JP3633307B2

JP3633307B2 - アルミニウム及びアルミニウム合金の電解着色方法

Info

Publication number: JP3633307B2
Application number: JP26984598A
Authority: JP
Inventors: 満雄坂下; 眞人一宮; 耕司野田
Original assignee: 三協アルミニウム工業株式会社
Priority date: 1998-09-24
Filing date: 1998-09-24
Publication date: 2005-03-30
Anticipated expiration: 2018-09-24
Also published as: JP2000096294A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウム及びアルミニウム合金の電解着色方法に関し、特に、ダークグレーからダークブラウンまでの色を工業的に得ることができる電解着色方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、アルミニウム及びアルミニウム合金（以下、単に「アルミニウム」とする）材を陽極酸化処理した後、金属塩を含む電解溶液中で電解処理して表面を着色することが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のアルミニウム材の電解着色では、ダークグレーやダークブラウン等を基調とする色が得られるものの、電解着色で得られる色は限られており、同じ槽を用いて、ダークグレーからダークブラウンに至るまでの色を調整する方法はなかった。
【０００４】
そこで、本発明は、アルミニウム及びアルミニウム合金材をダークグレーからダークブラウンに至るまでの色の調整が一つの槽内でできるアルミニウム及びアルミニウム合金の電解着色方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、硫酸、シュウ酸、またはこれらの混酸水溶液中で、アルミニウム及びアルミニウム合金材を極として、交流またはこれと同様に正負の極性が交互に変換する波形の電流を印加して陽極酸化皮膜を生成する第１工程と、第１工程で得た被処理体を極として、被処理体の酸化皮膜の微細孔に構造的変化を与える−ＯＨ基もしくはＣＯＯＨ基を含む有機酸、オルトリン酸、ピロリン酸、亜リン酸、クロム酸、硫酸アミド、硫酸またはこれらの塩のうち１種または２種以上を主体とした浴中で、電解処理する第２工程と、第２工程で得た被処理体を陰極として、ニッケル塩を含む溶液中で直流の電流を印加する、または第２工程で得た被処理体を極として、ニッケル塩を含む溶液中で正負の極性が交互に変換する波形の電流を印加する第３工程と、第３工程で得た被処理体を温水に浸し、浸漬時間によって色を変化させる第４工程とを備えることを特徴とする。
【０００６】
アルミニウム材は、ＪＩＳＡ１１００等の純アルミニウム系、ＪＩＳＡ６０６３等のアルミニウムに、マグネシウム、珪素を含有したアルミニウム合金等が用いられる。形状等は特に限らず、板、管、等の押出形材を用いることができる。アルミニウム材には脱脂等の前処理をすることが好ましい。
【０００７】
第１工程において、酸浴には、硫酸、シュウ酸、またはこれらの混酸水溶液が使用されるが、酸として硫酸を用いた場合には、硫酸水溶液の濃度は１０〜３００ｇ／Ｌ（リットル）、浴温５〜３０度が好ましい。
【０００８】
印加電力は、正負の極性が交互に変換する波形の電流を印加するが、係る電流は、商用交流電流、矩形波、直流及び交直重畳電流を用いることができる。電圧は、交流１０〜３０Ｖが好ましい。電力の印加時間は、６０分以内が好ましく、表面に形成する膜厚に応じて調整する。また、得られる色調を淡色にしたい場合には、交流電力の印加時間を短縮し、その後直流電力を印加してもよい。
【０００９】
第２工程は、アルミニウム表面の酸化皮膜を改質するものであり、酸浴としては、リン酸浴を用いる場合、リン酸浴のリン酸濃度は、５０〜２００ｇ／Ｌが好ましく、浴温は１０〜３０℃が好ましい。かかる濃度や温度は第１工程で得た被処理体の皮膜状態に応じて調整することが望ましく、第１工程の処理後に表面皮膜に欠陥が発生しているばあいには、それに応じて濃度や温度を変えることが好ましい。
【００１０】
この第２工程の後には、必ずしも必要でないが、水和処理を施す水和工程を備えることが好ましい。この水和工程では、皮膜を水和して安定化する。この処理をおこなうことで、着色の際の過剰な電析を低減し、粉吹きを低減する。温浴の温度は、６０〜１００℃が好ましく、浸漬時間は、数秒〜１０分が好ましいが、浸漬時間が長過ぎると次の第４工程での金属の析出ができにくくなるため、高い温度で且つ短時間でおこなうことが好ましい。
【００１１】
第３工程の金属塩は、ニッケル塩のほかに、他の金属塩を含むものであってもよい。この第３工程では慣用の電解着色と同じ工程をおこなうものであり、慣用の着色浴槽が使用でき、濃度や時間、電力の印加は慣用の方法でおこなうことができる。
【００１２】
第４工程は、第３工程で着色した色を変化させる。この第４工程では、ダークグレーからダークブラウンに至る所望の色を得るために、浸漬時間を調整しながらおこなう。温浴の温度は、６０〜１００℃が好ましく、浸漬時間は数十秒〜４０分が好ましいが、所望の色に応じて浸漬時間を調整する。尚、浸漬時間が長い方がダークブラウン系になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施例を説明する。
【００１４】
前処理では、アルミニウム合金Ａ６０６３Ｓ―Ｔ５（ＪＩＳ）の押し出し形材をリン酸系界面活性剤２％を含む４５℃の水溶液中に６分間浸漬し、脱脂処理をおこなった。その後、形材を水洗いし、水酸化ナトリウム５０ｇ／Ｌを含む５５℃の水溶液中に７分間浸漬し、エッチング処理をおこなった後、十分に水洗した。
【００１５】
第１工程では、硫酸１３０ｇ／Ｌ、２０℃の水溶液中で対極をカーボンとして、商用交流１３Ｖ（実行値）で２５分間、定電圧電解処理をおこなった。その後、硫酸１３０ｇ／Ｌを含んだ２０℃の水溶液中で形材を陽極とし、１００Ａ／ｍ^２で１５分間通電した。
【００１６】
第２工程では、形材を十分に水洗し、亜リン酸１５０ｇ／Ｌ、シュウ酸５ｇ／Ｌを含み、温度２０℃の浴中で、形材を陽極とし、直流１２Ｖで３分間電解をおこなった。
【００１７】
続く水和工程では、形材を十分に洗浄し、界面活性剤０．２５ｖ／ｖ％を含む約９５℃の水溶液中に１分間浸漬して水和処理をおこなった。
【００１８】
第３工程では、硫酸ニッケル６水和物（ＮｉＳＯ_４・６Ｈ_２Ｏ）を１１０ｇ／Ｌ、スルファミン酸２０ｇ／Ｌ、酒石酸５ｇ／Ｌを含み、アンモニア水でＰＨ５．０に調整した２０℃の水溶液中で形材に、図１に示す電圧波形で１分間電力を印加した。
【００１９】
第４工程では、形材を水洗いし、７５℃の温水中で１分間浸漬する水和処理をおこない、着色形材を得た。
【００２０】
この実施例で得られた着色形材の色は、ダークグレーであり、ミノルタ製色彩色差計ＣＲ―３００（（ｄ−０）_２Ｄ_６５光源）により測定したところ測定値は、Ｌ^＊；５０．３５、ａ^＊；０．５６、ｂ^＊；２．３８であった。
また、この着色形材の色は、干渉が少なく、どの方向からみてもダークグレーとして認められた。尚、粉吹きもほとんど見られなかった。
【００２１】
次に、本発明の第２乃至第８実施例を説明するが、第２乃至４の実施例は、第４工程において温水に浸漬する時間を種々変化させたものであり、第５乃至８実施例では、第４工程の温水として界面活性剤を添加した水溶液（本明細書において「Ｐ３水溶液」という）を用い、浸漬する時間を種々変化させた。尚、Ｐ３水溶液は、界面活性剤０．２５ｖ／ｖ％を含む９５℃以上の水溶液である。その他の条件は上述した第１実施例と同じである。
【００２２】
第２乃至第８実施例で得られた着色形材をミノルタ製色彩色差計ＣＲ―３００（（ｄ−０）_２Ｄ_６５光源）により測定した測定値を、第１実施例とともに下記の表１及び表２に示す。尚、表１は、第４工程で浸漬する液が温水の場合であり、表２は、Ｐ３水溶液の場合である。
【００２３】
【表１】

【００２４】
【表２】

【００２５】
これらの表から明らかなように、浸漬時間が長い方がＬ＊値が低く、よりブラウン系の色を得ることができた。
【００２６】
第２実施例は、第１実施例よりもブラウンがかった色のダークグレーであり、第３、第４実施例の如く、浸漬時間を長くするに従って、次第にブラウン系の色になり、第３及び第４実施例では、色はダークブラウンと認められた。このことは、表１に示すＬ＊値が第１実施例から第４実施例に従って、即ち、浸漬時間が長くなるに従って、次第に低くなることからも明らかである。
【００２７】
第５乃至第８実施例のＰ３溶液では、第１乃至第４実施例の湯洗の場合よりも着色の反応が早く、早い時間でダークブラウン色になった。即ち、第５実施例は、第１実施例よりもブラウンがかったダークグレーであり、第６、第７実施例の如く、浸漬時間を長くするに従って、次第にブラウン系の色になり、第７及び第８実施例では、色はダークブラウンと認められた。しかも、表２に示すＬ＊値からも明らかなように、表１に示す第２実施例では湯洗時間が２０分でＬ＊値が４８．４７であったが、表２に示す第５実施例、即ち、Ｐ３水溶液の場合には、浸漬時間４分でＬ＊値が４８．４３であり、第５実施例では第２実施例よりも早い時間で同様な色を得ることができた。従って、Ｐ３水溶液の場合には早い時間でダークブラウン色を得ることができる。尚、これらの実施例では、第１実施例と同様に干渉が少なく、どの方向からみても一様な色であった。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、アルミニウム及びアルミニウム合金材を着色する場合に、ダークグレーからダークブラウンに至るまでの色の調整が一つの槽でできた。
【００２９】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の効果を備えるとともに、過剰な電析による、粉吹きを低減する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例で印加される電圧波形を示す図である。

Claims

硫酸、シュウ酸、またはこれらの混酸水溶液中で、アルミニウム及びアルミニウム合金材を極として、交流またはこれと同様に正負の極性が交互に変換する波形の電流を印加して陽極酸化皮膜を生成する第１工程と、
第１工程で得た被処理体を極として、被処理体の酸化皮膜の微細孔に構造的変化を与える−ＯＨ基もしくはＣＯＯＨ基を含む有機酸、オルトリン酸、ピロリン酸、亜リン酸、クロム酸、硫酸アミド、硫酸またはこれらの塩のうち１種または２種以上を主体とした浴中で、電解処理する第２工程と、
第２工程で得た被処理体を陰極として、ニッケル塩を含む溶液中で直流の電流を印加する、または第２工程で得た被処理体を極として、ニッケル塩を含む溶液中で正負の極性が交互に変換する波形の電流を印加する第３工程と、
第３工程で得た被処理体を温水に浸し、浸漬時間によって色を変化させる第４工程とを備えることを特徴とするアルミニウム及びアルミニウム合金の電解着色方法。
第２工程と第３工程との間に、第２工程で得た被処理体を温水浴に浸ける水和工程を備えることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム及びアルミニウム合金の電解着色方法。