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Bezeichnung der
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Erfindung: Kolorierter, anodisierter Gegenstand auf Aluminiumbasis
und Verfahren zu seiner Herstellung Beschreibung: Die Erfindung bezieht sich auf
einen kolorierten, anodisierten Gegenstand auf Aluminiumbasis. Insbesondere bezieht
sich die Erfindung auf einen kolorierten, anodisierten Gegenstand auf Aluminiumbasis
mit zwei Arten von Aluminiumoxidfilmen, die auf einem Substrat auf Aluminiumbasis
aufgetragen sind. Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Verfahren für die
Herstellung eines solchen Gegenstandes.
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Es ist allgemein bekannt, daß Aluminium oder eine Aluminiumlegierung
bezüglich der Korrosions- und Witterungsbeständigkeit durch die Bildung eines anodisierten
Aluminiumoxidfilmes an der Oberfläche des Materiales verbessert werden kann.
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Dabei sind verschiedene Arten des anodischen Aluminiumoxidfilmes bekannt,
wie die sogenannten einfachen und die Hartoxidfilme. Der einfache anodische Oxidfilm
wird durch Anodisieren des Aluminiums oder seiner Legierung in einem elektrolytischen
Bad, wie Schwefelsäurebad, bei einer Temperatur von 20 bis 240C im allgemeinen unter
Verwendung von Gleichstrom erhalten. Der dabei entstehende Film ist klar und porös
und es wird deshalb eine Kolorierung vorgesehen.
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Wegen der hohen Porosität und der großen Porendurchmesser reicht jedoch
die so erzielbare Widerstandsfähigkeit solcher Filme gegen Korrosion häufig nicht
aus. Für die Herstellung eines anodischen Hartoxidfilmes erfolgt die Anodisierung
des Aluminiums oder der Aluminiumlegierung bei einer Temperatur
nicht
Uber 10 C. Der Hartoxidfilm ist weniger porös und ist dicker als der einfache anodische
Oxidfilm, sodaß er eine bessere Oxidationsresistenz als dieser ergibt.
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Wegen der geringeren Porosität und der geringeren Porendurchmesser
ist es jedoch schwieriger, einen Hartoxidfilm als einen einfachen Oxidfilm zu färben.
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Hauptaufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen kolorierten, anodisierten
Aluminiumbasis-Gegenstand zu schaffen, der sowohl eine hohe Widerstandsfähigkeit
gegen Korrosion als auch eine gewünschte Farbe hat.
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Um diese Aufgabe zu lösen, wird mit der vorliegenden Erfindung ein
kolorierter anodisierter Aluminiumbasis-Gegenstand vorgeschlagen, der ein Aluminiumbasissubstrat
aufweist, sowie einen ersten und einen zweiten anodischen Aluminiumoxidfilm, die
in der Reihenfolge dieser Kennzeichnung auf dem Substrat gebildet sind. Der erste
Film soll vorzugsweise eine Dicke zwischen 30 und 150/um und eine Vickershärte von
zumindest etwa 330 Hv haben. Der zweite Film soll eine Dicke zwischen 5 und 25/um
und eine Vickershärte von nicht mehr als etwa 270 Hv haben und gefärbt sein, indem
ein Farbstoff in den Poren dieser Schicht abgelagert ist. Die Vickershärte ist dabei
nach dem in den japanischen Industriestandards (Japanese Industrial Standards) niedergelegten
Verfahren gemessen.
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Eine weitere der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist die Schaffung
eines Verfahrens für die Herstellung des vorbeschriebenen anodisierten Aluminiumbasisgegenstandes.
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Weitere, mit der Erfindung gelöste Probleme, sowie weitere Merkmale
und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden näheren
Beschreibung der Erfindung.
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Der kolorierte, anodisierte Aluminiumbasisgegenstand gemäß der Erfindung
weist ein Aluminiumbasissubstrat auf, auf dem sich ein erster und ein zwieter anodischer
Aluminiumoxidfilm befinden.
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Das Aluminlumbasissubstrat besteht aus Aluminium und/oder seinen Legierungen
wie Al-Mg-Zn und Al-Mg.
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Der erste anodische Aluminiumoxidfilm auf der Substratoberfläche ist
ein sogenannter "Hartanodischer Aluminiumoxidfilm", der durch geringe Porosität
und große Härte gekennzeichnet ist. Der erste Film hat eine Vickershärte von zumindest
etwa 330 Hv, vorzugsweise etwa zwischen 350 und 450 Hv. Seine Dicke liegt zwischen
30 und 150/um, vorzugsweise zwischen 50 und 70/um. Der durchschnittliche Porendurchmesser
des ersten Filmes liegt im Bereich von 100 bis 300 Der äußere, zweite anodische
Aluminiumoxidfilm ist auf der Außenfläche des ersten Aluminiumoxidfilmes angeordnet
und ist ein sogenannter "einfacher anodischer Aluminiumoxidfilm" der durch hohe
Porosität und Klarheit gekennzeichnet ist.
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Dieser zweite Film hat eine Vickershärte von nicht mehr als etwa 270
Hv, vorzugsweise eine Vickershärte zwischen etwa 150 und etwa 250 Hv. Seine Dicke
liegt zwischen 5 und 25/um, vorzugsweise zwischen 10 und 20/um. Vorzugsweise hat
der zweite Film einen durchschnittlichen Porendurchmesser etwa zwischen 100 und
300 R . Der zweite Film ist koloriert, indem ein Farbstoff in zumindest einem Teil
seiner Poren abgelagert ist. Dabei kann jeder organische oder anorganische Farbstoff
Anwendung finden, wie er üblicherweise bei entsprechenden Anwendungsfällen zur Anwendung
kommt. Abhängig von dem Metall des Substrates, wird der erste Film spontan koloriert.
In einem solchen Fall kann der hergestellte Gegenstand dunkle Farhen annehmen, die
sich aus dem Farbstoff und dem ersten Film ergeben.
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Ein kolorierter Komposit-Aluminlumbaslsgegenstand wird wie folgt hergestellt.
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Aluminium oder eine Aluminiumlegierung wird als Substrat zuerst einer
ersten Anodisierungsbehandlung unterworfen, wie sie an sich bekannt ist. Daraufhin
wird ein zweiter anodisierter Aluminiumoxidfilm mit einer Dicke und einer Härte
hergestellt, wie sie oben definiert sind. Insbesondere wird Aluminium oder eine
seiner Legierungen in ein erstes elektrolytisches Bad eingetaucht, beispielsweise
in einen Elektrolyten auf der Basis von Schwefelsäure, mit einer geeigneten Gegenelektrode,
z.B. einer Aluminiumkathode. Während einer bestimmten Zeitdauer wird dann zwischen
den beiden Elektroden eine Spannung ausgebildet, beispielsweise mit einem Gleichstrom
mit einer Spannung von 12 bis 22 Volt, sodaß sich der zweite anodische Aluminiumoxidfilm
mit der gewünschten Dicke ausbildet. Wichtig ist, daß die erste anodische Oxidationsbehandlung
bei einer Temperatur von 20 bis 40°C durchgeführt wird.
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Das Aluminium des zweiten Filmes wird danach einer zweiten Anodisierungsbehandlung
in einem zweiten elektrolytischen Bad unterzogen, um unter dem zweiten Film einen
ersten anodischen Aluminiumoxidfilm mit einer Härte und Dicke, wie sie oben angegeben
wurden, zu bilden. Auch die zweite Anodisierungsbehandlung erfolgt in einer an sich
bekannten Weise. Schwefelsäure, Oxalsäure und ein Gemisch aus Schwefel- und Oxalsäure
und/oder Zitronensäure sind Beispiele für geeignete zweite Elektrolyte. Wesentlich
ist, daß die zweite Behandlung bei einer Temperatur ausgeführt werden sollte, die
100C nicht überschreitet, um zu gewährleisten, daß der anodische Oxidfilm eine große
Härte hat.
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Der resultierende Aluminium überzug mit dem ersten und dem zweiten
anodischen Aluminiumoxidfilm wird danach koloriert, was in an sich bekannter Weise
geschehen
kann, beispielsweise unter Anwendung der Elektrokolorlerungstechnik,
um abschließend einer an sich bekannten Versiegelungstechnik unterzogen zu werden.
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Die Erfindung soll durch die beiden folgenden Beispiele noch näher
erläutert werden.
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Beispiel 1 Eine Aluminiumbasisleglerung aus 3,2 bis 3,8 Gew.% Mg,
2,8 bis 3,2 Gew.% Zn und dem im wesentlichen aus Al bestehenden Rest wurde mit einem
Detergens entfettet. Die so vorbehandelte Legierung wurde in Schwefelsäure mit einem
Gehalt an H2S04 von 220 g/l einer ersten Anodisierungsbehandlung unterzogen, wobei
die Gegenelektrode aus Grafit bestand. Die erste Anodisierungsbehandlung wurde 10
Minuten lang bei einer Temperatur von 300C und bei einer Stromdichte von 4 Ampere
je dm2 durchgeführt, wobei sich auf der Legierung ein einfacher anodischer Oxidationsfilm
mit einer Dicke von 12/um bildete.
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Der ersten Anodisierung folgte eine zweite Anodisierungsbehandlung
im gleichen Elektrolysebad bei einer Temperatur von 200 und für die Dauer von 40
Minuten, wobei umgerührt wurde, um unter dem einfachen Oxidfilm einen harten anodischen
Aluminiumoxidfilm mit einer Dicke von etwa 60/um zu bilden. Nach dem Abwaschen mittels
Wasser, wurde die resultierende Legierung zum Einfärben in eine Farbflüssigkeit
eingetaucht, die 10 g/l eines Im Handel erhältlichen Farbstoffes (Handelsname SANODAL
von Sandoz Ltd., Schweiz) enthielt. Die Badtemperatur betrug 600C, die Eintauchzeit
15 Minuten. Nach dem Abwaschen mit Wasser wurde die kolorierte Aluminiumlegierung
mit einer wässrigen Lösung behandelt, die 7 g/l eines Nickelbasissiegelungsagens
enthielt. Die Temperatur der Lösung betrug 1000C, die Einwirkungsdauer betrug 20
Minuten. Hierdurch ergab sich
ein anodisierter dunkelgefürbter Aluminiumoxidbasisgegenatund
(Gegenstand uuf Aluminlumuxldbasis). Der Gegenstand hatte eine ausgezeichnete Korroslonsreslstenz.
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Beispiel 2 Das Beispiel 1 wurde in der beschriebenen Weise wiederholt
mit dem Unterschied, daß die Zeitdauer der ersten und zweiten Anodisierungsbehandlung
auf 20 bzw.
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30 Minuten erstreckt wurden, um so einen kolorierten anodisierten
Aluminiumbasisgegenstand zu erhalten. Der untere, hartanodische Oxidfilm hatte eine
Dicke von etwa 20/um und der äußere, einfache anodische Oxidfilm hatte vor dem Kolorieren
eine Dicke von etwa 50/um.
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Zusammenfassend kann die Erfindung nochmals wie folgt gekennzeichnet
werden.
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Gegenstand der Erfindung ist ein kolorierter, anodisierter Gegenstand
auf Aluminiumbasis mit einem Substrat auf Aluminiumbasis und darauf angeordnetem
erstem und zweitem anodisiertem Aluminiumoxidfilm. Der innen liegende, erste Film
hat eine Härte von etwa 330 Hv und darüber, während der äußere, zweite Film poröser
als der erste Film ist und eine Härte von etwa 270 Hv oder weniger hat. Der zweite
Film ist mit einem Farbstoff koloriert. Der Gegenstand erhält dadurch diesen Aufbau,
daß das Aluminiumbasissubstrat in einem Elektrolytbad bei einer Temperatur von 20
bis 400C anodisiert wird, anschließend bei einer Temperatur von nicht über 100C,
wodurch das so vorbehandelte Substrat die beiden verschiedenen anodischen Aluminiumoxidfilme
aufweist, um abschließend der Farbbehandlung unterworfen zu werden.