SE457005B - Foerfarande och bad foer fixering av aluminium och legeringar daerav efter en anodiseringsbehandling - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 40 457 ons 2 ringsbehandlingen, vilket kan förbättra resistensen eller bestän- digheten hos ytskiktet av aluminiumoxid härrörande från den ano- diska oxideringen, när det utsättes för inverkan av kemiska sub- stanser och/eller vädrets inverkan. Ett syfte med uppfinningen inom denna ram är att förbättra kvaliteten för fíxeringen jämfört med den som erhålles med f.n. använda lágtemperaturfixeringsbe- handlingar.

Ett annat syfte med uppfinningen är att eliminera bild- ningen av det omtalade yt-"dammet", vilket ger minskad förbrukning av fixeringsprodukt och sannolik eliminering eller reduktion av efterbehandlingar med oljor eller paraffiner. Ännu ett annat syfte med uppfinningen är att minska risk nivån för fixeringsbadet med avseende på làgtemperaturbehandling under användning av lätt antändbara eller miljöförorenande orga- niska lösningsmedel.

Dessa syften uppnås medelst ett förfarande för fixering av aluminium och dess legeringar, vilket förfarande utmärkes av att det innefattar steget nedsänkning eller -doppning av det mate- rial, som skall behandlas, under en tidsperiod av från 5 till 30 minuter i ett fixeringsbad, som hålles vid 15-30°C och som inne- håller en vattenbaserad lösning av nickelfluorid ensam eller blan- dad med andra nickelsalter i en koncentration inom området 0,1 - 50 g/liter med tillsats av ett non-joniskt ytaktivt ämne, som är effektivt då det gäller att sänka ytspänningen för fixerings- badet till värdet 55 dyn/cm eller därunder, varvid detta ytaktiva ämne sättes till badet i en koncentration inom området 25 - 200 ppm.

Enligt en annan aspekt av föreliggande uppfinning uppnås syftena med hjälp av ett fixeringsbad för anodiserad aluminium el- ler anodiserade aluminiumlegeringar med ovan angiven sammansättning.

Föreliggande uppfinning är baserad på användning, vid fixe- ringsbehandlingen av anodiserad aluminium, av ett vattenbaserat bad innefattande nickelfluorid, eventuellt blandad med andra nickelsalter, och ett speciellt ytaktívt ämne med förmåga att sänka ytspänningen hos badet till eller under det ovan angivna kritiska värdet 35 dyn/cm. _ Det föredragna ytaktiva ämnet för användning enligt upp- finningen är en fluorkolväteester, såsom“en produkt som är kom- mersiellt tillgänglig som FC 430 Fluoradø från SM ITALIA eller som AG 650 från Tessilchímica. Som ett alternativ kan en ytaktiv sili- kon användas, varvid en dimetylpolysiloxan som utmärkes av en I: 10 15 20 25 30 35 3 457 005 viskositet av cirka 350 cSt föredras.

Det ytaktiva ämnet användes i fixeringsbadet i en kon- centration som varierar fràn ett minimivärde på 25 ppm till ett maximívärde på 200 ppm; de föredragna ytaktiva ämnena av fluor- kolvätetyp som har omtalats ovan ger fixeringsegenskaperna en- ligt föreliggande uppfinning vid så låga koncentrationer som ZS-50 ppm, så att de avsevärt sänker ytspänningen för det vat- tenbaserade badet.

Som exempel på andra nickelsalter, med vilka nickel- fluoriden kan vara blandad, kan nämnas nickelacetat, -formiat, -sulfat och -sulfamat. Den totala koncentrationen av nickelsaltet (-salterna) i fixeringsbadet ligger inom området från 0,1 till 50 g/liter.

Företrädesvis justeras pH-värdet för fixeringsbadet till ett värde inom området 5,5 till 6,5 genom användning av lämpliga proportioner av de olika nickelkomponentsalterna och/eller respek- tive ytaktiva ämne.

Förfarandet enligt föreliggande uppfinning utföres genom att man arbetar med badet vid en temperatur av 15-30°C under en varaktighet för neddoppningen som kan variera från 5 till 30 minu- ter.

Eventuellt kan fixeringsprocessen fullbordas i enlighet med konventionell teknik med "åldring" under de första timmarna efter uttag ur fixeringsbadet, under en tidsperiod av frân 0 till 24 timmar.

Ytterligare särdrag och fördelar för uppfinningen kommer att framgå tydligare av nedanstående detaljerade beskrivning i form av två exempel på förfarandet enligt uppfinningen samt exem- pel på den använda fixeringsbadsammansättningen.

EXEMPEL 1 Ett UNI 3569-legerat aluminiumprov användes, vilket har oxíderats genom anodisering i en svavelsyralösning vid en koncen- tration av 180 g/1, vid 15 volt, och vid en temperatur av 18°C, till dess att en oxidtjocklek av approximativt 15 pm har uppnåtts.

Efter sköljning neddoppas det för fixering i en vatten- lösning med följande~sammansättning: 10 15 20 25 30 35 457 005 4 Nickelfuorid-trihydrat 6 g/l Nickelacetat 1,5 g/1 0 Nickelformiat 1,0 g/1 Nickelsulfat-heptahydrat 3,0 g/1 Fluorkolväteesterbaserat ® ytaktivt ämne (FC 430 Fluorad från 3M) 25 ppm Fixeringsbadet hålles vid en temperatur av Z2°C, pH = 6, under en 15 minuter lång tidsperiod.

Fixeringskvalitetstestet utföres i enlighet med ISO 3210 standard genom mätning av viktförlusten efter nedsänkníng av det anodiserade aluminiumprovet i en fosfor-kromlösning i 15 minuter.

Viktförlusten uppmätt en timme efter upptagandet ur lösningen har varit 18,1 mg per dmz fixerad ytarea. liknande sätt gav respektive: 13,4 mg/dmz 9,2 mg/dmz 6,8 mg/dmz Andra prover framställda på Efter 2 timmar, förlust Efter 6 timmar, förlust Efter 24 timmar, förlust EXEMPEL 2 Ett aluminiumlegeringsprov, även enligt UNI 3569-standard, har oxiderats i en svavelsyralösning vid 180 g/l, 15 volt likström och en temperatur av 18°C, till dess att en tjocklek av cirka 15 pm har uppnåtts för oxidskiktet.

Efter sköljníng utsättes provet för elektrofärgníng i en vattenlösning av SnSO4 (15 g/1) med HZS04 (18 g/l), vid 13 volt växelström i S minuter, för erhållande av en mörkt bronsfärgad kulör.

Efter sköljning nedsänkes provet i en fixeringslösning med följande sammansättning: Nickelfluoríd-tríhydrat 6 g/l Nickelacetat 1,5 g/l Nickelformiat 1,0 g/1 Nickelsulfat-heptahydrat 3,0 g/1 Fluorkolväteesterbaserat ytaktivt ämne (AG 650 från Tessilchimíca) 25 ppm Fixeringen utföres vid en temperatur av 22°C under en tidsperiod av 15 minuter vid pH = 6. 10 15 20 25 30 35 457 005 S Fixeríngskvaliteten bestämmes pá nytt genom en uppmät- ning av víktförlusten efter nedsänkning i en fosfor-kromlösning, i enlighet med ISO 3210-standard.

Viktförlusten efter 1 timme uppmättes till 19,9 mg per dmz.

Prover framställda på samma sätt testades under längre tidsperioder, varvid följande viktförluster uppmättes: 16,37 mg/dmz 9,4 mg/dmz 8,22 mg/dmz I jämförelsesyfte anges nedan värden erhållna för ett , Efter 3 timmar, förlust Efter 6 timmar, förlust Efter 24 timmar, förlust konventionellt fixeringsbad innehållande ett nickelsalt (som bildas in situ) och ett organiskt lösningsmedel men ej det ytak- tiva ämnet enligt föreliggande uppfinning. Även i detta fall representeras provet av det material, som skall behandlas, av en UNI 3569-aluminíumlegering, som har oxiderats under samma betingelser som beskrivits ovan till en tjockleksdimension för det anodiska oxídskiktet av cirka 18 Pm.

Efter sköljning neddoppas provet i en lösning med föl- jande sammansättning: Nickelacetat 6,5 g/l Natriumfluorid 2,0 g/l Isobutanol 50,0 g/l under en tidsperiod av 10 minuter vid 35°C.

Fixeringskvaliteten testas även i detta fall enligt ISO 3210-standard.

Efter två timmar har en viktsförlust lika med 34 mg per dmz uppmätts.

Vad beträffar ovanstående exempel har behandlingen en- ligt exempel 1 förutom en viktsförlust visat pà två utmärkande särdrag.

För det första har en reduktion av ytdammet observerats, vilket damm bibringar de ytor som behandlas i ett konventionellt fixeringsbad vitt, mjölkliknande utseende.

För det andra har det observerats, att den drastiska sänkningen av ytspänningen, som åstadkommas genom närvaron av det ytaktiva ämnet i fixeringsbadet, möjliggör lägre adsorption av nickel vid den yttre ytan av det anodiska oxidskiktet. 10 15 20 25 30 35 457 005 6 En alltför stor adsorption skulle vara speciellt skad- lig därigenom att den hindrar en fullständig igenfyllning av porerna i det anodíska oxidskiktet.

Speciellt gäller att, när man använder FC 430 Fluorad i vatten, sänkningen av ytspänníngen är cirka 20 dyn/cm redan vid en koncentration av 25-50 ppm.

För att illustrera ovannämnda minskade nickeladsorption beroende på närvaron av det ytaktiva ämnet kommer nu ett försök utfört av sökanden att beskrivas.

Två aluminiumlegeringsprover har behandlats i ett fixe- ringsbad liknande det som användes i exempel 1 respektive i ett liknande fixeringsbad men utan det ytaktiva fluorkolvätet.

Oxiden närvarande på provets ytor i överensstämmelse med den anodíska oxidationsbehandlingen har sedan lösts i en fosfo- kromblandning vid en temperatur av 85°C.

De mängder nickel som har tillhandahållits i de båda angreppslösningarna, en för varje prov, har analyserats genom atomabsorption i angreppslösningen av det första provet, dvs. provet behandlat med ett ytaktivt ämne, vid S1 mg Ni++, vilket motsvarar 7,14 mg Ni++/dmz; angreppslösningen för det andra provet har givit 66 mg Ní++, vilket motsvarar 7,84 mg/dmz Ni++.

De behandlade proverna hade båda en ytarea av 200 cmz.

Följaktligen är det uppenbart att ökad adsorption av nickel erhålles av ytan av provet fixerat i ett bad utan ytaktiva ämnen.

De fördelar som kan härledas från användningen av fixe- ringsförfarandet och -badet enligt uppfinningen torde också vara uppenbara: speciellt uppnås förbättrad resistens hos det oxidera- de ytskiktet mot angrepp av kemiska substanser samt väder och vind, vilket återspeglas i förbättrad fíxeringskvalitet jämfört med konventionella produkter.

Användningen av anjoner av F'-typen, som accelererar absorptionen av nickel av aluminiumoxidskiktet, samt användningen av acetat- och formiatjoner, som är effektiva då det gäller att upprätthålla, såväl i impregneringslösningen av badet som inuti porerna närvarande i det oxiderade aluminiumskiktet, ett pH som tenderar att bli alkaliskt, vilket möjliggör bildning av salter av typen Al203.NiO.nH2O eller liknande, under accelererade betingel- ser, vilka bildar de material med vilka porerna fylles under fixe- 10 15 457 005 ringsprocessen.

Speciellt fördelaktigt för den fixeringskvalitet som kan erhållas har det visat sig vara att upprätthålla en uppehállstid i badet inom området 5-50 minuter, i enlighet med den tjocklek av det oxidskikt som bildas vid processen för anodisering av det mate- rial som skall behandlas.

Sàsom framgår av ovanstående exempel är processen full- bordad inom de första timmarna efter ett upptagande av arbets- stycket ur fixeringsbadet (från 0 till 24 timmar, om en korrekt procedur har utnyttjats), och successiva förändringar härrörande från åldring av arbetsstycket kan observeras.

Den beskrivna uppfinningen kan bibringas många modifika- tioner och variationer utan att man för den skull avviker från själva uppfinningsidén, medan de teknologiska detaljerna i samband med uppfinningen kan ersättas med ekvivalenta detaljer.

Claims (15)

457 Û05 PATENTKRAV

1. Förfarande för fixering av aluminium och legeríngar där- av efter en anodiseringsbehandling, k ä n n e t e c k n a t av att det innefattar nedsänkning av det material, som skall behandlas, under en tidsperiod av från S till 30 minuter i ett fixeringsbad, som hàlles vid 15-30°C och innehåller en vattenbaserad lösning av nickelfluorid ensam eller blandad med andra nickelsalter i en kon- centration inom omrâdet från 0,1 till 50 g/1 med tillsats av ett non-joniskt ytaktivt ämne, som är effektivt då det gäller att sänka ytspänningen för fixeringsbadet till värdet 35 dyn/cm eller där- under, varvid detta ytaktiva ämne sättes till badet i en koncentra- tion av fràn 25 till 200 ppm.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda andra nickelsalt väljes bland nickelacetat, nickelformiat, nickelsulfat och nickelsulfamat, antingen var för sig eller i blandning.

3. Förfarande enligt något av kraven 1 och 2, k ä n n e- t e c k n a t av att fixeringsbadet hålles vid ett pH inom omrâdet från 5,5 till 6,5.

4. Förfarande enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t av att det non-joniska ytaktiva ämnet väl- jes bland ytaktiva ämnen innefattande fluorkolväteestrar och sili- konföreningar.

5. Förfarande enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t av att silikonföreningen är en dimetylpolysiloxan.

6. Förfarande enligt något av de föregående kraven, k ä n- n e t e c k n a t av att det material, som skall behandlas, ut- sättes för åldring efter nedsänkning i badet under en åldringstid av från o :iii 24 timmar.

7. Förfarande enligt något av de föregående kraven, k ä n- n e t e c k n a t av att det non-joniska ytaktiva ämnet tillsättes så att ytspänningen sänkes till ett värde inom området från 30 till 35 dyn/cm.

8. Förfarande enligt något av de föregående kraven, k ä n- n e t e c k n a t av att det ytaktiva ämnet tillsättes i en kon- centratíon av från 25 till 50 ppm. ä» 9 457 005

9. Bad för fixering av aluminium och legeringar därav efter en anodiseringsbehandling, k ä n n e t e c k n a t av att det innefattar en vattenbaserad lösning av nickelfluorid ensam eller blandad med andra nickelsalter i en koncentration inom om- rådet från 0,1 till 50 g/l med tillsats av ett non-jonískt ytaktivt ämne, som är effektivt då det gäller att sänka ytspänníngen för fixeríngsbadet till värdet 35 dyn/cm eller därunder, varvid det yt- aktiva ämnet är tillsatt till badet i en koncentration av från 25 till 200 ppm.

10. Fixeringsbad enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda andra nickelsalt är valt bland nickelacetat, nickel- formiat, nickelsulfat och nickelsulfamat, antingen ensamma eller i blandning.

11. Fixeringsbad enligt krav 9 eller 10, k ä n n e t e c k- n a t av att det non-joniska ytaktiva ämnet är valt bland ytak- tiva ämnen innefattande fluorkolväteestrar och silikonföreningar.

12. Fixeringsbad enligt krav 11, k ä n n e t e c k n a t av att det ytaktiva ämnet är en dimetylpolysiloxan.

13. Fixeringsbad enligt något av kraven 9-12, k ä n n e - t e c k n a t av att det har ett pH inom området från 5,5 till 6,5.

14. Fixeringsbad enligt något av kraven 9-13, k ä n n e - t e c k n a t av att det har sådan tillsats av det non-joniska ytaktíva ämnet att ytspänningen är sänkt till ett värde inom om- rådet från 30 till 35 dyn/cm.

15. Fixeringsbad enligt något av kraven 9-14, k ä n nte - t e c k n a t av att det ytaktiva ämnet är tillsatt i en kon- centration av från 25 till 50 ppm.