NO751794L - - Google Patents

Description

Forbedringer i eller vedrorende elektroplettering av aluminiumråmateriale.

Foreliggende oppfinnelse vedrorer elektroplettering av et langstrakt aluminiumråmateriale, slik som strimler, staber eller tråd.

En hensikt med elektroplettering av aluminiumråmateriale er å redusere den elektriske kontaktmotstand. Elektroplettering med tinn f.eks. hindrer dannelse av en overflatefilm av aluminiumoksyd med hoy motstand.

En kjent teknikk for plettering av aluminiumråmateriale med

tinn innbefatter de påfolgende trinnene avsetting, etsing, fjerning av sot, neddyppet fortinning, bronsestrok, syre-behandling og til slutt tinnplettering. Bronsestroket og den avsluttende tinnplettering er de eneste elektrolyttiske trinnene. Lignende behandlinger brukes for plettering av aluminiumråmateriale med andre metaller.

Vi har nå funnet at en forenklet prosess for metallplettering

av aluminium er tilfredsstillende, og denne prosessen innbefatter en élektrolyttisk rensebehandling av aluminiumråmateriale i syre eller alkali under anodiske betingelser fulgt av metallplettering med, om nodvendig, kondisjoneringstrinn imellom.

Den elektrolyttiske behandlingen som fortrinnsvis utfores i varm syre kan, f.eks. erstatte den ikke-elektrolyttiske avftettingen og etsetrinnene i tinnpletteringsprosessen som ovenfor beskrevet og kan erstatte lignende trinn i andre metallpletteringsprosesser.

Det er velkjent å utfore élektrolyttisk rensing av aluminium

III under katodiske betingelser i kontinuerlig anodiserende behandling ay aluminium, men i den foreliggende behandling anvendes anodiskej betingelser.

I det elektrolyttiske rensebehandlingstrinn foretrekkes en 'ioy konsentrasjon av sterk mineralsyre, som 2o - 5o% f.eks., 37% H3P04i blanding med lo - 25% f.eks., 18% H2S04eller andre blandinger av mineralsyrer som har likeverdig opplosningsevne for aluminiumoksyd, f.eks., 75% H^PO^og 5% HNO^eller H^ SO^

(8o volum-%) og CrO^ ( 25 g/l). Andre syrer og til og med alkaliske opplosninger kan også anvendes forutsatt at de besitter tilstrekkelig opplosningsevne for anodisk aluminiumoksyd (lignende opplosningsevne som den ovenfor nevnte blanding av fosforsyre og svovelsyreopplosning) da ideelt sett anodisk oksyd skulle fjernes fra aluminiumet såsnart det dannes i lopet av denne behandlingen. Generelt vil badsammensetninger som er egnet for elektropolering

av aluminium være tilfredsstillende. Med den forste spesielle sammensetning som ovenfor angitt er en badtemperatur på 8o-95°C tilfredsstillende og tilstrekkelig rensing av aluminiumråmaterialet fremkommer ved en stromtetthet på loo A/dm 2innen omtrent 5 eller 6 sekunder. Hoyere badtemperaturer kan også anvendes, f.eks. opptil opplosningens kokepunkt, liksom også

lavere temperaturer, sålenge hastigheten av reopplosningen av den anodiske oksydfilmen ikke blir uonsket lav. En ikke-elektrolyttisk behandling i det samme eller et lignende bad for og/eller etter den elektrolyttiske behandlingen kan være en videre fordel. Disse ikke-elektrolyttiske behandlinger kan være av en varighet

av 2 sek. hver, skjont en etterbehandling på 1 sek. og ingen forbehandling kan være tiitrekkelig.

Vi har funnet at denne fremgangsmåten kan passende utfores under kontinuerlig fremstilling, hvor væsken i badene selv anvendes som elektriske kontakter.

Således kan anoder i metallpletteringsbadet og katoder i det

varme syre- eller alkalielektrolyttiske rensebehandlingstrinnet forbindes med de motsatte poler av en D.C-kilde. Dermed bortfaller nodvendigheten av å anvende glidende eller rullende kontakter mellom råmaterialet og en elektrisk kilde. Slike kontakter har lenge vært en kilde til vanskeligheter i kontinuerlige pletteringsoperasjoner og kan fore til alvorlige vedlikeholds-problemer ifolge dannelsen av av korrosjonsprodiikter og oksyder på kontaktene,som resulterer i gnistdannelse og korrosjon på både kontakt og råmaterialet.

Ifolge foreliggende oppfinnelse er det oppnådd en fremgangsmåte jfor fremstilling av metallplettert, langstrakt aluminiumråmateriale som innbefatter at aluminiumråmaterialet kontinuerlig fores gjennom et bad som inneholder en elektrolyt med en sterk opplosningsévne for aluminiumoksyd og deretter gjennom et bad som inneholder en metallpletteringselektrolyt , hvor forstnevnte bad har en nedsenket katodeelektrode og det andre bad inneholder en nedsenket anodeelektrode for å gjore råmaterialet anodisk i det forste badet.

Fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen så land: beskrevet er anvendbar for plettering av aluminiumråmateriale med et utvalg av metaller, omfattende tinn, og den foreliggende oppfinnelse fremskaffer spesielt en metode til metallplettering av aluminiumråmateriale som omfatter trinnene élektrolyttisk rensing av råmaterialet under anodiske betingelser i varm syre, neddykket fortinning eller forsinkning av råmaterialet, et élektrolyttisk bronsestrok

( f.eks. élektrolyttisk anvringelse av et meget tynt sjikt av kopper-tinn-legering) og élektrolyttisk metallplettering. Disse trinn er spesielt egnet når tinn er pletteringsmetallet,

men kan også anvendes når. fe.ks. aluminium skal pletteres med messing, sink, bly, nikkel eller kopper. Fortrinnsvis anvendes det ovenfor beskrevne væskekontaktprinsippet i rensingen', bronsestroket og metallpletteringstrinnene hvor elektrodene i bronsestroket og metallpletteringsbadene kan forbindes med den positive enden av en stromkilde og en elektrode i det varme syrebadet til den negative enden av kilden.

Enten et ikke-elektrolyttisk neddykket fortinnings- eller et forsinkningstrinn kan anvendes forut for bronsestroket med godt resultat. Disse trinnene er nodvendige for å berede aluminiumsoverflaten for mottagelse av metallpletteringen fra disse pletteringsbadene som den ikke i seg selv er forenlig med.

En foretrukket sur renseopplosning er forut beskrevet. Hvis forsinkning utfores som det andre trinnet, kan det anvendes en vandig badsammensetning som folger:

4o g/l ZnS04.7H20

lo6 g/l NaOH !

4o g/l KHC4H406

hvortil kan tilsettes lo g/l KCN.

En oppholdstid på 2 sek. i badet ved 4o°C er funnet å være tilfredsstillende.

Hvis, på den annen side,fortinnings velges som det annet trinn, kan en vandig badsammensetning som folger anvendes:

5o g/l K2Sn03.3H2<D

1,5 g/l H3B03

En oppholdstid på 2 sek. er egnet for badet ved 45°C.

For det tredje trinnet, bronsestroket, foretrekkes en vandig badopplosning. som folger: 14o g/l K2Sn03.3H20

36,5 g/l CuCN

75,5 g/l KCN

7,5 g/l KOH

En temperatur på 4o°C, en oppholdstid på 2 - 3 sek. og en strora-tetthet på o 2o - 35 A/dm 2frembringer tilfredsstillende betingelser for aluminiumråmaterialet.

En alternativ badopplosning for bronsestroket er tilgjengelig fra M & T Chemicals Inc. og omfatter "Alstan 71" ( et pulver hvor 18o g/l kan anvendes).pluss "Alstan 72" (et konsentrat hvor 5o ml/l kan anvendes. Dette kan anvendes tilfredsstillende ved 4o°C med en oppholdstid på 2 sek. og en stromtetthet på

3o A/dm .

Metallpletteringsbadet, hvor metallet er tinn, kan være som folger:

3oo g/l Sn(BF4)2

2oo g/lHBF_4

25 g/l H3B03

3o g/l gelatin

1 g/l p-naftol

Alternativt kan H3B03og gelatin utelukkes og HBF4-innholdet reduseres til 5o g/l. I begge tilfeller anvender man med fordel en temperatur på 35°C, oppholdstid på 5 sek. og stromtetthet på loo - 12o A/dm 2 når et tinnsjikt på 5 (im pletteres.

De ovenfor spesielt beskrevne betingelser er egnet for tinnplettering av aluminiumtråd på 3,2 mm diameter opptil en tykkelse på 5 [ im. En gjennomlopshastighet på 36 m/min. kan oppnås ved disse betingelser under anvendelse av badlengder på 3,6, o,9, o,9 og 3 m. hhv.

Det fremgår a-c denne foretrukne fremgangsmåte for oppfinnelsen muliggjor utelatelse av syrekondisjoneringstrinn sammenlignet med tidligere kjent, behandlingmetode som foran anfort. Slik har trinnene som er nodvendige for kondisjonering av den bare aluminiumsoverflaten forut for metallpletteringen, spesielt tinnplettering, blitt redusert med den fordel at der hvor væskekontaktsystem anvendes, vil det kreves en minimal lengde aluminium for å fore strommen. Dette reduserer vanskelighetene ved oppvarming og mulig brudd av tråden.

Man har også oppdaget at når hoye strømtettheter av storrelses-orden lo -8o A/dm 2anvendes i plettéringsbadet, kan oppfinnelsen utfores med en mye storre effektivitet hvis råvaren eller den elektrolyttiske opplosnlngen omrorer i metallpletteringsbadet spesielt hvor tinnplettering er aktuell. Dette kan hensiktsmessig oppnås ved omrorlng av råmaterialet, f.eks. ved å fore råmaterialet gjennom en ring sentralt plassert i badet og oscillere ringen. Ringen kan med fordel være av polytetraflouretylen og plassert

på en arm eksentrisk forbindet med drivaksen av en elektrisk motor. Forbedringen oppnådd.ved omroring avtar progressivt når lavere strømtettheter benyttes. Omroringen kan fordelaktig utfores ved å oscillere ringen ved 2 - 2o cykler pr. sek., mer fordelaktig 5-15 cykler pr. sek. Amplityden av oscillasjonen kan passende

1 I være i området 1,5 - 75 mm, men mest vanlig i området 5 -.^5 mm. jvirkningen av oscillas jonen av råmaterialene eller omrdrinqen av elektrolyten antas å resultere i at metaHoverflaten bringes i kontakt med fersk elektrolyt, ved således kontinuerlig å

fornye metallionene i elektrolyten i umiddelbar nærhet av metall-overflaten.

Oppfinnelsen vil klarere fremgå av folgende beskrivelse, som

bare er gitt i form av eksempel med referanser til vedlagte tegninger, hvor: Fig. 1 og 2 skjematisk viser apparatur for utforelse av foreliggende oppfinnelse, og

flg. 3 viser en form for apparatur for oscillering av aluminiumråmateriale i metallpletteringsbadet.

Fig. 1 viser væskekontakt-prinsippet som enkelt kan anvendes ifolge foreliggende oppfinnelse. Det er tre bad, som hvert inneholder <en hensiktsmessig opplosning, og alumlniumråvaren S

beveger seg gjennom dem i pilens retning. I det forste (venstre) badet lo foregår élektrolyttisk rensing av råmaterialet i varm syre eller alkali, i det andre badet il behandles råvaren ikke-elektrolyttisk med et kondisjonerlngsmiddel mens metallpletteringen utfores i det tredje badet 12. Kondisjoneringsbadet 11 kan utelukkes ved plettering av .visse metaller fra bad som er forenlige med bart aluminium, f.eks. direkte plettering. Sink kan pletteres på aluminium på denne måt«n.

I det forste og tredje badet er de respektive elektrodene

13 og 14 respektivt forbundet til den negative og positive enden av en stromkilde. Under anvendelse passerer strom fra elektroden 14, anoden gjennom losningen til aluminiumråmaterialet i badet 12 som derfor er katoden. Strommen passerer så gjennom råmaterialet til bad lo, forlater råmaterialene og går til elektroden 13 og deretter til kilden. I bad lo er råmaterialet anodisk og elektroden katodis. Elektroden 13 kan være av bly, grafitt eller rustfritt stål.

I s Bad lo kan inneholde varm syre som er blitt beskrevet og pletterings-cj>pplosningen er i bad 12. Kondisjoneringsmidlet vil velges ifolge pletteringen som finner sted. Det er åpenbart at mer enn ett kondisjoneringstrinn kan anvendes, skjont dette kan oke lengden av råvaren som forer strommen.

Fig. 2 viser utforelsen av væskekontaktprinsippet med et videre pletterende trinn. Like deler er gitt like referansenummere sammenlignet med fig. 1 og det fremgår at den eneste forskjell fra fig. 1 er anbringelsen av et andre pletteringsbad 2o og en tilsvarende ytterligere elektrode 21 forbundet med den positive enden på stromkilden.

En anordning av denne typen vil anvendes når utforelsen av

den foretrukne fremgangsmåte ifolge oppfinnelsen omfatter varm sur élektrolyttisk rensing ( i bad lo), forsinkning eller fortinning ( i bad 11), bronsestrok ( i bad 12) og metall,

spesielt tinnn, plettering ( i bad 2o).

Tilslutt viser fig. 3 skjematisk en fremgangsmåte for roring

av aluminiumråmaterialene i metallpletteringsbadet. Råmaterialet S fores gjennom en ring 3o hensiktsmessig av polytetrafluoretylen på en ende av en arm 31 anbrakt på en tapp i badveggen ved 32.

Den andre enden av armen er eksentrisk festet til en skive 33

på skaftet en dreieanordning slik som en elektrisk motor ( ikke vist). Ringen 3o er hensiktsmessig halvveis gjennom pletteringsbadet og man har funnet vibrasjoner med amplityde ca. lo - 15 mm ved lo c/s frekvens vesentlig oker stromtettheten som kan anvendes i pletteringsbadet. Hvis tråden ikke vibreres på denne måten eller hvis opplosningsbadet ikke blir omrort, ville det da kreves en lengre pletteringstid oppnådd ved et lengre bad eller lavere råvarehastighet.

Strommen som kan anvendes er begrenset av temperaturfaktorer

og strommens vei i råmaterialet holdes derfor så kort som mulig.

Vibrasjonen av tråden eller omroringen i badet er også virksomme for å redusere "treing" av avsatt tinn.

Aluminiumtråd eller stavråmateriale kan pletteres med tinn Jller andre materialer gjennom fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen.

Stavformet råmateriale kan trekkes ut til mindre diameter,slik som normale tråddiametere,etter tinnplettering.

Under utforelse av den foretrukne fremgangsmåte ifolge oppfinnelsen med apparatet i fig. 2, vil det vanligvis være tilfelle at opptil lo% av den totale strom som inntrer i tråden vil gjore dette i bronsestrokbadet, resten i metallpletteringsbadet. Da voltstyrkene som er egnet for disse operasjonene er lignende, kan i tilfelle av det foreliggende eksempel én enkelt stromkilde anvendes skjont åpenbart også 2 kunne brukes om onsket.

Tykkelsen av metallavsetningen kan varieres ved å variere hastigheten eller stroramen.

Det forstås at i systemdb i fig. 1 og 2 vil båndet bli vasket med vann, enten^ved neddykking eller sproyting i lopet av over-foring fra et behandlende bad til det neste.

Claims (10)

1. En fremgangsmåte for fremstilling av metallplettert, avlangt aluminiumråmateriale, karakterisert ved at aluminiumråmaterialet kontinuerlig fores gjennom et bad som inneholder en elektrolytt med en hoy opplosningsevne for aluminiumoksyd og påfolgende gjennom et bad som inneholder én metallpletteringselektrolyt, det forstnevnte bad har en katodeelektrode neddykket og det andre bad har en anodeelektrode neddykket som gjor råmaterialet anodisk i det forste badet.

2. En fremgangsmåte ifolge krav 1, karakterisert ved at elektrolytten i det forstnevnte bad inneholder en sterk syre.

3. En fremgangsmåte ifolge krav 1, karakterisert ved at nevnte forstnevnte bad inneholder en vandig opplosning <1> av en sterk mineralsyre med en temperatur over 8o°C, og nevnte bad inneholder en blanding av lo - 25% H2S04 og 2o~ 5o^ H3 P04*

4. En fremgangsmåte ifolge kravene 1, 2 eller 3, karakterisert ved at råmaterialet etter gjennom-løp av forstnevnte bad fores gjennom en vandig opplosning av sterk mineralsyre under ikke-elektrolyttiske<betingelser.

5. En fremgangsmåte ifolge kravene 1-4, karakterisert ved at nevnte råmateriale fores gjennom et bronsestroksbad i mellom det forste badet og nevnte elektropletteringsbad, hvor bronsestroksbadet innehar en anode med samme potensial som anoden i pletteringsbadet.

6. En fremgangsmåte ifolge kravene 1- 5, karakterisert ved at råstoffet fores gjennom minst ett intermediært ikke-elektrolyttisk bad for neddykket behandling mellom nevnte forste bad og nevnte elektropletteringsbad.

7. En fremgangsmåte ifolge krav 6, karakterisert ved at det ikke-elektrolyttiske behandlingsbadet er et ned-dykkingsfortinnings- eller forsinkningsbad.

8. En fremgangsmåte ifolge kravene 1-7, karakterisert ved at elektrolytten eller råmaterialet underkastes roring i metallpletteringsbadet.

9. En fremgangsmåte ifolge krav 8, karakterisert ved at råstoffet rores ved et ledd som oscillerer i et plan generelt på tvers av råmaterialet.

10 . En fremgangsmåte ifolge krav 9, karakterisert ved at råstoffet omrores ved en frekvens fra 5-15 cykler/sek.