JPS5834197A - 電解着色方法 - 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】 ａｎｃ＋　ｔｕｒｏｐｓａｎ　Ｗｒｏｕｇｈｔ＾ｌｕｍ
ｌｎｕｗ＾ｓｓｏｃｌａｔｅｌｎ　）の品質費件に合歓
する表皮層又はメッキ層を有する建鶴用の着色アルミニ
ウム又はアルミニウム合金区分（プロファイル）を製造
する電解着色方法に係る。

アル１＝りム及びその合金ｔＳ極処理する技術分野でＲ
Ｋ知られているように，電解液の酸化及び分解作用が同
時に生じるために上記金属及びその合金に社酸化アルミ
ニウムの多孔性フィルムが形成される．又，酸化作用は
電解液の導電率及び電気的／ｆラメータによる亀のであ
るが，分解作用線電解液のＩｌｌｆ及びその温度に直接
関係し，そして電Ｓ液の温Ｒはジュール効果による電気
エネルギによって左右される。

従って．ａｍ．電流密度．’ｌＥ圧．圧電４電率度。

ジュール効果による熱の分散効率，陽極処理さるべＩ−
砿加工片に対する電流分布の均一性，等の如きパラメー
タの値に％定の範囲内に保持しなければならない。

Ｄｌｏｎｌｓｌｏ　Ｒｏｄｒｌｇｕｅｚ　Ｍｓｒｔｌｎ
ｅｚ氏の／９６５年４月／り日付のフランス％軒第１．
，？ｑ．９，７９７号には、クロム酸を電解液として用
いてアルミニウム及びその合金全７ノード酸化する方法
が開示されている。この公知技術は、陽極処理において
実質的なエネルギ節約を与え、処理槽と処理さるべき面
との大きさの比を減少し、電気接触の必要性を少なくし
、区分又は部材會大童に陽極処理できるようにするとい
った重要な改良をもたらす、既に知られてしるように，
陽極処理さｔ′Ｌ．たアルミニウム全電解着色する場合
には．電Ｎ１ｉセスに使用されるものとｌＷ１様の金属
基音１つ以上含む電解液，好ましくＦｉ酸，ｔ−用いる
ことが必要である。交流會印加することにより，電解液
中に存在する塩のカチオンに相当する金属が付着される
。

付着されるこれらの金属粒子は，その後の着色作用を釆
なす吃のである。上記の付着は意外なや９方で行なわれ
る．というのは、良く知られているように．一般の電着
プロセスに交流を用いた場合Ｋｔ１区分が負の極性とな
る段階中に得た付着体がその逆極性となる段階中に溶解
することが明らかであるので付着が生じないからである
。

然し乍ら，予め陽極処理されたアルミニウム区分におい
てこの処ｊ１ｔ−行なり九場合には交流を印加してもこ
のようなことは生じない。これは、陽極フィルムの非多
孔層１２９９層又は絶縁フィルムとして一般に知られて
いる）が、アルミニウム区分の極性が負の時に電流の通
流を増加させるという点で、牛導体轡性會有するためで
ある。これは分解よｐも付着作用にとって好ましく．＊
終的には金属粒子の付着を生じさせることになる。

従来の電解着色技術では，次のような欠点があることが
分っている。

…　色の均一性は，付着される金属粒子の量と密！ｌＫ
＠係があり、粒子が接近し易いところにある区分又は部
材遊びに粒子に対して隠れたところにある区分又ｔｉｔ
部材に各々対応する陽極性フィルムの電気特性及び構造
の差が小姑い程、均一性が大きー。

実際には１便利（も、陽極処理槽の分解作用をできるだ
け均一にする目的で、処理さるべき区分を離すことによ
り、上記の差が小さくされる。これにより陽極処理容量
自体に比して着色段階で処理される区分の個数が減少す
ることになる。

（２）　　粒子に対して最も隠れたところにある区分の
色を均一にするためには、この最も隠れた区分の付着に
便利なように印加電圧？増すことが必要とされる。一方
、酸性電解液の使用が好まれるので、この酸の解離によ
り、金属カチオンと同じ電荷を有しこのカチオ／より移
動度が大きい陽子が生じることが分った。このような陽
子が付着すると、荷電した水素の形成を招き、これはバ
リヤ層又はフィルムを分解する鍮向があり、従ってその
厚みを薄くシ、然もこれに対応して基板金属への陽極性
フィルムの固定又は結合１弱めるおそれをもたらし、陽
極性層がはけ落ちたりかけたりすることにもなる。

上記の場合と同じ理由で、印加電圧全増加させないよう
にするために１区分を相当に離すことが必要である。同
様に、この不便さにより、実際上着色製型ラインの製産
容量の低下を招く。

スペイン特許第４３７．６０４号には１着色さるべき区
分又は部材を表わしている電気模型が開示されており、
この模型は該特許の添付図面の第１図に示されている。

＃＠／図において、Ｒｏ　　は電解液の市、気抵抗會表
わし、Ｃはバリヤフィルムによる谷ｔ　？表わし、ＲＰ
　　は陽極性フィルムの多数の孔−に工り生じる電気抵
抗管表わしており、セしてＲＡ　及びＲ８は電流の両循
環方向にノ守りャフイルムに流れる電流に対する電気抵
抗を表わしており。

これら抵抗はバリヤフィルムの半導体特性によって異な
る。

上記第１図に示された電気模型から１着色さるべき区分
の粒子に対して最も隠れた部分に色の均一性を得る１つ
の方法は、ｗ色さるべき区分の粒子の接近し易い領域及
び接近しにくい領域に各々対応する電気抵抗Ｒ０が、（
Ｒ，＋ＲＡ）又Ｆｉ、（ＲＰ＋　Ｒ８）で表わされる抵
抗よりも相当に小さいかどうかを調べることにより成る
ことが明らかである。実際にはｓ　Ｒｐ　　ｋ増加する
には次の２つの方法の一方で行なわれる。

即ち、硫黄媒体中の陽極処理の一般の陽極処理条件に相
当する多孔度でもって約２０ないし２部ミクロンの非常
に厚いフィルムを作るか。

又祉 陽極処理条件を変えて、分解力の弱い電解液を用いて多
孔度を下けて厚みの薄いフィルムを作る。

以上に述べた方法にも拘らず、着色さるべき区分の粒子
の接近し易い部分と接近しにくい部分との間には（Ｒｐ
　＋　ＲＡ　）の値にも（ＲＰ＋　ＲＢ）の値にも相当
の差があり、これにより電解着色プロセス中の着色に差
が生じる。これらの着色の差Ｆｉ、被加工片の色々な部
分及び７つの同じ区分又は部材の色々な面に対する陽極
性フィルムの均一さが増す程、小さなものとなる。これ
＃′ｉ、前記したように、陽極処理さるべき区分１離す
ことによって得ることができるが、これに伴ない不便に
も製産容量が低下する。

陽極処理される被加工片の粒、子の接近し易い部分と接
近しにくい部分との間の（Ｒ，＋　ＲＡ）又Ｈ（＊、＋
ＲＢ）の値の差？減少する７つの方法は、昭和Ｓ１年の
日本国％詐第１０／７’ＩＯ号に開示されたプロセスに
よれば、後で交流で電解着色するように働く金属塩の電
解液中に直Ｒｋ印加することにより成る。着色前のこの
処理により＊ＲＡ及びＲ８の籠が粒子の接近し易い部分
と接近しにくい部分との間で明らかに等化されるが、Ｒ
６の値は変更されず、従って被加工片の粒子の接近し易
い部分と接近しにくい部分との（ＲＰ＋　ＲＡ）の値又
は（Ｒ，＋　Ｒ８）の値の差が減少されることになり、
これにより相当の均一さが得られる。然し乍ら、該特許
に開示されたシステムは、電解液の成分の７部を破壊す
ると同時に、電極上の付着体が陰極として働くので金属
塩のカチオンを消費するという点で不便である。

（３１上記したように一般の電着電解液ケ用いる電解着
色の技術は、導電率及び酸性度によって上記した不都合
な高電圧の印加全不賛とするような電解に限定される。

本発明によれば１次のような段階を有する着色方法によ
って公知技術の欠点が解消される。

―）アルミニウムを陽極処理する： ｂ）　　５ｅ流で被着色部材を予め電解処理する（′″
予めの着色”と称する）；そしてＣ）　電解着色する 陽極処理段階ａ）においては、一般の方法が何ら制約な
く適用できる。この段階ａ）（陽極処理）４本発明の特
許請求の範囲で゛規定される新規性管構成しない。

１予めの着色“段階ｂ）においては１分解カの弱い電解
液が用いられ、これは基本的にダグラム／リットル未満
の濃度の硫酸で形成されるか。

或いはその次の段階Ｃ）で使用すべき電解液が硫酸に適
合し′ない場合にはＨ十陽子が等価であるような濃度を
与えることのできる別の酸で形成される。本発明方法の
この段階ｂ）では１着色さるべき区分の粒子の接近し易
い領域と接近しにくい領域とのＲＡ及びＲＢの値を平衡
即ち等化できるだけでなく、アルミニウムが負極となる
ような時にも形成される荷電水素の作用がＲＰ　　の値
ｔ−埠しく減少し、これにより、前記の日本国脣許に開
示された技術に比して１着色さるべき区分の粒子の接近
し易い領域と接近しにくい領域との（Ｒ，十〜）又は（
Ｒ，十Ｒ８）の値が更に近いものとなる。一方１着色電
解液の成分の破壊による上記の欠点は回避はれる。

この予めの着色段階中には、被加工片に充分なインピー
ダンスが得らｆＬｌこれはその俊の着色段階に流される
電流の状態？一定にする基準体として働く。この基準体
は、マイクロプログラマによってプログラミング全行な
う場合には着色段階中に自動苧に適用される。

本発明方法のこの予めの着色段階ｂ）の別の特徴は、Ｓ
ＳないしｇＳボルトのピーク電圧及び０．３＾／　ｄｍ
”未満の電ｆｉ密度を有する交流を印加することにより
この段階全実行できることにある。

上記説明に従って本発明方法の予めの着色段階に交流？
用いた場合には、その後の着色段階の際に、従来の着色
１０セスに比して相当に広範の電解液を使用でき、将来
は更に新しい色倉使用できるようになるという付加的な
効果がもたらされる。

本発明方法の最後の段階Ｃ）では、予めの着色段階で印
加され念ものと同じピーク電圧即ち、５−、ｔないしｇ
Ｓボルトの交流全印加して、ニッケル、コバルト、銅、
スズ、カドミウム又はこれらの合金より成る群から選択
された金楓の化合物及び硫酸をペースとした電解液を電
層することによ＃）％段階ｂ）で予め処理された区分又
は１部材が着色さｎる。

この方法又は他の同様の方法の電解槽用の別のエネルギ
源として、導通時間を制御する電子スイッチに直接的に
又は変成器全弁して接続された多相回路網を用いて屯よ
い。

使用される電子スイッチ又は装普は、多相システムから
等しくエネルギを吸収して！気回路網のの電ｔｌｊ會ノ
々ランスするという点で、今日まで知られているものに
勝る効果１与える。

公知のプロセスでは、５！流エネルギ源として。

単相ライン、多相系統の／相、１次側に多相変成ｓ１ｖ
そしてコ次側に単相変成器金有した７本の多相ライン、
或いはその他の精巧なやり方を用いているが、単相系統
でない場合罠はエネルギ分配系統の椙に重大な不平衡状
態が生じるという欠点があシ、このようにして、多相回
路網により消費者に電気エネルギが供給されているにも
拘らずその利点が充分活用されず、従来のエネルギ源系
統では多相源によってもたらされるエネルギ節約性が得
られない。

本発明では、実際上は従来のプロセスに用いられて％Ａ
九同じ手段が使用されるが、多相電気エネｐｙａｒ＊＊
即ち導通角制御式の交流電源を用いることがで！！、こ
れは従来−システムの性能を失女うことなく然も個々に
制御できるあらゆる形態奮与えるようにして当該相数に
拘りなく多相系統の３つのＳ′會−尋しく給電する吃の
である。

ｎ個の相より成る多相系統の相関の平衡ケ得るために（
これは本発明の目的である）、１つの完全なサイクル中
に１つの相のみケ導通しくこれｔ第１相と考える）、次
いでこの相全分離し、そして上記サイクルに最も近いが
同時ではないサイクル中に上記相とできるだけ時間的に
近ずけて第一の相を導通させ１次−いてこの相も分離し
、そして更にこの第一のサイクルに最も近いが一１時で
はないサイクル中に第３の相を導通し・・・・・・とい
うようにしてｎ個の相を完成し、その後第１の部分會再
び繰り返す。上記した導通が同時に生じると、轟然のこ
とながら、同じ瞬間に２つの連続した相にエネルギ（高
圧）が共存することになる。

本発明のプロセスに必要とされる導通角は各相の完全な
導通サイクル内に同時に制御される。

第２図は本発明による導通サイクルを６相系統の波形図
で示しており、第７、第一及び＃４３の相は各々Ａ％Ｂ
及びＣで示され、−万両Ｏ，ａＳ及び第６の導通サイク
ルは必要でないので示してない。

プロセスの２次的なものである導通角τは図示されてい
危い、τの値は３６θ／ｎであり、系統のサイクル数が
大きい程、τの値は小さくなる。

従って、相数の多い系統では、形成される波形が単相系
統で形成されたものと全く同様になり、然も電気エネル
ギ源として多相系統を用いた効果が４たらされる。

第３図は、導通角αの関数であるような実効値を有する
交ｍｔ−得るために導通角αを制御した結果１纂コ図と
同様に示している。

上記した状態の下で電流を通流できる電子部品。

扛多数あるが、その中で４．並列に互いに逆極性で＊＊
されたサイリスタ、トライアック、並びにＩＨＩ！ｌＩ
−組合わされたトランジスタについて述べる。むれらの
電子手段は種々の回路に基いて多相給電系統の咎枝賂に
挿入され、これらは第を図及び第ｓ＃ＩＪに３相系統の
場合について示されており。

ここで１嬬上記の手段であり、そしてＳＵグログラ＜Ｖ
ｆｆ／ステ＾から送られる作動制御指令である。ζこに
述べる工うに連続的にサイクルを繰り返すことのできる
その他の回路も考えられる。

第６図−１第７図、第３図及び第９図は第１図及び第Ｓ
図に示された手段Ｅ’に示しており、これらはサイリス
タ、トライブック、及び整流器／トランジスタ組合せ体
を各々表わしている。

制御サイリスタ又は整流器を並列に然もその極性を互い
に逆にして接続した場合には１両部品のｆ−）作用によ
り、所要の導通サイクル□及び導通角番選択することが
セき゛、゛多相系統の負荷の分割が得られると共に、電
気化学ｆＯセスに用いられる交流の所要値に対応する導
通角が得られる。

トライブックを用いた場合にも、サイリスタと同様の作
動状態が得られるが、サイクル及び導通角の制御指令ｔ
ｉ１つのｆ−）のみに送らｎる（これがまさにこの部品
の特性であ−る）。

トランジスタ全円いた場合には、サイリスタ゛及びトラ
イブックについて述べた効果に加えて１作動開始及び終
了時の導通角を第１Ｏ図に示したように完全に所定の形
態で制御することができ、然も当然のことながら、サイ
リスタ及びトライアックの場合に比して色々な点弧回路
又は作動回路でこの一制御全行なうことができ、このよ
うにして最大エネルギδ波領域を用いた際に最適な効果
が得られる。　　　　　′ 並列に然も互いに逆極性に接続されたサイリスタ、トラ
イアック、及びトランジスタと整流器との組合せ体Ｆｉ
、それに対応する点弧制御回路からの指令によって導通
角制御式の整流ユニットとして働き、このようにして、
電解槽には効果的に値の変化するノナルス状の連続的な
電流が供給され、そして手前の処理段階で一色が余計に
なされた場合には電解脱色を行なうように電解槽が用い
られる。

並列でないサイリスタ又はトライアックによって制御全
行なう場合の整流器の波形が、前記の場合と同機に６相
系統について第１／図に示されている。第１：２図はト
ランジスタ全円いた際の波形１示しており、この場合は
第３図のトランジスタエコが導通を停止するが第９図の
サイリスタＴＲ／及びＴＲ，２が同様に機能してこの結
果が得られる。

位相儂瑠及び循環角の切換えを制御しそして整流器とし
て電源を機能ζせるた、めの第ｑ図及び第Ｓ図に示され
九点弧指令Ｓは、既に知られている多数の電子手段によ
って形成することができる。

各々の電気化学ゾロセスに使用すべきプログラムによっ
てマイクロプログラマケ作動する場合には。

指示された多数のやり方のいずれかで全く自動的に電源
全作動できると共に１位相及び導通角の切換え全非常に
正確に制御できる。各プロセスに必豪なプログラムはマ
イクロプログラマのメモリに記録され、これにより相当
の多様性が祷られる。

アルミニウム又はアルミニウム合金の部材又は・区分′
ｔ−電解着色することに関連して述べた本発明による電
子装置は％もちろん、相関の平衡が不充分であるような
その他の工業ザ野１例えは電気照明の場合の配電や、鉄
道装曾への電気エネルギ供給用の配ｍｓの如きにも通用
できる。

例　　ｌ アルミニウムの区分（プロファイル）Ｆｉ、濃１ｉｆ１
ｇＯダラム／リットルの５Ｒ＃を含む槽内において温度
−０℃、電流密度１．ｓアンペア／　６ｍ２及び処置時
間３５分で陽極処理された。

これによシ生じた陽極処理された区分即ちプロファイル
は１次のような本発明の別の処３ｉ）段階を受妙九。

陽極処理され九区分は、硫酸（２グラム／リツトル）及
びクエンｒｍｃｉｓグラム／リットル）を含む槽におい
て電圧６２ｄｆルト（ピーク）の交流を電流密ｆＯ，コ
Ｓアン（ア／　ａｍ２で３分関与えることによって処理
された。

コ１着色段階： 上記Ｏ段階で得られた区分は次のような成分を含む櫂に
おいて電解着色され友。

Ｎｌ５Ｏｎ、７８２０　　　・、・曲・−３３グラム／
リツトル（ＮＨ４＞ｗ＠Ｏａ　　　　・”・・・川２０
　　　　ｗｌｌｏｉＮｇ　　　　　　””・Ｊ　Ｏ／／
Ｈ２ＳＯ４・・・・・・・・・　　　　　ダ、　、？−
１，ざの−まで但し、この際にはピーク電圧ｂｓ１ｋＰ
ルト、電流密度Ｏ、ＸＳアンイア／　６ｍ２の交流が与
えられた。

次のような時間に次のような色が得られる。

ライトプロンス　　　　・・・・・・・・・　　１分メ
ディアムプロンス　　・・・…・・・　　コ分メークプ
四ンス　　　　・・・・・・・・・、　　３分ブラック
プロンス　　・・…・・・・　７０分例　　コ 例１の陽極処理を繰シ返し、そして陽極処理され九区分
は次の条件の下で本発明による予めの着色段階及Ｖ着色
段階を受けた。

Ｉ、予めの着色段階： この例では、予めの着色用の檜は湊ｆダグラム／リット
ルの硫酸を含むものであった。に！−り電圧６３　ｄｌ
　ｋト、電流密１１１０．２ｇアンペア／　ｄｒｎｌの
交流がコ分間与えられた。

、、２．着色段階！ 着色用の檜は濃Ｆ１２０グラム／リットルのＣｕＳＯ４
と、槽内の−を７．／に保つに充分な量のＨ２ＳＯ４と
を含む４のであつ九。ピーク電圧りＱ−Ｎルト。

電流密度０．３２アンペア／　６ｍ２の交流を与えた。

次の時間に次の色が得られた。

口ぜット（ロゼ）　　・・・・・・・・・　　３００秒
メディアムレラド　・・・・・・・・・　　９０秒ダー
クレッド　　　　・・・・・・・・・　　−３分例　　
３ 例ｉｏ＠＠処履を繰シ返し、そして陽極処理され九区分
は次Ｏような本発明の予めの着色段階及び着色段階を受
けた。

硫酸（３ダラム／リツトル）及びクエン酸（コＯダラム
／リットル）を含む檜において、ピー、り電圧りＯ−ル
ト、電流密度０．２７アンペア／　６ｍ２の交流を２．
Ｓ分間与えることにより区分を処理した。

コ０着色ｔ＊’ この段階においては、処履檜は次の成分を含むｔのであ
った。

ＮＩＢσ１りｏ＊ｏ　　　　　＠ｌ−１・・・−・　　
３５ダラム／リットルＳｎＳＯ４・・・・・・・・・　
　　　　　ＩＱグラム／リットルフェニルサルホリツク
アシド　・・・・・・・・・　：２　　　＃Ｈ２Ｓｏ　
ａ　　　　　・・・・・・・・・　　　　ｐＨ９，３ま
でこの際には、ピーク電圧７０ゲルト、電流密度０．３
ｅアンイア／　ｄｒｎ’の交流が与えられ、次の時間に
次の色が得られた。

ライトプロンス　　　・・・・・・・・・　　７分メデ
ィアムプロンス　・・・・・・・・・　　２分ダークプ
ロンス　　　・・・書Ｎ−φ・　　３分ブラックプロン
ス　　・・・・・・・・・　ＩＯ仕

【図面の簡単な説明】

第７図は従来の方法を実施する装置の等価回路図。 第−図及び第３図は本発明による導通サイクルを示す図
、 第４図及び第Ｓ図は本発明の方法を実施する回路の回路
図。 第６図％第７図、第ｇ図、鮪９■は第４図及び第５ＩＩ
ＩＩに示し九手段Ｅｔ−艷に詳細に示した図。 第１θ図はトランジスタを用いて作動−始及び終了時の
導通角を制御する際の波形を示した図、第２１図は並列
でないサイリスタ又はトライアックによって制御を行な
う場合の波形を示した図。 そして 第７２図はトランジスタを用いた際の波形を示した図で
ある。 Ｒ，、Ｒｐ　、　ＲＡ　、　Ｒ９・・・抵抗、Ｃ・・・
容量、Ｅ・・・電流通流手段、Ｓ・・・制御指令。 ：ユニ ＦＩＧ、８’ 日Ｇ、１０ ＩＧｊＴ ＦＩＧ、１２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ｌ　陽極酸化、或いはもし適用できれば、大量の陽極
   処理１予め行なって、着色プロセス中に生じる少なくと
   も７つの金属塩を同時に付着させるようにしてアルミニ
   ウム又はアルミニウム合金の区分を電解着色する方法に
   おいて。 （ａ）　　４Ｉグラム／リツトルのＨ２ＳＯ４（［１度
   より小さい化学的活性度を有する分解力の弱い電解液中
   で、金属塩の存在下において、好ましくはＳＳないしざ
   ５がルトのピーク電圧及び０．３アンペア／ｄｍ２未満
   の電流密ｆ’に有する交流を与えることにより、上記ア
   ルミニウム又はアルミ・ニウム合金の区分を電解処理し
   。 上記交流は多相回路網、又は多相（ロ）路網の変成器の
   ２次側から導出され、その正及び負の半す゛イクル中に
   条件に基いて四じ導通角及び変数で電流が流れるように
   し、且つ＃！／相のサイクルの後に第２相が連続的に続
   きそして第３相が連続的に続き・・・・・・というよう
   にして金相数が順次に絖く工うにし、かくて多相電源系
   統の相間で負荷會平衡させ、そして（ｂ）　　上記段階
   で用いたものと同じ電源からの好ｔＬ＜はＳＳないしざ
   Ｓがルトのピーク電圧１有する交流管用いて、金属塩又
   は塩？含む酸性電解液中で上記の処理された区分１に１
   １解着色するととを特徴とする方法。 （！）　　上記多相回路網、又抹上記多相回路網の２次
   側の各枝路には１両方向性のサイリスタ（トライブック
   ）が挿入され、これは導通サイクルに対応する瞬間に、
   プロセスにより必要とされる導通角で点弧されるか、又
   は１つの半サイクル中だけ点弧され、この場合上記サイ
   リスタは導通角を制御する整流器として働いて、上記段
   階伽）で着色し過ぎた際に電解脱色するように働く特許
   請求の範１８第…項に記載の方法。 （３）トライアックの代りに、２つのサイリスタを韮列
   に互いに逆健性に１ｉｋ絖して上記多相系統の各枝路に
   挿入し、これら一つのサイリスタは導通サイクルに相洛
   する瞬間に、プロセスにより必要とされる導通角で点弧
   されるか、一方のサイリスタのダートにより点弧され、
   この場合このサイリスタは導通角を制御する整流器とし
   て働いて、上記段階（１））で着色し過き゛た際に電解
   脱色するように働く特許請求の範囲の前記各項に記載の
   方法。