PROCESS FOR THE ELECTROLESS PRODUCTION OF CORROSION-INHIBITING LAYERS ON STRUCTURAL PARTS OF ALUMINIUM

Abstract: 1. A method ,for current free formation of corrosion resistant layers onto aluminium articles containing at least at the welds 6 to 13 % and 0.01 to 2 % BI or 6 to 13 % Si and 0.001 to 1 % Be which comprises the folowing operational steps : - immersing the aluminium articles in an aqueous solution of 100-300 grams per liter NaOH and 10-30 grams per liter ZnO for 1-5 min ; - rinsing and drying.

Description: Verfahren zur stromlosen Erzeugung von korrosionsschützenden Schichten auf Aluminiumbauteilen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur stromlosen Erzeugung von korrosionsschützenden Schichten auf Aluminiumbauteilen, insbesondere auf Hohlkörper-Bauteilen mit Wabenstruktur. Zur Herstellung von korrosionsgeschützten Bauteilen ist es bekannt, Schutzschichten von Zink bzw. zinkhaltigen Legierungen auf Aluminium aufzubringen. Dieses kann beispielsweise durch Metall spritzen, durch Galvanisieren oder durch Walzplattieren geschehen. Die Verfahren führen zwar zu einer guten Haftung und mechanischen Widerstandfähigkeit der Schutzschicht, sind aber verhältnismässig aufwendig. Ferner sind Chromatier- und Phosphatierverfahren bekannt, mit deren Hilfe Deckschichten auf Aluminium aufgebracht werden können. Bei einem sauren Phosphatierverfahren werden Lösungen aus Monozinkphosphat, Phosphorsäure und Fluoride verwendet. Die entstehenden Schichten sind etwa 1-5 /um dick und in Säuren sowie Alkalien löslich. Sie werden daher überwiegend als Haftgrund für Anstriche und Kunststoffbeschichtungen verwendet. Bei Aussenbeanspruchungen, wie z.B. in Bauwerken werden die Schichten mit einem dünnen, klaren Metacrylat oder Zelluloseacetat-Uberzug geschützt, da sonst ein Korrosionsangriff zu befürchten ist (s. Wernick, Pinner, Zurbrügg u. Weiner "Die Oberflächenbehandlung von Aluminium", S. 193). Die chemische Oberflächenbehandlung und daraus hergestellte Uberzüge, z.B. Chromatschichten sind verhältnismässig leicht durchführbar, bieten aber keinen sicheren Korrosionsschutz in stark korrosiver Umgebung. Insbesondere, wenn höhere Abnutzungsbeständigkeit und Verschleissfestigkeit verlangt wird, sind chemisch erzeugte Oxidschichten nur als Unterlage für organische Uberzüge geeignet. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Erzeugung korrosionsgeschützter Bauteile zu entwickeln, bei denen die Überzüge verhältnismässig einfach herstellbar sind, eine hohe Verschleissfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit aufweisen. Erfindungsgemäss geschieht dies dadurch, dass das Aluminiumbauteil in eine wässrige Zinkatlösung bei Raumtemperatur eingetaucht und nach einer Behandlungsdauer von 1-5 Minuten einer nachfolgenden Spül- und Trocknungsbehandlung unterzogen wird. Die wässrige Zinkatlösung soll dabei folgende Zusammensetzung aufweisen: 100-300 g/l NaOH und 10-30 g/l ZnO, wobei die Verhältnisse durch folgende Beziehung festgelegt sind: 1. 100 g NaOH und 10 g ZnO 2. 200 g NaOH und 20 g ZnO. Zinkatlösungen dieser Zusammensetzung sind grundsätzlich bekannt. So ist in dem bereits zitierten Buch von Wernick u.a. "Die Oberflächenbehandlung von Aluminium", S. 501 eine ähnliche Zusammensetzung angegeben, wobei diese Zinkatlösung zur Erzielung dünner Zinkschichten für eine nachfolgende Galvanisierung eingesetzt wird. Es hat sich herausgestellt, dass die Zugabe von 6-13% Si und 0,01-2% Bi oder 0,001-1% Be zu einer verstärkten Zinkabscheidung führt. Zwar ist es grundsätzlich bekannt, dass die Legierungszusammensetzung einen Einfluss auf die Zinkabscheidung bei der Zinkatbehandlung ausübt (s. "Die Oberflächenbehandlung von Aluminium", Werner u.a., S. 502). Diese Untersuchungen galten aber nicht für die erfindungsgemäss ausgewählten Bereiche. Im folgenden wird die Erfindung an Hand von 2 Beispielen näher erläutert: 1. Vergleichsversuch zwischen einem unbehandelten Aluminium bauteil, einem durch Grünchromatierung geschützten Bau teil und einem erfindungsgemäss behandelten Bauteil, das an den Nahtstellen 10% Si und 0,01% Wismut aufwies. Als Probekörper wurde der aus der Anlage ersichtliche Aufbau gewählt. Die Grünchromatierung wurde bei 450C Badtempera tur mit Alodine 401/45 in einer Eintauchzeit von 1-2 Mi nuten durchgeführt. Das erfindungsgemässe Behandlungsver fahren wurde in 2 Stufen, und zwar mit 200 g/l NaOH und 20 g/l ZnO sowie 150 g/l NaOH und 15 g/l ZnO durchgeführt. Nach 4 Wochen Wechseltauchtest in 5%-iger Calciumchlorid lösung wurden folgende maximale Korrosionstiefen im neuer schliff ermittelt: EMI3.1 <tb> Bezeichn. <SEP> Behandlungsart <SEP> maximale <tb> <SEP> Korrosionstiefe <tb> <SEP> AZ <SEP> Ausgangszustand <SEP> ohne <SEP> 200 <SEP> /um <SEP> <tb> <SEP> Beizbehandlung <tb> <SEP> C <SEP> Grünchromatierung <SEP> 180 <SEP> /um <SEP> <tb> <SEP> 4 <SEP> NaOH/ZnO <SEP> (200 <SEP> g/20 <SEP> g/l <SEP> 60 <SEP> /um <SEP> <tb> <SEP> 5 <SEP> NaOH/ZnO <SEP> (150 <SEP> g/15 <SEP> g/l <SEP> 40 <SEP> um <tb> Aus diesem Vergleichsversuch ergibt sich, dass die maxi male Korrosionstiefe bei dem erfindungsgemässen Verfahren deutlich gegenüber dem bekannten Verfahren herabgesetzt ist. Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemässe Be handlung mit 150 g/l NaOH und 15 g/l ZnO. 2. Zum Vergleich mit einer galvanisch erzeugten Schutzschicht wurde ein Grundkörper aus AlZnMg mit einer Zwischenschicht aus Zink und einer galvanisch erzeugten Deckschicht aus Cu, Ni, Cr hergestellt. Demgegenüber wurde ein nach dem erfindungsgemässen Verfahren geschütztes Bauteil der gleichen Bauart mit nur einer Schicht aus Zink hergestellt. In einem kombinierten Korrosions- und Verschleisstest (Salz sprühnebel und Abriebtest, Steinschlag) zeigten sich bei dem galvanisierten Produkt nach einer anfänglich guten Korrosionsbeständigkeit starke Auflösungen und Zerstörungen der Deckschicht. Dieses ist auf eine erhöhte Kontakt Korrosion zwischen den galvanisch erzeugten Schichten1 insbesondere Cu und der Zwischenschicht Zink bzw. später dem Aluminiumgrundwerkstoff zurückzuführen. Insgesamt er gab dieser Test, dass auch eine kompliziert und aufwendig erzeugte Schutzbehandlung nicht mit einer vergleichsweise dünnen Zinkatschicht gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren konkurrieren kann.

Claims: Patentansprüche: 1. Verfahren zur stromlosen Erzeugung von korrosions schützenden Schichten auf Aluminiumbauteilen, insbe sondere auf Hohlkörper-Bauteilen mit Wabenstruktur, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumbauteile in eine wässrige Lösung von 100-300 g/l NaOH und 10-30 g/l ZnO für 1-5 Minuten eingetaucht und einer nachfolgen den Spül- und Trocknungsbehandlung unterworfen werden. 2. Anwendung des Tauch-Verzinkungsverfahrens auf die Her stellung korrosionsgeschützter Aluminiumbauteile, wo bei in einer wässrigen Lösung von 150-200 g/l NaOH 15-20 g/l ZnO gelöst sind. 3. Korrosionsgeschütztes Aluminiumbauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Aluminium bauteil mindestens an den Nahtstellen 6-13% Si und 0,01-2% Bi enthält. 4. Korrosionsgeschütztes Aluminiumbauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Aluminium bauteil mindestens an den Nahtstellen 6-13% Si und 0,001-1% Be enthält.

Inventors: DOLLING, HELMUT, DR. DIPL.-CHEM., GRUHL, WOLFGANG, PROF. DR.-ING. DIPL.-ING., Dölling, Helmut, Dr. Dipl.-Chem.
Applicants: VEREINIGTE ALUMINIUM-WERKE AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1983
Main classification: C23F11
IPC codes: C23C22, C23C18