[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur stromlosen Erzeugung von korrosionsschützenden
Schichten auf Aluminiumbauteilen, insbesondere auf Hohlkörper-Bauteilen mit Wabenstruktur.
[0002] Zur Herstellung von korrosionsgeschützten Bauteilen ist es bekannt, Schutzschichten
von Zink bzw. zinkhaltigen Legierungen auf Aluminium aufzubringen. Dieses kann beispielsweise
durch Metallspritzen, durch Galvanisieren oder durch Walzplattieren geschehen. Die
Verfahren führen zwar zu einer guten Haftung und mechanischen Widerstandfähigkeit
der Schutzschicht, sind aber verhältnismäßig aufwendig.
[0003] 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
fum 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-Überzug
geschützt, da sonst ein Korrosionsangriff zu befürchten ist (s. Wernick, Pinner, Zurbrügg
u. Weiner "Die Oberflächenbehandlung von Aluminium", S. 193).
[0004] Die chemische Oberflächenbehandlung und daraus hergestellte Überzüge, 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 Überzüge geeignet.
[0005] 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.
[0006] 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/1 NaOH und 10-30
g/1 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.
[0007] 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.
[0008] Es hat sich herausgestellt, daß die Zugabe von 6-13% Si und O,O1-2% 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 Zinkätbehandlung
ausübt (s. "Die Oberflächenbehandlung von Aluminium", Werner u.a., S. 502). Diese
Untersuchungen galten aber nicht für die erfindungsgemäß ausgewählten Bereiche.
[0009] Im folgenden wird die Erfindung an Hand von 2 Beispielen näher erläutert:
1. Vergleichsversuch zwischen einem unbehandelten Aluminiumbauteil, einem durch Grünchromatierung
geschützten Bauteil 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 Badtemperatur mit Alodine 401/45 in einer Eintauchzeit von 1-2 Minuten durchgeführt.
Das erfindungsgemäße Behandlungsverfahren wurde in 2 Stufen, und zwar mit 200 g/l
NaOH und 20 g/1 ZnO sowie 150 g/1 NaOH und 15 g/1 ZnO durchgeführt. Nach 4 Wochen
Wechseltauchtest in 5%-iger Calciumchloridlösung wurden folgende maximale Korrosionstiefen
im Querschliff ermittelt:
Aus diesem Vergleichsversuch ergibt sich, daß die maximale Korrosionstiefe bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren deutlich gegenüber dem bekannten Verfahren herabgesetzt
ist. Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Behandlung mit 150 g/1 NaOH und
15 g/1 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.
[0010] In einem kombinierten Korrosions- und Verschleißtest (Salzsprühnebel 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 Schichten,
insbesondere Cu und der Zwischenschicht Zink bzw. später dem Aluminiumgrundwerkstoff
zurückzuführen. Insgesamt ergab dieser Test, daß auch eine kompliziert und aufwendig
erzeugte Schutzbehandlung nicht mit einer vergleichsweise dünnen Zinkatschicht gemäß
dem erfindungsgemäßen Verfahren konkurrieren kann.
1. Verfahren zur stromlosen Erzeugung von korrosionsschützenden Schichten auf Aluminiumbauteilen,
insbesondere auf Hohlkörper-Bauteilen mit Wabenstruktur, dadurch gekennzeichnet, daß
die Aluminiumbauteile in eine wässrige Lösung von 100-300 g/1 NaOH und 10-30 g/1 ZnO für 1-5 Minuten eingetaucht und einer nachfolgenden Spül- und Trocknungsbehandlung
unterworfen werden.
2. Anwendung des Tauch-Verzinkungsverfahrens auf die Herstellung korrosionsgeschützter
Aluminiumbauteile, wobei in einer wässrigen Lösung von 150-200 g/1 NaOH 15-20 g/1
ZnO gelöst sind.
3. Korrosionsgeschütztes Aluminiumbauteilnach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Aluminiumbauteil 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 Aluminiumbauteil mindestens an den Nahtstellen 6-13% Si und 0,001-1% Be enthält.
