IT201600116007A1 - Metodo per elettromarcatura in nero di alluminio metallico non trattato e dispositivo che ne attua il metodo - Google Patents

Description

METODO PER ELETTROMARCATURA IN NERO DI ALLUMINIO METALLICO NON TRATTATO E DISPOSITIVO CHE NE ATTUA IL METODO.

Campo di applicazione

La presente invenzione si riferisce ad un metodo di marcatura elettrochimica di superficie metallica in alluminio priva di trattamento di protezione dall'ossidazione, come l'anodizzazione, con la realizzazione di una colorazione nero intenso, ossia è volta a realizzare sulla superficie metallica di alluminio di oggetti o lastre o targhette una marcatura elettrochimica con colorazione in nero intenso, così da rendere massimo il contrasto con il colore dell'allumino metallico grigio molto chiaro. Sono compresi anche i mezzi adottati per la realizzazione di un simile metodo in modo rapido e duraturo nel tempo.

Arte nota

Lo stato della tecnica comprende vari dispositivi e metodi di marcatura elettrochimica in cui la superficie da trattare riceve la marcatura mediante l'azione elettrolitica di un elettrodo, catodo, che opera sulla superficie metallica connessa all'anodo del circuito elettrico di eccitazione. Una soluzione salina attiva l'azione elettrolitica e rimane interposta tra l'elettrodo e la superficie in trattamento impregnata in un tampone trattenuto tra l'elettrodo e la superficie in trattamento. Peraltro, essi dispositivi quando sono posti a trattare una superficie di alluminio realizzano la generazione di ossido di alluminio che è di color bianco, mediante l'azione erosiva e la combinazione dell'alluminio metallico nel suo ossido.

La marcatura di figure o scritturazioni viene realizzata interponendo, durante il trattamento, un retino di tipo serigrafico, ovviamente resistente all'azione elettrolitica, che determina la conformazione grafica dell'ossido sulla superficie dell'alluminio metallico. Come noto, l'alluminio metallico presenta una colorazione grigio chiaro e, pertanto, la colorazione in bianco dell'ossido di alluminio non può risaltare in modo sufficiente, per determinare una facile distinguibilità sulla superficie stessa.

Per ovviare a questo inconveniente è d'uso stampare, mediante serigrafia ad inchiostro, le decorazioni o scritturazioni che si vogliono realizzare sulla superficie di alluminio non trattata, quali le targhette di macchine e simili. Così con la serigrafia ad inchiostro viene superato il limite della tonalità della scritturazione o decorazione rispetto al bianco, ma visto che, sostanzialmente, essa è un riporto di un sottile strato di inchiostro sulla superficie metallica, l'adesività, cioè la permanenza nel tempo, risulta penalizzata essendo l'inchiostro un corpo estraneo letteralmente incollato alla superficie decorata di alluminio.

Nella tecnica, è anche noto l'uso della decorazione su alluminio che successivamente viene anodizzato, sia la superficie metallica sia la decorazione stessa. Esso procedimento è descritto nel documento IT 1406517, in cui l'azione di decorazione avviene con la formazione di ossidi sulla superficie metallica decorata con la forma grafica o scritturazione richiesta. La successiva fase di anodizzazione di tutta la superficie e della decorazione/scritturazione ne esalta le caratteristiche in quanto il trattamento aumenta la rugosità dell'ossido ottenuto sulla superficie metallica rendendo la decorazione/scritturazione maggiormente visibile.

Infatti, il limite principale di un tale procedimento è rappresentato dalla colorazione della decorazione e dal suo risalto rispetto alla colorazione della superficie metallica che viene anodizzata unitamente alla parte di superficie che porta la decorazione o scritturazione.

Tale stato della tecnica è suscettibile di notevoli perfezionamenti con riguardo alla possibilità di realizzare un metodo di marcatura elettrochimica di superficie metallica in alluminio priva di trattamento di protezione dall'ossidazione che superi i suddetti noti limiti della tecnica, realizzando una decorazione o scritturazione in colore nero intenso.

Il problema tecnico, quindi, che sta alla base della presente invenzione è quello di realizzare un metodo di marcatura elettrochimica di superficie metallica in alluminio priva di trattamento di protezione dall'ossidazione che permetta, oltre alla rapidità di impiego, una marcata colorazione in nero intenso, che così risalterà in modo evidente rispetto alla superficie metallica dell'alluminio o lega di alluminio non trattata, generalmente di colore grigio molto chiaro.

Uno scopo insito nel problema tecnico precedente è quello di realizzare i passi del procedimento così da realizzare il risultato voluto mantenendo le tempistiche di trattamento usuali nella marcatura dei metalli; inoltre, esso problema comprende anche i mezzi adottati per rendere efficace il procedimento risultandone parte integrante della soluzione del problema tecnico suddetto.

Un ulteriore e non ultimo scopo della presente invenzione è quello di realizzare una scritturazione o decorazione che possa essere protetta dall'ossidazione anche se non soggetta ad un trattamento di protezione specifico di essa.

Infine, una ulteriore parte del problema tecnico e di completamento di quanto esposto più sopra è quello di presentare uno spessore ridotto, ma sufficiente a determinare la colorazione in nero intenso.

Sommario dell'invenzione

Questo problema tecnico è risolto, secondo la presente invenzione, da un dispositivo che attua il metodo di marcatura elettrochimica di superficie metallica in alluminio priva di trattamento di protezione dall'ossidazione, comprendente una cella elettrolitica di attivazione della marcatura; un tampone imbevuto della soluzione elettrolitica frapposto tra un elettrodo e la superficie di alluminio in trattamento; interposizione eventuale tra il tampone e la superficie di una mascheratura per la formazione di scritturazioni o decorazioni specifiche; la cella elettrolitica alimentata da un generatore in corrente elettrica continua; caratterizzato da ciò che l'elettrodo è connesso al polo positivo, anodo, del generatore di corrente continua e la superficie di alluminio in trattamento è connessa al polo negativo, catodo; l'intensità di corrente applicata è superiore ad 1 A/cm<2>e presenta una tensione compresa tra 9 e 70 Volt; l'elettrodo è costituito da grafite; la soluzione elettrolitica comprende sali di Nichel in ragione di 3,5-14% sul peso della soluzione, sale di Molibdeno in ragione di 3,5-10% sul peso; sali metallici stabilizzanti in ragione di 3-10% in peso; sali acidificanti ed acidi in ragione di 2,5-10% in peso della soluzione ed acqua a completamento del 100% della soluzione; lo strato di marcatura elettrochimica risulta con spessore maggiore di 3 nanometri e di colorazione nero intenso determinata da una composizione finale in cui sono presenti almeno il Carbonio compreso tra il 50 e 94%; l'Ossigeno compreso tra il 5,7 e 45% ed il Nichel compreso entro lo 0,3 e 5%.

In una ulteriore forma costruttiva per l'azionamento manuale l'intensità di corrente elettrica applicata è compresa tra 1 e 1,7 A/cm<2>e presenta una tensione compresa tra 9 e 30 Volt; l'elettrodo è costituito da grafite; la soluzione elettrolitica comprende sali di Nichel in ragione di 5-10% sul peso della soluzione, sale Molibdato d'ammonio in ragione di 3,8-6,8% sul peso; sali metallici stabilizzanti in ragione di 3-10% in peso; sali acidificanti ed acidi in ragione di 2,5-10% in peso della soluzione ed acqua a completamento del 100% della soluzione.

Più ancora, in una specifica realizzazione sia manuale sia meccanizzata la soluzione elettrolitica comprende Nichel Solfato in ragione di 5-14% sul peso della soluzione, Molibdato d'ammonio in ragione di 3,5-10% sul peso; Nitrato di Zinco come stabilizzanti in ragione di 3-10% in peso; Tiocianato d'ammonio in ragione di 1,2-3,5% ed acido citrico in ragione di 1,3-6,5% in peso della soluzione ed acqua a completamento del 100% della soluzione.

Inoltre, in una specifica forma costruttiva, un dispositivo meccanico che muove l'elettrodo in grafite sulla superficie in trattamento viene comandato da un elaboratore di processo che comanda a scorrere l'elettrodo sulla superficie in trattamento mediante un braccio meccanico antropomorfo.

L'invenzione qui descritta realizza un metodo di marcatura elettrochimica di superficie metallica in alluminio priva di trattamento di protezione dall'ossidazione, comprendente le fasi di impregnare un tampone che riveste un elettrodo, con soluzione elettrolitica a base acquosa; disporre un'eventuale mascheratura della superficie per la scritturazione o decorazione attesa sulla superficie di alluminio metallico; alimentazione di corrente elettrica continua; caratterizzato in ciò che l'applicazione di una corrente elettrica continua avviene tramite un elettrodo in grafite, anodo positivo, che rilascia atomi di carbonio sotto forma di ioni positivi nella soluzione; gli ioni positivi, per effetto elettrolitico, sono catturati dalla superficie metallica di alluminio non protetto, connessa al catodo negativo del circuito elettrico; la corrente elettrica che si stabilisce nel trattamento presenta una densità di corrente non inferiore a 1 A/cm<2>ad una tensione compresa tra 9 e 70 Volt; al termine della fase di trattamento segue una fase di asciugatura all'aria, eventualmente soffiata.

Più ancora, in una specifica applicazione del metodo, la fase di asciugatura è attuata da un mezzo assorbente posato sulla superficie trattata senza effettuare scorrimento.

Inoltre, in una ulteriore variante vantaggiosa del metodo, successivamente all'asciugatura la superficie trattata ed anche la superficie di alluminio metallico restante viene protetta da uno strato di vernice fissante la decorazione/scritturazione ed, eventualmente, la superficie circostante non trattata.

Più ancora, in una specifica applicazione del metodo, la superficie da trattare con la marcatura elettrochimica è una superficie di alluminio anodizzato; viene eseguita una fase preventiva di incisione dello strato di protezione anodizzato con la conformazione desiderata di scritturazione o decorazione voluta; in una fase successiva viene applicato il trattamento di marcatura elettrochimica sulla parte di superficie preventivamente incisa.

Infine, a completamento del metodo applicato su una superficie di alluminio anodizzato la fase di incisione viene eseguita con incisione laser per uno spessore limitato allo spessore dell'anodizzazione, così da realizzare lo strato decorato nell'incisione senza rendere evidente un incavo nella superficie trattata e successivamente occupato dalla marcatura elettrochimica.

Ulteriori caratteristiche ed i vantaggi della presente invenzione, nella realizzazione di un metodo di marcatura elettrochimica di superficie metallica in alluminio priva di trattamento di protezione dall'ossidazione, risulteranno dalla descrizione, fatta di seguito, di un esempio di realizzazione dato a titolo indicativo e non limitativo con riferimento alle due tavole di disegno allegate.

Breve descrizione dei disegni

- La Figura 1 rappresenta una vista prospettica di un semplice dispositivo manuale di marcatura elettrochimica in cui un elettrodo a base di grafite è posato su un retino serigrafico che definisce la scritturazione o figura da riportare sulla superficie metallica in alluminio da trattare; tra l'elettrodo ed il retino è interposto un tampone imbevuto di soluzione elettrolitica per attivare il trattamento;

- Figura 2 rappresenta un diagramma schematico, ma ottenuto con indagine reale del tipo XPS, nel vuoto ed ad alta energia, su un campione di alluminio trattato col procedimento di marcatura elettrochimica in colore nero intenso secondo l'invenzione, esso rappresenta lo spettro ottenuto con tale indagine sulla superficie nera della scritturazione o decorazione;

- Figura 3 è un diagramma schematico della distribuzione del componente carbonio C1s, come calcolo quantitativo del picco relativo al carbonio C1s che compare nel diagramma di Figura 2;

- Figura 4 è un diagramma schematico della distribuzione del componente ossigeno O1s, come calcolo quantitativo del picco relativo all'ossigeno O1s che compare nel diagramma di Figura 2;

- Figura 5 rappresenta un diagramma schematico della distribuzione del componente Ni2p, come calcolo quantitativo del picco relativo ad esso nichel ed ossido di nichel del diagramma di Figura 2 precedente.

Descrizione dettagliata di una preferita forma di realizzazione Nella Figura 1 è visibile un semplice dispositivo 1 manuale di scritturazione o decorazione 2 di una superficie 3 metallica di alluminio non trattato; la decorazione 2 da realizzare sulla superficie 3 è delimitata da un retino serigrafico 4 eventualmente sotteso da un telaietto 5. Il retino 4 è realizzato in materiale polimerico resistente alla soluzione elettrolitica definita nel seguito. Un elettrodo 6 in grafite è posto all'estremità dell'anodo A (polo positivo di una cella elettrolitica) ed è appoggiato sul retino 4 con interposto un tampone 7 in materiale assorbente, ad esempio un feltro in poliestere, che viene mantenuto imbevuto della soluzione elettrolitica prima di ogni operazione di trattamento. Il circuito elettrico in corrente continua CC viene chiuso da una pinza 8 connessa al catodo C (polo negativo di una cella elettrolitica) che afferra la superficie metallica 3 in alluminio da trattare.

La soluzione elettrolitica impiegata contiene: Nitrato di Zinco in ragione del 3,5-7%, Molibdato di ammonio 3,8-6,8%, Nickel Solfato pentaidrato 5,5-9,5%, Acido Citrico 1,5-3% Tiocianato d’ammonio 1,2-2,2% ed Acqua fino al 100% in peso della soluzione.

Un buon risultato di marcatura è stato ottenuto con l'impiego di una soluzione elettrolitica composta da Nitrato di Zinco in ragione del 5%, Molibdato di ammonio 5%, Nickel Solfato pentaidrato 7,5%, Acido Citrico 2% Tiocianato d’ammonio 1,7% ed Acqua fino al 100% in peso della soluzione.

L'azione elettrolitica è attivata con l'applicazione della corrente continua con tensione compresa da 9 a 30 V e densità di corrente non minore di 1 A/cm<2>e non superiore a 1,7 A/cm<2>.

La sperimentazione suddetta è stata svolta con una densità di corrente di 1,4 A/cm<2>e con tensione di 25 V. I limiti di composizione in aggressività della soluzione, di tensione elettrica applicata e di densità di corrente sono imposti dall'uso manuale del semplice dispositivo di Figura 1.

Lo strato ottenuto con la marcatura elettrochimica secondo l'invenzione ha presentato uno spessore superiore a 5 nanometri ed è risultato con colorazione nero intenso.

Durante il processo di marcatura, l’inserto in grafite è anodo, l’alluminio è catodo. La superficie dell’alluminio attrae gli ioni contenuti nella soluzione elettrolitica, per costruire un deposito compatto e aderente di ossidi di nichel e carbonio atomico con legame di tipo ibrido. L’adesione è causata anche dall’impatto degli ioni sulla superficie dell’alluminio che, essendo un materiale con valori di durezza bassi e facilmente deformabile anche a livello molecolare, crea le condizioni favorevoli per l’adesione e consolidamento dello strato di ossido di nichel e carbonio atomico con legame di tipo ibrido. La formazione dell’ossido ed il deposito del carbonio è realizzata nelle zone non protette dal retino serigrafico in materiale polimerico che scherma l'azione elettrolitica tra l’inserto in grafite e la superficie dell’alluminio.

Al termine del processo, la pulizia della superficie è realizzata attraverso la nebulizzazione di acqua ed il passaggio, senza strofinare, di un tampone di carta assorbente sulla superficie marcata. In alternativa alla carta assorbente si può utilizzare aria compressa per allontanare dalla superficie eventuali residui d'acqua. Ancorché questa operazione di pulizia sia delicata, perché l’ultimo strato del deposito subito dopo il termine del trattamento è ancora debole e necessita di alcuni minuti per far evaporare l'acqua in eccesso ed il suo consolidamento con il resto del deposito creato che, come detto, crea la scritturazione/decorazione 2 sulla superficie metallica 3 di alluminio non trattato.

In una fase di completamento successiva l’alluminio essendo un materiale tendenzialmente soggetto a corrosione ha bisogno di una protezione che può essere una vernice trasparente acrilica per sigillare la superficie metallica 3 dell'alluminio e la superficie marcata con la decorazione 2. Questo ulteriore passaggio permette di allungare la vita utile del materiale sia della superficie di alluminio sia della marcatura elettrochimica realizzata.

Nella Figura 2 è visibile l'indagine di verifica di un campione realizzato con marcatura elettrochimica secondo l'invenzione effettuata mediante spettroscopia di foto-emissione con raggi X (acronimo XPS) in cui è possibile rilevare la composizione del materiale posto su una superficie senza avere interferenze con il materiale sottostante anche per strati di rivestimento molto sottili. Nel caso è stata utilizzata per verificare la composizione dello strato applicato con la marcatura elettrochimica senza avere interferenze con lo strato sottostante di alluminio metallico della superficie trattata. Nel diagramma sono posti in ascissa i valori BE energia di legame, in elettron-volt eV, relativi alla attrazione tra gli elettroni ed il nucleo del componente atomico ritrovato; in ordinata è riportato il conteggio IN degli elettroni nell'unità di tempo che fuggono dal nucleo degli atomi presenti nel campione interessato all'indagine.

Il campione è posto in una camera a vuoto dell'ordine di 10-9 mbar ed utilizzando una sorgente di raggi X del tipo Mgkα1.2, a 100 eV è stato analizzato nella emissione degli elettroni mediante un analizzatore a specchio a doppio passaggio guidato in modalità ritardo ed a passaggio ad energia costante. E' stata utilizzata una fonte di raggi X con filamento in magnesio di 1253.6 eV proprio per non falsare i risultati utilizzando un filamento emettitore in alluminio come anche noto nella tecnica. Gli elettroni misurati nella emissione dalla superficie sotto indagine sono quelli legati alla specie atomica ricercata che, come noto, presenta una caratteristica emissione di elettroni dallo strato più interno dell'atomo (per Ossigeno e Carbonio, strato 1s; per il Nichel strato 2p) a valori ben precisi di energia di legame BE.

Il diagramma di Figura 2 è realizzato con indagine al valore di 100 eV e nel tempo di esecuzione si misurano gli elettroni emessi dallo strato superficiale del campione colpito dal raggio X generati dal filamento in magnesio. Nel diagramma risultano evidenti nei punti “Auger C” ed “Auger O” gli elettroni che si liberano dagli atomi di carbonio ed ossigeno e sono rilasciati nello spettro misurato sotto forma di picchi. Inoltre, gli altri punti rilevanti del diagramma sono la posizione dei fotoelettroni emessi dal nichel, individuati dal punto Ni2p , dei fotoelettroni emessi dell'ossigeno presente, individuati dal picco O1s, e dei fotoelettroni emessi dal carbonio presente, individuati dal picco C1s . La definizione dei punti di emissione dei fotoelettroni del Nichel, dell'Ossigeno e del Carbonio è poi ingrandita nei diagrammi rispettivi, eseguiti con energia dimezzata a 50 eV ed a maggior scala in ascissa, è stata ottenuta: Figura 3 per il carbonio C1s , cioè fotoelettroni emessi dallo strato 1s di elettroni di un nucleo di carbonio presente nello strato d'indagine; così la Figura 4 evidenzia l'ossigeno O1s, cioè fotoelettroni emessi dallo strato 1s di elettroni di un nucleo di ossigeno presente nello strato d'indagine; ed infine la Figura 5 evidenzia il nichel Ni2p , cioè fotoelettroni emessi dallo strato 2p di elettroni di un nucleo di nichel presente nello strato d'indagine.

I diagrammi delle suddette Figure 3, 4 e 5 consentono, con le tecniche note nella letteratura d'indagine della spettroscopia fotoelettronica, di essere calcolati per determinare la quantità di atomi presenti nello strato sotto indagine, cioè integrando le curve rappresentate nelle rispettive figure è possibile stabilire la quantità di componente presente nello strato sotto indagine. La Figura 3 non è altro che l'ampliamento a maggior scala del tratto III di diagramma di Figura 2, così analogamente la Figura 4 è l'ampliamento del tratto IV di diagramma di Figura 2, ed infine la Figura 5 è l'ampliamento del tratto V di diagramma di Figura 2. La sperimentazione effettuata ha reso possibile determinare la quantità di carbonio che è risultata nella sperimentazione di marcatura elettrochimica effettuata, misurata e qui descritta di circa 81%, mentre la quantità di ossigeno è risultata di circa 18% ed il nichel a completamento è risultato di circa 1% dello strato sotto indagine.

Come detto l'integrazione delle curve di Figure 3 e 4 risulta alquanto facile visto che gli atomi di carbonio od ossigeno presentano una distribuzione singola nello stesso range di energia di legame, mentre la distribuzione del nichel risulta suddivisa in più curve una prima 9, una seconda 10 ed una terza 11 relative all'ossido di nichel ed al nichel metallico presente nello strato, che si distinguono per l'energia di legame BE differente.

L'indagine suddetta è stata svolta seguendo le indicazioni delle procedure standard d'analisi XPS riportate nei seguenti testi: D. Briggs and M.P. Seah, in Practical Surface Analysis, Vol.1, Wiley ed. 1996; Handbook of X-ray photoelectron spectroscopy, G.E. Mulienberg ed., Perkin Elmer Corporation, Minnesota, 1979; Direct evaluation of the sp3 content in diamond-like-carbon films by XPS, P. Merel, M. Tabbal, M. Chaker, S. Moisa, J. Margot, Applied Surface Science 136 (1998) 105–110; ed anche Evaluation of the sp2/sp3 ratio in amorphous carbon structure by XPS and XAES, J.C. Lascovich, R. Giorgi and S. Scaglione, Applied Surface Science 47 (1991) 17-21. Essa, pertanto, è ripetibile su qualsiasi campione di superficie trattata con il procedimento di decorazione/scritturazione descritto.

L'utilizzo del trattamento di marcatura elettrochimica descritto può avvenire anche su una superficie incisa di alluminio anodizzato in cui l'incisione sia realizzata con erosione laser oppure meno convenientemente con incisione meccanica. Infatti, la superficie di un materiale in alluminio anodizzato non può essere trattata col metodo di marcatura elettrochimica descritto stante l'isolamento elettrico della superficie. Quindi, una superficie in alluminio anodizzato può essere trattata con la decritta marcatura elettrochimica dopo l'erosione, cioè l'incisione della superficie e l'asportazione dello strato di alluminio anodizzato che la ricopre. E' d'uso effettuare queste incisione con un laser per la definizione esatta della conformazione dell'incisione attesa, sia essa scritturazione o decorazione, similmente alla decorazione 2 di Figura 1. La superficie di alluminio così incisa può essere sottoposta al trattamento di marcatura elettrochimica descritto; non è necessario usare una mascheratura perché l'incisione stessa si comporta da mascheratura consentendo il trattamento di marcatura descritto nella superficie con alluminio metallico privo di protezione. Un vantaggio di questo trattamento è dato dal sottile spessore dell'incisione effettuata col laser e del corrispondente strato di deposito realizzato con la marcatura elettrochimica descritto che riempie l'incavo dell'incisione. La decorazione o scritturazione così ottenuta può essere protetta con uno strato di vernice trasparente acrilica per sigillare la superficie metallica marcata con la decorazione, mentre la restante superficie rimane protetta dal trattamento di anodizzazione già presente.

La composizione finale dello strato di marcatura elettrochimica della decorazione 2 o scritturazione ottenuto sulla superficie metallica di alluminio non ossidato comprende il carbonio atomico legato con legame di tipo ibrido in percentuale compresa tra 94% e 50%, mentre l'ossigeno è presente nello strato con percentuale compresa tra 5,7% e 45% ed il nichel combinato e metallico è presente entro percentuale compresa tra 0,3% e 5%.

I vantaggi di un procedimento di marcatura elettrochimica risultano evidenti dalla creazione di una scritturazione/decorazione specifica su una superficie di alluminio metallico non trattato. La decorazione/scritturazione ottenuta presenta una colorazione nero intenso per la deposizione in modo atomico di carbonio e di ossidi di nichel in uno strato sottile di pochi nanometri, generalmente da 4 a 10 nanometri, e molto vantaggiosamente ottenuta in modo semplice e rapido, visto che anche l'utilizzo manuale descritto nell'esempio riportato è realizzabile in un tempo di 5-10 secondi. Visto il breve tempo di trattamento anche con l'utilizzo manuale, con un utilizzo meccanizzato e con parametri di eccitazione elettrica più elevati e soluzione elettrolitica più aggressiva è possibile annerire grandi superficie di alluminio metallico non protetto dall'ossidazione in modo economico e se successivamente protetto con lo strato di protezione, ad esempio come detto vernice trasparente acrilica, anche duraturo nel tempo.

Ovviamente, all'impiego metodo di marcatura elettrochimica di superficie metallica in alluminio priva di trattamento di protezione dall'ossidazione, come sopra descritto, un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare specifiche e contingenti esigenze, potrà apportare numerose modifiche, tutte peraltro contenute nell’ambito di protezione della presente invenzione quale definita dalle seguenti rivendicazioni.

Ovviamente, i limiti di corrente 2 A e tensione 30 V, dovuti all'uso manuale, possono essere superati se un dispositivo meccanico attui materialmente la marcatura elettrochimica senza che l'utente tocchi l'elettrodo e la superficie in trattamento; infatti, l'uso meccanico della marcatura suddetta può avvenire con tensioni fino a 60/70 V ed anche può essere utilizzata una soluzione più aggressiva con acidi più forti e sali più concentrati. In questo modo si ottiene un aumento di superficie trattata per la maggiore intensità di corrente ed energia della azione elettrolitica data dai 60/70 V, rispetto ai limiti imposti dall'uso manuale dovuti alla pericolosità sull'uomo della tensione elettrica superiore a 30 V e per l'azione aggressiva della soluzione elettrolitica impiegata che se maneggiata dall'uomo deve presentare aggressività limitata.

L'aumento di produttività, dell'azionamento meccanico suddetto rispetto all'azionamento manuale, ottenuto causa anche il riscaldamento della superficie di alluminio trattata così da rendere necessario un suo raffreddamento durante il trattamento mediante dispersione del calore generato dal trattamento.

Infine, i componenti suddetti della soluzione impiegata possono essere variati ma introducendo nella soluzione elettrolitica una quantità analoga di componente come ad esempio per il Nichel Solfato pentaidrato impiegato al 5,5-9,5% può essere sostituito dal Nichel Solfato esaidrato nella ragione di 8-13% sul peso finale della soluzione elettrolitica.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1, Dispositivo che attua il metodo di marcatura elettrochimica di superficie metallica in alluminio priva di trattamento di protezione dall'ossidazione, comprendente una cella elettrolitica di attivazione della marcatura; un tampone imbevuto della soluzione elettrolitica frapposto tra un elettrodo e la superficie di alluminio in trattamento; interposizione eventuale tra il tampone e la superficie di una mascheratura per la formazione di scritturazioni o decorazioni specifiche; la cella elettrolitica alimentata da un generatore in corrente elettrica continua; caratterizzato da ciò che l'elettrodo è connesso al polo positivo, anodo (A), del generatore di corrente continua e la superficie di alluminio in trattamento è connessa al polo negativo, catodo (C); l'intensità di corrente applicata è superiore ad 1 A/cm<2>e presenta una tensione compresa tra 9 e 70 Volt; l'elettrodo è costituito da grafite; la soluzione elettrolitica comprende sali di Nichel in ragione di 3,5-14% sul peso della soluzione, sale di Molibdeno in ragione di 3,5-10% sul peso; sali metallici stabilizzanti in ragione di 3-10% in peso; sali acidificanti ed acidi in ragione di 2,5-10% in peso della soluzione ed acqua a completamento del 100% della soluzione; lo strato di marcatura elettrochimica risulta con spessore maggiore di 3 nanometri e di colorazione nero intenso determinata da una composizione finale in cui sono presenti almeno il Carbonio compreso tra il 50 e 94%; l'Ossigeno compreso tra il 5,7 e 45% ed il Nichel compreso entro lo 0,3 e 5%.
2. 2. Dispositivo che attua il metodo di marcatura elettrochimica di superficie metallica in alluminio, secondo la rivendicazione 1, in cui per l'azionamento manuale l'intensità di corrente elettrica applicata è compresa tra 1 e 1,7 A/cm<2>e presenta una tensione compresa tra 9 e 30 Volt; l'elettrodo è costituito da grafite; la soluzione elettrolitica comprende sali di Nichel in ragione di 5-10% sul peso della soluzione, sale Molibdato d'ammonio in ragione di 3,8-6,8% sul peso; sali metallici stabilizzanti in ragione di 3-10% in peso; sali acidificanti ed acidi in ragione di 2,5-10% in peso della soluzione ed acqua a completamento del 100% della soluzione.
3. 3. Dispositivo che attua il metodo di marcatura elettrochimica di superficie metallica in alluminio, secondo una delle rivendicazioni 1 o 2, in cui la soluzione elettrolitica comprende Nichel Solfato in ragione di 5-14% sul peso della soluzione, Molibdato d'ammonio in ragione di 3,5-10% sul peso; Nitrato di Zinco come stabilizzanti in ragione di 3-10% in peso; Tiocianato d'ammonio in ragione di 1,2-3,5% ed acido citrico in ragione di 1,3-6,5% in peso della soluzione ed acqua a completamento del 100% della soluzione.
4. 4. Dispositivo che attua il metodo di marcatura elettrochimica di superficie metallica in alluminio, secondo una delle rivendicazioni 1 o 3, in cui un dispositivo meccanico che muove l'elettrodo in grafite sulla superficie in trattamento viene comandato da un elaboratore di processo che comanda a scorrere l'elettrodo sulla superficie in trattamento mediante un braccio meccanico antropomorfo.
5. 5. Metodo di marcatura elettrochimica di superficie metallica in alluminio priva di trattamento di protezione dall'ossidazione, comprendente le fasi di impregnare un tampone che riveste un elettrodo, con soluzione elettrolitica a base acquosa; disporre un'eventuale mascheratura della superficie per la scritturazione o decorazione attesa sulla superficie di alluminio metallico; alimentazione di corrente elettrica continua; caratterizzato in ciò che l'applicazione di una corrente elettrica continua avviene tramite un elettrodo in grafite, anodo positivo, che rilascia atomi di carbonio sotto forma di ioni positivi nella soluzione; gli ioni positivi, per effetto elettrolitico, sono catturati dalla superficie metallica di alluminio non protetto, connessa al catodo negativo del circuito elettrico; la corrente elettrica che si stabilisce nel trattamento presenta una densità di corrente non inferiore a 1 A/cm<2>ad una tensione compresa tra 9 e 70 Volt; al termine della fase di trattamento segue una fase di asciugatura all'aria, eventualmente soffiata.
6. 6. Metodo di marcatura elettrochimica di superficie metallica in alluminio, secondo la rivendicazione 5, in cui la fase di asciugatura è attuata da un mezzo assorbente posato sulla superficie trattata senza effettuare scorrimento.
7. 7. Metodo di marcatura elettrochimica di superficie metallica in alluminio, secondo una delle rivendicazioni precedenti 5 o 6, in cui successivamente all'asciugatura la superficie trattata ed anche la superficie di alluminio metallico restante viene protetta da uno strato di vernice fissante la decorazione/scritturazione ed, eventualmente, la superficie circostante non trattata.
8. 8. Metodo di marcatura elettrochimica di superficie metallica in alluminio, secondo la rivendicazione 5, in cui la superficie da trattare con la marcatura elettrochimica è una superficie di alluminio anodizzato; viene eseguita una fase preventiva di incisione dello strato di protezione anodizzato con la conformazione desiderata di scritturazione o decorazione voluta; in una fase successiva viene applicato il trattamento di marcatura elettrochimica sulla parte di superficie preventivamente incisa.
9. 9. Metodo di marcatura elettrochimica di superficie metallica in alluminio, secondo la rivendicazione 8, in cui la fase di incisione viene eseguita con incisione laser per uno spessore limitato allo spessore dell'anodizzazione, così da realizzare lo strato decorato nell'incisione senza rendere evidente un incavo nella superficie trattata e successivamente occupato dalla marcatura elettrochimica.