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EP 0 289 459 A1 |
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EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
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Veröffentlichungstag: |
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02.11.1988 Patentblatt 1988/44 |
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Anmeldetag: 21.04.1988 |
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Internationale Patentklassifikation (IPC)4: C25D 11/22 |
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(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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CH DE FR GB IT LI SE |
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Priorität: |
30.04.1987 CH 1651/87
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Anmelder: SCHWEIZERISCHE ALUMINIUM AG |
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CH-3965 Chippis (CH) |
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Erfinder: |
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- Schneeberger, Fritz
CH-8200 Schaffhausen (CH)
- Steup, Heinz
D-7710 Donaueschingen (DE)
- Paulet, Jean-François
CH-8225 Siblingen (CH)
- Boetsch, Bruno
CH-8212 Neuhausen (CH)
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Entgegenhaltungen: :
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Verfahren zur elektrolytischen Graufärbung von anodischen Oxidschichten auf Aluminium
oder Aluminiumlegierungen |
(57) Bei Verfahren zur elektrolytischen Graufärbung von anodischen Oxidschichten auf
Aluminium oder seinen Legierungen werden Graufärbungen erzielt, die entweder nicht
lichtecht sind, oder deren Farbton nicht reproduzierbar erzeugt werden kann. Darüberhinaus
werden Elektrolytbäder von komplizierter Zusammensetzung verwendet.
Derartige Nachteile können vermieden werden, wenn das elektrolytische Färbebad mindestens
ein Kupfersalz, das in Form eines organischen Komplexes vorliegt, sowie mindestens
ein Molybdän- und/oder Vanadiumsalz enthält. Nach einem derartigen Verfahren lassen
sich grossflächige Teile aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen mit einem gleichmässigen,
schattierungsfreien Grauton herstellen, die allen ästhetischen Ansprüchen genügen.
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrolytischen Graufärbung von anodischen
Oxidschichten auf Aluminium oder Aluminiumlegierungen.
[0002] Gleichzeitige elektrochemische Einlagerung von Metallen und organischen Farbstoffen
im Anodisierbad führt nach der DE-OS 32 48 472 zu Färbungen der anodischen Oxidschicht.
Durch Wahl komplementärer Farben von Metall und organischem Farbstoff lassen sich
danach unbunte Farbtöne, unter anderem auch Grautöne, erzeugen. Nachteilig bei einem
derartigen Färbeverfahren ist, dass die Färbung unter Lichteinwirkung an Farbkraft
verliert. Ein weiterer wesentlicher Nachteil besteht darin, dass sich der organische
Farbstoff während der Abscheidung im Elektrolyt, insbesondere bei niedrigen pH-Werten
des Bades -- z.B. bei zinnhaltigem Bad mit einem ph-Wert um 1 -- zersetzt.
[0003] Nach der DE-OS 23 64 405 lassen sich Grautöne durch eine Kombinationsfärbung, bei
der eine elektrolytische Metallsalzfärbung und nachfolgend eine Tauchbehandlung in
wässriger Lösung einer Heteropolysäure aus Silizium oder Phosphor mit Molybdän oder
Wolfram angewendet wird, erzeugen. Bei diesem Verfahren ist es schwierig, die zweite
Stufe kontrolliert durchzuführen, was zur Folge hat, dass der erhaltene Graufarbton
nicht über das gesamte einzufärbende Aluminium- oder Aluminiumlegierungshalbzeug gleichmässig
verteilt ist, und dass der Farbton nicht reproduzierbar getroffen werden kann, denn
während des Sealings treten immer wieder Farbtonveränderungen auf. Zudem ist die
angeführte bevorzugte Zugabe von NaCl zum Färbebad korrosionstechnisch bedenklich.
[0004] Das in der DE-AS 25 20 955 angeführte elektrolytische Färbebad führt unter anderem
ebenfalls zu Graufärbungen. Das Bad enthält Metallsalze und Sperrschichtbildner wie
Phosphonsäuren und/oder Aminocarbonsäuren. Der Sperrschichtbildner soll die Qualität
der Oxidschicht unter Farbgebung verbessern. Mit Beispiel 26 wird ein Färbeverfahren
unter Grautonbildung angegeben, bei dem ein Elektrolyt mit Amoniummolybdat, Zinnsulfat,
Schwefelsäure, Phosphonsäure, Glyzerin und Kresolschwefelsäure verwendet wird. Die
Elektrolytbadführung ist bei diesem vorgeschlagenen Verfahren wiederum sehr schwierig,
da der Elektrolyt bereits kompliziert aufgebaut ist und damit die elektrochemisch
ablaufenden Reaktionen nur schwer beherrschbar sind. So können beispielsweise Ausfällungen
nicht verhindert werden.
[0005] Angesichts dieser Gegebenheiten haben sich die Erfinder die Aufgabe gesetzt, ein
Verfahren der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welches bei Anwendung eines einfachen,
d.h. aus wenigen Verbindungen bestehenden Elektrolyten aufgebaut ist und reproduzierbare
Grautonfärbungen erzeugt, die über die gesamte Werkstücksoberfläche von Auge praktisch
keine Schwankungen erkennen lassen. Ein weiteres, von obiger Aufgabenstellung an
sich unabhängiges Ziel der Erfinder ist es, die Zusammensetzung des Elektrolyten so
zu wählen, dass diese den heutigen allgemeinen Umweltschutzvorschriften genügt.
[0006] Erfindungsgemäss wird die gestellte Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, welches
sich nach dem Wortlaut des Anspruchs 1 auszeichnet.
[0007] Weitere Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens sind durch die Merkmale
der Ansprüche 2 bis 10 gekennzeichnet.
[0008] Zur Bildung des/der organische(n) Komplex(e) können mindestens eine aliphatische
und/oder aromatische Carbon- und/oder Dicarbonsäure und/oder Aminocarbonsäure und/oder
Alkanolamin verwendet werden.
[0009] Neben der Behebung der vorerwähnten Nachteile hat das erfindungsgemässe Verfahren
den Vorteil, dass aufgrund der gleichmässigen Einfärbung grossflächige oder grossdimensionierte
Aluminium oder Aluminiumlegierungsgegenstände mit einem Graufarbton versehen werden,
der höchsten ästhetischen Anforderungen genügt. So können beispielsweise Fassadenbleche
im Architekturbereich danach gefertigt werden, ohne dass ein im Grauton variierender
Farbeffekt auftritt. Oder es können nach dem Verfahren lange -- mehrere Meter lange
-- Profilleisten mit einem über die ganze Länge gleichbleibenden Grauton versehen
werden. Dies ist beispielsweise dann von Vorteil, wenn mehrere eingefärbte Profilleisten
aus verschiedenen Färbechargen an einem Objekt angebracht werden. Ein mühsames Zusammensuchen
von Profilleisten aus verschiedenen Färbechargen mit etwa gleicher Grautonfärbung,
wie es zumindest teilweise nach den vorbekannten Färbeverfahren notwendig ist, ist
beim erfindungsgemässen Verfahren somit entbehrlich.
[0010] Darüber hinaus wirkt das erfindungsgemässe Verfahren in gleicher und einheitlicher
Weise, d.h. ohne dass ein Unterschied erkennbar ist, bei gewalztem und gepressten
Aluminium oder Aluminiumlegierungsmaterial. Bereits wenige µm dicke anodische Oxidschichten
können nach dem erfindungsgemässen Verfahren mit einem einheitlichen Grauton versehen
werden. Es hat sich insbesondere gezeigt, dass gefärbte Schichten von etwa 10 bis
25 µm für die gebräuchlichsten Anwendungszwecke besonders geeignet sind. Schichten
dieser Dicke, insbesondere wenn sie in einem Färbebad erzeugt werden, welches neben
mindestens einem Molybdän- und/oder Vanadiumsalz und mindestens einem organisch komplex
gebundenen Kupfersalz noch zusätzlich Kupfer in nicht komplex gebundener Form enthält,
haben sich vorteilhaft bewährt, beispielsweise bei Temperaturbeeinflussung, insbesondere
durch die Einstrahlung von Sonnenlicht, wo Temperaturen von 65 bis 75 °C oder mehr
gemessen wurden. Unter derartiger Beanspruchung riss die eingefärbte Oxidschicht nicht
auf, der Grauton verfärbte sich nicht und dennoch bildet diese anodisch erzeugte,
eingefärbte Oxidschicht genügend Schutz vor korrosiven Witterungseinflüssen.
1. Verfahren zur elektrolytischen Graufärbung von anodischen Oxidschichten auf Aluminium
oder Aluminiumlegierungen,
dadurch gekennzeichnet,
dass das elektrolytische Färbebad mindestens ein organisch komplex gebundenes Kupfersalz
sowie mindestens ein Molybdän- und/oder Vanadiumsalz enthält.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bad zusätzlich Kupfer
in nicht komplex gebundener Form enthält.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur elektrolytischen
Färbung Gleichstrom oder gleichgerichteter Wechselstrom verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur elektrolytischen
Färbung Wechselstrom verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur elektrolytischen
Färbung Impulsstrom verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass vor der
Färbung eine anodische Vorbehandlung mittels Gleichstrom oder Impulsstrom im Elektrolytfärbebad
durchgeführt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Grautonintensität
und/oder Farbverschiebung in Richtung rotgrau, braungrau, grüngrau oder blaugrau
durch die Höhe der angelegten Spannung beeinflusst wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung im Bereich
von 5 bis 25 Volt liegt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Gegenelektrodenmaterial
Graphit verwendet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als
Gegenelektrodenmaterial rostfreier Stahl oder Kupfer verwendet wird.
