DE2038077A1

DE2038077A1 - Anodic oxidation of aluminium - giving coloured, high corrosion resistant surfaces

Info

Publication number: DE2038077A1
Application number: DE19702038077
Authority: DE
Inventors: Werner Adams; Waldemar Dipl-Chem Dr Immel; Lorenz Laeser
Original assignee: Blasberg & Co KG Friedr GmbH
Current assignee: Blasberg & Co KG Friedr GmbH
Priority date: 1969-03-18
Filing date: 1970-07-31
Publication date: 1972-02-10
Also published as: DE1913574B2; DE1913574C3; DE2038077B2; DE1913574A1; DE2038077C3

Abstract

A method for coloured anodic oxidation of Al and Al alloyl using aq. baths as in DT 1913574.1 contg. 2.5-10 wt.% (pref. 6-8 wt.%) maleic acid and/or anhydride, 0.5-3.5 wt.% (pref. 1.5-2.5 wt.%) 4-sulphopthalic acid and/or 5-sulphoisophthalic acid and/or 3-sulphophthalic acid, 0.5-1 wt.% sulphuric acid and/or an equivalent amount of metal, ammonium or metal ammonium sulphate w.r.t. H2SO4 content at r.t. and 0.5-5.0 A/dm2. The method provides smooth, hard, highly corrosion resistant oxide surface coatings ranging from brown to black.

Description

Verfahren zur farbgebenden anodischen Oxidation von Aluminium und Aluminium-Legierungen.Process for the coloring anodic oxidation of aluminum and Aluminum alloys.

Zusatz zu Patent .......... Addendum to patent ..........

(Patentanmeldung P 19 13 574.1) Gegenstand des Hauptpatentes ......... (Patentanmeldung P 19 13 574.1) ist ein Verfahren zur farbgebenden anodischen Oxidation von Aluminium und Aluminium-Legierungen in Bädern, die organische Säuren in schwefelsaurer wäßriger Lösung enthalten. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man mit einem Bad arbeitet, das 10 bis 30 Gew.% Maleinsäure und/oder Maleinsäureanhydrid, 0,1 bis 10 Gew.% Sulfophthalsäure und/oder Sulfoisophthalsäure und 0,1 bis 1 Gew. Schwefelsäure und/oder äquivalente Mengen an etallsulfaten, Ammonsulfat und/ oder Metallammonsulfa enthalten, Jeweils bezogen auf den Gesamtelektrolyt. Die organischen Säuren können auch in Form ihrer Alkali- und/oder Ammoniumsalze eingesetzt werden. Das Verfahren wird vorteilhaft bei Temperaturen im Bereich von 100 bis 300C und mit Stromdichten von etwa 0,1 bis 5 A/dm2 durchgeführt. (Patent application P 19 13 574.1) Subject of the main patent ......... (Patent application P 19 13 574.1) is a process for coloring anodic oxidation of aluminum and aluminum alloys in baths, the organic acids in sulfuric acid contained in aqueous solution. This method is characterized in that one works with a bath that contains 10 to 30% by weight of maleic acid and / or maleic anhydride, 0.1 to 10 wt.% Sulfophthalic acid and / or sulfoisophthalic acid and 0.1 to 1 wt. Sulfuric acid and / or equivalent amounts of metal sulfates, ammonium sulfate and / or Metallammonsulfa contain, each based on the total electrolyte. The organic Acids can also be used in the form of their alkali and / or ammonium salts. The process is advantageous at temperatures in the range from 100 to 300C and carried out with current densities of about 0.1 to 5 A / dm2.

In weiterer Ausbildung des Verfahrens des Hauptpatentes ......... (Patentanmeldung P 19 13 574.1) wurde nun gefunden, daß es von besonderem Vorteil ist, wenn man zur Erzeugung eigenfarbener anodischer Oxidschichten Elektrolytbäder verwendet, die eine geringere Konzentration an Maleinsäure und/oder Maleinsäureanhydrid enthalten. In diesen Bädern, die aufgrund ihrer geringen Gesamtkonzentration sehr wirtschaftlich sind, lassen sich auf Aluminium und Aluminiumlegierungen gleichmäßig getönte, glatte, harte, hochkorrosionsfeste Oxidschichten herstellen, deren Schicht- und Farbparameter stets wiederholbar ist.In further development of the process of the main patent ......... (Patent application P 19 13 574.1) has now been found that it is special It is advantageous if electrolyte baths are used to produce self-colored anodic oxide layers used that have a lower concentration of maleic acid and / or maleic anhydride contain. In these baths, due to their low total concentration, very Are economical, can be applied evenly to aluminum and aluminum alloys Produce tinted, smooth, hard, highly corrosion-resistant oxide layers whose layer and color parameters are always repeatable.

Gegenstand der Erfindung ist dementsprechend eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens zur farbgebenden anodischen Oxidation von Aluminium und Aluminiurfllegierungen in Bädern, die Maleinsäure und/oder Maleinsäureanhydrid, Sulfophthalsäure und/oder Sulfoisophtnalsäure und Schwefelsäure und/ oder äquivalente Mengen an Metallsulfaten, Ammonsulfat und/oder Metallamonsulfät enthalten nach Patent .........The invention accordingly relates to a further embodiment the process for the coloring anodic oxidation of aluminum and aluminum alloys in baths containing maleic acid and / or maleic anhydride, sulfophthalic acid and / or Sulfoisophthalic acid and sulfuric acid and / or equivalent amounts of metal sulfates, Ammonium sulfate and / or metal ammonium sulfate contain according to patent .........

(Patentanmeldung P 19 13 574.1), wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß man mit Bädern arbeitet, die Maleinsäure und/oder Maleinsäureanhydrid in einer- Menge unter 10 Gew.% enthalten. Zweckmäßigerweise beträgt der Gehalt an Maleinsäure und/oder Maleinsäureanhydrid wenigstens 2,5 Gew.%, wobei der Bereich von 6 bis 8 Gew.% besonders bevorzugt ist. Alle diese und auch die folgender Gewichtsprozentangaben beziehen sich Jeweils auf den Gesamtelektrolyt.(Patent application P 19 13 574.1), the method being characterized is that you work with baths that contain maleic acid and / or maleic anhydride in an amount of less than 10% by weight. The maleic acid content is expediently and / or maleic anhydride at least 2.5% by weight, the range from 6 to 8 % By weight is particularly preferred. All of these and also the following percentages by weight each refer to the total electrolyte.

Der Gehalt des Bades an Sulfophthalsäure und/oder Sulfoisophthalsäure liegt innerhalb des Rahmens der Lehre des Hauptpatentes und beträgt 0,5 bis 3,5 Gew.%, vorzugsweise 1,5 bis 2,5 Gew.%. Auch die Schwefelsäure bzw. die äquivalenten Mengen an Metallsulfat, Metallammonsulfat oder Ammoniumsulfat liegen innerhalb der Angaben des Haùptpatentes. Bevorzugt werden 0,5 bis 1 Gew.% Schwefelsäure bzw.The content of sulfophthalic acid and / or sulfoisophthalic acid in the bath is within the scope of the teaching of the main patent and is 0.5 to 3.5 % By weight, preferably 1.5 to 2.5% by weight. Also the sulfuric acid or the equivalent Amounts of metal sulfate, metal ammonium sulfate or ammonium sulfate are within the Details of the main patent. Preference is given to 0.5 to 1% by weight of sulfuric acid or

eine entsprechende Menge der genannten Sül£åte; In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann man neben 0,1 bis 1 Gew.% Schwefelsäure in den Elektrolytbädern die Ammoniumverbindungen der Maleinsäure und Sulfophthalsäure verwenden.a corresponding amount of the said Sül £ åte; In a preferred Embodiment of the invention can be next 0.1 to 1% by weight sulfuric acid in the electrolyte baths the ammonium compounds of maleic acid and sulfophthalic acid use.

Das Verfahren gemäß der Erfindung unterscheidet sich damit nicht nur von dem Verfahren des Hauptpatentes, demgegenüber es vergleichsweise dünne" sehr wirtschaftliche Elektrolytbäder einsetzt und gleichwohl harte, korrosionsfeste und gleichmäßig gefärbte Oxidschichten ausbildet, sondern es unterscheidet sich auch von dem Stand der Technik, wie er sich beispielsweise aus der DAS 1 260 266 ergibt. Dort wird beschrieben, einen wäßrigen Elektrolyten, der 70 bis 130 g/l 4-SulSophthalsäure und/oder 5-Sulfophthalsäure bzw.The method according to the invention is thus not only different from the method of the main patent, in contrast it is comparatively thin "very." economical electrolyte baths and at the same time hard, corrosion-resistant and forms uniformly colored oxide layers, but it also differs of the state of the art, as it emerges from DAS 1 260 266, for example. There is described an aqueous electrolyte containing 70 to 130 g / l of 4-SulSophthalic acid and / or 5-sulfophthalic acid or

ein Gemisch dieser beiden Säuren und Schwefelsäure in einer Konzentration von 1,0 bis 20,0 g/l enthält, zur Erzeugung eigenfarbiger Oxidschichten einzusetzen. Liegt die Konzentration unter 35,0 g/l Sulrophthalsäure, ist es nicht möglich, farbige Oxidschichten herzustellen. Auf der Aluminiumoberfläche bilden sich nur noch unregelmäßige, warzenförmige, fleckige und farblich ungleichmäßige Oxidschichten.a mixture of these two acids and sulfuric acid in one concentration from 1.0 to 20.0 g / l, to be used for the production of self-colored oxide layers. If the concentration is below 35.0 g / l sulrophthalic acid, it is not possible to use colored Produce oxide layers. Only irregular, nipple-shaped, spotty and unevenly colored oxide layers.

Ein anderes Verfahren, das Gegenstand der DOS 1 496 719 ist, beschreibt die Verwendung von Maleinsäure. Hier werden in einem wäßrigen Elektrolyt Konzentrationen von 10 bis 40 % Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid mit Zusätzen bis zu 10 ffi Schwefelsäure oder einer der schwefelsäureäquivalenten Menge Metallsulfat verwendet. Liegt der Gehalt an Maleinsäure unter 100 g/l, werden nur noch ungleichmäßig getönte warzige und rauhe unzusammenhängende Oxidschichten erhalten. Auch Elektrolyte, die beispielsweise 8 bis 10 »' Sulfophthalsäure, 1 bis 2,5 ffi Maleinsäure und 0,3 bis 0,5 ffi Schwefelsäure enthalten, sind in ihrer Farbgebung und in ibrer Farbpalette begrenzt, so daß es nicht möglich ist, auch schwarze Oxidschichten unter normalen Arbeitsbedingungen zu erzielen.Another method which is the subject of DOS 1,496,719 describes the use of maleic acid. Here are concentrations in an aqueous electrolyte from 10 to 40% maleic acid or maleic anhydride with additives up to 10 ffi Sulfuric acid or one of the sulfuric acid equivalent amount of metal sulfate is used. If the maleic acid content is below 100 g / l, the tinted color is uneven warty and rough, incoherent oxide layers are obtained. Also electrolytes that for example 8 to 10 »'sulfophthalic acid, 1 to 2.5 ffi maleic acid and 0.3 to 0.5 ffi sulfuric acid are included in their coloring and in the other color palette limited so that it is not possible to also use black oxide layers under normal To achieve working conditions.

Erfindungsgemäß ist es demgegenüber im Sinne der Lehre des Hauptpatentes möglich, stets wiederholbare Farben innerhalb der breiten Farbpalette und unabhängig von der Beschaffenheit und Qualität des Aluminiums zu gewinnen.In contrast, it is in accordance with the invention in the sense of the teaching of the main patent possible, always repeatable colors within the wide range of colors and independently to gain from the texture and quality of the aluminum.

Im einzelnen gelten für das Verfahren und seine Ergebnisse die Angaben des Hauptpatentes, soweit sie im Rahmen der vorliegenden Beschreibung nicht ausdrücklich geschildert sind.The details apply to the process and its results of the main patent, insofar as they are not expressly within the scope of the present description are described.

Beispiel 1 Aluminiumteile werden in einem wäßrigen Elektrolyten, der 80 g/l Maleinsäure 25 g/l 3,4-Sulfophthalsäure 3,5 gel Schwefelsäure enthält, bei den in der nachstehenden Tabelle I angegebenen Bedingungen unter Gleichstrom anodisiert, wobei die ebenfalls in der Tabelle I geschilderten Farben erzielt werden. Example 1 Aluminum parts are in an aqueous electrolyte, which contains 80 g / l maleic acid 25 g / l 3,4-sulfophthalic acid 3.5 g sulfuric acid, under the conditions given in Table I below under direct current anodized, the colors also shown in Table I being achieved.

Tabelle I Temperatur: 25°C 20°C 20° Stromdichte: 3,0 A/dm2 2,5 A/dm2 2,5 A/dm2 Zeit: 45 Minuten 60 Minuten 45.Minuten Farbe: Dunkelbronze Schwarz Dunkelbronze Beispiel 2 Wird unter Verwendung eines Elektrolyten gearbeitet, der 50 g/l Maleinsäure 30 g/l ),4-Sulfophthalsäure 3,0 g/l Schwefelsäure enthält, so werden unter den nachstehend genannten Bedingungen die in dieser Tabelle II geschilderten Farben erzielt. Table I Temperature: 25 ° C 20 ° C 20 ° Current density: 3.0 A / dm2 2.5 A / dm2 2.5 A / dm2 Time: 45 minutes 60 minutes 45 minutes Color: Dark bronze Black Dark bronze Example 2 If an electrolyte is used which contains 50 g / l maleic acid 30 g / l), 4-sulfophthalic acid contains 3.0 g / l sulfuric acid, the following are listed below mentioned conditions achieved the colors described in this Table II.

Tabelle II Temperatur: 25°C 20°C Stromdichte: 2,5 A/dm2 2 Vdm2 3 A/dm2 Zeit: 45 Minuten 45 Minuten 60 Minuten Farbe: Mittelbronze Hellbronze Schwarz Beispiel 3 Wird unter Verwendung eines Elektrolyten gearbeitet, der 80 g/l Maleinsäure 25,0 g/l 3,4-Sulfophthalsäure 5,0 g/l (NH4)2 SO4 enthalt, so werden unter den nachstehend genannten Bedingungen die in dieser Tabelle III geschilderten Farben erzielt. Table II Temperature: 25 ° C 20 ° C Current density: 2.5 A / dm2 2 Vdm2 3 A / dm2 Time: 45 minutes 45 minutes 60 minutes Color: medium bronze light bronze black Example 3 If an electrolyte is used which contains 80 g / l maleic acid 25.0 g / l 3,4-sulfophthalic acid contains 5.0 g / l (NH4) 2 SO4, the following are listed below conditions mentioned in this Table III achieved the colors.

Tabelle III Temperatur: 25°C 20°C 20°C Stromdichte: 3 A/dm2 2,5 A/dm2 2,5 A/dm2 Zeit 45 Minuten 60 Minuten 45 Minuten Farbe Dunkelbronze Schwarz Dunkelbronze Beispiel 4 Werden Aluminumteile unter den in Tabelle IV genannten Bedingungen in eine Klektrolyten, der 50 g/l Maleinsäure 30 g/l 4,5-Sulfophthalsäure 10 g/l Eisenammonsulfat enthält anodisiert, so werden die in dieser Tabelle geschilderten Farben erzielt. Table III Temperature: 25 ° C 20 ° C 20 ° C Current density: 3 A / dm2 2.5 A / dm2 2.5 A / dm2 Time 45 minutes 60 minutes 45 minutes Color Dark bronze Black Dark bronze Example 4 Are aluminum parts under the conditions given in Table IV in a Klektrolyte containing 50 g / l maleic acid 30 g / l 4,5-sulfophthalic acid 10 g / l iron ammonium sulfate contains anodized, the colors shown in this table are obtained.

Tabelle TV Temperatur: 25°C 20°C 20°C Stromdichte: 2,5 A/dm2 2 A/dm2 3 A/dm2 Zeit: 45 Minuten 45 Minuten 60 Minuten Farbe: Mittelbronze Hellbronze Schwarz Table TV temperature: 25 ° C 20 ° C 20 ° C Current density: 2.5 A / dm2 2 A / dm2 3 A / dm2 Time: 45 minutes 45 minutes 60 minutes Color: medium bronze light bronze black

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1.) Process for taring anodic Oxidation of aluminum and aluminum alloys into maleic acid and / or maleic anhydride, Suhrophthalic acid and / or sulfisophthalic acid and sulfuric acid and / or equivalents Aqueous amounts of metal sulfates, ammonium sulfate and / or metal ammonium sulfate Baths according to patent ......... (patent application P 19 13 574.1), characterized in that that baths are used which are less than 10% by weight, but expediently at least 2.5 % By weight maleic acid and / or maleic anhydride.

2.) Process according to claim 1, characterized in that there are baths used which contain 6 to 8 wt.% maleic acid and / or maleic anhydride.

3.) The method according to claim 1 or 2, characterized in that doD baths are used which contain 0.5 to 3.5% by weight, preferably 1.5 to 2.5% by weight of 4-sulfophthalic acid and / or 5-sulphoisophthalic acid and / or 3-sulrophthalic acid and 0.5 to 1% by weight sulfuric acid and / or an amount of one of the said amounts equivalent to this sulfuric acid concentration Contain sulphates.

4.) Process according to claim 1 to 3, characterized in that one Baths used that contain 0.1 to 1% by weight of sulfuric acid and ammonium compounds Contain maleic acid and sulfophthalic acid.

5.) Method according to claim 1 to 4, characterized in that mKn works at room temperature and a current density of 0.5 to 5.0 A / dm2.