DE68924012T2 - Chromium cleaning / deoxidation system. - Google Patents
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Abstract
Description
Diese Erfindung betrifft ein neues Verfahren zum Reinigen und Desoxidieren von Aluminium vor einer Umwandlungsbehandlung. Das Verfahren basiert auf einem sauren oder basischen Reinigungssystem und einem chromatfreien Desoxidierungssystem.This invention relates to a new process for cleaning and deoxidizing aluminum prior to a conversion treatment. The process is based on an acidic or basic cleaning system and a chromate-free deoxidizing system.
Traditionell sind chromatierte Desoxidationsmittel verwendet worden, um Aluminiumproben das Bestehen kennzeichnender Korrosionsprüfungen zu ermöglichen wie zum Beispiel MIL-C-5541C. Das Aluminium wird zuerst in einem relativ nichtätzenden alkalischen Einweichreiniger gereinigt, in einer sauren Chromatlösung desoxidiert und anschließend chromatiert. Alternativ wurde, falls ein Ätzen erwünscht war, eine alkalische Ätzoder eine alkalische chemische Abtragungslösung verwendet. Diesem Schritt folgte ein Desoxidationsschritt, der normalerweise ein chromatiertes Desoxidationsmittel verwendete, um während des Ätzens produzierten "Schmutz" zu entfernen. Das Aluminium wurde dann chromatiert. In der Vergangenheit umfaßten Versuche, Chromat im Desoxidierungsschritt zu ersetzen, im allgemeinen die Verwendung von Eisensalzen wie Eisen(III)sulfat. Desoxidationsmittel auf der Grundlage von Eisen haben jedoch nie Ergebnisse ergeben, die mit den chromathaltigen Desoxidationsmittel-Systemen vergleichbar waren.Traditionally, chromated deoxidizers have been used to enable aluminum samples to pass signature corrosion tests such as MIL-C-5541C. The aluminum is first cleaned in a relatively non-corrosive alkaline soak cleaner, deoxidized in an acidic chromate solution, and then chromated. Alternatively, if etching was desired, an alkaline etch or alkaline chemical stripping solution was used. This step was followed by a deoxidation step, which usually used a chromated deoxidizer to remove "grit" produced during etching. The aluminum was then chromated. In the past, attempts to replace chromate in the deoxidation step generally involved the use of iron salts such as ferric sulfate. However, iron-based deoxidizers have never produced results comparable to the chromate-containing deoxidizer systems.
Das U.S.-Patent 4 451 304 an Batiuk macht eine Behandlung für Aluminium verfügbar, das einen alkalischen Reinigungsschritt und einen Desoxidationsschritt umfaßt. Der Desoxidationsschritt verwendet ein Nicht-Chromat-Reinigungsmittel, das eine wässrige Lösung von Natrium- oder Kaliumnitrit ist. Dieses Patent beinhaltet eine ausführliche Diskussion des Standes der Technik in diesem Bereich.U.S. Patent 4,451,304 to Batiuk provides a treatment for aluminum that includes an alkaline cleaning step and a deoxidation step. The deoxidation step uses a non-chromate cleaning agent that is an aqueous solution of sodium or potassium nitrite. This patent includes a detailed discussion of the prior art in this area.
US-A-4 459 216 offenbart eine wässrige saure auflösende Lösung für Metalle, z.B. Aluminium und Aluminiumlegierungen, umfassend Wasserstoffperoxid, eine anorganische Säure und wenigstens eine aromatische Verbindung, wobei die Lösung bei einer Temperatur von 10 ºC bis 80 ºC und für eine Behandlungsdauer von 5 Sekunden bis 15 Minuten verwendet werden kann.US-A-4 459 216 discloses an aqueous acidic dissolving solution for metals, e.g. aluminum and aluminum alloys, comprising hydrogen peroxide, an inorganic acid and at least one aromatic compound, which solution can be used at a temperature of 10 ºC to 80 ºC and for a treatment time of 5 seconds to 15 minutes.
GB-A-2 186 292 offenbart ein Verfahren zur Reinigung von Aluminiumoberflächen unter Verwendung:GB-A-2 186 292 discloses a method for cleaning aluminium surfaces using:
- einer Vorwäsche mit einer wässrigen Lösung, vorzugsweise einer sauren Vorwaschlösung,- a pre-wash with an aqueous solution, preferably an acidic pre-wash solution,
- einer primären alkalischen Reinigungsstufe, um restliches Aluminium von der Oberfläche des behandelten Behälters ohne ein unerwünschtes Ätzen zu entfernen,- a primary alkaline cleaning step to remove residual aluminium from the surface of the treated vessel without undesirable etching,
- einer Stufe des Spülens mit schwach angesäuertem Wasser mit einer wässrigen Spüllösung mit einem pH-Wert von nicht mehr als 6, wobei die Spüllösung Fluor- und/oder Phosphationen als einen Beschleuniger für das Entfernen der Oxidbeschichtung enthalten kann, und- a step of rinsing with slightly acidified water with an aqueous rinsing solution with a pH of not more than 6, which rinsing solution may contain fluorine and/or phosphate ions as an accelerator for the removal of the oxide coating, and
- einer wahlfreien Umwandlungsbehandlung.- an elective conversion treatment.
GB-A-2100 757 betrifft eine fluorfreie Tieftemperatur-Lösung zum Reinigen von Aluminium, die Schwefelsäure, Phosphorsäure und Tenside umfaßt.GB-A-2100 757 relates to a fluorine-free cryogenic solution for cleaning aluminium, which comprises sulphuric acid, phosphoric acid and surfactants.
Die vorliegende Erfindung wird durch den Inhalt der Hauptansprüche definiert. Weitere Ausführungsformen können in den Nebenansprüchen gefunden werden.The present invention is defined by the content of the main claims. Further embodiments can be found in the dependent claims.
Die vorliegende Erfindung ist dahingehend vorteilhaft, daß sie die Verwendung von sechswertigem Chrom für den Reinigungs- und Desoxidationsschritt eliminiert und weiterhin eine verbesserte Arbeitsweise gegenüber zuvor offenbarten Verfahren für das Reinigen und Desoxidieren von Aluminium vor den chemischen Umwandlungsbehandlungen ergibt.The present invention is advantageous in that it eliminates the use of hexavalent chromium for the cleaning and deoxidation step and further provides improved Operation over previously disclosed methods for cleaning and deoxidizing aluminum prior to chemical conversion treatments.
In Einklang mit der vorliegenden Erfindung wird Aluminium in einer wässrigen sauren oder alkalischen Lösung gereinigt. Die bevorzugten Ansäuerungsmittel sind Säuren wie Schwefelsäure, Salpetersäure, Fluorwasserstoffsäure, Phosphorsäure, Zitronensäure, Oxalsäure, Essigsäure, Gluconsäure, Hydroxyessigsäure und dergleichen oder die Mischungen von zwei oder mehreren dieser Säuren. Vorzugsweise ist die saure Lösung eine verdünnte Lösung, die ein geringes Ätzen ergibt.In accordance with the present invention, aluminum is purified in an aqueous acidic or alkaline solution. The preferred acidifying agents are acids such as sulfuric acid, nitric acid, hydrofluoric acid, phosphoric acid, citric acid, oxalic acid, acetic acid, gluconic acid, hydroxyacetic acid and the like, or the mixtures of two or more of these acids. Preferably, the acidic solution is a dilute solution which gives a low etch.
Die alkalischen Reinigungslösungen, die in der vorliegenden Erfindung nützlich sind, enthalten im allgemeinen Alkalimetallhydroxide oder andere wasserlösliche alkalische Materialien wie Trinatriumphosphat, Alkalisilikate, Tetranatriumpyrophosphat und dergleichen.The alkaline cleaning solutions useful in the present invention generally contain alkali metal hydroxides or other water-soluble alkaline materials such as trisodium phosphate, alkali silicates, tetrasodium pyrophosphate, and the like.
Die Ätzmittel können auch saure Lösungen von Fluorid-Zusammensetzungen wie Hydrogenwasserstoff und Fluorsalzen, Fluorkomplexen und dergleichen umfassen wie Ammoniumhydrogenfluorid, Hexafluorokieselsäure, deren Salze und dergleichen.The etchants may also include acidic solutions of fluoride compositions such as hydrogen hydrogen and fluorine salts, fluorine complexes and the like such as ammonium hydrogen fluoride, hexafluorosilicic acid, their salts and the like.
Im Anschluß an den Reinigungsschritt wird das Aluminium dann in eine wässrige saure Desoxidationsmittel-Lösung eingetaucht, die wenigstens eine der folgenden Desoxidationsmittel-Zusammensetzungen, Wasserstoffperoxid oder Heteropolyvanadinsäure oder deren Salze, enthält. Gegebenenfalls kann das Aluminium vor der Berührung mit der Desoxidationsmittel-Lösung gespült werden. Die Verwendung der Spülung ist bevorzugt.Following the cleaning step, the aluminum is then immersed in an aqueous acidic deoxidizer solution containing at least one of the following deoxidizer compositions, hydrogen peroxide or heteropolyvanadic acid or salts thereof. Optionally, the aluminum may be rinsed prior to contact with the deoxidizer solution. The use of the rinse is preferred.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann der Aluminium-Gegenstand in einem einzigen Schritt gereinigt und desoxidiert werden, indem eine Desoxidationsmittel-Verbindung wie Wasserstoffperoxid in die saure Reinigungslösung einbezogen wird.In another embodiment of the invention, the aluminum article can be cleaned and deoxidized in a single step by using a deoxidizer compound how hydrogen peroxide is incorporated into the acidic cleaning solution.
Bei der Beschreibung der Erfindung umfaßt der Begriff "Aluminium", der in Verbindung mit dem zu behandelnden Substratmetall verwendet wird, Aluminiummetall als solches und darüber hinaus diejenigen Aluminiumlegierungen, die im allgemeinen vor dem Chromatieren oder einer anderen chemischen oder elektrochemischen Umwandlungs-Behandlung einer Reinigungs- und Desoxidierungs-Behandlung unterworfen werden.In describing the invention, the term "aluminium" used in connection with the substrate metal to be treated includes aluminium metal as such and, in addition, those aluminium alloys which are generally subjected to a cleaning and deoxidation treatment prior to chromating or other chemical or electrochemical conversion treatment.
Aluminiummetall als solches enthält ausnahmslos Spurenverunreinigungen anderer Metalle. Beispielhaft für solche verunreinigenden Metalle sind Kupfer, Mangan, Nickel, Zink, Titan, Vanadium, Natrium und Gallium.Aluminium metal as such invariably contains trace amounts of other metals. Examples of such contaminating metals are copper, manganese, nickel, zinc, titanium, vanadium, sodium and gallium.
Aluminiumlegierungen enthalten im allgemeinen größere Mengen anderer Metalle. Solche legierenden Metalle umfassen Silicium, Chrom, Blei, Eisen, Kupfer, Magnesium, Mangan und Zink.Aluminum alloys generally contain larger amounts of other metals. Such alloying metals include silicon, chromium, lead, iron, copper, magnesium, manganese and zinc.
Solche Metalle sind aufgrund der Einwirkung solcher Lösungen auf das Metall und den Schmutz in Form von Ionen genauso wie Aluminiumionen immer in den Desoxidationsmittel-Lösungen vorhanden. Es ist ein Aspekt der vorliegenden Erfindung, daß die Funktion der Stabilisatoren enthaltenden Desoxidationsmittel-Lösungen in der Gegenwart solcher anderer Metallionen, insbesondere Eisen, Kupfer und Mangan, anhalten kann. Die mehrwertigen Metallionen neigen dazu, die Zersetzung der Wasserstoffperoxid-Komponente zu katalysieren. Dies gilt vor allem für Kupfer und Mangan.Such metals are always present in the deoxidizer solutions in the form of ions, as are aluminum ions, due to the action of such solutions on the metal and the dirt. It is an aspect of the present invention that the function of the deoxidizer solutions containing stabilizers can continue in the presence of such other metal ions, particularly iron, copper and manganese. The polyvalent metal ions tend to catalyze the decomposition of the hydrogen peroxide component. This is especially true for copper and manganese.
Mit Bezug auf den ersten Schritt der Erfindung wird das Aluminiumsubstrat einer Reinigung und/oder Ätzung unterworfen, vorzugsweise mit einer verdünnten wässrigen Säurelösung bei einem pH-Wert von weniger als 2.With reference to the first step of the invention, the aluminium substrate is subjected to cleaning and/or etching, preferably with a dilute aqueous acid solution at a pH of less than 2.
Vorzugsweise ist der pH-Wert kleiner als 2 und am bevorzugtesten kleiner als 1,5. Die Reinigungslösungen enthalten im allgemeinen 0,005 Vol.-% bis 5 Vol.-% oder 10 Gew.-% der Säuren, können aber bis zu 50 Gew.-% und bevorzugt 0,2 bis 8 Gew.-% und bevorzugter 0,4 Vol.-% bis 2,5 Vol.-% enthalten. Es ist auch bevorzugt, eine Mischung von Säuren wie Schwefelsäure und Fluorwasserstoffsäure zu verwenden.Preferably the pH is less than 2 and most preferably less than 1.5. The cleaning solutions generally contain from 0.005% to 5% or 10% by weight of the acids, but may contain up to 50% by weight and preferably from 0.2% to 8% by weight and more preferably from 0.4% to 2.5% by weight. It is also preferred to use a mixture of acids such as sulfuric acid and hydrofluoric acid.
Während dies wahlfrei ist, können geeignete Tenside in den Reinigungslösungen enthalten sein. Sie können in Mengen von 0 Gew.-% bis 5 Gew.-% vorhanden sein, und bevorzugt bis zu 2 Gew.-% und meistbevorzugt bis zu 0,5 Gew.-%. Alle geeigneten Tenside, die mit der Reinigungslösung verträglich sind und keinen unerwünschten Film auf der Oberfläche des Aluminiums hinterlassen, können verwendet werden. Solche Tenside umfassen die kationischen, anionischen, amphoteren und nichtionischen Tenside.While optional, suitable surfactants may be included in the cleaning solutions. They may be present in amounts of from 0% to 5% by weight, and preferably up to 2% by weight, and most preferably up to 0.5% by weight. Any suitable surfactant that is compatible with the cleaning solution and does not leave an undesirable film on the surface of the aluminum may be used. Such surfactants include the cationic, anionic, amphoteric and nonionic surfactants.
Der Reinigungs- und/oder Ätzschritt kann in einer alkalischen Reinigungs-Ätzlösung durchgeführt werden. Bekannte alkalische Reinigungslösungen, die Alkalimetallhydroxid, Alkalimetallcarbonat, Trialkalimetallphosphat (wie Trinatriumphosphat), Tetraalkalimetallpyrophosphat (Tetranatriumpyrophosphat), Alkalimetallsilikate, allein oder in Verbindung enthalten, können ebenfalls für den Reinigungsschritt der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Alkalische Reinigungs-Zusammensetzungen wie Ridolin 53, P3-Almeco 18 und Ridolin 322 können im Reinigungsschritt verwendet werden.The cleaning and/or etching step can be carried out in an alkaline cleaning-etching solution. Known alkaline cleaning solutions containing alkali metal hydroxide, alkali metal carbonate, trialkali metal phosphate (such as trisodium phosphate), tetraalkali metal pyrophosphate (tetrasodium pyrophosphate), alkali metal silicates, alone or in combination, can also be used for the cleaning step of the present invention. Alkaline cleaning compositions such as Ridolin 53, P3-Almeco 18 and Ridolin 322 can be used in the cleaning step.
In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann ein saurer Reinigungs-Ätzschritt mit dem Desoxidationsschritt kombiniert werden, indem Wasserstoffperoxid und ein Wasserstoffperoxid-Stabilisator in eine saure Reinigungslösung eingeschlossen werden. Die kombinierten Schritte der Reinigung und der Desoxidation können bei einer Temperatur von Raumtemperatur bis 76,6 ºC (170 ºF) und vorzugsweise von 32,2 ºC (90 ºF) bis 65,5 ºC (150 ºF) durchgeführt werden. Der pH-Wert der Lösung beträgt bevorzugt weniger als 3 und bevorzugter weniger als 1,5 und am bevorzugtesten weniger als 0,5.In an alternative embodiment of the invention, an acidic cleaning-etching step may be combined with the deoxidation step by including hydrogen peroxide and a hydrogen peroxide stabilizer in an acidic cleaning solution. The combined cleaning and deoxidation steps may be carried out at a temperature of from room temperature to 76.6 ºC (170 ºF), and preferably from 32.2 ºC (90ºF) to 65.5ºC (150ºF). The pH of the solution is preferably less than 3, more preferably less than 1.5, and most preferably less than 0.5.
Es wird eingesehen, daß der Reinigungs-Ätzschritt in einer kurzen Zeitdauer bei einem im wesentlichen geringen Ätzen durchgeführt werden kann oder für eine längere Zeitdauer durchgeführt werden kann, falls eine tief geätzte Oberfläche erwünscht ist.It will be appreciated that the cleaning etching step can be performed in a short period of time with substantially little etching or can be performed for a longer period of time if a deeply etched surface is desired.
Es wird ebenfalls eingesehen, daß der Reinigungs-Ätzschritt bei Raumtemperaturen durchgeführt werden kann, es aber bevorzugt ist, den Reinigungsschritt bei erhöhten Temperaturen der Lösung durchzuführen. Höhere Temperaturen erhöhen die Reinigungsgeschwindigkeit und/oder die Ätzwirkung der Reinigungslösung und ein bestimmter Grad an Sorgfalt muß angewandt werden, um sicherzustellen, daß der erwünschte Grad an Reinigung oder Ätzen erhalten wird. Die Temperatur der Reinigungs/Ätzlösung beträgt bevorzugt 32,2 ºC (90 ºF) bis 79,4 ºC (175 ºF) und am bevorzugtesten 37,7 ºC (100 ºF) bis 65,5 ºC (150 ºF).It is also appreciated that the cleaning-etching step can be carried out at room temperatures, but it is preferred to carry out the cleaning step at elevated solution temperatures. Higher temperatures increase the cleaning rate and/or etching efficiency of the cleaning solution and a certain degree of care must be exercised to ensure that the desired level of cleaning or etching is obtained. The temperature of the cleaning/etching solution is preferably 32.2°C (90°F) to 79.4°C (175°F) and most preferably 37.7°C (100°F) to 65.5°C (150°F).
Mit Bezug auf den Desoxidationsschritt ist es bevorzugt, daß das Desoxidationsmittel-Bad sauer ist und bevorzugt unterhalb eines pH-Wertes von 4 und bevorzugter bei oder unterhalb von 2 ist. Wenn im Desoxidationsmittel-Bad Heteropolyionen verwendet werden, können sie dem Bad als solche zugegeben werden oder können in situ aus ihren Bestandteilen erzeugt werden.With respect to the deoxidation step, it is preferred that the deoxidizer bath is acidic and preferably below a pH of 4 and more preferably at or below 2. When heteropolyions are used in the deoxidizer bath, they may be added to the bath as such or may be generated in situ from their constituents.
Wenn Heteropolyvanadinsäure oder deren Salze verwendet werden, umfaßt das Desoxidationsmittel 0,1 g/l bis zur Löslichkeitsgrenze des Materials und einer Säure, wodurch eine Zusammensetzung mit einem pH-Wert unterhalb von 3 gebildet wird. Im allgemeinen werden Mineralsäuren verwendet und Salpetersäure ist bevorzugt.When heteropolyvanadic acid or its salts are used, the deoxidizer comprises 0.1 g/l up to the solubility limit of the material and an acid, thereby forming a composition with a pH below 3. Generally, mineral acids are used and nitric acid is preferred.
Wenn das Desoxidationsmittel Wasserstoffperoxid ist, ist es bevorzugt, daß die Lösungen 0,03 bis 30 Gew.-% Wasserstoffperoxid enthalten und es ist weiterhin bevorzugt, daß einer oder mehrere Stabilisatoren für Wasserstoffperoxid ebenfalls in der Lösung verwendet werden. Mit Bezug auf Desoxidationsmittel- Lösungen aus Wasserstoffperoxid ist es ebenfalls bevorzugt, den pH-Wert auf 3 oder weniger und bevorzugt mit Salpetersäure einzustellen. Der pH-Wert ist vorzugsweise nicht größer als 1,5 und am bevorzugtesten 0,5 oder darunter. Die Desoxidationsmittel-Lösung wird bevorzugt bei einer Temperatur von Raumtemperatur bis 65,5 ºC (150 ºF) gehalten, abhängig von der Zeitdauer, für die der Aluminiumgegenstand mit der Lösung in Berührung ist.When the deoxidizer is hydrogen peroxide, it is preferred that the solutions contain from 0.03 to 30% by weight of hydrogen peroxide, and it is further preferred that one or more stabilizers for hydrogen peroxide also be used in the solution. With respect to deoxidizer solutions of hydrogen peroxide, it is also preferred to adjust the pH to 3 or less, preferably with nitric acid. The pH is preferably no greater than 1.5, and most preferably 0.5 or less. The deoxidizer solution is preferably maintained at a temperature of from room temperature to 65.5°C (150°F), depending on the length of time the aluminum article is in contact with the solution.
Der Aluminiumgegenstand ist mit der Desoxidationsmittel-Lösung vorzugsweise 1 bis 25 Minuten lang in Berührung. Die Berührungszeit ist bei höheren Temperaturen im allgemeinen kürzer.The aluminum object is in contact with the deoxidizer solution for preferably 1 to 25 minutes. The contact time is generally shorter at higher temperatures.
Stabilisatoren für Peroxide sind wohlbekannt und werden im U.S.-Patent 4 059 678 veranschaulicht. Andere geeignete Stabilisatoren für Wasserstoffperoxid sind im Fachgebiet wohlbekannt und jeder von diesen kann auf geeignete Weise verwendet werden, vorausgesetzt, sie sind mit sauren Lösungen verträglich. Eine bevorzugte Gruppe von Stabilisatoren ist in der U.S.-Patentanmeldung, Aktenzeichen 07/221 063, eingereicht am 19. Juli 1988 auf den Namen von McMillen und mit dem Titel "Stabilisierung von Peroxidlösungen", entsprechend EP 0361 772 A1, offenbart.Stabilizers for peroxides are well known and are illustrated in U.S. Patent 4,059,678. Other suitable stabilizers for hydrogen peroxide are well known in the art and any of these can be used in a suitable manner provided they are compatible with acidic solutions. A preferred group of stabilizers is disclosed in U.S. Patent Application Serial No. 07/221,063, filed July 19, 1988 in the name of McMillen and entitled "Stabilization of Peroxide Solutions," corresponding to EP 0361 772 A1.
Nach der Desoxidationsmittel-Behandlung wird das behandelte Aluminiumsubstrat dann durch chromatierende Behandlungen für Aluminium chromatiert, die im Fachgebiet wohlbekannt sind. Das Chromatieren mit Chromatierungs-Zusammensetzungen wie Alodine 1200S oder Alodine 600, einem Produkt von Parker + Amchem, einer Abteilung der Henkel Corporation, sind nützlich. Die Aluminiumsubstrate werden vorzugsweise gespült, bevor sie mit den Chromatierungs-Zusammensetzungen behandelt werden. Das Spülen ist bevorzugt, um die Verunreinigung der Chromatierungs-Zusammensetzung durch die Bestandteile der Zusammensetzung zur Desoxidationsmittel-Behandlung zu vermindern.After the deoxidizer treatment, the treated aluminum substrate is then chromated by chromating treatments for aluminum, which are well known in the art. Chromating with chromating compositions such as Alodine 1200S or Alodine 600, a product of Parker + Amchem, a division of Henkel Corporation, are useful. The aluminum substrates are preferably rinsed before being treated with the chromating compositions. Rinsing is preferred to reduce contamination of the chromating composition by the components of the deoxidizer treatment composition.
Die folgenden Beispiele dienen dazu, diese Erfindung zu veranschaulichen und dürfen nicht als einschränkend betrachtet werden.The following examples are intended to illustrate this invention and are not to be considered as limiting.
Eine Reinigungslösung wurde wie folgt hergestellt:A cleaning solution was prepared as follows:
A. 70 ml einer Lösung, hergestellt durch das Verdünnen von 323 ml 96 %iger Schwefelsäure mit Wasser auf einen Liter.A. 70 ml of a solution prepared by diluting 323 ml of 96% sulphuric acid with water to one litre.
B. 70 ml einer Lösung aus Fluorwasserstoffsäure-Konzentrat, hergestellt durch das Verdünnen von 214 g 70 %iger Fluorwasserstoffsäure auf einen Liter. 70 ml A und 70 ml B wurden vermischt und mit einer Mischung von 25 % Leitungswasser von Ambler Borough (PA.) und 75 % desionisiertem Wasser auf 7 Liter verdünnt. Die Mischung aus Leitungswasser und deionisiertem Wasser wies eine Leitfähigkeit von 250 uS auf.B. 70 ml of a solution of hydrofluoric acid concentrate, prepared by diluting 214 g of 70% hydrofluoric acid to one liter. 70 ml of A and 70 ml of B were mixed and diluted to 7 liters with a mixture of 25% Ambler Borough (PA.) tap water and 75% deionized water. The mixture of tap water and deionized water had a conductivity of 250 uS.
Eine Desoxidationsmittel-Lösung wurde wie folgt hergestellt:A deoxidizer solution was prepared as follows:
Zuerst wurde ein Konzentrat hergestellt, indem 3800 ml 35 %iges Wasserstoffperoxid und 200 ml Dowfax 241 (Natriumdodecyldiphenyloxiddisulfonat) vermischt wurden.First, a concentrate was prepared by mixing 3800 ml of 35% hydrogen peroxide and 200 ml of Dowfax 241 (sodium dodecyl diphenyl oxide disulfonate).
1610 ml des wie oben hergestellten Wasserstoffperoxid-Konzentrates und 475 ml 70 %ige Salpetersäure wurden auf 18,9 Liter verdünnt.1610 ml of the hydrogen peroxide concentrate prepared as above and 475 ml of 70% nitric acid were diluted to 18.9 liters.
Platten aus Aluminiumlegierung 2024-T3 wurden bei einer Temperatur von 48,8 ºC (120 ºF) für den Zeitraum von zehn Minuten in die Reinigungslösung getaucht. Die Platten wurden dann herausgenommen, mit desionisiertem Wasser gespült und 15 Minuten lang bei Raumtemperatur in die Desoxidationsmittel- Lösung getaucht. Die Platten wurden gespült und anschließend chromatiert. Die chromatierten Platten bestanden erfolgreich die Prüfung MIL-C-5541C der Spezifikation für neutrale Salzsprays. Auf die Spezifikation MIL-C-5541C und die Prüfverfahren wird hier ausdrücklich als Literaturstelle Bezug genommen.Plates made of aluminum alloy 2024-T3 were heated at a temperature of 48.8 ºC (120 ºF) for a period of ten minutes in the cleaning solution. The plates were then removed, rinsed with deionized water and immersed in the deoxidizer solution for 15 minutes at room temperature. The plates were rinsed and then chromated. The chromated plates successfully passed the MIL-C-5541C Neutral Salt Spray Specification test. The MIL-C-5541C specification and test procedures are expressly incorporated herein by reference.
Ein Reinigungslösungs-Konzentrat wurde hergestellt, indem 100 ml 96 %ige Schwefelsäure und 416 ml 75 %ige Phosphorsäure vermischt und auf einen Liter verdünnt wurden.A cleaning solution concentrate was prepared by mixing 100 ml of 96% sulfuric acid and 416 ml of 75% phosphoric acid and diluting to one liter.
Eine Reinigungslösung wurde hergestellt, indem 140 ml der Reinigungslösung und 70 ml Fluorwasserstoffsäure-Lösungskonzentrat, wie in Beispiel 1 hergestellt, vermischt und auf 7 Liter verdünnt wurden. Die in diesem Beispiel verwendete Desoxidationsmittel-Lösung war mit der in Beispiel 1 verwendeten identisch.A cleaning solution was prepared by mixing 140 ml of the cleaning solution and 70 ml of hydrofluoric acid solution concentrate as prepared in Example 1 and diluting to 7 litres. The deoxidizer solution used in this example was identical to that used in Example 1.
Platten aus der Aluminiumlegierung 2024-T3 wurden bei einer Temperatur von 48,8 ºC (120 ºF) für eine Zeitdauer von 10 Minuten in die obige Reinigungslösung getaucht. Danach wurden die Platten herausgenommen, mit Wasser gespült und bei Raumtemperatur für eine Zeitdauer von 15 Minuten in die Desoxidationsmittel-Lösung getaucht. Danach wurden die Platten gespült und chromatiert. Diese Platten bestanden erfolgreich die Prüfung MIL-C-5541C der Spezifikation für neutrale Salzsprays.Aluminum alloy 2024-T3 panels were immersed in the above cleaning solution at a temperature of 48.8ºC (120ºF) for a period of 10 minutes. The panels were then removed, rinsed with water, and immersed in the deoxidizer solution at room temperature for a period of 15 minutes. The panels were then rinsed and chromated. These panels successfully passed the MIL-C-5541C neutral salt spray specification test.
Ein Reinigungslösungs-Konzentrat wurde hergestellt, indem 256 ml 96 %ige Schwefelsäure, 90 g Mirawet B (amphoteres Tensid), 90 g Surfonic LF-17 (ethoxylierter Alkohol) vermischt und mit Wasser auf einen Liter verdünnt wurden.A cleaning solution concentrate was prepared by mixing 256 ml of 96% sulfuric acid, 90 g of Mirawet B (amphoteric surfactant), 90 g of Surfonic LF-17 (ethoxylated alcohol) and diluting with water to one liter.
Es wurden 50 ml des Reinigungskonzentrates enthaltende Reinigungsbäder mit 4 Litern zubereitet, die veränderliche Mengen Fluorwasserstoffsäure enthielten, wie in den Tabellen I und II dargestellt.Four litre cleaning baths containing 50 ml of the cleaning concentrate were prepared containing varying amounts of hydrofluoric acid as shown in Tables I and II.
Die den Bädern zugesetzte Menge an Fluorwasserstoffsäure ist in den Tabellen I und II angegeben und ist auf das Fluorwasserstoffsäure-Konzentrat, wie es in Beispiel 1 hergestellt wurde, bezogen. In Bezug auf die 0,17 %igen Lösungen wurden 40 Milliliter des Fluorwasserstoff-Konzentrats zugegeben. In Bezug auf die 0,09 %igen Lösungen wurden 21 Milliliter des Fluorwasserstoff-Konzentrats zugegeben, und in Bezug auf die 0,009 %igen wurden 2 Milliliter des Fluorwasserstoffsäure-Konzentrats zugegeben.The amount of hydrofluoric acid added to the baths is given in Tables I and II and is based on the hydrofluoric acid concentrate as prepared in Example 1. With respect to the 0.17% solutions, 40 milliliters of the hydrogen fluoride concentrate were added. With respect to the 0.09% solutions, 21 milliliters of the hydrogen fluoride concentrate were added and with respect to the 0.009% solutions, 2 milliliters of the hydrofluoric acid concentrate were added.
Ein Desoxidationsmittel-Bad mit 4 Litern wurde auf eine Weise hergestellt, die mit der der obigen Beispiele 1 vergleichbar war. Die für die Desoxidationsmittel-Bäder verwendeten Bestandteile sind in den untenstehenden Tabellen I und II angegeben.A 4 liter deoxidizer bath was prepared in a manner comparable to that of Example 1 above. The ingredients used for the deoxidizer baths are given in Tables I and II below.
In Bezug auf die in Tabelle 1 veranschaulichten Bäder sollte darauf hingewiesen werden, daß 70 %ige Salpetersäure mit Reagenzqualität verwendet wurde und daß der Stabilisator in Tabelle I Dowfax 2A1 (Natriumdodecyldiphenyloxiddisulfonat) war. Weiterhin wurden mit Bezug auf die Bäder in Tabelle I 10,2 ml des Stabilisators zugegeben, um die Stabilisator- Konzentration von 0,255 % zu erhalten, und 0,4 Milliliter des Stabilisators wurden zugegeben, um die Stabilisator-Konzentration von 0,01 % zu erhalten.With respect to the baths illustrated in Table 1, it should be noted that 70% reagent grade nitric acid was used and that the stabilizer in Table I was Dowfax 2A1 (sodium dodecyl diphenyl oxide disulfonate). Furthermore, with respect to the baths in Table I, 10.2 ml of the stabilizer was added to obtain the stabilizer concentration of 0.255% and 0.4 milliliters of the stabilizer was added to obtain the stabilizer concentration of 0.01%.
In Bezug auf das Peroxid wurden 400 Milliliter 35 %iges Wasserstoffperoxid, mit Wasser auf einen Liter verdünnt, für die 10 %igen Konzentrationen und 240 Milliliter für die 6 %igen Konzentrationen verwendet.Regarding the peroxide, 400 milliliters of 35% hydrogen peroxide diluted to one liter with water were used for the 10% concentrations and 240 milliliters for the 6% concentrations.
In Bezug auf die Desoxidationsmittel-Bäder von Tabelle II wurde Salpetersäure von kommerzieller Qualität mit 67,5 % verwendet und der Stabilisator war Monofax 1214 (Alkylphosphatester). In Bezug auf die Salpetersäure wurden 400 Milliliter der Salpetersäure für die 10 %ige Lösung verwendet, 240 Milliliter für 6 %ige Lösungen und 80 Milliliter für die 2 %igen Lösungen. Weiterhin wurden mit Bezug auf das Peroxid 400 Milliliter für die 10 %ige Lösung, 240 Milliliter für die 6 %ige Lösung und 80 Milliliter für die 2 %ige Lösung verwendet. TABELLE I Reiniger Desoxidationsmittel Schwefelsäure Tensid Peroxid Stabilisator pH-Wert-Einst. Zeitraum TABELLE Reiniger Desoxidationsmittel Schwefelsäure Tensid Peroxid Stabilisator pH-Wert-Einst. ZeitraumWith respect to the deoxidizer baths of Table II, commercial grade nitric acid was used at 67.5% and the stabilizer was Monofax 1214 (alkyl phosphate ester). With respect to the nitric acid, 400 milliliters of nitric acid were used for the 10% solution, 240 milliliters for the 6% solutions and 80 milliliters for the 2% solutions. Furthermore, with respect to the peroxide, 400 milliliters were used for the 10% solution, 240 milliliters for the 6% solution and 80 milliliters for the 2% solution. TABLE I Cleaner Deoxidizer Sulfuric acid Surfactant Peroxide Stabilizer pH setting Period TABLE Cleaner Deoxidizer Sulfuric acid Surfactant Peroxide Stabilizer pH setting Period
Aluminiumplatten aus der Legierung 2024-T3 wurden in einem spezifizierten Reinigungsbad, wie es in Tabelle I und Tabelle II oben angegeben ist, gereinigt. Die Platten wurden dann gespült und in das in den Tabellen I und II angegebene Desoxidationsmittel-Bad getaucht, jede für eine aufgeführte spezifizierte Zeitdauer. Nach dem Desoxidierungsschritt wurden die Platten herausgeholt, gespült und chromatiert. Die chromatierten Platten wurden dann mit einem neutralen Salzspray 336 Stunden lang untersucht (doppelt so lange, wie es MIL-C-5541 erfordert). Alle Platten zeigten nach der Prüfung keinen Lochfraß und keine Korrosion.Alloy 2024-T3 aluminum panels were cleaned in a specified cleaning bath as shown in Table I and Table II above. The panels were then rinsed and immersed in the deoxidizer bath shown in Tables I and II, each for a specified time period listed. After the deoxidizing step, the panels were removed, rinsed and chromated. The chromated panels were then examined with a neutral salt spray for 336 hours (twice the time required by MIL-C-5541). All panels showed no pitting or corrosion after testing.
Es ist gefunden worden, daß bevorzugte Systeme für einen starken Ätz-Reiniger diejenigen sind, in denen die Reinigungslösung 0,3 Vol.-% Schwefelsäure (96 %), 0,17 Vol.-% Fluorwasserstoffsäure (70 %) und bis zu 0,2 Vol.-% Natrium-2-ethylhexylsulfat als Tensid enthält. Dieser Reiniger sollte 5 bis 10 Minuten lang bei Temperaturen von etwa 43,3 ºC (110 ºF) bis etwa 54,4 ºC (130 ºF) verwendet werden.It has been found that preferred systems for a strong caustic cleaner are those in which the cleaning solution contains 0.3% by volume sulfuric acid (96%), 0.17% by volume hydrofluoric acid (70%) and up to 0.2% by volume sodium 2-ethylhexyl sulfate as a surfactant. This cleaner should be used for 5 to 10 minutes at temperatures of about 43.3ºC (110ºF) to about 54.4ºC (130ºF).
Es ist bevorzugt, die Aluminiumplatten dann etwa 10 bis 15 Minuten lang durch das Eintauchen in ein Desoxidationsmittel- Bad aus vorzugsweise 8 Vol.-% Wasserstoffperoxid (35 %), 3 Vol.-% (42 ºBé) Salpetersäure und bis zu 0,5 % eines Stabilisators für das Peroxid (vorzugsweise MIRATAINE CBS (Kokosamidopropylhydroxysultain)) einem desoxidierenden Schritt zu unterwerfen.It is preferred to then subject the aluminum plates to a deoxidizing step by immersing them in a deoxidizing bath of preferably 8% by volume hydrogen peroxide (35%), 3% by volume (42ºBé) nitric acid and up to 0.5% of a stabilizer for the peroxide (preferably MIRATAINE CBS (coco-amidopropyl hydroxysultaine)) for about 10 to 15 minutes.
Wenn es erwünscht ist, einen Ätzreiniger mit schwächer ätzenden Eigenschaften zu haben, wird bevorzugt, eine Reinigungslösung aus 0,5 Vol.-% Schwefelsäure (96 %), 1,7 Vol.-% Phosphorsäure (75 %) und bis zu 0,2 % einer Tensid-Kombination, die eine Mischung aus Triton N-100 und Surfonic LF-17 ist, zu verwenden. Diese wird bei einer Temperatur von etwa 24,1 ºC (110 ºF) bis etwa 60 ºC (140 ºF) 5 bis 10 Minuten lang verwendet, gefolgt vom selben Desoxidationsschritt, wie er oben für die 5 bis 15 Minuten eingeführt wurde.If it is desired to have a less caustic cleaner, it is preferred to use a cleaning solution of 0.5% sulfuric acid (96%), 1.7% phosphoric acid (75%) and up to 0.2% of a surfactant combination which is a mixture of Triton N-100 and Surfonic LF-17, at a temperature of about 24.1ºC (110ºF) to about 60ºC (140ºF) for 5 to 10 minutes. used, followed by the same deoxidation step as introduced above for the 5 to 15 minutes.
Es wurde ein Reinigungs-Ätz-Desoxidationsbad hergestellt, das 8 % H&sub2;O&sub2;, 2,5 % HNO&sub3;, 1,5 % Phosphorsäure und 2 ml/Liter Triton -Tensid X-102 (Octylphenoxypolyethoxyethanol) enthielt. Aluminiumplatten wurden 10 Minuten lang bei 48,8 ºC (120 ºF) in die Reinigungs-Ätz-Desoxidationslösung getaucht. Die Platten wurden gespült und dann in einer Alodine 1200S-Chromatierungslösung in Einklang mit den Empfehlungen des Herstellers chromatiert. Die chromatierten Platten wurden dann in neutralem Salzspray 336 Stunden lang geprüft. Es trat kein Lochfraß und keine Korrosion der Aluminiumplatten auf.A cleaning-etching-deoxidizing bath was prepared containing 8% H2O2, 2.5% HNO3, 1.5% phosphoric acid, and 2 ml/liter of Triton surfactant X-102 (octylphenoxypolyethoxyethanol). Aluminum panels were immersed in the cleaning-etching-deoxidizing solution at 48.8ºC (120ºF) for 10 minutes. The panels were rinsed and then chromated in Alodine 1200S chromating solution in accordance with the manufacturer's recommendations. The chromated panels were then tested in neutral salt spray for 336 hours. No pitting or corrosion of the aluminum panels occurred.
Es wurde ein Reinigungs-Ätz-Desoxidationsbad hergestellt, das 8 % H&sub2;O&sub2;, 2,5 % HNO&sub3;, l ml/Liter 79 %ige HBF&sub4; und 2 ml/Liter Triton -Tensid X-102 enthielt. Aluminiumplatten wurden 10 Minuten lang bei 48,8 ºC (120 ºF) in die Reinigungs-Ätz- Desoxidationslösung getaucht. Die Platten wurden gespült und dann in einer Alodine 1200S-Chromatierungslösung in Einklang mit den Empfehlungen des Herstellers chromatiert. Die chromatierten Platten wurden dann in neutralem Salzspray 336 Stunden lang geprüft. Es trat kein Lochfraß und keine Korrosion der Aluminiumplatten auf.A cleaning-etching-deoxidizing bath was prepared containing 8% H2O2, 2.5% HNO3, 1 ml/liter of 79% HBF4, and 2 ml/liter of Triton X-102 surfactant. Aluminum panels were immersed in the cleaning-etching-deoxidizing solution at 48.8ºC (120ºF) for 10 minutes. The panels were rinsed and then chromated in Alodine 1200S chromating solution in accordance with the manufacturer's recommendations. The chromated panels were then tested in neutral salt spray for 336 hours. No pitting or corrosion of the aluminum panels occurred.
Das Kombinieren des sauren Reinigungs-Ätz-Schrittes mit dem Desoxidationsschritt in einem Behandlungsschritt ist ein Fortschritt im Fachgebiet. Das Kombinieren der beiden Schritte in einen einzigen Schritt vermindert die Ausrüstung, die zum Bereitstellen eines kommerziellen Verfahrens erforderlich ist, und vermindert zusätzlich die Verarbeitungszeit für jedes Aluminiumstück.Combining the acid cleaning-etching step with the deoxidation step in one treatment step is an advancement in the art. Combining the two steps into a single step reduces the equipment required to provide a commercial process, and additionally reduces the processing time for each aluminum piece.
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