DE1944235B2 - Scheinwerfer mit metallischen innenteilen und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung beirifft Scheinwerfer mit metallischen Innenteilen, wie Blenden oder Halterungen, die möglichst nicht reflektieren sollen und zu diesem Zweck, mindestens an den Stellen, an denen eine Lichtreflexion vermieden werden soll, eine matte Dunkel- bis Schwarzfärbung aufweisen, sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

Bei Scheinwerfern hoher Leuchtkraft, insbesondere bei Verwendung von Halogenglühlampen, ist es erwünscht, im Innern des Scheinwerfers angebrachte Teile, w^;e Abblendkappen und Lampenfassung, dunkel bis schwarz zu färben. Durch diese Färbung soll eine ungerichtete Streustrahlung sowie eine Undefinierte Reflexion der Lichtstrahlen vermieden werden.

Das mattschwarze Lackieren von Scheinwerferinnenteilen ist bekannt. Es wurde auch schon versucht Scheinwerferinnenteile aus Aluminium farblos zu eloxieren und die Oxidschicht unter Verwendung von organischen Farbkörpern dunkel bis schwarz einzufärben. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß diese Farbkörper und Lackierungen bei den in den Scheinwerfern auftretenden hohen Temperaturen, die bei Halogenglühlampen bis zu 625 K und mehr betragen können, ausbleichen. Man ist daher dazu übergegangen, die Scheinwerferinnenteile durch Sandstrahlen aufzurauhen und dann schwarz zu vernickeln. Dieses Verfahren ist jedoch sehr aufwendig. Auch bringt die Einfärbung durch Schwarzvernickelung keine ausreichende Wirkung.

Aufgabe der Erfindung ist es, dunkel bis schwarz gefärbte Scheinwerferinnenteile zu schaffen, die in einfacher Weise herzustellen sind und eine temperaturbeständige Färbung aufweisen, unerwünschte Reflexionen verhindern und störende Lichtstrahlen absorbieren.

Die Erfindung besteht darin, daß die gedunkelten Innenteile hitzebeständig sind und aus unter Ausbildung der Dunkel- bis Schwarzfärbung anodisch oxydiertem Aluminium oder Aluminiumlegierungen bestehen.

Unter Scheinwerferinnenteilen werden hierbei solche verstanden) die von dem durch die Glühlampe ausgestrahlten Licht getroffen werden, dieses aber nicht reflektieren sollen. Hierzu gehören die Abblendkappen und in vielen Fällen auch die Fassung. Normalerweise bestehen mindestens die Oberflächenbezirke der Scheinwerferinnenteile aus unter Dunkel- bis Schwarzfärbung anodisch oxydiertem Aluminium oder Aluminiumlegierungen, die im Scheinwerfer der Lichtquelle zugewandt sind Bei unter Dunkel- bis Schwarzfärbung anodisch oxydiertem Aluminium oder Aluminäumlegierungen enthalten die bei der anodischen Oxydation gebildeten oxydierten Schichten dunkle Farbkörner, die bereits bei der Bildung der Oxidschichten in diese

eingelagert werden. Es handelt sich hierbei also um Oxidschichten mit Eigenfärbung, die von den nachträglich eingefärbten Oxidschichten verschieden sind.

Die durch anodische Oxydation von reinem oder legiertem Aluminium erzielte Dunkel- bis Schwarzfärbung ist in hohem Maße temperaturbeständig und weist eine zufriedenstellende Lichiabsorption auf. Übermäßige Erwärmungen in der dunklen Schicht für die Absorption des Lichtes werden bei den erfindungsgemäßen Scheinwerferinnenteilen vermieden, da diese Schicht außerordentlich dünn ist und die Wärme daher leicht in das darunter liegende Aluminium mit hoher Leitfähigkeit überführt wird. Auch lassen sich die dunklen Schichten bei den erfindungsgemäßen Scheinwerferinnenteilen durch die anodische Oxydation erheblich leichter herstellen, als durch die bekannte Schwarzvernickelung nach vorhergehendem Sandstrahlen.

Bevorzugte Scheinwerferinnenteile nach der Erfindung bestehen im wesentlichen vollständig aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen, wobei mindestens die der Lichtquelle zugewandten Bezirke ihrer Oberfläche anodisch oxydiert sind. Solche Scheinwerferinnenteile lassen sich besonders einfach herstellen. Irgendwelche örtlichen Wärmestauungen können nicht auftreten.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind die Scheinwerferinnenteile durch Guß, insbesondere Druckguß, geformt Diese Formungsweise eignet sich besonders für Fassungen, die häufig eine etwas kompliziertere Gestalt aufweisen. Als Material für diese Druckgußteile eignen sich besonders Silizium enthaltende Aluminiumlegierungen. Hierbei sind Druckgußteile aus Legierungen mit mindestens 4% Silizium bevorzugt, da die auf solchen Legierungen durch anodische Oxydation erzeugten dunklen Schichten häufig eine bessere Lichtabsorption zeigen, als solche Schichten, die auf siliziumi-ärmeren Legierungen erzeugt sind. Besonders geeignet sind Silizium-Gehalte von 5 bis 6%. Die Silizium-Gehalte in den Druckgußteilen können jedoch auch erheblich höher liegen und bis zu 12% und mehr betragen. Eine solche Erhöhung des Siliziumgehaltes bringt keine besseren Dunkelwerte, jedoch Vorteile bei der Herstellung der Teile durch Druckguß. Besonders vorteilhafte Legierungen für die durch anodische Oxydation eingefärbten Druckgußteile nach der Erfindung enthalten etwa 5 bis 6% Silizium bis etwa 0,5% Kupfer und etwa 1,5 bis 2,0% Magnesium.

Einfacher geformte Scheinwerferinnenteile bestehen mit Vorteil aus geformten, insbesondere gezogenen Blechen. Hierzu gehören im allgemeinen die Blenden. Aber auch einfacher gestaltete Fassungen können aus gezogenem Aluminiumblech bestehen. Als Material für die aus Blech geformten Scheinwerferinnenteile eignet sich besonders schwachlegiertes Aluminium. Hierzu gehören Legierungen vom Typ AIMn, AlMgMn und AlZnMg.; Legierungen vom Typ AlMn sind bevorzugt, da die auf diesen Legierungen durch anodische Oxydation erzeugten Schichten für die Lichtabsorption eine besonders dunkle Färbung zeigen. Die,besten Dunkelwerte, werden bei Legierungen mit etwa i % Mangan erhalten. Auch Reinaluminium kann als Material für die geformten Blechteile nach der Erfindung in Frage kommen.

Die Scheinwerferinnenteile nach der Erfindung, insbesondere die aus Blechen geformten Teile, können auch aus einem Material mit unterschiedlicher Zusammensetzung bestehen. So können die Scheinwerferinnenteile beispielsweise aus mit einer geeigneten Aluminiumlegierung plattierten Aluminiumblechen geformt sein.

Bei der Herstellung der Scheinwerferteile nach der Erfindung werden diese zunächst aus einem geeigneten Material geformt, wobei mindestens die dunkel bis schwarz einzufärbenden Oberflächenbezirke aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet werden. Diese Teile werden dann unter Ausbildung einer dunkel bis schwarz gefärbten Oxidschicht anodisch oxydiert. Verfahren zur Erzeugung anodisch oxydierter Schichten mit Eigenfärbung auf Aluminium sind bekannt Nach diesen Verfahren wird Aluminium, das für dekorative Zwecke oder im Bauwesen verwendet werden soll, anodisch oxydiert Diese Verfahren finden vor allem wegen der Lichtechtheit und der Beständigkeit der Eigenfärbung gegen atmosphärische Einflüsse Verwendung. Es wurde nun gefunden, daß die nach diesen Verfahren hergestellten Oxidschichten mit der für die Erfindung in Frage kommenden Dunkel- bis Schwarzfärbung nicht nur in hohem Maße temperaturbeständig sind, sondern auch häufige und hohe Temperaturschwankungen, die durch das häufige An- und Ausschalten der Scheinwerfer bedingt sind, ohne Nachlassen der Absorptionsfähigkeit für Licht aushalten.

Verschiedene Verfahren, nach denen auf Aluminium anodisch oxydierte Schichten mit dunkler bis schwarzer Eigenfärbung hergestellt werden können, sind in dem Aufsatz von G. EGardam »Verfahren zur Erzeugung anodisch oxydierter Schichten mit Eigenfärbung auf Aluminium für Architekturzwecke« in der Zeitschrift ALUMINIUM, Band 41, Nr. 7, Juli 1965, Seiten 423 bis 429, beschrieben.

Bei der Erzeugung von anodisch oxydierten Schichten mit Eigenfärbung auf Aluminium wird unterschieden zwischen Verfahren unter Verwendung von Legierungen bestimmter Eigenschaften, die eine Eigenfärbung ergeben, und Verfahren unter Verwendung von Spezialbädern für die anodische Farboxydation, bei denen die spezielle Zusammensetzung der Bäder und die übrigen Verfahrensbedingungen bei der anodischen Oxydation die Art und die Farbtiefe der Eigenfärbung in erheblichem Maße beeinflussen.

Bei den Scheinwerferinnenteilen nach der Erfindung eignen sich für die Erzeugung der dunklen Eigenfärbungen nach den Verfahren der ersten Art besonders siliziumhaltige Legierungen. Bei solchen Legierungen werden die Siliziumteilchen bei der ariodischen Oxydation in einem üblichen Schwefelsäurebad oder einem anderen geeigneten Bad nicht angegriffen, sondern in den bei der anodischen Oxydation aufgebauten Oxidfilm eingelagert und bewirken dort eine Dunkelfärbung des Oxidfilmes. Wie schon erwähnt, werden besonders gute Dunkelfärbungen erzielt, wenn die Legierungen mindestens 4%, vorzugsweise 5 bis 6% Silizium enthalten. Bei solchen Legierungen kann die anodische Oxydation im üblichen und billigen Gleichstrom-Schwefelsäureverfahren durchgeführt wehlert, jvohiel· jedoch gewisse Sonderbedingungen bevorzugt eingehalten werden, da diese eine Verbesserung der Farbtiefe zur Folge haben. Hierzu gehört die Temperatur, die gegenüber der normalen Temperatur von 291 K bis 296 K auf 288 K bis 290K gehalten wird. Es kann auch noch bei tieferen Temperaturen gearbeitet werden, wobei jedoch höhere Spannungen erforderlich sind Die Normalspannung beträgt etwa 15 bis 25 Volt Die Stromdichte wird möglichst hoch, vorzugsweise zwischen 1,5 und 2 A/dm² gehalten. Die Zeitdauer, während der die anodische

Oxydation durchgeführt wird, wird zweckmäßig auf etwa 60 bis 80 Minuten ausgedehnt, das ist etwa die doppelte Zeit, während der normalerweise beim Gleichstrom-Schwefelsäureverfahren gearbeitet wird. Ein geringer Oxalsäurezusatz im Bad fördert das S Schichtwachstum der Oxidschicht, da dieser den Lösungsabbau der Schicht durch die Schwefelsäure vermindert.

Für die Herstellung der Scheinwerferinnenteile nach der Erfindung und die Erzeugung der Oxidschichten mit einer dunklen Eigenfärbung nach' den Verfahren der zweiten Art eignen sich die sogenannten Harteloxierverfahren, bei denen mit Spannungen von 30 bis zu 75 V gearbeitet wird. Verfahren dieser Art, mit denen eine dunkle bis schwarze Eigenfärbung erzielt werden kann, sind das Veroxal-Verfahren (GB-PS 9 73 391), das Duranodic-Verfahren (GB-PS 9 62 048), das Alcanodox-Verfahren (GB-PS 9 70 500) und das Kalcofor-Verfahren (GB-PS 8 50 576).

Bevorzugt wird nach den Verfahren gearbeitet, bei denen das Bad eine Sulfonsäure, insbesondere Sulfosalicylsäure, und/oder Maleinsäure oder deren Anhydrid enthält. Hierzu gehört besonders das Veroxal-Verfahren, nach dem tiefschwarze Eigenfärbungen erhalten werden können. Auch bei den Harteloxierverfahren kann ein Oxalsäurezusatz zweckmäßig sein. Unter Anwendung der Verfahren der zweiten Art (Harteloxierverfahren) werden normalerweise Scheinwerferinnenteile aus schwachlegiertem Aluminium, insbesondere Knetmaterial, eingefärbt. Bevorzugt werden hierbei Legierungen vom Typ AIZnMg und AlMn, das sind u. a. solche Legierungen, aus denen die aus Blechen geformten Scheinwerferinnenteile bestehen.

Die Legierungen, die nach dem Hartelpxierverfahren eingefärbt werden, können jedoch auch hoch andere Legierungsbestandteile'enthalten. Hierzu gehört Silizium, das in einer Menge bis zu etwa 6% in den Legierungen enthalten sein kann. Bei diesen Legierungen tragen die bei der anodischen Oxydation in den Oxidfilm eingelagerten Siliziumpartikel ebenfalls zur Dunkelfärbung .bei Die oben bereits erwähnten Druckgußlegierüngen mit 5 bis 6% Silizium, bis etwa 0,5% Kupfer und etwa 1,5 bis 2,0% Magnesium können ebenfalls nach dem Harteloxierverfahren eingefärbt werden.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Beschreibung einer Ausführungsform in Verbindung mit der Zeichnung sowie der nachfolgenden Beispiele näher erläutert.

In der Zeichnung zeigt so

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Halogenscheinwerfers mit Blende und Fassung im Schnitt und

Fig.2 einen Teilschnitt durch die Fassung nach F i g. 1 in vergrößertem Maßstab.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Scheinwerfer mit Halogenglühlampe ist in einem Gehäuse 1 mit einem Reflektor 2 und einer Abschlußscheibe 3 eine Halogen-Glühlampe 4 angeordnet, die von einer Fassung 5 getragen wird. Die Fassung ist aus Aluminium-Druckguß hergestellt. Zwischen der Glühlampe 4 und der Abschlußscheibe 3 befindet sich eine Blende 6 zur Vermeidung von unreflektiertem Licht. Die Blende 6 ist aus Aluminiumblech gezogen. Die Blende 6 weist einen durch anodische Oxydation erzeugten Oxidfilm 7 mit einer schwarzen Eigenfärbung auf. In ähnlicher Weise ist die aus siliziumenthaltendem Druckguß hergestellte Fassung 5 mit einem Oxidfilm 8 mit dunkelgrauer Eigenfärbung überzogen. Der Oxidfilm 7 absorbiert das von der Blende 6 bei eingeschaltetem Scheinwerfer zurückgehaltene unreflektierte Licht Auch der Oxidfilm 8 der Fassung 5 absorbiert im wesentlichen das gesamte auf ihn treffende' Licht und verhindert somit unerwünschte Reflexionen. Die hohe Absorptionsfähigkeit der Oxidfilme bleibt selbst bei häufigem Gebrauch des Scheinwerfers über lange Zeit erhalten. Die Oxidfilme 7 und 8 sind in F i g. 1 unverhältnismäßig dick eingezeichnet.

In Fig.2 ist der Oxidfilm 8 auf der Fassung in vergrößertem Maßstab zu sehen. In diesem Oxidfilm sind feine Siliziumpartikel 9 eingelagert

Beispiel 1

Ein Aluminiumblech aus einer Legierung vom Typ Al-Mn wird durch Ziehen zu einer Blende für einen Scheinwerfer mit Halogen-Glühlampe geformt und dann in üblicher Weise für die anodische Oxydation vorbereitet. Die Blende wird dann 30 bis 40 Minuten lang bei einer Temperatur von 293 bis 303 K und einer Stromdichte von 2 bis 3 A/dm² in einem Bad anodisch oxydiert, das 0,4% Schwefelsäure und 200 g/l Maleinsäure enthält. Hierbei färbt sich die Oberfläche der Blende tief schwarz. Der bei der anodischen Oxydation gebildete schwarze Oxidfilm wird dann in üblicher Weise verdichtet Die Schwarzfärburig ist gegenüber den bei Halogenglühlampen durch Absorption und Wärmeleitung auftretenden hohen Temperaturen beständig Ähnliche Ergebnisse werden erhalten, wenn dem Bad zusätzlich bis zu 3% Oxalsäure zugegeben werden.

Beispiel 2

Aus einer Aluminiumlegierung mit 6% Silizium, 0,5% Kupfer und 1,5% Magnesium wird durch Druckguß eine Fassung für eine Halogenglühlampe geformt Die Oberfläche der Fassung wird in üblicher Weise für die anodische Oxydation vorbehandelt Die Oxydation wird dann unter einer Spannung von 15 bis 25 V und einet Stromdichte von 1,7 A/dm² in einem Bad durchgeführt das 15% Schwefelsäure und zur Unterdrückung dei Rücklösung eine geringe Menge Oxalsäure enthält Während der Oxydation wird das Bad gekühlt unc darauf geachtet, daß die Temperatur zwischen 288 unc 290 K liegt. Es wird ein dunkelgrauer Oxidfilm auf dei Fassung erhalten, der in üblicher Weise verdichtet wird Die Eigenfärbung des Oxidfilms ist in hohem Maßt temperaturbeständig. Bestehen Blende und Fassung au: verschiedenen Werkstoffen und werden sie nacl verschiedenen Verfahren anodisch oxydiert, dam werden sie, falls erforderlich, erst nach der Einfärbun) miteinander verbunden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Scheinwerfer mit metallischen Innenteilen, wie Blenden oder Halterungen, die möglichst nicht reflektieren sollen und zu diesem Zweck, mindestens an den Stellen, an denen eine Lichtreflexion vermieden werden soll, eine matte Dunkel- bis Schwarzfärbung aufweisen, insbesondere bei Verwendung von Halogenglühlampen, dadurch gekennzeichnet, daß diese gedunkelten Innenteile hitzebeständig sind und aus unter Ausbildung der Dunkel- bis Schwarzfärbung anodisch oxydiertem Aluminium oder aus Aiuminiumlegierungen bestehen.

2. Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenteile im wesentlichen vollständig aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen bestehen und mindestens die Bezirke ihrer Oberfläche, an denen eine Reflexion vermieden werden soll, anodisch oxydiert sind.

3- Scheinwerfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenteile, insbesondere Fassungen, aus gegossenem Material, insbesondere aus Druckguß, bestehen.

4. Scheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Bezirke der Innenteiloberfläche, an denen eine Lichtreflexion vermieden werden soll, aus anodisch oxydierten, Silizium enthaltenden Aluminiumlegierungen bestehen.

5. Scheinwerfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierungen 4 bis 12%, vorzugsweise 5 bis 6% Silizium enthalten.

6. Scheinwerfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierungen 5 bis 6% Silizium, bis etwa 0,5% Kupfer /jnd etwa 1,5 bis 2,0% Magnesium enthalten.

7. Scheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche außer Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenteile, insbesondere Blenden, aus geformtem, insbesondere gezogenem Aluminiumblech bestehen.

8. Scheinwerfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Aluminiumblech etwa 1% Mangan enthält.

9. Verfahren zur Herstellung der Scheinwerferinnenteile für die Scheinwerfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die Teile zunächst formt, wobei mindestens die Oberflächenbezirke, an denen eine Lichtreflexion vermieden werden soll, aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet werden, und daß man die geformten Teile dann unter Bildung einer dunkel- bis schwarzgefärbten Oxidschicht anodisch oxydiert

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Silizium enthaltende Legierung verwendet und die Dunkel- bis Schwarzfärbung mindestens zum Teil durch Einlagerung von Siliziumteilchen in die sich bei der anodischen Oxydation bildende Oxidschicht erzeugt

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die anodische Oxydation im Gleich$tronvSchwefe!säureverfahren durchgeführt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die anodische Oxydation in einem Schwefelsäurebad etwa 60 bis 80 Minuten lang bei eimer Temperatur von 288 bis 291 IC und einer Stromdichte von etwa 1,5 bis 2,0 A/dm² durchgeführt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheinwerferinnenteile zur Dunkel- bis Schwarzfärbung in einem Bad -anodisch oxydiert werden, das eine Sulfonsäure, insbesondere Sulfosalicylsäure, und/oder Maleinsäure oder deren Anhydrid enthält

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet daß die anodische Oxydation in Gegenwart von Oxalsäure durchgeführt wird.