DE1902983C3

DE1902983C3 - Verfahren zum elektrolytischen Färben von anodischen Oxidschichten auf Aluminium oder Aluminiumlegierungen

Info

Publication number: DE1902983C3
Application number: DE1902983A
Authority: DE
Inventors: Ove Christopher Sarpsborg Gedde (Norwegen)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-06-21
Filing date: 1969-01-22
Publication date: 1978-06-22
Also published as: GB1257047A; DE1902983A1; CH520206A; NL6909024A; DK126210B; SE351440B; FR2011376A1; DE1902983B2; JPS4934287B1; NL152304B; US3669856A; AT285272B; DE1930288A1; FI47385C; BE734886A; ES368153A1; FI47385B; DE1930288B2

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Ähnliche Verfahren sind bereits durch die deutsehen Patentschriften 562 615 und 655 700 sowie die britische Patentschrift 1022 927 bekannt geworden. Bei diesen Verfahren wird eine sinusförmige Wechselspannung, gegebenenfalls auch eine Gleichspannung, an die Elektroden gelegt. Die hierbei erzeugten farbigen Überzüge zeigen jedoch bezüglich der Wahl der Farbe nur sehr wenige Möglichkeiten, selbst

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Zungen des Elektrolyten oder durch die Wahl verschiedener Materialien für die Gegenelektrode die Farbtönung zu beeinflussen. Zudem sind diese Verfahren kostspielig, umständlich und unwirtschaftlich.

In der deutschen Patentschrift 741 753 ist ein Verfahren zur elektrolytischen Herstellung von Färbungen auf Gegenständen aus Aluminium mit oxidischer Oberflächenschicht durch Behandlung in Metallsalzlösungen mittels Wechselstrom oder einem die Richtung wechselnden Gleichstrom beschrieben. Hierbei hat es sich gezeigt, daß, obgleich eine symmetrische Wechselspannung angelegt wurde, der Verlauf des Stromes im Elektrolyten als Funktion der Zeit insofern unsymmetrisch wird, als die Halbwellen der einen Stromrichtung in ihrer Form angenähert unverändert bleiben, während sie in der Gegenrichtung einer starken Verformung unterliegen. Diese Erscheinung ist, abweichend von der in der Patentschrift versuchten Erklärung, auf die Sperrwirkung der Oxidschicht zurückzuführen. Die gleichen Erscheinungen treten selbstverständlich auch bei Verwendung von periodisch die Richtung wechselndem Gleichstrom auf. Eine Beeinflussung der Kurvenl'orm des Stromes war bei diesem Verfahren jedoch nicht vorgesehen; die Asymmetrie trat vielmehr ungewollt auf und konnte nicht beeinflußt werden. Es wurde lediglich versucht, durch Verwendung eines Wechselstromes niederer Frequenz, bzw. durch die Dauer der Umpolung bei Gleichstrom verschiedener Richtung, einen Einfluß auf den Färbevorgang zu gewinnen.

Im folgenden sollen eine Wechselspannung und ein Wechselstrom kurz als unsymmetrisch bezeichnet werden, wenn zwar ihr zeitlicher Verlauf bei beliebiger Form periodisch ist, aber die Halbwellen der einen Richtung sich ihrem Verlauf und ihrem Intensitätsmittelweri nach von den Halbwellen der anderen Richtung unterscheiden.

Aufgabe der Erfindung ist es, den durch den Elektrolyten fließenden Strom derart zu beeinflussen, daß die Farbtöne der Oxidschicht in einfacher Weise variiert werden können.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe alternativ durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils eines der Ansprüche 1 bis 3 gelöst.

Die erzielbaren Farbtöne der Oxidschicht hängen von der jeweils gewählten Kurvenform der angelegten Spannung und der Dauer des Stromdurchtritts ab.

Die Höhe der entsprechend dem Verfahren gemäß der Erfindung angelegten unsymmetrischen Wechselspannung liegt zweckmäßigerweise je nach der Zusammensetzung des Elektrolyten und den Eigenschaften der zuvor aufgebrachten Oxidschicht im Bereich von 5 bis 50 Volt. Die Stromdichte beträgt je nach dem verwendeten Elektrolyt vorzugsweise 0,1 bis 0,5 A/dm² bei einer Bchandlungszeit, die nicht langer als 1 bis 10 Minuten dauert.

Vorzugsweise wird eine Gegenelektrode aus Blei, rostfreiem Stahl oder Titan verwendet, da diese Materialien in den für die Färbung verwendeten sauren Bädern nahezu unlöslich sind und einen günstigen und niederen Leistungsverbrauch gewährleisten.

Außerdem erfolgt die Einfärbung schneller und wirksamer wenn die Spannung verhältnismüßig langsam, etwa in einer Zeitspannung von der Größenordnung von einigen Sekunden, von 0 bis zu dem für den Färbungsprozeß erwünschten Wert reguliert wird.

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sich bei Anwendung von einer Reihe von Elektrolyten ergeben, daß es auf einfache Weise möglich ist, die Menge der in der Oxidschicht abgesetzten, färbenden Verbindungen und die dadurch hervorgebrachten Farbtöne zu regulieren. Der farbige Überzug ist sehr verschleißfest und zeigt eine große Widerstandsfähigkeit gegen atmosphärische Einflüsse. Die nach diesem Verfahren behandelten Aluminiumgegenstände haben sich daher als besonders geeignet für die Verwendung im Freien erwiesen.

Beispiel 1

Ein in Schwefelsäure anodisch oxydierter Aluminiumgegenstand wurde in einen Elektrolyten getaucht, der 1,5 % Borsäure und 1 %> Cadmiumsulfat enthielt. Als Gegenelektrode wurde eine Elektrode aus Blei verwendet.

Während der ersten 10 Sekunden des Färbungsprozesses wurde eine symmetrische Wechselspannung angelegt. Anschließend wurde mit einer unsymmetrischen Wechselspannung gearbeitet, deren negative Halbperiode bezogen auf die Bleielektrode größer war als ihre positive Halbperiode. Sie wurde durch Überlagerung einer Wechselspannung mit einer durch Gleichrichtung einer Wechselspannung erzeugten Spannung erzielt.

Die Stromstärke wurde angenähert konstant gehalten. Die Stromdichte wurde der Aluminiumoxidschicht angepaßt und betrug 0,4 A/dm"-. Bei Anwendung einer zu großen Stromdichte würde die zuvor auf dem Aluminium aufgebrachte Oxidschicht beschädigt. Bei einer Behandlungszeit von 10 Minuten wurde eine tiefschwarze Farbe erzielt.

Beispiel 2

Es wurde ein in Schwefelsäure anodisch oxydierter Aluminiumgegenstand, die gleiche Gegenelektrode und der gleiche Elektrolyt verwendet wie im Beispiel 1. Außerdem wurde die gleiche Wechselspannung angelegt und mit derselben Stromdichte gearbeitet.

Im Laufe der ersten 2 Minuten wurde eine symmetrische Wechselspannung verwandt; danach wurde die Wechselspannung unsymmetrisch gemacht und der Färbungsprozeß 8 Minuten fortgesetzt.

Die gesamte Behandlungszeit betrug also 10 Minuten. Es wurde eine braune Farbe erzielt.

Vergleichsbeispiel

Es wurde ein anodisch oxydierter Aluminiumgegenstand, die gleiche. Gegenelektrode und der gleiche Elektrolyt wie im Beispiel 1 verwendet. Außerdem

ίο waren die Wechselspannung und die Stromdichte dieselben. Die angelegten Wechselspannung war bereits von Anfang an unsymmetrisch. Nach einer Behandlungszeit von 10 Minuten wurde eine nur beige Färbung erreicht.

»5 Es hat sich gezeigt, daß nach dem Verfahren gemäß der Erfindung gefärbte Aluminiumgegenstände einen besonders verschleißfesten und gegenüber atmosphärischen Einflüssen sehr widerstandsfähigen Belag aufweisen. Der Farbton läßt sich innerhalb eines sehr weiten Bereiches variieren, und die erforderliche Zeit ist sehr kurz. Auf diese Weise wird eine beträchtliche Verringerung der Arbeitszeit und des Energieverbrauchs erreicht.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum elektrolytischen Färben von anodischen Oxidschichten auf Aluminium oder Aluminiumlegierungen in einem wäßrigen sauren, färbende Metallsalze enthaltenden Bad mittels Wechselstrom, dadurch gekennzeichnet, daß eine unsymmetrische Wechselspannung angelegt wird, die durch Überlagerung von einer oder mehreren symmetrischen Wechselspannungen mit einer durch Gleichrichtung einer Wechselspannung «der mit einer durch Unterdrückung der Halbwellen einer Richtung einer Wechselspannung erzeugten Spannung erzielt wird und daß vor dem Anlegen der unsymmetrischen Wechselspannung eine symmetrische Wechselspannung angelegt wird.

2. Verfahren zum elektrolytischen Färben von anodischen Oxidschichten auf Aluminium oder Aluminiumlegierungen in einem wäßrigen sauren, färbende Metallsalze enthaltenden Bad mittels Wechselstrom, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch Überlagerung einer deich- und einer Wechselspannung erzeugte unsymmetrische Wechselspannung angelegt wird und daß vor dem Anlegen der unsymmetrischen Wechselspannung eine symmetrische Wechselspannung angelegt wird

3. Verfahren zum elektrolytischen Färben von anodischen Oxidschichten auf Aluminium oder Aluminiumlegierungen in einem wäßrigen, sauren, färbende Metallsalze enthaltenden Bad mittels Wechselstrom, dadurch gekennzeichnet, daß eine unsymmetrische Wechselspannung angelegt wird, die dadurch erzielt wird, daß eine Gleichspannung zerhackt und einem Wechselstrom überlagert wird oder zwei entgegengesetzte Gleichspannungen zerhackt und wechselweise derart zusammengesetzt werden, daß sich eine rechteckige Kurvenform ergibt, bei der das gegenseitige Amplitudenverhältnis der einzelnen Halbperioden eingestellt werden kann, und daß vor dem Anlegen der unsymmetrischen Wechselspannung eine symmetrische Wechselspannung angelegt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannung verhältnismäßig langsam von 0 bis zu dem Wert, bei dem der Färbungsprozeß durchgeführt wird, erhöht wird.