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Verfahren zur anodischen Erzeugung einer korrosionshindernden und elektrisch leitfähigen Schicht auf Körpern aus Aluminium oder Aluminium-Legierungen
Zur Erzeugung von korrosionsbehindernden Schutzschichten auf Körpern aus Aluminium oder Aluminium-Legierungen ist ausser dem meistbekannten Elektro-Oxydationsverfahren ein Verfahren zur Erzeugung von opaken, dichten und besonders abriebfesten Schutzschichten bekannt. Dabei werden die Körper in oxalsauren Bädern mit Beimengungen von Titan- Zirkonium- oder Thorium-Salzen behandelt.
Die beigemengten Salze, z. B. Kalium- Titan- Oxalat TiO (KC2O 4) 2 hydrolysieren in der gebildeten Aluminium-Oxydschicht, d. h. es lagern sich die Hydroxyde der Metallphasen in der Oxydschicht ein. Zur Verbesserung der Härte und der Abriebfestigkeit und zur Verminderung der Porosität der erzielten Schutzschicht ist neuerdings vorgeschlagen worden, den Bädern ausserdem Kobalt- und bzw. oder Nickelacetat oder andere Salze dieser Metalle zuzusetzen. Dieses verbesserte sogenannte Ematalverfahren hat sich in der Technik gut bewährt.
Nun gibt es aber Verwendungen von Körpern aus Aluminium und seinen Legierungen, bei denen zwar korrosionsbehindernde Schutzschichten erwünscht sind, wobei aber diese Schutzschichten elektrisch leitend sein sollten. Als Beispiele für solche Fälle seien Gehäuse für elektrische bzw. elektronische Schaltungen und vor allem Drehkondensatoren genannt, bei denen das Vorhandensein eines Dielektrikums mit temperaturabhängigen Eigenschaften zwischen den aktiven Belegungen unerwünscht ist. Es sind zwar unter den geschützten Namen Alodine und Bonder Verfahren zur Erzeugung von elektrisch leitfähigen Schutzschichten auf Al-Körpern durch blosses Eintauchen dieser Körper in Lösungen von Chemikalien bekannt.
Die mit diesen Verfahren erzielbaren Schutzschichten erfüllen zwar ihre Aufgabe, die behandelten Körper gegen atmosphärische Einflüsse und gegen die Wirkung von gewissen korrodierend wirkenden Flüssigkeiten zu schützen ; sie haben aber eine sehr geringe Haftfähigkeit an der Unterlage und sind demgemäss gegen mechanischen Abrieb überhaupt nicht widerstandsfähig. Es hat sich nun gezeigt, dass es durch gewisse Abwandlungen des vorstehend er läuterten Ematal-Verfahrens möglich ist, die erziel- te opake und dichte Schutzschicht so dünn zu halten und darin ausreichend viele Metallionen einzulagern, dass eine allen Anforderungen genügende elektrische Leitfähigkeit der Schicht gesichert wird, ohne dass dabei die Haftfähigkeit bzw.
Abriebfestigkeit der erzeugten Schicht gegenüber dem erwähnten Ematal-Verfahren wesentlich schlechter wird und bzw. oder dass die Schutzwirkung gegen chemische Korrosionswirkungen ungenügend wird. Selbstverständlich sind hinsichtlich dieser letztgenannten Eigenschaften gegenüber dem Ematal-Verfahren gewisse Einbussen in Kauf zu nehmen, wenn man dafür die elektrische Leitfähigkeit der Schutzschichten erzielen will.
Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur anodischen Erzeugung einer korrosionsbehindernden und elektrisch leitfähigen Schicht auf Körpern aus Aluminium oder Aluminium-Legierungen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Bad folgender Zusammensetzung verwendet wird : pro 1000 g reinem Wasser :
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30 bis 60g Kalium-Titan IV-Oxalat, 4 bis 5 g Kobaltacetat Co (CHsCOO) z. 4HzO, 3 bis 4 g Chromsäureanhydrid Croc, 1 bis 1, 8 g Nickelacetat Ni (CHgCOO) . 4H2O oder 1 bis l, 5 g Nickelsulfat NiS04'7 HzO, Zusatz zum Lösen des K-Ti-Oxalates :
pro kg Kalium-Titan IV-Oxalat 10 bis 20 cm konz. HSO4 pH-Wert 0, 5 bis 1, wobei die Betriebsspannung 130 bis 140 V, die Behandlungszeit4bis 15 min (nach erfolgter Einarbeitung durch Behandlung einer Probecharge) betragen und das Bad durch Zugabe von 0, 5 bis 1 g Borsäure Ha BOg pro Liter Elektrolyt gepuffert wird.
Durch die erfindungsgemässe Verwendung eines Chromsäurebades an Stelle von sonst für die Erzeugung von elektrisch nicht leitenden, opaken, dichten und besonders abriebfesten Schutzschichten vorgesehenen oxalsauren Bädern wird die anodische Oxydation der Aluminiumkörper-Oberfläche weitgehend in der Weise behindert, dass nur ein zwar engmaschiges Gitter aber keine dicht geschlossene Schicht von AI-Oxyd-Molekülen gebildet wird, dass aber in diesem Gitter relativ sehr viel Titan-, Zirkon- oder Thorium-Atome eingelagert werden, die dem Oxyd-Gitter eine gute elektrische Leitfähigkeit erteilen und dass dank der innigen Verbindung des anodisch erzeugten AI-Oxyd-Gitters mit der Oberfläche des Al-Körpers die ganze elektrisch leitende Schutzschicht eine ausgezeichnet gute Haftfähigkeit, bzw. Abriebfestigkeit erhält.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Verfahrens zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Korrosionsschutzschicht auf Körpern aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen wird nachstehend beschrieben :
Die benötigte Menge von entionisiertem (reinem) Wasser wird auf eine Temperatur von 30 bis 400 C erwärmt und es werden darin pro 1000 g Wasser folgende Zusätze gelöst : 30 bis 60 g Kaliumtitan-IV-ox-
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zung des Elektrolyten durch ein mechanisches Rührwerk, besser durch dauernde Einleitung von Luft, wird das Bad durch Behandlung einer Probecharge eingearbeitet bzw. aktiviert. Dabei werden die Körper der Probecharge in bekannter Weise an Klemmhaltern angesteckt und daran nach vorgängiger Entfettung als Anoden im Bad an die Stromquellen angeschlossen.
Die Betriebsspannung soll rasch auf den Wert von 130 bis 140 V gesteigert werden. Während einer Behandlungszeit von 4 bis 15 min entstehen dabei auf den vorher blanken Körperoberflächen opake, d. h. matte Schichten von 2 bis 6 u Dicke und grauer Farbe. Die Schicht bildet dabei ein Al 20 3 Gitter mit darin eingelagerten Titan-Chrom-Kobalt- und Nickelatomen, welche die Schicht verdichten und ihr eine gute elektrische Leitfähigkeit erteilen, ohne die den anodisch erzeugten Oxydschichten eigene Haftfähigkeit zu beeinträchtigen.
Infolge der grossen Reaktionsfähigkeit des beschriebenen Bades kann es bei der beschriebenen Einarbeitung des Bades mit einer Probecharge örtlich zu übermässigen Stromdichten kommen, wodurch an solcher Stelle Verfärbun-
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pausen häufig, eventuell dauernd innerlich bewegt bzw. umgewälzt wird, um seine Homogenität aufrecht zu erhalten.