DE2805658C3 - Verfahren zur elektrolytischen Färbung des nicht anodisierten Aluminiums oder seiner nicht anodisierten Legierungen - Google Patents
Verfahren zur elektrolytischen Färbung des nicht anodisierten Aluminiums oder seiner nicht anodisierten LegierungenInfo
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Description
a) Borsäure und Schwefelsäure oder Sulfaminsäureund
b) wenigstens einem Sulfat, Sulfamat oder Chlorid
von Kupfer, Zinn, Silber, Nickel und Gold besteht, und
das so gefärbte Werkstück mit einer Schicht eines farblosen Lackes überzogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Borsäure in einer Konzentration von
unter 50 g/l eingesetzt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß Sulfaminsäure in einer
Konzentration von 2 bis 10 g/l eingesetzt wird.
4. Abwandlung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von
Sulfaminsäure ohne Borsäure gearbeitet wird.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 vorausgesetzten
Art.
Im folgenden versteht man unter dem Wort »Aluminium« sowohl das reine Metall als auch seine Legierungen.
Bei der Mehrzahl der gegenwärtig bekannten Verfahren zur Färbung des Aluminiums ist in einer ersten Verfahrensstufe
vorgesehen, das zu färbende Aluminium zu anodisieren, d. h. es der Wirkung eines elektrischen
Stromes auszusetzen, wobei es in eine passende leitende Lösung eingetaucht wird; unter diesen Bedingungen
entwickelt sich auf der Oberfläche des Aluminiums eine mehr oder weniger poröse Oxidschicht. In einer zweiten
Verfahrensstufe scheidet man in den Poren dieser Schicht organische Farbstoffe durch einfaches Eintauchen
in Bäder dieser Stoffe oder durch Elektrolyse mit Wechselstrom odir Gleichstrom aus einer wäßrigen Lösung
von Metallsalzen gefärbte Pigmente ab.
Solche Verfahren sind in den FR-PS 15 05 189, 14 47 823 und 21 42 828 und in der CA-PS 6 62 063 beschrieben,
wobei im Fall der FR-PS 15 05189 und 14 47 823 Wechselspannungen von 5—25 V bzw.
8-25 V und im Fall der FR-PS 21 42 828 Gleichspannungen von 9—28 V verwendet werden.
Andere Verfahren erzeugen diese Färbung durch eine e tzige Elektrolyse mit Wechselstrom in Gegenwart
von gelösten Metallsalzen, wobei gleichzeitig eine Anodisierung des Aluminiums und eine Abscheidung von
aus dem Elektrolysebad stammenden farbigen Oxiden an seiner Oberfläche erfolgen.
bzw. die dieser entsprechende NO-PS 69 930 die elektrolytische Herstellung gefärbter dicker Oxidschichten
unter Benutzung von Wechselstrom mit Spannungen von 10—20 V in einem beispielsweise 370 g/l Schwefelsäure
enthaltenden Elektrolyt, der wenigstens ein lösliches Fe-, Co-, Ni-, Mn- oder Cr-SaIz und wenigstens
eine lösliche As-, Sb-, Bi-, Se-, Te- oder Sn-Verbindung enthält
Alle diese bekannten Färbeverfahren erfordern die
Alle diese bekannten Färbeverfahren erfordern die
ίο folgenden Verfahrensschritte:
Eine vorherige oder gleichzeitige Anodisierung, in deren
Verlauf auf dem Aluminium eine Oxidschicht mit einer Dicke von mehreren Zehnern von um gebildet
werden muß, wenn man anschließend bzw. gleichzeitig dunkle Farben zu erhalten wünscht; dies macht das Verfahren
mehr oder weniger lang und an elektrischer Energie aufwendig. Diese Oxidschicht muß eine geeignete
Porosität zur Absorption des Farbstoffes haben und gleichmäßig sein, um eine gleichmäßige Färbung zu
erzielen.
Es sind ferner ein sehr sorgfältiges Waschen, um den
stark sauren Anodisierungselektolyt vollständig zu beseitigen, und eine Verdichtung der Oxidschicht nach der
Färbung erforderlich, um den Farbstoff zu fixieren und ihn gegenüber dem Umgebungsmedium beständig zu
machen.
Außerdem lassen sich diese Verfahrensschritte nur auf gut ausgewählte Aluminiumlegierungstypen anwenden.
Trotz aller dieser Vorsichtsmaßnahmen zeigt es sich,
daß für bestimmte Verfahren, insbesondere im Fall der Färbung mittels eines organischen Farbstoffes, die erhaltene
Farbe eine geringe Beständigkeit gegenüber dem Licht aufweist oder infolge gewisser mechanischer
Oberflächenfehler für das Auge unangenehme Farbschwankungen zeigt
Andererseits ist es aus dem »LPW-Taschenbuch für Galvanotechnik«, 8. Ausgabe, 1938, S. 437 an sich lange
bekannt, Färbungen, Gegenstände aus leichtoxidierenden Metallen oder mit solchen überzogene zur Erhaltung
ihres Aussehens mit einem farblosen Lack zu überziehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs vorausgesetzten Art zu entwickeln,
das einfach und wirtschaftlich die Erzielung eines erweiterten Bereichs von neuen Färbungen im Vergleich mit
den bisher erhältlichen Farbtönen und außerdem solcher Färbungen ermöglicht, die ihren Glanz unabhängig
von der Dauer und der Lichteinflüsse behalten und
so ebenfalls die Eigenschaft aufweisen, das Basismetall auf alle Arten des Aussehens, die man ihm vorher verleihen
konnte, d. h. glänzend, matt, satiniert usw., durchscheinen
zu lassen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet
Die nicht anodisierte Oberfläche des Aluminium-Werkstücks kann je nach dem Aussehen, das man am Ende erhalten will, Gegenstand von geeigneten Anfangsbehandlungen, wie z. B. mechanisches Polieren, Polieren, Glänzen, wenn man beispielsweise ein glänzendes Aussehen wünscht, feines Sandstrahlen, Körnen oder chemische Umwandlung, wenn man eine matte Oberfläche wünscht, Bürsten, Grobsandstrahlen, Beizen, falls ein Satiniereffekt angestrebt wird, gewesen sein; am häufigsten begnügt man sich mit einer
Die nicht anodisierte Oberfläche des Aluminium-Werkstücks kann je nach dem Aussehen, das man am Ende erhalten will, Gegenstand von geeigneten Anfangsbehandlungen, wie z. B. mechanisches Polieren, Polieren, Glänzen, wenn man beispielsweise ein glänzendes Aussehen wünscht, feines Sandstrahlen, Körnen oder chemische Umwandlung, wenn man eine matte Oberfläche wünscht, Bürsten, Grobsandstrahlen, Beizen, falls ein Satiniereffekt angestrebt wird, gewesen sein; am häufigsten begnügt man sich mit einer
einfachen Entfettung mittels bekannter Lösungsmittel, wie z. B. Trichloräthylen oder Perchloräthylen. jedoch
nimmt man in keinem Fall eine vorherige Anodisierung vor.
Das zu färbende Werkstück bringt man als Elektrode in einen wässerigen Elektrolyten ein, wo unter der
kombinierten Wirkung verschiedener Faktoren (Zeit, Stromart, Spannung, Temperatur, Zusammensetzung
des Bades, pH-Wert) sich der gewünschte Färbungseffekt
entwickelt
Diese verschiedenen Faktoren werden folgendermaßen präzisiert:
Ausschließlich Verwendung eines Wechselstroms, da jede Polarisation, auch von kurzer Dauer, eine Wirkung
der Behinderung der entstehenden Färbung hat Dieser Strom wird in den Stromkreis während einer variablen
Zeit je nach der gewünschten Färbung und den anderen Elektrolysebedingungen geleitet, doch liegt er zwischen
30 s und 10 min.
Die angelegte Spannung ist ebenfalls Funktion der anderen Elektrolysebedingungen und Hegt zwischen 2
und 12 V, muß jedoch die Vorschrift erfüllen, nicht die Anodisierungspannung des Aluminiums zu erreichen,
welche zum Auftreten von Aluminiumoxid an der Oberfläche des zu färbenden Werkstücks und zur
Zerstörung des färbenden Films führen würde. Die anfänglich nahe 1 A/dm2 liegende Stromdichte sinkt
schnell zu Beginn des Vorganges, um sich bei unterschiedlichen Werten je nach der Zusammensetzung
des Bades im Bereich von etwa 0,3 bis 0,8 A/dm2 zu
stabilisieren.
Dieses Verfahren läuft sehr gut bei Raumtemperatur ab, und es ist kein Vorgang zur Zuführung oder
Regulierung von Wärmeströmen erforderlich.
Was das Bad betrifft, in das das zu färbende Werkstück aus Aluminium eingetaucht wird, so
entspricht es den folgenden Merkmalen.'
pH-Wert 0,9 bis unter 2, so daß es in einer Aziditätszone bleibt, wo sich nur die gefärbten Metallabscheidungen
bilden,
die Gegenwart von Borsäure, HjBO3, die die
Pufferrolle für die Azidität des Mediums spielt und deren Konzentration unter 50 g/l liegt, und
die Gegenwart von Schwefelsäure oder Sulfaminsäure in einer Menge der Größenordnung von 2 g/I
für die erste und von 2 bis 10 g/l für die zweite,
die Gegenwart eines oder mehrerer Salze von Kupfer, Zinn, Silber, Nickel und Gold, deren
Anionen unter den Sulfaten, Sulfamaten und Chloriden gewählt sind und deren Menge abhängig
vom Metall und in jedem Fall unter 50 g/l ist
Die Gegenelektrode besteht vorzugsweise aus einem Metall gleicher Art wie der des verwendeten Salzes.
Unter diesen Bedingungen führt die Elektrolyse zur Bildung eines sehr dünnen gefärbten Firnis einer Dicke
unter 1 ,am an der Oberfläche des Werkstücks aus
Aluminium.
Im letzten ihrer Merkmale weist die Erfindung nach einem sorgfältigen Spülen mit demineralisiertem Wasser
und einem Trocknen an Luft eine Behandlung des so erhaltenen Films auf, die im Eintauchen in einen
farblosen Akryllack bekannter Art besteht, der nach Trocknen im Trockenofen zwischen 100 und 150" C
während 10 bis 15 min einen Schutzüberzug darstellt und dem Werkstück aus Aluminium ein glänzendes
Bei einer besonderen Ausführungsart der Erfindung kann man, wenn man im Elektrolysebad eine Sulfaminsäurelösung
verwendet eventuell die Verwendung von Borsäure auslassen.
Das so beschriebene Verfahren ermöglicht das Erhalten eines Bereichs von Farben, der praktisch das
gesamte Spektrum überdeckt da sie vom Rot zum Gelb, zum Grün, zum Blau und zum Indigo reichen, ohne die
zusammengesetzten Farben, wie z. B. die Grauschattierunger, Bronze und Braun zu zählen.
Dieser weite Bereich zusätzlich zur Tatsache, daß das metallische Substrat sein Aussehen durch den gefärbten
Film hindurch bewahrt, macht aus diesem Verfahren eine Auswahlmethode zum Erhalten von Werkstücken,
die zur Innen- oder Außendekoration von Bauwerken oder auch als einfachere Gegenstände, wie z. B.
Skistöcken und anderen, wobei außerdem die erhaltene Färbung gegenüber dem Licht stabil ist und keine
irgendwelche Änderung sogar nach längerem Aussetzen gegenüber ultravioletten Strahlen erleidet. Außerdem
ist das erfindungsgemäße Verfahren auf die Färbung von Aluminiumbändern durch eine kontinuierliche
Behandlung anwendbar.
Die Erfindung wird anhand von Beispielen in einer Tabelle näher erläutert, wo für jedes Beispiel aufgeführt sind:
Die Erfindung wird anhand von Beispielen in einer Tabelle näher erläutert, wo für jedes Beispiel aufgeführt sind:
Die Art des zu färbenden Metalls, die mit A4, As, A9
bezeichnet ist, wenn es sich um Aluminium mit 99,4 bzw. 99,5 bzw. 99,99% Aluminiumgehalt handelt, und mit
»A-Z5G« für eine Legierung bezeichnet ist, die 5% Zink und Magnesium enthält.
Die Dauer der Behandlung in min
die angelegte Spannung in V
der pH-Wert des Elektrolysebades
die Zusammensetzung dieses Bades.
die angelegte Spannung in V
der pH-Wert des Elektrolysebades
die Zusammensetzung dieses Bades.
| Beispiel | Art des | Dauer der | Ange | pH-Wert | Zusammensetzung des Bades | Erhaltene Farbe |
| Nr. | gefärbten Metalls | elektroly | legte | des Elek | in g/l | |
| tischen Be | Spannung | trolyt | ||||
| handlung | in V | bades | ||||
| in Minuten |
Borsäure
H3BO3
CuSO4
H2SO4
gelbgrün
20
5
2
5
2
ψ, Fortsetzung
* ' Beispiel
- Nr.
gelHrblcn Metalls elektroly- legte des Elek- in g/l
tischen Be- Spannung trolyt-
handlung in V bades
in Minuten
■■ 7
10
11
12
A4/A9
A5
»A-Z5G«
»A-Z5G« 0,5
»A-Z5G«
»A-Z5G« 1,5
»A-Z5G«
»A-Z5G«
A5
»A-Z5G«
| i,5 | Wie Beispiel 1 | 5 | rot |
| 1,4 | Zinnsulfat | 20 | grau |
| SnSO4 | 2 | ||
| H3BO3 | |||
| H2SO4 | 0,5 | ||
| 1,4 | Silbersulfat | 20 | gelb |
| Ag2SO4 | 2 | ||
| H3BO3 | |||
| H2SO4 | 15 | ||
| 1,7 | Nickelsulfat | 30 | bronze |
| NiSO4 · 7 H2O | 2 | ||
| H3BO3 | |||
| H2SO4 | 0,1 | ||
| 1,2 | Goldchlorid | 20 | hellblau |
| AuCl3 | 2 | ||
| H3BO3 | |||
| H2SO4 | 10 | ||
| 0,9 | Sulfaminsäure | 5 | |
| HSO3NH2 | 2,5 | gelbgrün | |
| CuSO4 | 0,025 | ||
| 1,5 | HSO3NH2 | bis 0,5 | stahlblau |
| AuCl3 | 2,5 | ||
| 15 | |||
| 1,6 | HSO3NH2 | 2 | hellbronze |
| NiSO4 · 7 H2O | 5 | ||
| 1,5 | HSO3NH2 | 2,5 | dunkelgrau |
| SnSO4 | 15 | ||
| 1,4 | HSO3NH2 | 5 | grau mit roten |
| NiSO4 ■ 7 H2O | 2 | Reflexen | |
| SnSO4 | 20 | ||
| 1,4 | H2SO4 | 5 | graubronze |
| H3BO3 | 0,125 | ||
| CuSO4 | |||
| AuCl3 | |||
Claims (1)
1. Verfahren zur elektrolytischen Färbung von Werkstücken aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen
ohne vorherige anodische Oxidation mittels Wechselstroms bei Raumtemperatur in einem eine
Mineralsäure sowie wenigstens ein Salz enthaltenden Bad, dadurch gekennzeichnet, daß
das Werkstück zur Bildung eines gefärbten Filmes von einer Dicke unter 1 μτη während 30 s bis 10 min
bei einer Spannung von 2 bis 12 Volt, die unter der Anodisierspannung liegt, in einem Bad behandelt
wird, das einen pH-Wert von 0,9 bis unter 2 aufweist
und aus einer wäßrigen Lösung von
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR7704639A FR2380357A1 (fr) | 1977-02-11 | 1977-02-11 | Procede de coloration electrolytique de l'aluminium et de ses alliages non anodises |
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|---|---|
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| DE2805658B2 DE2805658B2 (de) | 1979-11-29 |
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