DE3536224A1 - Verfahren zum automatischen konstanthalten der ionenkonzentration in einem bad zur elektrolytischen einfaerbung von eloxiertem aluminium bzw. aluminiumlegierungen - Google Patents

Verfahren zum automatischen konstanthalten der ionenkonzentration in einem bad zur elektrolytischen einfaerbung von eloxiertem aluminium bzw. aluminiumlegierungen

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    • C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
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Description

Verfahren zum automatischen Konstanthalten der Ionenkon­ zentration in einem Bad zur elektrolytischen Einfärbung von eloxiertem Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Konstanthalten der Konzentrationen der Ionen des elektro­ lytisch abgeschiedenen Metalls, der Säure und der Zusätze an Stabilisatoren bzw. Streuungsverbesserern in einem Bad zur elektrolytischen Einfärbung von Eloxalschichten.
Die automatische Konstanthaltung aller zur elektrolyti­ schen Einfärbung benötigten Ionen in einem Bad zur elektro­ lytischen Einfärbung von Eloxalschichten garantiert eine gleichbleibende Farbqualität bei vorgegebenen Eloxal­ schichten und elektrischen Färbedaten.
Beim elektrolytischen Einfärben von Eloxalschichten wird bekanntlich in einem sauren Bad, das ein Metallsalz ent­ hält (z.B. Salze von Zinn, Nickel, Kobalt, Kupfer oder Mischungen dieser Metalle) in den Poren der Eloxalschicht elektrolytisch Metall oder Metalloxid abgeschieden. Dieses Verfahren wird grosstechnisch angewendet, die so gefärbten Eloxalschichten haben eine hohe Lichtechtheit.
Zur Zeit werden die elektrolytischen Färbebäder durch Laborpersonal hinsichtlich ihrer chemischen Zusammen­ setzung überwacht. Je nach Nutzung der Färbebänder werden mehr oder minder häufig Badproben entnommen, im Labor der Gehalt an Metallsalz, Säure und Stabilisatoren bzw. Streuungsverbesserern bestimmt und die Färbebäder entspre­ chend korrigiert.
Der gesamte Zeitaufwand für Probennahmen, Analysen und Nachstellen der Färbebäder beträgt einige Stunden.
Die Kontrolle der Färbebäder durch Laborpersonal und das Einstellen der chemischen Sollwerte ist sehr zeitintensiv. Da die Bäder deshalb nur selten bei den chemischen Soll­ werten betrieben werden können, muss das Bedienungspersonal bei vorgegebenen Eloxalschichten durch Variation der elek­ trischen Färbedaten den gewünschten Farbton erreichen.
Durch dieses Vorgehen entsteht ein unnötig hoher Ausschuss.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, durch automatisches Konstanthalten aller für die elektrolytische Einfärbung benötigten Ionen eine gleichbleibende Farbquali­ tät bei vorgegebenen Eloxalschichten und elektrischen Färbe­ daten zu erreichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das elektrolytische Färbebad kontinuierlich in einem Reaktor eine durch anodische Auflösung erzeugte Metall­ menge aufnimmt, die dem Metallverbrauch beim Einfärben ent­ spricht.
Gleichzeitig wird dem Färbebad die dem Metallgehalt ent­ sprechende Menge an Stabilisator bzw. Streuungsverbesserer und nach einer weiteren automatischen Kontrolle die nötige Menge an Säure zugeführt.
Die beim Einfärben verbrauchte Menge an Metall wird durch anodische Auflösung des Metalls im durch den Reaktor ge­ pumpten Färbebad erzeugt, wobei der entsprechende katho­ dische Prozess in dem durch eine Anionenaustauschermembran abgetrennten Reaktorraum abläuft, durch den das Anodisierbad gepumpt wird. Die Ladung beim anodischen Auflösen ist propor­ tional der beim Färbevorgang geflossenen, wobei der Pro­ portionalitätsfaktor von der Art des Metalls abhängig ist.
Gleichzeitig wird dem Farbbad der der zugeführten Menge an Metallionen entsprechende Anteil an Stabilisator bzw. Streuungsverbesserer zugesetzt, wobei als Regelgrösse der Dosierpumpe die beim anodischen Auflösen des Metalls ge­ flossene Ladung dient.
Im Anschluss daran wird einer konstanten Menge Badprobe eine konstante Menge definierter Natronlauge und evtl. eine weitere konstante Menge eines definierten Zusatzes zuge­ setzt. Der daraus resultierende pH-Wert der Badprobe gibt den Ist-Wert der Säure an. Die Differenz zum Sollwert wird dann dem Färbebad zugesetzt.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbe­ sondere darin, dass durch das Konstanthalten der chemischen Zusammensetzung des elektrolytischen Färbebades bei vor­ gegebenen Eloxalschichten und elektrischen Färbedaten eine gleichbleibende Qualität der Färbung gewährleistet ist. Die zeit- und personalintensive Kontrolle der Colorbäder durch Laborpersonal, das Einstellen der chemischen Soll­ werte und die Beschaffung von Metallsalzen entfällt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden Text näher beschrieben:
  • 1. Das Färbebad wird durch einen Reaktor gepumpt (Pumpe 5, Reaktor 2).
  • 2. Im Reaktor wird durch anodische Auflösung von Metall­ pellets (z.B. Zinn, Nickel, Kobalt, Kupfer oder Mischungen) (Graphitanode mit Pellets 2 A) die beim Färben verbrauchte Menge an Metall erzeugt (geflossene Ladung bei der Wechselstromfärbung it F entsprechend der geflossenen Ladung bei der anodischen Auflösung im Reaktor it R =).
In einem Versuch wurden in einem elektrolytischen Färbe­ bad auf Zinnbasis von 20 m3 Inhalt mit 15 g/l SnSO4, 20 g/l H2SO4 und 5 g/l Sulfosalicylsäure in 5 Chargen 60 m2 Aluminiumprofile in einer Stunde dunkelbronze eingefärbt. Dabei floß beim Einfärben eine Ladung von 129,8 Ah. Die abgeschiedene Zinnmenge betrug 990 g, entsprechend einer Ladung von 118,8 Ah. (Der Faktor zwi­ schen it F ,und it R = war also beim Zinnbad 0,9). Eine Stunde floß ein Strom von 118,8 A zur Auflösung der verbrauchten Zinnmenge im Reaktor. (Die Belastbarkeit der verwendeten Anionenaustauschermembran lag bei 30 mA/cm2, ihre Fläche war 50 dm2, also war die maximale Belastbarkeit 150 A).
  • 3. Gleichzeitig findet die kathodische Reaktion (Wasser­ stoffentwicklung an einem Netz aus VA-Edelstahl 4571 (2 C) im durch eine Anionenaustauschermembran (2 B) vom Färbebad getrennten, vom Anodisierbad (Gleichstrom- Schwefelsäurebad; kurz GS-Bad) durchströmten Pumpe (8) Raum des Reaktors statt.
  • 4. Dem Färbebad wird die der anodischen Metallauflösung entsprechende Menge an Stabilisator bzw. Streuzusatz zugeführt, z.B. Sulfosalicylsäure beim Zinn- und Kupferbad, Magnesiumsulfat beim Kobaltbad, Magnesium- und Ammoniumsulfat beim Nickelbad. (Pumpe 11, Pumpen­ steuerung entsprechend dem bei der anodischen Metall­ auflösung geflossenen Strom).
In dem vorgenannten Versuch betrug der dem aufgelösten Zinn entsprechende Stabilisatorgehalt 330 g Sulfosalicyl­ säure. Diese Menge wurde über Pumpe 11 von der Steuerung, die die Metallauflösung berücksichtigt, dem Färbebad zu­ gesetzt.
  • 5. Zuletzt wird der Säuresollwert des Färbebades einge­ stellt (Steuerung 13 H). Einer konstanten Menge Färbe­ bad (Pumpe 13 D) wird eine konstante Menge definierter Natronlauge (Pumpe 13 F) und evtl. eine weitere konstante Menge eines definierten Zusatzes (Pumpe 13 E) zugesetzt. Dieser Zusatz ist im Nickel- und im Kobaltbad z.B. Mannit oder Glycerin. Der daraus resultierende pH-Wert der Badprobe gibt den Ist-Wert der Säure an (13 C). Die Differenz zum Sollwert wird dann dem Färbebad zugesetzt. (Steuerung 13 B, Pumpe 13 A). Beim Zinn- und Kupferbad ist das Schwefelsäure, beim Nickel- und Kobaltbad Bor­ säure.
In dem o.g. Versuch wurde nach 16 Stunden Laufzeit eine Menge von einem Liter Färbebad über die Steuerung 13 H mit Pumpe 13 D zur Säurebestimmung vorgelegt und 400 ml NaOH über Pumpe 13 F dazugegeben. Es stellte sich ein pH- Wert von 1,71 ein. Das entsprach einem Säuregehalt von 19,68 g/l, d.h. die Fehlmenge Säure war 6400 g, bezogen auf 20 m3. Diese Fehlmenge Schwefelsäure wurde dem Bad über Pumpe 13 A von der Steuerung 13 H dem Bad zugesetzt.
Die nicht genannten Instrumente und Ventile dienen zur Kontrolle bzw. Feineinstellung der Anlage.
Auf diese Weise gelingt es, elektrolytische Einfärbungen in konstanter Expositionszeit vorzunehmen. Dabei entfällt die Notwendigkeit der periodischen Analyse und entsprechen­ den Korrektur des Elektrolyten. Die Verschleppungsverluste werden aufgrund der konstanten Sollwerte im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren um etwa 20 Prozent reduziert.

Claims (8)

1. Verfahren zum automatischen Konstanthalten der Ionen­ konzentrationen in einem Bad zur elektrolytischen Einfärbung von eloxiertem Aluminium bzw. Aluminium­ legierungen, dadurch gekennzeichnet, dass die beim Färben verbrauchte Metallmenge durch anodische Auf­ lösung des Färbemetalls in einem Reaktor erzeugt wird, den das Färbebad durchströmt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Färbemetalle Zinn, Nickel, Kobalt, Kupfer oder Mischungen davon vorliegen.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der entsprechende kathodische Prozess im den Reaktor durchströmenden Anodisierbad stattfindet.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Anoden- und Kathodenraum im Reaktor durch eine Anionen­ austauschermembran getrennt sind.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Färbebad eine der anodischen Metallauflösung ent­ sprechende Menge an Stabilisator bzw. Streuungszusatz zugesetzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Stabilisator bzw. Streuungszusatz bei einem Zinn- oder Kupferbad Sulfosalicylsäure, bei einem Kobaltbad Magnesiumsulfat und bei einem Nickelbad Magnesium- oder Ammoniumsulfat verwendet werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Säuresollwert des Färbebads nach einer automatischen Analyse eingestellt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Säuresollwert bei einem Zinn-oder Kupferbad durch Zufügen von Schwefelsäure und bei einem Nickel- oder Kobaltbad durch Zufügen von Borsäure eingestellt wird.
DE19853536224 1985-10-10 1985-10-10 Verfahren zum automatischen konstanthalten der ionenkonzentration in einem bad zur elektrolytischen einfaerbung von eloxiertem aluminium bzw. aluminiumlegierungen Granted DE3536224A1 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE3002520A1 (de) * 1979-01-25 1980-08-07 Inoue Japax Res Galvanoplastikvorrichtung

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE3002520A1 (de) * 1979-01-25 1980-08-07 Inoue Japax Res Galvanoplastikvorrichtung

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