DE69624665T2 - Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Substraten und nach diesem Verfahren behandelte Substrate - Google Patents
Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Substraten und nach diesem Verfahren behandelte SubstrateInfo
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Oberflächenbehandeln eines Substrats sowie ein Substrat, welches durch dieses Verfahren oberflächenbehandelt ist oder wurde. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein neues Verfahren zum Oberflächenbehandeln eines Substrats, welches gebildet wird aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung, wobei das Verfahren die Ausbildung einer anodischen Oxidschicht ermöglicht, welche eine hohe Qualität auf der Oberfläche des Substrats besitzt, wobei das oberflächenbehandelte Substrat eine metallische Farbe zeigen kann und wobei das oberflächenbehandelte Substrat eine verbesserte Oberflächenglätte, Korrosionswiderstandsfähigkeit, Abriebwiderstandsfähigkeit und Schichtanhaftungseigenschaften besitzt.
- Im Stand der Technik ist es bekannt, dass Magnesiumlegierungsmaterialien weithin als Substrate für Gehäuse und Strukturelemente in verschiedenen Gebieten eingesetzt werden, zum Beispiel bei Computern, Audiogeräten, Kommunikationsgeräten, Flugzeugen, Automobilen oder dergleichen, weil diese Materialien unter den praktisch verwendeten oder praktisch verwendbaren Materialien das geringste Gewicht aufweisen und eine gute maschinelle Bearbeitbarkeit, ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Dichte sowie eine hohe Formbarkeit durch Druckgießen oder Unterteilbarkeit durch eine Druckgusseinrichtung oder eine Unterteileinrichtung auf weist.
- Magnesiumlegierungsmaterialien hauen jedoch die Tendenz, an der Atmosphäre schnell zu oxidieren, so dass sich an deren Oberfläche eine dünne Oxidschicht ausbildet. Infolge davon entsteht das Problem, dass beim Ausbilden eines kasten- oder boxartigen Gehäuses oder Behältnisses aus einem derartigen Magnesiumlegierungsmaterial und beim Vorsehen einer Abdeckschicht darauf nicht nur das Beschichten schwierig ist, sondern auch das Anhaften der Beschichtungsschicht oder Abdeckschicht auf dem kasten- oder boxförmigen Gehäuse oder Behältnis merklich verschlechtert ist. Des Weiteren zeigen diese Magnesiumlegierungsmaterialien eine verschlechterte Korrosionswiderstandsfähigkeit, wenn sie Seewasser, wässrigen Chlorlösungen oder Säuren ausgesetzt werden.
- Aus diesem Grund wurden zur herkömmlichen Verbesserung der Korrosionswiderstandsfähigkeit, des Abrasionswiderstands oder der Schichtanhaftungseigenschaften dieser Magnesiumlegierungsmaterialien Schwermetallsalze, zum Beispiel Chromate (hexavalentes Chrom), Manganate, Permanganate oder dergleichen verwendet, um darauf ein anodisches Oxidationssystem oder eine anodische Oxidschicht auszubilden.
- In dem Fall jedoch, bei welchem eine anodische Oxidation unter Verwendung derartiger Schwermetallsalze durchgeführt wird, entstehen unerwünschte Abfälle, welche giftige Substanzen oder toxische Substanzen enthalten, die aus dem anodischen Oxidationssystem stammen, wodurch eine ernsthafte Umweltverschmutzung resultieren kann.
- Des Weiteren weist, die in der zuvor beschriebenen Art und Weise hergestellte verschleißwiderstandsfähige anodische Oxidschicht eine Oberflächenrauhigkeit auf, welche dem 3- bis 10-fachen derjenigen des Rohmaterials entspricht, so dass es extrem schwierig ist, ein Produkt durch mechanische Verarbeitung mit einer richtigen Dimensionierung oder Größe zu erhalten. Aus diesem Grund werden derart hergestellte Produkte gewöhnlich einem. Polierverfahren unterzogen. Jedoch kann aufgrund eines derartigen Poliervorgangs die Schicht abblättern oder abbröckeln, weil die anodische Oxidschicht hart aber auch brüchig ist.
- Darüber hinaus wird die anodische Oxidschicht mit zahlreichen Bohrungen oder Löchern mit komplizierter Ausgestaltung oder Form mit Durchmessern von 3 bis 10 um versehen, so dass dabei abgetragener oder abgeriebener Staub oder Pulver, welcher vom Poliervorgang stammt, in die zahlreichen Bohrungen oder Ausnehmungen oder Unregelmäßigkeiten der Oberfläche eingebracht oder angehaftet wird. Darüber hinaus ergibt sich beim Lösen dieses Staubs oder Pulvers eine Selbstschädigung der anodischen Oxidschicht während des Poliervorgangs, da das abgelöste Pulver oder der abgelöste Staub als Abrasionsagens beim Polieren wirken.
- Neben der vergleichsweise hohen Oberflächenrauhigkeit der anodischen Oxidschicht besteht ferner die extreme Schwierigkeit des Steuerns der Schichtstärke der anodischen Oxidschicht.
- In der DE 37 15 663 A1 wird eine Lösung zur anodischen Oxidation von Magnesium oder von Magnesium basierten Legierungen beschrieben. Diese Lösung wird durch Auflösen eines Silikats, eines Carboxyls und eines Alkalihydroxids in Wasser hergestellt. Die Lösung kann des Weiteren eine oder mehrere Verbindungen aus der Gruppe enthalten, die gebildet wird von Borat, Fluorid und Phosphat.
- In der US 2,497,036 wird ein Verfahren zum Ausbilden einer anodischen Schutzschicht auf Magnesium oder Magnesium basierten Legierungen beschrieben, welches aufweist das elektrolytische Behandeln dieser Verbindungen oder Substanzen in einer wässrigen Alkalilösung aus 21-25 Gew.-% Hydroxid, 0,09-0,15 Gew.-% Phenol sowie 2-3 Vol.-% Natriumsilikat.
- Die vorliegende Erfindung soll die zuvor beschriebenen Schwierigkeiten und Probleme vermeiden. Entsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Oberflächenbehandeln eines Substrats bereitzustellen, bei welchem die Herstellung einer anodischen Oxidschicht mit guter Korrosionswiderstandsfähigkeit, Abrasionswiderstandsfähigkeit, Oberflächenrauhigkeit und Härte möglich ist.
- Eine weitere Zielsetzung der vorliegenden Erfindung ist das Schaffen eines Verfahrens zum Oberflächenbehandeln eines Substrats, bei welchem keine Verwendung toxischer Schwermetalle nötig ist und keine Produkte erzeugt werden, die toxische Substanzen enthalten. Dadurch wird ein Wiedereinschmelzen der oberflächenbehandelten Substrate im Rahmen eines Recyclingvorgangs möglich, und zwar ohne eine Vorbehandlung zum. Vermeiden der toxischen Substanzen durch ein Brennen oder Backen, Abschälen, Separieren, mechanisches Behandeln, chemisches Verarbeiten oder dergleichen.
- Um die zuvor beschriebenen Zielsetzungen zu erreichen, haben die Erfinder verschiedene Experimente unter Bedingungen durchgeführt, bei welchen das Verwenden toxischer Substanzen so weit wie möglich vermieden werden kann. Im Ergebnis davon wurde herausgefunden, dass Magnesium oder Magnesiumlegierungen in einem bestimmten alkalischen Bereich stabil sind und dass die Elektrolyse (anodische Oxidation) des Magnesiums oder der Magnesiumlegierung in einem derartigen alkalischen Bereich durchgeführt wird, während die Anteile oder Mengen an Magnesiumhydroxid oder Magnesiumoxid in einem ausgewogenen Gleichgewicht erzeugt werden, dass eine anodische Oxidschicht mit hoher Qualität auf der Oberfläche des Magnesiums bzw. der Magnesiumlegierung erzeugt werden kann.
- Die vorliegende Erfindung wurde auf der Grundlage dieser Erkenntnisse geschaffen.
- Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Oberflächenbehandeln eines Substrats aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung geschaffen. Dieses Verfahren weist einen Schritt des Eintauchens des Substrats aus Magnesium oder Magnesiumlegierung in einer Elektrolytlösung auf. Die Elektrolytlösung weist auf eine wässrige Lösung aus zumindest einer ersten Komponente aus der Gruppe, welche gebildet wird von Hydroxiden, Carbonaten und Bicarbonaten der Alkalimetalle oder Erdalkalimetalle, von zumindest einer zweiten Komponente aus der Gruppe, die gebildet wird aus Fluoriden und Silicofluoriden, und von zumindest einer dritten Komponente aus er Gruppe, die gebildet wird von Ethylenglycol ((CH&sub2;OH)&sub2;), Trihydroxypropan ((CH&sub2;OH)&sub2;CHOH), Dihydroxyethylether ((CH&sub2;CH&sub2;OH)&sub2;O) und Natriumhydroxybenzoat (C&sub6;H&sub4;OH)COONa). Des Weiteren ist erfindungsgemäß ein Schritt des Durchführens einer Elektrolyse vorgesehen, um eine anodische Oxidschicht auf der Oberfläche des Substrats auszubilden.
- Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Substrat geschaffen, welches aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung besteht und welches gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren oberflächenbehandelt ist.
- Diese und weitere Aspekte und Zielsetzungen, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen vor dem Hintergrund der Ansprüche näher erläutert.
- Fig. 1 ist eine charakteristische Kurve, welche die Farbänderung einer anodischen Oxidschicht in Abhängigkeit von den Stromdichten und der verstrichenen Elektrolysezeit darstellt.
- Fig. 2 ist eine charakteristische Kurve, welche die Schichtdickenänderung einer anodischen Oxidschicht in Abhängigkeit von den Stromdichten und der verstrichenen Elektrolysezeit darstellt.
- Fig. 3 ist eine charakteristische Kurve, welche einen optimalen Bereich für die Stromdichten und für die verstrichene Elektrolysezeit darstellt.
- Fig. 4 ist eine charakteristische Kurve, welche einen Zusammenhang zwischen der Temperatur des Elektrolysebads und der Oberflächenrauhigkeit des anodischen Oxidfilms darstellt.
- Das Substrat, welches gemäß der vorliegenden Erfindung oberflächenzubehandeln ist, kann aus Magnesium oder einem Magnesiumlegierungsmetallmaterial gebildet sein (nachfolgend kurz als Magnesium basierten Metallmaterial bezeichnet). Beispiele dieser Magnesiumlegierungen sind Mg-Al- basierte Legierungen, Mg-Mn-basierte Legierungen, Mg-Ca- basierte Legierungen, Mg-Ag-basierte Legierungen, Mg- Legierungen mit Elementen der seltenen Erden oder dergleichen.
- Erfindungsgemäß wird das Magnesium basierte Metallmaterial in eine Elektrolytlösung eingetaucht und dann einer Elektrolyse derart unterzogen, dass sich eine anodische Oxidschicht auf dem Magnesium basierten Metallmaterial ausbilden kann. Als Elektrolytlösungen werden Lösungen verwendet, die eine wässrige Lösung der ersten bis dritten Komponenten gemäß Anspruch 1 aufweisen.
- Beispiele für die erste Komponente sind Hydroxide, zum Beispiel Natriumhydroxid (NaOH), Kaliumhydroxid (KOH) oder Bariumhydroxid (Ba(OH)&sub2;), Carbonate wie zum Beispiel Natriumcarbonat (Na&sub2;CO&sub3;), Kaliumcarbonat (K&sub2;CO&sub3;), Calciumcarbonat (CaCO&sub3;), Magnesiumcarbonat (MgCO&sub3;) oder Ammoniumcarbonat (NH&sub4;)&sub2;CO&sub3;), Bicarbonate wie zum Beispiel Natriumbicarbonat (NaHCO&sub3;), Kaliumbicarbonat (KHCO&sub3;), Calciumbicarbonat (Ca(HCO&sub3;)&sub2;) oder Ammoniumbicarbonat (NH&sub4;HCO&sub3;) oder dergleichen. Diese erste Komponente oder dieser erste Bestandteil kann entweder alleine oder in Form einer Mischung mit zwei oder mehr dieser Komponenten verwendet werden. Die Konzentration des ersten Bestandteils oder der ersten Komponente in der Elektrolytlösung bewegt sich vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 7 Mol pro Liter, weiter bevorzugt im Bereich von 1 bis 5 Mol pro Liter. Wenn die Konzentration der ersten Komponente geringer als 0,2 Mol pro Liter ist, wird bei der Elektrolyse unter der Verwendung einer wässrigen Alkalilösung oder wässrigen Base eine ungleichmäßige anodische Oxidschicht erzeugt. Wenn andererseits ein Carbonat mit einer geringen Löslichkeit verwendet wird bei der Herstellung der wässrigen Alkalilösung oder wässrigen Base, kann dieser Stoff in einem gesättigten oder übersättigten Zustand vorliegen.
- Um die Lebensdauer der Elektrolyt Lösung zu steigern oder andere Eigenschaften davon zu verbessern, können Schichtausbildungsstabilisatoren (film-forming stabilizers) (oberflächenhärtende Additive) der Elektrolytlösung hinzugefügt werden. Das bedeutet, dass gemäß der vorliegenden Erfindung die Elektrolytlösung hergestellt wird durch Hinzufügen einer zweiten und einer dritten Komponente oder eines zweiten oder eines dritten Bestandteils, wie das in Anspruch 1 beschrieben ist.
- Beispiele für die zweite Komponente oder anorganische Komponente, welche in geeigneter Weise als Schichtausbildungsstabilisatoren verwendet werden können, sind Fluoride, zum Beispiel Kaliumfluorid (KP), Magnesiumfluorid (MgF&sub2; oder Ammoniumfluorid (NH&sub4;F), und Silicofluoride wie zum Beispiel Natriumsilicofluorid (Na&sub2;SiF&sub6;), Magnesiumsilicofluorid (MaSiF&sub6;) oder Ammoniumsilicofluorid ((NH&sub4;)&sub2;SiS&sub6;). Beispiele für den dritten Bestandteil oder die dritte Komponente (organische Verbindungen), welche als Schichtausbildungsstabilisatoren verwendet werden, sind (CH&sub2;OH)&sub2;, ((CH&sub2;OH&sub2;)OH)&sub2;O oder (CH&sub2;OH)&sub2;CHOH. Da die zuvor beschriebenen anorganischen und organischen Verbindungen in Kombination verwendet werden, ist es insbesondere möglich, eine anodische Oxidschicht mit guter Qualität zu erhalten. Ferner ist es möglich, dass die Elektrolytlösung auf einfache Art und Weise gehandhabt und kontrolliert werden kann.
- Der Anteil der Schichtbildungsstabilisatoren in der Elektrolytlösung bewegt sich im Bereich von 0,01 bis 5 Mol pro Liter, vorzugsweise im Bereich von 0,05 bis 2 Mol pro Liter. Wenn der Anteil der Schichtausbildungsstabilisatoren geringer ist als 0,01 Mol pro Liter, wird das Elektrolytbad instabil. Andererseits treten, wenn der Anteil der Schichtausbildungsstabilisatoren höher ist als 5 Mol pro Liter, das so genannte "blushing", "unevenness" oder "smut" auf, die auch als Schleierbildung, Unebenheit oder Schmutzbildung bezeichnet werden und die besondere Beachtung finden müssen.
- Erfindungsgemäß wird die Elektrolyse (anodische Oxidation) durch Eintauchen des Magnesium basierten Metallmaterials in dieser so ausgebildeten Elektrolytlösung durchgeführt. Das Elektrolytbad wird auf einer Temperatur von 30 bis 90ºC, vorzugsweise auf einer Temperatur von 50 bis 80ºC gehalten. Falls die Temperatur des Elektrolytbades unterhalb 30ºC liegt, entsteht eine anodische Oxidschicht mit einer nicht gewünschten vergrößerten Oberflächenrauhigkeit. Ist andererseits die Temperatur des Elektrolytbades oberhalb von 90ºC, so entstehen Probleme durch Ausbildung von Dampf oder Nebel der Elektrolytlösung bei der elektrolytischen Reaktion, so dass das Elektrolytbad instabil wird.
- Weiterhin wird die Elektrolysezeit in Abhängigkeit von der Art des Magnesium basierten Metallmaterials, der Zusammensetzung der Elektrolytlösung, der Art der Additive sowie der Behandlungstemperatur variiert und kann somit nicht von vornherein festgelegt werden. Im Hinblick auf eine gewünschte Oberflächenrauhigkeit, den Glanz, den Farbton oder dergleichen, wird die anodische Oxidschicht ausgebildet, und zwar in einer Elektrolysezeit von etwa 3 bis etwa 60 Minuten.
- Optional können als elektrische Energieversorgung für die Elektrolyse eine DC-Energiequelle, eine AC-Energiequelle, eine PR-Energiequelle, eine Pulsenergieversorgung oder dergleichen verwendet werden. Bevorzugt wird als Energiequelle für die elektrische Energie eine DC-Energiequelle oder eine AC-Energiequelle aufgrund der damit verbundenen geringen Kosten und der hohen Stabilität verwendet.
- Wie oben beschrieben wurde, wird erfindungsgemäß die anodische Oxidschicht ohne Verwendung toxischer Substanzen oder giftiger Substanzen, wie zum Beispiel Schwermetalle, durchgeführt.
- Infolge davon enthält der so erfindungsgemäß ausgebildete Oxidfilm oder die so erfindungsgemäß erzeugte anodische Oxidschicht keine toxischen oder giftigen Substanzen, so dass Probleme im Hinblick auf eine Umweltverschmutzung bei einem nachfolgenden Recycling nicht auftreten.
- Zusätzlich besitzt der erfindungsgemäß erzeugte anodische Oxidfilm oder die erfindungsgemäß erzeugte anodische Oxidschicht einen Farbton von weiß bis grau oder von grau bis bronze und besitzt darüber hinaus exzellente Eigenschaften im Hinblick auf die Glattheit der Oberfläche, die Korrosionswiderstandsfähigkeit, die Härte, die Anhaftungseigenschaften beim Beschichten und den Farbton.
- Die vorliegende Erfindung wird im Detail unter Bezugnahme auf Beispiele erläutert.
- Bei diesem Ausführungsbeispiel wurden verschiedenartige Experimente durchgeführt, während, die elektrolytischen Bedingungen oder Elektrolysebedingungen variiert wurden, zum Beispiel die Stromdichte, die verstrichene Elektrolysezeit, die Temperatur des Elektrolytbads oder dergleichen.
- Zunächst wurde eine gewalzte Magnesiumplatte (Handelsname: AC31, Größe: 70 mm · 150 mm · 31 mm) entfettet und mit einer Säure gebeizt oder behandelt. Nachfolgend wurde die gewalzte Magnesiumplatte in ein elektrolytisches Bad eingetaucht und auf einer Temperatur von 60ºC gehalten. Es wurde eine AC-Elektrolyse durchgeführt. Die AC-Elektrolyse wurde bei einer Stromdichte von 1 bis 10 A/dm² für 20 Minuten durchgeführt. Die so behandelte gewalzte Magnesiumplatte wurde dann mit Wasser gewaschen und getrocknet.
- Das bei diesem Verfahren verwendete Elektrolytbad enthielt 2,67 Mol/Liter KO 0,11 Mol/Liter C&sub3;H&sub8;O&sub3;, 0,02 Mol/Liter C&sub4;H&sub4;O&sub6;K&sub2;, und 0,09 Mol/Liter KF.
- Die so ausgebildete anodische Oxidschicht wurde in Bezug auf ihren Farbton, ihre Schichtdicke, ihre Oberflächenrauhigkeit, ihre Korrosionswiderstandsfähigkeit sowie ihre Härte ausgewertet.
- Der Zusammenhang zwischen der Stromdichte, dem Farbton und der Schichtdicke sind in Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1
- Aus der Tabelle 1 ergibt sich, dass der Farbton der resultierenden anodischen Oxidschicht sich von der Farbe des Materials selbst zu hellgrau und dann weiter von hellgrau zu grau veränderte, wenn die Stromdichte, welche angelegt wurde, gesteigert wurde. Ferner wurde im Zusammenhang mit der Erhöhung der Stromdichte auch eine Steigerung der Schichtdicke der anodischen Oxidschicht ermittelt.
- Zusätzlich zeigt Fig. 1 die Änderung im Farbton der resultierenden anodischen Oxidschicht in Abhängigkeit von der verstrichenen Elektrolysezeit, und zwar für jede verwendete Stromdichte. Fig. 2 zeigt die Änderung der Schichtdicke der resultierende anodischen Oxidschicht in Abhängigkeit von der verstrichenen Elektrolysezeit, und zwar wiederum für jede verwendete Stromdichte.
- Aus diesen Figuren, ergibt sich, dass sich der Farbton der resultierenden anodischen Oxidschicht von hellgrau zu grau über helles graubraun und graubraun änderte, wenn die verstrichene Zeitspanne für die Elektrolyse gesteigert wurde, und zwar für jede Stromdichte. Ferner ergibt sich, dass die Schichtdicke der resultierenden anodischen Oxidschicht auch schrittweise gesteigert wurde, wenn die verstrichene Elektrolysezeit bei jeder Stromdichte verlängert wurde. Wenn jedoch eine zu hohe Stromdichte oder eine zu weit ausgedehnte Elektrolysezeitspanne verwendet wurden, folgte die Erzeugung von Schmutz Stoffen oder Schmutz. Folglich wurden die Stromdichte und die verstrichene Elektrolysezeitspanne in der Form eingestellt, wie sie durch den Bereich A in schraffierter Form in Fig. 3 angedeutet ist.
- Die Oberfläche der gewalzten Magnesiumplatte wurde poliert, um eine mittlere Oberflächenrauhigkeit Ra von etwa 2 um zu erreichen. Die gewalzte Magnesiumplatte wurde in der oben beschriebenen Art und Weise anodisiert, das heißt einer anodischen Oxidation oder Elektrolyse unterzogen. Anfänglich wurde die Elektrolyse (anodische Oxidation) bei einer Stromdichte von 4 A/dm² für 20 Minuten durchgeführt.
- Die resultierende anodische Oxidschicht wurde hinsichtlich ihrer Oberflächenrauhigkeit und ihrer Härte bewertet. Bei dieser Bewertung wurde die Oberflächenrauhigkeit der resultierenden anodischen Oxidschicht durch eine universelle Formmesseinrichtung ermittelt. Die Härte der Schicht wurde durch ein Sklerometer und durch einen Mikrohärtetester gemessen. Ferner wurden herkömmliche anodische Oxidschichten, die in verschiedenen Gebieten weit verbreitet sind, zu Vergleichszwecken gemäß dem Vergleichsbeispiel 1 (Dünnschicht aus HAE), Vergleichsbeispiel (Dickschicht aus HAE), Vergleichsbeispiel (Dünnschicht aus DOW 17) und Vergleichsbeispiel 4 (Dickschicht aus DOW) getestet. Diese Vergleichsbeispiele wurden in der oben bereits beschriebenen Art und Weise bewertet. Die Tabelle 2 zeigt die jeweiligen Ergebnisse davon. Tabelle 2
- Die anodische Oxidschicht gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung zeigt nicht nur eine exzellente Oberflächenglattheit sondern auch eine ausreichende Härte. Andererseits zeigten die herkömmlichen Dünnschichtproben der Vergleichsbeispiele 1 und 3 eine exzellente Oberflä chenglattheit, aber es lagen nur unbefriedigende Härten vor. Darüber hinaus zeigten die Dickschichtproben der Vergleichsbeispiele 2 und 4 eine ausreichende Härte, aber eine nicht gewünschte große Oberflächenrauhigkeit war ebenfalls gegeben.
- Fig. 4 zeigt die Änderung der Oberflächenrauhigkeit, falls die Temperatur des Elektrolytbades variiert wurde, während die Stromdichte und die angewandte Elektrolysezeitspanne konstant gehalten wurden.
- Aus Fig. 4 ergibt sich, dass die Oberflächenrauhigkeit anodische Oxidschicht plötzlich abfiel, wenn die Temperatur des Elektrolytbades 30ºC erreichte oder mehr. Entsprechend ist es notwendig, die Temperatur des Elektrolytbades in einem geeigneten Bereich zu halten oder anzupassen, um eine gute Oberflächenglattheit der anodischen Oxidschicht zu realisieren.
- Die gewalzte Magnetplatte wurde anodisiert oder anodisch elektrolytisch behandelt bei einer Stromdichte von 4 A/dm² für 20 Minuten, und zwar in der oben beschriebenen Art und Weise. Die so behandelte gewalzte Magnesiumplatte wurde einem Walzsprühtest unterzogen, und zwar gemäß JIS Z-2371 unter Verwendung von 5 Gew.-% einer wässrigen Natriumchloridlösung. Es wurden die so genannten Ratenzahlen (rating numbers, R. N.) ermittelt und ausgewertet. Anfänglich wurden die anodischen Oxidschichten der Vergleichsbeispiele 1 bis 4 in derselben Art und Weise getestet. Die Testergebnisse wurden mit denjenigen der zuvor erwähnten anodischen Oxidschicht des Beispiels 1 gemäß der Erfindung verglichen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt. Tabelle 3
- Wie sich aus Tabelle 3 ergibt, zeigte die anodische Oxidschicht gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung eine sehr gute Korrosionswiderstandsfähigkeit, und zwar identisch zu derjenigen der Dickschichtproben der Vergleichsbeispiele 2 und 4.
- Die anodische Oxidationsbehandlung wurde in derselben Art und Weise wiederholt, wie das unter Bezugnahme auf Beispiel 1 beschrieben wurde, außer dass das Elektrolytbad NaOH anstelle von KOH enthielt. Die Elektrolyse (anodische Oxidation wurde insbesondere bei einer Stromdichte von 4 A/dm² für 20 Minuten bei einer Badtemperatur des Elektrolyten von 60ºC durchgeführt.
- Die so präparierte anodische Oxidschicht wurde in der gleichen Weise wie beim Beispiel 1 ausgewertet. Die anodische Oxidschicht zeigte eine Oberflächenrauheit und eine Härte, welche ähnlich sind zu denjenigen des Beispiels 1. Andererseits wurde eine Tendenz beobachtet, dass der Farbton beim Beispiel 2 etwas dünner ausfiel im Vergleich zu dem des Beispiels 1. Zusätzlich zeigte die anodische Oxidschicht eine rotbraune Färbung, falls eine DC- Spannungsversorgung verwendet wurde.
- Unter Verwendung eines Elektrolytbads mit 3,7 Mol/Liter (NaOH), 0,2 Mol/Liter K&sub2;CO&sub3;, 0,16 Mol/Liter C&sub2;O&sub4;K&sub2; und 0,07 Mol/Liter NaF wurde eine gewalzte Magnesiumplatte einer AC-Elektrolyse unterzogen. Diese AC-Elektrolyse wurde bei einer Stromdichte von 4 A/dm² für 20 Minuten bei einer Badtemperatur für das Elektrolytbad für 60ºC durchgeführt, um eine anodische Oxidschicht darauf auszubilden. Nach dem Trocknen wurde die so gefertigte anodische Oxidschicht im Hinblick auf die oben bereits im Zusammenhang mit dem Beispiel 1 erwähnten physikalischen Größen untersucht. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 4 dargestellt. Tabelle 4
- Wie sich aus Tabelle 4 ergibt, zeigt die anodische Oxidschicht des Beispiels 3 eine leicht verschlechterte Oberflächenrauhigkeit im Vergleich zu derjenigen der anodi sehen Oxidschichten der Beispiele 1 und 2. Jedoch war die Oberflächenrauhigkeit der anodischen Oxidschicht des Beispiels 3 noch besser als diejenige der Dünnschichtproben der Vergleichsbeispiele 1 und 3. Darüber hinaus zeigte die anodische Oxidschicht eine rotbraune Färbung, falls anstelle der AC-Energiequelle eine DC-Energiequelle verwendet wurde.
- Unter Verwendung eines Elektrolytbades mit 5 Mol/Liter KOH, 1,6 Mol/Liter (CH&sub2;OH)&sub2;, 0,03 Mol/Liter C&sub6;H&sub4;(OH)COONa und 0,12 Mol/Liter NaF wurde eine gewalzte Magnesiumplatte einer AC-Elektrolyse unterzogen. Diese wurde bei einer Stromdichte von 4 A/dm² für 20 Minuten bei einer Badtemperatur von 60ºC durchgeführt, um eine anodische Oxidschicht darauf auszubilden. Nach dem Trocknen wurde die so hergestellte anodische Oxidschicht in Bezug auf die oben im Zusammenhang mit Beispiel 1 beschriebenen Größen ausgewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 dargestellt. Tabelle 5
- Aus der Tabelle 5 ergibt sich, dass die anodische Oxidschicht des Beispiels 4 einen leicht dickeren oder intensiveren Farbton verglichen mit dem der anodischen Oxidschicht des Beispiels 1 aufwies, jedoch waren die anderen Eigenschaften der anodischen Oxidschicht des Beispiels 4 identisch oder verbessert im Vergleich zu denen des Bei spiels 1. Darüber hinaus zeigte die anodische Oxidschicht eine rotbräunliche Färbung, wenn anstelle der AC-Energieversorgung eine DC-Energieversorgung verwendet wurde.
- Unter Verwendung eines Elektrolytbades mit 4 Mol/Liter KOH, 0,94 Mol/Liter (CH&sub2;CH&sub2;OH)&sub2;O, 0,08 Mol/Liter NasSiO&sub3; und 0,16 Mol/Liter KP wurde eine gewalzte Magnesiumplatte einer AC-Elektrolyse unterzogen. Diese AC-Eiektrolyse wurde bei einer Stromdichte von 4 A/dm² für 20 Minuten bei einer Badtemperatur von 70ºC durchgeführt, um darauf eine anodische Oxidschicht auszubilden. Nach dem Trocknen wurde die so erzeugte anodische Oxidschicht in Bezug auf die im Zusammenhang mit dem Beispiel 1 bereits beschriebenen Größen untersucht. Die Untersuchungsergebnisse sind in Tabelle 6 dargestellt. Tabelle 6
- Wie sich aus Tabelle 6 ergibt, zeigte die anodische Oxidschicht des Beispiels 5 eine leicht verstärkte, dickere oder intensivere Färbung im Vergleich mit derjenigen der anodischen Oxidschicht des Beispiels 1, jedoch waren die anderen Eigenschaften der anodischen Oxidschicht des Beispiels 5 identisch mit denen aus dem Beispiel 1. Darüber hinaus zeigte die anodische Oxidsichicht eine rotbraune Färbung, falls anstelle der AC-Energieversorgung eine DC- Energieversorgung verwendet wurde.
- Unter Verwendung eines Elektrolytbads mit 4 Mol/Liter KOH, 1,08 Mol/Liter (CH&sub2;OH)&sub2;CHOH und 0,05 Mol/Liter Na&sub2;SiF&sub6; wurde eine gewalzte Magnesiumplatte einer AC-Elektrolyse unterzogen. Diese AC-Elektrolyse wurde bei einer Stromdichte von 4 A/dm² für 20 Minuten bei einer Badtemperatur von 70ºC durchgeführt, um darauf eine anodische Oxidschicht auszubilden. Nach dem Trocknen der so ausgebildeten anodischen Oxidschicht wurde diese in Bezug auf die im Zusammenhang mit dem Beispiel 1 diskutierten Größen ausgewertet und analysiert. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 7 dargestellt. Tabelle 7
- Wie sich aus Tabelle 7 ergibt, zeigt die anodische Oxidschicht des Beispiels 6 eine gegenüber der Färbung der anodischen Oxidschicht des Beispiels 1 leicht verstärkte, dickere oder intensivere Färbung, jedoch waren alle weiteren Eigenschaften zu denen des Beispiels 1 identisch. Darüber hinaus zeigte die so hergestellte anodische Oxidschicht eine rotbraune Färbung, falls anstelle der AC- Energieversorgung eine DC-Energieversorgung verwendet wurde.
- Es ergibt sich aus der vorangehenden Beschreibung, dass es gemäß dem Oberflächenbehandlungsverfahren bei einem Sub strat aus einem Magnesium basierten Metallmaterial möglich wird, eine anodische Oxidschicht auszubilden, die einen exzellenten Farbton, exzellente Oberflächenglattheit, eine gute Korrosionswiderstandsfähigkeit, eine Abriebwiderstandsfähigkeit sowie eine gute Beschichtungsanhaftung auf der Oberfläche des Substrats aufweist.
- Da aus dem anodischen Oxidationssystem hervortretende Abfallstoffe keine Schwermetallanteile enthalten, liegt erfindungsgemäß ein höchstens geringes Risiko für Umweltverschmutzungen vor. Zusätzlich kann im Rahmen eines Recyclingprozesses ein Wiedereinschmelzen der oberflächenbehandelten Produkte ohne die Notwendigkeit spezieller Vorbehandlungen durchgeführt werden, wobei auch hier das Risiko für Umweltverschmutzungen weiter verringert ist.
- Im Unterschied zu herkömmlichen Verfahren, bei welchen eine Abschlussbeschichtung auf der Oberfläche eines herkömmlich oberflächenbehandelten Magnesium basierten Metallmaterials vorgesehen wird, kann darüber hinaus erfindungsgemäß ein Beschichtungsvorgang selektiv auf zwei unterschiedliche Arten und Weisen durchgeführt werden. Die eine Vorgehensweise beinhaltet ausschließlich die Anodisierungsbehandlung. Die andere Vorgehensweise beinhaltet eine Anodisierungsbehandlung und nachfolgend eine Endbeschichtung oder Abschlussbeschichtung. Dies macht das Magnesium basierte Metallmaterial anwendbar in einem weiten Bereich von Gehäusen, Aufnahmeeinrichtungen und dergleichen, zum Beispiel im Bereich von Computern, Audiogeräten, Kommunikationsgeräten oder dergleichen.
Claims (5)
1. Verfahren zum Oberflächenbehandeln von Substraten,
welche aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung
gebildet sind, mit den Schritten:
- Eintauchen des Substrats aus Magnesium oder einer
Magnesiumlegierung in eine Elektrolytlösung mit
einer wässrigen Lösung aus
mindestens einer ersten Komponente aus der Gruppe,
welche besteht aus Hydroxyden, Carbonaten und
Bicarbonaten von Alkalimetallen oder Erdalkalimetallen,
mindestens einer zweiten Komponente aus der Gruppe,
welche besteht aus Fluoriden oder Silizium- oder
Silicofluoriden, und
mit mindestens einer dritten Komponente aus der
Gruppe, welche besteht aus Ethylenglykol ((CH&sub2;OH)&sub2;),
Trihydroxypropan ((CH&sub2;OH)&sub2;CHOH), Dihydroxyethylether
((CH&sub2;CH&sub2;OH)&sub2;O) und Natriumhydroxybenzoat
(C&sub6;H&sub4;(OH)COONa), und
- Durchführen einer Elektrolyse, um eine anodische
Oxidschicht auf der Oberfläche des Substrats
auszubilden.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
bei welchem die Konzentration der ersten Komponente
0/2 bis 10 Mol/l beträgt.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
bei welchem die Konzentration der zweiten und der
dritten Komponenten 0,01 bis 5 Mol/l beträgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
bei welchem die Elektrolyse bei einer Temperatur im,
Bereich von 30ºC bis 90ºC durchgeführt wird.
5. Oberflächenbehandeltes Magnesium- oder
Magnesiumlegierungssubstrat,
welches gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1
oberflächenbehandelt ist.
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Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0978576B1 (de) * | 1998-02-23 | 2003-11-26 | Mitsui Mining and Smelting Co., Ltd | Produkt auf magnesiumbasis mit erhöhtem glanz des basismetalls und korrosionsbeständigkeit und verfahren zu dessen herstellung |
| DE19809802A1 (de) * | 1998-03-09 | 1999-09-16 | Binder Hans | Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Aluminium oder dergleichen |
| JPH11264078A (ja) * | 1998-03-18 | 1999-09-28 | Hitachi Ltd | Ｍｇ合金部材及びその用途とその処理液及びその製造法 |
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| US7820300B2 (en) | 2001-10-02 | 2010-10-26 | Henkel Ag & Co. Kgaa | Article of manufacture and process for anodically coating an aluminum substrate with ceramic oxides prior to organic or inorganic coating |
| US7569132B2 (en) | 2001-10-02 | 2009-08-04 | Henkel Kgaa | Process for anodically coating an aluminum substrate with ceramic oxides prior to polytetrafluoroethylene or silicone coating |
| US7452454B2 (en) | 2001-10-02 | 2008-11-18 | Henkel Kgaa | Anodized coating over aluminum and aluminum alloy coated substrates |
| US7578921B2 (en) | 2001-10-02 | 2009-08-25 | Henkel Kgaa | Process for anodically coating aluminum and/or titanium with ceramic oxides |
| JP4025967B2 (ja) * | 2001-11-30 | 2007-12-26 | 株式会社カサタニ | マグネシウム合金の陽極酸化処理用組成物および処理方法 |
| JP4808374B2 (ja) * | 2003-11-13 | 2011-11-02 | 富士通株式会社 | 金属成形品の表面処理方法 |
| JP4521659B2 (ja) * | 2003-11-19 | 2010-08-11 | 電化皮膜工業株式会社 | マグネシウムまたはマグネシウム合金材料の製造方法 |
| JP4932176B2 (ja) * | 2005-04-19 | 2012-05-16 | 株式会社マグネス | マグネシウムまたはマグネシウム基合金の加工方法 |
| JP4825002B2 (ja) * | 2005-12-27 | 2011-11-30 | 本田技研工業株式会社 | マグネシウム金属材料の製造方法 |
| US20090131540A1 (en) * | 2006-03-20 | 2009-05-21 | National Institute For Materials Science | Biodegradable Magnesium Based Metallic Material for Medical Use |
| US20080184755A1 (en) * | 2007-02-01 | 2008-08-07 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Lubrication of magnesium workpieces for hot forming |
| JP4666659B2 (ja) * | 2007-05-29 | 2011-04-06 | 日立金属株式会社 | マグネシウム合金製鍛造薄肉筐体およびその製造方法 |
| US9701177B2 (en) | 2009-04-02 | 2017-07-11 | Henkel Ag & Co. Kgaa | Ceramic coated automotive heat exchanger components |
| US8808522B2 (en) | 2011-09-07 | 2014-08-19 | National Chung Hsing University | Method for forming oxide film by plasma electrolytic oxidation |
| US9512536B2 (en) | 2013-09-27 | 2016-12-06 | Apple Inc. | Methods for forming white anodized films by metal complex infusion |
| US10760175B2 (en) * | 2015-10-30 | 2020-09-01 | Apple Inc. | White anodic films with multiple layers |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2497036A (en) * | 1944-07-12 | 1950-02-07 | Cons Vultee Aircraft Corp | Coating magnesium and magnesium base alloys |
| US3620939A (en) * | 1969-03-17 | 1971-11-16 | Us Army | Coating for magnesium and its alloys and method of applying |
| US3996115A (en) * | 1975-08-25 | 1976-12-07 | Joseph W. Aidlin | Process for forming an anodic oxide coating on metals |
| JPS63100195A (ja) * | 1986-05-30 | 1988-05-02 | Ube Ind Ltd | マグネシウムまたはその合金の陽極酸化処理液 |
| US4744872A (en) * | 1986-05-30 | 1988-05-17 | Ube Industries, Ltd. | Anodizing solution for anodic oxidation of magnesium or its alloys |
| DE3808610A1 (de) * | 1988-03-15 | 1989-09-28 | Electro Chem Eng Gmbh | Verfahren zur oberflaechenveredelung von magnesium und magnesiumlegierungen |
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