SE407085B - Sett att pa elektrolytisk veg ferga aluminium- eller aluminiumlegeringsforemal - Google Patents

Description

7l|01636-1 2 .30 -35 40 industri metaller, såsom Fe, Co, Ni eller Mn avsattes på porerna av oxid- skiktet. För genomförande av samtidigt avsättande av metallerna av 'de två grupperna är det nödvändigt att halten As, Sb, Bi, Se och/el- ler Sn hålles under ett visst värde, i och för att kvarhålla en strömtäthet som industriellt kan användas.

Detta förfarande är förknippat med vissa olägenheter. Ström- tätheten bör, då elektropläteringsbadet primärt innehåller nickel, vara så lågt som möjligt i och för undvikande av perforerade urladd- ningar eller-en koncentrisk ytsplittring av oxidskiktet, och behand- lingstidens längd bör ökas för erhållande av en lämplig färgning, vilket således minskar förfarandets ekonomiska intresse och å andra sidan ökar risken av punkterande urladdníngar. ' Den brittiska patentskriften 1 022 927 avser ett förfarande för färgning av aluminium medelst elektroplätering vari en växel- ström bringas att passera mellan ett aluminiumföremål och en mot- elektrod, särskilt av elementärt kol eller kol från gas, karborundum eller aluminium. Elektropläteringsbadet innehåller en liten mängd av ett salt av Ni, Co, Cr, Cd, V, Au, Ag, Fe eller Pb.

I det senare förfarandet föreligger samma olägenheter som de som angivits tidigare. I den franska patentskriften 2 Oll 376 avses påförandet av en asymmetrisk växelspänning mellan en anodiserad aluminiumartikel och en motelektrod_nedsänkt i ett bad som inne- håller salter som kan färga aluminiumoxidskiktet.

För att å andra sidan övervinna de olägenheter som finnes hos 'kända förfaranden och för avsättande av tenn på anodiserat aluminium, i och för erhållande av färgning genom elektroplätering av tenn avser den franska patentskriften 2 GH? 917 ett förfarande enligt vilket ett syrabad som innehåller tennsalter och ett tennkomplex- medel användes för undvikande av oxidation av tenn (II) till tenn (IV). En växelström, som påföres mellan den aluminiumdel som skall behandlas och en motelektrod av tenn eller titan, bringas att pas- sera genom badet. Badets pH-värde är lämpligen 0,8-1,5 och strömtät- heten kan variera från 0,2 till 1,0 A/dmz, men den kan även vara _ över 1,0 A/dmz.

Det är uppenbart att endast särskild färgning av tennet kan erhållas medelst detta förfarande, dvs bronsliknande färger med grönaktiga nyanser, vilka kan närma sig svart.

De färger som för närvarande är önskvärda inom tillverknings- och bland arkitekter har varmare toner, vilka ej kan er- hållas med de tennsaltbad som avses i den franska patentskriften- 50 'M 3 7401636-1 Föreliggande uppfinning avser ett förfarande genom vilket man på ytan av ett anodiserat aluminiumföremål erhåller en bronston medelst avsättning av en eller flera metaller, såsom Ni, Co och Cd, på så sätt att: ia) de angivna olägenheterna undvikes, b) den nyans som erhålles är jämn och tillräckligt mörk, c) genomförandet av ett sådant förfarande är industriellt lämpligt.

För uppnående av detta har man nu, i total motsats till vad som angives i de franska patentskrifterna 2 Oll 376 och 2 047 917, nått en lösning vari man övervinner bristen av fördelning av ström- 'men i kända elektropläteringsbad, vilken brist i huvudsak beror på minskad ledningsförmåga hos baden.

För att öka värmeledningsförmågan hos elektropläteringsbaden är det nödvändigt att man arbetar vid ett mycket lågt pH-värde. Detta pH-värde tillåter emellertid ej avsättande av metaller från gruppen nickel, kobolt och kadmium. Denna grupp betecknas härefter som den väsentliga gruppen.

Det har överraskande visat sig att i'och för erhållande av Ni-,Co- och/eller Cd-elektropläteringstoner, en eller flera metaller från den väsentliga gruppen kan avsättas vid ett pH-värde under eller lika med 1,8 i närvaro av en eller flera hjälpmetallsalter, vilka är ädlare än metallerna i den väsentliga gruppen, förutsatt att en särskild växelspänning påföres.

Huvudprincipen är följande: Då det, när man arbetar vid pH under eller lika med 1,8, är omöjligt att avsätta en eller flera metaller från den väsentliga gruppen på anodiserat aluminium bör ett samtidigt avsättande av en eller flera metaller från den väsentliga gruppen tillsammans med en eller flera ädlare hjälpmetaller genomföras och ' en del av hjälpmetallen eller -metallerna som avsatts på aluminium- oxidskiktet bör åter lösas.

Den huvudsakliga svårigheten hos grundprincipen, enligt vilken penetrering av jonen eller jonerna som skall avsättas underlättas genom användande av en eller flera hjälpkatjoner, ligger i att hjälpkatjonen avsättes lättare än den väsentliga katjonen och den är föredragen. Därför användes den gynnsamma verkan av hjälpkatjonen till sitt yttersta. Till följd därav är det nödvändigt att man an- vänder den som tenderar att minska verkan av närvaron av hjälp- katjon i den slutliga avsättningen.

För att övervinna svårigheterna som uppkommer vid användandet 'av ett hjälpmetallsalt under de relativt ogynnsamma avsättninga- villkoren för hjälpmetallen har det varit nödvändigt att bestämma s~ 2D 50 1uo1sze-1 Ä de exakta operativa modaliteterna vilka tillåter exakt reproduktion av önskade nyanser, så att: a) påverkan av färgen som svarar mot hjälpmetallen är så svag och tillförlitlig som möjligt i den färg som erhålles, och b) en upplösande effekt hos badet, med hänsyn till den hjälpmetall som avsättes, åstadkommas under avsättandet.

Föreliggande uppfinning avser ett sätt att på elektrolytisk väg färga ett aluminium- eller aluminiumlegeringsföremål som i för- väg underkastats anodisk oxidation, i vilket under omröring sker isamtidig avsättning av minst en metall från gruppen av nickel, ko- bolt och kadmium och av en hjälpmetall från gruppen av koppar och tenn, varvid koncentrationen av hjälpmetallsaltet är lägre än 2,5 g/l, och varvid badet innehåller saltet från gruppen av nickel-, kobolt- och kadmiumsalt i en koncentration lägre än 200 g/l, och i vilket en växelspänning anbringas mellan föremålet och en mot- elektrod nedsänkt i badet, enligt vilket sätt växelspänningen under varje period är symmetrisk och utgöresäv fullständiga halvvågor och samtidigt uppvisar intervaller med ett nollvärde mellan dessa halv- vågor, varvid badet har ett pH-värde lika med eller under 1,8.

Koncentrationen av hjälpmetallsalt är alltid under 2,5 g/l så 'att dess påverkan på färgningen är minimal.

Den praktiska färgningsverkan som erhålles för hjälpmetall- saltkoncentrationer av omkring 10 g/l är den som motsvarar hjälp- metallen, primärt den av tenn, då den senare användes. I Det har visat sig att med denna koncentration, då man använ- der växelström och endast hjälpkatjon och då verkan av strömmen upp- hör är den upplösande verkan av badet på den erhållna avsättningen mycket viktig och den erhållna färgen kan helt försvinna. Denna ver- kan minskas då koncentrationen av hjälpmetall, använd som sådan, är högre. Denna verkan är därför praktiskt taget försumbar då koncentra- 'tioner av omkring 10 g/l användes.

Under de arbetsbetingelser som väljes i sättet enligt förelig- gande uppfinning är därför de hjälpmetallsaltkoncentrationer som an- vändes så reducerade som möjligt i och för att så mycket som möjligt nedbringa relationen mellan de element som samtidigt avsättes.

Från detta kan man draga slutsatsen att under dessa arbetsbe- tingelser och för att öka badets upplösande verkan på hjälpkatjonen är det nödvändigt då det angivna sättet en gång börjat och då avsätt- ningen har börjat att respektera de tidsperioder under vilka det H0 7401636-1 är strömlöst. _ Således är en ren växelström ej lämplig för sättet enligt 'föreliggande uppfinning.

En symmetrisk växelspänning användes lämpligen för varje period som har ett momentant nollvärde som varar motsvarande en halv period.

Lämpliga pH-betingelser erhålles genom tillsats av syror, vilka kan verka på hjälpkatjonen och tendera att eliminera den efter dess avsättande. Syrans eliminerande eller lösande verkan på hjälpkatjonen kan pâskyndas genom varierande av temperaturen. Organiska syror som gynnar stabiliteten av hjälpkatjonen kan, då det är nödvändigt, sättas till badet. Är hjälpkatjonen av tenn kan den angivna stabiliteten erhållas på vanligt sätt vilket är välkänt vid tennpläteringsavsättning, dvs genom tillsats av organiska syror från gruppen som består av fenoler, sulfoner, etc, huvudsakligen sulfoftalsyra, fenolsulfonsyra och kresolsulfonsyra.

I en lämplig utföringsform vidtages de nödvändiga åtgärderna på så sätt att temperaturen i badet kan variera från ca l5 till ca °C, dvs ett värde nära rumstemperatur.

De växelspänningar som användes är de vilka har tidsintervaller under vilka det är strömlöst. På bifogade ritning visas några exem- pel av användbara spänningar.

I fig 1 varierar den använda växelspänningen, med avseende på vågformig växelspänning med perioden N, under en period av 0,5 N och är noll under en period.av 0,5 N.

I fig 2 varierar spänningen, med avseende på en vågformig växelspänning med perioden N, under en period av N och är noll un- der en period av N.

I rig 3 är spänningen, med relation till en vågformad växel- spänning med perioden N, konstant och positiv under en period av 0,5 N, noll under en period av 0,5 N, konstant och negativ under en period av 0,5 N och noll under en period av 0,5 N.

Spänningarna i figurerna l och 2 kan erhållas i enlighet med den nya tekniken av reglerade dioder, t ex medelst tyristorer och triac.

Den typ av våg som visas i fig 3 erhålles då man utgår från en tre-fas växelström vilket är motsatt vad som hittills använts vid färgning medelst elektroplätering, varvid man hittills startat med en-fas växelström.

Användandet av denna vâgtyp möjliggör en mera effektiv verkan - I HO '74016i36-1 6 av strömmen, då den startar med ett konstant strömvärde för varje polaritet.

Användandet av tre-fasomvandlare gör att man i praktiken, då deras spänning är hög, undviker obalans mellan faserna som alstras _ då tri-monofasomvandlare användes.

Koppar och/eller tenn användes som hjälpmetallsalter. Under de _ angivna dríftbetingelserna ger ej någon av dessa katjoner oberoende av varandra upphov till någon intressant effekt.

Om hjälpkatjonen (t ex tennkatjon) användes som sådan erhålles en färg, men den kemiska verkan av badet tenderar att eliminera denna.

Om nickelkatjonen användes som sådan erhålles ej någon färg.

Behovet att arbeta vid lågt pH-värde bestämmas av att elektro- lyten bör ha högsta möjliga ledningsförmåga, så att det dominerande motståndet i färgningsförfarandet är det hos aluminiumoxidfilmen.

Sättet är till följd därav utvecklat på så sätt att avsättningen automatiskt regleras genom motståndet hos aluminiumoxidfilmen och avsättningen bibehåller en perfekt jämnhet även i dåligt tillgängliga zoner, varvid således skuggeffekten elimineras, vilken effekt med- för svårigheter i alla galvaniseringsprocesser.

I enlighet med sättet enligt föreliggande uppfinning erhålles en mörk och jämn färgning även på föremål vilkas anodfilm har dis- kontinuiteter i det elektriska motståndet, såsom i fallet med gjutna föremål, aluminiumlegeringar som innehåller koppar, och aluminium- legeringar med hög silikonhalt.

Vikten av att arbeta under pH-betingelser som understiger 1,8 belyses av att om så ej var fallet, dvs om pH över 1,8 användes, kommer silikonhalten i legeringar som användes inom arkitekturom- rådet att ha sådan påverkan på färgningen att då silikonhalten är hög, inom tillåtna gränser, uppstår olika svårigheter vid uppnåen- det av mörka skuggor, då aluminiumlegeringar avsedda för arkitek- turändamâl i enlighet med olika internationella normer har en sili- konhalt av ca 0,2-0,6 viktprocent med avseende på legeringens vikt.

Bättre resultat erhålles dessutom med sättet enligt föreliggande uppfinning jämfört med kända metoder för färgning genom nedsänkning, även med föremål som har rester av syror från anodiska oxidations- I baden, såsom vid fastkilade eller spikade föremål eller vid felaktiga svetsningar.

Under genomförande av sättet enligt föreliggande uppfinning är det lämpligt att man omrör badet.

Vanligen användes en inert motelektrod, lämpligen grafitelektro- der. 7 71401636-1 Behandlingstiden, som påverkar slutresultatet hos färgningen och färgningens egenskaper, är längre än eller lika med 3 min och är lämpligen ca 3 - ca 30 min.

I en lämplig utföringsform av föreliggande uppfinning avsättes på ytan av ett aluminíumföremål, i förväg anodiserat, en väsentlig metall tillsammans med en ädlare hjälpmetall, under användande av ett bad som innehåller salterna av dessa metaller och vid ett ph- värdet under eller lika med l,5 och vid en temperatur av ca 15-25°C, -varvid man till badet påför en symmetrisk växelspänning vilken, under varje period, har ett momentant nollvärde för en total tid som motsvarar en halv period, så att: 1) Det hela genomföres under en fyrkantspänning av 15 V under 2 min och sedan 2) under en fyrkantspänning av 18 V under 5-25 min.

Sättet enligt föreliggande uppfinning möjliggör samtidig behand- ling av föremål med olika form och storlek, särskilt beroende på den lätthet med vilken man erhåller penetreríng. _ Detta kan genomföras på lödda fack, på profiler med olika form och längd, öppna, slutna etc.

Andra fördelar och egenskaper hos föreliggande uppfinning fram- går av följande exempel.

Exempel l. Färgning medelst elektroplätering av en aluminium- Plåt, till badets terminaler påföres en växelspänning, enligt fig l, vari i förväg underkastad anodisk oxidation, genomföres genom att varje halvperiod av en ren växelström är följd av en halvperiod av vila. Elektropläteringsbadet har följande sammansättning: NiSOn l50 5/1 SnSOu 2 gfl o-fenolsulfonsyra l g/l H2SOu i tillräcklig mängd för åstadkommande av ett pH-värde av 1,5 Omgivningstemperatura 15-25°C En fyrkantspänning av 15 V, enligt fig 1, påföres under 2 min och därefter en fyrkantig spänning av 18 V, i enlighet med fig l, under 5 min. Man erhåller en jämn blåaktig bronston som skiljer sig från den grönaktiga bronstonen hos enbart tenn.

Exempel 2. Färgning medelst elektroplätering av en aluminium- plåt som i förväg underkastats anodisk oxidation genomföras genom att till badets terminaler påföres en spänning, i enlighet med fig 2, vilken är en ren vågformad växelspänning, vari var och en 1401636-1 8 av perioderna följes av en paus som varar under lika lång tid som perioden av den vågformade spänningen. Badet har följande samman- 'sättningz CoS0u 160 g/1 SnS0u 2 g/l B-(o-kresol)-sulfonsyra 2 g/1 H¿SOu i en mängd som är tillräcklig för ett pH-värde av l,ü Omgivningens temperatur ~ » 15-25°C Förfarandet i exempel 1 följes och en fyrkantspänning av 15 V påföres under 2 min och därefter en fyrkantspänníng av 18 V under 5 min. Man erhåller en jämn bronston som skiljer sig från den grönaktiga tonen av enbart tenn. 5 Exempel 3. Färgning medelst elektroplätering av en aluminium- plåt genomföres under användande av ett bad som är identiskt med det i exempel 1. Den växelspänning som användes är den i fig 3 (direkt ström som har, med avseende på en ren växelström som startar med en period N, ett positivt värde för en period av 0,5 N, en paus som varar under 0,5 N, ett negativt värde under en period av 0,5 N och en paus som varar under 0,5 N).

En fyrkantsspänning av 15 V påföres under 2 min, vilken inom 2 min omvandlas till en spänning av 18 V, och den senare bibehålles under 20-25 min. Man erhåller en svartaktig bronston.

Claims (2)

__ gg 9 14o16zs-1 PATENTKRAV

1. l. Sätt att på elektrolytisk väg färga aluminium- eller alumi- niumlegeringsföremål som i förväg underkastats anodisk oxidation, i vilket under omröring sker samtidig avsättning av minst en metall från gruppen av nickel; kobolt och_kadmium och av en hjälpmetall från gruppen av koppar och tenn, varvid koncentrationen av hjälpmetall- saltet är lägre än 2,5 g/1, och varvid badet innehåller saltet från gruppen av nickel-, kobolt- och kadmiumsalt i en koncentration lägre än 200 g/1, och i vilket en växelspänning anbringas mellan föremålet och en motelektrod nedsänkt i badet, k ä n n e t e c k n a t av att växelspänningen under varje period är symmetrisk och utgöres av full- .ständiga halvvågor och samtidigt uppvisar intervaller med ett noll- värde máüsn dessa halvvågor, och att badet har ett pH-värde lika med eller under 1,8. _

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att den symmetriska växelströmmen, som utgöres av fullständiga halvvågor, under varje period uppvisar ett momentant nollvärde under en total tid som motsvarar en halv cykel. ' ANFÖRDA PUBLIKATIONER: Sverige 351 440 (C238 9/02), 374 935 (C250 11/22)