Die Erfindung betrifft die Oberfläche eines Gegenstandes aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung mit anodisch erzeugter Oxidschicht.
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.
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.
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 beispielsweise Schmuckartikel, Uhrgehäuse und -zifferblätter, Sportartikel oder Spielsachen.
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.
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.
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%.
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.
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.
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.
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.
Aus den vorgenannten Anwendungsbeispielen geht hervor, dass insbesondere Kinder, Jugendliche oder Sportler von den mit erfindungsgemässen Oberflächen versehenen Gegenständen Gebrauch machen werden.
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.
Das fertige bronzefarbene Uhrgehäuse zeigte eine starke bläuliche Fluoreszenz bei UV-Einstrahlung mit einer Wellenlänge von 366 nm.
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 Oxidschicht 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.
Das fertige Produkt zeigte eine gelb-grünliche Lumineszenz in der Dämmerung oder Dunkelheit.