DE2433491B2

DE2433491B2 - Verfahren zur elektrolytischen ausbildung einer eidechsenhautartigen oberflaeche auf aluminium und aluminiumlegierungen

Info

Publication number: DE2433491B2
Application number: DE19742433491
Authority: DE
Inventors: Jos Grenoble; Lefebvre Jacques; Allegret Francois; Voiron; Patrie (Frankreich)
Original assignee: Produits Chimiques Ugine Kuhlmann, Paris
Priority date: 1973-07-13
Filing date: 1974-07-12
Publication date: 1977-10-13
Also published as: US3899400A; CH586289A5; JPS5043022A; BE816417A; DE2433491A1; NL7409460A; NL176693C; CA1050479A; FR2241633B1; GB1427909A; DE2433491C3; BR7405759D0; NL176693B; IT1014404B; FR2241633A1; JPS5439816B2

Description

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist kein Hindernis für den Schutz oder die Modifizierung der genannten Ergebnisse durch anschließende Anwendung bekannter Verfahren zum Schutz oder zum Färben von Aluminium und seinen Legierungen. Beispielsweise kann das Werkstück einer farblosen anodischen Oxydation unterworfen werden. Das »Eidechshautmuster« wird hierdurch nicht verändert Die Farbe der »Eidechshaut« wird hierdurch nicht verändert Die Farbe der »Eidechshaui« kann verändert werden, indem das Werkstück einem Verfahren zum chemischen oder

elektrochemischen Färben unterworfen wird, dem gegebenenfalls eine farblose anodische Oxydation vorausgeht Ks ist auch möglich, die Oberfläche unmittelbar oder nach dem f-ä^rr en mit einem Klarlack zu über/jeher..

Die ■ erschiedenen Bedingungen der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung und die erhaltenen Ergebnisse werden durch die folgenden Beispiele veranschaulicht

Beispiel 1

Die · lektrolyse wurde in e.ner Elcktrolystwanne durc.!geführt, in deren Bad zwei Klektroden tauchten. Eine dieser Klektroden bestand aus Graphit, die andere aus einer etwa 10 χ 5 cm großen, vollständig gcbei/ten Platte aus einer 1% Manga:, ^.(haltenden Aluminium Mangan Legierung. DdS tia<· bestand aus einer Sa! pctersaurelosung. die eine Konter'.ration von 7 ρ I haüeimJ'⁴··- ι g

pro Liter zugesetzt war.

Die angelegte Spannung betrug 10 Volt, die Temperatur 20⁰C. Die Strcrr.Jichte stellte sich auf 1,2 A/dm² der Platte ein. Nach einer Behandlungsdauer von 1 Minute wurde die Platte gespült und getrocknet. Ein Eidechsenhauteffekt mit hellgrauem Farbton und geringem Kontrast wurde erhalten.

Beispiel 2

In die gleiche Elektrolysenwanne wie in Beispiel 1 wurde eine Salzsäurelösung gegeben, die eine Konzentration von 8 g HC1/I hatte und der pro Liter 1 g

C₆F_n-CH₂-CH₂-HSO₃

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zugesetzt worden war. Die Elektroden waren von der gleichen Beschaffenheit wie die in Beispiel 1 genannten Elektroden. Die angelegte Spannung betrug 10 Volt, die Temperatur 20⁰C. Die Stromdichte stellte sich auf ZA A/dm² ein. Die Behandlungsdauer betrug 1 Minute. Der gleiche Effekt wie in Beispiel 1, jedoch etwas konti astreicher, wurde erzielt.

Beispiel 3

Der in Beispiel 2 beschriebene Versuch wurde wiederholt, jedoch bei eii.er Temperatur von 3O⁰C Die Stromdichte stellte sich auf 2,5 A/dm² ein. Der gleiche Effekt wie in den Beispielen 1 und 2 wurde erzielt, jedoch war der allgemeine Farbton etwas tiefer und kontrastreicher. so

Die Schuppen der Eidechshaut hatten eine etwas größere Einzeloberfläche.

Beispie! 4

Der in Beispiel 2 beschriebene Versuch wurde wiederholt, jedoch bei 40⁰C. Die Stromdichte stellte sich auf 2,6 A/dm² ein. Der erzielte Effekt war dem in

Beispiel 6

Der in Beispie¹ 2 beschriebene Versm ti ·*
wiederholt, jedoch bei JO⁰C und jnter einer Sp.i<
von 15 VoI; Die Stromdichte stellte sich auf 4.». \
ein. Ein etwas tieferer allgemeiner Faibiuti .
Beispiel 2 mit den gleichen »Schuppen«, wie sie t>r. i.
in Beispiel 5 beschriebenen VersuiH ^r/ ·ϋ .·.
wurde "rh.iiien

Beispiel 7

Als Bad wurde eine Sal/saurelösung verwende
pro Liter 4.4 g HCI und I g

UFm-CH..- CH, -HSO₁

entnielt. Die /u behandelnde Platte und die ami.
Flektrode bestanden aus Aiumm jin des Typ¹. Λ '· ;■
französischen Normen, d ^ jjs Aluminium ;c
Reinheit von wenigstens W,5% Al. Die angelegte Spannung betrug 13 Volt, die Temperatur 20⁰C. Die Stromdichte stellte ^c ?h auf 3,8 A/dm² ein.

Ein sehr heller gr?uer Farbton mit sehr feinen Schuppen wurde erzielt.

Beispiel 8

Die aus der Aluminium-Mangan-Legierung mit 1% Mn bestehende Platte wurde zwei aufeinanderfolgenden Behandlungen gemäß der Erfindung unterworfen. Die erste Behandlung wurde in einem Salpetersäurebad durchgeführt, das pro Liter 7 g HNO₃ und 1 g

C₀Fi j - CH₂ - CH₂ - HSO₃

enthielt. Die andere Elektrode bestand aus Graph'-t. Di= angelegte Spannung betrug 25 Volt und die Temperatur des Bades 20⁰C. Die Stromdichte stellte sich auf 1,2 A/dm² ein. Die 3ehandlungsdauer betrug 30 Sekunden.

Nach dem Waschen und Spülen wurde die gleiche Platte in ein Salzsäurebad gehängt, das pro Liter 8 g HCI und 1 g ty-

C₆Fn-CH₂- CH₂-r%0₃

enthielt. Die andere Elektrode bestand aus Graphit. Eine Wechselspannung von 10 Volt wurde angelegt. Die Temperatur betrug 30⁰C. Die Stromdichte stellte sich auf 24 A/dm² ein. Die Behandlungsdauer betrug 1 Minute.

Ein verhältnismäßig dunkler Farbton mit »Schuppen« von großer Einzeloberfläche wurde erzielt. Dieses Muster wurde fotografisch aufgenommen und bildet die Grundlage der Abbildung.

Beispiel 9

Der Versuch wurde unrer den gleichen Bedingungen wie der in Beispiel 7 beschriebene Versuch durchpe-

Beispiel 2 beobachteten sehr ähnlich, jednrh waren die	H ■	Tl	■ i S p M- I "	mhrt. fei.	Fl Al-; "1· ₅il<- H	ar:;!lunf» /e;')i'ii ier
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Beispiel 10

Der in Beispiel 7 beschriebene Versuch wurde wiederholt, jedoch wurde das Werkstück anschließend mit farblosem Lack überzogen. Es wurde festgestellt, daß das gemäß der Erfindung erzielte Aussehen nicht verändert worden war.

Beispiel 11

Der in Betspiel 7 beschriebene Versuch wurde wiederholt, jedoch wurde das Werkstück anschließend bis zu einer Dicke von 9 μϊη anodisch oxydiert Hierbei wurde ein dunklerer allgemeiner Farbton wie in Beispiel

7 erzieh, bedingt offensichtlich durch eine Verstärkung dec duakk η Ύαύζ der »nkiec'ishaui«. ι <

Beispie! 12

Eine Elektrolysenwanne, die Bleche von 2 χ 1 m aufnehmen konnte, wurde verwendet. Die Wanne wurde mit dner Salzsäurelösung gefüllt die pro Liter

8 g HCI und 1 g

C^₁Fi₃-CH? - CH₂ - HSO₃

enthielt Ein zu behandelndes Blech aus einer 1% Mn enthaltenden Al-Fvin-Lagierang war als eine Elektrode is geschaltet. Die snder,; Elektrode bestand aus einer Reihe von Graphitstäben. Die angelegte Spannung betrug 10 Volt, die Temperatur des Bades 30⁰C. Die Stromdichte stellte sich auf 3,8 A/dm² ein. Die Behandlungsdauer betrug 2 Minuten.

Es ist zu bemerken, daß das Blech vor der Einführung in das Bad nicht entfettet oder gebeizt war.

Beispiel !3

Eine galvanische Werkstatt war verfügbar, die die laufende Behandlung von Bändern von 400 mm Breite ermöglichte und aus einer Kammer, in der die Entfettung durch Zerstäubung vorgenommen wurde, und aus einer Elektro'ysenwanns von 3,45 m Länge bestand Das Bad hatte die gleiche Zusammensetzung wie das ■<· Be'sjws.-· ? beschriebene Bad, jedoch betrug die Spannung 15 Vo': and die Temperatur 14° C. Die Stromdichte stellte sich auf 2,7 A/dm² ein.

Das 0,8 mm dicke Band aus einer 1% Mn enthaltenden Aluminium-Mangsn-Legierung bildete eine der Elektroden und wurde vor der anderen Elektrode mit einer Geschwindigkeit von 3 m/Minute vorbeigezogen. Die andere Elektrode bestand aus einer Reihe von Graphitstäben.

Ein hellgraues Aussehen wurde erzielt wobei die »Schuppen« der Eidec'tshaut im sÜgzKntinea eine größere Einzeloberfläche watfern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur elektrolytischen Ausbildung einer eidechsenhautartigen Oberfläche auf Aluminium und Aluminiumlegierungen in einem eine Säure, mit Ausnahme von Schwefel- oder Chromsäure, enthaltenden Bad, mittels Wechselstrom einer Spannung von 5 — 50 Volt und einer inerten Gegenelektrode, dadurch gekennzeichnet, daß dem Bad ein fluoriertes anionaktives Tensid in Form von Säuren der Formel

C_nF₂,,_t, - (CH₂),, - SOjH

wobei η eine Zahl zwischen 4 und 14, b 2 oder 4 ist, oder ihrer Salze in einer Menge von 0.1 -20 g/l zugesetzt wird.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrolytischen Ausbildung einer eidechsenhautartigtn Oberfläche auf Aluminium und Aluminiumlegierungen in einem eine Säure, mit Ausnahme von Schwefel- oder Chromsäure, en haltenden Bad mittels Wechselstrom einer Spannung von 5-50 Volt und einer inerten Gegenelektrode.

Zur Erzielung dekorativer Effekte auf Flächen von Aluminium oder Aluminiumlegierungen wurden bereits zahlreiche Verfahren vorgeschlagen. Einige dieser Verfahren sind mechanisch und basieren auf eiern Gravieren, Kalandrieren, Sandstrahlen oder beliebigen anderen mechanischen Behandlungen. Andere Verfahren sind reir chemisch oder elektrochemisch. Als Beispiele sind das eiektrolytische Polieren, die Abscheidung von Glanzniederschlägen. ^A'ie dekorative anodische Oxydation und das Färben zu nennen. Schließlich wurden Verfahren vorgeschlagen, tei denen Überzüge, z. B. Schutzlacke und/oder dekorative Lacke und Anstriche aufgebracht werden. Die Bemühungen zur Weiterentwicklung der elektrochemischen Färbeverfahren waren darauf gerichtet, gleichmäßige, reproduzierbare Llfekte zu erzielen und die Wahl der gewünschten Farbe zu ermöglichen.

Aufgabe der Erfindung ist, ein einfaches Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das es ermöglicht, ein dekorative» Aussehen in Form einer sogenannten »Eidechshaut« zu erzielen und es nach Belieben zu reproduzieren.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß dem Bad ein fluoriertes anionaktives Tensid in Form von Säuren der Formel

C_nF_2n+I - (CH₂)*, - SO₃H

wobei π eine Zahl zwischen 4 und 14, Z) 2 oder 4 ist, oder ihrer Salze in einer Menge von 0,1 -20 g/l zugesetzt

Derartige Sauren und Salze werden in der FR-PS 16 00425 beschrieben. Ihre Löslichkeit in den schwach sauren Lösungen kann erheblich sein. So erreicht beispielsweise die Löslichkeitsgrenze von

C₆Fi₃-CH₂-CH₂-HSO₃

in einer Lösung, die 10 g Salzsäure pro Liter enthält, etwa 90 g/L Vorzugsweise werden Säurekonzentrationen der Bäder von 4 bis 10 g/l bei einem Salzsäurebad und von 6-10 g/l bei einem Saipetersäurebad verwendet

Vorzugsweise werden die zu behandelnden Teile und Werkstücke vorher entfettet. Das Verfahren ist bereits "· ~h diesem einfachen Entfetten anwendbar Es ist j^och auch möglich, vor der Be!.andlung gemäß der Erfindung beliebige andere übliche Verfahren zur Vorbereitung der Oberfläche des Aluminiums und seiner Legierungen, ζ B Polieren. Saiinxren und Schleifen, nach denen das Metall ohne Schutz bleibt, durchzuführen.

Die zum Körnjn von Aluminium und seinen Legierungen verwendeten elektrolytischen Bäder sind bekanntlich saure Bäder und enthalten beispielsweise SaI. säure. Salpetersaure oder Borsäure, ohne daß d:ese Liste von Samen vollständig ist. Das mit diesen Bädern erhaltene übliche Ergebnis ist eine feint, regelmäßige und gleichmäßige Narbung. deren Farb;on je nach der Legierung von weiß bis grau reicht. Die erfindungsgemaß modifizieren sauren Bader, die beispielsweise Schwefelsäure oder Ciromsäure enthalten, eignen s.ch nicht zur Erzielung des »Eidechshanteffekts«, der gemäß der Erfindung erreicht wird.

Die Elektrolyse findet zwischen dem zu behandelnden Teil oder Werkstück, das eine der Elektroden bildet, und einer zweiten Elektrode aus einem unter den Behandlungsbedingungen inerten Werkstoff, z. B. aus Graphit, nichtrostendem Stahl oder aus einer Aluminiumlegierung, die die gleich» oder eine ähnliche Zusammensetzung hat wie das behandelte Werkstück, statt.

Es wurde festgestellt, daß eine erhöhte Spannung von beispielsweise 30-50 Volt schnelleres Arbeiten ermöglicht und m eimern feineren Muster führt. Niedrige Spannungen z. B. 5 bis 20 Volt, ergeben ein mehr oberflächliches, aber kontrastreicheres Muster mit dem Aussehen einer »Eidechshaut« mit größeren »Schuppen«. Diese Angaben gelten jeweils für das gleiche Metall.

Eine Erhöhung der Temperatur des Bades beispielweise von 20 auf 50⁰C ist in der gleichen Richtung wie eine Erhöhung der Spannung wirksam.

Die anzuwendende Stromdichte liegt im allgemeinen zwischen 2 und 10 A/dm², wobei jedoch diese Werte keine absolute Grenze dars^lien. Die Stromdichte hängt wie üblich von anderen Faktoren der Elektrolyse, z. B. von der Spannung zwischen den Elektroden und der Temperatur des Bades ab. Es wurde festgestellt, daß unter sonst gleichen Bedingungen die Zugabe einer oberflächenaktiven Verbindung zu einem sauren Körnungsbad eine Verringerung der Stromdichte zur Folge hat.

Die Dauer der Behandlung ist nicht entscheidend wichtig. Es wu-de gefunden, daß die Verlängerung dieser Dauer zu einem immer feiner und immer tiefer werdenden und weniger >ontrastreichen Muster führt Üblich ist eine Dauer zwischen 0,5 und 10 min, jedoch sind diese Zahlen nicht als absolute Grenzen anzusehen.

Ein Beispiel einer eidechsenhautartigen Oberfläche