Matt Flecken an Rändern und Kanten

Guten Tag beisammen,
wir wollen in Zukunft unsere Gehäuse für Temperatursteuerungen selber herstellen und sind so auf diese Seite und damit auf die Möglichkeit zur Anodisierung im Do-it Youself Verfahren gestoßen. Vielen Dank auch an Hr. Drube für diese Plattform, ohne die wir das jetzt nicht in Angriff genommen hätten.
Ich habe nun nach Kauf des Startersets den beiliegenden Alustreifen perfekt eloxiert und rot eingefärbt.
Gestern bei meinem zweiten Versuch, habe ich versucht ein Gehäuseoberteil zu eloxieren und rot einzufärben.
Das Ergebnis war nicht zufriedenstellend (Foto anbei).
Hier die Eckdaten:
Material: Alutafel t=1,5mm ALMg3 glatt. (Die Oberfläche der Platte im Kaufzustand war poliert und foliert. Folienseite = Außenseite beim fertigen Teil)
- Nach dem Ausfräsen und Biegen der Platte ca. 10min. bei 65° in der im Starterset beiliegenden Reinigungslösung behandelt (dest. Wasser). Danach kurz mit Leitungswasser abgespült und mit dest. Wasser aus der Sprühflasche nachgespült.
- Anodisierbad in verdünnter Batteriesäure (1 teil Säure (36%) und 1 Teil Wasser). Badgröße ca. 8 Liter im doppelwandigen Kunststoffbecken mit Wasseraußenmantel. Oberfläche des Bauteils 810,195 cm², eingestellte Stromstärke 12,1 A. Anfangstemp. 18,5 Grad. Ich konnte trotz doppelwandigem Kunstsoffbeckens und versch. improvisierter Kühlmaßnahmen einen Temperaturanstieg auf 24,8 Grad (gemessen in der Säure im Becken) nicht verindern. Als Maßnahme habe ich nach ca. 50 Min. die Stromstärke auf 8 A reduziert und auf eine Gesamtzeit von 70 Min. erhöht. Hier liegt wohl die erste Übertretung eines zulässigen Parameters, wobei ich gerne wüsste, ob die Auswirkungen darauf zurückzuführen sind.
- Anschließend ca. 1 Min. mit fließendem Leitungswasser gespült und wieder mit dest. Wasser aus der Sprühflasche abgespült um evtl. Kalkreste zu entfernen.
- Farbbad: ca. 3 gr. Rot auf 6 Liter dest. Wasser.
Dabei ist mir wieder ein Fehler unterlaufen und ich habe die Temp. des Farbbades versehentlich auf 96° eingestellt. Bemerkt habe ich es, als das Farbbad bereits bei 92°C war. Ich habe dann die Heizung abgeschaltet und nach Abkühlung auf 71°C das Gehäuseteil für ca. 20 Min. eingelegt. Währenddesen ist das Bad auf 56 Grad abgekühlt.
- Anschließend mit dest. Wasser (+0,2ml Sealinglösung aus dem Starterkit / Liter) bei konst. >98,5 Grad 50 Min. gekocht.
Meine Fragen dazu:
Es sind vor allem an Rändern und Kanten Flecken zu sehen und das Ergebnis ist deutlich matter, was evtl auch an einer geringeren Farbstoffzusatz im Vergleich zum Prüfstab liegt.
Was sind generell die Auswirkungen von zu hoher Badtemperatur im Ergebnis?
Ist mein Farbbad nach der versehentlichen Erhitzung auf >90° kaputt?
Kann man eine niedrigere Farbverdünnung mit einer linear steigenden Verweilzeit ausgleichen um eine gleichstarke Sätigung zu erzielen?
Wenn ja, gibt es eine Tabelle, mit der man die Verweilzeit im Farbbad konform zum Farbzusatzverbrauch bestimmen kann um gleichbleibende Ergebnisse zu bekommen?

Vielen Dank für Eure Beiträge im Voraus!

Hallo, lieber ?????

Ich versuche mal, den ganzen Vorgang chronologisch abzuarbeiten und zu kommentieren.
-Reinigung.
Vorgangsweise ist richtig.
-Anodisieren
Meiner Meinung nach ist die Säurekonzentration, die sich bei 1:1 - Verdünnung von Akkusäure ergibt (ca. 20%), schon sehr hoch. Ein Teil Akkusäure auf 1,5 Teile Wasser ergibt eine im Idealbereich liegende Konzentration von etwa 15-17 %.
Die Badtemperatur war bereits am Beginn des Vorgangs an der oberen Grenze des erfolgversprechenden Bereiches; 20 % C sollten unter keinen Umständen überschritten werden. Ich kühle die Säure, jedenfalls einen Teil davon, im Kühlschrank auf etwa 5 ° runter, so kann ich durch Mischung mit bei Raumtemperatur gelagerter Säure die ideale Temperatur von ca. 15 ° erreichen. Kühlung ist notwendig, wie die erreichten Temperaturen zeigen!
Unabdingbar ist auch eine Umwälzung des Bades! Geht sehr gut mit Magnetrührern, aber ein Vollkunststoffpropeller an ebensolcher Achse tut's fürs erste auch. Wird nicht umgewälzt, kann sich die Säure an manchen Stellen des Werkstückes extrem erhitzen - man hat in Versuchen bereits 70 °C gemessen! Dort ist dann ein Schichtaufbau nicht mehr gegeben.
Der Strom war exakt auf die Oberfläche abgestimmt. Die Reduzierung auf 75%, verbunden mit der Verlängerung des Vorganges, dürfte genau das Gegenteil dessen bewirkt haben, was erreicht werden hätte sollen.
Anodisieren ist der Aufbau einer Kristallschicht durch die Einwirkung des elektrischen Stromes, verbunden durch teilweise Auflösung der eben gebildeten Schicht durch die Säure. Der Trick ist, den Schichtaufbau schneller als die Rücklösung zu halten. Die Kriterien sind: Badtemperatur zwischen 15 und (max.) 20°C, 1,5 Ampere pro Quadratdezimeter an Strom, Dauer 60 Minuten. Nur in Notfällen, wenn z.B. das Netzgerät nicht den erforderlichen Strom zur Verfügung zu stellen in der Lage ist, kann die die Dauer in Grenzen erhöht werden, aber keinesfalls sollten 90 Minuten überschritten werden.
Deine Aktion hat folgendes bewirkt: Der Schichtaufbau wurde durch den reduzierten Strom verlangsamt, die Rücklösung ist jedoch gleichgeblieben bzw. durch die steigende Badtemperatur beschleunigt worden. Es ist im Bereich des Möglichen, dass die Schicht nach der Stromreduzierung nur mehr abgebaut wurde!
Hohe Badtemperaturen und hohe Säurekonzentrationen führen zu grobporigen Schichten, was sich als Glanzverlust manifestieren kann. Bei Einhaltung aller Vorgaben bleibt Hochglanz weitestgehend erhalten bzw. wird er sich nach dem Sealen wieder einstellen.
- Spülen würde ich generell länger, besonders nach dem Anodisieren. Die Säure muss aus den Poren raus, sonst können die nachfolgenden Bäder beeinträchtigt werden. Eloxalporen sind im Vergleich zu ihrem Durchmesser fürchterlich tief, da sollte das Spülwasser ausreichend Zeit haben! Ein halbwegs anschaulicher Vergleich wäre ein Rohr mit einem Meter Durchmesser und einer Länge von einem Kilometer...
- Färben ist eine Sache für sich. Der Vorgang erinnert ein wenig an die Entwicklung eines photographischen Films: Der Film ist richtig belichtet, wenn die Bilder nach acht Minuten (je nach verwendetem Entwickler) Entwicklungszeit gut aussehen.
Analog dazu ist die Farbbadkonzentration richtig, wenn das Bauteil nach 20 Minuten im Farbbad die gewünschte Farbe aufweist. Die zu erreichende Farbtiefe wird also durch die Konzentration (g/l) eingestellt, nicht durch die Verweildauer. Ganz schlecht wäre es, ein Bauteil nur wenige (< 5) Minuten in ein hochkonzentriertes Farbbad zu hängen, weil die gewünschte Farbe bereits erreicht ist. Der optische Eindruck täuscht in diesem Fall! Hier hat sich die Farbe nur an der Oberfläche abgelagert, nicht aber in den Poren. Die zehn bis zwanzig Minuten Verweildauer im Farbbad sind notwendig, weil die Farbe tief in die Poren eindringen muss.
Das Farbbad sollte durch die hohe Temperatur nicht gelitten haben, die Farben aus dem Shop halten so ungefähr 200°C aus.
- Sealing.
Du solltest in jedem Fall das Zweistufensealing anwenden, zunächst 5 Minuten in der Sealsalzlösung bei Temperaturen um die 75 °C (darf keinesfalls kochen!), dann eine Stunde in der Sealinglösung bei mindestens 96°C. Der Erfolg (bessere und härtere Oberfläche, UV-Beständigkeit, Farbechtheit) spricht da für sich.
Jedenfalls gilt fürs abschließende Sealing: Das Wasser kann gar nicht genug kochen, und zu lange sealen gibt's nicht. Es schadet den Teilen nicht, wenn sie mehr als eine Stunde im Sealingbad liegen!

Zu Deinen Fragen:
Was sind generell die Auswirkungen von zu hoher Badtemperatur im Ergebnis?
Grobporige Schicht;
Ungleichmäßige Schichtdicke - bis hin zu fehlender Schicht, besonders ohne Umwälzung;
Glanzverlust durch Grobporigkeit;
Ungleichmäßige Farbaufnahme;

Kann man eine niedrigere Farbverdünnung mit einer linear steigenden Verweilzeit ausgleichen um eine gleichstarke Sätigung zu erzielen?
In Grenzen ja, ein sattes Dunkelrot wird sich aber in einem wässrig-rosafarbenen Farbbad nie einstellen. Siehe auch oben.

Gibt es eine Tabelle, mit der man die Verweilzeit im Farbbad konform zum Farbzusatzverbrauch bestimmen kann um gleichbleibende Ergebnisse zu bekommen?
Ist mir nicht bekannt, eine Anfrage bei Christoph Drube könnte Licht ins Dunkel bringen...

Grüße, Rudi

Lieber Rudi,
vielen Dank für Deinen ausführlichen Kommentar. Im übrigen heiße ich Gert. Ich bin wohl davon ausgegangen, wenn ich "Signatur" anhake, wird mein Name autom. unter die Nachricht gesetzt.
Hier noch ein Nachtrag zu Deiner Antwort:
Ich hatte mir schon gedacht, daß ich um die Investition für eine Kühlung nicht herum komme, zumal ich auch mal zwei oder drei Gehäuse gleichzeitig "baden" möchte. Max. habe ich 60A zu Verfügung. Ich habe mir bereits einige Ideen dazu aus diesem Forum geholt. An der Auslegung der Kühlung rechne ich noch. Die Idee mit Magnetrührern werde ich ebenfalls aufgreifen.
Um den Aufwand ein bischen ökonomischer zu gestalten, werde ich erstmal versuchen, mit einer einstufigen Versiegelung auszukommen. Unsere Gehäuse werden nicht unbedingt mechanisch sehr belastet und auch nicht im Freien eingesetzt.
Danke für den Tipp bzgl. der Stromreduzierung. Ich werde mich mal bei Google und Co. in die Vorgänge beim anodisieren einlesen, damit ich ein besseres Gefühl dafür bekomme, was passiert, wenn man die Stromstärke oder andere Variablen ändert.

Wenn jemand dazu einen hilfreichen Link weiß, welcher die generelle Thematik auch für Nichtchemiker verständlich und detailliert erklärt wäre ich dankbar!

Einiges dazu habe ich schon in diesem Webprojekt v. Hr. Drube gefunden. Vielen Dank nochmal dafür. Wirklich gut gemacht.

Mit Grüßen aus dem Ländle

Gert

Hallo, Gert!

Ich will jetzt nicht oberg'scheit daherreden, aber das Zweistufensealing bringt nur Vorteile! Der sofortige Verschluss der Poren durch das im Sealsalz enthaltene Nickelacetat verhindert das "Ausbluten" der Farbstoffe aus den Poren, wodurch der Farbton erhalten bleibt und sich während des Kochens nicht mehr verändern kann. Ich betreibe das Eloxieren zwar nur hobbymäßig, aber der Unterschied zwischen ein- und zweistufigem Sealing hat mich überzeugt.

Zur Auslegung der Kühlung ein kurzer Gedankengang:
Bei 60 A und ca. 18 V (je nach Säurekonzentration und Temperatur) werden 1080 Watt ins Bad eingebracht, soviel wie durch einen Tauchsieder. Und der heißt nicht umsonst so!

Hier im Forum hab ich mal von einem Fachbuch gelesen:
Oberflächenbehandlung von Aluminium ISBN 3-87480-115-2

Ich kenne das Buch nicht, aber es soll gut sein.

Grüße aus Wien,
Rudi

Hallo,

Pohltechnik wrote: Es sind vor allem an Rändern und Kanten Flecken zu sehen und das Ergebnis ist deutlich matter, was evtl auch an einer geringeren Farbstoffzusatz im Vergleich zum Prüfstab liegt.
Was sind generell die Auswirkungen von zu hoher Badtemperatur im Ergebnis?
Ist mein Farbbad nach der versehentlichen Erhitzung auf >90° kaputt?
Kann man eine niedrigere Farbverdünnung mit einer linear steigenden Verweilzeit ausgleichen um eine gleichstarke Sätigung zu erzielen?
Wenn ja, gibt es eine Tabelle, mit der man die Verweilzeit im Farbbad konform zum Farbzusatzverbrauch bestimmen kann um gleichbleibende Ergebnisse zu bekommen?

Also, zuersteinmal kann bzgl. des Farbbades Entwarnung gegeben werden. Den Farbstoffen/Farbbädern machen auch 100°C nichts aus (schließlich müssen sie die Versiegelung überstehen).

Eine zu hohe Badtemperatur führt zu einer zu geringen und zu weichen Schicht. Kanten und Ecken der Bauteile sind thermisch immer besonders belastet, so dass diese Fehler häufig hier zuerst auftreten. Das führt dann natürlich zu unterschiedlich starker Farbaufnahme.

Der Ausgleich geringer Konzentration über die Färbedauer funktioniert nur sehr bedingt und natürlich immer nur bis zum Ausgleich des Diffusionsgefälles zwischen Bad und Pore. Dies ist ein abklingend exponentieller Vorgang, d.h. die Einlagerung erfolgt immer langsamer bis zum Gleichgewicht. Danach hilft auch alle Zeit der Welt nicht weiter

Tabellen gibt es in der Form praktisch nicht, da sie auch wenig sinnvoll sind. Die Sättigung hängt von derart vielen Faktoren ab (Legierung, Schichtdicke, Badtemperaturen, pH-Werten, Konzentration, Farbbadaktivität/Verschmutzung, Art der Versiegelung usw.), dass allgemeingültige Angaben schlicht sinnlos wären.

Aber natürlich kann (und sollte) man sich eigene Tabellen zu ganz konkreten Parametern und Teilen anlegen, um gleiche Färbungen reproduzieren und auch Fehler schneller finden zu können.
Eine Art "Laborbuch" mit der Auflistung aller "Experimente" ist sehr empfehlenswert.

Der Jelinek ("Oberflächenbehandlung von Aluminium") ist durchaus empfehlenswert. Zumindest gibt er einen groben Überblick, zeigt aber auch viele Ungereimtheiten zwischen Theorie und Praxis und vermittelt öfter den Eindruck, dass die angegebenen Verfahren/Rezepte chemietheoretisch im Dunkeln stochern und eher zufällig funktionieren.
Viele Dinge/Verfahren dort sind auch schon älter - die würde man heute anders lösen.

Mit freundlichen Grüßen
Christoph Drube
Electronic Thingks

Hallo beisammen,
und vielen Dank an Hr. Drube und insbesondere an Rudi für die aufschlussreichen Beiträge, die mir sicherlich weiter helfen. Werde mich jetzt an die Planung meiner kleinen Eloxierstation machen. Ich hoffe, ich denke dran, auch ein paar Bilder einzustellen, wenns soweit ist.
Bis dahin
und mit freundlichen Grüßen auch nach Wien

Gert