DK150187B - Fremgangsmaade til elektrolytisk indfarvning af aluminium - Google Patents

Description

150187

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til indfarvning af i forvejen anodisk oxiderede genstande af aluminium eller aluminiumlegeringer ved elektroly-tisk behandling af aluminiumoxidlaget med vekselstrøm i en sur vandig elektrolyt, der indeholder farvegivende metalsalte, fortrinsvis ioner af mindst §t af metallerne Ni, Co, Cu, Sn, Ag og Fe·

Det er kendt, at oxidlag på aluminium og aluminiumlegeringer, der fx· er fremstillet ved den såkaldte GS-metode, kan indfarves ved efterfølgende vekselstrømbehandling i sure vandige metalsaltopløsninger· På grund af oxidlagets ventilvirkning ensrettes vekselstrømmen i vid udstrækning, og i den fase, hvor arbejdsstykket er katodisk, sker der ved reduktion af kationerne en metaludskillelse i oxidporerne·

For denne metaludskillelse er metalsaltopløsningens pH - område af afgørende betydning· De derved frigjorte protoner har kun ringe virkning i et stærkt surt milieu, hvor protonkoncentrationen allerede er høj. I et svagt surt - 2 - 150187 milieu, hvor protonkoncentrationen er nogle tierpotenser lavere, har de yderligere protoner derimod en betydelig virkning· Derfor kan der forventes en betydelig pH-forskydning ved elektrolyter med metalsalte, hvis metaller udskilles fra svagt sure opløsninger, fx. i pH-området mellem 4 og 6. Puffervirkningen af borsyren er ikke tilstrækkelig til at forhindre et stærkt fald af pH-vsrdien.

Forøgelsen af nængden af fri syre i løbet af indfarvningen sker navnlig, hvis der arbejdes med inerte modelelektroder, fx. af grafit.

Elektrodereaktionens uligevægt har man hidtil imødegået ved, at der til pH-indstillingen blev anvendt ammoniumhydroxid eller eventuelt alkalihydroxider.

Dette har imidlertid snarere en ufordelagtig virkning, fordi disse tilsætninger i visse elektrolytter kan føre til såkaldt pitting, dvs. nålestik- eller punktf ormede fejlsteder, og lokal afskalning af oxidlagene.

Opfindelsen har til opgave at tilvejebringe en fremgangsmåde til indfarvning af i forvejen anodisk oxiderede genstande af aluminium eller aluminiumlegeringer ved elektrolytisk behandling af aluminiumoxidlag med vekselstrøm i en sur vandig elektrolyt, som indeholder farvegivende metalsalte, ved hvilken fremgangsmåde der hurtigt og reproducerbart kan opnås en forøget farve-egalitet. Dermed skal også de nævnte mangler afhjælpes.

Opgaven løses ifølge opfindelsen ved, at der til elektrolyten tilsættes mindst 1 g/1 aminoalkohol. Denne tilsætning kan foretages ved en allerede i drift værende elektrolyt for at korrigere den i løbet af indfarvningsprocessen synkende pH-værdi. flminoalkoholer tilsættes kontinuerligt eller periodisk, indtil den ønskede pH-værdi atter er opnået.

Det er fordelagtigt at foretage en aminoalkoholtilsætning allerede ved tilberedningen af en ny élektrolyt. Hvis pH-værdien stiger for stærkt ved denne tilsætning, kan den korrigeres ved tilsætning af svovlsyre.

Farveelektrolytten kan indeholde alle kendte metalsalte. Aminoalkohol-tilsætningerne, navnlig mono-, di- og triethanolamin, har den fordel, dels at pH-værdien kan forøges, dels at der opstår gunstigere udskillelsesbetingelser for metalionerne. Således forbedres fx. farveegaliteten af de farvede oxidlag på grund af den forøgede ledningsevne. En yderligere fordel ved tilsætningen af aminoalkoholer består i, at der ved de almindeligvis anvendte farvningstider fås en intensivere, mørkere farvetone. Til en bestemt farvetone behøver man altså en kortere farvningstid og/eller vekselstrømspændingen kan reduceres. Endvidere formindskes elektrolyternes følsomhed overfor tilfældige forureninger i form af 150187 - 3 - alkali-, jordalkali- og amoniumioner, hvilket giver sig til kende ved, at der ved gængse betingelser, også ved mørke farver, ikke optræder nogen nålestik- og punktformede fejlsteder.

De farvede aluminiumgenstande anvendes fortrinsvis, men ikke udelukkende til dekorative formål og i yderarkitektur.

Eksempel 1:

Pladeformede prøver af en aluminiumlegering, der består af 1,4 - 1,8%

Mg, 0,4% Fe, 0,4% Si, 0,1 - 0,3% Mn, 0,1% Zn, 0,05% Cu, og resten aluminium med almindelige forureninger, anodiseres i svovlsyre og behandles derefter i en vandig farveelektrolyt, som indeholder: 80 g/1 CoS04 * 7 H20 40 g/1 NiS04 · 7 H20 40 g/1 H3BO3 1 g/1 CuS04 ved en temperatur på 20 - 25*C med vekselstrøm. Overfor midten af en prøveflade benyttes ensidigt en grafitstav med 6 mm diameter, i en afstand på 8 cm, som modelektrode.

Ved tilførsel af en spænding på 16 V vekselstrøm i 120 sek. får man en farvning med en mellembronzetone. på den fra grafitmodelektroden bortvendende flade viser prøverne farveujævnhed i form af mørke randflader.

Hvis prøverne under samme betingelser udsættes i 15 min. for en vekselstrøm på 16 V, viser de en sort farve. På grund af den dybsorte indfarvning kan der ikke mere konstateres uregelmæssigheder.

Eksempel 2: 2 100 foranodiserede prøver med en total overflade på 1 m farves efter hinanden i en elektrolyt, hvorhos prøvernes legering, sammensætningen af elek-trolyten, den geometriske anbringelse og vekselstrømspændingen stemmer overens med eksempel 1. I løbet af indfarvningen synker pH fra 4,7 til 4,2. Alle prøver udviser den i eksempel 1 nævnte farveujævnhed.

Ved en tilsætning af 4 g/1 triethanolamin til elektrolyten forøges pH atter fra 4,2 til 4,7. Derefter farves atter 100 prøver, idet der tilføres vekselstrøm med 16 V. Efter kun 90 sekunders behandlingstid, i stedet for 120 sek·, får man den samme mellembronzetone som i eksempel 1. Alle prøver udviser på begge flader en regelmæssig indfarvning. I løbet af indfarvningen af de 100 prøver - 4 - 150187 synker pH atter til 4»2. Den kan atter forøges ved en fornyet triethanolamintil-sæfning.

Til en sortfarvning med samme intensitet som i eksempel 1 behøves en behandlingstid på kun 10 min·, i stedet for 15 min.

Ved tilsætningen af triethanolamin kan man altså ikke blot genoprette den oprindelige pH-værdi af farvebladet, men man kan også opnå en forkortelse af farvningstiden såvel som en forbedring af farveegaliteten.

Dette eksempel viser også, at de farvede prøver først udviser den ønskede farveegalitet, når der er blevet tilsat triethanolamin. Ved en industriel anvendelse af fremgangsmåden må der derfor allerede inden indfarvningen tilsættes mindst 1 g/1 af aminoalkohol.

Eksempel 3.

Foranodiserede prøver med samme legeringssammensætning som i eksempel 1 s behandles i en vandig farveelektrolyt, som indeholder 20g/l SnS04 og 7g/l H2S04, hvilket giver en pH-værdi på 1,4, ved 20 - 25*C med vekselstrøm.

Når pH-værdien er sunket til 1,3, tilsættes 3 g/1 monoethanolamin. Derved forøges ikke blot pH-værdien til 1,4, men også farveegaliteten forbedres, og indfarvningstiden forkortes. Selvom der, bortset fra monoethanolamintilsætnin-gen, arbejdes ved samme betingelser som ved kendte fremgangsmåder, kan der altså fremstilles en bestemt farvetone fra den opnåelige farveskala hurtigere og i bedre kvalitet.