Färbung von eloxiertem Aluminium
Heute gibt es verschiedene Anwendungen für das Eloxieren von Aluminium., einschließlich:
- dekorative Oberflächen, zeigt eine angenehme Ästhetik
- korrosionsbeständige Oberflächen
- Oberflächen mit hoher Härte für erhöhte Verschleißfestigkeit
- verbesserte Haftung von Deckschichten organischer Farbe
- funktionale Oberflächen mit spezifizierten dielektrischen und optischen Eigenschaften
Dekorative Oberflächen, durch Eloxieren von Aluminium erhalten, haben einen sehr hohen ästhetischen Wert und können für verschiedene Zwecke verwendet werden, z.B, dekorative eloxierte Oberflächen von Aluminiumgehäusen, in elektronischen Geräten der Unterhaltungselektronik verwendet, wie in Bild gezeigt. 1.
Feige. 1 – Some high-end design products produced by Bang and Olufsen A/S, Denmark:
(a) BeoLab 4000™ speakers and (b) BeoLab 8000™ speakers
that employ decorative anodising of Al for generating visually appealing surfaces [1 ]
In den Bildern 2-5 Grunddaten zum Eloxieren dargestellt, das durch das Verfahren der Sulfatanodisierung erhalten wird. Für andere Anodisierungsverfahren und anodische Elektrolyte siehe Hier.
Feige. 2 – die Abfolge der Bildung eines porösen Films wird von einem bereits gebildeten anodischen Barrierefilm über der Oberfläche von Al gezeigt.
1) The oxide growth (barrier film) in its initial stages is assumed to grow uniformly.
2) As time progresses, Das wandernde Al3+ von der Metalloberfläche zur Oberseite des Barrierefilms wird entlang bestimmter Bereiche konzentriert und dies führt zu einer Lokalisierung des elektrischen Felds. 3) 4) Consequently, es findet eine Absenkung des elektrischen Felds in den umgebenden Bereichen statt, und es entwickelt sich aufgrund der durch das geringere Feld unterstützten Auflösung eine gezackte Struktur an der oberen Oberfläche des Sperrfilms
[1] [Nagayama & Tamura, Thompson, Jensen)]
Feige. 3 – Schematic representation of a porous anodic film showing the principal morphological features [2]
Feige. 4 – Typical Dimensions of the Anodic Cell (Sulphuric Acid Anodizing) [3]
Feige. 5 – Ideal structure of a porous anodic layer (size of the pore is shown as an example, 1 mkm = 1000 nm) [1]
Verfahren zum Färben von eloxiertem Aluminium
Aluminium und Aluminiumlegierungen können in verschiedenen Tönen und Farben lackiert werden, wie während des Prozesses selbst eloxieren, und nach ihm. Konventionell, наиболее популярные методы окрашивания анодированных алюминиевых профилей, die beim Sulfatanodisieren verwendet werden, включают (рисунок 6):
- Adsorptionsfärbung;
- elektrolytische Färbung;
- integrale Färbung;
- Interferenzfärbung.
Feige. 6 – Four methods for coloring anodized aluminum [3]
Adsorptionsfärbung von Aluminium
Diese Methode wird für Hunderte von verschiedenen Farbstoffen verwendet.. Farbloses eloxiertes Aluminiumprodukt, noch nicht gefüllt, eingetaucht in eine wässrige (selten alkoholische) Lösung, allgemein, organischer Farbstoff. Die Farbintensität hängt von der Farbstoffmenge ab, absorbiert von der anodischen Beschichtung. Der Farbstoff wird nur auf 3-4 Mikron bis zur Porentiefe der Anodenbeschichtung. Затем покрытие подвергают уплотнению (Fig. 7).
Für eine gute Färbung, sowie hohe Korrosionsbeständigkeit, eine Anodenschichtdicke von mindestens 15 Mikron. Die Konzentration der Farbstofflösungen kann von 0,2-0,4 g / l für helle Farben, zu 10 g / l für gesättigte Farben. In der Regel werden heiße Farbstofflösungen verwendet - von 55 zu 75 ºS, und die Dauer der Färbung - von 5 zu 15 Protokoll, gesättigte Farben können erfordern und 30 Protokoll. Ein wichtiger Parameter für die Adsorption des Farbstoffs ist der pH-Wert der Lösung., der optimale Bereich liegt normalerweise zwischen 5 zu 6.
Feige. 7 -Poren eloxieren, Hydrat-Versiegelungsfolie, and dye interaction during anodizing process [4]
Elektrolytische Lackierung von Aluminium
Elektrolytisches Lackieren oder "zweistufiges Eloxieren". Das Verfahren besteht darin, ein Aluminiumprodukt mit einer farblosen Sulfatanodenbeschichtung einzutauchen, noch nicht gefüllt, in einer sauren Lösung mit einem oder mehreren Metallsalzen, z.B, Zinnsulfat.
Das Produkt ist an einen Stromkreis mit Gleich- oder Wechselstrom angeschlossen. Unter diesen Bedingungen werden dieselben Metalle am Boden der Poren der Anodenbeschichtung abgeschieden.. Die Farbe hängt von der Zusammensetzung des Elektrolyten ab. Die meisten verwendeten Metalle (Zinn, Nickel, Kobalt usw.) geben Farben von hellem "Bronze" bis Schwarz, und Kupfer – rote Farbe. Die Farbe ist nahezu unabhängig von der Dicke der Eloxalschicht und hängt hauptsächlich von der Metallmenge ab, in den Poren abgelagert (Abbildung 8).
Feige. 8 – Der Prozess der Zinnabscheidung in den Poren der Anodenbeschichtung
Zinnsulfat-Elektrolyt
Führen bei 0,2 g / m2 ergibt eine leichte "Bronze", ein pri 2 g / m2 - tiefschwarze Farbe. Die Eigenschaften der elektrolytischen Beschichtung sind denen der herkömmlichen Anodenbeschichtung mit Schwefelsäure ähnlich.. Ein typischer Zinnsulfat-Elektrolyt enthält 14-18 g / l Zinnsulfat, 15-20 g/l Schwefelsäure und organische und anorganische Zusätze. Um Farben von hellem "Bronze" bis Schwarz zu erhalten, braucht es Zeit von 0,5 zu 15 Protokoll. Die Hauptanwendung von elektrolytischen Beschichtungen sind Aluminiumprofile und -platten für Gebäudefassaden. Um neue Farbtöne zu erhalten, werden manchmal Adsorption und elektrolytisches Färben kombiniert..
Störfärbung von Aluminium
Interferenzfärbung ist eine Art elektrolytische Färbung. Dieses Verfahren ermöglicht es, aufgrund der Wirkung optischer Interferenz eine breite Palette von Farben zu erhalten.. Normalerweise ist zwischen Eloxieren und elektrolytischem Lackieren ein zusätzlicher Arbeitsgang (Bad) erforderlich, um die Eloxalschicht zu behandeln, um den Boden der Poren zu erweitern und die Farbintensität zu erhöhen.
Menge an Metall, abgeschieden in konventioneller elektrolytischer Färbung, mehr, als Standard-Interferenzbeschichtung. Im letzteren Fall ist dieses Metall jedoch am Boden der Poren kompakt "gepackt".. Zwischen zwei lichtstreuenden Schichten tritt ein Interferenzeffekt auf: einer elektrochemisch abgeschiedenen Metallschicht am Boden der Poren und der Grenzfläche zwischen Oxidschicht und Aluminium, befindet sich direkt hinter ihm.
Von allen Farben, nach dieser Methode erhalten, am attraktivsten ist die graublaue Beschichtung. Dieses Verfahren des Farbfärbens ist aufgrund einer komplexeren Technologie und einer begrenzten Farbpalette noch nicht sehr gefragt..
Integrallackierung von Aluminium
Bei integraler Färbung färbt sich die anodische Oxidbeschichtung während des Anodisierungsprozesses von selbst. Die Färbung erfolgt entweder durch Anodisieren gewöhnlicher Aluminiumlegierungen in Lösungen spezieller organischer Säuren oder durch gewöhnliches Anodisieren in Schwefelsäure von speziellen Aluminiumlegierungen.
Die Oxidschicht kann je nach Dicke von hell "bronze" bis schwarz eingefärbt werden. Da diese Methode komplexe und exotische Säuren oder ähnliche Legierungen erfordert, dann wird es fast vollständig durch elektrolytische Färbung ersetzt, mindestens, in Produktion, die im Bau verwendet wird.
Quellen:
- Optically Designed Anodised Aluminium Surfaces: Microstructural and Electrochemical Aspects / V.Ch. Fortfahren – Doktorarbeit, Technische Universität von Dänemark – 2015
- TALAT Vorlesung 5203 Eloxieren von Aluminium – 1994
- https://trimmers-pro.com/how-anodic-coating-on-aluminum-protect-against-corrosion/
