, this phase is therefore rectified.
  • the aluminum strip 16 can be connected directly to the secondary power source via a conductor 40.

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Abstract

Before lacquering, gluing or plastic-cladding, materials such as strips or foils (16) made of metals such as aluminium or aluminium alloys are pretreated by electrochemical oxidation in an electrolyte bath (12) using alternating or three-phase current. Said strips or foils are passed through an aqueous electrolyte which is heated to 15-95 DEG and adjusted to a pH of -1 - 15. The electrolyte contains 0.01 - 20 % by weight of an organic compound which forms a complex with the metal, such as aluminium. An amount of current of 5 - 500 coulombs/dm<2> is supplied to the working surface of the strips or foils (16). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorbehandlung von Werkstoffen aus Metallen oder Metallegierungen vor dem Lackieren, Kleben oder Kunststoffkaschieren durch elektrochemische Oxidation mit Wechselstrom oder Drehstrom in einem Elektrolytbad.The invention relates to a process for the pretreatment of materials made of metals or metal alloys before painting, gluing or plastic lamination by electrochemical oxidation with alternating current or three-phase current in an electrolyte bath.

Beispielsweise werden durch Lackierung oder Kaschierung veredelte Aluminiumbänder bzw. Folien, insbesondere zur Herstellung von Verpackungen für Lebensmittel eingesetzt, wobei das Aluminium durch die Lackschicht vor Korrosion geschützt wird. Für viele Verpackungen genügt es, wenn der Lack oder Kleber auf unbehandeltes Aluminium aufgetragen wird. Für anspruchsvolle Anwendungen dagegen, wie die Herstellung tiefgezogener Behälter für pasteurisier- oder sterilisierbare Füllgüter, ist eine Vorbehandlung der Bänder bzw. Folien für eine genügende Haftung erforderlich. Üblich ist eine Vorbehandlung durch eine kontinuierliche Entfettung mit nachfolgender, chemischer Umwandlung unter Bildung einer Konversionsschicht. Die meisten dieser Verfahren basieren auf einer Reaktion von Chromsäure, Flussäure und Phosphorsäure mit Aluminium, wobei die gebildeten Konversionsschichten Chrom-VI-Verbindungen enthalten, welche für Lebensmittelverpackungen zunehmend unerwünscht sind oder sogar als bedenklich gelten. Es sind bereits Bäder für die chemische Bildung von Chrom-VI-freien Konvensionsschichten beschrieben worden, die Qualtät dieser Schichten bezüglich Haftung und Korrosionsbeständigkeit ist aber noch unzureichend, besonders für sterilisierbare Verpackungen.For example, aluminum strips or foils refined by lacquering or lamination are used, in particular for the production of packaging for foodstuffs, the aluminum being protected from corrosion by the lacquer layer. For many types of packaging, it is sufficient if the varnish or adhesive is applied to untreated aluminum. For demanding applications, on the other hand, such as the production of deep-drawn containers for pasteurisable or sterilisable filling goods, the tapes or foils must be pretreated for sufficient adhesion. Pretreatment by continuous degreasing followed by chemical conversion to form a conversion layer is common. Most of these processes are based on a reaction of chromic acid, hydrofluoric acid and phosphoric acid with aluminum, the conversion layers formed containing chromium-VI compounds which are increasingly undesirable for food packaging or are even considered to be of concern. Baths for the chemical formation of chromium VI-free convection layers have already been described, but the quality of these layers with regard to adhesion and corrosion resistance is still insufficient, especially for sterilizable packaging.

Aus der DE-PS 17 71 057 ist bekannt, die kontinuierliche Vorbehandlung eines Aluminiumstreifens vor dem Lackauftragen dadurch zu erreichen, dass der Streifen durch ein wässriges, schwefelsaures Bad mit einer Temperatur zwischen 50°C und dem Siedepunkt des Bades, in welchem sich Elektroden befinden, geführt und mit Wechselstrom elektrochemisch oxidiert wird. Bei diesem Verfahren wird am Aluminiumstreifen, den Perioden des Wechselstroms folgend, eine Oxidschicht gebildet, wenn das Aluminium die Anode darstellt, und zum grössten Teil wieder aufgelöst, wenn das Aluminium die Kathode bildet. Dabei erfolgt die Auflösung nicht gleichmässig, sondern punktförmig unter Bildung von Kratern in der sehr dünnen (ca. 0.05 µm) Oxidschicht. Dass die Schicht auf der ganzen Fläche mit den Kratern zerklüftet wird, ist einer der Gründe für die gute Haftung von Beschichtungsmaterialien, insbesondere von Lacken.From DE-PS 17 71 057 it is known to achieve the continuous pretreatment of an aluminum strip before applying the varnish by passing the strip through an aqueous, sulfuric acid bath at a temperature between 50 ° C and the boiling point of the bath, in which electrodes are located , guided and is electrochemically oxidized with alternating current. In this process, an oxide layer is formed on the aluminum strip, following the periods of the alternating current, if the aluminum is the anode, and largely dissolved again if the Aluminum forms the cathode. The dissolution does not take place uniformly, but in a punctiform manner with formation of craters in the very thin (approx. 0.05 µm) oxide layer. The fact that the layer is fissured with the craters is one of the reasons for the good adhesion of coating materials, especially varnishes.

Eine weitere Verbesserung der Lackhaftung wird mit dem in der DE-OS 33 25 802 beschriebenen Verfahren erreicht, nach welchem die Oxidation eines Aluminiumbandes mit 3-phasigem Wechselstrom (Drehstrom), dessen eine Phase gleichgerichtet ist, so durchgeführt wird, dass das Band drei Elektroden nacheinander passiert. Von diesen Elektroden ist mindestens eine, vorzugsweise die mittlere, an die gleichgerichtete Phase, die übrigen an die zwei restlichen Drehstromphasen angeschlossen.A further improvement in paint adhesion is achieved with the method described in DE-OS 33 25 802, according to which the oxidation of an aluminum strip with 3-phase alternating current (three-phase current), one phase of which is rectified, is carried out in such a way that the strip has three electrodes happened one after the other. At least one of these electrodes, preferably the middle one, is connected to the rectified phase, the others to the two remaining three-phase phases.

Der Nachteil der bekannten Oxidationsverfahren in saurem Milieu liegt in der relativ hohen Konzentration der Schwefelsäure von 15-20 Gew.-% und der Prozesstemperatur von mindestens 80°C, deren Unterschreiten eine deutliche Reduktion der Haftung zur Folge hat. Mit einer Oxidation in basischen Elektrolyten, z.B. aus Hydroxiden, Carbonaten und Phosphaten, in Konzentrationen unter 1 Gew.-% und Temperaturen unter 50°C, können Oxidschichten mit guter Haftung erzeugt werden. Diese basischen Prozesse verlangen jedoch eine exakte Einhaltung des pH-Wertes, der Temperatur und der Substanzkonzentration, was bei steigendem Gehalt an gelöstem Aluminium mit grossen Problemen verbunden ist. Schon kleine Abweichungen vom Sollwert können sprunghaft von guter zu schlechter Haftung auf den Oxidschichten führen.The disadvantage of the known oxidation processes in an acidic environment is the relatively high concentration of sulfuric acid of 15-20% by weight and the process temperature of at least 80 ° C., falling below this results in a significant reduction in adhesion. With oxidation in basic electrolytes, e.g. Hydroxides, carbonates and phosphates, in concentrations below 1% by weight and temperatures below 50 ° C, can be used to produce oxide layers with good adhesion. However, these basic processes require exact adherence to the pH value, the temperature and the substance concentration, which is associated with major problems when the content of dissolved aluminum increases. Even small deviations from the target value can jump from good to poor adhesion to the oxide layers.

Aus der US 4,976,827 ist es bekannt eine Verbesserung der Lackhaftung durch Anwendung eines wässrigen Elektrolyten mit einem pH von 4.2 bis 12.5 und enthaltend eine Aminogruppe tragende organische Verbindung, wobei die Aminogruppe mindestens eine Carboxylgruppe am Stickstoffatom tragen muss.From US 4,976,827 it is known to improve paint adhesion by using an aqueous electrolyte with a pH of 4.2 to 12.5 and containing an organic compound carrying an amino group, the amino group having to carry at least one carboxyl group on the nitrogen atom.

Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur Vorbehandlung von Werkstoffen aus Metallen oder Metallegierungen vor dem Lackieren, Kleben oder Kunststoffkaschieren durch elektrochemische Oxidation in einem Elektrolytbad zu schaffen, das eine gleiche oder bessere Haftung gewährleistet und das weniger pH-abhängig ist. Weiter sollten nicht toxische Komponenten eingesetzt werden, welche die Umwelt weder durch Zersetzungsabgase noch durch Abwasserverunreinigungen belasten und auch in der gebildeten Konversionsschicht keine gesundheitsschädigenden Substanzen hinterlassen.The inventor has set himself the task of creating a process for the pretreatment of materials made of metals or metal alloys before painting, gluing or plastic lamination by electrochemical oxidation in an electrolyte bath, which has the same or better adhesion guaranteed and that it is less pH dependent. Furthermore, non-toxic components should be used, which do not pollute the environment with decomposition gases or wastewater contaminants and which do not leave any harmful substances in the conversion layer formed.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Metalle oder Metallegierungen in einen auf 15-95°C erwärmten, auf einen pH-Wert von -1 bis 15 eingestellten wässrigen Elektrolyten,
der 0.01-20 Gew.-% wenigstens einer mit Metall reagierenden organischen Verbindung der allgemeinen Formel (a)

        R-COOH,


wobei R die Bedeutung von -H; einer Alkylgruppe mit 1 bis 8 C-Atomen; einer Aklylgruppe mit 1 bis 3 C-Atomen, die mit Cycloalkyl mit 5 bis 10 C-Atomen substituiert ist; einer Cycloalkylgruppe mit 5 bis 10 C-Atomen; eine Alkenylgruppe mit 2 bis 8 C-Atomen oder einer Arylgruppe mit 6 bis 12 C-Atomen hat;
und/oder
der allgemeinen Formel (b)

        R¹-SO₃H,


wobei R' die Bedeutung einer Alkylgruppe mit 1 bis 8 C-Atomen; einer Alkylgruppe mit 1 bis 3 C-Atomen, die mit Cycloalkyl mit 5 bis 10 C-Atomen substituiert ist, oder einer Arylgruppe mit 6 bis 12 C-Atomen hat;
und/oder
der allgemeinen Formel (c)

        HOOC-CR''= CH-COOH,


wobei R'' die Bedeutung von -H oder einer Alkylgruppe mit 1 bis 3 C-Atomen hat,
und/oder
der allgemeinen Formeln (d),

Figure imgb0001

wobei n eine Zahl von 1 bis 20 darstellt, oder Co-Oligomere dieser Verbindungen untereinander oder Co-Oligomere dieser Verbindungen mit 3-Butensäure, Maleinsäure oder Fumarsäure, enthält, geleitet werden, und der Arbeitsfläche der Werkstoffe eine Strommenge von 5-500 Coulomb/dm² zugeführt wird.The object is achieved according to the invention in that the metals or metal alloys are heated in an aqueous electrolyte heated to 15-95 ° C. and adjusted to a pH of -1 to 15,
the 0.01-20% by weight of at least one metal compound reacting organic compound of the general formula (a)

R-COOH,


where R has the meaning of -H; an alkyl group with 1 to 8 carbon atoms; an alkyl group with 1 to 3 carbon atoms which is substituted with cycloalkyl with 5 to 10 carbon atoms; a cycloalkyl group with 5 to 10 carbon atoms; has an alkenyl group with 2 to 8 C atoms or an aryl group with 6 to 12 C atoms;
and or
of the general formula (b)

R¹-SO₃H,


where R 'is an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms; has an alkyl group with 1 to 3 C atoms which is substituted by cycloalkyl with 5 to 10 C atoms, or an aryl group with 6 to 12 C atoms;
and or
of the general formula (c)

HOOC-CR '' = CH-COOH,


where R ″ has the meaning of -H or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms,
and or
the general formulas (d),
Figure imgb0001

where n represents a number from 1 to 20, or contains co-oligomers of these compounds with one another or co-oligomers of these compounds with 3-butenoic acid, maleic acid or fumaric acid, and the working surface of the materials has an amount of current of 5-500 coulombs / dm² is supplied.

In den Verbindungen der allgemeinen Formel (a) kann R und in den Verbindungen der Formel (b) kann R' die Bedeutung einer Alkylgruppe mit 1 bis 8 C-Atomen haben. Beispiele dafür sind Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, n-Butyl, Isobutyl, t-Butyl, Pentyl, Hexyl, Heptyl, Octyl oder R-Ethyl-hexyl.In the compounds of the general formula (a) R and in the compounds of the formula (b) R 'can have the meaning of an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. Examples include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, t-butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl or R-ethyl-hexyl.

Beispiele für Cycloaklylgruppen mit 5 bis 10 C-Atomen für R in Verbindungen der Formel (a) sind z.B. Cyclopentyl, Cyclohexyl, 2- oder 4-Methylcyclohexyl, Dimethylcyclohexyl, Trimethyl-cyclohexyl, t-Butylcyclohexyl oder Cycloctyl.Examples of cycloaklyl groups with 5 to 10 carbon atoms for R in compounds of the formula (a) are e.g. Cyclopentyl, cyclohexyl, 2- or 4-methylcyclohexyl, dimethylcyclohexyl, trimethylcyclohexyl, t-butylcyclohexyl or cycloctyl.

Beispiele für Alkylgruppen mit 1 bis 3 C-Atomen, die mit einer Cycloalkylgruppe mit 5 bis 10 C-Atomen substituiert sind, wie sie R in Verbindungen der Formal (a) und für R' in Verbindungen der Formel (b) genannt sind, können Methyl-, Ethyl-, Propyl- oder Isopropylgruppen, substituiert mit z.B. Cyclopentyl, Cyclohexyl, 2- oder 4-Methylcyclohexyl, Dimethylcyclohexyl, Trimethyl-cyclohexyl, t-Butylcyclohexyl oder Cycloctyl ausgewählt sein.Examples of alkyl groups with 1 to 3 carbon atoms, which are substituted by a cycloalkyl group with 5 to 10 carbon atoms, such as those mentioned in compounds of the formula (a) and for R 'in compounds of the formula (b) Methyl, ethyl, propyl or isopropyl groups with, for example, cyclopentyl, cyclohexyl, 2- or 4-methylcyclohexyl, dimethylcyclohexyl, trimethylcyclohexyl, t-butylcyclohexyl or cycloctyl.

Beispiele von Alkenylgruppen mit 2 bis 8 C-Atomen für R in Verbindungen der Formel (a) sind z.B. Vinyl, Propenyl, Allyl, Butenyl, Methylallyl oder Hexenyl.Examples of alkenyl groups with 2 to 8 carbon atoms for R in compounds of the formula (a) are e.g. Vinyl, propenyl, allyl, butenyl, methylallyl or hexenyl.

Beispiele von Arylgruppen mit 6 bis 12 C-Atomen für R respektive R' in Verbindungen der Formel (a) resp. (b) sind Phenyl oder substituiertes Phenyl wie Methylphenyl, Dimethylphenyl oder Trimethylphenyl.Examples of aryl groups with 6 to 12 carbon atoms for R or R 'in compounds of the formula (a) or. (b) are phenyl or substituted phenyl such as methylphenyl, dimethylphenyl or trimethylphenyl.

R'' in Verbindungen der Formel (c) kann eine Alkylgruppe wie Methyl, Ehtyl, Propyl oder Isopropyl sein.R '' in compounds of formula (c) can be an alkyl group such as methyl, ethyl, propyl or isopropyl.

Bevorzugte Verbindungen sind: R'''-COOH, R'''-CH=C(CH₃)-COOH HOOC-CR'''=CH-COOH R'''-CH=CH-COOH R'''-CH=CH-CH₂-COOH R'''-CH₂-CH₂-COOH, R'''-CH₂-SO₃ R'''-CH=CH-CH₂-COOH, R'''-C₆H₄-SO₃H
wobei R''' die Bedeutung von -H, Methyl oder Ethyl, bevorzugt von -H, hat.
Preferred connections are: R '''- COOH, R '''- CH = C (CH₃) -COOH HOOC-CR '''= CH-COOH R "" - CH = CH-COOH R '''- CH = CH-CH₂-COOH R '''- CH₂-CH₂-COOH, R '''- CH₂-SO₃ R '''- CH = CH-CH₂-COOH, R '''- C₆H₄-SO₃H
where R '''has the meaning of -H, methyl or ethyl, preferably of -H.

Bevorzugte Verbindungen sind die Allylsäure, Essigsäure, Propionsäure und besonders bevorzugt die Acrylsäure.Preferred compounds are allylic acid, acetic acid, propionic acid and particularly preferably acrylic acid.

Bevorzugte Verbindungen sind die Oligomere der Acrylsäure, die Oligomere der Methacrylsäure, Co-Oligomere der Acrylsäure und Methacrylsäure, Co-Oligomere der Acrylsäure und/oder Methacrylsäure mit 3-Butensäure, Maleinsäure oder Fumarsäure, oder Mischungen genannter Verbindungen.Preferred compounds are the oligomers of acrylic acid, the oligomers of methacrylic acid, co-oligomers of acrylic acid and methacrylic acid, co-oligomers of acrylic acid and / or methacrylic acid with 3-butenic acid, maleic acid or fumaric acid, or mixtures of the compounds mentioned.

Der wässrige Elektrolyt kann auch eine anorganische Säure und/oder ein Alkalimetall- oder Erdalkalimetallhydroxid enthalten.The aqueous electrolyte can also contain an inorganic acid and / or an alkali metal or alkaline earth metal hydroxide.

Die anorganische Säure kann z.B. Schwefelsäure, Phosphorsäure, Salzsäure oder Salpetersäure sein. Die Menge der Säure kann bis zu 10 Gew.-%, zweckmässig 0,01 bis 10 Gew.-%, gerechnet als 100%ige Säure, bezogen auf den Elektrolyten, betragen. Bevorzugt ist Schwefelsäure, eingesetzt in einer Menge von z.B. 0,1 bis 2,2 Gew.-%, zweckmässig 0,4 bis 2 Gew.-% und bevorzugt 0,5 Gew.-%, gerechnet als 100 %-ige Säure, bezogen auf den Elektrolyten.The inorganic acid can be, for example, sulfuric acid, phosphoric acid, hydrochloric acid or be nitric acid. The amount of acid can be up to 10% by weight, expediently from 0.01 to 10% by weight, calculated as 100% acid, based on the electrolyte. Sulfuric acid is preferred, used in an amount of, for example, 0.1 to 2.2% by weight, advantageously 0.4 to 2% by weight and preferably 0.5% by weight, calculated as 100% acid. based on the electrolyte.

Das Alkali- oder Erdalkalimetallhydroxid kann z.B. LiOH, NaOH, KOH, Ca(OH)₂, Mg(OH)₂ usw. sein; wobei NaOH, KOH und Ca(OH)₂ bevorzugt sind. Die Menge der Alkalimetallhydroxide und Erdalkalimetallhydroxide kann bis zu 10 Gew.-%, zweckmässig 0,01 bis 10 Gew.-% bezogen auf den Elektrolyten, betragen.The alkali or alkaline earth metal hydroxide can e.g. LiOH, NaOH, KOH, Ca (OH) ₂, Mg (OH) ₂, etc.; NaOH, KOH and Ca (OH) ₂ are preferred. The amount of alkali metal hydroxides and alkaline earth metal hydroxides can be up to 10% by weight, expediently from 0.01 to 10% by weight, based on the electrolyte.

Bevorzugt sind wässrige Elektrolyten, enthaltend 1 bis 7 Gew.-% und insbesondere 5 Gew.-% Acrylsäure und 0,1 bis 2 Gew.-% und insbesondere 0,5 Gew.-% H₂SO₄.Aqueous electrolytes containing 1 to 7% by weight and in particular 5% by weight of acrylic acid and 0.1 to 2% by weight and in particular 0.5% by weight of H₂SO₄ are preferred.

Die Werkstoffe können z.B. Platten, Bleche, Bänder, Dünnbänder, Folien, Gewebe, Gewirke, Filze oder Fasern aus Metallen oder Metallegierungen oder die mit Metallen oder Metallegierungen plattiert oder beschichtet sind, sein.The materials can e.g. Plates, sheets, strips, thin strips, foils, fabrics, knitted fabrics, felts or fibers made of metals or metal alloys or which are plated or coated with metals or metal alloys.

Als Metalle können z.B. Eisen- oder Nichteisenmetalle, resp. deren Legierungen z.B. Eisen, Stahl, Kupfer, Zink, verzinktes Eisen, Zinn, Bronze, Buntmetalle, Aluminium usw. angewendet werden. Aluminium und Aluminiumlegierungen sind bevorzugt. Beispiele von Aluminiumlegierungen sind AlFeSi, AlMn0.5Mg0.5 und AlMg2.5.As metals e.g. Ferrous or non-ferrous metals, respectively. their alloys e.g. Iron, steel, copper, zinc, galvanized iron, tin, bronze, non-ferrous metals, aluminum etc. can be used. Aluminum and aluminum alloys are preferred. Examples of aluminum alloys are AlFeSi, AlMn0.5Mg0.5 and AlMg2.5.

In der industriellen Anwendungspraxis des erfindungsgemässen Verfahrens hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die mit Metallen oder Metallegierungen reagierenden organischen Verbindungen vorzugsweise in einer Konzentration von 0.1 bis 20 Gew.-%, insbesondere von 1 bis 10 Gew.-%, einzusetzen. Mit Elektrolyten, enthaltend 5 Gew.-% der mit Metallen oder Metallegierungen reagierenden organischen Verbindung, können Oxidschichten mit einer optimalen Lackhaftung von z.B. über 30 N/15 mm (Schälkraftwert) erzeugt werden, insbesondere wenn die erforderliche Leitfähigkeit und der pH-Wert mit Schwefelsäure eingestellt werden. Besonders vorteilhaft sind Verfahren, bei denen wässrige Elektrolyten, enthaltend 5 Gew.-% Acrylsäure und 0.5 Gew.-% Schwefelsäure angewendet werden. Mit diesen Elektrolyten werden Schälkraftwerte von z.B. 40-85 N/15 mm erreicht. Die Schälkraftwerte beziehen sich beispielsweise auf Epoxy-Phenol-Lacke.In industrial application practice of the method according to the invention, it has proven to be advantageous to use the organic compounds reacting with metals or metal alloys preferably in a concentration of 0.1 to 20% by weight, in particular 1 to 10% by weight. With electrolytes containing 5% by weight of the organic compound reacting with metals or metal alloys, oxide layers with an optimal paint adhesion of, for example, more than 30 N / 15 mm (peeling force value) can be produced, in particular if the required conductivity and the pH value with sulfuric acid can be set. Especially Processes in which aqueous electrolytes containing 5% by weight of acrylic acid and 0.5% by weight of sulfuric acid are used are advantageous. With these electrolytes, peeling force values of, for example, 40-85 N / 15 mm are achieved. The peeling force values relate, for example, to epoxy-phenol paints.

Die Temperatur des Elektrolyten wird erfindungsgemäss bei 15 bis 95°C und vorzugsweise auf einem Wert zwischen 40 und 65°C und insbesondere bei 50°C bis 60 °C gehalten.According to the invention, the temperature of the electrolyte is kept at 15 to 95 ° C. and preferably at a value between 40 and 65 ° C. and in particular at 50 ° C. to 60 ° C.

Mit dem während der elektrochemischen Oxidation gelösten Metall werden die Komplexbildner gesättigt, was mit einer Reduktion der Oxidationsfähigkeit des Elektrolyten verbunden ist. Eine höhere Konzentration des Komplexbildners bis auf 10 Gew.-% verzögert diese Sättigung entsprechend. Damit verbunden ist eine Senkung des pH-Wertes und der Leitfähigkeit des Elektrolyten. Durch die vorzugsweise kontinuierliche Zugabe von z. B. Alkalien, insbesondere in Form von Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid, kann der anfängliche pH-Wert, die Leitfähigkeit und somit auch die Oxidationsfähigkeit des Elektrolyten konstant gehalten werden. Nachdem die Konzentration des Metalles im Elektrolyten eine bestimmte Grenze erreicht hat, beginnt dieses als Metallhydroxid, welches abfiltriert werden kann, auszufallen. Dadurch stabilisiert sich die Badzusammensetzung weitgehend, sodass nur die mit dem Band ausgeschleppte Elektrolytmenge ersetzt und eventuell der Leitwert korrigiert werden muss.The complexing agents are saturated with the metal dissolved during the electrochemical oxidation, which is associated with a reduction in the oxidation ability of the electrolyte. A higher concentration of the complexing agent down to 10% by weight delays this saturation accordingly. This is associated with a reduction in the pH value and the conductivity of the electrolyte. By preferably continuously adding z. B. alkalis, especially in the form of sodium hydroxide or potassium hydroxide, the initial pH value, the conductivity and thus also the oxidation ability of the electrolyte can be kept constant. After the concentration of the metal in the electrolyte has reached a certain limit, it begins to precipitate out as metal hydroxide, which can be filtered off. This largely stabilizes the bath composition, so that only the amount of electrolyte carried out with the belt has to be replaced and the conductance may need to be corrected.

Um das Beschlagen von Einrichtungen, Elektroden und Wannen mit dem ausfallenden Metallhydroxid zu vermeiden, kann ein Stabilisator, vorzugsweise ein Polysaccharid, wie z.B. Dextran oder Stärke, bevorzugt in einer Menge von ca. 0.05 Gew.-%, eingesetzt werden.To avoid fogging of devices, electrodes and wells with the precipitated metal hydroxide, a stabilizer, preferably a polysaccharide, such as e.g. Dextran or starch, preferably in an amount of approximately 0.05% by weight, can be used.

Für die Qualität der Oxidschicht auf den Werkstoffen ist die deren Oberfläche (= Arbeitsfläche) zugeführte Strommenge pro Flächeneinheit massgebend, wobei die besten Ergebnisse im Bereich von 20-100 Coulomb/dm² erzielt werden.The quality of the oxide layer on the materials is determined by the surface area (= work surface) supplied amount of electricity per unit area, the best results being achieved in the range of 20-100 coulombs / dm².

Vorteilhaft werden die Werkstoffe mit einer derartigen Geschwindigkeit durch den Elektrolyten geführt, dass die Stromdichte zwischen z.B. 3 und 100 A/dm², zweckmässig 6-25 A/dm² und vorteilhaft bei 12 A/dm², liegt. Dabei wird die Elektrolysemasse so dimensioniert, dass die Oxidationszeit, d.h. die Durchlaufzeit der Werkstoffe im Elektrolyten im Bereich der Elektroden oder die elektrochemische Reaktionszeit 0.5 bis 15 sec, vorzugsweise 2 bis 7 sec, und insbesondere 3 bis 5 sec, beträgt.The materials are advantageously passed through the electrolyte at such a speed that the current density between 3 and 100 A / dm², expediently 6-25 A / dm² and advantageously 12 A / dm². The electrolysis mass is dimensioned such that the oxidation time, ie the throughput time of the materials in the electrolyte in the region of the electrodes or the electrochemical reaction time is 0.5 to 15 sec, preferably 2 to 7 sec, and in particular 3 to 5 sec.

Die Spannung kann beispielsweise 20 V betragen.The voltage can be 20 V, for example.

Die vorbehandelten Werkstoffe werden z.B. 1 bis 4 mal, vorzugsweise 3 oder 4 mal, mit Wasser gespült. Die gespülten Werkstoffe können bei Umgebungsbedingungen trocknen gelassen oder getrocknet werden bei 90 bis 140°C während etwa 20 bis 30 Sekunden.The pretreated materials are e.g. 1 to 4 times, preferably 3 or 4 times, rinsed with water. The rinsed materials can be left to dry at ambient conditions or can be dried at 90 to 140 ° C for about 20 to 30 seconds.

Die zur Oxidation eingesetzte Wechselstromart und -form ist an sich unkritisch, sie kann einen sinus-, rechteck- oder dreieckförmigen Verlauf aufweisen oder als mit Wechsel- oder Pulsstrom überlagerter Gleichstrom vorliegen. Ebenfalls ohne wesentlichen Einfluss auf die Oxidschichtbildung ist, ob die Oxidation mit zweiphasigem Wechselstrom oder mit Drehstrom erfolgt.The type and form of alternating current used for the oxidation is not critical per se; it can have a sinusoidal, rectangular or triangular shape or be present as a direct current superimposed with alternating or pulsed current. It also has no significant influence on the oxide layer formation, whether the oxidation takes place with two-phase alternating current or with three-phase current.

Nochmals verbesserte Resultate werden beim Einsatz von Drehstrom mit einer über eine Diode gleichgerichteten Phase erzielt, wobei bevorzugt drei Elektroden den Strom zu den Werkstoffen, wie z. B. Bändern bzw. Folien, führen und die mittlere Elektrode insbesondere gleichgerichtet ist. Praktisch gleichermassen vorteilhaft ist die Zuschaltung des Minus-Potentials der übrigen Phasen an die mittlere Elektrode. Die leicht verstärkten Oxidschichten haben eine bessere Korrosionsbeständigkeit zur Folge.Even better results are achieved when using three-phase current with a rectified phase via a diode, three electrodes preferably supplying the current to the materials, such as, for. B. tapes or foils, and the middle electrode is particularly rectified. The connection of the minus potential of the other phases to the central electrode is practically equally advantageous. The slightly reinforced oxide layers result in better corrosion resistance.

Die Stromzuführung zu den Elektroden und z. B. dem Band bzw. der Folie spielen keine Rolle. Es werden praktisch gleiche Ergebniss erzielt, wenn z. B. das Band bzw. die Folie, direkt kontaktiert, eine Elektrode bildet, oder wenn der Strom an zwei oder mehreren getrennten Elektroden angeschlossen wird, unter denen das Band über den Elektrolyten angekoppelt eine stromführende Verbindungen darstellt, wie dies in der DE-OS 33 25 802 beschrieben ist.The power supply to the electrodes and z. B. the tape or film do not matter. There are practically the same result if, for. B. the tape or the film, contacted directly, forms an electrode, or if the current is connected to two or more separate electrodes, under which the tape coupled over the electrolyte represents a current-carrying connections, as in DE-OS 33 25 802 is described.

Im Vergleich zum Wechselstrom weisen mit Gleichstrom erzeugte Oxidschichten eine schlechtere Lackhaftung auf, auch für das Kleben oder Kunststoffkaschieren ist eine Vorbehandlung mit Gleichstrom immer weniger vorteilhaft.Compared to alternating current, oxide layers produced with direct current have poorer paint adhesion, and pretreatment with direct current is also less and less advantageous for gluing or plastic lamination.

Die vorbehandelten Werkstoffe können z.B. lackiert, kaschiert oder beklebt werden. Es wurde gefunden, dass eine Lackierung die einen Tag nach einer erfindungsgemässen Vorbehandlung und eine Lackierung, die einen Monat nach der erfindungsgemässen Vorbehandlung auf je ein Muster aufgebracht wurde, gleich gute Ergebnisse zeigt und sich die vorbehandelte Oberfläche in 4 Wochen nicht ändert.The pretreated materials can e.g. painted, laminated or pasted. It was found that painting one day after a pretreatment according to the invention and painting a month after the pretreatment according to the invention were applied to each sample gave equally good results and the pretreated surface did not change in 4 weeks.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen schematisch:

  • Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Elektrolysezelle mit Durchleitung beispielsweise eines Bandes,
  • Fig. 2 eine symbolisch dargestellte Anordnung mit zweiphasigem Wechselstrom und dem Band als Elektrode,
  • Fig. 3 eine symbolisch dargestellte Anordnung für die Drehstromoxidation, und
  • Fig. 4 eine Variante von Fig. 3 mit einer gleichgerichteten Phase.
The invention is explained in more detail by way of example with reference to the drawings. They show schematically:
  • 1 shows a vertical section through an electrolysis cell with passage of, for example, a strip,
  • 2 is a symbolically illustrated arrangement with two-phase alternating current and the band as an electrode,
  • Fig. 3 shows a symbolically illustrated arrangement for three-phase oxidation, and
  • Fig. 4 shows a variant of Fig. 3 with a rectified phase.

Die in Fig. 1 dargestellte Elektrolysezelle umfasst einen Oxidationsbehälter 10 mit einem Elektrolyten 12. Von einer Rolle 14 wird ein Metallband und hier beispielhaft ein Aluminiumband 16 abgewickelt, über Umlenkrollen 18 im Bereich von zwei Elektroden 20a, 20b horizontal durch den Elektrolyten 12 geführt und auf der anderen Seite der Zelle auf eine Rolle 22 aufgewickelt. Die Elektroden 20a, 20b sind in einer Halterung 24 aus elektrisch isolierendem, elektrolytbeständigem Material so eingebettet, dass nur die dem Aluminiumband zugewandten Elektrodenflächen, welche die Arbeitsfläche bilden, nicht isoliert sind. Die auf das Aluminiumband 16 gerichteten vertikalen Wände 26 der Halterung 24 überragen die Elektroden 20a, 20b und werden bis in die Nähe des Aluminiumbandes 16 geführt.The electrolysis cell shown in FIG. 1 comprises an oxidation container 10 with an electrolyte 12. A metal strip, and here an aluminum strip 16, is unwound from a roll 14, guided horizontally through the electrolyte 12 via deflection rollers 18 in the region of two electrodes 20a, 20b and onto it the other side of the cell wound on a roll 22. The electrodes 20a, 20b are embedded in a holder 24 made of electrically insulating, electrolyte-resistant material such that only the electrode surfaces facing the aluminum strip, which form the working surface, are not insulated. The vertical walls 26 of the holder 24 directed onto the aluminum strip 16 protrude the electrodes 20a, 20b and are guided up to the vicinity of the aluminum strip 16.

Der an die Wechselstromquelle 28 angeschlossene Einphasentrafo 30 liefert den Elektroden 20a, 20b über die Leiter 32 zweiphasigen sinusförmigen Wechselstrom mit einer Frequenz von 50-60 Hz. Ein einfacher Transformator mit Netzanschluss ist die kostengünstigste Lösung. In Laborversuchen ist festgestellt worden, dass andere Wechselstromarten, wie z.B. Rechteck-, Dreieck-, Impuls-Strom von tieferen oder höheren Frequenzen keine signifikante Qualitätsverbesserung der Oxidschicht bringen.The single-phase transformer 30 connected to the alternating current source 28 supplies the electrodes 20a, 20b via the conductors 32 with two-phase sinusoidal alternating current with a frequency of 50-60 Hz. A simple transformer with a mains connection is the cheapest solution. Laboratory tests have found that other types of alternating current, e.g. Rectangular, triangular, pulse currents from lower or higher frequencies do not bring any significant improvement in the quality of the oxide layer.

Die in Fig. 2 dargestellte symbolische Anordnung zeigt eine Variante, nach welcher der Leiter 32a direkt an das Aluminumband 16 angeschlossen ist. Über den nicht dargestellten Elektrolyten, die einzige Elektrode 20 und den Leiter 32b wird der sekundäre Stromkreis geschlossen.The symbolic arrangement shown in FIG. 2 shows a variant according to which the conductor 32a is connected directly to the aluminum strip 16. The secondary circuit is closed via the electrolyte (not shown), the single electrode 20 and the conductor 32b.

Die in Fig. 3 dargestellte symbolische Anordnung für die Drehstromoxidation umfasst einen Dreiphasentransformator 34, von welchem nur die Sekundärwicklungen 36a, 36b und 36c gezeigt sind. Diese Sekundärwicklungen sind über die Leiter 32a, 32b und 32c mit den Elektroden 20a, 20b und 20c verbunden.The symbolic arrangement for the three-phase oxidation shown in FIG. 3 comprises a three-phase transformer 34, of which only the secondary windings 36a, 36b and 36c are shown. These secondary windings are connected to the electrodes 20a, 20b and 20c via the conductors 32a, 32b and 32c.

Die Anordnung von Fig. 4 unterscheidet sich von Fig. 3 lediglich dadurch, dass im mittleren Leiter 32b eine Diode 38 eingebaut ist, diese Phase wird also gleichgerichtet.The arrangement of FIG. 4 differs from FIG. 3 only in that a diode 38 is installed in the middle conductor 32b, this phase is therefore rectified.

Nach einer gestrichelt eingezeichneten Variante in Fig. 3 und 4 kann das Aluminiumband 16 über einen Leiter 40 direkt an die sekundäre Stromquelle angeschlossen werden.According to a variant shown in dashed lines in FIGS. 3 and 4, the aluminum strip 16 can be connected directly to the secondary power source via a conductor 40.

Claims (12)

Verfahren zur Vorbehandlung von Werkstoffen aus Metallen oder Metallegierungen vor dem Lackieren, Kleben oder Kunststoffkaschieren durch elektrochemische Oxidation mit Wechselstrom oder Drehstrom in einem Elektrolytbad,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Metalle oder Metallegierungen (16) durch einen auf 15 bis 95°C erwärmten, auf einen pH-Wert von -1 bis 15 eingestellen wässrigen Elektrolyten (12),
der 0.01 bis 20 Gew.-% wenigstens einer mit dem Metall oder der Metallegierung reagierenden organischen Verbindung der allgemeinen Formeln (a)

        R-COOH,

wobei R die Bedeutung von -H, einer Alkylgruppe mit 1 bis 8 C-Atomen, einer Cycloalkylgruppe mit 5 bis 10 C-Atomen, eine Alkenylgruppe mit 2 bis 8 C-Atomen oder einer Arylgruppe mit 6 bis 12 C-Atomen hat;
und/oder
der allgemeinen Formel (b)

        R'-SO₃H,

wobei R' die Bedeutung von Alkyl mit 1 bis 8 C-Atomen oder die Bedeutung einer Alkylgruppe mit 1 bis 3 C-Atomen, die mit einer Cycloalkylgruppe mit 5 bis 10 C-Atomen substituiert ist oder einer Arylgruppe mit 6 bis 12 C-Atomen hat;
und/oder
der allgemeinen Formel (c)

        HOOC-CR''= CH-COOH,

wobei R'' die Bedeutung von -H oder einer Alkylgruppe mit 1 bis 3 C-Atomen hat,
und/oder
der Formeln (d),
Figure imgb0002
wobei n eine Zahl von 1 bis 20 darstellt, oder Co-Oligomere dieser Verbindungen untereinander oder Co-Oligomere dieser Verbindungen mit 3-Butensäure, Maleinsäure oder Fumarsäure enthält, geleitet werden, und der Arbeitsfläche der Werkstoffe eine Strommenge von 5 bis 500 Coulomb/dm² zugeführt wird.
Process for the pretreatment of materials made of metals or metal alloys before painting, gluing or plastic lamination by electrochemical oxidation with alternating current or three-phase current in an electrolyte bath,
characterized in that
the metals or metal alloys (16) by means of an aqueous electrolyte (12) heated to 15 to 95 ° C. and adjusted to a pH value of -1 to 15,
the 0.01 to 20% by weight of at least one organic compound of the general formulas (a) which reacts with the metal or the metal alloy

R-COOH,

wherein R has the meaning of -H, an alkyl group with 1 to 8 C atoms, a cycloalkyl group with 5 to 10 C atoms, an alkenyl group with 2 to 8 C atoms or an aryl group with 6 to 12 C atoms;
and or
of the general formula (b)

R'-SO₃H,

where R 'is the meaning of alkyl having 1 to 8 carbon atoms or the meaning of an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms which is substituted by a cycloalkyl group having 5 to 10 carbon atoms or an aryl group having 6 to 12 carbon atoms Has;
and or
of the general formula (c)

HOOC-CR '' = CH-COOH,

where R ″ has the meaning of -H or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms,
and or
of the formulas (d),
Figure imgb0002
where n represents a number from 1 to 20, or co-oligomers of these compounds with one another or co-oligomers of these compounds with 3-butenoic acid, maleic acid or fumaric acid, and the working surface of the materials an amount of current of 5 to 500 coulombs / dm 2 is fed.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als mit Metallen oder Metallegierungen reagierende organische Verbindungen die Oligomere der Acrylsäure, die Oligomere der Methacrylsäure, Co-Oligomere der Acrylsäure und/oder Methacrylsäure mit 3-Butensäure, Maleinsäure oder Fumarsäure, oder Mischungen genannter Verbindungen angewendet werden.A method according to claim 1, characterized in that as the organic compounds reacting with metals or metal alloys, the oligomers of acrylic acid, the oligomers of methacrylic acid, co-oligomers of acrylic acid and / or methacrylic acid with 3-butenic acid, maleic acid or fumaric acid, or mixtures of said compounds are used will. Verfahren nach Anpruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Metall oder Metallegiereungen reagierenden organischen Verbindungen in einer Konzentration von 0.1 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 10 Gew.-%, eingesetzt werden.Process according to Claim 1, characterized in that the organic compounds which react with metal or metal alloys are used in a concentration of 0.1 to 20% by weight, preferably 1 to 10% by weight. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wässrige Elektrolyt eine anorganische Säure enthält, wobei die Menge der Säure bis zu 10 Gew.-%, gerechnet als 100%ige Säure, bezogen auf den Elektrolyten, beträgt.A method according to claim 1, characterized in that the aqueous electrolyte contains an inorganic acid, wherein the amount of acid is up to 10 wt .-%, calculated as 100% acid, based on the electrolyte. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wässrige Elektrolyt ein Alkalimetallhydroxid oder Erdalkalimetallhydroxid enthält, wobei die Menge der Alkalimetallhydroxide und Erdalkalimetallhydroxide bis zu 10 Gew.-%, bezogen auf den Elektrolyten, beträgt.A method according to claim 1, characterized in that the aqueous electrolyte contains an alkali metal hydroxide or alkaline earth metal hydroxide, the amount of alkali metal hydroxides and alkaline earth metal hydroxides being up to 10% by weight, based on the electrolyte. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wässrige Elektrolyt 1 bis 7 Gew.-% Acrylsäure, und insbesondere 5 Gew.-% Acrylsäure, und 0,1 bis 2 Gew.-% H₂SO₄ und insbesondere 0,5 Gew.-% H₂SO₄ enthält.A method according to claim 1, characterized in that the aqueous electrolyte 1 to 7 wt .-% acrylic acid, and in particular 5 wt .-% acrylic acid, and 0.1 to 2 wt .-% H₂SO₄ and in particular 0.5 wt .-% H₂SO₄ contains. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperatur des Elektrolyten von 40 bis 65°C und insbesondere 50°C bis 60°C eingestellt wird.A method according to claim 1, characterized in that a temperature of the electrolyte of 40 to 65 ° C and in particular 50 ° C to 60 ° C is set. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidschicht mit einer Strommenge von 5 bis 100 Coulomb/dm² erzeugt wird.A method according to claim 1, characterized in that the oxide layer is generated with a current of 5 to 100 coulombs / dm². Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidation mit einer Stromdichte von 3-100 A/dm², vorzugsweise 6-25 A/dm ² und vorteilhaft 12 A/dm₂, durchgeführt wird.A method according to claim 1, characterized in that the oxidation is carried out with a current density of 3-100 A / dm 2, preferably 6-25 A / dm 2 and advantageously 12 A / dm 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidation mit einer Durchlaufdauer im Bereich der Elektroden (20, 20a, 20b, 20c) von 0.5 bis 15, vorzugsweise 2 bis 7 sec, und insbesondere 3 bis 5 sec, durchgeführt wird.A method according to claim 1, characterized in that the oxidation is carried out with a cycle time in the region of the electrodes (20, 20a, 20b, 20c) of 0.5 to 15, preferably 2 to 7 sec, and in particular 3 to 5 sec. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Drehstrom eingesetzt wird, wobei drei Elektroden (20a, 20b, 20c) angeordnet werden und die mittlere Elektrode (20b) vorzugsweise mit gleichgerichtetem Strom gespeist wird.A method according to claim 1, characterized in that three-phase current is used, wherein three electrodes (20a, 20b, 20c) are arranged and the middle electrode (20b) is preferably fed with rectified current. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Metalle oder Metallegierungen Aluminium oder Aluminiumlegierungen angewendet werden.A method according to claim 1, characterized in that aluminum or aluminum alloys are used as metals or metal alloys.
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