EP0399172B1 - Verfahren zur Erzeugung farbiger Oberflächen auf Teilen aus Aluminium oder Aluminium-Legierungen - Google Patents
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Classifications
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Definitions
- the invention relates to a method for producing colored surfaces on parts made of aluminum or aluminum alloys.
- Aluminum parts such as aluminum pressed or rolled profiles, are among others in the building hardware and lighting industry or in particular in the automotive industry with e.g. Window border systems or as decorative frames, moldings and. Like. Used. It is also known to use parts made of aluminum or aluminum alloys that have a colored anodized surface.
- the new method should be characterized in that a variety of colors with color gradations Gold - bronze Light - dark bronze Gray - brown Gray - blue anthracite Light-dark blue Blue-violet when coloring the parts, a simple check of the coloring results and a reproducibility of the individual color nuances is possible at any time.
- the oxide layer is permanently pre-compressed.
- the profile is treated at 70 ° C. in deionized water with the addition of a scale inhibitor of 2 ml / l triazine derivative for 50 minutes.
- the increase in volume of the layer closes the pores.
- the layer is now protected against external influences.
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Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung farbiger Oberflächen auf Teilen aus Aluminium oder Aluminium-Legierungen.
- Aluminiumteile, wie Aluminium-Preß- oder Rollprofile, werden u.a. in der Baubeschlags- und Beleuchtungsindustrie oder insbesondere auch im Kraftfahrzeugbau bei z.B. Fenstereinfaßsystemen oder auch als Zierrahmen, Zierleisten u. dgl. eingesetzt. Dabei ist es auch bekannt, solche Teile aus Aluminium oder Aluminium-Legierungen zu verwenden, die eine farbig eloxierte Oberfläche aufweisen.
- Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein neues Verfahren zur Erzeugung farbiger Oberflächen auf Teilen aus Aluminium oder Aluminium-Legierungen aufzuzeigen, wobei die nach diesem Verfahren eingefärbten Teile folgende Qualitätsmerkmale erfüllen sollen:
- a) 1.000 Std. Lichtechtheitsprüfung ohne Veränderung der Farbechtheit, ohne Veränderung der Farbpigmentierung. Prüfung: Xenotest-Heißbelichtung 450 DIN 75202
- b) 6 Zyklen Kesternich DIN 50018 Prüfung auf Korrosionsbeständigkeit
- c) 5.000 Hübe - Prüfung der Reibfestigkeit ohne Veränderung der Oberfläche nach Veslick DIN 53339.
- Des weiteren soll sich das neue Verfahren dadurch auszeichnen, daß eine Farbenvielfalt mit Farbabstufungen über
Gold - bronze
Hell - dunkelbronze
Grau - braun
Grau - blau
Anthrazit
Hell- dunkelblau
Blau- violett
bei der Einfärbung der Teile, eine einfache Kontrolle der Einfärbergebnisse und eine jederzeitige Reproduzierbarkeit der einzelnen Farbnuancen ermöglicht wird. - Die zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß vorgesehenen Maßnahmen, sind im Patentanspruch 1 angegeben. Die Patentansprüche 2 bis 8 kennzeichnen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
- Im folgenden wird ein bevorzugtes Beispiel einer Oberflächenbehandlung eines Teils zur Erzielung der geforderten Qualitätsmerkmale näher erläutert.
- Ein Strangpreßprofil der Aluminium-Legierung AlMg 1 oder AlMgSi 0,5 wird mechanisch geschliffen und poliert. Ein Entfetten bzw. Reinigen wird in zwei Schritten vollzogen.
- 1. Alkalischephosphat- und borathaltige wässrige Lösung pH-Wert 9
- 1.1 Saure phosphorsäure-haltige wässrige Lösung pH-Wert 1,1.
- 2. Nach dem Entfetten bzw. Reinigen wird das Profil elektrolytisch alkalisch geglänzt, um so eine ausreichende glänzende Oberflächenreflexion zu erreichen.
Der Elektrolyt enthält:- Na₃PO₄ (Trinatriumphosphat)
- 120 g/l
- Na₂CO₃ (Dinatriumcarbonat)
- 330 g/l
- Al Po₄ (Aluminiumphosphat)
- 10 g/l
- Extrakte aus Buchenholz
- 5 m/l
- Stromdichte
- 3 A/dm²
- Betriebstemperatur
- 70 - 80 ° C
- Expositionszeit
- 18 Min.
- 2.2 Nach dem Glänzen wird das so behandelte Aluminium in Wasser gespült. Dann wird in einer Chromsäure-Lösung 50 g/l CrO₃ bei 98 ° C und einer Expositionszeit von 3 Min. die Oxydschicht entfernt.
- 2.3 In einem weiteren Verfahrensschritt wird das Aluminium in einer Natriumhydrogensulfit-Lösung gespült, um das 6-wertige Chrom zum 3-wertigen Chrom zu reduzieren.
- 3. Nach dem Glänzprozeß wird das Profil elektrolytisch unter Anwendung von Gleichstrom anodisiert.
Der Elektrolyt enthält:- H₂SO₄ (Schwefelsäure)
- 180 g/l
- Al
- 8 g/l
- Tenside (Netzmittel)
- 30 ml
- Stromdichte
- 1,5 A/dm²
- Betriebstemperatur
- 18 - 20 ° C
- Expositionszeit
- 35 Min.
- anodische Schichtdicke
- 12 µm
- 4. Im folgenden Verfahrensschritt des Färbeverfahrens wird das Profil in einem metallsalzhaltigem Elektrolyten unter Anwendung von Wechselstrom exponiert. Hierbei werden bei gleichen Betriebsbedingungen mit unterschiedlichen Expositionszeiten Farbtöne von Gold-bronze und Hell-dunkelbronze erreicht.
Der Elektrolyt enthält:- SnO₄ (Zinnsulfat)
- 15 g/l Sn (Zinn als Zinnsulfat)
- H₂SO₄ (Schwefelsäure)
- 15 g/l
- Oxicarbonsäure
- 30 ml/l
- Betriebstemperatur
- 20 - 22 ° C
- Stromdichte
- 1,5 A/dm²
- pH-Wert
- 1,0
In der kathodischen Wechselstromphase wird Zinn durch elektrolytische Metallabscheidung in die Poren der Okydschicht eingelagert.
Die Farbtöne Gold-bronze und Hell-dunkelbronze werden bei variablen Stromdichten und unterschiedlichen Expositonszeiten von 10 Sekunden bis 15 Minuten erreicht.
Soll das Profil einen Farbton außer dem zuvor beschriebenen erhalten, so wird die Expositionszeit bei der Metallabscheidung auf 10 - 30 Sekunden begrenzt, wobei variable Stromdichten unterschiedliche Farbabstufungen ergeben. Durch diese parametergesteuerte Metallabscheidung wird eine Grundfärbung erreicht, wobei die Adsorptionsfähigkeit der Oxydschicht weiterhin erhalten bleibt. - 4.1 In einer weiteren Einfärbebehandlung wird die Adsorptionsfähigkeit der Okydschicht genutzt, um die Grundfärbung durch chemische Einlagerung eines organischen Azofarbstoffes variabel zu verändern.
Das chemische Farbbad enthält:- Azofabstoff
- 1 g/l
- Fungizid
- 0,4 ml/l
- pH-Wert
- 3,5 - 3,9
- Betriebstemperatur
- 50 ° C
- Expositionszeiten
- 90 - 180 Sekunden
Durch unterschiedliche Expositionszeiten im chemischen Farbbad werden die Farbabstufungen Grau-braun, Grau-blau, Anthrazit, Hell-dunkelblau, Blau-violett erreicht.
Bei dem Vorgang der Adsorption lagern sich Pigmentteile des Azofarbstoffes zusätzlich zum zuvor abgeschiedene Metallsalz in die Poren der Oxydschicht ein und verändern so die Grundfärbung. - 5. Verdichten
In zwei Verfahrensschritten wird die Oxydschicht als letzte Behandlungsstufe verdichtet und somit gegen äußere Einwirkungen geschützt.
Im ersten Verfahrensschritt wird das Profil in einer Lösung 6 % Kobalt-Fluorid, 30 % Nickel-Fluorid in vollentsalztem Wasser bei 30 ° C etwa 10 Minuten lang vorbehandelt. - Dabei erfolgt folgende Grundreaktion mit der Okydschicht und dem Nickel-Fluorid:
- Bei diesem ersten Verfahrensschritt wird eine beständige Vorverdichtung der Oxydschicht erreicht.
- Im zweiten Verfahrensschritt wird das Profil bei 70 ° C in vollentsalztem Wasser unter Zusatz eines Belagsverhinderers von 2 ml/l Triazin-Derivat 50 Minuten behandelt. Hierbei findet zunächst unter Bindung des Wassers eine chemische Reaktion statt (Al₂O₃ + H₂O = 2 AlO x OH). Dabei bewirkt die Volumenzunahme der Schicht einen Verschluß der Poren. Die Schicht ist jetzt gegen äußere Einflüsse geschützt.
Claims (8)
- Verfahren zum Erzeugen farbiger Oberflächen auf Teilen aus Aluminium oder Aluminium-Legierungen mit folgenden Verfahrensschritten:1. die Teile werden vorbehandelt, indem sie durch Behandlung zunächst in einer alkalischen phosphat- und borathaltigen wässrigen Lösung und sodann in einer phosphorsäurehaltigen wässrigen Lösung entfettet bzw. gereinigt werden,2. die Teile werden elektrolytisch anodisch/alkalisch geglänzt, indem sie in einem gleichstrombetriebenen, alkalischen, Trinatriphosphat, Dinatriumcarbonat, Aluminium und Buchenholzextrakt enthaltenden Elektrolyten behandelt werden,3. die Teile werden einer Zwischenbehandlung unterzogen, indem die Teile zunächst in Wasser gespült, dann in einer Chromsäurelösung exponiert und schließlich in einer Natriumhydrogensulfitlösung nochmals gespült werden,4. die Teile werden elektrolytisch unter Anwendung von Gleichstrom in einem Schwefelsäure, Aluminium und Tenside (Netzmittel) enthaltenden Elektrolyten behandelt.5. die Teile werden elektrolytisch und organisch eingefärbt, indem sie in einer ersten Stufe in einem Zinnsulfat, Schwefelsäure und Oxicarbonsäure enthaltenden Elektrolyten unter Anwendung von Wechselstrom exponiert werden und in einer zweiten Stufe in einem chemischen, einen Azofarbstoff und ein Fungizid enthaltenden Farbbad behandelt werden,6. die Oxydschicht der Teile wird zweistufig verdichtet, indem sie in einer ersten Stufe in einer kobalt- und Nickelfluorid enthaltenden wässrigen Lösung mit vollentsalztem Wasser bei etwa 30° C vorbehandelt und in einer zweiten Stufe in vollentsalztem Wasser unter Zusatz eines Belagverhinderers in Form eines Triazin-Derivats bei einer Temperatur von etwa 70° C nachbehandelt werden.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Verfahrensschritt in zwei Stufen durchgeführt wird, indem die Teile zunächst in einer alkalischenphosphat- und borathaltigen wässrigen Lösung mit einem pH-Wert 9 und sodann in einer sauren, phosphorsäurehaltigen wässrigen Lösung mit einem pH-Wert 1,1 behandelt werden.
- Verfahren, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile im zweiten Verfahrensschritt in einem mittels Gleichstrom betriebenen alkalischen Elektrolyten der Zusammensetzung:Na₃PO₄ (Trinatriumphosphat) 120 g/lNa₂CO₃ (Dinatriumcarbonat) 330 g/lAl Po₄ (Aluminiumphosphat) 10 g/lExtrakte aus Buchenholz 5 m/lbei einer Stromdichte von 3 A/dm², einer Betriebstemperatur von 70 - 80 ° C und einer Expositionszeit von ca. 18 Minuten behandelt werden.
- Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile zwischen dem zweiten und dem dritten Verfahrensschritt einer Zwischenbehandlung unterzogen werden, wobei vorgesehen ist, daß die Teile zunächst in Wasser gespült, dann in einer Chromsäure-Lösung mit etwa 50 g/l CrO₃ bei etwa 98 ° C etwa 3 Minuten exponiert und schließlich in einer Natriumhydrogensulfit-Lösung nochmals gespült werden.
- Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile im dritten Verfahrensschritt in einem Elektrolyten der Zusammensetzung:H₂SO₄ (Schwefelsäure) 180 g/lAl 8 g/lTenside (Netzmittel) 30 mlbei einer Stromdichte von 1,5 A/dm², einer Betriebstemperatur von 18 - 20 ° C und einer Expositionszeit von 35 Minuten behandelt werden.
- Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile in einer ersten Stufe des vierten Verfahrensschritts in einem metallsalzhaltigen Elektrolyten der Zusammensetzung:SnSO₄ (Zinnsulfat) 15 g/l Sn (Zinn als Zinnsulfat)H₂SO₄ (Schwefelsäure) 15 g/lOxicarbonsäure 30 ml/lbei einer Betriebstemperatur von 20 - 22 ° C, einer Stromdichte von 1,5 A/dm² und einem pH-Wert 1,0 unter Anwendung von Wechselstrom exponiert werden.
- Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile in einer zweiten Stufe des vierten Verfahrensschritts in einem chemischen Farbbad der Zusammensetzung:Azofarbsztoff 1 g/lFungizid 0,4 ml/lpH-Wert 3,5 - 3,9bei einer Betriebstemperatur von etwa 50 ° C und Expositionszeiten von 90 - 180 Sekunden behandelt werden.
- Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile im fünften Verfahrensschritt in zwei Verfahrensstufen verdichtet werden, wobei die Teile in der ersten Verfahrensstufe in einer Lösung mit etwa 6 % Kobalt-Fluorid und etwa 30 % Nickel-Fluorid in vollentsalztem Wasser bei etwa 30 ° C etwa 10 Minuten lang vorbehandelt und in einer zweiten Verfahrensstufe in vollentsalztem Wasser unter Zusatz eines Belagverhinderers von etwa 2 ml/l Triazin-Derivat bei einer Betriebstemperatur von etwa 70 ° C etwa 50 Minuten lang nachbehandelt werden.
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