FI68674C - Foerfarande foer elektrolytisk faergning av aluminium och dessblandningar - Google Patents

Description

1 68674

Menetelmä alumiinin ja sen seosten värjäämiseksi elektrolyyttisesti

Esiteltävä keksintö kohdistuu menetelmään alu-5 miinin sekä sen seosten värjäämiseksi elektrolyyttisesti .

Anodisoidun alumiinin suuren tarpeen vuoksi nykyaikaisessa arkkitehtuurissa ja sille asetettujen värjäysvaatimusten vuoksi on viime aikoina kehitetty 10 eri menetelmiä erilaisten värien muodostamiseksi ano-disoituihin kerroksiin.

Aikaisemmin kehitetyissä menetelmissä käytetään hyödyksi anodisoitujen kerrosten suurta absorptiokykyä sulkemattomina määrättyjen orgaanisten väriaineiden 15 suhteen ja tämä muodosti perustan erilaisten värien saamiseksi anodi soituun alumiiniin. Tämän menettelyn etuna on, että on mahdollista saada käytännöllisesti katsoen jokainen väri oksidikerrokseen, kun taas sen vakavana epäkohtana on saatujen värien vastustuskyvyn 20 puute valoa vastaan, minkä vuoksi mainittua värjäys-menetelmää ei käytetä ulkopintoja varten.

Toinen nykyisin tunnettu menetelmä on nimeltään yhtenäinen värjäys ja käsittää se anodisen kerroksen muodostamisen ja sen värjäämisen samassa kylvyssä. Ny-25 kyisin tämä menetelmä on kallis, koska siinä tarvittava energiamäärä on suuri ja käsittelyajat ovat pitkiä.

Tunnetaan vielä kolmas menetelmä, jota kutsutaan elektrolyyttiseksi värjäykseksi ja joka käsittää ensimmäisenä vaiheena anodisen kerroksen muodostamisen 30 yleensä tasavirran avulla ja elektrolyysin suorittamisen sitten joko tasa- tai vaihtovirralla värjäyskylvys-sä, jolloin värjäysainetta saostuu galvaanisesti huokosten pohjalle. Tämä menetelmä on halvempi kui.n yhtenäinen värjäys ja saavutettu kesto auringonvaloa vastaan on hyvä, 35 minkä vuoksi tätä menetelmää käytetään nykyisin laajim-malti.

2 68674

Aikaisemmin mainittujen menetelmien eräs tärkeimmistä epäkohdista on sallittujen värien pieni määrä, koska värjäyksessä tavallisesti käytetyt suolat ovat nikkelin, koboltin tai tinan suoloja, jotka antavat pronssi-5 värisävyjä ja mustan värin ja kuparisuoloja, jotka antavat erilaisia punertavia värisävyjä.

Tämä patenttianomus kohdistuu menetelmään erilaisten, muiden kuin tunnetun kaksivaiheisen elektrolyyttisen värjäysmenetelmän (anodisointi ja värjäys) 10 avulla saatavien värien ja värisävyjen muodostamiseksi. Tässä patenttianomuksessa esitetyn menetelmän avulla saatavat värit vastaavat käytännöllisesti katsoen kaikkia spektrin eri värejä.

Elektrolyyttisen värjäyksen suhteen tunnetaan 15 useita eri patentteja uusien värien muodostamiseksi.

Täten saksalaisissa patenteissa No:t 2 106 388 ja 2 106 389 esitellään menetelmä sinertävien värien valmistamiseksi, mikä menetelmä pääasiallisesti käsittää galvaanisten saostumien muodostamisen kromihapon avulla 20 muodostetulle anodisoidulle kerrokselle käyttäen värin-muodostavana aineena nikkelin, koboltin ja kuparin suoloja ja kiinnittämällä sitten tuote erikoisissa olosuhteissa. Näissä patenteissa esitetyssä menetelmässä on se epäkohta, että värjäys voidaan suorittaa vain 25 kromihapolla anodisoidulle tuotteelle, mikä ei ole normaali käytäntö teollisuuslaitoksissa ja lisäksi kiinnitys täytyy suorittaa erikoisolosuhteissa.

US-patenteissa No:t H 022 671; 4 066 816 ja 4 152 222 sekä brittiläisessä patenttianomuksessa 30 No 2 012 814 esitellään menetelmä laajalla alueella olevien värien ja värisävyjen saamiseksi optisen interferenssin avulla värjäysaineesta heijastuneen valon ja alumiinin pinnalta heijastuneen valon välillä. Näissä patenteissa esitellään sarja menetelmiä, joille li 3 68674 on pääasiassa ominaista se, että anodisointi- ja vär-jäysvaiheiden välissä suoritetaan uudelleen anodisointi fosforihappoliuosta sisältävässä kylvyssä. Täten näissä patenteissa ei seurata tunnettua kaksivaiheista elektro-5 lyyttistä värjäysmenetelmää ja siten tarvitaan useampia kylpyjä, mikä monimutkaistaa menetelmää ja nostaa merkittävästi kustannuksia.

Ranskalaisessa patentissa No 2 318 246 esitellään menetelmä, jonka avulla saadaan erilaisia värejä muo-10 dostamalla värillinen anodisoitu kerros värittömän anodisoidun kerroksen alapuolelle. Tämä patentti kohdistuu pikemmin yhtenäistä tyyppiä olevaan väritysmene-telmään kuin elektrolyyttiseen värjäysmenetelmään ja esiintyy siinä tämän tyyppisen värjäyksen tyypilliset 15 epäkohdat.

Lopuksi ranskalaisessa patentissa No 2 236 029 esitetyn menetelmän mukaan käytettäessä suurta rik-kihappopitoisuutta sekä erilaisia metallisuoloja ja orgaanisia tuotteita kylvyssä saadaan neutraalin har-20 maita ja sinertäviä värejä.

Espanjalaisen patentin No 437 604 mukaan vuorostaan käytettäessä suuria rikkihappopitoisuuksia ja koboltin sekä vismutin seoksia saadaan samoja värjeä.

Kuten edellä on jo mainittu, on olemassa vain 25 yksi menetelmä, joka käytännössä, sallii laajalla alueella olevien värien muodostamisen. Se on kuitenkin monimutkainen menetelmä. Tässä patenttianomuksessa esiteltävä menetelmä sallii laajalla alueella olevien värien muodostamisen, sitä voidaan soveltaa hyvin teol-30 lisuudessa ja värien kesto auringonvaloa vastaan on hyvä.

Menetelmä käsittää pääsiassa seuraavat vaiheet: a) anodisoinnin tasavirralla kylvyssä, joka yleensä sisältää rikkihappoa, vaikkakin muita happoja 35 kuten oksaalihappoa, kromihappoa tai näiden seoksia voidaan käyttää tässä menetelmässä, 4 68674 b) värjäyksen kylvyssä, joka pääasiassa sisältää rikkihappoa ja metai.Lisuolaa tai metallisuoloja, jotka pystyvät muodostamaan värin, c) värjätyn kerroksen kiinnittämisen vesihöy-5 ryn avulla.

Molempia vaiheita a) ja c) käytetään tavallisesti teollisuudessa anodisointia ja värjäystä varten ja siten vaihe b), joka on tämän keksinnön kohde, esitetään yksityiskohtaisemmin.

10 Tunnetaan, eikä se siten voi olla keksinnön kohteena, pronssivärisävyjen muodostaminen laimeissa rikkihappoliuoksissa metallisulfaattien kanssa, jotka pystyvät muodostamaan värityksen. Kuitenkin seuraavat olosuhteet ovat välttämättömät erilaisten värien muodos-15 tamiseksi: 1) rikkihappopitoisuus suurempi kuin 15 g/1, 2) metallisuolapitoisuus, jonka suhde käytetyn hapon pitoisuuteen on tarkoin määrätty.

On havaittu, että tämä suhde on edullisin, jos 20 käytetyn hapon pitoisuus on 15-70 kertainen, edullisesti 20-40 kertainen värinmuodostus suolan tai -suolojen pitoisuuteen. Tämän suhteen merkitys on niin suuri, että jos se on liian suuri (suurempi kuin 70), värjäytymistä ei tapahdu tai muodostuneet värit ovat vaa-25 leita pronssivärisävyjä, mikä ei muodosta tämän keksinnön kohdetta. Jos kuitenkin suhde on pienempi kuin 15, muodostuu joko pronssivärejä tai mustia värejä ja saadaan värittynyt anodisoitu kerros, jonka kiinnittyminen alumiiniin on erittäin heikko, minkä vuoksi mene-30 telmää ei tällöin voida käyttää.

Värittyneiden tuotteiden muodostamiseen käytetyt metallisuolat ovat edullisesti metallisulfaatteja, kuten vismutti-, koboltti-, nikkeli-, kupari- tai tina-sulfaatti, vaikkakin parhaat tulokset on saavutettu ti-35 nasulfaatilla.

li 5 68674

Toinen menetelmän tärkeä piirre on jännitteiden käyttötapa sekä niiden arvot. Täten jännitteet, joiden huippuarvo on pienempi kuin 10 volttia, muodostavat vain vaaleita pronssivärisävyjä ja korkeammat 5 jännitteet kuin 45 volttia muodostavat vaaleita värejä, antavat värin huonon jakautumisen ja aiheuttavat murtumia anodisoituun kerrokseen. Toisaalta saadaan parempia vaikutuksia ohjelmoimalla hyvin jännitteen kasvu kuin käyttämällä vakiojännitettä väriä muodostet-10 taessa.

Käytännössä tämä menetelmä antaa erinomaisia tuloksia käytettäessä jännitteitä, jotka on esitetty espanjalaisen patentin No 437 604 mukaisessa järjestelmässä.

15 Lämpötila tässä menetelmässä täytyy pitää mahdollisimman tarkoin 25°C:ssa, vaikkakaan muutokset tässä lämpötilassa eivät ole liian tärkeitä.

Mekanismi tässä prosessissa ei ole täysin selvä, mutta on ilmeistä, että väliaineen happamuus näyt-20 telee erittäin tärkeää osaa yhdessä galvaanisesti saostetun pigmentin kanssa, koska molempien yhdistelmä aiheuttaa tärkeän muutoksen anodisoidun kerroksen pohjalla, mikä edistää laajan värialueen saamista.

Tämän keksinnön mukaisessa menetelmässä anodisoi-25 dun kerroksen paksuus ei kasva värjäyskäsittelyn aikana.

Kuva 1 esittää paksuus/pitoisuus-käyrän avulla värinmuodostavan metallin pitoisuusprofiilia suoritettaessa analyysi EDAX-menetelmän mukaan käyttäen tämän keksinnön mukaisen menetelmän avulla valmistettuja näyt-30 teitä. Saadun pitoisuusprofiilin perusteella on selvää, että se kohdistuu elektrolyyttiseen menetelmään, jossa saostuu erittäin pieni määrä värjäävää ainetta.

Kuva 2 esittää samaa pitoisuusprofiilia pronssin tai mustan värin elektrolyyttistä värjäysmenetelmää 35 varten. Kuten voidaan havaita, metallipitoisuus ja pigmentin paksuus ovat paljon suuremmat.

6 68674

Valon kestokyvyn suhteen saadut värit ovat erittäin sopivia ulkopintoihin URVIAC-kammioissa suoritettujen kiihdytettyjen 100 tunnin testien perusteella.

Esimerkki 1 5 Näyte, joka oli aikaisemmin anodisoitu tasavir- ralla kylvyssä, joka sisälsi rikkihappoa, anodisoidun kerroksen paksuuden ollessa 15 mikrometriä, upotettiin kylpyyn, joka sisälsi 150 g/1 rikkihappoa, 5 g/1 tina-sulfaattia ja 10 g/1 viinihappoa. Ruostumaton teräs-10 levy, joka toimii vastaelektrodina, sijoitettiin kylpyyn ja kytkettiin jännite, joka ohjelmoitiin kasvavan nollasta 25 voltin huippujännitteeseen 2 minuutin aikana, mikä jälkimmäinen jännite ylläpidettiin oleellisesti koko prosessin ajan.

15 Saadut värit on esitetty seuraavassa taulukos sa käsittelyajoista riippuvaisina.

Käsittelyaika Väri (minuuttia) 2 vaalea pronssi 20 3 välisävypronssi 4 voimakkaan sininen 5 vaalean sininen 6 voimakkaan vihreä 7 kellertävän vihreä 25 8 keltainen 9 violetti 11 sininen 1^ vihreä

Vertailuesimerkki 1 30 Edelläolevan esimerkin mukainen käsittely toistettiin paitsi, että 5 g/1 asemasta tinasulfaattia, käytettiin vain 0,5 g/1. lä minuutin kuluttua käsittelyn alkamisesta saatiin vain erittäin vaalea pronssi-väri .

7 68674

Vertailuesimerkki 2 Näytteelle suoritettiin sama käsittely kuin esimerkissä 1 paitsi, että 5 g/1 asemasta tinasulfaattia käytettiin 20 g/1 samaa suolaa. Suoritettaessa värjäys 5 muodostui täydellinen sarja pronssi värejä aiheuttaen 14 minuutin kuluttua käsittelyn alkamisesta tumman-pronssin värin.

Esimerkki 2

Kaupalliselle alumiininäytteelle (esim. 1100) 10 suoritettiin anodisointi tasavirralla kylvyssä, joka sisälsi rikkihappoa, kunnes oli saavutettu 15 mikro-metrin paksuus. Näytteen anodisoinnin jälkeen upotettiin se kylpyyn, joka sisälsi 50 g/1 rikkihappoa, 2,5 g/1 tinasulfaattia ja 20 g/1 viinihappoa käyttäen 15 ruostumatonta teräslevy vastaelektrodina ja ohjelmoiden jännitteen kasvu nollasta 25 voltin huippujännittee-seen 4 minuutin aikana.

Saadut värit käsittelyajoista riippuvaisina on esitetty seuraavassa taulukossa.

20 Käsittelyaika (minuuttia) Väri_ 2 vaalea pronssi 3 välisävypronssi 5 sinisenmusta 25 7 sininen 9 vihreä 12 keltainen 15 violetti 17 sininen 2q 20 vihreä

Claims (1)

1. 68674 Patenttivaatimus . Menetelmä alumiinin ja sen seosten värjäämi-seksi elektrolyyttisesti käsittäen kolme vaihetta: ano-5 disoinnin suorittamisen ensin, toiseksi värjäyksen suorittamisen ja kolmanneksi kiinnittämisen suorittamisen, tunnettu siitä, että toisessa, värjäys-vaiheessa, käytetyn hapon pitoisuuden ja värinmuodos-tavan suolan tai suolojen pitoisuuden välinen suhde on 10 välillä 70:1 - 15:1, edullisesti 40:1 - 20:1, rikki- happopitoisuuden ollessa suuremman kuin 15 g/1 ja käytettyjen metallisuolojen ollessa metallisulfaatteja, kuten vismutti-, koboltti-, nikkeli-, kupari- ja ti-nasulfaatin, erikoisesti tinasulfaatin ja että käy-15 tetty jännite on 10-45 volttia ja lämpötila lähellä 25°C ja että tämän käsittelyn alussa jännitettä nostetaan progressiivisesti valvotusti. li