HU213842B - Process for surface treating of aluminium and aluminium alloys - Google Patents

Abstract

A találmány eljárása vőnatkőzik alűmíniűm vagyalűmíniűmötvözet felületkezelésére alacsőny pőlimerizációs főkú,akrilátgyantát tartalmazó elektrőlitőldatban, anódős őxidációvalváltakőzó áramú feszültséggel, őly módőn végrehajtva, hőgy először azanódőn elhelyezett alűmíniűmtárgyőn (3) pőlimerizációra képes,akrilátgyantát tartalmazó, 5–30 řC hőmérsékletű elektrőlitban (5) azalűmíniűmtárgyőn (3) egy anódősan őxidált bevőnat (22) pőrózűs rétegét(24) képezik, majd ezt követően a 10–25 g/l fém-szűlfát vagy nitrátőldatát tartalmazó elektrőlitban (5) az anódősan őxid lt bevőnat (22)pőrózűs rétegét (24) tővábbi anódős őxidációval elektrőlitikűsanfémmel telített réteggé (25) impregnálják. Előnyösen az impregnáláshőz10–25 g/l ezüst-szűlfátőt, 25–30 g/l bórsavat és 0,3–0,5 g/l kénsavatvagy salétrőmsavat tartalmazó elektrőlitőt (5) használnak és azelektrőlithőz (5) 15–25 g/l D-bőr ősavat és 15–25 g/l nikkel-szűlfátőtadnak. A bevőnat képzését 10–30 V váltakőzó feszültségű árammalvégzik. ŕ

Description

(54) Eljárás alumínium, vagy alumíniumötvözetek felületkezelésére (57) KIVONAT

A találmány eljárása vonatkozik alumínium vagy alumíniumötvözet felületkezelésére alacsony polimerizációs fokú, akrilátgyantát tartalmazó elektrolitoldatban, anódos oxidációval, váltakozó áramú feszültséggel, oly módon végrehajtva, hogy először az anódon elhelyezett alumíniumtárgyon (3) polimerizációra képes, akrilátgyantát tartalmazó, 5-30 °C hőmérsékletű elektrolitban (5) az alumíniumtárgyon (3) egy anódosan oxidált bevonat (22) porózus rétegét (24) képezik, majd ezt követően a 10-25 g/1 fém-szulfát vagy nitrát oldatát tartalmazó elektrolitban (5) az anódosan oxidált bevonat (22) porózus rétegét (24) további anódos oxidációval elektrolitikusan fémmel telített réteggé (25) impregnálják.

Előnyösen az impregnáláslioz 10-25 g/1 ezüst-szulfátot, 25-30 g/1 bórsavat és 0,3-0,5 g/1 kénsavat vagy salétromsavat tartalmazó elektrolitot (5) használnak és az elektrolithoz (5) 15-25 g/1 D-borkősavat és 15-25 g/1 nikkel-szulfátot adnak. A bevonat képzését 10-30 V váltakozó feszültségű árammal végzik.

A leírás terjedelme: 4 oldal (ezen belül 1 lap ábra)

HU 213 842 B

HU 213 842 Β

Jelen találmány az alumínium vagy alumíniumötvözetek felületkezelésének módszerét tökéletesíti.

Az alumínium vagy alumíniumötvözetek felületkezelése, mint anódos oxidálás (eloxálás) ismert, ahol az elektrolit pl. salétromsav, kénsav vagy krómsav vizes oldata korrózióálló oxidhártyát képez. Az ilyen alumínium felületkezelési módot, különböző felhasználási területeken, például repülőgépeknél, autóknál, tengerjáró hajóknál, optikai eszközöknél, vegyipari szerkezeteknél és olyan mindennapi használati tárgyaknál, mint a fazék vagy a teáskanna, széles körben hasznosítják.

Ismert, hogy a felületkezelésnél képződő hártya felső felülete általában porózus. Annak érdekében, hogy a porózus réteg korrózióállóságát növeljék, kívánatos, hogy különféle tömítő felületkezelést végezzenek pl. a terméket forró vízbe mártsák.

Mindezen kívül az alumínium felületkezelt rétege általában ezüstfehér színű. Ezért, amikor olyan színes terméket kívánnak gyártani, mint pl. az építőanyag vagy egy mindennapi használati tárgy, színező felületkezelést kell végezni, vagyis az eloxált hártya porózus rétegét festékkel vagy pigmenttel kell telíteni. Továbbá az elektrolízisnél használt kénsav és szulfoszalicilsavat tartalmazó elektrolit adagolásával semleges színű anódosan eloxált bevonatot képeznek. Viszont bármelyik ismertetett módszerrel az alumínium eloxált hártyájának csak a felső kis mélységű rétegét lehet beszínezni és emiatt a színezett terület valószínűleg nem tekinthető kopásállónak és elszíntelenedik, és a kis mélységű felületi hártya nem eléggé tartós, hiszen a vékony réteg alatt a mélyebben fekvő rétegek porózusak maradnak.

A fent említett színes, anódosan oxidált bevonat, elsősorban zöldessárgabronz színű bevonat létrehozásával foglalkozik a HU 174 884 sz. szabadalmi leírás is. Ebből különböző színárnyalatú, főleg építészeti alkalmazású alumíniumtermékek felületbevonására szolgáló elektrolit összetétele ismerhető meg. Ezen ismertetett megoldással egy előzetesen egyenárammal kénsav anódosan előoxidált alumíniumfelületet hoznak létre, majd azt követően egy lépésben színezik és utóoxidálják váltakozó áramú feszültséggel, erősen savas elektrolitban.

Egy másik dokumentum, a JP 63-109195 szabadalmi leírás is elektrolitoldatban anódos oxidációval létrehozott bevonat képzésével foglalkozik alumínium és alumíniumötvözetek felületén. Az ismertetett elektrolit igen magas kénsavtartalmú (180 g/1), amelynek környezetkárosító hatása ismert.

Az említetteken kívül a jelen bejelentő korábbi JP 61-251914 és JP 63-249147 számú szabadalmai is az anódosan oxidált bevonat vagy a hagyományos módon létrehozott eloxált bevonat képzésével foglalkozik. A bevonat olyan akrilátgyantával elegyített, anódosan oxidált bevonat lehet, amely az alacsony hőmérsékletű elektrolitban a tulajdonképpeni munkadarabot képező anódon polimerizációra képes akrílátgyanta elegyet tartalmaz.

Jelen találmány célja, hogy kiküszöbölje a fentebb ismertetett hátrányokat és az alumínium vagy alumíniumötvözetek felületkezelésére olyan módszert vezessen be, amelyik a különféle árucikkeket színezni tudja és nem használ olyan mérgező anyagokat, mint a dicián és mégis kiváló korrózióálló és kopásállóságú termékeket tud előállítani. Célunk a környezetre káros erős savak, mint kénsav alkalmazásának csökkentése is. További cél az is, hogy az ismert egyenáramú előoxidáció és második lépésként végrehajtott váltakozó áramú utóoxidáció és színezés helyett egy folyamatban, színezéssel egybekötött oxidációs eljárásra kerüljön sor, előnyösen csak váltakozó áramú feszültséggel.

A kitűzött célnak megfelelően a találmány szerinti eljárás alumínium vagy alumíniumötvözet felületkezelésére alacsony polimerizációs fokú, akrilátgyantát tartalmazó elektrolitoldatban, anódos oxidációval, váltakozó áramú feszültséggel, olyan eljárási lépésekkel végrehajtva, hogy először az anódon elhelyezett alumíniumtárgyon polimerizációra képes, akrilátgyantát tartalmazó,

5-30 °C hőmérsékletű elektrolitban anódosan oxidált bevonat porózus rétegét képezzük, majd ezt követően a 10-25 g/1 fém-szulfát vagy nitrát oldatát tartalmazó elektrolitban további anódos oxidációval az anódosan oxidált bevonat porózus rétegét elektrolitikusan fémmel telített réteggé impregnáljuk.

A találmány egy másik ismérve szerint impregnáláshoz 10-25 g/1 ezüst-szulfátot, 25-30 g/1 bórsavat és 0,3-05 g/1 kénsavat vagy salétromsavat tartalmazó elektrolitot használunk. A találmány egy további ismérve szerint az elektrolithoz 15-25 g/1 D-borkősavat és 15-25 g/1 nikkelszulfátot adunk.

A találmány szerinti eljárás bármely ismérve szerint a felületkezelés alatt a hőmérsékletet 5-25 °C között célszerű tartani, és az anódos oxidációt 10-30 V közötti váltakozó feszültségű árammal hajtjuk végre.

Az ismertetett eljárás szerint az elektrolitból kiváló fém beléphet vagy áthatolhat a porózus oxidációs bevonatba és az alumínium alapfémjén vagy alumínium ötvözetén lévő oxidjával együtt a fémen erős és tömör összetételű bevonatot alkot. Az eloxált bevonat megnöveli a klímaállóságot, a korrózióállóságot, a hő- és kopásállóságot stb. ezenkívül az oxidációs bevonat az elektrolitban lévő fém fajtájától függően különböző színű lehet és változhat a fémmel átitatott bevonat vastagsága.

Jelen találmány szerinti felületkezelési eljárást igen széles körben a csapágyak, hajtóművek, tengelyek, szelepek, szerelvények, kültéri és beltéri elemek, helyhez kötött szerkezetek, tartozékok stb. és a mágnesszalagos számítógépekben és videókészülékekben használt alkatrészeknél sikeresen lehet alkalmazni.

A találmány szerinti eljárást az 1. és 2. ábrák alapján ismertetjük közelebbről. A mellékelt rajzokon az

1. ábra a jelen találmány szerinti alumínium és alumíniumötvözetek felületkezelésére alkalmas eszköz vázlatát mutatja, a

2. ábrán a jelen találmány szerinti eljárással megvalósított alumínium vagy alumíniumötvözeten képzett bevonat felnagyított metszeti képe van. Az egyes ábrákra hivatkozva az 1. ábrán az elektrolízisre használt 1 kád, 2 váltóáramú tápegység, 3 alumíniumtárgy, melynek felületén hagyományos módon eloxált hártyát hoznak létre, a szénből vagy grafitból készült 4 elektródák és a szükséges fémsókat tartalmazó 5 elektrolit vannak.

HU 213 842 Β

A 3 alumíniumtárgy felületén hagyományos módon 50-100 pm vastagságú eloxált hártya képződik.

Ha a 3 alumíniumtárgy felületén azt akarják, hogy a második felületkezelés során színezet jöjjön létre, fémsóként az elektrolitba ezüstsót használnak. Ez esetben az 5 elektrolit összetétele például:

ezüst-szulfát 10-25 g/1 bórsav 25-30 g/1 kénsav 0,3-0,5 g/1 valamint víz.

Ezenkívül a fenti összetétellel meghatározott elektrolithoz a következő két adalék hozzáadása javasolható: D-borkősav 15-25 g/1 és/vagy nikkel szulfát 15-25 g/1.

A váltakozó áramú tápegység 10-30 V, célszerűen 15-25 V közötti. Az elektrolit hőmérséklete pedig 5-30 °C között van.

A felületkezelés során az ezüstion koncentráció csökken, amely a felületkezelés előrehaladása közben az ezüstszulfát adagolásával újra beállítható. Ha a feszültség 10 V-nál nem nagyobb, a felületkezeléa hatásfoka alacsony, egyébként, ha a feszültség 30 V-nál kisebb a fémlerakódás gyors, úgy hogy a fém nem tud eléggé áthatolni az alumínium porózus rétegén és valószínűleg azt eredményezi, hogy a porózus réteg egyenlőtlenül színeződik és a fém a porózus rétegről leválik. Hasonlóan, ha az elektrolit hőmérséklete 5-10 °C-nál alacsonyabb a felületkezelés hatásfoka alacsony, másrészt viszont, ha a hőmérséklet 15-20 °C-nál magasabb egyenletes színezetű porózus réteg figyelhető meg.

A bórsav elektrolitba való adagolásával főleg az elektrolit vezetőképessége szabályozható.

A 2. ábrán az anódos oxidációval kombinált második felületkezelés felületi rétegének felnagyított metszeti képe látható, amely a következőkben kerül ismertetésre.

A 2. ábrán a 3 alumíniumtárgy 21 alapféme, az alumínium felületkezelés által készített 22 anódosan oxidált bevonata, a 22 anódosan oxidált bevonat 23 határrétege, a 22 anódosan oxidált bevonat 24 porózus rétege, a fémsókat tartalmazó elektrolittal végzett felületkezeléssel a 24 porózus rétegben 25 fémmel telített réteg van.

Az alumínium felületkezelésekor 22 anódosan oxidált bevonat képződik, amelyik 23 határrétegből és 24 porózus rétegből áll. Amikor az anódosan eloxált 3 alumíniumtárgyon az imént leírt második elektrolitikus felületkezelést végzik el, az olyan fémionok, mint pl. az ezüst stb. az 5 elektrolitból a 24 porózus rétegbe hatol be, ahol erős és sűrű összetételű bevonat képződik.

Az 5 elektrolithoz használt fémsó már az említett ezüstsón kívül pl. réz-, vas- sőt aranysó is lehet. Bármelyik utóbb említett só használatakor célszerű, hogy az elektrolit 15 g/1 fémsót tartalmazzon és a korábban ismertetettől eltérő más összetételű legyen. Ha ezüstsót használnak, aranyszínű bevonat képződik. Ha rézsót használnak, barna vagy bronzszínű bevonat jön létre.

Az ezüstsó használatakor a gyakorlatban az alkalmazott termékeknél sok előny tapasztalható, például a felületnek kis súrlódási tényezője és gyönyörű arany színe és kopásállósága van. Ezért leginkább az ezüstsót használják.

Az alkalmazott fémsó fajtájának változtatásával a barna szín változhat. A barna szín vastagságát pedig meg lehet változtatni a kezdeti eloxált réteg vastagságával, vagy az elektrolízis idejével.

Az ismertetett találmány segítségével az alumínium vagy alumíniumötvözet alapfémének felületén képzett porózus, anódosan oxidált bevonatba az elektrolitból a fém mélyebbre tud behatolni és ezen réteg az alumínium-oxiddal együtt erős és kopásálló bevonatot eredményez. Javul a klímaállóság, a korrózióállóság, a hőállóság és a kopásállóság, csökken a felület súrlódási tényezője. A gépgyártásban előállított termékeknél, ahol eddig nem tudták megvalósítani az alapfémtől elválasztott tartós bevonatot, az most lehetségessé vált. Olyan mérgező anyagot, mint a cián, nem kell használni.

A találmány szerinti alumínium felületkezelési módszert széles körben sikeresen lehet használni, csapágyak, hajtóművek, tengelyek, szelepek, dugattyúk, szerelvények, kültéri és beltéri elemek, és különböző helyhez kötött rendszerek, tartozékok stb. felületkezelésére, valamint ezenkívül mágnesszalagos számítógépek és videómagnetofonok alkatrészeihez.

Claims (6)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás alumínium vagy alumíniumötvözet felületkezelésére alacsony polimerizációs fokú, akrilátgyantát tartalmazó elektrolioldatban, anódos oxidációval, váltakozó áramú feszültséggel, azzaljellemezve, hogy először az anódon elhelyezett alumíniumtárgyon (3) polimerizációra képes, akrilátgyantát tartalmazó, 5-30 °C hőmérsékletű elektrolitban (5) az alumíniumtárgyon (3) anódosan oxidált bevonat (22) porózus rétegét (24) képezzük, majd ezt követően a 10-25 g/1 fém-szulfát vagy nitrát oldatát tartalmazó elektrolitban (5) az anódosan oxidált bevonat (22) porózus rétegét (24) további anódos oxidációval elektrolitikusan fémmel telített réteggé (25) impregnáljuk.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás alumínium vagy alumíniumötvözetek felületkezelésére azzal jellemezve, hogy impregnáláshoz 10-25 g/1 ezüst-szulfátot, 25-30 g/1 bórsavat és 0,3-0,5 g/1 kénsavat vagy salétromsavat tartalmazó elektrolitot (5) használunk.
3. 3. A 2. igénypont szerinti eljárás alumínium vagy alumíniumötvözetek felületkezelésére azzal jellemezve, hogy az elektrolithoz (5) 15-25 g/1 D-borkősavat és 15-25 g/1 nikkel-szulfátot adunk.
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás alumínium vagy alumíniumötvözetek felületkezelésére azzal jellemezve, hogy az impregnálás alatti felületkezelést 5-20 °C hőmérsékletű elektrolittal végezzük.
5. 5. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás alumínium vagy alumíniumötvözetek felületkezelésére, azzal jellemezve, hogy az impregnálás alatti felületkezelést 10-15 °C hőmérsékletű elektrolittal végezzük.
6. 6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás alumínium vagy alumíniumötvözet felületkezelésére, azzal jellemezve, hogy a felületkezelést 10-30 V váltakozó feszültségű árammal végezzük.

   HU 213 842 Β Int. Cl.⁶: c 25 d 11/22

   2. ÁBRA

   Ί >22

   J