NL8101986A - Werkwijze voor het electrolytisch kleuren van aluminium en legeringen daarvan. - Google Patents

Description

i * vo 1865

Betr.: Werkwijze voor het electrolytisch kleuren van aluminium en legeringen daarvan.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het electrolytisch kleuren van aluminium en legeringen daarvan.

Momenteel zijn als gevolg van de hoge vraag naar geanodiseerd aluminium in de moderne architectuur en als gevolg van de kleurings-5 vereisten daarvan, verschillende werkwijzen voor het produceren van -verschillende kleuren op anodische lagen ontwikkeld.

De eerder ontwikkelde werkwijzen maakten gebruik van de hoge absorptiecapaciteit van de anodische lagen zonder fixatie door bepaalde organische kleurmiddelen en dit vormde de werkwijze voor het verkrijgen 10 van verschillende kleuren op het geanodiseerde aluminium. Deze techniek heeft het voordeel dat het mogelijk is om practisch elke kleur te verkrijgen, hoewel het het ernstige nadeel heeft dat de verkregen kleuren bestandheid tegen licht missen, on welke reden genoemd kleuringsproces niet voor uitwendige oppervlakkèn'"· wordt toegepast.

15 Een andere van de momenteel bekende werkwijzen is de z.g.

integrale kleuring, waarbij de anodische laag en de kleuring-in hetzelfde bad worden geproduceerd. Momenteel is deze techniek duur omdat het ge-bruik van energie hoog is en de behandeltijden lang zijn.

Tenslotte is er een derde werkwijze bekend, electrolytische 20 kleuring genaamd, waarbij in een eerste trap een anodische laag in het algemeen met gelijkstroom wordt geproduceerd, en vervolgens met gelijkstroom of wisselstroom een electrolyse in het kleuringsbad wordt uitgevoerd gedurende welke het kleurmiddel electrolytisch in de bodem van de blaas wordt af gezet. Deze werkwijze is goedkoper dan de inte— 25 grale kleuring en het heeft tevens een goede bestendigheid tegen de invloed van zonlicht; om welke reden deze techniek momenteel het meest wordt toegepast.

Een van de meest belangrijke nadelen van de bovenvermelde -techniek is de kleine variatie van kleuren die daardoor wordt toegestaan, 30 omdat de gewoonlijk voor het kleuren toegepaste zouten nikkel, cobalt of tin zouden zijn, die bronstonen en zwartkleuringen produceren en koperzouten zijn, die verschillende roodachtige tonen produceren.

De onderhavige aanvrage heeft nu betrekking op een werkwijze voor het produceren van verschillende kleuren en kleurtonen, anders dan 35 welke verkregen worden met de bekende tweefasen electrolytische kleurings- 81 01 986 ♦ ► -2- werkwijze (anodisatie en kleuring). De met de onderhavige werkwijze verkregen kleuren zijn practisch alle kleuren van het spectrum in verschillende tonen.

Er "bestaan verschillende octrooien op het gehied van de elec-5 trolytische kleuring voor het verkrijgen van nieuwe kleuren. In de

Duitse octrooien 2.106.388 en 2.106.389 wordt een werkwijze "beschreven voor het produceren, van "blauwachtige kleuren, welke in hoofdzaak de vorming van eleetrolytische afzettingen omvat op een anodische laag, gevormd uit chrocmzuur, waarbij als kleur producerende zouten nikkel, 10 cobalt of koperzouten worden gebruikt en het monster op zijn beurt onder speciale voorwaarden wordt gefixeerd. De in deze octrooien beschreven werkwijze heeft het nadeel, dat de kleuring alleen kan worden geproduceerd op met chrocmzuur geanodiseerde monsters, hetgeen in de techniek geen normale practijk vormt, en dat bovendien fixatie onder speciale 15 voorwaarden dient plaats te .vinden.

In de Amerikaanse octrooien U.022.671, it.066.8l6 en U.152.222 alsmede in de Britse octrooiaanvrage 2.012.81U wordt een werkwijze beschreven voor het verkrijgen van een breed gebied van kleuren en tonen door de optische interferentie tussen het door hetkleurmiddel gere-20 flecteerde licht en het door het oppervlak van het aluminium gereflecteerde licht. Deze octrooien beschrijven een reeks werkwijzen, die in hoofdzaak worden gekenmerkt doordat tussen de anodisatie en kleurings-trappen een heranodisatietrap wordt uitgevoerd in een bad, dat een fosfor zuur oplos sing bevat. In deze octrooien wordt derhalve niet de bekende 25 tweefasen eleetrolytische kleuringswerkwij ze gevolgd en om die reden is het gebruik van meer baden nodig, waardoor de werkwijze meer gecompliceerd wordt gemaakt en de prijs daarvan aanzienlijk wordt verhoogd.

Met de werkwijze volgens het Franse octrooir-2.3l8.2U6 worden verschillende kleuren geproduceerd door de vorming van een gekleurde 30 anodische laag beneden een kleurloze anodische laag. Dit octrooi is gericht op een kleuringswerkwij ze van het integrale type in plaats van een werkwijze van het eleetrolytische type, waardoor de typische nadelen van dit type kleuring optreden.

Tenslotte worden met de in het Franse octrooi 2.236.029 beschreven 35 werkwijze door gebruik van electrolyten een hoge zwavelzuurconcentratie 8101986 -3- - ♦· » en verschillende metaalzouten en organische producten in het had, neutraal grijze en blauwachtige kleuren gerealiseerd.

Dezelfde kleuren worden op hun heurt gerealiseerd met de werkwijze volgens het Spaanse octrooi U37.6ol;, -waarbij hoge zwavelzuurconcentraties 5 en een mengsel van cobalt en bismuthzouten worden gebruikt.

Zoals eerder vermeld bestaat er slechts één verkwijze waarbij in de practijk een ruim gebied van kleuren kan worden verkregen. Het is echter een gecompliceerd proces. De in de onderhavige aanvrage beschreven werkwijze maakt mogelijk dat een ruim gebied van kleuren wordt verkregen »λ 10 in een enkel kleuringsprocêdê, welke goed toepasbaar is in de industri ële practijk en bestendig is tegen de invloed van zonlicht.

De werkwijze bestaat in hoofdzaak uit de volgende trappen: a) anodisatie met gelijkstroom in een bad, dat in het algemeen zwavelzuur bevat, hoewel andere zuren zoals oxaalzuur, chroemzuur of mengsels 15 daarvan in deze werkwijze zouden kunnen worden gebruikt; b) kleuring in een bad, dat in essentie zwavelzuur en een metaalzout of zouten die in staat zijn tot het produceren van kleuring bevat; c) fixatie van de gekleurde laag met stoom.

De beide trappen a) en c) worden gewoonlijk toegepast in de indus-20 trie van de anodisatie en kleuring en daarom zal trap b), die het doel van deze aanvrage vormt, meer in detail worden beschreven.

De vorming van bronstonen in verdunde zwavelzuuroplossingen met metaalsulfaten die in staat zijn tot het produceren van kleuring is bekend en kan derhalve niet het voorwerp van een octrooi vormen.

25 De volgende voorwaarden zijn echter nodig om Verschillende kleuren te produceren: 1) een zwavelzuurconcentratie boven 15 g/1, 2) een metaalzoatconcentratie die nauw samenhangt met de concentratie van het toegepaste zuur.

30 Gevonden is, dat deze verhouding ideaal is wanneer de· concentra tie van.het toegepaste zuur 15 of 70 is, hoewel bij voorkeur 20 tot UO keer de concentratie van het kleur-producerende zout of zouten wordt gebruikt. Deze verhouding speelt een zodanig belangrijke rol, dat wanneer hij te hoog wordt gekozen (boven 70), geen kleuring wordt 35 verkregen of de verkregen kleuren lichte bronskleuren zijn, die niet 8101986 _li_ het doel van de uitvinding vormen. Wanneer de verhouding echter beneden 15 ligt, zullen hetzij bronskleuren hetzij zwarte kleuren worden geproduceerd of gekleurde anodische lagen worden verkregen met een zeer slechte hechting aan het aluminium, om welke reden de werkwijze niet 5 toepasbaar is.

De voor het produceren van de gekleurde produkten toegepaste metaalzouten zullen bij voorkeur metaalsulfaten zijn, brv. bismuth, cobalt, nikkel, koper en tinzouten, hoewel de beste resultaten zijn verkregen met tinsulfaat.

10 Een ander belangrijkkenmerk van de werkwijze is de wijze waarop de spanningen worden aangelegd en de waarden daarvan. Spanningen beneden 10 piek volt produceren slechts lichte bronskleuren en spanningen boven 1+5 piek volt produceren lichte kleuren, een slechte verdeling van kleuren en breuken van de anodische laag. Anderzijds worden hetere ef-15 fecten verkregen met een goede programmering van de spanningsstijging dan met het aanleggen van een constante spanning bij het produceren van de'kleur.

In de practijk worden bij deze werkwijze uitstekende resultaten verkregen door de spanningen aan te leggen, die verkregen worden met het 20 systeem dat beschreven is in het Spaanse octrooi 1+37.60I+.

De temperatuur van deze werkwijze dient bij voorkeur zo dicht mogelijk bij 25°C te worden gehouden, hoewel variaties in deze temperatuur niet al te belangrijk zijn.

Het mechanisme van deze werkwijze is niet volledig duidelijk, 25 maar de zuurtegraad van het medium schijnt een zeer belangrijke rol te spelen tezamen met het electrolytisch afgezette pigment, omdat de combinatie van beide een belangrijke modificatie in de bodem van de anodische laag produceert., die het verkrijgen van een grote verscheidenheid aan kleuren vergemakkelijkt.

30 In de werkwijze volgens de onderhavige aanvrage neemt de dikte van de anodische laag gedurende de kleuringswerkwijze in het geheel niet to--, toe.

Fig. 1 toont volgens een dikte/concentratiegrafiek het concen-tratieprofiel van het kleuren-producerende metaal, in een analyse 35 die uitgevoerd is met de EDAX-techniek onder toepassing van monsters, 8101986 -5- verkregen met de onderhavige werkwijze. Gezien het verkregen concen- ..... tratieprofiel is het duidelijk, dat het hier een electrolyseprocédê betreft waarin een zeer kleine hoeveelheid van het kleurmiddel werd afgezet.

5 Fig. 2 toont hetzelfde concentratieprofiel voor een electroly- tisch kleuringsprocêdi in brons of zwart. Zoals men kan zien zijn de metaalconcentratie en de hoogte van het pigment veel groter.

Met betrekking tot de bestendigheid tegen licht, zijn de ver- -kregen kleuren meer geschikt voor uitwendige oppervlakken, 100 uur 10 na versnelde proeven in URYIAC-kamers.

Voorbeeld I;

Een tevoren met gelijkstroom in een zwavelzuurhoudend bad ge-anodiseerd monster met een dikte van 15 pm, werd ondergedompeld in een bad dat 150 g zwavelzuur, 5 g tinsulfaat en 10 g wijnsteenzuur bevatte. 15 Een roestvrij stalen plaat, die als tegenelectrode dienst deed, werd in het bad geplaatst en een verhoging van de spanning van 0 tot 25 piek volt in 2 minuten werd geprogrammeerd, waarbij de laatstgenoemde spanning vervolgens gedurende de werkwijze in stand werd gehouden.

De verkregen kleuren worden in onderstaande tabel weergegeven, 20 afhankelijk van de behandelduur:

Behaadelduur (min) kleur 2 licht brons 3 tussenin brons li- intens blauw 25 5 lichtblauw 6 intens groen T geliggroen 8 geel 9 violet 30 11 blauw lli- groen

Vergeli.ikingsvoorbeeld 1

De behandeling van het voorgaande voorbeeld werd uitgevoerd, maar in plaats van 5 g/l tinsulfaat werd slechts 0,5 g/1 gebruikt.

35 1¼ minuten narde behandeling werd slechts een zeer lichte bronskleur verkregen.

8101986

'V

ψ -β-

Vergelijkingsvoorbeeld 2:

Een monster werd aan dezelfde behandeling onderworpen als in voorbeeld I, maar in plaats van 5 g/1 tinsulfaat, werd 20 g/1 van hetzelfde zout gebruikt. Bij het kleuren werd een complete reeks 5 van bronskleuren verkregen, waarbij ik minuten na de behandeling een donkere bronskleur werd verkregen.

Voorbeeld II:

Een in de handel verkrijgbaar aluminiummonster (1100 b.v») werd aan een anodisatieprocêdé onderworpen met gelijkstroom in een 10 bad, dat zwavelzuur bevatte, totdat een dikte van 15 pa was bereikt. Toen het monster eenmaal geanodiseerd was, werd het in een bad ondergedompeld dat 50 g/1 zwavelzuur, 2,5 g/1 tinsulfaat en 20 g/1 wijnsteenzuur bevatte, met een roestvrij stalen tegenelectrode, waarbij een stijging van de spanning van 0 tot 25 piek volt in h minuten 15 werd geprogrammeerd.

De verkregen kleuren, afhankelijk van de behandelduur, zijn in de volgende tabel aangegeven.

Behandelduur (min) kleur 2. lichtbrons 20 3 tussenin brons 5 blauw-zwart 7 blauw 9 groen 12 geel 25 15 violet 17 blauw 20 groen 8101986

Claims (1)

1. * * -7- CONCHJSIES; Werkwijze voor het electrolytisch kleuren van aluminium en legeringen daarvan, van het drietraps-type, waarbij de eerste trap anodisatie, de tweede trap kleuring· en de derde trap fixatie omvat, met het kenmerk, dat in de tweede trap, de kleuringstrap, de verhouding tussen de eoncen-5 tratie van het toegepaste zuur en de concentratie van het kleur-produ-cerende zout of zouten gelegen is tussen 70:1 en 15:1» bij voorkeur 1*0:1 en 20:1, waarbij de concentratie van het zwavelzuur boven 15 g/l is gelegen en de gebruikte zouten bij voorkeur metaalsulfaten zijn, b.v. bismuth, cobalt, nikkel, koper en tinzouten, liefst tinsulfaat, 10 en dat in overeenstemming met deze concentratieverhouding de aangelegde piekspanning 10 tot 1*5 volt bedraagt en de temperatuur dichtbij 25°C " ligt, en dat aan het begin van deze trap van de werkwijze de spanning op progressieve en geregelde wijze wordt verhoogd. 8101986