EP1619270A2 - Verfahren zur Erzeugung einer anorganischen Deckschicht auf einem Produkt aus Kupfer oder einer Kupferlegierung und tafel-oder bandförmiges Produkt aus Kupfer oder einer Kupferlegierung - Google Patents

Verfahren zur Erzeugung einer anorganischen Deckschicht auf einem Produkt aus Kupfer oder einer Kupferlegierung und tafel-oder bandförmiges Produkt aus Kupfer oder einer Kupferlegierung Download PDF

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EP1619270A2 EP05011054A EP05011054A EP1619270A2 EP 1619270 A2 EP1619270 A2 EP 1619270A2 EP 05011054 A EP05011054 A EP 05011054A EP 05011054 A EP05011054 A EP 05011054A EP 1619270 A2 EP1619270 A2 EP 1619270A2
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    • C25D11/34Anodisation of metals or alloys not provided for in groups C25D11/04 - C25D11/32

Definitions

  • the invention relates to a method for producing an inorganic colored covering layer on the surface of a product comprising a base material made of copper or a copper alloy according to the features in the preamble of claim 1.
  • the invention is directed to a sheet-like or strip-shaped product with a base material on copper or a copper alloy according to claim 6.
  • patina In the known in this context for the production of green cover layers on products made of copper or copper alloys - artificially produced patina - are by chemical or electrochemical processes and combinations of these two processes on the surfaces of the panels used in the roof, wall and facade applications and Sheet metal layers produced from metal salts. The resulting patina surfaces are more or less uniform in color.
  • these artificially generated patina surfaces can be subdivided into two groups.
  • layers of metal salts are applied to the surfaces by means of various application methods.
  • the composition of these patina layers does not change anymore because they do not react with the base material to which they are applied.
  • Such layers can be optically modified by varying the composition and nature of the application process, they have only insufficient adhesion to the base material. The reason for this is that there is no chemical reaction and therefore no chemical connection to the base material.
  • the second group includes the patina layers, which are formed by applying a chemical to the surface or by reacting the surface of the base material with a corresponding liquid from the base material.
  • the artificially created patina layer is the reaction product between the base material and a corresponding chemical.
  • the advantage of the patina layers artificially created in this way is their good connection to the base material with very good adhesion.
  • the disadvantage here is that the color and structure of the patina layers are determined by the optical properties of the respective reaction product. The appearance of such a patina layer can only be varied if the chemical involved in the reaction is changed in composition.
  • the products have thin layers of metal oxides on their surfaces. These are produced by means of thermal, chemical or electrochemical processes as well as combinations of these processes. These thin layers also have more or less uniform color appearances.
  • the invention is - based on the prior art - the object to produce a visually appealing and easily modifiable in color hue-resistant inorganic protective and cover layer on products of copper or copper alloys. Furthermore, the object is a panel or band-shaped product with a base material made of copper or a copper alloy with such a protective and cover layer to create.
  • the core of the invention is the combination of different process parameters.
  • a layer is formed on the surface of a product with a base material of copper or a copper alloy, which consists of oxides of the base material. This does not change the surface of the product only in color, but at the same time it is largely degreased.
  • the base color of the pre-oxidation layer can be adjusted within a wide range, depending on the choice of alloy composition and the oxidation parameters.
  • the largely degreased surface of the product is a prerequisite to now be able to apply according to the invention in a further operation, a reactive chemical, which leads to the formation of metal salts.
  • the film-like wetting with the chemical is markedly improved by the pre-oxidation layer previously produced on the surface of the product.
  • the reactive chemical can be applied to form a visually pleasing pattern that will give a marbled appearance between tan-brown and golden-brown, depending on the reaction between the chemical and the wetted surface of the product.
  • decorative and visually appealing layers can be produced on the one hand from metal salts and on the other hand from metal oxides on the products made of copper or copper alloys, the appearance of which can be largely varied in color and structure as required.
  • These metal salt metal oxide layers have an excellent weathering resistance, since on the one hand they are produced from the base material of the products themselves and on the other hand largely correspond in their structure and composition to the naturally occurring corrosion products.
  • the chemical is applied with at least one applicator roll.
  • the pattern on the surface of the product which is adapted to the object where the product is to be used, can be generated in a targeted manner.
  • the method according to the invention can be used according to claim 4 in a sheet-like or strip-shaped product with a base material made of copper or a copper alloy.
  • a particularly advantageous embodiment with regard to the adhesion of the metal salt layer to the preoxidation layer is given according to claim 5 when the method is applied to a sheet or strip product having a base material of copper or a copper alloy which has zinc at least in the near-surface region.

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Abstract

Bei dem Verfahren zur Erzeugung einer anorganischen farbigen Deckschicht auf der Oberfläche eines einen Grundwerkstoff aus Kupfer oder einer Kupferlegierung aufweisenden Produkts (Band, Blech, Tafel) unter Verwendung einer Metallsalze ausbildenden reaktiven Chemikalie wird zunächst unter Entfettung der Oberfläche des Grundwerkstoffs des Produkts auf der Oberfläche eine aus Oxiden des Grundwerkstoffs bestehende Voroxidationsschicht erzeugt. Danach wird die Voroxidationsschicht mit der Metallsalze ausbildenden reaktiven Chemikalie filmartig benetzt. Dazu können strukturierte Auftragswalzen eingesetzt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft einerseits ein Verfahren zur Erzeugung einer anorganischen farbigen Deckschicht auf der Oberfläche eines einen Grundwerkstoff aus Kupfer oder einer Kupferlegierung aufweisenden Produkts gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Andererseits richtet sich die Erfindung auf ein tafel- oder bandförmiges Produkt mit einem Grundwerkstoff auf Kupfer oder einer Kupferlegierung entsprechend Anspruch 6.
  • Es zählt zum Stand der Technik, Dächer, Wände oder Fassaden mit Tafeln oder Blechen zu bekleiden, die einen Grundwerkstoff aus Kupfer oder einer Kupferlegierung aufweisen. Hierbei ist man bestrebt, die der Umgebung zugewandten Oberflächen der Tafeln oder Bleche sowohl in der Farbe als auch in der Struktur dem Objekt weitgehend anzupassen, an dem die Tafeln oder Bleche in optisch ansprechender Weise zur Geltung kommen sollen.
  • Die meisten der für diese Anwendungsfälle auf dem Markt befindlichen Produkte werden diesen Anforderungen aber nur teilweise gerecht, da sie einerseits Farben und andererseits Strukturen aufweisen, die aus verfahrenstechnischen Gründen kaum oder gar nicht von ihrer Optik her variiert werden können. Hierzu zählen insbesondere grün patinierte oder braun oxidierte Oberflächen von Tafeln und Blechen mit Kupfer oder Kupferlegierungen aufweisenden Grundwerkstoffen.
  • Bei den in diesem Zusammenhang bekannten Verfahren zur Herstellung von grünen Deckschichten auf Produkten aus Kupfer oder Kupferlegierungen - künstlich erzeugte Patinaschichten - werden durch chemische oder elektrochemische Verfahren sowie durch Kombinationen dieser beiden Verfahren auf den Oberflächen der in den Anwendungsbereichen Dach, Wand und Fassade eingesetzten Tafeln und Blechen Schichten aus Metallsalzen erzeugt. Die hierbei entstehenden Patinaoberflächen sind farblich mehr oder weniger uniform.
  • Grundsätzlich lassen sich diese künstlich erzeugten Patinaoberflächen in zwei Gruppen unterteilen. Im Umfang der einen Gruppe werden Schichten aus Metallsalzen mittels verschiedener Auftragsverfahren auf die Oberflächen aufgebracht. Die Zusammensetzung dieser Patinaschichten ändert sich nicht mehr, weil sie nicht mit dem Grundwerkstoff reagieren, auf den sie aufgetragen werden. Solche Schichten lassen sich zwar durch Variation von Zusammensetzung und Art des Auftragsverfahrens optisch verändern, aber sie verfügen über eine nur mangelnde Haftung zum Grundwerkstoff. Grund hierfür ist, dass keine chemische Reaktion und damit keine chemische Verbindung zum Grundwerkstoff erfolgt.
  • Zur zweiten Gruppe gehören die Patinaschichten, welche durch Aufbringen einer Chemikalie auf die Oberfläche oder mittels einer Reaktion der Oberfläche des Grundwerkstoffs mit einer entsprechenden Flüssigkeit aus dem Grundwerkstoff heraus entstehen. Hier ist die künstlich erzeugte Patinaschicht das Reaktionsprodukt zwischen dem Grundwerkstoff und einer entsprechenden Chemikalie. Der Vorteil der auf diese Art und Weise künstlich erzeugten Patinaschichten besteht in ihrer guten Verbindung zum Grundwerkstoff mit sehr guter Haftung. Nachteilig hieran ist jedoch, dass die Farbe und Struktur der Patinaschichten durch die optischen Eigenschaften des jeweiligen Reaktionsprodukts festgelegt sind. Das Erscheinungsbild einer derartigen Patinaschicht kann nur variiert werden, wenn die an der Reaktion beteiligte Chemikalie in der Zusammensetzung verändert wird.
  • Hinsichtlich der braunen Deckschichten auf Oberflächen von Produkten aus Kupfer oder Kupferlegierungen für Dächer, Wände und Fassaden (großtechnisch künstlich erzeugte Metalloxide) besitzen die Produkte auf ihren Oberflächen dünne Schichten aus Metalloxiden. Diese werden mittels thermischer, chemischer oder elektrochemischer Verfahren sowie aus Kombinationen dieser Verfahren erzeugt. Auch diese dünnen Schichten weisen mehr oder weniger farblich uniforme Erscheinungsbilder auf.
  • Abweichend von den vorgeschilderten Verfahren gibt es noch verschiedene Arten von organischen Schutz- und Dekorschichten, die mittels verschiedener Verfahren auf Metälloberflächen aufgebracht werden. Diese Schichten weisen aber aufgrund ihrer organischen Struktur keine mit Metalloxiden vergleichbare Lebensdauer bzw. Witterungsbeständigkeit auf.
  • Der Erfindung liegt - ausgehend vom Stand der Technik - die Aufgabe zugrunde, eine optisch ansprechende und in ihrem Farbton leicht modifizierbare witterungsbeständige anorganische Schutz- und Deckschicht auf Produkte aus Kupfer oder Kupferlegierungen zu erzeugen. Ferner stellt sich die Aufgabe ein tafel- oder bandförmiges Produkt mit einem Grundwerkstoff aus Kupfer oder einer Kupferlegierung mit einer solchen Schutz- und Deckschicht zu schaffen.
  • Was den verfahrenstechnischen Teil dieser Aufgabe anlangt, so wird dieser mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
  • Die Lösung des gegenständlichen Teils der Aufgabe wird in den Merkmalen des Anspruchs 6 gesehen.
  • Kern der Erfindung ist die Kombination verschiedener Verfahrensparameter. Zunächst wird auf der Oberfläche eines Produkts mit einem Grundwerkstoff aus Kupfer oder einer Kupferlegierung eine Schicht erzeugt, die aus Oxiden des Grundwerkstoffs besteht. Hierbei verändert sich die Oberfläche des Produkts nicht nur farblich, sondern sie wird zugleich auch weitgehend entfettet. Die Grundfarbe der Voroxidationsschicht lässt sich je nach Wahl der Legierungszusammensetzung sowie der Oxidationsparameter in einem weiten Bereich einstellen.
  • Die weitgehend entfettete Oberfläche des Produkts bildet eine Voraussetzung, um nun erfindungsgemäß in einem weiteren Arbeitsgang eine reaktive Chemikalie aufbringen zu können, die zu einer Ausbildung von Metallsalzen führt. Das filmartige Benetzen mit der Chemikalie wird durch die auf die Oberfläche des Produkts vorab erzeugte Voroxidationsschicht merklich verbessert.
  • Die reaktive Chemikalie kann so aufgebracht werden, dass ein optisch ansprechendes Muster entsteht, welches je nach der Reaktion zwischen der Chemikalie und der benetzten Oberfläche des Produkts ein marmoriertes Erscheinungsbild zwischen beigebraun-braun bzw. goldbraun und grün entstehen lässt. Durch die Kombination der Verfahrensparameter lassen sich dekorative und optisch ansprechende Schichten einerseits aus Metallsalzen und andererseits aus Metalloxiden auf den Produkten aus Kupfer oder Kupferlegierungen erzeugen, deren Erscheinungsbilder sich je nach Anforderung farblich und strukturell weitgehend variieren lassen. Diese Metallsalz-Metalloxidschichten weisen eine ausgezeichnete Bewitterungsbeständigkeit auf, da sie einerseits aus dem Grundwerkstoff der Produkte selbst erzeugt werden und andererseits in ihrer Struktur und Zusammensetzung weitgehend den natürlich entstehenden Korrosionsprodukten entsprechen.
  • Die Merkmale des Anspruchs 2 erlauben es in erfindungsgemäßer Weiterbildung, dass die Voroxidationsschicht thermisch, chemisch oder elektrochemisch erzeugt wird.
  • Besonders vorteilhaft ist es gemäß den Merkmalen des Anspruchs 3, dass die Chemikalie mit wenigstens einer Auftragswalze aufgebracht wird. Durch eine entsprechende Gestaltung (Strukturierung) der Auftragswalze kann gezielt das Muster auf der Oberfläche des Produkts erzeugt werden, das dem Objekt angepasst ist, wo das Produkt eingesetzt werden soll.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann nach Anspruch 4 bei einem tafel- oder bandförmigen Produkt mit einem Grundwerkstoff aus Kupfer oder einer Kupferlegierung angewendet werden.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausbildung hinsichtlich der Haftung der Metallsalzschicht auf der Voroxidationsschicht ist nach Anspruch 5 dann gegeben, wenn das Verfahren auf ein tafel- oder bandförmiges Produkt mit einem Grundwerkstoff aus Kupfer oder einer Kupferlegierung angewendet wird, das mindestens im oberflächennahen Bereich Zink aufweist.

Claims (6)

  1. Verfahren zur Erzeugung einer anorganischen farbigen Deckschicht auf der Oberfläche eines einen Grundwerkstoff aus Kupfer oder einer Kupferlegierung aufweisenden Produkts, unter Verwendung einer Metallsalze ausbildenden reaktiven Chemikalie, dadurch gekennzeichnet, dass unter Entfettung der Oberfläche des Grundwerkstoffs des Produkts auf der Oberfläche zunächst eine aus Oxiden des Grundwerkstoffs bestehende Voroxidationsschicht erzeugt wird, und dass dann die Voroxidationsschicht mit der Metallsalze ausbildenden reaktiven Chemikalie filmartig benetzt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Voroxidationsschicht thermisch, chemisch oder elektrochemisch erzeugt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Chemikalie mit wenigstens einer Auftragswalze aufgebracht wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, in der Anwendung auf ein tafel- oder bandförmiges Produkt mit einem Grundwerkstoff aus Kupfer oder einer Kupferlegierung.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, in der Anwendung auf ein tafel- oder bandförmiges Produkt mit einem Grundwerkstoff aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, das mindestens im oberflächennahen Bereich Zink aufweist.
  6. Tafel- oder bandförmiges Produkt mit einem Grundwerkstoff aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, wobei auf die Oberfläche mindestens einer Flachseite des Produkts eine Voroxidationsschicht aus Oxiden des Grundwerkstoffs aufgebracht und die Voroxidationsschicht mit einer Metallsalze ausbildenden Deckschicht aus einer reaktiven Chemikalie benetzt ist.
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