DE607474C - Verfahren zur Erzeugung von Oxydschichten auf Aluminium und seinen Leigierungen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Erzeugung von Oxydschichten auf Aluminium und seinen Legierungen Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Oxydschichten verschiedenster Struktur und Modifikation auf Aluminium und seinen- Legierungen.-Lin Körper aus einem gegebenen chemischen Grundstoff kann bekanntlich in Form von verschiedenen Modifikationen auftreten, d. h. in bestimmten physikalischen- Zuständen mit eindeutig gegebenen physikalischen und chemischen Eigenschaften bei chemisch gleichbleibendem Grundstoff. Ein besonders auffälliges Unterscheidungsmerkmal der verschiedenen Modifikationen des Aluminiumoxyds ist z. B. die außerordentlich verschiedene Härte dieser verschiedenen Modifikationen; so hat z. B. der Korund als Alphaoxyd eine außerordentlich große Härte, -%vährend andererseits die Gammatonerde, die ebenfalls aus Aluminiumoxyd besteht, weich und pulverig ist.
• Unter Struktur eines Körpers ist allgemein die Lagerung und der Aufbau seines Kornes und die Korngröße selbst zu verstehen. Auch die Porosität fällt unter diesen Begriff. Die Hauptsächlichsten strukturellen Eigenschaften sind also grobkörnig oder feinkörnig, dicht oder porös.
• .Nach vorliegendem Verfahren ist es nun möglich, durch die Wähl der Oxydationsbedingungen willkürlich die Eigenschaft der zu bildenden Oxy dschicht so zu beeinflussen, daß diese entweder in einer harten oder weichen Modifikation, entweder mit einer feinkörnigen oder grobkörnigen, entweder in einer dichten oder porösen Struktur vorliegt.
• Dieses Ziel wird nun erfindung:geinäß durch AIiwendung eine. I?lektrolyten erreicht, der aus einer etwa to°1oigei wässerigen Lösung von Oxalsäure oder Salpetersäure mit oder ohne Zusatz, insbesondere von oxydierenden Bestandteilen oder organischem bzw. anorganischen Säuren, besteht, bei Anwendung einer Badspannung -von 4 bis 6o Volt und einer @'emiperat-= cfes Elektrolyten von r j bis 6o° C.
• Es ist wohl in der einschlägigen Literatur vielfach darauf hingewiesen worden, daß Wechsel der Stromspannung, Wechsel des Elektrolyten und der Badkonzentration die Qualitäten der erzeugten -Tonerdeschicht beeinflussen. Es ist aber bisher nicht erkannt worden, daß bei Benutzung der eingangs genannten Elektrolyten eine bestimmte Gesetzmäßigkeit zwischen der Bädspannung und der Elektrolytkonzentration besteht, die eingehalten werden muß, wenn man in vorbestimmter Richtung auf die Struktur, Modifikation und die davon abhängigen Qualitäten der Oxydschicht in bewußter Weise einwirken will.
• Die Badspannung, innerhalb der das vorlieg ende Verfahren durchführbar ist, beträgt, wie erwähnt, 4. bis 6o Volt Gleichstrom oder Wechselstrom oder pulsierender Gleichstrom beliebiger Frequenz, die Konzentration des Elektrolyten etwa io °)o. Es ist des weiterem festgestellt worden, daß auch die Badtemperatur zu diesen Verhältnissen in einem bestimmten gesetzmäßigen Zusammenhang steht, und zwar zwischen 15 bis 6o° gehalten werden muß.
• lm folgenden ist an Hand von einigen Ausführungsbeispielen das Wesen der Erfindung näher erläutert. Beispiel i Ein Reinaluminiumblech von i qdm Oberfläche wird an einer Wechselstromquelle von ho Volt und 5o Hz angeschlossen und taucht dabei in ein Bad, bestehend aus einer Lösung von So. g kristalliner Oxalsäure auf 1 1 Wasser. Die Temperatur der Lösung beträgt i50. An die andere Phase der Wechselstromquelle werden zwei Gegenelektroden aus Graphitkohle rechts und links von dem zu oxydierenden Aluminiumblech angeschlossen. Es stellt sich- nach einiger Zeit eine Stromstärke von 4 Amp. ein.- `lach etwa q.o Minuten Behandlungsdauer ist das Aluminiumblech mit einer harten, wenig biegbaren Oxydschicht von gelblichbrauner Farbe überzogen. Durch nähere Untersuchung ergibt sich, daß die Schicht aus dem sogenannten Gammaoxyd besteht und von grobkörniger Struktur ist. Beispiel a Reinaluininiuinblech von i qdni Oberfläche, Stromart: Wechselstrom 5o Hz, Spannung-* 5 V olt (Gegenelektrode Aluminiumblech der gleichen Größe), Elektrolyt: iio g kristalliner Oxalsäure auf 11 ZVasser, Badtemperatur: 5o0, Behandlungsdauer: 6o'Minuten. Ergebnis: Die so erhaltene Oxydschicht ist schon rein äußerlich grundverschieden von der Oxydschicht nach Beispiel i. Die Schicht ist von grauweißem Aussehen und weicher Struktur. Während die erste Schicht bei Biegung des Bleches infolge ihrer Sprödigkeit Risse bekommt und ein knirschendes Geräusch verursacht, läßt sich das nach vorliegendem Beispiel elektrolytisch oxydierte Blech um verhältnismäßig kleine Krümmungsradien biegen, ohne daß die Oxy dsclriclit einreißt. Eingehende Untersuchungen ergaben, daß es sich um ein wasserarmes Aluminiumhydroxyd handelt und die Schicht von außerordentlich feinkristallinem Gefüge ist.
• Beispiel 3 Reinaluininiumblech von i qdm Oberfläche, Stromart: Wechselstrom 5o Hz, Spannung: 15 Volt (Gegenelektrode Kohle), Elektrolyt: 75 g kristalline Oxalsäure auf 1 1 Wasser, Badtemperatur: 150, Behandlungsdauer: So Minuten.
• E r g e b n i s : Die Schicht ist von heller, strohgelber Farbe. Sie ist zwar nicht so hart wie die nach Beispiel i erzeugte Schicht, dafür ist sie aber verhältnismäßig feinkörniger und dichter Struktur. Die Biegefähig-].zeit der Schicht ist jedoch nicht ganz so hoch wie die nach Beispiel 2.
• Beispiel Reinaluininiumblech von i ddin Oberfläche, Stromart: Gleichstrom, Spannung: 6o Volt (das zu oxydierende Blech ist an den Pluspol, die Gegenelektrode aus Kohle an den Minuspol der Gleichstromquelle angeschlossen), Elektrolyt: Sog kristalline Oxalsäure auf 1 1 Wasser, Badtemperatur: 2o0, Behandlungsdauer: 6o Minuten.
• E r g e b n i s : Extrem harte; sehr spröde Schicht von graugelber Farbe. Die Ritzhärte ist noch höher als bei Schicht -Ir. i. Jede geringste Biegung hinterläßt sichtbare Risse in der Schicht und verursacht ein knakkendes Geräusch. Eingehende Untersuchungen zeigen, daß es sich um ein außerordentlich weitgehend gealtertes Aluminiumoxyd handelt und die Schicht von etwas feinkörnigerem Gefüge ist. als die Schicht 1Tr: i.
• Demzufolge beruht also die Erfindung auf der Erkenntnis, daß bei Verwendung -von wässerigen Lösungen von Oxalsäure und/oder Salpetersäure mit oder ohne Zusätzen von oxydierenden Substanzen und organischen oder anorganischen Säuren als Elektrolyt nach Struktur, Modifikation und sonstiger Beschaffenheit bestimmt geartete Oxydschichten nur dann mit Sicherheit erhalten werden, wenn man ein bestimmtes Verhältnis zwischen Stromspannung und Elektrolytkonzentration einhält.- Dabei ist es notwendig, auch die Temperatur, die sich hierzu gleichfalls in bestimmter Abhängigkeit befindet, entsprechend zu wählen. Diese der Erfindung zugrunde liegende Erkenntnis steht daher auch in einem gewissen Gegensatz zu den bisher mit Bezug auf die Aluminiumoxydationsverfahren gemachten Erfahrungen, denn in den diesbezüglichen Beschreibungen ist immer davon die Rede, daß man mit Spannungen oxydieren müsse, die in den meisten Fällen über 6o bis So Volt liegen, um überhaupt eine praktisch brauchbare Oxydschicht erzeugen zu können; diese Feststellung ist als solche nicht richtig, und es ist daher auch niemals angegeben, daß zwischen Stromspannung, Badkonzentration und Temperatur eine bestimmte Gesetzmäßigkeit vorliegen muß, wenn man die Qualität der erzeugten Oxydschichten in bewu ßter bestimmter Weise beeinflussen will.
• Bei Einhaltung dieser durch die Erfindung festgelegten Stroinspannungs- und Badverhältnisse werden Oxydschichtcn erzeugt, die sich außerordentlich gut zum F ärben, insbesondere durch anorganische Farben, eignen und außerordentlich lichtechte und leuchtkräftige Farbüberzüge liefern.
• Die so gefärbten Schichten können dann durch Imprägnierung von ölen, Fetten, Wachsen nachbehandelt «-erden.
• Diese Behandlung dient insbesondere dem Zweck, sie Wasser- und feuerbeständig zu machen.

Claims (1)

1. PATRNTANSPRCCIIE: i. Verfahren zur Erzielung von 0xydschichten verschiedenster Struktur und Modifikation auf Aluminium und seinen Legierungen, gekennzeichnet durch Verwendung eines Elektrolyten, der aus einer etwa io°/oigen wässerigen Lösung von Oxalsäure oder Salpetersäure mit oder ohne Zusatz, insbesondere von oxydierenden Bestandteilen oder organischen bzw. anorganischen Säuren, besteht, bei Anwendung einer Badspannung von 4 bis 6o Volt und einer Temperatur des Elektrolyten von 15 bis 6o° C. :2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxydation mit Gleichstrom, Wechselstrom oder pulsierendem Gleichstrom beliebiger Frequenz erfolgt.