JPS5825496A - アルミニウムまたはアルミニウム合金の着色法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、陽極酸化皮膜処理を施したアルミニウムま
たはアル１＝ウム合金（以下これを単にアル１＝ウムと
呼称）に金属水−化物を析出させることＫよって、白色
、青色及び緑色の着色皮膜を得る新規なアルｌニウムの
着色法に関する。

従来、陽極酸化皮膜処理を施し九アルｌニウムを電解着
色する方法として社、直流電解法（住化法）及び交流電
解法（浅田法）が一般によく知られている。？−れらの
方法は、いずれも陽極酸化°皮膜処理を施したアルミニ
ウムを金属塩水溶液中で直流陰極電解もしくは交流電解
を行ない、１１１極酸化皮膜孔中に前記金属塩を金属粒
子として析出させる所謂「電解着色法」と呼ｄれるもの
である。

けれども、これらの着色法で社、皮膜孔中への金属粒子
が不均一に析出、分布するので、一般に用いられるニッ
ケルや、錫等の金属塩水溶液中での電解着色では、ゴー
ルドやブロンズまたは黒色系の着色しか得ることができ
なかった。

そζで、本発明者は、前記従来法とは全く異なった着色
機構について鋭意研究を重ねた結果、アルミニウムを陽
極酸化皮膜処理後、リン酸を含む水溶液中にて電解処理
し、次いで、そのバリヤ一層を厚くするための増膜処理
を施した後、金属塩水溶液中で直流陰極電解を行なえば
、陽極酸化皮膜の孔中に金属水酸化物が多量に析出し、
この金属水酸化物が着色の色となって表われることを見
い出した。

本発明の方法社、このような知見に基いて開発されたも
のであって、予め多孔質型陽極酸化皮膜処理を施したア
ルミニウムを、リン酸を含む水溶液中で電解処理して陽
極酸化皮膜の孔容積を拡大した後、更にバリヤー型皮膜
形成洛中で前記リン酸を含む水溶液中での電解処理時の
電解電圧よりも高い電圧にて電解処理してバリヤ一層厚
さを増大せしめ、次いで、アルミニウム、チタン、鉄、
コバルト、ニッケル、亜鉛、鉛及び第２錨の金属塩から
遺ｄれた１１１以上を含む水溶液中で直流陰極電解を行
ない、陽極酸化皮膜孔中に前記金属をその水酸化物とし
て析出させ、白、青及び縁の着色皮膜を得ることを特徴
とし、従来の金属粒子の析出による所Ｗ「電解着色法」
とは全く異なった新規な着色法である。

つぎに、本発明によるアルミニウムの着色法憂具体的且
つ詳細に説明すると、この発明の方法ては、アルミニウ
ムを １）多孔質型陽極酸化皮膜工程。

？）リン酸を含む水溶液中での電解工程。

３）バリヤ一層厚さ増大処理工程。

番）　金属塩水溶液中での直流陰極電解工程。

の順に処理して着色を行なうので、以下、これを工程別
に履を迫って説明を進める。

（１）　　多孔質型陽極酸化皮膜工程 本発明の着色法では、先ず最初にアル１ニウム表ｌ１ｊ
Ｋ多孔質型陽極酸化皮膜を形成するが、この工程での陽
極酸化皮膜については、芳香族スルホン蒙含有浴等のよ
うに強い発色を伴なう陽極酸化皮＠にこの発明の着色法
を適用した場合、得られる珊をは皮膜の色と金属水酸化
物の色との混合色となるためにあまり好壕しくないが、
従来一般に使用されている透明感のある皮膜が形成され
る方法であれば特別な制約はなく、例えげ、硫酸、蓚酸
等の単独浴屯しくけ混合洛中での直流または交直重畳電
解等による陽極酸化皮膜の生成法はいずれも本工程に適
用することができる。

（２）　リン酸を含む水溶液中での電解処理工程本発明
の特徴であるアルミニウム、チタン、鉄、コバルシ、二
。ツケル、亜鉛等の金属水酸化物による着色は、従来の
金属粒子の析出による「電解着色」と興なり、これらの
着色成分が金属水酸化物となって皮膜孔中に析出するた
め、皮膜の孔容積が大きくないと充分な濃さの着色皮膜
を得ることができない、そのため、本工程で社、多孔質
型陽極酸化皮膜処理後にリン酸を含む水溶液中にて電解
することによシ孔容積の拡大を計るのを目的とするもの
であって、本工程の処理を行なわない場合は皮膜の孔容
積が小さいため、次にバリヤ一層厚さ増大処理後に直流
陰極電解を行なっても、アルミニウム、チタン、鉄、コ
パルシ、ニッケル、亜鉛等はその水酸化物として析出せ
ず、従って白、青及び緑の着色皮膜は得られない。

これに対して、多孔質型陽極酸化皮膜処理後にリン酸を
含む水溶液中にて電解処理を行ない、その皮膜の孔容積
を大きくした場合、次にバリヤ一層厚さ増大処理、−後
に直流陰極電解を行なえば、アルミニウム、チタン、鉄
、コバルト、ニッケル、亜鉛略がその水酸化物として皮
膜孔中に充分に析出７し、白、青及び緑の着色皮膜が得
られるのである・ また、本工程でれ、皮膜の孔容積を拡大させるために、
適切な電解処理によって均一な皮膜溶解を行なう必要が
あり、その浴組成については、リン酸の単独浴では皮膜
の溶解が不均一になるため、不均一電解を抑制する目的
で蓚酸、ホウ酸、硫酸又はスルファミノ酸等を１〜５０
′／、程度添加するのが望ましく、その際のリン酸濃度
については１０〜ＲＯＯ’ｙｉの範囲が適正である。Ｉ
ＩＩち、リン酸濃度が１４以下では、一般に長時間の電
解処理をしなければ本工程の効果を充分く発揮させるこ
とができず、また浴温を上げることによりその皮膜溶解
を高めても電解ムラが発生しやすくなるし、２００〜以
上の濃度では、濃度の割に皮膜溶解が高くならず、しか
も液の持ち出し量増加による経済性の同一が生じるので
ある。

本工程では前記適正範囲の浴組成で電解処理を行なうが
、その電解波形を交流にて行なった場合、リン酸浴の整
流作用でマイナス分の大きな電流が流れることによシミ
気的なロスが大きい事とも相俟って皮膜が破壊しやすく
なるため、本工程の実施に当っては直流陽極電解で行な
う方が良い結果が得られる。

次に電解電圧については、浴の組成及び浴温によっても
異なるが、一般には皮膜ヤナを起さない軛囲内で然かも
高い電圧にて行なう方がリン酸による皮膜溶解を助長し
、その水酸化物による着色は濃色となる傾向にある。

以上の理由から本工程の実施（際しては、これに用いる
浴の組成、浴温、電解電圧及び電解時間など適宜生産性
等を加味して経済的に有利な条件で実施すればよい。

（３）バリヤ層厚さ増大処理工程 この工程は、多孔質型陽極酸化皮膜処理後のアル１＝ウ
ムを、リン酸を含む水溶液中で電解処理を行ない、更に
バリヤー型皮膜形成洛中で前記リン酸を含む水溶液中で
の電解処理時の電解電圧よシも高い電圧にて電解処理を
してバリヤ一層厚さを増大せしめる仁とＫより、アルミ
ニウム、チタン、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛等の水
酸化物の析出を容易にすること−を目的としている。

即ち、多孔質型陽極酸化皮膜処理後のアルミニウムをリ
ン酸を含む水溶液中で電解処理を行ない、その後、直ち
に金属塩の水溶液中で直流陰極電解による着色処理を施
した場合、アルミニウム、チタン、鉄、フバル）、ニッ
ケル、亜鉛等は、ソノ水酸化物として充分に析出せずに
、よシ淡色となるか、もしく社所ｇｗｒ電解着色」によ
る色との混合色になるかのいずれかであるが、多孔質型
陽極酸化皮膜処理後、リン酸を含む水溶液中で電解処理
を行ない、次いで、本工程の処理を施した後に金属塩水
溶液中での直流陰極電解を行なうと、アルミニウム、チ
！ン、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛等はその水酸化物
として充分に析出し得るのである。

また、これに使用する浴条件については特別な制限はな
いが、多孔質型陽１１酸化皮膜処理後、リン酸を含む水
溶液中で電解処理を施した陽極酸化皮膜のバリヤ一層を
より厚くするためには、ホウ酸、ホウ酸アンモニウム、
クエン酸、酒石酸及びリンゴ酸等の一般にバリヤー型皮
膜を形成する電解洛中で、前記リン酸を薔む水溶液中で
の電解電圧以上の電圧を付加すれば良く、電解電圧が２
００ｖ以下で且つα５分以上から１０分間位まで電解処
理するのが適当である。

この場合、電解電圧がリン酸を含む水溶液中での電解電
圧以下では、そのバリヤ一層厚さが増大しないため本工
程の目的を達成させる仁とかで龜ず、本工程での適正電
圧は、その浴組成、電解時間及び浴温等によっても興な
るが、ｚｏｏ　ｖ以下の電解処理によって充分に効果を
発揮できる上、電解電圧を必要以上に高くすれば、次の
直流陰極電解での電解電圧が烏〈なり、経済性から言っ
ても好ましくない。

また電解時間については、電解後の電流降下の遅い浴、
例えばホウ酸等の浴ではバリヤ一層電解適正時間が長く
なり、逆に電流降下の速い浴では短時間のうちにバリヤ
一層厚さの増大処理を完了してしまうので、この事から
０．５〜１０分の電解時間により本工程の一目的は充分
に達成される。

（４）　　金属塩水溶液中での直流陰極電解工程本発明
による着色浴には、アルミニウム、チタン、鉄、コバル
ト、ニッケル、亜鉛、鉛及ヒ第２錫等の金属塩から選ば
れた１９以上を含む水溶液を用いることができる。前記
工程（１）　（２）　（３）を経たアルｌニウムをこれ
らの金属塩水溶液中で直流陰極電解を行なえば、その金
属水酸化物が陽極酸化皮膜孔中に析出し、白、青及び緑
など金属水酸化物特有の着色皮膜が得られる０例えば、
アルミニウム、チタン、亜鉛、鉛及び第２錫等の金属塩
水溶液では白色皮膜が、鉄及びニッケル等の金属塩水溶
液では緑色皮膜が、また、コバルト等の金属塩水溶液で
紘青色皮膜がそれぞれ得られる。そしてこれらの金属塩
を２種以上混合すれば、その組成に応じて各★の金属水
酸化物の混合色を得ることもできる。

また、本工程の電解処理に用いる電解波形は直流陰極電
解にて行なう必要がある。なぜなら、アルミニウム、チ
タン、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、鉛及び第２錫等
の金属塩から選ばれた１種以上を含む水溶液中で直流陰
極電解することによりアルミニウムと水溶液界面のｐＨ
が上昇し、そのため容易にアルぞニウム、チタン、鉄、
ニッケル、亜鉛、鉛及び第２錫等が白色、青色又１ｉ緑
色の水酸化物となって皮膜孔中に析出するが、アル１＝
ウム、チタン、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、鉛及び
第２＃Ｉ等の金属塩から運ばれた１種以上を含む水溶液
中で交流電解をすると、アル２ニウムはアノードとカソ
ード分極の繰り返しであるため。

カソード分極時にアルＲニウムと水溶液界面のｐＨは上
昇しかけるが、次に直ちにアノード分極するので、その
ＩＩＨ上昇が抑制される関係上、皮膜孔中へｉｊ　７　
ｋ　ｌニウム、チタン、鉄、フバルシ、ニッケル、亜鉛
、鉛及び第２錫等がその水酸化物としては析出し得ない
のである。

上記の事から、本発明が従来の電解着色法では得ること
ができなかった白、青及び緑の着色皮膜を得る秀れたア
ルミニウムの着色法である仁とが明らかである。

以下、本発明による着色法の具体的な実施例を次に掲げ
るが、本発明は必ずしもこれらの実施例のみに拘束され
るものではない。

実施例１ アルミニウム合金板（６０６３８）を常法によシ前魁理
し、１５０〜の硫酸洛中で浴温２０℃、電流密度１．６
〜−にて３０分間陽極酸化処理して厚さ１５μ講の陽極
酸化皮膜を得た後、次の条件のりン酸を含む水溶液 リン酸　　　　　　１ｏｏＶｌ 蓚酸　　　　　　　３０Ｊ’／ｌ 対極　　　　　カーボン 浴温　　　　　　２５℃ を用いて前記試料を陽極として電圧５０Ｖで１５分間電
解処理し、更に次の条件のバリヤ一層厚さ増大処理浴 ホウａｌ　　　　　　　　３０〜 対極　　　ステンレス板 浴温　　　　　　　２５℃ を用い、試料を陽極として電圧１００　Ｖで１０分間電
解処理した後、次の条件の着色液 硫酸アルミニウム　３１０’／１ 対極　　アル２ニウム鈑 浴温　　　　　　　ｔＯ℃ を用いて前記試料を陰極として電流密度２へで３０秒間
電解したとζろ、陽極酸化皮膜孔中への水酸化アル１ニ
ウムの析出による白色皮膜が得られた。

実施例２ アルミニウム合金板（６Ｑ６３Ｓ）を常法によシ前処理
し、実施例１と同じ条件で陽極酸化処理、リン酸を含む
水溶液中での電解処理及びバリヤ一層厚さ増大処理を施
した後、次の条件の着色浴 蓚酸チタン酸カリウム　５〜 対極　　　　　カーボン 浴温　　　　　　２０°Ｃ を用いて前記試料を陰極として電流密度２へｌで１分間
電解したとζろ、陽極酸化皮膜孔中への水酸化チタンの
析出による白色皮膜が得られた。

実施例３ アルミニウム合金板（６０６３８）を常法によシ前処理
し、実施例１と同じ条件で陽極酸孔−処理、リン酸を含
む水溶液中での電解処理及びバリヤ硫酸第１鉄　　　　
１０〜 対極　　　ステンレス板 浴温　　　　　　　怠Ｏ℃ を用いて前記試料を陰極として電流密度１．０〜ｄで１
分間電解したところ、陽極酸化皮膜孔中への水酸化鉄の
析出による緑色皮膜が得られた。

実施側番 アルミニウム合金板（６０６３８）を常法により前処理
し、実施例１と同じ条件で陽極酸化処理した後、次の条
件のリン酸を含む水溶液 リン酸　　　　　　　５０Ｉ／ｌ ホウ酸　　　　　　ＩＬｏＩ！／ｌ 対極　　　　　カーボン １１゜ を用いて前記試料を陽極として電圧６０Ｖで２０分間電
解処理し、更に次の条件のバリヤ一層厚さ増大処理浴 酒石酸　　　　　　３０り 対極　　　　　カーボン 浴温　　　　　　　２５℃ を用い、試料を陽極として電圧ｘｇｏＶで１分間電解処
理した後１次の条件の着色浴 硫酸ニッケル　　１１００り 対極　　　　ニッケル板 浴温　　　　　　２０℃ を用いて前記試料を陰極として電流密度１”Ｉｄｙｌで
４分間電解したところ、陽極酸化皮膜孔中への水酸化ニ
ッケルの析出による緑色皮膜が得られた。

実施例ら アル１ニウム合金板（６０６３８）を常法によ）前処理
し、！ｊ！施例施色１じ条件で陽極酸化処理した後、次
の条件のリン酸を含む水溶液 リン酸　　　　　　１００リ スルファミノ酸　　４０〜 対極　　　　　カーボン を用い、前記試料を陽極として電圧５０Ｖで１５分間電
解処理し、更に実施例１と同じ条件にてバリヤ一層厚さ
増大処理をした後、次の条件の着色浴 硫酸コバルト　　　５０１１１ 対極　　　　　カーボン 浴温　　　　　　　２０℃ を用いて前記試料を陰極として電流密度Ｌ”／ｄｄで２
分間電解したところ、陽極酸化皮膜孔中ヘノ水酸化コバ
ルトの析出による青色皮１１１ｉ（得られた。

実施例６ アルミニウム板（９９Ａ％）を常法によシ前処理し、９
！施例１と同じ条件で陽極酸化処理、りン酸を含む水溶
液中での電解処理及びパＩＪヤ一層厚さ増大処理を施し
た後、次の条件の着色浴硫酸亜鉛　　　　　ｌＯす 対極　　　　　カーボン 浴温　　　　　　　２０℃ を用い、前記試料を陰極として電流密度２．０’４で１
分間電解したところ、陽極酸化皮膜孔中への水酸化亜鉛
の析出による白色皮膜が得られた。

実施例７ アルｌニラ五合金板（６０６３８）を常法によシ前処理
し、１ｊ！施例番と同じ条件で陽極酸化処理、リン酸を
含む水溶液中での電解処理及びバリヤ一層厚さ増大処理
をした後１次の条件の着色浴硝酸鉛　　　　　　５０Ｉ
／ｌ 対極　　　　　カーボン 浴温　　　　　　　２０℃ を用い、前記試料を陰極として電流密度２．〜で１分間
電解したところ、陽極酸化皮膜孔中への水酸化鉛の析出
による白色皮膜が得られた。

実施例８ アルミニウム合金板（６０６３８）を常法によシ前リン
酸を含む水溶液中での電解処理及びバリヤ一層厚さ増大
処理を施した後、次の条件の着色浴 塩化第３錨　　　　　６り 対極　　　　　　カーボン 浴温　　　　　　　　２０℃ を用い、前記試料を陰極として電流密度５．０〜ばて４
０秒間電展したところ、陽極酸化皮膜孔中への水酸化第
２＃Ｉ！の析出による白色皮膜が得られた。

ｓｊ！施例９ アルミニウム合金板（６０６３Ｓ　）を常法によシ前処
理し、実施例６と同じ条件で陽極酸化処理、リン酸を含
む水溶液中での電解処理及びバリヤ一層厚さ増大処理を
施した後、次の条件の着色浴 硫酸ニッケル　　　　５ｏ１！４１ 硫酸コバルト　　　　５０〜 対極　　　　　ニッケル板 を用い、前記試料を陰極として電流密度２．０〜。

で１分間電解したところ、陽極酸化皮膜孔中への水酸化
ニッケル及び水酸化コバルトの析出による青緑色皮膜が
得られた。

以上のように、本発明の方法をアル１＝ウムの着色に適
用すれば、アル１＝ウムの表面に形成された陽極酸化皮
膜孔中に着色成分をアルミニウム。

チｐン、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、鉛及び第怠錫
の安定な水酸化物として析出させること戸＝できるため
、従来の所１１「電解着色法」とは全く興なる安定した
白、青及び緑の着色皮膜が得られ、然かも生産性が高い
事とも相俟って、アル１＝ウムの白、青及び緑の着色に
頗る顕著な効果を発揮するものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 予め多孔質型陽極酸化皮膜処理を施したアルミニウムま
   たはアルミニウム合金を、リン酸を含む水溶液中で電解
   処理して陽極酸化皮膜の孔容積を拡大した後、更にバリ
   ヤー型皮膜形成洛中で前記リン酸を含む水溶液中での電
   解処理時の電解電圧よシも高い電圧にて電解処理してバ
   リヤ一層厚さを増大せしめ、次いで、アルミニウム、チ
   タン、鉄、コバルシ、ニッケル、亜鉛、鉛及び第８錫の
   金属塩から選ばれた１種以上を含む水溶液中で直・流陰
   極電解を行ない、陽極酸化皮膜孔中に前記金属をその水
   酸化物として析出させる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着色法。