NO145476B - Fremgangsmaate til kontinuerlig anodisering og elektrolytisk farging av aluminium eller dets legeringer - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte til kontinuerlig anodisering og elektrolytisk farging av aluminium eller dets legeringer i form av et bånd-, tråd- eller foliemateriale, hvorved båndet føres kontinuerlig først gjennom en celle hvor båndet blir ladet negativt, og en anodisk oksydasjonsbehandlingscelle og deretter en elektrolytisk fargecelle, hvor hver celle inneholder en elektrolyttoppløsning hvori det er neddykket en elektrode.

For å farge aluminium eller dets legeringer i form av et bånd, en tråd eller en folie ved hjelp av en elektrolytisk behandling er det kjent at materialet hittil, anbrakt i en beholder såsom en kurv, førstP^litt neddykket i en anodiserings-celle og deretter i en elektrolytisk fargecelle i en satsvis prosess. Men denne prosess er ufordelaktig ved at den er in-effektiv og gir avvikelser i produktenes kvalitet, hvorved det er vanskelig å oppnå jevnhet i kvalitet. Når materialet som skal behandles har en tykkelse på under 0,4 mm bøyes det dessuten av støt som det utsettes for når det bringes inn i og taes ut av en elektrolytisk løsning. Av denne årsak må tykkelsen på materialet som skal behandles være over 0,4 mm.

Alternativt har det vært en fremgangsmåte for farging av aluminium eller dets legeringer i form"åv et bånd, en tråd eller en folie, hvor materialet behandles elektrolytisk kontinuerlig til dannelse av en anodisk film på disse, og deretter farges det anodiserte materiale ifølge en ikke-elektrolytisk fremgangsmåte, såsom ved bruk av et organisk fargestoff og neddykking i en uorganisk saltløsning. Men produktet som er farget ifølge denne fremgangsmåte har dårlig lysbestandighet slik at det er uegnet for bruk som et utendørs dekke eller liknende.

Fra norsk patentsøknad 740804 er det kjent en fremgangsmåte til kontinuerlig elektrolytisk farging av aluminium som på forhånd er oksydert ved anodisk behandling. Ved fargingen anvendes det likestrøm, eller en likestrøm som er overlagret en veksel-strøm, slik at resultatet stort sett er en likestrøm.

Fra US-patentskrift 3.726.783 er det kjent en fremgangsmåte hvor aluminium først anodiseres med vekselstrøm og deretter påføres et lakksjikt med en likestrøm gjennom et elektro-foresebad.

Fra norsk patentskrift 117.398 er det kjent en fremgangsmåte ved fremstilling av fargede, beskyttende overtrekk på gjenstander av aluminium eller aluminiumlegeringer, hvor det under fargebehandlingen påtrykkes en symmetrisk vekselspenning på den på forhånd anodisk oksyderte aluminiumgjenstand. Veksel-spenningen frembringes på kontrollert måte ved å kutte bort en del av de positive og negative halvbølger.

Et formål med den foreliggende oppfinnelse er å overvinne de ovennevnte ulemper og å frembringe en fremgangsmåte for kontinuerlig anodisering og elektrolytisk farging av aluminium eller dets legeringer i form av et bånd, en tråd eller en folie for å oppnå et farget produkt som har utmerket lysbestandighet.

Fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse kjenne-tegnes ved at det dannes en elektrisk krets ved at elektroden i cellen hvor båndet blir ladet negativt koples til elektroden i den anodiske oksydasjonsbehandlingscelle gjennom en anodiseringsenergikilde og til elektroden i den elektrolytiske fargecelle gjennom en energikilde for den elektrolytiske farging, hvorved det som anodiseringsenergikilde anvendes en likestrøms-kilde og det som fargingsenergikilde anvendes vekselstrøm, eller det som energikilde for både anodiseringscellen og fargecellen anvendes vekselstrømoverlagret likestrøm hvor en strøm med vekselbølgeform med høy andel av positiv komponent påtrykkes elektroden i fargecellen.

Positivt ladete metallioner i den elektrolytiske fargecelle avsettes derved i porene i den anodiske oksydfilm på en meget effektiv måte, slik at fargeevnen blir meget god.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er effektiv og senker derved produksjonskostnadene og muliggjør fremstilling av billige produkter.

Tykkelsen på det fargete lag som oppnås ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er jevn.

Den foreliggende fremgangsmåte muliggjør behandling av et

tynt materiale med tykkelse på under 0,3 mm.

Det er mulig å fremstille et langt produkt.

Oppfinnelsen vil bli nærmere forklart i det etterfølgende under henvisning til de medfølgende tegninger, hvori: Fig. 1-3 viser skjematiske sideriss med deler i form av elektriske kretsdiagrammer som viser de vesentlige utforminger av eksempler på apparater som er egnet for utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Ved den anodiske behandling ifølge den foreliggende oppfinnelse kan den elektriske strøm som anvendes være en like-strøm, en vekselstrøm eller en likestrøm med en vekselstrøm-komponent.

Særlig anvendes det en vekselstrøm eller en likestrøm med en vekselstrømkomponent som den elektriske strøm i elektrofarg-ingsbehandlingen, og bruken av disse strømmer frembringer føl-gende fordeler sammenliknet med bruken av likestrøm: 1) Tykkelsen på en anodisk film har bare liten innvirkning på den elektrolytiske farging, og elektrolytisk farging er mulig så lenge filmen har en tykkelse på minst 1 u, noe som er egnet for kontinuerlig elektrolytisk farging (med likestrøm er elektrolytisk farging umulig med mindre filmen har en tykkelse på over 5 u) . 2) Muligheten for farging er utmerket og fargingen lett-vint, og fargenyansen kan reguleres hensiktsmessig ved å variere spenningen, strømstyrken og elektrolysetiden. 3) Spredningsevnen er mye høyere, og det kan oppnås en jevn farging uten fargeavvikelse. 4) Det kan anvendes lavere spenning, noe som er økonomisk {ifølge den foreliggende fremgangsmåte anvendes en spenning på fra 10 til 30 volt mens det ved likestrøm er nødvendig med en spenning på fra 30 til 60 volt). 5) De ulike farger som kan oppnås er tallrike. F.eks. frembringer en fargeløsning som inneholder et tinnsalt en oliven farge, en ravfarge eller sort avhengig av fargebetingelsene, såsom elektrisk spenning og varighet. En fargeløsning som inneholder et tinnsalt og et nikkel-, kobolt-, jern-, mag-nesium- eller sinksalt frembringer en farge som rustfritt stål, bronse eller ravfarge, oliven farge, blåfarge, gråfarge eller sort avhengig av anodiseringsbetingelsene og fargebetingelsene.

En fargeløsning som inneholder et tinnsalt og et kobbersalt frembringer en bronse-, rød-, sort-brun eller sort farge avhengig av fargebetingelsene. En fargeløsning som inneholder et kobbersalt frembringer en lyserød farge, en rødfarge, en rød-purpurfarge eller en sort farge avhengig av fargebetingelsene. En fargeløsning som inneholder et selensalt frembringer en gullfarge. En fargeløsning som inneholder et mangansalt frembringer en grå- eller gullfarge avhengig av fargebetingelsene. En fargeløsning som inneholder et zirkonsalt frembringer en hvit- eller gråfarge avhengig av fargebetingelsene.

Begrepet "likestrøm med en vekselstrømkomponent" angir bølgeformen for en elektrisk strøm (eller spenning) som re-presenterer en periodisk forandring av polariteten og inneholder en vekselstrømkomponent.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan aluminium og

de fleste av dets legeringer anvendes. Stoffer som har en ren-het på over ca. 99% er egnet for fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan utføres ifølge utførelseseksemplene i fig. 1-3.

Eksempel 1

I dette eksempel hvor det ble anvendt apparatet som er

vist i fig. 1, ble det påtrykt en likespenning mellom en elektrodeplate 2^ og en elektrodeplate 2,,^, som var anbrakt henholdsvis i en celle 12 for negativ lading av båndet og en anodisk oksydasjonsbehandlingscelle l2i' som ^e99e inneholdt en elektrolytisk løsning av 100 g/l oksalsyre, og en vekselspenning ble påtrykt mellom elektrodeplaten 2^ og en elektrodeplate 52, som var anbrakt i en elektrolytisk fargecelle 42,

som inneholdt en elektrolytisk løsning med sammensetningen 3 g/l tinn-II-sulfat, 20 g/l koboltsulfat og 5 g/l kresolsulfonat.

Et bånd 6 viklet på en spole (ikke vist) ble viklet av denne og underkastet en forbehandling som omfattet avfetting, vasking med vann, etsing, vasking med vann, nøytralisering samt vasking med vann. Det således forbehandlete bånd ble ført gjennom den elektrolytiske celle 12 med egnet hastighet for å lade det negativt og deretter ført gjennom den elektrolytiske celle 12^* Deretter ble det anodiserte bånd underkastet en elektrolytisk behandling mens det ble ført gjennom den elektrolytiske celle 42-Deretter ble det fargete bånd vasket med vann og viklet opp på en spole (ikke vist). ;Eksempel 2 ;I dette eksempel hvor det ble anvendt apparatet som er vist i fig. 2, ble en anodisk oksydasjonsbehandlingscelle 1^ ;(som inneholdt en elektrolytisk løsning med samme sammensetning som løsningen i cellen 12) oppdelt i et kammer 9 for negativ lading av båndet og et kammer 9^ for anodisk oksydasjon ved hjelp av et diafragma 8 med en spalte 7. Det ble påtrykt en likespenning mellom elektrodeplater 2^ og 2^ som var anbrakt henholdsvis i kammeret 9 og kammeret 9^, og en vekselspenning ble påtrykt mellom elektrodeplaten 2^ og en elektrodeplate 5^ som var anbrakt i en elektrolytisk fargecelle 4^ (som inneholdt en elektrolytisk løsning med samme sammensetning som løsningen i cellen 42) . ;Et bånd 6 som var viklet på en spole (ikke vist) ble viklet av denne og deretter underkastet forbehandlingen som beskrevet i eksempel 1. Det forbehandlete bånd ble ført gjennom kammeret 9 i cellen 1^ (elektrodeplatene 2^ og 2^ var fremstilt av aluminium) med egnet hastighet for å lade det negativt og deretter ført gjennom kammeret 9-^ for å anodisere det under de samme anodiseringsbetingelser som i cellen ^ 2\' ®e*~ an°diserte bånd ble deretter ført gjennom den elektrolytiske celle 4^ for å farge det under samme fargebetingelser som i den elektrolytiske celle 42. Det ble oppnådd tilsvarende resultater som i eksempel 1. Det fargete produkt ble vasket med vann og viklet opp på en spole (ikke vist).

Eksempel 3

I dette eksempel hvor det ble anvendt apparatet som er vist i fig. 3, ble en anodisk oksydasjonsbehandlingscelle 1^ delt i to kamre 92 og 9 2^ ved hjelp av et diafragma 8^ med en spalte 7^. En likestrøm med en vekselstrømkomponent fra en kilde G ble påtrykt mellom elektrodeplater 2^ og 2^ som var anbrakt

i henholdsvis kammeret 92 og 92^, og mellom en elektrodeplate 2^ og en elektrodeplate 5^ anbrakt i en elektrolytisk fargecelle 44«

Et bånd 6 som var viklet på en spole (ikke vist) ble viklet av denne og underkastet samme forbehandling som beskrevet i eksempel 1. Det forbehandlete bånd ble ført gjennom kammeret 92 i den elektrolytiske celle 1^ med egnet hastighet for å lade det negativt og deretter ført gjennom kammeret 92^ for å anodisere det. Det anodiserte bånd ble deretter ført gjennom den elektrolytiske celle 4^ for å farge det. Det fargete bånd ble vasket med vann og viklet opp på en spole (ikke vist).

Eksempel 4

Også i dette eksempel ble apparatet som er vist i fig. 3 anvendt. En aluminiumlegering (1050-H24) ble anodisert med en hastighet på 3 m/min. i en vandig løsning som inneholdt 100 g/ liter oksalsyre i den elektrolytiske celle 1^, som omfattet elektrodeplater 2^ og 2^ fremstilt av aluminium. Temperaturen i løsningen var 30°C, og den påtrykte likespenning med en veksel-spenningskomponent besto av en vekselspenning på 20 volt og en likespenning på 5 volt. Den anodiserte legering ble elektrolytisk farget i den elektrolytiske celle 4^, som omfattet en elektrodeplate 5^ av karbon, under anvendelse av en vandig løsning som inneholdt 5 g/liter tinn-II-sulfat, 10 g/liter svovelsyre og 5 g/liter fenolsulfonsyre. Den anvendte vekselspenning var på 25 volt. Når det ble benyttet behandlingstider på 1, 1% og 3 minutter ble det oppnådd et produkt som hadde en anodisk oksydfilm med en tykkelse på 5 pm og som var oliven-farget, ravfarget eller bronsefarget.

Hvert av de fargete bånd ble deretter vasket med vann og viklet opp på en spole med eller uten en forseglingsbehandling, avhengig av bruken.

Før oppviklingen på spolen kan båndet belegges med en varmeherdende harpiks ved hjelp av forskjellige beleggings-metoder, såsom dypping, galvanisk utfelling, sprøyting, elek-trostatisk belegging, pulverbelegging og valsebelegging og tørkes og herdes til dannelse av et farget aluminiummateriale med utmerket korrosjonsbestandighet og værbestandighet. Som belegg kan det anvendes en pulvermaling som tørker ved vanlig temperatur.

Aluminiummaterialet som fremstilles ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen bearbeides til bygningsmaterialer, såsom en lang brystning, panél eller takmateriale for bruk i et ut-vendig eller innvendig dekke i en bygning, en butikk eller et hus. Aluminiummaterialet kan lamineres med et ildfast bord, jernplate eller finérplate for fremstilling av et sammensatt materiale som er anvendbart som et kvalitetsveggmateriale. Dessuten kan aluminiummaterialet anvendes som eh navneplate og som et dekorativt dekke for elektriske instrumenter.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte til kontinuerlig anodisering og elektrolytisk farging av aluminium eller dets legeringer i form av et bånd-, tråd- eller foliemateriale (6), hvorved båndet føres kontinuerlig først gjennom en celle (12,9,92) hvor båndet (6) blir ladet negativt, og en anodisk oksydasjonsbehandlingscelle (^2I'^1'^21^ °^ deretter en elektrolytisk fargecelle (42'^3'^4^' nvor nver celle inneholder en elek-trolyttoppløsning hvori det er neddykket en elektrode, karakterisert ved at det dannes en elektrisk krets ved at elektroden (22,2^,2^) i cellen (^^ ,92) hvor båndet (6) blir ladet negativt koples til elektroden ^21'231'^41^ 1 *^en ano<*iske oksydas jonsbehandlingscelle ^21'^1'^2^ gjenr>om en anodiseringsenergikilde og til elek-

   , troden (52,5^/5^) i den elektrolytiske fargecelle (42,4^,4^) gjennom en energikilde for den elektrolytiske farging, hvorved det som anodiseringsenergikilde anvendes en likestrømskilde og det som fargingsenergikilde anvendes vekselstrøm, eller det som energikilde for både anodiseringscellen og fargecellen anvendes vekselstrømoverlagret likestrøm hvor en strøm med vekselbølgeform med høy andel av positiv komponent påtrykkes elektroden i fargecellen (42/4^/4^).