DE661938C - Verfahren zum Faerben von Metallgegenstaenden durch elektrolytisches Niederschlagen von Metalloxyden an der Kathode in einem alkalischen Bade - Google Patents

Verfahren zum Faerben von Metallgegenstaenden durch elektrolytisches Niederschlagen von Metalloxyden an der Kathode in einem alkalischen Bade

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DE661938C
DE661938C DEK139219D DEK0139219D DE661938C DE 661938 C DE661938 C DE 661938C DE K139219 D DEK139219 D DE K139219D DE K0139219 D DEK0139219 D DE K0139219D DE 661938 C DE661938 C DE 661938C
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D9/00Electrolytic coating other than with metals
    • C25D9/04Electrolytic coating other than with metals with inorganic materials
    • C25D9/08Electrolytic coating other than with metals with inorganic materials by cathodic processes

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Description

  • Verfahren zum Färben von Metallgegenständen durch elektrolytisches Niederschlagen von Metalloxyden an der Kathode in einem alkalischen Bade Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Färben von Metallgegenständen durch elektrolytisches Niederschlagen von Metalloxyden an der Kathode in einem alkalischen Bad. Die früher auf- diesem Gebiet gemachten Versuche haben zu keinem praktisch verwertbaren Ergebnis geführt. Man hat versucht, eine Metallfärbung in einem Kupfer enthaltenden alkalischen Bad in Anwesenheit von Arsenoxyd zu erzeugen. Es ergab sich dabei aber ein stumpfes, trübes und rauchartiges Aussehen. Die niedergeschlagenen Schichten bestehen im wesentlichen aus Arsen, dagegen wurde Kupferoxyd nicht abgesetzt.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft nun ein Verfahren, bei dem eine gleichmäßige, zusammenhängende Kupferoxydschicht auf dem Gegenstand niedergeschlagen wird, die bei der Abscheidung der Reihe nach verschiedene durch die Schichtstärke bestimmte Farbtöne zeigt. Mit dem Niederschlagen wird aufgehört, sobald die gewünschte Farbe erreicht ist. Das Kupferoxyd wird gemäß der Erfindung auf dem die Kathode bildenden Gegenstand in dem gelöste Kupfersalze enthaltenden alkalischen Bad bei einer su-niedrigen Stromdichte und Spannung niedergeschlagen, die zum Niederschlagen metallischen Kupfers nicht ausreicht. ' Das Verfahren ist für Metallteile aller Art verwendbar, z. B. für Aschenschalen, elektrische Zubehörteile, Bleche, Rohre usw., und es kann auf jedes Metall angewendet werden, das in der üblichen Weise auf elektrischem Wege überzogen werden kann, z. B. Messing, Eisen, Kupfer usw.
  • ' Das Kupfer ist in dem Bad als komplexe Verbindung im allgemeinen mit Hilfe von organischen, in dem Bade vorhandenen Bestandteilen gelöst. Das Bad besteht also aus Ätznatron, einer löslichen organischen Substanz und einem Kupfersalz. Gewöhnlich verwendet man Kupfersulfat und als organische Substanz Milchsäure; Weinsteinsäure, Citronensäure und Glykolsäure, die mit kaustischem Alkali die entsprechenden Salze bilden. Man kann aber natürlich auch z.B. milchsaures Kupfer, weinsteinsaures Natrium, Rochellesalz usw. unmittelbar zu derÄtznatronlösung hinzufügen. Nichtsaure organische Bestandteile, z. B. Glycerin und Zucker, sind ebenfalls verwendbar. Es kann jedenfalls jeder organische Stoff verwendet werden, der sich im wesentlichen in dem Bad löst und Komplexe bildet. Ver schiedene anorganische,Komplexe bildende Körper,, wie Wasserglas, Pyrophosphate, Borate usw. oder Mischungen davon, arbeiten zufriedenstellend. Das Bad wird immer alkalisch gehalten. Es wird gewöhnliches Ätznatron verwendet, um die Alkalität herzustellen. Es können aber auch Ätzhalioder alkalische Salze, wie Natriun.carbonat,Wasserglas. Borax und alkalische Phosphate, benutzt werden.
  • Der zu überziehende Gegenstand muß in der üblichen Weise vollkommen gereinigt und dann in das Bad als Kathode eiiigefii#t werden. Die Anode hat vorzugsweise die Form einer Kupferstange oder -platte von- einem dem zu behandelnden Gegenstand gleichen oder größeren Querschnitt. Zwischen Anode und Kathode wird eine Spannung geschaltet, die so eingestellt wird, daß eine kathodische Reduktion erfolgt, die so begrenzt wird, daß sich Kupferoxyd bildet. Geht die Spannung viel über den Betrag hinaus, bei dem sich Cu 0 bildet, dann wird metallisches Kupfer an der Kathode niedergeschlagen. Es kann jede Spannung verwendet werden, die unter den angegebenen Bedingungen keinen metallischen Kupferniederschlag gibt. Zweckmäßig arbeitet man bei einer Stromdichte von einem Bruchteil eines Ampere pro Quadrätdezinieter Kathodenfiäclie.
  • Bei der Durchführung des Verfahrens wird auf dein an der Kathode befestigten Gegenstand eine mikroskopisch dünne Schicht von Kupferoxyd niedergeschlagen. Die Schicht zeigt unmittelbar nach dem Beginn des Verfahrens eine Färbung, und die Farbe wechselt während der Behandlung, wenn die Schicht an Stärke zunimmt, indem verschiedene Kreisläufe des Farbenwechsels in der folgenden Reihenfolge durchlaufen werden: Gelb, Orange, Rot, Purpur, Blau, Blaugrün, Silber, Gelb, Gold, Pfirsichfarben, Rosa, Violett, Grünlich und Grüngelb. Nach verschiedenen Kreisläufen erscheint die rote Grundfarbe des Kupferoxyds. Gewöhnlich ist es am besten, sich nicht auf die zuerst gebildete Farbe zu verlassen, wenn die Schicht noch außerordentlich dünn ist. Die Dicke liegt im Bereich der Wellenlänge des sichtbaren Lichtes. Das Verfahren wird am besten ausgeführt, bis die gewünschte Färbung in dem einen oder einem späteren Kreislauf erscheint. Dann wird das Verfahren unterbrochen und der Gegenstand entfernt. Er hat dann eine regelmäßige und glänzende Färbung. Vorzugsweise wird er dann, obwohl dies nicht notwendig ist, mit einem durchsichtigen Lack überzogen.
  • Wenn erwünscht, kann auch eine buntfarbige Wirkung dadurch erzielt werden, daß der Gegenstand, wenn ein gewünschter Farbton erzielt ist, aus dein Bad herausgenommen wird, Teile, wie an sich bekannt, mit einem '' Isoliermittel abgedeckt werden, z.B. ein Monogramm oder ein anderes Muster, und alsdann (las Verfahren wieder aufgenommen wird. Es kann für diesen Zweck Paraffin, Bienenwachs oder ein geeigneter Firnis Verwendung finden.
  • Das Verfahren wird am besten bei Zimmertemperatur oder etwas darüber ausgeführt. Die Badtemperatur ist- am besten nicht über .15° C, sonst kann bei gewissen Bädern sich ein Niederschlag bilden, welcher (las Verfaliren hindert. Als Ausführungsbeispiel sei die Behandlung einer messingnen Aschenschäle angegeben. Die Schäle wurde zuerst poliert, gereinigt und in der üblichen Weise gespült. Sie wurde alsdann unmittelbar als Kathode an eine Stromquelle in einem Bad angeschlossen, welches aus gelöstem Kupfer-: stilfat in handelsüblicher 85 °/oiger Milchsäure gelöst war, das mit Ätznatron alkalisch gemacht war. Der benutzte Betrag an Kupfersulfat war 96 g auf ein Liter, der Betrag an Milchsäure 125 bis 15o;ccm auf ein Liter und der Betrag an Ätznatron 96 bis io8 g auf ein Liter. Als Anode wurde eine Kupferstange benutzt. Es wurde eineSpannung vono,a5 Volt hindurchgeschickt: Die Stromdichte betrug o,o5 Ampere auf den Quadratdezimeter der Katliodenfläclie. Die Badtemperatur war etwa 2z bis a5° C. Es erschien unmittelbar Farbe; deren Ton sich beim Fortschreiten des Vorganges änderte. Es wurde ein sehr starker grüner Überzug gewünscht, und man ließ infolgedessen den Strom so lange hindurchgehen, bis der gewünschte Farbenkreislauf zweimal durchlaufen wurde. Am Ende von fünf Minuten nahm die Aschenschale eine feine erbsengrüne Farbe an, und die Schale wurde dann entfernt, gewaschen und getrocknet. Sie wurde schließlich durch Spritzen finit einer dünnen Schicht eines farblosen Nitrocellulöselack. überzogen.
  • Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung wurde ein messingnes Gefäß mit einem Überzug von kräftigem Purpurton überzogen. Das Bad enthielt 48 g Kupfersulfat auf ein Liter, 72 bis 96 g Ätznatron und 162g Rohrzucker statt Milchsäure. Die Spannung war o,25 Volt, die S tromdichte o, i o Ampere auf den Quadratdezimeter und die Zeit 2,5 Minuten.
  • Die Konzentrationen und Mischverhältnisse dieser Bäder können um 5o % verändert werden, ohne daß eine erhebliche Änderung in den erhaltenen Ergebnissen entsteht.
  • Ein fortgesetzter Niederschlag ergibt dickere Überzüge; die in größerem oder geringerem Maße das kräftige Weinrot des Kupferoxyds zeigen. Es können also Überzüge gemacht werden, die Interferenzfarben zeigen und die auch den roten Ton des Kupferoxyds aufweisen. Wenn die Schicht stark genug ist, zeigt sie nur die rote Farbe des Kupferoxyds.
  • Zwischenwirkuilgen können erzielt werden, «-cim die Schicht die Farbe des darunterliegenden Kupfers oder sonstigen Metalls durchscheinen läßt. Wenn der Überzug dicker wird, lassen sich verschiedene Schattierungen von schillerndem Kanonenmetall; Bronze, Purpur, Dunkelrot, Braun undRot erreichen, wie davon abhängig sind, ob die Unterfläche schwarzes Nickel oder Eisen ist öder aus reduziertem I`upferoxyd, Messing oder Kupfer besteht. Kupferoxydschichten sind einseitig leitend. Sie erzeugen die Gleichrichtwirkung des Kupferoxyds und können bei der Herstellung von Kupferoxydgleichrichtern und photoelektrischen Zellen verwendet werden.
  • Obwohl die beschriebenen einfachen Verfahren vorzügliche Ergebnisse zeitigen, hat sich gezeigt, claß Glanz, Gleichmäßigkeit und Verschiedenheit der Färbung in vollstem Maße durch Einschalten einer kathodischen Reduktion vor der endgültigen Farbgebung durch die Schichtbildung erzielt werden können: Das beste Verfahren ist das folgende: Der Gegenstand wird poliert, in einem gewöhnlichen alkalischen Reinigungsmittel gereinigt, in Wasser gespült, dann in eine Natriuincyanidlösung eingetaucht, um die Spuren von Oxyd und Schmutzflecken zu entfernen, und nochmals gespült. Dann wird der Gegenstand als Kathode in ein alkalisches Kupferbad der beschriebenen Art eingehängt und derStrom etwa i Minute bei einerStromdichte von etwa 5o Milliampere auf den Quadratdezimeter und einer Spannung von etwa 0,3 Volt bei Zimmertemperatur hindurchgeführt. Es wird dadurch eine dünne KupferoxycIschicht erzeugt.
  • Der Gegenstand wird dann entfernt, gespült. und zur Kathode in einem schwachen alkalischen Reinigungsbad gemacht. Zwischen der Kathode und einer Eisenanode wird bei einer Spannung, die von dem Umfang der Kathode abhängt, Strom hindurchgeführt. Unregeli ni iißige Stücke erfordern etwas höhere Spannung, und zwar muß diese zwischen 3 und 8 Volt betragen, und die Behandlung wird nur wenige Sekunden durchgeführt. Hierdurch verändert sich das Aussehen durch Reduktion des Kupferoxyds zu metallischem Kupfer, und es wird ein bronzenes Aussehen hervorgebracht. Der Gegenstand wird dann gespült und wieder in das elektrolytische Farbbad gebracht, in dem er mit einer Kupferoxvdfarbschicht in der beschriebenen Weise überzogen wird. Die vorangegangene kathodische Reduktion gibt eine gute Grundlage für die Kupferoxydschicht, die alsdann aufgebracht wird, und erzeugt auch eine gleichmäßige standardisierte Untergrundfarbe. thode in einem alkalischen Bade, dadurch gekennzeichnet, daß Kupferoxyd auf dem die Kathode bildenden Gegenstand in dem gelöste Kupfersalze enthaltenden alkalischen Bad niedergeschlagen wird und claß eine so niedrige Stromdichte und -spannung benutzt wird, die zum Niederschlagen metallischen Kupfers nicht ausreicht, dagegen genügt, um eine gleichmäßige, zusammenhängende Kupferoxydschicht . auf dem Gegenstand niederzuschlagen, die bei der Abscheidung der Reihe nach verschiedene durch die Schichtstärke bestimmte Farbtöne zeigt, wobei mit dein Niederschlagen aufgehört wird, sobald die gewünschte Farbe erreicht ist.
  • a. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die gefärbte Schicht dünn genug ist, so claß die darunterliegende Färbe des metallischen Gegenstandes das Aussehen beeinflussen kann.
  • 3. Verfahren nach Anspruch i oder z, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Schichtbildung der Gegenstand elektrolytisch -mit einer dünnen metallischen Kupferschicht überzogen wird, die als Untergrund für die farbige Schicht dient.
  • q.. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom unterbrochen wird, wenn die gewünschte Färbung mehrmal in aufeinanderfolgendem Kreislauf verschiedener Interferenzfärbungen erschienen ist.
  • 5. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß die alkalischeLösung gelöste organischeStoffe enthält.
  • 6. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Ätznatron verwendet wird, um die Lösung - alkalisch zu machen.
  • 7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung: gelöstes Kupfersulfat, Milchsäure undÄtznatron enthält.
  • B. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer ersten Schichtbildung ein gewünschtes Muster auf der Oberfläche mit einem Isolierstoff abgedeckt wird und derGegenstand dann einer zweiten Schichtbildung unterworfen wird, die eine andere gewünschte Färbung auf dem nicht abgedeckten Teil des Gegenstandes hervorruft.

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  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Färben von Metallgegenständen durch elektrolytisches Niederschlagen von Metalloxyden an der Ka-
DEK139219D 1935-09-07 1935-09-07 Verfahren zum Faerben von Metallgegenstaenden durch elektrolytisches Niederschlagen von Metalloxyden an der Kathode in einem alkalischen Bade Expired DE661938C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1257524B (de) * 1960-11-22 1967-12-28 Yawata Iron & Steel Co Verfahren zur elektrolytischen Herstellung von Interferenzfarbschichten auf Eisen und Nickel

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1257524B (de) * 1960-11-22 1967-12-28 Yawata Iron & Steel Co Verfahren zur elektrolytischen Herstellung von Interferenzfarbschichten auf Eisen und Nickel

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