Анодирование. Электролитическое окрашивание с применением неорганических красителей

Использование неорганических пигментов для импрегнирования анодных окисных покрытий является очень старой идеей, которая привлекала мало внимания потому, что в качестве метода окрашивания она не могла соперничать с органическими красителями ни по цене, ни по набору цветов, ни по легкости воплощения. Но вряд ли какой-либо из органических красителей был способен обеспечить постоянное покрытие, способное неопределенно долго выдерживать погодные воздействия и солнечный свет, что требуется сегодня от архитектурных применений, так что интерес соответственно возрождался к любому методу, который мог бы дать полностью светопрочную окраску. Использование двойной соли щавелевокислого железа и щавелевокислого аммония для получения золотых цветов способом простого погружения в определенной мере удовлетворило эту потребность.

Одной из альтернативных техник достижения подобной окраски является погружение анодированной заготовки в кислотный раствор, содержащий соли металла, после чего прикладывается переменное напряжение. При наличии надлежащих условий металлические осаждения в виде частиц металла сформируются внутри пористой пленочной структуры, сообщая ей цветовую характеристику, присущую данной соли металла.

Вероятно, самая ранняя заявка на окрашивание анодированного алюминия подобным способом принадлежит Carboni и она зафиксирована в итальянском патенте 1936 года, относящемся к пропиточным покрытиям с высокодисперсным металлом, осаждаемым из жидких растворов солей меди, никеля, серебра или металлов электроположительных к алюминию. Цвет мог быть значительно усилен, если заготовка обращалась в электрод, помещенный в раствор, через который пропускался переменный ток посредством противоэлектрода. Также было возможно формировать оксидное покрытие и одновременно придавать ему цвет.

В 1940 году Elssner упоминал известные методы окрашивания оксидированного алюминия с применением солей меди, никеля и серебра под обработкой переменным током как отличающиеся неудовлетворительными характеристиками, поскольку цвета выходили слабыми и пятнистыми. Он предложил усовершенствование, которое давало равномерные цвета глубокой насыщенности, однородности и светопрочности, состоявшее в применении в окрашивающей ванне противоэлектрода из того же металла, что входил в соль. Таким образом, применение медных противоэлектродов с солями меди могло давать красноватый, темно-красный или черный цвет, в зависимости от времени обработки, а с раствором уксуснокислого свинца соответственно должны использоваться свинцовые противоэлектроды. Ток может быть переменным в 50 Герц или меньшей частоты, или же постоянным, периодически обратным. Заготовка может подаваться в окрашивающую ванну без промывания, если анионная составляющая является совместимой, и еще одной патентовавшейся характеристикой был период времени без тока в окрашивающей ванне до включения его подачи.

Более поздняя патентная заявка была зарегистрирована в 1943 в Германии, но, понятно, привлекла мало внимания в то время; позже она была также зарегистрирована в Норвегии. Эта последняя охватывает обработку пер. током в растворах солей железа, кобальта, никеля, марганца и хрома, а также добавки до 10 г/л соединений, содержащих мышьяк, сурьму, висмут, теллур, селен или олово.

Примеры электролитов следующие:

(1)

серная кислота          250-350 г/л

мышьяк                      0.6-1 г/л

сульфат железа         50 г/л

(2)

серная кислота          370 г/л

оксид сурьмы            0.8 г/л

сульфат никеля         40 г/л

Должное следует воздать Dr. T. Asada и Fuji Manufacturing Coмpany за совершенствование методов электролитического окрашивания, способных применяться с уверенностью на крупных установках анодирования для выработки больших конструкций архитектурного назначения с равномерным и воспроизводимым цветом. Здания с конструкциями, несущими такие покрытия, в Японии нисходят к ранним 1960-м, но за пределами Японии эта технология не применялась на промышленной основе до 1967, когда Alcan приступила к лицензированию процесса под наименованием Anolok. Другие компании быстро вступили на поле игры и технологии электролитического окрашивания стали значимым фактором в архитектурном цветном анодировании. Сегодня они в большой мере заменили процессы интегрального цветного анодирования и очень большие объемы электролитически окрашенных продуктов изготавливаются каждый год. Некоторые торговые марки, пользующие такие процессы, и применяемые для окрашивания материалы приводятся ниже

Некоторые промышленные применения технологий электролитического окрашивания

Технология*                         Промотор                              Основной задействованный

                                                                                                       металл

Alмecolor                               Henkel (Германия)                                 Sn

Anolok                                   Alcan                                                      Ni, Co

Carмiol T.70                           I.S.M.L. (Италия)                                Ni, Co

Colinal 2000                    Alusiusse (Швейцария)                           Ni + Co, Sn

Colorox                                Gartner (Германия)                                Sn, Sn-Ni

Endacolor                               Andasa (Испания)                                   Sn-Ni

Korundalor                             Korundalwerk (Германия)                        Sn

Metoxal                                  V.A.W. (Германия)                                     Sn

Metacolor                               Metacheмie (Германия)                              Sn

Oxicolor                               Riedel (Германия)                                    Sn-Ni, Sn

Rocolor                                  Rodriguez (Испания)                                Sn или Ni

Sallox                                     Italtechno (Италия)                                      Sn

Suммaldic                              Suмitiмo (Япония)                                       Ni

Trucolor                                  Reynolds (США)                                          Sn

Unicol                                    N.K.K. (Япония)                                          Ni

* Некоторые из наименований, включая Anolok, Endacolor и Eurocolor, являются зарегистрированными торговыми марками

Большинство технологий применяются для получения гамм бронзового или черного покрытия с использованием электролитов на основе никеля, кобальта или олова. Для нанесения первоначального слоя могут употребляться различного вида анодирующие электролиты, но на практике почти всегда используются сернокислотные. Материал подвергается анодированию в обычно принятых режимах для получения анодной пленки толщиной в соответствии с назначением, затем он погружается в раствор соли металла и окрашивается, как правило, с применением пер. тока. Глубина получаемого оттенка существенно зависит от прикладываемого напряжения или тока, а также от продолжительности окрашивания. После окрашивания материал закрепляется традиционным способом.

Привлекательность электролитических процессов окрашивания (или двухстадийных технологий придания цвета, как они часто обозначаются в Германии) в том, что они не требуют привлечения специальных сплавов, цвет в основном не зависит от толщины анодного слоя, потребление энергии значительно ниже нежели при интегральном цветном анодировании, а светопрочность покрытий прекрасная – все эти факторы послужили причиной их широкого распространения. В техническом аспекте эта область настолько обширна, что потребовалась бы отдельная книга, чтобы подробно осветить все разработки, которых мы коснулись, так что последующие страницы могут дать только краткое изложение основных направлений. К другим авторам, которые обобщали достижения отрасли, можно отнести Herмann’a, John et al., а также Brace and Sheasby.