<U>Verfahren zur</U> anodischen <U>Oxydation von</U> <U>Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen</U> Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur anodischen Oxydation von Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen.
Es ist bereits bekannt, z.B. mit dem soge nannten Eloxalverfahren, eine Schicht aus oxy diertem Aluminium auf als Anode eingesetzten Teilen aus Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen in einer elektrolytischen Lösung, die Schwe felsäure, Oxalsäure u.a. enthält, unter Ver wendung einer entsprechenden Kathode und einem durch die Lösung fliessenden elektrischen Strom herzustellen.
Die mit diesem Verfahren gebildete Schicht aus oxydiertem Aluminium zeigt jedoch wegen ihrer Porosität keine aus reichende Korrosionsbeständigkeit und macht eine nachfolgende Verdichtung der erzeugten Schicht durch Behandeln mit heissem Wasser oder dergleichen erforderlich. Ausserdem hat dieses Verfahren den weiteren Nachteil, dass zur Erzielung einer farbigen Schicht auf den anodisch oxydierten Teilen eine Farbbehandlung in einem weiteren Verfahrensschritt notwendig ist.
Bei einem anderen bekannten Verfahren wird eine Formamid und Borsäure oder Borat enthal tende elektrolytische Lösung verwendet. Die Ergiebigkeit ein und desselben Ansatzes einer solchen Lösung, mit der eine bestimmte Färbung zu einem bestimmten Farbton erreicht werden soll, ist jedoch nicht ausreichend, d.h. die Lebensdauer dieser elektrolytischen Lösung ist beschränkt.
Ziel vorliegender Erfindung ist es, die Nachteile der bisher bekannten Verfahren zu beseitigen und ein Verfahren zu schaffen, mit dem in einem Arbeitsgang auf der Oberfläche von Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen nicht nur hinreichend dicke, sondern auch farbige Oxydschichten hergestellt werden können.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur anodi- scheu Oxydation von Aluminium bzw. Aluminium legierungen ist dadurch gekennzeichnet, dass man eine elektrolytische Lösung verwendet, die Formamid, Borsäure oder Borat und Oxalsäure- anhydrid enthält.
Mit dem erfindungsgemässen Verfahren können während eines vergleichsweise kurz andauernden elektrischen Stromflusses in der Lösung grös- sere Schichtdicken an oxydiertem Aluminium er halten werden als mit den bisher bekannten Verfahren zur anodischen Oxydation von Alumi nium bzw. Aluminiumlegierungen. So kann mit dem erfindungsgemässen Verfahren auf der Ober fläche von Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen in einem Arbeitsgang eine gefärbte, stark aus gebildete Oxydschicht hergestellt werden.
So lässt sich beispielsweise mit dem erfindungs- gemässen Verfahren in einem einzigen und glei chen Arbeitsgang die Farbe der Schicht von gelb bis schwarz beliebig verändern.
Unter Verwendung einer Formamid, Borsäure und Oxalsäureanhydri.d enthaltenden elektroly tischen Lösung kann mit steigendem Gehalt an Oxalsäureanhydrid die Endspannung erniedrigt und gleichzeitig die Lebensdauer der Lösung verlängert werden. Dieses sei durch das nach stehende Beispiel näher erläutert.
In eine elektrolytische Lösung, die durch Auflösen von 30-50 Gew.% Borsäure in Formamid und anschliessendem Zusetzen von 2-10 Gew.% Oxalsäureanhydrid hergestellt wird, werden Teile aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen als Anode eingesetzt und als Kathode eine Aluminiumplatte verwendet. Bei Fluss eines elektrischen Stromes durch die Lösung entsteht dann auf der Oberfläche der Aluminiumteile eine gefärbte Oxydschicht. Um eine genügend intensive Farbbildung während der Elektrolyse aufrechtzuerhalten, kann die elektrolytische Spannung dabei allmählich erhöht werden (mög licherweise auch automatisch)
und der durch die Lösung fliessende Strom konstant gehalten werden, da der elektrische Widerstand mit zu nehmender Schichtdicke ebenfalls zunimmt.
Die Farbe der dabei entstehenden Oxydschicht ändert sich in Abhängigkeit von der Dicke der gebildeten Schicht von gelb bis schwarz und ist umso schwärzer, je dicker die Schicht ist. In Abhängigkeit von der Dauer der Stromzufuhr kann man daher eine gewünschte Farbe der Oxyd schiebt in einem einzigen Arbeitsgang erhal ten. Die gebildete Oxydschicht weist eine hohe Verschleissfestigkeit auf und besitzt hohe Licht- und Wetterbeständigkeit.
Sie hat trotz der grossen Schichtdicke den Vorteil, dass keine Risse entstehen und eine Nachverdich tung, z.B. mit siedendem Wasser unnötig ist, was bei den bisher bekannten Eloxierverfahren üblich ist.
Wird unter den vorstehend beschriebenen Ver fahrensbedingungen beispielsweise eine elek trolytische 800 g Formamid und 400 g Borsäure enthaltende Lösung als Vergleichsbasis zu Oxalsäureanhydrid und gleiche Mengen Formamid und Borsäure enthaltenden Lösungen gesetzt, so erhält man mit steigenden Mengen an zugesetz tem Oxalsäureanhydrid die in der Tabelle auf geführten Werte für die Endspannungen.
Die Werte in der Tabelle entsprechen den Bedingun-
EMI0002.0021
Zugesetzte <SEP> Behand- <SEP> End Menge <SEP> an <SEP> lungsfläche <SEP> spannurig
<tb> Oxalsäure- <SEP> in <SEP> cm2 <SEP> in <SEP> Volt
<tb> anhydrid
<tb> in <SEP> Gew.Z
<tb> 0 <SEP> 400 <SEP> 200 <SEP> - <SEP> 250
<tb> 4 <SEP> 900 <SEP> 140 <SEP> - <SEP> 160
<tb> 5 <SEP> 1100 <SEP> 120 <SEP> - <SEP> 140
<tb> 6 <SEP> 1300 <SEP> 120 <SEP> - <SEP> 160
<tb> 7 <SEP> 900 <SEP> 110 <SEP> - <SEP> 140
<tb> 8 <SEP> 800 <SEP> 100 <SEP> - <SEP> 150 gen mit einer Aluminiumanodenplatte von 100 cm2, einer Aluminiumkathodenplatte mit einer Oberfläche von 15 X 7 cm2,
einer Strom dichte von 2 A/dm2 und einer Temperatur der elektrolytischen Lösung zwischen 50 und<B>600</B> C sowie einer Glanzbehandlungsdauer von 45 min.
Ein Zusatz von 5-6% Oxalsäureanhydrid ist am vorteilhaftesten. Bei dem letzten in der Ta belle aufgeführten Beispiel ist die Ergiebig keit, die mit ein und demselben Ansatz der elektrolytischen Lösung eine Farbbehandlung zur Herstellung einer bestimmten Färbung zu- lässt, grösser als bei dem ersten in der Ta belle angeführten Beispiel. Es wird hierbei eine etwa um die Hälfte niedrigere Endspannung benötigt und die Lebensdauer der Lösung gleich zeitig um das Zwei- bis Dreifache verlängert. Die dabei gebildete Oxydschicht ist schwarz braun und hat eine Dicke von 32 u.
Die Vickers- härte beträgt 473 (gemischt aus den Härten der Oxydschicht und des Aluminiums) und die Ver- wischungsbeständigkeit ist derart, dass die Schicht der Sandfallprüfung nach JIS (Japan Industrial Standard) etwa 30 min lang wider steht.
Wie die Beispiele zeigen, kann man die End- spannung erniedrigen und gleichzeitig die Lebensdauer der elektrolytischen Lösung ver längern, wenn man erfindungsgemäss der elek trolytischen Lösung, die Formamid und Borsäure enthält, Oxalsäureanhydrid zusetzt. Mit dieser Lösung lässt sich dann in einem einzigen Ver fahrensschritt einer anodischen Oxydation vor zugsweise eine gefärbte, stark ausgebildete Oxydschicht erhalten, die sehr licht- und wet terbeständig ist.
Teile aus Aluminium, welche eine mit dem erfindungsgemässen Verfahren her gestellte Oxydschicht aufweisen, sind bei spielsweise witterungsbeständig. Das erfin- dungsgemässe Verfahren weist darüber hinaus vorzugsweise eine erhöhte Herstellungskapazi tät auf.
<U> Method for </U> anodic <U> oxidation of </U> <U> aluminum or aluminum alloys </U> The invention relates to a method for anodic oxidation of aluminum or aluminum alloys.
It is already known e.g. with the so-called anodizing process, a layer of oxidized aluminum on parts made of aluminum or aluminum alloys used as anode in an electrolytic solution containing sulfuric acid, oxalic acid, etc. contains, using a suitable cathode and an electric current flowing through the solution.
The layer of oxidized aluminum formed with this method, however, does not show sufficient corrosion resistance because of its porosity and makes subsequent densification of the layer produced by treatment with hot water or the like necessary. In addition, this process has the further disadvantage that a color treatment is necessary in a further process step in order to achieve a colored layer on the anodically oxidized parts.
Another known method uses an electrolytic solution containing formamide and boric acid or borate. However, the yield of one and the same approach of such a solution, with which a certain coloring to a certain hue is to be achieved, is not sufficient, i.e. the life of this electrolytic solution is limited.
The aim of the present invention is to eliminate the disadvantages of the previously known methods and to create a method with which not only sufficiently thick but also colored oxide layers can be produced in one operation on the surface of aluminum or aluminum alloys.
The process according to the invention for the anodic oxidation of aluminum or aluminum alloys is characterized in that an electrolytic solution is used which contains formamide, boric acid or borate and oxalic anhydride.
With the method according to the invention, greater layer thicknesses of oxidized aluminum can be obtained during a comparatively brief electrical current flow in the solution than with the previously known methods for anodic oxidation of aluminum or aluminum alloys. Thus, with the method according to the invention, a colored, heavily formed oxide layer can be produced on the upper surface of aluminum or aluminum alloys in one operation.
For example, with the method according to the invention, the color of the layer can be changed as desired from yellow to black in a single and identical operation.
Using an electrolytic solution containing formamide, boric acid and oxalic anhydride, the final voltage can be lowered with increasing oxalic anhydride content and at the same time the service life of the solution can be extended. This is explained in more detail by the example below.
In an electrolytic solution, which is prepared by dissolving 30-50% by weight of boric acid in formamide and then adding 2-10% by weight of oxalic anhydride, parts made of aluminum or aluminum alloys are inserted as the anode and an aluminum plate is used as the cathode. When an electric current flows through the solution, a colored oxide layer is created on the surface of the aluminum parts. In order to maintain a sufficiently intense color formation during the electrolysis, the electrolytic voltage can be increased gradually (possibly also automatically)
and the current flowing through the solution can be kept constant, since the electrical resistance also increases with increasing layer thickness.
The color of the resulting oxide layer changes depending on the thickness of the layer formed from yellow to black and the thicker the layer, the blacker it is. Depending on the duration of the power supply, you can therefore obtain a desired color of the oxide pushes in a single operation. The oxide layer formed is highly wear-resistant and has high light and weather resistance.
Despite the large layer thickness, it has the advantage that there are no cracks and that subsequent compaction, e.g. with boiling water is unnecessary, which is common with the anodizing processes known to date.
If, for example, an electrolytic solution containing 800 g of formamide and 400 g of boric acid is used as a basis for comparison with oxalic anhydride and the same amounts of formamide and boric acid-containing solutions under the above-described process conditions, then with increasing amounts of added oxalic anhydride, the amounts listed in the table are obtained Values for the final stresses.
The values in the table correspond to the conditions
EMI0002.0021
Added <SEP> treatment <SEP> end amount <SEP> on <SEP> treatment area <SEP> in tension
<tb> Oxalic acid <SEP> in <SEP> cm2 <SEP> in <SEP> volts
<tb> anhydride
<tb> in <SEP> Gew.Z
<tb> 0 <SEP> 400 <SEP> 200 <SEP> - <SEP> 250
<tb> 4 <SEP> 900 <SEP> 140 <SEP> - <SEP> 160
<tb> 5 <SEP> 1100 <SEP> 120 <SEP> - <SEP> 140
<tb> 6 <SEP> 1300 <SEP> 120 <SEP> - <SEP> 160
<tb> 7 <SEP> 900 <SEP> 110 <SEP> - <SEP> 140
<tb> 8 <SEP> 800 <SEP> 100 <SEP> - <SEP> 150 gen with an aluminum anode plate of 100 cm2, an aluminum cathode plate with a surface of 15 X 7 cm2,
a current density of 2 A / dm2 and a temperature of the electrolytic solution between 50 and <B> 600 </B> C and a gloss treatment time of 45 minutes.
An addition of 5-6% oxalic anhydride is most beneficial. In the last example given in the table, the yield that allows a color treatment to produce a certain color with one and the same mixture of the electrolytic solution is greater than in the first example given in the table. In this case, a final voltage that is roughly half the lower is required and the service life of the solution is at the same time two to three times longer. The oxide layer formed is black brown and has a thickness of 32 u.
The Vickers hardness is 473 (mixed from the hardness of the oxide layer and the aluminum) and the smudge resistance is such that the layer withstands the sand drop test according to JIS (Japan Industrial Standard) for about 30 minutes.
As the examples show, the final voltage can be lowered and the life of the electrolytic solution can be extended at the same time if, according to the invention, oxalic anhydride is added to the electrolytic solution containing formamide and boric acid. With this solution, a colored, strongly formed oxide layer can then be obtained in a single process step of an anodic oxidation, which is very light and weather resistant.
Parts made of aluminum, which have an oxide layer produced by the process according to the invention, are weather-resistant, for example. The method according to the invention also preferably has an increased manufacturing capacity.