DE963658C - Process for the production of protective layers on aluminum or aluminum alloys using alkaline chromate baths - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)(WiGBl. P. 175)

AUSGEGEBEN AM 9. MAI 1957ISSUED MAY 9, 1957

(Ges. v. 15. 7.1951)(Ges. Of 15.7.1951)

Es ist bekannt, Aluminium und Äluminiumlegierungen mit einer chromhaltigen Schutzschicht zu überziehen. Es geschieht dies in der Weise, daß man die betreffenden Aluminiumgegenstände mit einer Lösung von Soda bzw- mitunter auch von Ätznatron und Natriumchromat behandelt Die dabei angewendeten Bäder sind aber solche von verhältnismäßig schwacher Konzentration; denn der Gehalt der Lösung- an festen Bestandteilen liegt nur ewas über 5°/o-It is known to use aluminum and aluminum alloys to be covered with a protective layer containing chromium. It does this in such a way that the aluminum objects in question with a solution of soda or sometimes also of Caustic soda and sodium chromate treated. However, the baths used are proportionate weak concentration; because the solids content of the solution is only a little over 5 ° / o-

Dieses bekannte Behandlungsverfahren läßt auf dem Aluminium bzw. den Aluminiumlegierungen Schutzschichten aufziehen, die keineswegs restlos befriedigen. Insbesondere bei Verwendung eines kalten Ätznatron-Natriumchromatbades entsteht eine Schicht, die sich nach Abspritzen und Übeiwischen wieder entfernen läßt. Bei Behandlung mit einem Sodachromatgemisch bei Siedetemperatur bilden si* haftfestere Schichten. Daß sie aber noch gewisse Mängel aufweisen, zeigt schon die Tatsache, daß sich Aluminiumkupferlegieirungen auf diese bekannte Weise nicht mit chromhaltigen Schutzschichten überziehen lassen. Es bestehen Nachteile noch insoweit, als die nach dem bekannten Verfahren auf Aluminium oder seinen Legierungen aufziehenden Schutzschichten keine hohe Säurefestigkeit besitzen.This known treatment process can be applied to the aluminum or aluminum alloys Put on protective layers that are by no means completely satisfactory. Especially when using a Cold caustic soda-sodium chromate bath creates a layer that is wiped off and wiped off can be removed again. When treated with a soda chromate mixture at the boiling point they form more adhesive layers. That they still have certain defects is shown by the fact that aluminum copper alloys do not interact with chromium-containing alloys in this known way Allow protective layers to be applied. There are still disadvantages insofar as those according to the known Processes on aluminum or its alloys do not produce high protective layers Have acid resistance.

Auch ein Zusatz von Wasserglas zu den. bekannten Bädern stellt diese Mangel nicht ab. Im Gegenteil, das Wasserglas lagert sich mit denAlso an addition of water glass to the. known baths does not remedy this deficiency. in the On the contrary, the water glass is stored with the

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Schutzschichten ab, so daß die Schichten noch viel leichter von Säuren angegriffen, werden, e;ne geringere Leitfähigkeit aufweisen und Lacke nur ungenügend haften lassen.Protective layers are removed so that the layers are attacked much more easily by acids, e; ne less Have conductivity and do not allow paint to adhere adequately.

Ein weiterer Mangel dieses vorbekannten Verfahrens liegt auch darin begründet, daß die Behandlungs'bäder meist mit Fremdkörpern aus- den Ausgangsmaterialien verunreinigt sind. Diese un-. löslichen Partikelchen der Behandlungsbäder ziehen ίο mit in die Schichten und sind teils mit die Ursache ihres lockeren Aufbaues.Another shortcoming of this previously known method is also due to the fact that the treatment baths are mostly contaminated with foreign bodies from the raw materials. This un-. Soluble particles from the treatment baths pull ίο into the layers and are partly the cause their loose structure.

Schließlich muß nach dem vorbekannten Verfahren die Behandlung des Bades, annähernd, bei Siedetemperatur stattfinden. Dadurch entsteht starke schädliche Wasserstoffentwicklung. Außerdem wird die FlUSSIg¹ICeIt im "Laufe der.JBe.handlung immer mehr ausgelaugt. .Durch» Zugabe,-neuer Flüssigkeit oder entsprechender Chemikalien kann aber die gewünschte Verstärkung nicht wieder hergestellt werden. Daher müssen die Behandlungsbäder, wenn sie ausgelaugt sind — ein P,unkt,_ der übrigens schwer zu beurteilen ist — weggeschüttet und -durch neue ersetzt werden. Dies bedeutet eine Unterbrechung des Arbeitsganges und Material- und Zeitverlust.Finally, according to the previously known method, the treatment of the bath must take place approximately at the boiling point. This creates a strong, harmful generation of hydrogen. . In addition, the LIQUID is increasingly drained ¹ ICeIt in "Over der.JBe.handlung .By" adding, -new liquid or appropriate chemicals but the desired gain can not be restored Therefore, treatment baths must, if they are worn out -. A Point, which, by the way, is difficult to assess - thrown away and replaced with new ones, which means an interruption of the work process and a loss of material and time.

Es wurde erkannt, daß der verhältnismäßig lockere Aufbau der bekannten Schutzschichten darauf zurückzuführen ist, daß diese auf den stets vorhandenen Oxydschichten der betreffenden AIuminiumgegenstände aufgebaut sind und daher selbst oxydischen Charakter besitzen.It was recognized that the relatively loose structure of the known protective layers is due to the fact that this is on the always existing oxide layers of the aluminum objects in question are built up and therefore have an oxidic character themselves.

Diese Übelstände- werden durch die Erfindung beseitigt. Gemäß der Erfindung besitzt das alkalische Chromatbad zur Herstellung von Schutzschichten einen Gehalt von etwa 20% Älkalihydroxyd in konzentrierter Form und etwa 8 bis 11 °/o Chromsäure-Anhydrid oder Chromsäure-Bisulfat-Gemisch. Es werden demnach stark mit Na oder K-Ionen und mit Chromionen angereicherte Bäder verwendet. Ein solches Bad bringt den Vorteil, daß man ohne Wärmezufuhr bei einer Temperatur von 18 bis 20° arbeiten kann.These inconveniences are eliminated by the invention. According to the invention, the alkaline chromate bath has for the production of protective layers a content of about 20% alkali metal hydroxide in concentrated form and about 8 to 11% chromic acid anhydride or chromic acid bisulphate mixture. It becomes strong with Na or K ions and baths enriched with chromium ions are used. Such a bath has the advantage that you can work without heat at a temperature of 18 to 20 °.

Die starke Konzentration derartiger Bäder beseitigt die auf dem Aluminium bzw. den AIuminiumlegierungen immer vorhandene Oxydschicht, so daß reines Aluminium bzw. eine reine Aluminiumlegierung zur Oberfläche wird, in und auf die sich dann das Chrom mühelos einbaut. Dadurch entstehen besonders haftfeste" Schichten, eben weil sie auf dem eigentlichen Grundmetall und nicht auf der Oxydschicht aufziehen. Dementsprechend besitzen diese auch einen metallischen Charakter.The high concentration of such baths eliminates those on the aluminum or aluminum alloys always present oxide layer, so that pure aluminum or a pure aluminum alloy becomes a surface in and on which the chrome can then be effortlessly built. Through this particularly adhesive "layers are created, precisely because they are based on the actual base metal and not on pull up the oxide layer. Accordingly, these also have a metallic character.

Gemäß¹ der Erfindung wird weiter vorgeschlagen, den Behändlungsbädern geringe Mengen Metallsalze, inabesond^re deren Losungen beispielsweise Zinn- oder Zinksalze beizugeben, die die elektrische Leitfähigkeit der Schutzschicht günstig beeinflussen. According to ^{1 of} the invention, it is further proposed to add small amounts of metal salts, in particular their solutions, for example tin or zinc salts, which have a favorable effect on the electrical conductivity of the protective layer, to the treatment baths.

Die durch die Badbehandlung gemäß der Erfindung entstehenden Schutzschichten haben eine große Dichtigkeit, die sich auch bei Erwärmung nicht aufschließt. Bei den in den bekannten Bädern behandelten Gegenständen 'bewirkt eine anschließende Erhitzung einen Aufschluß der Schutzschicht, die z. B. dazu verwandt wird, ,die Haftung einer auf zubringenden Farbschicht -zu vergrößern. Der Nachteil dieser Erhitzung liegt aber darin, daß die aufgelockerten Schichten leicht von Säuren angegriffen werden können.The protective layers produced by the bath treatment according to the invention have a high degree of impermeability which does not open up even when heated. In the case of the objects treated in the known baths, subsequent heating causes a breakdown of the protective layer, which z. B. is used to increase the adhesion of a layer of paint to be applied. The disadvantage of this heating, however, is that the loosened layers can easily be attacked by acids.

;;-: Eine Erwärmung nach einer Badbehandlung gemaß der Erfindung bewirkt dagegen ein noch dichtere;?.-Zusammenschließen der Poren der Oberflächen. ;; -: A heating according to a bath treatment the invention, however, causes an even tighter;? - merging the pores of the surfaces.

■■ Die der- Badbehandlung anschließende Erwärmung wirkt sich wie beschrieben günstig auf die Schutzschichten aus, ist aber nicht unbedingt erforderlich. ■■ The subsequent heating of the bath treatment has a beneficial effect on the protective layers, as described, but is not absolutely necessary.

Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen, die in der ,ejfin^ungsgemäßen Weise mit chromhaltigen Schutzschichten ^versehen sind, zeigen auch kaum eine Minderung ihrer Leitfähigkeit, welche bei unbehandeltem Aluminium durch Korrosionen eintritt. Aluminum or aluminum alloys, which are in the, ejfin ^ ungsgemäße manner with chromium-containing Protective layers ^ are provided, also show hardly any reduction in their conductivity, which is the case with untreated Aluminum enters through corrosion.

Daß das Behandlungsbad gemäß der Erfindung den vorbekannten Behandlungsverfahren überlegen ist, ergibt sich unter anderem daraus, daß mit seiner Hilfe auch Aluminium-Kupfer-Legierungen einwandfrei mit einer haftfesten Schutzschicht versehen werden können.That the treatment bath according to the invention is superior to the previously known treatment methods is, results, among other things, from the fact that with its help aluminum-copper alloys properly provided with an adhesive protective layer can be.

Schließlich ist ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Badkonzentration darin zu sehen, daß während der Behandlung eine Erhitzung der Flüssigkeit 'auf Siedetemperatur überhaupt nicht notwendig ist. Dadurch entfallen die lästigen Dämpfe, die Kosten der Beheizung und die dazu nötigen Anlagen. Trotzdem sind aber die Behandlungszeiten derartig kurz, daß sogar am laufenden Band gearbeitet werden kann. Dabei besteht der große Vorzug, daß die erfindungsgemäßen Behandlungsbäder infolge ihrer Konzentration sich nicht im Laufe der Zeit auslaugen, sondern fortlaufend weiterverwendet werden können. Es braucht im Bedarfsfälle nur weitere Badflüssigkeit zugegeben zu werden, wenn sich der Badspiegel gesenkt hat. Ist Wasser verdunstet, so braucht nur einfach die entsprechende Menge zugegeben zu werden, die zur Einstellung der normalen Dichte notwendig ist.Finally, a particular advantage of the bath concentration according to the invention is to be seen in that during the treatment there is no heating of the liquid to the boiling point at all necessary is. This eliminates the annoying vapors, the costs of heating and the related necessary facilities. Nevertheless, the treatment times are so short that even on the go Volume can be worked. There is the great advantage that the treatment baths according to the invention as a result of their concentration, they do not leach out over time, but rather continuously can be reused. If necessary, only additional bath liquid needs to be added when the bathroom level has sunk. If the water has evaporated, all you need is the appropriate one Amount to be added that is necessary to adjust the normal density.

Auch kann man' durch Abwandlung der Erfindung, nämlich Änderung der angewandten Mengenverhältnisse in den festgelegten Grenzen, die Struktur der Schichten weitgehend verändern, wozu schon eine Erhöhung oder Erniedrigung der Badkonzentration genügt. Auf diese Weise können glattere oder rauhere,, gelbliche, rötliche, grünliche oder irisierende Schichten erzeugt werden.One can also 'by modifying the invention, namely change of the applied proportions within the specified limits, change the structure of the layers to a large extent, including an increase or decrease in Bath concentration is sufficient. In this way, smoother or rougher, yellowish, reddish, greenish or iridescent layers are produced.

Die Erzeugung einer erfiiidungsgemäßen Schutzschicht erfolgt in der Weise, daß die damit zu behandelnden.Gegenstände, "kürze Zeit in das Behandiungsbad eingetaucht werden.- Bereits nach wenigen Minuten bildet sich bei Raumtemperatur eine iao dichte, gut haftbare Schutzschicht. Die Temperatur der Lösung kann praktisch zwischen + io° und + 30⁰ liegen, wobei bei höherer Temperatur die Dauer der Eintauchung kurzer wird. Vorzugsweise kann mit einer Lösungstemperatur von 20 bis 25 ° gearbeitet werden, weil hierbei bei einer Behänd-A protective layer according to the invention is produced in such a way that the objects to be treated with it are immersed in the treatment bath for a short time. After just a few minutes, an iao dense, well-adhering protective layer forms at room temperature. The temperature of the solution can be practical be between + io + 30 ° and ^0, where at higher temperatures the duration of the immersion is short. It can preferably be carried out with a solution temperature of 20 ° to 25 ° because in this case at a Behänd-

lungsdauer von etwa 3 bis S Minuten die Bildung der Schutzschicht hinsichtlich ihrer Dichte und Stärke gut beobachtet werden kann.The formation takes about 3 to 5 minutes the density and thickness of the protective layer can be clearly observed.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS: 1. Alkalisches Chromatbad zur Herstellung von Schutzschichten auf Aluminium oder AIuminiumlegierungen, gekennzeichnet durch einen Gelhalt an etwa 20% Alkalihydroxyd in konzentrierter Form und etwa 8 bis 11 % Chromsäure-Anhydrid oder Chromsäure-Bisulfat-Gemisch. 1. Alkaline chromate bath for the production of protective layers on aluminum or aluminum alloys, characterized by a gel content of about 20% alkali hydroxide in concentrated form and about 8 to 11% chromic acid anhydride or chromic acid bisulphate mixture. 2. Alkalisches Ghromatbad nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen geringen Gehalt von Metallsalzen, beispielsweise Zinn- oder Zinksalzen. 2. Alkaline Ghromat bath according to claim 1, characterized by a low content of Metal salts, for example tin or zinc salts. 3. Verfahren zur Nachbehandlung der in alkalischen Chromatbädern behandelten Werkstücke aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einer Schutzschicht überzogenen Werkstücke nach der Badbehandlung erhitzt werden.3. Process for post-treatment of workpieces treated in alkaline chromate baths made of aluminum or aluminum alloys according to claim 1 or 2, characterized in that that the workpieces coated with a protective layer are heated after the bath treatment. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 663 979;
»Aluminium«, 1934, S. 90, 91;
»Korrosion und Metallschutz«, 1936, S. 297 bis 299.Considered publications:
German Patent No. 663,979;
"Aluminum", 1934, pp. 90, 91;
"Corrosion and Metal Protection", 1936, pp. 297 to 299. © 709 512/378 5.57© 709 512/378 5.57