FI93978B - Menetelmä alumiinin tai alumiiniseoksen pintakäsittelyä varten - Google Patents

Description

Menetelmä alumiinin tai alumiiniseoksen pintakäsittelyä varten.- Förfarande för ytbehandling av aluminium eller aluminiumlegering x 93978

Esillä oleva keksintö liittyy alumiinin tai alumiiniseoksen pintakäsittelymenetelmän parantamiseen.

Aluniittikäsittelynä tunnetaan alumiinin tai sen seoksen elok-sonti elektrolyyttiliuoksessa, kuten typpihapon, rikkihapon tai kromihapon vesipitoisessa liuoksessa korroosiota kestävän ok-sidikalvon muodostamiseksi. Sellaista aluniittikäsittelyä käytetään laajasti eri aloilla, esimerkiksi lentokoneissa, autoissa, merialuksissa, optisissa instrumenteissa, kemiallisen teollisuuden instrumenteissa, ja jopa päivittäistavaroissa kuten paistinpannuissa ja teepannuissa.

Aluniittikalvon päällipinta on kuitenkin yleensä huokoinen. Huokoisen kerroksen korroosion kestävyyden parantamiseksi on siten suoritettava jokin erilaisista pintakäsittelyistä, esim. tuotteen upottaminen kiehuvaan veteen.

Aluniittikalvo on yleensä lisäksi väriltään hopean valkoinen. Kun toivotaan värillistä tuotetta, kuten rakennusmateriaalia ja päivittäistavaroita on siten välttämätöntä suorittaa värjäys-käsittely, jossa väriainetta tai pigmenttiä imeytetään aluniittikalvon huokoiseen kerrokseen. Lisäksi käytetään myös menetelmää luonnollisen väristen anodioksidointipäällysteiden muodostamiseksi elektrolyysissä, käyttäen elektrolyyttiä joka sisältää rikkihappoa ja siihen lisättyä sulfosalisyylihappoa. Jollakin edellä mainituista menetelmistä voidaan kuitenkin värjätä vain matala alue aluniittikalvon päällikerroksesta ja siten värjättyyn alueeseen todennäköisesti kohdistuu kulumista ja värivääristymää, niin ettei aluniittikalvolla ole välttämättä riittävää kestävyyttä, koska syvä osa mainitun matalan alueen alapuolella jää huokoiseksi.

2 93978

Esillä olevan keksinnön eräänä tavoitteena on poistaa tekniikan tason edellä mainitut puutteet ja aikaansaada menetelmä alumiinin tai alumiiniseoksen pintakäsittelyä varten, jolla voidaan värjätä erilaisia esineitä ja jossa ei käytetä myrkyllisiä aineita, kuten syaania, ja jolla voidaan tuottaa esineitä joilla on erinomainen korroosion kestävyys ja hankauksen kestävyys.

Esillä mainittu tavoite voidaan toteuttaa menetelmällä alumiinin tai alumiiniseoksen pintakäsittelyä varten, jolle on ominaista että menetelmä käsittää vaiheet, joissa: - muodostetaan anodisia hapetuspäällysteitä tavanomaisin menetelmin mainitun alumiinin tai alumiiniseoksen pinnalle; - kohdistetaan vaihtojännite suuruudeltaan 10...30 V halutun metallin sulfaattiliuoksessa tai nitraattiliuoksessa elimeen, jolle mainitut anodiset hapetuspäällysteet muodostettiin edellisessä vaiheessa, jolloin elektrolyytti edullisesti käsittää metallisuoloja 10...25 g/1, boorihappoa 25...30 g/1 ja rikki-tai typpihappoa 0,3...0,5 g/1. Käsittelylämpötila on samaten edullisesti välillä 5...20 °C, ja vaihtojännite on 10...30 V.

Metallisuolana hopea on erittäin käyttökelpoinen.

Anodioksidipäällysteet voivat lisäksi olla aluniittipäällystei-tä, jotka on muodostettu tavanomaisin menetelmin, tai ne voivat olla anodisia hapetuspäällysteitä jotka on yhdistetty akryyli-hartsiyhdisteeseen, joka on muodostettu johtamalla sähkövirta alhaisessa lämpötilassa olevan elektrolyytin läpi, joka elektrolyytti sisältää alhaisen molekyylipainon omaavaa yhdistettä, ioka voi polymeroitua anodilla työkappaleen ollessa anodina, jolloin viimeksi mainittu on julkaistu japanilaisissa patenttihakemuksissa Sho 61-251914 ja Sho 63-249147, jotka molemmat ovat tämän hakijan jättämiä.

Edellä mainitun menetelmän mukaisesti elektrolyytissä oleva metalli voi tunkeutua huokoisiin päällystyksiin, jotka on muodostettu alumiinia tai sen seosta olevalle perusmetallille niin että se yhdistyy alumiinioksidiin muodostaen siten lujat

II

93978 3 ja tiiviit komposiittipäällysteet. Vastaavasti hapetuspäällysteiden sään kestävyys, korroosion kestävyys, lämmön kestävyys ja kulutuksen kestävyys kasvavat ja hapetuspäällysteitä voidaan värjätä eri tavoin riippuen elektrolyytissä olevan metallin tyypistä ja päällysteiden syvyydestä, johon metalli tunkeutuu.

Siten keksinnön mukaista pintakäsittelymenetelmää voidaan menestyksellä hyödyntää erittäin laajoilla käyttöalueiden alueella laakereiden, hammaspyörien, karojen, venttiilien, mäntien, sovitteiden, sisä- ja ulko-osien, kirjoitustarvikkeiden, apuvälineiden jne. ja lisäksi sellaisten osien, jotka on tarkoitettu koskettamaan tietokoneissa ja videonauhureissa magneettinauhoja, pintojen käsittelemiseksi.

Piirustuksessa: kuvio 1 on kaavio, jossa esitetään esillä olevan keksinnön mukaisen alumiinin tai alumiiniseoksen pintakäsittely-menetelmän suorittamiseksi olevan laitteen suoritusmuoto; kuvio 2 on suurennettu leikkaus, jossa esitetään osa alumiinin tai alumiiniseoksen päälle esillä olevan keksinnön mukaisella menetelmällä muodostetusta päällysteestä.

Piirustukseen viitaten kuviossa 1 viitenumero 1 kuvaa elektro-lyyttikylpyä, 2 vaihtovirtalähdettä, 3 alumiinielintä, jonka päälle aluniittikalvo muodostettiin tavanomaisella tavalla, 4 hiilestä tai grafiitista tehtyä elektrodia, ja 5 elektrolyyttiä, joka sisältää haluttua metallisuolaa.

Käsiteltävän alumiinielimen 3 pinnalle muodostuu noin 50...100 pm paksu kalvo tavanomaisella tavalla.

Mikäli halutaan, että alumiinielimen 3 pinta värjätään kullanväriseksi toisessa käsittelyssä, hopeasuolaa käytetään metal-lisuolana elektrolyytissä. Tässä tapauksessa elektrolyytti 5 käsittää esim: 4 93978 hopeasulfaattia 10...25 g/1 boorihappoa 25...30 g/1 rikkihappoa 0,3...0,5 g/1 loput vettä

Lisäksi pidetään myös edullisena että lisätään seuraavat kaksi tekijää edellä mainittuun elektrolyyttiin: D-viinihappoa 15...25 g/1 nikkelisulfaattia 15...25 g/1

Vaihtovirtalähteen jännite on 10...30 V, edullisesti 15...25 V. Elektrolyytin lämpötila on 5...20 °C, edullisesti 10...15 °C.

Hopeaionia, jonka väkevyys pienenee käsittelyn edetessä, voidaan lisätä lisäämällä hopeasulfaattia.

Ellei jännite ole yli 10 V, käsittelyn hyötysuhde on alhainen, ja toisaalta, ellei jännite ole alle 30 V, metalli kerrostuu nopeasti, niin ettei metalli riittävästi voi tunkeutua aluniitin huokoiseen kerrokseen, joka todennäköisesti johtaa huokoisen kerroksen epätasaiseen värjäytymiseen ja metallin erottumiseen huokoisesta kerroksesta. Samalla tavalla, jos elektrolyytin lämpötila on alle 5...10 °C, käsittelyn hyötysuhde on alhainen, ja toisaalta jos jännite on yli 15...20 °C, niin esiintyy todennäisesti huokoisen kerroksen epätasaista värjäytymistä.

Boorihappoa lisätään elektrolyyttiin pääasiassa elektrolyytin johtavuuden säätämiseksi.

Kuvioon 2 viitaten esitetään suurennettu leikkaus kalvon osasta. Alla selitetään yhdistettyä anodista hapetuspäällystystä, joka saadaan toisella käsittelyllä.

Kuviossa 2 viitenumero 21 kuvaa alumiinielimen 3 perusmetalliosaa, 22 anodista hapetuspäällystettä, joka muodostuu aluniit-tikäsittelyssä, 23 päällysteen 22 estokerrosta, 24 päällysteen 11 5 >'5978 huokoista osaa, ja vastaavasti 25 kuvaa metallia, joka on tunkeutunut huokoiseen osaan 24 toisessa käsittelyssä käyttäen elektrolyyttiä, joka sisältää metallisuoloja.

Aluniittikäsittelyssä muodostunut anodinen hapetuspäällyste 22 käsittää pääasiassa estokerroksen 23 ja huokoisen osan 24. Kun alumiinielimeen, jolle sellainen anodinen hapetuspäällyste muodostuu, kohdistetaan edellä mainittu toinen elektrolyytti-käsittely, elektrolyytissä 5 olevat metallimolekyylit, kuten hopea jne, voivat helposti tunkeutua huokoiseen päällysteeseen 24, joka johtaa lujaan ja tiiviiseen komposiittipäällysteeseen.

Metallisuoloina elektrolyytissä 5 voidaan käyttää muita metallisuoloja kuin edellä mainittua hopeasuolaa, esimerkiksi kupa-risuolaa, rautasuolaa tai jopa kultasuolaa voidaan käyttää. Joka tapauksessa pidetään edullisena, että elektrolyytti sisältää noin 15 g/1 metallisuolaa ja muita koostumuksia, kuten edellä selitettiin. Jos käytetään hopeasuolaa, muodostuu kullanvärisiä päällysteitä, ja jos käytetään kuparisuolaa, muodostuu ruskean tai pronssin värisiä päällysteitä.

Erityisesti hopeasuolaa käytettäessä on saaduilla tuotteilla monia etuja, esimerkiksi pinnan alhainen kitkakerroin, kaunis kullan väri, ja suuri kulumisen kestävyys, ja siten käytetään edullisimmin hopeasuolaa.

Ruskeata väriä voidaan vaihdella muuttamalla käytetyn metal-lisuolan lajia, sen paksuutta eli alkuperäisen aluniittikerrok-sen paksuutta, tai elektrolyysin aikaa.

Lisäksi voidaan anodisen hapetuspäällysteen alumiinielimen pinnalle muodostamisen välineenä ennen mainittua toista elekt-rolyyttikäsittelyä käyttää tavallista aluniittikäsittelyä ja sen lisäksi myös välineitä anodisen hapetuspäällysteen muodostamiseksi akryylihartsiyhdisteellä, joka viimeksimainittu on julkaistu japanilaisissa patenttihakemuksissa Sho 61-251914 ja Sho 63-249147, jotka molemmat ovat tämän hakijan jättämiä.

, 93978

Koska esillä oleva keksintö on suunniteltu edellä mainitulla tavalla, niin esillä olevan keksinnön mukaisesti elektrolyytissä oleva metalli voi tunkeutua syvälle huokoiseen hapetuspäällys-teeseen, joka muodostuu alumiinin tai sen seoksen perusmetallille, ja joka yhdistyy alumiinioksidiin muodostaen lujan ja tiiviin komposiittipäällysteen, niin että sään kestävyys, korroosion kestävyys ja lämmön kestävyys sekä kulumisen kestävyys kasvavat, pinnan kitkakeroin pienenee, värin muuttuminen ajan kuluessa vähenee, tuotteen koneistaminen, jota aikaisemmin ei voitu tehdä koska päällyste irtosi perusmetallista, tulevat nyt mahdollisiksi, eikä myrkyllisiä kemikaaleja kuten syaania tarvitse käyttää.

Lisäksi esillä oleva keksintö ei rajoitu edellä selitettyyn suoritusmuotoon, ja siten esimerkiksi elektrolyytin koostumusta tai elektrolyytin olosuhteita voidaan sopivasti vaihdella esillä olevan keksinnön tavoitteiden puitteissa, ja siten esillä oleva keksintö on tarkoitettu sisältämään kaikki muunnokset, joita alan ammattilainen voi ajatella.

Esillä olevan keksinnön mukaista pintakäsittelymenetelmää voidaan menestyksellä soveltaa erittäin laajoilla alueilla laake-reiden, hammaspyörien, venttiilien, mäntien, sovitusten, sisä-ja ulko-osien, kirjoitusvälineiden, tarvikkeiden jne. ja lisäksi sellaisten osien, jotka on tarkoitettu koskettamaan tietokoneissa ja videonauhureissa magneettinauhoja, pintojen käsittelemiseksi.

Il

Claims (6)

1. 7 93978
2. 1. Menetelmä alumiinin tai alumiiniseoksen pintakäsittelyä varten, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää vaiheet joissa: - ensimmäisessä vaiheessa johdetaan sähkövirta alhaisessa lämpötilassa olevan elektrolyytin läpi, joka sisältää alhaisen molekyylipainon omaavaa akryylihartsiyhdistettä, joka voi polymeroitua anodilla työkappaleen ollessa anodina, muodostaen anodiset hapetuspäällysteet jotka yhdistyvät mainittuun akryy-lihartsiyhdisteeseen; ja - toisessa vaiheessa kohdistetaan vaihtojännite suuruudeltaan 10...30 V halutun metallin sulfaattiliuoksessa tai nitraatti-liuoksessa elimeen, jolle anodiset hapetuspäällysteet muodostettiin ensimmäisessä vaiheessa, jolloin elektrolyytti käsittää halutun metallin sulfaattia tai nitraattia, niin että metalli elektrolyyttisesti tunkeutuu anodisiin hapetuspäällysteisiin.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä alumiinin tai alumiiniseoksen pintakäsittelyä varten, tunnettu siitä, että toisessa vaiheessa käytetty elektrolyytti käsittää metal-lisuoloja 10...25 g/1, boorihappoa 25...30 g/1 ja rikki- tai typpihappoa 0,3...0,5 g/1. .· 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä alumiinin tai alumiiniseoksen pintakäsittelyä varten, tunnettu siitä, että metallisuola on hopeasuolaa.
4. 4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1, 2 ja 3 mukainen menetelmä alumiinin tai alumiiniseoksen pintakäsittelyä varten, .·* tunnettu siitä, että käsittelylämpötila toisessa vaiheessa on välillä 5...20°C.
5. 5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1, 2 ja 3 mukainen menetelmä alumiinin tai alumiiniseoksen pintakäsittelyä varten, tunnettu siitä, että käsittelylämpötila toisessa vaiheessa on välillä 10...15°C. 8 93978
6. 6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä alumiinin tai alumiiniseoksen pintakäsittelyä varten, tunnettu siitä, että vaihtojännite on välillä 10...30 V. Il 9 93978