DE1496721A1

DE1496721A1 - Verfahren zur Anodisierung von Aluminium und seinen Legierungen

Info

Publication number: DE1496721A1
Application number: DE19661496721
Authority: DE
Inventors: Hannaby William Berwyn; Kape James Michael
Original assignee: Acorn Anodising Co Ltd
Current assignee: Acorn Anodising Co Ltd
Priority date: 1965-12-09
Filing date: 1966-12-03
Publication date: 1969-08-28
Also published as: CH472506A; US3563867A; GB1114463A; FR1505680A

Description

Verfahren zur Anodisierung von Aluminium und seinen legierungen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Anodisierung von Aluminium und seinen Legierungen, insbesondere in der Form von gekneteten, geschmiedeten oder gegossenen Gegenständen.

Es ist bekannt, Aluminium und seine Legierungen in einem Elektrolyten zu anodisieren, der Schwefelsäurelösungen enthält. Die Konzentration der Schwefelsäure, die dabei verwandt wird, liegt im Bereiche von 5 bis 20 Volumenprozent und die anodischen Beschichtungen, die dabei erzeugt werden, liegen in ihrer Dicke zwischen 2 μ oder weniger bis über 25/4 . Die Stromdichte bewegt sich im Bereiche von etwa 0,010 bis 0,064 A/cm² und die angelegte Spannung zwischen 12 und 20 V, Die Temperatur des Elektrolyten muß für optimale EJ&ebnisue zwischen 15° C und 25° C gehalten werden.

WR/Si

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Es sind auch sehr harte anodische Beschichtungen auf Alurainiumlegierungen bei Temperaturen unterhalb 5° C, im allgemeinen bei 0° C, hergestellt worden, aber- die Spannung, die erforderlich ist, um eine Stromdichte von etwa 0,010 bis 0,064 A/cm zu erzeugen, ist höher als die eben oben erwähnten und kann bis auf 100 V ansteigen, wenn harte Beschichtungen mit einer Dicke von über 25/Usaxi einigen Legierungen erhalten weiden sollen. Je höher die Spannung ist, die erforderlich ist, um eine bestimmte Stromdichte zu erhalten, umso stärker muß die £ Kühlung sein, um den Elektrolyten auf der erforderlichen Temperatur zu halten.

Außerdem sind einige Aluminiumlegierungen, insbesondere jene, die mehr als 1 Volumenprozent Kupfer, Nickel oder Silizium oder ein Gemisch dieser Elemente enthalten, sehr schwierig in einem Schwefelsäure enthaltenden Elektrolyten mit herkömmlichen Verfahren zu anodisieren oder hart zu anodisieren, so daß eine anodische Beschichtung ausreichender Stärke entsteht, damit sie einen wirklichen Handelswert besitzt. Bei derartigen Legierungen handelt es sich beispielsweise um jene Legierungen, die gemäß den British Standards die Bezeichnungen 1470 und 1490 als auch LM6, H15, RR25O und LM4 tragen.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Anodisierung von Aluminium und seinen Legierungen, bei dem die Spannung, die erforderlich ist, um die gewünschte Stromdichte zu erzeugen, verringert ist und bei dem der Spannungsanstieg während des Anodisierens verringert wird, bezogen auf die

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bekannten Verfahren, aber wobei dennoch anodische Beschichtungen erhalten werden, die Eigenschaften aufweisen, die den Beschichtungen entsprechen, die nach den normalen Verfahren erzeugt werden, aber mit einer beträchtlichen Einsparung an elektrischer Energie und an Kühlmittel, was sonst zur Aufrechterhaltung der erforderlichen Temperatur des Elektrolyten notwendig ist. Außerdem ergibt das .erfindungsgemäße Verfahren die Möglichkeit, brauchbare anodische Beschichtungen aucb auf solchen Alurainiuralegierungen herzustellen, die bisher schwierig zu anodisieren waren.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß dem Schwefelsäurelösung enthaltenden Elektrolyten Salpetersäure vor oder während der Anodisierung zugesetzt wird.

Die Menge der zugesetzten Salpetersäure kann zwischen 0,1 und 2 Volumenprozent variieren, liegt aber vorzugsweise im Bereiche von 1 Volumenprozent des Elektrolyten. Der Elektrolyt kann 3 bis 30 Volumenprozent wäßrige Schwefelsäure enthalten, vorzugsweise 7»5 Volumenprozent.

Die Erfindung wird nun anhand einiger Beispiele näher ä erläutert. Zwei quadratische Stücke einer Aluminiumlegierung mit einer Kantenlänge von etwa 30 cm und 99,0 Volumenprozent Aluminiumgehalt wurden in getrennten Bädern mit jeweils 7,5 Volumenprozent wäßriger Schwefelsäure bei einer Temperatur von 20° C anodisiert, wobei das eine Bad außerdem ein Volumenprozent Salpetersäure mit dem spezifischen Gewicht 1,42 enthält. Die Spannungen und die Stromdichten, die sich dabei ergaben, sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt:

BAD ORIGINAL 9.0 9^3 5,/H 82 "4-

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ν Spannung	Stromdichte in A/cm	Schwefelsaurer Elektrolyt mit Salpetersäure
(V)	Shwefelsaurer Elek trolyt	0,0064
10	0,0055	0,0074
12	0,0086	0,0116
14	0,0106	0,0183
16	0,0172	0,0265
18	0,023	0,1372
20	0,045

Das Spannungs- und Stromdichteverhältnis verändert sich beträchtlich mit der Art der verwendeten Aluminiumlegierung.

Zwei Proben von jeweils einer Anzahl verschiedener Aluminiumknetlegierungen, die unten mit den Kennzahlen 1470 und 1490 der British Standards bezeichnet sind, wurden getrennt in den beiden unten erwähnten Bädern, bei gleicher Spannung und Temperatur, anodisiert. Eine Probe einer bestimmten legierung wurde bei einer bestimmten Spannung und Temperatur eine Stunde in dem schwefelsauren Elektrolyten anodisiert und eine genau gleiche Probe wurde für eine halbe Stunde unter denselben Spannungsund Temperaturbedingungen in einem schwefelsäuren Elektrolyten anodisiert, der Salpetersäure enthält. Daraufhin wurden die Dicken der anodischen Beschichtungen gemessen und in der folgenden Tabelle zusammengefaiSt:

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"Legierung nach British Standards	Spannung (V)	Temperatur (⁰O	Schichtdicke (Mikron)	7,5	oji	H₂SO₄ HFO₅
HE9	17	21,0	7,5 $> H₂SO₄		27
NS3	20	21,5	30		27
NE 21	19	21,5	27		27
NS4	17	21,0	27		27
IiS 21	18	21,0	20		17	,5
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Aus diesen Ergebnissen ist zu entnehmen, daß der Zusatz an Salpetersäure zum Elektrolyten in einer viel höheren Stromdichte resultiert bei derselben angelegten Spannung, verbunden mit einem viel schnelleren Anwachsen der Dicke des anodischen Überzuges.

Eine Probe der Legierung HE9 wurde bei einer Stromdichte

von 0,064 A/cm in einem Elektrolyten anodisiert, der eine 7,5 volumenprozentige ScbwefeMure in Lösung enthält bei einer Temperatur von 20° G. Nach einer Stunde war die Spannung von 20 auf über 50 V angestiegen und die mittlere Dicke der anodischen Beschichtungen betrug 75/,-t.

Eine genau gleiche Probe der Legierung HE9 wurde mit

derselben Stromdichte und bei derselben Temperatur eine Stunde

der in einem wäßrigen Elektrolyten anodisiert,/7,5 Volumenprozent

Schwefeisäure und 1 Volumenprozent HNO^ mit dem spezifischen

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Gewicht 1,42 enthält. Die Spannung stieg nur von 20 auf 22 V und die mittlere Dicke der anodischen Beschichtung betrug 100 JUt,

Zwei Proben der legierung HE9 wurden getrennt, aber ähnlich anodisiert, um anodische Beschichtungen mit einer Dicke von 25 /Uherzustellen, und zwar in einem Elektrolyten, der 7,5 Volumenprozent Schwefelsäure enthält und in einem anderen Elektrolyten, der 7,5 Tolumenprozent Schwefelsäure und 1 Volumenprozent Salpetersäure enthält. Die spezifische Abriebfestigkeit beider Beschichtungen wurde in einem Luftstrom von 70 l/min nach dem Verfahren der British Standards 1615:1961 gemessen und betrug 2,0 g pro LA Filradicke. Der Salptersäure enthaltende schwefelsa_ure Elektrolyt ist besonders geeignet, um dicke, harte anodische Beschichtungen herzustellen. In der folgenden Tabelle ist die Schichtdicke aufgeführt, die man auf verschiedenen legierungen bei gleichen
Spannungen und Temperaturen (Spitzenspannung von ungefähr 60 V
und Temperatur von 0 C) erhält und bei einer Stromdichte von

ungefähr 0,0382 A/cm , entweder bei der Verwendung eines herkömmlichen Elektrolyten für harte Anodisierung (17,5 Volumenprozent HgSO. und 1 Gewichtsprozent Oxalsäure) oder einem Elektrolyten gemäß der Erfindung mit 7,5 Volumenprozent H₂SO. und
1 Volumenprozent HNO,.

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legierung nach British Standards	Schichtdicke (Mikron)	Elektrolyt mit H₂SO. + HF0„
	Bekannter Elektrolyt	über 125,0
HE9	87,5	. 50,0
HE30	37,5	62,5
HE15	• 37,5	25,0
LM6	10,0	75,0
LM8	50,0

Die Beschichtung, die sich auf der Legierung HE15 in einem Elektrolyten gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet hatte, zeigte eine erheblich bessere Abriebfestigkeit, verglichen mit der Hartanodisierungsbeschichtung, die auf dieser legierung nach bekanntem Verfahren hergestellt wurde« Die obige !Tabelle enthält auch die legierung LM6 und auch auf dieser Legierung kann erfindungsgemäß eine anodische Beschichtung aufgebracht werden, die eine kommerziell akzeptable Dicke besitzt.

Obgleich in den angegebenen Beispielen die Schwefelsäurekonzentration des Elektrolyten 7,5 Volumenprozent beträgt, kann sie doch, wie gefunden wurde, zwischen 3 und 30 Volumenprozent variieren. Es wurde gefunden, daß es unter Verwendung des salpetersäurehaltigen Schwefelsäureelektrolyten möglich ist, weit dickere anodische Beschichtungen zu erzeugen, als es normalerweise auf gewissen Aluminiumlegierungen möglich war, insbesondere

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auf jenen Legierungen, die merkliche Mengen an Kupfer oder Silizium enthalten und welche häufig hartanodisiert werden müssen. Außerdem ist die Verwendung niedrigerer Spannungen durch diesen Elektrolyten möglich, wodurch die kontinuierliche anodische Oxydation von Aluminiumdraht- und Bandmaterial erleichtert wird. Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Herstellung anodischer Beschichtungen akzeptabler Stärken auf Aluminiuralegierungen, was bisher als sehr schwierig angesehen wurde, insbesondere bei jenen Legierungen, die mehr als 1 Volumenprozent Kupfer, Nickel oder Silizium oder Gemische dieser Elemente enthalten. Die obige Beschreibung läßt zwar erkennen, daß die Salpetersäure der schwefelsauren Lösung vor der Anodisierung zugesetzt worden ist, aber die Salpetersäure kann auch während des Anodisierungsverfahrens dem schwefelsauren Elektrolyten zugegeben werden.

- Patentansprücbe -

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Claims

U96721 Patentansp r ü ehe

1. Verfahren zur Anodisierung von Aluminium und seinen Legierungen in einem Schwefelsäure enthaltenden Elektrolyten, dadurch gekennzeichnet, daß dem Elektrolyten vor oder während des Anodisierens Salpetersäure zugesetzt -wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ^ Menge der zugesetzten Salpetersäure zwischen 0,1 und 2 Volumenprozent des Elektrolyten liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der zugesetzten Salpetersäure im Bereiche von 1 Volumenprozent des Elektrolyten liegt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt 3 bis 30 Volumenprozent in Wasser gelöster Schwefelsäure enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt 7,5 Volumenprozent in "Wasser gelöster Schwefelsäure enthält.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß die Salpetersäure ein spezifisches Gewicht von 1,42 hat.

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7. Verfahren zur Anodisierung unter Verwendung eines Elektrolyten nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anodisierung bei einer angelegten Spannung zwischen 10 und 60 V durchgeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Anodisierung bei einer Stromdichte zwischen 0,064 und 0,1572 A/cm durchgeführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Elektrolyten zwischen 0° C und 25 C liegt»

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