DE2535142A1

DE2535142A1 - Verfahren zum elektrolytischen aufrauhen von aluminium und aluminiumlegierungen

Info

Publication number: DE2535142A1
Application number: DE19752535142
Authority: DE
Inventors: Mark Chester Lloyd; Stuart Charles Parish
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1974-08-07
Filing date: 1975-08-06
Publication date: 1976-02-19
Also published as: JPS5141653A; US3980539A; FR2281441A1; JPS5832240B2; GB1498179A; FR2281441B1

Description

PATENTANWÄLTE

Dr.-lng. Wolff H.Bartels

53 51 A 2 Dipl.-Chem. Dr. Brandes

Dr.-lng.Held Dipl-Phys. Wolff

8 München 22, Thierschstraße

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außer samstags

15. Juli 1975

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Reg.Nr. 124

Eastman Kodak Company, 343 State Street, Rochester,
Staat New York, Vereinigte Staaten von Amerika

Verfahren zum elektrolytischen Aufrauhen von Aluminium und Aluminiumlegierungen

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Verfahren zum elektrolytischen Aufrauhen von Aluminium und Aluminiumlegierungen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektrolytischen Aufrauhen von Aluminium und Aluminiumlegierungen in einem wässrigen, Chlorwasserstoff und Borsäure enthaltenden Elektrolyten.

Es ist seit langem bekannt, vergl. beispielsweise die US-PS 3 072 546 und 3 073 765, Aluminium und Aluminiumlegierungen auf elektrolytischem Wege aufzurauhen und daß ein elektrolytisches Verfahren viele Vorteile gegenüber dem mechanischen Aufrauhen (graining) bietet. In vielen Fällen ist eine sehr feine und gleichförmige Aufrauhung erwünscht oder gar erforderlich. Von besonderer Bedeutung sind derartige Eigenschaften insbesondere dann, wenn das Aluminium oder die Aluminiumlegierung als Schichtträger für lithographische Druckplatten oder Flachdruckplatten verwendet werden soll.

Es ist bekannt, daß sich eine feine und gleichförmige Aufrauhung mittels eines Elektrolyten erreichen läßt, der aus einer wässrigen Lösung von Chlorwasserstoffsäure besteht. Die bei Verwendung eines solchen Elektrolyten angewandte Stromdichte muß jedoch sehr niedrig sein, weil sonst in der Aluminiumoberfläche eine Lochbildung erfolgt, d.h. ein Effekt auftritt, der als "pitting" bekannt geworden ist. Nachteilig an einem solchen Verfahren ist, daß infolge der vergleichsweisen geringen Stromdichte, der Aufrauhprozess vergleichsweise langwierig ist.

Aus der FR-PS 2 110 257 ist des weiteren ein Verfahren zum elektro-Iytischen Aufrauhen von Aluminium bekannt, bei dem das Aufrauhen

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bei einer Stromdichte von 0,5 bis 10 A/dm , d.h. Ampere pro dm , unter Verwendung einer wässrigen elektrolytischen Lösung mit 0,5 bis 2 Gew.-I Chlorwasserstoffsäure und 0,1 bis 1,5 Gew.-I Borsäure durchgeführt wird. Bei Anwendung dieses bekannten Verfahrens läßt sich eine feine und gleichmäßige Aufrauhung erzielen. Nachteilig an dem bekannten Verfahren ist jedoch, daß das Verfahren zeitauf-

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wendig .ist, d.h. daß für ein Aufrauhen des Aluminiums in typischer Weise etwa 5 Minuten oder mehr benötigt werden. In der FR-PS 2 110 25 7 ist angegeben, daß die Verwendung von Konzentrationen von Chlorwasserstoffsäure oder Borsäure über 2 Gew.-* oder die Anwendung einer Stromdichte von über 10 A/dm zu einer groben und irregulären Oberfläche führt, die sich nicht für die Herstellung von Flachdruckplatten eignet.

Aufgabe der Erfindung war es, ein verbessertes Verfahren zum elektrolytischen Aufrauhen von Aluminium und Aluminiumlegierungen anzugeben, das leicht durchführbar ist und eine Aufrauhung in vergleichsweise kurzer Zeit ohne Ausbildung von Löchern oder Fress-Stellen ermöglicht.

Der Erfindung lag die Erkenntnis zugrunde, daß entgegen der Lehre der FR-PS 2 110 257 feine und gleichförmige Aufrauhungen, die frei von Löchern und Fress-Stellen sind, dann erhalten werden können, wenn bei einer Stromdichte von über 10 A/dm gearbeitet wird, vorausgesetzt, daß die Chlorwasserstoffsäure und die Borsäure in bestimmten Konzentrationen verwendet werden.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum elektrolytischen Aufrauhen von Aluminium und Aluminiumlegierungen in einem wässrigen, Chlorwasserstoff und Borsäure enthaltenden Elektrolyten, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man einen Elektrolyten verwendet, dessen Konzentration an Chlorwasserstoffsäure bei 2 bis 2,5 Vol.-I und dessen Konzentration an Borsäure bei 1,5 bis 4,0 Gew.-⁹« liegt und daß man bei einer elektrolytischen Stromdichte von 10 bis 40 A/ dm^ arbeitet.

Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet somit mit einem wässrigen Chlorwasserstoffsäure-Borsäure-Elektrolyten bei einer Stromdichte von über 10 A/dm^ mit bestimmten Konzentrationen an Chlorwasserstoffsäure und Borsäure, die ausreichen, um eine feine, gleichförmige Aufrauhung zu erreichen, die frei von Löchern oder Fress-Stellen ist.

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Die im Einzelfalle optimale Konzentration an Chlorwasserstoffsäure und Borsäure hängt von verschiedenen Faktoren ab, z.B. der im Einzelfalle angewandten genauen Stromdichte, der Temperatur des Elektrolyten, den Eigenschaften des aufzurauhenden Aluminiumgegenstandes und dergleichen. Die im Einzelfalle günstigsten Konzentrationen lassen sich leicht durch einfache Versuche ermitteln.

Vorzugsweise wird beim Verfahren der Erfindung bei einer Stromdichte von über 15 A/dm² gearbeitet, insbesondere bei einer Stromdichte von 20 A/dm² bis 40 A/dm².

Erfindungsgemäß arbeitet man somit mit Borsäurekonzentrationen von mindestens etwa 1,5 Gew.-I, d.h. von etwa 1,5 bis 4 Gew.-%, und Chlorwasserstoffsäurekonzentrationen von mindestens 2 Vol.-%, d.h. von etwa 2 bis 2,5 Vol.-I. Konzentrierte Chlorwasserstoffsäure ist dabei definiert als 35,4 Gew.-Uge wässrige Lösung. Die Temperatur, bei der das Verfahren der Erfindung durchgeführt wird, ist nicht kritisch. Vorzugsweise wird jedoch nicht bei Temperaturen über 35°C gearbeitet. In vorteilhafter Weise wird bei Raumtemperatur gearbeitet, da bei dieser Temperatur vorteilhafte Ergebnisse erhalten werden.

Auf Grund der vergleichsweise hohen Stromdichten, die beim Verfahren der Erfindung angewandt werden, läßt sich eine Aufrauhung in einer vergleichsweise sehr kurzen Zeit erzielen. Hierin liegt ein wesentlicher Vorteil des Verfahrens der Erfindung gegenüber dem aus der FR-PS 2 110 25 7 bekannten Verfahren.

Es hat sich gezeigt, daß vorteilhafte Ergebnisse beim Verfahren der Erfindung innerhalb von 60 Sekunden erreicht werden können und daß bei Anwendung von vergleichsweise sehr hohen Stromdichten die Aufrauhung in einer noch viel kürzeren Zeitspanne bewirkt werden kann, beispielsweise in einer Zeitspanne von etwa 10 Sekunden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann chargenweise durchgeführt wer-

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den, halb kontinuierlich oder kontinuierlich. Das Aluminium kann dabei in Form der verschiedensten Formkörper vorliegen, einschließlich Blättern, Platten und Folien. Dies bedeutet, daß iwetr dem Verfahren der Erfindung beispielsweise endlose Bänder oder Bahnen von Aluminiumfolien unterworfen werden können. Unter "Aluminiunilegierung" sind dabei die verschiedensten ül,liehen bekannten Aluiiiiniinulegierungen zu verstehen, die sich auf elektrolytischem Wege aufrauhen lassen. Das Verfahren der Erfindung eignet sich somit zum Aufrauhen von reinem Aluminium wie auch von Aluminiumlegierungen.

Die folgenden Beispiele sollen das Verfahren der Erfindung näher veranschaulichen:

Beispiel j (Vergleichsbeispiel)

Ein Stück einer Folie aus einer Aluminiumlegierung einer Dicke von 0,2 mm und einer Größe von 1 dm^ wurde 1,5 Minuten lang in eine Natriumhydroxidlösung von 120 g Natriumhydroxid pro Liter bei Raumtemperatur getaucht, um Walzöl zu entfernen und um die Oberfläche für das Aufrauhen vorzubereiten. Die Folie bestand aus einer Aluminiumlegierung mit folgenden Bestandteilen:

Mangan 1-1,5 Gew.-°s

Kupfer 0,1 Gew.-% (maximal)

Silicium 0,6 Gew.-I (maximal)

Eisen 0,7 Gew.-I (maximal)

Zink 0,2 Gew.-°a (maximal)

Titan 0,2 Gew.-I (maximal)

Die Folie wurde gewaschen und dann in ein elektrolytisches Bad mit 1,5 Vol.-I konzentrierter Chlorwasserstoffsäure und t,0 Gew.-I Borsäure in deionisiertem Wasser getaucht.

Ein Wechselstrom von 50 Hz und einer Stromdichte von 4 A/dm wurde von der Folie durch den Elektrolyten zu einer Aluminium-Gegenelektro· de geschickt. Die Dauer des Wechselstromstoßes betrug 5 Minuten. Es wurde lediglich eine Seite der Folie aufgerauht. Die Rückseite

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der Folie wurde durch den Maskierungseffekt der angrenzenden Wand des Elektrolyt-Tankes geschützt. Die Folie wurde nunmehr in Wasser gespült und nochmals 30 Sekunden lang in der beschriebenen Natriumhydroxidlösung behandelt, worauf sie gewaschen und getrocknet wurde. Auf diese Weise wurde eine feine Aufrauhung erreicht. Die Aufrauhung erfolgte dabei nach dem Verfahren des Standes der Technik.

Beispiel 2

Ein zweiter Abschnitt der gleichen Aluminiumfolie wurde, wie in Beispiel 1 beschrieben, behandelt mit der Ausnahme jedoch, daß die Wechselstromdichte 30 A/dm betrug und die Folie lediglich 30 Sekunden lang aufgerauht wurde. Nach beendeter Behandlung sah die Folie oberflächlich betrachtet wie die des Beispieles 1 aus. Eine mikroskop-ische Überprüfung ergab jedoch, daß die Folie mit einer großen Anzahl von flachen Fress-Stellen oder Löchern übersät war. Auf Grund dieser Löcher erwies sich die Folie als ungeeignet für die Herstellung einer Flachdruckplatte.

Beispiel 3

Ein weiterer Abschnitt der gleichen Aluminiumfolie wurde, wie in Beispiel 2 beschrieben, behandelt, jedoch wurde diesmal ein Elektrolyt verwendet, der 2 Vol.-I Chlorwasserstoffsäure und 2 Gew.-% Borsäure enthielt. Nach beendeter Behandlung erwies sich die Folie als frei von Löchern und Fress-Stellen und zeigte gleichgünstige Eigenschaften, wie die Folie, die gemäß Beispiel 1 hergestellt wurde.

Beispiel 4

Ein vdetter Abschnitt der gleichen Aluminiumfolie wurde, wie in Beispiel 3 beschrieben, behandelt, jedoch unter Verwendung eines Elektrolyten mit 2,5 Vol.-% Chlorwasserstoffsäure und 4 Gew.-% Borsäure. Die Wechselstromdichte betrug 40 A/dm , wodurch die Temperatur des Elektrolyten etwas anstieg. Auf diese Weise wurde eine gleichförmig aufgerauhte Folie ohne Löcher oder Fress-Stellen erhalten.

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Beispiel 5

Ein fünfter Abschnitt der gleichen Aluminiumfolie wurde, wie in Beispiel 3 beschrieben, behandelt, jedoch unter Verwendung eines Elektrolyten mit 2 Vol.-% Chlorwasserstoffsäure und 1,5 Gew.-% Borsäure. Die Aufrauhungsbehandlung erfolgte bei 10 A/dm bei einer Bellandlungsdauer von 1,5 Minuten. Es wurde eine gleichförmige, von Fress-Stellen oder Löchern freie Aufrauhung erhalten.

Geht man von einem spez. Gewicht der Chlorwasserstoffsäure von 1,1798 aus, so entsprechen 1,5; 2,0 und 2,5 Volumen-%ige Lösungen 1,8; 2,4 bzw. 2,9 Gew.-!igen Lösungen.

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Claims

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Patentanspruch

Verfahren zum elektrolytischen Aufrauhen von Aluminium und Aluminiumlegierungen in einem wässrigen, Chlorwasserstoff und Borsäure enthaltenden Elektrolyten, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Elektrolyten verwendet, dessen Konzentration an Chlorwasserstoff säure bei 2 bis 2,5 Vol.-I und dessen Konzentration an Borsäure bei 1,5 bis 4,0 Gew.-I liegt und daß man bei einer elektrolytischen Stromdichte von 10 bis 40 A/dm arbeitet.

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