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Verfahren zur Vorbehandlung von Aluminium und Aluminiumlegierungen
zwecks Aufbringung von galvanischen Niederschlägen Die Oberfläche des Aluminiums
sowie dessen Legierungen läßt sich nur schwer derart behandeln, daß galvanische
Überzüge auf einfachem und sicherem Wege angebracht werden können. So neigen Metallüberzüge
auf Aluminium sowie Aluminiumlegierungen leicht dazu, beim Polieren oder einige
"Zeit nachher Blasen zu werfen. Beim Biegen oder bei sonstiger Beanspruchung der
Oberfläche haften die Überzüge meist nur mangelhaft und unberechenbar.
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Es gibt zwar eine leihe sehr guter Behandlungsvorschriften, um solche
Übelstände möglichst zu vermeiden. Eine große Anzahl einschlägiger Patente über
die Aluminiumoberflächenbehandlung befaßt sich mit der sogenannten Dekapierung,
dem Aufrauhen der Oberfläche; sowie mit der Herstellung von Hilfszwischenschichten.
Diese Verfahren beruhen zum-- Teil darauf, daß mit oder ohne Strom erzeugte Niederschläge
anderer Metalle eine Basis für die eigentlich beabsichtigten Überzüge bilden. Derartige
Zwischenschichten haben aber den Nachteil, daß sie, wie z. B. das Zink, nicht gut
einen weiteren Überzug, z. B. Nickel, annehmen und beim Biegen Abblätterungen verursachen.
Es wird meist geltend gemacht, die Oberflächenotydsehicht des Aluminiums müsse bei
all diesen Verfahren peinlichst sorgfältig entfernt werden, desgleichen die sogenannte
Aluminiumfetthautschicht. Dieses geschieht vermittels Alkali und Säuren mit und
ohne Metallsalzzusätze. Die Resultate sind sehr von der Zusammensetzung des Aluminiums
abhängig. Bei Gußblöcken sowie Präzisionsstücken wird das Metall leicht unregelmäßig
angeätzt oder gar tief angefressen, wobei sich zurückgebliebene Reste der angewandten
Laugen oder Säuren nicht mehr entfernen lassen, da ein zu langes Spülen in Wasser
den Effekt der gewollten Behandlung wieder zunichte macht. Auch die Herstellung
von Oxydüberzügen mittels Chromsäurelösungen und Wechselstroms ist bekannt.
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Alle derartigen Verfahren sind verhältnismäßig umständlich, häufig
aber auch kostspielig, besonders, wenn es sich um größere Stücke, z. B. Baumaterial
u. dgl., handelt. Vielen dieser Verfahren haftet außerdem der Mangel der Unsicherheit
an.
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Es wurde nun gefunden, daß alkalische Zinksalzlösungen das Aluminium
selbst sowie dessen Legierungen in mehrfacher Hinsicht beeinflussen können. Bisher
wurde meist. nur der von der alkalischen Metallsalzlösung erzeugte Metallbelag beachtet.
Das vorliegende Zerfahren jedoch befaßt sich nicht damit, sondern mit der unter
solchen Metallbelägen aufgetretenen Oberflächenveränderung des Aluminiums selbst.
'Diese Oberflächenveränderung weist für viele Zwecke wertvollere Eigenschaften auf
als der eigentliche Metallbelag selbst.
Solche alkalischen Zinksalzlösungen
sind schon seit langem . zur Votbehandlung des Aluminiums-,vor denn Galvanisieren
benutit worden. Es sollten damit aber nur dünne Zinkschichten auf dein Metall hergestellt
werden, meist durch Tauchen aber auch vermittels Cyanzinklösungen unter Stromanwendung.
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Es handelte sich also stets um Anbringung einer sogenannten Zwischenschicht,
bestenfalls von hauchartiger silberweißer Beschaffenheit des niedergeschlagenen
Metalles, z. B. Zinks. Daß derartige Lösungen alkalischer bzw. ammoniakalischer,
aber auch saurer Natur sein konnten, war erklärlich. Es wurden u. a. daher auch
Kombinationen von Lösungen mit Chromsäure und anderen Säuren vorgeschlagen sowie
alkalische Lösungen verschiedener Metalle, wie Silber, Kupfer, Eisen usw., einzeln
und miteinander vermischt.
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Die Herstellung einer veränderten Aluminiunioberflächenschiclt gemäß
der Erfindung geschieht auf folgende Weise: Man löst den durch Tauchen in eine alkalische
Zinklösung (Zinkatlösung) auf dein Aluminium gebildeten Zinküberzug wieder auf durch
Eintauchen in Salpetersäure (oder bekannte Gemische derselben mit Salz- und Schwefelsäure,
sogenannten Brennen). Man wird feststellen, daß sich eine neuartige, veränderte
Aluminiumoberfläche gebildet hat, die selbst nach langem Tauchen in obigen Säuren
nur schwer oder überhaupt nicht mehr zu entfernen ist. Je nach der Art und Zusammensetzung
des Aluminiums und seiner Legierungen fällt auch die beobachtete Schicht verschieden
aus.
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Nun wurde noch weiter gefunden, daß solche Aluminiumoberflächenschichten
verändert und verstärkt werden können, wenn man der alkalischen Zinklösung noch
die alkalischen Lösungen anderer Metalle, z. B. Eisen, Nickel, Kobalt, Kupfer, Blei,
Zinn, Cadmium usw., zufügt.
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Man kann aber auch so verfahren, daß man zunächst einen Niederschlag
durch eine alkalische Metallsalzlösung, wie Eisen, Nickel, " Kobalt, Kupfer, Blei,
Zinn, Cadmium usw., herstellt, allein oder miteinander vermischt, mit oder ohne
Zusatz von alkalischer Zinklösung, und läßt auf einen so erhaltenen Überzug noch
weiter alkalische Zinklösung einwirken. Entfernt man diese Überzüge nun mit vorbenannten
Säuren, so bleibt je nach der Art des zur Verwendung gelangten Aluminiums eine gelblich
bis dunkel gefärbte Oberflächenschicht zurück. Solche Oberflächenschichten sind
sehr haltbar.
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Vornehmlich besteht der technische: Vorteil solcher Oberflächenschichten
darin, daß man auf denselben galvanische Überzüge aus galvanischen Bädern, wie z.
B. Nickel, Kupfer, Chrom usw., von besonderer Güte herstellen kann. - So können
beispielsweise Nickelüberzüge aus sauren Bädern, sogenannte Schnellvernicklungen,
ohne weiteres aufgebracht werden. Die Haftfähigkeit solcher Metallüberzüge ist hervorragend.
Beispiel i Die alkalischen Metallsalzlösungen werden in bekannter Weise hergestellt,
z. B.: a) Alkalische Zinklösung. 5 kg Zinksulfat in 5 kg Wasser gelöst, werden mit
etwa io kg \'atronlauge (50'1,) bis zur. Wiederauflösung des Zinkhydroxydes versetzt.
Die Natronlauge kann auch durch Ammoniak ganz oder teilweise ersetzt werden.
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h) Alkalische Eisenlösung. 25 kg Eisenchloridlösung (io °/o Eisen)
und 5o kg Weinsäurelösung (5o °%) werden vermischt und so viel Natronlauge zugefügt,
daß die Lösung alkalisch reagiert. Diel Weinsäure kann auch durch andere organische
Säuren oder geeigtiete und bekannte organische Substanzen, die Eisenhydroxyd aufzulösen
vermögen, ersetzt werden, z. B. durch die nötige Menge Zucker oder organsaurer Salze.
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c) Alkalische Kupferlösung. Diese wird hergestellt durch Fällen einer
Kupfersalzlösung durch Alkalilaugen und Zufügung von organischen Säuren, z. B. Weinsäure
oder weinsaurer Salze oder anderer geeigneter organischer Verbindungen, bis zur
Auflösung des entstandenen Niederschlages bei alkalischer Reaktion. Statt Alkalilauge
kann ganz oder teilweise auch Ammoniak verwendet werden. In solchen Fällen kann
eine Zugabe von organischen Stoffen ganz oder teilweise unterbleiben.
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d) Alkalische Nickel- oder Kobaltlösung. Diese wird wie alkalische
Kupferlösungen hergestellt.
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e) Alkalische Bleilösung. Bleisalze; wie z. B. Bleiacetat, werden
gelöst und :bis zur i Auflösung- des entstandenen Niederschlages mit Alkalilauge
behandelt. Bei Zuhilfenahme geeigneter organischer Substanzen, z. B. Weinsäure,
Ligninlösungen u. dgl., genügen geringere Mengen Alkalilaugen zur Herstellung. Solche
Vorschriften sind z. B.: i. 3o kg Bleiacetat werden in 5oo kg Wasser gelöst und
sodann i2o kg Natronlauge (5o/") hinzugefügt.
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a. 30 kg Bleiacetat werden in 400 kg Wasser gelöst. Sodann werden
ioo kg Zellstofflauge (spez. Gewicht 1,3) und 2o kg Natronlauge (50 %) hinzugefügt.
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f) Alkalische Zinnlösung. Zinnchlorür oder Zinnchlorid wird finit
Alkalilaugen bis zur Auflösung der entstandenen Fällungen versetzt, wie unter, e)
angegeben.
g) Alkalische Cadmiumlösung. Cadmiumsulfat wird in Wasser
gelöst und mit Ammoniak versetzt bis zur Wiederauflösung des entstandenen Niederschlages.
Sodann wird die alkalische Reaktion durch mäßiges Hinzufügen von Alkalilaugen mit
oder ohne Zusatz organischer Substanzen (z. B. Weinsäure, Salze o. a.) verstärkt.
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Aluminium oder eine Aluminiumlegierung werden in eine alkalische Eisenlösung
(b) getaucht bis zur Dunkelfärbung, sodann mit Wasser gespült und der Belag mit
einem Salpetersäuregemisch wieder abgelöst (Dekapierung).
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Nun wird nach kurzem Tauchen in einer etwa 15 °/oigen Alkalilauge
das Aluminium in eine alkalische Zinklösung (a) bis zur Entstehung eines Niederschlages
getaucht. Dieser Niederschlag wird wiederum in einem Salpetersäuregemisch entfernt,
und zwar wird das Stück der Einwirkung so lange ausgesetzt, bis die Oberflächenschicht
auf dem Aluminium sichtbar geworden ist. Das Aluminium hat nun eine Oberflächenschicht
erhalten und kann in bekannter Weise in einem galvanischen Bade mit irgendeiner
Plattierung versehen werden.
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Die Dekapierung kann unter Umständen unterbleiben, wenn genügend reine
Aluminiummetalle zur Behandlung gelangen. Ebenso ist das kurze Tauchen in eine Alkalilauge
nicht unbedingt nötig. Bei Unterlassung der Dekapierung sowie des kurzen Tauchens
in Alkalilauge wird sich meist nur ein etwas längeres Tauchen in die alkalische
Zinklösung (a) nötig erweisen. Durch gelindes Anwärmen der Lösungen werden im allgemeinen
die Reaktionen beschleunigt.
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Beispiel 2 Es wird wie bei Beispiel i verfahren, jedoch statt der
alkalischen Zinklösung (a) wird ein Gemisch von 2 Teilen Zinklösung (a) und o,i
Teil Kupferlösung (c) verwendet.
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Beispiel 3 Es wird wie bei Beispiel i verfahren, jedoch statt der
alkalischen Zinklösung (a) wird ein Gentisch von 2 Teilen Zinklösung (a), o,5 Teilen
Kupferlösung (c) und o,5 Teilen Eisenlösung (b) oder ein anderes Gemisch z. B. von
2 Teilen Zinklösung (a) und o, i Teil Eisenlösung (b) verwendet. Beispiel Aluminium
oder Aluminiumlegierungen werden nach der Dekapierung, wie unter Beispiel i angegeben,
erneut in eine Eisenlösung (b) bis zur Dunkelfärbung getaucht und dann in eine Zinklösung
(a) bis zur Entstehung eines Zinkbelages und sodann, wie unter Beispiel i angegeben,
mit Salpetersäuregemisch behandelt. Es entsteht so eine verstärkte Oberflächenschicht,
die zur Aufnahme einer. Plattierung dienen soll. . Beispiel 5 Es wird wie unters
Beispiel 4 verfahren. jedoch statt der Eisenlösung (b) wird eine Mischung von 3
Teilen Zinklösung (a) und o,i Teil Kupferlösung (c) verwendet.
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Der entstandene Belag wird in die Zinklösung (a), wie unter Beispiel
4 angegeben, getaucht und, wie dort angegeben, behandelt. Statt der Mischung von
Zinklösung (a) mit der Kupferlösung (c) kann eine andere Mischung, wie z. B. 3 Teile
Zinklösung (a), o,5 Teile Kupferlösung (c) und o,5 Teile Eisenlösung (b) Verwendung
finden.
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Statt der nachherigen Behandlung mit Zinklösung (a) allein kann ein
Gemisch von z. B. io Teilen Zinklösung (a) und o,5 Teilen Eisenlösung (b) oder Bleilösung
(e) verwendet werden.