DE2263038C3 - Verfahren zum Beschichten von Aluminiumoder Alminiumlegierungsmaterial - Google Patents
Verfahren zum Beschichten von Aluminiumoder AlminiumlegierungsmaterialInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten von Aluminium- oder Aluminiumlegierungsmaterial
durch Ausbilden einer Böhmitschicht in Gegenwart von Wasser bei Temperaturen über 75° C, Eintauchen des
mit der Böhmitschicht versehenen Materials in ein ein organisches Amin und ein wasserlösliches, wärmeaushärtbares
Harz enthaltendes wäßriges Bad und anschließende thermische Behandlung der noch Wasser
und organisches Amin enthaltenden Schicht bei 150 bis 210°C.
Aluminium, Aluminiumlegierungen sowie die ver- jo schiedensten aluminiumhaltigen Materialien, die nachstehend
auch kurz als »Aluminiumsubstrate« bezeichnet werden, sind im Schiffbau, Flugzeugbau und in
verwandten Gebieten aufgrund ihrer spezifischen Eigenschaften bereits viel eingesetzt worden. In der
Regel werden solche Aluminiumsubstrate zur Oberflächenveredelung der anodischen Oxydation in Schwefelsäurebädern
ausgesetzt. Dabei bilden sich poröse Oxidfilme, die in einer Nachbehandlung mit kochendem
Wasser oder hochgespanntem Dampf geschlossen werden. Bei dieser Behandlung werden jedoch die
Poren in den durch die anodische Oxydation gebildeten oxidischen Schichten nicht vollständig geschlossen. Die
verbleibenden Poren reichen dabei aus, um das unter dieser Schutzschicht liegende Aluminiumsubstrat der
Korrosion auszusetzen.
Weiterhin ist zur Veredelung von Aluminiumsubstratoberflächen bereits vorgeschlagen worden, die Aluminiumsubstrate
in eine Lösung aus Natriumcarbonat und Natriumchromat zu tauchen, jedoch weisen die so so
erhaltenen Überzugsschichten nur eine geringe Härte und dementsprechend in der Praxis einen nur geringen
Korrosionsschutz auf.
Aufgrund der vorstehend beschriebenen Nachteile der so hergestellten Schutzschichten ging man dazu
über, die Aluminiumsubstrate zunächst mit solchen Schutzschichten zu überziehen und diese dann mit
einem Lack- oder Farbüberzug zu versehen, wobei die Farbe aufgespritzt, durch Tauchen oder elektrostatisch
aufgebracht wurde. wi
Es kann jedoch nicht als wirtschaftlich angesehen werden, wenn man die Schichten, die eigentlich als
Schutzschicht für das Aluminiumsubstrat gedacht waren, als Grundschicht für eine danach aufzubringende
Farbe bzw. für eine danach aufzubringende Beschich- h">
tung ansieht. Darüber hinaus bringen diese zunächst aufgebrachten Schutzschichten hinsichtlich der Haftfestigkeit
des anschließend aufgebrachten Beschichtungs-FiIm
auf diesen Schutzschichten erhebliche Nachteile mit sich. Die Verbundfestigkeit der auf diese Weise
erhaltenen Verbundbeschichtungen aus oxydativer Schutzschicht und danach aufgetragener Beschichtung
aus organischem Material sind bisher nicht zufriedenstellend gewesen.
Nun ist es aus Dettner/Elze » Handbuch der Galvanotechnik«, Band III, Carl Hanser Verlag
München, 1969, Seite 1 bis 14, ganz allgemein bereits bekannt, auf Aluminiumoberflächen Schichten aus
Oxyhydroxiden, sogenannte Böhmite, aufzubringen, wobei das Wachstum dieser Böhmitschichten bei
Temperaturen von 80 bis 100° C in entionisiertem
Wasser erfolgt und durch Aminzusätze zu dem entionisierten Wasser noch verstärkt werden kann.
Solche Schichten dienen als Haftgrund für Lacke.
Darüber hinaus ist es aus der FR-PS 2048 380 ebenfalls bekannt, auf Aluminiumoberflächen unter
Einfluß von Wasserdampf eine Böhmitschicht auszubilden und darauf ein Acrylharz aufzubringen, und zwar in
Form einer wäßrigen, aminhaltigen Lösung. Das
Einbrennen der Lacke erfolgt dann bei 150 bis 200° C. Hierbei wird demnach das wasserlösliche, wärmeaushärtbare
Harz auf die anodisierte Aluminiumoberfläche aufgetragen, ohne daß die Löcher und Höhlungen, die
bei der anodischen Oxydation auf der Aluminiumoberfläche gebildet wurden, zuvor ausgefüllt werden. Da
außerdem die Beschichtung bzw. das Bestreichen des Aluminiumsubstrates bei Raumtemperatur erfolgt, haben
die ausgebildeten Schichten nicht nur eine geringe Haftfestigkeit und brechen infolgedessen beim Biegen
häufig auf bzw. lösen sich ab, sondern die Ausbildung von dicken Beschichtungsfilmen ist auch äußerst
schwierig. Schließlich ist es bei diesem bekannten Verfahren auch erforderlich, die Aluminiumoberflächen
vor dem anodischen Oxydieren zu entfetten und alkalisch zu ätzen und jeweils nach diesen Arbeitsgängen
gründlich zu spülen und zu waschen, so daß erhebliche Abwasser- und Ablaugenprobleme erwachsen.
Aufgabe der Erfindung ist es dementsprechend Aluminiumsubstrate unter Vermeidung der vorstehend
geschilderten Nachteile so zu schützen und zu veredeln, daß weder die vorstehend beschriebenen wirtschaftlichen
Nachteile der Herstellungsverfahren noch die nicht zufriedenstellenden Eigenschaften der erhaltenen
Verbundschichten in Kauf genommen werden müssen und ein Verfahren anzugeben, nach dem ein Aluminiumsubstrat
mit einer Beschichtung mit hervorragenden Eigenschaften, insbesondere Haftfestigkeit, versehen
werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß, ausgehend von einem Verfahren
der eingangs genannten Art, die Tauchbehandlung bei einer Badtemperatur von 40 bis 6O0C vorgenommen
wird.
Überraschenderweise hat sich nämlich herausgestellt, daß mühelos Beschichtungen mit ausreichender Dicke
und bisher nicht erreichter Haftfestigkeit und Beständigkeit ausgebildet werden können, wenn man das mit
der Böhmitschicht versehene Material in ein ein organisches Amin und ein wasserlösliches, wärmeaushärtbares
Harz enthaltendes wäßriges Bad eintaucht, das eine Temperatur von 40 bis 6O0C aufweist. Das
bedeutet, daß sämtliche Schritte des Verfahrens in der Wärme ausgeführt werden, so daß die Böhmitschicht
und die Überzugsschicht schnell und fest entstehen und die Haftfestigkeit der Überzugsschicht erheblich ver-
größen wird. Außerdem wird die Ausbildung der
Böhmitschicht und die Ausbildung der Überzugsschicht in einer kontinuierlich ineinander übergehenden und
zusammenhängenden Stufe durchgeführt, so daß die qualitativ hochwertigen Produkte auch in außerordentlich
wirtschaftlicher Weise hergestellt werden können. Da das Aluminiumsubstrat bei der Böhmitschichtbildung
bereits vorerwärmt worden war, kann die Tauchdauer des Aluminiumsubstrates in dem Beschichtungsbad
verkürzt werden, so daß die Temperatur des Beschichtungsbades nicht spürbar erniedrigt wird, was
eine weitere Energieeinsparung bedeutet Schließlich entfallen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die
sonst üblichen Probleme der Ablaugen und Abwasser, da praktisch keine Chemikalien eingesetzt werden,
außer denen, die für die Ausübung der Böhmitschicht und der Oberzugsschicht erforderlich sind.
Die vorstehend geschilderte Überlegenheit des erfindungsgemälBen Verfahrens gegenüber dem Stand
dur Technik wird durch den nachfolgenden Vergleichsversuch belegt Einzelheiten der bei diesem Vergleichsversuch angewendeten Bedingungen sowie seine
Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt:
| Übrige | Schichtdicke | Gesamtschichtdicke | (Durchschnittliche Schicht | Haftung* | ) | Durchschnitt: | |
| Bedingungen | (Böhmitschicht + Überzugsschicht) | dicke 9,0 μπι, Schicht | 100/100 | ||||
| Böhmitschicht | 9,0 μΐη | dickendifferenz bis | |||||
| 9,5 μπι | zu 1,0 um) | ||||||
| Badtemperatur | wie in | etwa 0,2 μπι | 9,0 μπι | iOO/100 | Du reh sch η i tt · | ||
| 45°C | Beispiel 1 | 9,0 μηι | (Durchschnittliche Schicht | 100/100 | 87/100 | ||
| 8,5 μηη | dicke 7,9 μηι, Schicht | 100/100 | |||||
| 9,0 μΐη | dickendifferenz bis zu | 100/100 | |||||
| 7,5 μηι | 2,0 μπι) | 100/100 | |||||
| Badtemperatur | wie in | etwa 0,2 μΐη | 8,0 μπι | 84/100 | |||
| 25° C | Beispiel 1 | 8,0 μπι | 90/100 | ||||
| (Raum | 7,0 μπι | 87/100 | |||||
| temperatur) | 88/100 | ||||||
| 85/100 | |||||||
·) Haftungsprüfung: Auf den mit einem Anstrich versehenen Oberflächen der Probekörper wurden zur Ausbildung von je
100 Karos in Längs- und in Querrichtung im Abstand von 1 mm mit einer Rasierklinge in einer solchen Tiefe, daß die Aluminiumgrundplatte
erreicht wurde, Linien gezogen. Auf die Karos wurde 12 mm breites Klebeband (definiert gemäß JIS Z 1522) aufgebracht
und mit dem Finger fest angedrückt Dann wurde das Klebeband schnell nach oben abgezogen. Die in der vorstehenden
Tabelle angegebenen Haftungswerte bedeuten:
Anzahl der zurückgebliebenen Karos/Gesamtzahl der Karos (Tiefungsprobe nach Erichsen).
Anzahl der zurückgebliebenen Karos/Gesamtzahl der Karos (Tiefungsprobe nach Erichsen).
Der vorstehende Vergleichsversuch zeigt deutlich, daß bei erfindungsgemäßer Verfahrensweise, d. h. bei
einer Tauchbadtemperatur von 45°C, die Haftung des Überzugsfilms optimal ist, da keine Karos durch das
Klebeband abgezogen werden. Dagegen bleiben bei einer Badtemperatur von 250C unter sonst gleichen
Bedingungen von 100 Karos nur durchschnittlich 87 Karos auf dem Aluminiumsubstrat zurück.
Anhand der nachfolgenden Beispiele wird die Erfindung im einzelnen erläutert. Wenn es nicht anders
angegeben ist, sind in diesen Beispielen Teile und Prozente stets Gewichtsteile bzw. Gewichtsprozente.
Außerdem haben die in den Beispielen verwendeten Aluminiumsubstrate mit den Bezeichnungen AAIlOO
und AA 6063 jeweils die folgende Zusammensetzung:
Legierung AAUOO: Entsprechend
ASTM 1100 990 A, Reinheit mehr als 99,00%. Neben Al
sind anwesend 1,0% Si+ Fe, 0,05 bis 0,20% Cu, 0,05% Mn, 0,10% Zn und insgesamt 0,15% andere
Elemente.
Legierung AA 6063: Al-Mg-Si-Legierung gemäß
ASTM 6063 GS 10 A. Neben Al sind anwesend 0,20 bis 0,6% Si, 0,35% Fe, 0,10% Cu, 0,10% Mn, 0,45 bis
0,9% Mg, 0,10% Cr, 0,10% Zn, 0,10% Ti und insgesamt 0,15% andere Elemente.
Die Legierung AA 6063 auf Aluminiumgrundlage wurde in eine 8,0%ige wäßrige Natronlauge getaucht.
Die Natronlauge hatte eine Temperatur von 6O0C. Die Tauchdauer betrug 3 min. Das so entfettete Aluminiumsubstrat
wurde anschließend mit Wasser gewaschen. Dann wurde das so vorbereitete Aluminiumsubstrat
20 sec lang bei Zimmertemperatur in eine 10%ige wäßrige Salpetersäurelösung getaucht, wobei die auf
der Oberfläche haften gebliebene Natronlauge neutralisiert wurde. Anschließend wurde das Substrat mit
Wasser gewaschen.
Das auf diese Weise entfettete und gewaschene Aluminiumsubstrat wurde in eine warme wäßrige
Lösung getaucht, die 500 ppm Dimethyläthanolamin enthielt. Die Temperatur der Lösung betrug 50° C. Die
4> Tauchdauer betrug 5 min. Als Ergebnis dieser Behandlung
wurde eine bernsteinfarbene Bayeritschicht auf der Legierung gebildet. Diese Legierung wurde anschließend
10 min lang unter Atmosphärendruck mit Wasserdampf besprüht. Eine Untersuchung der auf der
Legierung ausgebildeten Schicht mit Hilfe der Elektronenbeugung ergab, daß eine Böhmitschicht gebildet
worden war. Löslichkeitstests an dieser Böhmitschicht mit einer wäßrigen Lösung, die CrOß und Phosphorsäure
enthielt, ergaben, daß die Schicht innerhalb von
5r> 20 min schnell und vollkommen fortgelöst war. Die
Legierung wurde anschließend nach der Beschichtung in ein auf 45° C erwärmtes Bad aus einem transparenten
wasserlöslichen, wärmehärtbaren Harz getaucht. Die Tauchdauer betrag 2 min, und die Zusammensetzung
bo des Harzes entsprach der in Tabelle 1 gezeigten
Zusammensetzung. Nach dem Eintauchen wurde das Legierungsstück aus dem Bad genommen und thermisch
gehärtet. Nach Abschälen der Beschichtung und Untersuchen der Beschichtung und der Böhmitschicht
ir"> auf der Aluminiumlegierung wurde festgestellt, daß die
Böhmitschicht transparent und stabil war.
Die wie vorstehend behandelte Legierung wurde schließlich 20 min auf 180°C erwärmt, wobei eine
ausgehärtete Oberzugsschicht mit hoher Haftfestigkeit erhalten wurde. Löslichkeitsversuche an der Grundierungsschicht
mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Testlösungen ergaben, daß eine schwer lösliche
Böhmitschicht gebildet worden war, die sich selbst nach 20 min Eintauchen in die Ätzlösung nicht löste.
Außerdem wurde die Reproduzierbarkeit dieser Bildung einer schwer löslichen Böhmitschicht auch für
andere Aluminiumlegierungen sichergestellt
Bestandteile
Anteile
Acrylharz
Melaminharz
Dimethyläthanolamin
Äthylenglykolmonobutyläther
Äthylenglykolmonoäthyläther
Wasser
Summe
24,0
6,0
5,6
18,5
10,0
35,9
100,0
Die gleiche Aluminiumlegierung, die auch im Beispiel 1 benutzt wurde, wurde entfettet und mit Wasser
gewaschen, und zwar nach der konventionellen, im Beispiel 1 beschriebenen Weise. Die Legierung wurde
anschließend 5 min lang in 50°C warmes Wasser getaucht und danach in kochendes Wasser getaucht, das
0,1% Dimethyläthanolamin enthielt. Die Tauchdauer betrug 5 min. Anschließend wurde die Legierungsprobe
in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise in das Bad mit der Beschichtungsmasse getaucht und durch Wärmeeinwirkung
ausgehärtet. Der auf diese Weise erhaltene Oberzugsfil.n hatte eine im wesentlichen gleiche
Qualität wie die im Beispiel 1 erhaltene Schicht und war aufgrund des dem kochenden Wasser zugesetzten
Dimethyläthanolamins bernsteinfarben gefärbt.
45
Eine Legierung AA 1100 auf Aluminiurnbasis wurde in herkömmlicher Weise entfettet und mit Wasser
gewaschen. Die Legierung wurde anschließend mit einer wäßrigen Dispersion von 0,3% Triäthanolamin
und kleinen Glassplittern mit einem Korndurchmesser von 149—210 μίτι besprüht. Das Probestück wurde auf
8O0C gehalten. Der Aufstrahldruck betrug 3 bar. Das so behandelte Probestück wurde anschließend 15 min lang
in 90° C heißes Wasser getaucht, das 0,3% Triäthanolamin
enthielt. Durch diese Behandlung wurde auf der Oberfläche des Aluminiumlegierungsstückes eine angemessene
aufgerauhte Oberfläche geschaffen. Gleichzeitig wurde eine Böhmitschicht gebildet, die als Grundierung
für die aufzutragende Beschichtung auf der rauhen bo
Oberfläche dienen konnte.
Anschließend wurde die so behandelte Legierung 1 min lang in ein auf 6O0C erwärmtes Bad mit einem
wasserlöslichen, thermisch härtbaren Harz getaucht, das die in Tabelle 2 gezeigte Zusammensetzung hatte. Nach h>
Herausziehen des Probestückes aus dem Bad mit der Beschichtungsmasse wurde es getrocknet und anschließend
15 min lang bei ISO0C thermisch nachbehandelt,
wobei eine Überzugsschicht mit einer hohen Haftfestigkeit auf der Aluminiumlegierung entstand.
3 Bestandteil Anteil
H) χ Acrylharz
Melaminharz
Monoäthanolamin
Äthylenglykolmonobutyläther
Äthylenglykolmonoäthyläther
Oberflächenaktives Mittel
Wasser
15 Summe 27,4
4,0
8,0
4,0
8,0
11,0
17,0
2,6
2,6
30,0
100,0
Es wurde die gleiche Aluminiumlegierung wie im Beispiel 3 verwendet. Die Probe wurde in der
herkömmlichen Weise entfettet und gewaschen. Anschließend wurde die Legierung mit überhitztem
Wasserdampf bestrahlt, der Glassplitterteilchen mit einer Korngröße von 149—210 μπι enthielt Der
Wasserdampfdruck betrug 7 bar. Weiterhin wurde das so behandelte Legierungsstück 10 min lang mit überhitztem
Wasserdampf mit einem Druck von 5 bar bestrahlt. Auf diese Weise wurde eine angemessene
aufgerauhte Oberfläche auf der Aluminiumlegierung gebildet. Außerdem wurde eine Böhmitschicht gebildet,
die als Grundierungsschicht für den Auftrag der Beschichtungsmasse dienen konnte. Die Oberfläche
hatte eine Rauhigkeit, wie sie auch die Proben des Beispiels 3 aufwiesen. Anschließend wurde die Legierung
getaucht und in der im Beispiel 3 beschriebenen Weise erhitzt. Dabei entstand auf der Aluminiumlegierung
eine Beschichtung, die in ihren Eigenschaften der in Beispiel 3 erhaltenen Beschichtung gleicht.
Eine Aluminiumlegierung AA 6063 wurde mit einer Glaspartikel der Korngröße 149—210 μίτι enthaltenden
wäßrigen Lösung von 0,3% Triäthanolamin und einem handelsüblichen oberflächenaktiven Mittel vom nichtionischen
Typ mit einem pH-Wert von ca. 11,5 ca. 3 min
lang bei einer Temperatur von 75° C unter einem Aufstrahldruck von 5 bar bestrahlt. Anschließend wurde
die Legierung in eine 0,3% Triäthanolamin enthaltende Lösung getaucht. Die Tauchdauer betrug 15 min. Durch
diese Behandlung wurde eine in dem erforderlichen Maß aufgerauhte Oberfläche auf der Aluminiumlegierung
gebildet. Außerdem wurde eine Böhmitschicht gebildet, die als Grundierungsschicht für die nachfolgende
Beschichtung der aufgerauhten Oberfläche der Legierung dienen kann. Die Beschichtung der Probe
wurde, wie im Beispiel 3 beschrieben, durchgeführt. Die Legierung wurde anschließend in eine 500C heiße
wasserlösliche, thermisch härtbare Beschichtungsmasse getaucht, deren Zusammensetzung in der nachstehenden
Tabelle 3 angegeben ist. Die Tauchdauer betrug 2 min. Anschließend wurde das Werkstück aus dem Bad
gezogen, getrocknet und 20 min lang bei 200JC
wärmebehandelt. Dabei bildete sich eine Beschichtung aus, die sich vor allem durch eine hohe Haftfestigkeit
auszeichnete.
Bestandteil
Anteil
Titanoxid
Acrylharz
Melaminharz
Triethylamin
Äthylenglykolmonobutyläther
Äthylenglykolmonoäthyläther
Oberflächenaktives Mittel
Wasser
Summe
25,0
10,0
3.0
8,0
10,0
17,0
2,0
25,0
100,0
Legierung wurde dann 50 see lang in ein 47°C warmes
Bad einer transparenten wasserlöslichen thermisch härtbaren Harzmasse getaucht, deren Zusammensetzung
die Tabelle 4 zeigt. Nach dem Herausziehen des Werkstückes wurde dieses getrocknet und 20 min lang
einer Wärmebehandlung bei 210°C ausgesetzt. Dadurch wurde ein hochgradig transparenter Beschichtungsfilm
auf der Aluminiumlegierung gebildet.
Bei Anlegen der elektrischen Spannung bei der Bildung der Böhmitschicht wurden geringfügig bessere
Ergebnisse erhalten, wenn die Legierung als Kathode geschaltet wurde, im Vergleich zu dem Fall, wenn die
Legierung als Anode geschaltet war. Die Unterschiede zwischen beiden Fällen waren jedoch nicht erheblich.
Die im Beispiel 3 verwendete Aluminiumlegierung wurde in herkömmlicher Weise entfettet und mit
Wasser gewaschen. Die Legierung wurde anschließend mit Dampf bestrahlt, der 0,3% Triäthanolamin und
Glasteilchen mit einem Korndurchmesser von 1-9 — 210 μπι enthielt. Der Aufsprühdruck betrug 7 bar.
Die so behandelten Proben wurden anschließend 4 min lang unter einem Aufstrahldruck von 5 bar mit
Wasserdampf bestrahlt, der 0,3% Triäthanolamin enthielt. Durch diese Behandlung wurde eine ausreichend
aufgerauhte Oberfläche auf der Legierung und eine Böhmitschicht gebildet, die als Grundschicht für die
danach aufzutragende Beschichtung geeignet war. Die auf diese Weise behandelte aufgerauhte Oberfläche mit
der Böhmitschicht entsprach den im Beispiel 3 erhaltenen Proben. Die so behandelte Legierung wurde
anschließend in der im Beispiel 5 beschriebenen Weise beschichtet und thermisch behandelt, wobei eine
Beschichtung erhalten wurde, die in ihren Eigenschaften der Beschichtung des Beispiels 5 entspricht.
Die in Beispiel 3 verwendete Aluminiumlegierung wurde mit einer wäßrigen Lösung besprüht, die das in
Beispie! 5 beschriebene oberflächenaktive Mittel und Glaspartikel mit einem Korndurchmesser von
149 — 210 μίτι enthielt. Die aufgesprühte Lösung hatte
eine Temperatur von 80° C, der Sprühdruck betrug 3 bar. Nach dem Aufsprühen der wäßrigen Lösung
wurde Wasserdampf auf die Legierung aufgestrahlt Anschließend wurde die Legierung 15 min lang in 90°C
warmes Wasser eingetaucht, das 0,3% Triäthanolamin enthielt. Durch diese Behandlung wurde auf der
Legierung eine angemessen aufgerauhte Oberfläche erhalten und wurde ferner eine Böhmitschicht gebildet,
die als Grundierungsschicht für die nachfolgende Beschichtung geeignet war und in ihren Eigenschaften
der Ausbildung in Beispiel 3 entsprach. Die Legierung wurde anschließend der Tauchbeschichtung und der
Wärmebehandlung unterworfen, und zwar in der gleichen Weise, wie im Beispiel 1 beschrieben, Dadurch
wurde eine Beschichtung mit einer hohen Haftfestigkeit auf der Aluminiumlegierung erhalten.
Die gleiche Aluminiumlegierung, die auch im Beispiel 1 benutzt wurde, wurde in herkömmlicher Weise
entfettet und mit Wasser gewaschen. Anschließend wurde die Legierung in kochendes Wasser (1000C)
getaucht und 4 min lang einer Gleichspannung von 10 V ausgesetzt, wobei eine transparente und farblose
Böhmitschicht auf der Legierung gebildet wurde. Die Bestandteil
Anteil
| Acrylharz | 30,0 |
| Melaminharz | 9,0 |
| Dimethyläthanolamin | 4,0 |
| Äthylenglykolmonobutyläther | 19,0 |
| Äthylenglykolmonoäthyläther | 15,0 |
| Wasser | 23,0 |
Summe
100,0
jo Die in Beispiel 3 benutzte Aluminiumlegierung wurde
in herkömmlicher Weise entfettet und mit Wasser gewaschen. Diese Legierung wurde anschließend in
kochendes Wasser (100°C) getaucht, 6 min lang einer Wechselspannung von 0,5 V ausgesetzt und anschlie-
3) Bend aus dem kochenden Wasser genommen. Durch diese Behandlung wurde eine transparente und farblose
Böhmitschicht auf der Legierung gebildet, die derjenigen glich, die auch im Beispiel 8 erhalten worden war.
Die so behandelte Legierung wurde anschließend in der ebenfalls im Beispiel 8 beschriebenen Weise beschichtet
und thermisch behandelt, wobei ein hochgradig transparenter Beschichtungsfilm auf der Legierung
gebildet wurde, der in seinen Eigenschaften denjenigen des im Beispiel 8 erhaltenen Filmes glich.
4> Beispiel 10
Die auch im Beispiel 1 verwendete Legierung wurde in herkömmlicher Weise entfettet und mit Wasser
gewaschen. Die Legierung wurde anschließend 4 min
so lang in kochendes Wasser (ca. 100° C) getaucht In das
gleiche Bad wurde gleichzeitig eine Platte aus rostfreiem Stahl (SUS 27) als Gegenelektrode der
Legierung gegenüber eingetaucht Durch diese Behandlung wurde eine farblose Böhmitschicht auf der
Legierung gebildet Die Legierung wurde anschließend in der gleichen Weise, wie im Beispiel 8, beschrieben, mit
dem Überzug versehen und ausgehärtet Dabei wurde ein hochgradig transparenter Beschichtungsfilm gebildet, dessen Eigenschaften dem auch im Beispiel 8
gebildeten Beschichtungsfilm auf der Aluminiumlegierung glichen.
Beispiel 11
Zwei Platten einer Aluminiumlegierung, wie sie auch im Beispiel 3 verwendet worden war, wurden in
herkömmlicher Weise entfettet und mit Wasser gewaschen. Anschließend wurden diese beiden Legierungsplatten in kochendes Wasser getaucht, das sich in
einem Gefäß aus rostfreiem Stahl (SUS 27) befand. Die Tauchzeit betrug für beide Platten 4 min. Dabei wurde
eine transparente und ungefärbte Böhmitschicht auf jeder der beiden Aluminiumlegierungsplatten erhalten.
Die so vorbereitete Legierung wurde dann in der im ;
Beispiel 8 beschriebenen Weise beschichtet und der thermischen Behandlung unterworfen. Dabei wurden
hochgradig transparente Beschichtungen auf den Aluminiumlegierungen erhalten, wie sie denjenigen des
Beispiels 8 gleichen. κι
Beispiel 12
Die gleiche Aluminiumlegierung, die auch im Beispiel 1 benutzt wurde, wurde in herkömmlicher Weise
entfettet und mit Wasser gewaschen. ι ·>
Die so behandelte Legierung wurde anschließend in eine warme wäßrige Lösung getaucht, die eine Menge
an 2-Dimethylaminoäthanol oder Morpholin von 1 · 10-2 Mol enthielt. Die Badtemperatur betrug 600C,
die Tauchdauer 4 min. Nach diesen 4 Minuten Tauchdauer wurde die Temperatur der Lösung auf 75° C
erhöht. Dann wurde eine Platte aus rostfreiem Stahl 5 min lang dem Legierungsstück gegenüber als Gegenelektrode
eingetaucht. Anschließend wurde die Aluminiumlegierung aus der Lösung genommen. Durch diese 2>
Behandlung wurde eine transparente und ungefärbte Böhmitschicht auf der Aluminiumlegierung erhalten.
Die Legierung wurde dann anschließend in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise beschichtet und
thermisch behandelt. Auf diese Weise wurde ein jo hochgradig transparenter Beschichtungsfilm auf der
Aluminiumlegierung erhalten.
Beispiel 13
Die auch im Beispiel 3 benutzte Aluminiumlegierung wurde in herkömmlicher Weise entfettet und mit
Wasser gewaschen. Die so vorbehandelte Legierung wurde anschließend 5 min lang in eine 60° C warme
wäßrige Lösung getaucht, die 1 · 10~3 Mol Natriumcarbonat
oder Bariumhydroxyd oder 5 · 10-* Mol Natriumhydroxid
enthielt Die Legierung wurde anschließend zusammen mit einer Stahlplatte in kochendes Wasser
getaucht Die Stahlplatte war dabei dem Legierungsstück gegenüber angeordnet Die Tauchdauer betrug
7 min. Durch diese Behandlung wurde eine transparente und farblose Böhmitschicht auf der Aluminiumlegierung
gebildet Die so behandelte Legierung wurde anschließend in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise getaucht,
beschichtet und gehärtet Dabei wurden Beschichtungen auf der Aluminiumlegierung erhalten, die vor allem
hochgradig transparent waren.
Beispiel 14
Eine gleiche Aluminiumlegierung, wie sie auch im Beispiel 1 verwendet worden war, wurde in herkömmlicher
Weise entfettet und mit Wasser gewaschen. Die so behandelte Aluminiumlegierung wurde dann 5 min lang
in 500C warmes Wasser getaucht Dabei entstand eine
Bayeritschicht auf der Legierung. Anschließend wurde die so behandelte Legierung 8 min lang in eine 95° C
warme wäßrige Salpetersäurelösung mit einem pH-Wert von 3,1 getaucht Die Lösung befand sich in
einem Gefäß aus rostfreiem Stahl. Anschließend wurde die Aluminiumlegierung aus dem Bad genommen.
Durch diese Behandlung wurde auf der Aluminiumlegierung eine transparente und farblose Böhmitschicht
gebildet Die so bearbeitete Legierung wurde dann in der gleichen Weise, wie im Beispiel 1 beschrieben,
beschichtet und thermisch behandelt. Dabei wurde ein hochgradig transparenter Beschichtungsfilm auf der
Aluminiumlegierung gebildet.
Beispiel 15
Die gleiche Aluminiumlegierung, die auch im Beispiel 3 benutzt worden war, wurde nach herkömmlicher
Weise entfettet und mit Wasser gewaschen. Die so vorbehandelte Legierung wurde dann anschließend
3 min lang in 6O0C heißes Wasser getaucht, das 500 ppm
Dimethyläthanolamin enthielt. Dabei wurde auf der Aluminiumlegierung eine Bayeritschicht gebildet. Anschließend
wurde diese so behandelte Legierungsprobe 8 min lang in eine 98° C heiße wäßrige Salpetersäurelösung
mit einem pH-Wert von 2,7 getaucht. Gleichzeitig wurde in diese Lösung eine Platte aus rostfreiem Stahl
als Gegenelektrode getaucht. Diese Platte wurde der Aluminiumlegierungsplatte gegenüber eingetaucht.
Nach Herausnehmen aus dem Bad hatte sich auf der Aluminiumlegierung eine transparente und farblose
Böhmitschicht gebildet. Die so behandelte Legierung wurde anschließend in der im Beispiel 1 beschriebenen
Weise beschichtet, und die aufgezogene Beschichtungsmasse wurde thermisch gehärtet. Dabei konnte ein
außerordentlich durchsichtiger Überzug auf der Aluminiumlegierung erhalten werden.
Es wurde vorstehend bereits ausgeführt, daß das Verfahren gemäß der Erfindung besonders darauf
bedacht ist, eine einfache Ausgestaltung anzugeben. Aus diesem Grund ist auch die Prozeßsteuerung sehr
einfach, und trotz dieser einfachen Verfahrensweisen werden Beschichtungen auf dem Aluminiumsubstrat
erhalten, deren Qualität den bekannten Beschichtungen weit überlegen ist. Die Haftfestigkeit zwischen der
Grundierungsschicht und der aufgetragenen Überzugsschicht ist bemerkenswert hoch. Zusätzlich weist der
Beschichtungsüberzug selbst noch ausgezeichnete physikalische Eigenschaften auf. In beiden Hinsichten,
sowohl hinsichtlich der Verfahrensführung als auch hinsichtlich der erhaltenen Produkte ist das Verfahren
gemäß der Erfindung den bekannten Verfahren weit überlegen.
Verbundbeschichtungen, die aus einer auf einer Aluminiumlegierung AA 6063 durch anodische Oxidation
gebildet war und darauf aus einer klaren Schicht aus synthetischem Harz bestanden, wurden mit Verbundbeschichtungen
verglichen, wie sie erfindungsgemäß nach Beispiel 14 erhalten wurden. Die Ergebnisse und die
Bedingungen dieser Vergleichsversuche sind in den nachstehenden Tabellen 5 und 6 übersichtlich zusammengestellt
Die verbesserte Qualität der erfindungsgemäß erhaltenen Verbundbeschichtungen ist deutlich den
Tabellen zu entnehmen. Die Qualität der getesteten Proben wurde bestimmt und nach dem in der Tabelle 7
beschriebenen Standard bezeichnet In der Tabelle 5 werden die benutzten Überzugsmassen und die
Beschichtungsbedingungen gezeigt In der Tabelle 6 sind die Bedingungen für die Qualitätstests der
Verbundbeschichtungen dargestellt Die Tabelle 7 zeigt den Standard für die Bewertung der Qualität der
aufgetragenen Überzugsbeschichtungen. Außerdem zeigt sie die entsprechenden Standardwerte an.
ti
| Probe | Behandlungsbedingungen | Beschichtung | t | Wärmebe | Beschichtungsmasse |
| Basischicht | handlung | ||||
| mit Luft aufgespritzt | 100° C | ||||
| A | Anodische Oxidation | (7μπι) | 30 min | Acrylharz, bei niedrigen | |
| mit Luft aufgesprüht | 120° C | Temperaturen härtend | |||
| B | 15% H2SO4 | (7μπι) | 35 min | mit einer Acryiverbindung | |
| Stromdichte 130 A/m2 | elektrostatisches Verfahren | 160° C | modifiziertes Polyurethan | ||
| C | Elektrolysedauer 27 min | (7μηι) | 20 min | thermisch härtbares Acrylharz | |
| (9μπι) | Elektrophorese | 18O0C | wasserlösliches Acrylharz für die | ||
| D | Versiegeln über 98° C, | (7μπι) | 30 min | Elektroabscheidung | |
| 30 min | 190±10°C | ||||
| E | erfindungsgemäß (Tauch- | i0 min | |||
| beschichtune\ Böhmitschich | |||||
und Überzugsschicht = 7 μπι
Test
Chemische Beständigkeit Test 1
Chemische Beständigkeit Test 2
Chemische Beständigkeit Test 2
Test mit einer wäßrigen Lösung der schwefeligen Säure
Sonnenschein-Wettertest
Sonnenschein-Wettertest
Tauzyklustest
Bedingungen 1% NaOH-Test (Punkttest mit einem Glasring mit einem Durchmesser
von 30 mm bei Zimmertemperatur) 5% NaOH-Test (Punkttest mit einem Glasring mit einem Durchmesser
von 30 mm bei Zimmertemperatur) l°/oige Lösung; 25 h; eingetaucht! bei Zimmertemperatur
| Probentemperatur: | 40° C |
| Filter: | keiner |
| mittlere Feuchtigkeit: | 50% |
| Dauer: | 500 h |
| Licht an: | lh |
| Dunkelheit: | 1 h |
| Gesamtdauer: | 200 h |
Chemische Beständig- Chemische Beständig- Test mit schwefeliger Sonnenschein- Tauzyklus-Test Bewertung
keit Test 1 keit Test 2 Säure wetter-Test
Dauer bis zum Dauer bis zum Geschwindigkeit der erhalten
Auftreten der Auftreten der entwickelten gebliebener
Korrosion Korrosion Korrosion Glanz
(h) (h) (ItN.) (»/ο)
0-5
5-10
10-20
20-48
48-72
mehr als 72
Tauzyklus-Test
erhalten gebliebener Glanz
0-5
5 10
10-20
20-48
48-72
mehr als 72
1-2
3-4
5-6
7-8
9-10 weniger als 75 0—10
75-80
80-85
85-90
90-95
95-100
80-85
85-90
90-95
95-100
10-20 20-30 30-40 40-50 mehr als
0 2 4 6 8 10
Die Bewertungen, die den vorstehend getesteten Proben im einzelnen zuzuerkennen sind, sind in der
nachstehenden Tabelle 8 zusammengefaßt Wie aus der Tabelle 8 zu entnehmen ist, erreichen die Verbundbeschichtungen
gemäß der Erfindung die höchsten, d.h.
besten Ergebnisse, wodurch gezeigt ist, daß auch die
nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellten Produkte verbesserte und überlegene Eigenschaften
aufweisen.
13 14
Probe Beschichtungsmasse SchirhiiJecke (μίτι) Chem. Chem. Test mit Sonnen- Tau- Bcwer- Qualitäts-
Bestän- Bestän- schwcfli- schein- zyklus- tungs- rang
Grund- Rr-- digkeit digkei' ger weller- Test summe
schicht schich- Test I Test 2 Säure Tesi
tungsfilm
| A | Acrylharz bei tiefen | 9 | 7 | 6 | 2 | 8 | 4 | 4 | ->2 | 5 |
| Temperaturen hartbar | ||||||||||
| B | iicrylmodifiziertes | 9 | / | 6 | 10 | 8 | 2 | 6 | 24 | 4 |
| Polyurethan | ||||||||||
| C | thei misch härtbares | 9 | 7 | lü | 8 | 6 | 4 | 4 | 34 | 3 |
| Acrylharz | ||||||||||
| D | wasserlösliches | 9 | 7 | 10 | 10 | 6 | 2 | 36 | 2 | |
| Acrylharz für elek | 10 | |||||||||
| trische Abscheidung | ||||||||||
| E | G-2636 | 7 | 10 | 10 | 6 | 6 | 42 | 1 | ||
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zum Beschichten von Aluminium- oder AJuminiumlegierungsmaterial durch Ausbilden einer Böhmitschicht in Gegenwart von Wasser bei Temperaturen über 75"C, Eintauchen des mit der Böhmitschicht versehenen Materials in ein ein organisches Amin und ein wasserlösliches, wärmeaushärtbares Harz enthaltendes wäßriges Bad und anschließende thermische Behandlung der noch Wasser und organisches Amin enthaltenden Schicht bei 150 bis 210°C, dadurch gekennzeichnet, daß die Tauchbehandlung bei einer Badtemperatur von 40 bis 60° C vorgenommen wird.IO
Applications Claiming Priority (10)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP178772A JPS4870740A (de) | 1971-12-25 | 1971-12-25 | |
| JP178972A JPS4870742A (de) | 1971-12-25 | 1971-12-25 | |
| JP178572A JPS4870738A (de) | 1971-12-25 | 1971-12-25 | |
| JP178672A JPS4870739A (de) | 1971-12-25 | 1971-12-25 | |
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| JP47031305A JPS5122896B2 (de) | 1972-03-29 | 1972-03-29 | |
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| JP6661372A JPS5313585B2 (de) | 1972-07-05 | 1972-07-05 | |
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| JP9664372A JPS5141019B2 (de) | 1972-09-28 | 1972-09-28 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family
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| US3559351A (en) * | 1968-06-28 | 1971-02-02 | Edward S Richter | Method for treating metals |
-
1972
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- 1972-12-22 DE DE2263038A patent/DE2263038C3/de not_active Expired
- 1972-12-27 CH CH1890172A patent/CH587354A5/xx not_active IP Right Cessation
- 1972-12-27 AT AT1105672A patent/AT329713B/de not_active IP Right Cessation
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|---|---|
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| AT329713B (de) | 1976-05-25 |
| US3876453A (en) | 1975-04-08 |
| ATA1105672A (de) | 1975-08-15 |
| DE2263038A1 (de) | 1973-06-28 |
| CH587354A5 (de) | 1977-04-29 |
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