Go to top

Methodes voor het kleuren van geanodiseerd aluminium

Geanodiseerd aluminium kan op verscheidene manieren worden gekleurd aan de hand van totaal verschillende principes. Sommigen berusten op de invloed van het onderliggende metaal op de kleur van het anodische oxide. Voor commerciële doeleinden hangt een overgrote meerderheid af van het gebruik van de poriën die ontstaan in de oxidelaag.

A.R. Müntzberg

Inleiding


Afbeelding 1 toont schematisch de principes die ten grondslag liggen aan de meeste kleurprocessen met behulp van dwarsdoorsneden van het systeem substraat-oxide. Daar zijn:
1. Dompelkleuring, dat is gebaseerd op het gebruik van een anorganisch zout of een organische kleurstof, waarbij deeltjes van het kleurende specimen in de poriën dringen en die daar worden vastgezet.
2. Legeringskleuring, die berust op de wisselwerking tussen toevoegingen aan het onderliggende aluminium, die tijdens het anodiseren vrijkomen en verdeeld raken in de oxidelaag.
3. Integrale kleuring, dat berust op bestanddelen in het organische anodiseerzuur die dan verdeeld raken in de oxidelaag.
4. Twee-traps elektrolytisch kleuren, gebaseerd op metalen en hun oxiden die worden gevormd door elektrolytische neerslag uit oplossingen die metaalzouten bevatten en waarbij de kleurstoffen aan de basis van de porie worden neergeslagen.
5. Drie-traps elektrolytisch kleuren, gebaseerd op elektrolytische neerslag van metaal op de bodem van de porie in een secundaire laag die is gevormd onder het primaire oxide.

Van deze methodes kan het legeringskleuren gevoeglijk worden vergeten omdat hiervoor speciaal geformuleerde aluminiumlegeringen nodig zijn, die aanzienlijk duurder zijn de gangbare technische legeringstypen. Integrale kleuring met organische zouten wordt op wat kleinere schaal gebruikt, terwijl het twee-traps proces wereldwijd het meest wordt toegepast.
 

Dompelkleurmethodes


Kleuren met organische stoffen
De kleurstof moet in de oxideporiën worden gebracht, hetgeen plaats vindt via diffusie. De kleurstof blijft echter dicht bij de poriemonding en dringt niet al te diep door tot aan de bodem van de porie.
De gebruikte organische kleurstoffen zijn op basis van hetzij water, hetzij een oplosmiddel en in tegenstelling met de andere kleurmethodes, is het aantal kleurtinten nagenoeg onbegrensd. Voor het kleuren van voorwerpen voor gebruik binnenshuis, wordt vaak goud of zwart gebruikt. Zoals met zo veel organische kleurstoffen is de licht-echtheid een probleem en behalve in heel speciale omstandigheden, moet ervan worden uitgegaan dat er verbleking zal optreden in zonlicht en zelfs bij daglicht.
Kleuren met anorganische zoutpigmenten
• Enkelvoudige dompelmethode
Een veel gebruikt proces berust op het zout ijzer-ammoniumoxalaat. Dit geeft een reeks van goudtinten, met uitstekende licht-echtheid en is dus een kandidaat voor voorwerpen die buiten worden gebruikt. De basis van de kleur wordt gevormd door het uiteenvallen van het zout in een ferro-ferrioxide, dat aanwezig is in de vorm van fijn verdeelde deeltjes. De procescondities zijn vermeld in tabel 1. Het verband tussen de hoeveelheid neergeslagen ijzer in de porie en de pH van de gebruikte oplossing is te zien op afbeelding 2.
• Tweevoudige dompelmethode
Door gebruik te maken van twee opeenvolgende dompelbehandelingen, kan er een veel breder kleurenbereik worden verkregen. Zo ontstaat er een schitterende kleur blauw door eerst te dompelen in een bad bestaande uit geel kalium-ferrocyanide en daarna in een bad dat ferrisulfaat bevat. De daarbij gevormde stof is ijzer-ferrocyanide, dat algemeen bekend staat als Pruisisch Blauw. De procescondities zijn vermeld in tabel 2. De reactieformule luidt:

2Fe2(SO4)3 + 3[Fe(CN)6]K4 -> [Fe(CN)6]3Fe4 + 6K2SO4

Ferrocyaniden zijn stabiele en betrekkelijk ongiftige zouten. Slechts onder extreme omstandigheden zullen ze uiteenvallen in zeer giftige cyaniden. Het lozen van deze stoffen is in veel gevallen verboden. Een aanbevolen behandeling van dit soort afvalstoffen bestaat uit neerslaan door toevoeging van zinkionen.
 

Legeringskleuring

Tijdens het anodiseerproces komen bepaalde toevoegingen aan de aluminiumlegeringen vrij en raken verdeeld in de zich vormende oxidelaag in de vorm van metalen of oxiden, waar ze een kleureffect geven. Het mogelijk bekendste voorbeeld van deze techniek berust op het gebruik van legering 4043 die ongeveer 5% silicium bevat.
Hierbij wordt geanodiseerd in een zwavelzuur bad, waarbij een fijne verdeling van Si ontstaat in de oxidelaag, dat een grijze kleur oplevert. Dit proces wordt gebruikt voor architecturale panelen en ander bouwmateriaal.

Het idee is verder uitgebreid, door aluminiumlegeringen te gebruiken met een reeks aan toevoegingen. Het is echter lastig om kleuruniformiteit te bereiken en de kosten om dergelijke speciale legeringen te fabriceren (op betrekkelijk kleine schaal) zijn hoog. Om deze reden heeft, met uitzondering van het gebruik van Si-houdende legeringen, deze benadering slechts academische betekenis.

Tabel 1. Kleuren door enkelvoudig dompelen in kleuroplossing.

Tabel 2. Condities voor een twee-traps dompelmethode.


Kleuren via anodiseren in organisch zuur

Er kunnen kleureffecten worden geproduceerd door te anodiseren in organisch zuur. De keuze van het type organisch zuur en de procesomstandigheden bepalen welke kleur er ontstaat. Tabel 3 geeft details. In het algemeen wordt er bij deze methode gebruik gemaakt van hogere celspanningen, soms wel drie keer hoger dan die welke worden gebruikt bij anodiseren in zwavelzuur. In landen waar stroom duur is, wordt er niet zo gauw van deze methode gebruik gemaakt. Maar de kleuren die met deze methode worden verkregen zijn zeer weervast.

Tabel 3. Integrale kleuring door anodiseren in een organisch-zuurbad.

Tabel 4. Kleuren verkregen via elektrolytisch kleuren van anodiseerlagen in metaaloplossingen.

Nieuwsbrief

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief en blijf op de hoogte van alle niet te missen ontwikkelingen in de Aluminium en Roestvast Staal branche.

Velden met een * zijn verplicht