DE1796278A1

DE1796278A1 - Verfahren zur Herstellung gleichmaessig gefaerbter anodischer Oxyduberzuege auf Aluminiumstrangpressteilen

Info

Publication number: DE1796278A1
Application number: DE19661796278
Authority: DE
Inventors: Beatty Earl Critton; Howard Frank Lee
Original assignee: Kaiser Aluminum and Chemical Corp
Current assignee: Kaiser Aluminum and Chemical Corp
Priority date: 1965-11-04
Filing date: 1966-02-15
Publication date: 1972-06-08
Also published as: US3370943A; NO121075B; BE688373A; DE1496872B1; DE1783114A1; GB1129676A; SE339369B; GB1129677A; US3475167A; CH495429A; SE339333B; JPS491369B1

Description

DH R. POSCHENRIEDER München, cU 5. Juni 1970

DR. E. BOHTrNER
DIPL-ING. H.-.J. MÜLLER

Patentanwälte -η _{ΛΠ Q(}- _ona r _Af-

8 München 80 P 17 96 278.6-45

I*cite-Grahn-Strafle 36

Tdefen 443755

/Sehn

Kaiser Aluminum & Chemioal Corporation, 300 Lakeside Drive, Oakland. Kalifornien 94612

(V.St.A.)

Verfahren zur Herstellung gleichmäßig farbiger anodischer Oxydüberzüge auf Aluminiumstrangpreßteilen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung gleichmäßig farbiger anodischer Oxydüberzüge auf Strangpreßteilen aus Aluminiumlegierungen des Typs AlMgSi 0,5 durch Eintauchen in einen wässrigen Elektrolyten, der SuLfationen entsprechend bia zu etwa 4 i> Schwefelsäure und eine aromatische SuLfonaäure mit mindestens '/.v/ei iHibntituenbenfiruppon, aufgewühlt aus OH- und/oder GOOII-anippen, aufw«Lnt und durch AnsohLieUen nla Anode Ln einem (ifeichstromkreis.

3U9 l/nii'iiticjün ι¹,.'. · ,i ■·,..· _r · ,,»..., BAD ORIGINAL

20 9 0 2 hf K) } /,

Ea sind bereits Verfahren dieser Art bekannt, durch die ein gelblicher Oxydüberzug erreichbar ist. Dabei weist der Elektrolyt neben Schwefelsäure 5 bis 50, vorzugsweise 7 bis 15 Gew.-^ SuIfosalicylsäure auf. Außerdem ist es bekannt, eine Aluminiumlegierung mit 0,6 5δ Silicium, 0,3 ^ Kupfer, 1 56 Magnesium und 0,25 $ Chrom mit einem schwarzen Oxidüberzug in einem Elektrolyten zu überziehen, der mindestens 10 g/l Sulfophthalsäure und mindestens 1 g/l Schwefelsäure oder ein äquivalentes Sulfat enthält.

Obgleich es einfach ist, im Laborationsmaßstabe farbanodisierte Oxidüberzüge herzustellen, entstehen viele Schwierigkeiten, wenn sie für die gewerbliche Verwertung hergestellt werden. So ist es schwierig, eine Reihe von farbanodisierten Gegenständen herzustellen, welche genau zueinander passen. So ist es z.B. echwierig, wiederholt, d.h. reproduzierbar, eine Anzahl von farbanodisierten Strangpreßteilen herzustellen, welche den gleichen Farbton, dieselbe Struktur und den gleichen Glanz bzw. Schimmer, mit anderen Worten das gleiche Aussehen haben, so daß sie zueinander passen, wenn sie nebeneinander aufgestellt werden. Ein anderes Problem ist es, Farben herzustellen, die auch bei Verwendung /ernchiedener Legierungen miteinander anwendbar sind. L'ypisch für dieses Problem ist en, farbanodieerte Blοohe ais Blendwände in Verbindung mit farbonodisierten iitrangpreüteiteri zu verwenden, die z.U. als Türrahmen, Zwickel, -nwi-wke-l-» Riegel, SiiiiLenvorkleiilungen oder £ii ähriL iotum Zweiukeu dienen.

' BAD ORIGINAL

Ι¹ Π 'H!2WH)| h

Geeignete Metalle zum Strangpressen besitzen gewöhnlich eine andere Zusammensetzung als Metalle, die gewalzt werden, und sie zeigen ein verschiedenes Verhalten gegenüber Bedingungen der anodischen Oxydation. Infolge verschiedener Mikrostrukturen können sogar Gegenstände einer Bauserie aus dem gleichen Metall auf die anodische Oxydation verschieden ansprechen. Strangpreßteile einer Bauserie können sich infolge von geringen Unterschieden in der thermischen Behandlung, d.h. der thermischen Vorgeschichte des Werkstücks oder des Barrens, aus welchem es geformt ist, verschieden verhalten. Diese Unterschiede in der Struktur führen zu verschiedenem Aussehen der anodisch oxydierten Strangpreßteile, auch wenn die Barren, aus welchen die Strangpreßteile geformt sind, von einheitlicher Zusammensetzung, d.h. gleicher Legierung, waren.

Im übrigen war es bisher praktisch unmöglich, unter Verwendung einer einzigen Legierung und durch Behandeln nach ein und demselben Verfahren Farbüberzüge dieser Art zu schaffen, deren Farbskala von hellem Gold bis zu Schwarz reichte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden. So soll vermieden werden, daß entweder eine andere Legierung verwendet oder ein anderes Farbanodisierverfahren angewendet werden muß, um Strangpreßteile, darunter werden auch Bleche verstanden, mit Farben aus dieser Farbskala zu versehen.

-A-

17BB27B

Darüberhinaus soll es reproduzierbar zu Farbtönen "bzw. -nuancen führen.

Die Erfindung besteht äarin, daß ler teil aus einer Legierung hergestellt »iiri* Ät# in wesentlichen aus 0,4 Me 0,8 i* M&gneaiu», 0,2 bit» 0,6 $> Silicium, bis eu 0,35 i» Eisen, Hi sn β»_#§ f Kupfer, insbesondere 0,15 - 0*5 i» ΧνψίψΤϊ HfIo¹ ill« 0,10 bis 0,6 $> Mangen und Sem Rest ira weaetitlieben Aluminium neben den zulässigen Beimengttßgem be*1;eht«

Der wäßrige Elektrolyt enthält Sulffetioaen mindestens etwa 0,1 ^ Sehwefeleäure und etwa 0_#09 bis etwa 0,7 g Mol pro Liter Äer *rott«tificii#tt

Sulfonsäure.

Bei der Anodislerung, d.h. bei den Aufbau der Facrboxydschicht, wird eine Stromdichte tfoö etwa 108 bis etwa 1290,insbesondere etwa 108 bie IQM M/m (bezogen auf die eu anodieierende Oberfläoh*) bei einer Spannung zwischen etwa 50 uod t50 T_# ft^t« stellt.

Durch daa erfindungegeeäfle Verfahren könoee gleiohmäßige Parben tob helle« öold bis zu Sohwari «1t ein und derselben Legierung erzeugt werden. Eie Parboxideohicht, d.h. die Parbüberztige eind Abriebfest, und die Oberfläche der 8trangpreSteile weist vorzügliche Eigenschaften auf.

Unter den aromatischen Sulfonsäuren hctb*n »ieh inebesondere Sulfoealioyleäure, Sulfophthaleäur·« 3ulforesorcin und Ligninaulfonsäure ausgezeichnet.

- 5, . 20982A/10U

Die Anodisierungedauer beträgt gewöhnlich weniger als 120 Minuten.

Im folgenden wird ein Beispiel für das erfindungsgemäße Verfahren näher beschrieben.

Die von der Aluminium Association of America (A.A.A.) genormte 6063-Legierung, die sich nicht gut für die Farbanodisierung, und zwar zur Herstellung von dunklen Farben bis zu Schwarz, eignet, weist etwa folgende Zusammensetzung auf:

0,20 bis 0,6, insb. 0,36 % Silicium

bis 0,35finsb. 0,2 # Eisen

bis 0,10,insb. 0,005 1» Kupfer

bis 0,10,insb. 0,004 $> Mangan

0,45 bis 0,9, insb. 0,6 $> Magnesium

bis 0,10, insb. 0,005 i> Chrom

bis 0,10,insb. 0,01 # Zink

bis 0,10,insb. 0,004 # Titan

Rest Aluminium neben höchstens 0,15 $> sonstigen zulässigen Beimengungen.

Neben dieser Legierung wurden andere Legierungen gemäß Tabellen 2 und 3 verwendet, bei denen jeweils der Mangan- bzw. der Mangan- und Kupfergehalt erhöht wurde.

In Tabelle 1 sind zwei Anodisierungsprogramme angegeben. Das erste Anodisierungsprogramm wird in allen Fällen im Beispiel 1 und das zweite Anodisierungsprogramm in allen FälLen im Beispiel 2 angewendet.

Die Beispiele 1 und 2 zeigen das Verhalten der bezeichneten Legierungen auf die verschiedenen Anodisierung3behandlungen sowohl nach einer KaItala auch nach einer Wärmeauahärtung,

Bei der Wärmeaushärtung erfolgt das Lösungsglühen zwischen etwa 370 und 540⁰C,bei der Kalteushärtung dagegen üblicherweise zwischen 150 und 246⁰C.

Die in den Tabellen 2 und 3 angegebenen farben dee Fertigprodukts nach dessen Kaltaushärtung beruhen auf subjektiver Feststellung mittels Vergleichs der Farbwerte mit vorher festgesetzten Farbnormen· Die in den Tabellen angegebenen Farben nach einer Warmaushärtung sind Vergleichswerte zu den Farbwerten nach der Kaltaushärtung. So ist beispielsweise die als "heller bronzen" bezeichnete Farbe nach der Warmauahärtung ein hellerer Farbton im Vergleich zu der mit "bronzen¹¹ bezeichneten Farbe nach der Saltaushärtung.

Tabelle 1 Anodiaierungaparameter Beispiel 1 Beispiel 2

Schwefelsäure (g/l) 5 5

Sulfosalicylsäure (g Mol/l) 0,45 0,45

Temperatur (⁰C) 24 24

Anfangsatromdichte (A/m²) 258 291

Maximalspannung (V) 65 60

Anodisierungadauer (Min.) 40 4 S

ty

Gesamtstrommenge (Ah/m ) 129 204

— Y —

209824/10U ^{BAD 0RIGINAL}

Die Ergebnisse, welche im Beispiel 1 erhalten wurden, sind in der Tabelle 2 angeführt.

Tabelle 2

Legierung Mn- Cu- Kaltaushärtung Warmaushärtung Anteil Anteil

6063 0,004$ 0,0055t bronzen viel heller bronzen

6063-Afek* 0,2 # 0,00556 dunkelbronzen etwas heller bronzen

6063-JLbk 0,4- $> 0,00556 schwarz sehr dunkles Braun

6063-Abk 0,4 i° 0,2 # eohwarz schwarz

6063-Afek 0,2 # 0,1 $> eohwarz eohwarz

Beispiel 1 zeigt, daß die Behandlung der erfindungs gemäß verwendeten AlMg-Si 0,5-Legierung durch Farbanodisieren in einem Elektrolyten mit 0,1 - 4 & Schwefelsäure und etwa 0,09 bis etwa 0,7 g Mol/l einer organischen Sulfonsäure, eubetituiert mit OH- und/oder COOH-Gruppeu, z,B. Sulfoaalicyleäure, wesentlich dunklere farbanodieierte Überzüge als üblich ergibt. Die Farbwerte dieser Überznüge sind außerdem weit weniger abhängig von 4er thermischen Vorgeschichte des Werkstücke.

Die Ergebnisse des Farbanodieierena nach Beispiel 2 sind in Tabelle 3 angegeben.

Afck = A bi Omni I :>.nc

209824/10U

	Mn-	Tabelle	P	Kaitaus-	Warmaus--	bronzen
Legierung	Anteil	Ou-Anteil	härtung	härtung	tunke1
	0,004 $		bronzen	viel heller
6063	0,2 io	0,005 1°	dunkelbraun	etwas heller
6063-Abk*	0,4 1*	0,005 i>	echwarz	schwarz
6063-Abk	0,4 #	0,005 $	schwarz	echwarz
6063-Abk	0,2 io	0,2 i»	schwarz	schwarz
6063-Abk	0,1 9ί

Auch Beispiel 2 zeigt, daß auf mehr Kupfer und Msngan oder 0,4 $ Manganuit praktisch kein« Kupfer -©nt~ haltenden Strangpreßteilen dunkler gefärbte aaodisiert« Überzüge geschaffen werden können. Äuoh hier hat die thermische Vorgeschichte des Werkstücke einen%eit ge*- ringeren Einfluß auf die Farblntensitftt des aaodieier*- ten Überzugs. ■

Es 1st besonders zweckmäßig, das GewlchtßverhHltnie von Magnesium zu Silizium zwischen etwa 1 und 2 zu wählen. Die Prozentangaben beziehen sieh Jeweils auf Gewichtsprozent. ,

* Abk = Abkömmling

- Patentansprüche

.. 9 209824/10U

Claims

Pat entansprüohe

1. Verfahren zur Herateilung gleichmäßig farbiger anodischer Oxydüberzüge auf Strangpreßteilen aus Aluminiumlegierungen durch Eintauchen in einen wässrigen Elektrolyten, der Sulfationen entsprechend bis zu etwa 4 $> Schwefelsäure und eine aromatische Sulfonsäure mit mindestens zwei Substituentengruppen, ausgewählt aus OH- und/oder COOH-Gruppen, aufweist und durch Anschließen als Anode in einem Gleichstromkreis, dadurch gekennzeichnet, daß das Strangpreßteil aus einer Legierung hergestellt wird, die im wesentlichen aus etwa 0,4- bis etwa 0,8 # Magnesium, etwa 0,2 bis etwa 0,6 # Silizium, bis zu etwa 0,35 $> Eisen, bis zu etwa 0,5 $> Kupfer, etwa 0,10jinsb. mehr als ), 0,1Oi bis etwa 0,6 # Mangan, und dem Rest aus Aluminium mit den zulässigen Beimengungen besteht, daß der wässrige Elektrolyt Sulfationen entsprechend mindestens etwa 0,1 °fo Schwefelsäure und etwa 0,09 bis etwa 0,7 g Mol pro Liter der aromatischen Sulfonsäure enthält, und daß durch den Gleichstromkreis bei einer Spannung von 30 bis 130 Volt ein Strom geleitet wird, \ der, auf die eingetauchte Anodenoberfläche bezogen, eine Stromdichte von etwa 108 bis etwa 1290 A/m erzeugt, so daß ein großes Farbspektrum von hellem Gold bis schwarz erzielbar ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Sulfonsäure Sulfosalicylsäure verwendet wird.

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5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Sulfonsäure Sulfophthalsäure verwendet wird«

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei praktisch fehlendem Kupfergehalt der Mangangehalt etwa 0,4 % gewählt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 "bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupfergehalt etwa zwischen 0,15 und 0,5 $ gewählt wird.

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