PL28863B1 - Sposób wytwarzania warstw ochronnych na metalach lekkich i ich stopach. - Google Patents

Description

Proponowano juz wielokrotnie, aby na magnezie i jego stopach wytwarzac war¬ stwy fluorkowe przez traktowanie anodo¬ we. Stosuje sie przy tym badz elektrolit stopiony, np. obojetne lub kwasne fluorki potasowcowe wzglednie ich mieszaniny, wielofluorki potasowców i amonu, badz tez roztwory tego rodzaju zwiazków w mocz¬ niku. W przypadku stosowania elektroli¬ tów stopionych niezbedne sa jednak za¬ wsze mniej lub bardziej podwyzszone tem¬ peratury, co pociaga za soba straty sub¬ stancji; prócz tego wskutek ich prawie za¬ wsze kwasnego charakteru nadzeraja one wiekszosc materialów. Niedogodnosci te sa powodowane przewaznie duza preznoscia pary fluorowodoru w tego rodzaju sto¬ pach. Z tych powodów nie braklo równiez usilowan dojscia do celu za pomoca srod¬ ków prostszych. Na przyklad, mozna wy¬ twarzac warstwy fluorkowe juz w zwyklej temperaturze za pomoca obojetnych soli potasowców stosujac przy tym jako roz¬ puszczalnik alkohole jedno- lub wielowodo¬ rotlenowe wzglednie ich mieszaniny z wo¬ da. W koncu proponowano równiez stoso¬ wanie wodnych roztworów fluorków po- tasowcowych, przy czym polecano stoso¬ wac stezenie 3 — 4% NaF.Stwierdzono jednak, ze za pomoca wo¬ dnych roztworów fluorków mozna wytwa¬ rzac na magnezie i stopach magnezu tyl¬ ko bardzo cienkie i niejednorodne war¬ stwy ; ponadto stopy magnezu przy trak-towaniu anodowym ulegaja w znacznym stopniu nadzeraniu, przez co powloka, utworzona na poczatku, zostaje ponownie miejscami zupelnie usunieta.Wedlug wynalazku otrzymuje sie za pomoca wodnego elektrolitu w zwyklej temperaturze znacznie mocniejsze, gestsze i calkowicie jednorodne powloki fluorko¬ we na metalach lekkich, np. aluminium, magnezie oraz ich stopach, jesli jako elek¬ trolit stosuje sie prawie lub zupelnie na¬ sycone roztwory mieszanin takich fluor¬ ków obojetnych, które posiadaja w tempe¬ raturze pokojowej (20°C) rozpuszczal¬ nosc w wodzie, wynoszaca co najmniej 30% (3Q g bezwodnej substancji w 100 g roztworu). Jako skladniki mieszaniny na¬ lezy wymienic przede wszystkim fluorek potasu (KF) oraz obojetny fluorek amo¬ nu. Mozna równiez stosowac fluorokrze¬ miany wzglednie mieszaniny tych soli z obojetnymi fluorkami potasowców.Zamiast mieszanin fluorków elektroli¬ ty moga zawierac tylko jeden z wymienio¬ nych fluorków. Nalezy jednak zaznaczyc, ze w tym przypadku nalezy zastosowac wyzsze napiecia w celu utrzymania gesto¬ sci pradu celowo okolo 2 amp/dm2. Na¬ stepnie elektrolity zawierajace tylko je¬ den fluorek mniej sie nadaja do wytwa¬ rzania warstw ochronnych na stopach alu¬ miniowych.Czas traktowania w elektrolicie wyno¬ si okolo 3 — 5 minut, gdy stosuje sie roz¬ twór mieszaniny fluorków i napiecie od 50 do 80 woltów lub roztwór zawierajacy tyl¬ ko jeden fluorek i napiecie o mniej wie¬ cej 50% wyzsze.Mozliwosc wytwarzania wedlug wyna¬ lazku mocniejszych, gestszych i mocniej przylegajacych warstw fluorku jest po¬ wodowana prawdopodobnie tym, ze przy duzych stezeniach elektrolitu potencjal wyladowania fluorku na anodzie moze byc stale utrzymywany bez osiagania napiecia rozkladowego wody. W przypadku stoso¬ wania dawniej zalecanych elektrolitów rozpuszczonych przekracza sie wczesniej lub pózniej napiecie rozkladowe wody, co powoduje jednoczesne wyladowanie tlenu na anodzie, a tym samym tworzenie tlenku na niej. Zjawisko to pociaga za soba z ko¬ lei powstawanie niejednorodnej warstwy na metalu poddawanym traktowaniu.Warstwy, wytwarzane w rozcienczonych roztworach wodnych, slabiej przylegaja i przy pocieraniu daja sie latwo usunac co najmniej czesciowo, natomiast powloki wytworzone w roztworach stezonych sa znacznie mocniej polaczone z metalem pod¬ stawowym, z którego daja sie usunac tyl¬ ko przez szmerglowanie lub w podobny sposób. Wskutek tego tworza one znacznie lepszy i pewniejszy podklad pod lakiery, a prócz tego same przez sie nadaja metalo¬ wi podstawowemu znaczna odpornosc na nadzeranie.Chemiczna i mechaniczna wytrzyma¬ losc warstw ochronnych zawierajacych fluorki, wytworzonych w powyzej opisa¬ ny sposób na metalach lekkich i ich sto¬ pach, mozna jeszcze bardziej polepszyc.W tym celu zastosowany elektrolit powi¬ nien obok fluorków zawierac równiez pierwszorzedowe, drugorzedowe lub trze¬ ciorzedowe fosforany potasowców lub amonu, najlepiej zas sole drugorzedowe.Fosforanem mozna zastapic 10 do 90% ilosci fluorku, zawartej wedlug wynalazku w roztworze. Stwierdzono, ze w celu uzy¬ skania nadajacych sie do uzytku warstw ochronnych na metalu stezenie mieszanin soli w roztworze powinno byc wyzsze od 200 g/litr, przy czym stwierdzono, ze szcze¬ gólnie dobre wyniki daja roztwory o ste¬ zeniu 400 — 500 g/litr.Ilosc fosforanu w dodawanych do wo¬ dy mieszaninach fluorku i fosforanu ma duze znaczenie. W przypadku wiekszych zawartosci fosforanu otrzymuje sie war¬ stwy ochronne grubsze, chlonniejsze, a tym samym bardziej nadajace sie do za- — 2 —mierzonego dodatkowego zgeszczania wed¬ lug znanych sposobów, natomiast mniej¬ sze zawartosci fosforanu daja co prawda warstwy ciensze, jednakze nie wymagaja¬ ce dodatkowego zgeszczania.W zaleznosci od skladu elektrolitu i ro¬ dzaju stopów lekkich metali, które maja byc traktowane, stosuje sie przy poczat¬ kowej gestosci pradu od 5 do 10 amp/dm2 napiecia od 50 do 120 woltów.Czas traktowania anodowego, przepro¬ wadzanego bez doplywu ciepla z zewnatrz, wynosi od 30 sekund do 10 minut.Przyklad I. W wodnym roztworze, który obok 25% fluorku potasu zawiera 30% fluorku amonu, traktuje sie anodo- wo w zwyklej temperaturze (20—25°C) przedmiot ze stopu magnezowego o zawar¬ tosci okolo 2—3% cynku i 5—6% glinu.Napiecie, niezbedne do utrzymania gestos¬ ci pradu okolo 2 amp/dm2, wynosi 60—80 woltów. Po traktowaniu w ciagu 4 minut przedmiot wyjmuje sie z kapieli, wymy¬ wa i suszy. Wytworzona warstwa jest nadzwyczaj równomierna i chlonna, a wiec nadaje sie do dodatkowego zgeszcza¬ nia, przy czym nadaje ona przedmio¬ towi zwiekszona odpornosc na nadze- ranie.Przyklad II. Blache walcowana ze stopu zawierajacego 93% glinu i 7% ma¬ gnezu traktuje sie anodowo w wodnym roztworze, który w 100 czesciach wago¬ wych wody obok 36 czesci wagowych obo¬ jetnego fluorku amonu zawiera równiez 8 czesci wagowych obojetnego fluorku po¬ tasu, przy czym stosuje sie gestosc pradu 2 amp/dm2 oraz napiecie 60—80 woltów.Po traktowaniu w ciagu 5 minut blache wyjmuje sie z kapieli, przemywa i suszy.Otrzymuje sie równomierna warstwe o- chronna, chlonna, pokrywajaca cala po¬ wierzchnie i nadajaca sie szczególnie do¬ brze do dodatkowego zgeszczania oraz sta¬ nowiaca dostateczna ochrone przeciwko nadzeraniu.Przyklad III. W roztworze obojetne¬ go fluorku amonu o zawartosci okolo 475 g NH4F w 1 litrze zawiesza sie w zwyklej temperaturze (20 — 25°C) blachy z roz¬ maitych stopów magnezu (zawierajacych np. 2,5% Mn lub 9% Al, 1,5% Zn, 0,8% Mn) i nastepnie polaryzuje anodowo. W ciagu 3 minut przez odpowiednie podwyz¬ szenie napiecia (50—140 woltów) utrzy¬ muje sie obciazenie 2 amp/dm2. Po uply¬ wie tego czasu blachy sa pokryte zupelnie spoista, gesta, biala wzglednie szarobiala powloka, przylegajaca mocno do podloza.Przyklad IV. W elektrolicie skladaja¬ cym sie z 300 czesci wagowych obojetne¬ go fluorku potasu, 50 czesci wagowych drugorzedowego fosforanu amonu i 400 czesci wagowych wody umieszcza sie w zwyklej temperaturze przedmiot ze stopu magnezowego (98,5% magnezu, 1,5% manganu) i poddaje traktowaniu anodo¬ wemu. Napiecie zwieksza sie do 120 wolt, przy czym nastawia sie najwyzsza gestosc pradu na 5 amp/dm2. W ciagu 2 minut nastepuje spadek natezenia o prawie 90%.Traktowanie zostaje skonczone po 3 mi¬ nutach. Na powierzchni metalu wydziela sie gesta, szarobiala powloka ochronna o duzej odpornosci na nadzeranie.Przyklad V. Przedmiot ze stopu gli¬ nowego (95% glinu, 5% magnezu) trak¬ tuje sie anodowo w roztworze, który skla¬ da sie z 200 czesci wagowych obojetnego fluorku potasu, 100 czesci wagowych dru¬ gorzedowego fosforanu amonu i 400 czes¬ ci wagowych wody. Napiecie stosuje sie 60—80 woltów, poczatkowa zas gestosc pradu od 5—7 amp/dm2, która w ciagu paru minut spada do okola V4 swej war¬ tosci. Po uplywie 5 minut przedmiot wyj¬ muje sie z kapieli, przemywa krótko i su¬ szy. Otrzymuje sie biala, spoista, gesta powloke odporna na nadzeranie, która nie wymaga dodatkowego zgeszczania.Korzystny wplyw dodatku fosforanu, wprowadzanego wedlug wynalazku do — 3 —elektrolitu zawierajacego fluorek, wyste¬ pujacy w anodowo wytwarzanej warstwie ochronnej, uwidoczniono w ponizszej ta¬ beli, w której w kolumnie 2 podano ilosc wodoru wywiazujacego sie w eudiometrze wypelnionym woda wodociagowa na bla¬ sze niepotraktowanej, w kolumnie 3 — ilosc wodoru wywiazujacego sie na stopie magnezowym (98,5% Mg, l,5°/0 Mn) po¬ traktowanym tylko mieszanina fluorków wedlug przykladu I, a w kolumnie 4 — na tymze stopie, zaopatrzonym w warstwe ochronna wedlug przykladu IV. Z tego ze¬ stawienia wynika jasno, ze najlepsze wy¬ niki uzyskuje sie w elektrolitach, które oprócz fluorków zawieraja dodatek fosfo¬ ranu drugorzedowego. Jak wynika z ze¬ stawienia liczbowego nadzeranie przed¬ miotu, potraktowanego anodowo w roz¬ tworach zawierajacych fosforan, ustaje calkowicie po uplywie 3 dni. Zjawisko to mozna objasnic tak, ze nastepuje dodatko¬ we pecznienie powloki, a wiec do pewnego stopnia samorzutne dodatkowe zgeszcze- nie, które praktycznie biorac przerywa dalszy dostep srodka nadzerajacego do po¬ wierzchni metalu.Czas dzialania w eudio¬ metrze w dniach 1 2 3 4 5 6 10 20 Ilosc wodoru wywiazujacego sie na 1 dm2 powierzchni w centy¬ metrach szesciennych Niepo- trakto- wany 19 32 45 60 69 81 130 246 Potraktowany anodowo w roz¬ tworze zawiera¬ jacym KF+NHiF 6 10 14 18 23 28 46 84 Potrakto¬ wany we¬ dlug przy¬ kladu IV 7 12 14 14 14 14 14 14 PL

Claims (7)

1. Zastrzezenia patentowe. 1. Sposób wytwarzania warstw q- chronnych na metalach lekkich i ich sto¬ pach przez anodowe fluorowanie z zasto¬ sowaniem elektrolitu wodnego, znamienny tym, ze jako elektrolit stosuje sie nasyco¬ ne lub prawie nasycone wodne roztwory mieszaniny fluorków, której rozpuszczal¬ nosc w wodzie wynosi co najmniej okolo 30
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tym, ze jako elektrolit stosuje sie roz¬ twór mieszaniny obojetnych fluorków po¬ tasu i amonu.
3. 3. Odmiana sposobu wedlug zastrz. 1, w zastosowaniu do wytwarzania warstw ochronnych na magnezie i jego stopach, znamienna tym, ze jako elektrolit stosuje, sie roztwór wodny tylko fluorku potasu lub tylko fluorku amonu.
4. 4. Sposób wedlug zastrz 1 — 3, zna¬ mienny tym, ze przeprowadza go sie bez doprowadzania ciepla z zewnatrz.
5. 5. Sposób wedlug zastrz. 1 — 3, zna¬ mienny tym, ze do elektrolitu dodaje sie pierwszorzedowych, drugorzedowych lub trzeciorzedowych, najkorzystniej zas dru¬ gorzedowych, fosforanów potasu lub amo¬ nu.
6. 6. Sposób wedlug zastrz. 5, znamien¬ ny tym, ze stosuje sie roztwór mieszaniny soli o stezeniu zawartym w granicach od 200 g/litr do stanu nasycenia, najkorzyst¬ niej pomiedzy 400 i 500 g/litr.
7. 7. Sposób wedlug zastrz. 5 i 6, zna¬ mienny tym, ze ze 100 czesci wagowych uzytych fluorków 10—90 czesci zastepuje sie fosforanem. I. G. Farbenindustrie Aktiengesellschaft. Zastepca: inz. J. Wyganowski, rzecznik patentowy. 1 2 3 4 5 6 10 20 19 32 45 60 69 81 130 246 6 10 14 18 23 28 46 84 7 12 14 14 14 14 14 14 DRUK. M ARCT. CZERNIAKOWSKA 225 PL