CH161851A - Procédé pour le revêtement d'objets en aluminium ou alliages d'aluminium et objet obtenu selon ce procédé. - Google Patents

Description

  Procédé pour le revêtement d'objets en aluminium ou alliages d'aluminium et objet  obtenu selon ce procédé.    La présente invention. comprend un pro  eédé pour le revêtement d'objets en alumi  nium ou alliages d'aluminium, d'une couche  formée au moins partiellement d'oxyde -d'alu  minium, et l'objet obtenu selon ce procédé.  



  On connaît déjà. des procédés de traite  ment d'objets en aluminium ou alliages d'a  luminium, par voie électrolytique, en vue de  produire une couche protectrice d'oxyde ou  d'hydroxyde d'aluminium ou d'un sel basi  que d'aluminium sur ces objets. Une telle  couche peut également être obtenue par sim  ple immersion des. objets dans des solutions  spéciales.  



  Ces couches d'oxyde ou .d'hydroxyde ont  une grande valeur protectrice contre l'abra  sion, la corrosion atmosphérique ou la corro  sion par certains liquides ou solutions. En  outre, elles sont susceptibles, suivant leur  constitution, de se teindre à l'aide de     colo-          rants.    Elles constituent également un isolant  électrique. Il est évident que si de telles cou-         ches    peuvent être obtenues dans des condi  tions pratiques avantageuses, ce résultat est  non seulement     très    important pour les utili  sations actuelles. -de l'aluminium, mais il crée  de nouveaux débouchés à ce métal.  



  Les procédés connus jusqu'à présent pré  sentent certains inconvénients auxquels la  présente invention permet de remédier d'une  façon satisfaisante.  



  On remarquera que l'aluminium et ses al  liages englobent un grand nombre de pro  duits métalliques qui diffèrent beaucoup les  uns des autres, tant par leur composition que  par leur poids, spécifique. En outre, la sur  face effective de ces produits varie beaucoup  s'ils sont polis, laminés ou coulés, et, par con  séquent, la répartition uniforme du courant  sera plus ou moins aisée, et plus ou moins  parfaite surtout si le voltage employé est peu  élevé.

   La présence de cuivre, de zinc, de sili  cium et d'autres éléments, introduits dans     ces     produits pour leur conférer des propriétés      spéciales, a une influence définie sur le ré  sultat obtenu quant au revêtement et il s'en  suit que le meilleur procédé de revêtement  sera     celui    qui pourra s'appliquer presque in  différemment à tous ces différents     produits.     Il est connu qu'un procédé assurant la forma  tion d'une couche d'oxyde ou d'hydroxyde  d'aluminium sur la surface d'objets en     duralu-          minium    par exemple,

   peut donner des résul  tats satisfaisants sans pour cela être à même  de donner les mêmes résultats si on l'applique  à d'autres alliages contenant par exemple un  fort pourcentage de silicium ou même à l'alu  minium pur.  



  On sait que les conditions de formation  de couches d'oxyde ou d'hydroxyde peuvent  varier considérablement. L'aluminium im  mergé dans un électrolyte et employé comme  anode ne présente aucune tendance à se dis  soudre et sa passivité est due au fait qu'il se  forme à sa surface un film plus ou moins ré  sistant. La résistance -de ce film peut être  augmentée ou diminuée en modifiant l'élec  trolyte et cette passivité peut être diminuée  jusqu'à ce que l'aluminium se dissolve dans  l'électrolyte.  



  Par conséquent, pour qu'un procédé de  revêtement d'objets en aluminium ou alliage  d'aluminium d'une couche d'oxyde hydraté  ou non, donne, dans -des conditions très di  verses, les meilleurs résultats, il doit permet  tre la formation de couches d'oxyde ou d'hy  droxyde d'aluminium qui soient ou bien des  couches d'une très grande dureté formant  corps avec le métal de base, ou bien des cou  ches très ductiles et présentant une capacité  maximum     -pour    l'absorption des colorants.  Ces .dernières couches sont formées dans les  conditions donnant l'oxyde le plus hydraté  possible, sans toutefois se trouver dans des  conditions telles que l'aluminium se dissolve  dans     l'électrolyte,    avec perte de métal.  



  Le procédé, objet ,de la présente invention,  est     caractérisé    en ce que l'on utilise un cou  rant électrique sous une tension d'au moins  80 volts et à un débit compris entre 10 et  35 ampères par     m'    de surface à traiter.    On obtient ainsi une électrolyse uniforme  indépendamment du poids spécifique et de la  composition du métal traité, ainsi que de la  section ou de la forme des objets traités.  



  Le voltage du courant employé est de pré  férence d'environ 100 volts, voire même plus.  L'importance -de cette invention,     c'est-à-          dire    de     l'utilisation    d'un courant sous un haut  voltage et un bas     ampérage,    ressort particu  lièrement lorsque l'on sait que la     conductibi-          lité    de l'anode est modifiée par la proportion  d'éléments autres que     l'aluminium    qui entre  dans sa composition. La présence de cuivre,  de zinc, de silicium et d'autres éléments a une  influence considérable sur la tension et l'in  tensité du courant et sur la composition du  bain électrolytique.

   Une tension élevée de  courant et une faible densité de courant sont  également nécessaires pour assurer une répar  tition uniforme de courant à la surface des  objets, par exemple lorsque ceux-ci ont une  grande surface et une faible épaisseur, ou  bien lorsque l'on a affaire ü. une pièce coulée  très poreuse de section variable. En effet, la       présence    de nombreuses cavités, même micro  scopiques, augmente de façon très sensible la  surface réelle de l'objet que l'on veut traiter.  



  On a reconnu que la couche obtenue sui  vant le nouveau procédé était formée de cris  taux beaucoup plus petits que ceux que l'on  obtient par les anciens procédés. Ces     peti+s     cristaux, serrés les uns contre les autres, for  ment une couche     continue,    surtout lors  qu'ainsi qu'il est -décrit plus loin, on a ajouté  à l'électrolyte .un sel     d'aluminium    puis que  l'on plonge l'objet après le traitement électro  lytique dans une solution basique.  



  Il est évidemment important que l'élec  trolyte ait une composition permettant l'uti  lisation du courant électrique sous les ten  sions et     ampérages    indiqués ci-dessus, afin  que l'on puisse produire le .genre de couche  désiré (c'est-à-dire soit une couche dure, soit  une couche plus plastique et flexible), cette  couche étant toujours de structure excessive  ment fine et dense et adhérant le plus forte  -ment possible au métal de base, tout en étant  obtenue sans perte de matière. Elle est prin-           cipalement    formée :d'oxyde d'aluminium qui  peut être plus ou moins hydraté et même  contenir une faible proportion :do sulfate  d'aluminium très basique.

   On a constaté  qu'une telle couche est entièrement exempte  de tensions -de surface, lesquelles peuvent       produire    des     lignes,de    rupture dans le métal  do base et qui sont particulièrement dange  reuses dans les cas -d'objets minces et :dans  les parties soumises .à de ,grands efforts.  



  Le récipient contenant l'électrolyte peut  être en plomb, mais il est     @de    préférence en  une matière non conductrice ou qui a été  rendue telle, vu qu'il est très désirable que  la surface de la cathode puisse être modifiée       à,    volonté et ne soit jamais plus grande que  la surface -de l'anode.  



  Les courants     d'ampérage    les plus faibles  sont à employer pour -de l'aluminium -de tex  ture serrée, par exemple pour :des tubes éti  rés ou des feuilles laminées, et les     ampérageç     élevés pour des pièces coulées dont la sur  face est moins compacte et plus poreuse. De  préférence, la durée .du     traitement    s'étend  de 15 à 50 minutes et la     température    du bain  est maintenue entre 15 et 32   C.  



  Voici     quelques        exemples    de mises en     aeu-          vre    pratiques du procédé selon l'invention:  <I>Exemple 1:</I>  Pour obtenir une     couche    extrêmement  dure et dense ayant une résistance maximum  à l'abrasion et la corrosion, on emploie un  électrolyte composé :de 1 partie en volume  d'acide sulfurique à 66       Bé    et de 3 parties  en volume d'eau     distillée    ou d'une eau douce.  Ce bain est maintenu, pendant le passage du  courant ayant les caractéristiques indiquées  ci-dessus, à une température comprise entre  15 et 18,5   C.

   La durée     idu    traitement peut  varier ide 20 à 40     minutes    selon l'épaisseur  de la couche que l'on désire obtenir et selon  la     nature,du    métal constituant l'anode.  



  <I>Exemple 2:</I>  Si le métal constituant l'anode est po  reux, ou particulièrement si l'on veut ensuite  le teindre, on emploiera avec avantage un    bain de la composition ,donnée à l'exemple 1,  mais contenant en outre du sulfate d'alumi  nium. Ce bain peut être composé comme suit:  on .dissout 900     grammes    -de     sulfate    d'alumi  nium     @dans    13,5 litres d'eau distillée bouil  lante ou :d'une eau :douce bouillante. Lorsque  cette solution est froide, on y ajoute 4,5 li  tres -d'acide sulfurique à 66       Bé.    On se sert  de cet électrolyte comme ,dans le cas -de  l'exemple 1.

   Après     traitement,    l'objet est  légèrement lavé, puis plongé dans une solu  tion basique, contenant par     exemple,de        l'a-m-          moniaque.     



       L'adjonction,de        sulfate    .d'aluminium pré  sente le grand avantage ,suivant: la couche  d'oxyde obtenue,     quelqu'irrégulière    que  puisse être la forme de l'objet traité, :est ab  solument unie. En effet, tous les pores de la  surface retiennent :du sulfate d'aluminium en  solution et après le passage dans le bain ba  sique, une couche d'hydroxyde d'aluminium  formée à     partir    du     sulfate    vient     compléter     la couche d'hydroxyde d'aluminium résul  tant du     traitement    anodique.  



  On a également trouvé que l'on peut for  tement augmenter ,la dureté     ,de        lacouche    ob  tenue en plaçant les     objets    traités pendant  15 :à 20 minutes :dans une chambre appro  priée maintenue à une température comprise  entre 60 et 85   C. I<B>l</B> se produit ainsi un  étuvage qui facilite la déshydratation     idu    sel  basique ou     @de    l'oxyde.  



       Exemple   <I>3:</I>  Lorsque la     :couche    obtenue, par exemple  sur des feuilles ou des bandes, est destinée  à être teintée, puis ,soumise à un     pressage,          étampage    ou étirage. son caractère doit être  tout différent ,de celui obtenu par les exem  ples 1 et 2. Dans ce dernier cas, la couche  doit être excessivement :ductile, tout en étant  d'une formation très fine et très serrée, et  en adhérant fortement au métal     -de    base.

    Dans     @ce    but, on ,doit     chercheur    à obtenir le       maximum    d'hydroxyde, sans toutefois que le  métal de :l'anode     se,dissolve    .dans le bain. On  procède comme suit:      On ajoute 11,2 litres d'acide sulfurique à  '66       Bé,    à 4,5 litres d'eau     distillée    ou d'une  eau douce. Lorsque le mélange est refroidi,  on ajoute au tout 4,5 litres ,d'une     solution     saturée à     1-8,5      C de bichromate de potas  sium. Ce bain est utilisé avec un courant  ayant les caractéristiques indiquées ci-dessus.

    Sa température peut varier de 21   C à 32   C,  lorsque l'on désire     obtenir    une couche en  teinte sombre, en particulier noire par l'em  ploi de     nigrosine,    et ide 1.5 à 18,5   C, lors  que l'on désire obtenir une couche claire et       lorsque    Won .désire procéder rapidement. La  durée de     ,l'opération    s'étendra -de 10à 40 mi  nutes selon le genre d'objets traités, l'épais  seur .de     la,couche    et l'intensité de la     -couleur     requises.  



  L'adjonction     @de    bichromate     @de.    potassium  au bain a pour avantage -de rendre la couche  plus tendre et d'élever son pouvoir     l'absorp-          tion    des     colorants.    Bien que le bichromate  ,de potassium soit préféré, il peut être rem  plaeé par :de l'alun ordinaire ou par du sul  fate de chrome en     proportion    -de 2 à 3     %    du  bain.  



  <I>Exemple 4:</I>  Dans le cas de certains alliages .d'alumi  nium  &  densité     variable,    en     particulier    dans  le cas -d'aluminium de faibles sections qui a  été soumis à un étirage, à un     tréfilage    ou à  une compression, on peut procéder comme  suit:  On mélange 11,2     litres    d'acide     sulfurique     à 66       Bé    avec 9 litres d'eau     distillée    et on  ajoute au tout 1,1 kg de sulfate d'aluminium  ainsi qu'un .colloïde     dispersible    dans l'eau.

    Ce     colloïde    est en général un     oollo.nde    orga  nique, par exemple la     gélatine,    -et, de préfé  rence, un hydrate de ,carbone ou un     polysa.c-          charide,    comme par exemple la     dextrine,    la  gomme adragante,     l'agar    ou des     extraits     aqueux de mousse     -d'Islande.     



  L'adjonction de gélatine se fait     dans    une  proportion correspondant à 3 grammes par  '4,5 litres de solution. Dans le cas de la     -dex-          trine,    cette     a,djonetion    se fait à raison de  28,3 grammes par 4,5 litres .de solution.    Ce bain est employé à une température  ,do 15 à 18,5   C et avec un courant de 100  volts et .d'une     intensité    correspondant à 10  à 26 ampères par m\ de surface anodique       pour,des    objets     ,coulés,    mais :de 10 à 20 am  pères par     m=    de surface anodique pour des  objets en aluminium ou alliages     d'aluminium     laminés ou étirés.

   La ,durée du traitement  variera -de 15 à 30 minutes     selon    l'épaisseur  désirée de la .couche et .le caractère du métal.  



  Il -est connu que les objets recouverts  'd'une couche     -d'oxyde        peuvent    être teintés  avec -des colorants organiques ou être colo  rés à l'aide de .sels     métalliques    appropriés.  Le colorant ou .le sel métallique employé  pour la teinture peut être présent     -dans    l'élec  trolyte     même,    ou bien l'objet, après avoir été  revêtu d'une couche d'oxyde, peut être lavé  puis traité avec le -colorant ou le sel métalli  que pour     produire    la     couleur    désirée, soit  par simple immersion, soit par traitement  électrolytique.

   Dans le second cas, les objets  doivent être     .sortis    .de     l'électrolyte    employé  pour le     traitement    anodique, légèrement la  vés avec de l'eau -et plongés dans une solu  tion aqueuse alcaline, par exemple     une    solu  tion d'ammoniaque, avant     d'être    introduits  dans la solution -du colorant ou du sel mé  tallique.  



  On peut employer un     électrolyte    con  tenant une proportion     relativement    élevée de  sulfate -de soude. Par exemple le rapport da       ss        ulfatc,de        soude        (exprimé        comme        ,sel        cristal-          lisé        NaiS04        -i-    10 H\0) en     solution    à l'acide  sulfurique peut être de 1 partie en poids  d'acide sulfurique pour 3,2 parties de sulfate.  



  En outre, on peut ajouter, à .l'électrolyte,       'un    agent     oxydant    tel que -du     persulfate    -de       -sodium    ou de potassium     ou,du    perborate de  sodium ou de potassium, de préférence en  proportion tout au plus égale à 1     %    du bain.

         Exemple   <I>5:</I>  On dissout du sulfate de soude dans -de  l'eau et on y ajoute de l'acide sulfurique de  manière à obtenir une solution dont la teneur  totale de .sulfate     et,d'acide    varie entre 25 et       55%,    le rapport entre l'acide sulfurique et      le sulfate de sodium (exprimé comme sel  cristallisé) étant égal à 1 -du premier pour  3,2 du dernier.     Les    objets à revêtir sont plon  gés dans cet électrolyte et soumis, comme  anode, à un courant de 100 volts et d'une  intensité variant entre 10 à 35 ampères par       m2    de surface à traiter.  



  On peut obtenir ainsi des     couches    dures  ou des couches tendres. L'électrolyte le moins  concentré donne     -des    couches     dures,    alors que  celui le plus concentré donne des couches  tendres.  



  En outre, pour obtenir des     couches    ten  dres, on peut ajouter à l'électrolyte     .ci-dessus     une petite quantité d'un colloïde organique       dispersible    clans l'eau tel que .la .dextrine, la  gomme adragante, la gomme acacia de toute  espèce et en particulier la gomme     ghatti.     Dans ce but, on peut préparer une -disper  sion aqueuse à 1 % d'un de ces colloïdes et  l'ajouter au bain à raison de 25 parties en  volume de     dispersion    pour 75 parties en vo  lume d'électrolyte.  



  La souplesse et la continuité de la     couchF     obtenue suivant le présent procédé sont telles  qu'elles assurent une isolation électrique par  faite, durable et entièrement résistante à  l'usage,     de    l'objet (par exemple un fil), sans  qu'il soit nécessaire de recourir pour cela à  un traitement spécial ou à des machines au  tres que celles connues dans la     technique     courante.  



  Des procédés ont été décrits d'après les  quels on parviendrait à donner, grâce à un  traitement mécanique effectué au cours du  passage     -des    fils d'aluminium ou d'alliage  d'aluminium dans le bain électrolytique, une  isolation durable et résistante à     ces    fils. La  différence entre le présent procédé et ceux  connus jusqu'ici, et l'avantage qu'il présente  par rapport à ceux-ci, ressortent tout particu  lièrement du fait qu'avec le nouveau procédé,  un traitement mécanique est entièrement su  perflu et que l'on peut utiliser pour son exécu  tion industrielle .les machines employées de  puis longtemps .dans     diverses    industries pour  tous les traitements continus de fils, de tis  sus, de tôles minces, etc.

      Les objets recouverts d'une couche  d'oxyde     ou,d'hydroxyde    obtenue par électro  lyse, peuvent ensuite être traités avec une  solution d'un sel de chrome, pour en augmen  ter le mordant.  



  Par exemple, un objet en aluminium ou  en alliage d'aluminium ayant été revêtu  d'une couche d'oxyde ou     d'hydroxyde,    peut  être plongé -dans un bain     d'alun    de chrome  d'une concentration de<B>1%.</B> L'objet est en  suite lavé légèrement à l'eau de manière à  n'enlever qu'une partie du sel -de chrome,  puis     ensuite    immergé et lavé dans .de l'am  moniaque. On peut alors teindre .cet objet  par simple immersion -dans une ,solution d'un  colorant approprié ou par     traitement    anodi  que dans une solution qui peut contenir des  sels augmentant la     conductibilité    de l'élec  trolyte.  



  On peut aussi traiter les objets en alumi  nium ou     alliage    d'aluminium revêtus d'oxyde  par voie électrolytique, avec une solution  d'un     vanadate,    par exemple une solution à  1 % 4e     vanadate        d'ammonium)    et ensuite avec  une solution d'acide tannique, par exemple.  



  Pour obtenir des teintes noires foncées, on       peut    traiter les objets, une fois revêtus d'une  couche adhérente d'oxyde, avec du     chlor-          hydrate    d'aniline, puis ensuite avec une so  lution d'un bichromate.  



  Enfin, pour     s'assurer    l'obtention d'une  coloration noire solide de la     couche    d'oxyde  teintée à la     nigrosine    ou avec un autre colo  rant, on peut, après teinture, laver -dans de  l'eau .l'objet traité et     ensuiteele    tremper -dans  une solution à 1 % de     trinitrophénol.    La co  loration est ainsi améliorée -et rendue per  manente.

Claims (1)

1. REVENDICATION I: Procédé pour revêtir des objets en alumi nium ou alliage d'aluminium, d'une couche adhérente, formée au moins partiellement d'oxyde d'aluminium, en soumettant ces ob jets à un traitement électrolytique on ils sont employés comme anodes, caractérisé en ce que l'on utilise un courant sous une tension d'au moins 80 volts et à un débit compris entre 10 et 35 ampères par m2 -de surface traitée. SOUS-REVENDICATIONS 1 Procédé selon la revendication I, -dans le quel le courant est utilisé sous une ten sion d'environ 100 volts. 2 Procédé selon la revendication I, dans le quel l'électrolyte contient -de l'acide sul furique.

   3 Procédé selon la revendication I et la sous-revendication 2, dans lequel l'élec trolyte est formé d'une partie en volume -d'acide ,sulfurique à 66 Bé et de trois parties en volume d'eau. 4 Procédé selon la revendication I et les sous-revendications 2 -et 3, -dans lequel on maintient, pendant le traitement, la tem pérature de l'électrolyte entre 15 et 18,5 C. 5 Procédé selon la revendication I et les sous-revendications 2 à 4, dans lequel la durée -du traitement est .comprise entre 20 et 40 minutes.

   6 Procédé selon la revendication I, dans le quel l'électrolyte .contient un sel d'alu minium. 7 Procédé selon la revendication I et la sous-revendication 6, dans lequel le sel d'aluminium est le sulfate. 8 Procédé selon la revendication I, -dans le quel .l'objet est légèrement lavé à l'eau après traitement, puis plongé dans un bain contenant un alcali.

   9 Procédé selon la revendication I et les sous-revendications 2, 6 et 7, -dans lequel l'électrolyte est formé d'un mélange de <B>13,5</B> litres ,d'eau, ,de 900 gr -de sulfate d'aluminium et -de 4,5 litres d'acide sul furique à 66 Bé. 10 Procédé selon la revendication I et la sous-revendication 2, -dans lequel l'élec trolyte est formé @de 21/2 volumes d'acide sulfurique à 6,6 Bé, de 1 volume d'eau, et ,de 1 volume .d'une solution saturée à 18,

   5 C de bichromate -de potassium. <B>11</B> Procédé selon la revendication I et les sous-revendications 2 -et 10, dans lequel on maintient la température de l'électro lyte entre 21 et 32' C, pendant le trai tement. 12 Procédé selon .la revendication r, -dans le quel l'électrolyte contient une proportion relativement forte de sulfate de soude. 7 3 Procédé selon la revendication I et les sous-revendications 2 et 12, dans lequel .le rapport des poids entre l'acide sulfuri que et le sulfate .de soude exprimé comme sel cristallisé, dans l'électrolyte, est de 1 à 3,2.

   14 Procédé selon la revendication I, dans le quel 1'électrolyte contient au -moins un colloïde organique dispersible -dans l'eau. 15 Procédé selon la revendication I et la sous-revendication 14, -dans lequel on ajoute à 75 parties en volume de 1'é1ec- trolyte, 25 parties en volume d'une dis persion à 1 % d'un ,colloïde. 16 Procédé selon la revendication I, -dans le quel l'électrolyte contient un sel de chrome.

   17 Procédé selon la revendication I et la sous-revendication 16, dans lequel le sel de chrome est un alun de chrome. 18 Procédé selon la revendication I, ,dans le quel l'objet est étuvé, après traitement, pendant 15 à 20 minutes -dans de l'air chauffé entre 60 et 85 C. 19 Procédé selon la revendication I, dans le quel les objets :sont soumis au traitement électrolytique dans une machine opérant en ,continu.

   REVENDICATION I:I: Objet en aluminium ou alliage d'alumi nium, revêtu d'une couche adhérente, formée au moins partiellement d'oxyde d'aluminium, obtenue par le procédé selon la revendica- ti on I. SOUS-REVENDICATIONS 20 Objet selon la revendication II, obtenu parle procédé selon la revendication I et - la sous-revendication 19. 21 Objet selon la revendication II, caracté risé par l'extrême finesse -des cristaux constituant la couche.