DE1913574A1

DE1913574A1 - Verfahren zur farbgebenden anodischen Oxydation von Aluminium und Aluminiumlegierungen

Info

Publication number: DE1913574A1
Application number: DE19691913574
Authority: DE
Inventors: Werner Adams; Lorenz Laeser; Immel Dr Waldemar
Original assignee: Blasberg & Co KG Friedr GmbH
Current assignee: Blasberg & Co KG Friedr GmbH
Priority date: 1969-03-18
Filing date: 1969-03-18
Publication date: 1970-10-01
Also published as: DE2038077C3; DE1913574B2; DE1913574C3; DE2038077A1; DE2038077B2

Description

Verfahren zur farbgebenden anodischen Oxydation von Aluminium und Aluminium-Legierungen Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung harter, abriebfester, farbiger Oxidschichten auf Aluminium und Aluminium-Legierungen durch anodische Behandlung sowie hierfür geeignete Elektrolyte.
Die farbgebende anodische Oxidation von Aluminium bzw.
Aluminium-Legierungen durch Behandlung solcher Werkstücke in schwefelsauren Elektrolysebädern, die bestimmte organische Verbindungen, und zwar insbesondere organische Säuren, wie Maleinsäure, Sulfosalicylsäure oder Sulfophthalsäure enthalten, ist bekannt. Man kann hierbei auf dem Aluminium-Werkstück Oxidschichten abscheiden, deren Farbton in Abhängigkeit von der Materialbeschaffenheit des Aluminium-Werkstücks vom Neu-Silber über Bronze bis zu Schwarz reicht. Bekannt ist dabei für alle diese Vorschläge aus dem Stand der Technik, daß stich einerseits gerade die Beschaffenheit des eingesetzten Aluminium-Werkstücks unmittelbar auf die einstellbaren Farben auswirkt, und daß es andererseits häufig schwierig ist, die Palette der Zwischen- töne so aufzulösen, daß gewünschte Farbeffekte wiederholbar einstellbar sind. Hierin liegt eine starke Einschränkung der bis heute gegebenen techniachen Möglichkeiten und es besteht das BedUrfnis, nach einem Buntanodisations-Verfahren für Aluminium bzw. Aluminium Legierungen, das die Einstellung vorbestimmter Farbtönungen innerhalb der genannten Palette zuverlässig wiederholbar ermöglicht, und zwar in Unabhängigkeit von der Materialbeschaffenheit es eingesetzten Aluminhm-Werkstücks.
Die Erfindung geht von dieser Aufgabenstellung aus. Es wurde überraschenderweise gefunden, daß die Verwendung eines Paares bestimmter Komponenten im Anodisationsbad und dabei die Einhaltung ganz bestimmter Konzentrationsbereiche für diese Komponenten zur Lösung der gestellten Aufgabe führt. Damit kann man aus den erfindungsgemäßen Elektrolyten stets wiederholbare Farben im Buntanodisations-Verfahren gewinnen, gleichgültig ob man ein Aluminium der Qualität 99,99, ein Al 99,9 + 0,5 Mg, AlMg, AlMgSi o,5 oder Gußaluminium der Qualitäten AlMg 3 und AlMg 5 oder 241 verbindet. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es weiterhin, Artikel unterschiedlicher Werkstoffe anodisch zu behandeln und somit bei einem minimalen Aufwand bezüglich der Badführung Schichten mit den gextinsohten Eigenschaften betriebssicher zu gewinnen.
Gegenstand der Erfindung ist dementsprechend ein Verfahren zur farbgebenden anodischen Oxidation von Aluminium und Aluminium~Legieruagen in Bädern, die organische Säuren in schwefelsaurer wässriger Ldsung enthalten, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man mit einem Bad arbeitet, das die folgenden Bestandteile enthält: 10 - 30 Gew.-% Maleinsäure und/oder Maleinsäureanhydrid, 0,1 - 10 Gew.-% Sulfophtalsäure und/oder Sulfoisophthalsäure sowie o,1 - 1 Gew.-% Schwefelsäure und/oder äquivalente Mengen an Metallsulfaten, Ammonsulfat und/ oder Metallammonsulfat. Die angegebenen Prozentzahlen beziehen sich dabei Jeweils auf den Gesamtelektrolyt.
Die Konzentration der Maleinsäure und/oder des Maleinsäureanhydrids im Elektrolyten beträgt vorzugsweise etwa 20 Gew.-%. Die bevorzugte Konzentration der Sulfophthalsäure und/oder Sulfoisophthalsäurer liegt bei etwa 2,5 Gew.-%, während der Gehalt des Bades an Schwefelsäure und/oder an äquivalenten Mengen der genannten Sulfate bevorzugt bei etwa o,5 Gew.-« liegt.
Die in der Praxis erhältliohen Isomeren der Sulfophthalsäure sind die 3- und 4-Sulfophthalsäure bzw.
deren Gemische. Bei der Sulfoisophthalsäure ist es die 5-Sulfolsophthalsäure. Die Verwendung dieser Isomeren ist im Sinne der Erfindung bevorzugt.
Der bevorzugt Temperaturbereich für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt bei etwa io -30°C. Raumtemperatur kann besonders zweckmäßig sein.
FUr die technische Anwendung besonders geeignete Stromdichten liegen im Bereich von etwa 0,1-5 A/dm2, vorzugsweise etwa 1 - 5 A/dm2.
Die Gegenwart von Kationen im Elektrolyten stört nicht, 80 lange sie keine schwerlöslichen bzw. unlöslichen Salze mit den organischen Säuren des Bades bilden. In Betracht koiinen damit beispielsweise die Schwermetalle, wie Eisen, Kobalt oder Chrom, insbesondere aber die Alkalimetalle and/oder das Ammoniumion. Der des Elektrolyt-Bades liegt dabei vorzugsweise unterhalb etwa 3. Diese Kationen können nicht nur in Form ihrer Sulfate in den Elektrolyt eingeführt werden, es ist auch möglich, die entsprechenden Salze der Maleinsäure, der Sulfophthalsäure und/oder der Sulfo@so- phthalsäure einzusetzen. Besonders die Verwendung der Ammonium- und/oder Alkalisalze der Maleinsäure und/oder SulfophthalsMure bzw. Sulfoisophthalsäure kann zweokinkßig sein.
Die Mitverwendung von Ammosiumionen (Ammoniumsulfat) im Elektrolyt ist dabei Gegenstand des Patents (Patentanmeldung . ............ (Verfahren zur Buntanodisation von Aluminium und Aluminiumlegierungen")). Das erfindungsgemL3e Verfahren kann vorteilhaft auch mit einem niahtfarbgebenden Voroxidationsverfahren verbunden werden, bei dem beispielsweise daß Aluminiumwerkstück zunächst in einem Schwefelsäurebad und/oder in einem Bad aus einer Mischung von Schwefelsäure und einer organischen Säure, wie Oxalsäure, behandelt wird. Die dabei gebildete, nicht gefärbte Oxidschicht wird dann erfindungsgemäß unter Fanbgebung naohanodisiert.

Beispiel 1 Es wird ein Elektrolytbad der folgenden Zusammensetzung angesetzt: 220 g/l Maleinsäureanhydrid 25 g/l Sulfophthalsäure 4 g/l Schwefelsäure Rest auf 1 1 Wasser IN diesem Elektrolyten werden Aluminiumwerkstoffe verschiedenster Zusammensetzung bei einer Badtemperatur von 20°C jeweils für den Zeitraum von 60 Minuten unter Gleichstrom anodisiert. Es lassen sich in allen Fällen durch Wahl und Anpassung der Stromdichte innerhalb des Bereiches von etwa 0,7 bis 3,0 A/dm² die Farbtöne von neu-silber über hellmittelbronze bronze,und dunkelbronze bis zu schwarz einstellen. Die unter den angegebenen Verfahrensbedingungen für den Jeweiligen Farbton erforderlichen Stromdichten sind in der folgenden Tabelle im vorbestimmten Farbton für das Jeweilige Aluminiumwerkstück zugeordnet.

Legierung Badtemp. Zeit Neusilber hell- mittel- dunkel- schwarz

°C (Min.) bronze bronze bronze

AlMgSi 05 20 60 0,7 1 1,5 1,5-2,0 2,0-3,0

Al 99,85 20 60 0,7 1 1,5 1,5-2,0 2,0-3,0

Al 99,99 20 60 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0

G AlMg 5 20 60 0,7 1 1,5 2,0 3,0

G 241 20 60 0,7 1 1,5 2,0 3,0

Die Werte für die Stromdichte in A/dm² Beispiel 2 Es wird mit einem Elektrolyten gearbeitet, der die folgende Zusammensetzung besitzt: 180 g/l Maleinsäureanhydrid 20 g/l Sulfophthalsäure lo g/l Eisenammoniumsulfat Rest auf 1 1 Wasser Bei der Buntanodisation verschiedenartigster Aluminium-Werkstücke werden dem Beispiel 1 vergleichbare Ergebnisse erhalten.

Beispiel 3 Es wird mit einem Elektrolyten der folgenden Zusammensetzung gearbeitet: 200 g/l Maleinsäure 25 g/l Sulfoisophthalsäure 6 g/l Ammoniumsulrat Rest auf 1 1 Wasser Es werden bei der Verwendung-verschiedenartigster Aluminium-Werkstücke dem Beispiel 1 ähnliche Ergebnisse erhalten.
Beispiel 4 Es wird mit einem Elektrolyten der folgenden Zusammensetzung gearbeitet: 120 g/l Maleinsäureanhydrid 25 g/l Sulfophthalsäure 3 g/l Schwefelsäure Rest auf 1 1 Wasser Auch hier werden dem Beispiel 1 vergleichbare Arbeits,-ergebnisse erhalten.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur farbgebenden anodischen Oxidation von Aluminium und Aluminium-Legierungen in Bädern, die organische Säuren in schwefelsaurer wässriger Lösung enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß man mit einem Bad arbeitet, das die folgenden Bestandteile enthält: lo - 30 Gew.-« Maleinsäure und/oder Maleinsäureanhydrid, 0,1 - lo Gew.-« Sulfophthalsäure und/oder Sulfoisophthalsäure und o,1 - 1 Gew.-% Schwefelsäure und/oder äquivalente Mengen an Metallsulfaten, Ammonsulfat und/oder Metallammonsulfat, wobei die Prozentangaben jeweils auf den Gesamtelektrolyt bezogen sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man mit einem Elektrolyten etwa der folgenden Zusammensetzung arbeitet: 20 Gew.- Maleinsäure und/oder Maleinsäureanhydrid, 2,5 Gew.-« Sulfophthalsäure und/oder Sulfoisophthalsäure und o,5 Gew.-« Schwefelsäure und/oder die äquivalente Menge der genannten Sulfate.

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die organis hen Säuren in Form ihrer Alkali- und/oder Ammoniumsalze eingesetzt werden.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Temperatur im Bereich von 1o - 3o0C, vorzugsweise etwa bei Zimmertemperatur und mit Stromdichten von etwa o,1 - 5, vorzugsweise 1 bis 5 A/dm2 gearbeitet wird.