Anodisch oxidierte Oberfläche eines Gegenstandes mit Lumineszenzeigenschaften und Verfahren zur Herstellung der Oberfläche

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft die Oberfläche eines Gegenstandes aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung mit anodisch erzeugter Oxidschicht.

[0002] Neben dem Auftragen einer Farbschicht auf einen Gegenstand durch z.B. Lackieren oder Tauchen des Gegenstandes in den Farbträger ist die Färbung von einer durch anodische Oxida­tion hergestellten Oxidschicht durch elektrolytische Ein­färbung der Oxidschicht in einem Metallsalzelektrolyten oder durch Tauchen in Lösungen organischer Farbstoffe (ad­sorptive Färbung) bekannt. Letztgenannte Methode erfolgt üblicherweise ohne Anwendung von elektrischem Strom.

[0003] Unter Lumineszenz wird hier und im folgenden die Umwandlung irgendwelcher Energiearten in Lichtenergie, insbesondere Fluoreszenz, wo die Nachleuchtdauer sehr kurz ist, und Phosphoreszenz, wo die Nachleuchtdauer relativ lang ist, verstanden.

[0004] Der Markt, insbesondere der Konsumgütermarkt, hat einen Be­darf für dekorative Oberflächen von Aluminium- oder Alumi­niumlegierungsgegenständen mit Lumineszenzeigenschaften bei gleichzeitig hochwertigem funktionellem Schutz der metallischen Oberfläche gegen chemische und mechanische Be­einträchtigung wie etwa Korrosion oder Verschleiss. Güter, bei denen derartige Oberflächeneigenschaften gefordert wer­den, sind bei­ spielsweise Schmuckartikel, Uhrgehäuse und -zifferblätter, Sportartikel oder Spielsachen.

[0005] Die Erfinder haben sich daher die Aufgabe gestellt, diesem Bedürfnis Rechnung zu tragen und die Oberfläche von aus Aluminium- oder Aluminiumlegierungen hergestellten Gegen­ständen mit anodisch erzeugter Oxidschicht derartig zu be­einflussen, dass dieselbe Lumineszenzeigenschaften auf­weist, und ein Verfahren zur Herstellung derartiger Gegen­stände vorzulegen.

[0006] Erfindungsgemäss wird die gestellte Aufgabe durch eine Oberfläche gelöst, welche sich nach dem Wortlaut des An­spruchs 1 auszeichnet. Ein erfindungsgemässes Verfahren zur Herstellung einer derartigen Oberfläche ist durch die Merk­male des Anspruchs 2 gekennzeichnet. Vorteilhafte Weiter­bildungen des erfindungsgemässen Verfahrens kennzeichnen die Merkmale der Ansprüche 3 bis 13. Zur Anwendung der er­findungsgemässen Oberfläche unter Verwendung des erfin­dungsgemässen Verfahrens gelangen mit besonderem Vorteil Gegenstände aus der Uhrenbranche, vorzugsweise Uhrgehäuse und -zifferblätter, da in diesem Konsumgüterbereich ein be­sonders hoher Bedarf nach Neuerungen und Dekorativem be­steht.

[0007] Um eine erhöhte Brillanz der lumineszierenden Oxidschicht zu erreichen, ist es vorteilhaft den Gegenstand aus einer Aluminiumlegierung auf hoher Reinheitsbasis zu verwenden. Es eignet sich insbesondere eine Legierung mit einem Alu­miniumgehalt von mindestens 99,5%.

[0008] Strebt man eine besonders intensive Lumineszenz der Ober­fläche an, hat es sich als zweckmässig erwiesen, ein grösseres Reservoir für die Einlagerung des Lumineszenz­stoffs und gegebenenfalls des beigefügten Farbstoffs zu schaffen. Ein grösseres Reservoir wird erfindungsgemäss nach dem Verfahren gemäss Anspruch 11 erreicht.

[0009] Es hat sich gezeigt, dass nach Einlagern des Lumineszenz­stoffs und gegebenenfalls zugegebenen Farbstoffs derselbe/­dieselben ausbluten, das heisst die Poren ungewollt teil­weise wieder verlassen, was zu einer Einbusse der Intensi­tät der Lumineszenz und gegebenenfalls Färbung führt. Um diesen unerwünschten Vorgang zu verhindern, kann das erfin­dungsgemässe Verfahren gemäss den Merkmalen nach den An­sprüchen 12 und 13 durchgeführt werden.

[0010] Die erfindungsgemässen Oberflächen bzw. die nach dem erfin­dungsgemässen Verfahren hergestellten Oberflächen leuchten (fluoreszieren) bei Einlagerung von fluoreszierenden Lumi­neszenzstoffen unter Einwirkung von UV-Lichtstrahlung. Dieser Effekt kann beispielsweise in Diskotheken mit UV-­Strahlern zum Leuchten von mit erfindungsgemässen Ober­flächen behandelten Schmuckartikeln oder Uhren führen oder als werbetechnischer Effekt genutzt werden, indem bei­spielsweise Ladenfenster oder Ausstellungsvitrinen mit ein­gebauter UV-Quelle die ausgestellten erfindungsgemäss ober­flächenbehandelten Aluminiumartikel im Dämmerlicht oder nachts zum Leuchten bringen und die Aufmerksamkeit der Passanten auf sich ziehen.

[0011] Bei erfindungsgemäss mit phosphoreszierenden Stoffen behan­delten Oberflächen lumineszieren (phosphoreszieren) die Oberflächen nach Einwirkung von Tages- oder Kunstlicht auch bei Dunkelheit. Dies kann beispielsweise für die Ober­flächenbehandlung von Spielsachen, Sportartikel oder der­gleichen genutzt werden, um das Auffinden derartiger Artikel im Dunkeln zu erleichtern, oder für Uhren, um die Zeitablesung bei Dunkelheit zu ermöglichen. Auch wäre die Herstellung von erfindungsgemäss behandelten Schmuck­artikeloberflächen als Werbegag geeignet.

[0012] Aus den vorgenannten Anwendungsbeispielen geht hervor, dass insbesondere Kinder, Jugendliche oder Sportler von den mit erfindungsgemässen Oberflächen versehenen Gegenständen Ge­brauch machen werden.

Beispiel 1

[0013] Ein Uhrgehäuse wurde ausgehend von einer aus Aluminiumband geeigneter Dicke gestanzten Ronde durch Kaltfliesspressen geformt. Als Werkstoff wurde eine aushärtbare Legierung vom Typ A199.9MgSi verwendet. Das rohe Uhrgehäuse wurde nach Entgratung mechanisch und anschliessend chemisch auf Hoch­glanz poliert. Die Bildung einer Oxidschicht von 12µm durch Anodisation erfolgte in einem konventionellen Schwefel­säure/Oxalsäure-Elektrolyten (GSX-Verfahren) und in einem Zinnfärbebad wurde die Oxidschicht auf den Farbton hell­bronze gefärbt. Im Anschluss daran folgte bei einer Tempe­ratur von 20° C eine Tauchbehandlung in einem wässrigen Bad, das den lumineszierenden Stoff Leukophor AP-FL der Firma Sandoz AG, CH-Basel in einer Konzentration von 5 g/l enthielt. Die Tauchzeit betrug 10 Minuten. Anschliessend wurde eine Verdichtungsbehandlung durchgeführt, indem zu­nächst eine Versiegelung in einem handelsüblichen Kalisealingbad der Firma Sotec, CH-Küsnacht bei 30° C über 5 Minuten und anschliessend ein Nachsealing in kochendem entionisierten Wasser bei pH 5,7 über 20 Minuten erfolgte. Das Ausbluten des eingelagerten Lumineszenzstoffes wurde dadurch verhindert.

[0014] Das fertige bronzefarbene Uhrgehäuse zeigte eine starke bläuliche Fluoreszenz bei UV-Einstrahlung mit einer Wellen­länge von 366 nm.

Beispiel 2

[0015] Ein Golfschläger aus einer hochfesten Aluminiumlegierung wurde durch konventionelles Beizen in alkalischer Beiz­lösung mattiert und anschliessend in einem Schwefelsäure-­Elektrolyten mittels Gleichstrom (GS-Verfahren) eine Oxid­ schicht von 20µm aufanodisiert. Im Anschluss daran folgte im gleichen Elektrolyt eine durch 10V Wechselstrom unter­stützte Porenerweiterung während 3 Minuten. Durch darauf folgendes Tauchen in einer Isopropanollösung mit 30g/l des Lumineszenzstoffs Storelite der Radium Chemie AG, CH-Teufen bei 20° C über 10 Minuten fand eine Einlagerung dieses Lumineszenzstoffs in die erweiterten Poren der anodischen Oxidschicht statt. Die Verdichtung wurde abschliessend in einem üblichen Kalisealingbad durchgeführt.

[0016] Das fertige Produkt zeigte eine gelb-grünliche Lumineszenz in der Dämmerung oder Dunkelheit.

Ansprüche

1. Oberfläche eines Gegenstandes aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung mit anodisch erzeugter Oxidschicht,
dadurch gekennzeichnet,
dass in die Poren der Oxidschicht mindestens eine Substanz mit Lumineszenzeigenschaften (Lumineszenz­stoff) eingelagert ist.

2. Verfahren zur Herstellung einer Oberfläche nach An­spruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die Einlagerung des Lumineszenzstoffs adsorptiv durch Eintauchen in eine wässrige oder organische Lösung des entsprechenden Lumineszenzstoffs erfolgt.

3. Verfahren zur Herstellung einer Oberfläche nach An­spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlagerung eines ionisch geladenen Leuchtstoffs elektrolytisch unter Anlegung einer elektrischen Spannung erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­net, dass die anodisch erzeugte Oxidoberfläche vor oder nach der Lumineszenzstoffeinlagerung durch adsorptive Einfärbung mit einem nicht lumineszierenden Farbstoff gefärbt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­net, dass die anodisch erzeugte Oxidoberfläche vor oder nach der Lumineszenzstoffeinlagerung durch elektro­lytische Behandlung in einer mindestens ein Metallsalz enthaltene Lösung gefärbt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Salz von Zinn, Nickel, Kobalt oder Kupfer verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die adsorptive Einlagerung des Leuchtstoffs gleichzei­tig mit der Einlagerung mindestens eines konventionel­len organischen Farbstoffs in einem Bad geeigneter Mischung erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrolytische Einfärbung und die Einlagerung des Lumineszenzstoffs gleichzeitig in einem mindestens ein Metallsalz enthaltendem Bad geeigneter Mischung er­folgt.

9. Verfahren zur Herstellung einer Oberfläche nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die anodisch erzeugte Oxidschicht auf eine Aluminiumlegie­rung mit einem Gehalt von mindestens 99,5% Aluminium erfolgt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch ge­kennzeichnet, dass die Aluminium- bzw. Aluminiumlegie­rungsoberfläche vor dem Anodisieren mechanisch poliert, chemisch und/oder elektrolytisch geglänzt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Porenvolumen der Oxidschicht vor der Einlagerung eines Lumineszenzstoffs und ge­gebenenfalls eines Farbstoffs durch stromloses Verblei­ben im Anodisationselektrolyten oder durch Wirbelstrom unterstützte partielle Auflösung der anodischen Oxid­schicht vergrössert wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidschicht nach Einlagerung des Lumineszenzstoffs und gegebenenfalls Farbstoffs in einem Nickel und Fluorid enthaltenden Bad verdichtet wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidschicht nach Anodisation und Einfärbung mit einem Lumineszenzstoff und gege­benenfalls Farbstoff in einem ersten Nickel und Fluorid enthaltendem Bad vorverdichtet und in einem zweiten konventionellen Sealingbad nachverdichtet wird, wobei das zweite Bad eine höhere Temperatur als das erste Bad aufweist.