DE3115118C2

DE3115118C2 -

Info

Publication number: DE3115118C2
Application number: DE3115118A
Authority: DE
Inventors: Jose Luis Gazapo Santa-Olalla; Juan Alicante Es Gonzalez Feliu; Isidoro De Albufereta Alicante Es Miguel Lopez
Original assignee: Empresa Nacional Del Aluminio Sa Endasa Madrid Es
Current assignee: Empresa Nacional Del Aluminio Sa Endasa Madrid Es
Priority date: 1980-04-22
Filing date: 1981-04-14
Publication date: 1989-03-23
Also published as: GR74884B; FI68674B; PT72884B; DE3115118A1; FR2480797B1; IE810825L; PT72884A; IT1146747B; SE450255B; NL8101986A; NO811347L; BE888481A; CH651595A5; FR2480797A1; SE8102555L; AT375684B; IT8167535A0; LU83311A1; IS1216B6; FI811230L

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von gefärbtem, eloxierten Aluminium nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Ein solches Verfahren ist aus der DE-AS 21 16 251 bekannt. Bei diesem Verfahren zur elektrolytischen Einfärbung von Oxidschichten auf Aluminium und Aluminiumlegierungen ist die Verwendung eines Färbeelektrolyten vorgeschrieben, welcher wenigstens zwei färbende Metallsalze enthält. Jedes dieser Metallsalze ergibt für sich allein gegenüber dem anderen Metallsalz verschiedene Farbtöne, wobei diese verschiedenen Farbtöne durch unterschiedlich hohe elektrische Spannungen bei der elektrolytischen Behandlung erzeugt werden. Dieses bekannte Verfahren ist insofern nachteilig, als zwei verschiedene Metallsalze im Färbeelektrolyten vorliegen müssen und trotz dieser färbenden Metallsalze ein Einfärben auf jeweils lediglich zwei Farbtonreihen beschränkt ist.

Ein anderes Verfahren ist aus der DE-PS 19 02 983 bekannt, bei welchem zum elektrolytischen Färben von anodischen Oxidschichten auf Aluminium oder Aluminiumlegierungen eine unsymmetrische Wechselspannung angelegt werden muß. Die erzielbare Farbtöne der Oxidschicht hängen gemäß diesem Verfahren von der jeweils gewählten Kuvenform der angelegten Spannung und der Dauer des Stromdurchtritts ab.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der obengenannten Art so auszubilden, daß auf einfachere Weise vielfältigere Farben im zweiten Verfahrensschritt erzeugt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs angegebenen Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst.

Vorteilhaft ist dabei, daß durch Verwendung allein eines, z. B. zinnhaltigen, Metallsalzes eine Vielzahl von Farben hervorgerufen, also mit Hilfe eines einzigen Zinnsalzes praktisch das gesamte Regenbogenspektrum erreicht werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine sehr große Farbskala mit einem einzigen Einfärbungsprozeß, mit unbeschränkter praktischer Anwendung in der Industrie und mit guter Beständigkeit gegenüber der Einwirkung des Sonnenlichtes.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt im wesentlichen folgende Schritte:

A) Eloxierung im Wechselstrom in einem Bad, das normalerweise Schwefelsäure enthält, aber auch andere Säuren wie Oxalsäure, Chromsäure oder Mischungen derselben enthalten kann;
B) Einfärbung in einem Bad, das im wesentlichen Schwefelsäure und ein Metallsalz oder Metallsalze enthält, die die Einfärbung hervorrufen;
C) Versiegelung der eingefärbten Schicht in Wasser oder Dampf.

Die Verfahrensschritte A und C sind bei der Eloxierung und Einfärbung aus der industriellen Praxis bekannt, weswegen insbesondere der Verfahrensschritt B) erläutert werden soll, der den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet.

Als bekannte vorausgesetzt und demnach nicht von der Erfindung erfaßt ist die Erzeugung von Bronzetönen in verdünnten Lösungen der Schwefelsäure mit Metallsulfaten, die eine Einfärbung hervorrufen. Dagegen sind zur Erzielung anderer Farben und Tönungen die folgenden erfindungsgemäßen Bedingungen erforderlich:

1) Eine Konzentration der Schwefelsäure von mehr als 15 g/l.
2) Eine Konzentration des Metallsalzes in enger Beziehung zur Konzentration der verwendeten Säure.

Als günstige Beziehung hat sich erwiesen, wenn die Konzentration der verwendeten Säure 15 bis 70, vorzugsweise 20 bis 40mal der Konzentration des oder der zur Färbung verwendeten Salzes oder Salze entspricht. Diese Beziehung ist erfindungswesentlich, denn wenn sie zu hoch liegt (über 70) tritt keine Einfärbung ein, oder aber es ergeben sich klare Bronzefarben, die nicht Gegenstand der Erfindung sind. Wenn dagegen diese Beziehung unter 15 liegt, ergeben sich Bronze- oder Schwarztönungen oder aber die eingefärbten Eloxalschichten haften sehr schlecht an Aluminium, so daß ein derartiges Verfahren nicht verwendbar ist.

Als Metallsalze für die Einfärbung werden vorzugsweise die Sulfate von Metallen wie Wismut, Kobalt, Nickel, Kupfer und Zinn verwendet, wobei die günstigsten Ergebnisse mit Zinnsulfat erzielt werden.

Ein weiteres erfindungswesentliches Merkmal im Verfahren ist die Anlegung der Spannungen und die Werte derselben. So ergeben Spannungen mit Spitzen unter 10 V nur klare Bronzetönungen, und Spannungen mit Spitzen über 45 V ergeben klare Farben, eine schlechte Verteilung der Farbe und Brüche in der Eloxalschicht. Weiterhin ergibt eine gute Programmierung der Spannungssteigerung bessere Ergebnisse als die Anwendung einer konstanten Spannung bei der Einfärbung.

In der Praxis konnten ausgezeichnete Ergebnisse erzielt werden bei Anwendung der Spannungen, die in dem spanischen Patent 4 37 604 beschrieben sind.

Die Temperatur sollte bei diesem Verfahren bei ca. 25°C gehalten werden, wobei allerdings Temperaturschwankungen nicht als kritisch erkannt wurden.

Der Mechanismus des Verfahrens ist von der Theorie her bislang nicht vollkommen geklärt, aber anscheinend spielt die Acidität des Mittels eine bedeutende Rolle zusammen mit dem elektrischen Niederschlag des Pigments, denn die Kombination bewirkt eine bedeutende Änderung am Boden der Eloxalschicht und damit die Möglichkeit der Erzielung der verschiedensten Farben und Tönungen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ergibt sich keine Erhöhung der Dicke der Eloxalschicht während der Einfärbung.

Nachfolgend wird das Verfahren anhand der Zeichnung näher erläutert.

Aus der Fig. 1 ist gemäß einem Diagramm Dicke/Konzentration das Profil der Konzentration des Färbe-Metalls ersichtlich, und zwar in einer Analyse an Gegenständen, die nach dem Patent behandelt wurden. Aus dem Profil der Konzentration ergibt sich, daß es sich um einen elektrolytischen Einfärbungsprozeß handelt, bei dem der Niederschlag des Farbpigments in sehr kleiner Menge erfolgt.

Die Fig. 2 zeigt dasselbe Profil der Konzentration bei einem elektrolytischen Einfärbungsverfahren in Bronze oder schwarz. Wie ersichtlich sind die Metallkonzentration und die Höhe des Pigments größer.

In Bezug auf die Lichtbeständigkeit haben sich die erzielten Farben als geeignet für den Außenbereich erwiesen, und zwar nach 100 Stunden eines beschleunigten Versuchs in einer Kammer.

Beispiel 1

Ein vorher mit Gleichstrom in einem Bad von Schwefelsäure eloxierter Gegenstand mit einer Dicke von 15 µm wird in ein Bad getaucht, das 150 g Schwefelsäure, 5 g/l Zinnsulfat und 10 g/l Traubensäure enthält. Als Gegenelektrode wird eine Lamelle aus rostfreiem Stahl eingeführt, und es wird eine Spannungssteigerung von 0 bis 25 V in 2 Minuten programmiert, wobei die letztgenannte Spitzenspannung während des gesamten Verfahrens aufrechterhalten wird.

Die erzielten Farben sind in der nachfolgenden Tabelle angeführt, und zwar in Abhängigkeit von der Behandlungsdauer:

Behandlungsdauer(Minuten)
Farbe
2
Bronze hell
3	Bronze mittel
4	intensives Blau
5	helles Blau
6	intensives Grün
7	gelbliches Grün
8	Gelb
9	Violett
11	Blau
14	Grün

Vergleichsbeispiel 1

Die Behandlung ist dieselbe wie im vorhergehenden Beispiel, jedoch anstelle von 5 g/l Zinnsulfat werden nur 0,5 g/l verwendet. Nach einer Behandlungsdauer von 14 Minuten wird nur eine helle Bronzefarbe erzielt.

Vergleichsbeispiel 2

Die Behandlung erfolgt wiederum in derselben Weise wie im Beispiel 1, jedoch anstatt 5 g/l Zinnsulfat werden 20 g/l dieses Salzes verwendet. Bei der Einfärbung ergibt sich eine Reihe von Bronzetönungen und nach 14 Minuten Behandlungsdauer stellt sich ein dunkler Bronzeton ein.

Beispiel 2

Eine handelsübliche Aluminiumlegierung (z. B. 1100) wird unter Zuführung von Gleichstrom in einem Bad von Schwefelsäure eloxiert, bis eine Dicke von 15 µm erreicht wird. Der eloxierte Gegenstand wird in ein Bad getaucht, das 50 g/l Schwefelsäure, 2,5 g/l Zinnsulfat und 20 g/l Traubensäure enthält, wobei als Gegenelektrode nichtrostender Stahl Verwendung findet und die Steigerung der Spannung von 0 bis zur Spitzenspannung von 25 V in 4 Minuten programmiert wird.

Die erzielten Farben in Abhängigkeit von der Behandlungsdauer sind in der folgenden Tabelle angeführt:

Behandlungsdauer (Minuten)
Farbe
2
helle Bronze
3	Bronze mittel
5	bläuchiches Schwarz
7	Blau
9	Grün
12	Gelb
15	Violett
17	Blau
20	Grün

Claims

Verfahren zum Herstellen von gefärbtem, eloxierten Aluminium, bei welchem das Aluminium in einem ersten Schritt in einem sauren Bad eloxiert und die eloxierte Schicht in einem zweiten Schritt elektrolytisch mit Hilfe von Metallsalz in einem schwefelsauren Bad gefärbt wird, wobei bei dem zweiten Schritt die Konzentration der Schwefelsäure das 15- bis 70fache, vorzugsweise das 20- bis 40fache der Metallsalzkonzentration beträgt, die angelegte Spannung 10 bis 45 Volt beträgt und die Konzentration der beim zweiten Schritt benutzten Schwefelsäure mehr als 15 g/l beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Badtemperatur auf ca. 25°C gehalten wird, daß bei Beginn des zweiten Schrittes die Spannung nach und nach gesteigert wird und daß die gefärbte Eloxalschicht in einem dritten Schritt versiegelt wird.