202936. lajstromszámú szabadalom • Eljárás többrétegű fémbevonat kialakítására alumíniumból, vagy ötvözeteiből készült tárgyak felületén
1 HU 202 936 B 2 A találmány tárgya eljárás többrétegű fémbevonat kialakítására alumíniumból vagy ötvözeteiből készült tárgyak felületén. Az alumíniumból vagy ötvözeteiből készült tárgyak fémbevonattal történő ellátása, galvanizálása állandó ipari probléma. Az alumínium amfoter jellege miatt nem galvanizálható kielégítően. Galvanizálás előtt ezért általában segédréteget visznek fel a fém felületére, ennek hatásossága függ az alumínium, illetve ötvözete összetételétől és a galvanizálandó tárgy belső szerkezetétől. A galvánréteggel szemben támasztott szigorú követelmény, hogy a hő- és mechanikai terhelést repedés és hólyagosodás nélkül viselje el. Ez különösen fontos forrasztható bevonatok esetén (forrasztható bevonatokon a lágyforrasztás folyamatában megolvadó ón-, ón-ólom-, ón-bizmut-bevonatokat értjük). A nagy korrózis potenciál kialakulása miatt ugyanis a legkisebb repedés, bevonathiány az alapfém, az alumínium korróziójához vezet. Ezt a követelményt csak az igen jól tapadó galvánréteg képes kielégíteni. Különösen fontos követelmény a kifogástalan minőségű bevonatrendszer olyan tárgyak esetén, amelyeket a szélsőséges klimatikus viszonyok között kívánnak alkalmazni. A fenti problémákat különféleképpen próbálták már megoldani. A galvánréteg tapadását elsődlegesen meghatározó segédréteg kialakítására kétféle típusú megoldás terjedt el. Az első típusú megoldás szerint cink vagy ón bázisú segédréteget alakítanak ki mártóeljárással, cementálással. A leválasztott cink- vagy ónrétegnek igen jól kell tapadnia a tárgyhoz, elő kell segítenie a következő galvánréteg jó tapadását, biztosítania kell a lehető legnagyobb mértékű borítottságot az alumínium vagy az alumíniumötvözet felületén. Ezen tulajdonságok elérésére szinte kizálorólag a cianidot tartalmazó pácoldatok terjedtek el az iparban. Ilyen megoldások például a Bondál-eljárás(nagy- britanniai szabadalmi leírás: 1 007 252), a Vogth-eljárás (S. Wemick, R. Pinner: The Surface Treatment and Finishing of Aluminium and its Alloys, 15. fejezet (4. kiadás, 1972), az Alstan-eljárás (amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírások: 3 274 021, 3 338 725, nagy-brittaniai szabadalmak: 1 080 291, 1 087 054, 1 109 676, 1 110 412, 1 100 770). Az ismertetett módszerek hátránya, hogy a cianidionok jelenléte a méregtelenítés és automata figyelőrendszer megvalósítását teszi szükségessé, ez költséges környezetvédelmi berendezést igényel. A segédréteg kialakításának másik módja, hogy kémiai nikkelezési eljárással visznek fel segédréteget az alumíniumra vagy az alumíniumötvözetre. Ilyen megoldásokat ismertet például a 2 920 632 és a 2 354 583 számú német szabadalmi leírás. Az ilyen, redukciós úton történő fémleválasztási eljárások egyenletes rétegvastagságot biztosítanak ugyan, hátrányuk viszont, hogy nagyon költségesek, ugyanis speciális berendezéseket és jelentős fűtési energiát igényelnek, és az alkalmazott elektrolitok élettartama korlátozott. Az 1 496 958 számú német szabadalmi leírásból ismert egy nem cianidos pácrendszer, amely szerint alkálikus pirofoszfátos rézfürdőből választják le az első galvánréteget. A kapott réteg azonban nem tapad elég jól, nem bírja a hőterhelést. Célul tűztük ki - a gazdaságossági szempontokat figyelembe véve - olyan eljárás kidolgozását, amely cianidion-mentes, környezetbarát technológia, továbbá biztosítja a szélsőséges klímaigénybevételeknek ellenálló műszaki és dekoratív bevonatok előállítását, különös tekintettel a forrasztható bevonatokra. A lágyforrasztási igénybevételt elviselő bevonatok készítése ugyanis olyan műszaki szintet jelent, amely biztosítja tetszőleges dekoratív és egyéb műszaki fémbevonatok előállításának lehetőségét is. A feladat a következő megoldandó problémákat jelentette:- cianidion-mentes technológiával jól tapadó segédréteg kialakítása;- nikkel közbenső réteg leválasztása közel semleges elektrolitból; továbbá- forrasztható fémbevonat kialakítása esetén fényes ón-bizmut ötvözet leválasztása erősen savas elektrolitból. Segédrétegként az ötvöző fémeket - nikkelt, rezet, kobaltot - tartalmazó cinkbevonat a legmegfelelőbb. Az irodalomból ismert egylépcsős, nem-cianidos eljárások nem biztosítanak megfelelő minőségű réteget. Úgy találtuk, hogy a segédréteg kialakítását célszerű két lépcsőben végezni. Az első lépcsőben a felületet nagy lúgtartalmú, ötvözőfémet nem tartalmazó cinkelektrolittal kezeljük, cementálással cinkréteget viszünk fel; a kialakult réteget salétromsavat vagy salétromsavat és fluoridionokat tartalmazó oldattal leoldjuk; majd a második lépcsőben alacsony lúgtartalmú, komplexképzőként kálium- vagy nátrium-glükonátot, továbbá cink- és réz- és/vagy nikkel- és/vagy kobaltsókat tartalmazó pácoldatból cementálással választjuk le a segédréteget. Az ily módon előállított segédréteg kiváló alapot képez egy közel neutrális nikkelelektrolitból történő nikkel-leválasztáshoz. Ugyanakkor ez a kétlépcsős eljárás az ismert cianidmentes egylépcsős eljárásokkal szemben biztosítja a kis- és közepes- és magasötvözésű alumínium tárgyak galvanizálhatóságát. A következő megoldandó probléma a nikkel leválasztása közel semleges elektrolitból. A közel semleges nikkelelektrolit alkalmazását az a tény indokolja, hogy a közel semleges pH tartományban az alumínium alapfém és az általunk javasolt cinkötvözet segédréteg oldódása gyakorlatilag kiküszöbölhető. Úgy találtuk, hogy ha az elektrolithoz kálium- vagy nátrium-glükonátot adunk, ez az anyag komplexképző hatása mellett pufferhatást is kifejt, így a közel semleges elektrolitból történő nikkel leválasztása lehetővé válik. Az így kialakított közbenső nikkelréteg előnye, hogy nem tartalmaz bőrt vagy foszfort, a réteg kemény, de feszültségmentes és lehetővé teszi ónnak és ötvözeteinek erősen savas elektrolitból, illetve más fé5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
