JPH0121876B2 - - Google Patents

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JPH0121876B2
JPH0121876B2 JP22488885A JP22488885A JPH0121876B2 JP H0121876 B2 JPH0121876 B2 JP H0121876B2 JP 22488885 A JP22488885 A JP 22488885A JP 22488885 A JP22488885 A JP 22488885A JP H0121876 B2 JPH0121876 B2 JP H0121876B2
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JP
Japan
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voltage
coloring
aluminum
thyristor
superimposed
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JP22488885A
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Japanese (ja)
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JPS6286195A (en
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Juji Hinota
Teruhisa Yanagisawa
Isamu Nozaki
Michio Hamazaki
Hiroshi Yamada
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Fujisash Co Ltd
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Fujisash Co Ltd
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  • Electrochemical Coating By Surface Reaction (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はアルミニウムまたはアルミニウム合金
(以下単に「アルミニウム」という。)の電解着色
方法に関し、詳しくは陽極酸化処理を施したアル
ミニウムを電解着色するにあたつて、特定の波形
の交流電圧を印加することにより、アルミニウム
表面に均一かつ美麗な着色を効率良く施すことの
できる方法に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a method for electrolytically coloring aluminum or aluminum alloy (hereinafter simply referred to as "aluminum"), and more specifically, a method for electrolytically coloring aluminum that has been subjected to anodizing treatment. The present invention relates to a method for efficiently applying uniform and beautiful coloring to an aluminum surface by applying an alternating current voltage with a specific waveform.

〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by conventional technology and invention]

一般に、アルミニウムの交流電解着色の技術に
おいては、印加する交流電圧の制御が非常に重要
である。特に電解着色の際に加える電圧の昇圧の
仕方が、着色の付き廻り性に大きく影響を及ぼす
ため、特公昭54−23663号公報、特公昭58−46557
号公報、特開昭59−145798号公報等には様々な昇
圧の工夫が行われている。
Generally, in the technology of alternating current electrolytic coloring of aluminum, control of the applied alternating current voltage is very important. In particular, the method of increasing the voltage applied during electrolytic coloring has a large effect on the coverage of the coloring.
Various measures for boosting the voltage have been made in Japanese Patent Application Laid-open No. 145798/1983 and the like.

しかし、これらの方法はいずれも操作が煩雑で
あるにもかかわらず、着色の付き廻り性が充分に
改善されず、しかも着色速度が小さいという欠点
がある。
However, all of these methods have the disadvantage that, although the operations are complicated, the color coverage is not sufficiently improved and the coloring speed is slow.

また、電解着色法によつて濃度の着色を得るた
めには、高電圧による印加が要求されるが、電解
当初から高電圧を印加すると過大電流が流れ、金
属の析出よりも水素ガスの発生が主体となつて、
全体として着色し難くなるなどのトラブルが生ず
るおそれがあるため、まず低い電圧を印加し、そ
の後に高電圧を適用することが広く行われてい
る。このような電圧の制御には大きく分けて、
トランスの巻線上にブラシをスライドさせて必要
な電圧に制御する方法およびシリコン制御整流
器(S.C.R.)の導通角を変化せさることにより電
圧を制御する方法の二つがある。
In addition, in order to obtain high-density coloring using the electrolytic coloring method, application of high voltage is required, but if high voltage is applied from the beginning of electrolysis, an excessive current will flow, and hydrogen gas generation is more likely than metal deposition. Become the subject,
Since there is a risk that problems such as difficulty in coloring may occur as a whole, it is widely practiced to first apply a low voltage and then apply a high voltage. There are two main ways to control this voltage:
There are two ways to control the voltage: by sliding brushes over the transformer windings to control the voltage to the required level, and by changing the conduction angle of a silicon controlled rectifier (SCR).

これらの方法のうち後者のの方法は、第3図
に示すように正弦波の正波、負波のそれぞれの位
相角の初期部分をカツトした波形の交流電圧を用
いるため、導通時の突入電圧が高く、着色に悪影
響を及ぼすという欠点がある。
Of these methods, the latter method uses an AC voltage with a waveform in which the initial part of the phase angle of each positive wave and negative wave of the sine wave is cut off, as shown in Figure 3, so that the inrush voltage during conduction is reduced. It has the drawback of being high in color and having a negative effect on coloring.

そのため通常は前者のの方法によつて電圧の
制御が行われていた。このの方法は、小規模の
場合にはS.V.R.(Slide Voltage Regulator、ス
ライダツク)方式により、また大規模の場合には
I.V.R.(Induction Voltage Regulator、誘導電圧
調整器)方式によつて行われ、いずれも機械的な
動きを伴う制御方法である。したがつて、0.1V
程度の僅かな動きを高い精度で制御することは極
めて困難であり、その結果、コンピユーター制御
による自動化の可能性を大幅に遅らせる要因とな
つている。また、モーターによる巻線上をスライ
ドさせる装置は、大がかりなもので設置するため
に大きな空間を必要とし、また重量も重くそのう
え摺動面の摩耗や汚染等による故障の危険性も高
いなど様々な欠点がある。
Therefore, the voltage was normally controlled by the former method. This method uses the SVR (Slide Voltage Regulator) method for small-scale cases, and the SVR (Slide Voltage Regulator) method for large-scale cases.
This is done using the IVR (Induction Voltage Regulator) method, and all control methods involve mechanical movement. Therefore, 0.1V
It is extremely difficult to control small movements with high precision, and as a result, this is a factor that significantly delays the possibility of automation through computer control. In addition, devices that use motors to slide on windings are large-scale devices that require a large space to install, are heavy, and have various drawbacks, such as a high risk of failure due to abrasion or contamination of the sliding surfaces. There is.

本発明者らは、上記従来技術の欠点を克服し
て、高い精度で電解電圧を調節でき、着色のトラ
ブルもなく、しかも美麗かつ均一な電解着色をア
ルミニウム表面に施すことのできる方法を開発す
べく鋭意研究を重ねた。
The present inventors have developed a method that can overcome the drawbacks of the above-mentioned conventional techniques, adjust the electrolytic voltage with high precision, eliminate the problem of coloring, and apply beautiful and uniform electrolytic coloring to the aluminum surface. I researched as much as possible.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

その結果、陽極酸化処理を施したアルミニウム
を、特定の重畳交流電圧を用いて電解着色処理を
を行うことにより目的を達成しうることを見出
し、本発明を完成するに至つた。
As a result, the inventors discovered that the object could be achieved by electrolytically coloring anodic oxidized aluminum using a specific superimposed alternating current voltage, thereby completing the present invention.

すなわち本発明は、陽極酸化処理を施したアル
ミニウムを、金属塩を含有する電解着色液中で電
解着色するにあたり、正弦波交流電圧にサイリス
タの位相制御による交流電圧を重畳してなる重畳
交流電圧を用いるとともに、該重畳交流電圧の制
御を上記サイリスタにより行うことを特徴とする
アルミニウムの電解着色方法を提供するものであ
る。
That is, in electrolytically coloring aluminum that has been subjected to anodizing treatment in an electrolytic coloring solution containing a metal salt, the present invention uses a superimposed AC voltage obtained by superimposing an AC voltage by phase control of a thyristor on a sine wave AC voltage. The present invention provides a method for electrolytically coloring aluminum, characterized in that the superimposed AC voltage is controlled by the thyristor.

本発明の方法に用いるアルミニウムは、その表
面に陽極酸化処理を施したものである。ここで行
う陽極酸化処理は従来から広く行われている方法
でよく、通常はアルミニウムの表面を脱脂洗浄
し、これを陽極として、またアルミニウム、グラ
フアイト等を陰極として用い、硫酸、シユウ酸、
スルフアミン酸などの酸性電解液中で直流通電す
ることにより行う。
The aluminum used in the method of the present invention has its surface subjected to anodic oxidation treatment. The anodizing treatment carried out here may be carried out by a conventionally widely used method. Usually, the surface of aluminum is degreased and cleaned, and this is used as an anode, and aluminum, graphite, etc. is used as a cathode, and sulfuric acid, oxalic acid, etc.
This is done by applying direct current in an acidic electrolyte such as sulfamic acid.

本発明の方法では、上述の如く陽極酸化処理を
施したアルミニウムを、特定の重畳交流電圧を用
いて電解着色処理を行う。ここで用いる重畳交流
電圧は、第1図に示すような波形のものであり、
これは第2図に示すような通常の正弦波交流電圧
と第3図に示すようなサイリスタの位相制御によ
る交流電圧を重ね合わせて形成される。
In the method of the present invention, aluminum that has been anodized as described above is electrolytically colored using a specific superimposed AC voltage. The superimposed AC voltage used here has a waveform as shown in Figure 1,
This is formed by superimposing a normal sine wave AC voltage as shown in FIG. 2 and an AC voltage controlled by the phase control of a thyristor as shown in FIG.

上記第2図の如き正弦波交流電圧は、トランス
の所定のタツプから導いたものでよいことは勿
論、サイリスタの導通角を全通させたものであつ
てもよい。一方、サイリスタの位相制御によつて
導通角の調整された交流電圧は、通常は第3図に
示すように正弦波の正波および負波のそれぞれの
位相角の初期部分をカツトした波形である。
The sine wave alternating current voltage as shown in FIG. 2 may of course be one led from a predetermined tap of the transformer, or may be one that passes through the entire conduction angle of the thyristor. On the other hand, the AC voltage whose conduction angle is adjusted by the phase control of the thyristor usually has a waveform in which the initial portions of the phase angles of the positive and negative waves of the sine wave are cut off, as shown in Figure 3. .

このような重畳交流電圧では、第3図に示すよ
うな位相制御された(即ち導通角の制御された)
交流電圧に比べて、サイリスタ導通時の電圧変化
が小さいため突入電流が柔げられ、電解着色への
悪影響を少なくすることができる。
In such a superimposed AC voltage, the phase is controlled (that is, the conduction angle is controlled) as shown in Figure 3.
Compared to AC voltage, the voltage change when the thyristor is turned on is small, so the inrush current is softened and the adverse effect on electrolytic coloring can be reduced.

本発明の方法は、電解着色処理の際に前述の重
畳交流電圧を用いるとともに、この電圧の制御を
サイリスタの導通角制御のよつて行うものであ
る。つまり正弦波交流電圧はまず一定の電圧に保
持しておき、サイリスタの位相制御により導通角
を調整された交流電圧をそれに重畳し、重畳交流
電圧全体の電圧を制御するのである。
The method of the present invention uses the above-mentioned superimposed AC voltage during the electrolytic coloring process, and controls this voltage by controlling the conduction angle of the thyristor. In other words, the sine wave AC voltage is first held at a constant voltage, and then an AC voltage whose conduction angle is adjusted by the phase control of the thyristor is superimposed on it, thereby controlling the voltage of the entire superimposed AC voltage.

なお、この重畳交流電圧を大幅に変動させるに
は、まず正弦波交流電圧を所望値に応じて適宜調
節して固定し、しかる後に、サイリスタにて位相
制御を行い重畳交流電圧全体のわずかな電圧の変
動をコントロールすればよい。
Note that in order to significantly vary this superimposed AC voltage, first adjust the sine wave AC voltage as appropriate according to the desired value and fix it, then phase control with a thyristor to change the overall superimposed AC voltage to a small amount. It is necessary to control the fluctuation of

このように、本発明の方法では電解着色処理に
用いる電圧をサイリスタにより制御するため、
0.1V適度の僅かな範囲の制御も容易であり、し
かも高精度に行うことができる。
In this way, in the method of the present invention, since the voltage used for electrolytic coloring treatment is controlled by a thyristor,
Control over a small range of 0.1V is easy and can be done with high precision.

本発明の方法の用いる重畳交流電圧を生ぜしめ
る電源の回路図の例を示せば、第4図および第5
図の如くである。第4図に示すトランスのタツプ
は2段以上いくつあつてもよい。また、第5図に
おけるサイリスタの数も2つ以上いくつであつて
もよく、数が多い程、突入電流を柔げる効果は増
大する。第5図に基いて重畳交流電圧の制御方法
を説明すると、まずはじめに双方向性サイリスタ
1により10Vまで導通角を順次導通させて制御す
る。サイリスタ1を全通させて10Vまで昇圧し、
次に双方向性サイリスタ2で20Vまで制御し、さ
らに2つのサイリスタ1,2全通後、双方向性サ
イリスタ3で30Vまで制御することとなる。
Examples of circuit diagrams of the power supply that generates the superimposed AC voltage used in the method of the present invention are shown in FIGS. 4 and 5.
As shown in the figure. The transformer shown in FIG. 4 may have two or more stages of taps. Furthermore, the number of thyristors in FIG. 5 may be two or more, and the greater the number, the greater the effect of softening the rush current. The method of controlling the superimposed AC voltage will be explained based on FIG. 5. First, the bidirectional thyristor 1 is controlled by successively increasing the conduction angle up to 10V. Turn on thyristor 1 and boost the voltage to 10V.
Next, the bidirectional thyristor 2 controls the voltage up to 20V, and after the two thyristors 1 and 2 are fully connected, the bidirectional thyristor 3 controls the voltage up to 30V.

なお、本発明の方法の用いる電解着色液は、目
的に応じて様々な金属塩が含有されている。この
金属塩の具体例をあげれば、ニツケル、コバル
ト、銅、マグネシウム、鉄、モリブデン、スズな
どの金属の硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩、塩酸塩、
シユウ酸塩、酢酸塩、酒石酸塩などがある。
The electrolytic coloring solution used in the method of the present invention contains various metal salts depending on the purpose. Specific examples of metal salts include sulfates, nitrates, phosphates, hydrochlorides of metals such as nickel, cobalt, copper, magnesium, iron, molybdenum, and tin.
These include oxalate, acetate, and tartrate.

また、電解着色に際しての条件、例えば電圧、
通電時間、液温などについては通常の場合と同様
に適宜選定すればよい。
In addition, conditions for electrolytic coloring, such as voltage,
The current application time, liquid temperature, etc. may be appropriately selected as in the normal case.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明の方法によれば、サイリスタを用いるた
め電圧制御を容易かつ高精度に行うことができ、
また重畳交流電圧を用いるため、突入電流による
着色への悪影響が回避され、アルミニウム表面に
均一かつ濃色の着色が施される。しかも、電源装
置として第4図や第5図に示すような比較的簡単
なものでよく、また市販の交流電流を用いること
ができるため、極めて経済的である。
According to the method of the present invention, since a thyristor is used, voltage control can be performed easily and with high precision.
Furthermore, since a superimposed AC voltage is used, the adverse effect of inrush current on coloring is avoided, and the aluminum surface is colored uniformly and darkly. Moreover, the power supply device may be relatively simple as shown in FIGS. 4 and 5, and commercially available alternating current can be used, making it extremely economical.

なお、本発明の方法は通常のアルミニウムの交
流電解着色に適用できることは勿論であるが、交
流電解着色を行う前にバリアー層の改質を行うも
のについてさらに有効である。これはバリアー層
の改質の程度を変えることによつて、交流電圧を
任意に、つまり突入電流の最も少ないような交流
電圧を選択することができるためである。
It should be noted that the method of the present invention can of course be applied to ordinary alternating current electrolytic coloring of aluminum, but it is even more effective for modifying the barrier layer before carrying out alternating current electrolytic coloring. This is because by changing the degree of modification of the barrier layer, the alternating current voltage can be arbitrarily selected, that is, the alternating current voltage that causes the least inrush current can be selected.

〔実施例〕〔Example〕

次に本発明を実施例によりさらに詳しく説明す
る。
Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples.

実施例 1 硫酸ニツケル6水塩30g/、硫酸マグネシウ
ム7水塩25g/、硼酸20g/および硫安15
g/を含有し、PH5.5の電解着色液を、1の
ビーカーに入れ、この中に、陽極酸化処理を施し
たアルミニウム試験片(A−6063−T5、2mm×
180mm×70mm)を入れ、対極としてニツケル板を
入れ、第5図に示す回路図の電源で、電圧15Vに
て4分間電解着色処理を行つた。
Example 1 Nickel sulfate hexahydrate 30g/, magnesium sulfate heptahydrate 25g/, boric acid 20g/, and ammonium sulfate 15
An electrolytic coloring solution containing 1.5 g/g/ of pH 5.5 was placed in a beaker 1, and an anodized aluminum test piece (A-6063-T 5 , 2 mm×
180 mm x 70 mm), a nickel plate was inserted as a counter electrode, and electrolytic coloring was performed for 4 minutes at a voltage of 15 V using the power supply shown in the circuit diagram shown in Figure 5.

その結果、試験片は濃いブロンズ色に均一に着
色した。
As a result, the test piece was uniformly colored in a dark bronze color.

比較例 1 電源を第5図に示す三つの双方向性サイリスタ
を一つだけにして、この双方向性サイリスタで
30Vまで制御できる電源にしたこと以外は、実施
例1と同様の条件で電解着色処理を行つた。
Comparative Example 1 The three bidirectional thyristors shown in Figure 5 are used as the power source, but only one bidirectional thyristor is used.
Electrolytic coloring treatment was carried out under the same conditions as in Example 1, except that the power supply could be controlled up to 30V.

その結果、試験片は僅かに着色しているが試験
片の液面と接触する部分にはスポーリングが発生
していた。
As a result, although the test piece was slightly colored, spalling occurred in the portion of the test piece that came into contact with the liquid surface.

実施例 2 硫酸第一錫10g/、硫酸10g/および酸化
防止剤(商品名:スタナスキープ、ユーキ商事(株)
製)3g/を含有する電解着色液を、1のビ
ーカーに入れ、対極としてカーボン板を用い、陽
極酸化処理を施したアルミニウム試験片(A−
6063−T5、2mm×180mm×70mm)を次のように処
理した。
Example 2 Stannous sulfate 10g/, sulfuric acid 10g/ and antioxidant (product name: Stana Keep, Yuki Shoji Co., Ltd.)
An anodized aluminum test piece (A-
6063-T 5 , 2 mm x 180 mm x 70 mm) was processed as follows.

まず直流電圧を用い試験片を陽極として
0.33V/秒で30Vまで上昇させ、30Vで3分間保
持し、その後第4図に示す回路の電源(トランス
のタツプから20Vの電圧がそれに全通時10Vのサ
イリスタの位相制御された電圧重畳される電源)
で23Vにて5分間電解着色処理した。
First, using a DC voltage and using the test piece as an anode,
Increase the voltage to 30V at a rate of 0.33V/sec, hold at 30V for 3 minutes, and then turn on the power supply of the circuit shown in Figure 4 (a voltage of 20V from the taps of the transformer is superimposed on it by the phase-controlled voltage of a thyristor with a total voltage of 10V). power source)
Electrolytic coloring treatment was carried out at 23V for 5 minutes.

その結果、試験片は表裏共均一なブロンズ色に
仕上がつた。
As a result, the test piece was finished in a uniform bronze color on both the front and back sides.

比較例 2 実施例2において直流による処理までは実施例
2と同じ条件で操作し、その後比較例1で示した
電源によつて23Vにて5分間電解着色処理した。
Comparative Example 2 In Example 2, operations were performed under the same conditions as in Example 2 up to the treatment with direct current, and then electrolytic coloring treatment was performed at 23 V for 5 minutes using the same power source as in Comparative Example 1.

その結果、試験片には僅かな着色しか得られ
ず、またその着色も不均一であつた。
As a result, only a slight coloring was obtained on the test piece, and the coloring was also non-uniform.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の方法に用いる重畳交流電圧の
波形の一例であり、第2図は正弦波交流電圧の波
形、第3図はサイリスタの位相制御による交流電
圧の波形である。第4図および第5図は本発明の
方法に使用する電源の回路図である。
FIG. 1 shows an example of the waveform of a superimposed AC voltage used in the method of the present invention, FIG. 2 shows a waveform of a sinusoidal AC voltage, and FIG. 3 shows a waveform of an AC voltage obtained by controlling the phase of a thyristor. 4 and 5 are circuit diagrams of power supplies used in the method of the present invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 陽極酸化処理を施したアルミニウムまたはア
ルミニウム合金を、金属塩を含有する電解着色液
中で電解着色するにあたり、正弦波交流電圧にサ
イリスタの位相制御による交流電圧を重畳してな
る重畳交流電圧を用いるとともに、該重畳交流電
圧の制御を上記サイリスタにより行うことを特徴
とするアルミニウムまたはアルミニウム合金の電
解着色方法。
1. When electrolytically coloring anodized aluminum or aluminum alloy in an electrolytic coloring solution containing a metal salt, a superimposed AC voltage obtained by superimposing an AC voltage based on thyristor phase control on a sine wave AC voltage is used. Further, a method for electrolytically coloring aluminum or aluminum alloy, characterized in that the superimposed AC voltage is controlled by the thyristor.
JP22488885A 1985-10-11 1985-10-11 Electrolytic coloring method for aluminum and aluminum alloy Granted JPS6286195A (en)

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