DE2207232C3 - Verfahren zur Herstellung von in sich gefärbte n anodischen Oxidschichten auf Aluminiumlegierungen - Google Patents

Description

prozent Schwefelsäure enthaltenden Lösung unter- 20 gen an. Außerdem können die für Spritzgußstücke

zogen wird. spezifischen Oberflächendefekte nicht vollständig zum

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Verschwinden gebracht werden.

zeichnet, daß eine Legierung verwendet wird, deren Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, gefärbte,

Gehalt an Chrom und Mangan innerhalb des Be- anodische Oxidschichten auf der Oberfläche von

reiches DEFGH nach F i g. 1 liegt. 25 Spritzgußstücken aus Aluminiumlegierungen zu er-

3. Verfahrennach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeugen und dabei die für Spritzgußstücke aus Aluzeichnet, daß eine Legierung verwendet wird, die miniumlegierungen typischen Oberflächenfehler unzubätzlich 0,005 bis 0,8 Gewichtsprozent Kobalt sichtbar zu machen, so daß diese Werkstücke eine und/oder 0,1 bis 5,0 Gewichtsprozent Zink enthält. dekorative Oberfläche zeigen. Insbesondere sollen die

30 oberflächlichen Fehlstellen auch bei relativ heller

Einfärbung der Oxidschicht unsichtbar sein.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung Die Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Ver-

von in sich gefärbten anodischen Oxidschichten auf fahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ober-

Aluminiumlej ierungen mit einem Gehalt an Mangan fläche von Druckspritzgußstücken aus einer AIu-

und Chrom, sowie einem Eisen- und Siliziumgehalt 35 miniumlegierung mit einem Gehalt an 0,1 bis 1,3 Ge-

von zusammen höchstens 0,35 Gewichtsprozent, durch wichtsprozent Chrom, 0,2 bis 3,4 Gewichtsprozent

mechanische oder chemische Vorbehandlung und Oxi- Mangan, wobei Chrom und Mangan in Mengen inner-

dation in einer Schwefelsäurelösung. halb des Bereiches ABCD nach F i g. 1 enthalten sind,

Wenn die üblichen Druckspritzgußstücke aus einer neben bis zu 0,3 Gewichtsprozent Verunreinigungen Aluminiumlegierung der Anodisierungsbehandlung 40 einer Auf rauh- und einer Glänzbehandlung und anunterworfen werden, bilden sich deutlich sichtbare, schließend einer anodischen Oxidation in einer 5 bis unregelmäßige Muster des Metallflusses, der Adern 20 Gewichtsprozent Schwefelsäure enthaltenden Lö- und der Kaltschweißstellen. Daher konnten solche sung unterzogen wird. Auf diese Weise erhält man auf Produkte nicht für dekorative Zwecke verwendet den Spritzgußstücken eine zusammenhängende, einwerden, die tine einheitliche Oberflächenfärbung er- 45 heitlich gefärbte Oxidschicht, die frei von unregelfordern. Zum Unterschied zu Sandformgußstücken mäßigen Metallfließmustern, Adern und Kaltschweißoder Kokillengußstücken wird bei der Herstellung der stellen ist.

Druckspritzgußstücke die Schmelze der Aluminium- Wenn der Chromgehalt der Legierung geringer als

legierung unter Druck eingespritzt, d. h. unter hohem 0,1 Gewichtsprozent ist, so wird eine wirksame Fär-

Druck in turbulenter Strömung in die Form gegeben. 50 bung nicht erzielt. Mit der Erhöhung des Chromge-

Daher erfolgt beim Druckspritzgießen die Berührung haltes wird die Gelblichfärbung gesteigert, jedoch soll

zwischen Aluminiumlegierungsschmelze und Luft in der Gehalt nicht größer als 1,3 Gewichtsprozent sein,

viel stärkerem Maße als beim Sandformgießen und weil es dann erforderlich wird, die Schmelztemperatui

Kokillengießen. Das Aluminiumoxid bildet daher un- der Legierung beim Spritzgießen zu steigern. Die

regelmäßige Metallfließmuster und -ädern in Richtung 55 Durchführung des Druckspritzgießens wird dadurch

des Schmelzflusses sowie Kaltschweißstellen an Punk- schwieriger und zwar wegen der Steigerung des Oxi·

ten, wo die Schmelzen aufeinanderstoßen. Da sich dationsverlustes der Aluminiumlegierung und weger

diese Fehler auf der Oberfläche und im Inneren der der schwierigen Lösung aus den Druckspritzgieß

Spritzgußstücke befinden, führt die Anodisierungsbe- formen.

handlung zu einer ungleichmäßig gefärbten Oxidschicht. 60 Weniger als 0,2 Gewichtsprozent Mangan ergebet

Bei den bekannten Druckspritzguß-Aluminiumlegie- keine Wirkung auf die Färbung. Mit der Steigerunj

rungen werden diese unregelmäßigen Metallfließ- des Mangangehaltes wird die anodische Oxidschich

muster, Adern und Kaltschweißstellen — selbst wenn rötlich. Wenn jedoch der Gehalt 3,4 Gewichtsprozen

sie physikalisch bzw. mechanisch durch Schwabbeln überschreitet, so beginnt das Erscheinen unregel

oder Abstrahlen vor der Anodisierungsbehandlung 65 mäßiger Muster des Metallflusses der Adern und de

entfernt werden — erneut gebildet, wenn man die Kaltschweißstellen und es wird schwierig, eine zu

Spritzgußstücke chemisch poliert und dann der Anodi- sammenhängende und einheitliche anodisch gefärbt

sierungsbehandlung unterwirft. Diese Erscheinung Schicht zu erzielen. Deshalb sollte der Mangangehal

mehr als 2,2 Gewichtsprozent betragen, um eine überschreitet, so erscheinen in der anodischen Oxid- -- einheitliche, anodisch gefärbte Schicht zu schicht unregelmäßige Metallgießmuster, Adern und „ __ . _w . Kaltschweißstellen.

Ferner soll Chrom und Mangan in den Mengen Die nach der Erfindung zu verwendende Legieruag

«nterhalb der geraden Linie zwischen fen Punkten A 5 kann nach der üblichen Methode des Druckspritzond B (F ι g. 1) enthalten sein. Wenn die Gehalte die gicßens spritzgegossen werden. Das Aufrauhen der durch Lime ABI gezeigten Werte überschreiten, bildet Oberfläche der Spritzgußstücke kann nach den allsich eine Schicht mit ungleichmäßiger Färbung. EJie gemein bekannten Methoden bewirkt werden. Die aaodische Oxidschicht nut unterschiedlichen Farbtönen Schleifmittel für die Strahlblasbehandlung, die Bevon Goldfärbung bis zu braunen und rötlich-braunen io handlungszeit usw. können je nach dem gc jvünschten Färbungen wird erzielt, wenn man die Chrom- und Oberflächenzustand des Produktes optimal bestimmt Mangangehatte innerhalb dieses Bereiches geeignet werden. Die chemische Glänzbehandlung ist eine steuert. Wenn das Gewichtsverhältnis von Mangan/ wesenüiche Behandlung und kann durch allgemein Chrom geringer als etwa 1,3 ist, so wird die Schicht bekannte Methoden bewirkt werden. Die anodische gelblich-braun; wenn das Verhältnis etwa 1,3 bis 3 ist, 15 Oxkhchicht der Spritzgußstücke, welche solch einer so wird die Schicht in der Färbung golden oder braun; Behandlung nicht unterworfen wurden, besitzt eine undwenndasVerhältnishöheralsetwaSist.rötlichbraun. grau-schwarze Färbung und die gewünschte Schicht

Nach eiaer bevorzugten Ausführungsforui der Erfin- mit hellem, einheitlich goldenen, gelblich-braunen, dung wird eine Legierung verwendet, deren Gehalt braunen und rötlich-braunen Farbton, kann nicht an Chrom und Mangan innerhalb des Bereiches ao erzielt werden. Die nach dem erfindungsgemäßen Ver- DEFGH nach F i g. 1 liegt. Bei Einhaltung dieser fahren erhaltenen Spritzgußstücke sind ausgezeichnet Chrom- und Mangangehalte wird eine noch einheit- hinsichtlich Witterungsbeständigkeit und Korrosionslichere und dekorativer gefärbte anodische Oxid- beständigkeit und sie können für Baumaterialien, schicht erhalten. Wenn man außerdem das Eisen und Ornament*" usw. erfolgreich verwendet werden. Sogar Silizium betrachtet, die in der erfindungsgemäßen Le- 25 solche Produkte, welche komplizierten, dreidimensiogierung als Verunreinigung enthalten sind, so müssen nalen Aufbau besitzen, können nach der Spritzguß-Eisen unterhalb 0,2 Gewichtsprozent und Silizium methode mit geringen Kosten ab Massenprodukte unterhalb 0,1 Gewichtsprozent liegen, da sie sonst die hergestellt werden. Daher kann erwartet werden, daß Oxidschicht grau-schwarz machen und die Farbgebung die Produkte für Baustofftafeln, Häuser, Möbelausdurch die zugesetzten Legierungselemente verhindern. 30 stattungen, Gebrauchsgegenstände, Fahrzeuge usw.

Weiterhin ist vorzugsweise vorgesehen, daß eine in hohem Maße benutzt werden.

Legierung verwendet wird, die zusätzlich 0,005 bis In F 1 g. 1 zeigt der Bezirk des Rechtecks ABCD die

0,8 Gewichtsprozent Kobalt und/oder 0,1 bis 5,0 Ge- Zusammensetzungsbereiche an Chrom und Mangan in wichtsprozent Zink enthält. Durch diese Zusätze wird der erfindungsgemäß verwendeten Legierung und der die mechanische Festigkeit und Gießbarkeit der Spritz- 35 Bezirk des Fünfecks DEFGH zeigt die optimalen Zuguß-Aluminiumlegierung verbessert. Der Zusatz von sammensetzungsbereiche von Chrom und Mangan.
0,005 bis 0,8 Gewichtsprozent Kobalt verhindert das Fig. 2a ist eine fotografische Aufnahme, welche

unerwünscht starke Haften des Gußstückes an der eine spritzgegossene Tafel der Legierung ASTM Cl 14A Druckspritzgußform und verhindert Wärmerisse am zeigt und welche erhalten wurde, indem man das Gußstück. Es wird im allgemeinen durch Zusatz von 40 Spritzgußprodukt dem Strahlblasen mit Aluminium-O/¹ bis 1,0 Gewichtsprozent Eisen verhindert. Bei den partikeln, dem chemischen Polieren und der anoer idungsgemäß verwendeten Legierungen verursacht dischen Behandlung in einem Bad mit 15% H₂SO₄ der Zusatz von mehr als 0,2 Gewichtsprozent Eisen unterwarf. F i g. 2b ist eine fotografische Aufnahme, jedoch eine grau-schwarze Färbung der anodischen welche eine spritzgegossene Tafel einer Aluminium-Oxidschicht. Da das Entformen der Gußstücke durch 45 legierung mit 1,9% Mn und 1,2 % Cr zeigt und welche den Kobaltzusatz erleichtert wird, ist es möglich, erhalten wurde, indem man das spritzgegossene ProKörper mit komplizierterer Gestalt herzustellen. Der dukt dem Strahlblasen mit Aluminiumpartikeln, dem Kobaltzusatz steigert außerdem die mechanische chemischen Polieren und der anodischen Behandlung Festigkeit des Produktes, ohne daß die gefärbte Schicht in einem Bad mit 15% H₂SO₄ unterwarf. F i g. 2c dadurch beeinträchtigt wird. Ferner reduziert der 50 ist eine fotografische Aufnahme, welche eine spritz-Kobaltzusatz die für die anodische Behandlung erfor- gegossene Tafel einer Aluminiumlegierung mit 0,5 % Mn derliche Zeit, so daß der Arbeitswirkungsgrad ver- und 0,3 % Cr zeigt und welche erhalten wurde, indem bessert wird. Wenn der Kobaltgehalt kleiner als man das spritzgegossene Produkt dem Strahlblasen 0,005 Gewichtsprozent ist, sind diese Wirkungen ge- mit Aluminiumnartikeln, dem chemischen Polieren ring; wenn er 0,8 Gewichtsprozent übersteigt, wird die 55 und der anodischen Behandlung in einem Bad mit gefärbte Schicht grau, was unerwünscht ist. 15% H₂SO₄ gemäß der Erfindung unterwarf.

Zink steigert die mechanische Festigkeit der Guß- . I₁

stücke ohne Beeinträchtigung des Farbtons des Oxid- Beispiel

films. Beispielsweise beträgt die Brinellhärte einer Es wird ein Spritzgußprodukt erzeugt durch Spritz-

Aluminiumlegierungmit0,5% Mn und 0,3% Cr HB 27, 60 gießen einer Aluminiumlegierung aus 0,3 Gewichtsdoch wenn die Legierung 5 % Zink enthält, so wird die prozent Chrom, 0,5 Gewichtsprozent Mangan, 0,12 Brinellhärte der Legierung HB 31. Wie oben erwähnt, Gewichtsprozent Eisen, 0,07 Gewichtsprozent SiIikann mit der Steigerung der mechanischen Festigkeit cium, Rest Aluminium. Dieses Produkt unterwirft man der Spritzgußlegierung die Verformung der Spritzguß- der Blasbehandlung mit Sand, wodurch die Oberfläche stücke bei Entformen und bei ihier Handhabung ver- 65 vollständig aventurinartig wird. Das so behandelte hindert werden. Wenn der Zinkgehalt weniger als Produkt taucht man in eine chemische Polierlösung 0,1 Gewichtsprozent beträgt, erreicht man keine der- aus 70 Gewichtsprozent Phosphorsäure, 3 Gewichtsartige Wirkung, und wenn er 5,0 Gewichtsprozent prozent Salpetersäure, Rest Wasser, bei einer Tempera-

tür von 95° C für 90 Sekunden ein und danach spült man mit Wasser. Dann unterwirft man das Produkt 30 Minuten der anodischen Behandlung in einer 10%igen wäßrigen Schwefelsäurelösung bei 20⁰C mit einer Stromdichte von 2 A/dm², wobei man eine einheitlich: golden gefärbte Schicht auf der Oberfläche des Spritzgüßproduktes erhält, welche frei von unregelmäßigen Mustern -des Metallflusses, der Adern und KaltschweißsteUen ist. Das so erhaltene Spritzgußprodukt besitzt eine Brinellhärte von HB

Beispiel 2

Es wird ein Spritzgußprodukt erzeugt durch das Spritzgießen einer Aluminiumlegierung aus 0,2 Gewichtsprozent Chrom, 2,1 Gewichtsprozent Mangan, 0,14 Gewichtsprozent Eisen, 0,06 Gewichtsprozent Silicium, Rest Aluminium. Dieses Produkt unterwirft man der Strahlblasbehandlung mit Aluminiumpar-

S ti kein, wobei die Oberfläche des Produktes vollständig aventurinartig wird. Das so behandelte Produkt unterwirft man dem elektrolytischen Polieren und dann einer 40 Minuten dauernden anodischen Behandlung in einer 15%igen wäßrigen Schwefelsäurelösung bei

ίο 20⁰C mit einer Stromdichte von 2,0 A/dm*. Es bildet sich auf dem Spritzgußprodukt eine einheitliche, rötlich-braune anodische Oxidschicht, welche frei von unregelmäßigen Mustern des Metallflusses, der Adern und der KaltschweißsteUen ist.

	Cr	Mn	Tabelle	I	Zn	Fe	Si	Al	Biinellhärte der Spritzgußstücke
Beispiel	0,7	0,3	Zusammensetzung derLegierung (Gewichtsprozent)	_	0,13	0,07	Rest	(HB)
Nr.	1,1	0,7	Co	—	0,09	0,07	Rest
3	0,3	0,5	_	—	0,11	0,08	Rest	—
4	0,5	0,9	—	—	0,10	0,10	Rest	35
5	0,2	1,9	0,5	—	0,10	0,05	Rest
6	0,3	0,5	0,8	5,0	0,12	0,07	Rest	—
7	0,9	1,1	0,6	3,0	0,10	0,05	Rest	31
8	0,7	1,2	—	2,0	0,11	0,08	Rest	—
9	0,2	2,0	—	1,0	0,09	0.07	Rest
10	0,2	0,6	0,3	2,0	0,10	0,06	Rest
11	0,6	0,3	0,3	—	0,10	0,08	Rest	38
12			0,5				—
13		0,5

Tabelle I (Fortsetzung)

Vorbehandlung Aufrauhen Glänzen

Anodische Behandlung

Elektrolyt Stromdichte
(A/dm·)

Elektrolyse-

zeit
(Min.)

Farbton der anodischen Oxidschicht

Schichtdicke

(μ)

Flüssigschleifen

Strahlblasen mit Aluminiumpartikeln

Stahlstrahlblasen Stahlst rabiblasen

BBt AlH-

chemisches Polieren

chemisches Polieren

chemisches Polieren

Polieren

chemisches Polieren

Saadstrablblasen

StrahlMasen mit AIutnimiimpartikela

StahktrahftJasen
Stahlstrahlblasen

Strahiblasen mit AIamiaiampanikehi

chemisches Polieren

Elektrolytisches Polieren

chemisches Polieren

chemisches

Polieren

chemisches Polieren

»chetaischet Behandlung zur Erzielung einer avert ariBartigea Oberfläche

15% H2SO1	2,0	30
15% H2SO4	1,0	30
10% H.SO,	2,0	20
10% H2SO4	1,5	30
15% H2SO4	2,0	40
15% H2SO4	2fi	30
15°; H2SO4	3,0	10
15% H2SO4	2.0	15
15% H2SO4	2,0	40
IS1. H2SO4	2,0	20
15% H2SO4	2,0	15

gelblichbraun

gelblichbraun

golden

golden

rötlicfabraun

golden

gefbfichbraun

braun

rötlich braan

golden

gelblkhbraun

20 10 13 IS 27 20 9 10 28 14 10

Beispiele 3 bis 13

Die vorstehende Tabelle I zeigt Ausführungsbeispiele, welche den Beispielen 1 und 2 ähnlich sind.

Die in den obigen Beispielen erhaltenen anodischen Oxidschichten sind sämtlich gefärbt und von unregelmäßigen Metallfluß-, Ader- und Kaltschweißstellenmustern frei.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

erkennt man besonders deutlich bei Legierungen mit Patentansprüche: ejner relativ heQ g^grfjten anodischen Oxidschicht.

1. Verfahren zur Herstellung von in sich ge- Aus der CH-PS 379 218 ist die Bildung von Oxid-Järbten anodischen Oxidschichten auf Aluminium- schichten auf Formkörpern uns Alumiruumlegierungen legierungen mit einem Gehalt an Mangan und S mit 0,2 bis 0,5% Cr und gegebenenfalls bis zu 0,6% Mn !Chrom, sowie einem Eisen- und SiSziumgehalt von bekannt. Bei Anwendung dieses Verfahrens auf Spritzzusammen höchstens 0,35 Gewichtsprozent, durch gußformstücke zeigt sich, daß die fur diese Formstücke mechanische oder chemische Vorbehandlung und typischen Oberfiächenunregelmäßigkeuen trotz BiI-Oxidation in einer Schwefelsäurelösung, d a- dung der gefärbten Oxidschicht wenigstens teilweise durch gekennzeichnet, daß die Ober- io sichtbar bleiben. Für Spritzgußformkörper, bei denen fläche von Druckspritzgußstücken aus einer Alu- auf eine gleichmäßig gefärbte Oberfläche Wert gelegt miniumlegierung mit einem Gehalt an 0,1 bis wird, ist das Verfahren nicht geeignet.

1,3 Gewichtsprozent Chrom, 0,2 bis 3,4 Gewichts- Die CH-PS 380 483 beschreibt ebenfalls die elektro-

prozent Mangan, wobei Chrom und Mangan in lytische Erzeugung gefärbter Oxidüberzüge auf Alu-Mengen innerhalb des Bereiches ABCD nach 15 miniumlegierungen. Dabei wird ein Elektrolyt ver-

F i g. 1 enthalten sind, neben bis zu 0,3 Gewichts- wendet, der SuIf©salizylsäure und mindestens ein Me-

prozent Verunreinigungen einer Aufrauh- und talisulfat und/oder Schwefelsäure enthält. Bei diesem

einer Glänzbehandlung und anschließend einer Verfahren nehmen die Oxidüberzüge wegen des hohen

anodischen Oxidation in einer 5 bis 20 Gewichts- Si-Gehaltes der Legierung leicht sehr dunkle Färbun-