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Verfahren und Farblösung zum Färben von anodisch oxydierten Gegenständen
aus Aluminium oder dessen Legierungen Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf
ein Verfahren zum Färben von auf anodischem Wege oxydierten Gegenständen, die aus
Aluminium oder dessen Legierungen bestehen, auf elektrolytischem Weg, wobei diese
Gegenstände unter Anlegen einer bestimmten Spannung in ein wässriges Farbbad getaucht
werden. Weiters betrifft die Erfindung das Farbbad, das zu dem erfindungsgemäßen
Verfahren verwendet wird.
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Es ist allgemein bekannt, daß auf anodischem Weg hergestellte Oxydschichten
außer durch wässerige Farbflotten oder in Lösung 5-mittel gelöste Farbstoffe auch
auf elektrolytischem Wege gefirbt werden können. Bei diesen Verfahren bringt man
den zu
färbenden Gegenstand in eine wässrige Metallsalzlösung und
arbeitet bei einer bestimmten Spannung und Stromdichte. Es ist zwar schon bekannt
geworden, mit wässrigen Elektrolytlösungen zu arbeiten, die aromatische Sulfonsäure,
weitere organische Säuren und Schwefelsäure enthalten. Zu den bekannten Verfahren
zählen auch solche, bei denen den Bädern zum Färben von Aluminiumgegenständen oder
dessen Legierungen auch verschiedene Metallsalze zugesetzt werden, außer Aluminium.
Als Oxydationskomponente dient ebenfalls Schwefelsäure, und es ist auch schon vorgeschlagen
worden, Borsäure zu verwenden. Es ist an sich üblich, Salze von Nickel, Kobalt,
Eisen, Kupfer, Kadmium und Zink dem Bad beizusetzen.
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Den bekannten Verfahren haftet jedoch der große Nachteil an, daß man
eine Reihe von Elektrolytbädern und Spezialelektroden benötigt, um eine bestimmte
Farbskala erzielen zu können.
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Es besteht nun das große Problem, diese genannten Nachteile zu beseitigen
und ein Farbbad zu finden, bei dem lediglich durch kleine Veränderungen der angelegten
Spannung eine ganze Farbskala auf den anodisch erzeugten Oxyd schichten von Aluminium
und dessen Legierungen erzielt werden kann.
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Es wurde nun ein Verfahren zum Färben von anodisch oxydierten Gegenständen
aus Aluminium oder dessen Legierungen, mit Wechaelstrom, unter Verwendung eines
wässrigen, Salze von anderen Metallen als Aluminum enthaltenden Bades, in welches
die Gegenstände tauchen, gefunden, durch welches Verfahren die aufgezählten Nachteile
beseitigt werden und das im wesentlichen darin besteht, daß man die zu färbenden
anodisch oxydierten Gegenstände in ein Bad taucht, das 10 - 100 g Kobaltsulfat und/oder
-acetat, 5 - 100 g Nickelsulfat, 10 - 40 g Borsäure und 10 g Kalziumsalze einer
mehrbasischen eromatischen Sulfonsäure, beispielsweise der Ligninsulfonsäure, bezogen
auf ein Liter Lösung, enthält, und daß man eine Spannung von 5- 20 Volt, vorzugsweise
8 - 15 Volt, bei einer Stromdichte von 0,2 - 0,5 Ampere/dm 2 anlegt und den pH auf
3 - 5 einstellt.
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Mit diesem angeführten erfindungsgemäßen Verfahren kann mittels eines
einzigen Elektrolyten und einer Art von Gegenelektrode ein Farbfächer von Neusilber
über Bronze bis Schwarz erreicht werden. Das Verfahren beruht im wesentlichen darauf,
daß in einer vorher in einem der bekannten Verfahren erzeugten Oxydschicht beliebiger
Stärke durch Nachoxydation in den Poren vom Grundmaterial aus ein gefärbtes Metalloxyd
eingebaut wird.
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Das vorliegende Verfahren weist auch den großen Vorteil auf, daß es
für alle Gegenstände aus anodisibaren Le-Legierungen verwendet werden kann und,
obwohl das Verfahren hauptsächlich zur Färbung der in der Bauindustrie verwendeten
Legierungen, in den dort typischen Farbtönen von Blausilber bis Schwarz, seine Vorteile
beweist, ist es auch für alle aus dekorativen anodisierbaren Legierungen angefertigten
Erzeugnisse sehr gut anwendbar.
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Ausgeführt wird das erfindungsgemäße Verfahren mit einem die genannten
Metallsalze enthaltenden Elektrolyten, unter Verwendung von niedergespanntem Wechselstrom.
Die maximale Spannung beträgt 20 Volt, es ist jedoch von Vorteil lediglich bis 15
Volt zu gehen, und die notwendige Stromdichte liegt zwischen 0,2 - 0,5 Ampere/dm2
. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich bei Raumtemperatur ohne Nachteile durchführen.
Als Grundschicht läßt sich jede saugfähige, nach einem der vielen bekannten Anodiierverfahren
hergestellte Oxydschicht verwenden. Ein weiterer großer Vorteil der vorliegenden
Erfindung ist, daß der Farbton weitgehend vom Material unabhängig ist, und auch
an keine bestimmte Schicht stärke gebunden ist. Eine Ausnahme bildet lediglich ein
tiefer Schwarzton, bei dem die Schicht stärke mindestens 5 u betragen soll. Es sei
nochmals betont, daß der Farbton lediglich durch die angelegte Spannung und seine
Tiefe durch die Behandlunszeit gegeben rind, wenn mit dem erfindungsgemäßen Farbbad
gearbaitet wit .
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Wichtig ist weiters, daß der Elektrolyt eine Mindertinenge von 25g/Liter
Lösung an Metallsalzen enthält. Die bevorzugte Salzkonzentration liegt jedoch bei
l00g/l. Eine zwingende Maßnahme ist, daß der Elektrolyt mindestens l0g/l Lösung
an Borsäure enthält. Auch die Zugabe von 10 g/l Kalziumsalzen der Ligninsulfonsäure
ist genauestens einzuhalten. Es wurde beobachtet, daß ein Uber- oder Unterschreiten
dieses Wertes zu starken Farbunteschieden an den Randzonen der Gegenstände führen
kann.
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Als besonders vorteilhaft zur Erzielung des oben genannten Farbfächers
hat sich eine Salze von anderen Metallen als Aluminium enthaltende, wässrige Elektrolytlösung
ergeben, die 50 g Kobaltsulfat oder Kobaltacetat, 50 g Nickelsulfat, 40 g Borsäure,
10 g eines Kalziumsalzes einer mehrbasischen aromatischen Sulfonsäure, beispielsweise
der Ligninsulfonsäure, bezogen auf einen Liter Lösung enthält. Bei einer angelegten
Spannung von 8 Volt entsteht auf den Gegenständen mit einer vorher aufgebrachten
Oxydschicht ein schöner Neusilberton. Erhöht man die Spannung in demselben Farbbad
im Laufe von tO - 15 Minuten, so durchstreicht man die ganze Farbskala und erzielt
nach 15 Minuten und bei 15 Volt ein tiefes Schwarz. Als Gegenelektrode für diesen
Elektrolyten hat sich Nickel sehr gut bewährt. Es sind jedoch auch sämtliche anderen
Metalle als Gegenelektroden, wie sie bekannt sind, verwendbar und auch Kohlenelektroden
lassen gute Ergebnisse erwarten. Es ist gegebenenfalls auch möglich, durch die Wahl
der Gegenelektrode kleine Farbnuancierungen zu ervielen Fügt man der erfindung sgemäßen
Farblösung 10 g Kupfersulfat/l Lösung zu, so lassen sich noch zusätzlich bei derbenannten
Farbskala rote, bzw. rotbraune Farbtöne erzielen. Allerdings verschieben sich auch
dann etwas die anzulegenden Spannungen und die roten Farbtöne entstehen bei Spannungen,
die unter 8 Volt gewählt werden müssen. Zur Erzielung von Bronzetönen, die dann
bei dem erfindungsgemäßen Elektrolyt auch einen leicht rötlichen Stich aufweisen,
arbeitet man bei Spannungen
über 10 Volt und der Schwarzton wird
bei 14 Volt erreicht.
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Bei den erfindungsgemäßen Elektrolytbädern ist der pH-Wert nicht von
allzu großer Bedeutung und es ist nicht ausschlaggebend, wenn man den gewählten
pH-Wert etwas über- oder unterschreitet, doch hat sich ein Wert von 4 - 4,5 als
der günstigste erwiesen.
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Die Erfindung soll nun an Hand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert
werden: Beispiel 1 Man arbeitet mit einem Elektrolyten, der folgende Zusammensetzung,
bezogen auf 1 1 wässrige Lösung aufweist 50 g Nickelsulfat 50 g Kobaltsulfat 40
g Borsäure 10 g Sulfosalicylsäure pH-Wert 4,2 Die zu färbenden anodisch oxydierten
Gegenstände aus Aluminium werden in den oben angeführten Elektrolyten getaucht und
man erreicht bei den nachstehend angegebenen Spannungen und Zeiten folgende Farbskala:
8 Volt 1 Minute Neusilber 10 " 1 " Hellbronze 10 " 2 Minuten Mittelbronze 10 t 3
n Bronze 10 n 5 " Dunkelbronze 10 " 7,5" Hellbraun 10 10 n Braun 10 It 15 * Dunkelbraun
15 " 15 " Schwarz
Beispiel 2 Man arbeitet mit einem Elektrolyten,
der nachstehende Zusammensetzungen bezogen auf 1 1 wässrige Lösung, aufweist 50
g Nickelsulfat 50 g Kobaltsulfat 40 g Borsäure 10 g Sulfosalicylsäure 10 g Kupfersulfat
pH-Wert 4,2 Die zu färbenden anodisch oxydierten Gegenstände aus Aluminium werden
in den oben angeführten Elektrolyten getaucht und man erreicht bei den nachstehend
angegebenen Spannungen und Zeiten folgende Farbskala: 6 Volt 5 Minuten Neusilber
7 II 5 lt Rotbronze 8 " 5 Ii Rotbraun 9 " 5" dunkles Rotbraun 10 " 5 " Dunkelbraun
10 " 15 " Schwarz