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Verfahren zur anodischen Oxydation von Aluminium und seinen Legierungen
Es ist bekannt, zur Erzeugung von Schutzschichten auf Aluminium und seinen Legierungen
die zu überziehenden Werkstoffe anodisch zu oxydieren. Schwefelsäure ist ein für
diese Zwecke gebräuchlicher Elektrolyt.
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Gemäß einem bekannten-Verfahren soll der Schwefelsäureelektrolyt mit
Aluminiumsulfat versetzt sein, und außerdem wird empfohlen, dem Elektrolyten in
Wasser dispergierbare Kolloide, wie Dextrin, Pflanzenschleime oder auch Polysaccharide,
in Mengen von etwa i % zuzugeben. Man hat auch schon vorgeschlagen, einen Elektrolyten
zu verwenden, der Schwefelsäure mit einem spez. Gewicht von 1,2 und auf jedes Liter
der@Säure 5o bis i oo g Glucose enthält. Es handelt sich hier schon um verhältnismäßig
größere Zusätze zu einem Schwefelsäureelektrolyten, jedoch war die Ansicht vorherrschend,
daß die Menge der Zusätze niedrig bemessen werden muß, um nachteilige Wirkungen
zu vermeiden.
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Es wurde gefunden, daß diese Anschauungen irrig sind, denn bei Anwendung
veidünnter Schwefelsäure als Elektrolyt, der etwa die doppelte Menge und mehr an
Zucker, äls bisher vorgeschlagen wurde, enthält, kommt man zu ganz überraschenden
Ergebnissen.
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Gemäß der Erfindung dient zur anodischen Oxydation von Aluminium und
seinen Legierungen ein aus verdünnter Schwefelsäure bestehender Elektrolyt, der
mit etwa 15 bis 25 Gewichtsprozent Zucker versetzt ist. Als vorteilhaft hat
sich, eine Konzentration der Schwefelsäure von etwa Uo!o erwiesen. je
nach
der Art des zu behandelnden Werkstoffes kann die Konzentration 'der Schwefelsäure
auch etwas stärker oder schwächer gewählt werden.
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Infolge des erhöhten Zusatzes wird eine außerordentliche Verfeinerung
der Teilchen erreicht, aus denen sich die Oxydschicht aufbaut; dadurch wird diese
spezifisch dichter und widerstandsfähiger, und die auf Hochglanz polierten Werkstoffe
verlieren auch durch die Oxydation ihren Hochglanz nicht. Außerdem wird bei Anwendung
des erfindungsgemäßen Elektrolyten die Wasserstoffbildung sowohl an der Kathode
wie an der Anode herabgesetzt bzw. vollständig unterbunden. Infolgedessen kann mit
wesentlich
höheren Stromdichten als bisher gearbeitet werden, ohne
daß sich die Oxy dschicht unter Bildung von Aluminiumsulfat wieder löst. Dies ist
deshalb wichtig, weil die Entstehung von Aluminiumsulfat den Nachteil zur Folge
liat" daß der Widerstand des Elektrolyten erhöht wird. Die gute Leitfähigkeit des
Elektrolyten ermöglicht wiederum das Einhalten niederer Spannungen von etwa g bis
16 Volt und Temperaturen von etwa 15 bis 3o- C.
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Ein -weiterer wesentlicher Vorteil liegt darin, daß sich bei der Anwendung
größerer Zuckermengen auf dem Bade eine Deckschicht bildet, -welche das Entweichen
der die Gesundh,-it der Arbeiter sehr gefährdenden Säurenebel verhindert. Man hat
bisher versucht, mittels Exhaustoren die Belästigung der Bedienungsmannschaft durch
die Säurenebel zu milde-)]. Die durch die Entwicklung der Säurenelul verursachten
Verluste an Elektrolyt kann man aber auf diese Weise nicht unterbinden.
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Die vorteilhafte Wirkung des erfindungsgemäßen Elektrolyten bezüglich
der Widerstandsfähigkeit der erzeugten Oxydschicht gegenüber dem Angriff verdünnter
Säuren zeigen folgende Versuchsbeispiele.
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Es -wurde einmal ein Blech aus Beinaluminium (Blech N r. I) in einem
Elektrolyt folgender Zusammensetzung gemäß der Erfindung behandelt: =o 1 H, SO,t
(spez. Gewicht 1,15) - =i 5oo g 2o,gi°h H., SO, 2 ooo g Zucker; entsprechend einem
Zuckergehalt von 14,8 "j, und einem Schwefelsäuregehalt von
17,8
Ein -weiteres
Blech aus Beinaluminium Elektrolyt folgender Zusammensetzung be-(Blech Nr. II) wurde
in einem bekannten handelt: =o i H.=
SO, (spez. Gewicht 1,2) - 120o g
27,3 0(o H, SO4 75o g Zucker; entsprechend 5,9°/, Zucker auf den Gesamtelektrolyt
berechnet, der einen Schwefelsäuregehalt von 25,6°l" besitzt. Die beiden Bleche
wurden unter sonst gleichen Bedingungen der anodischen Oxydation unterworfen:
| Spannung . . . . . . . . . . . . . i o Volt. |
| Temperatur . . . . . . . . . . . 18:1, |
| Dauer der Oxydation . . . i o Minuten. |
ach der Oxydation -wurden die Bleche in sauberem kaltem Wasser abgespült und schl_e13-lich
5 Minuten in heißes Wasser getaucht.
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Die Korrosionsprüfung wurde )wie folgt vorgenommen Die Bleche -wurden
etwa zur Hälfte in verdünnte Salzsäure der unten angegebenen Konzentration eingetaucht
und die Zeit ermittelt bis zum Beginn einer einwandfrei und deutlich -wahrnehmbare)]
Gasentwicklung. Bei der zuerst angewandten Salzsäurestärke von nur 5 @'o dauerte
die Einwirkung zu lange, so daß die Konzentration von too`o gewählt -wurde. Mit
den gleichen Blechen wurde dann noch ein Versuch mit i 5 0`oiger Säure ausgeführt.
Die Temperatur betrug bei allen Versuchen i5@ C.
| Dauer der Einwirkung his zur |
| Gasentwicklung in Sekunden |
| Säurekonzentration |
| Blech Nr. I ..... 350 130 |
| Blech Nr. II .... 215 89 |
Die Versuche zeigen, daß die unter Anwendung des erfindungsgemäßen Elektrolyten
anodisch oxydierten Bleche gegen Säureangriffe viel widerstandsfähiger sind, da
die Gasentwicklung erst nach einer mehr als doppelt so langen, fast dreifach längeren
Einwirkungszeit auftritt.
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Zur Erzielung außerordentlich harter Schichten auf Aluminium -wird
ein Elektrolyt empfohlen, der aus 50'o Schwefelsäure und 5 Glycerin besteht. Mit
einem 250`o Schwefelsäure und 2oo'o Glycerin enthaltenden Elektrolyten sollen dagegen
Schichten erhalten werden, die ohne zu brechen gedehnt -werden können. Dieser Stand
der Technik ließ es nicht voraussehen, daß mit Hilfe von größeren Zuckermengen die
beschriebenen vorteilhaften Wirkungen zu erzielen sind.
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Um die Gärung des Zuckers zu unterbinden und um seine Reduktionsfähigkeit
zu erhöhen, hat sich die Zugabe von etwa 2 Gewichtsprozent Formaldehyd zum Elektrolyten
als vorteilhaft erwiesen. Die Zugabe von Formaldehyd zti einem alkalischen Bad,
das "egebenenfalls noch einen Alkohol, ein Glukosid, einen Zucker oder eine -Mischung
dieser Stoife enthält, ist bereits bekannt.
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Bei der Bearbeitung von kupferlialti.@ii Aluminiumblechen ist ein
Zusatz von utiwa a Ge%@ichtsprozent Salpetersäure einpfehlenswert. Man hat schon
vorgeschlagen, Salpetersäure
für sich allein oder aber auch in
Mischung mit anderen Säuren zu Zwecken der anodischen Oxydation von Aluminium und
seinen Legierungen' zu verwelid.-n. So wund; z. B. ein Elektrolyt vorgeschlagen,
der aus q.; bis ; o Volumprozent Schwefelsäure (66'B#" 15 bis 5 Volumprozent
Phosphorsäure (6o' B;',l und o,5 bis 2 Volumprozent Salpetersäure (36' Be) oder
aus ioO,ü Salpetersäure besteht, dem oxvdierbare Bestandteile oder anor@-anische
oder organische Säuren hinzugegeben werden können. Der Verwendung von Salpetersäure
im Rahmen der vorliegenden Erfindung kommt aber insofern eine besondere Bz#-deutung
zu, als sich andere oxydierend wirkende Säuren als ungeeignet erwiesen haben.