DE1963587C

DE1963587C - Verfahren zur Herstellung von gleichmäßig gefärbten anodischen Oxidüberzügen auf Aluminium oder Aluminiumlegierungen

Info

Publication number: DE1963587C
Authority: DE
Inventors: Jos Grenoble Patrie (Frankreich)
Original assignee: Cegedur Societe de Transformation de lAluminium Pechiney SA
Current assignee: Cegedur Societe de Transformation de lAluminium Pechiney SA
Publication date: 1971-09-23

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von gleichmäßig gefärbten modischen Oxidüberzügen auf Gegenständen aus Aluminium oder Alumlniumlegierungen.

Ein eigener früherer Vorschlag bezieht sich auf ein S Verfahren zur Herstellung von klaren, gleichmäßigen und reproduzierbaren farbigen Überzügen auf Gegenständen aus anodisiertem Aluminium oder anodisierlen Aluminiumlegierungen, das im wesentlichen darin besteht, daß man eine mit Hilfe eines bekannten Wechselstrom-Elektrolyseverfahrens erhaltene dunkle Färbung durch anodische Auflösung aufhellt.

Die anodische Auflösung kann im gleichen Bad durchgeführt werden wie das ursprüngliche Einfärben.

Im Gegensatz hierzu werden beim erfindungsgemäßen Verfahren, das sämtliche Vorteile des erwähnten früheren Verfahrens aufweist, nacheinander zwei verschiedene Elektrolysebäder verwendet, was dazu führt, daß man neuartige Färbungen erreicht. So erhält man beispielsweise bei Verwendung von Kupfersalzen im Färbebad nach dem früheren Verfahren Färbungen in Rosa. Kupferrot oder Hellrot. Dagegen kann man nach dem erlindungsgemäßen Verfahren mit den gleichen Kupfersalzen hellgelbe oder ziegelrote Färbungen erhalten. as

Der gefärbte Überzug wird wie folgt erhalten: Der Gegenstand wird zunächst durch Anodisierung, beispielsweise in einem schwefelsauren Bad, mit einer porösen Schicht von Aluminiumoxid versehen; in den Poren dieser Schicht werden gefärbte Teilchen eines Metalls oder einer Metallverbindung abgeschieden, was durch F.lektrolyse in einem Bad, das ein Salz des betreffenden Metalls gelöst enthält, erfolgt und wobei man einen vorläufigen bzw. zeitlich begrenzten Färbeeffekt erhält. Die Elektrolysezelle wird dabei mit Wechselstrom betrieben. Der zu überziehende Gegenstand bildet eine der Elektroden, die Gegenelektrode kann entweder aus dem Metall des im Elektrolyt gelösten Salzes bestehen oder aus einem Material, das dem Bad gegenüber beständig ist und nicht zum Auftreten von Sekundärreaktionen während der Elektrolyse führt, z. B. aus rostfreiem Stahl, der nächste Schritt ist eine anodische Behandlung, die sowohl beim früheren wie beim vorliegenden Verfahren die wesentliche Stufe darstellt. Der zu überziehende Gegenstand, der auf Grund der Anwesenheit von gefärbten Teilchen in den Poren der Aluminiumoxidschicht einen vorübergehend gefärbten Überzug aufweist, wird nun der Einwirkung eines Gleichstroms oder eines gleichgerichteten ungefilterten Stromes unterworfen, wobei er erfindungsgemäß in eine andere Elektrolysezelle übergeführt werden muß. Der beim vorliegenden Verfahren verwendete Elektrolyt ist eine Lösung mit einem Gehalt an Natriumthiosulfat in Konzentrationen von 1 bis 100 g/Liter, Vorzugsweise von 5 bis 20 g/Liter.

Die Kathode kann aus Platin oder rostfreiem Stahl oder auch aus einem Metall, wie Kupfer oder Nickel, bestehen. Die anodische Behandlung, die sich in einer Modifikation des vorläufigen Farbüberzuges auswirkt, wird entweder mit einer Gleichstromdichte von 0,1 bis 5 A/dm², vorzugsweise von 0,1 bis 1 A/dm² oder bei einer Spannung, die auf einem konstanten Wert zwischen 10 und 80 V, im allgemeinen zwischen 15 und 30 V, gehalten wird, durchgeführt. Die Temperatür des Elektrolyten liegt zwischen 18 und 50⁰C, im allgemeinen zwischen 18 und 25°C. Die Behandlung 10 Sekunden bis 30 Minuten, im allgemeinen.

30 Sekunden bis 15 Minuten. Während dieser Behandlung ist zu beobachten, daß die vorläufige Färbung sich aufhellt, und sie kann sogar völlig verschwinden, wenn die Behandlung lang genug durchgeführt wird.

Ist die beabsichtigte Färbung endgültig erreicht, so wird der gefärbte Überzug in bekannter Weise durch Abdichten der Poren der Aluminiumoxidschicht mit siedtndem Wasser, das gegebenfalls Nickelsalze enthält, fixiert. Nach dem Nachdichten zeigt sich der endgültige Farbeffekt. Selbst wenn die vorläufige Färbung durch die anodische Behandlung völlig entfernt worden ist, tritt beim Nachdichten ein neuer Farbeffekt auf, auch dann, wenn das zum Nachdichten dienende Bad keine Nickelsalze enthält.

Die endgültige Färbung hängt sowohl von dem bei der ursprünglichen Einfärbung erhaltenen Farbeffekt wie auch von der Dauer der diese vorläufige Färbung modifizierenden anodischen Behandlung ab. Somit wird das Aussehen dieser endgültigen Färbung auch beeinflußt von der Oberflächenbeschaffenheit des Gegenstands vor Ausbildung der Aluminiumoxidschicht. Auf einem sehr glatten oder hochglänzenden Gegenstand sind die durch das Verfahren erhaltenen farbigen Überzüge ebenfalls hochglänzend, während sie auf einem stumpfen oder matten Gegenstand ebenfalls stumpf oder matt sind. Es ist daher zweckmäßig, die Oberflächenbeschaffenheit des Gegenstandes vor dem Beschichten auf irgendeine bekannte Weise zu bearbeiten, z. B. durch Polieren, Glanzschleifen, Satinieren usw., je nachdem, welche endgültige Farbwirkung man beabsichtigt.

So erhält man beispielsweise eine matte Oberfläche, wenn man den Gegenstand 10 Minuten bei 50 C in einer Sodalösung (Konzentration 50 g/Liter) reinigt, worauf man ihn unter fließendem Wasser spült, in Salpetersäure (36° Be) eintaucht und dann wieder in fllicitei'A-i.. vV,.-. Ui abwuscht Hochglanz kann man erhalten durch mechanisches Polieren oder mit 1! ' von chemischen oder elektrolytischen Methoden zur Glanzerzeugung.

In allen Beispielen wurden die Gc·;-: :" -ie folgenden Maßnahmen unterworfen:

(a) Oberflächenbcarbciluiig m.i l./lic eii^s der oben beschriebenen Verfahren;

(b) Anodisierung im Schwefelsäurebad;

(c) Einfärben mit Wechselstrom in einer sauren Lösung eines Metallsalzes (z. B. eines Cu-, Ni- oder Co-Salzes) mit Gegenelektroden aus dem in dem betreffenden Salz enthaltenen Metall oder aus rostfreiem Stahl bei Stromdichten zwischen 0,5 und 5 A/dm² über eine Zeitdauer von 1 bis 15 min, wobei schwarze, dunkelrote oder sehr tiefe Bronzefärbungen erhalten werden;

(d) anodische Behandlung des Gegenstandes, um die vorübergehende Färbung zu modifizieren, mit Gleichstrom oder ungefiltertem gleichgerichtetem Wechselstrom in einem Natriumthiosulfat enthaltendem Bad;

(e) Nächdichten durch 20 bis 25 min langes Eintauchen in siedendes Wasser, das gegebenenfalls 0,5 bis 2 g/Liter Nickelacetat enthält.

Beispiel 1

Ein vorher gereinigtes Blech aus 99,5°/_oigem Reinaluminium wird in einem Bad mit 200 g/Liter Schwefelsäure 30 Minuten bei 2O⁰C und einer Stromdichte

von 1,5 A/dm⁸ anodisiert. Man erhält auf diese Weise eine 12 μ dicke Oxidschicht, Das Blech wird dann in einer schwefelsauren Lösung von Kupfersultot 10 Minuten bei 12 V einer Färbebehandlung unterworfen, was zu einer Sohwarzfärbung führt.

Das Blech wird dann als Anode in eine andere Elektrolysezelle eingebracht, der eine Lttsung von Natriumthiosulfat (Na₁₁SaO₈ ¹SHgO) in einer Konzentration von 10 g/Liter enthält,

Durch das Bad wird nun 10 Minuten lang mit einer Stromdichte von 0,4 A/dm^a Gleichstrom geleitet, wobei das Bad auf einer Temperatur von 20⁰C gehalten wird. Die Farbe des Bleches hat sich nun zu Kupferrot verändert, das nach einer 30 Minuten langen Behandlung in siedendem destilliertem Wasser zu Ziegelrot umschlägt. Die erhaltene Färbung ist völlig gleichmäßig und beständig gegen Korrosion und UV-Strahlung.

Beispiel 2

Ein Probestück Aluminiumlegierung mit 0,5% Si und 0,5% Mg wird mechanisch poliert und dann in einem schwefelsauren Bad anodisiert, bis eine 16 μ dicke poröse Oberflächenschicht entstanden ist.

Das Probestück wird dann gefärbt in einer mit Wechselstrom betriebenen Elektrolysezelle, deren Elektrolyt eine Lösung von Kupfersulfat in Schwefelsäure ist. Nach einer Behandlung von 3 Minuten bei 12 V weist das Stück eine dunkelrote Farbe auf. Es wird dann in einer anderen Elektrolysezelle, die eine Lösung von Natriumthiosulfat in einer Konzentration von 15 g/Liter enthält, als Anode benutzt. Nach einer Behandlung von 15 Minuten bei 2O⁰C und 0,2 A je dm* ist das Probestück völlig entfärbt. Nach einer Behandlung von 30 Minuten in siedendem destilliertem Wasser, das je Liter 2 g Nickelacetat enthält, zeigt, das Probestück eine tiefgelbe, völlig einheitliche Färbung, die gegen Korrosion und UV-Bestrahlung beständig ist.

Beispiel 3

r: - r?'.,¹, ·.·,- AIiT-!:'!.:" '.gieiung mn 0,6% Mg wird durch chemische Mittel mit Oberflächenglanz versehen und dann in einem schwelelsauren Bad anodisiert, bis eine poröse Oberflächenschicht aus Aluminiumoxid von 20 μ Dicke entstanden ist. Das Blech wird dann eingefärbt, in dem man es als Elektrode in eine mit Wechselstrom betriebene Elektrolysezelle einbringt, deren Elektrolyt eine Lösung von Kupfersulfat in Schwefelsäure ist. Man erhält eine dunkelrote Färbung.

Das eingefärbte Blech wird dann als Anode in eine andere, mit Gleichstrom betriebene Elektrolysezelle eingebracht, die als Elektrolyt eine Lösung von Natriumthiosulfai: in einer Konzentration von 20 g/Liter

S enthält, Nach einer Behandlung von 1 Minute bei 0,6 A/dm¹ und 20⁰C ist das Blech völlig entfärbt. Nach einer Behandlung von 40 Minuten in siedendem destilliertem Wasser zeigt es eine hellgelbe, völlig einheitliche Färbung» die gegen Korrosion und UV-Uestrahlung beständig ist,

Beispiel 4

Ein Probestück aus Aluminiumlegierung mit 1¹Vu Si, l%Mg und l°/oMn wird elektrolytisch auf Hoch· glänz, gebrachü und dann in einem schwefelsauren Bad anodisiert, bis eine S μ dicke Oberflächenschicht aus Aluminiumoxid entstanden ist. Diese Schicht wird in einer schwefelsauren Lösung von Kupfersulfat unter Anwendung von Wechselstrom bis zur Schwarzfärbung

ao eingefärbl. Das Probestück wird anschließend als Anode in eine andere Elektrolysezelle eingebracht, die als Elektrolyt eine Lösung von Natriumthiosulfat in einer Konzentration von 12 g/Liter enthält. Die Zelle wird 10 Minuten bei 20³C und 0,2 A/dm⁸ mit gleich gerichtetem ungefiltertem Wechselstrom betrieben. Von dem Probestück ist dann die Farbe teilweise abgetragen. Nach Behandlung in siedendem destilliertem Wasser, das 1 g/Liter Nickel enthält, zeigt es eine ziegelrote Färbung, die völlig einheitlich und gegen Korro- sion und UV-Bestrahlung beständig ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von gleichmäßig gefärbten anodischen Oxidüberzügen auf Aluim nium oder Aluminiumlegierungen, wobei die po röse Oxidschicht in einem färbende Metallsalze enthaltenden Bad mit Wechselstrom, anschticociiu zur Farbtonmodifizierung anodisch mit Gleichstrom oder gleichgerichtetem ungeliltertem

1' Wechselstrom behanddi \i*.-· -chließlich mit siedendem Wasser nachgcUL'iK-i wird, 'S a d u r c h gekennzeichnet, dal', zur harbtormcdiiizierung ein Thiosulfat enthaltendes Bad verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Modifizieren der Färbung ein Bad verwendet wird, das je Liter bis 100 g, vorzugsweise 5 bis 20 g, Natriumthiosulfat enthält, und mit Stromdichten von 0,1 bis 5, vorzugsweise von 0,1 bis 1 A/dm* oder einer Spannung von 10 bis 80, vorzugsweise von 15 bis 30 V gearbeitet wird.