JPS5827997A - 発色ステンレス鋼用前処理法 - 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】 本発明はステンレス鋼を薬液中に浸漬し或は薬液中で陽
極電解を行って化学発色させるに当り、均一々色調を得
るために予め行う前処理法に関するものである。

ステンレス鋼の表面を発色させるには強制酸化を行うが
、その方法として普通は酸性又はアルカリ性薬剤の水溶
液中に浸漬する浸漬発色法が適当な電解液中でステンレ
ス鋼を陽極として陽極電解し陽極酸化する電解発色法が
採られている。例えばインコ法として広く知られる浸漬
発色法は、ステンレス鋼をＣｒｙ、　−Ｈ２ＳＯ，濃厚
混合水溶液中に浸漬し、水溶液中で成長する酸化皮膜と
比例的な関係がある皮膜形成電位（着色電位）を監視し
て色調を管理する方法であるが、この皮膜形成電位は発
色対象物全体の平均電位として測定される。従って発色
対象物の表面性状が完全に均一々場合は目的の色調を均
一な状態で得ることができる。しかしながら実際に生産
されるステンレス鋼は肉眼では均一に見えても、含有易
酸化元素の熱処理時における局所的な濃縮、酸洗時の特
定元素の不均一な溶出、酸洗後の酸液洗浄の不均一によ
る部分的な汚れ、更には研磨時の汚れなどによって厳密
には必ずしも表面性状が均一で々いから、このよう々ス
テンレス鋼をインコ法によって発色させても均一な色調
を得ることができない。ステンレス鋼の発色方法として
は上記インコ法以外にも浸漬発色法或は電解発色法が多
々発表されている。しかしながらこれらのいずれの方法
も発色処理前のステンレス鋼の表面性状が不均一な場合
は発色処理による酸化程度に斑が生じて酸化皮膜の厚さ
が不均一になるため、インコ法の場合と同様に色調の不
均一を生ぜしめる。

本発明者等は、ステンレス鋼を色調の不均一なく発色さ
せるために発色処理前にステンレス鋼の表面性状を均一
化する前処理法を鋭意研究した結果、特定のアルカリ金
属化合物の水溶液中で陰極電解処理してから不働態化処
理することにより目的を達成できることを究明して本発
明を完成するに至った。

即ち第１の本発明は、ステンレス鋼を薬液中に浸漬し７
或は薬液中で陽極電解を行って化学発色させるに当り予
め行う前処理において、ＮａＯＨ、ＫＯＨ。

Ｎａ２　ＣＯ３＋及びに２Ｃ０３から成るアルカリ性ア
ルカリ金属化合物群のいずれか１種又は２種以上の３〜
１５％（重量）のアルカリ性水溶液を電解液としステン
レス鋼を陰極として陰極電解処理した後、不働態化処理
することを特徴とする発色ステンレス用前処理法である
。また、第２の本発明は、第１の本発明において、電解
液がＮａＯＨ、ＫＯＨ、Ｎａ、、ｃｏ３．及びに２ＣＯ
３から成るアルカリ性アルカリ金属化合物群のいずれか
１種又は２種以上の３〜１５％（重量）のアルカリ性水
溶液にＮａＣｚ、ＫＣｚ、Ｎａ２ＳＯ４＋及びに２ＳＯ
４から成るアルカリ金属中性塩群のいずれか１種又は２
種以上を有効量添加した液である構成をとる。

本発明を更に詳しく説明する。

本発明に係る前処理法において使用する電解液は、第１
の発明においてはアルカリ性アルカリ金相化合物群の構
成員であるＮａＯＨ，ＫＯＨ、Ｎａ　２　ＣＯ３，又は
に２ＣＯ３の３〜１５％（本発明において単に係と記す
場合は重量％を指すものとする）のアルカリ性水溶液で
あるが、該群中の化合物１種の単独水溶液であっても２
種以上の混合水溶液であっても良い。アルカリ性アルカ
リ金属化合物の濃度が３係未満では陰極電極処理に要す
る時間が長くかかり過ぎ、工業的規模で多量のステンレ
ス鋼を処理するには不都合である。又濃度が１５％を越
えても陰極電解処理による効果の増大は濃度の増加程に
は顕われ々い。

第２の発明においては電解液として、第１の発明におけ
るアルカリ性水溶液にアルカリ金属中性塩群の構成員で
あるＮａＣ７，ＫＣ，／＝、Ｎａ２ＳＯ４，又はに２Ｓ
０４を添加した液を使用する。このアルカリ金属中性塩
は１種単独でも２種以上混合しても使用される。

アルカリ金属中性塩の添加は電解液の通電性を良好にし
、電流効率を高め、電解時間を短縮せしめる。従ってこ
のような効果の顕われる限り添加量は特に限定されない
が、添加後の総量に基づいて５％を越えると場合によっ
てはステンレス鋼の表面を粗雑にする恐れがあるので、
ステンレス鋼表面の平滑性が特に要求される用途のもの
例えば光輝焼鈍材や鏡面研磨材には添加量５係以下が好
ましく、また充分な添加効果を生せしめるには添加量０
６５％以上が好ましい。

ステンレス鋼を陰極として行う陰極電解処理は一般に行
われている方法、条件に従って実施すれば良いが、以下
に好捷しい条件を説明する。電解液の温度は電解によっ
て上昇するが５０℃以下に保つのが良く、又電解時間は
１０分間を越えない方が望ましい。その理由は電解液の
温度が高く々ったり、又電解時間が長くなり過ぎると、
ステンレス鋼表面を粗雑にする恐れがあるからである。

ステンレス鋼の必要電解面に対する電流密度は０．２〜
５Ａ／ｄｉ　の低密度で充分である。電流密度が５　Ａ
／　ｄｍ”　　よシ大き過ぎるとやはシスチンレス鋼表
面を粗雑にする恐れがあり、又０．２Ａ／ｄｍ”未満で
は陰極電解処理による効果が充分でない場合がある。

陰極電解処理の実施は一般に行われているように電解槽
中に電解液を入れ、その中にステンレス鋼を浸漬して処
理することも出来るが、スプレーノズルを用いて電解液
を噴流状にして陽極及び陰極（ステンレス鋼）の処理面
に同時且つ均一にシャワーの如く浴びせかける方法が更
に電解効率を高めるので好ましい。

上記のようにしてアルカリ性アルカリ金属化合物のアル
カリ水溶液を、さらにはそれにアルカリ金属中性塩を添
加した液を電解液としステンレス鋼を陰極として陰極電
解処理すると、陰極に発生する水素ガスによってステン
レス鋼表面の不働態皮膜が還元され活性化される。この
とき陰極（ステンレス鋼）表層へ不均一に濃縮していて
ステンレス鋼発色後の色調不均一の原因となるＣｒ、Ｓ
ｉ外と易酸化元素の酸化物も還元され、ステンレス鋼表
面は均質化される。ステンレス鋼表層の濃縮酸化物層の
厚さは通常数百オンダストロール（＾）以下であるから
、上記のように陰極電解処理を行えば充分還元できるの
である。そしてこの際、水素ガス発生による発泡作用と
Ｎａイオン、にイオンによる脱脂作用とが相俟ってステ
ンレス鋼表面の酸汚れ、研磨汚れなども充分洗浄除去さ
れる。

陰極電解処理を終ったステンレス鋼は充分に水洗された
後、引続き不働態化処理される。陰極電解処理によって
表層が活性化されて酸化物が還元され汚れも除去された
ステンレス鋼の活性面がこの不働態化処理によって改め
て均一に不働態化されるので不働態化層の厚さは均一で
ある。不働態化処理の方法としては既知の方法で良いが
、ＨＮＯ３の濃度５〜１５％の水溶液に常温で５分間以
内の有効時間浸漬することにより充分な効果が得られる
。

不働態化処理の済んだステンレス鋼は再度水洗される。

かくして本発明に係る前処理法により処理されたステン
レス鋼が得られるのである。か＼るステンレス鋼は通常
続（ハて発色処理工程に移行させられる。

ステンレス鋼の化学発色は、薬剤による直接の酸化作用
や薬剤中でステンレス鋼を陽極として陽極電解する際に
陽極に発生する酸素による酸化作用によって酸化皮膜を
成長させ、酸化皮膜の厚さ及び組成の如何に関係する光
の干渉によって種々な色調に見えさせるものであるが、
本発明に係る前処理法により前処理を施したステンレス
鋼の表層部には均一な厚さの不働態化皮膜が作られてお
シ、この状態において発色処理が施されるので、発色処
理によシ生成する酸化皮膜の厚さは経時的にも常に斑な
く均一であり、発色処理を任意の時点で停止しても色調
の不均一を生ぜしめることはないのである。

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。

実施例１〜１５ 前処理なしで発色処理を施すと表面に不均一な色調を生
じることが確認されているＳＵＳ　３０４ステンレス鋼
板［ＩＢＡ仕上（光輝焼鈍）材０．８ｍ＋ｎＸ１７７ｚ
×１ｍ及びＨＬ仕上（ヘアライン研磨）材１．５ｍＸ１
＋ｍＸ１ｍを共に使用〕に、第１表に示す１５種の組成
の水溶液を各別に電解液とし、電解槽中にて液温５０°
Ｃにおいて上記ステンレス鋼板を陰極とし電流密度２Ａ
／ｄｍ”　　にて５分間陰極電解処理を施した。その後
水洗し１０　％　ＨＮＯ３水溶液中に常温で２分間浸漬
して不働態化処理し、再度水洗して前処理を施したステ
ンレス鋼板を得た。このものを引続き次の３種の発色方
法により発色処理した。

（ａ）　　ＣｒＯ３２５０ｆ及びＨ２ＳＯ４４９０ｒが
水ｌｔ中に溶解している水溶液中に９０°Ｃで１５分間
浸漬。

（ｂ）　　ＮａＯＨ４０％　、　ＰｂＯ２５％−及びＮ
ａＮＯ３５％の水溶液中に１１０°Ｃで１０分間浸漬。

（ｃ）　ＣｒＯ３４００ｆ及びＨ２ＳＯ，４０ｇが水ｌ
ｔ中に溶解している水溶液中で常温、電流密度５０　Ａ
、／ｄ　？ｎ”　。

電解時間１０分間の条件で陽極電解。

発色方法（ａ）では赤色、（ｂ）では褐色、（Ｃ）では
青色に発色しだが、いずれもステンレス鋼全表面に亘っ
て均一な色調が得られ、表面状態についてはＨＬ仕上材
は勿論、表面の平滑なりＡ仕上材においても平面の平滑
さをいささかも損なうことがなかった。

第１表 実施例１６ 前処理なしで発色すると甚だしく不均一な色調の生じる
ことが確認されているＳＵＳ　３０４ステンレス鋼板（
２Ｂ仕上、０．８ｍＸ１ｍＸ２ｍ）を、ＮａＯＨ５％、
Ｎａ２ＣＯｓ５％及びＮａＣ１２％の混合水溶液中にお
いてステンレス鋼板を陰極とじ液温２０’Ｏ１電流密度
３Ａ／ｄｍ”、電解時間５分間の条件で陰極電解処理し
た。その後水洗し、１０％ＨＮＯ３水溶液中に常温で２
分間浸漬して不働態化処理を施した後水洗して、前処理
を施したステンレス鋼板を得た。このものを引続きＣｒ
Ｏ３２５０ｆ及びＨ２ＳＯ４４９０ｔが水ｌｔ中に溶解
している混合水溶液中に液温９０°Ｃで１０分間浸漬し
て発色処理を行ってゴールドに発色させたところ、発色
後の表面色調は均一で包理は全くなかった。

比較例１ 実施例１６と同じステンレス鋼板をＮａＯＨ１％及びＮ
ａ、、Ｃｏ３１．５％の混合水溶液中で液温４０℃、電
流密度５Ａ／ｄｉ、電解時間１０分間の条件で陰極電解
処理した。その後水洗し、常温の１５％ＨＮＯ３水溶液
中に５分間浸漬して不働態化処理した後水洗して一応の
前処理を施したステンレス鋼板とし、引続き実施例１６
と同じ方法でゴールドに発色せしめたが、発色後の表面
色調は前処理しない場合に較べると可成シ包理の程度は
緩和されたが、均一な色調を得ることはできなかった。

実施例１７ 前処理なしで発色処理を施すと甚だしく不均一な色調の
生じることが確認されているＳＵＳ　３０４ステンレス
鋼板（鏡面仕上、１．５ｍｍＸ４フイート×８フイート
）を次のようにして陰極電解処理した。

即ち、ＮａＯＨ３％、　Ｎａ２ＣＯｓ　３％、及びＮａ
Ｃ１３％の混合水溶液をスプレィノズルにて噴流状にし
て陰極としたステンレス鋼板の発色保証面及び陽極に均
一に触れさせて液温３０°Ｃ１電流密度３　Ａ／　ｄ　
ｍ”　。

電解時間７分間の条件で陰極電解を行った。その後水洗
し、常温の５％■（ＮＯ３水溶液中に３分間浸漬して不
働態化処理を行った後、再度水洗して前処理を施したス
テンレス鋼板を得た。この鋼板を引続きＣｒＯ３２５０
を及びＨ２ＳＯ４３０ｆ／が水ｌｔ中に溶勉“している
混合水溶液中において液温３０°Ｃ，電流密度５０　Ａ
／　ｄ　ｙｎ”　、電解時間１５分間の陽極電解処理を
行ってレッドに発色させたところ、発色後の表面色調は
均一で包理は全くなかった。

実施例１８ 実施例１７と同じステンレス鋼板をＮａＯＨ３９］。

Ｎａ、、ＣＯｓ　３係、及びＮａＣ１６％の混合水溶液
中において、ステンレス鋼板を陰極とし、液温３０　’
Ｑ、電流密度３Ａ／ｄｍ″、電解時間１０分間の条件で
陰極電解処理した。その後、実施例１７と同様にして、
不働態化処理をして前処理を施したステンレス鋼板を得
、レッドに発色させた。

発色後の表面色調は均一で包理は彦かったが、実施例１
８の発色ステンレス鋼板に較べると鏡面の程度が若干見
劣りし、表面解像度のやや低いやや粗雑な状態であった
。

実施例１９ 前処理なしで発色処理すると甚だしく不均一な色調が生
じることが確認されているＳＵＳ　４３０ステンレス鋼
板（ＢＡ仕上、０．６　ｗｎＸ　１　ｍ×２　ｔｎ　）
を、ＫＯＨ５係、Ｋ２ＣＯ３５％、ＫＣ／−２係の混合
水溶液中においてステンレス鋼を陰極とし液温５０°Ｃ
１電流密度５　Ａ／ｄ　ｍ’　、電解時間１０分間の条
件で陰極電解処理した。その後水洗し、常温の１０　％
　ＨＮＯ３水溶液中に３分間浸漬して不働態化処理を施
した後、再度水洗して前処理を施したステンレス鋼板を
得た。

このステンレス鋼板を引続きＣｒＯ３１００ｆ及びＨ２
Ｓ０４６００　ｆが水ｌｔ中に溶解している混合水溶液
中に液温９０°Ｃで１０分間浸漬してブラックに発色さ
せたところ、発色後の表面色調は均一で包理は全くなか
った。

実施例２０ 実施例１９と同じステンレス鋼を実施例１９と同じ混合
水溶液中においてステンレス鋼板を陰極とし、液温３０
°Ｃ１電流密度７Ａ／ｄｍ’、、電解時間１５分間の条
件で陰極電解処理した。その後実施例１９と同様にして
、不働態化処理をして前処理を施しだステンレス鋼板を
得、ブラックに発色させたところ、発色後の表面色調は
均一で包理はなかったが実施例１９に較べて表面がやや
粗雑化し、表面光輝度が若干劣る状態であった。

実施例２１ 前処理なしで発色させると甚だしく不均一な色調が生じ
ることが確認されているＳＵＳ　３０４ステンレス鋼板
（ＨＬ仕上、２．０調×４フイート×８フイート）を次
のようにして陰極電解処理した。即ちＨａＯＨ５％、に
２ＣＯ３５チ、及びに２ＳＯ４１％の混合水溶液を噴流
にして陰極としだ上記ステンレス鋼板の発色保証面及び
陽極に均一に触れさせて液温２０°Ｃ１電流密度２Ａ／
ｄ７？＋２゜電解時間４分間の条件下で陰極電解を行っ
た。その後水洗し、常温の１５　％　ＨＮＯ３水溶液中
に５分間浸漬して不働態化処理を行った後、再度水洗し
て前処理ヲ施シたステンレス鋼板を得た。この・ステン
レス鋼板を引続きＣｒＯ３２５０９及びＨ２ＳＯ４４９
０ＩＰが水ｌｔ中に溶解している混合水溶液中に液温８
０°Ｃで２０分間浸漬してグリーンに発色させたところ
、発色後の表面色調は均一で包理は全くなかった。

比較例２ 実施例２１において、混合水溶液としてＮａＯＨ１，５
及びに２Ｃｏ３１　％の混合水溶液を使用し、電解条件
を液温５０°Ｃ１電流密度５Ａ／ｄｉ、電解時間１０分
間とし、不働態化処理を常温の１０　％　ＨＮＯ３水溶
液中に２分間浸漬して行った以外は、実施例２Ｉと同様
にして、同じステンレス鋼を前処理してグリーンに発色
せしめたところ、包理の程度は前処理を施さなかった場
合に較べて可成シ緩和されたものの、均一々色調を得る
ことはできなかった。

上記実施例、比較例によって判るように本発明に係る前
処理法によってステンレス鋼板を前処理すれば、ステン
レス鋼板素材の表面性状不均一によって生じる発色処理
によって不拘−々色調の発生は完全に回避できる。ステ
ンレス鋼板素材の表面性状の不均一は事前に肉眼観察に
よっては判別できず、発色後にはじめて包理となって表
われるため、従来はテストクー、］？／を使って予め発
色テストを行い、包理が認められたテストクーポンの属
するロットのステンレス鋼板素材は全部をロットアウト
にするなど、製品歩留低下と生産工程の創動を生じ、そ
の経済的損失は甚大であったが、本発明によってこのよ
うな損失を防ぎ、多大の利益をもたらすことができる。

現在発色ステンレスは建材、建築金物、昇降機、浴槽、
厨房機器、電気機器など広い分野に用いられつつあり、
このようなニーズに対し本発明によって優れた発色ステ
ンレス鋼の安価な供給が可能となり、本発明の産業上の
価値はすこぶる太きい。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ステンレス鋼を薬液中に浸漬し或は薬液中で陽極電
   解を行って化学発色させるに当り予め行う前処理におい
   て、ＮａＯＨ，ＫＯＨ，Ｎａ２ＣＯ３，及びに２Ｃ０３
   から成るアルカリ性アルカリ金属化合物群のいずれか１
   種又は２種以上の３〜１５％（重量）のアルカリ性水溶
   液を電解液とし後、不働態化処理することを特徴とする
   発色ステンレス鋼用前処理法。 ２　陰極電解処理を温度５０°Ｃ以下、電流密度０．２
   〜５Ａ／ｄｍ’　、及び電解時間１０分間以内の有効時
   間の条件下で行う特許請求の範囲第１項に記載の発色ス
   テンレス鋼用前処理法。 ３　電解液を噴流状にして陰極電解処理する特許請求の
   範囲第１項又は第２項に記載の発色ステンレス鋼用前処
   理法。 ４　不働態化処理を濃度５〜１５チ（重量）のＩ（ＮＯ
   ３水溶液に常温で５分間以内の有効時間浸漬することに
   より行う特許請求の範囲第１項から第３項までのいずれ
   か１項に記載の発色ステンレス鋼用前処理法。 ５　ステンレス鋼を薬液中に浸漬し或は薬液中で陽極電
   解を行って化学発色させるに当り予め行う前処理におい
   て、ＮａＯＨ，ＫＯＨ，Ｎａ２ＣＯ３，及びに２Ｃ０３
   から成るアルカリ性アルカリ金属化合物群のいずれか１
   種又は２種以上の３〜１５％（重量）のアルカリ性水溶
   液にＮａＣ１、ＫＣＬ　。 Ｎａ２５ｏ、　、及びに２ＳＯ４から成るアルカリ金属
   中性塩群のいずれか１種又は２種以上を有効量添加した
   液を電解液としステンレス鋼を陰極として陰極電解処理
   した後、不働態化することを特徴とする発色ステンレス
   鋼用前処理法。 ６　アルカリ金属中性塩の添加量が添加後の総量に基づ
   いて５％（重量）以下である特許請求の範囲第５″項に
   記載の発色ステンレス鋼用前処理法。 ７　陰極電解処理を温度５０°Ｃ以下、電流密度０．２
   〜５　Ａ／　ｄ　ｍ’　、及び電解時間１０分間以内の
   有効時間の条件下で行う特許請求の範囲第５項又は第６
   項に記載の発色ステンレス鋼用前処理法。 ８　電解流を噴流状にして電解処理する特許請求の範囲
   第５項から第７項までのいずれか１項に記載の発色ステ
   ンレス鋼用前処理法。 ９　不働態化処理を濃度５〜１５チ（重量）のＨＮＯ３
   水溶液に常温で５分間以内の有効時間浸漬することによ
   り行う特許請求の範囲第５項から第８項までのいずれか
   １項に記載の発色ステンレス鋼用前処理法。