EP3914755A1 - Oberflächenbehandlung von eloxiertem aluminium - Google Patents

Oberflächenbehandlung von eloxiertem aluminium

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Publication number
EP3914755A1
EP3914755A1 EP20701290.7A EP20701290A EP3914755A1 EP 3914755 A1 EP3914755 A1 EP 3914755A1 EP 20701290 A EP20701290 A EP 20701290A EP 3914755 A1 EP3914755 A1 EP 3914755A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
anodized aluminum
treatment agent
range
aluminum
amino group
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.)
Withdrawn
Application number
EP20701290.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Volk
Sebastian Etschel
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.)
Carl Freudenberg KG
Original Assignee
Carl Freudenberg KG
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 Carl Freudenberg KG filed Critical Carl Freudenberg KG
Publication of EP3914755A1 publication Critical patent/EP3914755A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02—Anodisation
    • C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
    • C25D11/18—After-treatment, e.g. pore-sealing
    • C25D11/24—Chemical after-treatment
    • C25D11/246—Chemical after-treatment for sealing layers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/08—Anti-corrosive paints
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02—Anodisation
    • C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
    • C25D11/18—After-treatment, e.g. pore-sealing
    • C25D11/24—Chemical after-treatment
    • C25D11/243—Chemical after-treatment using organic dyestuffs
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02—Anodisation
    • C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
    • C25D11/06—Anodisation of aluminium or alloys based thereon characterised by the electrolytes used
    • C25D11/08—Anodisation of aluminium or alloys based thereon characterised by the electrolytes used containing inorganic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02—Anodisation
    • C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
    • C25D11/06—Anodisation of aluminium or alloys based thereon characterised by the electrolytes used
    • C25D11/10—Anodisation of aluminium or alloys based thereon characterised by the electrolytes used containing organic acids

Definitions

  • the present invention relates to a method for surface treatment of anodized aluminum, an anodized treated by the method
  • Aluminum a treatment agent for the surface treatment of anodized aluminum and the use of the treatment agent.
  • Corrosion is a problem in the manufacture, processing and use of articles containing aluminum.
  • the aluminum parts In order to protect and mechanically stabilize aluminum surfaces, they are treated electrochemically by anodic oxidation, whereby the oxide layer naturally present on the aluminum metal is artificially reinforced or replaced (anodization). Before the actual anodizing, the aluminum parts can be pretreated, i.e. be degreased and pickled. The only thin natural oxide layer is then removed. Depending on
  • anodized layers are known in manufacturing conditions and aluminum alloys.
  • Technical anodized coatings are produced at room temperature and current densities of about 1 to 2 A / dm 2 , for example in a sulfuric acid, oxalic acid, phosphoric acid, acetic acid or boric acid electrolyte.
  • Surfaces anodized in this way are generally colorless and to a certain extent protect the aluminum against corrosion and scratching against untreated surfaces.
  • Hard anodized layers are produced with higher current densities than with conventional anodizing, such as around 2 - 5 A / dm 2 . Due to the high current levels required, the electrolyte must be cooled so that the components do not overheat. Sulfuric acid and are suitable as the electrolyte
  • Hard anodized layers are characterized by a particularly increased abrasion and scratch resistance compared to technical anodizing.
  • a third method is the gloss anodizing method.
  • the surface of the metal is made high-gloss before anodizing by treatment in special chemical or electrochemical gloss baths.
  • chemical shining e.g. the aluminum surface is pickled on an acid basis, whereby aluminum is removed.
  • Anodized layers have a porous structure, the pore diameter of which depends on the selected electrolyte and the process parameters. Dyes or other substances can optionally be stored in these pores.
  • Openings in the pores can be caused by compression in aqueous solution
  • Nickel hydroxide in the pore and fluoride reacts with the aluminum oxide of the anodized layer to aluminum fluoride.
  • a disadvantage of cold compression is the use of toxic compounds, such as nickel salts, which are also carcinogenic and allergenic.
  • Aluminum oxide layers cause the dye to diffuse out.
  • the known methods for cold compression require the use of heavy metal salts, such as nickel salts.
  • US 2005/0126427 describes a composition for the treatment of metal surfaces and a method for the deposition of metals or Metal alloys on plastic surfaces.
  • the composition contains an amino group-containing polymer, water and other surface-active
  • composition of US 2005/0126427 can include can be used to passivate aluminum surfaces.
  • Passivation method is only called phosphating, i.e. a phosphate layer is applied to the metal to be treated.
  • phosphating i.e. a phosphate layer is applied to the metal to be treated.
  • the passivation of aluminum surfaces by hot compression processes is not mentioned.
  • EP 0490 231 describes the use of polyethylene
  • Polyvinylamine derivatives as coating agents for carrier materials based on aluminum.
  • the carrier material is used for the production of offset printing plates.
  • the polyethyleneimine and polyvinylamine derivatives are located in the intermediate layer between the carrier material and a positive, negative or electrophotographic light-sensitive layer.
  • the photosensitive layer must then be removed from the support without leaving any residue.
  • Aluminum oxide layers can be colored to achieve a decorative effect.
  • adsorptive dyeing electrolytic dyeing
  • integral dyeing color anodizing
  • Oxide layer The higher the dye concentration in the solution, the more pronounced the dye storage in the pores of the oxide layer.
  • the electrolytic dyeing is carried out with AC voltage.
  • the electrolyte contains a coloring metal salt, e.g. tin (II) sulfate.
  • the duration of the Treatment depends on the desired depth of color.
  • the metal ions penetrate deep into the pores of the layer. The pores, some of which are filled with metal, now cause lightfast coloring due to absorption and scattering effects. Many different colors can be achieved.
  • the color of the oxidized aluminum surface in the interference staining process is not caused by embedded foreign ions, but by an interference within the
  • Aluminum oxide layers can still be improved.
  • the adsorbed dye binds electrostatically to the oxide surface.
  • the dye can easily be removed from undensified layers with water (bleeding out of the dye). For this reason, after the anodic oxide layer has been colored, it is subjected to hard work with water at temperatures in the range of 95-100 ° C.
  • the problem also arises here that insufficiently fixed dye can diffuse out of the anodized layer on the oxide surface.
  • the present invention has for its object to provide a method for surface treatment that fixes the dye in the anodized aluminum oxide layers in the anodized layer and thus prevents bleeding (diffusion) of the dye during the compaction.
  • Another object of the present invention is to provide an improved method for surface treatment, ie a process that can be carried out in just one immersion bath and / or requires less energy to hot compress the anodized surface.
  • the treatment agent is free of heavy metals, such as nickel, the treatment agent is free of fluorides,
  • the process is very suitable for fixing dyes on anodized aluminum surfaces
  • a first object of the invention is a method for
  • a treatment agent comprising an amino group-containing compound, with at least two amino groups comprising the steps of: i) bringing the surface of the anodized aluminum into contact with the treatment agent and ii) compacting the surface of the anodized aluminum treated in step i).
  • Another object of the invention is a treated anodized
  • Another object of the invention is an anodized aluminum which has been treated with the treatment agent used according to the invention.
  • Another object of the invention is the use of
  • Treatment agent according to the invention for the surface treatment of anodized aluminum for the surface treatment of anodized aluminum.
  • the method according to the invention is advantageously suitable for fixing the dye on anodized aluminum surfaces. Furthermore, with the method according to the invention, it is possible to carry out the treatment step and the compression step in only one immersion bath (one-pot method) or to lower the compression temperature in the compression step.
  • treatment step means contacting the surface of the anodized aluminum with the treatment agent.
  • anodizing stands for electrolytic oxidation of aluminum.
  • anodized aluminum is understood to mean aluminum whose surface has been treated electrochemically and has formed an oxide layer. In other words, it became one electrochemically generated oxide layer built up on the surface.
  • An anodization with direct current, in which the aluminum is switched as an anode, is also referred to as “anodization”. The anodization is carried out according to methods known to the person skilled in the art.
  • the aluminum Before anodizing, the aluminum can be subjected to a pretreatment of the surface. Suitable methods for pretreating the surface are selected from degreasing, pickling, polishing and combinations thereof. Methods for surface pretreatment are known to the person skilled in the art.
  • Anodizing is usually carried out using direct current (anodizing)
  • the anodizing is preferably carried out at a temperature of about 0 to 50 ° C., particularly preferably 15 to 45 ° C.
  • a DC voltage of 5 to 50 V, preferably 10 to 30 V, is suitable, for example.
  • the anodizing times are about 3 min / pm layer structure.
  • the oxide layer usually has a layer thickness in the range from about 2 pm to 50 pm, preferably from 3 pm to 20 pm.
  • anodized aluminum In the context of this invention, “anodized aluminum”, “anodized oxide layer of aluminum”, “aluminum oxide layer”, etc. are used interchangeably.
  • the anodized aluminum can be colored.
  • undyed anodized aluminum can be used for the surface treatment according to the invention.
  • step i) of the method according to the invention the surface of anodized aluminum is treated with a treatment agent
  • Compounds containing amino groups preferably have at least two amino groups.
  • the amino groups are selected from primary and secondary amino groups. Low molecular weight and polymeric compounds containing amino groups and mixtures thereof are suitable.
  • Low molecular weight compounds containing amino groups preferably have a molecular weight of 100 to 300 g / mol, preferably 100 to 200 g / mol.
  • Polymeric compounds containing amino groups preferably have a molecular weight of 301 to 10000 g / mol, preferably 350 to 4000 g / mol.
  • Suitable compounds are in principle linear, branched or cyclic amino group-containing compounds which have at least two primary
  • amino groups Compounds which have at least two are preferred have primary and a secondary amino group. In addition, these amino group-containing compounds can have tertiary amino groups and / or quaternary ammonium groups.
  • Compounds containing amino groups are preferably used which have at least three amino groups, preferably 3 to 100 amino groups.
  • the weight average molecular weight of the compounds containing amino groups used according to the invention is generally 100 to 10000 g / mol, preferably 100 to 4000 g / mol, in particular 100 to 3000 g / mol.
  • the polymeric amino group-containing compound can also be crosslinked, so that under certain circumstances it is no longer possible to indicate a molecular weight, although the polymer can be dispersed, emulsified or suspended in industrially customary solvents. The determination of the weight average
  • SEC / GPC Gel permeation chromatography
  • a conventional detector e.g. a concentration detector (conventional calibration) or several detectors (universal calibration and triple detection).
  • a light scatter detector for example an Agilent 1 100 differential refractometer with an Agilent 1 100 VWD UV photometer and a Wyatt Dawn EOS light scatter detector.
  • Protonation means that at least part of the
  • Protonatable groups of the polymeric amino group-containing compound preferably at least 20 mol%, preferably more than 50 mol%, particularly preferably more than 70 mol%, most preferably more than 90 mol% is protonated, so that a total cationic charge of polymers
  • Amino group-containing compound results.
  • mineral acids are suitable for protonation,
  • Water-soluble acids are particularly suitable for protonation.
  • Suitable mineral acids are e.g. Hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, phosphorous acid, and sulfurous acid, boric acid.
  • Suitable monocarboxylic acids are e.g.
  • Suitable dicarboxylic acids are e.g. Oxalic acid, citric acid, lactic acid, tartaric acid.
  • the polymeric compounds containing amino groups preferably have a charge density of at least 1 meq / g (pH 2), preferably in the range from 1.5 meq / g to 35 meq / g (pH 2), preferably 5 to 30 ( pH 2).
  • the compound containing amino groups preferably has a charge density of at least 1 meq / g (pH 2), preferably in the range from 1.5 meq / g to 35 meq / g (pH 2), preferably 5 to 30 (pH Value 2).
  • the charge density can be determined by titration with oppositely charged compounds, by measuring the electrophoretic mobility and determining the zeta potential by dynamic light scattering.
  • the compound containing amino groups is preferably selected from low molecular weight polyamines, polyalkyleneimines, polyvinylamines,
  • polyalkyleneimines are poly (C 1 -C 4 -alkylene) imines, particularly preferably polyethyleneimines. They preferably have at least two alkyl units and three amino groups.
  • Suitable polyalkyleneimines are polymers containing an N atom
  • a suitable embodiment is linear polyalkyleneimines which have only secondary amino groups in the interior of the polymer chain.
  • Another suitable embodiment are branched polyalkyleneimines which have secondary and tertiary amino groups in the interior of the polymer.
  • the ratio of primary to secondary amino groups in the polyalkyleneimine is preferably max. 2nd
  • Low molecular weight polyamines and polyethyleneimines are preferred.
  • the compound containing amino groups is particularly preferably selected from diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine,
  • Pentaethylene hexamine ethylene propylene triamine, trisaminopropylamine and higher polyethyleneimines.
  • the amino group-containing compound is selected from diethylene triamine, triethylene tetramine and tetraethylene pentamine.
  • the amino group-containing compound is selected from polyethyleneimines.
  • the polyethyleneimines preferably have the following repeating units (1.1), (I.2) and (I.3):
  • x represents 1 to 250, preferably 1 to 100, in particular 1 to 70,
  • y represents 0 to 250, preferably 0 to 100, in particular 0 to 70;
  • z for 2 to 300, preferably 2 to 200, in particular 2 to 100.
  • Suitable polyethyleneimines can either by ring opening
  • Polyethyleneimines which have been prepared by a cationically initiated polymerization of ethyleneimine are preferably used. These have in particular a branched structure with a proportion of primary and tertiary amino groups of approximately 30% each and a proportion of secondary amino groups of approximately 40%.
  • Preferred compounds containing amino groups are linear polyethyleneimines or low molecular weight polyamines. Linear polyethyleneimines or low molecular weight polyamines with the aforementioned are preferred
  • Preferred polyethyleneimines are commercially available, for example, under the names Lupasol® G20, Lupasol® FG, Lupasol® G35 from BASF SE.
  • Suitable polyvinylamines are known products which are obtained by homo- or copolymerization of N-vinylformamide and subsequent partial or complete hydrolysis. Suitable processes for the production of polyvinylamine are e.g. B. in EP-A 216 387, DE-A 38 42 820, DE-A 195 266 26, DE-A 195 159 43 disclosed.
  • the proportion of vinylamine repeat units is generally from 0.5 to 100%, preferably from 50 to 100%.
  • Monomers containing acid groups are e.g. selected from maleic acid, maleic anhydride, acrylic acid, methacrylic acid, ethacrylic acid, a-chloroacrylic acid, crotonic acid, maleic acid, itaconic acid, citraconic acid, mesaconic acid, glutaconic acid, aconitic acid, fumaric acid and mixtures thereof.
  • the monomers containing acid groups are preferably selected from maleic acid, maleic anhydride, acrylic acid, methacrylic acid and
  • Preferred amino group-modified polycarboxylic acids are the reaction products of styrene-maleic anhydride copolymers with diamines.
  • polylysine in the sense of the invention
  • polymers denotes cross-linked and uncross-linked polymers (or oligomers) of lysine. They contain the amino acid lysine copolymerized, which contains two amino groups, one on the a-carbon atom and one on the e-carbon atom.
  • Polylysines preferably have a weight-average molecular weight of 146 to 10,000 g / mol. Polylysine with average molecular weights of 146 to 5000 g / mol, particularly preferably from 146 to 3000 g / mol, is preferably used.
  • the amino groups of the lysine units can be linked via the alpha and / or epsilon position.
  • the polymer chains can be crosslinked by lysine by reacting both amino groups of a lysine unit, the second amino group being condensed with a further polylysine chain.
  • Cross-links of this type can take place depending on the reaction conditions during the production of the polylysine.
  • Polylysine is known and can e.g. by the method described in JP 97-33122 or EP-A 256 423. In a special embodiment of the present invention, uncrosslinked polylysine is used.
  • polylysine derivative denotes crosslinked and uncrosslinked copolymers or cooligomers of lysine with other monomers which are capable of reacting with lysine.
  • the further monomers are preferably selected from mono-, di- and polyamines, mono-, di- and polycarboxylic acids, the esters, amides, halides and anhydrides of the mono-, di- and
  • Polycarboxylic acids mono-, di- and polyisocyanates, alkyldiketenes, lactones, lactams, amino acids and mixtures thereof.
  • Such derivatives are e.g. in US6111057 and US6034204.
  • the amino acids are e.g. in US6111057 and US6034204.
  • Polylysine derivatives have a weight average molecular weight of 146 to 10,000 g / mol. Polylysine derivatives with average molecular weights of 146 to 5000 g / mol, particularly preferably from 146 to 3000 g / mol, are preferably used. In the case of the polylysine derivatives, the lysine units contained can be
  • Amino groups can be linked in the alpha and / or epsilon position.
  • Polymer chains can be crosslinked by lysine and / or by the additionally contained monomers, particularly in the case of higher molecular weight polylylene derivatives, by reacting both amino groups of the lysine in the case of crosslinking via a lysine unit, and / or in the case of crosslinking via an additionally contained monomer unit, the second functional group of the monomer reacts with a further chain of a polylysine derivative.
  • Cross-links of this type can take place depending on the reaction conditions during the preparation of the polylysine derivative.
  • uncrosslinked polylysine derivatives are used.
  • Suitable polylysines and polylysine derivatives can also be alkoxylated (see WO00 / 71601) and optionally crosslinked (see WO 00/71600).
  • Suitable amine-terminated polyether polyols are the reaction products of at least one polyol with at least one C2-Ci8 alkylene oxide to form an alkoxylated polyol and amination of the alkoxylated polyol with ammonia.
  • Suitable end group-modified polyamines are polyether-terminated polyamines, polyamines modified with Ci-Cie-alkyl or polyethylene
  • the treatment agent used in the process according to the invention comprises low molecular weight polyamine, polyethyleneimine, polyvinylamine and their as an amino group-containing compound
  • the treatment agent particularly preferably contains
  • Amino group-containing compound exclusively polyethyleneimine
  • the treatment agent contains an amino group-containing compound
  • the pH of the treatment agent is in the range from 5.5 to 8.0, preferably 5.8 to 7.0.
  • the pH of the treatment agent is less than 5.5, the pH can be adjusted to the preferred pH range using a suitable base.
  • the pH of the treatment agent is greater than 8.0, the pH can be adjusted to the preferred pH range using a suitable acid.
  • Suitable acids and bases are known to the person skilled in the art.
  • the treatment agent has a concentration of the amino group-containing compound in the range from 0.022 to 2.5 g / L, preferably from 0.05 to 1.0 g / L.
  • the treatment agent comprises a) 0.001% by weight to 0.5% by weight, preferably 0.002% by weight to 0.1% by weight
  • Suitable buffers are ammonium acetate, or alkali and alkaline earth acetates. Common buffer systems are known to the person skilled in the art. Suitable additives are selected from biocides, scale inhibitors,
  • Solvents Solvents, electrolytes, pH regulators, antistatic agents, complexing agents, UV absorbers and mixtures thereof.
  • the biocides used are preferably free of formaldehyde.
  • Suitable deposit preventers are e.g. Phosphonates or carboxylates in low molecular weight and polymer form.
  • step i) of the method according to the invention is preferably carried out by completely wetting the entire surface with the treatment agent.
  • the surface of the anodized is preferred
  • Aluminum in contact with the treatment agent by immersing the anodized aluminum in an immersion bath containing the treatment agent as defined above.
  • the contact time (diving time) is at least 0.2 min, preferably 1 to 5 min.
  • the maximum contact time is generally not critical and is preferably at most 60 minutes.
  • the temperature of the treatment agent in step i) is preferably in the range from 15 ° C. to 50 ° C., preferably from 20 ° C. to 35 ° C.
  • the anodized aluminum used in step i) is undyed.
  • the anodized aluminum was colored before the surface treatment in step i). That was preferred anodized aluminum adsorptively, electrolytically or colored by interference coloring.
  • the surface of an adsorptively colored anodized aluminum is brought into contact with the treatment agent in step i).
  • the anodized aluminum is colored by the process known to those skilled in the art.
  • an organic dye is introduced into the openings in the pores of the oxide layer, and this remains adsorbed in the surface region of the surface.
  • a wide range of colors with great uniformity and reproducibility can be obtained by the process mentioned.
  • the coloring can further by the so-called color anodization
  • Aluminum oxide layer back Here, special aluminum alloys are mostly anodized and colored using direct voltages up to 150 V in only one process step, suitable organic acids, e.g. Maleic acid, oxalic acid, sulfosalicylic acid or sulfophthalic acid can be used. However, for cost reasons (high power consumption, complex cooling devices), the integral method is used less and less in practice.
  • suitable organic acids e.g. Maleic acid, oxalic acid, sulfosalicylic acid or sulfophthalic acid.
  • the integral method is used less and less in practice.
  • Process step first produces a colorless transparent oxide layer, their coloring then in a second process step - in
  • the anodized aluminum is preferably colored by electrolytic or adsorptive coloring, or a combination of these
  • the anodized aluminum with the as yet uncompressed anodic oxide layer is immersed in an aqueous dye bath with dissolved organic dyes.
  • step i) of the process according to the invention preference is given to using an anodized aluminum which has previously been colored by adsorption.
  • the anodized aluminum was colored with an organic anionic dye.
  • Suitable organic anionic dyes are selected from mono-, bis-, polyazo dyes, metal complex azo dyes phthalocyanine dyes, quinophthalone dyes, azine dyes, xanthene dyes, nitro,
  • Nitroso dyes di-, triphenylmethane dyes, indigoid dyes,
  • Methine dyes anthraquinone dyes, their alkaline earth metal salts and their mixtures. Suitable dyes are commercially available, for example, from Okuno or Omya.
  • step ii) the surface of the aluminum treated in step i) is compacted.
  • the compression can be carried out according to methods known in the art, e.g. B. as in US 3,257,244, US 6,447,665 and US 6,059,897
  • step ii) is preferably carried out at a temperature in the range from 70 to 100 ° C., preferably 75 to 96 ° C.
  • the surface of the aluminum treated in step i) is heat-compacted in step ii).
  • the hot compression takes place at a temperature preferably in the range from 70 to 100 ° C., particularly preferably from 96 to 100 ° C.
  • step ii) the surface of the aluminum treated in step i) is compacted at medium temperature.
  • Medium temperature compression takes place at a temperature preferably in the range from 70 to 100 ° C., particularly preferably from 75 to 96 ° C.
  • the compression time is at least 1 min / pm, preferably 3 min / pm.
  • the maximum compression time is generally not critical and is preferably at most 5 min / pm.
  • step ii) is preferably carried out in an aqueous solution.
  • suitable aqueous solutions can contain at least one additive which is soluble under the treatment conditions.
  • Suitable additives are buffers such as e.g. Acetates, aluminum hydroxide,
  • Step i) and step ii) are carried out in at least one immersion bath.
  • step i) and step ii) are carried out in two separate immersion baths.
  • step i) is carried out as described above.
  • step ii) is carried out as described above.
  • the temperature in the immersion bath 1 is preferably in the range from 15 to 40 ° C., particularly preferably from 20 to 35 ° C.
  • the temperature in the immersion bath 2 is preferably in the range from 70 to 100 ° C., particularly preferably from 96 to 100 ° C.
  • the anodized aluminum is preferably adsorptive, electrolytic or by prior to the surface treatment in step i) in embodiment A.
  • Interference staining in particular the aluminum is adsorptively colored, as described above.
  • step i) and step ii) are carried out in a single immersion bath.
  • the temperature is preferably in the range from 70 to 100 ° C., particularly preferably from 75 to 96 ° C.
  • step i) and step ii) are carried out in two separate immersion baths.
  • both immersion baths contain at least one compound containing amino groups, as previously defined.
  • the temperature in the immersion bath 1 is preferably in the range from 15 to 45 ° C., particularly preferably from 20 to 35 ° C.
  • the temperature in the immersion bath 2 is preferably in the range from 70 to 100 ° C., particularly preferably from 75 to 96 ° C.
  • Another object of the invention is an anodized aluminum treated by the method according to the invention.
  • Another object of the invention is an anodized aluminum which has been treated with a treatment agent as described above.
  • Another object of the invention is the use of
  • Treatment agent as described above for the surface treatment of anodized aluminum.
  • L1 a1 b1 are the values immediately after dyeing
  • L2 a2 b2 are the values at the end of the aftertreatment
  • the anodized layer was compacted (step ii).
  • the anodized layer was compacted in a separate immersion bath.
  • the aluminum treated in immersion bath 1 was then immersed in a second immersion bath 2.
  • the immersion baths 1 and 2 are applied directly after coloring the anodized layer.
  • the surface of the anodized aluminum was compacted in immersion bath 2, which contained 1 g / L Lupasol G20 (polyethyleneimine with a molar mass of 1300 g / mol, 50% in water) at a temperature ⁇ 96 ° C.
  • immersion bath 2 contained 1 g / L Lupasol G20 (polyethyleneimine with a molar mass of 1300 g / mol, 50% in water) at a temperature ⁇ 96 ° C.
  • Treatment time was 3 min / pm anodized layer.
  • test panel A and B were compared.
  • the values of test sheet A were determined directly after the coloring.
  • Test plate B was based on a treatment according to the invention with the polyethyleneimine
  • Immersion solution Immersion bath 1
  • a dilution compaction Immersion bath 2
  • the stabilizing effect of the polymer on the color tone can already be seen with the naked eye.
  • the panels were subjected to the paint drop test to check the quality of the compression.
  • Test plate A _ Immediately after dyeing (before compression), the ink drop can hardly be removed, which is why this plate was rated the worst and has a DE value of 0.
  • Test panel B _ the panel is rated very well because the paint drop can be removed without residue and has a DE value of 8.93.
  • Figure 3 demonstrates the use of polyethyleneimine for compaction (immersion bath 2 with the addition of polyethyleneimine).
  • the established dilatation process shows a significant deterioration in the removal test at compression temperatures below 90 ° C (which is manifested by a higher removal on the Y-axis at falling temperatures). If polyethyleneimine is added as an additive during the compression process, lower removal rates are achieved at the same time as lower temperatures (circle) compared to the established process.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung von eloxiertem Aluminium, ein nach dem Verfahren behandeltes eloxiertes Aluminium, ein Behandlungsmittel zur Oberflächenbehandlung von eloxiertem Aluminium und die Verwendung des Behandlungsmittels.

Description

Oberflächenbehandlung von eloxiertem Aluminium
Beschreibung
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung von eloxiertem Aluminium, ein nach dem Verfahren behandeltes eloxiertes
Aluminium, ein Behandlungsmittel zur Oberflächenbehandlung von eloxiertem Aluminium und die Verwendung des Behandlungsmittels.
STAND DER TECHNIK
Korrosion stellt ein Problem bei der Herstellung, Verarbeitung und Verwendung von Gegenständen dar, die Aluminium enthalten.
Um Aluminiumoberflächen zu schützen und mechanisch zu stabilisieren, werden diese elektrochemisch durch anodische Oxidation behandelt, wobei die auf dem Aluminiummetall natürlich vorhandene Oxidschicht künstlich verstärkt oder ersetzt wird (Eloxierung). Vor dem eigentlichen Eloxieren können die Aluminiumteile vorbehandelt, d.h. entfettet und gebeizt werden. Dabei wird dann auch die nur dünne natürliche Oxidschicht entfernt. Je nach
Herstellungsbedingungen und Aluminiumlegierungen sind verschiedene Arten von Eloxalschichten bekannt. Technische Eloxalschichten werden bei Raumtemperatur und Stromdichten von etwa 1 bis 2 A/dm2 hergestellt, wobei z.B. in einem Schwefelsäure-, Oxalsäure-, Phosphorsäure, Essigsäure-, oder Borsäureelektrolyten gearbeitet wird. So eloxierte Oberflächen sind in der Regel farblos und schützen gegenüber nicht behandelten Oberflächen das Aluminium in gewissem Maße gegen Korrosion und Verkratzen.
Harteloxalschichten werden mit höheren Stromdichten als beim herkömmlichen Eloxieren, wie z.B. von etwa 2 - 5 A/dm2, erzeugt. Aufgrund der hohen erforderlichen Stromstärken muss der Elektrolyt gekühlt werden, damit die Bauteile nicht überhitzen. Als Elektrolyt eignen sich Schwefelsäure und
Schwefelsäure-haltige Säuregemische. Harteloxalschichten zeichnen sich gegenüber dem technischen Eloxal durch eine besonders erhöhte Abrieb- und Kratzfestigkeit aus.
Ein drittes Verfahren ist das Glanzeloxalverfahren. Bei diesem Verfahren wird die Oberfläche des Metalls vor dem Eloxieren durch eine Behandlung in speziellen chemischen oder elektrochemischen Glanzbädern hochglänzend gemacht. Beim chemischen Glänzen wird z.B. die Aluminiumoberfläche auf saurer Basis gebeizt, wobei ein Aluminiumabtrag stattfindet.
Eloxalschichten besitzen eine porige Struktur, deren Porendurchmesser vom gewählten Elektrolyten und den Prozessparametern abhängt. In diese Poren können optional Farbstoffe oder andere Stoffe eingelagert werden. Die
Öffnungen der Poren können durch Verdichten in wässriger Lösung
(Heißverdichten oder Kaltverdichten) verschlossen werden, um so eingelagerte Farbstoffe zu binden und/oder die Einlagerung von korrosionsfördernden Stoffen zu unterbinden. Das Heißverdichten wird durch Behandlung mit Wasser bei Temperaturen von 95 - 100 °C durchgeführt und ist somit mit einem hohen Energieverbrauch verbunden. Hierbei bildet sich Aluminiumoxidhydrat
(Boehmit) in der Pore. Beim Kaltverdichten kann zwar der Verschluss der Poren bei geringerer Temperatur von ca. 30 °C durchgeführt werden, und zeigt damit eine verbesserte Energieeffizienz zum Heißverdichten. Hier erfolgt die
Behandlung in der Regel mit Nickel-, Cobalt- oder Chromverbindungen. So lagert sich z.B. bei der Kaltverdichtung mit Nickel- und Fluoridsalzen
Nickelhydroxid in die Pore ein und Fluorid reagiert mit dem Aluminiumoxid der Eloxalschicht zu Aluminiumfluorid. Nachteilig am Kaltverdichten ist der Einsatz von toxischen Verbindungen, wie Nickelsalzen, die zudem auch krebserregend und allergieauslösend sind.
Durch das Eloxieren mit anschließender Verdichtung wird die
Korrosionsbeständigkeit gegenüber dem blanken Aluminium zwar verbessert. Das Verfahren ist jedoch in verschiedenen Aspekten noch
verbesserungsbedürftig. So ist der Energieaufwand bei der konventionellen Heißverdichtung durch die hohen Behandlungstemperaturen sehr hoch. Zudem kann die konventionelle Heißverdichtung bei eingefärbten
Aluminiumoxidschichten zu einem Ausdiffundieren des Farbstoffs führen. Die bekannten Verfahren zur Kaltverdichtung erfordern, wie erwähnt, den Einsatz von Schwermetallsalzen, wie Nickelsalze. Außerdem ist aus dem Stand der Technik nicht bekannt, die anschießende Versiegelung der Oberfläche anodisch erzeugter Oxidschichten des Aluminiums durch Verdichten in einem Tauchbad durchzuführen, um so mit weniger Equipment und energieeffizient eine Oberflächenbehandlung des Aluminiums durchzuführen.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Lösungen bekannt, die
Korrosionsbeständigkeit von Metalloberflächen zu optimieren.
US 2005/0126427 beschreibt eine Zusammensetzung zur Behandlung von Metalloberflächen sowie ein Verfahren zur Abscheidung von Metallen oder Metalllegierungen auf Kunststoffoberflächen. Die Zusammensetzung enthält ein aminogruppenhaltiges Polymer, Wasser und weitere oberflächenaktive
Verbindungen. Die Zusammensetzung der US 2005/0126427 kann u.a. zur Passivierung von Aluminiumoberflächen eingesetzt werden. Als
Passivierungsmethode wird nur die Phosphatierung genannt, d.h. auf das zu behandelte Metall wird eine Phosphatschicht aufgebracht. Die Passivierung von Aluminiumoberflächen durch Heißverdichtungsverfahren ist nicht erwähnt.
EP 0490 231 beschreibt die Verwendung von Polyethyleninmin- und
Polyvinylaminderivaten als Beschichtungsmittel für Trägermaterialen auf Basis von Aluminium. Das Trägermaterial wird zur Herstellung von Offsettdruckplatten verwendet. Die Polyethylenimin- und Polyvinylaminderivate befinden sich in der Zwischenschicht zwischen Trägermaterial und einer positiv, negativ oder elektrophotographisch arbeitenden lichtempfindlichen Schicht. Die
lichtempfindliche Schicht muss anschließend rückstandsfrei vom Träger entfernt werden.
Zur Erzielung dekorativer Wirkung können Aluminiumoxidschichten eingefärbt werden. Im Allgemeinen wird zwischen adsorptivem Färben, elektrolytischem Färben und Integralfärbung (Farbanodisierung) unterschieden.
Beim adsorptiven Färben mit organischen Farbstoffen werden die
Aluminiumoberflächen nach dem Eloxieren in eine Farbstofflösung getaucht. Dabei lagern sich die Farbstoffmoleküle vorwiegend in den oberen Bereichen der Poren der Eloxal-Schicht an und gehen Wechselwirkungen mit der
Oxidschicht ein. Je höher die Farbstoffkonzentration in der Lösung, desto ausgeprägter die Farbstoffeinlagerung in die Poren der Oxidschicht.
Das elektrolytische Färben wird mit Wechselspannung durchgeführt. Der Elektrolyt enthält ein färbendes Metallsalz, z B. Zinn(ll)-sulfat. Die Dauer der Behandlung hängt von der erwünschten Farbtiefe ab. Die Metallionen dringen tief in die Poren der Schicht ein. Die so zum Teil mit Metall gefüllten Poren verursachen nun durch Aufnahme- und Streueffekte eine lichtechte Färbung. Viele unterschiedliche Farbtöne sind erzielbar.
Im Gegensatz zu dem oben genannten Färbeverfahren wird die Farbe der oxidierten Aluminiumoberfläche beim Interferenzfärbeverfahren nicht durch eingelagerte Fremdionen, sondern durch eine Interferenz innerhalb der
Aluminiumoxidschicht erzeugt. Je nach Schichtdicke der Oxidschicht und der damit verbundenen Lichtauslöschung können unterschiedliche Farben (z. B. Blau, Grün, Grau oder Rot) reproduzierbar dargestellt werden.
Die Fixierung und Stabilisierung gefärbter anodisch erzeugter
Aluminiumoxidschichten ist noch verbesserungswürdig. So ist z.B. bekannt, dass beim adsorptiven Färben der adsorbierte Farbstoff elektrostatisch an die Oxidoberfläche bindet. Aus unverdichteten Schichten kann der Farbstoff leicht mit Wasser entfernt werden (Ausbluten des Farbstoffs). Deshalb wird nach dem Einfärben der anodisch erzeugten Oxidschicht diese einer Fleißverdichtung mit Wasser bei Temperaturen im Bereich von 95 - 100 °C unterzogen. Aber auch dabei tritt das Problem auf, dass an der Oxidoberfläche unzureichend fixierter Farbstoff aus der Eloxalschicht ausdiffundieren kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung bereitzustellen, dass bei gefärbten anodisch erzeugten Aluminiumoxidschichten den Farbstoff in der Eloxalschicht fixiert und somit ein Ausbluten (Ausdiffundieren) des Farbstoffes während des Fleißverdichtens verhindert.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin ein darüber hinaus verbessertes Verfahren zur Oberflächenbehandlung bereitzustellen, d.h. ein Verfahren, dass in nur einem Tauchbad durchgeführt werden kann und/oder weniger Energie zum Heißverdichten der eloxierten Oberfläche benötigt.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass diese Aufgabe durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Oberflächenbehandlung von eloxiertem Aluminium mit einem speziellen Behandlungsmittel, das Behandlungsmittel und dessen Verwendung gelöst wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren und das darin eingesetzte Behandlungsmittel hat folgende Vorteile: das Behandlungsmittel ist frei von Schwermetallen, wie Nickel, das Behandlungsmittel ist frei von Fluoriden,
das Verfahren eignet sich sehr gut zur Fixierung von Farbstoffen auf eloxierten Aluminiumoberflächen,
es ist ein Eintopfverfahren möglich (ein Tauchbad, weniger Aufwand), das Verfahren eignet sich zur Mitteltemperaturverdichtung bei deutlich unterhalb von 100°C (Energieeinsparung).
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein erster Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur
Oberflächenbehandlung von eloxiertem Aluminium mit einem
Behandlungsmittel umfassend eine Aminogruppen-haltige Verbindung, mit wenigstens zwei Aminogruppen, umfassend die Schritte: i) in Kontakt bringen der Oberfläche des eloxierten Aluminiums mit dem Behandlungsmittel und ii) Verdichten der in Schritt i) behandelten Oberfläche des eloxierten Aluminiums.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein behandeltes eloxiertes
Aluminium, hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein eloxiertes Aluminium, das mit dem erfindungsgemäß eingesetzten Behandlungsmittel behandelt wurde.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung des
erfindungsgemäßen Behandlungsmittels zur Oberflächenbehandlung von eloxiertem Aluminium.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich in vorteilhafter Weise zur Fixierung des Farbstoffes auf eloxierten Aluminiumoberflächen. Des Weiteren ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich den Behandlungsschritt und den Verdichtungsschritt in nur einem Tauchbad (Eintopfverfahren) durchzuführen oder die Verdichtungstemperatur im Verdichtungsschritt zu senken.
Im Rahmen der Erfindung wird unter "Behandlungsschritt" in Kontakt bringen der Oberfläche des eloxierten Aluminiums mit dem Behandlungsmittel verstanden.
Der Begriff "Eloxal" steht für elektrolytische Oxidation von Aluminium. Im Rahmen der Erfindung wird unter "eloxiertem Aluminium" ein Aluminium verstanden, dessen Oberfläche elektrochemisch behandelt wurde und eine Oxidschicht ausgebildet hat. Mit anderen Worten, es wurde eine elektrochemisch erzeugte Oxidschicht auf der Oberfläche aufgebaut. Eine Eloxierung mit Gleichstrom, bei der das Aluminium als Anode geschaltet wird, wird auch als 'Anodisierung" bezeichnet. Die Eloxierung erfolgt gemäß dem Fachmann bekannten Verfahren.
Vor dem Eloxieren kann das Aluminium einer Vorbehandlung der Oberfläche unterzogen werden. Geeignete Verfahren zur Vorbehandlung der Oberfläche sind ausgewählt unter Entfetten, Beizen, Glänzen und Kombinationen davon. Verfahren zur Oberflächenvorbehandlung sind dem Fachmann bekannt.
Das Eloxieren wird üblicherweise mittels Gleichstrom (Anodisieren)
durchgeführt, wobei auch Wechselstromverfahren bekannt sind. Als Elektrolyt werden häufig Schwefelsäure oder Schwefelsäure-haltige Säuregemische oder davon verschiedene Säuren, wie Oxalsäure, Phosphorsäure, Weinsäure oder Borsäure eingesetzt. Die Eloxierung erfolgt vorzugsweise bei einer Temperatur von etwa 0 bis 50°C, besonders bevorzugt 15 bis 45 °C. Geeignet ist beispielweise eine Gleichspannung von 5 bis 50 V, vorzugsweise 10 bis 30 V. Die Eloxierzeiten betragen etwa 3 min/pm Schichtaufbau. Die erhaltene
Oxidschicht weist üblicherweise eine Schichtdicke im Bereich von etwa 2 pm bis 50 pm, bevorzugt von 3 pm bis 20 pm auf.
Im Rahmen dieser Erfindung werden "eloxiertes Aluminium", "anodisch erzeugte Oxidschicht des Aluminiums", "Aluminiumoxidschicht", etc. synonym verwendet.
Im Anschluss an das Eloxieren und vor dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Oberflächenbehandlung kann das eloxierte Aluminium eingefärbt werden. Alternativ kann ungefärbtes eloxiertes Aluminium zur erfindungsgemäßen Oberflächenbehandlung eingesetzt werden. Im Rahmen der Erfindung wird unter "Verdichten" ein Behandeln der
elektrochemisch erzeugten Oxidschicht verstanden, um die Öffnungen der Poren zu verschließen. Es wird unterschieden zwischen Heißverdichten, das in heißem Wasser üblicherweise bei 96-100 °C durchgeführt wird, und
Mitteltemperaturverdichtung, das ebenfalls in heißem Wasser üblicherweise bei Temperaturen von 70-<95 °C durchgeführt wird.
Verdichtungsverfahren sind in US 3,257,244, US 6,447,665 und US 6,059,897 bekannt. Auf diese Dokumente wird in vollem Umfang Bezug genommen.
Schritt i)
Im Schritt i) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Oberfläche von eloxiertem Aluminium mit einem Behandlungsmittel umfassend eine
Aminogruppen-haltige Verbindung in Kontakt gebracht.
Aminogruppen-haltige Verbindung weisen vorzugsweise wenigstens zwei Aminogruppen auf. Die Aminogruppen sind ausgewählt unter primären und sekundären Aminogruppen. Geeignet sind niedermolekulare und polymere Aminogruppen-haltige Verbindungen und deren Mischungen.
Vorzugsweise haben niedermolekularen Aminogruppen-haltigen Verbindungen ein Molekulargewicht von 100 bis 300 g/mol, bevorzugt 100 bis 200 g/mol.
Vorzugsweise haben polymere Aminogruppen-haltigen Verbindungen ein Molekulargewicht von 301 bis 10000 g/mol, bevorzugt 350 bis 4000 g/mol.
Geeignete Verbindungen sind im Prinzip lineare, verzweigte oder zyklische Aminogruppen-haltige Verbindungen, die mindestens zwei primäre
Aminogruppen aufweisen. Bevorzugt sind Verbindungen, die mindestens zwei primäre und eine sekundäre Aminogruppe aufweisen. Zusätzlich können diese Aminogruppen-haltige Verbindungen tertiäre Aminogruppen und/oder quartäre Ammoniumgruppen aufweisen.
Vorzugsweise werden Aminogruppen-haltige Verbindungen eingesetzt, die mindestens drei Aminogruppen, bevorzugt 3 bis100 Aminogruppen, aufweisen. Das Gewichtsmittel des Molekulargewichts der erfindungsgemäß eingesetzten Aminogruppen-haltigen Verbindungen beträgt im allgemeinen 100 bis 10000 g/mol, bevorzugt 100 bis 4000 g/mol, insbesondere 100 bis 3000 g/mol. Die polymere Aminogruppen-haltige Verbindung kann auch vernetzt sein, so dass sich unter Umständen kein Molekulargewicht mehr angeben lässt, obwohl das Polymer in technisch üblichen Lösungsmitteln dispergiert, emulgiert oder suspendiert werden kann. Die Bestimmung des gewichtsmittleren
Molekulargewichts ist dem Fachmann geläufig und erfolgt beispielsweise nach der Methode der Größenausschlusschromatographie bzw.
Gelpermeationschromatographie (SEC/GPC) mittels eines üblichen Detektors, z.B. eines Konzentrationsdetektors (konventionelle Kalibrierung) oder mehrerer Detektoren (universelle Kalibrierung und Dreifachdetektion). Geeignet ist beispielsweise der Einsatz eines Lichtstreudetektors, beispielsweise eines Differentialrefraktometers Agilent 1 100 mit UV-Photometer Agilent 1 100 VWD und eines Lichtstreudetektors Wyatt Dawn EOS.
In einer bevorzugten Ausführungsform liegt die Aminogruppen-haltige
Verbindung im Behandlungsmittel vollständig oder teilweise protoniert vor. Unter Protonierung ist zu verstehen, dass mindestens ein Teil der
protonierbaren Gruppen der polymeren Aminogruppen-haltigen Verbindung, bevorzugt wenigstens 20 Mol-%, bevorzugt mehr als 50 Mol-%, besonders bevorzugt mehr als 70 Mol-%, am meisten bevorzugt mehr als 90 Mol-% protoniert wird, so dass eine kationische Gesamtladung der polymeren
Aminogruppen-haltigen Verbindung resultiert. Zur Protonierung eignen sich beispielsweise Mineralsäuren,
Monocarbonsäuren, Dicarbonsäuren und mehrfunktionelle Carbonsäuren sowie alle anderen protonenabgebenden Verbindungen und Substanzen, die in der Lage sind, das entsprechende Stickstoffatom zu protonieren. Insbesondere eignen sich wasserlösliche Säuren zur Protonierung. Geeignete Mineralsäuren sind z.B. Salzsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure, phosphorige Säure, und schweflige Säure, Borsäure. Geeignete Monocarbonsäuren sind z.B.
Ameisensäure und Essigsäure. Geeignete Dicarbonsäuren sind z.B. Oxalsäure, Zitronensäure, Milchsäure, Weinsäure.
Vorzugsweise weisen die polymeren Aminogruppen-haltigen Verbindungen eine Ladungsdichte von mindestens 1 meq/g (pH-Wert 2), bevorzugt im Bereich von 1 ,5 meq/g bis 35 meq/g (pH-Wert 2), bevorzugt 5 bis 30 (pH-Wert 2) auf.
Vorzugsweise weist die Aminogruppen-haltige Verbindung eine Ladungsdichte von mindestens 1 meq/g (pH-Wert 2), bevorzugt im Bereich von 1 ,5 meq/g bis 35 meq/g (pH-Wert 2), bevorzugt 5 bis 30 (pH-Wert 2) auf.
Die Ladungsdichte kann bestimmt werden durch Titration mit gegensätzlich geladenen Verbindungen, durch Messung der elektrophoretischen Mobilität und Bestimmung des Zetapotentials durch dynamische Lichtstreuung.
Bevorzugt ist die Aminogruppen-haltige Verbindung ausgewählt unter niedermolekularen Polyaminen, Polyalkyleniminen, Polyvinylaminen,
aminogruppenmodifizierten Polycarbonsäuren, Polylysinen, Amin-terminierten Polyetherpolyolen, Endgruppen modifizierte Polyamine und deren
Copolymeren, Derivaten und Mischungen. Bevorzugte Polyalkylenimine sind Poly(Ci-C4-alkylen)imine, besonders bevorzugt Polyethylenimine. Die weisen vorzugsweise mindestens zwei Alkyleinheiten und drei Aminogruppen auf.
Geeignete Polyalkylenimine sind Polymere mit einem N-Atom-haltigen
Rückgrat, das an den terminalen Kettenenden primäre Aminogruppen und im Inneren der Polymerkette sekundäre und/oder tertiäre Aminogruppen aufweist. Eine geeignete Ausführungsform sind lineare Polyalkylenimine, die im Inneren der Polymerkette lediglich sekundäre Aminogruppen aufweisen. Eine weitere geeignete Ausführungsform sind verzweigte Polyalkylenimine, die im Inneren der Polymer sekundäre und tertiäre Aminogruppen aufweisen.
Das Verhältnis von primären zu sekundären Aminogruppen im Polyalkylenimin liegt vorzugsweise bei max. 2.
Bevorzugt sind niedermolekulare Polyamine und Polyethylenimine.
Besonders bevorzugt ist die Aminogruppen-haltige Verbindung ausgewählt unter Diethylentriamin, Triethylentetramin, Tetraethylenpentamin,
Pentaethylenhexamin, Ethylenpropylentriamin, Trisaminopropylamin und höheren Polyethyleniminen.
In einer speziellen Ausführungsform ist die Aminogruppen-haltige Verbindung ausgewählt unter Diethylentriamin, Triethylentetramin, Tetraethylenpentamin.
In einer weiteren speziellen Ausführungsform ist die Aminogruppen-haltige Verbindung ausgewählt unter Polyethyleniminen. Bevorzugt weisen die Polyethylenimine folgende Wiederholungseinheiten (1.1 ), (I.2) und (I.3) auf:
(1.1) (1.2) (I -3) wobei
x für 1 bis 250, bevorzugt 1 bis 100, insbesondere 1 bis 70, steht,
y für 0 bis 250, bevorzugt von 0 bis 100, insbesondere 0 bis 70, steht;
z für 2 bis 300, bevorzugt 2 bis 200, insbesondere 2 bis 100.
Geeignete Polyethylenimine können entweder durch ringöffnende
Polymerisation von 2-Alkyl-2-oxazolinen mit anschließender Hydrolyse oder durch kationisch initiierte Polymerisation von Ethylenimin (Aziridin) hergestellt werden. Bevorzugt eingesetzt werden Polyethylenimine welche durch eine kationisch initiierte Polymerisation von Ethylenimin hergestellt wurden. Diese weisen speziell eine verzweigte Struktur mit einem Anteil an primären und tertiären Aminogruppen von je ca. 30 % und einem Anteil an sekundären Aminogruppen von ca. 40 % aufweisen.
Bevorzugte Aminogruppen-haltige Verbindung sind lineare Polyethylenimine oder niedermolekulare Polyamine. Bevorzugt sind lineare Polyethylenimine oder niedermolekulare Polyamine mit den zuvor genannten
Wiederholungseinheiten (1.1 ), (I.2) und (I.3), wobei x für 1 bis 250 steht, y = 0 ist und z = 2 ist.
Bevorzugte Polyethylenimine sind z.B. kommerziell unter den Bezeichnungen Lupasol® G20, Lupasol® FG, Lupasol® G35 der Firma BASF SE erhältlich. Geeignete Polyvinylamine (Polyaminoethylene) sind bekannte Produkte, die durch Homo- oder Copolymerisation von N-Vinylformamid und anschließende teilweise oder vollständige Hydrolyse erhalten werden. Geeignete Verfahren zur Herstellung von Polyvinylamin sind z. B. in EP-A 216 387, DE-A 38 42 820, DE- A 195 266 26, DE-A 195 159 43 offenbart. In den Poly(vinylformamid-co- vinylamin)-Polymeren liegt der Anteil der Vinylamin-Wiederholungseinheiten (Hydrolysegrad) im Allgemeinen bei 0,5 bis 100 %, bevorzugt bei 50 bis 100%.
Des Weiteren sind Derivate von Polyalkyleniminen und Polyvinylaminen geeignet, die noch Aminogruppen aufweisen, beispielsweise die
Reaktionsprodukte mit Carbonsäuren, Sulfonsäuren oder die
Carboxymethylierungsprodukte.
Weitere geeignete Aminogruppen-haltige Verbindungen sind
aminogruppenmodifizierte Polycarbonsäuren. Bevorzugt sind die
Reaktionsprodukte von Diaminen und Polymeren, die wenigstens ein
säuregruppenhaltiges Monomer einpolymerisiert enthalten. Die
säuregruppenhaltigen Monomere sind z.B. ausgewählt unter Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Acrylsäure, Methacrylsäure, Ethacrylsäure, a- Chloracrylsäure, Crotonsäure, Maleinsäure, Itaconsäure, Citraconsäure, Mesaconsäure, Glutaconsäure, Aconitsäure, Fumarsäure und Mischungen davon. Die säuregruppenhaltigen Monomere sind bevorzugt ausgewählt unter Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Acrylsäure, Methacrylsäure und
Mischungen davon. Bevorzugte aminogruppenmodifizierte Polycarbonsäuren sind die Umsetzungsprodukte von Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymeren mit Diaminen.
Weitere geeignete Aminogruppen-haltige Verbindungen sind Lysin, Polylysine und Polylysin-Derivate. Der Begriff "Polylysin" im Sinne der Erfindung
bezeichnet vernetzte und unvernetzte Polymere (bzw. Oligomere) des Lysins. Sie enthalten die Aminosäure Lysin einpolymerisiert, die zwei Aminogruppen enthält, eine am a-Kohlenstoffatom und eine am e-Kohlenstoffatom. Die
Polylysine weisen vorzugsweise eine gewichtsmittlere Molmasse von 146 bis 10.000 g/Mol auf. Bevorzugt eingesetzt wird Polylysin mit mittleren Molmassen von 146 bis 5000 g/Mol, besonders bevorzugt von 146 bis 3000 g/Mol. Die Aminogruppen der Lysin-Einheiten können über die alpha- und/oder epsilon- Position verknüpft sein. Die Polymerketten können durch Lysin vernetzt sein, indem beide Aminogruppen einer Lysin-Einheit zur Reaktion kommen, wobei die zweite Aminogruppe mit einer weiteren Polylysinkette kondensiert ist.
Vernetzungen dieser Art können in Abhängigkeit der Reaktionsbedingungen während der Herstellung des Polylysins stattfinden. Die Herstellung von
Polylysin ist bekannt und kann z.B. nach dem in JP 97-33122 oder EP-A 256 423 beschriebenen Verfahren erfolgen. In einer speziellen Ausführung der vorliegenden Erfindung wird unvernetztes Polylysin verwendet.
Der Begriff "Polylysinderivat" bezeichnet vernetzte und unvernetzte Copolymere bzw. Cooligomere des Lysins mit weiteren Monomeren, die zur Umsetzung mit Lysin befähigt sind. Die weiteren Monomere sind vorzugsweise ausgewählt unter Mono-, Di- und Polyaminen, Mono-, Di- und Polycarbonsäuren, den Estern, Amiden, Halogeniden und Anhydriden der Mono-, Di- und
Polycarbonsäuren, Mono-, Di- und Polyisocyanaten, Alkyldiketenen, Lactonen, Lactamen, Aminosäuren und Gemischen davon. Derartige Derivate sind z.B. in der US6111057 und US6034204 beschrieben. Bevorzugt weisen die
Polylysinderivate eine gewichtsmittlere Molmasse von 146 bis 10.000 g/Mol auf. Bevorzugt eingesetzt werden Polylysinderivate mit mittleren Molmassen von 146 bis 5000 g/Mol, besonders bevorzugt von 146 bis 3000 g/Mol. Bei den Polylysinderivaten können die enthaltenen Lysineinheiten über die
Aminogruppen in alpha- und/oder epsilon-Position verknüpft sein. Die
Polymerketten können, insbesondere bei höhermolekularen Polylysenderivaten, durch Lysin und/oder durch die zusätzlich enthaltenen Monomere vernetzt sein, indem bei einer Vernetzung über eine Lysineinheit beide Aminogruppen des Lysins zur Reaktion kommen, und/oder bei einer Vernetzung über eine zusätzlich enthaltene Monomereinheit die zweite funktionelle Gruppe des Monomers mit einer weiteren Kette eines Polylysinderivats reagiert.
Vernetzungen dieser Art können in Abhängigkeit der Reaktionsbedingungen während der Herstellung des Polylysinderivats stattfinden. In einer speziellen Ausführung der vorliegenden Erfindung werden unvernetzte Polylysinderivate verwendet.
Geeignete Polylysine und Polylysinderivate können auch alkoxyliert (siehe WO00/71601 ) und gegebenenfalls vernetzt (siehe WO 00/71600) sein.
Geeignete Amin-terminierte Polyetherpolyole sind die Reaktionsprodukte von mindestens einem Polyol mit mindestens einem C2-Ci8-Alkylenoxid unter Bildung eines alkoxylierten Polyols und Aminierung des alkoxylierten Polyols mit Ammoniak.
Geeignete Endgruppen modifizierte Polyamine sind Polyether-terminierte Polyamine, mit Ci-Cie-Alkyl modifizierte Polyamine oder Polyethylen
modifizierte Polyamine.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte Behandlungsmittel als Aminogruppen-haltige Verbindung niedermolekulares Polyamin, Polyethylenimin, Polyvinylamin und deren
Mischungen. Besonders bevorzugt enthält das Behandlungsmittel als
Aminogruppen-haltige Verbindung ausschließlich Polyethylenimin,
niedermolekulares Polyamin, Polyvinylamin und Mischungen davon. Speziell enthält das Behandlungsmittel als Aminogruppen-haltige Verbindung
ausschließlich niedermolekulares Polyamin oder Polyethylenimin und deren Mischungen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der pH-Wert des Behandlungsmittels im Bereich von 5,5 bis 8,0 bevorzugt 5,8 bis 7,0.
Ist der pH-Wert des Behandlungsmittels kleiner als 5,5, so kann der pH-Wert mit Hilfe einer geeigneten Base in den bevorzugten pH-Wert-Bereich eingestellt werden.
Ist der pH-Wert des Behandlungsmittels größer als 8,0 so kann der pH-Wert mit Hilfe einer geeigneten Säure in den bevorzugten pH-Wert-Bereich eingestellt werden.
Geeignete Säuren und Basen sind dem Fachmann bekannt.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Behandlungsmittel eine Konzentration der Aminogruppen-haltigen Verbindung im Bereich von 0,022 bis 2,5 g/L auf, bevorzugt von 0,05 bis 1 ,0 g/L auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Behandlungsmittel a) 0,001 Gew% bis 0,5 Gew% bevorzugt 0,002 Gew% bis 0,1 Gew%
Aminogruppen haltige Verbindung
b) 0,1 Gew% bis 10 Gew% bevorzugt 0,5 Gew% bis 2 Gew% Puffer, c) 0 Gew% bis 2 Gew% bevorzugt 0,5 Gew% bis 1 ,5 Gew% Additve.
d) Wasser auf 100 addiert.
Geeignete Puffer sind Ammoniumacetat, oder Alkali- und Erdalkaliacetate. Gängige Puffersysteme sind der fachkundigen Person bekannt. Geeignete Additive sind ausgewählt unter Bioziden, Belagsverhinderer,
Korrosionsinhibitoren, Netzmitteln, Löslichkeitsvermittlern, organischen
Lösemitteln, Elektrolyten, pH-Stellm itteln, Antistatikmitteln, Komplexbildner, UV- Absorbern und Mischungen davon.
Die eingesetzten Biozide sind vorzugsweise frei von Formaldehyd.
Geeignete Belagsverhinderer sind z.B. Phosphonate oder Carboxylate in niedermolekularer und polymerer Form.
Das in Kontaktbringen der Oberfläche des eloxierten Aluminiums mit dem Behandlungsmittel in Schritt i) des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt vorzugsweise, indem die gesamte Oberfläche mit dem Behandlungsmittel vollständig benetzt wird. Bevorzugt wird die Oberfläche des eloxierten
Aluminiums mit dem Behandlungsmittel in Kontakt gebracht, indem das eloxierte Aluminium in ein Tauchbad, das das Behandlungsmittel, wie oben definiert enthält, getaucht wird.
Die Zeit des in Kontakt bringen (Tauchzeit) beträgt mindestens 0,2 min, bevorzugt 1 bis 5 min. Die maximale Zeit des in Kontakt bringen ist in der Regel unkritisch und beträgt vorzugsweise höchstens 60 min.
Die Temperatur des Behandlungsmittels in Schritt i) liegt vorzugsweise im Bereich von 15°C bis 50°C, bevorzugt von 20 °C bis 35 °C.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das in Schritt i) eingesetzt eloxierte Aluminium ungefärbt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wurde das eloxierte Aluminium vor der Oberflächenbehandlung in Schritt i) gefärbt. Bevorzugt wurde das eloxierte Aluminium adsorptiv, elektrolytisch oder durch Interferenzfärbung gefärbt. In einer speziellen Ausführung wird in Schritt i) die Oberfläche eines adsorptiv gefärbten eloxierten Aluminiums mit dem Behandlungsmittel in Kontakt gebracht.
Die Färbung des eloxierten Aluminiums erfolgt nach dem für den Fachmann bekannten Verfahren.
Bei der adsorptiven Einfärbung wird beispielsweise ein organischer Farbstoff in die Öffnungen der Poren der Oxidschicht eingebracht, wobei dieser in der Oberflächenregion der Oberfläche adsorbiert bleibt. Durch das genannte Verfahren kann ein breites Farbspektrum mit einer großen Gleichmäßigkeit und Reproduzierbarkeit erhalten werden.
Die Färbung kann weiter durch die sogenannte Farbanodisierung
(Integralverfahren) erfolgen. In einem integralgefärbten eloxierten Aluminium befinden sich feinverteilten anorganischen Farbpartikel nicht in den Poren der Oxidschicht, sondern bleiben als Legierungsbestandteil in der
Aluminiumoxidschicht zurück. Hierbei werden spezielle Aluminiumlegierungen meistens unter Verwendung von Gleichspannungen bis zu 150 V in nur einem Verfahrensschritt sowohl eloxiert als auch eingefärbt, wobei als Elektrolyt geeignete organische Säuren, z.B. Maleinsäure, Oxalsäure, Sulfosalicylsäure oder Sulfophthalsäure, eingesetzt werden. Das Integralverfahren wird jedoch aus Kostengründen (hoher Stromverbrauch, aufwendige Kühleinrichtungen) in der Praxis immer weniger angewendet.
Bei der elektrolytischen Einfärbung mittels Metallsalzlösungen dagegen wird durch anodische Oxidation unter Anwendung von Gleichstrom in wässriger Schwefelsäure und/oder anderen Elektrolytlösungen in einem ersten
Verfahrensschritt zunächst eine farblose transparente Oxidschicht erzeugt, deren Einfärbung anschließend in einem zweiten Verfahrensschritt - im
Unterschied zur adsorptiven Färbung - durch Abscheidung von Metallteilchen aus Metallsalzlösungen am Grunde der Oxidschichtporen mittels Wechselstrom erfolgt. Die Farbtöne reichen hierbei von hellbronze über dunkelbronze bis schwarz. Durch die Einlagerung am Porengrund erhält man völlig
lichtbeständige Färbungen.
Das Einfärben des eloxierten Aluminiums geschieht bevorzugt durch elektrolytische oder adsorptive Färbung, oder eine Kombination dieser
Verfahren.
Bei einem absorptiven Färbeverfahren wird das eloxierte Aluminium mit der noch nicht verdichteten anodischen Oxidschicht in ein wässriges Farbbad mit gelösten organischen Farbstoffen getaucht.
Bevorzugt wird in Schritt i) des erfindungsgemäßen Verfahrens ein eloxiertes Aluminium eingesetzt, das zuvor adsorptiv gefärbt wurde.
In einer speziellen Ausführungsform wurde das eloxierte Aluminium mit einem organischen anionischen Farbstoff gefärbt.
Geeignete organisch anionische Farbstoffe sind ausgewählt unter Mono-, Bis-, Polyazofarbstoffe, metallkomplexe Azofarbstoff Phthalocyaninfarbstoffe, Chinophthalonfarbstoffe, Azinfarbstoffe, Xanthenfarbstoffe, Nitro-,
Nitrosofarbstoffe, Di-, Triphenylmethanfarbstoffe, indigoide Farbstoffe,
Methinfarbstoffe, Anthrachinonfarbstoffe, deren Erdalkalimetallsalze und deren Gemische. Geeignete Farbstoffe sind z.B. kommerziell beispielsweise von Okuno oder Omya erhältlich. Schritt ii)
Im Schritt ii) wird die in Schritt i) behandelte Oberfläche des Aluminiums verdichtet.
Die Verdichtung kann nach dem Stand der Technik bekannten Verfahren erfolgen, z. B. wie in US 3,257,244, US 6,447,665 und US 6,059,897
beschrieben.
Die Verdichtung in Schritt ii) erfolgt bevorzugt bei einer Temperatur im Bereich von 70 bis 100 °C, bevorzugt 75 bis 96 °C.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird in Schritt ii) die in Schritt i) behandelte Oberfläche des Aluminiums heißverdichtet. Die Heißverdichtung erfolgt bei einer Temperatur bevorzugt im Bereich von 70 bis 100 °C, besonders bevorzugt von 96 bis 100 °C.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird in Schritt ii) die in Schritt i) behandelte Oberfläche des Aluminiums Mitteltemperatur-verdichtet. Die
Mitteltemperaturverdichtung erfolgt bei einer Temperatur bevorzugt im Bereich von 70 bis 100 °C, besonders bevorzugt von 75 bis 96 °C.
Die Verdichtungszeit beträgt mindestens 1 min/pm, bevorzugt 3 min/pm. Die maximale Verdichtungszeit ist in der Regel unkritisch und beträgt vorzugsweise höchstens 5 min/pm.
Die Verdichtung in Schritt ii) wird bevorzugt in einer wässrigen Lösung durchgeführt. Geeignete wässrige Lösungen können neben Wasser wenigstens ein unter den Behandlungsbedingungen lösliches Additiv enthalten.
Geeignete Additive sind Puffer wie z.B. Acetate, Aluminiumhydroxid,
Polysäuren, Stabilisatoren, Harnstoff, ggf. weitere.
Schritt i) und Schritt ii) werden in wenigstens einem Tauchbad durchgeführt.
In einer bevorzugten Ausführungsform A wird Schritt i) und Schritt ii) in zwei voneinander getrennten Tauchbädern durchgeführt. Im Tauchbad 1 wird Schritt i), wie oben beschrieben durchgeführt. Im Tauchbad 2 wird Schritt ii), wie oben beschrieben durchgeführt. Bevorzugt liegt die Temperatur im Tauchbad 1 im Bereich von 15 bis 40 °C, besonders bevorzugt von 20 bis 35 °C. Bevorzugt liegt die Temperatur im Tauchbad 2 im Bereich von 70 bis 100 °C, besonders bevorzugt von 96 bis 100 °C.
Bevorzugt ist das eloxierte Aluminium vor der Oberflächenbehandlung in Schritt i) in der Ausführungsform A adsorptiv, elektrolytisch oder durch
Interferenzfärbung gefärbt, insbesondere ist das Aluminium adsorptiv gefärbt, wie oben beschrieben.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform B wird Schritt i) und Schritt ii) ein einem einzigen Tauchbad durchgeführt. Bevorzugt liegt die Temperatur dabei im Bereich von 70 bis 100 °C, besonders bevorzugt von 75 bis 96 °C.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform C wird Schritt i) und Schritt ii) in zwei voneinander getrennten Tauchbädern durchgeführt. In dieser
Ausführungsform enthalten beide Tauchbäder wenigstens eine Aminogruppen haltige Verbindung, wie zuvor definiert. Bevorzugt liegt die Temperatur im Tauchbad 1 im Bereich von 15 bis 45 °C, besonders bevorzugt von 20 bis 35 °C. Bevorzugt liegt die Temperatur im Tauchbad 2 im Bereich von 70 bis 100 °C, besonders bevorzugt von 75 bis 96 °C.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandeltes eloxiertes Aluminium.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein eloxiertes Aluminium, das mit einem Behandlungsmittel, wie oben beschrieben, behandelt wurde.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung des
Behandlungsmittels, wie oben beschrieben zur Oberflächenbehandlung von eloxiertem Aluminium.
Die folgenden Beispiele dienen der Verdeutlichung der Erfindung, ohne sie in irgendeiner Weise zu beschränken.
BEISPIELE
Abbildung 1 : graphische Darstellung der DE Werte von verschiedenen
Nachbehandlungen; L1 a1 b1 sind jeweils die Werte direkt nach dem Färben, L2 a2 b2 sind die Werte am Ende der Nachbehandlung
Abbildung 2: Einfluss der Polyethylenimin Konzentration auf den DE Wert; L1 a1 b1 sind jeweils die Werte direkt nach dem Färben, L2 a2 b2 sind die Werte am Ende der Nachbehandlung; 1 ,0 equiv entsprechen 1 g/L Rohstoff (50 wt% Polymer im Rohstoff) im Tauchbad 2 Abbildung 3: Abtragswerte eines etablierten Heißverdichtungsverfahrens (im
Vergleich zu einem Polyethylenimin (PEI) als Additiv während der Heißverdichtung in Abhängigkeit der Verdichtungstemperatur. Die Marke von 30 mg/dm2, von der Qualanod gefordert wurde schwarz markiert.
Tauchbad 1 zur Oberflächenbehandlung
Im Tauchbad 1 (Zusammensetzung in Tabelle 1 ) erfolgte die
Oberflächenbehandlung von eloxiertem Aluminium zur Fixierung eines
Farbstoffes (Schritt i).
Tabelle 1 (3 min bei 30 °C, pH 6, 0-6, 2):
Tauchbad 2 zur Verdichtung:
Im Tauchbad 2 (Zusammensetzung in Tabelle 2) erfolgte die Verdichtung der Eloxalschicht (Schritt ii).
Tabelle 2 (Badansatz: 2 mL/L Konzentrat; 3 m in/prriEioxaischicht bei >96 °C, pH
6, 0-6, 2)
Versuch 1 : Schritt i) und Schritt ii) in separaten Tauchbädern:
Die Verdichtung der Eloxalschicht erfolgte in einem separaten Tauchbad. Dazu wurde das in Tauchbad 1 behandelte Aluminium anschließend in ein zweites Tauchbad 2 getaucht. Die Tauchbäder 1 und 2 werden dabei direkt nach dem Einfärben der Eloxalschicht appliziert.
Versuch 2 Schritt i) und Schritt ii) in einem Tauchbad
Die Oberfläche des eloxierten Aluminiums wurde im Tauchbad 2, welches 1 g/L Lupasol G20 (Polyethylenimin mit einer molaren Masse von 1300 g/mol, 50% in Wasser) enthielt, bei einer Tempertur < 96 °C verdichtet. Die
Behandlungsdauer betrug 3 min/pm Eloxalschicht.
Auswertung:
Die Qualität der erfindungsgemäßen Oberflächenbehandlung wurde dabei anhand der Farbveränderung vor und nach der Behandlung zur Versiegelung des eloxierten Aluminiums beurteilt. Dabei wurden die bekannten L a b Werte verwendet, um die Farbe eindeutig zu definieren. Die Farbe direkt nach dem Färben der Eloxalschicht wurde als Grundwert genommen (Li ai bi), mit der Farbe nach dem Verdichten (Tauchbad 2, L2 a2 b2) verglichen und als DE dargestellt (Abbildung 1 ). Aus Abbildung 1 geht hervor, dass bei alleiniger Verwendung der Heißverdichtung in wässriger Lösung (Tauchbad 2) und bei der Verwendung eines kommerziell erhältlichen auf Nickel basierenden
Produkts die Farbänderung durch den Oberflächenbehandlungsprozess sehr groß ist (große DE Werte). Wenn nun Tauchbad 1 , welches das Polyethylenimin Derivat beinhaltet, vor der Verdichtung (Tauchbad 2) verwendet wird, zeigt sich ein signifikanter Abfall des DE Wertes und damit eine Stabilisierung der Farbe während der erfindungsgemäßen Oberflächenbehandlung. Abbildung 2 zeigt den Einfluss einer steigenden Konzentration an Polyethylenimin (in diesem Fall das 1300 g/mol Derivat) auf den DE Wert. Der sinkende DE Wert mit zunehmender Konzentration an Polymer deutet dabei auf die fixierende Wirkung der Polyethylenimine hin.
Eloxierte Testbleche A undB wurden mit einander verglichen. Die Werte von Testblech A wurde direkt nach dem Färben ermittelt. Testblech B wurde einer erfindungsgemäßen Behandlung mit der Polyethylenimin basierten
Tauchlösung (Tauchbad 1 ) und anschließend einer Fleißverdichtung (Tauchbad 2) unterzogen. Die stabilisierende Wirkung des Polymers auf den Farbton ist bereits mit bloßem Auge zu erkennen. Die Bleche wurden dem Farbtropfentest unterzogen, um die Qualität der Verdichtung zu prüfen.
Testblech A:_ Direkt nach dem Färben (vor der Verdichtung) lässt sich der Farbtropfen kaum entfernen, wodurch dieses Blech am schlechtesten bewertet wurde und weist einen DE-Wert von 0 auf.
Testblech B:_ das Blech wird sehr gut bewertet, da sich der Farbtropfen rückstandsfrei entfernen lässt und weist einen DE-Wert von 8,93 auf.
Die Verwendung von Polyethylenimin bei der Fleißverdichtung (Tauchbad 2 mit Zusatz von Polyethylenimin) wird in Abbildung 3 demonstriert. Das etablierte Fleißverdichtungsverfahren (Raute) zeigt eine deutliche Verschlechterung im Abtragstest bei Verdichtungstemperaturen unter 90 °C (was sich durch einen höheren Abtrag auf der Y-Achse bei sinkenden Temperaturen äußert). Wird während der Verdichtung zusätzlich Polyethylenimin als Additiv hinzugegeben, werden im Vergleich zum etablierten Verfahren, niedrigere Abtragswerte bei gleichzeitig niedrigeren Temperaturen erzielt (Kreis). Selbst bei 80 °C wird die von dem Qualitätssiegel Qualanod (Specifications for the QUALANOD Quality Label for Sulfuric Acid-Based Anodizing of Aluminium; Edition 01.01.2017; Updated 21.11.2017; Effective from 01.01.2018) geforderte Marke von 30 mg/dm2 (bestimmt nach ISO 3210) noch deutlich unterboten, was mit dem etablierten Verfahren bisher nicht möglich war.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Oberflächenbehandlung von eloxiertem Aluminium mit einem Behandlungsmittel umfassend eine Aminogruppen-haltige
Verbindung, mit wenigstens zwei Aminogruppen umfassend die Schritte: i) in Kontakt bringen der Oberfläche des eloxierten Aluminiums mit dem Behandlungsmittel und ii) Verdichten der in Schritt i) behandelten Oberfläche des eloxierten Aluminiums.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das eloxierte Aluminium vor der
Oberflächenbehandlung in Schritt i) adsorptiv, elektrolytisch oder durch Interferenzfärbung gefärbt wurde oder das in Schritt i) eingesetzte eloxierte Aluminium ungefärbt ist.
3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der pH-Wert des Behandlungsmittels im Bereich von 5,5 bis 8,0 liegt, bevorzugt im
Bereich von 5,8 bis 7,0 liegt.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Temperatur in Schritt ii) im Bereich von 70 bis 100 °C, bevorzugt 75 bis 96 °C liegt.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das
Behandlungsmittel eine Konzentration der Aminogruppen-haltigen Verbindung im Bereich von 0,02 bis 2,5 g/L, bevorzugt von 0,05 bis 1 ,0 g/L, aufweist.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die
Aminogruppen-haltige Verbindung ausgewählt ist unter
niedermolekularen Polyaminen, Polyalkyleniminen, Polyvinylaminen, aminogruppenmodifizierten Polycarbonsäuren, Polylysinen, Amin terminierten Polyetherpolyolen, Endgruppen modifizierte Polyamine und deren Copolymeren, Derivaten und Mischungen, bevorzugt
Polyethyleniminen, Polyvinylaminen, niedermolekularen Polyaminen und deren Mischungen, insbesondere Polyethyleniminen und
niedermolekularen Polyaminen.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die
Aminogruppen-haltige Verbindung eine Ladungsdichte von mindestens 1 meq/g (bei pH-Wert 2), bevorzugt im Bereich von 1 ,5 meq/g bis 35 meq/g (bei pH-Wert 2), bevorzugt 5 bis 30 (bei pH-Wert 2) aufweist.
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die
Amingruppen-haltige Verbindung eine Molmasse im Bereich von 100 bis 10000 g/mol, bevorzugt im Bereich von 100 bis 4000, speziell im Bereich von 100 bis 3.000 g/mol, aufweist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Schritte i) und ii) in einem einzigen Tauchbad durchgeführt werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Schritte i) und ii) in zwei Tauchbädern durchgeführt werden.
11. Behandeltes eloxiertes Aluminium, hergestellt nach dem Verfahren der Ansprüche 1 bis 10.
12. Eloxiertes Aluminium, das mit einem Behandlungsmittel, wie in einem der Ansprüche, 1 , 3, 5 bis 8, 11 und 12 definiert, behandelt wurde.
13. Verwendung des Behandlungsmittels, wie in einem der Ansprüche 1 , 3, 5 bis 8, 11 und 12 definiert zur Oberflächenbehandlung von eloxiertem
Aluminium.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113822384B (zh) * 2021-11-23 2022-05-06 深圳市裕展精密科技有限公司 数据分析方法、装置、计算机设备及存储介质
CN116043304B (zh) * 2022-11-24 2025-06-06 浙江瑞特良微电子材料有限公司 一种铝材制品青铜色电解着色液及其应用
DE102023121790A1 (de) * 2023-08-15 2025-02-20 Andreas Stihl Ag & Co. Kg Gemischbildungsvorrichtung, Verfahren zum Herstellen einer Gemischbildungsvorrichtung sowie Arbeitsgerät oder Verbrennungsmotor

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE740434C (de) * 1941-01-31 1943-10-21 Chem Ind Basel Verfahren zur Nachbehandlung von oberflaechlich oxydiertem Aluminium und dessen Legierungen
US3257244A (en) 1964-10-14 1966-06-21 Reynolds Metals Co Sealing and inhibiting corrosion of anodized aluminum
DE3534273A1 (de) 1985-09-26 1987-04-02 Basf Ag Verfahren zur herstellung von vinylamin-einheiten enthaltenden wasserloeslichen copolymerisaten und deren verwendung als nass- und trockenverfestigungsmittel fuer papier
DE3785266T2 (de) 1986-08-19 1993-08-19 Chisso Corp Stamm zur massenproduktion von epsilon-poly-l-lysin, methode, um diesen stamm zu gebrauchen, und methode zur herstellung von epsilon-poly-l-lysin.
DE3842820A1 (de) 1988-12-20 1990-06-28 Basf Ag Verfahren zur herstellung von stabilen wasser-in-oel-emulsionen von hydrolysierten polymerisaten von n-vinylamiden und ihre verwendung
DE4039920A1 (de) 1990-12-14 1992-06-17 Basf Ag Neue polyethylenimin- und polyvinylamin-derivate, mit diesen derivaten beschichtete traegermaterialien auf der basis von aluminium sowie deren verwendung zur herstellung von offsetdruckplatten
DE19515943A1 (de) 1995-05-02 1996-11-07 Basf Ag Pfropfpolymerisate aus Alkylenoxideinheiten enthaltenden Polymerisaten und ethylenisch ungesättigten Verbindungen, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung
JPH0933122A (ja) 1995-07-19 1997-02-07 Daikin Ind Ltd 冷凍装置
DE19526626A1 (de) 1995-07-21 1997-01-23 Basf Ag Pfropfpolymerisate aus Vinylester- und/oder Vinylalkohol-Einheiten enthaltenden Polymerisaten und ethylenisch ungesättigten Verbindungen, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung
DE19621818A1 (de) 1996-05-31 1997-12-04 Henkel Kgaa Kurzzeit-Heißverdichtung anodisierter Metalloberflächen mit tensidhaltigen Lösungen
CN1272873A (zh) 1997-08-08 2000-11-08 普罗格特-甘布尔公司 具有用于提供所洗织物外观和完整性益处的基于氨基酸的聚合物的洗衣用洗涤剂组合物
AU749026B2 (en) 1997-08-22 2002-06-13 Henkel Corporation Faster two-step sealing of anodized aluminum surfaces
WO2000071600A1 (de) 1999-05-19 2000-11-30 Basf Aktiengesellschaft Vernetzte, kondensierte basische aminosäuren enthaltende polymere und verfahren zu ihrer herstellung
ATE229992T1 (de) 1999-05-19 2003-01-15 Basf Ag Alkoxylierte, kondensierte basische aminosäuren enthaltende polymere und verfahren zu ihrer herstellung
DE10164671A1 (de) 2001-12-27 2003-07-10 Basf Ag Derivate von Polymeren für die Metallbehandlung
GB0217979D0 (en) * 2002-08-02 2002-09-11 Eastman Kodak Co Method and substrate for the preparation of a printing plate
DE102012008214B4 (de) * 2011-10-18 2022-03-03 Leibniz-Institut Für Polymerforschung Dresden E.V. Verfahren zur stoffschlüssigen Verbindung von Bauteilen, eine mit dem Verfahren hergestellte stoffschlüssige Verbindung sowie eine Verwendung des Verfahrens
US20180127883A1 (en) * 2016-11-04 2018-05-10 Hamilton Sundstrand Corporation Two-step sealing of anodized aluminum coatings

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CN113348271A (zh) 2021-09-03
WO2020152047A1 (de) 2020-07-30
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