DD257275A1 - Dekorativer ueberzug auf metallen - Google Patents

Abstract

Der dekorative Ueberzug auf Metallen betrifft Metalloberflaechen, die dekorative Funktionen erfuellen und ist insbesondere fuer metallische Verkleidungen, Sichtblenden, Muenzen, Metallplastiken, Plaketten, Kunstgewerbeartikel, Schmuck und andere dekorative Elemente einsetzbar. Erfindungsgemaess besteht er aus einer anodischen Oxidschicht der Metalle Al, Ti, Ta, Zr, Nb oder deren Legierungen, die bei einer Dicke von 0,1 mm bis 1,5 mm weiss und transparent und im Deckschichtbereich mit einer Dicke von 3 mm bis 25 mm matt und opak ist und eine mittlere Oberflaechenrauheit von 4 mm bis 20 mm aufweist.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Das Anwendungsgebiet der Erfindung betrifft Metalloberflächen, die dekorative Funktionen erfüllen und ist insbesondere für metallische Verkleidungen, Sichtblenden, Münzen, Metallplastiken, Plaketten, Kunstgewerbeartikel, Schmuck und andere dekorative Elemente einsetzbar.

Charakteristik bekannter technischer Lösungen

Metalle erfüllen auf Grund ihrer mechanischen Stabilität zahllose Funktionen in allen Bereichen des menschlichen Lebens. Dabei wird in immer größerem Umfang angestrebt, die rein technischen Funktionen mit einem entsprechenden ästhetischen Aussehen zu verbinden oder an Stellen, an denen metallischer Glanz störend wirkt den Charakter der betreffenden Metalloberfläche so zu verändern, daß dieser mit seiner Umgebung harmoniert.

Es sind zahlreiche Arten von dekorativ wirkenden Metalloberflächen bekannt. Neben dem Auftragen von Farbschichten, galvanischen Überzügen und Kunststoffschichten finden besonders nichtmetallische anorganische Schutzschichten Anwendung.

Beispielsweise sind durch anodische Oxidation von Aluminium hergestellte transparente Schichten aus Aluminiumoxid bekannt, die anschließend mit verschiedenen Farbstoffen eingefärbt werden können (US 3031387). Da diese Schichten transparent sind, bleibt immer der metallische Glanz der Oberfläche erhalten. Die zur Färbung der Schichten verwendeten organischen Verbindungen werden außerdem durch Umwelteinflüsse wie Strahlung, Temperatur und Luftfeuchtigkeit beeinflußt und verändern ihren Farbton.

Auch in der Schmuckindustrie sind verschiedenartige dekorative Metalloberflächen bekannt. So wird beispielsweise im DD-WP 204845 der Einsatz von Elektronikteilen als Schmuck beschrieben. In DE-OS 1446289 wird ein spezielles Emaillierverfahren für dekorative Überzüge auf Schmuck vorgestellt. Auch eingefärbte, eloxierte Aluminiumteile werden als Schmuckelemente verwendet. Nachteilig bei allen aufgeführten dekorativen Metalloberflächen ist, daß sie transparent sind oder einen hohen Glanz aufweisen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, dekorative Metalloberflächen von hohem ästhetischen Wert und von hoher Lichtechtheit für ein breites Anwendungsgebiet, insbesondere Konsumgüter und Schmuck, zu entwickeln.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dekorative Metalloberflächen bereitzustellen, die neben Schwarz und Weiß auch Pastellfarben aufweisen, eine hohe Maßhaltigkeit, Haftfestigkeit und Farbhomogenität besitzen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst, indem der dekorative Überzug aus einer anodischen Oxidschicht der Metalle Aluminium, Titanium, Tantal, Zirkonium, Niobium oder deren Legierungen besteht, die bis zu einer Dicke von 0,1 μπ\ bis 1,5μηη weiß und transparent ist und im Deckschichtbereich mit einer Dicke von 3μιη bis 25/xm matt und opak ist sowie eine mittlere Oberflächenrauheit von 4μιη bis 20μιη aufweist.

Der transparente Schichtbereich enthält keine farbgebenden Übergangsmetallionen und wirkt als Haftvermittler zum Deckschichtbereich.

Die Gitterparameterabweichungen vom Metall zum transparenten Schichtbereich sind wegen des Feldkristallisationseffektes gering, so daß keine mechanischen Spannungen an den Grenzflächen Metall-Metalloxid auftreten, die zu Schichtabplatzungen führen. Da außerdem dertransparente Schichtbereich und der Deckschichtbereich aus dem gleichen Grundmetalloxid bestehen, ist trotz der Gitteraufweitung der Oxide im Deckschichtbereich, auch bedingt durch eingebaute Übergangsmetallionen, eine hohe Verbundstabilität zwischen beiden Oxidschichten gewährleistet. Der Deckschichtbereich unterscheidet sich deutlich vom transparenten Schichtbereich.

Er ist matt, opak, weiß oder pastellfarben oder schwarz. Die Farbigkeit ist durch die Einlagerung von Übergangsmetallionen bedingt. Bei diesen anorganischen Farbkörpern ist die Gefahr des Ausbleichens nicht gegeben. Es entstehen lichtechte Spinelle oder Mischoxide. Durch weitere anodische Behandlung können mehrere verschiedenfarbige Schichten im Deckschichtbereich gebildetwerden,sodaß homogene und/oder heterogene Farbverbindungen erhalten werden. .

Das matte Aussehen dieser dekorativen Überzüge wird durch deren sehr geringen Glanz charakterisiert. Glanzmessungen nach Richter ergaben unabhängig vom Reflexionswinkel Werte von 0,5 bis 1,5, das bedeutet eine völlig matte Oberfläche. Gestützt werden die Werte der Glanzmessung auch durch die Oberflächenrauheit von 4μιη bis 20μ,ηη.

Durch den Einfluß der Konzentration der Übergangsmetallionen in der Schicht, deren Masseanteil sich bis 20% bewegt, verleiht man der Metalloberfläche Farbschattierungen verbunden mit einem homogenen oder marmorierten oder gesprenkelten oder geflammten oder mosaikartigen Aussehen. Die Metalle können ganz oder teilweise mit der anodischen Oxidschicht versehen sein. Durch Kombination von Oberflächenbezirken mit verschiedenfarbigen und transparenten und/oder interferenzfarbenen und/oder anderen konventionellen anodischen Überzügen ergeben sich viele Gestaltungsvarianten, die dem Artikel ein völlig neues Aussehen verleihen. Da es infolge der Ausbildung der anodischen Oxidschicht zu keinem direkten Kontakt zwischen dem Metall und der Hautoberfläche kommt, sind z.B. solche Schmuckartikel sehr gut körperverträglich. Allergien, welche durch bestimmte Ionen, wie z. B. Cu, Ni, die als Legierungselemente oder als Verunreinigungsbestandteile in den Werkstoffen vorhanden sind, ausgelöst werden, treten infolge der Schutzwirkung und der chemischen Zusammensetzung der anodischen Oxidschicht nicht auf.

Der dekorative Überzug weist eine Mikrostrukturierung auf, die für eine nachträgliche Dekorierung mechanische Verankerungsmöglichkeiten bietet.

Er ergeben sich sehr viele farbliche und gestalterische Kombinationsmöglichkeiten wodurch dem ständigen Wechsel der ästhetischen Bedürfnisse Rechnung getragen wird.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend von Ausführungsbeispielen beschrieben werden.

1. Ein Armreifen, bestehend aus der Aluminiumlegierung AIMg 5 ist bei einer Gleichstromdichte von 0,25 A/cm² in einem wäßrigen basischen Elektrolyten, welcher 0,8mol/l Na₂COa und 0,1 mol/l CoCO₃ und 0,8mol/l NaF enthält, anodisch oxidiert worden. Es entsteht eine keramisierte Oxidschicht mit einem porzellanartigen Aussehen und Griff, die hellblau weiß geflammt ist. In der Schicht wurde Co mit einem Masseanteil von 2% nachgewiesen, das in Form des Kobalt-Aluminium-Spinells vorliegt. Die mittlere Schichtdicke beträgt 5^m. Für die mittlere Oberflächenrauheit wurde ein Wert von 8,6/xm gemessen.

2. Ein Duplikat einer antiken Gemme aus einer Aluminiumlegierung mit eingearbeitetem Porträt ist in einem wäßrigen Elektrolyten der Konzentration 0,5 mol/l NaF, 0,5 mol/l NaH₂PO₄ und 0,1 mol/l Na₂B₄O₇ bei einer Impulsstromdichte von 0,2 A/cm² und einer Impulsspannung von 110V anodisch oxidiert worden. Auf dem Schmuckgegenstand entsteht eine weiße, matte, porzellanartige Schicht mit einem elfenbeinartigen Aussehen. Die Oberflächenrauheit beträgt 7,6/xm und die mittlere Schichtdicke 10,1/xm. Daseingearbeitete Porträt ist konturengetreu wiedergegeben.

3. Ohrklips aus Aluminium sind wie im Ausführungsbeispiel 2 anodisch oxidiert. Nach der anodischen Oxidation werden die Klips je zur Hälfte in eine aus organischen Bestandteilen bestehende rote Farbstoff lösung getaucht. Die Tauchzeit beträgt 2 Minuten und die Arbeitstemperatur 55°C. Die Klips haben nach dieser Behandlung ein zweifarbiges Aussehen. Die eine Hälfte besteht aus der porzellanartigen weißen Schicht, die andere Hälfte ist durch die nachträgliche Dekoration rosafarben. Die Farbwechselstellen werden mit einem 1 mm breiten selbstklebenden Goldstreifen überzogen.

4. Manschettenknöpfe aus Titan sind in einem Elektrolyten welcher 0,1 mol/l Na₂B₄O₇ und 0,5 mol/l KH₂PO₄ enthält als Anode geschaltet und bei einer Spannung von 60V mit einer intensiv roten arteigenen Oxidschicht versehen. Die Knöpfe werden je zur Hälfte mit einer Schutzvorrichtung abgedeckt und in einem wäßrigen Elektrolyten der Zusammensetzung 0,5 mol/l NaF, 0,3 mol/l NaH₂PO₄,0,1 mol/l Na₂B₄O₇ und 0,5 mol/i K₄[Fe(CN)₆) bei einem pH-Wert von 8 bei einer Impulsstromdichte von 0,1 A/cm² und einer Zeit von 60 Sekunden anodisch oxidiert. Es entsteht eine Kombination von einer tiefroten interferenzfarbenen arteigenen Schicht mit einer tiefschwarzen matten oxidkeramischen Schicht.

5. Ein Radiochassis aus Aluminium ist in einem wäßrigen Elektrolyt der 0,5mol/l NaF, 0,5mol/l KH₂PO₄, 0,1 mol/l Na₂B₄O₇ und 0,1 mol/l Cu₂P₂O₇ enthält, mit einer Spannung von 130V anodisch oxidiert. Die entstandene Schicht besteht aus einem 1/xm dicken transparenten Schichtbereich von mattem, opake,, gelbbeigem Aussehen mit hoher dekorativer Wirkung und einer mittleren Oberflächenrauheit von 5,9/u,m.

6. Ein Bilderrahmen aus der Aluminiumlegierung AIMgI Si 1 ist in einem wäßrigen Elektrolyten der 0,5 mol/l KF, 0,5 mol/l KH₂PO₄, 0,1 mol/l Na₂B₄O₇ und 0,05 mol/l KMnO₄ mit einer S/tromdichte von 1,5A/dm² bis zur Ausbildung einer dekorativen, braun matten Schicht anodisiert. Die Schichtstärke beträgt 12,1 μΓη und die mittlere Oberflächenrauheit 10,1 /im.

Claims (4)

1. Dekorativer Überzug auf Metallen, vorwiegend zur Anwendung für Konsumgüter und Schmuck, dadurch gekennzeichnet, daß der dekorative Überzug aus einer anodischen Oxidschicht der Metalle Al, Ti, Ta, Zr, Nb oder deren Legierungen besteht, die bei einer Dicke von 0,1 μ,ηη bis 1,5/xmweißund transparent und im Deckschichtbereich mit einer Dicke von 3μνη bis 25μ.ιη matt und opak ist sowie eine Oberflächenrauheit von 4μηΊ bis 20μηη aufweist.

2. Dekorativer Überzug auf Metallen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß farbgebende Übergangsmetallionen mit einem Masseanteil bis 20% im Deckschichtbereich eingelagert sind.

3. Dekorativer Überzug auf Metallen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dekorative Überzug homogen glanzlos oder marmoriert oder gesprenkelt oder geflammt oder als Mosaik ausgebildet ist

4. Dekorativer Überzug auf Metallen nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die anodische Oxidschicht nachträglich dekoriert ist.