DE889099C

DE889099C - Verfahren und Bad zum UEberziehen von Gegenstaenden aus Aluminium und Aluminiumlegierungen

Info

Publication number: DE889099C
Application number: DEV4229A
Authority: DE
Inventors: Walter G Zelley
Original assignee: Vernal S A
Current assignee: Vernal S A
Priority date: 1951-01-19
Filing date: 1952-01-16
Publication date: 1953-09-07
Also published as: US2650886A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überziehen (Plattieren) von Aluminium nach dem Zinkeintauchprozeß zwecks Herstellung von für die galvanische Metallüberziehung bestimmten Aluminiumgegenständen sowie ein Bad zur Durchführung dieses Verfahrens. Mit dem Ausdruck Aluminium soll im folgenden Reinaluminium, handelsübliches Aluminium mit seinen üblichen Verunreinigungen sowie Aluminiumlegierungen verstanden werden.

Galvanisch überzogene Aluminiumgegenstände besitzen ein weitreichendes Anwendungsgebiet überall dort, wo ein gefälliges Aussehen, ein dekorativer Effekt u. dgl. erwünscht ist oder wo andere Oberflächeneigenschaften von galvanisch überzogenen Gegenständen gesucht werden. Eines der zufriedenstellensten Verfahren zur Plattierung von Aluminiumgegenständen geht vom sogenannten Zinkeintauchprozeß aus, nach welchem die Aluminiumgegenstände vor der galvanischen Überziehung in ein alkalisches Zinkatbad eingetaucht werden und auf diese Weise ao einen Zinküberzug bekommen, auf welchem galvanische Metallüberzüge niedergeschlagen werden können. Die mit Zink überzogenen Aluminiumgegenstände können dann mit verschiedenen Metallen und nach verschiedenen Methoden galvanisch überzogen werden.

Ein bekanntes Zinkatbad wird mit Wasser und ungefähr 500 g Chemikalien pro Liter bereitet; ein solches Bad ist in der Regel aber etwas viskos. Demzufolge besitzt dieses Bad den Nachteil, daß ziemlich

große Mengen davon beim Abziehen verlorengehen und daß bedeutende Schwierigkeiten auftreten, wenn man den fertigen Artikel hinreichend spülen will. Man hat auch schon versucht, weniger konzentrierte Zinkatbäder zu verwenden, z.B. solche mit weniger als ungefähr 150 g aktiven Chemikalien pro Liter (Zinksalz und kaustisches Alkali). Es wurde jedoch festgestellt, daß solche Bäder gewöhnlich unerwünscht schwere Zinkniederschläge erzeugen, welche schwerer sind als die in den ersterwähnten konzentrierteren Bädern gebildeten.

Zweck vorliegender Erfindung -ist demnach, den Zinkeintauchprozeß zu verbessern, welcher einen Teil des galvanischen Metallüberziehens von Aluminiumgegenständen darstellt, so daß verdünnte Zinkatbäder verwendet werden können, die in bezug auf das Austragen und das Spülen vorteilhaft sind und die die Nachteile der Bildung schwerer Zinkniederschläge nicht zeigen. Weiterhin verfolgt die Erfindung den Zweck, bessere verdünnte alkalische Zinkatbäder vorzusehen, welche für den Zinkeintauchprozeß vorteilhaft verwendet werden können, und so die Eigenschaften der damit erzeugten Zinküberzüge zu verbessern. Diese und andere Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich.

Ein typisches Zinkeintauchverfahren erfordert die Vornahme der folgenden Stufen für die Herstellung eines Aluminiumgegenstandes für das galvanische Metallüberziehen. 1. Polieren, wenn es die Art der Oberfläche zuläßt, 2. Reinigung mit Lösungsmitteln, 3. alkalische Reinigung und Wasserspülung, 4. Eintauchen in heiße Schwefelsäure (für gewisse Legierungen) und Wasserspülung, 5. Eintauchen in kalte Salpetersäure und Wasserspülung, 6. Eintauchen in ein Zinkatbad und zweifache Wasserspülung.

Nach Vornahme dieser Stufen kann irgendeiner der verschiedenen galvanischen Metallüberzüge nach bekannten Methoden auf dem Aluminiumgegenstand erzeugt werden.

Während der oben beschriebenen Stufe des Eintauchens in das Zinkatbad bildet sich regelmäßig ein Zinkniederschlag auf der Oberfläche des Aluminiumgegenstandes, und zwar schon durch das bloße Ein-4S tauchen des Aluminiumgegenstandes während einer kurzen Zeitspanne in eine wäßrig alkalische Lösung eines Alkalimetallzinkates.

In der üblichen Zinkeintauchstufe wird der Aluminiumgegenstand während ungefähr ¹Z₄ bis 1 Minute bei Zimmertemperatur in ein Alkalimetallzinkatbad eingetaucht, welches ungefähr 100 g Zinkoxyd und ungefähr 400 g Natronlauge pro Liter Bad enthält, wobei der Rest in der Hauptsache nur aus Wasser besteht. Selbstverständlich können die Verhältnisse und die Konzentrationen der Komponenten des Zinkatbades in der Praxis in weiten Grenzen variiert werden. Die Menge an Zinkoxyd kann bedeutend weniger als 100 g pro Liter betragen, aber das Verhältnis der Menge Natronlauge zu Zinkoxyd soll ungefähr zwischen 3 : 1 und 8: 1 liegen. Weiter kann' das Bad auch mit äquivalenten Mengen anderer Zinksalze und anderer kaustischer Alkalien bereitet werden. Es sind in der . Praxis verschiedene Ausführungsweisen für die galvanische Metallüberziehungen im Gebrauch, um nach dem Zinkeintauchprozeß den gewünschten Typ eines galvanischen Überzuges zu erzeugen.

Es wurde festgestellt, daß bei Verwendung gewöhnlicher Zinkatbäder in verdünnterer Form, als oben beschrieben, die Gewichtsmenge des daraus niedergeschlagenen Zinks auf das darin eingetauchte Aluminium bedeutend höher ist. Dieser Effekt ist unerwünscht, da die Patentinhaberin festgestellt hat, daß dünne Zinkniederschläge wesentlich sind für die Erzeugung von haftfesten galvanischen Überzügen und korrosionsfesten, galvanisch überzogenen Gegenständen. Es wurde die Feststellung gemacht, daß man diese Vorteile trotz Verwendung verdünnter Zinkatbäder dadurch erreichen kann, daß man diesen Bädern kleine Mengen eines oder mehrerer löslicher Nitrate, •Nitrite oder beider zugleich zusetzt. Vorteilhaft wird Natriumnitrat oder Natriumnitrit verwendet, man kann aber auch andere lösliche Nitrate oder Nitrite als Zusatzsalze verwenden. Die Menge an Nitrat oder Nitrit kann zwischen ungefähr 0,25 und 2 g pro Liter schwanken. Der Effekt des Nitrates oder Nitrites in einem verdünnten Bad geht mehr oder weniger proportional mit der verwendeten Menge. Eine Menge von 0,5 g Natriumnitrat pro Liter Bad erniedrigt z. B. das Gewicht des niedergeschlagenen Zinks um etwa 3O°/₀, wogegen eine Menge von 1 g NaNO₃ pro Liter das Gewicht des niedergeschlagenen Zinks um etwa 50% herabsetzt. Es ist daher nicht besonders vorteilhaft, kleinere Mengen an Nitrat oder Nitrit zu verwenden, als die, welche durch die untere Grenze des obenerwähnten Bereiches festgelegt ist. Ferner ist es auch nicht erwünschenswert, größere Mengen an Nitrat oder Nitrit zu verwenden, als durch die obere Grenze des obenerwähnten Bereiches festgesetzt wurde, da sonst eine Blasenbildung bei den nachfolgend erzeugten galvanischen Überzügen auftreten könnte.

Das verbesserte verdünnte alkalische Zinkatbad kann beispielsweise mit Wasser und den folgenden Chemikalien (Gramm pro Liter Bad) bereitet werden.

In der obigen Zusammensetzung kann an Stelle des Natriumnitrates auch Natriumnitrit oder eine äquivalente Menge eines anderen Nitrates oder Nitrites, wie z.B. NH₄NO₃, NH₄NO₂, KNO₃ oder KNO₂, verwendet werden. Es sei noch erwähnt, daß das Verhältnis von NaOH: ZnO in den verdünnten Bädern vorteilhaft etwa zwischen 15 : 1 und 5 : 1 liegen soll.

Erfindungsgemäß kann ein anderes verdünntes alkalisches Zinkatbad unter Verwendung von bis zu 100 g pro Liter (obwohl gewöhnlich weniger) eines Tartrates als zusätzlichen Bestandteil, gewöhnlich in der Form von Seignettesalz (Rochelle-Salz) vorgesehen werden. Ein solches Bad kann z. B. aus Wasser und den folgenden Mengen an Chemikalien bestehen (MengenÜT. Gramm pro Liter): ZnO 5, NaOHso, NaNO₃I₁NaKC₄H₄O₀ 50.

	bevorzugt	Bereich
ZnO	5 50 I	ι bis 25 Γ5 - 125 0,25 - 2
NaOH
NaNO₃

Dieses Bad ist besonders günstig für die Behandlung der meisten Aluminiumlegierungen. Manchmal ist es vorteilhaft, noch einen Zusatz von Eisen vorzusehen. In diesem Fall enthält das Bad außer Wasser noch die folgenden Bestandteile in Gramm pro Liter Bad: ZnO 5, NaOH 50, NaNO₃1, NaKC₄H₄O₆ · 4H₂O 50, FeCl₃-OH₂O i.

Durch Verwendung verdünnter alkalischer Zinkatbäder der beschriebenen Art, welche durch Zugabe von Nitraten oder Nitriten in den vorher angegebenen Mengen verbessert worden sind, ist es möglich geworden, dünne Zinkniederschläge und hierauf galvanische Metallüberzüge auf Aluminiumgegenständen herzustellen, welche glatt sind, auf der Aluminiumgrundlage festhaften und gegen Korrosion widerstandsfähiger sind als die Niederschläge, welche von entsprechenden Zinkatbädern ohne einen solchen Zusatz erzeugt werden.

Zusätzlich zu den oben beschriebenen Vorteilen wurde auch gefunden, daß weitere Verbesserungen erzielt werden können, wenn ein zweifacher Zinkeintauchprozeß verwendet wird. Dieser besteht darin, daß man nach der Bildung des Zinkniederschlags in der oben beschriebenen Weise diesen wieder entfernt; dies kann z. B. vorteilhaft durch Eintauchen in Salpetersäure geschehen.' Hierauf wird der Gegenstand erneut in das verdünnte alkalische Zinkatbad eingetaucht. Diese Verfahrensweise bringt den Vorteil mit sich, daß man die Anzahl der Spül- und Vorbereitungsstufen herabsetzen oder dieselben sogar weglassen kann, welche bisher gewöhnlich vor dem Eintauchen in das Zinkatbad nötig waren, und man auf diese Weise trotzdem eine gleichmäßig aktive Aluminiumoberfläche für die Aufnahme des letzten Zinkniederschlags erhält. Dieser letzte Zinkniederschlag ist außerordentlich dünn, zusammenhängend und glatt, stellt also einen Zmkniederschlag dar, der außerordentlich günstig befunden wurde. Weiter ist es gelungen, über die Stufe eines solchen Zinkniederschlags immer zu galvanisch metallisierten Aluminiumgegenständen zu gelangen, die gute Hafteigenschaften des galvanischen Überzuges besitzen und eine stark erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion aufweisen. Diese Resultate hängen mit großer Wahrscheinlichkeit einerseits von der Erzeugung einer gleichmäßig reinen und chemisch aktiven Aluminiumoberfläche durch die erste Behandlung im Zinkatbad, andererseits von der Erzeugung einer gleichmäßig dünnen Schutzschicht aus Zink auf dieser Oberfläche durch die letzte Behandlung im Zinkatbad und schließlich von der Bildung von glatten galvanischen Metallüberzügen über diesem dünnen und glatten Zinkniederschlag ab.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum galvanischen Überziehen von Aluminiumgegenständen, nach welchem die Gegenstände in ein alkalisches Zinkatbad eingetaucht und hierauf galvanisch überzogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß man ein verdünntes Zinkatbad verwendet, welches nicht mehr als etwa 150 g pro Liter an Zinksalz und kaustischem Alkali zusammen enthält, und daß man in dem genannten Zinkatbad mindestens ein lösliches Nitrat oder Nitrit vorsieht, wobei die Menge der letzteren zwischen etwa 0,25 und 2 g pro Liter Bad liegt.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Zinkatbad noch zusätzlich bis zu ungefähr 100 g eines Tartrates pro Liter enthält.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den im genannten Zinkatbad zuerst gebildeten Zinkniederschlag wieder entfernt und den Aluminiumgegenstand vor der galvanischen Überziehung nochmals in das alkalische Zinkatbad eintaucht.

4. Bad für das Niederschlagen von Zink auf Aluminium durch Eintauchen, dadurch gekennzeichnet, daß es hauptsächlich aus einer verdünnten wäßrigen Lösung eines Alkalimetallzinkates besteht, wobei dieses Bad nicht mehr als ungefähr 150 g pro Liter Zinksalze und kaustische Alkalien zusammen enthält sowie mindestens ein lösliches Nitrat oder Nitrit in einer Menge zwischen ungefähr 0,25 und 2 g pro Liter Bad.

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