CH498203A - Verfahren zur Regenerierung von Elektrolyten - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren zur Regenerierung von Elektrolyten
Farbige Oxidschichten auf Aluminium erhält man durch die bekannten Methoden des Einfärbens von frischen, unverdichteten Schichten in Farbflotten oder auch durch Zusätze von farbgebenden Elementen wie beispielsweise von Silicium zum Grundmetall. In beiden Fällen erfolgt die anodische Oxydation bevorzugt nach dem Gleichstrom-Schwefelsäureverfahren. In neuerer Zeit wurden auch Verfahren zur Erzeugung von Oxidschichten mit    Eigenfärbung     bekannt, bei denen zum Anodisieren spezielle Elektrolytmischungen benutzt werden. Hierbei entstehen je nach Arbeitsweise und Legierungszusammensetzung   hellbraun    bis schwarz gefärbte Oxidschichten, die zugleich besonders hart, abriebfest und witterungsbeständig sind.

  Deshalb haben diese Verfahren vor allem zur anodischen Oxydation von Aluminiumteilen für das Bauwesen eine erhebliche Bedeutung erlangt.



   Elektrolyte zur Erzeugung von Oxidschichten mit Eigenfärbung bestehen aus einer Mischung von organischen Säuren wie Sulfosalicylsäure, Sulfophthtalsäure, Maleinsäure oder Weinsäure mit jeweils geringen Mengen an Schwefelsäure. Als dritte Komponente wird bei einigen Elektrolyten dieser Art auch Oxalsäure zugegeben. Ohne den Schwefelsäurezusatz entstehen in den genannten organischen Säurelösungen zwar ebenfalls gefärbte Schichten, jedoch steigt die Badspannung steil an, und die Schicht bricht, sobald sie eine Dicke von wenigen   Icm    erreicht hat, örtlich durch.



   Ein Schwefelsäurezusatz von beispielsweise 0,4 Gew. % zu einem Bad mit 20   Gew.-%    Maleinsäure ermöglicht hingegen die Bildung von dunkelbraun gefärbten, bis zu 30   p    dicken Oxidschichten bei Badspannungen zwischen 30 und 70 Volt. Die Arbeitstemperatur kann hierbei zwischen 20 und 300C liegen, falls mit Stromdichten von 2 bis 3 A/dm2 gearbeitet wird. Bei höheren Zusätzen von Schwefelsäure, z.B. von 1 Gew.-%, ergeben sich lediglich schwach gefärbte, weniger dichte Oxidschichten. Die genaue Einstellung des Schwefelsäuregehalts ist daher sehr wichtig, um in der Praxis einheitlich gefärbte Bleche oder Pressprofile zu erhalten.



   Bei der anodischen Oxydation in selbstfärbenden Elektrolyten der vorbeschriebenen Art geht Aluminium in Lösung und bildet mit dem Säuregemisch metallische Komplexverbindungen. Dadurch verändert sich die Konzentration des Elektrolyten an freien Ionen verhältnismässig rasch, und die Badspannung steigt beim Anodisieren unerwünscht schnell an. Zugleich ändert sich der Farbton; die Färbung der Schicht wird ungleichmässiger.



  Eine Zugabe von weiteren Mengen der betreffenden organischen Säuren sowie von Schwefelsäure ist nur in begrenztem Masse möglich, weshalb der Elektrolyt nach dem bisherigen Stand der Technik schon nach verhältnismässig geringen Durchsätzen dadurch regeneriert werden muss, dass man das Aluminium mit Hilfe eines Kationenaustauschers entfernt bzw. auf einen nicht kritischen Wert reduziert.



   Die Verringerung des Aluminiumgehalts bei den sogenannten selbstfärbenden Elektrolyten durch Ionenaustausch erfordert die Errichtung von verhältnismässig kostspieligen Anlagen und nach der Regenerierung des Elektrolyten einen weiteren Arbeitsgang, bei dem das vom Harz aufgenommene Aluminium mit Hilfe von Schwefel- oder Salzsäure wieder entfernt werden muss.



  Nicht zuletzt aus diesem Grunde ist die Erzeugung von farbigen Oxidschichten auf Aluminium erheblich teurer als die Bildung farbloser Schichten nach dem üblichen Gleichstrom -Schwefelsäureverfahren.



   Es wurde nun gefunden, dass die Entfernung bzw.



  Reduzierung des störenden Aluminiumgehalts in selbstfärbenden Elektrolytmischungen, bestehend aus organischen Säuren wie Maleinsäure, Sulfosalicylsäure, Sulfophthalsäure usw. mit geringen Anteilen an Schwefelsäure, in besonders einfacher und wirtschaftlicher Weise dadurch vorgenommen werden kann, dass man das Aluminium durch Zugabe von Alkalimetall und Fluor enthaltenden Verbindungen ausfällt. Besonders geeignet hierfür erwiesen sich Natrium- bzw. Kaliumfluorverbindungen wie beispielsweise Natrium- bzw. Kaliumfluorid oder auch Natrium- bzw. Kaliumhydrogenfluorid. Überraschenderweise hat sich hierbei gezeigt, dass trozt des stark sauren Charakters des Elektrolyten das Aluminium weitgehend ausfällt und in einfacher Weise dieselbe Wirkung wie bei Entfernung des Aluminiums mit Hilfe eines Kationenaustauschers erzielt wird.  



   Da die Badumwälzung zumeist mit Pressluft erfolgt, die über am Boden des Badbehälters befindliche perforierte Rohre eingeleitet wird, kann es zweckmässig sein, die Fällungsreaktion, die einige Zeit beansprucht, in einem Hilfsbehälter mit einer geeigneten Filtriereinrichtung ausserhalb des Bades vorzunehmen. Hierbei ergibt sich der weitere Vorteil, dass dem Bad proportional zum Durchsatz an anodisiertem Aluminium jeweils soviel Elektrolyt entnommen und nach Fällung des Aluminiums sowie Filtrierung wieder zugegeben werden kann, dass der Aluminiumgehalt des Bades einen bestimmten konstanten Wert behält. Dadurch erhält man auch bei grösseren Durchsätzen, falls die übrigen Arbeitsbedingungen wie Badtemperatur, Stromdichte und Schichtdikke konstant gehalten werden eine sehr gleichmässige Färbung der anodisierten Aluminiumhalbzeuge.



   In der Praxis hat es sich bei einem z.B. aus 20 Gew. % Maleinsäure und 0,4 Gew.-% Schwefelsäure bestehenden Elektrolyten als zweckmässig erwiesen, den Aluminiumgehalt zwischen 0,3 und 1 g Al/Liter konstant zu halten. Mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens ist dies in besonders wirtschaftlicher Weise erreichbar, wie das folgende Beispiel zeigt:
In einem aus Malein- und Schwefelsäure der vorerwähnten Zusammensetzung bestehenden, frisch angesetzten Elektrolyten wird nach Farbanodisieren von 15 dm2 Aluminiumoberfläche/Liter Elektrolyt ein Aluminiumgehalt von 1 g   Alil    festgestellt. Hierauf werden 30% des Bades entnommen und mit 6 g Natriumhydrogenfluorid/l behandelt. Dadurch sinkt der Aluminiumgehalt des entnommenen Elektrolytanteils auf   0,1 gel,    während der Gehalt an Malein- und Schwefelsäure praktisch unverändert bleibt. 

  Nach Absitzenlassen des Niederschlages am Boden des Hilfsbehälters wird der Elektrolyt in das Bad zurückgeleitet, wodurch dessen Aluminiumgehalt auf insgesamt 0,7 g   Alil    zurückgeht. Hierauf stellen sich dieselben elektrischen Bedingungen und dieselben Anfangs- bzw. Endspannungen beim Anodisieren wie zuvor ein, und es können weitere 5   dm2    Aluminiumoberfläche störungsfrei farbanodisiert werden. Anschliessend wird der Vorgang wiederholt. Der sich im Hilfsbehälter absetzende Schlamm wird mit Hilfe eines Schlammkastens oder unter Benutzung von Filtriereinrichtungen von Zeit zu Zeit entfernt. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH

   Verfahren zur Regenerierung von Elektrolyten der Farbanodisation von Aluminiumwerkstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass man das bei der Farbanodisierung in Lösung gegangene Aluminium durch Zugabe von Alkalimetall und Fluor enthaltenden Verbindungen aus dem Bad ausfällt.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Fluoride Natrium- bzw. Kaliumfluoride, vorzugsweise Natrium- bzw. Kaliumhydrogenfluond, verwendet werden.

   2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Badflüssigkeit dem Behandlungsbehälter entnommen, regeneriert und die regenerierte Lösung dem Behandlungsbehälter wieder zugeführt wird.