NO803937L - Fremgangsmaate og opploesning for belegning av aluminium - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en oppløsning, fremgangsmåte

og konsentrat for belegning av aluminium og dessuten dermed belagte aluminiumgjenstander.

Betegnelsen "aluminium" som her anvendt skal omfatte ikke bare rent aluminium, men også legeringer av aluminium, f.eks. de aluminiumlegeringer som inneholder mindre mengder av metaller, som magnesium, mangan, kobber eller silicium.

Det er kjent å belegge aluminiumoverflater ved å behandle disse med vandige belegningsoppløsninger som reagerer med aluminiumet slik at dets overflate omvandles til et såkalt "omvandlingsbelegg" som er korrosjonsfast og således beskytter det underliggende aluminium mot korroderende an-grep. Slike omvandlingsbelegg vil også normalt og på ønsket måte gi et godt underlag til hvilket senere påførte overliggende tørrestoffholdige belegg som kan være dekorative eller av funksjonell type og er dannet av slike materialer som malinger, lakk eller trykkfarver etc, vil hefte fast og sterkt.

Blant en rekke andre mer omfattende anvendelser

er en spesiell anvendelse av visse omvandlingsbeleggoppløs-ninger i forbindelse med belegning av aluminiumbokser. Selv om det imidlertid finnes andre metoder for belegning av aluminium hvor det kan være ønsket at belegget skal gi et farvet utseende, f.eks. en gulaktig-til-grønn farvetone,

for aluminiumoverflaten, bør de korrosjonsfaste belegg som skal påføres på aluminiumbokser, være jevnt klare og farve-løse, slik at selv etter at de er blitt belagt vil boksene fremdeles ha det naturlige klare, skinnende utseende av det underliggende aluminium og som det er ønsket å beholde for sluttproduktet selv om deler av boksen kan være dekket med overliggende tørkende belegg.

Det er imidlertid ikke tilstrekkelig at beleggene

er klare og farveløse når de påføres på boksene, men det er også nødvendig at de skal holde seg slik etterpå. Belegget må nærmere bestemt være i stand til å motstå misfarvning når den belagte boks utsettes for moderat varmt vann, f.eks.

for vann med en temperatur av 60 - 77° C, under prosesser

som vanligvis betegnes som "pasteurisering" av boksene.

En slik "pasteurisering" er tilbøyelig til å gjøre at en ubelagt eller utilstrekkelig belagt aluminiumoverflate vil bli sort eller misfarves på annen måte, hvorved boksen får et utiltalende utseende.

Det er kanskje noe merkelig at det imidlertid også er ønsket at under .ekstreme betingelser skal de belagte aluminiumbokser være i-stand til å misfarves da dette kan være grunnlaget for en enkel prøve som er blitt utviklet for å bekrefte nærværet av det ønskede belegg. En slik vanlig anvendt prøve innen hermetikkboksindustrien er kjent som "muffelprøven". Ved hjelp av en slik prøve kan en bokspro-dusent være i stand til å ta vilkårlige boksprøver fra pro-duksjonslinjen og få bekreftet at det ønskede klare og farve-løse belegg i virkeligheten er til stede på boksene selv om det ikke er synlig.

Det finnes for tiden allerede en del tilgjengelige belegningsoppløsninger som danner jevnt klare og farveløse belegg på aluminiumoverflater. Den kanskje mest utstrakt anvendte av disse belegningsoppløsninger er en oppløsning som -inneholder kromsyre, fosforsyre og flussyre. I de senere år har imidlertid store deler av industrien skiftet over fra belegningsoppløsninger som inneholder seksverdig krom, til belegningsoppløsninger som ikke inneholder dette fordi bruk av seksverdig krom i alminnelighet er tilbøyelig til å forår-sake avfallsdeponeringsproblemer.

Det finnes imidlertid kromatfrie blandinger som etter sigende skal være i stand til å danne belegg på aluminium. Mer nylig utviklede blandinger av denne type er eksemplifisert ved dem som er beskrevet i britisk publisert patentsøknad 2 014 617 A og i US patentskrifter 4 017 334, 3 964 936 og 4 148 670. I alle disse publikasjoner beskrives sure vandige oppløsninger som inneholder en fluorholdig forbindelse og varierende enten en zirconium-, titan- eller, hafniumholdig forbindelse. Dette er imidlertid ikke alt,

og i US-patentskrift 4 148 670 er således en ytterligere vesentlig bestanddel i blandingen angitt å være fosfat, mens en polyhydroxyforbindelse med 6 eller færre carbonatomer er

beskrevet som en valgfri bestanddel. I US-patentskrift 4 017 334 er imidlertid ikke bare fosfat, men også tannin beskrevet som ytterligere vesentlige bestanddeler.

Nærværet av fosfat i oppløsningen hevdes å bidra til at belegget får korrosjonsfasthet og evnen til å motta maling, og dessuten at belegget kan utsettes for den såkalte "muffelprøve" dersom det skulle være ønsket å anvende denne for å bekrefte nærværet av belegget på en aluminiumoverflate. Fosfat er imidlertid ikke en særlig ønsket bestanddel da det har vist seg at det fører til en minskning av vedheftningen for visse vannbaserte tørrende belegg, og det ville således være ønsket å kunne fremstille et belegg i hvilket fosfat ikke utgjør en vesentlig bestanddel.

Det tas ved oppfinnelsen hovedsakelig sikte på å tilveiebringe en vandig omvandlingsbeleggoppløsning som selv om det ikke er nødvendig at det i denne anvendes seksverdig krom eller et hvilket som helst lignende giftig materiale og selv om oppløsningen om ønsket kan være fosfatfri, ikke desto mindre er i stand til på en aluminiumoverflate å danne et klart og farveløst, korrosjonsfast belegg som gir et utmerket underlag for vedheftning av senere påførte overliggende tørrende belegg. Det bør dessuten her bemerkes at "korrosjonsfast" somher anvendt dersom intet annet er angitt > er ment å angi ikke bare at den belagte overflate er motstandsdyktig overfor korrosjon i vanlig forstand, men også at den er motstandsdyktig overfor sortfarvning eller annen misfarvning når den utsettes for den ovennevnte "pasteurisering" eller en annen lignende behandling i varmt vann eller kokende vann.

Det tilveiebringes ifølge oppfinnelsen en kromatfri, sur, vandig belegningsoppløsning som på en aluminiumoverflate er i stand til å danne et klart, farveløst og korrosjonsfast belegg, og oppløsningen er særpreget ved at den inneholder

(a) ett eller flere av metallene zirconium, hafnium eller titan fra gruppe IVa i en samlet mengde av minst 0,5 x 10 -3 mol/liter, (b) flourid i en mengde som i det minste er tilstrekkelig til å inngå kombinasjon med alle de tilstedeværende metaller fra gruppe IVa, og (c) enten en organisk polyhydroxyforbindelse med opp til 7 carbonatomer og som er til stede i en konsentrasjon av minst 0,025 x 10 _3 mol/ liter i en oppløsning som er fri for fosfat og bor, eller

et overflateaktivt middel som er tilstede i en konsentrasjon av minst 10 deler pr. million (ppm), eller

både den organiske polyhydroxyforbindelse og det overflateaktive middel.

Den sure, vandige belegningsoppløsning ifølge oppfinnelsen kan anvendes for å behandle en glansfull, skinnende aluminiumoverflate på en slik måte at dens glansfulle, skinnende utseende ikke vil ødelegges, men likevel slik at det på overflaten dannes et jevnt farveløst og klart belegg som oppviser en utmerket korrosjonsf as the t og til hvilket overliggende tørrende belegg vil hefte fast.

Dessuten er belegningsoppløsningen ifølge oppfinnelsen i stand til å danne denneønskede beleggtype på aluminium selv i fravær av materialer som enten er giftige eller fører til avfallsdeponeringsproblemer. Belegningsoppløsnin-gene ifølge oppfinnelsen kan således være og er frie ikke bare for seksverdig krom, men også for slike elementer som mangan, jern, kobolt, nikkel, molybden og wolfram, såvel som for giftige materialer som ferricyanid og ferrocyanid. Fra-været av slike materialer i belegningsoppløsningen gjør det unødvendig å underkaste avløpet en spesiell behandling før det slippes ut i omgivelsene eller overføres til et anlegg for behandling av kloakk.

Dessuten er beleggene dannet ved hjelp av beleg-ningsoppløsningene ifølge oppfinnelsen av spesiell verdi dersom de skal tjene som underlag for overliggende tørrende belegg påført i form av vannbaserte blandinger. Det har nylig vært en tilbøyelighet innen industrien bort fra bruk av belegningsblandinger som er basert på organiske oppløs-ningsmidler, for isteden å gå inn for vannbaserte belegningsblandinger. Industriell erfaring har imidlertid vist at uansett hva deres øvrige fordeler er, vil tørrende belegg dannet fra vannbaserte blandinger ikke hefte til omvandlingsbelegg av den kjente Zr-, Ti- eller Hf-type, såvel som tør-rende belegg dannet av blandinger basert- på organiske oppløs-ningsmidler. Som et spesielt eksempel kan nevnes at de tør-rende belegg som er dannet av vannbaserte blandinger, er tilbøyelige til ikke å hefte så godt til underliggende .omvandlingsbelegg dannet av de fosfatholdige oppløsninger ifølge US-patentskrift 4 148 670 som de som er dannet av tørrende beleggblandinger basert på organiske oppløsnings-midler. Det er imidlertid en meget fordelaktig kjennsgjer-ning at omvandlingsbeleggoppløsningene ifølge oppfinnelsen kan anvendes for dannelse av belegg på aluminiumoverflater og som gir et utmerket malingmottagende underlag på hvilket, tørrende belegg dannet av vannbaserte blandinger vil hefte fast.

Når komponenten (c) utgjøres av polyhydroxyforbindelsen, er det ifølge oppfinnelsen blitt iakttatt at korro-sjonsfastheten for de belegg som er blitt dannet av beleg-ningsoppløsningene, kan være tilbøyelig til å variere avhengig av den vanntype som ble anvendt ved fremstillingen av slike blandinger. Det synes generelt som om beleggenes korrosjonsfasthet er bedre dersom beleggene dannes av opp-løsninger laget med hårdt vann enn dersom de er dannet av oppløsninger laget med bløtt vann. Den forholdsvis lave natriumkonsentrasjon i bløtt vann synes å være skadelig for de erholdte beleggs korrosjonsfasthet, eller det kan kanskje isteden sies at den forholdsvis høye konsentrasjon av calsium i hårdt vann er gunstig for de erholdte beleggs korrosjonsfasthet. Det er imidlertid ingen variasjon i beleggets korrosjonsfasthet i avhengighet av hardheten for vannet i oppløsningen når komponenten (c) enten utgjøres av det overflateaktive middel alene eller av en blanding av det overflateaktive middel og polyhydroxyforbindelsen.

På dette punkt passer det å nevne at uttrykket "overflateaktivt middel" her er anvendt for å betegne et hvilket som helst materiale som sterkt vil redusere vannets overflatespenning når det er til stede i en liten mengde. Nærværet av f.eks. en så liten mengde som 2 ppm av overflateaktivt middel oppløst i vann kan således redusere vannets overflatespenning med over 1/3 av dens normale verdi. Uttrykket omfatter således alle de forskjellige vanlige grupper av overflateaktive midler, dvs. anionaktive, kationaktive, ikke-ionogene eller amfotære overflateaktive midler. Det bør imidlertid bemerkes at det ifølge oppfinnelsen foretrekkes å anvende et ikke-ionogent overflateaktivt middel.

Den sure, vandige belegningsoppløsning må, som nevnt ovenfor, inneholde ett eller flere av metallene titan, zirconium eller nafhium fra gruppe Via sammen med et fluorid og med en polyhydroxyforbindelse og/eller et overflateaktivt middel.- Et hvilket som helst egnet utgangsmateriale som er oppløselig i oppløsningen, kan anvendes for disse komponenter.

Som utgangsmaterialer for zirconium, titan eller hafnium kan f.eks. oppløselige fluorzirconat-, fluortitanat-eller fluorhafnatforbindelser anvendes, som fluorzircon-, fluortitan- eller fluorhafniumsyrer, og de tilsvarende salter, som ammonium- eller alkalimetallfluorzirconater, -fluor-titanater eller -fluorhafnater. Andre egnede utgangsmaterialer omfatter metallfluorider, som zirconiumfluorid

(ZrF4), titanfluorid (TiF3, TiF4) eller h.afniumfluorid (HfF4).

Belegningsoppløsningene kan dessuten fremstilles fra blandinger av oppløselige forbindelser, idet én av disse inneholder metallet eller metallene fra gruppe IVa og den annen fluoridet. Eksempler på slike forbindelser er vannoppløselige salter som omfatter nitrater og sulfater av Zr, Ti eller Hf (f.eks. zirconiumnitrat, zirconiumsulfat, titan (IvJ-sulfat eller hafniumnitrat) , eller flussyre eller dens vannoppløselige salter, som ammonium- eller alkali-metallsaltene derav.

Det er mulig å danne tilfredsstillende belegg av oppløsninger som inneholder så lite som ca. 0,5 x 10 mol/ liter (mol/l) av Zn, Ti eller Hf (ekvivalent med ca. 0,05 .g/l Zr, ca. 0,02 g/l Ti eller ca. 0,09 g/l Hf). Når det anvendes en blanding av flere enn ett av disse metaller fra gruppe IVa, bør de tilsammen utgjøre minst 0,5 x 10 -3 mol/l. Avhengig av andre parametre ved belegningsprosessen kan det imidlertid være nødvendig å anvende større mengder av disse bestanddeler for å kunne fremstille tilfredsstillende belegg, som nærmere forklart nedenfor.

Det finnes ingen øvre grense for konsentrasjonene av oppløst zirconium, titan eller hafnium som kan anvendes, bortsett selvsfølgelig fra oppløselighetsgrensene for disse i den sure, vandige belegningsoppløsning og som er avhengige av andre parametre for belegningsoppløsningen, omfattende spesielt belegningsoppløsningens surhet og kloridinnhold og mengdene av de andre valgfrie bestanddeler som kan være til stede. Disse forskjellige parametre bør reguleres slik at det unngås at bunnfall av zirconium-, titan- eller hafnium-forbindelser vil dannes. Et hvert slikt bunnfall er uønsket av flere grunner. Bunnfelling utarmer oppløsningen på bestanddelene. Dersom et bunnfall avsettes på den belagte aluminiumoverflate, kan det uheldig påvirke beleggets egenskaper, og en akkumulering av en hvilken som helst type av bunnfall er tilbøyelig til uheldig å innvirke på beleg-ningsmetoden, f.eks. ved at det kan tilstoppe sprøytemunn-stykkene. Dersom det spesielle tilfelle skulle oppstå at bunnfall dannes, kan dette overvinnes ved å senke beleg-ningsoppløsningens pH og/eller ved å øke fluoridkonsentra-sjonen.

Minimumskonsentrasjonen av fluorid er den konsentrasjon som er nødvendig for at fluorid skal kunne inngå kombinasjon med alt tilstedeværende zirconium, titan og/eller nafnium under dannelse av et oppløselig kompleks med disse, f.eks. et fluorzirconat, fluortitanat eller fluorhafnat. Miniumumsmengden av fluorid er således avhengig av mengden

av zirconium, titan og/eller hafnium i oppløsningen. Det har generelt vist seg at minst ca. 4 mol fluorid er nødvendige pr. mol Zr,_ Ti og/eller Hf for å hindre utfelling av disse metaller. Det foretrekkes ifølge oppfinnelsen å anvende minst 6 mol fluorid pr. mol Zr, Ti og/eller Hf.

Det må dessuten erindres at under langvarig bruk av belegningsprosessen og. således i slike tilfeller hvor belegningsoppløsningén resirkuleres eller et bad av oppløs-ningen anvendes kontinuerlig, vil det forekomme en oppbygning av konsentrasjonen av aluminiumet som på grunn av opp-løsningen oppløses fra overflaten. En slik oppbygning av oppløst aluminium kan uheldig påvirke belegningsprosessen med mindre belegningsoppløsningen inneholder en fluoridmeng-de som er tilstrekkelig til å kompleksbinde det oppløste aluminium.

Ut fra praktiske avveininger er det således meget ønsket at belegningsoppløsningen når det anvendes en prosess i industriell målestokk, skal inneholde et overskudd av fluorid ut over den mengde som inngår kompleksdannelse med aluminium og med en hvilken som helst annen bestanddel i oppløsningen som inngår kompleksdannelse med fluoridet. Et slikt overskudd av fluorid betegnes her som "tilgjengelig fluorid", og den måte som mengden av "tilgjengelige fluorid" beregnes på, er velkjent for en fagmann. En belegningsopp-løsning som inneholder tilgjengelig fluorid, er en oppløsning i hvilken fluorid er tilgjengelig for å inngå kompleksdannelse med aluminium.

Selv om det som angitt rett ovenfor er ønsket med et visst overskudd av fluorid eller tilgjengelig fluorid, bør forsiktighet utvises slik at for meget av dette unngås. Det anbefales at den tilgjengelige fluoridkonsentrasjon ikke er over 26,3 x 10 ^ mol/l (eller ikke over 500 ppm) for å unngå enuønsket etsning av aluminiumoverflaten da dette er tilbøyelig til å gjøre at overflaten får et matt eller frost-lignende utseende, og for derved også å unngå uheldige inn-virkninger på beleggets korrosjonsfasthet og evne til å motta maling, foruten å unngå utfelling av calsium eller andre slike ioner som er til stede i oppløsningen.

Utgangsmaterialet for fluorid for anvendelse i belegningsoppløsningen kan være et hvilket som helst materiale som er oppløselig i oppløsningen og som tilveiebringer et utgangsmateriale for fluorid som er i stand til å inngå kompleksdannelse med aluminium, forutsatt at utgangsmateria let ikke inneholder noe som uheldig påvirker belegningsprosessen. Dersom det imidlertid antas at fluorid tilsettes

■som et komplekst fluorid med titan, zirconium eller hafnium, bør også et annet utgangsmateriale for fluorid tilsettes til oppløsningen for å tjene som utgangsmateriale for fluorid som skal inngå kompleksdannelse med det aluminium som bygges opp under kontinuerlig drift. Alternative utgangsmaterialer for fluorid for dette formål omfatter slike materialer som HF, salter derav, NH^F.HF, alkalimetall-bifluorider, H2SiFg eller HBF^. De spesielt foretrukne utgangsmaterialer for fluorid er HF og HBF^.

Som nevnt ovenfor vil et overflateaktivt materiale

i oppløsningen ifølge oppfinnelsen fortrinnsvis utgjøres av et ikke-ionogent overflateaktivt materiale. Selv om en så liten mengde som 10 ppm av overflateaktivt materiale kan være tilstrekkelig, foretrekkes det å anvende det overflateaktive materiale i en konsentrasjon av 20 - 100 ppm. Enda større mengder, f.eks. opp til 500 ppm, kan anvendes uten at dette er skadelig, men det har ifølge oppfinnelsen vist seg at vanligvis fås liten eller ingen ytterligere forbedring når slike høyere konsentrasjoner anvendes.

Når en polyhydroxyforbindelse skal være tilstede, kan denne utgjøres av en hvilken som helst vannoppløselig polyhydroxyforbindelse som ikke har over 7 carbonatomer. Utgangsmaterialet kan selvfølgelig være polyhydroxyforbindelsen som sådan, men det kan også være en hvilken som helst forbindelse som er oppløselig i belegningsoppløsningen og som når den er oppløst i denne, gir denønskede polyhydroxyforbindelse og ikke på annen måte er skadelig for oppløsnin-gens belegningsegenskaper eller for beleggenes korrosjonsfasthet og malingers vedheftning til disse. Eksempler på slike forbindelser omfatter gluco^syre og salter derav, natriumglucoheptonat, sorbitol, mannitol, dextrose, ethylen-glycol eller glycerol. Spesielt foretrukne polyhydroxyforbindelser er gluconsyre og dens alkalimetall- og ammonium-salter. En hvilken som helst forbindelse som er oppløselig i belegningsoppløsningen og som gir gluconat og/eller gluconsyre, kan anvendes. Eksempler på slike forbindelser er stabile gluconolactoner, som glucono-A-lacton eller glucono-^-lacton.

Det har vist seg at anvendelse av polyhydroxyforbindelsen i belegningsoppløsningen gjør det mulig for bruke-ren å utføre en enkel prøve for å få bekreftet at belegget er tilstede på aluminiumoverflaten selv når oppløsningen er fri for fosfat. Ved en industriell prosess som kan omfatte behandling av meget store mengder aluminium i løpet av forholdsvis kort tid, er det nyttig å ha en enkel prøve for å få bekreftet at belegningsoppløsningen danner et belegg da belegget ikke er synlig for øyet. En ubemerket

i

forandring i arbeidsparameterne for et bad av belegningsopp-løsningen og som gjør at dette ikke virker effektivt, kan finne sted på grunn av mekanisk svikt eller menneskelig svikt. Som et eksempel kan nevnes at en ukorrekt etterfylling av belegningsoppløsningen kan passere ubemerket.

Det har vist seg at en aluminiumoverflate som er belagt med en slik blanding ifølge oppfinnelsen som inneholder polyhydroxyforbindelsen og intet fosfat, forandrer farve fra lys gyldenbrun til mørkere farvetoner av brunt eller purpur når den utsettes for en forholdsvis høy temperatur i forholdsvis kort tid, f.eks.. 482° C i 5 minutter. Denne prøve som her er betegnet som "muffelprøven", kan anvendes for vilkårlig prøvetagning av behandlede aluminiumoverflater for å fastslå hvorvidt belegningsoppløsningen avsettes på aluminiumoverflaten. Dersom belegget ikke avsettes, vil aluminiumoverflaten ha et matt, gråaktig utseende etter muffelprøven. Det er ganske overraskende at slike overflater med godt resultat kan underkastes denne prøve da det hittil har vært antatt at det var nødvendig med nærvær av fosfat for at en positiv prøve skulle kunne oppnås.

En annen fordel som skriver seg fra polyhydroxyforbindelsen og som også fås ved anvendelse av det overflateaktive middel, er at belegg som er blitt dannet av belegnings-oppløsninger som inneholder denne bestanddel, forbedrer beleggenes evne til å motstå sortfarvning eller annen misfarvning i minst 5 minutter og opp til en så lang tid som

15 minutter når de utsettes for vann med en temperatur av

60 - 77° C. Som bemerket ovenfor blir aluminiumbokser av og til behandlet på denne måte når de utsettes for såkalte "pasteuriserings"-metoder.

Det har også vist seg at når polyhydroxyforbindelsen anvendes, forbedres beleggenes korrosjonsfasthet og vedheftningsegenskaper, spesielt når beleggene er dannet av en belegningsoppløsning med en pH under ca. 3,5. Det har dessuten vist seg at overliggende tørrende belegg, spesielt vannbaserte belegg, hefter meget godt til belegg som inneholder polyhydroxyforbindelser. Selv om tørrende belegg basert på organiske bærere hefter godt til belegg som inneholder fosfater, har visse vannbaserte belegg vist seg ikke å hefte på langt nær så godt til slike belegg.

Belagte aluminiumbokser som er meget motstands-dyktige overfor flekkdannelse som følge av innvirkning av vann og som er istand til å bli misfarvet når de utsettes for den ovennevnte muffelprøve, er blitt fremstilt fra -3 belegningsblandinger som inneholder sa lite som 0,025 x 10 mol/l av polyhydroxyforbindelsen. Slike belegningsblandinger inneholder fortrinnsvis 0,3 x 10 -3 - 1,75 x 10 -3 mol/l av polyhydroxyforbindelsen. Større mengder, f.eks. opp til 2,5 x 10 -3mol/l, kan anvendes, men i alminnelighet fås liten eller ingen ytterligere forbedring ved anvendelse av høyere konsentrasjoner.

Når polyhydroxyforbindelsen anvendes i oppløsnin-gene ifølge oppfinnelsen sammen med det overflateaktive middel, anbefales det at minst 4 0 ppm av polyhydroxyforbin-deisen anvendes. Selv om høyere mengder kan anvendes, anbefales det at polyhydroxyforbindelsen er tilstede i en mengde av ikke over 1000 ppm. Fortrinnsvis anvendes 40 - 400 ppm av polyhydroxyforbindelsen.

Belegningsoppløsningens pil kan variere innen et vidt område, f.eks. fra 1,5 til 5. Forbedret korrosjonsfasthet som kan tilskrives det overflateaktive middel når dette er tilstede i oppløsningen ifølge oppfinnelsen, kan iakttas spesielt ved en pH av 3,5 - 4,5. Forbedret korrosjonsfasthet som'kan tilskrives polyhydroxyforbindelsen når denne er tilstede i oppløsningen ifølge oppfinnelsen, kan iakttas spesielt v.ed en pH av 3,0 - 5,0, fortrinnsvis<v>.ed en pH av 3,0 - 4,0. Oppløsningens pH kan reguleres ved tilsetning av egnede mengder av salpetersyre eller ammoniumhydroxyd. Selv om salpetersyre og ammoniumhydroxyd foretrekkes som pH-regulatorer, kan en hvilken som helst syre eller base anvendes som ikke uheldig vil innvirke på belegningsprosessen. Som et eksempel kan det nevnes at perklor-syre eller svovelsyre kan anvendes.

Belegningsoppløsningen ifølge oppfinnelsen bør være fri for krom, jerncyanider og hvilke som helst materialer som i oppløsningen danner faste stoffer som er tilbøye-lige til å utfelles.

Eksempler på andre materialer som eventuelt kan tilsettes til belegningsoppløsningen ifølge oppfinnelsen,

er slike som tidligere er blitt rapportert som nyttige for Zr-, Ti- eller Hf- og fluoridholdige blandinger. For eksempel er det beskrevet i det ovennevnte US-patentskrift 3 964 936 at materialer som er utgangsmaterialer for bor, kan anvendes i en mengde av 10 - 200 ppm. Når en borforbindelse tilsettes til de sure, vandige belegningsoppløs-ninger ifølge oppfinnelsen som inneholder et overflateaktivt middel, foretrekkes det spesielt at borforbindelsen tilsettes i form av borsyre i de ovennevnte mengder. Borforbindelser tilsettes ikke til oppløsningene ifølge oppfinnelsen som ikke inneholder det overflateaktive middel. Tannin er en annen valgfri bestanddel som kan tilsettes til oppløsningen i konsentrasjoner av fra 25 ppm og opp til 10 g/l (se US-patentskrif t 4 017 334 og britisk patentsøknad 2 014 617).

Når belegningsblandinger basert på organisk opp-løsningsmiddel anvendes for å danne det overliggende tør-rende belegg, kan oppløsningen ifølge oppfinnelsen eventuelt inneholde fosfat i en mengde av 10 - 1000 ppm, som beskrevet i US-patentskrift 4 148 670, bortsett fra når oppløsningen inneholder polyhydroxyforbindelsen og ikke inneholder det overflateaktive middel.

Ytterligere andre materialer som eventuelt kan tilsettes til belegningsoppløsningen ifølge oppfinnelsen, er forskjellige andre syrer, omfattende f.eks. glutar-, ascorbin-, malein- eller salicylsyre. Slike syrer kan anvendes i en mengde av minst 5 ppm, og fortrinnsvis i en mengde av 100 - 500 ppm, for å oppnå forskjellige fordeler, omfattende forbedring av vedheftningsegenskapene for belegg dannet av oppløsningen.

Mengdeområdet for bestanddeler som kan anvendes

i blandingen ifølge oppfinnelsen, er beskrevet ovenfor. Avveininger bør gjøres når det skal lages spesielle blandinger for spesielle anvendelser innen de ovennevnte områder. Når det anvendes en forholdsvis høy pH, bør forholdsvis små mengder av zirconium, titan og/eller hafnium anvendes for å hemme utfelling. Når aluminiumoverflaten kommer i kontakt med belegningsoppløsningen i forholdsvis kort tid, bør forholdsvis høye mengder av de ovennevnte metaller anvendes. Når på lignende måte kontakttemperaturen mellom belegnings-oppløsningen og aluminiumoverflaten er forholdsvis lav, bør forholdsvis høye mengder av bestanddeler anvendes.

En foretrukken utførelsesform ifølge oppfinnelsen (herefter betegnet "foretrukken utførelsesform A") har an pH innen området 3,4 - 4 og inneholde:^.:,

Det foretrukne utgangsmateriale for Zr for den foretrukne utførelsesform A er ammoniumfluorzirconat, og den foretrukne polyhydroxyforbindelse er gluconsyre. Flussyre anvendes fortrinnsvis som utgangsmateriale for tilgjengelig fluorid,.og salpetersyre anvendes for å regulere pH.

Når hafnium tilsettes til den foretrukne utførel-sesform A, tilsettes dette fortrinnsvis i en mengde av 0,5 x 10 - 1,75 x 10 mol/liter. Det foretrukne utgangsmateriale for hafnium er HfF4- Andre foretrukne bestanddeler og mengder av disse som kan anvendes i den foretrukne Zr-holdige oppløsning for den foretrukne utførelsesform A, er

blitt beskrevet ovenfor.

En annen foretrukken utførelsesform ifølge oppfinnelsen (herefter betegnet som "foretrukken utførelsesform B") -3 -3 har en pH av 3,5 - 4,5 og inneholder 0,75 x 10 - 2 x 10 mol/l zirconium og 10 - 500 ppm overflateaktivt middel, -3 og den har helst en pH av 3,7 - 4,3 og inneholder 1 x 10 1,75 x 10 -3 mol/l zirconium og 20 - 100 pm overflateaktivt middel, idet hver av de ovennevnte utf ørelsesf ormer inneholder tilstrekkelig fluorid til å inngå kompleksdannelse med alt Zr og det oppløste aluminium som er tilstede i oppløsningen.

Det foretrukne utgangsmateriale både for Zr og fluorid i etterfyllingsblandingen ifølge den foretrukne ut-førelsesform B er fluorzirconsyre, og salpetersyre anvendes fortrinnsvis for å regulere pH.

Belegningsoppløsningen ifølge oppfinnelsen kan enkelt fremstilles ved å fortynne et vandig konsentrat av bestanddelene med en egnet mengde vann. Hva gjelder den foretrukne utførelsesform A bør f .eks. et konsentrat være slik at når en belegningsoppløsning inneholder 0,5 - 10-vekt% av konsentratet, vil de tilstedeværende mengder av bestanddelene i belegningsoppløsningen være: (A) minst

-3

0,5 x 10 mol/liter zirconium og/eller hafnium, (B) minst

_3

0,025 x 10 mol/liter polyhydroxyforbindelse og (C) fluorid i en mengde som i det minste er tilstrekkelig til å inngå forbindelse med i det vesentlige alt zirconium eller hafnium under dannelse av et kompleks med dette., og idet belegnings-oppløsningens pH er 3 - 5. Det foretrekkes ennå mer at konsentratet er slik at når belegningsoppløsningen inneholder 0,5 - 10 vekt% av konsentratet, vil belegningsoppløsnin-gen omfatte (A) 0,5 x 10 -3 - 1,75 x 10 -3 mol/liter zirconium, tilsatt som et fluorzirconat, som natrium- eller kalium-fluorzirconat, helst ammoniumfluorzirconat, (B) 0,3 x 10<_3>

-3

1,75 x 10 mol/liter po 1 y hyd roxy I or b i.ndcl se l i. I. ::;a I: I: som

-3 -3

gluconsyre, (D) 0,5 x 10 - 2,5 x 10 mol/liter HF og

(E) salpetersyre i en slik mengde at belegningsoppløsningens pH vil ligge innen området 3,4 - 4.

Som et ytterligere eksempel kan det angis at når det gjelder den foretrukne utførelsesform B, bør konsentra tet være slik at når en belegningsoppløsning . omfatter 0,5 - 10 vekt% av konsentratet, skal mengdene av bestand--3 deler i belegningsoppløsningen være: (A) minst 0,5 x 10 mol/liter zirconium, titan og/eller hafnium og (B) fluorid i en mengde som i det minste er tilstrekkelig til å inngå forbindelse med i det vesentlige alt Zr, Ti eller Hf under dannelse av et kompleks med dette, og (C) minst 10 ppm overflateaktivt middel.

Ved en kontinuerlig belegningsprosess blir fluorid og metallet forbrukt, og disse bestanddeler såvel som andre bestanddeler blir ytterligere utarmet som et resultat av uttrekning av oppløsningen på aluminiumoverflaten. Utar-mingshastigheten står i forhold til formen av den overflate som belegges, og dessuten til det middel som anvendes for å påføre belegningsoppløsningen på overflaten. Foruten denne utarming forekommer en oppbygning av konsentrasjonen av opp-løst aluminium, som angitt ovenfor. Ved en kontinuerlig belegningsprosess bør bestanddelene derfor bli etterfylt-.

Etterfyllingen kan utføres ved. å overvåke hver bestanddel og ved å tilsette en ytterligere mengde av denne ettersom den utarmes, men etterfyllingen utføres fortrinnsvis ved å tilsette et vandig konsentrat som inneholder de bestanddeler som skal etterfylles, i slike mengder som effektivt vil opprettholde bestanddelene i oppløsningen i effektivt anvendbare mengder. Etterfyllingsblandingen inneholder fortrinnsvis en forholdsvis høy andel av fluorid når det for-ventes at aluminiumkonsentrasjonen vil øke i belegningsopp-løsningen. Foretrukne utgangsmaterialer for tilgjengelig fluorid for anvendelse ved etterfylling er HF eller ammoniumbifluorid eller en blanding derav eller HBF^.

Som et eksempel og under henvisning til den foretrukne utførelsesform A er således det følgende et anbefalt vandig konsentrat for etterfylling for belegningsoppløsnin-gen for den foretrukne utførelsesform A: (A) 31 x 10 -3 - 251 x 10 _3 mol/liter zirconium og/eller hafnium,0(B) 19 x 10 -3 - 148 x 10 -3 mol/liter polyhydroxyforbindelse og (C) et materiale som er et utgangsmateriale for 90 x 10_ 3

-3

695 x 10 - mol/liter tilgjengelig fluorid, fortrinnsvis i form av HF, ammoniumbifluorid eller en blanding derav.

Som et ytterligere eksempel og under henvisning til den foretrukne utførelsesform B er det følgende et anbefalt vandig konsentrat for etterfylling av belegningsoppløsningen for den foretrukne utførelsesform B: (A) 0,05 - 0,5 mol/liter zirconium, titan og/eller hafnium og

(B) 0,2 - 10 mol/liter fluorid.

Belegningsoppløsningene ifølge oppfinnelsen bør

påføres på en ren aluminiumoverflate. Tilgjengelige rense-midler, som alkaliske eller sure renseoppløsninger, kan anvendes for å rense aluminiumoverflaten ved hjelp av vanlige metoder.

Når dyptrukkede og dimensjonsdyptrukkede aluminiumbokser belegges, foretrekkes det å behandle boksene med en renseoppløsning som omfatter en sur, vandig oppløsning av en blanding av HF, H2S04og et overflateaktivt middel, f.eks. slike oppløsninger som er beskrevet i US patentskrifter 4 009 115, 4 116 853 og 4 124 407.

Belegningsoppløsningen kan påføres på aluminium-overf laten ved hjelp av en hvilken som helst metode. Oppløs-ningen kan f.eks. påføres ved å sprøyte den på aluminiumoverflaten eller aluminiumoverflaten kan neddykkes i oppløsningen som også kan påføres ved hjelp av valse- eller flytebeleg-ningsmetoder eller ved tåkepåføringsmetoder. Oppløsningen kan anvendes for å belegge enkeltgjenstander, som f.eks. bokser, eller den kan anvendes for å belegge aluminiumemner, som aluminiumbånd, som deretter viderebehandles til slutt-gjenstander.

Belegningsoppløsningens temperatur bør være slik

at de reaktive bestanddeler i oppløsningen vil bindes til aluminiumoverflaten. Når f.eks. en slik oppløsning som den foretrukne utførelsesform A anvendes, er en temperatur av minst 43° C i alminnelighet nødvendig for å oppnå den ønskede grad av korrosjonsfasthet, og en slik belegningsoppløsning bør fortrinnsvis ha en temperatur av 54 - 66° C. Nar en

slik oppløsning som den foretrukne utførelsesform B anvendes, er en temperatur av minst 32° C i alminnelighet nødven-dig for å oppnå den ønskede grad av korrosjonsfasthet, og temperaturer opp til 60° C kan anvendes, fortrinnsvis 43 - 54° C.

Dersom belegningsoppløsningens temperatur er for høy, kan slike problemer som en matt overflate og en frost-lignende utseende overflate oppstå. Den temperatur ved hvilken dette finner.sted, er avhengig av forskjellige av parameterne for belegningsprosessen, omfattende f.eks. kontakttiden mellom oppløsningen og aluminiumoverflaten og oppløsningens reaktivitet som er avhengig av pH og konsentrasjonen av bestanddeler i oppløsningen. Som et ytterligere eksempel kan det nevnes at når slike oppløsninger som den foretrukne utførelsesform A anvendes, kan utfelling av zirconium- og/eller hafniumoxyder ved temperaturer over 71° C bli et problem dersom belegningsoppløsningens pH øker til over 4,5.

Ønskede belegg kan dannes ved å bringe belegnings-oppløsningen og aluminiumoverflaten i kontakt med hverandre i minst 5 s, fortrinnsvis minst 15 s. Jo lavere belegnings-oppløsningens temperatur er, desto lengre bør kontakttiden være, og jo høyere oppløsningens temperatur er, desto kortere kontakttid er nødvendig. Det vil i alminnelighet være unød-vendig å holde overflaten i kontakt med belegningsoppløsnin-gen i lengre tid enn 1 minutt.

Etter at belegningsoppløsningen er blitt påført på aluminiumoverflaten, bør denne skylles med vann, omfattende en sluttskylling med avionisert vann. Skylling med vann som inneholder en liten mengde oppløste faststoffer, kan føre til et belegg som ikke hefter godt til et påfølgende påført tørrende belegg. Ved anvendelse av den foreliggende oppfinnelse er det ikke nødvendig å skylle den belagte overflate med en vandig oppløsning av krom, f.eks. en oppløsning av seksverdig krom.

Etter at den belagte overflate er blitt skylt med vann eller behandlet på annen måte som beskrevet ovenfor, bør belegget tørkes. Dette kan gjøres på en hvilken som helst praktisk måte, som f.eks. tørking i ovn eller tørking med tvungen sirkulasjon av varmluft. Andre tilgjengelige tørkemetoder kan anvendes.

Etter at belegget er' blitt påført, kan det påføres sanitære eller dekorative belegg, f.eks. ved på den belagte overflate å påføre tørrende belegg. Disse belegg påføres som regel etter at aluminiumoverflaten er blitt belagt, skylt med vann og tørket. For enkelte anvendelser påføres det sanitære belegg etter skyllingen med vann, og såvel belegget dannet ifølge oppfinnelsen som det sanitære belegg tørkes samtidig.

Tørrende belegg som omfatter de funksjonelle og/ eller estetiske belegg som er påført på beleggene dannet ved anvendelse av belegningsoppløsningen ifølge oppfinnelsen, er selvfølgelig velkjente og kan dannes av vannbaserte blandinger eller blandinger basert på organiske oppløsningsmidler.

Det skal som et eksempel angis at når aluminiumbokser skal fylles med øl, blir boksene behandlet med beleg-ningsoppløsningen ifølge oppfinnelsen, hvoretter sanitære og/eller dekorative belegg påføres. Deretter fylles boksene med øl og forsegles, hvoretter de ølfylte bokser pasteuri-seres.

Det antas at zirconiumet, titanet eller hafniumet som er tilstede i belegningsoppløsningen ifølge oppfinnelsen, foreligger i en kompleks form som både er oppløselig i opp-løsningen og reaktiv overfor aluminiumoverflaten , slik at det på denne dannes et belegg som inneholder et slikt metall, uten at dette«går ut over aluminiumoverflatens blanke, skinnende utseende. Oppløsningen bør derfor være fri for bestanddeler som vil inngå forbindelse med de ovennevnte metaller under dannelse av forbindelser og/eller komplekser som utfelles fra oppløsningen, og/eller forbindelser eller komplekser som ikke reagerer med aluminiumoverflaten eller som er reaktive overfor denne, men på en slik måte at alu-miniumoverf latens blanke, skinnende utseende forandres.

For nærmere å forklare oppfinnelsen vil denne nedenfor bli beskrevet mer detaljert ved hjelp av de følgen-de eksempler, og oppfinnelsen vil nedenfor også bli bedømt i forhold til visse sammenligningseksempler som ikke omfat-tes av oppfinnelsen.

Dersom inte.t annet er angitt, var de aluminiumoverflater som ble behandlet med de oppløsninger som er beskrevet i eksemplene, dyptrukkede og dimensjonstrukkede aluminiumbokser som først ble avfettet etter behov i et surt, vandig rensemiddel inneholdende svovelsyre, flussyre og overflateaktivt middel. Dersom inten annet er angitt,

ble belegningsoppløsningene påført ved påsprøyting i ca.

20 s ved de egnede temperaturer. Etter behandling med opp-løsningene som er beskrevet i eksemplene, ble aluminiumover-flatene først skylt med ledningsvann og deretter med avionisert vann, hvoretter de ble tørket i en ovn i 3,5 minutter ved ca. 204° C.

Aluminiumboksene ble deretter prøvet for å fastslå deres korrosjonsfasthet ved at de ble utsatt for en vannflekk-motstandsprøve som var blitt utviklet for å etterligne boks-eksponeringen under kommersielle pasteuriseringsprosesser. Prøven besto i å neddykke boksene i 3 0 minutter i en varm oppløsning av destillert eller avionisert vann som inneholdt 0,22 g/l natriumbicarbonat, 0,082 g/l natriumklorid og 2,18 g/l vannkondisjoneringsmiddel (Dubois 915 som har en samlet alkalinitet av 5,8 % Na20 og ved.analyse inneholder natriumnitrat, -carbonat, triethanolamin og dodecylfeny1-polyethylenglycol). Oppløsningen ble holdt ved 65,6 + 2,8°C under prøven. Etter neddykkingen ble boksene skylt med ledningsvann, tørket med et papirhåndklæ og deretter under-søkt for å fastslå flekkdannelse. En aluminiumoverflate som bare er blitt renset, vil bli sort eller brun i løpet av få minutter når den utsettes for denne prøve. Det fremgår av de nedenstående eksempler at en forhåndsbehandling av aluminiumoverflater med belegningsoppløsningene ifølge oppfinnelsen kan føre til at det fås belagte overflater som motstår sverting eller annen misfarvning. Aluminiumover-flåtene ble bedømt i overensstemmelse med den følgende skala: 5 - perfekt, identisk med en behandlet, men uprøvet overflate 4,5 - meget svak reduksjon av overflatens blanke utseende

4,0 - meget svak misfarvning

3,5 - lett misfarvning, men kommersielt aksepterbar 3,0 - misfarvning som betraktes som ikke kommersielt

aksepterbar

0 - fullstendig svikt, særpreget ved kraftig sverting.

I enkelte av eksemplene ble aluminiumboksene også undersøkt for å fastslå deres malingsvedheftning etter at boksene var blitt behandlet med de angitte oppløsninger. Etter at den behandlede overflate var blitt tørket, som beskrevet ovenfor, ble en del av overflaten malt med en vannbasert, hvit grunnmaling (nr. CE3179-2 hvit polyester solgt av PPG Industries Inc.), og den andre del av overflaten ble malt med en vannbasert lakk (Purair ® S145-121) som i eksemplene er betegnet med hhv. CE3179-2 og S145-121. Etter at malingen hadde herdet, ble den malte overflate neddykket i kokende vann i 15 minutter. Etter at den malte overflate var blitt fjernet fra det kokende vann, ble den kryssripet med en skarp metallgjenstand for å eksponere riper av aluminium som kunne sees gjennom malingen eller lakken, og overflaten ble undersøkt for å fastslå dens ved-heftningsevne for maling. Denne prøve omfattet oåføring av

dv

et gjennomsiktig klebebånd (Scotchr^ gjennomsiktig bånd nr. 610) slik at det heftet fast til det kryssripede område, hvoretter båndet ble trukket av bakover med en hurtig trekk-bevegelse, slik at båndet ble trukket bort fra det kryssripede område. Resultatene av prøven ble bedømt i overensstemmelse med den følgende skala: 10 = perfekt idet båndet ikke trakk maling av fra overflaten

8 = aksepterbart

0 = fullstendig svikt.

Eksempler 1 - 15 og sammenligningseksempler C1- C3

Det. følgende sure, vandige konsentrat ble fremstilt for anvendelse i forbindelse med den første gruppe av eksempler:

Den ovenstående blanding ble fremstilt ved å

blande en vandig oppløsning av 23,4 g 45 vekt%-ig fluorzirconsyre med en andel av vannet, hvoretter den vandige ammoinakk ble tilsatt til den erholdte oppløsning. Et hvitt bunnfall ble dannet, men dette ble oppløst da salpetersyre ble tilsatt. Den erholdte klare oppløsning ble fortynnet til 1 liter med avionisert vann, og dette ga et konsentrat som ble anvendt for fremstilling av behandlingsoppløsningen i en konsentrasjon av 2,5 vol% i vann som omfattet 2 deler avionisert vann og 1 del hårdt vann (i eksemplene betegner uttrykket "hårdt vann" ledningsvann fra byen Ambler, Pennsylvania, USA, som inneholder 80 - 100 ppm calsium og

har en ledningsevne av 400 - 600 ohm ^). Til denne oppløs-ning ble tilsatt, i de mengder som er angitt i den nedenstående tabell 1, et ikke-ionogent overflateaktivt middel (Surfonic LF-17) som er rapportert å bestå av en lavtskummende alkyl-polyethoxylert ether. Oppløsninger med varierende surhet ble fremstilt ved å regulere den ovennevnte blandings pH med egnede mengder av en vandig oppløs-ning av 15 % (vekt/volum) ammoniumcarbonat eller fortynnet salpetersyre.

Vannflekkmotstandsevnen for aluminiumbokser belagt med blandingene er gjengitt i den nedenstående tabell I.

Den forbedrede korrosjonsfasthet innen pH-området av 3,5 - 4,5 for blandingene bedømt i Tabell I fremgår tydelig. Andre prøver viser at for den spesielle type blanding som er bedømt i Tabell I , var motstanden mot vannflekker for beleggene dannet av blandinger med og uten overflateaktivt middel tilnærmet den samme da blandingens pH var ca. 2,5. Ytterligere prøver viste at for den spesielle type av blanding som er bedømt i Tabell I, men fremstilt bare med avionisert vann og inneholdende 20 ppm overflateaktivt middel, ble en forbedret motstand mot vannflekker oppnådd da blandingens pH var over 3,5, og en vesentlig forbedring ble oppnådd ved en pH av ca. 4.

Eksempler 16 - 39 og sammenligningseksempler C4- C6

Den neste gruppe av eksempler viser bruk av blandinger av den type som er beskrevet i eksemplene 1 - 15 og i sammenligningseksemplene C1-C3, men som også inneholdt 0,1 g/l gluconsyre som erfektivt forbedret den belagte overflates motstand mot vannflekker. Blandinger av for-skjellig surhetsgrad og inneholdende det overflateaktive middel som ble anvendt for blandingene ifølge den første gruppe av eksempler eller et annet overflateaktivt middel,ble bedømt. Det annet overflateaktive middel var en modifisert lavtskummende polyethoxylert rettkjedet

(r)

alkohol (Triton WDF-16) . De spesielle blandinger som ble bedømt og resultatene av prøven er gjengitt i den nedenstående Tabell II.

Eksempel 4 0

I den nedenstående tabell III er gjengitt virkningen av gluconsyrekonsentrasjonen på vannflekkmotstanden for belegg påført ved temperaturer varierende fra 32,2°C til 65,6° C. Zirconium var tilstede i hver oppløsning i

■form av ammoniumfluorzirconat ((NI-^^ZrFg) i en konsentra-

sjon av 1,25 x 10 ^ mol/l, og hver oppløsning ble regulert til en pH av 3,8 ved tilsetning av konsentrert salpetersyre.

To bokser ble anvendt for å fastslå hver oppløsnings mot-

stand mot vannflekker.

Eksempel 41

I den nedenstående tabell IV er også virkningen

av gluconsyrekonsentrasjonen på motstanden mot vannflekker vist, og dessuten på vedheftningen av vannbaserte tørrende belegg, ved to forskjellige pH og temperaturer. Zirconium var igjen tilstede i hver oppløsning i form av ammoniumfluorzirconat ((NH4)2ZrFg) i en konsentrasjon av 1,25 x 10_ 3 mol/l, og hver oppløsnings pH ble regulert ved tilsetning av konsentrert salpetersyre. To bokser ble anvendt for å

fastslå hver malingvedheftning ("Vedheftning"), mens hver bedømmelse av motstanden mot vannflekker ("Motstand") representerer gjennomsnittsbedømmelsen for seks bokser.

Eksempler 42 - 45

Et vandig konsentrat av den type som ble anvendt for tilberedning av blandingene ifølge eksemplene 1 - 15, ble fortynnet med en tilstrekkelig mengde vann (2 deler avionisert vann og 1 del hårdt vann) til at det ble oppnådd en belegningsoppløsning som inneholdt 2,5 voll av konsentratet, til hvilket 20 ppm Surfonic LF-17 ble tilsatt. Fire opp-løsninger ble således fremstilt, idet 0,1 g/l av én av de følgende bestanddeler ble tilsatt til hver oppløsning: glutarsyre, ascorbinsyre, maleinsyre eller salicylsyre. Hver av blandingenes pil var 3,5, og hver ble anvendt for å behandle aluminiumbokser på den måte som er beskrevet ovenfor i forbindelse med de forutgående eksempler. For alle bokser som ble behandlet på denne måte, var motstands-bedømmelsene mot vannflekker over 3,5, og en forbedret ved-. heftning ble oppnådd da boksene ble malt med de vannbaserte belegningsmidler PPG CE 3179-2 eller S145-121 eller med de på organiske oppløsningsmidler baserte belegningsmidler P1099-7A eller P550-G.

Eksempler 46 - 49

Andre blandinger ble fremstilt ved i hver av blandingene ifølge de ovenstående eksempler 42 - 45 å inn-føre 0,5 x 10 -3mol/l gluconsyre. Belegg dannet fra slike blandinger viste forbedret vedheftning overfor toppbelegg dannet av forskjellige vannbaserte harpiksbelegningsmidler.

Eksempel 5 0

I den nedenstående tabell V er vist virkningen av ammoniumfluorzirconatkonsentrasjonen på vannflekkmotstanden for belegg påført ved varierende temperaturer fra 32,2° C

til 65,6° C. Gluconsyre var tilstede i hver oppløsning i en konsentrasjon av 0,5 x 10 -3 mol/l, og hver oppløsning ble regulert til en pH av 3,8 ved tilsetning av konsentrert salpetersyre. To bokser ble anvendt for å fastslå motstanden mot vannflekker erholdt ved anvendelse av hver oppløsning.

Eksempel 51

I den nedenstående tabell VI er virkningen av ammoniumfluorzirconatkonsentrasjonen på motstanden mot vannflekker vist, såvel som på vedheftningen av vannbaserte tør-rende belegg, ved tre forskjellige pH og to forskjellige temperaturer. Gluconsyre var igjen tilstede i hver oppløs-ning i en konsentrasjon av 0,5 x 10<3>mol/l, og hver oppløs-nings pH ble regulert ved tilsetning av konsentrert salpetersyre. To bokser ble anvendt for å fastslå hver maling-vedheftningsbedømmelse, mens hver bedømmelse av motstanden mot vannflekker representerer gjennomsnittet for seks bokser.

Eksempel 52

I den nedenstående tabell VII er gjengitt motstanden mot vannflekker for belegg dannet fra en oppløsning av hafniumtetrafluorid, flussyre og gluconsyre ved varierende temperaturer fra 32,2° C til 65,6° C. Oppløsningen inneholdt

-3 -3

1,25 x 10 mol/l hafniumtetrafluorid, 2,5 x 10 mol/l

-3

flussyre og 0,5 x 10 mol/l gluconsyre. For sammenlignings skyld ble belegg også dannet fra en lignende oppløsning som var fri for gluconsyre. Begge oppløsningers pH ble regulert til 3,8 ved tilsetning av konsentrert salpetersyre. To bokser ble anvendt for å fastslå motstandsbedømmelsen mot vannflekker for oppløsningene.

Ekempler 53 - 56

I de nedenstående tabeller VIII, IX, X og XI er vist virkningen av pH og temperaturen på motstanden mot vannflekker for belegg dannet fra en oppløsning av ammoniumfluorzirconat og gluconsyre, og dessuten på vedheftningen for ytterligere vannbaserte tørrende belegg mot slike belegg. Den anvendte oppløsning inneholdt 1,25 x 10 -3mol/l ammoniumfluorzirconat og 0,5 - 10 -3mol/l gluconsyre. For sammenlignings skyld ble belegg også dannet fra en lignende oppløs-ning som var fri for gluconsyre. Begge oppløsningers pH ble regulert til de i tabellene gjengitte verdier ved tilsetning av konsentrert salpetersyre. Slike oppløsninger ble deretter påført ved varierende temperaturer fra 32/2° C til 71,1° C. To bokser ble anvendt for å fastslå bedømmelsen av hver motstand mot vannflekker, og én boks ble anvendt for å bestemme bedømmelsen av hver malingsvedheftning ved hver pH og temperatur. Tilstanden for hver oppløsning (klar eller blakket) ved hver anvendt pH og temperatur ble også nedskrevet. Det fremgår av tabellene X og XI at nærværet av gluconsyre er av viktighet ved en pH av 4,5 og 5,0 for å kunne opprettholde en klar oppløsning og hindre utfelling.

Eksempel 57

I den nedenståenende tabell XII er vist hvorledes tilsetning av fosfat til en ammoniumfluorzirconatoppløsning uheldig påvirker vedheftningen av vannbaserte tørrende belegg mot belegg dannet fra slike oppløsninger. Konsentrasjonen av fosfat og ammoniumfluorzirconat i hver av de fremstilte opp-løsninger er gjengitt i tabellen. Fosfatet ble tilsatt i form av fosforsyre. Oppløsningenes pil ble variert som vist i tabellen, og igjen ble konsentrert salpetersyre anvendt for å regulere pH. Oppløsningene ble påført ved en temperatur av 54,4° C. To bokser ble anvendt for å 'bestemme bedømmelsen for hver malingvedheftning for hver oppløsning.

Eksempel 58

I den nedenstående tabell XIII er vist hvorledes tilsetningen av fosfat og gluconsyre til ammoniumfluorzirco-natoppløsninger påvirker vedheftningen av vannbaserte tør-rende belegg mot belegg dannet fra slike oppløsninger. Konsentrasjonen av hvert av disse materialer i hver av de fremstilte oppløsninger er gjengitt i tabellen. Fosfatet ble tilsatt i form av fosforsyre. Oppløsningenes pH ble variert som vist i tabellen, og konsentrert salpetersyre ble anvendt for å regulere pil. Oppløsningene ble påført ved de angitte temperaturer. To bokser ble anvendt for å bestemme bedømmelsen av hver malingvedheftning for hver oppløsning.

Eksempel 59

For å påvise at aluminiumoverflater som er blitt belagt med en belegningsoppløsning inneholdende gluconsyre, zirconium og fluorid, på tilfredsstillende måte vil passere den såkalte "muffelprøve", mens aluminiumoverflater som er blitt belagt med en lignende belegningsoppløsning som er fri for gluconsyre ikke passerer denne prøve, ble en rekke aluminiumbokser belagt med oppløsninger med de sammenset-ninger og påført ved de temperaturer som er gjengitt i den nedenstående tabell XIV, idet hver oppløsning hadde en pH av 4,25 etter tilsetning av konsentrert salpetersyre. De belagte bokser ble deretter oppvarmet ved en temperatur av 482,2° C i 5 minutter, og boksenes farve ble iakttatt. De iakttatte resultater er gjengitt i den nedenstående tabell

XIV.

Som en oppsummering kan det hevdes at ved den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes et middel for på en aluminiumoverflate å danne et ikke-kromatholdig belegg som er farveløst og klart uten at dette går ut over aluminium-overf latens utseende. Den belagte overflate oppviser forbedret korrosjonsmotstand, som eksemplifisert ved de ovenfor rapporterte forsøksresultater, og den oppviser en utmerket vedheftning for påførte tørrende belegg dannet fra vannbaserte belegningsmidler eller på organisk-; oppløsningsmiddel-baserte belegningsmidler.

Claims (12)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av et klart, farveløst, korrosjonsfast belegg på en aluminiumoverflate, karakterisert ved at overflaten i tilstrekkelig tid ved arbeidstemperaturen bringes i kontakt med en kromatfri, sur, vandig belegningsopplø sning som inneholder A) ett eller flere av metallene zirkonium, hafnium og titan fra gruppe IVA i en samlet konsentrasjon av minst 0,5 x 10 mol/l, B) fluorid i en mengde som i det minste er tilstrekkelig til å kombinere med og danne et oppløselig kompleks med hele den tilstedeværende mengde av metallet eller metallene fra.gruppe IVA, og C) et tilsetningsmiddel' i form av i) en organisk polyhydroxyforbindelse med opp til 7 carbonatomer og tilstede i en konsentrasjon av minst -3 0,025 x 10 mol/l i en opplø sning som er fri for fosfat og bor, og/eller ii) et overflateaktivt middel som er tilstede i en konsentrasjon av minst 10 ppm.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at en rekke aluminiumoverflater behandles med en omvandlingsbeleggoppløsning hvori tilsetningsmidlet (C) utgjøres av et overflateaktivt middel, og at belegningsoppløsningen periodevis eller kontinuerlig erstattes efter behov med et vandig efterfyllingskonsentrat for å opprettholde konsentrasjonen av bestanddelene i be-legningsoppløsningen innen de spesifiserte grenser, idet det anvendes et efterfyllingskonsentrat som inneholder 0,05-0,5 mol/l zirkonium, 0,2-10 mol/l fluorid og 1-100 g/l overflateaktivt middel.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at en rekke aluminiumoverflater behandles med en omvandlingsbelegningsoppløsning hvori tilsetningsmidlet (C) utgjøres av polyhydroxyforbindelse, og at belegningsoppløsningen periodevis eller kontinuerlig erstattes efter behov med et vandig efterfyllingskonsentrat for å opprettholde konsentrasjonene av bestanddelene i be-legningsoppløsningen innen de spesifiserte grenser, idet det anvendes et efterfyllingskonsentrat som inneholder -3 -3

31 x 10 - 251 x 10 mol/l zirkonium, et utgangsmateriale -3 -3 som tilveiebringer 90 x 10 - 695 x 10 mol/l ukomplekst -3 -3 tilgjengelig fluorid, og 19 x 10 -148 x 10 mol/l poly-hydroxyf orbindelse .

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1-3, karakterisert ved at efter at omvandlingsbe-legget er blitt dannet på aluminiumoverflaten, påføres på denne et overliggende, vannbasert, tørrende belegg.

5. Kromatfri, sur, vandig belegningsoppløsning for anvendelse for fremstilling av et klart, farveløst, korrosjonsfast belegg på en aluminiumoverflate, karakterisert ved at den inneholder A) ett eller flere av metallene zirkonium, hafnium og titan fra gruppe IVA i en samlet konsentrasjon av minst 0,5 x 10~ <3> mol/l, B) fluorid i en mengde som i det minste er tilstrekkelig til å kombinere med og danne et opplø selig kompleks mod hele den tilstedeværende mengde av metallet eller metallene fra gruppe IVA, og C) et tilsetningsmiddel i form av i) en organisk polyhydroxyforbindelse med opp til 7 carbonatomer og som er tilstede i en konsentrasjon av minst -3 0,025 x 10 mol/l i en opplø sning som er fri for fosfat og bor, og/eller ii) et overflateaktivt middel som er tilstede i en konsentrasjon av minst 10 ppm.

6. Oppløsning ifølge krav 5, karakterisert ved at metallet fra gruppe IVA er zirkonium eller omfatter zirkonium.

7. Oppløsning ifølge krav 5 eller 6, karakterisert ved at tilsetningsmidlet C) er eller omfatter et overflateaktivt middel, og at opp-løsningens pH er 3,5-4,5.

8. Oppløsning ifølge krav 5-7, karakterisert ved at den dessuten inneholder minst 10 ppm av en borforbindelse.

9. Oppløsning ifølge krav 5-8, karakterisert ved at den foruten minst 10 ppm overflateaktivt middel også inneholder minst 0,025 x 10 <-3> mol/l av polyhydroxyforbindelsen.

10. Oppløsning ifølge krav 5-9, karakterisert ved at den dessuten inneholder tannin.

11. Vandig efterfyllingskonsentrat for anvendelse ved fremstilling av et klart, farveløst, korrosjonsfast belegg på en aluminiumoverflate ved tilsetning til efterfyllingstrinnet ifølge krav 2, karakterisert ved at det inneholder 0,05-0,5 .mol/l zirkonium, 0,2-10 mol/fluorid og 1-100 g/l overflateaktivt middel.

12. Vandig efterfyllingskonsentrat for anvendelse ved fremstilling av et klart, farveløst, korrosjonsfast belegg på en aluminiumoverflate for tilsetning til efterfyllingstrinnet ifølge krav 3, karakterisert ved at det inneholder 31 x 10-3 251 x 10 _3 mol/l zirkonium, et utgangsmateriale som tilveiebringer 90 x 10 -3 - 695 x 10 -3 mol/l ukomplekst, tilgjengelig -3 -3 fluorid, og 19 x 10 - 148 x 10 mol/l poiyhydroxyforbindelse.