Интегральное окрашивание

Технология Reynolds Metals Company (США)

Процесс, разработанный в США Reynolds, был несколько иной категории, нежели другие технологии интегрального окрашивания по причине включения компонента окрашивающего донора. Он был подобен в том отношении, что использовал органический электролит с небольшой долей серной кислоты, экономичным в том плане, что формирующей основой могла служить щавелевая кислота, и обладал преимуществами, состоящими в том, что в то время, как многие технологии зависели от применения специальных сплавов для получения адекватной насыщенности цвета, в этом процессе цвет преимущественно исходил от добавления в электролит тяжелых металлов .

Было заявлено, что он позволяет получать больший диапазон цветов, чем другие технологии, без привлечения специальных сплавов, и что чрезвычайно прочные вырабатываемые покрытия не подвержены явлению образования сетки термических трещин с последующими опасностями коррозии. Периоды обработки были короткими, покрытие в 25 мкм формировалось в течение 15 минут.

Вот примеры составов электролитов, которые могли задействоваться:

1.серная кислота 1.2 г/л       : щавелевая кислота 60 г/л  : щавелевокислое железо 80 г/л

2.серная кислота 10             : щавелевая кислота 90        : щавелевокислый никель 33

3.серная кислота 12             : малоновая кислота 2.7       : щавелевокислое железо 80

4.серная кислота 12             : янтарная кислота 60          : щавелевокислое железо 80

5.серная кислота 12             : гликолевая кислота 217    : щавелевокислое железо 80

6.серная кислота 10             : гликолиевая кислота 60    : гликолевокислое железо 50

Плотность тока, указанная для большинства примеров, была необычно высокой и составляла 48 ампер/кв. дюйм (5.2 А/дм2), а напряжение на выводах в пределах от 35 до 60 при получении красно-коричневых или (янтарно-) желто-коричневых цветов.

Щавелевая и хромовая кислоты (Голландия)

Процесс интегрального окрашивания был предложен Philips в Голландии. Он использовал более обычные кислоты для получения серого или черного покрытия, при этом электролит был значительно дешевле и не подвержен разложению (расщеплению), которое испытывают другие технологии, основывающиеся на органических кислотах. Приводимые составы следующие:

щавелевая кислота               50-200 г/л

хромовая кислота                 5-40 г/л

серная кислота                     2.5-20 г/л

Электролит применялся при температурах между 15 и 30 оС, начальное напряжение в 30 повышалось до 60-100 по мере хода обработки. Плотные, прочные, черного цвета покрытия получались за 40 минут на сплаве Al-Mg-SiMn при 1.5 А/дм2 и 20 оС, при этом напряжение повышалось в пределах 30-60.

Щавелевая, лимонная, борная кислоты (Россия)

Производство непроницаемых покрытий изучалось в России с применением трёхкомпонентной системы без включения серной кислоты, содержавшей щавелевую кислоту 40-60 г/л, лимонную кислоту 10-30 г/л и борную кислоту 3-10 г/л, в режиме 1-4 А/дм2 при 50-90 вольтах. Покрытия, вырабатывавшиеся при 10-20 оС были темнее, чем те, что получались при 25-35 оС и становились темнее с увеличением времени обработки.

Щавелевая и сульфосалициловая кислоты (Россия)

Главной заинтересованностью  России применительно к сульфосалициловым электролитам было получение толстых и прочных покрытий. Volfson усовершенствовал эти электролиты путем введения 30-50 г/л щавелевой кислоты и получил хороший результат на составе сульфосалициловая кислота100 г/л, щавелевая кислота 30 г/л, серная кислота 3 г/л.

Сульфосалициловая и муравьиная кислоты (Япония)

 

Fujisash использовала смеси сульфосалициловой, муравьиной и серной кислот с типовыми составами и рабочими условиями, как указано далее:

сульфосалициловая кислота           70 г/л

муравьиная кислота                        15-18 г/л

серная кислота                                 1.2 г/л

плотность тока                                 1-3 А/дм2

напряжение                                      45-80 В

температура                                      20 С

Сульфофумаровая кислота (Япония)

Японские разработчики использовали также электролит на основе сульфофумаровой кислоты 70 г/л и серной  0.5-2 г/л при относительно низкой плотности тока 1 А/дм2 и напряжениях около 70 В. Кроме использования низкой плотности тока технология также объявлялась способствующей упрощению обработке отходов, поскольку требовала гораздо меньшей биохимической потребности в  кислороде (B.O.D.) применительно к отходам.

Винная и сульфаминовая кислоты (Япония)

В работах, опубликованных в Японии, Kamiyama and Osuga сообщали об использовании следующего состава:

винная кислота                    25-30 г/л

сульфаминовая кислота      100-110 г/л

серная кислота                     5-6 г/л

Они получали золотые, янтарные, бронзовые и черные тона в зависимости от режимов обработки и выбираемых сплавов, но с меньшими затратами, чем те, что были возможны при использовании ароматических кислот. Растворенный в ванне алюминий влиял на цвет покрытия и было необходимо поддерживать его содержание в пределах 0-1 г/л. В общем рекомендовалась температура чуть выше 20 оС, но растворы показывали удовлетворительную функциональность при температурах до 30-35 оС. Используемые составы только немного выходили за диапазон, заявленный в схожем швейцарском патенте – содержание винной кислоты ниже, а серной немного выше.

Щавелевая и серная кислоты (Япония)

Riken Light Metal Industries  также была озабочена высокой стоимостью интегрального цветного анодирования и предложила модифицированные условия для получения цвета в электролите на основе серной кислоты-щавелевой кислоты. Предпочтительные составы и режимы следующие:

2.5-27% (вес.) щавелевая кислота

0.15-0.17% (вес.) серная кислота

1.8-2.0 г/л ионы алюминия

25-40 оС

20-25 В

0.5-2.5 А/дм2

Более ранний патент предлагал также использование смесей щавелевой/серной кислоты, но с дополнительным введением небольших количеств азотной и борной кислот.

Крезолсульфо кислота (Япония)

Крезолсульфокислота в качестве электролита для интегрального цветного анодирования представляет собой еще одну возможность, занесенную в список Riken Denka Co. Ltd., Япония, с рекомендованной концентрацией 24-400 г/л плюс серная кислота 0.5-3.0 г/л.

Нафталиндисульфо кислота (Япония)

Более поздний патент Sumitomo относился к применению любых изомеров нафталиндисульфокислоты. Состав электролита следующий:

1.5-нафталиндисульфокислота      г/л       15-400

серная кислота          г/л                               1-30

Температура поддерживалась 20-30 оС и плотность тока 1-3 А/дм2, требуя напряжений 20-80 в , которые следовало поступательно увеличивать во время обработки, но при некоторых сплавах напряжение выдерживалось на постоянном уровне после достижения величины 60. Приведенные примеры показывают черное покрытие на сплаве Al-Mg-1-Si, содержащем 0.48% марганца, и бронзовое покрытие на сплаве Al-Mg, 0.5-Si, с толщиной пленки 35 мкм в обоих случаях.

Сообщалось, что покрытия не были равномерными при содержании серной кислоты менее 1 г/л, или если органическая кислота была ниже 15 г/л. Когда содержание органической кислоты понижалось, цвет обрабатываемых заготовок становился темнее, но требовал более высокого напряжения, и  наоборот. Бесцветные покрытия, напоминающие производимые в серной кислоте, могут быть получены в серной кислоте 100-200 г/л с нафталиндисульфокислотой 50-250 г/л, но требуется применение гораздо больших плотностей тока.

Аналогичный японский процесс основывался на 2-нафтол 3-6 дисульфо-кислоте (10-100 г/л) и серной кислоте (1-10 мл/л).