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Verfahren zur Verbesserung der Absorptionsfähigkeit von chemisch erzeugten
Oxydschichten auf Aluminium und Aluminiumlegierungen
Anwendung äußerlicher elektrischer Energie hergestellt, im allgemeinen
in alkalischer Lösung, wobei der Aluminiumgegenstand lediglich in die Lösung eingetaucht
wird und sich auf seiner Oberfläche durch Oxydation des Oberflächenmetalls ein Oxydüberzug
bildet. Die am weitesten verbreitete Art zur Bildung von Überzügen wird in alkalischer
Carhonatlösung durchgeführt, im allgemeinen unter Verwendung einer Natriumcarbonat-Natriumchromat-Lösung.
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Elektrolytisch erzeugte Oxydüberzüge sind im allgemeinen adsorptionsfähig
und können leicht gefärbt oder auf andere Weise farbig gestaltet werden, aber sie
sind verhältnismäßig teuer im Vergleich zu den auf chemischem Wege erzeugten Überzügen.
Andererseits sind die auf chemischem Wege auf Aluminiumgegenständen ,in alkalischen
Lösungen hergestellten Überzüge im allgemeinen weniger absorptionsfähig und lassen
sich weniger leicht färben, wenn sie auch verhältnismäßig billig sind.
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Aus diesem Grunde wird gemäß der vorliegenden Erfindung der zweite
Typ der überzugsbildung benutzt, d. h. der Typ, bei welchem auf dem Aluminiumgegenstand
in alkalischer Lösung chemisch der Überzug erzeugt wird. Infolgedessen wird nachstehend
der Sprachgebrauch »chemisch auf Aluminiumgegenständen in alkalischer Lösung hergestellte
Überzüge« benutzt, um auf künstlich hergestellte Oxydüberzüge hinzuweisen, die durch
chemische Behandlung in alkalischer Lösung ohne äußere Anwendung von elektrischer
Energie hergestellt sind, aber es ist nicht die Absicht, hier die dünnen natürlichen
Oxydfilme einzuschließen, die sich auf Aluminiumoberflächen bilden, die der atmosphärischen
Luft ausgesetzt worden sind.
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Allgemeiner Gegenstand der Erfindung ist es, gewisse Oxydüberzüge
auf Aluminium adsorptionsfähig zu machen, insbesondere im Hinblick auf Farbstoffe.
Außerdem umfaßt die Erfindung die Vereinfachung der Kontrolle, die bei den üblichen
oxydbildenden und modifizierenden Behandlungen für gewisse Oxydüberzüge auf Aluminium
benutzt werden muß, wenn eine Behandlung vorgesehen ist, die den Überzug modifizieren
soll, um ihn aufnahmefähiger für verschiedenartige zusätzliche Behandlungen zu machen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Behandlung
chemisch erzeugter Oxydüberzüge auf Aluminiumgegenständen in alkalischer Lösung
vorgesehen, um den Überzug adsorptionsfähig zu machen, und dieses Verfahren umfaßt
das Eintauchen des Gegenstandes in eine wäßrige Lösung, die mindestens ein Ammonium-,
Aluminium- oder Magnesiumsalz einer einwertigen Säure enthält. Geeignete Ammoniumsalze
sind Ammoniumchlorid, Ammoniumnitrat, Ammoniumacetat, Ammoniumsulfamat und Ammoniumformiat.
Geeignete Aluminium- und Magnesiumsalze sind Aluminiumchlorid, Magnesiumchlorid
und Magnesiumacetat. Wir glauben, daß diese Behandlung die Poren in den Überzügen
öffnet, aber möglicherweise modifiziert sie auch den Überzug in irgendeiner anderen
Richtung. Ein typisches Verfahren zur Anwendung der Erfindung wird nachstehend wiedergegeben
mit Hinweisen auf die verschiedenen Wege, nach denen das Verfahren ausgeführt werden
kann.
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Der überzogene Aluminiumgegenstand wird nur i bis 2o Minuten, vorzugsweise
5 bis io Minuten, aber auch länger, falls erwünscht, in eine Lösung getaucht, die
mindestens ein Ammonium-, Aluminium- oder Magnesiumsalz einer einwertigen Säure
enthält. Die Lösung wird zweckmäßig auf einer Temperatur über 76° C und vorzugsweise
nahe dem Siedepunkt gehalten, aber längeres Eintauchen in hochkonzentrierte Lösungen
ist wirkungsvoller bei Temperaturen von etwa Zimmertemperatur. Die Konzentration
des Salzes oder der Salze kann etwa 0,5 bis io Gewichtsprozent betragen oder
auch bis zur Sättigungsgrenze des Salzes oder der Salze in Wasser gehen, aber sie
beträgt vorzugsweise etwa i %. Der PH-Wert der Lösung soll nicht über 7,5 liegen,
da die Wirksamkeit derselben für die Zwecke der Erfindung sich bei wesentlich über
dieser Zahl liegenden PH-Werten verliert. Wenn die Salzlösung zunächst mit einem
höheren pH-Wert hergestellt ist, sollte sie durch Zuführung einer Säure, wie Essigsäure,
unter den Wert von 7"5 herabreguliert werden. Die meisten dieser Salzlösungen zeigen
bei der anfänglichen Bereitung einen PH-Wert zwischen 5 bis 7, der während des Gebrauches
das Bestreben zeigt, leicht anzusteigen. Bei einigen dieser Salze zeigt sich bei
der Behandlung der Oxydüberzüge auf Aluminiumgegenständen das Bestreben des Kalkigwerdens,
wenn der PH-Wert unter etwa 5 liegt. Der PH-Wert der Lösung sollte deshalb, falls
nötig, entweder vor oder während der Behandlung oder bei beidem reguliert werden,
um beste Behandlungsbedingungen zu gewährleisten.
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Nach der überzugsbehandlung und vor dem oben beschriebenen Verfahrensschritt
wird der oxydüberzogene Aluminiumgegenstand vorzugsweise mit kaltem Wasser gespült.
In gleicher Weise werden die Gegenstände vorzugsweise nach der Salzbehandlung gespült.
Beste Ergebnisse werden erhalten, wenn unmittelbar nach dem Trocknen die Färbung
oder eine andere Behandlung durchgeführt wird, aber auch getrocknete Überzüge genügen
der Behandlung gemäß der vorliegenden Erfindung. Für gefärbte oder farbige Überzüge
kann das übliche Spülen und Abschließen, Spülen und Trockenstufen natürlich nachfolgen.
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Die oben beschriebene Salzbehandlung, die besonders geeignet zur Modifizierung
von Oxydschichten zum Färben mit Farbstoffen ist, kann aber auch wirkungsvoll sein
zur Vorbereitung der Überzüge für andere modifizierende Behandlungen, so beispielsweise
für das Färben mit Pigmenten, Bemalen, Lackieren und die Adsorption anorganischer
Verbindungen.
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Der Erfindungsgegenstand läßt sich besonders gut anwenden auf Oxydüberzüge
der beschriebenen Art auf Aluminiumlegierungen, die Magnesium in nennenswerter Menge
enthalten, bis herauf zu
etwa 5%. Die Erfindung kann auf Überzüge
auf anderen Aluminiumlegierungen und auf Aluminium verschiedener Reinheitsgrade
angewendet werden, wobei die Wirksamkeit der Behandlung mit einem bestimmten Salz
bis zu einem gewissen Grad von der Zusammensetzung des Aluminiumgegenstandes abhängt.
Im allgemeinen hat es sich gezeigt, daß Ammoniumsalze auf magnesiumhaltiges Aluminium
und andere legierende Zusätze, wie Kupfer und Zink enthaltendes Aluminium, wirkungsvoll
sind, während die Metallsalze etwas besser wirken bei magnesiumfreien Aluminiumgegenständen.
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Wie schon bemerkt, umfaßt die Erfindung die Behandlung oder die N-lodifizierung
von Oxydschichten, die durch chemische Behandlung in alkalischer Lösung gebildet
worden sind. Für die allgemeine Klasse solcher Oxydüberzugsbehandlungen von Aluminium
ist die Behandlung in alkalischen Carbonatlösungen wirtschaftlich besonders wichtig
geworden, und die Erfindung ist hierauf in besonderem Maße anwendbar.
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Eine typische Carbonatlösung enthält ungefähr 2 Gewichtsprozent Alkalicarbonat
und ungefähr o, i Gewichtsprozent Alkalichromat oder -dichromat. Das Carbonat ist
gewöhnlich Natriumcarbonat, und seine Konzentration mag zwischen 0,5 und
etwa 6% liegen. Das Chromat ist gewöhnlich Natriumchromat oder Natrium- oder Kaliumdichromat,
und seine Konzentration liegt etwa zwischen 0,5 und i %, obgleich unter gewissen
Bedingungen der Chromatgehalt nicht wesentlich zu sein braucht.
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Die Carbonatlösung kann auch mit anderen Zusätzen verwendet werden,
wie Polyvinylalkohol oder einem Protein (Albumin, Zein, Kasein oder Gelatine), die
in Mengen von etwa 0,5 bis 5 Gewichtsprozent vorhanden sein können, aber
üblicherweise ungefähr i % betragen. Besonders bei solchen zusätzlichen Komponenten,
aber nicht notwendig nur in diesen Fällen, kann der Chromatgehalt der Lösung weitgehend
reduziert oder fortgelassen werden.
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Die Bezeichnung Carbonattyp für eine Oxydüberzugslösung für Aluminium
umfaßt die vorstehend beschriebenen Lösungen, während die Bezeichnungsweisen Carbonatchromat,
Carbonatpolyvinylalkohol und Carbonatprotein Lösungen umfassen, die mindestens eine
der genannten Komponenten enthalten. Es versteht sich, daß verschiedenartige Modifizierungen
bei den verschiedenen beschriebenen Verfahren gemacht werden können, ohne aus dem
Umfang der vorliegenden Erfindung herauszutreten.