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"Formation de surfaces anodisées d'aluminium ou d'alliages d'aluminium"
La présente invention consiste à anodiser des surfaces d'aluminium ou d'alliages d'aluminium contenant au moins 99 % d'aluminium et., plus particulièrement, anodiser une surface de ce sype avant d'y former un dessin bichrome ou polychrome en utilisant une réserve photosensible et un ou plusieurs colo- rants approprias. Une des deux ou des différentes couleurs peut être la couleur naturelle de la surface anodisée.
La formation de ces dessins sur des surfaces anodisées d'aluminium est particulièrement intéressante pour la fabrica- tion des plaques servant d'écussons et destinées, par exemple, à être fixées à des machines, mais elle est également intéres-. sarte dans d'autres domaines plus larges, par exemple dans l'emploi de panneau décorés d'aluminium dans la construction
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des maisons d'habitation ou autres bâtiments, Toutefois, jus- qu'à présent, afin d'éviter l'altération du revêtement anodisé, il a été nécessaire de sceller le revêtement d'oxyde par un traitement approprié après l'anodisation, immédiatement après lavage ou après avoir coloré le revêtement d'oxyde ou encore,
il a été nécessaire de protéger le revêtement d'oxyde au cours de la formation du dessin au moyen d'une couche d'une matière protectrice telle que la gélatine. A ce stade de la fabrication des surfaces décorées, l'introduction de l'étape de scellage est peu commode, en particulier lorsqu'il faut recourir à un procédé entièrement automatique et, en outre, elle peut limiter les procédés que l'on peut adopter pour former le dessin ou encore, on peut obtenir un produit inférieur par suite de la destruction partielle de la couche anodisée au cours du procédé de formation du dessin. L'emploi d'un revêtement de gélatine complique évidemment la formation du dessin par l'introduction de l'étape de revêtement.
Un objet de la présente invention est de prévoir un procédé de formation d'une surface anodisée d'aluminium ou d'un alliage d'aluminium contenant au moins 99 % en poids d'aluminium, ce procédé étant adopté lorsqu'on doit former ultérieurement un dessin coloré sur la surface anodisée et, en utilisant ce procédé, on évite ou du moins on minimise les inconvénients décrits ci-dessus.
Suivant la présente invention, on prévoit un procédé de formation d'une surface anodisée d'aluminium ou d'un allia- ge d'aluminium contenant au moins 99 % en poids d'aluminium, ce procédé étant adopté lorsqu'on doit former ultérieurement un dessin bichrome ou polychrome sur la surface anodisée en utilisait une réserve photosensible et un ou plusieurs colc- rants, ce procédé comprenant l'étape consistant à anodiser la surface dans une solution d'anodisation constituée d'acide
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sulfurique aqueux dilué contenant 5 - 20 % en volume d'acide sulfurique (poids spécifique :
1,84), en utilisant un courant continu à 10,5 - 24 volts, le courant étant maintenu dans l'in- tervalle de 9 - 20 ampères par pied carré (1 pied carré - 9,29 dm2), la température, entre 40 et 90 F (4,4 et 32,2 C) et la durée de traitement, entre 20 et 60 minutes.
On a trouvé que, par le choix approprié des conditions d'anodisation dans les intervalles spécifiés ci-dessus confor- mément à la matière particulière à traiter, la surface anodi- sée pouvait être utilisée à l'état non scellé pour le traite- ment ultérieur, afin de former le dessin sans risquer aucune- ment d'altérer la couche d'oxyde anodisée et sans devoir adopter des techniques spéciales et compliquées pour former le dessin.
Les valeurs particulières do chacun des paramètres en cause dépendent de la nature de la matièro à traiter, les paramètres étant réglés'mutuellement suivant la forme physique et la composition chimique du métal.
C'est ainsi que, par exemple, dans le traitement d'une tôle standard à 99,5 % d'aluminium dans des épaisseurs cali- brées de 10 à 30 SWG (Jauge anglaise standard "Standard Wire Gauge"), fabriquées par la "British Aluminium Company Ltd.", en utilisant un bain contenant 20 % en volume d'acide sulfuri- que, on a trouvé qu'une intensité de courant de 9,8 ampères par pied carré, à 12 volts, une température de bain de 70 F (23,3 C) et une durée de traitement de 30 minutes étaient satisfaisantes.
Pour la même matière, en utilisant un bain constitué de 5 % en volume d'acide sulfurique aqueux, une température de 40 F (4,4 C), une intensité de courant de 20 ampères par pied carré à 24 volts et une durée de traitement de 60 minu- tes ont également donné des résultats satisfaisants.
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Pour une feuille d'aluminium d'une épaisseur de
0,003 pouce (0,076 mm) et en utilisant un bain d'acide sulfu- rique à 20 % en volume, une intensité de courant de 9,4 ampè- res par pied carré à 10,5 volts, une température de bain de . 88 F (31 C) et une durée de traitement de 20 minutes sont satisfaisantes, tandis que, pour une feuille d'aluminium d'une ¯ épaisseur comprise entre 0,005 et 0,008 pouce (0,127 et 0,203 mm) en utilisant le même bain, une intensité de courant de
10,5 ampères par pied carré à 12 volts, une température de bain de 90 F (32,2 C) et une durée de traitement de 20 minutes sont satisfaisantes.
Après avoir effectué le-traitement d'anodisation, on rince les tôles métalliques dans do l'eau courante froide et l'on peut y passer légèrement une éponge dans de l'eau couran- te froide ou on peut les rincer sous des jets de pulvérisa- tion d'eau froide d'une puissance raisonnable,
Suivant la méthode particulière pour former le dessin sur la surface anodisée choisie, après le nettoyage, les surfaces anodisées peuvent éventuellement être colorées par immersion dans une solution chaude ou froide du colorant pendant la période indiquée par le fabricant du colorant.
Cette période est habituellement comprise entre 7 et 30 minu- tes.
Les tôles, colorées ou en aluminium anodisé naturel, sont alors séchées par égouttement et mise à l'air dans une circulation d'air légèrement chaud à une température de 80 -
120 F (26,6 à 48,9 C).
Différents procédés peuvent être adoptés pour former le dessin final sur la surface anodisée. Dans un procédé pré- féré de formation du dessin, la surface anodisée de la tôle est colorée de la manière décrite ci-dessus avant le séchage.
La surface sur laquelle on doit former le dessin, est alors
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revêtue d'une résine appropriée de réserve photosensible, par exemple une réserve photosensible "Kodak P.C." ou "Kodak P.R.", ' cette réserve étant appliquée sur la surface par immersion, par pulvérisation ou par tourbillonnement. Si l'on doit former un dessin sur les deux côtés de la tôle métallique, cette dernière est, de préférence, revêtue de la réserve par immer- sion, tandis qu'on laisse s'égoutter l'excès de réserve.
Ensuite, on laisse sécher la couche de réserve.
On expose ensuite la surface revêtue à la lumière ultraviolette à travers un pochoir positif ou négatif aux traits ou en demi-teintes et on la développe en utilisant un révélateur approprié pour la réserve particulière employée,
Après le développement, on rince la surface avec de l'eau froide.
On élimine ensuite la couleur des zones non revêtues de la couche anodisée en plongeant la tôle dans une solution de 50 g/litre de permanganate de potassium, 50 - 100 g/litre d'acide nitrique et 50 - 100 g/litre de bisulfite de sodium dans de l'eau. La couleur non désirée disparaît après immer- sion et agitation pendant environ 1 minute.
La réserveiphotosonsible restante, qui a été exposée i et fixée sur la tôle pour protéger le colorant initial, est ensuite éliminée par traitement avec un solvant organique approprié, par exemple le xylène ou le trichloréthylène, puis la tôle est complètement scellée par immersion dans une solu- tion d'un sel d'un métal lourd, par exemple une solution d'acétate de nickel, avec ou sans cristaux d'acide borique ou par scellage dans l'eau chaude ou la vapeur d'eau. De la sorte, on obtient une surface présentant un dessin bichrome (une couleur étant la couleur naturelle de l'aluminium anodisé et l'autre, celle du colorant initial), dessin dans lequel la couche d'oxyde anodisée est intacte et nullement détériorée
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sur toute l'étendue de la surface.
Si le dessin doit être en deux couleurs autres que celle de l'aluminium anodisé naturel plus une autre couleur, on peut plonger la tôle dans un colorant approprié pendant la durée nécessaire, avant d'éliminer le reste de la réserve.
S'il faut plus de deux couleurs ou deux ou plusieurs couleurs et de l'aluminium anodisé naturel, la tôle peut alors être récupérée avec la réserve et exposée à travers un deuxième pochoir, le procédé étant celui décrit précédemment et les expositions complémentaires étant utilisées suivant les né- cessités.
Evidemment, on peut utiliser d'autres méthodes de formation du dessin désiré avec des plaques anodisées confor- mément à la présente invention, par exemple, le procédé connu dans lequel la plaque est recouverte d'une couche de matière protectrice, notamment la gélatine ou la carboxy-méthyl-cel-- lulose, avant le dépôt de la réserve. Toutefois, ce dernier procédé n'est pas essentiel, étant donné que le revêtement d'oxyde anodisé obtenu par le procédé de la présente inven- tion est suffisamment robuste pour pouvoir être utilisé sans scellage dans la méthode plus simple décrite ci-dessus.
Bien que, dans la description qui précède, on se soit référé, pour des raisons de clarté, au traitement de tôles métalliques, on comprendra que le procédé d'anodisation de la présente invention et la formation ultérieure d'un dessin sur les surfaces anodisées peut être appliqué à l'aluminium et à des alliages d'aluminium sous des formes autres que les tôles, par exemple les feuilles, les blocs, les panneaux d'une''forte épaisseur, ainsi que d'autres articles façonnés réalisés, par exemple, à partir d'une feuille-ou d'une tôle métallique.
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"Formation of anodized surfaces of aluminum or aluminum alloys"
The present invention consists in anodizing surfaces of aluminum or aluminum alloys containing at least 99% aluminum and, more particularly, anodizing a surface of this type before forming a two-color or polychrome pattern thereon using a photosensitive resist and one or more appropriate dyes. One of the two or different colors may be the natural color of the anodized surface.
The formation of these patterns on anodized aluminum surfaces is of particular interest in the manufacture of plates serving as escutcheons and intended, for example, to be attached to machines, but it is also of interest. sarte in other broader areas, for example in the use of panels decorated with aluminum in construction
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residential houses or other buildings, However, heretofore, in order to avoid the deterioration of the anodized coating, it has been necessary to seal the oxide coating by a suitable treatment after anodization, immediately after washing or after having colored the oxide coating or else,
it was necessary to protect the oxide coating during pattern formation with a layer of a protective material such as gelatin. At this stage of the production of the decorated surfaces, the introduction of the sealing step is inconvenient, especially when a fully automatic process has to be used and, moreover, it can limit the processes that can be used. adopted to form the pattern or alternatively, an inferior product can be obtained as a result of the partial destruction of the anodized layer during the pattern forming process. The use of a gelatin coating obviously complicates the formation of the pattern by the introduction of the coating step.
An object of the present invention is to provide a method of forming an anodized surface of aluminum or an aluminum alloy containing at least 99% by weight of aluminum, this method being adopted when it is to be subsequently formed. a colored pattern on the anodized surface and, by using this method, the disadvantages described above are avoided or at least minimized.
In accordance with the present invention, there is provided a method of forming an anodized surface of aluminum or an aluminum alloy containing at least 99% by weight of aluminum, this method being adopted when it is to be subsequently formed. a two-color or polychrome design on the anodized surface made use of a photoresist and one or more adhesives, this process comprising the step of anodizing the surface in an anodizing solution consisting of acid
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dilute aqueous sulfuric acid containing 5 - 20% by volume sulfuric acid (specific gravity:
1.84), using a direct current at 10.5 - 24 volts, the current being maintained in the range of 9 - 20 amps per square foot (1 square foot - 9.29 dm2), the temperature, between 40 and 90 F (4.4 and 32.2 C) and the treatment time, between 20 and 60 minutes.
It has been found that, by the appropriate selection of the anodizing conditions within the ranges specified above according to the particular material to be treated, the anodized surface can be used in the unsealed condition for the treatment. later, in order to form the pattern without any risk of altering the anodized oxide layer and without having to adopt special and complicated techniques to form the pattern.
The particular values of each of the parameters involved depend on the nature of the material to be treated, the parameters being mutually adjusted according to the physical form and the chemical composition of the metal.
Thus, for example, in the treatment of a standard sheet containing 99.5% aluminum in thicknesses calibrated from 10 to 30 SWG (Standard Wire Gauge), manufactured by the company. "British Aluminum Company Ltd.", using a bath containing 20% by volume sulfuric acid, it was found that a current of 9.8 amps per square foot, at 12 volts, a bath temperature of 70 F (23.3 C) and a treatment time of 30 minutes were satisfactory.
For the same material, using a bath consisting of 5% by volume aqueous sulfuric acid, a temperature of 40 F (4.4 C), a current of 20 amps per square foot at 24 volts and a duration of 60-minute treatment also gave satisfactory results.
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For aluminum foil with a thickness of
0.003 inch (0.076 mm) and using a bath of 20 vol% sulfuric acid, a current rating of 9.4 amps per square foot at 10.5 volts, a bath temperature of. 88 F (31 C) and a processing time of 20 minutes are satisfactory, whereas, for aluminum foil with a thickness of 0.005 to 0.008 inch (0.127 to 0.203 mm) using the same bath, a current intensity of
10.5 amps per square foot at 12 volts, a bath temperature of 90 F (32.2 C) and a treatment time of 20 minutes are satisfactory.
After carrying out the anodizing treatment, the metal sheets are rinsed in cold running water and a sponge can be lightly passed through them in cold running water or they can be rinsed under jets of water. spraying cold water with reasonable power,
Depending on the particular method of forming the pattern on the chosen anodized surface, after cleaning, the anodized surfaces may optionally be colored by immersion in a hot or cold solution of the dye for the period indicated by the manufacturer of the dye.
This period is usually between 7 and 30 minutes.
The sheets, colored or in natural anodized aluminum, are then dried by dripping and venting in a circulation of slightly hot air at a temperature of 80 -
120 F (26.6-48.9 C).
Different methods can be adopted to form the final design on the anodized surface. In a preferred method of forming the pattern, the anodized surface of the sheet is colored as described above prior to drying.
The surface on which the drawing is to be formed is then
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coated with a suitable photoresist resin, for example a "Kodak P.C." photoresist. or "Kodak P.R.", this resist being applied to the surface by dipping, spraying or swirling. If a pattern is to be formed on both sides of the sheet metal, the latter is preferably coated with the resist by immersion, while the excess resist is allowed to drip.
Then the resist layer is allowed to dry.
The coated surface is then exposed to ultraviolet light through a positive or negative line or half-tone stencil and developed using a developer appropriate for the particular resist employed.
After development, the surface is rinsed with cold water.
The color of the uncoated areas of the anodized layer is then removed by immersing the sheet in a solution of 50 g / liter of potassium permanganate, 50 - 100 g / liter of nitric acid and 50 - 100 g / liter of bisulfite of sodium in water. The unwanted color disappears after immersing and stirring for about 1 minute.
The remaining photoresist, which has been exposed i and fixed to the sheet to protect the initial dye, is then removed by treatment with a suitable organic solvent, for example xylene or trichlorethylene, and then the sheet is completely sealed by immersion in a solute. - tion of a salt of a heavy metal, for example a solution of nickel acetate, with or without boric acid crystals or by sealing in hot water or steam. In this way, a surface is obtained having a two-color pattern (one color being the natural color of the anodized aluminum and the other, that of the initial dye), a pattern in which the anodized oxide layer is intact and in no way deteriorated.
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over the entire surface area.
If the design is to be in two colors other than that of natural anodized aluminum plus another color, the sheet can be dipped in a suitable dye for the time required, before removing the rest of the resist.
If more than two colors or two or more colors and natural anodized aluminum are required, the sheet can then be recovered with the reserve and exposed through a second stencil, the process being that described above and the additional exposures being used. according to the needs.
Obviously, other methods of forming the desired pattern can be used with anodized plates in accordance with the present invention, for example, the known method in which the plate is covered with a layer of protective material, especially gelatin or carboxy-methyl-cellulose, before depositing the resist. However, the latter method is not essential, since the anodized oxide coating obtained by the method of the present invention is sufficiently robust to be able to be used without sealing in the simpler method described above.
Although in the foregoing description reference has been made, for the sake of clarity, to the treatment of metal sheets, it will be understood that the anodizing process of the present invention and the subsequent formation of a pattern on the anodized surfaces can be applied to aluminum and aluminum alloys in forms other than sheet metal, for example sheets, blocks, heavy gauge panels, as well as other shaped articles made, by example, from a sheet or a metal sheet.