NO790573L - Fremgangsmaate for elektroplettering av aluminium - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører elektroplettering av aluminium og er av særlig betydning ved.elektroplettering av aluminiumsmateriale slik som strimler, stenger eller tråd.

En spesiell grunn til elektroplettering av aluminiumstråd eller andre ledere, er å unngå den elektriske kontaktmotstand som normalt forårsakes av oksyd. Elektroplettering med tinn, for eksempel, kan unngå dannelsen av en høymotstands-overflatefilm av aluminiumoksyd. Imidlertid er det for slikt formål viktig å fjerne enhver oksydfilm før plettering. I motsetning til dette er det for andre formål velkjent å anodisere aluminium før plettering.

En kjent teknikk for plettering av aluminium med tinn har involvert de suksessive trinn med avfetting, etsing, rengjøring av aluminiumet og så plettering, under anvendelse av trinn slik som nedsenkningsfortinning, et bronsestrøk, eventuelt et trinn med syrebehandling og endelig den aktuelle selve tinnpletteringen. Bronsestrøket og den endelige tinnpletteringen er de eneste elektrolytiske trinn. Tilsvarende trinn anvendes for plettering av aluminiumsmateriale med andre metaller.

I tillegg til avfetting, var etsing i en kaustisk oppløsning

en ren kjemisk behandling, fulgt av en vannrensing, så en syredypping for å fjerne såkalt "smuss" fra overflaten og så en annen rensing, før den vanlige pre-pletteringsbehandlingen eller behandlingene, slik som sinkat-eller stannat-neddypping.. Den kjemiske behandling i kaustisk middel etterlater forurensning på overflaten som ikke kan tolereres for påfølgende pletterings-vedheftning. Således ble en syredypping anvendt for å fjerne belegget og følgelig er rensninger nødvendige etter både den j

i

kaustisk-kjemiske behandling og syrebelegg-fjerningsbehandlingen. Dette øker systemets kompliserthet og skaper materialtap ved kjemisk uttrekning.

Det er funnet at vanskeligheten med denne belegg-eller smussdannelse kan overvinnes, med følgelig unngåelse av syredyppings-trinnet, ved å rense metallet i kaustisk soda under styrte elektrolytiske forhold.

I britisk patent 1.511.482 er en fremgangsmåte for elektrolytisk rensing av aluminiummateriale forut for elektroplettering beskrevet, hvor aluminium behandles under anodiske betingelser i en blanding av konsentrert syre, f.eks. blandinger av fosfor-syre med svovelsyre eller salpetersyre, eller en blanding av svovelsyre og kromsyre, ved relativt høye temperaturer. Dette gir en ren, glatt overflate uten smuss eller belegg og uten en oksydfilm. Britisk patent 1,511,482 nevner også det mulige alternativ med en elektrolytisk alkalisk rensing, men beskriver ikke hvordan man skal unngå dannelsen av smuss eller belegg, og heller er det ikke gitt noe spesielt eksempel av alkalisk behandling .

Det er nå funnet at betydelige fordeler oppnås ved elektroplettering av aluminium ved å anvende en anodisk elektrolytisk kaustisk rensebehandling, med natrium-og/eller potassium-hydroksyd, sammenlignet med den allerede beskrevne anodiske behandlingen i en sterk, varm mineralsyre. Man har funnet, sammenlignet med syrebehandlingen, at uventede lave spenninger kan anvendes når man anvender de alkaliske betingelser i den foreliggende oppfinnelse.

Hvis dessuten den fullstendige sekvens for plettering involverer en alkali sinkat eller stannat neddyppingsbehandling, trenger det ikke å være tilstede noen rensing mellom det elektrolytiske kaustiske trinn og et slikt neddyppingstrinn.

Med den kaustisk elektrolytiske behandling ifølge den foreliggende oppfinnelse dannes ikke noe smuss eller belegg, og således trenges det ikke noen syrebehandling, og heller ikke en rensing for å fjerne syren. Fordi den elektrolytiske rensingen er I alkalisk, er det mulig å føre aluminiumet direkte til alkali sinkatet eller stannatet, mens med syre-elektrolyttbehandlingen ville en mellomrensing være nødvendig.

En kjemisk alkalisk forbehandling har tendens til å gjøre aluminiumsoverflaten etset eller tæret, dvs. grov på en måte som er langt fra ønskelig for en god, blank, plettert overflate.

Det elektrolytiske kaustiske forbehandlingstrinn ved en pH på

11 eller hvis mulig høyere, ikke bare fjerner oksydfilmen, men kan også gi en meget glatt overflate, meget tilfredsstillende for plettering.

Sammenlignet med prosessen i britisk patent 1,511,482, som ut-fører elektrolytisk rensing i sterke varme mineralsyrer, har den nærværende prosess lavere kostnader hva angår kjemikalier (kaustisk soda istedet for mineralsyrer) og det er tilstede en betydelig ytterligere besparelse i at den spenning som kreves for den elektrolytiske kaustiske rensing, meget hensiktsmessig et fall på kun 1 til 2 volt, er langt lavere enn for et elektrolytisk syrerensingstrinn, hvilket gir en uventet energibesparelse.

Prosessen ifølge den foreliggende oppfinnelse kan anvendes

for kontinuerlig elektropletteringssystemer av den type som er beskrevet i britisk patent 1,511,482, hvor aluminiumet er en midtleder mellom katoden i rensetrinnet og anoden i pletterings-trinnet. Prosessen er også anvendbar for satstypeprosesser hvor aluminiumet renses og så flyttes til et separat elektrolytisk pletteringssystem.. Markante økonomiske fordeler hva angår kjemisk kostnad, unngåelse av uttrekkingstap, enkelhet i antallet trinn, er oppnåelige ved satstypeoperasjonen sammenlignet med eksisterende prosesser som anvender en kjemisk behandling i alkaliske oppløsninger.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt en prosess for .fremstillingen av metallplettert aluminium h'vor aluminiumet først elektrolytisk renses under anodiske betingelser i en væske som har en høy oppløsningseffekt for aluminium-

oksyd, slik at overflaten av det elektrolytisk rensede aluminium er i alt vesentlig oksydfritt og elektropletteres så i et elektro-

I

pletteringsbad under katodiske betingelser, hvilken prosess j kjennetegnes ved at elektrolytten i det elektrolytiske rensebadet er et vandig natrium-hydroksyd eller potassium-hydroksyd (eller blandinger av disse ) med en pH på minst 11, hvor spenningen mellom katoden i det elektrolytiske rensebadet og aluminiumet i nevnte bad er minst 0,8 volt og aluminiumet og den alkaliske elektrolytten i det elektrolytiske rensebadet omrøres voldsomt i forhold til hverandre.

Den prosess som er beskrevet ovenfor har spesielle fordeler

hvor aluminiumet, etter den elektrolytiske kaustiske rensing, øyeblikkelig utsettes for en ikke-elektrolytisk stannat-eller sinkat-behandling for å avsette en tynn film av tinn eller sink på aluminiumsoverflaten før elektropletteringen, fordi ingen mellomliggende vasketrinn kreves mellom rensingen og av-setningen av tinn eller sink. Overtrekkingen av kaustisk soda til sterkt alkaliske sinkat eller stannat bad påvirker ikke deres tilfredsstillende drift. Videre er prosessen ytterligere for-enlig med anvendelsen av et forutgående, kort elektropletteringstrinn eller strøk, slik som et bronsestrøk på aluminiumet som katode før hovedelektropletterings-operasjonen.

Figurene 1 og 2 viser skjematisk to eksempler av apparater for utførelse av prosessen ifølge oppfinnelsen i en kontinuerlig elektropletteringsprosess, og Fig. 3 viser en apparatform for oscillering av aluminiumsmaterialet i metallpletteringsbadet. Fig. 1 viser et eksempel hvor væskekontaktprinsippet enkelt anvendes i utførelsen av suksessive elektrolytiske operasjoner. Det finnes tre bad som hvert inneholder en passende oppløsning, og aluminiumsmaterialet S beveger seg gjennom den i retningen av pilen. I badet 10 finner den elektrolytiske rensingen av materialet i kaustisk oppløsning, fortrinnsvis ved en høy-températur, sted. I badet 11 behandles materialet ikke-elektrolytisk med et kondisjoneringsmiddel, f.eks. en stannat-eller sinkat-neddypping, mens elektropletteringen utføres i badet 12. Kondisjoneringsbadet 11 kan erstattes av andre bad med lignende eller forskjellige formål eller kan utelates ved plettering av visse metaller fra bad som er forenlige med rent aluminium. Sink kan pletteres på aluminium på denne måten.

I nevnte første og tredje bad er respektive elektroder 13 og 14 respektivt forbundet med de negative og positive klemmer av en strømkilde 15. Elektroden 13 kan være av grafitt eller rustfritt stål, mens anoden 14 vanligvis lages av metallet som skal pletteres på aluminiumet.

En kaustisk alkalisk oppløsning befinner seg i badet 10 og pletteringsoppløsningen er i badet 12. Sinkat- eller stannat-oppløsningen eller annet kondisjoneringsmiddel 11 vil bli valgt , ifølge den plettering som finner sted i badet 12. Omrøringen er vesentlig for reduksjon av oppholdstiden i den kaustiske rensingen og utføres i badene 10 og 12 ved hjelp av elementer 16 og 17.

Fig. 2 viser anvendelsen av væskekontaktprinsippet med et ytterligere elektropletteringstrinn. Like deler er gitt like hen-visningstall, sammenlignet med fig. 1, og man vil se at den eneste forskjellen fra fig. 1 er tilveiebringelsen av et forutgående pletteringsbad 20 og en korresponderende tilleggselektrode 21 forbundet med den positive klemmen av strømkilden via den variable motstanden 22.

En anordning av denne type ville kunne anvendes under utførelse av en prosess som involverer kaustisk elektrolytisk rensing

(i bad 10), ikke-elektrolytisk metallavsetning (i bad 11), elektrolytisk bronsestrøk (i bad 20) og metall-,særlig tinn, plettering (i bad 12).

Prosessen ifølge oppfinnelsen er anvendbar for plettering av aluminium med en rekke metaller, innbefattende tinn, ved hjelp av en fremgangsmåte for metallplettering av aluminiummateriale (f.eks. tråd, stang eller strimmel) innbefattende trinnene

med elektrolytisk rensing av materialet under anodiske betingelser i kaustisk soda, neddyppingsfortinning eller sinkatbehandling av materialet, et elektrolytisk bronsestrøk (dvs. elektrolytisk avsetting av et meget tynt belegg av kopper-tinn-legering) over

i neddyppingsfortinningen og elektrolytisk metallplettering.

Disse trinn er særlig hensiktsmessige nær tinn er pletterings-metallet, men kan også anvendes når, f.eks. aluminiumet skal pletteres med messing, sink, bly, nikkel eller kopper. Fortrinnsvis anvendes væskekontaktprinsippet ved rensings-, bronsestrøk-og metallpletteringstrinnene, i hvilket tilfelle elektrodene i bronsestrøk- og metallpletteringsbadene forbindes med den positive klemmen av strømkilden og en elektrode i det kaustiske badet til den negative klemmen av kilden.

I den beskrevne kontinuerlige operasjon bør spenningsfallet

over det kaustiske rensebadet være minst 0,8 volt, fortrinnsvis 0,8 - 15 volt, eller mer foretrukket 0,8 - 10 volt eller helst fortrinnsvis 0,8 - 2,5 volt, f.eks. ikke mere enn ca. 2 volt. Generelt kan konsentrasjonen av kaustisk soda, betraktet som natrium-hydroksyd, være i det generelle området av 25 - 250 gpl (gram pr. liter), eller 0,625 - 6,25 mol. , med pH over 11,

men det vil være best å anvende oppløsninger i området 50 - 150 gpl, lik 1,25 - 3,75 mol.. Hvor potassium-hydroksyd anvendes som hel— eller delerstatning for natrium-hydroksyd, anvendes mengder slik at det totale kaustiske innhold er molar-ekviva-lenten av NaOH. Således kan KOH anvendes alene i vektkonsentra-sjoner som er ca. 40% større enn NaOH. Selv om det finnes en viss fordel i å operere badet ganske varmt i en kontinuerlig operasjon, f.eks. oppad fra 60°C, med spenninger i det nedre området av verdier gitt ovenfor, kan gode resultater oppnås ved temperaturer ved hvilket som helst punkt mellom fryse-punktet og kokepunktet og nærmere bestemt i området 25-85°C.

■For en kontinuerlig operasjon holdes elektrolyttemperaturen fortrinnsvis i området av 40-85°C, mens for satstypeoperasjonene er det funnet mer fordelaktig å anvende en temperatur i området 30-50°C.

Med spenninger i verdiområdet som angitt, kan det oppnås strøm-tettheter i rensecellen 10 i området 21.5-160 ampere/dm 2, eller

2

mer foretrukket 54-108 ampere/dm . I en celle som er 3,6 m lang og har en katode 13 med praktisk talt den samme lengden ble aluminiumet tilfredsstillende behandlet med en oppholdstid på 5 eller 6 sekunder. Hvis man således antar at intet etter-behandlingsopphold i den kaustiske elektrolytten trengs, vil

l

en banelengde på 1 til 10 meter langs katoden 13, og en material-i hastighet valgt til å gi en oppholdstid på 2 til 20 sekunder i den kaustiske elektrolytten, gi gode resultater.

I et eksempel ble fremgangsmåten prøvet for kontinuerlig elektroplettering av aluminiumtråd med diameter lik 2 mm (elektrisk lederstørrelse) med tinn, under anvendelse av utstyret som vist i fig. 2. En gjennommatningshastighet av ca. 36 m/min. oppnås under anvendelse av badlengder for trinnene 10, 11, 20 og 12

på henholdsvis 3.6, 0.9, 0.9 og 3 meter. Det elektrolytiske rensebadet 10 besto av en vandig oppløsning av natrium-hydroksyd med en konsentrasjon på 50 gpl, en pH på ca. 13 og en temperatur på ca. 60°C. Totalt 21 volt på kilden 15 var nødvendig for å gi de 230 ampere til systemet, hvilket selvfølgelig var strømmen gjennom trådmaterialet S mellom badet 20 (med bad 12) og bad 10 og også gjennom bad 10 til elektroden 13, således representerende en strømtetthet på ca. 108 ampere/dm 2 i den elektrolytiske renseoperasjonen. Spenningen mellom katoden 13 og aluminiumstråden i rensecellen 10 var ca. 2 volt, idet

det gjenværende spenningsfall fant sted over pletteringscellene 20 og 12. Et godt, vedheftende tinnlag på 3 microns tykkelse var resultatet.

Sammensetningstilfeller som ble anvendt for badene 11, 20 og 12 skal nå gis. Således med sinkatering utført i det andre trinnet 11, kan en vandig badsammensetning som følger anvendes:

til hvilken kan tilføyes 10 gpl KCN.

En oppholdstid på 2 sekunder med badet ved 4 0°C er funnet å være tilfredsstillende.

I det spesielle testeksempelet ovenfor, ble fortinningen i realiteten valgt som det andre trinnet (fordi sinkateringen er uforenlig med et påfølgende bronsestrøk), og en vandig badsammensetning som følger ble anvendt:

En oppholdstid på 2 sekunder er hensiktsmessig med badet ved 45°C.

For det tredje trinnet, bronsestrøket, er en hensiktsmessig vandig badoppløsning som følger:

En temperatur på 4 0 C, en oppholdstid på 2 - 3 sekunder og en strømtetthet på 20 - 35 ampere/dm 2tilveiebringer tilfredsstillende betingelser for aluminiumsmaterialet.

En alternativ badoppløsning ble faktisk anvendt for bronse-strøket i den ovenfor nevnte test. En slik oppløsning kan fås fra M & T Chemicals, Inc. og omfatter Alstan 71 (et pulver av hvilket 180 gpl kan anvendes) pluss Alstan 72 (et konsentrat av hvilket 50 ml/l kan anvendes). Dette kan anvendes tilfredsstillende ved 4 0°C med en oppholdstid på 2 sekunder og en strøm-tetthet på 3 0 ampere/dm 2.

Metallpletteringsbadet, hvor metallet er tinn, kan anvendes

som følger:

Alternativt kan H3B03og gelatin sløyfes og HBF^ innholdet redusert til 50 gpl. I begge tilfeller anvendes fortrinnsvis en temperatur på 3 5°C, oppholdstid på 5 sekunder og strømtett-het på 100 til 120 ampere/dm 2 og et tinnbelegg på 3 til 5 micron pletteres.

i

Ved de ovenfor nevnte operasjoner anvendes sterk omrøring i

den elektrolytiske renseoperasjonen. Den anodiske strømtettheten er uhensiktsmessig lav med stillestående forhold ved lav bad-spenning, men stiger til tilfredsstillende verdier ved voldsom omrøring av badet.

Det er også meget ønskelig, i de fleste tilfeller, å tilveiebringe voldsom omrøring i metallpletteringsbadene, særlig hoved-pletteringsbadet 12. Således med strømtettheter av en verdi

lik 65 ampere/dm 2og over .'denne, slik det ønskes i pletteringsbadet for hurtig kontinuerlig operasjon, er prosessen langt mer effektiv hvis aluminiumsmaterialet eller den elektrolytiske oppløsningen omrøres, særlig i tilfellet av tinnplettering. Således kan materialet omrøres ved å passere det gjennom en

ring som er plassert sentralt i pletteringsbadet og oscillere ringen.

Fig. 3 viser skjematisk en fremgangsmåte for slik omrøring av aluminiumsmaterialet i pletteringsbadet. Materialet S passerer gjennom ringen 30, hensiktsmessig av polytetrafluoretylen, på

en ende av en arm 31 dreibart opphengt i badveggen ved 32. Den andre enden av armen er eksentrisk montert på en skive 33 på akselen av et drivmiddel slik som en elektrisk motor (ikke vist). Ringen er anordnet hensiktsmessig halvveis langs pletteringsbadet, og man har funnet at vibrasjoner med en amplitude på ca. 10- - 15 mm ved en frekvens på 10 perioder pr. sekund i stor grad øker strømtettheten som kan anvendes i pletteringsbadet. Hvis tråden ikke vibreres på denne måte, eller hvis oppløsningen i badet ikke på annen måte omrøres, vil en lenger pletterings-tid måtte kreves.

Hvor omrøringen tilveiebringes ved hjelp av en oscillerende ring, kan en frekvens på 2 - 30 perioder pr. sekund, fortrinnsvis 5-15 perioder pr. sekund, anvendes. Oscillasjonsamplituden kan strekke seg fra 1,5 - 75 mm, men mest vanlig er den i området 5-25 mm. Oscillasjonen av materialet eller ekvivalent-omrøring av elektrolytten bringer tilsynelatende metalloverflaten. i kontakt med frisk elektrolytt, og erstatter kontinuerlig metallionene ved siden av metalloverflaten. Omrøringen av badet er også virkningsfull for å redusere "tredannelsen" av

avsatt tinn.

Den etterfølgende tabell viser forholdet mellom temperatur og kravet til spenning for et 5% NaOH bad sammenlignet med den sterke svovelsyre/fosforsyre-blandingen i britisk patent 1.511.482.

Som det vil sees tillater den kaustiske oppløsningen anvendelse av langt lavere spenninger enn syreoppløsningen. Dette er av stor fordel for redusering av kravene til energi.

Den etterfølgende ytterligere tabell viser ikke bare forholdet mellom temperatur og spenning, men også den vesentlige ytterligere spenningsreduksjon oppnås med høyere konsentrasjoner av natriumhydroksyd. Den. etterfølgende tabell vedrører en noe lavere strømtetthet enn tabell 1.

Det fremgår at dette resultatet oppnås med spenningstall på

ca. 1-2 volt. Hvor potensialforskjellen er vesentlig mindre, f.eks. som i de to betingelsene på 0.5 volt i tabell 2 er det

en tendens til belegg eller smussdannelse og følgelig dårlig vedheftning av den endelige elektroplettering.

Hvor den påtrykte spenning er større enn ca. 2 volt, er en etteranodisk oppholdsperiode i den kaustiske soda ønskelig. Dette betyr at ved kontinuerlig operasjon beveger aluminiumet seg gjennom den kaustiske elektrolytten forbi enden av katoden og under hovedsakelig ikke-elektrolytiske betingelser før overføring til det neste trinn. I en satsoperasjon oppnås en korresponderende oppholdstid ved å slå av strømmen for et slikt intervall etter den anodiske elektrolytiske rensingen. Denne oppholds-eller gjenværende tid bør ikke være unødvendig lang, fordi oksydfritt metall kan bli oppløst, hvilket etterlater en til-griset og kanskje endog tæret eller etset overflate. Oppholdstiden tjener til å fjerne de siste spor av oksyd og kreves å være større med større spenninger. F.eks. i tabell 1 ved 45°C, 10 volt behandling i 50 gpl NaOH, ville et ikke-elektrolytisk opphold på ca. 3 sekunder være optimalt. For 40°C behandling, 12.5 volt betingelse, ville en ikke-elektrolytisk oppholdstid på ca. 5 sekunder være hensiktsmessig, og ved 65°C, med 2.5 volt, ville den nødvendige oppholdstid være relativt likegyldig, f.eks. høyst ca. 1 sekund.

Tabellene 1 og 2 representerer i realiteten eksempler på tilfredsstillende kaustisk elektrolytisk behandling, innbefattende demonstrering av visse fordeler over elektrolytisk syrebehandling med påfølgende ikke-elektrolytisk oppholdstid av passende natur i visse tilfeller som forklart ovenfor. Unntakene er de to betingelser ved 0.5 volt i 100 gpl NaOH kolonnen i tabell 2. Disse ville ikke tilveiebringe tilfredsstillende renseprose-dyrer, av de grunner som er angitt ovenfor. I alle eksempler var pH verdien ca. 13.

Slik det nå vil fremgå er, i en kontinuerlig elektropletteringsprosess, det totale antall trinn relativt lite, idet det vanligvis ikke er mer enn 4, innbefattende et ikke-elektrolytisk neddyppings- eller sinkateringstrinn etter rensetrinnet og også et elektrolytisk bronsestrøk mellom fortinningen og hoved-pletteringen, hvor disse forutpletteringstrinn ønskes i mange tilfeller. I den foretrukne prosessen, slik som i fig. 2, er det vanligvis funnet at inntil ca. 10% av den totale strømmen som går inn i aluminiumsmaterialet vil gjøre dette i bronse-strøkbadet 20 og den gjenværende del i metallpletteringsbadet 12. Spenningene for disse operasjoner er vanligvis like, slik at

en enkelt strømkilde kan anvendes for begge, selv om separate kilder kan anvendes hvis ønskelig. Hensiktsmessig anvendes en motstand 22 for å justere bronsestrøkspenningen for korresponderende strømstyring. Tykkelsen av metallavsetningene, særlig pletteringsbelegget, kan varieres på en vanlig måte, ved å endre hastigheten eller strømmen.

Som man vil se er behandlingstidene i de forskjellige badene i den kontinuerlige prosessen med fordel meget korte, idet de er mindre enn 1 minutt i hvert tilfelle, og særlig foretrukket mindre enn et halvt minutt, eller med spesielt tilfredsstillende resultater, begrenset til tider ikke mer enn 20 sekunder, dvs.

i hvert bad. Selvom man har funnet at meget små natriumkarbonat-eller fosfattillegg kan gis til oppløsningene av kaustisk soda for å dispergere fett eller andre særlige formål, f.eks. ca. 1%

tri-natriumfosfat eller inntil 2% natriumkarbonat, er det ikke funnet noen vesentlig fordel. Det er også utført prøver med andre tillegg, slik som natrium-glukonat, kjent som en substans for komplekst aluminium i alkaliske oppløsninger. Tillegget av natrium-glukonat (f.eks. 30 gpl) ville tjene til å stabilisere den kaustiske oppløsning, og således øke badets levetid. Ikke i noe tilfelle bør noe tillegg være slik i proporsjon eller på annen måte at pH verdien reduseres til under 11. Som det vil forstås, er det et hovedformål ved den kaustiske elektrolytiske rensing å tilveiebringe en overflate som er fri for aluminium-oksydfilm, dvs. en ren aluminiumsoverflate. I den spesielle sekvens av trinn oppnås dette resultat og det er endog ikke noe behov for mellomliggende vasking i de fleste tilfeller. Etter de anvisninger som er gitt ovenfor, oppnås utmerket vedheftning av den endelige plettering på aluminiumet, enten av tinn eller annet metall.

Prosessen er anvendbar også for satstypeoperasjon, for gjen-stander overfor hvilke kontinuerlig behandling ikke kreves eller er hensiktsmessig. I et slikt tilfelle, selv om de ovenfor nevnte verdier av kaustisk soda konsentrasjon, strømtetthet og temperatur kan anvendes, er det ikke noe behov for å tilpasse de høye hastigheter og høye strømtetthetsverdier som kreves for hurtig plettering, og følgelig kan strømtetthetene i den elektrolytiske rensingen strekke seg ned til 2 ampere/dm 2eller

2 2

endog 1 ampere/dm (fortrinnsvis 2,5 til 3,5 ampere/dm ) og elektrolyttkoasentrasjonene kan strekke seg ned til 1 eller 2 gpl av kaustisk soda. Ikke desto mindre er det kritisk at

pH verdien for den kaustiske elektrolyttoppløsningen er minst 11 eller fortrinnsvis godt over denne verdi, f.eks. 12 eller 13, til klar forskjell fra elektrolytter anvendt for tidligere anodiske behandlinger, enten for filmdannelse eller for polering (med uunngåelilg filmutvikling). Disse har vært hovedsakelige natriumkarbonat, fosfat, borat eller glykolat og har vanligvis en pH rundt 10. I den nærværende prosess er dessuten spenningen over rensebadet lav, f.eks. godt under 10 volt, og behandlings-tiden er kort, idet det vanligvis kreves mindre enn 10 minutter selv for satsoperasjon.

I eksempels form er i en satsprosess en typisk strømtetthet for forutbehandlingen ved hjelp av elektrolytisk kaustisk operasjon ca. 2.7 ampere/dm 2, idet dette er i betydelig motsetning til de normalt ønskede, meget høyere strømtettheter for kontinuerlig behandling.

Forholdet mellom temperatur og spenning i en lav strømtetthet-satsbehandlingsoperasjon ble bestemt ved prøver, og gjengitt i den etterfølgende tabell.

Behandlingene i tabellen ble utført over en periode av 2 min.,

i motsetning til de meget korte behandlinger som anvendes ved kontinuerlig drift. Utmerket vedheftning av en påfølgende av-setning av tinn ble oppnådd på aluminiumsprøvene ( i tabell 3) behandlet ved 30-50°C, mens et lite vedheftningstap ble notert hva angår de som ble behandlet ved 60° og 70°. Dårlig vedheftning av sistnevnte tinnplettering ble oppnådd på 80° prøven. Disse resultater bekrefter de tidligere funn i denne oppfinnelse, nemlig at en potensialforskjell på minst 0.8 volt eller fortrinnsvis ca. 1-2 volt synes nødvendig for god vedheftning.

Slik det også er angitt ovenfor, ble det funnet at sterk om-røring av det kaustiske elektrolytiske badet var nødvendig. I forhold til disse lavkonsentrasjons-, lavstrømtetthetbad, ga et stillestående bad på 25°C som inneholdt 1 gpl NaOH, en anodestrøm-tetthet på kun 0,3 ampere/dm 2med to volt påtrykt potensiale og kun 0.5 ampere/dm 2 med 10 volt påtrykt potensiale . Det samme badet sterkt omrørt, ga imidlertid en strømtetthet på ca. 2.2 ampere/dm 2 med påtrykt potensiale på 2 volt.

Det vil forstås at satstypebehandling, hensiktsmessig for gjen-. stander som ikke kan håndteres kontinuerlig og krever elektroplettering på deres aluminiumsoverflater, f.eks. et hvilket som helst av metallene nevnt ovenfor eller andre, slik som kadmium, krom eller lignende, gir betydelige fordeler hva angår økonomi og effektivitet. Slik det vil forstås kan påfølgende behandlinger, slik som et neddyppingspletteringstrinn, hvis ønskelig, likeledes et bronsestrøk eller ekvivalent når det trengs, og endelig selve den aktuelle elektropletteringen, oppnås med sammensetninger og betingelser tilsvarende de som er gitt ovenfor for den kontinuerlige prosessen, og mer generelt med sammensetninger og betingelser passende og vel kjente for sats-typeplettering.

Selv om vannvasking eller lignende trinn kan innføres mellom

de forskjellige sukséssive trinn i prosessen i enten kontinuerlig eller satsoperasjon, er det et viktig foretrukket trekk,

med et unntak, at alle av samme kan sløyfes, særlig ved at den rene aluminium som leveres fra det elektrolytiske kaustiske rensebadet, øyeblikkelig kan overføres (uten noen mellomliggende vaskinger eller avsmussinger) til sinkat-eller stannatdyppingen. Unntaket som er nevnt ovenfor, er at rensing kreves mellom det siste alkaliske badet i prosessen og et syreelektropletterings-bad. Ved kontinuerlig operasjon under anvendelse av væskekontakt, reduserer dette trekk lengden av aluminium som kreves for å føre strøm, slik at oppvarming og mulig strimmel- eller trådbrudd-vanskeligheter reduseres. Alle oppløsningene som er beskrevet ovenfor var, selvfølgelig, vandige oppløsninger.

Det elektrolytiske rensingstrinnet ifølge foreliggende prosess er ikke en blankgjørings- eller poleringsoperasjon. Tidligere elektrolytiske alkaliske poleringsoperasjoner ville ikke være hensiktsmessige som en forutbehandling ved fremstillingen av pletterte aluminiumsledere. Ved polering (eller blankgjøririg) kan operasjonen i praksis ikke være slik at den anodiske oksydfilmen på aluminiumsoverflaten fjernes så hurtig som eller hur- tigere enn den dannes, fordi en•elektrolytt som er tilstrekkelig agressiv for oksydfjerning bevirker tæring av overflaten under behandlingen som kreves for å fjerne tilstrekkelig metall for poleringsoperasjonen. Således ville natrium-eller potassium-hydroksydoppløsninger være uhensiktsmessige for elektropolering . fordi de har dårlig overflatenivelleringsevne. Følgelig kjennetegnes alkaliske oppløsninger for elektropolering, slik som natriumkarbonat, fosfat ved en pH og ikke mer en 10. Ettersom polering krever betydelig metallfjerning, trenger polerings-operasjonene relativt lange behandlingstidsrom. Dette er virkningsfullt til å oppnå en godt polert overflate. På grunn av den mindre agressive elektrolytt, unngås tæring, men av samme grunn blir en oksydfilm uunngåelig frembragt på aluminiumet.

I den nærværende rengjøringsprosess oppnår agressive kaustiske oppløsninger med høy pH-verdi utmerket rengjøring, men likevel uten tæring eller smussdannelse.

Claims (9)

1. Prosess for fremstillingen av metallplettert aluminium, i hvilken aluminiumet først rengjøres elektrolytisk under anodiske betingelser i en væske som har en høy oppløsningseffekt for aluminiumoksyd, slik at overflaten av det elektrolytisk ren-gjorte aluminiumet er stort sett oksydfritt og elektropletteres så i et elektropletteringsbad under katodiske betingelser,karakterisert vedat elektrolytten i det elektrolytiske rengjøringsbadet er en vandig natriumhydroksyd eller potassiumhydroksyd eller blandinger av disse ved en pH-verdi på minst 11, hvor spenningen mellom katoden i det elektrolytiske rengjøringsbadet og aluminiumet i nevnte bad er minst 0.8 volt og aluminiumet og den alkaliske elektrolytten i det elektrolytiske rengjøringsbadet omrøres voldsomt i forhold til hverandre.

2. Prosess som angitt i krav 1,karakterisertved at temperaturen i elektrolytten er i området 25 - 85°C.

3. Prosess som angitt i krav 1 eller 2,karakterisert vedat spenningen mellom katoden i det elektro lytiske rengjøringsbadet og aluminiumet er i området 0.8-15 volt.

4. Prosess som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, hvor aluminiumet beveger seg kontinuerlig gjennom den elektrolytiske renseelektrolytten og deretter gjennom en elektro-pletteringselektrolytt,karakterisert vedat konsentrasjonen av natriumhydroksyd i den elektrolytiske ren-gjøringselektrolytten er 0.625-6.25 mol.

5. Prosess som angitt i krav 4,karakterisertved. at strømtettheten ved aluminiumsoverflaten i det elektrolytiske rengjøringstrinnet er i området 21-108 ampere/dm 2.

6. Prosess som angitt i krav 4 eller 5,karakterisert vedat spenningen i det elektrolytiske rengjørings-trinnet er 0.8-2.5 volt.

7. Prosess som angitt i et hvilket som helst av kravene 4-6,karakterisert vedat aluminiumet passerer fra rengjøringselektrolytten til et sinkat-eller stannatbad uten en mellomliggende vandig rensing.

8. Prosess som angitt i et hvilket som helst av kravene 4-7,karakterisert vedat temperaturen i elektrolytten opprettholdes ved en temperatur på 40-85°C.

9. Prosess som angitt i krav 1,karakterisertved at den elektrolytiske rengjøringen utføres i en satstypeoperasjon og elektrolytten opprettholdes ved en temperatur på 30-50°C.