JPS5930800B2 - アルミニウムまたはアルミニウム合金の表面に蝕刻痕粗面を形成する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアルミニウムまたはアルミニウム合金（以下、
アルミニウムと略称する。

）の表面に粗面を形成する方法に関し、詳しくはアルミ
ニウムを特定の電解浴中で電解処理することにより、そ
の表面に蝕刻痕粗面を形成する方法に関するものである
。アルミニウムに粗化表面を得る公知の方法として、塩
化物、フッ化物などを用いて化学的処理または電気化学
的処理を行なう方法、ホーニング、サンドプラスト処理
の如き機械的研削による表面粗化方法などが知られてい
る。

しかしながら、これら公知の方法によつて得られる粗化
表面の形状や性状はきわめて限られたものである。粗化
表面を有するアルミニウムは装飾効果が要求される建材
のみならず、物理的あるいは機械的見地から粗面を必要
とする分野にまで広い用途が期待されている。

本発明の目的はこれらの要求に応えるべく、きわめて変
化に富みかつ装飾効果の高い粗面を有するアルミニウム
を提供することである。

すなわち、本発明はアンモニウムイオン、アルカリ金属
イオン、アルカリ土類金属イオン、マンガン族金属イオ
ン、鉄族金属イオン、クロム族金属イオン、銅族金属イ
オン、亜鉛族金属イオン、炭素族金属イオン、チタン族
金属イオン、バナジウム族金属イオンおよびアルミニウ
ム族金属イオンの中の少なくとも１種の陽イオンを０．
０１モル／ｌから飽和濃度まで含み、かつ硫酸イオンあ
るいは硫酸イオンおよびアルミニウムイオンに対するキ
レート剤を０．０１モル／ｌから飽和濃度まで含む水溶
液を電解浴とし、アルミニウムまたはアルミニウム合金
を交流もしくは交流と同等の効果を有する波形の電源を
用いて電解処理することよりなるアルミニウムまたはア
ルミニウム合金の表面に蝕刻痕粗面を形成する方法を提
供するものである。本発明における陽イオンの中、周期
律表第１Ａ族に属するアルカリ金属のイオン、すなわち
Ｌｉ＋，Ｎａ＋，Ｋ＋，Ｒｂ＋，Ｃｓ＋などとアンモニ
ウムイオンはアルミニウムに対して蝕刻作用を有するか
あるいは正極性加電時に形成されるアルミニウム酸化皮
膜の局部的溶解または局部的に皮膜形成阻害作用を行な
う。

酸化皮膜の局部的溶解作用は陽イオンのアルカリ性の強
いものほど強く、皮膜形成阻害作用はアルミニウム表面
への析出性の強い場合に現われる。したがつて、アルカ
リ金属イオンではＬｌ＋の溶解作用が最も強く、Ｎａ＋
Ｋ＋，Ｒｂ＋，Ｃｓ＋の順にその溶解作用は弱まる。ア
ルカリ土類金属や他の金属の陽イオンにおいては析出作
用が認められる。この場合、その析出性はアルカリ土類
金属イオンが比較的弱く、貴金属になるに従い、その析
出性は強く現われる。これら析出性陽イオンの析出点に
おいてはアルミ材の酸化皮膜形成が局部的に阻害される
。その結果、アルミニウム表面の粗化が行なわれる。な
お、硫酸イオンやこれらのイオンと共に酒石酸、クエン
酸、ギ酸、酢酸などのアルミニウムイオンに対するキレ
ート剤を含有せしめることにより、上記陽イオンの蝕刻
または析出作用による痕跡が一層効果的に行なわれる。

上記本発明の方法によつてアルミニウムの表面に粗面を
形成せしめる場合における電解条件としては、電解浴中
のイオン濃度、浴温、電流密度などが主たる要因である
。

まず、電解浴中の陽イオン濃度については、０．０１モ
ル／ｌから飽和濃度に至る範囲において処理効果が認め
られる。陽イオンの濃度上昇に伴ない処理時間を短縮す
ることができる。しかしながら、実用的見地からは０．
１〜１モル／ｌの濃度域が望ましい。また、陰イオンに
ついても同様に０．０１モル／ｌから飽和濃度、好まし
くは０．１〜１モル／ｌの範囲で存在させる。なお、電
解浴中に何らかの原因で硝酸イオン、塩素イオン、フツ
素イオンなどの梨地面形成に効果的な陰イオンが混入し
ても、その濃度が０．０１モル／ｌ以下であれば本発明
に影響を与えない。次に、上記陰陽イオンの供給物質と
しては両イオンが結合した化合物が好ましい。たとえば
、アンモニウムイオンやアルカリ金属イオンなどの各種
金属イオンの硫酸塩、ギ酒石酸塩、クエン酸塩、ギ酸塩
、酢酸塩などの有機酸塩などがある。しかしながら、硝
酸塩、ハログン酸塩など梨地面形成に有効なイオンを含
む物質は除外される。また、酸化皮膜形成作用を有する
陰イオンとキレート剤が共存することは差支えない。な
お、本発明において電解浴組成のうち陰イオン（硫酸イ
オン）の作用については正極性加電処理中にアルミニウ
ムに対して酸化皮膜形成作用があることが第１義的であ
り、さらに浴の安定性、電解処理の安定した継続などの
ため浴中に溶出してくるアルミニウムイオンを溶解する
作用が第２義的なものである。

また、キレート剤に関して述べると、前記有機酸のほか
硫酸イオン、燐酸イオンなども浴のＰＨ値が適切であれ
ばアルミニウムの溶解剤として有効である。これらの陰
イオンは交流電解中、正極性の加電時にアルミニウムに
対し上記の作用をなし、交流電解中の負極性加電時にお
いては電解浴中の陽イオンがアルミニウムに対して作用
する。次に、電流密度は大きい程、作用効果が強く現わ
れる傾向にあり、電流密度の上昇に伴ない処理時間の短
縮を図ることができる。

実用的見地からは０．５Ａ／ｄゴ以上必要であり、通常
は１〜５Ａ／ｄゴの電流密度域にて行なう。５Ａ／ｄゴ
以上の電流密度域においても処理することは可能であり
、この場合は主として時間短縮の効果が認められる。

電解浴の温度については、温度が低い程、反応が遅く、
逆に温度が高くなるとアルミニウムの浴中への溶解が盛
んとなり、また電解粗化効果も促進される。

通常の処理においては、室温付近の温度から９０℃程度
までの範囲を適用することができる。電解処理の時間は
通常、３〜６０分が適当である。さらに、電解処理効果
の向上、電解浴の安定性の向上、ＰＨ調節などの目的で
電解浴中に硫酸、燐酸、ホウ酸などの無機酸、シユウ酸
、クエン酸、酒石酸などの有機酸を添加することは有効
である。

上記電解処理によつて目的とするアルミニウム表面の粗
面化を達成することができるが、粗面の形状、性状など
を改善、強調して変化に富んだ粗面を形成させるために
、上記処理後、アルミニウムに対して公知の方法により
エツチング処理をしたり、あるいは陽極酸化処理をする
ことが有効である。さらに、引き続いて公知の方法によ
り染色処理、金属塩浴中での交流電解着色処理または直
流あるいは交流による電解自然発色処理を行なうと蝕刻
根部分の染色、着色、発色の各処理効果の差異により、
あるいは蝕亥凍部分表面の光学的差異によりその装飾は
一層効果的なものとする。

かくして、本発明の方法によれば、電解浴中の組成（イ
オン種など）、電解条件等を適宜選択することによつて
アルミニウム表面に蝕刻痕や金属析出物を有する粗面、
さらにはこれらと酸化皮膜形成作用、溶解作用、研磨作
用などが適宜組合せられた変化に富み、かつ装飾的効果
の高い粗面を形成することが可能である。

本発明の方法により得られる仕上り面の性状、形状など
によりアルミニウム製品は各種の分野に対して応用する
ことが可能となり、用途の拡大を図ることができる。

たとえば、アルミニウムサツシをはじめとする建材やカ
メラ部材、食器等に対して従来品とは異なる装飾効果を
与えることができるほか、辷り摩擦の必要とされる分野
、光学的に乱反射面を必要とされる分野等にも応用する
ことが可能である。次に、本発明を実施例によつて詳し
く説明する。

実施例 １アルミニウム６０６３材を一方の極に、カー
ボンを対極に用いて浴温２５℃のＮａ２ｓＯ４・１０Ｈ
２０５０ｆ／ｌ（０、１６ｍ０Ｉ／ｌ）の水溶液（ＰＨ
６．５）中で交流電流密度１０Ａ／ｄゴにて１０分間電
解処理した。

その後、濃度５％のカセイソーダ水溶液中において５０
℃にて５分間カセイエツチングを行なつて蝕刻痕状粗面
を有する製品を得た。実施例 ２ 一方の極にアルミニウム１１００材を用い、対極にカー
ボンを用いて浴温２５℃のＭｇＳＯ４５Ｏｇ／ｌ（０．
４２ｍ０１／ｌ）の水溶液（ＰＨ６．２ｌ）中で交流電
流密度１０Ａ／ｄゴにて１０分間電解処理した。

その後、実施例と同様の条件でカセィエツチングを行な
い蝕刻痕状粗面をもつ製品を得た。実施例 ３ 一方の極にアルミニウム６０６３材を用い、対極にカー
ボンを用いて浴温５０℃のＣＵＳＯ４５Ｏｙ／ｌ（０．
３１ｍ０１／ｌ〕の水溶液（ＰＨ４．２）中で交流電流
密度５Ａ／ｄゴにて１０分間電解処理を行なつた。

この処理により析出点状痕のある粗面が形成された。実
施例 ４ アルミニウム６０６３材を一方の極に、カーボンを対極
に用いて浴温２５℃のＮａ２ｓＯ４・ １０Ｈ２０５０
ｇ／ｌ−（０．１６ｍ０１／ｌ）およびシユウ酸１０ｆ
／ｌ（０．１１ｍ０１／ｌ）を含む水溶液（ＰＨｌ．５
）中で交流電流密度１Ａ／ｄゴにて１０分間電解処理し
た。

その結果、蝕刻痕状粗面が形成された。実施例 ５ 一方の極にアルミニウム６０６３材を用い、対極にアル
ミニウム１１００材を用いて浴温２５゜Ｃの硫酸カリウ
ム３０ｇ／ｌ（０．１７ｍ０１／ｌ）の水溶液（ＰＨ７
）中で交流電流密度１Ａ／ｄゴにて１０分間電解処理を
行なつて蝕刻痕状粗面を形成せしめた。

次いで、この製品にカセイエツチングを施して該粗面の
強調された製品を得た。実施例 ６アルミニウム６０６
３材を一方の極に、アルミニウム１１００材を対極に用
いて硫酸カリウム３０ｇ／ｌ（０．１７ｍ０Ｉ／ｌ）お
よびタエン酸１０ｆ／ｌ（０．０５ｍ０１／ｌ）および
クエン酸１０ｇ／ｌ（０．０５ｍ０１／ｌ）を含む水溶
液（浴温２５℃）（ＰＨ２．３）中で交流電流密度１．
５Ａ／ｄゴにて１０分間電解処理を行なつた。

この結果、蝕刻痕状粗面をもつ製品が得られた。実施例
７アルミニウム６０６３材を一方の極に、アルミニウ
ム１１００材を対極に用いて浴温２５℃の硫酸ニツケル
５０ｆ１／ｌ（０，１８ｍ０１／ｌ）の水溶液（ＰＨ６
．２）中において交流電流密度１．５Ａ／ｄゴにて１０
分間電解処理を行なつた。

しかる後、これをカセイエツチング処理することにより
強調された析出点痕のある粗面が形成された。実施例
８実施例１で得られた蝕刻痕状粗面を有するアルミニウ
ムを陽極とし、陰極にステンレスＳＵＳ３Ｏ４を用い、
電解液組成をスルホサリチル酸１００ｙ／１１硫酸３ｆ
／ｌとし、この溶液中で電解温度２０℃、電流密度１．
５Ａ／ＤＷｔにて３０分間直流通電した。

その結果、アルミニウムの表面にライトアッパー色の皮
膜が形成された。実施例 ９実施例２で得られた蝕刻痕
状粗面を有するアルミニウムを陽極とし、陰極にステン
レスＳＵＳ３Ｏ４を用い、電解組成をシユウ酸５０ｇ／
ｌとし、この溶液中で電解温度１８℃、電流密度２Ａ／
ｄゴにて３０分間直流通電した。

その結果、アルミニウム表面に黄金色の皮膜が形成され
た。実施例 １０実施例３で得られた析出点状痕のある
粗面を有するアルミニウムを１５％硫酸浴中にて２０℃
で直流電流密度１．５Ａ／ｄゴで３０分間通電してアル
マイト皮膜を形成せしめた。

さらに、このアルミニウムを一方の極とし、対極にステ
ンレスＳＵＳ３Ｏ４を用い、電解液組成を硫酸ニツケル
２５ｆ／１１ホウ酸２０ｇ／ム硫酸マグネシウム２５ｆ
Ｉ／ｌとしてＰＨ５に調節し、この溶液中で、電解温度
２０℃、電圧１２Ｖにて３分間交流通電した。その結果
、アルミニウム表面にライトアッパー色の皮膜が形成さ
れた。実施例 １１ 実施例４で得られた蝕刻状粗面を有するアルミニウムを
、１５％硫酸浴中にて２０℃で直流電流密度２Ａ／Ｄｎ
ｌで２０分間通電してアルマイト皮膜を形成せしめた。

さらに、このアルミニウムを一方の極とし、対極にステ
レンスＳＵＳを用い、電解液組成を硫酸第一スズ７′／
１１酒石酸３０ｇ／１１ホウ酸１０ｇ／ｌとしてＰＨ７
．５に調節し、この溶液中で電解温度２５℃、電圧１０
ににて２分間交流通電した。その結果、アルミニウム表
面にコールド色の皮膜が形成された。実施例 １２ 実施例１１において、電圧を１３Ｖとし、電解時間を１
０分間としたこと以外は実施例１１と同様の操作を行な
つた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アンモニウムイオン、アルカリ金属イオン、アルカ
   リ土類金属イオン、マンガン族金属イオン、鉄族金属イ
   オン、クロム族金属イオン、銅族金属イオン、亜鉛族金
   属イオン、炭素族金属イオン、チタン族金属イオン、バ
   ナジウム族金属イオンおよびアルミニウム族金属イオン
   の中の少なくとも１種の陽イオンを０．０１モル／ｌか
   ら飽和濃度まで含み、かつ硫酸イオンあるいは硫酸イオ
   ンおよびアルミニウムイオンに対するキレート剤を０．
   ０１モル／ｌから飽和濃度まで含む水溶液中においてア
   ルミニウムまたはアルミニウム合金を交流もしくは交流
   と同等の効果を有する波形の電源を用いて電解処理する
   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
   の表面に蝕刻痕粗面を形成する方法。 ２ アルミニウムイオンに対するキレート剤が酒石酸、
   クエン酸、ギ酸および酢酸よりなる群から選択されたも
   のである特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 陽イオンを含む水溶液が陽イオンを０．１〜１モル
   ／ｌの濃度で含む水溶液である特許請求の範囲第１項記
   載の方法。 ４ 電解処理後、エッチング処理あるいは陽極酸化処理
   を行なうことを特徴とする特許請求の範囲第１〜３項の
   うちのいずれかに記載方法。 ５ 電解処理後、染色処理、交流電解着色処理、直流自
   然発色処理または交流自然発色処理を行なうことを特徴
   とする特許請求の範囲第１〜３項のうちのいずれかに記
   載の方法。 ６ エッチング処理あるいは陽極酸化処理を行なつた後
   、染色処理、交流電解着色処理、直流自然発色処理また
   は交流自然発色処理を行なうことを特徴とする特許請求
   の範囲第４項記載の方法。