<Desc/Clms Page number 1>
Es ist vorgeschlagen worden, Metalle, die elektropositiver sind als Aluminium, durch Reduktion in fein verteiltem Zustande in der oxydischen Oberflächenschicht von Gegenständen aus Aluminium abzuscheiden und diese Schicht hiedurch zu färben. Die Gegenstände aus Aluminium mit ihrer vorher, z. B. durch anodische Oxy- dation, erzeugten Oxydschicht werden nach dem bekannten Verfahren in Metallsalzlösungen, z. B. in Lösungen ) von Kupfersalz, Nickelsalz oder Silbersalz, ohne Strom oder mit Strom, gegebenenfalls auch mit Wechsel- strom, behandelt.
Auf diese Weise sind zwar in einzelnen Fällen Färbungen zu erzielen, jedoch erscheint die Oberfläche oft fleckig. Beim Arbeiten mit Gleichstrom und Einhängen der Gegenstände als Anode werden auf kupfer- und si- liziumarmen Aluminiumlegierungen nur farblose, glasklare Schichten erzeugt. Beim Arbeiten mit Wechsel- ) strom sind hohe Spannungen erforderlich, und es ergeben sich mannigfache Schwierigkeiten, wenn die Gegen- stände in der für Wechselstrom üblichen Weise als Elektrode und Gegenelektrode eingehängt werden.
Demgegenüber betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Färben eines anodischen Oxydfilm auf einen Alu- miniumgegenstand, bei dem Wechselstrom zwischen dem Gegenstand und einer metallischen Gegenelektrode hindurchgeschickt wird, während beide in einem sauren Elektrolyten eingetaucht sind, der eine Verbindung des ! gleichen Metalles, aus dem die Gegenelektrode besteht, enthält.
Unter dem Ausdruck "Aluminium", wie er hier verwendet wird, sollen Aluminium gewöhnlicher handels-
EMI1.1
sind, verstanden werden. Der Ausdruck"Aluminiumgegenstand", wie er hier verwendet wird, umfasst auch
Halbfabrikate, wie z. B. gewalztes Aluminiumblech und extrudierte Aluminiumprofile.
In der deutschen Patentschrift Nr. 741753 ist nun ein Verfahren zur elektrolytischen Herstellung von Metall- oxydfärbungen auf Gegenständen aus Aluminium mit oxydischer Oberflächenschichte durch elektrolytische Be- handlung in Metallsalzlösungen mit Wechselstrom oder periodisch die Richtung wechselndem Gleichstrom be- schrieben, wobei als Gegenelektrode zu dem Gegenstand aus Aluminium mit oxydierter Oberfläche eine Elek- trode aus dem gleichen Metall verwendet wird, welches als Salz im Elektrolyten gelöst ist und in der Alumi- niumoxydschichte abgeschieden werden soll.
Für das Arbeiten mit einer Kupferelektrode als Gegenelektrode in einem Kupfersulfat gelöst enthaltenden
Elektrolyten ist es aus der genannten Druckschrift bekanntgeworden, bei einem pH-Wert von 0, 8 bis 1, 6 zu ar- beiten. Bei dieser Arbeitsweise erhält man Färbungen von rötlich über dunkelrot bis tiefschwarz.
Bei dem Versuch einer Übertragung der aus der obgenannten Druckschrift für das Arbeiten mit einer Kupfer- gegenelektrode bekanntgewordenen Bedingungen auf Elektroden aus andern Metallen zwecks Erzielung anderer Farbtöne ergaben sich jedoch Schwierigkeiten, insbesondere bei Verwendung einer Gegenelektrode aus Nickel.
Es stellte sich dabei praktisch keine Färbung ein, u. zw. auch dann nicht, wenn die Behandlungszeitenge- steigert wurden. Demgegenüber lassen sich gemäss der Erfindung bei Einsatz einer Gegenelektrode aus Nickel einwandfreie Färbungen dann erzielen, wenn bei einem PH-Wert von 3, 5 bis 5, 5 unter Verwendung eines Elektrolyten, der ausser dem Nickelsalz Borsäure und ein Ammoniumsalz, beispielsweise Ammoniumsulfat, und vorzugsweise als Nickelsalz Nickelsulfat enthält, gearbeitet wird.
Die erfindungsgemäss behandelten Aluminiumgegenstände können an sich beliebige Gestalt aufweisen. Bei kompliziert geformten Gegenständen (Profilen) haben sich zur Erzielung gleichmässiger Färbungen die genannten Zusätze zu dem das Nickelsalz enthaltenden Elektrolyten als zweckmässig erwiesen.
In Weiterbildung der Erfindung wird eine Behandlungszeit von 3 bis 30 min und eine Spannung von 5 bis 25 V angewendet.
Zur Erzielung gleichmässiger Ergebnisse ist es erwünscht, eine weitgehende Gleichförmigkeit der physikalischen und chemischen Natur der Elektrolyten aufrecht zu erhalten, u. zw. insbesondere im Hinblick auf den PH - Wert des Elektrolyten. Es konnte nun festgestellt werden, dass bei Verwendung einer Gegenelektrode aus Nickel gemäss der Erfindung der pH-Wert der Lösung während einer beträchtlichen Zeitspanne im wesentlichen unverändert bleibt.
Vor Anwendung des erfindungsgemässenVerfahrens wird der zu behandelnde Aluminiumgegenstand zunächst gereinigt und anschliessend mit einem anodischen Oxydfilm versehen. Beispielsweise kann der als Anode geschaltete Gegenstand unter Anwendung von Gleichstrom in einem sauren Bad beispielsweise 30 bis 60 min lang bei üblicher Spannung und Stromdichte anodisiert werden. Das Bad kann aus einer wässerigen Lösung einer
EMI1.2
teilhafterweise wird eine Spannung von etwa 40 V angewendet. Anodische Oxydfilm, die bei höheren Spannungen hergestellt werden, können schlechte Farbentwicklung zeigen. Der auf diese Weise vorbehandelte Aluminiumgegenstand wird hierauf gemäss der Erfindung behandelt.
Wie bereits erwähnt, enthält der saure Elektrolyt als Nickelsalz vorzugsweise Nickelsulfat.
EMI1.3
enthalten.
Die Tiefe der Färbung ist von den Verfahrensbedingungen, einschliesslich der Behandlungszeit, abhängig.
Beispiele hiefür sind in der in weiterer Folge eingeschalteten Tabelle enthalten. Im allgemeinen ergibt die Verwendung einer Gegenelektrode aus Nickel in Verbindung mit einem ein Nickelsalz enthaltenden Elektroly-
<Desc/Clms Page number 2>
ten Farbtöne von hellbronze bis dunkelbronze, die sich schwarz nähern.
Das folgende Beispiel soll die Erfindung veranschaulichen, jedoch nicht beschränken.
Beispiel : a) Vorbehandlung
Aluminiumblech handelsüblicher Reinheit wurde in einem Bad aus 15 gew.-oiger Sehwefelsaurelosung unter Anwendung von Gleichstrom mit einer Stromdichte von 1, 62 A/dm 2 und einer Spannung von un- gefähr 17 V 30 min lang bei 210C anodisiert. Dabei wurde ein Oxydfilm mit einer Dicke von 15, 2 m erhalten.
Vor dem Anodisieren wurde die Oberfläche des Aluminiumbleches durch übliches Entfetten ge- reinigt, 5 min lang in einer 5%igen Natriumhydroxydlösung geätzt und zur Entfernung oder Vermeidung von Verunreinigungen behandelt, wie dies bei den Anodisierungsverfahren für Aluminium üblich ist. b) Färbebehandlung
Der anodisierte Aluminiumgegenstand wurde in den Elektrolyten eingesetzt, wobei seine Entfernung von der Nickelgegenelektrode etwa 15, 2 bis 45, 7 cm betrug, um die Schwierigkeiten einer ungleichmässi- gen Färbung von Flächen zu vermindern, die von der Gegenelektrode unterschiedliche Entfernungen auf- weisen, beispielsweise Rücksprünge in extrudierten Aluminiumprofilen.
Der Elektrolyt enthielt 30 g/l NiS04. 7Hp, 30 g/l HsBOs und 15 g/l (NHSO. Der PH-Wert wurde durch
EMI2.1
einen Wert von 4, 5 eingestellt. Eine mehr oder we-3, 5 bis 5, 5 erhalten werden. Zwischen dem Gegenstand und der Gegenelektrode wurde 5 min lang ein Wechselstrom von 15 V hindurchgeschickt. Der anodische Belag nahm dabei eine dunkle Bronzefarbe von grosser Gleichmässigkeit und Schönheit an. c) Nachbehandlung
Der fertige, gefärbte Gegenstand wurde wie üblich einer Versiegelung unterzogen, d. h. mit siedendem oder nahezu siedendem Wasser behandelt.
In der folgenden Tabelle sind mit Nickelgegenelektroden unter verschiedenen Verfahrensbedingungen erzielte Ergebnisse angegeben.
Der dabei verwendete Elektrolyt hatte die gleiche Zusammensetzung wie bei dem vorhergehenden Beispiel beschrieben.
Tabelle :
EMI2.2
<tb>
<tb> Nr. <SEP> Gegen-Abscheidungs-Farbe
<tb> elektrode <SEP> bedingungen
<tb> 1 <SEP> Ni <SEP> 10 <SEP> V, <SEP> 5 <SEP> min <SEP> hellbronze
<tb> 2 <SEP> Ni <SEP> 15 <SEP> V, <SEP> 10 <SEP> min <SEP> dunkelbronze
<tb> 3 <SEP> Ni <SEP> 13 <SEP> V, <SEP> 3 <SEP> min <SEP> + <SEP> dunkelbronze
<tb> 17 <SEP> V, <SEP> 10 <SEP> min
<tb>
Schliesslich wurden noch Reihenversuche vorgenommen, bei denen erfindungsgemäss gefärbte Aluminium- gegenstände mit Aluminiumgegenständen verglichen wurden, die einer Behandlung unterzogen worden waren, wie sie in der genannten deutschen Patentschrift Nr. 741753 für Kupfer im Detail angegeben ist.
Fünf Proben (1 bis 5) wurden einer üblichen anodischen Behandlung in Schwefelsäure 30 min lang bei 200C und einer Stromdichte von 1, 62 A/dm 2 unterworfen und vor der elektrolytischen Färbung mit Wasser gewaschen.
Alle Proben wurden gemäss der Erfindung unter Verwendung einer Gegenelektrode aus Nickel in einem ein Nickelsalz enthaltenden Elektrolyten behandelt.
Fur die Proben 1,3 und 5 hatte der Elektrolyt gemäss der Erfindung einen PH-Wert von 5, wogegen für die Proben 2,4 und 6 der Elektrolyt einen PH-Wert von 1, also innerhalb des in der genannten deutschen Patentschrift (dort allerdings für Kupfer) angegebenen Bereiches aufwies.
Fur Probe 3 waren die Verfahrensbedingungen genau gleich wie bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel. Probe 4 wurde mit Ausnahme des pH-Wertes, wie oben ausgeführt, genau gleich behandelt. Bei Probe 3 ergab sich eine dunkle gleichmässige Färbung, während Probe 4 so gut wie ungefärbt blieb.
Bei Probe 6 wurde die Behandlungszeit von 5 min auf 20 min verlängert, doch konnte trotzdem keine Färbung erzielt werden.
Probe 1 wurde genau gleich wie Probe 3 behandelt, ausgenommen lediglich, dass aus dem Elektrolyten das Ammoniumsulfat weggelassen wurde.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die Proben nicht aus ebenen Blechen bestanden, sondern die Gestalt von Profilstücken, etwainFormeinesabgerundeten"V", aufwiesenundzwischen zwei Gegenelektroden angeord-
<Desc/Clms Page number 3>
net waren, wobei einer Gegenelektrode die Öffnung des V zugekehrt war, während der andem Gegenelektrode der Scheitel des V-Profils zugewandt war.
Bei Betrachtung der Probe 1 ergaben sich nun Unterschiede in der Farbtiefe einzelner Bereiche der Probe, in Abhängigkeit von der Entfernung der Bereiche von der jeweiligen Gegenelektrode.
Daraus folgt, dass bei Anwesenheit von Ammoniumsulfat im Elektrolyten die Streuwirkung verbessert und damit die Gleichmässigkeit der Färbung erhöht wurde.
Demnach erwiesen sich Zusatzstoffe zum Elektrolyten insbesondere in jenenFällen als zweckmässig, in denen die Aluminiumgegenstände von unregelmässiger Gestalt, beispielsweise Profilteile, waren.
Probe 2 wurde mit Ausnahme des pH-Wertes genau gleich wie Probe 1 behandelt. Unterschiede in derFarb- tiefe einzelner Bereiche der Probe in Abhängigkeit von der Entfernung der Bereiche von der jeweiligen Gegenelektrode waren an dieser Probe nicht zu beobachten, da bei dem angewendeten pH-Wert von 1 (zum Unterschied von pH = 5 bei Probe 1) so gut wie keine Färbung aufgetreten war.
Probe 5 wurde genau gleich wie Probe 1 behandelt, doch wurde die Behandlungszeit von 5 auf 8, 5 min verlängert, um die gleiche Farbtiefe wie bei Probe 3 zu erhalten. Die Färbung zeigte sich unterschiedlich, ähn- lich wie bei Probe 1, woraus abzuleiten ist, dass das Fehlen des Ammoniumsalzes im Elektrolyten durch eine verlängerte Behandlungszeit nicht oder nicht zur Gänze ausgeglichen werden kann. Der Zusatz von Ammoniumsalz zu dem Elektrolyten stellt demnach eine sehr wichtige Massnahme, insbesondere beim Färben von Aluminiumgegenständen von komplizierter Gestalt, dar.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Färben eines anodischen Oxydfilm auf einem Aluminiumgegenstand, bei dem Wech-
EMI3.1
aus dem die Gegenelektrode besteht, enthalt, dadurch gekennzeichnet, dass bei Einsatz einer Gegenelektrode aus Nickel bei einem PH-Wert von 3, 5 bis 5, 5 unter Verwendung eines Elektrolyten, der ausser dem Nickelsalz Borsäure und ein Ammoniumsalz, beispielsweise Ammoniumsulfat, und vorzugsweise als Nickelsalz Nickelsulfat enthält, gearbeitet wird.