DE1950716B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Farbanodisierung von Aluminiumwerkstoffen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Farbanodisierung von AluminiumwerkstoffenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Farbanodisierung von Aluminiumwerkstoffen
in einem wäßrigen Maleinsäureelektrolyten, der zusätzlich geringe Mengen an Schwefel- und
gegebenenfalls Oxalsäure enthält.
Farbige Oxidschichten kann man in bekannten Elektrolyten erzeugen, die aus wäßrigen Lösungen von
Sulfonsäuren (z. B. Sulfosalicylsäure, Sulfophthalsäure) oder auch von Dicarbonsäuren mit jeweils geringen
Zusätzen an Schwefelsäure bestehen. Von der letzteren Gruppe ist ein Elektrolyt auf Basis Maleinsäure mit
Zusätzen von Oxal- und Schwefelsäure infolge der geringen Kosten des Badansatzes sowie der Gleichmäßigkeit
der bei verhältnismäßig niedrigen Spannungen erzielbaren Farbtöne, die von hellbraun bis dunkelgrau
und scharz reichen, von besonderem Interesse.
Ein gewisser Nachteil eines vorwiegend die ungesättigte Maleinsäure enthaltenden Elektrolyten besteht
jedoch darin, daß durch den an der Kathode abgeschiedenen Wasserstoff ein erheblicher Teil der
Maleinsäure in Bernsteinsäure umgewandelt wird. Infolge der relativ geringen Löslichkeit von Bernsteinsäure
kristallisiert diese an den Öffnungen der zur Badumwälzung benötigten Preßluftleitung sowie an den
zur Badkühlung benötigten Kühlschlangen aus. Infolgedessen ist es erforderlich, das Bad nach Durchsatz von 5
bis 10 dm2 Aluminiumoberfläche pro I Badinhalt dadurch zu regenerieren, daß entweder das ganze Bad
oder zumindest ein erheblicher Teil desselben um 10 bis 200C gegenüber der Arbeitstemperatur (20 bis 300C)
abgekühlt und die ausfallende Bernsteinsäure entfernt wird. Außerdem muß die ursprüngliche Konzentration
des Elektrolyten durch Zugabe einer entsprechenden Menge von Maleinsäure wieder eingestellt werden.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich die Bildung von Bernsteinsäure nahezu vollständig dadurch
vermeiden, daß der Kathodenraum vom Anodenraum durch ein feinporiges, ionendurchlässiges Diaphragma
getrennt und ein Katholyt mit einer elektrisch gut leitenden organischen Säure oder einem Gemisch von
organischen Säuren mit geringen Mengen an Schwefelsäure verwendet wird.
Als Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens hat sich ein Badbehälter mit Anode und Kathode
bewährt, wobei die Kathode in einem kasten- oder röhrenförmigen Diaphragmabehälter angeordnet ist.
ίο Als Material für einen Diaphragmabehälter wird
vorteilhafterweise ein bei hohen Temperaturen gebranntes Gemisch aus Tonerdesilikaten verwendet,
dessen Porenweite etwa 1 μπι beträgt. Ferner ist es
günstig, wenn die Kathode einzelne Durchbrechungen aufweist.
Bei Wanddicken zwischen vorzugsweise 3 und 10 mm weist ein solcher Behälter eine ausreichende mechanische
Festigkeit und zugleich einen niedrigen elektrischen Widerstand auf. Die Oberfläche des Behälters
bzw. die Gesamtoberfläche einer Batterie von parallel geschalteten Behältern soll dabei so bemessen werden,
daß die Stromdichte 3 A/dm2 nicht überschreitet.
Die Konzentration des im Behälter befindlichen Elektrolyten soll zweckmäßig so hoch sein, daß
möglichst wenig Maleinsäure eindiffundiert. Geeignete Elektrolytmischungen sind beispielsweise 3 bis
8 Gew.% Oxalsäure und 0,2 bis 1 Gew.°/o Schwefelsäure oder auch 5 bis 30 Gew.% Zitronensäure bzw.
Sulfosalicylsäure mit Zusätzen an Schwefelsäure in derselben Menge. Solche Elektrolytmischungen haben
neben zahlreichen anderen, die an sich möglich sind, den Vorteil, daß im Falle einer Beschädigung der Behälter
keine wesentliche Änderung der Eigenschaften des beispielsweise aus 20 Gew.% Maleinsäure, 1 Gew.%
Oxalsäure, 0,4 Gew.% Schwefelsäure, Rest Wasser bestehenden Elektrolyten des Anodenraumes eintritt.
Als weiterer überraschender Vorteil einer Anordnung der erfindungsgemäßen Art hat sich herausgestellt, daß
ein wesentlicher Teil des während der anodischen
■»ο Oxidation im Bad gelösten Aluminiums, das nach dem
Stand der Technik durch Ionenaustauscher entfernt wird, sich in den Kathodenbehältern ansammelt, ohne
den Anodisationsprozeß zu behindern. Die Lebensdauer eines solchen Bades wird daher erhöht.
Durch die beschriebene Anordnung wird erreicht, daß Teile aus Reinaluminium sowie aus den bekannten, für
die Farbanodisation geeigneten Aluminiumlegierungen in Elektrolyten auf Basis Maleinsäure wesentlich
wirtschaftlicher als bisher anodisiert werden können.
Der ohne Regenerierung des Bades mögliche Durchsatz wird je nach den Arbeitsbedingungen um das Zehn- bis
Fünfzigfache erhöht. Die Notwendigkeit, Maleinsäure neu zuzusetzen, entfällt bis auf die Ergänzung von
Verschleppungsverlusten.
Zur Erläuterung des erzielten technischen Fortschritts diene das folgende Beispiel. In einem Elektrolyten,
bestehend aus 20 Gew.% Maleinsäure, 1 Gew.% Oxalsäure und 0,4 Gew.% Schwefelsäure, in welchem
Preßprofile einer AlMgSiO,5-Legierung in einem dunkelbraunen
Farbton eloxiert wurden, war es bei Verwendung von Kathodenblechen aus Aluminium, die
mit dem Elektrolyten direkt in Berührung standen, erforderlich, die Regenerierung nach einem Durchsatz
von jeweils 6 dm2/l Badinhalt durchzuführen. Wurden hingegen Kathoden derselben Art in einem gesonderten
Behälter angebracht, der einen Elektrolyten mit 20 Gew.% Zitronensäure und 0,4 Gew.% Schwefelsäure
enthielt, so bildete sich im Anodenraum auch nach
einem Durchsatz von I00dm2/l Eladinhalt nur ein
geringer, für die Farbanodisation unschädlicher Anteil an Bernsteinsäure. Im Kathodenraum wurde nach dieser
Zeit zwar ein Gehalt von 8% gelöster und 5% auskristallisierter Bernsteinsäure festgestellt (Umwandlung
von eindiffundierter Maleinsäure), jedoch behinderte dies die weitere Farbanodisation nicht. Außerdem
nahm der Aluminiumgehalt im Kathodenraum erheblich zu; es wurden etwa 40% des während der Farbanodisation
im Anodenraum gelösten Aluminiums aus diesem entfernt Gegenüber der bisherigen Verfahrensweise
brauchte entsprechend weniger Aluminium durch Ionenaustausch entfernt zu werden. Nach Erneuerung
der im Verhältnis zum Badinhalt geringen Elektrolytmenge des Kathodenraumes konnte wie zuvor farbanodisiert
werden. Bei Einhaltung einer Stromdichte von
etwa 2 A/dm2 Oberfläche der Diaphragmenbehälter war die Spannung nur um etwa 4 V höher als bei sonst
gleicher Arbeitsweise ohne Benutzung der Behälter.
Eine Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Zeichnung beispielsweise
und schematisch dargestellt. Danach befindet sich in einem Behälter die Anode 1, d. h. ein mit einem farbigen
Überzug zu versehender Gegenstand, ferner die Kathode 2, die von dem Diaphragma 4 umgeben ist. Mit
3 ist der wäßrige Elektrolyt bezeichnet, der beispielsweise aus 20 Gew.% Maleinsäure, 1 Gew.% Oxalsäure,
0,4 Gew.% Schwefelsäure, Rest Wasser besteht. Der Diaphragmaelektrolyt trägt das Bezugszeichen 5. Die
Kathode 2 weist Unterbrechungen 6 auf, durch die der Wasserstoff in das Innere der Kathode eintreten und
nach oben entweichen kann.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Verfahren zur Farbanodisierung von Aluminiumwerkstoffen
in einem wäßrigen Maleinsäureelektrolyten, der zusätzlich geringe Mengen an Schwefel-
und gegebenenfalls Oxalsäure enthält, d a durch gekennzeichnet, daß der Kathodenraum
vom Anodenraum durch ein feinporiges, ionendurchlässiges Diaphragma getrennt und ein
Katholyt mit einer elektrisch gut leitenden organischen Säure oder einem Gemisch von organischen
Säuren mit geringen Mengen an Schwefelsäure verwendet wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem Badbehälter
mit Anode und Kathode, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode (2) in einem kasten- oder
rohrförmigen Diaphragmabehälter (4) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Diaphragmabehälter aus einem bei
hohen Temperaturen gebrannten Gemisch aus Tonerdesilikaten besteht und Poren mit einer Weite
von etwa 1 μσι aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode (2) Durchbrechungen
(6) aufweist.
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