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Farbe hält nicht

Farbe hält nicht
10. Dezember 2017 21:29
Liebe Forums - Mitglieder,

Nachdem ich zuerst Probleme mit dem Anodiesierungs-Bad hatte, taucht nun eine neuer Fehler auf. (siehe Beitrag Anodisierung - Strom im Bad bricht ab)
Ich freue mich sehr über Hinweise wo meine Fehler liegen.

In zwei Versuchen habe ich je 2 Rohre versucht zu eloxieren.
(Nähere Infos zu den verwendeten Produkten siehe unten)

Zwei Probleme sind aufgetreten.
1. die Farbe hält nicht auf dem Alu, lässt sich nach dem Versiegeln herunter wischen bzw. ist das Alu-Rohr ganz fleckig eingefärbt. Die hellen aber auch die dunklen Stellen lassen sich weg wischen
2. während des Anodisierungs-Vorgangs entsteht am Werkstück an der Stelle, an der es aus dem Bad heraus schaut eine Art weiße Kruste, die sich jedoch nach dem Anodisieren unter fliesendem Wasser fast vollständig abspülen lässt.


Vielen DANK
Jana


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1. Versuch (08.12.17)

zwei Rohre, an einer Alu Querstange befestigt
1. Rohr neu
2. bereits eloxiertes Rohr aus einem vorherigen Versuch, enteloxiert und erneut benutzt

- enteloxieren des einen Rohres
1,5 Liter kaltes Wasser und ca. 75g Natriumhydroxid
zuerst im Bad geschwenkt, anschliessend eine paar Minuten komplett im Bad gelassen, anschliessend in Destilliertem Wasser gewässert und ausgewaschen
direkt weiter mit der Reiningung

- beide Rohre gereinigt
65 °C / 10 Minuten

- Anodisieren
1 Stunde / 3,45 A / Bad-Temperatur von 7°C zu Beginn und 22 °C am Ende der Stunde / die Kontaktstelle zwischen Titandraht und Werkstück befanden sich bei beiden Rohren außerhalb des Bades. Hier hat sich eine Art Kruste gebildet, die sich jedoch nach dem Anodisieren unter fliesendem Wasser fast vollständig abspülen lässt. Siehe Foto.

- einfärben
bei knapp 45 °C eingefärbt / schwarze Farbe

- versiegelt
eine Stunde bei 96 °C versiegelt, Werkstücke waren vorher bereits im Bad, ca. 20 Minuten bevor die Temperatur von 96 °C erreicht war.

- ERGEBNISS:
die Farbe auf dem neuen Rohr lässt sich sehr stark abwischen.
Das zweite Rohr (das vorher enteloxiert wurde) ist scheint gelungen zu sein.
Farbe löst sich innen und außen so gut wie nicht ab.
Siehe Foto

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2. Versuch (08.12.17)

zwei (enteloxierte) Rohre, an einer Alu Querstange befestigt

- enteloxieren des einen Rohres
1,5 Liter kaltes Wasser und ca. 75g Natriumhydroxid
zuerst im Bad geschwenkt, anschliessend eine paar Minuten komplett im Bad gelassen, anschliessend in Destilliertem Wasser gewässert und ausgewaschen
Rohre erst später weiter verwendet. (Für den 1. und 2. Versucht habe ich zeitgleich enteloxiert)

- gereinigt
10 Minuten / wärmer als 65 °C

- Anodisieren
1 Stunde - zu Beginn bei 16°C nach einer Stunde war das Bad auf 25 °C angestiegen
1. Rohr ist komplett im Bad versenkt
2. Rohr: die Kontaktstelle zwischen Titandraht und Werkstück befanden sich außerhalb des Bades, hier bildet sich ebenfalls die weiße Kruste

- einfärben
Bad ca. 50 °C

- Versiegeln
1 Stunde versiegelt. Die Werkstücke waren bereits bei 70 °C im Bad. Als die Temperatur von 96 °C erreicht war habe ich Sie eine Stunde im Bad belassen





- Mögliche Fehler?

Ich habe das Natriumhydroxid nicht ordentlich genug abgespült.
Habe ich damit jetzt auch alle Bäder verunreinigt?
Was dagegen spricht, der 1. Versuch:
wieso halt die Farbe beim ersten Versuch nicht auf dem neuen Rohr aber auf dem enteloxierten ?

War mein Anodiserungs Bad im 2. Versuch einfach zu warm?

Das Versiegelungsbad muss ich (mir fehlen momentan die richtigen Behälter) immer mal wieder mit frischem Wasser angießen, da es mit der Zeit verdampft.
Der Gehalt der Sealing Lösung im Bad wird somit immer ein bisschen weniger.
Kann dies Einfluss auf das Gelingen meines Vorgangs haben?

Ist es problematisch wenn die Werkstücke sich bereits im Versiegelung Bad befinden, auch wenn die Temperatur von 96 °C noch nicht erreicht ist?
Ich habe erst ab dem Moment die Stunde gezählt, ab dem das Bad die richtige Temperatur erreicht hatte.


NOCH EINE FRAGE
Wie wichtig ist es das die Werkstücke nie den Boden und die Wände der Badbehälter berühren? Beim Schwenken im Farbbad, aber auch im Reinigung und Versiegelung Bad ist es mir nicht immer gelungen den Wänden fern zu bleiben.


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VERWENDETE PRODUKTE
Starter-Set von electronic-thingks
Destilliertes Wasser
Batterie-Säure von ATU


Anodisierungsbad
- ca. 3 Liter
- mit Kühlakkus gekühlt,
- keine Kontrolle der Temperatur während der Durchgänge.
- Raumtemperatur bei unter 20 Grad, Bad wurde in diesen Räumen auch gelagert
- Keine Badumwälzung

Aufhängung:
- Alu-Flachstange mit Bohrlöchern versehen
- Titandraht aus dem Starter-Set


SPÜLBÄDER
zwischen jedem Arbeitsschritt spüle ich die Stücke in eigenen Spülbädern aus,
bzw. spüle diese unter fliesendem Wasser. So wie es in der Beschreibung von electronic-thingks beschrieben wird.


NETZTEIL
- Labornetzgerät, Basetech BT-305 0
30 V/DC 0 - 5 A 150 W
- 4 PVC-Messleitung und 4 Krokodilklemmen


ANODEN
2x (AL MG SI 0.5) gebogene Rohabschnitte
Durchmesser Außen 15mm, Wandstärke 1mm
Länge ca. 130mm

- Das Rohr wird im Vorhinein von mir geglüht, mit einer Biegezange zu einem Halbkreis
gebogen und in zwei Stücke zerlegt.


KATHODEN
2x (AL MG 3) Bleche
0,8 x 140 x 160 mm


BERECHNUNG DER STROMSTÄRKE ?
Bei einem Außen-Durchmesse von 1,5 cm und einer Länge von 13 cm ergibt sich Außen eine Mantelfläche von 61,26 cm²
Bei einem Innendurchmesser von 1,3cm und einer Länge von 13 cm ergibt sich Innen eine Mantelfläche von 53,09 cm²

1 gebogenes Rohr = insgesamt 114, 35 cm²

114 cm² x 0,015 (1,5A / 100 cm²) = 1,71A

bei zwei gebogenen Rohren 3,42 A


Re: Farbe hält nicht
11. Dezember 2017 10:49
Hallo!

Jana Graf:
War mein Anodiserungs Bad im 2. Versuch einfach zu warm?

Ja, mit ziemlicher Sicherheit - so wie auch beim ersten Versuch.

Darauf deutet auch der unfreiwillige Farbverlauf hin.
Das ist ein typisches Fehlerbild für ein Bad, das nicht genug umgewälzt wird.

Man muss sich dabei immer vor Augen halten, dass der Hauptwärmeumsatz direkt an der Grenzschicht zum Aluminium stattfindet, also dort, wo die Schicht entstehen soll. Damit erwärmt sich die Säure dort übermäßig stark. Bei nicht umgewälzten Bädern steigt diese wärmere Säure nach oben hin auf und wird dann immer wärmer und damit der Abtrag der entstehenden Eloxalschicht durch die Säure immer größer. Daher stammt die nach oben hin immer mehr verblassende Farbgebung. Wir haben in Tests schon Temperaturen über +70°C(!) direkt am Bauteil gemessen, obwohl das Bad an der üblichen Messstelle nur knapp über 20°C hatte. Unter solchen Bedingungen ist ein gute Schichtbildung natürlich ausgeschlossen.

Kurz vor dem Flüssigkeitsspiegel wird es fast schon "dramatisch", weil die warme Säure nicht nach oben hin konvektieren kann.
Teilweise war das bei Kunden schon so extrem dass die Aufhängung dort durchgefressen wurde.

Also: auf jeden Fall würde ich das Bad permanent umwälzen (und auch kühlen). Ideale Bedingungen für dekorative Färbungen sind 19 +/-1°C(!) und das wird industriell sehr penibel eingehalten. Ganz so genau muss man es nicht halten: ab 15°C kann man vernünftig färben, aber 25°C sind bereits zu viel. Preiswert selbst herstellbar sind bspw. Magnetrührer mit den (aus dem Chemieunterricht hoffentlich) bekannten magnetischen Rührfischen. Im einfachsten Fall reicht als Antrieb ein kleiner 12V-Lüfter, dessen Flügelrad mit zwei Magneten ausgestattet wird.

Die Versiegelung solch einer mangelhaften Schicht führt dann auch nicht zum Ziel: die Poren (bzw. das, was dort entstanden ist) bleiben offen und der Farbstoff lässt sich einfach abwischen.

Der Fehler trat aber mit sehr großer Sicherheit schon durch die zu hohen Temperaturen im Anodisierbad auf.

Ist es problematisch wenn die Werkstücke sich bereits im Versiegelung Bad befinden, auch wenn die Temperatur von 96 °C noch nicht erreicht ist?
Ich habe erst ab dem Moment die Stunde gezählt, ab dem das Bad die richtige Temperatur erreicht hatte.

Das würde ich nicht machen. Wenn das Versiegelungsbad noch nicht seine Arbeitstemperatur erreicht hat, dann hat man ein verstärktes Ausbluten des Farbstoffs, weil der Porenverschluss sehr langsam einsetzt. Also immer das Bad komplett aufheizen, und erst dann die Teile eintauchen.

NOCH EINE FRAGE
Wie wichtig ist es das die Werkstücke nie den Boden und die Wände der Badbehälter berühren? Beim Schwenken im Farbbad, aber auch im Reinigung und Versiegelung Bad ist es mir nicht immer gelungen den Wänden fern zu bleiben.

Günstig ist das nicht - das gibt mit etwas Pech unschöne und gut sichtbare Fehlstellen.

Mit freundlichen Grüßen,
Christoph Drube
Electronic Thingks



2-mal bearbeitet. Zuletzt am 11. Dezember 2017 11:01.
Re: Farbe hält nicht
17. Dezember 2017 19:51
Enteloxieren:
Können die Werkstücke an beliebigen Drähten (z.B. Edelstahl-Draht) ins Natronlaugen-Bad getaucht werden? Kann auch hier schon der Titandraht verwendet werden. Wenn nicht, können die Rohre anschließend angefasst werden um am Titandraht befestigt zu werden?

Können sich beim Tauchen und dem anschließenden Abspülen schnell Fehler einschleichen?
Die Werkstücke werden im Bad geschwenkt. Im Bad sogar für ein paar Minuten vollständig getaucht?Anschließend unter fließendem Wasser gespült und in Destilliertem Wasser gewässert? Muss ich besonders darauf acht geben, das auch im Rohr-Inneren keine Natronlaugen-Reste mehr vorhanden sind, erreiche ich das schon durch spülen und wässern? Sollte ich mit einer kleinen Brüste oder Tuch das Rohr von Innen zusätzlich putzen?


Bad mit Kühlung und Umwälzung:

gewünschtes Ziel: 2-4 Durchgänge pro Tag.
Pro Durchgang sollen immer zwei - (AL MG SI 0.5) gebogene Rohabschnitte
Durchmesser Außen 15mm, Wandstärke 1mm Länge ca. 130mm - eloxiert werden. Je Durchgang ca. 3,5 A , bei einer Stunde Laufzeit

Werkstücke im Bad: Sollten diese vollständig von der Säure bedeckt sein, so das auch der Kontakt zwischen Titandraht oder Titanstab und Werkstück in der Säure liegt?

Badgröße und Kühlung:
Beispiel eines anderen Forums Mitgliedes. 10 Liter Säure, 9 A, 90 min eloxiert, vorgekühlte Säure (mit Eis, Kühlakkus und Wasser ohne aktive Kühlung kalt gehalten)

Ist es denkbar das Folgendes ausreicht oder sollte ich mich direkt um dem Bau einer aktiven Kühlung bemühen?

- Säurebad vorkühlen
- mehr als 5 Liter Säuerbad? Kann man sagen ab welcher Größe es bei meinen Werkstücken optimal sein wird.
- Kühlung, Becken in Becken. Kühlung durch Kühlakkus, Kühlbecken durch Styropor-Kühlbox nach Außen in isolieren.
- Umwälzung durch Magnetrüher


Sind Rührfische immer Säure resistent? Sollte ich da auf eine bestimmte Beschichtung achten?

Vielen Dank!
HWZ
Re: Farbe hält nicht
18. Dezember 2017 14:43
Hallo Jana,

Bevor es mit dem eloxieren losgehen kann, sollten deine Teile mechanisch poliert werden. Jeder noch so winzige Kratzer wird sich nach Ende aller Prozessschritte wieder bemerkbar machen. Ich hatte anfänglich auch den Fehler gemacht und habe das vernachlässigt. Wenn du einen schönen Glanz im Endprodukt haben möchtest, solltest du dich im Werkstoff spiegeln können.

Befestige die Rohrstücke vorerst mit Titandraht und beginne mit der Reinigung. Auf keinen Fall solltest du die zu anodisierten Teile jetzt noch anfassen, solltest du das dennoch getan haben, dann beginne wieder von vorn.
Unter fließendem Wasser alle chemischen Rückstände gut abspülen, auch im Rohrinneren. Keine Lappen oder Bürsten dafür verwenden. 99,99 % der Natronlauge sind damit beseitigt.
Anschließend in destillierten Wasser für einige Minuten eintauchen. Diese können selbstverständlich so lange im destillierten Wasser verweilen, bis sie in das Anodisier-Becken getaucht werden.

Das Werkstück samt Halterung aus Titan komplett zum anodisieren in das Becken mit Schwefelsäure einhängen.

Wenn du 4 Durchgänge pro Tag erledigen willst, empfehle ich dir auf ein größeres Becken auszuweichen um auf der sicheren Seite zu sein. Besser sind wohl eher 10 Liter.
Wenn deine Säure eine Anfangstemperatur von 15 °C aufweist und diese zusätzlich passiv mit Kühl-Akkus gekühlt werden, können die insgesamt ca. 600 Watt entstandene Wärme gut kompensiert werden um nach Beendigung des Eloxierens die Temperatur der Säure von 20°C nicht zu überschreiten.

Das kann man sich bestimmt alles ausrechnen aber da müssen so viele Parameter mit einfließen dass es sich nicht lohnt sich darüber den Kopf zu zerbrechen. Meine o.g. Erläuterungen sind Erfahrungswerte. Habe mit Strömen von 10-15 Ampere in einem 12 Liter Becken angefangen und da musst du ganz schön aufpassen das dir die Temperatur nicht wegläuft. Und das waren immer nur Einmalige Aktionen pro Tag.

Ach so, Die Rührfischchen haben eine Beschichtung aus Säurefestem Material, ich glaube Teflon.

Und solltest du langfristig auf Kühlung mit Wärmetauscher planen, dann hätte ich einen günstig abzugeben.

Gutes Gelingen.

Gruß Reiner
Re: Farbe hält nicht - ANTWORT AN REINER
20. Dezember 2017 16:15
Hallo Reiner,

VIELEN HERZLICHEN DANK für deine Antwort und die guten Tipps !!!!!

Das mechanische Vorbehandeln ist auch noch so eine Sache bei mir. Das habe ich bisher vernachlässigt, da ich zuerst heraus finden wollte, ob
ich mit dem Eloxieren überhaupt schöne Ergebnisse erzielen kann.
Werde ich mich hiermit noch mal genau Beschäftigen.

Wie genau bearbeitest du deine Werkstücke vor? Ich suche jetzt auch nochmals gezielt im Forum nach diesem Arbeitsschritt.
Beim schleiffen entstehen giftige Stäube. Sollten Einweghandschuhe, Schutzbrille und Maske getragen werden? Reicht das aus ?

Generell wäre ich interessiert an deinem Angebot für die Kühlung mit Wärmetausche.
Das ist eine Sache, die ich mir weniger gut selber Bauen kann, da mir hierfür das ausreichende Wissen fehlt.
Preislich habe ich überhaupt keine Vorstellungen aber leider Grenzen.
Momentan hängt das ganze Projekt noch von sehr vielen Faktoren ab, da die Produktion meiner Werkstücke zeitlich und finanziell
einen bestimmten Rahmen nicht überspannen sollte.

danke und Gruß Jana
Re: Farbe hält nicht
20. Dezember 2017 16:24
Hallo Reiner,

ich bin auf einen alten Eintrag von dir gestoßen. Damals hast du folgendermaßen das Material bearbeite.
Hast du mit der Zeit daran was verändert?

Gruß Jana

VORPOLIEREN
- Polierpaste Abra 153
- Polierscheibe Sisal


POLIEREN
- Polierpaste Rekord 855
- Polierscheibe hart


HOCHGLANZ
- 1x Polierpaste Lumo 934
- 1x Polierscheibe Molton
HWZ
Re: Farbe hält nicht
20. Dezember 2017 17:32
Hallo Jana,

genau so mache ich das immer noch.
Das tragen von Halbmaske und Schutzbrille versteht sich von selbst, schließlich werden Partikel mittels rotierender Polierscheibe durch die Luft gewirbelt und das will man nicht unbedingt inkoperieren. Handschuhe schützen dich vor Verunreinigungen. Aber Giftig? Nicht wirklich wenn man die Maske trägt.

Wenn du erste erfolgreiche Ergebnisse erzielst, dann kannst du ja immer noch über eine zusätzliche Kühlung nachdenken.

Gruß Reiner
Re: Farbe hält nicht
20. Dezember 2017 20:25
Tausend DANKE für die Hilfe !!!!!
Ich werde von meinen Erfolgen berichten.
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