NO131463B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for forbehandling av aluminiumbånd som skal

belegges med et organisk belegg.

Nærværende oppfinnelse vedrorer en hurtig kontinuerlig elektrolytisk behandling for rensing og kondisjonering av aluminiums-overflater som en forbehandling for efterfolgende påforing av lakk eller lignende belegg.

Hurtige lakkeringsprosesser foregår med hastigheter på 90 - 150 m/min. eller med ennå hoyere hastigheter. Konvensjonelle forbehandlinger av aluminium-overflater har krevet lengere tids nedsenkning i rensende kjemikaliebehandlings-tanker, og det har vært nodvendig med en lang rekke enheter for å gjore aluminiumsoverflåtene egnet for lakkeringsprosessen. Konvensjonelle behandlinger omfatter avtetnings-prosess for å fjerne restene av smoremiddel fra valsene. Denne prosess folges av andre kjemiske behandlingstrinn, eller i visse tilfeller utsettes aluminiumsoverflåtene for en anodisk virkende likestrom, fulgt av spyling og torking.

Hvis aluminiumsoverflaten ikke er skikkelig ren når den forsynes med en egnet film eller et egnet belegg, så vil lakken ikke feste skikkelig på disse områder. Anodiske oksyd-belegg av normal tykkelse er i stand til å motta lakken hvis de er fremstilt på en hensiktsmessig måte. Fremstilling av et tykt anodisk oksydbelegg er imidlertid for dyrt som forbehandling for lakkeringen.

Vi har allerede vist at aluminiumbånd kan forbehandles for lakkeringen ved å utsette det for veksels.trdm i et svovelsyrebad og ved en temperatur i området fra 50 - 100°C, hvorved man får en nesten umerkelig anodisk oksydfilm på båndets overflate.

For optimale resultater er det nodvendig at aluminiums-båndet har en oppholdstid på ikke mindre-enn 2 1/2 sekund i svovel-syren, og dette har gitt en praktisk ovre grense på ca. 75 - 90 m/min. hastighet med hvilken båndmaterialet kan behandles. Undersøkelsen av oksydfilmen har vist at den inneholder

relativt store hull eller kratere, og disse tjener som et feste for lakkbelegget.

Vekselstrom-anodisering, som innebærer opplosning av det anodiske oksyd i lopet av den halve vekselstrom-syklusen, betraktes som en relativt ineffektiv metode for frembringelse av anodiske oksydbelegg. Dessuten vil anvendelse av en sterk enkelfase av vekselstrommen forårsake leveranseproblemer av en sådan.

Vi har allerede vist at anodiske oksydfilmer kan dannes med

hoy hastighet på et kontinuerlig bevegelig aluminiumbånd når dette fores gjennom en celle som i lengderetningen inneholder elektroder som ikke kommer i kontakt med båndet. Vi har nå funnet ifolge nærværende oppfinnelse at denne metode for dannelse av anodisk oksydfilm kan anvendes for forbehandling av

bånd som blir gjenstand for en påforing av et organisk belegg ved hastigheter som overstiger 90 meter/min., og metoden er karakterisert ved at båndet ledes gjennom en lukket behandlingssone hvor varm syreelektrolytt passerer i motstrom til båndet, som ved sin passasje gjennom den lukkede sone i rekkefolge passerer minst 3 elektroder som er hhv. anode, katode og anode, hvorved likestrom flyter mellom anodene og"katoden gjennom båndet slik at båndets overflate i en forste sone er katodisk og derved er gjenstand for katodisk rengjoring, hvorefter båndet i en mellomsone er anodisk og gjenstand for anodisk oksydasjon for til slutt i en tredje sone å bli gjenstand for en katodisk behandling, qg at båndets hastighet i nevnte lukkede behandlings-sone er minst 90 meter/min., og hvorved stromtettheten er slik at aluminiumets overflate utsettes for minst 1,5 coulomb/dm 2, men mindre enn det som er nodvendig for a ° gi 750 milligram anodisk oksydfilm pr. m 2.

Aluminium som anvendes til lakkering er ofte en magnesium-holdig legering til tross for at det har blitt funnet at nærvær av magnesium har en tendens til å innvirke uheldig på lakkadhesjonen. Det har blitt funnet at det i naturlig dannede tynne oksydbelegg på slike legeringer, er en tendens til at magnesium er fremhers-kende i oksydfilmen. Det har nå blitt oppdaget at ved bruk av nærværende betingelser i forbindelse med varm elektrolyttsirkulas-jon langs overflaten, så får man en reduksjon i forekommende men-gdeforhold mellom magnesium og aluminium i den aller ytterste oksydoverflate, og man antar at dette er en effekt av en noe selektiv opplosning av filmen under de angitte betingelser. Folgelig er det ved anvendelse av en ladningstetthet på 45 coulomb/dm 2, ja selv ved ladningstettheter så lave som 15 coulomb/dm 2, en tydelig reduksjon av magnesiuminnhold i oksydoverflaten sammenlignet med analyser av naturlig forekommende, luft-forårsaket oksyd-

film som overflate på aluminiumslegering.

Oppfinnelsen skal videre beskrives under henvisning til vedlagte tegninger. Fig. 1 er et lengdesnitt av en apparatur for utforelse av prosessen ifolge oppfinnelsen. Fig. 2 viser i alt vesentlig et skjematisk bilde av en ytterligere anordning for behandling av bånd som kommer fra apparaturen ifolge

fig. 1.

Fig. 3 viser et tverrsnitt av apparaturen ifolge fig. 1 langs linjen 3-3 og viser visse elektrode-detaljer.

Fig. 4 viser et vertikalsnitt langs linjen 4-4 av fig. 3.

Den kontinuerlige behandlingen av aluminiumsbåndet, og da spesielt for kondisjonering av båndet for påforing av lakk,

er utfort i apparaturen som vises i fig. 1-4. Båndet 10 beveges kontinuerlig gjennom en elektrolyttcelle 12 (fig. 1),

og kan derefter fortsette umiddelbart gjennom en spyledel 13

og en torkedel 14. For å illustrere en komplett prosess med hensyn til rensing og lakkering, så viser fig. 2 også apparatur 15 for kontinuerlig påforing av et lakkbelegg på

den ene siden eller begge sidene til båndet. Derefter kan den påforte lakk bli gjenstand for en konvensjonell ovns-behandling. Som antydet med den stiplede linje ved 10a så

kan båndet bevege seg direkte fra torkedelen 14 til lakkeringsprosessen, hvorved båndet alternativt kan være opprullet og derefter ikke opprullet i lakkeringsprosessen hvis en slik fremgangsmåte er bedre egnet for produksjon.

Cellen 12 inneholder en del 16 av forsterket plastmateriale, som er resistent overfor varm syre, og som er konstruert for å gi et langt, komplett lukket kammer 18, som er tilstrekkelig, bredt for at det bredeste bånd kan behandles. Båndet 10 innkommer i kammer 20 i den ene enden gjennom en tetning som består av valsene 21, 22, hvilke har et overtrekk av elastisk og syre-resistent materiale, såsom neopren. Ved utlopsenden til celle 12 er utlopskammer-del 24, som forårsaker en for-lengning av cellekanal 18, og en utlopskum-del 25 som er utstyrt med et par valser 27, 28 og som tjener som en utlbpstetning for bånd 10.

Ytterligere valser 29, 30, og hvis overflater har et lignende elastisk belegg, tjener som en slags vrimaskinvalser for å befri båndet fra medfort elektrolytt. Det forutsettes at egnede anordninger (ikke vist) anvendes for å trekke båndet gjennom cellen med den onskede hastighet, og slike anordninger utgjores vanligvis av en båndoppspoler for opprulling av båndet båndet og som samvirker med anordninger som bringer båndet fra en spole ved den venstre enden av cellen i fig. 1.

Elektrolytten, som fortrinnsvis består av en vandig svovelsyre-losning, får sirkulere gjennom kammer 18, som hele tiden holdes helt fullt. Man sorger for at elektrolytt-stromningen foregår med en hastighet som sikrer en så hurtig stromning langs båndets overflater at fremmedlegemer medfores og slik at man opprett-holder en turbulent stromning langs båndoverflaten. Folgelig blir elektrolytten med fordel styrt gjennom åpningene 31,33, som er anordnet enten som spalter eller som en serie med åpninaer tvers over båndet på en slik måte at losningen tvinges til å stromme langs begge båndoverflåtene og i motstrom til båndets bevegelsesretning. Når båndet beveger seg fra venstre mot hoyre i fig. 1 vil folgelig losningen stromme fra åpningene 31, 33 langs hele lengden til kammer 18 mot venstre endekammer 20, hvor losningen avgår gjennom utlop 34. Kammer 20 kan også

ha ventiler (ikke vist) for å muliggjore fjerning av utviklet gass, f.eks. hydrogen. Når bånd og losning beveger seg i motstrom, så vil en maksimal turbulens gi storre relativ hastighet mellom losning og bånd. Fremmedlegemer som forekommer i losningen fjernes ved enden der båndet innkommer slik at båndet kommer i kontakt med hovedsakelig ren elektrolytt ved passasje gjennom den storre del av cellen.

Apparaturen inneholder et flertall elektrodepar lanqs

cellen 12, og som antydet med betegnelsene E-I til E-8. Hvert par består av nedre og ovre elektroder 36, 37, hvilke utstrekker seg tvers over hele kammerets bredde, slik at kammeret er egnet for et hvilket som helst bånd som er i stand til å passere gjennom cellen. De nedre og ovre elektrodene 36, 37 til hvert par er fortrinnsvis slik forbundet at de har samme elektriske polaritet. Denne anordning vises spesielt i fig. 3 og 4, men forbindelsesanordningene 38 vises i fig. 1 ved hvert elektrodepar .

Elektrodene kan være av onsket form og kan være tilvirket av egnet, ledende materiale, såsom bly eller grafitt, eller av et annet metall (f.eks. stål når elektroden har negativ polaritet) som er inerte overfor elektrolytten. Man har funnet blyelektroder meget fordelaktige.

I fig. 3 og 4 er de ovre og nedre elektrodene 36, 37

av bly, og disse har overflater 36a, 37a på de motsatte sidene av båndet lo, hvorved elektrodene er festet i de ovre og nedre veggene til celle-kammeret,slik at en hovedsakelig kontinuerlig passasje fås for båndet, hvorved båndet passerer en serie bestående av 8 par elektroder. Hver elektrode kan ha en kanalformet kjerne 40 av kobber eller et annet metall med hoy ledningsevne. Apparaturen kan også omfatte bly-belagt kobber som forbindelsesplate 42, 43, hvis ubelagte ender er festet til samleskinnene 45 for tilforsel av elektrisitet.

Elektrolytt-sirkulasjons-systemet omfatter anordninger for fjerning av suspendert eller på annen måte oppsamlede fremmed-stoffer, både flytende og faste, og, hvis nodvendig gass, og for å opprettholde elektrolyttens temperatur som man onsker fortrinnsvis hoy. I fig. 1 utstrekker avløpsledningen 34 seg til en klarningsbeholder 48, hvilken kan være utstyrt med en utlopsledning med ventil for fjerning av uonsket bunnfalls-materiale. Ytterligere anordninger for å fjerne materialer som flyter finnes også, såvel som anordninger for filtrering og supplering av elektrolytt. Fra klaringsbeholderen strommer ren elektrolytt kontinuerlig gjennom temperatur-regulerings-anordninger 50, hvilke kan oppvarme eller avkjole elektrolytten, og som kan være nodvendig beroende på slike faktorer som plate-hastighet, platedimensjon og den anvendte elektriske kraft.

En pumpe 52 bringer elektrolytten med passende hastighet inn

i grenrorene 53 og 55 til celle-innlopsåpningene 31, 33.

Efter at aluminiumbåndet har blitt behandlet i celle 12 blir

det på passende måte spylt og torket. Spyle-delen 13 (fig. 2)

kan bestå av en serie av alternerende vannspray-anordninger 57

og valsepar 58. I torkedelseksjonen 14 kan båndet passere egnede oppvarmningselementer, og det kan til slutt leveres for opprulling eller direkte til lakkerings-apparaturen 15.

Lakkeringen er en meget viktig måte å behandle aluminium-overflater på, og spesielt når aluminiumsplåtene anvendes for fremstilling av beholdere og beholder-déler som anvendes i nærings- og bryggeri-industrien. Lakkerte plater "er imidlertid anvendbare for mange forskjellige formål hvor det er nodvendig med spesiell resistens overfor forskjellige faste eller flytende materialer. Lakker for disse formål er velkjente, og det finnes et utall lakker som vanligvis opploses eller dispergeres i løsningsmidler, såsom alkoholer eller ketoner. Eksempler om--fatter lakker på cellulosebasis og vinyl-type-harpiks-basis5 mens epoksy-type-lakkene er av spesiell viktighet. Andre belegnings-materialer, spesielt organiske belegg, som ofte anvendes på aluminiums-plater omfatter materialer som vanligvis klassifiseres som malinger, men også elektro-belegg, f.eks.

elektroforetiske anvendte materialer, kan tjene som primer m.m. Alt det som tidligere er nevnt og som egner seg for behandlingen ifolge nærværende oppfinnelse kan felles benevnes som organiske belegg, hvilke vanligvis er flytende stoffer som torker eller overgår til fast form på plateoverflaten efter påforingen.

På alternativ måte kan de bestå av filmdannende midler som oppebæres i flytende losninger, og de kan inneholde tilleggs-materialer, såsom pigmenter og myknere.

Et trekk ved apparaturen av spesiell betydning er at de på hverandre fdlgende elektrodeparene E-I til E-8 er fordelt langs kammeret for å forebygge merkbar kortslutning av elektrisk strom gjennom elektrolytten mellom to nærliggende par med motsatt polaritet.

De praktiske aspekter ved oppfinnelsen kan enklest beskrives

i forbindelse med kontinuerlig rensing og forbehandling av aluminium-bånd. Varm 15%'ig svovelsyre (alle prosenter angis i vekts-%) tilfores gjennom åpningene 31 og 33, hvorved syren beveger seg i lengderetning gjennom cellen 12 til utlopskammer 2o med en egnet hastighet, f.eks. 60 cm/sek. Båndet beveger seg med hoy hastighet, dvs. 225 - 300 m/min., og i motstrom til elektrolytten. Ifolge oppfinnelsen er elektrodene slik koblet at båndet i rekkefolge blir katodisk, derefter anodisk og til-slutt katodisk igjen, hvorved en spesiell fordel oppnås med et storre antall elektrodepar av negativ polaritet enn antall

par med positiv polaritet i nærheten av utlopet for å gjore båndet anodisk i lengre tid enn det er katodisk.

Fortrinnsvis forbindes bare elektrodeparene E-I og E-8 til

den positive polklemmen i likestromskilden 60, mens alle de seks gjenstående elektrodeparene E-2 til E-7 er forbundet sammen til den negative polklemmen. Folgelig kan strommen antas å

gå fra elektrodene E-I og E-8 gjennom elektrolytten til de to overflatene av båndet, og derefter fra båndet gjennom elektrolytten til elektrodene E-2 til E-7. Den fra kilden 60

kommende strom er passende regulert slik at den totale elektriske ladningstettheten holdes på et passende lavt nivå. Ved mange lakkbehandlinger o.l. formål foretrekkes en ladnings-tetthet på ca. 15 - 45 coulombs/dm 2, hvorved det vanlige anvendte område ligger på fra 1.5 - 75 coulombs/dm 2, avhengig av kravene man stiller til rensekvalitet og det onskede oksyd-belegg på sluttproduktet.

Den totale coulomb-ladningen beregnes som den totale strom

på båndoverflaten dividert med båndoverflatens areal. På

grunn av at likestrommen, som strommer gjennom elektrolytten hvor man har anordnet positive og negative elektroder som er neddyppet i elektrolytten, og som strommer både inn og ut av båndet, så regnes den totale s.trommen gjennom båndoverf laten som den dobbelte verdi av den elektriske strom som kommer fra stromkilden 60. Da en strom på 1 ampere i ett sekund representerer en coulomb elektrisk ladning, så vil den totale ladningstettheten vanligvis bestemmes som den totale båndoverflate-strommen dividert med båndets areal, og som passerer et gitt punkt i lopet av ett sekund (multiplisert med to hvor begge sider av båndet behandles). Folgelig vil den totale coulomb-ladningstettheten beregnes som den dobbelte av den virkelige elektriske strommen, som kommer fra strom-kilden dividert med to ganger produktet av båndets bredde multiplisert med båndets hastighet.

I fremgangsmåteeksemplet hvorved båndet hadde den angitte bevegelse og strom for å oppnå en total ledningstetthet på 30 - 45 coulombs/dm <2>og med elektrolytten holdt ved en egnet temperatur på f.eks. 90°G, så ble det funnet at båndet var spesielt godt renset og passende tilberedt for utmerket lakk-adhesjon. Båndet er karakterisert ved' en ekstremt tynn anodisk oksyd-film og det har også blitt oppdaget at selv om båndet er av en magnesiumholdig legering, så får man av den grunn ingen forstyrrelser ved lakkbehandlingen eller forringelse av adhesjonen. Det antas at prosessen hvorved båndet blir gjenstand for katodisk påvirkning rett for det forlater cellen forer til noe opplosning av oksydet av den sure elektrolytten, hvorved man oppnår overflatebetingelser som er uvanlig godt egnet for efterfolgende lakkering eller annen behandling.

Den aktuelle strommen som er nodvendig for å oppnå en bestemt ladnings-tetthet kan lett bestemmes ut fra båndets hastighet og bånd-bredden.

Ifolge et eksempel på en utforelse av apparaturen ifolge fig. 1 til 4 anvendes elektroder 36, 37, hvorved hver har dimensjon i retning av båndbanen på 20 cm, og en bredde tvers over den tilgjengelige båndbane på 120 cm og med et mellomrom på ca. 25 cm mellom til hverandre grensende elektrodepar. Gjennom-gangen gjennom kammeret kan tilsvarende ha en bredde på litt mer enn 120 cm og en hoyde på 6,25 cm. Cellens totale lengde er derfor ca. 360 cm, hvorved man regner den lukkede del av cellen og hvor full væsketurbulens forekommer, dvs. mellom kammer 20 og elektrolytt-innlopsåpningene 31, 33.

Selv om en effektiv rensing og forbehandling kan oppnås i relativt korte celler, så har man funnet at ved hoyere prosess-hastighet, som f.eks. ved 225 m/min. og mere, så gir en celle med den foran angitte totale lengde utmerkede resultater.

For best mulig adhesjon for lakk eller maling ser det ut som

om det er onskelig med noe modifisering av den anodiske oksyd-film ved elektrolytisk opplosning. Mens derimot hastigheten ved dannelsen av det anodiske oksyd kan okes ved å anvende hoyere stromtetthet og dermed tilsvare hoyere båndhastighet,

så er den onskede kjemiske opplosning. som synes å forandre over-flatens topografi og muligens den kjemiske aktiviteten til oksyd-

filmen, ikke så mye en funksjon av strømtettheten, mens det derimot synes å være nodvendig med en minimal kontakttid i den varme syren på ca. 0.5 sekund til 1.5 sekunder eller mer,

f.eks. opptil 3 sekunder. I en 300 cm celle, hvilken er hensiktsmessig, er kontakt-tiden ved 2 25 og 300 meter/min hhv.

0.8 og 0.6 sekunder.

Lakkadhesjon er demonstrert ved folgende prove: en konvensjonell og kommersielt tilgjengelig lakk ("Roxalin", "Tuna.ASloox3oo4") påfores overflaten til et stykke av aluminiumbånd, og det belagte bånd blir derefter holdt ved en temperatur på 204°C i 10 minutter for fremstilling av et belegg som veier 62 mg/dm .

I de fleste tilfeller er provestykket formet til en kopp-

lignende form efter at lakk er påfort og for oppvarmingen,

men proven er funnet å være meget vanskelig uten en slik forming. I ethvert tilfelle blir det lakkbelagte provestykket neddyppet i 2%'ig vinsyre og 5%'ig eddiksyre i 75 minutter ved 100°c.

Efter denne behandling gjor man riper i det torkede belegg, og disse tildekkes med trykksensibelt adhesjonstape. Efter å

ha trukket bort tapen blir overflaten undersokt med hensyn til forsvunnet lakkbelegg, og folgende grader anvendes: A,'ingen ting borte-, B, opptil 5% borte-, c, 5% til 25% borte; D, 25%

til 5o% borte," E mer enn 5o% borte.

Ved å anvende foran nevnte prove på aluminiumbånd i opprullet tilstand og uten rensing eller forbehandling, så får man vanligvis en lakk-adhesjonsgrad tilsvarende E, og i hovedsak ingen grader bedre enn D. Selv om kjemiske behandlinger er utviklet for rensing og fremstilling av aluminiumoverflater som tilberedes for lakkering, så viser'erfaringen at det av og til er vanskelig å oppnå optimal adhesjon med slike behandlinger. Dette gjelder forst og fremst magnesiumholdige aluminiumlegeringer, hvilke vanligvis anvendes for tilvirkning av kaldvalset tynt aluminiumbånd for tilvirkning av beholdere (containere). Magnesiuminnholdet synes å ha en uheldig virkning ved lakkeringen, og det er funnet at problemene med å sikre god lakkadhesjon oker med hoyere magnesiuminnhold. Som eksempler på vanlig anvendte legeringer er-AA-5052, soni inneholder 2.2 til 2.8 % magnesium og 0.15 til ,0.35 % krom; og AA-5182 som inneholder 4 til 5 % magnesium og 0.2 til 0.5 % mangan; hvorved resten i hvert tilfelle er aluminium og mindre mengder til-feldige elementer. Erfaringer har vist at AA-5082 og AA-5182 (hver 4.5 % Mg) er vanskeligere å forbehandle for å oppnå tilfredsstillende lakkadhesjon sammenlignet med AA-5052 (2.5 % Mg) .

En kjent kjemisk behandling ble valgt for sammenligningsformål, dvs. slike som man har antatt å være hensiktsmessig for en kjemisk forbehandling med hensyn til lakkadhesjon og som har vært industrielt anvendt også for moderate behandlings-hastigheter. Behandlingen omfatter på hverandre folgende rensing og behandlings-prosess, hvorved hver enkelt vanligvis krever i det minste flere sekunder. Når et bånd av AA-5o52

ble behandlet ved denne kjemiske prosess (som ikke innebærer noen elektrolytisk prosess), så oppnådde man grader så hoye som B bare med 30 sekunders rensetid og 20 sekunders behandlingstid. Ved å anvende elektrolytisk behandling ifolge nærværende oppfinnelse derimot, og ved å kjore AA-5052 bånd med en hastighet på 300 meter/min., så oppnådde man B-grad ved en total ladningstetthet pa ikke mer enn ca. 30 coulombs/dm 3 og i et antall tilfeller også ved betydelig mindre ladning. Opprullede AA-5052 ga E-grad.

Når man anvendte legering AA-5182 (4.5% Mg) ble det bare oppnådd usammenhengende D-grader med ovennevnte spesielle forlengede kjemiske behandling. Når man anvendte mere praktiske tider, så erholdt man grader på C til D ved 8 sekunders rensetid og 6.8 sekunders behandlingstid. Ved å anvende nærværende oppfinnelse med den foretrukkede elektrodesekvens i fig. 1, ble folgende resultater oppnådd med AA-5182 bånd: B til C grad ved 225 meter/min. og 42 coulombs/dm 2 ; C grad ved 300 meter/min. og 31 coulombs/dm 25

A til B grader ved 90 meter/min. og 15 - 46 coulombs/dm 2. Opprullet AA-5182 ga E- grad.

De spesielle fordeler med den foretrukkede elektrolytiske behandlings-sekvens, hvorved båndet er i tur og orden katodisk, anodisk og derefter igjen katodisk, har blitt ettertrykkelig bevist ved provene. Et slikt sett med prover ble utfort i en celle som i hovedsak var lik den som vises i fig. 1 til 4,

hvis lengde var ca. 360 cm og som omfattet seks på hverandre folgende par elektroder, som var plassert med lik avstand langs båndbanen, og med den generelle form for elektroder E-I osv. som vises i fig. 1. Disse provene ble utfort med 5 cm brede aluminiumbånd av legering AA-5082 med hoyt magnesiuminnhold, med 15%'ig svovelsyre strommende gjennom cellen ved 90°C, og med en stromningshastighet på ca. 30 cm/sek. i motstrom til båndet.

I den folgende tabell A gjengis resultatene fra behandlingen med tre valgte elektrode-sekvens-utforelser og for bånd-hastigheter på 90 meter/min. Elektrodene ble betegnet 1 til 6 fortlopende i båndets bevegelsesretning, og i tabellen er elektrodenes forbindelse angitt med bokstavene c, a eller -, hvorved disse uttrykker hhv. positiv, negativ eller ingen forbindelse til likestroms-kilden, slik at platen mellom

slike eiektrodepar er katodisk eller anodisk. Folgelig var platen i proveseriene I katodisk da den passerte elektrodene 1 og 2 og anodisk ved området for elektrodene 5 og 6, hvorved det ikke var noen elektrisk forbindelse ved elektrodene 3 og 4. I testseriene II anvendte man delt elektrode-anordning, vel og merke uten å gjore elektrodene 2 og 5 stromforende. Ved testseriene III ble de forste og siste elektrodene sammenkoblet for å gjore båndet katodisk, mens ett betydelig storre elektrodeareal, inkludert elektrodene 2 til 5, ble anvendt under intermediær anodisk betingelse. Ved hvert forsok ble den på hele cellen pålagte spenning regulert slik at man fikk den fastsatte strom, f.eks. 100 ampere hhv. 200 apmére.

Med det 5 cm brede båndet ved . 90 meter/min. ga dette en total coulomb-ladningsverdi på 13 og 26 coulomb /dm 2. Resultatene var som folger:

Som man ser var adhesjonsgradene, og da spesielt for den foretrukkede elektrolytiske sekvens III, jevnt god, "hvorved man oppnådde den optimale verdi A med hoyere strom. Som uvanlig viktig er den lave spenningen som kreves ved den delte elektrode-sekvens som anvendes i testseriene II og III. Den spesielle fordelen med anordning III kan skyldes den vesentlig lavere anodiske strømtettheten ved båndet (som er utmerket for anordning II og som tillater en reduksjon av cellespenningen) eftersom den storste delen av spenningsfallet over cellen skyldes den anodiske behandling. I alle tilfelle vil naturlig-vis reduksjonen av den nødvendige spenningen gi en tilsvarende kraftreduksjon og kraftsparing, og derved også en reduksjon av omkostningene ved behandlingen. Kraftsparingen på grunn av den katodiske-anodiske-katodiske konstellasjonen oker med okende stromnivå.

Ytterligere forsoks-serier bekrefter den oppnådde kraftsparingen med en delt elektrode-sekvens, og ble utfort med lignende 5 cm brede bånd av legering AA-5052 og med den samme celle-anordning og elektrolytt-betingelser som vist i tabell A, men med en båndhastighet på 300 meter/min..Resultatene fra disse forsok var folgende:

Den totale ladhinastetthet for prosessene ved 200, 400 og 600 ampére var hhv. cJ a. 8, 15.5 og 23 coulomb /dm 2. Ved samme totale stromstyrke får man en spenningsreduksjon fordi den delte elektrode-sekvensen gir en reduksjon av gjennomsnittlig strom som flyter gjennom platens tverrsnitt, og folgelig vil det bli et mindre spenningsfall (og mindre kraft-tap) i disse deler av strombanen.

Det ble videre observert at spenningsreduksjonen og kraftsparingen okte med tynnere bånd, mens derimot ovenstående forsok ble utfort med bånd med 0.25 mm tykkelse, og beregninger viste at en dobbelt så stor innsparing kunne oppnås med bånd med o,125 mm tykkelse.

Den som elektrolytt anvendte varme syre-losningen kan man

tenke seg er en vanlig anvendt losning for kontinuerlig anodiserings-prosess, men med hensyn til spesielle fordeler såsom enkel utforelse, okonomi og effektivitet har man funnet at 5 - 50%'ig svovelsyre, fortrinnsvis ikke over 40%, er best. Den beste konsentrasjonen synes å ligge fra 10 - 35 %, mens utmerkede resultater også har blitt oppnådd med moderat fortynnet 15%'ig losning som vanligvis anvendes ved anodisering.

Med blyelektroder er det funnet onskelig å holde en liten konsentrasjon av aluminiumioner i losningen, f.eks. ved å tilsette et aluminiumsalt såsom aluminiumsulfat, samt regulere aluminiumioneinnholdet for å hindre betydelige angrep på elektrodene og for å unngå forringelse av overflaten til det behandlede bånd. En aluminiumione-konsentrasjon på ca. 2 til 5 gram pr. liter er funnet hensiktsmessig, og en vanlig praksis er å regulere konsentrasjonen til ca.'3 gram pr. liter.

Elektrolytten bor sirkulere i cellen med en hastighet på 15 -

150 cm/sek. Elektrolytten bor vanligvis være varm, f.eks. over 40 C, hvorved man foretrekker området fra ca. 70° til 100°c og aller helst ved SO°C eller hoyere. Elektrolytten pumpes fortrinnsvis gjennom cellen i motstrom til båndet ved 90°C. og ved en hastighet tilsvarende 60 cm/sek. Disse betingelser gir en effektiv fjerning av fremmed-stoff såsom smuss og fett. Båndhastigheter opptil 300 m/min. har gitt tilfredsstillende behandling. Man antar at hoyere hastigheter f.eks. 450 meter/min. kan oppnås.

Det foretrekkes at et vesentlig storre areal av det bevegelige båndet skal være anodisk sammenlignet med de katodiske områder ved den motsatte enden av cellen, og fortrinnsvis bor det være minst to ganger eller tre ganger så stort anodisk område som katodisk område. Dette resulterer i en redusert stromtetthet ved aluminiumets anodiske områder, hvorved man kan beregne strømtettheten, den elektriske strom som flyter gjennom hvert område dividert med båndets totale areal som direkte passerer

elektroden med en gitt polaritet såvel under som over båndet.

En viss renseeffekt og også kondisjonseringseffekt oppnås ved totale ladninger så små som 1.5 coulomb /dm 2, vel og merke når aluminiumoverflaten er opprinnelig meget ren. Vanligvis onskes en coulomb-ladning på minst 7.5 coulomb /dm 2, og foretrukket er spesielt 2 2.5 - 4 5 coulomb ./dm 2 for forbehandling for lakkering. I de fleste tilfeller synes ladninger på mer enn 45 coulomb ,,/dm 2 unodvendig, selv om hoyere ladningstettheter kan være nodvendig for å fjerne uvanlig tunge avsetninger av fett og smuss.

Mens lakk-adhesjon har en tendens til å være noe bedre med hoyere ladningstettheter, muligens opptil 75 coulombs/dm , så har de prosess-eksemplene som her vises blitt funnet å være tilfredsstillende for forskjellige bånd. Folgelig er f.eks. en ladningstetthet på 15 coulomb, /dm 2anvendbar i de fleste tilfeller ved påforing av lakk på en legering, som f.eks. AA-5052. Ytterligere eksempler som omfatter hardere betingelser er angitt ovenfor, som f.eks. behandling av legering AA-5182, hvorved god lakkadhesjon fås ved 41 coulomb. /dm 2, og hvorved en behandling som er adekvat for mange formål med anvendelse av 31 coulomb /dm 2oppnås med strom på 160 ampére pr. cm bånd-bredde og ved hastigheter på 225 og 300 meter/min.

Under gunstige omstendigheter kan en relativt lett behandling være nok. I en forsøksserie med bånd av legering AA-5182 ga behandlinger ved 225 meter/min og med anvendelse av 15%'ig svovelsyre og 90°C en C-lakkgrad ved 2.25 coulomb/dm^ og en A-grad ved 4.5 coulomb,/dm 2hvor en forutgående varmebehandling ga et uvanlig rent bånd, hvorved også duktiliteten ble forbedret på en måte slik at hårdheten ved lakk-adhesjons-proven ble redusert.

Den anodiske oksyd-film som fås ved den elektrolytiske behandlingen er fortrinnsvis så tynn at den måles på grunn av vekt heller enn å bli målt med hensyn til dimensjonen. Beleggvekter på 75 - 750 milligram/m 2 er passende, og spesielt

fordelaktige beleggsvekter er 300 milligram/m 2. Med en ladningstetthet på 15 coulomb ./dm 2 er vanligvis vekten til oksyd-belegget under 300 mg/m 2.

Selv om fortreffeligheten med nærværende prosess for behandling ved hoy hastighet av magnesium-holdige aluminiumlegeringer er vist ved direkte forsok, så har spesielle forsok kastet lys . på prosessens virkemåte, og som innebærer en tydelig foretrukket opplosning av magnesium fra overflaten til oksydbelegget ved kjemisk og elektrolytisk påvirkning.

I dette forsok ble stykker av AA-5182 bånd (4.5% Mg), og som ikke har vært behandlet eller var elektrolytisk behandlet ifolge nedenstående tabell, gjenstand for nedsenkning i 50 volum-% salpetersyre ved romtemperatur under forskjellige tidsintervaller, En slik salpetersyre hadde en langsom opplosende virkning på aluminiumoksyd-fiImene. De erholdte losningene ble derefter kjemisk analysert for bestemmelse av mengdeforholdet aluminium til magnesium i den del av den ytterste oksydfilmen som var opplost. I tabellen er de nevnte eksponeringstider kumulative. En prove ble forst eksponert i en syre i 15 sekunder, deretter eksponert i et annet syrebad 15 sekunder og derefter i et tredje syrebad 30 sekunder. Derefter ble de kjemiske analysene fra de forskjellige syrebadene med hensyn til aluminium og. magnesium bestemt for å angi aluminium-magnesium-forholdet i de forskjellige nivåer gjennom oksydfilmens overflate og ned til aluminiumsoverflaten. Båndet som ikke ble behandlet hadde antagelig et atmosfærisk oksydbelegg som normalt karakteriserer en aluminiumsoverflate, og kan ha forskjellige egenskaper avhengig av betingelsene. Resultatene fra disse forsok var folgende:

Resultatene er mest karakteristiske i den forste kolonnen med forholdsverdiene, og som viser effekten av de elektrolytiske behandlingene ved selektiv fjerning av magnesium fra det aller ytterste sjikt av oksydet. Aluminium-magnesium-forholdet viser seg å oke sterkt i dette ytterste sjikt av oksydfilmen, som dannes og gjenblir på metallet efter de elektrolytiske behandlingene. Det antas at denne reduksjon i magnesium-konsentrasjoner direkte eller indirekte har samband med den forbedrede lakkadhesjonen da provene, som behandles elektrolytisk, viser en tydelig forbedring med hensyn til lakkadhesjon selv om erfaringen tydelig viser at det er vanskeligere å oppnå adhesjon på legeringer med hoyt magnesiuminnhold.

Eksempler på andre syrelosninger som er funnet anvendbare som

elektrolytter, og hvor prosessen utfores som en forbehandling for elektro-belegging, f.eks. elektroforetisk utfelling av malings-belegg (omfattende primers) er: en losning som inneholder 15% fosforsyre og som anvendes ved 90°C; en lignende losning som inneholder 1% svovelsyre; og en kromsyre-svovelsyre-

losning som inneholder 50 g pr. liter CrO^.og 5 gram pr. liter H^SO^ og anvendt ved 90°C. Forbehandlinger for elektroforetisk

påforte malinger blir effektivt utfort ved en kort behandling med relativt hoy hastighet, hvorved det bevegelige båndet er alternerende katodisk og anodisk, bortsett fra at den anodiske-

katodiske sekvensen fortrinnsvis foretrekkes med kromholdig elektrolytt.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte for forbehandling av aluminiumbånd som skal belegges med et organisk belegg, karakteri-

sert ved at den består i at båndet ledes gjennom en lukket behandlings-sone hvor varm syreelektrolytt passerer i motstrom til båndet, som ved sin passasje gjennom den lukkede sone i rekkefolge passerer minst 3 elektroder som er hhv. anode, katode og anode, hvorved likestrom flyter mellom anodene og katoden gjennom båndet slik at båndets overflate i en forste sone er katodisk og derved er gjenstand for katodisk rengjoring, hvorefter båndet i en mellomsone er anodisk og gjenstand for anodisk oksydasjon for til slutt i en tredje sone å bli gjenstand for en katodisk behandling, og at båndets hastighet i nevnte lukkede behandlings-sone er minst 90 meter/min., og hvorved strømtettheten er slik at aluminiumets overflate utsettes for minst 1,5 coulomb/dm 2, men mindre enn det som er nodvendig for å gi 750 milligram anodisk oksydfilm pr. m 2.

2. Fremgangsmåte ifolge krav 1, karakterisert ved at båndoverflaten innenfor den lukkede behandlingssone holdes som anode over et område som i det minste er to ganger så stort som det område som holdes som katode.

3. Fremgangsmåte ifolge krav 1, karakterisert ved at det anvendes en ladningstetthet ved båndets overflate på 15 - 75 coulomb/dm 2.

4. Fremgangsmåte ifolge krav 3, hvor aluminiumsbåndet er en aluminiumslegering som inneholder minst 4% magnesium, karakterisert ved at det anvendes en ladningstetthet på minst 30 coulomb/dm 2.

5. Fremgangsmåte ifolge ett av de foregående krav, karakterisert ved at elektrolyttstrommen pumpes gjennom den lukkede sone med en slik hastighet at en hoy grad av turbulens opprettholdes.

6. Fremgangsmåte ifolge ett av de foregående krav, hvor elektrodene på overflaten er belagt med bly, karakterisert ved at det anvendes en elektrolytt som inneholder 2-5 gram/liter aluminiumioner.