DE1771512A1 - Verfahren zur anodischen Erzeugung von farbigen Oxidschichten auf Aluminiumwerkstoffen - Google Patents

Description

Verfahren zur anodischen Erzeugung von farbigen Oxidschichten auf Aluminiumwerkstoffen

.Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur anodisehon Erzeugung von farbigen Oxidschichten auf Aluminiumwerkstoffen in einem Elektrolyten, der neben geringen Mengen an Schwefel- und gegebenenfalls Oxalsäure noch Maleinsäure in Mengen von vorzugsweise 10 - 40 % enthält. Solche Oxidschichten weisen neben hoher Härte und Witterungsbeständigkeit eine lichtechte Sigenfärbung auf und gewinnen infolgedessen als Oberflächenschutz für Passaden und andere Bauteile aus Aluminiumwerkstoffen eine zunehmende Bedeutung.

Die Färbung wird bei bekannten Anodisationsverfahrezi dieser Art während der anodischen Oxydation der Alumlmiunteiis in speziellen Elektrolyten erzeugt. Solche für die Farbanodisation geeignete Elektrolyse bestehen aus wässerigen Lösungen von Sulfonsäuren (z.B. GuIfosalicylsäure, SuIfophthalsäure) oder auch von Carbonsäuren mit jeweils geringen Zusätzen von Schwefelsäure, Von der letztgenannten Gruppe hat ein Elektrolyt auf Bauis Maleinsäure mit geringen Zusätzen von Oxal- und Schwefelsäure infolge der relativ niedrigen Kosten des Badansatzes und der dekorativen Wirkung der erzielbaren Farbtöne» die $e nach Legierungszusammensetzung und Arbeitsweise bein Anodisieren von silbergrau bis nahezu schwarz reichen, eine erhebliche Bedeutung erlangt,

Als ein gewisser Nachteil eines vorwiegend aus Maleinsäure bestehenden Elektrolyten hat sich jedoch herausgestellt;, daß nach größeren Durchsätzen Schwierigkeiten in der Badführung dadurch entstehen, daß ein Teil der πalginsäure infolge Anlagerung des an der Kathode abgeschiedenen Wasserstoffs in Bernsteinsäure

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umgewandelt wird (Hydrierung). An sich ist ein Anteil des Elektrolyten an Bernsteinsäure für die Farbanodlsierung nicht schädlich, jedoch kristallisiert die Bernsteinsäure infolge ihrer verhältnismäßig geringen Löslichkeit allmählich aus. Insbesondere ist diea an den Öffnungen der zur Badumwälzung benötigton Preßluffcloitung und an den Kathoden der Fall, die aus Gründen der chemischen Beständigkeit üblicherweiae aus Reinaluminium oder Edelstahl bestehen. Hit Beginn des Auskristallisierens steigt die Badspannung schnell an, und die anodiaierten Aluminiumteile weisen eine ungleichmäßige Färbung auf. E3 ist daher erforderlich, das Bad in verhältnismäßig kurzen Zeitabständen dadurch zu regenerieren, daß man es auf Temperaturen von 5 bis 15⁰C (die Arbeitstemperatur liegt zwischen 20 und 30⁰C) abkühlt und die hierbei anfallende Bernsteinsäiire entfernt. Außerdem muß dio durch Umwandlung in Bernsteinsäure verminderte Maleinaäurakonzentration des Bades durch Zugabe von Maleinsäure ausgeglichen werden.

Überraschenderwelse wurde nun gefunden, daß man die Bildung von Bernsteinsäure vermindern und das Auskristallisieren weitgehend unterbinden kann, wenn man ein bestimmtes Verhältnis von Kathoden- zu Anodenoberfläche einhält. Während üblicherweise die Kathodenoberfläche und damit auch die Strombelastung an der Kathode größer oder allenfalls gleich derjenigen der Anode (Oberfläche der zu anodisierten Aluminiumteile) gehalten wird, wird erfindungsgemäß im Rahmen des wie eingangs erläuterten Verfahrens vorgesehen, die Kathodenoberfläche auf die Hälfte bis ein Zehntel derjenigen der Anode zu bemessen. Dabei werden als Kathodenwerkstoffe vorteilhaft Graphit oder Aluminiumlegierungen mit größeren Gehalten an Zink, Silicium, Magnesium oder Zinn verwendet. Insbesondere haben sich Aluminiumlegierungen für den angestrebten Zweck bewährt, die neben Aluminium 5 - 60 % Zink, vorzugsweise 10 bin 40 # Zink, oder 5 bis 40 % Silicium, vorzugsweise 8 bis 30 % Silicium, enthalten. Aluminiumlegierungen mit Magneoiumgehalten von 5 bis 30 % aowio mit Zinngehalttn von 10 bio etwa 40 -/* sind ebenfalle geeignet, wenngleich bei Kathoden aus AlMg- bzw. AlSn-Legierun-

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gen unter sonst gleichen Arbeitsbedingungen etwas höhere Badspannungen erforderlich sind als bei Verwendung von AlZn- oder AlL !-Legierungen.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird die Wirtschaftlichkeit der P ν; rb anodic ation in Elektrolyten auf Basis Maleinsäure, d.h. in Säurelösungen mit Gahalten von 10 bis 40 Gew.-% Maleinsäure, wesentlich erhöht, da der Durchsatz ohne Regenerierung jG nach den Arbeitsbedingungen beim Anodisieren um das Fünfbi · Swanzigfache gesteigert werden kann. Dien sei an Hand des folgenden Beispiels -rläutert:

Bei lor Farbanodisation von Blechen einer AlMgi-Legierung in einem Elektrolyten, bestehend aus 20 Gew.-% Maleinsäure, 1 Gew.-% Oxalsäure und 0,4 Gew.-% Schwefelsäure, war bei Verwendung von Kathodenblechen aus Reinal-juainium und einem Flächenverhältnis von Kathode zu Anode wie 1 : 1 eine Regenerierung des Bades in der oben beschriebenen Weise erforderlich, sobald ein Durchsatz:

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von etwa 50 m farbanodisi^rter Oberfläche pro nr Badinhalt erreicht war. Falls die Kaühodenoberflache ynt.r sonst gleichen Bedingungen auf ein Fünftel der Anodenoberfläche vermindert wurde, d.h. bei Erhöhung der kathodischen Stromdichte von

ρ ρ

2 A/dm auf 10 A/dm , war eine Regenerierung erst nach Durch-

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satz von 150 m anodiaierter Oberfläche pro nr Badinhalt erforderlich. Durch Verwendung einer Aluminiumlegierung, bestehend aus 30 ·;ά Zink und 70 % Aluminium als Kathode (Strangpreßprofil)

und einer Krithodenstromdichte von etwa 10 A/dm konnten nahezu

1000 m Aluminiuaoberfläche farbanodisiert werden, bis ein kritischer Gehalt an Bernsteinsäure erreicht war und eine Regenerierung des Bades erforderlich wurde. Ähnlich günstige Ergebnisse konnten auch mit einer Kathode aus einer AlSiI2-Gußlegierung erzielt werden, sofern die Stromdichte zwischen 10 und 15

ρ
A/dm gehalten wurde.

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Claims (3)

tentansprüche

1)JVerfahren zur anodischen Erzeugung von farbigen Oxidschichten auf Aluminiumwerkstoffen in einem Elektrolyten, der

gegebenenfalls

neben geringen Mengen an Schwefel- und Oxalsäure noch Maleinsäure in Mengen von vorzugsweise 10 - 4-0 % enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenoberfläche auf die Hälfte bis ein Zehntel der Anodenoberfläche bemessen wird.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kathodenwerkstoffe Graphit oder Aluminiumlegierungen mit größeren Anteilen an Zink, Silicium, Magnesium oder Zinn verwendet werden.

3) Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß Aluminiumlegierungen mit Gehalten von 5 - 60 %, vorzugsweise 10 - 40 % Zink, oder 5 - 40 %, vorzugsweise 8 - 30 %, Silicium verwendet werden.

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