DE2439202C3 - Alkalisch wäßriges Bad zum Ätzen von Aluminium und Aluminiumlegierungen - Google Patents
Alkalisch wäßriges Bad zum Ätzen von Aluminium und AluminiumlegierungenInfo
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Description
Es ist bekannt. Aluminium und Aluminiumlegierungen, worunter auch Aluminiumlegierungen mit einem
überwiegenden Aluminiumgehalt zu verstehen sind, mit alkalischen Beizen zu ätzen. Diese alkalischen
Beizen sind jedoch in ihrer Wirkungsweise nicht voll befriedigend, wenn es darum geht, Aluminiumoberflächen
mit einem gleichmäßigen matten Finish zu versehen. Besonders neigen die Beizlösungen dazu,
hinsichtlich der Standzeit unbefriedigende Ergebnisse zu liefern. Oft ist schon nach kurzer Zeit eine gewisse
Trägheit in ihrer Aktivität zu beobachten, die mit einer reichlichen Schlammbildung verbunden ist, wobei
der Schlamm sich dann auf den Wänden der Behälter, Heizschlangen und auf dem Wannenboden in Form
von schweren Verkrustungen aus unlöslichen Aluminiumsalzen niederschlägt. Hierdurch haben diese Beizen
oft eine recht kurze Lebensdauer und benötigen ein häufiges Auffrischen der Lösung durch entsprechende
Ätzalkalien und andere Zusätze, die die Steinbildung verhindern und die Standzeit der Lösung verbessern
sollen.
Als Zusätze sind beispielsweise Gluconate, Zucker oder Zuckeralkohole, Phosphonate oder Tartrate
vorgeschlagen worden, siehe z. B. die DE-PS 1 073272 oder die GB-PS 1 120470. Der Zusatz dieser
Verbindungen verhindert zwar ein Auskristallisieren der Aluminiumsalze, hat jedoch den Nachteil, daß
es auch bei fortlaufenden Regenerationen zum weiteren Anateigen des Aluminiumgehaltes kommt. Hierdurch
wird einerseits die Beizwirkung vermindert, zum anderen wird die Standzeit negativ beeinflußt.
Weiterhin ist zu beobachten, daß die zu beizenden Teile zu glänzend werden oder sogar ein ungleichmäßiges
Beizbild erhalten.
In der DD-PS 107 724 wird die chemische Mattierung von Aluminium bzw. Aluminium-Knetlegierungen
mit sauren Beizlösungen beschrieben. Als Badlösung wird 5- bis 12vol.%ige Salzsäure mit einem
Zusatz von 10 bis 3 ml/l Polyäthylenglykol, vorzugsweise mit einem Molekulargewicht von 300, eingesetzt.
Aufgabe der Erfindung war es. die bekannten schwach bis insbesondere stark alkalischen Beizbäder
zur ätzenden Oberflächenbehandlung von Aluminium und Aluminiumlegicrungen auf Basis von Alkalihydroxyden
und/oder Salzen insbesondere Alkalisalzen beispielsweise Phosphorsäure, Kohlensäure, Salpetersäure
und/oder Salzsäure derart zu verbessern, daß sie bei verbesserter Standzeit gleichzeitig einen stö-■
rungsfreien Betrieb der Bäder und ein verbessertes und dabei über längere Zeiträume hinweg gleichmäßiges
Ergebnis bezüglich der Oberflächenätzung liefern. Es wurde gefunden, daß diese Aufgabenstellung
durch Mitverwendung eines bestimmten Komplexbildners in den Bädern der genannten Art gelöst werden
kann. Der erfindungsgemäß eingesetzte komplexbildende Zusatz reguliert einerseits selbsttätig den
Aluminiumgehalt der Beizlösung, indem überschüssiges gelöstes Aluminium in Form eines Salzes mit dem
is Komplexbildner ausgeschieden wird. Diese Ausfällungen
ergeben keine Verkrustungen, sondern sind durch einfache Arbeitsvorgänge, beispielsweise Filtrieren
oder Dekantieren von der Beizlösung absatzweise oder kontinuierlich abzutrennen. Gleich-
;ό zeitig erzeugt der crfindungsgcrnäß mitvcrwcndctc
Zusatz keinen Glanz auf dem zu ätzenden Aluminium, sondern bewirkt einen überraschenden Mattierungseffekt,
und zwar sowohl bei Beizen mil hoher als auch bei solchen mit niedriger Abtragung. Erfindungsgemaß
aufgebaute Bäder zeichnen sich zusätzlich durch eine gute Einebnung bei geringem Materialabtrag
aus.
Gegenstand der Erfindung ist dementsprechend ein alkalisches wäßriges Bad zum Ätzen von Aluminium
und Aluminiumlegierungen, das Ätznatron und/oder Ätzkali und/oder Alkalisalze der Phosphorsäure,
Kohlensäure, Salpetersäure, Salzsäure und gegebenenfalls Netzmittel enthält, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß es zusätzlich polymere Polyhydroxycarboxylate enthält.
Polymere Polyhydroxycarboxylate, die auch als POC-Komplexbildner bezeichnet werden, sind anionische
Polymere, die - neben den als Gegenionen fungierenden Metallionen - nur die Elemente C, H, O
enthalten. Die Besonderheit dieser Polymeren besteht darin, daß sie entlang ihrer Molekülketten neben Carboxylatgruppen
auch Hydroxylgruppen aufweisen. Diese POC-Komplexbildner sind neuere bekannte Verbindungen, die beispielsweise ausführlich be-
4-, schrieben sind in den DE-OS 1904941 und
1904940. Es handelt sich bei diesen Verbindungen um geradlinige oder auch vernetzte, in der Hauptkette
vorwiegend C-C-Bindungen enthaltende, Polymere, die Carboxyl- bzw. Carboxylatgruppen und Hydroxylgnippen
in einem Verhältnis von mindestens 0,5, insbesondere im Verhältnis zwischen 1,1 und 16, vorzugsweise
zwischen 2 und 9, aufweisen. Der Mindestpolymerisationsgrad dieser Polymeren ist 3, insbesondere
3 bis 5000, vorzugsweise 3 bis 600. In den genannten Literaturstellen sind in formelmäßiger
Darstellung die Strukturelemente gezeigt, die zum Aufbau dieser Polymerenklasse beitragen. Diese
POC-Komplexbildnsr sind schon für die verschiedensten
Anwendungszwecke vorgeschlagen worden. Be-
fcn kannt ist beispielsweise ihre Verwendung in Wasch-,
Bleich- und Reinigungsmitteln, in Entfettungs- und Entrostungsbädern, allgemein als Metallionenträger,
und zwar in Anwendungsgebieten verschiedenartigster Natur. Die Verwendung dieser an sich bekannten
h- Komplexbildner für den bestimmten erfindungsgemäßen
Zweck war jedoch bisher nicht bekannt. Es war dabei auch nicht vorherzusehen, daß ihre Anwendung
gerade auf dem Gebiet der alkalischen Alumini-
umbeize derart hervorragende Ergebnisse liefert, wie
sie mit der Lehre der Erfindung jetzt erhalten werden können. So haben beispielsweise vergleichende Untersuchungen
gezeigt, daß mit den erfindungsgemäßen Bädern zur Einstellung einer gleichen Einebnung der
Aluminiumoberfläche eine Einsparung des Abtrags von 30 bis 80% gegenüber üblichen Beizen gleicher
Zusammensetzung, jedoch ohne Mitverwendung des POC-KompIexbildners erreicht werden kann. Gleichzeitig
wird mit der erfindungsgemäßen Badzusammensetzung eine wesentlich verbesserte Mattierung
der Aluminiumoberfläche erzielt. Die erfindungsgemäßen
Bäder bzw. Badzusammensetzungen enthalten die polymeren Polyhydroxycarboxylate zweckmäßig
in einer Konzentration von 0,1 bis 100 g/l, insbesondere in Mengen von etwa 1 bis 40 g/l.
Die sonstige Beschaffenheit des alkalischen Ätzbades entspricht dem allgemein bekannten Wissen. So
kann schon im schwach-basischen Bereich (etwa ab pH 10, vorzugsweise mit einer AJ.kalinität von wenigstens
pH 12) gearbeitet werden, wobei das Arbeiten mit sehr starken alkalischen Bädern (pH 14) bevorzugtsein
kann. Die zur Beize üblicherweise eingesetzten Komponenten können in einer Konzentration von
wenigstens 30, vorzugsweise wenigstens 50 g/l bis zur Sättigungskonzentration im Bad vorliegen. Besonders
geeignet ist häufig das Arbeiten mit Bädern, die etwa 50 bis 300 g/I der Ätzalkalien bzw. ätzenden Salze
enthalten.
Die erfindungsgemäßen Bäder sind nicht nur zur
mattierenden Oberflächenbehandlung von Aluminiumwerkstücken geeignet, auch Bäder mit stärkerer
Ätzwirkung, beispielsweise zur chemischen Formgebung,
wie chemisches Fräsen, werden in ihrer Standzeit und ihrer Handhabbarkeit durch den erfindungs- r>
gemäßen Zusatz der POC-Komplexbildner wesentlich
verbessert.
Das Arbeiten mit den alkalischen Ätzbädern gemäß der Erfindung erfolgt in üblicher Weise beispielsweise
bei schwach erhöhten Temperaturen, die etwa im Bereich von 30 bis 80° C, vorzugsweise zwischen 40 und
60° C, liegen können. Die sich bei längerer Arbeitsweise einstellenden Verluste an Alkali- bzw. POC-Komplexbildner
können absatzweise oder kontinuierlich wieder ausgeglichen werden. Die bei der «
Verfahrensdurchführung anfallenden Fällungsprodukte der bereits erwähnten Art werden zweckmäßigerweise,
jedoch nicht notwendigerweise, ebenfalls absatzweise und/oder kontinuierlich aus dem Ätzbad
entfernt.
Im folgenden sind geeignete wäßrige Badzusammensetzungen der Erfindung und bevorzugte Arbeitstemperaturen
und Behandlungszeiten für die einebnende mattierende Oberflächenätzung von Aluminium
br.w. Aluminiumlegierungen zusammengestellt.
Beispiel
97 g/l Natriumhydroxyd
97 g/l Natriumhydroxyd
3 g/l polymeres Polyhydroxycarboxyiat
Arbeitstemperatur·. 40 bis 70° C
Behandlungszeit: 5 bis 10 Minuten
Arbeitstemperatur·. 40 bis 70° C
Behandlungszeit: 5 bis 10 Minuten
50 g/l Kaliumhydroxyd
5 g/l polymeres Polyhydroxycarboxyiat
Arbeitstemperatur: 50 bis 60° C
Behandlungszeit: 5 bis 10 Minuten
5 g/l polymeres Polyhydroxycarboxyiat
Arbeitstemperatur: 50 bis 60° C
Behandlungszeit: 5 bis 10 Minuten
60
65
50 g/I Natriumhydroxyd 40 g/l Natriumcarbonat 5 g/l polymeres Polyhydroxycarboxylat
10 g/l Trinatriumphosphat Arbeitstemperatur: 40 bis 60° C Behandlungszeit: 5 bis 10 Minuten
75 g/l Ätznatron 50 g/I Natriumnitrat
7,5 g/l polymeres Polyhydroxycarboxylat
Arbeitstemperatur: 40 bis 70° C Behandlungszeit: 3 bis 10 Minuten
60 g/l Natriumhydroxyd 20 g/I Natriumcarbonat 10 g/l Natriumchlorid
5 g/i polymeres Polyhydroxycarboxylat 5 g/l Trinatriumphosphat
Arbeitstemperatur: 50 bis 60° C Behandlungszeit: 5 bis 10 Minuten
50 g/l Natriumhydroxyd 50 g/I Natriumnitrit 10 g/I polymeres Polyhydroxycarboxylat
Arbeitstemperatur: 50 bis 60° C Behandlungszeit: 5 bis 10 Minuten
75 g/I Natriumhydroxyd 25 g/l Natriumnitrat 25 g/l Natriumnitrit 10 g/I polymeres Polyhydroxycarboxylat
Arbeitstemperatur: 50 bis 60° C Behandlungszeit: 5 bis 10 Minute«!
125 g/l Natriumhydroxyd 100 g/l Natriumnitrat 25 g/l polymeres Polyhydroxycarboxylat
Arbeitstemperatur: 40 bis 60° C Behandlungszeit: 3 bis 10 Minuten
Beispiel 9 50 g/I Natriumcarbonat 25 g/l Natriumhydroxyd 15 g/l Natriumchlorid
5 g/l polymeres Polyhydroxycarboxylat Arbeitstemperatur: 40 bis 60° C Behandlungszeit: 5 bis 10 Minuten
Beispiel 85 g/l Natriumnitrat 10 g/l Natriumhydrogenphosphat
5 g/l Trinatriumphosphat 60 g/l Natriumhydroxyd
5 g/l polymeres Polyhydroxycarboxylat Arbeitstemperatur: 40 bis 60° C
Behandlungszeit: 5 bis 10 Minuten
Beispiel 50 g/I Natriumhydroxyd 40 g/l Natriumcarbonat 7 g/l Trinatriumphosphat
3 g/l polymeres Polyhydroxycarboxylat
5 g/l waschaktive Substanz Arbeitstemperatur: 40 bis 75° C
Behandlungszeit: 5 bis 10 Minuten
Beispiel 12 IO g/l Natriumhydroxyd 30 g/l Natriumcarbonat 30 g/l Trinatriumphosphat
3 g/l polymeres Polyhydroxycarboxylat 5 g/l waschaktive Substanz Arbeitstemperatur: 30 bis 75° C
Behandlungszeit: 5 bis 15 Minuten
Claims (2)
1. Alkalisches wäßriges Bad zum Ätzen von Aluminium und Aluminiumlegierungen, das Ätznatron
und/oder Ätzkali und/oder Alkalisalze der Phosphorsäure, Kohlensäure, Salpetersäure,
Salzsäure und gegebenenfalls Netzmittel enthält, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich
polymere Polyhydroxycarboxylate enthält.
2. Bad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die polymeren Polyhydroxycarboxylate
in einer Konzentration von Ü,l bis 100 g/I, vorzugsweise 1 bis 40 g/1 vorliegen.
Priority Applications (1)
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| DE19742439202 DE2439202C3 (de) | 1974-08-16 | 1974-08-16 | Alkalisch wäßriges Bad zum Ätzen von Aluminium und Aluminiumlegierungen |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE19742439202 DE2439202C3 (de) | 1974-08-16 | 1974-08-16 | Alkalisch wäßriges Bad zum Ätzen von Aluminium und Aluminiumlegierungen |
Publications (3)
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| DE2439202A1 DE2439202A1 (de) | 1976-02-26 |
| DE2439202B2 DE2439202B2 (de) | 1978-06-15 |
| DE2439202C3 true DE2439202C3 (de) | 1979-09-27 |
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
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| DE (1) | DE2439202C3 (de) |
Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
| US4588474A (en) * | 1981-02-03 | 1986-05-13 | Chem-Tronics, Incorporated | Chemical milling processes and etchants therefor |
| EP0157190B1 (de) * | 1984-03-16 | 1990-07-18 | Prof. Dr. E. Plattner | Beizverfahren für Aluminium |
-
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- 1974-08-16 DE DE19742439202 patent/DE2439202C3/de not_active Expired
Also Published As
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Owner name: G. P. - CHEMIE GMBH, 5650 SOLINGEN, DE |
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