DE2528634C3

DE2528634C3 - Verfahren zur Erzeugung eigenfarbener, anodischer Oxydschichten auf Aluminium oder Aluminiumlegierungen

Info

Publication number: DE2528634C3
Application number: DE2528634A
Authority: DE
Inventors: Shozo Osaka Kimura (Japan)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-06-29
Filing date: 1975-06-26
Publication date: 1979-06-28
Also published as: DE2528634A1; JPS513335A; GB1488197A; DE2528634B2; JPS5428146B2; US3985629A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung ei°enfsrbener anodischer Ox^vdschichten auf Aluminium oder Aluminiumlegierungen in einer Schwefelsäure, Sulfosalicyl- und/oder Sulfophthalsäure und eine mehrbasische gesättigte Carbonsäure enthaltenden Lösung mittels Gleichstrom bei einer Stromdichte von o,5 bis 2,0 A/dm^:.

Bekannte Verfahren zur elektrolytischen Färbung von Aluminium und Aluminiumlegierungen dauern sehr lange, z. B. mehr als eine halbe Stunde. Ferner wird dabei eine große Stromdichte benötigt, üblicherweise mehr als 1,5 A/dm², wodurch das auf diese Weise gefärbte Aluminium sehr teuer wird.

Es ist bereits bekannt, die anodische Oxydation von Alu.ninium in einem dreikomponentigen Elektrolyten durchzuführen, der neben Schwefelsäure sowie Sulfosalizyl- oder Sulfophthalsäure Maleinsäure enthält (DE-OS 21 II 452). Ferner ist es bekannt, diese Oxydation in einem Elektrolyten durchzuführen, der neben Schwefelsäure und Sulfosalizylsäure oder Sulfophthalsäure Weinsäure enthält (DE-OS 14 96 719). Um mit diesen bekannten Elektrolyten mittlere und dunkle Bronzetöne zu erreichen, werden Schichtdicken von ca. 20 am und Oxydationszeiten von 30 bis 40 Minuten benötigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend vnn diesen bekannten Verfahren eine Elektrolytzusammensetzung zu finden, die in kürzerer Zeit und mit geringeren Schichtdicken als bisher eine intensive Färbung des Aluminiums hervorruft.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Lösung mit 5 bis 100 g/l Zitronen- und Bernsteinsäure. 1 bis 30 g/l Sulfosalicyl- oder Sulfophthalsäure und 0,1 bis 5,0 ml/l Schwefelsäure verwendet wird.

Der Elektrolyt kann also gemäß der Erfindung folgende verschiedene Zusammensetzungen haben:

Zitronen-. Sulfosalizyl- und Schwefelsäure;
Zitronen-, Sulfophthal- und Schwefelsäure.
Bernstein-, Sulfosali/yl- und Schwefelsäure,
Bernstein-, Sulfophthal- und Schwefelsäure.

Die Farbbildungsreaktionen der einzelnen Elektrolyte mit den angegebenen Zusammensetzungen wird in den noch folgenden Ausführungsbeispielen näher beschrieben.

Im folgenden werden Einzelheiten des erfindungs* gemäßen Verfahrens angegeben:

Die Konzentration der als Hauptbestandteil Zitfonen- oder Bernsteinsäure enthaltenden Elektrolytlösung

liegt zwischen 5 und 100 g/l, die Zusatzmenge der Sulfosalizyl- oder Sulfophthalsäure als Zusatzbestandteil beträgt 1 bis 30 g/l, die Zusatzmenge der Schwefelsäure 0,1 bis 5,0 ml/1. Die Temperatur der Elektrolytflüssigkeit liegt zwischen 10 und 40°C, die Stromdichte bei Verwendung von Gleichstrom zwischen 0,5 und 2,0 A/dm³.

Mit diesen angegebenen Werten läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren besonders günstig durchführen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wurde unter Berücksichtigung der angegebenen Werte durchgeführt, und es stellte sich dabei heraus, daß bereits eine Stromdichte von 0,5 bis 1,0 A/dm² und eine Elektrolysezeit zwischen 5 und 15 Minuten ausreicht, um einen mit üblichen Verfahren erreichbaren Farh'on zu erzielen.

Bei den üblichen elektrolytischen Färbeverfahren kann nur eine Reihe der als Anode geschalteten Werkstücke zwischen ^^n Kathoden beh°ride^t v^/e^r/^^£*^ri **'**^- rend bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zwei Reihen von Werkstücken zwischen den Kathoden behandelt werden können, ohne daß eine wesentliche Ungleichmäßigkeit des Farbtons auftritt Daraus folgt, daß mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens die Produktionseffektivität erhöht und damit die Kosten der Produktion erniedrigt werden können.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben:

Beispiel (1) Zusammensetzung des Elektrolyten:

Zitronensäure

Schwefelsäure

Sulfosalizylsäure

Flüssigkeits temperatur

Elektrolysezeit

Stromdichte

50 g/l

0,5 ml/1

20 g/l

20 C ± 2 C

10 Minuten

0.5 A/dm² bis 1,5 A/dm²

(Gleichstrom)

Zusammensetzung des Materials (Al MgSi 0.5):

Kupfer

Silizium

Eisen

Mangan

Magnesium

Zink

Chrom

Titan

Aluminium

weniger als 0,1 % 0,2 bis 0,6 % weniger als 0,35 % weniger als 0,1 % 0.45 bii, 0,09 % 0,1 %

weniger als 0,1 % weniger als 0,1 % Rest

(Die gleiche Materialzusammensetzung wurde bei den folgenden Beispielen verwendet).

Die Durchführung des Versuches mit den oben angegebenen Kenndaten ergab folgendes Resultat:

60 Stromdichte	End-	Farbton	Schicht
	spahriUng		dicke
0,50 A/dm²	60 V	Bernstein	2 μηι
₆₅ 0,75 A/dm²	71 V	Bernstein	3 μηι
1,00 A/dm²	76 V	Bernstein	4 μΐη
1,50 A/dm²	85 V	etwas dunkler	6 μιτι
		Bernstein

Beispiel (2)

Zusammensetzung des Elektrolyten wie Beispiel (1)

Elektrolyttemperatur WC bis 40⁰C Stromdichte 1,0 A/dm² (Gleichstrom)

Elektrolysedauer 10 Minuten

Die Durchführung des Versuches mit diesen Daten ergab folgendes Resultat:

Tem- Schwankung der Endperatur Flüssigkeits- span-

der temperatur nung

Flüssigkeit

Farbton

12 - 13 C
14,5 - 15,1 C
19,5 - 20,5 C
29,0 - 31,0"C

86 V
85 V
76 V
71 V

40 C 39,5-40,5⁰C 60 V

heller Bernstein heller Bernstein mittlerer Bernstein etwas dunkler Bernstein dunkler Bernstein

Wie aus diesem Beispiel 2 hervorgeht, kann eine ausreichende Färbung bereits auch bei einer hohen Temperatur erreicht werden, die wesentlich über dem Standardwert der üblicherweise benutzten Elektrolysetemperatur von etwa 40°C liegen.

Leispiel (3)

Zusammensetzung der Flüssigkeit wie bei Beispiel (1)

Elektrolyttemperatur 20 C±2°C

Stromdichte 1,0 A/dm² (Gleichstrom)

Elektrolysedauer 5 bis 40 Minuten

Die Durchführung des Versuches mit diesen Daten ergab folgende Resultate:

Elektroiysedauer

Endspannung

Farbton

Schichtdicke

5 Minuten
10 Minuten
20 Minuten
30 Minuten
40 Minuten

55 V
76 V
102 V
120 V
oberhalb
125 V

heller Bernstein mittlerer Bernstein dunkler Bernstein Bronze
etwas schwarz

2 μπι

4 μίτι

8 um

12 μηι

16 μηι

Um mit üblichen Verfahren eine dunklere Farbe als dunkler Bernstein zu erreichen, mußte die Schichtdicke mehr als 25 μηι betragen. Zu deren Herstellung war eint· Elektrolysezeit von mehr als 40 Minuten nötig. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine derartige dunkle Farbe in weniger als 20 Minuten erreicht werden.

Beispiel (4) Zusammensetzung des Elektrolyten:

Zitronensäure
Schwefelsäure
Sülfosalizylsäure

Elektrolyttemperatur

Elektrolysedauer

Stromdichte

50 g/l

0,5 fnl/1

I₁O bis 30 g/l

20⁰C ± 2°C 10 Minuten 1 A/dm² (Gleichstrom)

Die Durchführung der Versuche mit diesen Daten ergab folgende Resultate:

Zugesetzte Menge End-

Farbton

der Sulfosalizylsäure

spannung

1,0 g/l 73 V dunkler Bernstein

ίο 5,0 g/I 74 V etwas dunkler Bernstein

10,0 g/l 75 V mittlerer Bernstein

20,0 g/l 76 V mittlerer Bernstein

30,0 g/I 78 V mittlerer Bernstein

Bei der Zugabe von Sülfosalizylsäure unterhalb von 0,5 g/I zeigte sich ein rissiges Muster; bei Zugabe unterhalb von 0,2 g/I erfolgte die Färbung nur stellenweise und eine holzähnliche Maserung zeigte sich.

Beispiel (5)

Zusammensetzung des Elektrolyten:

5 bis 100 g/I 0,5 ml/I 20 g/I

Zitronensäure
Schwefelsäure
Sülfosalizylsäure

Elektrolyttemperatur

Elektrolysedauer

Stromdichte

20^cC±2 C 10 Minuten 1 A/dm² (Gleichstrom)

Die Durchführung der Versuche mit diesen Daten ergab folgende Resultate:

Zugesetzte Menge
der Zitronensäure

Endspannung Farbton

5 g/l
10 g/I
30 g/l
50 g/l
60 g/l

70 V
70 V

75 V

76 V
80 V

mittlerer Bernstein mittlerer Bernstein mittlerer Bernstein mittlerer Bernstein mittlerer Bernstein

Bei der Zugabe von Zitronensaure in einer Menge zwischen 5 g/l und 20 g/l zeigte sich ein rissiges Muster das aber die praktische Verwendung nicht stört. Eine besonders stabile Färbung kann durch Zugabe von Zitronensäure zwischen 40 g/l und 60 g/l und einer Ausdehnung der Elektrolysezeit erreicht werden. In diesem Falle kann das Werkstück gleichmäßig gefärbt werden.

Beispiel (6) Zusammensetzung des Elektrolyten:

Zitronensäure
Schwefelsäure
Sulfosalizylsäure

Elektrolyttemperatur

Elektrolysedauer

Stromdichte

50 g/I

0,3 bis 0,6 ml/I

20 g/l

20"C ± 2°C 10 Minuten I A/dm² (Gleichstrom)

Die Durchführung der Versuche mit diesen Daten ergab folgende Resultate:

Zugesetzte Menge
an Schwefelsäure

Endspannung Farbton

0,3 ml/1 100 V gelblicher Bernstein

0,4 ml/1 85 V Bernstein

0,5 ml/1 76 V Bernstein

0,6 ml/1 60 V dunkler Bernstein

Beispiel (7)
Zusammensetzung des Elektrolyten:

Bernsteinsäure

Schwefelsäure

Sulfosalizylsäure

Elektrolyttemperatur

Stromdichte

Elektrolysedauer

30 g/i 0,18 ml/i 10 g/I

20°C±2^cC

1,0 A/dm² (Gleichstrom)

2,5 bis 15 Minuten

Die Durchführung der Versuche mit diesen Daten 20

Elektrolysedauer

End- Farbton
spannung

2,5 Minuten	90	V	blasser Indigo-Bernstein
5 Minuten	102	V	mittlerer Indigo-Bernstein
10 Minuten	115	V	Bernstein
15 Minuten	132	V	Bernstein

Beispiel (8)
Zusammensetzung des Elektrolyten:

Zitronensäure
Schwefelsäure
Sulfophthalsäure

Elektrolyttemperatur

Stromdichte

Elektrolysedauer

30 g/I
0,18 ml/1
10 g/l

20^GC ± 2"C

1,0 A/dm² (Gleichstrom)

2,5 bis 15 Minuten

Die Durchführung der Versuche mit diesen Daten ergab folgende Resultate:

Elektrolyse- End- Farbton

dauer spannung

2,5 Minuten	93	V	blasser Indigo-Bernstein
5 Minuten	105	V	mittlerer Indigo-Bernstein
10 Minuten	117	V	Bernf.;jin
15 Minuten	135	V	Bernstein

Wie die Beispiele zeigen, kann die anodische Färbung von Aluminium oder Aluminiumlegierungen mit dem erflndungsgemäßen Verfahren in kürzerer Zeit als mit üblichen Verfahren durchgeführt werden, wobei gleichzeitig niedrigere Stromdichtewerte auftreten. Dadurch wird die Produktivität bei gleichzeitiger Herabsetzung der Kosten gesteigert.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Erzeugung eigenfarbener, anodischer Oxidschichten auf Aluminium oder Aluminiumlegierungen in einer Schwefelsäure, Sulfosalicyl- und/oder Sulfophthalsäure und eine mehrbasische gesättigte Carbonsäure enthaltenden Lösung mittels Gleichstrom bei einer Stromdichte von 0,5 bis 2,0 A/dm³, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lösung mit 5 bis 100 g/l Zitronenoder Bernsteinsäure, 1 bis 30 g/l SulfosalicyJ- oder Sulfophthalsäure und 0,1 bis 5,0 ml/1 Schwefelsäure verwendet wird.