Verfahren zur Herstellung einer glänzenden, hochreflektierenden Oberfläche eines Gegenstandes ans Aluminium oder dessen Legierungen. Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer glänzenden, Hochreflektierenden Oberfläche eines Gegen standes aus Aluminium oder dessen Legie rungen.
Die Verwendung von glänzenden Alumi niumoberflächen für dekorative Zwecke und besonders für Reflexion von strahlender Energie verschiedener Art, wie zum Beispiel Lichtreflexion, ist weit verbreitet. Diese glänzenden Aluminiumoberflächen können entweder durch Ätzung zwecks Erzeugung diffus reflektierender Oberflächen oder durch mechanisches Glätten und Polieren zwecks Erzeugung spiegelnder Oberflächen herge stellt werden.
Im Gegensatz zu diesen allge mein üblichen Methoden kennzeichnet sieh das Verfahren gemäss der Erfindung da durch, dass die Oberfläche des Gegenstan des anodisch in einem Elektrolyten behandelt wird, der Chromsäure und Fluorwasserstoff- säure oder eine in Lösung mit Chromsäure Fluorwasserstoffsäure abgebende Fluorver- bindung enthält.
Man hat bisher verschiedentlich versucht, reflektierende Aluminiumoberflächen mit durchsichtigen Schutzüberzügen zu versehen, um ihr Reflexionsvermögen zu erhalten und sie starker Benutzung gegenüber widerstands fähig zu machen. Man hat auch versucht, solche durchsichtige Schutzüberzüge durch anodische Oxydation in verschiedenen Elek trolyten herzustellen. Diese Versuche haben jedoch im allgemeinen zu keinem Erfolg ge führt, weil die Oxydüberzüge, um einen wirksamen Schutz darzustellen, in einer Schicht von gewisser Dicke aufgetragen wer den müssen; das macht sie mehr oder weni ger durchscheinend oder trübe, wodurch das Reflexionsvermögen der behandelten Ober fläche beträchtlich verringert wird.
Die Trü bung des Oxydüberzuges wird offenbar durch Unreinheiten im Aluminium und Schmutz, Fett oder sonstige auf der Alumi niumoberfläche haftende Fremdstoffe verur sacht. Auch erscheinen einige der fertigen Oxydüberzüge leicht gefärbt, was gleichfalls das Reflexionsvermögen der behandelten Oberfläche beeinträchtigt. So haben zum Bei spiel in Chromsäureelektrolyten hergestellte anodische Überzüge gewöhnlich einen gelb lichen Ton und gelten im allgemeinen als nicht zweckentsprechend.
Es wurde nun gefunden, dass durch Zu satz von Fluorwasserstoffsäure zu Chrom säureelektrolyten die normale Oxydations wirkung solcher Elektrolyten auf Aluminium als Anode so verändert werden kann, dass das Aluminium gleichzeitig Glanz erhält und mit einem Überzug versehen wird, und dass ein Aluminiumgegenstand durch anodische Behandlung in einem Chromsäure und Fluor , wasserstoffsäure enthaltenden Elektrolyten von auf der Aluminiumoberfläche befind lichen Unreinheiten und Fremdstoffen be freit werden kann, wobei zugleich ein dünner und ziemlich durchsichtiger Überzug auf der Oberfläche erzeugt wird.
Auf diese Weise erhält man eine reflektierende Oberfläche von grösserer Dauerhaftigkeit, die im allgemeinen ein erhöhtes Reflexionsvermögen besitzt. Des weiteren kann die so erzeugte mit einem glänzenden Überzug versehene reflektierende Aluminiumoberfläche noch einer weiteren Behandlung durch anodische Oxydation un terworfen werden, was ihre Widerstands fähigkeit erhöht, ohne dass ihr Reflexionsver mögen nennenswert beeinträchtigt wird.
Die glänzende dauerhafte reflektierende Ober fläche, die man mittels des Verfahrens ge mäss Patentanspruch erhält, kann auch gege benenfalls mit andern Arten von zusätzlichen Schutzüberzügen, wie klaren Lack- oder Firnisüberzügen, versehen werden.
Durch Hinzufügen von Fluorwasserstoff- säure zu dem Chromsäureelektrolyten wird die normale Einwirkung der Chromsäure auf die Aluminiumoberfläche verändert, indem die Eigenschaft der Chromsäure, Oxy düberzüge zu bilden, herabgemindert wird und der Elek- trolyt die Fähigkeit erhält, in und auf der Aluminiumoberfläche befindliche Unreinhei ten zu beseitigen. Diese Fähigkeit ist offen bar auf die Erhöhung der lösenden Wirkung des Elektrolyten zurückzuführen.
Unter dem Einfluss des dabei angewandten elektrischen Stromes ist diese lösende Wirkung jedoch so gleichförmig, dass selbst wenn eine polierte, spiegelnde reflektierende Aluminiumober fläche als Anode in einem eine kleine Menge von Fluorwasserstoffsäure enthalten den Chromsäureelektrolyten behandelt wird, auch diese Oberfläche gereinigt wird und Glanz erhält; zugleich wird das Reflexions vermögen der Oberfläche erhöht, entspre chend der Menge von Unreinheiten und Schmutz, von der sie befreit wird; das Spie gelungsvermögen der Oberfläche wird dabei nicht wesentlich verändert.
Für die Zwecke dieser Erfindung kann die Fluorwasserstoff- säure durch entsprechende Mengen von Kie- selfluorwasserstoffsäure und andern Fluor verbindungen, die, wie zum Beispiel Fluo- ridsalze, in einer Lösung mit Chromsäure Fluorwasserstoffsäure ergeben, ersetzt wer den.
Die Minimalmenge von Fluorwasserstoff- säure, die nötig ist, um den Chromsäureelek- trolyten die gewünschten Eigenschaften zu verleihen, ist verschieden. Schon sehr kleine Mengen von Fluorwasserstoffsäure in der Chromsäurelösung geben die gewünschten Eigenschaften in gewissem Masse. Im allge meinen ist es jedoch wünschenswert, dass im Elektrolyten nicht weniger als 0,2 Gewichts prozente HF vorhanden sind.
Wenn grössere Mengen Fluorwasserstoffsäure vorhanden sind, so wird die Möglichkeit direkter chemi scher Einwirkung des Elektrolyten auf die Aluminiumoberfläche grösser und die Strom dichte des angewandten elektrischen Stromes muss erhöht werden, um diese direkte chemi sche Einwirkung, die Unregelmässigkeiten auf der reflektierenden Oberfläche hervor rufen kann, zu verhindern. Es können also bei hohen Stromdichten höhere Konzentra tionen von Fluorwasserstoffsäure angewandt werden; doch ist es im allgemeinen nicht rat- sam, dass im Elektrolyten mehr als 1,5 Ge wichtsprozente HF enthalten sind, da dann zur Erzielung befriedigender Ergebnisse sehr viel Strom verbraucht werden muss.
Für die meisten Zwecke benutzt man am besten einen Elektrolyten, der zwischen 0,5 und 1,0 Ge wichtsprozente HF enthält.
Entsprechend dieser Erfindung können befriedigende Ergebnisse durch Hinzufügung von Fluorwasserstoffsäure zu Chromsäure elektrolyten, die ungefähr 1,0 bis 25,0 Ge wichtsprozente Cr03 enthalten, erzielt wer den. Auf die Konzentration der Chromsäure lösung innerhalb dieser Grössenordnung kommt es nicht genau an; man benutzt je doch im allgemeinen Elektrolyten, die unge fähr 5,0 bis 10,0 Gewichtsprozente Cr0; ent halten. Die elektrolytische Behandlung erfolgt am besten bei über Zimmerwärme liegender Temperatur des Elektrolyten; es hat sich ge zeigt, dass Temperaturen zwischen ungefähr 30 bis<B>70'</B> C am geeignetsten sind.
Bei die sen Temperaturen können befriedigende Er gebnisse im allgemeinen durch eine 5 bis 30 Minuten dauernde Behandlung erzielt wer den. In den meisten Fällen ist eine ungefähr 10 Minuten dauernde Behandlung bei einer Temperatur von ungefähr 50 C vorzuziehen.
Die Stromdichte kann je nach der Zusam mensetzung des Elektrolyten und der beim Verfahren angewandten Temperatur ver schieden sein. Die Stromdichte ist zweck mässig so gross, dass eine unmittelbare chemi sche Einwirkung des Elektrolyten auf die Aluminiumoberfläche nicht stattfindet; eine c;,esentliche Überschreitung dieser Strom dichte ist zu vermeiden. Bei grösseren Strom dichten verringert sich die Einwirkung der Fluorwasserstoffsäure auf die oxydbildenden Eigenschaften der Chromsäure. Im allgemei nen sind bei Anwendung höherer Tempera turen höhere Stromdichten notwendig.
Bei Anwendung von Gleichstrom auf Elektroly ten, die 1 bis 2.5 % Chromsäure und 0,2 bis 1,5 % Fluorwasserstoffsäure bei Tempera turen zwischen ungefähr 30 bis<B>70'</B> enthal- ten, können befriedigende Ergebnisse mit Stromdichten von ungefähr 2 bis 15 Ampere auf den dm' der Anodenoberfläche erzielt werden. Bei geringeren Stromdichten muss die Behandlungszeit im allgemeinen ausge dehnt werden.
Es ist manchmal angebracht, dass man, um möglichst gute Ergebnisse zu erhalten, die reflektierende Aluminiumoberfläche, be vor man sie der in dieser Erfindung darge stellten Behandlung unterwirft, von ober flächlichem .Schmutz und Fett reinigt, wie sie zum Beispiel durch vorangegangenes Po lieren ihr anhaften. Zur vorläufigen Rei nigung kann jedes beliebige Verfahren an gewandt werden; am besten wäscht man die Oberfläche mit einer Lösung, die das Metall nicht in unerwünschter Weise angreift und die kein die polierte Oberfläche beschädi gendes Reiben erfordert.
Nachdem die reflektierende Aluminium oberfläche im fluorwasserstoffhaltigen Chrom säureelektrolyten behandelt ist, kann sie zwecks Bildung eines verhältnismässig dich ten und durchsichtigen zusätzlichen Schutz überzuges noch anodisch oxydiert werden, wobei die in der Herstellungstechnik bereits bekannten Oxydüberzüge entstehen, die im wesentlichen aus Aluminiumoxyd bestehen.
Es ist wünschenswert, dass die hergestellten Oxydüberzüge im wesentlichen farblos, klar und durchsichtig sind, damit das Reflexions- vermögen der glänzend gemachten reflektie renden Aluminiumoberfläche so wenig als möglich verringert wird. Jeder Elektrolyt, der solche Überzüge hervorbringt, kann an gewandt werden; es hat sich jedoch heraus gestellt, dass schwefelsaure und oxalsaure Lösungen für diesen Zweck besonders ge eignet sind.
Inwieweit eine durch die Über ziehung der zubereiteten reflektierenden Oberfläche mit Oxyd hervorgerufene Ver minderung des Reflexionsvermögens statt findet, hängt von Fall zu Fall von der Dicke des Oxydüberzuges und der Reinheit der Aluminiumoberfläche selbst ab. Um den Überzug dicht zu machen, kann man die mit einem zusätzlichen Schutzüberzug versehene Oberfläche einer Behandlung im Wasser von 80 bis<B>100'</B> C unterziehen. Als letzte Stufe der Behandlung und besonders nachdem die Warmwasserbehandlung stattgefunden hat.
kann die mit einem zusätzlichen Schutzüber zug versehene reflektierende Oberfläche ganz vorsichtig mit einem leicht abschleifenden Stoff, wie zum Beispiel Magnesium, Silber politur oder einem leicht abschleifenden Sei fenpulver, poliert werden, um so alle Abla gerungen zu entfernen, die sich unter Um ständen auf der Oberfläche während einer der vorhergehenden Behandlungen gebildet haben.
Folgendes Beispiel für die Ausführung des Verfahrens der Erfindung lässt ihre Vor züge erkennen.
Ein Aluminiumgegenstand mit einer Aluminiumoberfläche von grosser Reinheit wurde so poliert, dass man eine spiegelnde reflektierende Oberfläche mit einem Refle xionsfaktor von 74,9% erhielt. Der Gegen stand wurde dann zur Anode in einer elek trolytischen Zelle gemacht; in dieser war als Elektrolyt eine Lösung von Chromsäure, die 10,0 Gewichtsprozente CrOg enthielt, und welcher 1,0,% Fluorwasserstoffsäurelösung von 48 % HF Gehalt zugesetzt waren.
Ein Gleichstrom von einer Stromdichte von unge fähr 4,9 bis 5,6 Ampere auf den dm' und einem Potential von ungefähr 16 bis 22 Volt wurde 10 Minuten lang bei einer Temperatur des Elektrolyten von ungefähr 49 bis 58 C durchgeleitet. Nach dieser Behandlung wies die reflektierende Oberfläche einen Refle xionsfaktor von & 7,0% auf. Dann wurde der Gegenstand in einer 7%igen Schwefelsäure lösung bei einer Temperatur von ungefähr 25 C anodisch oxydiert; dabei wurde eine Stromdichte von ungefähr 1,3 Ampere auf den dm' und ein Potential von 20 bis 22 Volt 10 Minuten lang angewandt.
Die so erhal tene mit einem Ogydüberzug versehene re flektierende Oberfläche wurde ungefähr 10 Minuten lang mit reinem kochenden Wasser behandelt und mit leicht abschleifendem Sei fenpulver poliert. Der Reflexionsfaktor der so erhaltenen mit einem Schutzüberzug ver- sehenen reflektierenden Oberfläche betrug & 5,3 %.
Der Gegenstand konnte benutzt werden, ohne dass fortwährend Spuren oder Flecken auftauchten; man konnte ihn ohne weiteres waschen oder abwischen, ohne dass sein Reflexionsvermögen dadurch beeinträchtigt wurde.
Bei der oben erwähnten Messung der Licht reflexionsfaktoren der Oberflächen wurde der Taylorreflektometer, erfunden von A. H. Taylor im "National Bureau of Standards", beschrieben in den "Scientific Papers" des "Bureau of Standards", Nr. S-391 und 405, benutzt.
Im allgemeinen haben reflektierende Oberflächen aus einer Aluminiumlegierund, wenn sie entsprechend dieser Erfindung in einem fluorwasserstoffhaltigen Schwefel säureelektrolyten behandelt und dann ano- disch oxydiert werden, keinen so hohen Re flexionsfaktor, wie man ihn durch die gleiche Behandlung einer Aluminiumoberfläche von grosser Reinheit erzielen kann. Das hier be schriebene Verfahren lässt sich jedoch auf viele Aluminiumlegierungen mit Vorteil an wenden.