LU83311A1 - Procede de coloration electrolytique de l'aluminium et de ses alliages - Google Patents

Description

La présente invention concerne un procédé de coloration électrolytique de 11 aluminium et de ses alliages.

Actuellement, du fait que l’on demande de plus en plus de l1aluminium anodisé dans 1 * architecture moderne et en raison des exigences imposées à la coloration de 11 aluminium, on a élaboré différents procédés en vue de produire des couleurs différentes sur des couches anodiques*

Dans les procédés élaborés antérieurement, on a exploité la haute capacité d’absorption des couches anodiques sans fixation par des agents colorants organiques déterminés et l’on a ainsi abouti à un procédé en vue d’obtenir des couleurs différentes sur l’aluminium anodisé. Cette technique ; c offre l’avantage de pouvoir obtenir pratiquement n’importe ; quelle couleur, bien qu’elle présente un sérieux inconvénient du fait que les couleurs obtenues ne résistent pas à la lumïè c’est 3a raison pour laquelle ce procédé de coloration n’est pas adopté pour des surfaces extérieures.

Un autre procédé connu actuellement est celui appelé ”coloration intégrale”, ce procédé consistant à former la couche anodique et la coloration dans le même bain. Actuellement, cette technique est coûteuse du fait que les consommations d’énergie sont élevées et que les temps de traitement ( ! sont longs.

j- Enfin, on connaît un troisième procédé appelé ”colo- ration électrolytique’1, ce procédé comprenant une première jl H étape consistant à former une couche anodique généralement : avec un courant continu, puis une deuxième étape consistant à effectuer, dans le bain de coloration, une électrolyse par ü courant continu ou courant alternatif, étape au cours de ] laquelle l’agent de coloration se dépose par voie électroly— tique au fond des soufflures. Ce procédé est plus économique f que le procédé de coloration intégrale et il permet également j d’obtenir une bonne résistance à l’action de la lumière solaire c’est la raison pour laquelle cette technique est actuelle— ment la plus répandue, i Un des inconvénients les plus importants de la techii- i : que mentionnée ci—dessus réside dans la faible variété de ί ' couleurs que l’on peut ainsi obtenir, car les sels normalement | utilisés lors de la coloration sont des sels de nickel, de i cobalt ou d’étain donnant des tons bronzés et des colorations j .

É noires, de même que des sels de cuivre donnant différents tons ί| ί .

rougeâtres·

La présente invention concerne un procédé en vue de ! produire des couleurs et des tons différents autres que ceux obtenus par le procédé connu de coloration électrolytique à j1 deux phases (anodisation et coloration). Les couleurs obtenues || ' par le procédé de la présente invention sont pratiquement j* toutes les couleurs du spectre dans des tons différents.

On connaît différents brevets relatifs au domaine de j la coloration électrolytique en vue d’obtenir de nouvelles couleurs. C’est ainsi que, dans les brevets de la République Fédérale d’Allemagne n° 2,106,388 et 2,106,389, on décrit un * j procédé en vue d’obtenir des couleurs bleuâtres, ce procédé consistant principalement à effectuer des dépôts électrolytiqu« ; sur une couche‘anodique constituée d’acide chronique, utiliser comme sels formateurs de couleurs, des sels de nickel, de cobalt ou de cuivre et ensuite, fixer l’échantillon dans des : conditions particulières. L’inconvénient de ces brevets résid* ; dans le fait que la coloration ne peut être obtenue que sur un échantillon anodisé avec l’acide chronique, ce qui n’est pas de pratique normale dans des installations industrielles 5 de plus, la fixation doit être effectuée dans des conditions particulières.

Dans les brevets des Etats-Unis d*Amérique n° 4*022.671> 4.066.816 et 4*152*222, de même que dans la demande de brevet britannique n° 2.012.814, on décrit un procédé en vue d'obtenir une large gamme de couleurs et de tons de coloration par l'interférence optique entre la lumière réfléchie par l'agent colorant et celle réfléchie par la surface de l'aluminium. Dans ces brevets, on décrit une série de procédés qui sont principalement caractérisés en ce que, entre les étapes d'anodisation et de coloration, on effectue une étape de réanodisation dans un bain contenant une solution d'acide phosphorique. Dès lors, ces brevets ne suivent pas le procédé connu de coloration électrolytique à deux phases et, par conséquent, il est nécessaire d'utiliser plusieurs bains, ce qui complique davantage le procédé, tout en augmentant les frais consentis pour sa mise en oeuvre.

Selon le brevet français n° 2.318*246, on obtient des couleurs différentes en formant une couche anodique colorée en dessous d'une couche anodique incolore. Ce brevet concerne un procédé de coloration de type intégral plutôt que de type électrolytique et ce, avec les inconvénients spécifiques à ce type de coloration.

Enfin, selon le brevet français n° 2.236.029 dans lequel on utilise des électrolytes à haute concentration en acide sulfurique, le bain contenant différents sels métallique; et produits organiques, on obtient des couleurs grisâtres et j bleuâtres neutres.

De même, selon le brevet espagnol n° 437*604 dans lequel on adopte de hautes concentrations en acide sulfurique en utilisant un mélange de sels de cobalt et de bismuth, on obtient les mêmes couleurs.

j w J " ! |

Ainsi qu'on l’a mentionné précédemment, il n’existe qu’un seul procédé qui, dans la pratique, permet d’obtenir une large gamme de couleurs. Toutefois, ce procédé est compliqué.

Le procédé de la présente invention permet d’obtenir j une large gamme de couleurs en un seul processus de coloration ! offrant de bonnes possibilités d’application à l’échelle indus- i trielle, tout en assurant une résistance à l’action de la lu- i i mière solaire.

f

Ce procédé comprend essentiellement les étapes suivantes : a) effectuer une anodisation avec un courant continu dans un bain contenant généralement de l’acide sulfurique, encore que l’on puisse utiliser d’autres acides tels que l’acide oxalique, l'acide chromique ou leurs mélanges.

b) Effectuer la coloration dans un bain contenant essentiellement de l’acide sulfurique et un ou plusieurs sels * métalliques pouvant- produire une coloration.

c) Fixer la couche colorée à la vapeur d’eau.

Les deux étapes (a) et (c) sont normalement adoptées dans l'industrie de l’anodisation et de la coloration et, partant, l’étape (b) faisant l’objet de la présente invention i | L sera décrite ci—après plus en détail.

I; Il est connu (et, partant, non brevetable) de former f; I; des tons bronzés dans des solutions diluées d’acide sulfurique i avec des sulfates métalliques capables de produire une colora— i- t; ; tion. Toutefois, les conditions ci—après sont indispensables pour obtenir differentes couleurs : Γ; 1) la concentration d’acide sulfurique doit être supé· rieure à 15 g/1.

2) La concentration en sel métallique doit être en ί relation étroite avec la concentration de 1*acide utilisé.

On a constaté que ce rapport était idéal lorsque la concentration de 1*acide utilisé est égale à 15 ou 70 fois, de préférence, 20 à 40 fois la concentration du ou des sels formateurs de coloration. Ce rapport joue un rôle à ce point important que, s*il est trop élevé (au-delà de 70), on i j n*obtient pas de coloration ou les couleurs obtenues sont j des colorations bronzées claires ne constituant pas l’objet de la présente invention.' Toutefois, si ce rapport est infé— i rieur à 15, on obtient des colorations bronzées ou des colora tions noires ou encore des couches anodiques colorées d’une adhérence très médiocre sur l’aluminium, si bien que ce procéda ne peut être adopté.

Les sels métalliques utilisés pour obtenir des produii j colorés seront, de préférence, des sulfates métalliques tels j| que les sulfates de bismuth, de cobalt, de nickel, de cuivre j et d’étain, encore que l’on obtienne les meilleurs résultats \.

Γ i, avec le sulfate d’étain.

r j Une autre caractéristique importante de ce procédé : est le mode d’application des tensions, ainsi que les valeurs de ces dernières. C’est ainsi que des tensions de crête infé— ! rieures à 10 volts ne donnent que des colorations bronzées claires, tandis que des tensions de crête supérieures à 45 .volts donnent des colorations claires avec une mauvaise i répartition des couleurs et des ruptures dans la couche anodique. D’autre part, en programmant convenablement l’élévation de la tension, on obtient de meilleurs effets ! que si l’on applique une tension constante lors de la forma- i j tion de la coloration.

ί / i la pratique, ce procédé donne d’excellents resuit ιΊ'β * « ; ' ' appliquant les tensions obtenues avec le système décrit dam brevet espagnol n° 437.604.

j î k* température adoptée lors de la mise en oeuvre de ce procédé -loit être maintenue aussi proche que possible de •f | 25°C, encore que des variations apportées dans cette tempéra- $ 1 ture ne soient pas trop importantes.

' Lfc mécanisme de ce procédé n’est pas tout à fait j

Ni * m Λ 5 clair, maie ±1 semble que l’acidité du milieu joue un rôle j - ji très important conjointement avec le pigment déposé par voie f j électrolytique $ en effet, la combinaison de ces deux facteurs j produit une modification importante au fond de la couche ano- ! dique, ce qui facilite l’obtention d’une large variété de couleurs.

Dans le procédé de la présente invention, l’épaisseur de la couche anodique n’augmente nullement au cours du process ! de coloration.

|i La figure 1 des dessins annexés illustre, par un gra- i.

phique épaife5eur/concentration, le profil de concentration du métal formateur de couleur lors d’une analyse effectuée selon la technique 11EDAX’1 dans laquelle on utilise des échantillons obtenus par le procédé décrit dans la présente spécification. En raison du profil de concentration obtenu, il est clair que l’on a affaire, en l’occurrence, à un procédé électrolytique dans lequel une très petite quantité de l’agent colorant est déposé La figure 2 des dessins annexés illustre le même profil de concentration pour un procédé de coloration électrol tique en vur d’obtenir des colorations bronzées ou noires. Ainsi qu’on peut le constater, la concentration en métal et l’épaisseur de la couche pigmentaire sont beaucoup plus élevée I ßß* I En ce qui concerne 2a résistance à la lumière, les ! couleurs obtenues sont mieux appropriées pour des surfaces extérieures, ainsi qu’on peut le constater 100 heures après des essais accélérés effectués dans des chambres "URVIAC" · EXEMPLE 1

Dans un bain contenant 150 g d'acide sulfurique* 5 g de sulfate d'étain et 10 g d'acide tartrique, on plonge j un échantillon préalablement anodisé avec du courant conti— i nu dans un bain d'acide sulfurique jusqu'à une épaisseur de 15 microns. Dans ce bain, on dépose une plaque ! t 11 d'acier inoxydable faisant office de contre—électrode et iî . . „ j! l’on programme une élévation de tension de crête de O.à !| 25 volts en 2 minutes, cette dernière tension étant ensuite maintenue tout au long du procédé.

i | Le tableau ci-après donne les couleurs obtenues en j fonction du temps de traitement : jij Temps de traitement Coloration | _(minutes)_ _ j 2 Bronze clair i j 3 Bronze moyen i t ; I 1 4 Bleu intense i· 1| 5 Bleu clair 6 Vert intense l 7 Vert jaunâtre * . 8 Jaune 9 Violet I 11 Bleu i 14 Vert

V

L EXEMPLE COMPARATIF 1 Γ " S'.

| On effectue le traitement de l'exemple précédent nu ^ on utilise seulement 0,5 g de sulfate d'étain/l au lieu de ! 5 g/l· 14 minutes après le traitement, on obtient seulement • 1 - ' ' ' t » une coloration bronzée très claire.

EXEMPLE COMPARATIF 2

On soumet un échantillon au même traitement que celui décrit à 1*exemple 1, mais on utilise 20 g de sulfate d1 étain/ au lieu de 5 g/l* Lorsqu*on effectue la coloration, on obtien une série complète de colorations bronzées et, 14 minutes aprè ! le traitement, on obtient une coloration bronzée foncée.

: EXEMPLE 2

On soumet un échantillon commercial d*aluminium (par exemple, 1*aluminium "HOO”) à un procédé d*anodisation avec v un courant continu dans un bain contenant de 1*acide sulfuriqu et ce, jusqu'à ce qu'on atteigne une épaisseur de 15 microns.

Dès que l'échantillon est anodisé, on le plonge dans un bain contenant 50 g d'acide sulfurique/l, 2,5 g de sulfate d'étain/ et 20 g d'acide tartrique/l avec une contre-électrode en acier inoxydable en programmant une élévation de tension de crête de 0 à 25 volts en 4 minutes.

Le tableau ci-après donne les colorations obtenues er , fonction du temps de traitement :

Temps de traitement Coloration _(minutes)_ _ " 2 Bronse clair 3 Bronze moyen I 5 Bleu-noir 7 Bleu 9 Vert 12 Jaune 15 Violet 17 Bleu 20 Vert

Claims (1)

1. , - 10 -ß ;; REVENDICATION il ^ ^ !î Procédé de coloration électrolytique de 1*aluminium il Il et de ses alliages, ce procédé comprenant les trois étapes Ί I consistant à effectuer une anodisation, puis une coloration I et ensuite un fixage, caractérisé en ce que, au cours de la deuxième étape, c’est-à-dire la coloration, le rapport entre ! la concentration de l’acide utilisé et la concentration du ou t . des sels formateurs de coloration se situe entre 70:1 et 15ïl> * de préférence, entre 40:1 et 20:1, la concentration de l’acide sulfurique étant supérieure à 15 g/l, tandis que les sels i utilisés sont des sulfates métalliques tels que les sulfates de bismuth, de cobalt, de nickel, de cuivre et d’étain, le |j sulfate d’étain donnant des résultats particulièrement bons | tandis que, en fonction de ce rapport entre les concentrations | la tension de crête appliquée se situe entre 10 et 45 volts et | température est proche de 25°C et, au début de cette étape du u procédé, on élève la tension d’une manière progressive et if !" réglée. li i ijj S * ; ; fri » ’ ; ? - •I ·' ; · ' [f ; 4