WO2020120768A1 - Gel pad for quality inspection of aluminum surfaces - Google Patents

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WO2020120768A1
WO2020120768A1 PCT/EP2019/085168 EP2019085168W WO2020120768A1 WO 2020120768 A1 WO2020120768 A1 WO 2020120768A1 EP 2019085168 W EP2019085168 W EP 2019085168W WO 2020120768 A1 WO2020120768 A1 WO 2020120768A1
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WO
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gel pad
aluminum
value
passivation layer
corrosion
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PCT/EP2019/085168
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Tatjana Bohlmann
Martin BABUTZKA
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Bundesrepublik Deutschland, Vertreten Durch Den Bundesminister Für Wirtschaft Und Energie, Dieser Vertreten Durch Den Präsidenten Der Bundesanstalt Für Materialforschung Und -Prüfung, (Bam)
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    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
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    • G01N31/00—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods
    • G01N31/22—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods using chemical indicators

Definitions

  • the invention is in the field of the aluminum industry, the aerospace and automotive industries and the coating industry. It relates to surface technology, corrosion protection and quality assurance for surfaces made of aluminum and aluminum alloys.
  • test methods for quality assurance of surface passivation in the areas mentioned are chamber test methods, for example the salt spray test, a potential measurement and immersion test methods.
  • the named methods include a visual inspection of the surface, or the visual preselection of sections of a component surface with expected corrosion damage, or the complete inspection of a component under conditions of accelerated aging (corrosion).
  • a standard industry requirement for checking the quality of a pretreatment is to conduct filiform corrosion tests.
  • Component surfaces made of aluminum and aluminum alloys proposed. It includes the components: - a hydrogel,
  • an indicator that shows a color change with Al 3+ the protonating agent and the indicator being homogeneously distributed in the hydrogel and the gel pad being transparent on a closed section of the passivation layer.
  • the process includes:
  • a method for identifying a corrosion-resistant alloy under given natural environmental conditions is also proposed. This procedure involves the use of the above. Gel pads on surfaces comprising aluminum or an aluminum alloy.
  • kits comprising a gel pad according to the embodiment outlined above is claimed, which, for example, for assessing and / or comparing passivations or passivation layers on aluminum and
  • Aluminum alloys can be used on site.
  • the proposed embodiments relate to the testing of passivated aluminum surfaces and the testing of passivated surfaces of Aluminum alloys. According to the invention, it is also possible to use zinc-aluminum spray coatings with varying aluminum contents for the atmospheric
  • passivation is to be understood here:
  • this gel pad comprises the following components:
  • An indicator that shows a color change with Al 3+ , the protonating agent and the indicator being homogeneously distributed in the hydrogel, and the gel pad on a closed section of the passivation layer or the surface examined is colorlessly transparent or monochrome transparent.
  • the hydrogel advantageously acts as an inert carrier material and provides one
  • Polymer matrix for the components present in solution and for an essentially unimpeded diffusion of any Al 3+ ions present in this matrix and the reaction with the indicator are available.
  • the hydrogel stabilizes the color change caused by the interaction of aluminum ions and indicator.
  • the intensity and extent of sections of the gel pad that show a color change enable the quantification and qualification of injuries to the passivation layer. Regions with a color change are also referred to here as an advertisement.
  • imperfections that can be attributed, for example, to a surface that was insufficiently cleaned prior to the passivation or that result from faulty pickling or faulty anodizing can be identified.
  • Color change of the indicator can be localized in the gel pad, since they occur immediately above those surface sections that are susceptible to corrosion.
  • the gel pad has a corrosion stimulator as a further component, the corrosion stimulator being selected from an alkali and / or an alkaline earth chloride.
  • the chloride is preferably selected from the list consisting of NaCl, KCl, MgCl 2, CaCl 2 and LiCl.
  • the corrosion stimulator is advantageously selected so that corrosion is provoked at locations of a missing or inadequate passivation. Furthermore, the corrosion stimulator can show local corrosion in naturally formed passive layers
  • Sulphates can also advantageously be used as corrosion stimulators, e.g. B. to check the resistance of conversion layers under the influence of sulfates.
  • the indicator distributed homogeneously in the gel pad is dissolved in the aqueous phase of the hydrogel.
  • the indicator substance is selected from at least one member of the group consisting of aluminon or the ammonium salt of aurintricarboxylic acid, chromazurol S - or Mordant Blau 29, and eriochromcyanin R - or Mordant Blau 3, alizarin, alizarinsulfosauresodium,
  • the indicators mentioned form intensely colored color lacquers and / or complexes with aluminum ions, which are clearly visible in the otherwise transparent gel pad over locations where Al 3+ is released or other clear color changes. Due to the progressive diffusion of Al 3+ into the gel pad as the surface continues to corrode, the region with a color change typically grows concentrically, so that the diameter of a corrosion indicator allows conclusions to be drawn about the extent of a disruption of the passivation layer. By integrating the indicator substance into the gel matrix of the gel pad, the color change reaction takes place locally. So place and number of defects in passive layers and conversion layers can be detected and assessed.
  • the polymer which forms the hydrogel is selected from the list consisting of: agar or agar agar; Agarose; Gelatin;
  • Polyvinyl alcohol partially hydrolyzed polyvinyl alcohol
  • Polyvinyl alcohol slime Acrylate
  • Mowiol and polyacrylamide.
  • all materials are considered that form a solid gel film.
  • hydrogels formed therefrom are sufficiently mechanically stable at a concentration known to the person skilled in the art, even at higher temperatures, for example at
  • the polymer selected advantageously has the ability to syneresis (phase separation). This means that during gel formation, the corresponding polymer forms a thin wet film on the gel surface. This wet film is advantageous for the reliable electrolytic coupling to the one to be examined
  • the protonating agent is selected and a concentration of the protonating agent in the gel pad is adjusted so that at the temperature of the component surface to be tested with the gel pad, typically at room temperature, a pH value in the wet film of the gel pad between pH 2 and pH 6, in particular between pH 3 and pH 5 is adjustable.
  • the pH of the moisture film meets the following condition: pH 4 ⁇ pH of the moisture film ⁇ pH 7. This pH range of
  • Moisture film is advantageous for testing naturally formed passive layers on aluminum, since the naturally formed passive layer is not chemically attacked due to the neutral to slightly acidic range.
  • the pH value of the moisture film fulfills the following condition: pH 4 ⁇ pH value of the moisture film ⁇ pH 6.8.
  • This pH value range of the moisture film is advantageously adjustable with weak organic acids, such as acetic acid, and is suitable for testing naturally formed passive layers on aluminum, since the naturally formed passive layer is not chemically attacked in the neutral to slightly acidic range.
  • the state determined on the basis of color displays thus corresponds to the actually present state of the sample surface
  • the pH value of the moisture film meets the following condition: pH 4 ⁇ pH value of the moisture film ⁇ pH 6.5.
  • This pH value range of the moisture film is well suited for the testing of naturally formed passive layers on aluminum.
  • the naturally formed passive layer is not chemically attacked due to the neutral to slightly acidic range.
  • the state determined on the basis of color displays thus corresponds to the actually present state of the sample surface
  • the pH value of the moisture film fulfills the following condition: pH 6 ⁇ pH value of the moisture film ⁇ pH 7. This pH value range of
  • Moisture film is advantageous for testing naturally formed passive layers on aluminum, since the naturally formed passive layer is not chemically attacked due to the neutral to slightly acidic range.
  • the state determined on the basis of color displays thus corresponds to the actually present state of the sample surface.
  • a particularly preferred pH value range of the moisture film can be between pH 6 and pH 6.8, including these limit values: pH 6 ⁇ pH value of the moisture film ⁇ pH 6.8.
  • the pH value of the moisture film fulfills the following condition: pH 4 ⁇ pH value of the moisture film ⁇ 7.
  • This pH value range of the moisture film is advantageously suitable for a comparative test of various aluminum alloys with regard to their susceptibility to local corrosion. For example, that
  • Protonating agent acetic acid is used in a concentration of 0.01 mol / 1 to 0.05 mol / 1 in the gel pad. This gives: 0.01 mol / 1 a pH in the wet film of the gel pad of 5 (pH 5); 0.05 mol / 1 a pH in the wet film of the gel pad of 3 (pH 3). Concentrations deviating from this too, e.g. in the range of 0.0025 mol / 1 to 0.1 mol / 1 can be set. In general, neutral (pH 7) to slightly acidic (pH 6) pH values are advantageous for the non-destructive quality inspection of naturally formed ones
  • Acidic pH values in the range from pH 3 to pH 6 are particularly suitable for testing anodized and chemically passivated passive layers on aluminum and aluminum alloys, since they can specifically activate the defects and defects.
  • the pH value of the moisture film fulfills the following condition: pH 4 ⁇ pH value of the moisture film ⁇ pH 5. This pH value range of
  • Moisture film is advantageous for testing chemically passivated or anodized aluminum surfaces. With these aluminum surfaces, a low pH value favors the activation of defects and defects.
  • the protonating agent is selected from a member of the group consisting of a single-proton or poly-proton, water-soluble, organic or inorganic acid, in particular from formic acid, acetic acid and citric acid.
  • weak organic acids are used as protonating agents.
  • the strength of an acid refers to the tendency of the acid, symbolized by the chemical formula HA, into a proton, H + and Anion, A, dissociate.
  • the dissociation of a strong acid is practically complete in its solution, with the exception of its most concentrated solutions:
  • strong acids hydrochloric acid (HCl), perchloric acid (HC10),
  • Nitric acid HN0 3
  • sulfuric acid H 2 S0 4
  • a weak acid is only partially dissociated, both the undissociated acid and its dissociation products in solution being in equilibrium with one another:
  • Acetic acid (CH 3 COOH) is an example of a weak acid.
  • the strength of a weak acid is quantified by its acid dissociation constant, the pKa.
  • the strength of a weak organic acid can depend on substituent effects.
  • the strength of an inorganic acid depends on the oxidation number for the atom to which the proton can be bound.
  • a weak organic acid is used as the protonating agent.
  • acetic acid, citric acid and formic acid are used; since they are the natural ones to be tested
  • the hydrogel is agar agar
  • the protonating agent is acetic acid
  • the indicator is aluminon
  • the corrosion stimulator is NaCl
  • the concentration of the components mentioned in the gel pad being within a range: agar agar: 2-5 g 100 ml of water (2-5% solution or gel);
  • Acetic acid 0.01 mol / 1 to 0.05 mol / 1;
  • Aluminon 0.2 mmol / 1 to 0.4 mmol / 1.
  • Agar is available inexpensively and in gel form, for example as a 2%, as a 3%, as a 4% or as a 5% gel at least up to 50 ° C, and as a natural product completely harmless with regard to possible health risks for the user.
  • Acetic acid and table salt are easily accessible and inexpensive, aluminon has proven itself through an intensive color change reaction.
  • the shape of the gel pad is arbitrary at a constant height, e.g. circular, rectangular, triangular.
  • the gel pad preferably has a circular shape with a diameter between 10 mm and 100 mm, more preferably between 15 mm and 50 mm and a thickness between 1 mm and 10 mm, for example 2 to 5 mm, in particular approximately 3 mm.
  • Passivation layer proposed on an aluminum or an aluminum alloy proposed on an aluminum or an aluminum alloy.
  • the process includes the steps:
  • a corrosion indicator i.e. of a section of the gel pad that has the respective color change, only to a lesser extent from the pore diameter of a passivation layer, but becomes less than optimal
  • Diffusion conditions in the wet film of the gel pad and in the gel pad itself are determined by the number of aluminum ions escaping and by the surface area of an injury to the passivation layer.
  • a method for detecting defects in a passivation on an aluminum and / or an aluminum-containing component surface comprising:
  • Quantify a number of passivation imperfections by displaying a color change in at least a portion of the gel pad.
  • a component can thus be destroyed directly on site without great outlay on equipment, and thus without any functional restriction, if appropriate before its installation in a position that will not be easily accessible in the future.
  • the results obtained can be easily documented, for example with the help of digital photography.
  • a rapid test according to the invention is provided to check the quality of the execution of passivation processes or the success of a passivation.
  • the use of the gel pad described above for identifying an alloy comprising aluminum is proposed, which is or should be corrosion-resistant under specifically selected environmental conditions.
  • the environmental conditions can be selected from those of the application scenario intended for an aluminum alloy component.
  • Temperature profile can be checked and evaluated. At different times when a test specimen of the alloy to be tested is removed, its corrosion resistance can be assessed and documented reproducibly (e.g. using digital photography). In this way, different alloys can advantageously be tested in parallel under identical aging conditions and assessed in parallel.
  • a kit for testing the quality of a passivation layer of an aluminum or an aluminum alloy comprises the following: a gel pad comprising the components: a hydrogel; a
  • Protonating agents an indicator which shows a color change with Al 3+ , the protonating agent and the indicator being homogeneously distributed in the hydrogel and the gel pad being optically transparent.
  • the kit further comprises: a degreasing agent.
  • the gel pad is in an air and water impermeable film packaging and the indicator is aluminon.
  • Degreasing agent is selected from a volatile organic solvent, in particular from acetone, ethanol, isopropanol, hexane, ethyl acetate.
  • the kit can advantageously further comprise a brush, a sponge and / or a non-linting (“lint-free”) cloth which is / are used to clean the surface to be tested with the degreasing agent.
  • optically transparent is understood to mean an optical transmittance for visible light of at least 50%.
  • the hydrogels described here are slightly milky, but sufficiently translucent to be able to recognize a display without doubt with the naked eye.
  • the kit is advantageously provided in an outer packaging which prevents the gel pads from buckling and / or pressure.
  • the kit can also include instructions on how to use the kit properly.
  • the gel pads are typically provided in a circular shape or stacked in a monovette.
  • Fig. 1 illustrates the formation of a color display in the proposed
  • Fig. 2 shows the contrast ratios of when the
  • Fig. 3 shows the influence of the pH in the wet film of the gel pad on the
  • FIG. 1 shows results of the reaction of aluminum ions with the aluminon indicator in the overlying gel pad 3 depending on the presence of a surface protective layer 2 of the aluminum sample 1 acting as a diffusion barrier.
  • Part A shows schematically the diffusion of Al 3+ ions into the indicator dye gel pad 3 contained in acetic acid medium and the formation of the colored precipitate 4 used for the detection.
  • the hatched colored precipitate 4 is formed only at an injury 5 of the passivation layer 2, from where aluminum ions can diffuse into the gel pad while an uninjured one Passive layer 2 prevents a chemical attack on the aluminum 1, consequently no aluminum ions occur and cannot diffuse into the gel pad 3.
  • Part B shows an anodized aluminum sample la with a passivation layer formed during anodizing and part C shows a chemically passivated aluminum sample lb with a conversion layer formed thereon.
  • the undamaged passivations do not lead to any coloring in the gel pad 3 (see partial image B and partial image C, in each case above), while mechanical damage 5 to the conversion layer 2a, 2b due to the reaction of leaking aluminum ions with the indicator aluminon in the gel pad 3 is made more cruciform in places Scratches 5 can be detected with the help of clearly visible color displays 4.
  • the sub-picture B shows the color displays for an identical passive layer with a gel pad, which in a 3% agar-agar gel at 1 mol / 1 NaCl a 5-fold higher concentration of acetic acid (0.05 mol / 1) and twice that Concentration aluminon (0.4 mmol / 1)) contained. It can be seen that in case B the
  • Fig. 3 shows the influence of the pH in the wet film of the gel pad 3 on the test result with different types of passivation.
  • the indicator aluminon (C H N O) used here reacts with aluminum ions according to the following formula with a color change from transparent to red-orange / red:
  • the components used to manufacture the gel pads are manufactured as follows:
  • aluminon solution 1.00 g of aluminon (p.a.) or ammonium salt of aurintricarboxylic acid (p.a.) are dissolved in about 80 ml of demineralized water and this is made up to 100 ml.
  • 1-molar NaCl solution 58.44 g NaCl (p.a.) are dissolved in about 800 ml of fully demineralized water (demineralized water) and this is made up to 1 liter.
  • Agar-agar 3.00 g of agar (ultrapure) are stirred into 100 ml of the 1 molar NaCl solution.
  • Embodiment 1 Refrigerator stored at 5-8 ° C for at least 4 months.
  • a circular gel pad is provided as a test device for the task described in the introduction. It has a diameter of 20 mm and a height of approx. 3 mm.
  • the shape of the base of the gel pad is arbitrary (e.g. rectangular, square, etc.) and can be adapted to the geometry of the surfaces to be tested. A circular shape has proven itself for better handling and an optimal assessment of the color advertisements that appear.
  • the height of the gel pad is freely selectable, but is chosen so that the ads still show through the gel pad due to the color change reaction, so they are visible from above.
  • composition according to embodiment 1 is advantageously suitable for testing chemically passivated or anodized aluminum surfaces. It is not suitable for testing naturally formed passive layers on aluminum, as it overwhelms the naturally formed passive layer due to the high chloride content in the pad and in any case leads to locally limited color change reactions on the surface, even if there is no targeted mechanical damage to this passivation or defects in the
  • Embodiment 2 Passive layer is present. It is no longer possible to distinguish between naturally passivated and poorly passivated surfaces. This is explained in embodiment 2.
  • Embodiment 2 is a diagrammatic representation of Embodiment 2
  • a chloride content of ⁇ 0.1 mol / 1 chloride should be chosen in order to be able to test them specifically.
  • Gelpade variants with a neutral pH value in the wet film and, accordingly, a lower level of protonating agent have also proven successful in naturally formed passive layers.
  • the method proposed according to a third practical exemplary embodiment comprises the steps:
  • Conversion layers ensure that the cleaning agent used is compatible with the conversion layer and does not lead to an undesired chemical reaction before testing with the gel pad. Cleaning takes place, for example, with ethanol or
  • Conversion layer can be adjusted. Agents are selected that have no corrosive effect and that are compatible with the conversion layer.
  • the gel pad can be adjusted by a targeted variation of the parameters in order to test different types of passivation on aluminum surfaces.
  • the pH of the wet film can be adjusted in the pH range from 3 (0.05 mol / 1 acetic acid) to 5 (0.01 mol / 1 acetic acid). Without the acetic acid component, the pad has a pH of approx. 7. Due to the proportion of
  • Protonation agent can thus the gel pad for the respective test task or
  • Passivation layer can be adjusted.
  • a neutral pH in is suitable
  • Combination with a low chloride content in the pad is more suitable for testing naturally formed passive layers, since these should not be destroyed by the influence of the gel pad, whereas a pH value of 3 has proven to be advantageous for testing anodized and chemically passivated surfaces.
  • the influence of the pH is shown in Fig. 3.
  • the gel pads 3 in the left sub-picture A comprise 3% agar with 0.4 mmol / 1 aluminon, 1 mol / 1 chloride and 0.01 mol / 1 acetic acid.
  • the pH value of the gel pads 3 was pH 5.
  • the gel pads 3 in the right part B had a pH value of 7 due to the fact that acetic acid was not added here.
  • the upper picture shows gel pads 3 on anodized Aluminum la.
  • the lower pictures show gel pads 3 on aluminum after chemical passivation, ie with a conversion layer 1b. It becomes clear that 3 misinterpretations of a color display can be prevented by a targeted adjustment of the pH value of the gel pad.
  • a higher proportion of aluminon causes a more intense red coloring of the
  • Corrosion indicators can result, which arise from the color change reaction (Al 3+ with aluminon). Adequate contrast is important for optimal evaluation.
  • Chloride content This could be demonstrated on naturally formed passive layers on pure aluminum.
  • the passivation of the respective aluminum surface is tested with the gel pad proposed here with regard to:
  • the gel pad proposed here can also be used, a temporal degradation of a conversion layer or a pretreatment layer, under defined environmental conditions such. B. under the influence of different atmospheric humidity. Results of this use of the gel pad show whether the protective effect of such layers becomes better or worse over time and whether the quality of the layers concerned changes.
  • the contact time of the gel pad with the passivation layer to be tested until the evaluation of the optional color display (s) was the same for all exemplary embodiments. It is typically 20 to 30 minutes at room temperature.
  • the contact time can be 25 min as standard, and should be at least 20 min for a good contrast of the color displays with that
  • defective surfaces differ from sufficiently passivated layers on the basis of color displays which occur, in particular with regard to their intensity, number and size:
  • Aluminum substrates and based on mechanical damage to the passivation show deep red, permanent, locally limited displays in the gel pad.
  • Surfaces with a homogeneous passive layer without defects or pores up to the substrate show no indications in the gel pad, since the passivation (aluminum oxide layer, anodized aluminum oxide layer, conversion layer) the passage of aluminum ions into the gel pad and thus the reaction of aluminum ions with the indicator (aluminon ) prevented.
  • Aluminum alloys can be summarized as incorporating a chemical
  • the same passivation means the conditions under which the natural passive layers can form.
  • these include
  • Corrosion resistance can be checked.
  • factors "alloying elements”, “heat treatment” and “atmospheric formation conditions” often interact and cannot always be separated properly, as they can all have a positive or negative effect on passive layer formation. Injuries to the described passive layers and defects and defects in the passive layers resulting from the manufacturing process can advantageously be detected with the aid of the gel pad proposed here.
  • Part A shows a pure aluminum variant
  • part B an aluminum-magnesium alloy (AlMg3)
  • part C an aluminum-silicon-magnesium alloy (AlSil, 2MgO, 4).
  • Variants do not form a stable passive layer, which is expressed in the numerous color displays.
  • a well protective passive layer can also be detected here after 24 hours of storage.
  • Passive layer stability depending on the air humidity during storage can also be compared based on the results of the corrosion resistance of the individual alloys. From the number of displays it can be concluded that the variant in sub-picture C is more resistant to pitting corrosion than the variant in sub-picture B.
  • the proposed gel pads for comparing the pitting corrosion resistance of aluminum and aluminum alloys from different manufacturers can be stored together under identical, defined conditions are compared and the most suitable variant is determined for a particular application scenario.

Abstract

The invention relates to a gel pad for inspecting the quality of a passivation layer of aluminum or aluminum alloy, comprising the following components: a hydrogel; a protonation agent; and an indicator which by means of Al3+ indicates a change in color, the protonation agent and the indicator being homogeneously distributed in the hydrogel and the gel pad being transparent in a continuous portion of the passivation layer.

Description

Gelpad zur Qualitätsprüfung von Aluminiumoberflächen Gel pad for quality inspection of aluminum surfaces
Technisches Gebiet Technical field
[0001] Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Aluminiumindustrie, der Luftfahrt- und der Automobilindustrie sowie der Beschichtungsindustrie. Sie betrifft die Oberflächentechnik, den Korrosionsschutz und die Qualitätssicherung für Oberflächen aus Aluminium und aus Aluminiuml egi erungen . The invention is in the field of the aluminum industry, the aerospace and automotive industries and the coating industry. It relates to surface technology, corrosion protection and quality assurance for surfaces made of aluminum and aluminum alloys.
Vorbekannter Stand der Technik Prior art
[0002] Vorbekannte Prüfverfahren für die Qualitätssicherung einer Oberflächenpassi vierung in den genannten Bereichen sind Kammerprüfverfahren, beispielsweise die Salz sprühnebelprüfung, eine Potentialmessung und Tauchprüfverfahren. Typischerweise umfas sen die benannten Verfahren mit Ausnahme der Potentialmessung eine visuelle Prüfung der Oberfläche, bzw. die visuelle Vorauswahl von Abschnitten einer Bauteiloberfläche mit erwarteten Korrosionsschäden oder die vollständige Prüfung eines Bauteils unter Bedingung en einer beschleunigten Alterung (Korrosion). Eine Standardvorgabe der Industrie zur Prüfung der Qualität einer Vorbehandlung ist die Durchführung von Filiformkorrosionstests. Known test methods for quality assurance of surface passivation in the areas mentioned are chamber test methods, for example the salt spray test, a potential measurement and immersion test methods. Typically, with the exception of the potential measurement, the named methods include a visual inspection of the surface, or the visual preselection of sections of a component surface with expected corrosion damage, or the complete inspection of a component under conditions of accelerated aging (corrosion). A standard industry requirement for checking the quality of a pretreatment is to conduct filiform corrosion tests.
[0003] Die vorbekannten Lösungen sind jedoch nur teilweise zufriedenstellend. However, the previously known solutions are only partially satisfactory.
Insbesondere überfordern die verschärften Korrosionsbedingungen im Salzsprühnebeltest die geprüften Oberflächen und führen zu Prüfergebnissen mit der Möglichkeit von In particular, the tougher corrosion conditions in the salt spray test overwhelm the tested surfaces and lead to test results with the possibility of
Fehlinterpretationen. Nachteilig an der Salzsprühnebelprüfung sind außerdem hohe Kosten und eine vergleichsweise lange Prüfzeit. Eine visuelle Prüfung von Bauteiloberflächen auf unmittelbar vorliegende Korrosionsschäden ist ungenau und subjektiv. Außerdem werden die bekannten Verfahren aufgrund des hohen Prüfaufwandes an fertig applizierten Misinterpretation. Another disadvantage of the salt spray test is high costs and a comparatively long test time. A visual inspection of component surfaces for immediate corrosion damage is inaccurate and subjective. In addition, the known methods are applied to the finished application due to the high testing effort
Schutzsystemen durchgeführt, wodurch eine Qualitätsprüfung nach einzelnen Protection systems carried out, making a quality check according to individual
Vorbehandlungsschritten, um deren Nutzen zu beschreiben, nicht möglich ist. Pretreatment steps to describe their benefits are not possible.
Kurzbeschreibung der Erfindung Brief description of the invention
Vor diesem Hintergrund wird ein Gelpad für die Güteprüfung von passivierten Against this background, a gel pad for the quality control of passivated
Bauteiloberflächen aus Aluminium und Aluminiumlegierungen vorgeschlagen. Es umfasst die Komponenten: - ein Hydrogel, Component surfaces made of aluminum and aluminum alloys proposed. It includes the components: - a hydrogel,
ein Protonierungsmittel, a protonating agent,
einen Indikator, der mit Al3+ einen Farbumschlag zeigt, wobei das Protonierungsmittel und der Indikator homogen im Hydrogel verteilt sind und das Gelpad auf einem geschlossenen Abschnitt der Passivierungsschicht transparent ist. an indicator that shows a color change with Al 3+ , the protonating agent and the indicator being homogeneously distributed in the hydrogel and the gel pad being transparent on a closed section of the passivation layer.
[0004] Weiter wird ein Verfahren zur Prüfung einer Passivierungsschicht, einer Konversionsschicht und eines Korrosionsschutzüberzugs auf Aluminium oder einer Furthermore, a method for testing a passivation layer, a conversion layer and a corrosion protection coating on aluminum or
Aluminiumlegierung in Hinsicht auf einen Defekt derselben vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst: Aluminum alloy proposed for a defect thereof. The process includes:
Bereitstellen eines Gelpads wie vorstehend und nachfolgend beschrieben; Providing a gel pad as described above and below;
- Herstellen und Aufrechterhalten eines Kontaktes zwischen dem Gelpad und der Passivierungsschicht und Anzeigen einer lokalen Korrosionsreaktion im Falle frei diffundierender Aluminium-Ionen durch einen lokal begrenzten Farbumschlag im Gelpad; - Establishing and maintaining contact between the gel pad and the passivation layer and indicating a local corrosion reaction in the case of freely diffusing aluminum ions through a locally limited color change in the gel pad;
- optional, Quantifizieren der angezeigten Korrosion durch: i. eine Anzahl und/oder - optional, quantify the displayed corrosion by: i. a number and / or
ii. einen Durchmesser und/oder ii. a diameter and / or
iii. eine Fläche von Abschnitten des Gelpads, die den Farbumschlag aufweisen. iii. an area of portions of the gel pad that have the color change.
[0005] Weiter wird ein Verfahren zur Identifizierung einer unter gegebenen natürlichen Umgebungsbedingungen korrosionsfesten Legierung vorgeschlagen. Dieses Verfahren umfasst die Verwendung des o.g. Gelpads an Oberflächen, die Aluminium oder eine Aluminiumlegierung umfassen. A method for identifying a corrosion-resistant alloy under given natural environmental conditions is also proposed. This procedure involves the use of the above. Gel pads on surfaces comprising aluminum or an aluminum alloy.
[0006] Schließlich wird ein Kit umfassend ein Gelpad gemäß der vorstehend umrissenen Ausführungsform beansprucht, welches beispielsweise zur Beurteilung und/oder zum Vergleich von Passivierungen bzw. Passivierungsschichten auf Aluminium und Finally, a kit comprising a gel pad according to the embodiment outlined above is claimed, which, for example, for assessing and / or comparing passivations or passivation layers on aluminum and
Aluminiumlegierungen vor Ort einsetzbar ist. Aluminum alloys can be used on site.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung Detailed description of the invention
[0007] Die vorgeschlagenen Ausführungsformen betreffen die Prüfung von passivierten Aluminiumoberflächen sowie die Prüfung von passivierten Oberflächen von Aluminiumlegierungen. Erfmdungsgemäß ist es ebenso möglich, Zink-Aluminium- Spritzschichten mit variierendem Aluminiumgehalt für den atmosphärischen The proposed embodiments relate to the testing of passivated aluminum surfaces and the testing of passivated surfaces of Aluminum alloys. According to the invention, it is also possible to use zinc-aluminum spray coatings with varying aluminum contents for the atmospheric
Korrosionsschutz mittels des hier vorgeschlagenen Gelpads zu prüfen. Check corrosion protection using the gel pad proposed here.
[0008] Dabei ist im Rahmen der vorliegenden Beschreibung unter einer Passivierung zu verstehen: In the context of the present description, passivation is to be understood here:
- die sich unter natürlich Umgebungsbedingungen auf der Oberfläche ausbildende Passivschicht aus Aluminiumoxid; - The passive layer of aluminum oxide that forms on the surface under natural environmental conditions;
- die sich unter Einwirkung verschiedener Medien (Elektrolytlösungen) auf der Oberfläche ausbildende Passivschicht; - The passive layer that forms on the surface under the influence of various media (electrolyte solutions);
- eine eloxierte Aluminiumoberfläche; und - an anodized aluminum surface; and
- jegliche Art von Konversions- und Vorbehandlungsschichten auf Aluminiumoberflächen. - any kind of conversion and pre-treatment layers on aluminum surfaces.
[0009] Gemäß einer Ausführungsform umfasst dieses Gelpad folgende Komponenten: [0009] According to one embodiment, this gel pad comprises the following components:
- ein Hydrogel, - a hydrogel,
- ein Protonierungsmittel, und - a protonating agent, and
- einen Indikator, der mit Al3+ einen Farbumschlag zeigt, wobei das Protonierungsmittel und der Indikator homogen im Hydrogel verteilt sind, und das Gelpad auf einem geschlossenen Abschnitt der Passivierungsschicht bzw. der untersuchten Oberfläche farblos transparent oder einfarbig transparent ist. - An indicator that shows a color change with Al 3+ , the protonating agent and the indicator being homogeneously distributed in the hydrogel, and the gel pad on a closed section of the passivation layer or the surface examined is colorlessly transparent or monochrome transparent.
[0010] Vorteilhaft wirkt das Hydrogel als inertes Trägermaterial und stellt eine [0010] The hydrogel advantageously acts as an inert carrier material and provides one
Polymermatrix für die gelöst vorliegenden Komponenten und für eine im Wesentlichen ungehinderte Diffusion von ggf. vorliegenden Al3+ Ionen in dieser Matrix und die Reaktion mit dem Indikator zur Verfügung. Das Hydrogel stabilisiert den bei Wechselwirkung von Aluminiumionen und Indikator bewirkten Farbumschlag. Intensität und Ausdehnung von Abschnitten des Gelpads, die einen Farbumschlag zeigen, ermöglichen die Quantifizierung und Qualifizierung von Verletzungen der Passivierungsschicht. Regionen mit Farbumschlag werden hier auch als Anzeige bezeichnet. Insbesondere können Fehlstellen, die beispielsweise auf eine vor der Passivierung unzureichend gereinigte Oberfläche zurückzuführen sind oder ein fehlerhaftes Beizen oder fehlerhaftes Eloxieren zurückgehen, identifiziert werden. Polymer matrix for the components present in solution and for an essentially unimpeded diffusion of any Al 3+ ions present in this matrix and the reaction with the indicator are available. The hydrogel stabilizes the color change caused by the interaction of aluminum ions and indicator. The intensity and extent of sections of the gel pad that show a color change enable the quantification and qualification of injuries to the passivation layer. Regions with a color change are also referred to here as an advertisement. In particular, imperfections that can be attributed, for example, to a surface that was insufficiently cleaned prior to the passivation or that result from faulty pickling or faulty anodizing can be identified.
Vorteilhaft können die bezeichneten Fehlstellen der Passivierungsschicht durch den The identified defects in the passivation layer can advantageously be caused by the
Farbumschlag des Indikators im Gelpad lokalisiert werden, da sie unmittelbar über denjenigen Oberflächenabschnitten auftreten, die einer Korrosion zugänglich sind. Color change of the indicator can be localized in the gel pad, since they occur immediately above those surface sections that are susceptible to corrosion.
[0011] Gemäß einer Ausführungsform weist das Gelpad als weitere Komponente einen Korrosionsstimulator auf, wobei der Korrosionsstimulator ausgewählt ist unter einem Alkali- und/oder einem Erdalkalichlorid. Bevorzugt ist das Chlorid ausgewählt aus der Liste, bestehend aus NaCl, KCl, MgCl2, CaCl2und LiCl. According to one embodiment, the gel pad has a corrosion stimulator as a further component, the corrosion stimulator being selected from an alkali and / or an alkaline earth chloride. The chloride is preferably selected from the list consisting of NaCl, KCl, MgCl 2, CaCl 2 and LiCl.
[0012] Der Korrosionsstimulator ist vorteilhaft so ausgewählt, dass eine Korrosion an Orten einer fehlenden oder unzureichenden Passivierung provoziert wird. Weiterhin kann der Korrosionsstimulator lokale Korrosion bei natürlich gebildeten Passivschichten auf The corrosion stimulator is advantageously selected so that corrosion is provoked at locations of a missing or inadequate passivation. Furthermore, the corrosion stimulator can show local corrosion in naturally formed passive layers
Aluminium, die nur unzureichend ausgebildet sind, stimulieren und auslösen. Vorteilhaft können als Korrosionsstimulatoren auch Sulfate eingesetzt werden, um z. B. die Beständigkeit von Konversionsschichten bei Einfluss von Sulfaten zu prüfen. Für reine Aluminum that is insufficiently trained stimulates and triggers. Sulphates can also advantageously be used as corrosion stimulators, e.g. B. to check the resistance of conversion layers under the influence of sulfates. For pure
Aluminium Oberflächen haben jedoch Chloride den größten Einfluss auf die lokale Korrosion (Lochkorrosion) und werden deshalb erfindungsgemäß bevorzugt. However, aluminum surfaces have the greatest influence on local corrosion (pitting) and are therefore preferred according to the invention.
[0013] Gemäß einer Ausführungsform ist der im Gelpad homogen verteilte Indikator in der wässrigen Phase des Hydrogels gelöst. Typischerweise ist die Indikatorsub stanz ausgewählt aus zumindest einem Mitglied der Gruppe bestehend aus Aluminon - bzw. dem Ammoniumsalz der Aurintricarbonsäure, Chromazurol S - bzw. Mordant Blau 29, und Eriochromcyanin R - bzw. Mordant Blau 3, Alizarin, alizarinsulfosaures Natrium, According to one embodiment, the indicator distributed homogeneously in the gel pad is dissolved in the aqueous phase of the hydrogel. Typically, the indicator substance is selected from at least one member of the group consisting of aluminon or the ammonium salt of aurintricarboxylic acid, chromazurol S - or Mordant Blau 29, and eriochromcyanin R - or Mordant Blau 3, alizarin, alizarinsulfosauresodium,
Chinalizarin, Hämatoxylin, Morin, Benzopurpurin, Kongorot und einem Goldsol. Quinalizarin, hematoxylin, morin, benzopurpurin, Congo red and a gold sol.
[0014] Die benannten Indikatoren bilden intensiv gefärbte Farblacke und/oder Komplexe mit Aluminium-Ionen, die sich in dem ansonsten transparenten Gelpad über Orten der Freisetzung von Al3+ deutlich abzeichnen oder andere deutliche Farbumschläge. Auf Grund einer bei andauernder Korrosion der Oberfläche fortschreitenden Diffusion von Al3+ in das Gelpad, wächst die einen Farbumschlag aufweisende Region typischerweise konzentrisch, sodass der Durchmesser einer Korrosionsanzeige Rückschlüsse über die Ausdehnung einer Störung der Passivierungsschicht gestattet. Durch die Einbindung der Indikatorsub stanz in die Gelmatrix des Gelpads findet die Farbumschlagreaktion lokalisiert statt. Somit können Ort und Anzahl von Fehlstellen an Passivschichten und Konversionsschichten detektiert und beurteilt werden. The indicators mentioned form intensely colored color lacquers and / or complexes with aluminum ions, which are clearly visible in the otherwise transparent gel pad over locations where Al 3+ is released or other clear color changes. Due to the progressive diffusion of Al 3+ into the gel pad as the surface continues to corrode, the region with a color change typically grows concentrically, so that the diameter of a corrosion indicator allows conclusions to be drawn about the extent of a disruption of the passivation layer. By integrating the indicator substance into the gel matrix of the gel pad, the color change reaction takes place locally. So place and number of defects in passive layers and conversion layers can be detected and assessed.
[0015] Gemäß einer Ausführungsform ist das Polymer, welches das Hydrogel ausbildet, ausgewählt aus der Liste bestehend aus: Agar, bzw. Agar Agar; Agarose; Gelatine; According to one embodiment, the polymer which forms the hydrogel is selected from the list consisting of: agar or agar agar; Agarose; Gelatin;
Polyvinylalkohol; teilhydrolysierter Polyvinylalkohol; Polyvinylalkohol-Schleim; Acrylat; Mowiol; und Polyacrylamid. Prinzipiell kommen alle Materialien in Betracht, die einen festen Gelfilm ausbilden. Polyvinyl alcohol; partially hydrolyzed polyvinyl alcohol; Polyvinyl alcohol slime; Acrylate; Mowiol; and polyacrylamide. In principle, all materials are considered that form a solid gel film.
[0016] Vorteilhaft sind die genannten Polymere zu geringen Kosten kommerziell erhältlich, daraus gebildete Hydrogele sind bei einer dem Fachmann bekannten Konzentration hinreichend mechanisch stabil, auch bei höheren Temperaturen, beispielsweise bei The polymers mentioned are advantageously commercially available at low cost; hydrogels formed therefrom are sufficiently mechanically stable at a concentration known to the person skilled in the art, even at higher temperatures, for example at
Temperaturen bis 60 °C. Vorteilhaft weist das ausgewählte Polymer die Fähigkeit zur Synärese (Phasentrennung) auf. Das heißt, bei der Gelbildung bildet das entsprechende Polymer einen dünnen Feuchtfilm auf der Geloberfläche aus. Dieser Feuchtfilm ist vorteilhaft für die zuverlässige elektrolytische Ankopplung an die zu untersuchende Temperatures up to 60 ° C. The polymer selected advantageously has the ability to syneresis (phase separation). This means that during gel formation, the corresponding polymer forms a thin wet film on the gel surface. This wet film is advantageous for the reliable electrolytic coupling to the one to be examined
Aluminiumoberfläche. Aluminum surface.
[0017] Gemäß einer Ausführungsform ist das Protonierungsmittel so ausgewählt und eine Konzentration des Protonierungsmittels im Gelpad so angepasst, dass bei der Temperatur der mit dem Gelpad zu prüfenden Bauteiloberfläche, typischerweise bei Raumtemperatur, ein pH- Wert im Feuchtfilm des Gelpads zwischen pH 2 und pH 6, insbesondere zwischen pH 3 und pH 5 einstellbar ist. According to one embodiment, the protonating agent is selected and a concentration of the protonating agent in the gel pad is adjusted so that at the temperature of the component surface to be tested with the gel pad, typically at room temperature, a pH value in the wet film of the gel pad between pH 2 and pH 6, in particular between pH 3 and pH 5 is adjustable.
[0018] Gemäß einer Ausführungsform erfüllt der pH-Wert des Feuchtefilms die folgende Bedingung: pH 4 < pH-Wert des Feuchtefilms < pH 7. Dieser pH- Wert-Bereich des According to one embodiment, the pH of the moisture film meets the following condition: pH 4 <pH of the moisture film <pH 7. This pH range of
Feuchtefilms ist vorteilhaft für die Prüfung von natürlich gebildeten Passivschichten auf Aluminium geeignet, da die natürlich gebildete Passivschicht aufgrund des neutralen bis leicht sauren Bereiches nicht chemisch angegriffen wird. Moisture film is advantageous for testing naturally formed passive layers on aluminum, since the naturally formed passive layer is not chemically attacked due to the neutral to slightly acidic range.
[0019] Gemäß einer Ausführungsform erfüllt der pH-Wert des Feuchtefilms die folgende Bedingung: pH 4 < pH-Wert des Feuchtefilms < pH 6,8. Dieser pH-Wert-Bereich des Feuchtefilms ist vorteilhaft mit schwachen organischen Säuren, wie Essigsäure einstellbar und für die Prüfung natürlich gebildeter Passivschichten auf Aluminium geeignet, da die natürlich gebildete Passivschicht im neutralen bis leicht sauren Bereiches nicht chemisch angegriffen wird. Damit entspricht der an Hand von Farbanzeigen ermittelte Zustand dem tatsächlich vorliegenden Zustand der Probenoberfläche [0020] Gemäß einer Ausführungsform erfüllt der pH-Wert des Feuchtefilms die folgende Bedingung: pH 4 < pH-Wert des Feuchtefilms < pH 6,5. Dieser pH-Wert-Bereich des Feuchtefilms ist für die Prüfung von natürlich gebildeten Passivschichten auf Aluminium gut geeignet. Die natürlich gebildete Passivschicht wird aufgrund des neutralen bis leicht sauren Bereiches chemisch nicht angegriffen. Damit entspricht der an Hand von Farbanzeigen ermittelte Zustand dem tatsächlich vorliegenden Zustand der Probenoberfläche According to one embodiment, the pH value of the moisture film fulfills the following condition: pH 4 <pH value of the moisture film <pH 6.8. This pH value range of the moisture film is advantageously adjustable with weak organic acids, such as acetic acid, and is suitable for testing naturally formed passive layers on aluminum, since the naturally formed passive layer is not chemically attacked in the neutral to slightly acidic range. The state determined on the basis of color displays thus corresponds to the actually present state of the sample surface According to one embodiment, the pH value of the moisture film meets the following condition: pH 4 <pH value of the moisture film <pH 6.5. This pH value range of the moisture film is well suited for the testing of naturally formed passive layers on aluminum. The naturally formed passive layer is not chemically attacked due to the neutral to slightly acidic range. The state determined on the basis of color displays thus corresponds to the actually present state of the sample surface
[0021] Gemäß einer Ausführungsform erfüllt der pH-Wert des Feuchtefilms die folgende Bedingung: pH 6 < pH-Wert des Feuchtefilms < pH 7. Dieser pH-Wert-Bereich des According to one embodiment, the pH value of the moisture film fulfills the following condition: pH 6 <pH value of the moisture film <pH 7. This pH value range of
Feuchtefilms ist vorteilhaft für die Prüfung von natürlich gebildeten Passivschichten auf Aluminium geeignet, da die natürlich gebildete Passivschicht aufgrund des neutralen bis leicht sauren Bereiches nicht chemisch angegriffen wird. Damit entspricht der an Hand von Farbanzeigen ermittelte Zustand dem tatsächlich vorliegenden Zustand der Probenoberfläche. Beispielsweise kann ein besonders bevorzugter pH-Wert-Bereich des Feuchtefilms zwischen pH 6 und pH 6,8, einschließlich dieser Grenzwerte, liegen: pH 6 < pH-Wert des Feuchtefilms < pH 6,8. Moisture film is advantageous for testing naturally formed passive layers on aluminum, since the naturally formed passive layer is not chemically attacked due to the neutral to slightly acidic range. The state determined on the basis of color displays thus corresponds to the actually present state of the sample surface. For example, a particularly preferred pH value range of the moisture film can be between pH 6 and pH 6.8, including these limit values: pH 6 <pH value of the moisture film <pH 6.8.
[0022] Gemäß einer Ausführungsform erfüllt der pH-Wert des Feuchtefilms die folgende Bedingung: pH 4 < pH-Wert des Feuchtefilms < 7. Dieser pH-Wert Bereich des Feuchtefilms eignet sich vorteilhaft für eine vergleichende Prüfung verschiedener Aluminiumlegierungen im Hinblick auf die Anfälligkeit für lokale Korrosion. Beispielsweise wird das According to one embodiment, the pH value of the moisture film fulfills the following condition: pH 4 <pH value of the moisture film <7. This pH value range of the moisture film is advantageously suitable for a comparative test of various aluminum alloys with regard to their susceptibility to local corrosion. For example, that
Protonierungsmittel Essigsäure in einer Konzentration von 0,01 Mol/1 bis 0,05 Mol/1 im Gelpad eingesetzt. Hierbei ergeben: 0,01 Mol/1 einen pH-Wert im Feuchtfilm des Gelpads von 5 (pH 5); 0,05 Mol/1 einen pH-Wert im Feuchtfilm des Gelpads von 3 (pH 3). Auch hiervon abweichende Konzentrationen, z.B. im Bereich von 0,0025 Mol/1 bis 0,1 Mol/1 können eingestellt werden. Allgemein werden neutrale (pH 7) bis leicht saure (pH 6) pH- Werte vorteilhaft für die zerstörungsfreie Qualitätsprüfung von natürlich gebildeten Protonating agent acetic acid is used in a concentration of 0.01 mol / 1 to 0.05 mol / 1 in the gel pad. This gives: 0.01 mol / 1 a pH in the wet film of the gel pad of 5 (pH 5); 0.05 mol / 1 a pH in the wet film of the gel pad of 3 (pH 3). Concentrations deviating from this too, e.g. in the range of 0.0025 mol / 1 to 0.1 mol / 1 can be set. In general, neutral (pH 7) to slightly acidic (pH 6) pH values are advantageous for the non-destructive quality inspection of naturally formed ones
Passivschichten auf Aluminium und Aluminiumlegierungen verwendet. Saure pH-Werte im Bereich von pH 3 bis pH 6 eignen sich vorteilhaft für die Prüfung von eloxierten und chemisch passivierten Passivschichten auf Aluminium und Aluminiumlegierungen, da sie die Fehlstellen und Defekte gezielt aktivieren können. Passive layers used on aluminum and aluminum alloys. Acidic pH values in the range from pH 3 to pH 6 are particularly suitable for testing anodized and chemically passivated passive layers on aluminum and aluminum alloys, since they can specifically activate the defects and defects.
[0023] Gemäß einer Ausführungsform erfüllt der pH-Wert des Feuchtefilms die folgende Bedingung: pH 4 < pH-Wert des Feuchtefilms < pH 5. Dieser pH-Wert-Bereich des According to one embodiment, the pH value of the moisture film fulfills the following condition: pH 4 <pH value of the moisture film <pH 5. This pH value range of
Feuchtefilms ist vorteilhaft für die Prüfung von chemisch passivierten oder eloxierten Aluminiumoberflächen geeignet. Bei diesen Aluminiumoberflächen begünstigt ein niedriger pH-Wert die Aktivierung von Fehlstellen und Defekten. [0024] Gemäß einer Ausführungsform ist das Protonierungsmittel ausgewählt unter einem Mitglied der Gruppe bestehend aus einer einprotonigen oder mehrprotonigen, wasserlöslichen, organischen oder anorganischen Säure, insbesondere unter Ameisensäure, Essigsäure und Zitronensäure. Moisture film is advantageous for testing chemically passivated or anodized aluminum surfaces. With these aluminum surfaces, a low pH value favors the activation of defects and defects. According to one embodiment, the protonating agent is selected from a member of the group consisting of a single-proton or poly-proton, water-soluble, organic or inorganic acid, in particular from formic acid, acetic acid and citric acid.
[0025] Entsprechende Säuren sind typischerweise kommerziell verfügbar und Corresponding acids are typically commercially available and
kostengünstig. Vorteilhaft sind die letztgenannten drei Säuren im Rahmen der hier verwendeten Konzentrationen und Expositionsmöglichkeiten aus Sicht des An wender Schutzes vergleichsweise unbedenklich. inexpensive. The latter three acids are advantageous in the context of the concentrations and exposure options used here comparatively harmless from the point of view of user protection.
[0026] Gemäß typischer Ausführungsformen werden als Protonierungsmittel schwache organische Säuren verwendet. In diesem Zusammenhang bezieht sich - einschlägigen Definitionen folgend (z.B.: en.wikipedia.org/wiki/Acid_strength#Weak_acids_in_water) - die Stärke einer Säure auf die Tendenz der Säure, symbolisiert durch die chemische Formel HA, in ein Proton, H+ und ein Anion, A , zu dissoziieren. Die Dissoziation einer starken Säure ist in ihrer Lösung, mit Ausnahme ihrer konzentriertesten Lösungen, praktisch abgeschlossen: According to typical embodiments, weak organic acids are used as protonating agents. In this context - following relevant definitions (e.g.: en.wikipedia.org/wiki/Acid_strength#Weak_acids_in_water) - the strength of an acid refers to the tendency of the acid, symbolized by the chemical formula HA, into a proton, H + and Anion, A, dissociate. The dissociation of a strong acid is practically complete in its solution, with the exception of its most concentrated solutions:
HA— H+ + A . HA-H + + A.
[0027] Beispiele für starke Säuren sind Salzsäure (HCl), Perchlorsäure (HC10 ), Examples of strong acids are hydrochloric acid (HCl), perchloric acid (HC10),
Salpetersäure (HN03) und Schwefelsäure (H2S04). Nitric acid (HN0 3 ) and sulfuric acid (H 2 S0 4 ).
[0028] Eine schwache Säure ist nur teilweise dissoziiert, wobei sowohl die undissoziierte Säure als auch ihre Dissoziationsprodukte in Lösung, im Gleichgewicht miteinander vorliegen: A weak acid is only partially dissociated, both the undissociated acid and its dissociation products in solution being in equilibrium with one another:
HA ^ H+ + A . HA ^ H + + A.
[0029] Essigsäure (CH3COOH) ist ein Beispiel für eine schwache Säure. Die Stärke einer schwachen Säure wird durch ihre Säuredissoziationskonstante, den pKa-Wert, quantifiziert. Die Stärke einer schwachen organischen Säure kann von Substituenteneffekten abhängen. Die Stärke einer anorganischen Säure ist abhängig von der Oxidationszahl für das Atom, an das das Proton gebunden sein kann. Gemäß einer Ausführungsform wird eine schwache organische Säure als Protonierungsmittel verwendet. Insbesondere Essigsäure, Zitronensäure und Ameisensäure kommen zur Anwendung; da sie die zu prüfenden natürlichen Acetic acid (CH 3 COOH) is an example of a weak acid. The strength of a weak acid is quantified by its acid dissociation constant, the pKa. The strength of a weak organic acid can depend on substituent effects. The strength of an inorganic acid depends on the oxidation number for the atom to which the proton can be bound. In one embodiment, a weak organic acid is used as the protonating agent. In particular acetic acid, citric acid and formic acid are used; since they are the natural ones to be tested
Passivschichten und eloxierte sowie chemische Korrosionsschutzschichten (Passivierungen) nicht zerstören (keine Porenbildung bewirken) und sich somit zur zerstörungsfreien Prüfung vor Ort eignen. Zusätzlich stören sie nicht den Polymerisationsprozess des Hydrogels bei der Herstellung der Gelpads. Darüber hinaus begünstigt Essigsäure die Farbumschlagreaktion von Aluminon bei Reaktion mit Aluminiumionen. Do not destroy passive layers and anodized and chemical corrosion protection layers (passivation) (do not cause pores to form) and are thus suitable for non-destructive testing suitable on site. In addition, they do not interfere with the polymerization process of the hydrogel in the manufacture of the gel pads. In addition, acetic acid favors the color change reaction of aluminon when reacting with aluminum ions.
[0030] Gemäß einer Ausführungsform ist das Hydrogel Agar Agar, das Protonierungs mittel ist Essigsäure, der Indikator ist Aluminon, und der Korrosionsstimulator ist NaCl, wobei eine Konzentration der genannten Komponenten im Gelpad innerhalb eines Bereichs liegt: Agar Agar: 2-5 g auf 100 ml Wasser (2 - 5 %-ige Lösung bzw. Gel); According to one embodiment, the hydrogel is agar agar, the protonating agent is acetic acid, the indicator is aluminon, and the corrosion stimulator is NaCl, the concentration of the components mentioned in the gel pad being within a range: agar agar: 2-5 g 100 ml of water (2-5% solution or gel);
NaCl: 0,005 Mol/1 bis 1 Mol/1; NaCl: 0.005 mol / 1 to 1 mol / 1;
Essigsäure: 0,01 Mol/1 bis 0,05 Mol/1; Acetic acid: 0.01 mol / 1 to 0.05 mol / 1;
Aluminon: 0,2 mMol/1 bis 0,4 mMol/1. Aluminon: 0.2 mmol / 1 to 0.4 mmol / 1.
[0031] Agar ist kostengünstig verfügbar und in Gelform, beispielsweise als 2%-iges, als 3%-iges, als 4-%iges oder als 5%-iges Gel zumindest bis 50 °C stabil, und als Naturprodukt völlig unbedenklich hinsichtlich eventueller gesundheitlicher Risiken für den Anwender. Essigsäure und Kochsalz sind leicht zugänglich und preiswert, Aluminon hat sich durch eine intensive Farbumschlagsreaktion bewährt. Agar is available inexpensively and in gel form, for example as a 2%, as a 3%, as a 4% or as a 5% gel at least up to 50 ° C, and as a natural product completely harmless with regard to possible health risks for the user. Acetic acid and table salt are easily accessible and inexpensive, aluminon has proven itself through an intensive color change reaction.
[0032] Gemäß einer Ausführungsform ist die Form des Gelpads bei einer konstanten Höhe beliebig, z.B. kreisrund, rechteckig, dreieckig. Bevorzugt weist das Gelpad eine kreisrunde Form mit einem Durchmesser zwischen 10 mm und 100 mm, weiter bevorzugt zwischen 15 mm und 50 mm und eine Dicke zwischen 1 mm bis 10 mm, beispielsweise 2 bis 5 mm, insbesondere ca. 3 mm auf. According to one embodiment, the shape of the gel pad is arbitrary at a constant height, e.g. circular, rectangular, triangular. The gel pad preferably has a circular shape with a diameter between 10 mm and 100 mm, more preferably between 15 mm and 50 mm and a thickness between 1 mm and 10 mm, for example 2 to 5 mm, in particular approximately 3 mm.
[0033] Vorteile dieser Ausführungsform ergeben sich aus der Möglichkeit, verschieden geformte Gelpads für die unterschiedlichsten Prüfaufgaben bereitstellen zu können. Advantages of this embodiment result from the possibility of being able to provide differently shaped gel pads for the most varied of testing tasks.
[0034] Gemäß einer Ausführungsform wird ein Verfahren zur Bewertung einer [0034] According to one embodiment, a method for evaluating a
Passivierungsschicht auf einem Aluminium oder einer Aluminiumlegierung vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die Schritte: Passivation layer proposed on an aluminum or an aluminum alloy. The process includes the steps:
Bereitstellen eines Gelpads gemäß zumindest einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen; Providing a gel pad according to at least one of the embodiments described above;
Herstellen und Aufrechterhalten eines Kontaktes zwischen dem Gelpad und der Passivierungsschicht und Anzeigen einer üblicherweise lokalen Korrosion an Hand frei diffundierender Aluminium-Ionen durch einen Farbumschlag im Gelpad; und Establishing and maintaining contact between the gel pad and the passivation layer and displaying a usually local one Corrosion caused by freely diffusing aluminum ions due to a color change in the gel pad; and
Quantifizieren einer Korrosion durch Ermitteln Quantify corrosion by determining
- einer Anzahl und/oder - a number and / or
- eines Durchmessers und/oder - a diameter and / or
- einer Fläche - an area
eines oder mehrerer Abschnitte des Gelpads, der/die den Farbumschlag zeigen. one or more sections of the gel pad that show the color change.
[0035] Vorteile des vorgeschlagenen Verfahrens sind seine einfache Durchführbarkeit. Es werden keine aufwendigen Geräte oder Anlagen benötigt. Die Auswertung auftretender Farbanzeigen erfolgt visuell, mit unbewaffnetem Auge. Ebenso kann das Gelpad nach erfolgtem Test eingescannt und dessen digitalisiertes Abbild mittels einer geeigneten Advantages of the proposed method are its simple feasibility. No complex devices or systems are required. Any color advertisements are evaluated visually with an unarmed eye. The gel pad can also be scanned after the test has been carried out and its digitized image can be scanned using a suitable one
Bildverarbeitungssoftware ausgewertet und ein Korrosionssignal quantifiziert werden. Image processing software evaluated and a corrosion signal quantified.
[0036] Nach bisherigen Erfahrungen hängt die Größe einer Korrosionsanzeige, d.h. eines den jeweiligen Farbumschlag aufweisenden Abschnitts des Gelpads, nur in geringerem Maße vom Porendurchmesser einer Passivierungsschicht ab, sondern wird unter optimalen From previous experience, the size of a corrosion indicator, i.e. of a section of the gel pad that has the respective color change, only to a lesser extent from the pore diameter of a passivation layer, but becomes less than optimal
Diffusionsbedingungen im Feuchtfilm des Gelpads und im Gelpad selbst durch die Anzahl an austretenden Aluminium-Ionen und durch die Flächenausdehnung einer Verletzung der Passivierungsschicht bestimmt. Diffusion conditions in the wet film of the gel pad and in the gel pad itself are determined by the number of aluminum ions escaping and by the surface area of an injury to the passivation layer.
[0037] Gemäß einer Ausführungsform wird ein Verfahren zum Nachweis von Fehlstellen einer Passivierung auf einem Aluminium und/oder einer aluminiumhaltigen Bauteil Oberfläche vorgeschlagen, umfassend: According to one embodiment, a method for detecting defects in a passivation on an aluminum and / or an aluminum-containing component surface is proposed, comprising:
Bereitstellen eines Gelpads gemäß einer der obigen Ausführungsformen desselben; Herstellen und Aufrechterhalten eines Kontaktes zwischen dem Gelpad und der Passivierungsschicht und Anzeigen einer Korrosionsreaktion durch einen Farbumschlag im Gelpad; und Providing a gel pad according to any of the above embodiments thereof; Establishing and maintaining contact between the gel pad and the passivation layer and indicating a corrosion reaction by a color change in the gel pad; and
Quantifizieren einer Anzahl von Fehlstellen der Passivierung an Hand von Anzeigen eines Farbumschlags zumindest eines Abschnitts des Gelpads. Quantify a number of passivation imperfections by displaying a color change in at least a portion of the gel pad.
[0038] Wie noch erläutert, kann so ohne großen apparativen Aufwand ein Bauteil unmittelbar vor Ort zerstörungsfrei, und also ohne jegliche Funktionseinschränkung, ggf. vor dessen Einbau an einer künftig nicht ohne Weiteres zugänglichen Position, geprüft werden. Dabei erhaltene Befunde lassen sich problemlos, beispielsweise mit Hilfe einer digitalen Fotografie, dokumentieren. As explained above, a component can thus be destroyed directly on site without great outlay on equipment, and thus without any functional restriction, if appropriate before its installation in a position that will not be easily accessible in the future. The results obtained can be easily documented, for example with the help of digital photography.
[0039] Weiter wird erfindungsgemäß ein Schnelltest zur Prüfung der Qualität der Ausführung von Passivierungsverfahren oder des Erfolgs einer Passivierung bereitgestellt. Furthermore, a rapid test according to the invention is provided to check the quality of the execution of passivation processes or the success of a passivation.
[0040] Gemäß einer Ausführungsform wird die Verwendung des oben beschriebenen Gelpads zur Identifizierung einer Legierung umfassend Aluminium vorgeschlagen, die unter spezifisch gewählten Umweltbedingungen korrosionsfest ist oder sein soll. According to one embodiment, the use of the gel pad described above for identifying an alloy comprising aluminum is proposed, which is or should be corrosion-resistant under specifically selected environmental conditions.
[0041] Mit den dabei erhobenen Befunden ist es möglich, die Zusammensetzung einer Aluminiumlegierung hinsichtlich des Anteils von Legierungsbestandteilen für ein bestimmtes Anwendungsszenario zu optimieren. Die Umweltbedingungen können unter jenen des einem Bauteil aus der Aluminiumlegierung zugedachten Anwendungsszenarios ausgewählt werden. Beispielsweise kann die Stabilität einer Legierung gegenüber korrosiven Bedingungen unter Einwirkung einer definierte Luftfeuchtigkeit und eines bestimmten zyklischen With the findings obtained in the process, it is possible to optimize the composition of an aluminum alloy with regard to the proportion of alloy constituents for a specific application scenario. The environmental conditions can be selected from those of the application scenario intended for an aluminum alloy component. For example, the stability of an alloy against corrosive conditions under the influence of a defined atmospheric humidity and a certain cyclical one
Temperaturprofils geprüft und bewertet werden. So kann zu verschiedenen Zeiten einer Auslagerung eines Probekörpers der zu prüfenden Legierung deren Korrosionsfestigkeit beurteilt und reproduzierbar dokumentiert werden (z.B. mittels Digitalfotografie). Auf diese Art und Weise können vorteilhaft verschiedene Legierungen parallel unter identischen Auslagerungsbedingungen geprüft und parallel beurteilt werden. Temperature profile can be checked and evaluated. At different times when a test specimen of the alloy to be tested is removed, its corrosion resistance can be assessed and documented reproducibly (e.g. using digital photography). In this way, different alloys can advantageously be tested in parallel under identical aging conditions and assessed in parallel.
[0042] Gemäß einer Ausführungsform wird ein Kit zur Prüfung einer Qualität einer Passivierungsschicht eines Aluminiums oder einer Aluminiumlegierung vorgeschlagen, der das Folgende umfasst: ein Gelpad umfassend die Komponenten: ein Hydrogel; ein [0042] According to one embodiment, a kit for testing the quality of a passivation layer of an aluminum or an aluminum alloy is proposed, which comprises the following: a gel pad comprising the components: a hydrogel; a
Protonierungsmittel; einen Indikator, der mit Al3+ einen Farbumschlag zeigt, wobei das Protonierungsmittel und der Indikator homogen im Hydrogel verteilt sind und das Gelpad optisch transparent ist. Protonating agents; an indicator which shows a color change with Al 3+ , the protonating agent and the indicator being homogeneously distributed in the hydrogel and the gel pad being optically transparent.
[0043] Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Kit weiter: ein Entfettungsmittel. [0044] Gemäß typischen Ausführungsformen liegt das Gelpad in einer luft- und wasserundurchlässigen Folienverpackung vor und der Indikator ist Aluminon. Das [0043] According to one embodiment, the kit further comprises: a degreasing agent. According to typical embodiments, the gel pad is in an air and water impermeable film packaging and the indicator is aluminon. The
Entfettungsmittel ist ausgewählt unter einem leicht flüchtigen organischen Lösungsmittel, insbesondere unter Aceton, Ethanol, Isopropanol, Hexan, Essigsäureethylester. Das Kit kann vorteilhaft weiter einen Pinsel, einen Schwamm, und/oder ein nicht faserndes („fusselfreies“) Tuch umfassen, die/das zum Reinigen der zu prüfenden Oberfläche mit dem Entfettungsmittel eingesetzt wird/werden. Unter optisch transparent wird im vorliegenden Zusammenhang eine optische Durchlässigkeit für sichtbares Licht von zumindest 50% verstanden. Degreasing agent is selected from a volatile organic solvent, in particular from acetone, ethanol, isopropanol, hexane, ethyl acetate. The kit can advantageously further comprise a brush, a sponge and / or a non-linting (“lint-free”) cloth which is / are used to clean the surface to be tested with the degreasing agent. In the present context, optically transparent is understood to mean an optical transmittance for visible light of at least 50%.
Bekanntermaßen sind die hier beschriebenen Hydrogele leicht milchig, aber ausreichend durchscheinend, um eine Anzeige zweifelsfrei mit unbewaffnetem Auge zu erkennen. As is known, the hydrogels described here are slightly milky, but sufficiently translucent to be able to recognize a display without doubt with the naked eye.
Vorteilhaft wird das Kit in einer Umverpackung bereitgestellt die ein Knicken und/oder eine Druckbelastung der Gelpads unterbinden. Das Kit kann zusätzlich eine Anleitung zur sachgemäßen Verwendung des Kits beinhalten. Die Gelpads werden typischerweise in kreisrunder Form oder gestapelt in einer Monovette zur Verfügung gestellt. The kit is advantageously provided in an outer packaging which prevents the gel pads from buckling and / or pressure. The kit can also include instructions on how to use the kit properly. The gel pads are typically provided in a circular shape or stacked in a monovette.
[0045] Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können beliebig miteinander kombiniert werden. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die konkret beschriebenen The above-described embodiments can be combined with one another as desired. However, the invention is not limited to those specifically described
Ausführungsformen beschränkt, sondern kann in geeigneter Weise modifiziert und abgewandelt werden. Es liegt im Rahmen der Erfindung, einzelne Merkmale und Embodiments limited, but can be modified and modified in a suitable manner. It is within the scope of the invention, individual features and
Merkmalskombinationen einer Ausführungsform mit Merkmalen und Feature combinations of an embodiment with features and
Merkmalskombinationen einer anderen Ausführungsform geeignet zu kombinieren, um zu weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsformen zu gelangen. Combining combinations of features of another embodiment in a suitable manner in order to arrive at further embodiments according to the invention.
[0046] Bevor nachfolgend die Ausführungsbeispiele anhand von Figuren näher erläutert werden, wird darauf hingewiesen, dass gleiche Elemente in den Figuren mit den gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen sind und dass eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente weggelassen wird. Ferner sind die Figuren nicht notwendigerweise Before the exemplary embodiments are explained in more detail below with reference to figures, it is pointed out that the same elements in the figures are provided with the same or similar reference numerals and that a repeated description of these elements is omitted. Furthermore, the figures are not necessarily
maßstabsgerecht, der Schwerpunkt liegt vielmehr auf der Erläuterung des Grundprinzips. true to scale, the focus is rather on explaining the basic principle.
Figuren characters
[0047] Fig. 1 veranschaulicht die Ausbildung einer Farbanzeige im vorgeschlagenenFig. 1 illustrates the formation of a color display in the proposed
Gelpad in Gegenwart von Aluminiumionen. Gel pad in the presence of aluminum ions.
[0048] Fig. 2 zeigt die Kontrastverhältnisse von bei Verletzung der Fig. 2 shows the contrast ratios of when the
Passivierungsschicht eloxierten Aluminiums zu beobachtenden Farbanzeigen bei Passivation layer of anodized aluminum to observe color displays
unterschiedlicher Konzentration von Essigsäure und Aluminon im Gelpad. [0049] Fig. 3 zeigt den Einfluss des pH-Wertes im Feuchtfilm des Gelpads auf dasdifferent concentrations of acetic acid and aluminon in the gel pad. Fig. 3 shows the influence of the pH in the wet film of the gel pad on the
Prüfergebnis bei verschiedenen Passivierungsarten. Test result for different types of passivation.
[0050] Fig. 4 zeigt die mit Gelpads identischer Rezeptur an Probenoberflächen von4 shows the formulation identical to that of gel pads on sample surfaces of
Reinaluminium und zwei unterschiedlichen Aluminiumlegierungen nach Lagerung der Proben bei jeweils unterschiedlicher Luftfeuchte jeweils nachweisbare natürliche Pure aluminum and two different aluminum alloys after storage of the samples with different air humidity, each of which is detectable natural
Passivierung. Passivation.
[0051] Insbesondere zeigt Fig. 1 Resultate der Reaktion von Aluminiumionen mit dem Indikator Aluminon im aufliegendem Gelpad 3 in Abhängigkeit vom Vorhandensein einer als Diffusionsbarriere wirkenden Oberflächenschutzschicht 2 der Aluminiumprobe 1. Teilbild A zeigt schematisch die Diffusion von Al3+ Ionen in das den Indikatorfarbstoff in essigsaurem Medium enthaltende Gelpad 3 und die Ausbildung des zum Nachweis genutzten farbigen Niederschlages 4. Der schraffiert dargestellte farbige Niederschlag 4 bildet sich nur an einer Verletzung 5 der Passivierungsschicht 2 aus, von wo aus Aluminium-Ionen in das Gelpad diffundieren können, während eine unverletzte Passivschicht 2 einen chemischen Angriff auf das Aluminium 1 verhindert, folglich keine Aluminium-Ionen auftreten und nicht in das Gelpad 3 diffundieren können. Im Teilbild B ist eine eloxierte Aluminiumprobe la mit einer beim Eloxieren ausgebildeten Passivierungsschicht und im Teilbild C eine chemisch passivierte Aluminiumprobe lb mit einer darauf ausgebildeten Konversionsschicht gezeigt. Die unverletzten Passivierungen führen zu keiner Färbung im Gelpad 3 (vgl. Teilbild B und Teilbild C, jeweils oben), während eine mechanische Verletzung 5 der Konversionsschicht 2a, 2b durch Reaktion von austretenden Aluminiumionen mit dem Indikator Aluminon im Gelpad 3 an Orten gezielt eingebrachter kreuzförmiger Kratzer 5 mit Hilfe von jeweils deutlich sichtbaren Farbanzeigen 4 nachweisbar ist. In particular, FIG. 1 shows results of the reaction of aluminum ions with the aluminon indicator in the overlying gel pad 3 depending on the presence of a surface protective layer 2 of the aluminum sample 1 acting as a diffusion barrier. Part A shows schematically the diffusion of Al 3+ ions into the indicator dye gel pad 3 contained in acetic acid medium and the formation of the colored precipitate 4 used for the detection. The hatched colored precipitate 4 is formed only at an injury 5 of the passivation layer 2, from where aluminum ions can diffuse into the gel pad while an uninjured one Passive layer 2 prevents a chemical attack on the aluminum 1, consequently no aluminum ions occur and cannot diffuse into the gel pad 3. Part B shows an anodized aluminum sample la with a passivation layer formed during anodizing and part C shows a chemically passivated aluminum sample lb with a conversion layer formed thereon. The undamaged passivations do not lead to any coloring in the gel pad 3 (see partial image B and partial image C, in each case above), while mechanical damage 5 to the conversion layer 2a, 2b due to the reaction of leaking aluminum ions with the indicator aluminon in the gel pad 3 is made more cruciform in places Scratches 5 can be detected with the help of clearly visible color displays 4.
[0052] Insbesondere zeigt Fig. 2 im Teilbild A die Farbanzeige 4 auf einer in einem 3%-igen Agar-Agar-Gelpad 3 in Gegenwart von 1 Mol/1 Chlorid (NaCl), 0,01 Mol/1 2 shows in part A the color display 4 on a 3% agar-agar gel pad 3 in the presence of 1 mol / 1 chloride (NaCl), 0.01 mol / 1
Essigsäure, und 0,2 mMol/1 Aluminon auf einer Oberfläche von Reinaluminium mit natürliche ausgebildeter Passivschicht dargestellt. Das Teilbild B zeigt die Farbanzeigen für eine identische Passivschicht mit einem Gelpad, das in einem 3%-igen Agar-Agar Gel bei 1 Mol/1 NaCl eine 5-fach höhere Konzentration der Essigsäure (0,05 Mol/1) und die doppelte Konzentration Aluminon (0,4 mMol/1)) enthielt. Es ist ersichtlich, dass im Fall B die Acetic acid, and 0.2 mmol / 1 aluminon on a surface of pure aluminum with a naturally formed passive layer. The sub-picture B shows the color displays for an identical passive layer with a gel pad, which in a 3% agar-agar gel at 1 mol / 1 NaCl a 5-fold higher concentration of acetic acid (0.05 mol / 1) and twice that Concentration aluminon (0.4 mmol / 1)) contained. It can be seen that in case B the
Anzeigen weniger Kontrast aufweisen. Zur Sicherstellung eines guten Kontrastes und einer damit einhergehenden guten Auswertbarkeit ist deshalb auf ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Protonierungsmittel und Indikator zu achten. [0053] Fig. 3 zeigt den Einfluss des pH-Wertes im Feuchtfilm des Gelpads 3 auf das Prüfergebnis bei verschiedenen Passivierungsarten. Ads have less contrast. In order to ensure a good contrast and the associated good evaluability, it is therefore important to ensure a balanced relationship between protonating agent and indicator. Fig. 3 shows the influence of the pH in the wet film of the gel pad 3 on the test result with different types of passivation.
Ausführungsbeispiele Embodiments
[0054] Nachfolgend ist eine Standardrezeptur zur Prüfung von eloxiertem Aluminium und Aluminium, das mit einer Konversionsschicht versehen wurde, angegeben. Der hierbei verwendete Indikator Aluminon (C H N O ) reagiert mit Aluminium-Ionen gemäß der folgenden Formel mit einem Farbumschlag von transparent zu rotorange/rot: A standard recipe for testing anodized aluminum and aluminum which has been provided with a conversion layer is given below. The indicator aluminon (C H N O) used here reacts with aluminum ions according to the following formula with a color change from transparent to red-orange / red:
Al3+ + 3 C22H23N3O9 -> 3 NH4+ + A1(C22HI909)3 Al 3+ + 3 C22H23N3O9 -> 3 NH 4+ + A1 (C 2 2HI 9 0 9 ) 3
[0055] Die zur Herstellung der Gelpads verwendeten Komponenten werden gemäß einem typischen Ausführungsbeispiel wie folgt hergestellt: According to a typical embodiment, the components used to manufacture the gel pads are manufactured as follows:
[0056] 1%-ige Aluminon-Lösung: 1,00 g Aluminon (p.a.), bzw. Ammoniumsalz der Aurintricarbonsäure (p.a.) werden in ca. 80 ml VE-Wasser gelöst und dieses auf 100 ml aufgefüllt. 1% aluminon solution: 1.00 g of aluminon (p.a.) or ammonium salt of aurintricarboxylic acid (p.a.) are dissolved in about 80 ml of demineralized water and this is made up to 100 ml.
[0057] 1-molare NaCl-Lösung: 58,44g NaCl (p.a.) werden in ca. 800 ml vollentsalztem Wasser (VE-Wasser) gelöst und dieses auf 1 Liter aufgefüllt. 1-molar NaCl solution: 58.44 g NaCl (p.a.) are dissolved in about 800 ml of fully demineralized water (demineralized water) and this is made up to 1 liter.
[0058] Agar-Agar: 3,00 g Agar (reinst) werden in 100 ml der 1 -molaren NaCI-Lösung eingerührt. Agar-agar: 3.00 g of agar (ultrapure) are stirred into 100 ml of the 1 molar NaCl solution.
[0059] Das homogene Gemisch aus Agar-Agar und der Natriumchloridlösung wird bei ca. 95- 99 °C unter ständigem Rühren bis zum vollständigen Klären aufgekocht und auf ca.The homogeneous mixture of agar-agar and the sodium chloride solution is boiled at about 95-99 ° C. with constant stirring until it is completely clear and brought to about
85° C abgekühlt. Anschließend werden 2 ml der 1 %-igen Aluminonlösung sowie 0,2 ml einer 30 %-igen Essigsäure zugegeben. Anschließend wird die Lösung auf einer Plexiglasplatte ausgegossen und erstarren gelassen. Nach dem Erstarren und Ausbilden des Gels werden die Gelpads in der gewünschten Form ausgestochen. Die ausgestochenen Pads können im Cooled to 85 ° C. Then 2 ml of the 1% aluminon solution and 0.2 ml of a 30% acetic acid are added. The solution is then poured out on a plexiglass plate and allowed to solidify. After the gel has solidified and formed, the gel pads are cut out in the desired shape. The cut out pads can be in the
Kühlschrank bei 5-8 °C für zumindest 4 Monate gelagert werden. Ausfühmngsbeispiel 1 Refrigerator stored at 5-8 ° C for at least 4 months. Embodiment 1
[0060] Gemäß einem ersten praktischen Ausführungsbeispiel wird ein kreisrundes Gelpad als Prüfmittel für die eingangs bezeichnete Aufgabe bereitgestellt. Es hat einen Durchmesser von 20 mm und einer Höhe von ca. 3 mm. Die Form der Grundfläche des Gelpads ist jedoch beliebig (z.B. rechteckig, quadratisch, etc.) und kann der Geometrie der jeweils zu prüfenden Flächen angepasst werden. Eine kreisrunde Form hat sich für eine bessere Handhabung und eine optimale Beurteilung der erscheinenden Farbanzeigen bewährt. Ebenso ist die Höhe des Gelpads frei wählbar, wird jedoch so gewählt, dass die Anzeigen durch die Farbumschlagreaktion noch durch das Gelpad durchscheinen, von oben her also sichtbar sind. According to a first practical embodiment, a circular gel pad is provided as a test device for the task described in the introduction. It has a diameter of 20 mm and a height of approx. 3 mm. However, the shape of the base of the gel pad is arbitrary (e.g. rectangular, square, etc.) and can be adapted to the geometry of the surfaces to be tested. A circular shape has proven itself for better handling and an optimal assessment of the color advertisements that appear. Likewise, the height of the gel pad is freely selectable, but is chosen so that the ads still show through the gel pad due to the color change reaction, so they are visible from above.
Figure imgf000016_0001
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[0061] Die Zusammensetzung gemäß Ausführungsbeispiel 1 ist vorteilhaft für die Prüfung von chemisch passivierten oder eloxierten Aluminiumoberflächen geeignet. Für die Prüfung von natürlich gebildeten Passivschichten auf Aluminium ist sie nicht geeignet, da sie die natürlich gebildete Passivschicht aufgrund des hohen Chloridgehaltes im Pad überfordert und in jedem Fall zu lokal begrenzten Farbumschlagreaktionen auf der Oberfläche führt, auch wenn keine gezielte mechanische Verletzung dieser Passivierung oder Defekte in der The composition according to embodiment 1 is advantageously suitable for testing chemically passivated or anodized aluminum surfaces. It is not suitable for testing naturally formed passive layers on aluminum, as it overwhelms the naturally formed passive layer due to the high chloride content in the pad and in any case leads to locally limited color change reactions on the surface, even if there is no targeted mechanical damage to this passivation or defects in the
Passivschicht vorliegen. Eine Unterscheidung von gut natürlich passivierten von schlecht passivierten Oberflächen ist damit nicht mehr möglich. Dies wird im Ausführungsbeispiel 2 erläutert. Ausfühmngsbeispiel 2 Passive layer is present. It is no longer possible to distinguish between naturally passivated and poorly passivated surfaces. This is explained in embodiment 2. Embodiment 2
[0062] Für natürlich gebildete Passivschichten sollte ein Chloridgehalt von < 0,1 mol/1 Chlorid gewählt werden, um diese gezielt prüfen zu können. Auch haben sich bei natürlich gebildeten Passivschichten Gelpadvarianten mit einem neutralen pH-Wert im Feuchtfilm und dementsprechend einem geringeren Gehalt an Protonierungsmittel bewährt. For naturally formed passive layers, a chloride content of <0.1 mol / 1 chloride should be chosen in order to be able to test them specifically. Gelpade variants with a neutral pH value in the wet film and, accordingly, a lower level of protonating agent have also proven successful in naturally formed passive layers.
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Ausführungsbeispiel 3 Embodiment 3
[0063] Das gemäß einem dritten praktischen Ausführungsbeispiel vorgeschlagene Verfahren umfasst die Schritte: [0063] The method proposed according to a third practical exemplary embodiment comprises the steps:
[0064] 1) Reinigen und Entfetten der Aluminiumoberfläche. Hierbei ist, insbesondere bei1) Cleaning and degreasing the aluminum surface. Here is, especially at
Konversionsschichten darauf zu achten, dass sich das verwendete Reinigungsmittel mit der Konversionsschicht verträgt und nicht zu einer ungewünschten chemischen Reaktion vor der Prüfung mit dem Gelpad führt. Das Reinigen erfolgt beispielsweise mit Ethanol oder Conversion layers ensure that the cleaning agent used is compatible with the conversion layer and does not lead to an undesired chemical reaction before testing with the gel pad. Cleaning takes place, for example, with ethanol or
Ethylacetat, Entfetten mittels Aceton oder Waschbenzin. Die zur Reinigung und Entfettung verwendeten Lösungsmittel können an die jeweilige Zusammensetzung der Ethyl acetate, degreasing using acetone or mineral spirits. The solvents used for cleaning and degreasing can be adapted to the respective composition of the
Konversionsschicht angepasst werden. Es werden Mittel ausgewählt, die selbst keine korrosive Wirkung haben und sich mit der Konversionsschicht vertragen. Conversion layer can be adjusted. Agents are selected that have no corrosive effect and that are compatible with the conversion layer.
[0065] 2) Gelpad auf die zu prüfende Aluminiumoberfläche mittels eines 2) Gel pad on the aluminum surface to be tested by means of a
Kunststoffspatels auflegen. Dabei lässt man sich ggf. zuvor im Kühlschrank gelagerte Gelpads vor der Prüfung auf Raumtemperatur erwärmen. [0066] 3) 25 min - 30 min warten (in der Zwischenzeit visuell inspizieren: wann kommen erste Anzeigen, wo?) Put on plastic spatulas. If necessary, gel pads previously stored in the refrigerator can be warmed to room temperature before the test. 3) Wait 25 min - 30 min (in the meantime, visually inspect: when do the first ads come, where?)
[0067] 4) Gelpad von der Oberfläche mit einem Kunststoffspatel abnehmen und auf einen Kunststoffträger, beispielsweise eine durchsichtige Plastikfolie übertragen. 4) Remove the gel pad from the surface with a plastic spatula and transfer it to a plastic carrier, for example a transparent plastic film.
(Metalloberflächen sind nicht zulässig!). (Metal surfaces are not permitted!).
[0068] 5) visuelle Auswertung, Dokumentation des Ergebnisses, ggf. Digitalisieren. 5) visual evaluation, documentation of the result, digitization if necessary.
[0069] 6) Unter Umständen muss die Aluminiumoberfläche nach der Prüfung noch einmal kurz mit einer wässrigen Ammoniaklösung (NH -Lösung) abgewischt werden, um mögliche kleinere Rückstände der Farbreaktion zu beseitigen. Hierbei ist im Falle von Konversionsschichten auf die Verträglichkeit der Konversionsschicht mit Ammoniak zu achten. 6) Under certain circumstances, the aluminum surface must be wiped briefly again with an aqueous ammonia solution (NH solution) after the test in order to eliminate possible smaller residues of the color reaction. In the case of conversion layers, attention must be paid to the compatibility of the conversion layer with ammonia.
Weitere Ausführungsbeispiele Other embodiments
[0070] Durch eine gezielte Variation der Parameter lässt sich das Gelpad anpassen, um verschiedene Arten der Passivierung bei Aluminiumoberflächen zu prüfen. Insbesondere kann durch Variation des Anteils Essigsäure im Gel der pH-Wert des Feuchtfilms im pH-Wert- Bereich von 3 (0,05 Mol/1 Essigsäure) bis 5 (0,01 Mol/1 Essigsäure) eingestellt werden. Ohne Essigsäurebestandteil besitzt das Pad einen pH-Wert von ca. 7. Durch den Anteil des The gel pad can be adjusted by a targeted variation of the parameters in order to test different types of passivation on aluminum surfaces. In particular, by varying the proportion of acetic acid in the gel, the pH of the wet film can be adjusted in the pH range from 3 (0.05 mol / 1 acetic acid) to 5 (0.01 mol / 1 acetic acid). Without the acetic acid component, the pad has a pH of approx. 7. Due to the proportion of
Protonierungsmittels kann somit das Gelpad für die jeweilige Prüfaufgabe, bzw. Protonation agent can thus the gel pad for the respective test task or
Passivierungsschicht angepasst werden. Dabei eignet sich ein neutraler pH-Wert in Passivation layer can be adjusted. A neutral pH in is suitable
Kombination mit einem geringen Chloridgehalt im Pad eher für die Prüfung natürlich gebildeter Passivschichten, da diese nicht durch den Einfluss des Gelpads zerstört werden sollen, wohingegen sich ein pH-Wert von 3 vorteilhaft für die Prüfung von eloxierten und chemisch passivierten Oberflächen erwiesen hat. Um einen Vergleich der Combination with a low chloride content in the pad is more suitable for testing naturally formed passive layers, since these should not be destroyed by the influence of the gel pad, whereas a pH value of 3 has proven to be advantageous for testing anodized and chemically passivated surfaces. To compare the
Passivschichtstabilität verschiedener Aluminiumlegierungen zu ermöglichen, kann es vorteilhaft sein, den pH-Wert in einem Bereich von 4 bis 6 zu wählen, da unterschiedliche Aluminiumlegierungen unterschiedliche Passivschichtstabilitäten aufweisen. To enable passive layer stability of different aluminum alloys, it can be advantageous to select the pH in a range from 4 to 6, since different aluminum alloys have different passive layer stabilities.
[0071] Der Einfluss des pH-Wertes ist in Fig. 3 gezeigt. Die Gelpads 3 im linken Teilbild A umfassen 3% Agar-Agar mit 0,4 mMol/1 Aluminon, 1 Mol/1 Chlorid und 0,01 Mol/1 Essigsäure. Der pH-Wert der Gelpads 3 war pH 5. Im Unterschied hierzu hatten die Gelpads 3 im rechten Teilbild B - bedingt durch den hier nicht erfolgten Zusatz von Essigsäure - einen pH-Wert von pH 7. Das jeweils obere Bild zeigt Gelpads 3 auf eloxiertem Aluminium la. Die jeweils unteren Bilder zeigen Gelpads 3 auf Aluminium nach chemischer Passivierung, d.h. mit einer Konversionsschicht lb. Es wird deutlich, dass über eine gezielte Einstellung des pH- Werts des Gelpads 3 Fehlinterpretationen einer Farbanzeige verhindert werden können. Es erwies sich, dass ein geringerer pH-Wert vorteilhaft für den Nachweis von Störstellen in eloxierten Schichten la und chemischen Passivierungen lb ist. Am Beispiel des eloxierten Aluminiums la zeigt sich das deutlich. Wird eine Padvariante ohne Protonierungsmittel gewählt, zeigt das eloxierte Aluminium la trotz definierter mechanischer Verletzung keine Anzeigen (Pad rechts oben) - es würde somit für gut befunden werden, obwohl die Schicht verletzt ist und Fehlstellen hat, die zu Korrosionserscheinungen führen können. Mit einem Gelpad mit pH 5 (Teilbild A, Gelpads links oben und links unten) wird die Verletzung deutlich erkennbar. Wird der pH-Wert noch weiter gesenkt, würde die Anzeige entsprechend deutlicher werden. The influence of the pH is shown in Fig. 3. The gel pads 3 in the left sub-picture A comprise 3% agar with 0.4 mmol / 1 aluminon, 1 mol / 1 chloride and 0.01 mol / 1 acetic acid. The pH value of the gel pads 3 was pH 5. In contrast to this, the gel pads 3 in the right part B had a pH value of 7 due to the fact that acetic acid was not added here. The upper picture shows gel pads 3 on anodized Aluminum la. The The lower pictures show gel pads 3 on aluminum after chemical passivation, ie with a conversion layer 1b. It becomes clear that 3 misinterpretations of a color display can be prevented by a targeted adjustment of the pH value of the gel pad. It turned out that a lower pH value is advantageous for the detection of defects in anodized layers la and chemical passivations lb. The example of the anodized aluminum la shows this clearly. If a pad variant without protonation agent is selected, the anodized aluminum la does not show any indications (pad right above) despite a defined mechanical injury - it would therefore be considered good, although the layer is damaged and has defects that can lead to corrosion. With a gel pad with pH 5 (partial image A, gel pads top left and bottom left) the injury is clearly visible. If the pH was lowered even further, the display would become clearer.
[0072] Jedoch bergen pH-Werte von pH 3 und darunter die Gefahr, zusätzliche However, pH values of pH 3 and below pose the risk of additional ones
Fehlstellen in der zu prüfenden Passivierung zu erzeugen oder die Oberfläche des To create defects in the passivation to be tested or the surface of the
Aluminiums bzw. der Aluminiumlegierung oder der Passivierung zu aktivieren, was zu einer Verfälschung der Ergebnisse führt. Da das hier vorgeschlagene Verfahren jedoch als ein zerstörungsfreies Prüfverfahren für eine Vor-Ort- Anwendung vorgesehen ist, die einen aktuell vorliegenden Zustand erfassen und dokumentieren soll, werden verfahrensgemäß pH-Werte im Bereich pH 4 bis pH 6 eingestellt. To activate aluminum or aluminum alloy or passivation, which leads to a falsification of the results. However, since the method proposed here is intended as a non-destructive test method for an on-site application, which is intended to record and document a current state, pH values in the range pH 4 to pH 6 are set according to the method.
[0073] Ein höherer Aluminonanteil bewirkt eine intensivere Rotfärbung der A higher proportion of aluminon causes a more intense red coloring of the
Korrosionsanzeigen (Farbumschlagreaktion). Corrosion indicators (color change reaction).
[0074] Mit erhöhtem Essigsäurebestandteil (0,05 Mol/1 Essigsäure) und Aluminonanteil (0,4 mMol/1) im Gelpad erfährt das Pad im Ausgangszustand (ohne Al3+) eine intensivere Rotfärbung, was zu einem geringeren Kontrast von Gelpadhintergrund und With an increased acetic acid component (0.05 mol / 1 acetic acid) and aluminone (0.4 mmol / 1) in the gel pad, the pad experiences a more intense red color in the initial state (without Al 3+ ), which leads to a lower contrast of the gel pad background and
Korrosionsanzeigen führen kann, die durch die Farbumschlagreaktion (Al3+ mit Aluminon) entstehen. Auf einen ausreichenden Kontrast ist für eine optimale Auswertung zu achten. Corrosion indicators can result, which arise from the color change reaction (Al 3+ with aluminon). Adequate contrast is important for optimal evaluation.
[0075] Mit einem erhöhten Chloridanteil erhöht sich das Redoxpotential der Gelpads, wodurch sich schärfere Prüfbedingungen einstellen lassen. Ein erhöhter Chloridgehalt sorgt bei gleicher Aluminiumoberfläche tendenziell für mehr Anzeigen als ein geringerer With an increased chloride content, the redox potential of the gel pads increases, which means that more stringent test conditions can be set. An increased chloride content tends to provide more displays than a lower one with the same aluminum surface
Chloridgehalt. Das konnte an natürlich gebildeten Passivschichten auf Reinaluminium nachgewiesen werden. [0076] Die Prüfung der Passivierung der jeweiligen Aluminiumoberfläche mit dem hier vorgeschlagenen Gelpad erfolgt in Hinsicht auf: Chloride content. This could be demonstrated on naturally formed passive layers on pure aluminum. The passivation of the respective aluminum surface is tested with the gel pad proposed here with regard to:
- Qualität und Stabilität der natürlich ausgebildeten Passivschicht auf Aluminium; - Quality and stability of the naturally formed passive layer on aluminum;
- Prüfung von eloxierten Aluminiumoberflächen auf Fehlstellen und Verletzungen der eloxierten Schicht; - Checking anodized aluminum surfaces for defects and injuries to the anodized layer;
- Prüfung von Konversionsschichten auf Aluminiumoberflächen auf Fehlstellen, die verfahrensbedingt vorhanden sein können und auf Verletzungen durch äußere mechanische Einflüsse zur Beantwortung der Fragestellungen:„Ist die - Checking conversion layers on aluminum surfaces for defects that may exist due to the process and for injuries caused by external mechanical influences to answer the questions: "Is the
Konversionsschicht dicht oder besitzt sie Poren und Defekte?“,„Reicht eine Conversion layer dense or does it have pores and defects? "," Is one enough
Verletzung bis zum Aluminiumsubstrat?“ Injury up to the aluminum substrate? "
[0077] Ebenso aber kann das hier vorgeschlagene Gelpad auch verwendet werden, eine zeitliche Degradation einer Konversionsschicht oder einer Vorbehandlungsschicht, unter definierten Umweltbedingungen z. B. unter Einfluss verschiedener Luftfeuchtigkeiten , zu untersuchen. Ergebnisse dieser Verwendung des Gelpads zeigen, ob die Schutzwirkung solcher Schichten über die Zeit besser oder schlechter wird und ob sich die Qualität der betreffenden Schichten verändert. Likewise, however, the gel pad proposed here can also be used, a temporal degradation of a conversion layer or a pretreatment layer, under defined environmental conditions such. B. under the influence of different atmospheric humidity. Results of this use of the gel pad show whether the protective effect of such layers becomes better or worse over time and whether the quality of the layers concerned changes.
[0078] Die Kontaktzeit des Gelpads mit der zu prüfenden Passivierungsschicht bis zur Auswertung der optional erscheinenden Farbanzeige(n) war für alle Ausführungsbeispiele gleich. Sie beträgt typischerweise 20 bis 30 min bei Raumtemperatur. The contact time of the gel pad with the passivation layer to be tested until the evaluation of the optional color display (s) was the same for all exemplary embodiments. It is typically 20 to 30 minutes at room temperature.
[0079] Beispielsweise kann die Kontaktzeit standardmäßig 25 min betragen, und sollte zumindest 20 min für einen guten Kontrast der Farbanzeigen gegenüber dem For example, the contact time can be 25 min as standard, and should be at least 20 min for a good contrast of the color displays with that
Gelpadhintergrund nicht unterschreiten. Do not fall below the gel pad background.
[0080] Gemäß dem vorgeschlagenen Prüfverfahren der beschriebenen Gelpads unterscheiden sich schadhafte Oberflächen von ausreichend passivierten Schichten an Hand auftretender Farbanzeigen, insbesondere hinsichtlich ihrer Intensität, Anzahl und Größe: According to the proposed test method of the gel pads described, defective surfaces differ from sufficiently passivated layers on the basis of color displays which occur, in particular with regard to their intensity, number and size:
[0081] Oberflächen mit unzureichender Passivierung, bei denen Defekte bis zum Surfaces with insufficient passivation, in which defects up to
Aluminiumsubstrat reichen und auf einer mechanischen Verletzung der Passivierung beruhen, zeigen tiefrote, bleibende, lokal begrenzte Anzeigen im Gelpad. [0082] Oberflächen mit einer homogenen Passivschicht ohne Defekte oder Poren bis zum Substrat zeigen keine Anzeigen im Gelpad, da die Passivierung (Aluminiumoxidschicht, eloxierte Aluminiumoxidschicht, Konversionsschicht) den Durchtritt von Aluminiumionen in das Gelpad und somit die Reaktion von Aluminiumionen mit dem Indikator (Aluminon) verhindert. Aluminum substrates and based on mechanical damage to the passivation show deep red, permanent, locally limited displays in the gel pad. Surfaces with a homogeneous passive layer without defects or pores up to the substrate show no indications in the gel pad, since the passivation (aluminum oxide layer, anodized aluminum oxide layer, conversion layer) the passage of aluminum ions into the gel pad and thus the reaction of aluminum ions with the indicator (aluminon ) prevented.
[0083] Das Wesen der vorgeschlagenen Gelpads und ihrer Anwendung zur qualitativen Prüfung von Passivierungsschichten auf Oberflächen von Aluminium und The essence of the proposed gel pads and their application for the qualitative testing of passivation layers on surfaces of aluminum and
Aluminiumlegierungen lässt sich zusammenfassen als Einbinden einer chemischen Aluminum alloys can be summarized as incorporating a chemical
Farbumschlagreaktion in ein Gelpad. Dieser Prüfansatz ist auf Grund kurzer Prüfzeiten und deutlich reduzierter Kosten gegenüber gerätetechnisch aufwendigeren Verfahren für die betriebsinterne Qualitätssicherung in der aluminiumverarbeitenden Industrie geeignet. Color change reaction in a gel pad. This test approach is suitable for in-house quality assurance in the aluminum processing industry due to short test times and significantly reduced costs compared to more complex technical procedures.
[0084] Wesentliche Aspekte des vorgeschlagenen Verfahrens betreffen mithin die Bereitstellung eines Gelpads (CorrAl-Pad), die Anwendung dieses Gelpads auf Essential aspects of the proposed method therefore relate to the provision of a gel pad (CorrAl-Pad), the application of this gel pad
Aluminiumoberflächen, den Nachweis von korrosionsempfindlichen Aluminiumoberflächen und die Beurteilung und den Nachweis von Korrosionsschutzmaßnahmen auf Aluminum surfaces, the detection of corrosion-sensitive aluminum surfaces and the assessment and detection of corrosion protection measures
Aluminiumoberflächen. Aluminum surfaces.
[0085] Mit dem beschriebenen Gelpad ist es auch möglich, verschiedene With the gel pad described, it is also possible to use various
Aluminiumlegierungen hinsichtlich ihrer Lochkorrosionsanfälligkeit zu vergleichen, wenn alle zu untersuchenden Legierungen eine gleiche Passivierung erfahren haben. Unter einer gleichen Passivierung werden in diesem Fall die Bedingungen verstanden, unter denen sich die natürlichen Passivschichten ausbilden können. Insbesondere sind darunter die Compare aluminum alloys with regard to their susceptibility to pitting corrosion if all the alloys to be examined have undergone the same passivation. In this case, the same passivation means the conditions under which the natural passive layers can form. In particular, these include
atmosphärischen Bedingungen wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Trocken-Feucht-Zyklen sowie der Faktor Zeit zu verstehen. Darüber hinaus kann so auch die Wirkung einer Understand atmospheric conditions such as temperature, humidity, dry-wet cycles and the time factor. In addition, the effect of a
Wärmebehandlung und der Einfluss einzelner Legierungselemente auf die Heat treatment and the influence of individual alloy elements on the
Korrosionsbeständigkeit geprüft werden. Dabei ist aber zu beachten, dass die Faktoren „Legierungselemente“,„Wärmebehandlung“ und„atmosphärische Bildungsbedingungen“ häufig wechselwirken und nicht immer sauber voneinander zu trennen sind, da sie sich alle auf die Passivschichtausbildung positiv oder negativ auswirken können. Vorteilhaft können Verletzungen der beschriebenen Passivschichten sowie aus dem Herstellungsprozess resultierende Defekte und Fehlstellen der Passivschichten mit Hilfe des hier vorgeschlagenen Gelpads nachgewiesen werden. Corrosion resistance can be checked. However, it should be noted that the factors "alloying elements", "heat treatment" and "atmospheric formation conditions" often interact and cannot always be separated properly, as they can all have a positive or negative effect on passive layer formation. Injuries to the described passive layers and defects and defects in the passive layers resulting from the manufacturing process can advantageously be detected with the aid of the gel pad proposed here.
[0086] Die Fig. 4 zeigt die durch Verwendung der vorgeschlagenen Gelpads sichtbar gemachte Bildung einer schützenden natürlichen Passivschicht am Beispiel von drei verschiedenen Aluminiumvarianten. Im Teilbild A ist eine Reinaluminiumvariante dargestellt, im Teilbild B eine Aluminium-Magnesium-Legierung (AlMg3) und im Teilbild C eine Aluminium-Silizium-Magnesium-Legierung (AlSil, 2MgO, 4). Ausgehend von einer mittels eines mechanischen Schleifvorgangs aktivierten Probenoberfläche ist ersichtlich, wie sich die Stabilität der natürlichen Passivschicht in Abhängigkeit von der Lagerungszeit bei hoher Luftfeuchtigkeit (96 % r. F.) und bei sehr niedriger Luftfeuchtigkeit (16 % r. F.) ändert. Bei niedriger Luftfeuchtigkeit zeigen alle Gelpads unabhängig von der jeweiligen Probe (A, B und C) zahlreiche Farbanzeigen und weisen so auf eine wenig korrosionsstabile Oberfläche hin. Durch die Lagerung bei hoher Luftfeuchtigkeit wird die Passivschicht bei allen 4 shows the formation of a protective natural passive layer made visible by using the proposed gel pads using the example of three different aluminum variants. Part A shows a pure aluminum variant, part B an aluminum-magnesium alloy (AlMg3) and part C an aluminum-silicon-magnesium alloy (AlSil, 2MgO, 4). Starting from a sample surface activated by means of a mechanical grinding process, it can be seen how the stability of the natural passive layer changes depending on the storage time at high humidity (96% RH) and at very low humidity (16% RH). At low air humidity, all gel pads show numerous color displays regardless of the respective sample (A, B and C) and thus indicate a surface that is not very corrosion-resistant. Storage in high humidity makes the passive layer in everyone
Legierungsvarianten stabiler, was sich mit zunehmender Lagerungszeit durch deutlich weniger Farbanzeigen ausdrückt. In Teilbild C wird durch die Lagerung bei hoher Alloy variants are more stable, which is expressed by significantly fewer color displays with increasing storage time. In Part C, the storage at high
Luftfeuchtigkeit ein äußerst stabiler Zustand erreicht, der fast keine Farbanzeigen mehr zur Folge hat. Bei Lagerung bei niedriger Luftfeuchtigkeit kann sich tendenziell bei allen Humidity reached an extremely stable state, which resulted in almost no color displays. Storage in low humidity can tend to affect everyone
Varianten keine stabile Passivschicht ausbilden, was sich in den zahlreichen Farbanzeigen ausdrückt. Bei Teilbild C kann aber auch hier nach 24 Stunden Lagerung eine gut schützende Passivschicht detektiert werden. Neben der zeitabhängigen Veränderung der Variants do not form a stable passive layer, which is expressed in the numerous color displays. In partial image C, a well protective passive layer can also be detected here after 24 hours of storage. In addition to the time-dependent change in
Passivschichtstabilität in Abhängigkeit von der Luftfeuchtigkeit bei Lagerung kann anhand der Ergebnisse auch ein Vergleich der Korrosionsbeständigkeiten der einzelnen Legierungen untereinander erfolgen. Aus der Anzahl der Anzeigen lässt sich schließen, dass die Variante in Teilbild C lochkorrosionsbeständiger ist, als die Variante in Teilbild B. Somit können die vorgeschlagenen Gelpads zum Vergleich der Lochkorrosionsbeständigkeit von Aluminium und Aluminiumlegierungen unterschiedlicher Hersteller bei der Lagerung unter identischen, jeweils definierten Bedingungen miteinander verglichen werden und die für ein bestimmtes Anwendungsszenario jeweils bestgeeignete Variante ermittelt werden. Passive layer stability depending on the air humidity during storage can also be compared based on the results of the corrosion resistance of the individual alloys. From the number of displays it can be concluded that the variant in sub-picture C is more resistant to pitting corrosion than the variant in sub-picture B. Thus, the proposed gel pads for comparing the pitting corrosion resistance of aluminum and aluminum alloys from different manufacturers can be stored together under identical, defined conditions are compared and the most suitable variant is determined for a particular application scenario.
[0087] Wenngleich hierin spezifische Ausführungsformen dargestellt und beschrieben worden sind, liegt es im Rahmen der vorliegenden Erfindung, die gezeigten While specific embodiments have been shown and described herein, it is within the scope of the present invention to show those shown
Ausführungsformen geeignet zu modifizieren, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die nachfolgenden Ansprüche stellen einen ersten, nicht bindenden Versuch dar, die Erfindung allgemein zu definieren. Bezugszeichenliste Appropriately modify embodiments without departing from the scope of the present invention. The following claims represent a first, non-binding attempt to define the invention in general. Reference symbol list
1 Aluminiumprobe 1 aluminum sample
la eloxiertes Aluminium la anodized aluminum
lb Aluminium mit Konversionsschicht lb aluminum with conversion layer
2 Passivschicht, Passivierungsschicht 2 passive layer, passivation layer
3 Gelpad 3 gel pad
4 farbiger Niederschlag, Farbanzeige 4 colored precipitation, color display
5 Verletzung der Passivschicht oder der Passivierung 5 Violation of the passive layer or passivation

Claims

Ansprüche Expectations
1. Gelpad zur Prüfung einer Qualität einer Passivierungsschicht eines Aluminiums oder einer Aluminiumlegierung, umfassend die Komponenten: ein Hydrogel, 1. Gel pad for testing a quality of a passivation layer of an aluminum or an aluminum alloy, comprising the components: a hydrogel,
ein Protonierungsmittel, und a protonating agent, and
einen Indikator, der mit Al3+ einen Farbumschlag zeigt, wobei das Protonierungsmittel und der Indikator homogen im Hydrogel verteilt sind und das Gelpad auf einem geschlossenen Abschnitt der Passivierungsschicht einfarbig transparent ist. an indicator which shows a color change with Al 3+ , the protonating agent and the indicator being homogeneously distributed in the hydrogel and the gel pad being monochrome transparent on a closed section of the passivation layer.
2. Gelpad nach Anspruch 1, weiter umfassend die Komponente: einen Korrosionsstimulator, 2. Gelpad according to claim 1, further comprising the component: a corrosion stimulator,
wobei der Korrosionsstimulator ausgewählt ist unter einem Alkali- und/oder einem Erdalkalichlorid. wherein the corrosion stimulator is selected from an alkali and / or an alkaline earth chloride.
3. Gelpad nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Indikator ausgewählt ist unter: Aluminon, Chromazurol S und Eriochromcyanin R, Mordant Blau 3, Alizarin, 3. Gel pad according to claim 1 or 2, wherein the indicator is selected from: aluminon, chromazurol S and eriochrome cyanine R, Mordant Blue 3, alizarin,
alizarinsulfosaurem Natrium, Chinalizarin, Hämatoxylin, Morin, Benzopurpurin, Kongorot und einem Goldsol. alizarin sulfosaur sodium, quinalizarin, hematoxylin, morin, benzopurpurin, Congo red and a gold sol.
4. Gelpad nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Hydrogel aufweist: einen Agar Agar, eine Agarose, eine Gelatine, einen Polyvinylalkohol, einen teilhydrolysierten Polyvinylalkohol, ein Acrylat, ein Mowiol oder ein Polyacrylamid. 4. Gel pad according to at least one of claims 1 to 3, wherein the hydrogel comprises: an agar agar, an agarose, a gelatin, a polyvinyl alcohol, a partially hydrolyzed polyvinyl alcohol, an acrylate, a Mowiol or a polyacrylamide.
5. Gelpad nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Protonierungsmittel und eine Konzentration des Protonierungsmittels im Hydrogel so angepasst ist, einen pH-Wert in einem Feuchtfilm des Gelpads zwischen pH 2 und pH 6, insbesondere zwischen pH 3 und pH 5 einzustellen. 5. Gelpad according to at least one of claims 1 to 4, wherein the protonating agent and a concentration of the protonating agent in the hydrogel is adapted to adjust a pH in a wet film of the gel pad between pH 2 and pH 6, in particular between pH 3 and pH 5 .
6 Gelpad nach Anspruch 1-4, wobei ein pH-Wert des Feuchtefilms die folgende 6 gel pad according to claim 1-4, wherein a pH of the moisture film the following
Bedingung erfüllt: pH 4 < pH-Wert des Feuchtefilms < pH 7. 7. Gelpad nach Anspruch 6, wobei der pH-Wert des Feuchtefilms die folgende Condition fulfilled: pH 4 <pH value of the moisture film <pH 7. 7. The gel pad of claim 6, wherein the pH of the wet film is as follows
Bedingung erfüllt: pH 4 < pH-Wert des Feuchtefilms < pH 6,8. Condition fulfilled: pH 4 <pH value of the moisture film <pH 6.8.
8. Gelpad nach Anspruch 7, wobei der pH-Wert des Feuchtefilms die folgende The gel pad of claim 7, wherein the pH of the wet film is as follows
Bedingung erfüllt: pH 4 < pH-Wert des Feuchtefilms < pH 6,5. Condition fulfilled: pH 4 <pH value of the moisture film <pH 6.5.
9. Gelpad nach Anspruch 6, wobei der pH-Wert des Feuchtefilms die folgende 9. The gel pad of claim 6, wherein the pH of the wet film is as follows
Bedingung erfüllt: pH 6 < pH-Wert des Feuchtefilms < pH 7. Condition fulfilled: pH 6 <pH value of the moisture film <pH 7.
10. Gelpad nach Anspruch 6, wobei der pH-Wert des Feuchtefilms die folgende 10. The gel pad of claim 6, wherein the pH of the wet film is as follows
Bedingung erfüllt: pH 4 < pH-Wert des Feuchtefilms < pH 5. Condition fulfilled: pH 4 <pH value of the moisture film <pH 5.
11. Gelpad nach einem der Ansprüche 5 bis 10, wobei das Protonierungsmittel ausgewählt ist unter einer einprotonigen oder mehrprotonigen, wasserlöslichen, organischen oder anorganischen Säure. 11. Gelpad according to any one of claims 5 to 10, wherein the protonating agent is selected from a single-proton or poly-proton, water-soluble, organic or inorganic acid.
12. Gelpad nach zumindest einem der Ansprüche 1-11, wobei das Protonierungsmittel eine schwache organische Säure ist, die ausgewählt ist unter der Gruppe, bestehend aus: Ameisensäure, Essigsäure, Zitronensäure. 12. Gelpad according to at least one of claims 1-11, wherein the protonating agent is a weak organic acid which is selected from the group consisting of: formic acid, acetic acid, citric acid.
13. Gelpad nach zumindest einem der Ansprüche 2 bis 12, wobei das Hydrogel Agar Agar aufweist, das Protonierungsmittel Essigsäure ist, der Indikator Aluminon ist, und der Korrosionsstimulator NaCl ist, wobei eine Konzentration der genannten Komponenten im Gelpad innerhalb eines Bereichs liegt von: 13. Gel pad according to at least one of claims 2 to 12, wherein the hydrogel comprises agar, the protonating agent is acetic acid, the indicator is aluminon, and the corrosion stimulator is NaCl, a concentration of the components mentioned in the gel pad being within a range of:
Agar Agar: 2-5 g auf 100 ml; Agar Agar: 2-5 g per 100 ml;
NaCl: 0,005 Mol/1 bis 1 Mol/1; NaCl: 0.005 mol / 1 to 1 mol / 1;
Essigsäure: 0,01 Mol/1 bis 0,05 Mol/1; Acetic acid: 0.01 mol / 1 to 0.05 mol / 1;
Aluminon: 0,2 mMol/1 bis 0,4 mMol/1. Aluminon: 0.2 mmol / 1 to 0.4 mmol / 1.
14 Gelpad nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Gelpad eine 14 gel pad according to at least one of claims 1 to 13, wherein the gel pad a
kreisrunde Form mit einem Durchmesser zwischen 10 mm und 100 mm, weiter bevorzugt zwischen 15 mm und 50 mm und eine Dicke zwischen 1 mm bis 10 mm, beispielsweise 2 bis 5 mm, insbesondere ca. 3 mm aufweist. 15. Verfahren zur Bewertung einer Passivierungsschicht auf einem Aluminium oder einer Aluminiumlegierung umfassend: circular shape with a diameter between 10 mm and 100 mm, more preferably between 15 mm and 50 mm and a thickness between 1 mm to 10 mm, for example 2 to 5 mm, in particular about 3 mm. 15. A method for evaluating a passivation layer on an aluminum or an aluminum alloy comprising:
Bereitstellen eines Gelpads gemäß zumindest einem der Ansprüche 1 bis 14; Providing a gel pad according to at least one of claims 1 to 14;
Herstellen und Aufrechterhalten eines Kontaktes zwischen dem Gelpad und der Passivierungsschicht und Anzeigen einer Korrosionsreaktion durch einen Farbumschlag im Gelpad; Establishing and maintaining contact between the gel pad and the passivation layer and indicating a corrosion reaction by a color change in the gel pad;
Quantifizieren einer Korrosion des Aluminiums oder der Quantify corrosion of aluminum or aluminum
Aluminiumlegierung an Hand Aluminum alloy on hand
- einer Anzahl und/oder - a number and / or
- eines Durchmessers und/oder - a diameter and / or
- einer Fläche - an area
zumindest eines Abschnitts des Gelpads, der den Farbumschlag aufweist. at least a portion of the gel pad that has the color change.
16. Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei nach dem Herstellen und Aufrechterhalten des Kontakts zwischen dem Gelpad und der Passivierungsschicht ein pH-Wert des Feuchtfilms zwischen dem Gelpad und der Passivierungsschicht die folgende Bedingung erfüllt: pH 4 < pH-Wert des Feuchtefilms < pH 7. 16. The method according to claim 15, wherein after establishing and maintaining contact between the gel pad and the passivation layer, a pH value of the wet film between the gel pad and the passivation layer fulfills the following condition: pH 4 <pH value of the wet film <pH 7.
17. Verfahren gemäß Anspruch 15 oder 16, wobei der pH-Wert des Feuchtfilms zwischen dem Gelpad und der Passivierungsschicht die folgende Bedingung erfüllt: pH 4 < pH- Wert des Feuchtefilms < pH 6,8. 17. The method according to claim 15 or 16, wherein the pH of the wet film between the gel pad and the passivation layer meets the following condition: pH 4 <pH of the wet film <pH 6.8.
18. Verfahren gemäß Anspruch 15 bis 17, wobei der pH-Wert des Feuchtfilms zwischen dem Gelpad und der Passivierungsschicht die folgende Bedingung erfüllt: pH 4 < pH- Wert des Feuchtefilms < pH 6,5. 18. The method according to claim 15 to 17, wherein the pH of the wet film between the gel pad and the passivation layer meets the following condition: pH 4 <pH of the wet film <pH 6.5.
19. Verfahren gemäß Anspruch 15 oder 16, wobei der pH-Wert des Feuchtefilms die folgende Bedingung erfüllt: pH 6 < pH-Wert des Feuchtefilms < pH 7. 0 Verfahren gemäß Anspruch 15 oder 16, wobei der pH-Wert des Feuchtefilms die folgende Bedingung erfüllt: pH 4 < pH-Wert des Feuchtefilms < pH 5. 21. Verfahren zum Nachweis von Fehlstellen einer Passivierung auf einem Aluminium und/oder einer aluminiumhaltigen Bauteiloberfläche, umfassend: 19. The method according to claim 15 or 16, wherein the pH value of the moisture film meets the following condition: pH 6 <pH value of the moisture film <pH 7. 0 Method according to claim 15 or 16, wherein the pH value of the moisture film is the following Condition fulfilled: pH 4 <pH value of the moisture film <pH 5. 21. A method for detecting defects in passivation on an aluminum and / or an aluminum-containing component surface, comprising:
Bereitstellen eines Gelpads gemäß zumindest einem der Ansprüche 1 bis 14; Providing a gel pad according to at least one of claims 1 to 14;
Herstellen und Aufrechterhalten eines Kontaktes zwischen dem Gelpad und der Passivierungsschicht und Anzeigen einer Korrosionsreaktion durch einen Farbumschlag im Gelpad; Establishing and maintaining contact between the gel pad and the passivation layer and indicating a corrosion reaction by a color change in the gel pad;
Quantifizieren einer Anzahl von Fehlstellen der Passivierung an Hand von Anzeigen eines Farbumschlags zumindest eines Abschnitts des Gelpads. Quantify a number of passivation imperfections by displaying a color change in at least a portion of the gel pad.
22. Schnelltest zur Prüfung der Qualität der Ausführung von Passivierungsverfahren 22. Quick test to check the quality of the execution of passivation processes
und/oder eines Erfolgs einer Passivierung einer Oberfläche eines Materials, umfassend Aluminium unter Verwendung eines Gelpads gemäß zumindest einem der Ansprüche 1 bis 14. and / or a success of passivating a surface of a material comprising aluminum using a gel pad according to at least one of claims 1 to 14.
23. Verwendung eines Gelpads gemäß zumindest einem der Ansprüche 1 bis 14 zur 23. Use of a gel pad according to at least one of claims 1 to 14 for
Identifizierung einer Legierung, umfassend Aluminium, die unter spezifisch gewählten Umweltbedingungen korrosionsfest ist. Identification of an alloy comprising aluminum which is corrosion resistant under specifically chosen environmental conditions.
24. Verwendung eines Gelpads gemäß zumindest einem der Ansprüche 1 bis 14 zur 24. Use of a gel pad according to at least one of claims 1 to 14 for
Optimierung einer Aluminiumlegierung hinsichtlich einer Zusammensetzung der Aluminiumlegierung für ein definiertes Anwendungsszenario eines Bauteils, umfassend die Aluminiumlegierung. 25. Kit zur Prüfung einer Qualität einer Passivierungsschicht eines Aluminiums oder einer Aluminiumlegierung, umfassend: ein Gelpad gemäß zumindest einem der Ansprüche 1-14. Optimization of an aluminum alloy with regard to a composition of the aluminum alloy for a defined application scenario of a component, including the aluminum alloy. 25. A kit for testing a quality of a passivation layer of an aluminum or an aluminum alloy, comprising: a gel pad according to at least one of claims 1-14.
26. Kit gemäß Anspruch 25, weiter umfassend: ein Entfettungsmittel. 26. The kit of claim 25, further comprising: a degreasing agent.
27. Kit gemäß Anspruch 25 oder 26, wobei das Gelpad in einer luft- und 27. Kit according to claim 25 or 26, wherein the gel pad in an air and
wasserundurchlässigen Folienverpackung vorliegt. waterproof foil packaging is present.
28. Kit gemäß einem der Ansprüche 25 bis 27, weiter umfassend: einen Pinsel, ein Schwämmchen, und/oder ein nicht faserndes Tuch. 28. A kit according to any one of claims 25 to 27, further comprising: a brush, a sponge, and / or a lint-free cloth.
29. Kit gemäß einem der Ansprüche 25 bis 28, weiter umfassend: eine Anleitung zur Verwendung des Kits. 29. A kit according to any one of claims 25 to 28, further comprising: instructions for using the kit.
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