DE1963587A1 - Process for the production of colored protective coatings on aluminum or aluminum alloys - Google Patents
Process for the production of colored protective coatings on aluminum or aluminum alloysInfo
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Description
"Verfahren zur Herstellung von farbigen Schutzüberzügen auf Aluminium oder Aluminiumlegieningen"" Process for the production of colored protective coatings on aluminum or aluminum alloys "
Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von farbigen Schutzüberzügen auf Gegenständen aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen. The invention relates to the manufacture of colored Protective coatings on objects made of aluminum or aluminum alloys.
er
Ein eigener früher/Vorschlag bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von klaren, gleichmäßigen und reproduzierbaren
farbigen Überzügen auf Gegenständen aus anodisiertem Aluminium oder anodisierten Aluminiumlegierungen, das im
wesentlichen darin besteht, daß man eine mit Hilfe eines bekannten Wechselstrom-Elektrolyseverfahrens erhaltene
dunkle färbung durch anodische Auflösung aufhellt.he
A proprietary earlier / proposal relates to a process for producing clear, uniform and reproducible colored coatings on objects made of anodized aluminum or anodized aluminum alloys, which essentially consists in applying a dark coloration obtained by means of a known alternating current electrolysis process by anodic Resolution brightens.
Sie anodische Auflösung kann im gleichen Bad durchgeführt werden wie das ursprüngliche Einfärben.You anodic dissolution can be done in the same bath become like the original coloring.
Im Gegensatz hierzu werden beim erfindungsgemäßen Verfahren, das sämtliche Vorteile des erwähnten früheren VerfahrensIn contrast to this, in the method according to the invention, all the advantages of the earlier method mentioned
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aufweist, nacheinander zwei verschiedene Elektrolysebäder verwendet, was dazu führt, daß man neuartige Färbungen erreicht. So erhält man beispielsweise bei Verwendung von Kupfersalzen im Färbebad nach den früheren Verfahren Färbungen in Rosa, Kupferrot oder Hellrot. Sagegen kann man nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit den gleichen Kupfersalzen hellgelbe oder ziegelrote Färbungen erhalten. has, successively two different electrolysis baths used, which leads to the fact that novel colorations are achieved. For example, when using Copper salts in the dye bath according to the earlier methods, dyeing in pink, copper red or light red. Can say against light yellow or brick red colorations are obtained by the process according to the invention with the same copper salts.
Erfindungsgemäß wird der gefärbte, überzug wie folgt erhalten: According to the invention, the colored coating is obtained as follows:
der Gegenstand wird zunächst durch Anodisierung, beispielsweise in einem schwefelsauren Bad, mit einer porösen Schicht von Aluminiumoxid versehen; in den Poren dieser Schicht werden gefärbte Teilchen eines Metalles oder einer Metallverbindung abgeschieden, was durch Elektrolyse in einem Bad, das ein Salz des betreffenden Metalles gelöst enthält, erfolgt und wobei man einen vorläufigen bzw. zeitlich begrenzten Färbeeffekt erhält. Die Elektrolysezelle wird dabei mit Wechselstrom betrieben. Der zu überziehende Gegenstand bildet eine der Elektroden, die andere, als Gegenelektrode bekannte Elektrode tun entweder aus dem Metall des im Elektrolyt gelösten Salzes bestehen oder aus einem Material, das dem Bad gegenüber beständig ist und nicht zum Auftreten von Sekundärreaktionen während der Elektrolyse führt, z.B. aus rostfreiem Stahl;the object is first anodized, for example in a sulfuric acid bath, with a porous layer provided by alumina; in the pores of this layer there are colored particles of a metal or a metal compound deposited by electrolysis in a bath that contains a salt of the metal in question, takes place and a temporary or time-limited coloring effect is obtained. The electrolytic cell will operated with alternating current. The object to be coated forms one of the electrodes, the other as a counter electrode known electrodes either consist of the metal of the salt dissolved in the electrolyte or of one Material that is resistant to the bath and does not allow secondary reactions to occur during electrolysis leads, e.g. made of stainless steel;
der nächste Schritt ist eine anodische Behandlung, die sowohl beim früheren wie beim vorliegenden erfindungsge- t mäßen Verfahren die wesentliche Stufe darstellt. Der zu überziehende Gegenstand, der aufgrund der Anwesenheit von gefärbten Teilchen in den Poren der Aluminiumoxidschicht einen vorübergehenden gefärbten Überzug aufweist,the next step is an anodic treatment, which method MAESSEN both the former as in the present erfindungsge- t is the essential step. The object to be coated which has a temporary colored coating due to the presence of colored particles in the pores of the aluminum oxide layer,
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wird nun der Einwirkung eines Gleichstroms oder eines gleichgerichteten unfiltrierten Stromes unterworfen, wobei er erfindungsgemäß in eine andere Elektrolysezelle überführt werden muß. Der beim vorliegenden Verfahren verwendete Elektrolyt ist eine Lösung mit einem Gehalt an Natriumthiosulfat in Konzentrationen von 1 bis 100 g/Liter, vorzugsweise von 5 bis 20 g/Liter.is now the action of a direct current or a rectified Subject to unfiltered current, which according to the invention is transferred to another electrolytic cell must become. The electrolyte used in the present process is a solution containing sodium thiosulfate in concentrations from 1 to 100 g / liter, preferably from 5 to 20 g / liter.
Die Kathode kann aus Platin oder rostfreiem Stahl oder auch aus einem Metall, wie Kupfer oder Nickel, bestehen. Die anodische Behandlung, die sich in einer Modifikation des vorläufigen Farbüberzüges auswirkt, wird entweder mit einer Gleichstromdichte von 0,1 bis 5 A/dm , Vorzugsweise von 0,1 bis 1 A/dm^ oder bei einer Spannung, die auf einem konstanten Wert zwischen 10 und 80 V, im allgemeinen zwischen 15 und 50 V, gehalten wird, durchgeführt. Die Temperatur des Elektrolyten liegt zwischen 18 und 500C, im allgemeinen zwischen 18 und 25°C Die Behandlung dauert 10 see bis JO min, im allgemeinen ;0 see bis 15 min. Während dieser Behandlung ist zu beobachten, dai: die vorläufige Färbung sich aufhellt und sie kann sogar völlig verschwinden, wenn die Behandlung lang genug durchgeführt wird.The cathode can be made of platinum or stainless steel or a metal such as copper or nickel. The anodic treatment, which results in a modification of the preliminary color coating, is carried out either with a direct current density of 0.1 to 5 A / dm, preferably 0.1 to 1 A / dm ^ or at a voltage which is at a constant value between 10 and 80 V, generally between 15 and 50 V, is carried out. The temperature of the electrolyte is between 18 and 50 0 C, the treatment lasts generally 18 to 25 ° C for 10 see min to JO, in general; 0 lake min to 15 During this treatment is observed dai. Provisional coloring brightens and may even go away if treatment is done long enough.
Ist die beabsichtigte Färbung endgültig erreicht, so wird der gefärbte Überzug durch Abdichten der Poren der Aluminiumoxidschicht mit siedendem Wasser, das gegebenenfalls Nickelsalze enthält, fixiert. Nach dem Nachdichten zeigt sich der endgültige Farbeffekt. Selbst wenn die vorläufige Färbung durch die anodische Behandlung völlig entfernt worden ist, tritt beim Nachdichten trotzdem ein neuer Farbeffekt auf, selbst wenn das zum Nachdichten dienende Bad keine Nickelsalze enthält.When the intended color is finally achieved, the colored coating is obtained by sealing the pores of the aluminum oxide layer fixed with boiling water, which may contain nickel salts. After resealing it shows the final color effect. Even if the preliminary coloring has been completely removed by the anodic treatment, a new color effect occurs when resealing, even if the bath used for resealing does not contain any nickel salts contains.
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Die endgültige Färbung hängt sowohl von dem bei der ursprünglichen Einfärbung erhaltenen Farbeffekt wie auch von der Bauer der diese vorläufige Färbung modifizierenden anodischen Behandlung. Somit wird das Aussehen dieser endgültigen Färbung auch beeinflußt von der Oberflächenbeschaffenheit des Gegenstands vor Ausbildung der Aluminiumoxidschicht, Auf einem sehr glatten oder hochglänzenden Gegenstand sind die durch das Verfahren erhaltenen farbigen Überzüge ebenfalls hochglänsend, während sie auf einem stumpfen oder matten Gegenstand ebenfalle stumpf oder matt sind. Es ist daher zweckmäßig, die Oberflächenbeschaffenheit des Gegenstandes vor dem Beschichten auf irgend eine bekannte Weise zu bearbeiten, z.B. durch Polieren, Glanzschleifen, Satinieren usw., je nachdem, welche endgültige Farbwirkung man beabsichtigt.The final coloring depends on the color effect obtained from the original coloring as well as also by the Bauer of the anodic treatment which modifies this preliminary coloring. Thus the appearance This final coloration is also influenced by the surface finish of the object before the formation of the Aluminum oxide layer, on a very smooth or high-gloss object, the colored coatings obtained by the process are also high-gloss, while Likewise on a blunt or dull object are dull or dull. It is therefore advisable to check the surface properties of the object before coating to process in any known way, e.g. by polishing, polishing, satin finishing, etc., depending on what final color effect is intended.
So erhält man beispielsweise tine matte Oberfläche, wenn man den Gegenstand 10 min bei 5O0C in einer Sodalöeung (Konzentration 50 g/Liter) reinigt, worauf man ihn unter fließendem Wasser spült, ihn in Salpetersäure (36° Be) eintaucht und ihn dann wieder in fließende« Wasser abwäscht. Hochglanz kann man erhalten durch mechanisches Polieren oder mit Hilfe von chemischen oder elektrolytischen Methoden zur Glanzerzeugung.Thus, for example, tine matte surface when the article 10 is min at 5O 0 C in a Sodalöeung (concentration 50 g / liter) purified, whereupon rinsed under running water, it (36 ° Be) is immersed in nitric acid and it then Washed off again in running «water. A high gloss can be obtained by mechanical polishing or with the help of chemical or electrolytic methods to create a gloss.
Die Beispiele erläutern die Erfindung näher. In allen Beispielen wurden die Gegenstände folgenden Haßnahmen unterworfen:The examples explain the invention in more detail. In all examples, the subjects were the following hatreds subject to:
(a) Oberflächenbearbeitung mit Hilfe eines der oben beschriebenen Verfahren;(a) Surface treatment using any of the above described procedure;
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• I ·• I ·
(b) inodisierung im Schwefelsäurebad;(b) inodization in a sulfuric acid bath;
(c) Einfärben mit wechselstrom in einer sauren Lösung eines Metallsalze» (s.B. einte Ou-, Hi- oder Co-Salzea) mit Gegenelektroden au· dem in dem betreffenden SaIx enthaltenen Metall oder aus rostfreiem Stahl bei Stromdichten «wischen 0,5 und 5 i/dm über eine Zeitdauer Ton 1 bis 15 »in, wobei schwarze, dunkelrote oder sehr tiefe Bronsefarbungen erhalten werden;(c) staining with alternating current in an acidic solution of a metal salt »(see e.g. some Ou-, Hi- or Co-Salta) with counter electrodes also in the relevant SaIx contained metal or stainless steel at current densities "between 0.5 and 5 i / dm over a period of time tone 1 to 15" in, being black, dark red or very deep bronzes are obtained;
(d) anodisohe Behandlung, um die vorübergehende färbung su modifisieren, wobei der Gegenstand als Anode(d) anodic treatment to modify the temporary coloring, using the object as an anode in eine elektroljrtisohe Zelle eingebracht wird, die mit Gleichstrom oder unfiltriertem gleichgerichtetem Strom betrieben wird und deren Elektrolyse erfindungsgemäß aus Natriumthiosulfat besteht;is introduced into an electrolytic cell which is operated with direct current or unfiltered rectified current and the electrolysis of which, according to the invention, consists of sodium thiosulfate;
(e) Hachdiohten durch 20 bis 25 min langes Eintauchen in siedendes Vasser, das gegebenenfalls 0,5 bis 2 g/Liter Nickelacetat enthält.(e) Hachdiohten by soaking for 20 to 25 minutes in boiling water, which optionally 0.5 to 2 g / liter Contains nickel acetate.
Ein vorher gereinigtes Blech aus 99$5#ig·» Beinaluminium wird in einem Bad mit 200 g/Idter Schwefelsäure 30 min bei 200O und einer Stromdichte von 1,5 i/dm anodisiert· · Man erhält auf diese Weise eine 12/U dicke Oxidschicht. . Das Blech wird dann in einer schwefelsauren Lösung von Kupfer sulfat 10 min bei 12 V einer Tärbebehandlung unterworfen, was zu einer Schwarzfärbung führt.A previously purified sheet of 99 $ 5 # ig · »leg aluminum in a bath containing 200 g / Idter sulfuric acid for 30 minutes at 20 0 O and a current density of 1.5 i / dm anodized · · are obtained in this manner, a 12 / U thick oxide layer. . The sheet metal is then subjected to a dye treatment in a sulfuric acid solution of copper sulfate for 10 minutes at 12 V, which leads to a black coloration.
Das Blech wird dann als inode in eine andere Elektrolysex χ 009826/1933The sheet is then used as an inode in another electrolysis x χ 009826/1933
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zelle eingebracht, deren Elektrolyt «ine Lösung von Natriumthiosulfat (Na2S2Op · 5H2O) in einer Konzentration von 10 g/Liter darstellt.cell is introduced, the electrolyte of which is a solution of sodium thiosulfate (Na 2 S 2 Op. 5H 2 O) in a concentration of 10 g / liter.
Durch daa Bad wird nun 10 Bin lang alt einer Stromdichte von 0,4 A/dm2 Gleichstrom geleitet,* wobei dae Bad auf 200C gehalten wird. Sie farbe des Bleches hat sich nun zu Kupferrot verändert, das nach einer 30 min langen Behandlung in siedendem destilliertem Yasser zu Ziegelrot umschlägt. Die erhaltene färbung ist völlig gleichmäßig und beständig gegen Korrosion und UV-Strahlung.A current density of 0.4 A / dm 2 of direct current is passed through the bath for 10 bin, with the bath being kept at 20 ° C. The color of the sheet has now changed to copper red, which turns to brick red after 30 minutes' treatment in boiling distilled yasser. The resulting color is completely uniform and resistant to corrosion and UV radiation.
Ein Probestück Aluminiumlegierung mit 0,5 % Si und 0,5 % Mg wird mechanisch poliert und dann in einem schwefelsauren Bad anodisiert, bis eine 16/U dicke poröse Oberflächenschicht entstanden ist.A test piece of aluminum alloy with 0.5 % Si and 0.5 % Mg is mechanically polished and then anodized in a sulfuric acid bath until a porous surface layer 16 / U thick is formed.
Das Probestück wird dann gefärbt in einer mit Wechselstrom betriebenen Elektrolysezelle, deren Elektrolyt eine Lösung von Kupfersulfat in Schwefelsäure ist. Mach einer Behandlung von 3 min bei 12 T weist das Stuck eine dunkelrote Farbe auf. Es wird dann in einer anderen Elektrolyseselle, die eine Lösung von Natriuathiosulfat in einer Konzentration von 15 g/Liter enthält, als Anode benutzt. Bach einer Behandlung von 15 min bei 20°/0,2 A je dm2 ist das Probestück völlig entfärbt. Nach einer Behandlung von 30 min in siedendem destilliertem Wasser, das je Liter 2 g Nickelacetat enthält, zeigt das Probestück eine tiefgelbe, völlig einheitliche Färbung, die gegen Korrosion und UV-Bestrahlung beständig ist.The specimen is then colored in an alternating current operated electrolytic cell, the electrolyte of which is a solution of copper sulfate in sulfuric acid. After a treatment of 3 min at 12 T, the stucco has a dark red color. It is then used as an anode in another electrolysis cell, which contains a solution of sodium sulfate at a concentration of 15 g / liter. After a treatment of 15 minutes at 20 ° / 0.2 A per dm 2 , the specimen is completely decolorized. After treatment for 30 minutes in boiling distilled water containing 2 g of nickel acetate per liter, the sample shows a deep yellow, completely uniform color that is resistant to corrosion and UV radiation.
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Btjgpiel 3Btjgpiel 3
Ein Blech aus Aluminiumlegierung mit 0,6 % Mg wird durch chemische Mittel mit Oberflächenglanz versehen und dann in einen schwefelsauren Bad anodisiert, bis eine poröse Oberflächenschicht aus Aluminiumoxid von 20yu Sicke entstanden ist. Sas Blech wird dann eingefärbt, indem man es als Elektrode in eine mit Wechselstrom betriebene Elektrolysezelle einbringt, deren Elektrolyt eine Lösung von Kupfereulfat in Schwefelsäure ist; man erhält eine dunkelrote färbung. ( A sheet of aluminum alloy with 0.6 % Mg is given a surface gloss by chemical means and then anodized in a sulfuric acid bath until a porous surface layer of aluminum oxide with a 20yu bead is formed. The sheet metal is then colored by placing it as an electrode in an alternating current operated electrolytic cell, the electrolyte of which is a solution of copper sulfate in sulfuric acid; a dark red color is obtained. (
Das eingefärbte Blech wird dann als Anode in eine andere, mit Gleichstrom betriebene Elektrolysezelle eingebracht, dl« als Elektrolyt eine Lösung von Natriumthiosulfat in einer Konsentration von 20 g/Liter enthält. Nach einer Behandlung von 1 min bei 0,6 A/dm2 und 200C ist das Blech völlig entfärbt. Nach einer Behandlung von 40 min in siedendem destilliertem Wasser zeigt es eine hellgelbe, völlig einheitliche färbung, die gegen Korrosion und UV-Bestrahlung beständig ist.The colored sheet is then placed as an anode in another electrolytic cell operated with direct current, which contains a solution of sodium thiosulphate in a concentration of 20 g / liter as the electrolyte. After a treatment of 1 min at 0.6 A / dm 2 and 20 ° C., the sheet metal is completely discolored. After treatment for 40 minutes in boiling distilled water, it shows a light yellow, completely uniform color that is resistant to corrosion and UV radiation.
Beispiel 4- Example 4 -
Hn Probestück aus Aluminiumlegierung mit 1 % ßi, 1 % Mg und 1 % Mn wird elektrolytisch auf Hochglanz gebracht und dann in sines schwefelsauren Bad anodisiert, bis eine 8/U dicke Oberflächenschicht aus Aluminiumoxid entstanden ist. Diese Schicht wird dann in einer schwefelsauren Lösung von Kupfersulfat unter Anwendung von Wechselstrom bis zur Schwarzfärbung eingefärbt· Sas !Probestück wird dann als Anode in eine andere Elektrolysezelle eingebracht, die als Elektrolyt eine Lösung von Hatriumthiosulfat din einer Kon-A specimen made of aluminum alloy with 1% ßi, 1% Mg and 1 % Mn is electrolytically polished to a high gloss and then anodized in a sulfuric acid bath until an 8 / U thick surface layer of aluminum oxide is formed. This layer is then colored in a sulfuric acid solution of copper sulphate using alternating current until it turns black.Sas! The sample is then placed as an anode in another electrolysis cell, which contains a solution of sodium thiosulphate as the electrolyte in a con-
- 8 - " 009826/1933- 8 - "009826/1933
HI X »HI X »
11-37 183 -.β - 11-37 183 -.β -
zentration von 12 g/Liter enthält. Die Zelle wird 10 min ■concentration of 12 g / liter. The cell is 10 min ■ bei 200C und 0,2 A/dm mit gleichgerichtetem unfiltriertem jat 20 ° C. and 0.2 A / dm with rectified unfiltered j
teilweise abgetragen. Nach Behandlung in siedendempartially worn away. After treatment in boiling destilliertem Wasser, das 1 g/Liter Nickel enthält, seigtdistilled water, which contains 1 g / liter nickel, seigt es eine ziegelrote Färbung, die völlig einheitlich undit has a brick red color that is completely uniform and gegen Korrosion und UV-Bestrahlung beständig ist.is resistant to corrosion and UV radiation.
009826/1933009826/1933
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