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Verfahren zur Erzeugung von Fremdmetalltönungen auf Gegenständen aus
Aluminium und Aluminiumlegierungen Die Erfindung hat zum Gegenstand ein Oberflächenbehandlungsverfahren,
mit dem Gegenständen aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen oberflächlich der Glanz
oder die Tönung von anderen Metallen, insbesondere auch von Edelmetallen, verliehen
wird. Nach dem Verfahren können Gegenstände, aus dem erwähnten Leichtmetall z. B.
mit einer goldglanzähnlichen Tönung versehen werden. Das Verfahren ist daher geeignet,
dem Leichtmetall auch das Gebiet der kunstgewerblichen Erzeugnisse zu erschließen,
denn es können auf diese Weise kunstgewerbliche Stücke, wie Schalen, Vasen oder
auch Haushaltsgegenstände besserer Beschaffenheit, wie wertvolle Teller; Kannen
usw., aus Leichtmetall angefertigt werden, die durch das erfindungsgemäße Oberflächenverfahren
ein dem Fremd- oder Edelmetall ähnliches Aussehen erhalten. Außer Goldtönungen können
auch kupfer-, messing- oder bronzeähnliche Töne erzielt werden und die so behandelten
Leichtmetallgegenstände für technische und gewerbliche Zwecke, bei denen es auf
das Oberflächenaussehen ankommt, an Stelle von Kupfer, Messing oder Bronze angewendet
werden. Nach dem Verfahren oberflächlich mit einem Bronzeton versehene Aluminiumgußplaketten
können z. B. von echten Bronzeplaketten kaum mehr unterschieden werden. Das neue
Verfahren ist eben wesentlich variationsfähiger als das bisherige galvanische Verfahren,
bei dem das Grundmetall mit dem Fremdmetall, dessen Glanz es erhalten soll, direkt
galvanisch überzogen wird. So kann man mit dem vorliegenden Verfahren auch die Wirkung
von sehr stark gealtertem Metall, z. B. Altgold oder Altbronze, erreichen.
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Das vorliegende Verfahren bietet weiterhin den großen Vorteil, daß
die Metalltönung in einer Oberflächenschicht erzielt wird, die im wesentlichen oxydischen
Charakter trägt. Dadurch wird in starkem Maße die Verschleißfestigkeit der Oberfläche
erhöht. Die Schicht bildet weiterhin auch einen wirksamen Korrosionsschutz.
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Das Verfahren besteht im wesentlichen aus folgenden Arbeitsgängen:
Die Oberfläche der zu behandelnden Leichtmetallgegenstände wird zunächst gereinigt
und entfettet. Es kann dieser Vorbehandlung je nach der erwünschten Endwirkung noch
ein Schleifen und Polieren vorausgehen. Nach der Reinigung und Entfettung wird durch
chemische oder elektrische Verfahren auf den Leichtmetallgegenständen
eine
Oxidschicht gebildet, die imstanJe- ist, flüssige -Sfbffe aufzusaugen. Der' mit
der Oxidschicht versehene Gegenstand wird nun in ein Farbbad bestimmter-Zusammensetzung
getaucht. Bei dem Farbbad handelt es sich stets um ein solches, das . aus mehreren
Farbstoffen, die miteinander gemischt werden, besteht. Es kann aber auch so vorgegangen
werden, daß die Schichten > mit den einzelnen Farbkomponenten getrennt, d. h. abwechselnd
mit der einen und mit der anderen eingefärbt werden. Die Mischfarbe, mit der man
die Oxidschicht auf diese Weise zunächst einfärbt, soll dem metallischen Glanz,
den man später erreichen will, gleichsam ins Farbige übersetzt, entsprechen, d.
h. es müssen in der Farbe die Grundfarbenkomponenten, die in jedem Metallglanz schwach
durchschimmern, satt und leuchtend enthalten sein. Nach der Einfärbung werden die
Gegenstände sodann in wäßrige saure oder alkalische Lösungen getaucht, die die Oxidschicht
wie auch das Leichtmetall selbst gar nicht oder nur schwach angreifen. Sehr gut
für diese Nachbehandlung eignet sich z. B. konzentrierte Salpetersäure oder auch
eine wäßrige Salpetersäurelösung. Als alkalisch: reagierender Stoff hat sich z.
B. Wasserglas gut bewährt. Erfindungsgemäß werden durch diese Nachbehandlung die
Mischfarben in der Oxidschicht so umgewandelt und ihre Farb--#virkung so abgestumpft
und gedämpft, daß der Farbton auf eine metallische Tönung zurückgeführt -wird: Um
z. B. eine Goldtönung der Oberfläche zu ,erzielen, muß das Farbbad im wesentlichen
aus einer wäßrigen Lösung von organischem Braun, dem eine gewisse Menge Grün zugesetzt
ist, bestehen. Die mit dieser Farbmischung eingefärbte oxydische Oberfläche wird
dann mit Salpetersäure nachbehandelt, wodurch der Farbton in einen Goldglanz umschlägt.
- Um Messingtöne nachzuahmen, sind Farbbänder aus organischem Gelb mit Zusatz von
organischem Grün anzuwenden. Die Nachbehandlung kann ebenfalls mit Salpetersäure
durchgeführt werden. Um einen kupfer: ähnlichen Ton zu erzielen, kann man z. B.
ein Farbbad aus organischem Rot, dem etwas Braun zugesetzt ist, verwenden. Wie bereits
erwähnt, kann man die betreffende Färbung auch vornehmen durch abwechselndes Eintauchen
in wäßrige Farblösungen der einzelnen Farbenkomponenten. Nach der Färbung wird mit
einer Wasserglaslösung nachbehan-Belt.
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Um bronzeähnliche Töne zu erreichen, verwendet man zweckmäßigerweise
ein Farbbad aus organischem roten und grünen Farbstoff. Es empfiehlt sich, anschließend
dann noch mineralisches Blau in der Schicht niederzuschlagen. Durch eine Nachbehandlung
der so gefärbten Schicht in Salpetersäure-Lösung schlägt die Farbe in einen Bronzeton
um.
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. 'Die Nachahmung der Bronzetönungen kann noch dadurch verbessert
werden, daß man -die verschiedenen Oberflächengebiete durch die Salpetersäure auch
verschieden stark angreifen läßt. Handelt es sich also z. B. um eine Aluminiumgußplakette
mit reliefartigen Zeichnungen, so können die erhabenen Teile nach der Einfärbung
der oxydierten Plakette leicht mit Fett eingerieben werden, während die Grundflächen
und Ecken frei davon Bleiben. Die Salpetersäure greift dann verschieden stark an.
Die erhabenen Teile erhalten dadurch eine bronzeähnliche Tönung, während der metallische
Ton auf den Grundflächen und in den Ecken fast zum Verschwinden gebracht werden
kann. Erhalten bleibt jedoch auch an den Ecken und auf den Grundflächen das mineralische
Blau. Auf diese Weise wird täuschend der Eindruck einer Bronzetönung mit Patinabildung
auf den Grundflächen und in den Ecken erzielt. Nach der Salpetersäurebehandlung
kann der Gegenstand dann noch eingefettet, gewachst oder geölt werden, hauptsächlich
um ihn griffest zu machen und ihm einen höheren Glanz zu verleihen.
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Es handelt sich hierbei also nicht um eine Färbung von Oxidschichten
im gewöhnlichen Sinne. Die ursprünglich angewendeten Farben werden durch die mit
sauren oder alkalischen Lösungen ausgeführte Nachbehandlung völlig umgewandelt,
und es bleibt eine rein metallische Tönung, also keine Farbwirkung im eigentlichen
Sinne, übrig.
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Eine theoretische Erklärung für die be- i schriebenen Vorgänge zu
finden, ist außerordentlich schwierig. Das Entscheidende scheint die Veränderung
des pH-Wertes des Farbstoffes in der Oxidschicht durch die Nachbehandlung mit sauren
oder alkalischen Lösungen zu sein. Durch diese Veränderung des pH-Wertes wird eine
chemische Umwandlung der Farbstoffe verursacht, durch die ihre Farbwirkung völlig
geändert wird. Es mag auch sein, daß ein Teil des Farbstoffes, und zwar der in den
oberen Schichten des Oxydüberzuges enthaltene, durch die Nachbehandlung herausgelöst
wird und nur ein Rest des Farbstoffes auf dem Grund der Oxidschicht verbleibt. Dieser
auf dem Grund verbleibende Farbrest könnte nun, da die aus der Schicht heraustretenden
reflektierten Lichtstrahlen verschiedentlich in den Barüberliegenden Dxydkristallen
gebrochen werden, einen stark gedämpften Farbglanz, der dem des Metallglanzes außerordentlich
'nahekommt, ergeben. Unter Umständen kann
auch die Umwandlung des
Farbstoffes infolge der Änderung des pH-Wertes noch weitgehender sein. Die Farbstoffe
können durch die Umwandlung nicht nur in ihrer Farbwirkung geändert werden, sondern
auch vollkommen zerfallen. Die restliche Farbwirkung, die dem Metallglanz nahekommt,
könnte bedingt werden durch diese Zerfallprodukte. Es ist eigenartig und überraschend,
daß die beschriebene Wirkung nur bei Farbmischungen auftritt. i. Ausführungsbeispiel:
Goldtönung von kunstgewerblichen Schalen aus Aluminiumlegierung, Eine Schale aus
einer Aluminiumlegierung soll mit einer goldglanzähnlich wirkenden Oberflächenschicht
versehen werden. Die Schale wird zunächst durch Eintauchen in schwach konzentrierte
Natronlauge von 6o° oberflächlich gereinigt und gebeizt und hiernach in Wasser gespült.
Durch Eintauchen in konzentrierte Salpetersäure von Zimmertemperatur wird daraufhin
die Wirkung der Beizung neutralisiert. Die so gereinigte und gebeizte Schale -wird
sodann in ein elektrolytisches Oxydationsbad eingehängt, bestehend aus einer 5 °/oigen
iväßrigen Lösung von Oxalsäure mit einem Zusatz von i °/a Kaliumsulfat, Badtemperatur
etwa 30° C. In diesem Bade wird die Schale mit einer Strommenge von 15 Amp. min/dm2
Wechselstrom und anschließend noch mit 2o Amp. rnin/dm2 Gleichstrom elektrolytisch
oxydiert. Durch diese elektrolytische Behandlung hat sich auf dem Aluminiumgegenstand
eine dünne transparente und adsorbtive Oxydschicht gebildet. Nachdem der Gegenstand
nochmals in Wasser gespült wurde, wird er in ein Farbbad, bestehend aus einer wäßrigen
Lösung von Monochrombraun BX und Fanalgrün LBB (2 g Fanalgrün und 3 g Monochrombraun
auf i Liter Wasser), Temperatur ,~o bis 8o°, getaucht und hierin -9 Minuten gelassen.
Hierdurch erhält die Schicht eine grünlichbraune Anfärbung von organischer Natur.
Nach dem Färben wird wiederum mit Wasser gespült und der Gegenstand in konzentrierte
Salpetersäure von Raumtemperatur kurz eingetaucht und anschließend wieder abgespült.
Der Gegenstand hat nun einen goldähnlichen Metallglanz erhalten. Um die Oberfläche
griffest zu machen, wird der Gegenstand schließlich noch in ioo° heißes JG-Wachs
Z getaucht, in einem Ofen bei etwa iao° C abtropfen gelassen und daraufhin sauber
reit warmen Tüchern abgewischt. Der auf diese Weise erhaltene Metallglanz ist verhältnismäßig
lichtecht, wetterbeständig, temperaturbeständig und auch unempfindlich gegen Alkalien,
anorganische und organische Säuren, soweit sir.-nicht geeignet sind, überhaupt die
oxydische Schicht abzulösen.
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2. Ausführungsbeispiel: Bronzetönung von gegossenen Aluminiumplaketten..
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Auf Plaketten aus Reinaluminiumguß soll eine Bronzetönung mit patinaähnlichem
Unterton erzielt werden. Die Plaketten werden erst in der gewöhnlichen Weise oberflächlich
gereinigt, gebeizt und hierauf in Wasser gespült. Die so gereinigten und gebeizten
Plaketten werden sodann elektrolytisch oxydiert, wobei als Elektrolyt eine 6 °/Qige
Oxalsäurelösung mit i % Schwefelsäure und 0,4'/, Kaliumsulfat bei einer Badtemperatur
von 30° C verwendet wird. In diesem Bad werden die Plaketten mit einer Strommenge
von 4o Amp. min/dm2 Wechselstrom elektrolytisch oxydiert.
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Nach dem Oxydieren werden die Teile in Wasser gespült und danach anschließend
in Alizarinrot S (Farblösung 5 g auf i Liter) getaucht, daran anschließend in eine
Farblösung von Zyaningrün 3 G (Farblösung 5 g auf i Liter). Bei den Farblösungen
ist je eine Messerspitze Ammonpersulfat zugesetzt. Die Tauchung in die beiden Farblösungen
wird so lange fortgesetzt, bis ein satter kupferbrauner Ton erreicht ist. Danach
wird kurz in. kaltem Wasser gespült und der zu behandelnde Gegenstand wechselseitig
in Ferrozyankalium und Ferrinitrat getaucht. Auf diese Weise wird in der Schicht
ein mineralischer blauer Farbstoff niedergeschlagen. Daran anschließend wird wiederum
gespült, die erhabenen Stellen des zu behandelnden Gegenstandes werden dann leicht
mit Lanolin oder Wollfett überrieben. Hierauf wird der Gegenstand in verdünnte Salpetersäure
(i: io) getaucht, wiederum gespült und anschließend nochmals i bis 2 mal mineralischblau
leicht gefärbt; daran anschließend endgültig in kaltem Wasser gründlich ausgespült.
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Nachbehandlung: Getrocknet und mit JG-Wachs Z abgerieben.
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Durch den vorstehend geschilderten Färbevorgang hat sich auf den Plaketten
ein metallischer Glänz gebildet, der im Aussehen dem- Originalton von echter alter
Bronze sehr nahekommt. Durch die Anwendung der Salpetersäure nach dem mineralischen
Färben entsteht hierbei an den Vertiefungen ein grünlicher Farbton ähnlich dem,
wie er bei echten Bronzen vorliegt. 3. Ausführungsbeispiel: Gußkörper aus der Aluminiumlegierung
Aldrey sollen einen Metallglanz erhalten, der dem neuer Rotbronze nahekommt. Die
Teile
werden in der gewöhnlichen Weise gereinigt, entfettet und
in derselbern Weise oxydiert, wie im Ausführungsbeispiel 2 beschrieben.
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Nach dem Oxydieren werden die Teile in Wasser gespült und daran anschließend
in ein Farbbad, bestehend aus Alizaringrün (3 g auf i Liter Wasser) und Alizarinrot
(3 g auf z Liter Wasser) von 8o° getaucht. Die Tauchung soll so lange dauern, bis
ein kupferbrauner Ton erreicht ist. Danach wird kurz in kaltem Wasser gespült und
der Gegenstand in eine kalte Wasserglaslösung (i : 40) etwa 2 Minuten lang getaucht.
Anschließend daran wird wieder gespült und der Gegenstand in einem Trockenofen etwa
5 Minuten auf 13o° erwärmt. Schließlich wird der Gegenstand noch mit JG-Wachs Z
von i2-oll abgerieben. Durch dieses Verfahren hat sich auf dem Gußkörper ein metallischer
Glanz gebildet, der dem Originalton von neuer Rotbronze sehr nahe kommt.