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Verfahren zur Herstellung von Oxydschichten auf Aluminium Es ist bekannt,
daß nicht alle Elektrolyten zur elektrolytischen Herstellung von oxydischen Schutzschichten
auf Alu.minimn brauchbar sind. Bisher sind für die technische Verwendung lediglich
Schwefelsäure, Oxalsäure und Chromsäure oder Gemische von anorganischen Säuren mit
zweibasischen Carbonsäuren für sich oder unter Zusatz anderer Stoffe vorgeschlagen
worden. Die freie Schwefelsäure enthaltenden Bäder liefern auf dem Aluminium mit
Gleich- oder Wechselstrom farblose bis weißliche Schichten, wobei die Spannung etwa
5 bis 25 Volt betragen kann. Die Härte dieser Schichten ist im allgemeinen
nicht sehr groß, was man z. B. daran erkennt, daß sich die Oxydschichten mit einem
Messer abschaben lassen. Handelte es sich darum, sehr harte Schichten zu erhalten,
so _ war man bisher gezwungen, als Elektrolyten *für die Oxydation des Aluminiums
Oxalsäure :enthaltende Badflüs.sigkeiten zu verwenden und dabei mit hohen Spannungen
von etwa 40 bis 6o Volt zu arbeiten. Durch diese hohe Spannung ist naturgemäß auch
ein. hoher Energieverbrauch für die Herstellung der Oxydschichten bedingt. Außerdem
sind so erhaltene Schichten mehr oder weniger brause. gefärbt, was nicht immer erwünscht
ist. -Man hat ferner vorgeschlagen, dem sauren Elektrolyten oberflächenaktive Stoffe,
z. B. organische Sulfornicrungsprodukte, wie Sulforizinolsäure oder Isopropyliiaphthalinsulfos
iitire, 2 zuzusetzen. Derartig Derartig Säuren haben jedoch eine so geringe Dissoziationskonstante,
daß sie nur in Verbindung mit stärkeren Säuren, wie Schwefel- oder Oxalsäure, anwendbar
sind. Weiterhin ist es nicht mehr neu, als Elektrolyt wäßrige Lösungen von einfachen
aromatischen Sulfosäuren, z. B. von p-Toluolsulfosäure, zu benutzen. Mit allen diesen
Elektrolyten gewinnt man jedoch nur dünne, unansehnliche oder ungleichmäßige Oxydschichten,
wobei zum Teil außerdem noch örtliche Anfressungen des Aluminiums auftreten.
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Es wurde nun gefunden, daß sich die vielfach von den Verbrauchern
von Aluminiumgegenständen verlangten harten Oxydschichten bei bedeutend geringeren
Spannungen herstellen lassen, wenn man Elektrolyte verwendet, die Oxy- und/oder
Oxogruppen, wie z. B. die Ketogruppe, enthaltende aromatische Sulfosäuren allein
oder mit Zusatz geringer Mengen von Schwefelsäure enthalten. Man erhält dann (bei
Zusatz geringer Mengen von Schwefelsäure) bei Spannungen von etwa 15 bis
30 Volt und Temperaturen zwischen 15 und 35° C auf dem Aluminium Oxydschichtcn,
die etwa die Härte der bisher nur in Oxalsäure haltigen Bädern erreichbaren Schichten
,aufweisen. Zurr modischen Behandhing
des z@ltimili,iuni's oder
seiner Legiertmigen in den Elektrolyten flach vorliegender Erfindung kann sowohl
Wechselstrom als auch Glcichstroru gegebenenfalls in kombInation miteinander verwendet
werden, doch lassen sich bei der ano;lischen Behandlung finit Gleichstrom dickere
und härtere -Schichten erzielen. Dabei beträgt der für die Herstellung notwendige
Energieaufwand etwa nur zlo bis 5o% verglichen mit dem Energieaufwand, der für die
Herstellung der Schichten in Oxalsäure enthaltenden Elektrolyten erforderlich ist.
Die Oxydschichten sind dabei irr. allgemeinen farblos. Nur bei Anwendung der höchsten
Spannungen, die für Elektrolyte gemäß dieser Erfindung zulässig sind, tritt eine
leichte Graufärbung der Schicht ein.
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Es hat sich als zweckmäßig herausgestellt, den die genarnnten Sulfosäuren
-enthaltenden Elektrolyten noch Schwefelsäure zuzusetzen, wobei diese Mengen im
allgemeinen klein zu halten sind und vorzugsweise 5o- Schwefelsäure pro Liter Elektrolyt
nicht übersteigen sollen, wenn die oben bezeichnete Härte der Oxydschichten mit
den mit Sulfosäureiz gemäß .der Erfindung angesetzten Elektrolyten erhalten werden
soll. Mit gutem Erfolg werden im allgemeinen Schwefelsäurezusätze verwendet, die
etwa i bis i o Gewichtsprozent der Sulfosäuremenge entsprechen.
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Für die technische Venvertung der genannten Sulfasäurcn: ist es äußerst
wichtig, daß die Elektrolyten zwecks Erzielung sehr harter Oxydschichten gemäß der
Erfindung verhältnismäßig kleine Mengen von Schwefelsäure enthalten; können bzw.
sollen. Es empfiehlt sich daher, die bei der technischen Herstellung änfall:enden
rohen Sulfosäureai zu verwenden., die an sich einen überschuß an Schwefelsäure enthalten,
dessen ],Entfernung aus dem Sulfonicrungsprodukt nicht erforderlich ist, d. h. also,
daß man zur Herstellung harter Oxydschichten die rohen Sulfonierungsgemische veivendeii
kann, soweit sich ihr Gehalt an freier Schwefelsäure in den angegebenen. Grenzen
hält.
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An sielt ist es auch möglich, die Oxydation des Aluminiums oder seiner
Legierungen in Bädcin vorzunehmen; die Sulfosäuren gemäß der Erfindung enthalten
und deren Gehalt an Schwefelsäure die oben angegebenen Grenzen wesentlich übersteigt.
.Die aus derartigen Elektrolyten erhaltenen Oxydschichten sind zwar durchaus technisch
brauchbar, zeigen aber nicht mehr die große Härte der Schichten, die bei einem verhältnismäßig
kleinen Gehalt an Schwefelsäure erhalten werden können.
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Die Möglichkeit, durch elektrolytische Oxydation des Aluminiums in
Elektrolyten, die aus Lösungen von Osy- oder Osogruppan cnthalteideal aromatisdicn
Sulfosäuren bestehen, sehr harte Oxydschiclitcn auf Aluminium. zu erzeugen, konnte
um so weniger erwartet werden, als Untersuchungen von anderer Seite bei der elektrolytischen
Oxydation des Aluminiums in Lösungen, die Sulfo-säuren besonders der aromatischen
hohlenwasserstoffe enthalten, gezeigt hatten, daß diese Oxydschichten weich und
nicht polierfähig ausfallen. Beispiel i Als Elektrolyt für die Oxydation des Aluminiums
wird, eine Lösung von Isrcsolsulfosäuie von der Dichte t.25 verwendet. Die Oxydation
selbst geschieht mit Wechselstrom von ¢o bis 5o Volt bei einer Badtemperatur von
etwa 25°C. Es werden helle, mittel-1i,arte Schichten erhalten. Leispiel2 Die Oxydation
des Aluminiums oder seiner Legierungen findet in der Lösung einer rohen Phenolsulfosäure
(Sulfonierungsgemisch) statt, die noch etwa 5 Gewichtsprozent freie Schwefelsäure
enthält. Die Dichte der Säurelösung beträgt.etwa 1,2. Bei Anwendung von Wechselstrom
und einer Spannung von 26 Volt werden in diesem Elektrolyten sehr harte 0.-ydschichten
erhalten. Bcispiel3 Als EIcktrölyt bei der Oxydation dient eine Lösung von .4oo
g Thymolsulfosätire und i o g Schwefelsäure im Liter. Bei Anwendung von Gleichstrom
und einer Spannung von 25 Volt werden auf Aluminium und seinen Legierungen äußerst
harte Oxydschichten erh-ilten. Die Schichten zeigen einen Stich ins Graue. Oxydiert
man mit diesem Bade bei Gleichstrom und eircr Spannung von etwa 2o Volt, dann erhält
man farblose Schichten, die zwar etwas weicher sind als die bei 25 Volt erhaltenen
Schichten, aber immer noch die Härte der nach Beispiel e erhaltenen Schichten übertreffen.
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Die so erhaltenen osvdisclien Schichten lassen sich in bekannter Weise
färben, verdichten und imprägnieren.
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Statt der obengenanntcn Säuren können auch andere Säuren gemäß der
Erfindung, wie z. B. Naphtholsulfosäuren, Antlirachinonsulfosäuren, Sulfobenzoesäuren,
Stilfos_a_licylsiiuren und andere, verwendet werden.- '-Die anzuwendenden Sulfosäurcii
besitzen im allgemeinen eine Dissoziationskonstantt, die bei Zinimerteinlieratur
größer als t X io--4 ist; zweckmäßig werden solche Säuren. heiiutzt, . deren Dissoziationskonstante
den Betrag von i X ro 'i übersteigt.