176364. lajstromszámú szabadalom • Savas kámhatású vizes bevonó oldatok aluminium felületekhez
176364 6 pH-értékét kell csökkenteni és/vagy a fluorid menynyiségét kell emelni. A találmány szerinti savas kémhatású vizes bevonóoldatokban a foszfát jelenléte többféle szempontból szükséges. Az egyik ok az, hogy foszfát 5 jelenlétében egyszerű kísérlettel megállapítható a bevonat képződése. Ennek megállapítása döntő jelentőségű ipari folyamatokban, mivel viszonylag rövid idő leforgása alatt nagy tömegű alumíniumfelületet kell kezelni és a képződött bevonat szabad 10 szemmel nem észlelhető. Bizonyos ellenőrző próbák szükségesek, mivel a bevonóoldat paramétereiben könnyen bekövetkezhet észrevétlenül változás, például a bevonó oldat kedvezőtlen kimerülése, mechanikai meghibásodás vagy a kezelőszemélyzet 15 tévedése következtében, így a bevonási művelet nem megy végbe. Abból a célból, hogy a találmány szerinti savas kémhatású vizes bevonóoldatok által kifejtett hatást megállapíthassuk, vagyis hogy az alumíniumfe- 2o lület kémiai átalakulását nyomon követhessük szükséges az, hogy a bevonattal ellátott alumíniumból mintát vegyünk és ezt viszonylag rövid ideig magas hőmérséklet hatásának te|yük ki, így például a vizsgálatot körülbelül 538 C-on 5 percig végezzük, 25 és ezután a minta külső megjelenését vizsgáljuk. Ezt a próbát ún. „kemencepróbá”-nak nevezzük. Ha a bevonatban cirkónium és foszfor van jelen, akkor az elszíneződés vagy színváltozás világos aranybarna, sötétbarna vagy bíborvörös árnya- 30 latokba csap át. Ha a bevonatban cirkónium és foszfor nincs jelen, akkor az alumíniumfelület az elvégzett próba után homályos szürke megjelenésű. Megfelelően bevont felületek elektronmikroszkópiái analízise is azt bizonyítja, hogy a felületen cirkó- 35 nium és foszfor van jelen. A találmány szerinti bevonószerekben a foszfát jelenlétét az is indokolja, hogy hozzájárul a bevonat korrózióállóságához és jól tapadó tulajdonságaihoz, különösen olyan bevonatok esetében, ame- 40 lyet 3,5 pH-érték alatti bevonószerekkel képeztünk. Azt találtuk, hogy megfelelő tulajdonságokkal rendelkező, és a fenti ún. kemence próbában elszíneződésre hajlamos termék előállításához legalább lOppm foszfátot tartalmazó bevonóoldat alkal- 45 mazása szükséges. Nagyobb foszfátkoncentráció esetén az eredmények a bevonási művelet egyéb paramétereitől függően javulnak. Másfelől azonban megjegyezzük azt, hogy a foszfát túl magas koncentrációja csökkentheti is a képződött bevonat korró- 50 zióállóságát, emiatt a foszfátkoncentrációt legfeljebb 1000ppm-re állítjuk be. A megválasztott foszfátkoncentrációnál az is figyelembe veendő körülmény, hogy a foszfát hajlamos a jelenlevő cirkóniumnak vagy titánnak csapadék formájában való 55 kicsapására. A fluorid jelenléte a bevonóoldatban olyan koncentrációban szükséges, amely legalább elegendő az összes jelenlevő cirkónium és/vagy titán oldható komplexének előállítására, az így előállított fluor- go cirkonát vagy fluortitanát komplexek hátráltatják vagy megakadályozzák cirkónium- és/vagy titán-foszfát csapadék képződését. A fluorid minimális mennyisége tehát függ az oldatban jelenlevő cirkónium és/vagy titán mennyiségétől. Általános sza- 65 5 bályként megjegyezzük, hogy lOppm oldatban jelenlevő cirkóniumra legalább 13 ppm fluoridot, míg lOppm titánra legalább 25 ppm fluoridot számítunk. Az előnyös fluoridkoncentrációt azonban más tényezők is befolyásolják. A bevonóoldat használat közben az alumíniumot feloldja, ezáltal az oldatban a feloldott alumínium koncentrációja megnövekszik minden esetben, amikor a bevonószer az alumíniummal érintkezésbe kerül. Ez az érintkezés bemártással porlasztással vagy áramlásos bevonási technológiával történhet, a permetezett oldat feleslegét vagy a nem reagált mennyiséget visszavezetjük. Ha a bevonóoldat nem tartalmaz elegendő mennyiségű fluoridot a feloldott alumíniumkomplex bevitelére, akkor ennek kedvezőtlen hatása van a bevonási folyamatra. Az oldatban jelenlevő fluorid mennyisége tehát az alumíniumkoncentráció növekedésétől, ez pedig másfelől olyan tényezőktől függ, mint a kezelendő alumíniumfelület alakja, és a felületnek az oldattal való érintkezési módja. Gyakorlati szempontból ipari szinten a bevonószernek rendszerint fluoridfelesleget kell tartalmazni, a fluoridot tehát az alumíniumkomplex (figyelembe véve egyéb az oldatban jelenlevő fémkomplexet) előállításához szükséges mennyiséghez képest feleslegben visszük be, amelyet az egyszerűség kedvéért „szabad fluorid”-nak nevezünk. A „szabad fluorid” a hidrogénfluorid és fluoridion alakjában jelenlevő fluoridot foglalja magában. A szabad fluoridkoncentrációt célszerűen az alábbi módszerrel mérjük: Állandó ionerősségű pufferoldatot állítunk elő, amely ionmentes vízben 40,8 g/liter nátriumacetátot, 28,5 ml/liter jégecetet és 58 g/liter nátriumkloridot tartalmaz, majd az oldatot 5,0—5,3 közötti pH-értékre állítjuk be nátriumhidroxiddal. A bevonószerből vett mintát ezzel az állandó ionerősségű pufferrel felhígítjuk, majd Orion-típusú pH-mérővel (9409 számú modell) mérjük, amely specifikus Orion fluoridelektróddal van ellátva (90—01 modell). A leolvasott koncentrációérték utal a bevonószerben jelenlevő szabad fluorid koncentrációjára. Általánosságban megállapítható, hogy kevés fluorid az oldatban mindenképpen hátrányos, ugyanakkor azonban kerülni kell a szabad fluorid olyan nagy koncentrációját is, amely az alumíniumfelületet már kedvezőtlen módon alakítaná át, és ezáltal a bevonat korrózióállóságát valamint tapadó tulajdonságait ellentétes módon befolyásolná. A szabad fluorid koncentrációjának határértékeire vonatkozóan nehéz pontos útmutatást adni, mivel a koncentráció a bevonási eljárástól a használt oldat pH-értékétől, az érintkezés idejétől és hőmérsékletétől függ. A tapasztalat szerint a felmerülő problémák kiküszöbölhetők, ha a szabad fluorid legfeljebb 500 ppm koncentrációban van jelen. A bevonóoldat pH-értékét 1,5—4,0 közötti értékre állítjuk be, mivel ennél magasabb pH-értékeken foszfátcsapadék leválása következhet be. A pH-t célszerűen 2,6-3,1 értékek közé állítjuk be. Az oldat pH-értéke minden olyan savas, vagy lúgos reagenssel beálllítható, amely a bevonási műveletet nem befolyásolja. A savak közül ilyen a 3
