JP3391252B2 - 電着塗装アルミ材の製造方法 - Google Patents

電着塗装アルミ材の製造方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電着塗装アルミ材を製
造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】陽極酸化処理したアルミニウム又はアル
ミニウム合金材(以下、アルミ材という)を金属塩含有
電解液中で電解処理すると、陽極酸化皮膜のポアに金属
又は金属塩が析出し、アルミ材が着色される。なかで
も、pH2以下の酸性浴を用いた電解着色法では、電解
液に含まれる金属イオン種に応じて種々の色調をアルミ
材に付与できる。たとえば、アルミ材をCuイオン含有
電解液に浸漬して交流電解すると、赤色の色調が付与さ
れる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、着色処理後に
電着塗装する用途では、電着塗装時に着色アルミ材が陽
極として電解処理されるため、電解着色で陽極酸化皮膜
のポアに析出した金属の溶出が生じる。金属の溶出は、
アルミ材に付けた色調を淡色化すると共に、電着塗装浴
を汚染する原因にもなる。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような問
題を解消すべく案出されたものであり、電解着色で析出
した着色金属の上に更に薄い保護皮膜を析出させること
により、着色金属の溶出による電着塗料の汚染を抑制
し、良好な着色表面をもつ電着塗装アルミ材を得ること
を目的とする。本発明の製造方法は、その目的を達成す
るため、アルミニウム又はアルミニウム合金材を陽極酸
化処理し、金属塩を含むpH3以下の酸性電解着色浴に
浸漬して電解着色した後、金属塩を含むpH4〜8の水
溶液を用いて電解処理し、電解着色によって析出した着
色金属の上に陰極反応による薄い保護皮膜を析出させ、
その後電着塗装することを特徴とする。第2段の電解処
理では、アルミ材に通過する電気量を5〜500クーロ
ン/m2の範囲に調整することが好ましい。そして保護
皮膜の膜厚は0.01〜0.1μmにすることが好まし
い。電解着色後に電解処理された着色アルミ材を、陽極
としてアニオン性電着塗料液に浸漬し、電着塗装する。
【0005】
【作用】陽極酸化処理されたアルミ材の表面には、多数
のポアをもつ陽極酸化皮膜が形成されている。このアル
ミ材を金属塩を含むpH3以下の酸性電解着色浴中で電
解着色すると、酸性電解着色浴に含まれる金属イオンが
金属に還元され、陽極酸化皮膜のポア底に析出する。電
解着色で付与される色調は、ポア底に析出した金属の種
類や量で定まり、析出量が多いほど濃色になる。電解着
色されたアルミ材に電着塗装を施して製品とする場合、
着色金属の表面で電着塗装時に電極反応が生じる。電極
反応は、主として析出金属を酸化する反応であり、電着
塗料液中への析出金属の溶出を促進させる。その結果、
陽極酸化皮膜中の着色金属が減少し、色調が淡色化す
る。また、着色金属の溶出により電着塗料液が汚染さ
れ、電着塗装条件や電着塗膜に悪影響を及ぼす。
【0006】陽極酸化皮膜のポア底に析出している着色
金属の酸化や電着塗装時の溶出は、電解着色されたアル
ミ材をpH4〜8の水溶液(以下、これを中性水溶液と
いう)中で電解処理することにより抑制される。この電
解処理では、水の電解反応が進行するため、ポア中のp
Hが上昇し、中性水溶液に含まれる金属イオンが金属酸
化物や水酸化物として析出する。その結果、着色金属の
上に保護皮膜が形成される。
【0007】中性水溶液を用いた電解処理によって陽極
酸化皮膜を着色すること自体、すでに知られている技術
である。たとえば、特開昭54−116348号公報で
は、Cu,Ag,Au等を析出させた後でNi,Co,
Sn等を析出させる2段階電解着色が開示されている。
しかし、第1段の電解着色処理は第2段の電解着色反応
を促進させるものであり、主として第2段の電解着色で
析出された金属によって所定の色調をアルミ材に付与し
ている。これに対し、本発明における中性水溶液を用い
た電解処理は、着色用ではなく、先の電解着色処理で生
成した着色金属を保護する皮膜を形成させるために施し
ている。すなわち、アルミ材に付与される色調は着色金
属で決定され、その色調を損なわない薄い保護皮膜を中
性水溶液を用いた電解処理で形成する。
【0008】薄い保護皮膜は、電流密度,電圧,電解時
間等を調整してアルミ材を通過する電気量を少なく、具
体的には5〜500クーロン/m2 の範囲に調整するこ
とにより形成される。保護皮膜は、着色金属に対する保
護作用を確保し、しかも着色金属による色調に悪影響を
与えないように0.01〜0.1μmの範囲に調整する
ことが好ましい。このようにして着色金属を保護皮膜で
覆っているので、電着塗装時に着色アルミ材を陽極とし
てアニオン性電着塗料液に浸漬し電解処理しても、保護
皮膜の表面で電極反応が生じ、着色金属の酸化や溶出が
抑えられる。したがって、着色アルミ材の淡色化や電着
塗料液の汚染が防止される。
【0009】
【実施の形態】電解着色工程では、陽極酸化処理された
アルミ材を酸性電解着色浴に浸漬し、交流電解する。酸
性電解着色浴としては、Ag,Cu,Ni,Co,Sn
等の硫酸塩,スルファミン酸塩,酢酸塩,蓚酸塩やS
e,Te,W等のオキシ酸塩を含み、pH3以下に調整
された水溶液が使用される。各金属塩の濃度やpHは処
理条件や目標色調に応じて定められるが、たとえば硫酸
銅水溶液では濃度5〜200g/l,pH0.5〜2に
調整される。電解には、商用交流,交直重畳,矩形波交
流等の交流が使用され、定電流法又は定電圧法の何れを
も採用できる。たとえば、硫酸銅20g/l,pH1.
5の電解浴を用いて13Vで定電圧電解すると、アルミ
材が淡赤色〜濃赤色に着色される。
【0010】電解着色されたアルミ材は、次いで金属塩
を含む中性水溶液中で電解処理される。このときの中性
水溶液は、Ni,Co,Sn等の硫酸塩,スルファミン
酸塩,酢酸塩等を主成分とし、pH緩衝作用や錯体形成
能をもつ硼酸,アンモニア,アミン,蓚酸,酒石酸,ク
エン酸やこれらの塩を含み、pH4〜8に調整される。
中性水溶液に含まれる各成分の濃度は処理条件に応じて
定められるが、一例を挙げると硫酸ニッケル5〜200
g/l,硼酸5〜50g/lを含みpH4〜6に調整さ
れた水溶液が使用される。この中性水溶液に着色アルミ
材を陰極として浸漬し、直流又は交流で電解処理する。
交流には、商用交流,交直重畳,矩形波交流等の交流電
源が使用される。交流電解では、電解処理効率を上げる
ため、交流のアノード成分/カソード成分の比を0.3
以下に維持することが好ましい。定電流電解又は定電圧
電解の何れをも採用可能であり、電解電圧や水溶液組成
に応じて電流密度,処理時間等の電解条件が定められ
る。
【0011】中性水溶液を用いた電解処理は、着色アル
ミ材の色調を損なわないために、可能な限り通過電気量
を少なくし、具体的には着色アルミ材を通過する電気量
が5〜500クーロン/m2 となるように設定される。
通過電気量が多すぎると、金属の析出量が多くなりす
ぎ、厚い保護皮膜が形成されるため、酸性電解着色処理
で析出させた着色金属に由来する色調が損なわれる。逆
に、5クーロン/m2 に達しない通過電気量では、着色
金属の酸化防止や電着塗装時の溶出抑制に及ぼす電解処
理の効果が弱くなる。たとえば、硫酸ニッケル100g
/l,硼酸30g/lを含むpH4.5の水溶液を用い
た電解処理では、5〜30A/m2 の定電流で1〜10
0秒間電解処理することが好ましい。
【0012】中性水溶液で電解処理されたアルミ材は、
水洗又は湯洗後、アニオン性電着塗料液に浸漬して電着
塗装される。アニオン性電着塗料としてはアクリル−メ
ラミン樹脂系が好ましく、必要とする光沢度に応じて艶
有り塗料,艶消し塗料等が使用される。電着塗料液は、
顔料や他の添加材を含むことができる。電着塗装には直
流電流が使用され、着色アルミ材を陽極として1〜50
A/m2 の定電流又は100〜250Vの定電圧で10
〜300秒電解処理される。アルミ材に電着した塗料
は、アルミ材を水洗した後、100〜200℃の温度で
焼付けられる。
【0013】
【実施例】実施例1:6063アルミ押出し形材を脱
脂,アルカリエッチング,中和処理した後、150g/
l硫酸水溶液に陽極として浸漬し、電流密度120A/
2 で25分間陽極酸化処理し、膜厚9μmの陽極酸化
皮膜を形成した。次いで、硫酸銅20g/l,pH1.
5,温度25℃の酸性電解着色浴に浸漬し、商用交流を
用いて13Vで1分間電解着色処理した。着色処理によ
って、アルミ押出し形材は、赤色に着色された。着色処
理されたアルミ押出し形材を更に硫酸ニッケル100g
/l,pH4.5,温度25度の水溶液に浸漬し、陰極
として電流密度10A/m2 で10秒間直流電解処理し
た。電解処理されたアルミ押出し形材を水溶性アクリル
−メラミン電着塗料液に浸漬し、陽極として150Vの
直流電圧を3分間印加した。次いで、水洗し、180℃
で焼付け処理し、膜厚7μmの塗膜を形成した。電解着
色でアルミ押出し形材に付与された色調は、電着塗装の
前後で実質的に変わらなかった。また、1リットルの電
着塗料液を用いて塗装面積1m2 を電着塗装した後で電
着塗料液を分析したところ、Cuイオン濃度が0.3m
g/l以下と低く、Cuの溶出が検出されなかった。N
iイオン濃度も0.3mg/l以下と低く、電着塗料液
の汚染が抑制されていることが判った。
【0014】実施例2:酸性電解着色液として硝酸銀5
g/l,pH2の水溶液を使用する外は、実施例1と同
じ条件下で電着塗装押出し形材を製造した。電解着色で
アルミ押出し形材に付与された色調は、黄色みの強い赤
色であり、電着塗装後でも実質的な色調変動が観察され
なかった。この場合にも、電着塗料液にAg及びNiの
溶出は検出されなかった。 実施例3:電解着色されたアルミ押出し形材を実施例1
と同じ硫酸ニッケル水溶液に浸漬し、アノード成分/カ
ソード成分の比率を0.25とした交流波形を用い電流
密度20A/m2 で定電流電解する外は、実施例1と同
じ条件で電着塗装押出し形材を製造した。電着塗装後の
アルミ押出し形材は、電解着色で付与された赤色の色調
を維持していた。この場合にも、電着塗料液にCu及び
Niの溶出は検出されなかった。
【0015】比較例1:硫酸ニッケル水溶液を用いた電
解処理を省略し、実施例1と同じ条件下でアルミ押出し
形材に電解着色及び電着塗装を施した。アルミ押出し形
材は、電解着色後には赤色の色調をもっていたが、電着
塗装後には赤味が消えていた。また、1リットルの電着
塗料液を用いて塗装面積1m2 を電着塗装した後で電着
塗料液を分析したところ、濃度100mg/lのCuイ
オンが検出され、電着塗料液が溶出Cuイオンで汚染さ
れていることが判った。 比較例2:硫酸ニッケル水溶液を用いた電解処理を省略
し、実施例2と同じ条件下でアルミ押出し形材に電解着
色及び電着塗装を施した。アルミ押出し形材は、電解着
色後には黄色みのある赤色であったが、電着塗装後には
赤味が消えていた。また、1リットルの電着塗料液を用
いて塗装面積1m2 を電着塗装した後で電着塗料液を分
析したところ、濃度160mg/lのAgイオンが検出
され、電着塗料液が溶出Agイオンで汚染されているこ
とが判った。
【0016】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、電解着色で目標とする色調を付与する着色金属を陽
極酸化皮膜のポアに沈積させた後、着色金属の表面を保
護皮膜で覆っている。そのため、電着塗装時の電極反応
による着色金属の溶出が抑制され、色調の淡色化や電着
塗料液を汚染させることなく電着塗装アルミ材が得られ
る。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−6297(JP,A) 特開 昭53−1651(JP,A) 特開 平1−56894(JP,A) 特開 平8−50365(JP,A) 特公 昭62−278296(JP,B1) 特公 昭57−126996(JP,B1) 特公 平4−33871(JP,B2) 特公 昭49−38417(JP,B1) 特公 昭59−52719(JP,B1) 特公 昭46−21836(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C25D 11/22 C25D 13/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルミニウム又はアルミニウム合金材を
    陽極酸化処理し、金属塩を含むpH3以下の酸性電解着
    色浴に浸漬して電解着色した後、金属塩を含むpH4〜
    8の水溶液を用いて電解処理し、電解着色によって析出
    した着色金属の上に陰極反応による薄い保護皮膜を析出
    させ、その後電着塗装することを特徴とする電着塗装ア
    ルミ材の製造方法。
  2. 【請求項2】 電解着色されたアルミ材に通過する電気
    量を5〜500クーロン/m2の範囲に調整して電解処
    理する請求項1記載の電着塗装アルミ材の製造方法。
  3. 【請求項3】 膜厚0.01〜0.1μmの保護皮膜を
    形成する請求項1又は2記載の電着塗装アルミ材の製造
    方法。
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