DE1771512C3 - Verfahren zur anodischen Erzeugung von farbigen Oxidschichten auf Aluminiumwerkstoffen - Google Patents

Description

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

Die Färbung wird bei bekannten Anodisierungsverfahren während der anodischen Oxydation der Aluminiumteile in speziellen Elektrolyten erzeugt. Solche für die Farbanodisierung geeignete Elektrolyte bestehen aus wäßrigen Lösungen von Sulfonsäuren (z. B. Sulfosalicylsäure, Sulfophthalsäure) oder auch von Carbonsäuren mit jeweils geringen Zusätzen von Schwefelsäure. Von der letztgenannten Gruppe hat ein Elektrolyt auf Basis Maleinsäure mit geringen Zusätzen von Oxal- und Schwefelsäure infolge der relativ niedrigen Kosten des Badansatzes und der dekorativen Wirkung der erzielbaren Farbtöne, die je nach Legierungszusammensetzung und Arbeitsweise beim 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 Maleinsäure infolge Anlagerung des an der Kathode abgeschiedenen Wasserstoffes in Bernsteinsäure umgewandelt wird (Hydrierung). An sich ist ein Anteil des Elektrolyten an Bernsteinsäure für die Farbanodisierung ^o nicht schädlich, jedoch kristallisiert die Bernsteinsäure infolge ihrer verhältnismäßig geringen Löslichkeit allmählich aus. Insbesondere ist dies an den öffnungen der zur Badumwälzung benötigten Preßluftleitung und an den Kathoden der Fall, die aus Gründen der chemischen Beständigkeit üblicherweise aus Rcinaluminium oder Edelstahl bestehen. Mit Beginn des Auskristallisierens steiet die Badspannung schnell an, und die anodisicrten Aluminiumteile weisen eine ungleichmäßige Färbung auf. Es ist daher erforderlich, das Bad in verhältnismäßig kurzen Zeitabständen dadurch zu regenerieren, daß man es auf Temperieren von 5 bis 15°C(die Arbeitstemperatur liegt zwischen 20 und 30° C) abkühlt und die hierbei anfallende Bernsteinsäure entfernt. Außerdem muß die durch Umwandlung in Bernsteinsäure verminderte Maleinsäurekonzentration des Bades durch Zugabe von Maleinsäure ausgeglichen werden.

Überraschenderweise 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 einh t. Während üblicherweise die Kathodenoberfläche ui J damit auch die Strombeiartung an der Kathode größer oder allenfalls gleich derjenigen der Anode (Oberfläche der zu anodisierten Aluminiumteile) gehalten wird, wird erfindungsgemäß im Rahmen des 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 bis 60% Zink, vorzugsweise 10 bis 40% Zink, oder 5 bis 40% Silicium, vorzugsweise 8 bis 30% Silicium, enthalten. Aluminiumlegierungen mit Magnesiumgehalten von 5 bis 30% sowie mit Zinngehalten von 10 bis etwa 40% sind ebenfalls geeignet, wenngleich bei Kathoden aus AIMg- bzw. AiSn-Legierungen unter sonst gleichen Arbeitsbedingungen etwas höhere Badspannungen erforderlich sind als bei Verwendung von AlZn- oder AlSi-Legierungen.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird die Wirtschaftlichkeit der Farbanodisierung in Elektrolyten auf der Basis Maleinsäure, das heißt in Säurelösungen mit Gehalten von 10 bis 40 Gewichtsprozent Maleinsäure, wesentlich erhöht, da der Durchsatz ohne Regenerierung ja nach den Arbeitsbedingungen um das Fünf- bis Zwanzigfache gesteigert werden kann. Dies sei an Hand des folgenden Beispiels erläutert

Bei der Farbanodisierung von Blechen einer AIMgI-Legierung in einem Elektrolyten, bestehend aus 20 Gewichtsprozent Maleinsäure, 1 Gewichtsprozent Oxalsäure und 0,4 Gewichtsprozent Schwefelsjure, war bei Verwendung von Kathodenblechen aus Reinaluminium und einem Flächenverhältnis von Kathode zu Anode wie 1 : 1 eine Regenerierung des Bades in der oben beschriebenen Weise erforderlich, sobald ein Durchsatz von etwa 50 m² farbanodisierter Oberfläche pro m²3 Badinhalt erreicht war. Wenn die Kathodenoberfläche unter sonst gleichen Bedingungen auf ein Fünftel der Anodenoberfläche vermindert wurde, das heißt bei Erhöhung der kathodischen Stromdichte von 2 A/dm² auf 10 A/dm², war eine Regenerierung erst nach Durchsatz von 150 m² anodisierter Oberfläche pro m³ Badinhalt erforderlich. Durch Verwendung einer Aluminiumlegierung, bestehend aus 30 % Zink und 70 % Aluminium als Kathode (Strangpreßprofil) und einer Kathodenstromdichte von etwa 10 A/dm² konnten nahezu 1000 m² Aluminiumoberfläche farbanodisiert werden, bis ein kritischer Gehalt an Bernsteinsäure erreicht war und eine Regenerierung des Bades erforderlich wurde. Ähnlich güns'.ige Ergebnisse konnten auch mit einer Kathode aus einer AISil2-Gußlegierung erzielt werden, sofern die Stromdichte zwischen 10 und 15 A/dm² gehalten wurde.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur anodischen 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 bis 40% 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. '5

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Aluminiumlegierungen mit Gehalten von 5 bis 60%, vorzugsweise 10 bis 40% Zink, oder 5 bis 40%, vorzugsweise 8 bis 30%. Silicium verwendet werden.