DE2428635A1

DE2428635A1 - Verfahren und faerbeelektrolyt zum graufaerben von anodisch oxidierten gegenstaenden aus aluminium oder dessen legierungen

Info

Publication number: DE2428635A1
Application number: DE19742428635
Authority: DE
Inventors: Beantragt Nichtnennung
Original assignee: PIESSLINGER IND BAUBEDARF
Current assignee: PIESSLINGER IND BAUBEDARF
Priority date: 1973-07-02
Filing date: 1974-06-14
Publication date: 1975-01-23
Also published as: DE2428635B2; GB1408859A; FR2236029B1; FR2236029A1; AT324795B; IT1015579B; CH601503A5

Description

Fa. Piesslinger Industrie- und Baubedarfs-Gesellschaft m.b.H.

in Molin (Österreich)

Verfahren und Färbeelektrolyt zum Graufärben von anodisch oxidierten Gegenständen aus Aluminium oder dessen Legierungen

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum

elektrolytischen Graufärben von anodisch oxidierten Gegenständen aus Aluminium und/oder dessen Legierungen mit Wechselstrom unter Verwendung eines Zink- und Zinnsalze: enthaltenden wässrigen Färbeelektrolyt sowie einen.Färbeelektrolyt zur Durchführung des Verfahrens, der als Metallsalz ein Zinksalz und ein Zinn(II)-Salz enthält.

Der Zusatz von geringen Mengen an Zinnsalztn zur Metallsalzelektrolyten für die elektrolytische Färbung von anodisch oxidiertem Aluminium ist bereits der norwegischen Patentschrift Nr. 69 930 zu entnehmen.·

Als MetallsaLzlösungen u.a. Zinksalzlösungen zu verwenden, geht aus der deutschen Offenlegungsschrift Nr. 2 123 194 als bekannt hervor. Die Verwendung von Zink- und Zinnsalzen als Bestandteile von Farbeelektrolyten ist ebenfalls in der deutschen Offenlegungsschrift Hr* 2 112 927 beschrieben· Zur deutschen Offenlegungsschrift Nr. 2 112 927, in der u.a. Zink und Zinnsalze als Salze in beim-Färben von anodisch oxidiertem Aluminium verwendbaren Elektrolyten vorgeschlagen werden, ist festzuhalten, daß die gemeinsame Verwendung von Zink- und Zinnsalzen in.einem FärbeelektrolyVexpressis verbis nicht erwähnt ist (vgl. hiezu auch Tabelle II auf Seite 10 der Offen^egungsschrift). Weiters ist zu erwähnen, dafl beim Verfahren gemäß der deutschen Offenlegungsschrift Nr. 1 112 927 Gleichstrom mit in der Regel höheren Stromdichten anzuwenden ist, Irgendwelche Konzentrationsangaben für Zink- und Zinnsalze sind in der Offenigungsschrift nicht erwähnt. *.

Es ist zwar bereits erreicht, dafl man anodisch oxidiertes Aluminium und/oder dessen Legierungen in wässerigen Färbeelektrolyten, die Metallsalze, Säuren bzw. organische Verbindungen enthalten, mittels Gleichstrom oder Wechselstrom injverschiedenen Farbtönen, wie z.B. blau, bronze, schwarz usw· einfärben konnte, jedoch auf schöne Grautöne mußte man bei d«n . . 403884/0941

bekannten Verfahren verzichten·

Durch die vorliegende Erfindung wird nun diese Lücke geschlossen und man hat ein Verfahren entwickelt, bei dem man die Gegenstände in ein Bad taucht, das je Liter Elektrolyt 20 - 100, vorzugsweise 40-8Og Zinksulfat ·.7 H₃O, 5-50, vorzugsweise 20 - 35 g Zinn(II)-Sulfat und 10 - 100, vorzugsweise 30 - 80 g konaartrierte Schwefelsäure enthält, und daß man eine Spannung von 5 - 30, vorzugsweise 12 - 2C^/olt, bei- einer Strondiehte von 0,2 - !,vorzugsweise 0,4 - 0,8

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Ämpere/dm anlegt. ·

Ein zur Durchführung des Verfahrens besonders geeigneter Färbeelektrolyt kennzeichnet sich dadurch, daß der Färbeelektrolyt je Liter Elektrolyt 20 - IOO, vorzugsweise 40 - 80 g Zinksulfat · 7 H₂O, 5 - 50, vorzugsweise 20 - 35 g Zinn(II)-Sulfat und 10 - 100, vorzugsweise 30-8Og konzentrierte Schwefelsäure enthält.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann mittels eines einzigen, insbesondere dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Färbeelektrolyten und einer Gegenelektrode eine Farbskala von hell- und silbergrau über mittelgrau bis zu dunkelgrau und grauschwarz (anthrazit) erzeugt werden. Das Verfahren beruht im wesentlichen darauf, daß eine in einem der bekannten Verfahren erzeugte Oxidschichte beliebiger Stärke durch Nachoxidation in den Poren von Grund auf ein gefärbtes Metalloxid eingebaut wird. -

Das Verfahren weist auch den Vorteil auf, da3 es für alle anodisierfähigen Aluminiumlegierungen verwendet werden kann. Obwohl das erfindungsgemäße Verfahren vor allem seine Vorteile für alle in der Bauindustrie verwendeten Legierungen aufweist,' kann' es auch fir alle aus dekorativen anodisierbaran Legierungen angefertigten Erzeugnisse verwendet werdan.

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Innerhalb der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Bereiche kann jede Spannung bzw· Stromdichte angelegt werden, je nachdem welche Grauschattierung man erhalten möchte. Die Spannung und die Stromdichte sollen aber nicht höer als vorhin beschrieben eingestellt werden, da sonst Durchschlage auftreten, bzw· die unter der Bezeichnung "Spelling" bekannte konzentrische Absprengung der Oxidschicht bewirkt wird·

Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei Raumtemperatur durchgeführt werden· Als Grundschicht läßt sich jede saugfähige, nach einem der vielen Verfahren hergestellte Oxidschicht verwenden· Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß der Farbton weitgehend voa Material unabhängig ist· Auf Grund der im Färbeelektrolyt enthaltenen Metallsalze ist der Einfärbungsgrad an den verschiedenen Stellen des zu behandelnden Aluminiumgegenstandes von dessen jeweiliger Form weitgehend unabhängig. Auch ist di-e Streuung der Färbewirkung des Elektrolyten besonders gut. Es sind daher zwischen den zu färbenden Gegenständen keine großen Abstände nötig, was kleinere Badabmessungen erlaubt. Weiters können Abschirmungen im Färbebad entfallen·

Weiters sei noch erwähnt, daß der Farbton in der Grauskala durch Veränderung der Spannung, der Stromdichte und bzw. oder der Behandlungszeit gewählt werden kann, wenn mit dem erfindungsgemäJSen Färbeelektrolyten gearbeitet wird. Ein Uiter- bzw. Überschreiten der einzelnen Konzentrationen des Färbeelektrolyten ist nicht zu empfehlen, da dadurch starke Farbunterschiede auftreten können.

Besonders gute Ergebnisse werden mit einem Färbeelektrolyt erzielt, der zusätzlich Borsäure, vorzugsweise in einer Konzentration von 5 - 50, insbesondere 15-4Og je Liter Elektrolyt enthält.

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Ebenso wirkt sich ein Zusatz einer aromatischen Carbon- oder Sulfonsäure in einer Konzentration von 1 - 20, vorzugsweise 2 g je Liter Elektrolyt oft vorteilhaft aus.

In bestimmten Anwendungen erweist es sich als günstig, wenn der Färbeelektrolyt mehrbasige Carbonsäuren in einer Konzentration von 1 - 20, vorzugsweise 2 - 10 g je Liter Elektrolyt enthält· .

Besitzt der Färbeelektrolyt einen pH-Wert von 1 bis 1,5, dann besitzt er eine ausgezeichnete Streuung der Färbewirkung·

Auf Grund durchgeführter Versuche kann gesagt werden, daß sich zur Erzielung der gewünschten Farbskala der folgende wässerige Färbeelektrolyt als besonders vorteilhaft erwiesen hat: 50g Schwefelsäure konzentriert, 50 g Zinksulfat · 7 H₃O₁. 30 g Borsäure, 5 g Zinn(lI)Sulfat, .sowie 4 g einer mehrbasigen Carbonsäure, z.B. Weinsäure oder Malonsäure oder 2 g einer aromatischen Carbon- oder Sulfonsäure (SuIfophthalsäure oder Sulfosalicylsäure), bezogen auf 1 1 Elektrolyt· ' ·

Bei Zimmertemperatur wurde eine WechselStromspannung von 12 - 22 Volt während eines Zeitraumes von 4-15 Minuten an beiden Elektroden angelegt und die Stromdichte zwischen 0,2 - 0,8 Ampere/dm gewählt, wobei die oben angeführten Farbtöne entstanden sind. Eine Ausnahme ist der grauschwarze Farbton "anthrazit", bei dem von Anfang an eine Spannung von 18 - 20 Volt und .eine Stromdichte von 0,6 - 0,8 Ampere/dm angelegt werden muß· Als Gegenelektroden wurden Kohleelektroden und Elektroden aus rostfreiem Stahl (Mickel-Chrorn-Stahl)

m verwendet» Es könnten aber genauso Aluminiu-Zink- oder Zinnelektroden verwendet werden, doch treten durch die V/ahl der speziellen Gageneiektroden kleine Farbnuancierungen auf (.blau-grau oder braun-grau).

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Im folgenden soll die Erfindung noch anhand von Beispielen erläutert werden.,

Beispiel 1:

Es wird mit einem Färbeelektrolyt gearbeitet, der folgende Zusammensetzung, bezogen auf 1 1 wässerige Lösung, aufweist:

50 g Schwefelsäure konzentriert 50 g Zinksulfat · 7 HO
30 g Borsäure

5 g Zinn(II)Sulfat

4 g Weinsäure
pffeWert .1,5

Es wird bei den nachstehend angegebenen Spannungen und Färbezeiten an den zu färbenden, anodisch oxidierten Gegenständen aus Aluminium folgende Farbskala erreicht:

12 - 16 Volt 4 Minuten silbergrau

13-17 Volt 4 Minuten hellgrau

15-18 Volt 8 Minuten mittelgrau

16-19 Volt 10 Minuten dunkelgrau

18-22 Volt · 15 Minuten grauschwarz (anthrazit)

Beispiel 2:

Zum Färben anodisch oxidierter Gegenstände aus Aluminium wurde ein Färbeelektrolyt mit folgender Zusammensetzung (bezogen auf 1 Liter wässerige Lösung)verv/endet:

40 g Schwefelsäure, konzentriert 60 g Zinksulfat · 7 H₃O-40 g Borsäure

5 g Zinn-(II)-Sulfat

2 g Oxalsäure
pH-Wert i£P9884/0941

Beispiel 3:

Zürn Färben anodisch oxidierter Gegenstände aus Aluminium wurde ein Färbeelektrolyt mit folgender Zusammensetzung (bezogen auf 1 Liter wässerige Lösung) verwendet:

50 g Schwefelsaure, konzentriert 60 g Zinksulfat · 7 H₂O ' ·

30 g Borsäure
5g Zinn-(II)-Sulfat

4g Maleinsäure
pH-Wert 1,5 .

Beispiel 4:

Zum Färben anodisch oxidierter Gegenstände aus Aluminium wurde ein Färbeelektrolyt mit folgender Zusammensetzung (bezogen auf 1 Liter wässerige Lösung) verwendet:

40 g Schwefelsäure, konzentriert 50 g Zinksulfat · 7 H₃O
40 g Borsäure .

5 g .Zinn-(II)-Sulfat

3g Bernsteinsäure
pH-Wert 1,5

Beispiel 5:

50 g Schwefelsäure, konzentriert 50g Zinksulfat · 7 H₃O
30g Borsäure ·

%g Zinn-(II)-Sulfat

2 g Adipinsäure
it 5

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Beispiel 6:

40 g Schwefelsäure, konzentriert 50 g Zinksulfat · 7 H₂O
40 g Borsäure
5 g Zinn-(II)-Sulfat

3 g Sulfosalicylsäure
pH-Wert 1,5

Beispiel 7:

40 g Schwefelsäure, konzentriert 50 g Zinksulfat · 7 H₂O
40 g Borsäure

5 g Zinn-(II)-Sulfat

2 g Zitronensäure

pH-Wert 1,5

Mit den in den Beispielen 2 bis 7 beschriebenen Färbeelektrolyten wurde bei den in Beispiel 1 angegebenen Bedingungen im wesentlichen die in Beispiel 1 erwähnte Farbskala erzielt.

Claims

Patentansprüche:

( ΛJ Verfahren zum elektrolytischen Graufärben von anodisch oxidierten Gegenständen aus Aluminium und/odar dessen Legierungen mit Viechseistrom unter Verwendung eines Zink- und Zinnsalze enthaltenden wässrigen Färbeelektrolyt, dadurch gekennzeichnet, daß man die Gegenstände in ein Bad taucht,

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das je Liter Elektrolyt 20 - 100, vorzugsweise 40-8Og Zinksulfat · 7 H₃O, 5 - 50, vorzugsweise 20 - 35 g Zinn-(II)-Sulfat und 10 - 1OÖ, vorzugsweise 30-8Og konzentrierte .Schwefelsäure enthält, und daß man eine Spannung von 5 - 30, vorzugsweise 12 - 20 Volt, bei einer Stromdichte von 0,2 - 1, vorzugsweise 0,4 — 0,8 Ampere/dm anlegte
2. Färbeelektrolyt zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, der als Metalls!« ein Zinksalz und ein Zinn-(II)· Salz enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Färbeelektrolyt je Liter Elektrolyt 20 - 100, vorzugsweise 40 - 80 g Zinksulfat · 7 H₂O, 5 - 50, vorzugsweise 20-35 g Zinn-(II)-SuIfat und 10 - 100, vorzugsweise 30-8Og konzentrierte Schwefelsäure enthält.
3. FärbeeJvektrolyt nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß er zusätzlich Borsäure, vorzugsweise in einer Konzentration von 5 - 50, insbesondere 15 - 40 g je Liter Elektrolyt enthält. .
4. Färbeelektrolyt nach den Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß er eine aromatische Carbon- oder Sulfonsäure in einer Konzentration von 1 - 20,vorzugsweise 2 g je Liter Elektrolyt enthält·
5. Färbeelektrolyt nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er mehrbasige Carbonsäuren in einer Konzentration von 1 - 20, vorzugsweise 2 - 1O g je Liter Elektrolyt enthält«

60 Färbeelektrolyt nach den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß er einen pH-Wert von 1 bis 1,5 besitzt.

'- Fa₀ Piesslinger Industrie- und 3aubedarfs-Gesellschaft n_obcH_t

vertreten' durch: 409884/0941