DE1950716C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Farbanodisierung von Aluminiumwerkstoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Farbanodisierung von Aluminiumwerkstoffen in einem wäßrigen Maleinsäureelektrolylen, 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, Sulfophthalsäiire) 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 schar/ reichen, von besonderem Interesse.

Ein gewisser Nachteil eines vorwiegend die ungesättigte Maleinsäure enthaltenden Elektrolyten besieht 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 Badiimwäl/tmg benötigten Preßluftleitiing sowie an den zur Badkühlung benötigten Kühlschlangen aus. Infolge dessen ist es erforderlich, das Bad nach Durchsatz von ^ri bis lOdni-' Aluniiniumoberfläche pro I Badinhalt dadurch zu regenerieren, daß entweder das ganze Bad oder zumindest ein erheblicher Feil desselben um IO bis 20'C gegenüber der Aibcitstemperatur (20 bis Wi) abgekühlt und die ausfallende Bernsteinsäure entfernt wird. Außerdem muß die iirspiüngliche Konzentration des Elektrolyten durch Zugabe einer entsprechenden Menge von Maleinsäure wieder eingestellt werden.

Nach dem erfindungsgemäl.ien Verfahren laßt sich die Bildung von Bernsteinsäure nahezu vollständig dadurch vermeiden, daß der Kathodenraiim vom Anoilenrauin 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 μιη 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.% Schwefelsäure oder auch 5 bis 30 Gew.% Zitronensäure bzw. Sulfosalicylsäure mit Zusätzen an Schwefelsäure in

)0 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.%

π 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 Oxidation im Bad gelösten Aluminiums, das nach dem Stand der Technik durch Ionenaustauscher entfernt wird, sich in den Kaihodenbehältern ansammelt, ohne den Anodisationspro/eß zu behindern. Die Lebensdauer eines solchen Bades wird daher erhöht.

t> 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.

>'i Der ohne Regenerierung des Bades mögliche Durchsatz wird je nach den Arbeitsbedingungen um das Zehn- bis Fünfzigfache erhöht. Die Notwendigkeit, Maleinsäure neu zuzusetzen, entfallt bis auf die Ergänzung von Verschleppungsverlusten.

''■■> Zur Ei läuterung des erzielten technischen Fortschritts diene das folgende Beispiel. In einem Elektrolyten, bestehend aus 20 Gew.% Maleinsäure, I Gew.⁰/» Oxalsäure und 0,4 (iew.% Schwefelsäure, in welchem Preßprofile einer AIMgSiO,') legierung in einem dun

i>» kelbraiinen Farbton eloxiert wurden, war es bei Verwendung von Kathodcnblec heu aus Aluminium, die mit dein Elektrolyten direkt in Berührung standen, eifordeilich, die Regenerierung nach einem Durchsatz. von jeweils h dm-71 Badinhalt durchzuführen. Wurden

"' hingegen Kathoden derselben Art in einem gesonderten Behälter angebracht, der einen Elektrolyten mit 20 Gew.% Zitronensäure und 0,4 Gew.% Sc hwefelsiime enthielt, so bildete sich im Ainidenraiini auch nach

einem Durchsatz von 100 dm²/! Eladinhah nur ein geringer, für die Farbanodisation unschädlicher Anteil an Bernsteinsäure. Im Kathodenraum wurde nach dieser Zeit zwar ein Gehalt von 8% gelöste^ und 5% auskristallisierter Bernsteinsäure festgestellt (Umwandlung von eindiffundierter Maleinsäure), jedoch behinderte dies die weitere Farbanodisation üichL 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 Diaphragiuenbehälter 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 Oberzug zu versehender Gegenstand, ferner die Kathode 2, die von dem Diaphragma 4 umgeben ist. Mit

lö 3 ist der wäßrige Elektrolyt bezeichnet, der beispielsweise aus 20 Gew.% Maleinsäure, 1 Gew.% Oxalsäure, 0,4Gew.% 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.

t licrzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Farbanodisierung von Aluminiumwerkstoffen in einem wäßrigen Maleinsäureelektrolyten, der zusätzlich geringe Mengen an Schwefel- und gegebenenfalls Oxalsäure enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Kathodenrauni 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 eir.em 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 μιη aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode (2) Durchbrechungen (6) aufweist.