JPS60128288A - アルミニウム及びアルミニウム合金の黒色皮膜生成方法 - Google Patents

アルミニウム及びアルミニウム合金の黒色皮膜生成方法

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JPS60128288A
JPS60128288A JP23564183A JP23564183A JPS60128288A JP S60128288 A JPS60128288 A JP S60128288A JP 23564183 A JP23564183 A JP 23564183A JP 23564183 A JP23564183 A JP 23564183A JP S60128288 A JPS60128288 A JP S60128288A
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JP
Japan
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acid
aluminum
film
bath
black film
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JP23564183A
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English (en)
Inventor
Shinichi Ishida
石田 慎一
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Nippon Aluminium Co Ltd
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Nippon Aluminium Co Ltd
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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】 (産業上の利用分野) 本発明はアルミニウムやアルミニウム合金材全電解着色
するための着色皮膜生成方法、特に黒色皮膜生成方法に
関する。
(従来技術) 一般に電解着色による着色皮膜生成方法は、アルミニウ
ム素地表面に形成されたアルマイトの多孔性皮膜層の皮
膜孔内に金属全析出させ、皮膜孔内での金属の析出程度
に応じて吸収される光の波長が変化するのを利用して着
色を行なうようになっている。従って電解時間を長くす
る等して皮膜孔内金析出金属で満せば、光の吸収が大と
なり黒色が得られることになる。
ところが従来知られている電解着色による着色皮膜生成
方法、例えば特公昭49−48824号では、電解時間
が長くなると皮膜欠陥部分に対して集中的に電流が流れ
、皮膜表面(外側端面)に金属が付着して灰色を呈する
ようになったり、又皮膜破壊が生じ黒色が得られないと
いった不具合がある。又特公昭88−1715号では、
着色に極めて長時間(10〜20分)を要するばかりで
なく、例えば鍋の底のような物品の凹部が黒色にならず
着色が不均一になるといった不具合がある。さらに特開
昭54−45640号では、金属塩を含む電解着色浴中
で、陽極酸化されたフルミニラム合金を陰極として直流
電解するために、鍋の底のような部分あるいは押出形材
の四部が黒色にならず、着色が不均一になると−う不具
合がある。
(発明の目的) アルミニウム及びアルミニウム合金の表面に、均一な黒
色皮膜を迅速に生成することのできる黒色皮膜生成方法
を提供する。
(発明の構成〕 本発明は、次の一連の過程を必須要件とするアルミニウ
ム及びアルミニウム合金の黒色皮膜生成方法である。
(→ 陽極酸化皮膜を形成する。
(至)その皮膜を活性化或は皮膜構造を変化させて、電
解着色が迅速に行なえるようにする。
(C)次に金属塩を含む電解着色浴中で再陽極酸化処理
を行なって、均一に着色が行々えるようにする。
口)更に同一浴中で交流、負の直流或はパルス通電を行
なって、迅速かつ均一に黒色皮膜を得る。
(発明の説明〕 (1)本発明の方法では、アルミニウム又はアルミニウ
ム合金材を一方の電極とし、他方の電極として例えばア
ルミニウム、カーボン、又はステンレス等を使用する。
(2)上記陽極酸化皮膜は例えば、硫酸、シュウ酸、ク
ロム酸、リン酸等の酸或はこれらの混酸、又は水酸化ナ
トリウム、リン酸三ナトリウム等のアルカリ等の浴中で
、アルミニウム又はアルミニウム合金を陽極酸化処理し
て得られた皮膜である。なおこれらの電解液中で、好ま
しくは電流密度がlA/dm 〜6 Vdm2(電圧5
 V 〜1oov )になるように直流もしくはパルス
の電圧を印加して酸化皮膜を化成させる。
(3)上記活性化の処理方法は例えば、陽極酸化処理浴
中での陽極酸化処理終了後、更により低い電圧で陽極酸
化処理するか、或は1分以上通電せずに放置しておく等
の処理方法である。なお陽極酸化処理を行なう場合には
、好ましくは0 、01A/dm 2〜L A7dm2
tv電流密度(電圧8V−10V)で直流或はパルスの
電圧印加により電解する。
上記皮膜構造の変化方法は例えば、硫酸、シュウ酸、ク
ロム酸、リン酸、硝酸等の酸或はこれらの混酸、又は水
酸化ナトリウム、リン酸三ナトリウム等のアルカリの浴
であって、上記陽極酸化皮膜の形成に使用した以外の浴
中で、浸漬或は再陽極酸化処理を行なう方法である。
上記(1)工程により、(a)工程において生成した陽
極酸化皮膜とアルミニウム素地との間に新しく酸化皮膜
を形成するか、あるいは該皮膜の溶解によるボアー径の
拡大や、(a)工程において陽極酸化皮膜中に混入した
り或は微細孔の孔壁に吸着した硫酸イオン等を、(ト)
工程における酸性浴のアニオン種(例えばリン酸イオン
、硝酸イオン等)ト置換すること等のよりにして皮膜構
造及び皮膜組成が変化し改質される・ (4)上記金属塩を含む電解着色浴は例えば、Sn、N
i、Cu、Co、Fθ等の金属を含む金属塩と、ホウ酸
、酒石酸、スルホサリチル酸、クレゾールスルホン酸等
のpH緩衝剤、或はキレート剤等を含んだ浴である。
なお金属塩は、電解時に一方の電極のアルミニウム又は
アルミニウム合金の表面に生成した酸化皮膜中の微細孔
中に、金属、金属酸化物、金属の水和物もしくはこれら
の混合物を析出させて着色させるものである。又ホウ酸
、酒石酸あるいはそれらの塩等の添加剤は、好ましくは
バリヤー型皮膜を形成するものがよく、その場合は直流
あるいはパルスの正の電圧を印加した時に、・(リヤ一
層厚さを変化させる役割をする。
pH緩衝剤は電解液のPHヲ調整して電解時のガス発生
を防止する効果と電解時の電極表面近傍の電解液のpH
を調整する効果を有する。又キレート剤は主に電解時の
電解液中の金属イオンの挙動を調整する効果を有し、金
属の電析反応を促進させることによって、着色効果を向
上させる。
(5)上記再陽極酸化処理方法は例えば、正の直流或は
パルスを、電圧が5〜80Vの範囲で、時間が1秒以上
の条件で通電する方法である。電流密度は好ましくは0
.01 A/dm 〜1.0 A/dm である。
(6)上記交流、負の直流或はパルス通電の条件は例え
ば、電圧が10〜30vの範囲で、時間が80秒以上で
ある。電流密度は好ましくは0.14価m2〜1.OA
/dm2であり、正の電圧及び通電時間を考慮しながら
負の電圧あるいは交流電圧を設定することによって、迅
速でかつ均、−な黒色皮膜を得ることができる。
(7)電解着色工程を終えた皮膜には好ましくは煮沸水
や蒸気等による封孔処理が施されるか、又は必要に応じ
て塗装が施される。
(8)本発明において最も特徴的な工程の1つは上記(
ハ)工程で、(a)工程において形成した皮膜を活性化
あるいは皮膜構造を変化させて、電解着色が迅速に行な
えるようにすることである。これは次のような理由によ
る。第1に、(用工程において形成した皮膜につき、活
性化あるいは皮膜構造の変化を行なうことによって、皮
膜抵抗が小さくなる。
第2に、孔中へ析出しようとする金属イオンの進入を妨
害する種々のアニオン種が取り除かれる。
第3に、ボアー径を拡大して金属イオンの析出を促進す
る等の効果が生じる事によって、電解着色が迅速になる
もう1つの特徴的な工程は、上記(d)工程において電
解着色を行なう前に、(C)工程において電解着色浴中
で直流或はパルスの正の電圧を印加することである。こ
の正の電圧の印加によって、色のつきまわり性(均一性
)が向上するが、それは次のような理由による。第1図
に模式的に示すように、電解着色浴1中にステンレス等
よりなる対極2に対向させて、アルミニウムまたはアル
ミニウム合金よりなるワーク8が配置されるとする。ワ
ーク3は四部4を有している。ここでワーク3と対極2
間にワーク3を正とする電圧を印加すると、電解着色液
中に含まれるバリヤー型皮膜の生成用添加剤により皮膜
が生成される。そのツクリヤ一層厚さは、その添加剤の
種類による印加電圧と厚さとの相関関係(例えばホウ酸
の場合ば14 A/Vの割合)において増減する。そこ
でワーク3のうチ対極2に最も近い端部tと、最も遠い
四部4の底部6とを比較すると、電圧分布により端部5
の方が底部6よりもより厚いバリヤ一層が形成される。
このようにバリヤ一層浮きが対極に近す部分はど厚く、
遠い部分はどうずくなることによって、電気抵抗の差が
生じる。これにより、次いで行なう((]−)工程時に
流れる電流が制御され、対極に近い端部5よりもむしろ
対極に遠い底部6の方が電流が流れやすくなり、金属の
析出を均一にするためつき回シ性が向上する。
(実施例) 第1実施例: 第2図のような、内径A = 200jEm!、深さB
=150鱈の絹状のアルミニウム製物品を、硫酸150
 g/l、20°C中で直流電解し、12μmの陽極酸
化処理皮膜を得た。次に第1表のように活性化或は皮膜
構造変化を行なった。
第 1 表 更に電解着色浴として硫酸ニッケル100 g/n、ホ
シ酸80 g/nの浴を用いて、第3図のような条件で
通電した。第8図において縦軸は電圧、横軸は時間テア
リ、Vz=20V、V2==−18V、Va==5V、
V4=−16V、 t4= l 0秒、f、2=100
秒、ts−2秒、ta=10秒であり、通電時間の合計
は2分50秒である。この結果、hずれも均一な黒色皮
膜を得た。
第2実施例: 第4図のような吊シ具10を用−る。第4図において1
1は電解枠、12は電解枠、18Fi、押出し型材(被
処理材)である。
吊り具10を硫酸i 70 g/(1,20°C中で直
流電解し、型材13の表面に9μmの陽極酸化皮膜を得
た。次に硫酸10 g/l 、リン酸50 g、/lの
混合浴中で、直流15’VX5分の再陽極酸化処理をし
た。
更に電解着色浴として硫酸第1スズ5g/IJ、硫酸ニ
ッケル20 g/11 、ホウ酸20g/l、硫酸アン
モニウム15 g/l、スルホサリチル酸15 g/I
Iの混合浴を用い、正の直流25VX10秒印加した後
、交流18VX8分処理した。その結果、均一な黒色皮
膜を得た。
第8実施例: 第4図の吊り具10を硫酸170g/l、20°C中で
直流電解し、型材13の表面に9 ’p mの陽極酸化
皮膜を得た。次にそのままの陽極酸化液中で直流10v
×1分処理を行なった。更に電解着色浴として硫酸ニッ
ケル50 g/l 、硫酸コ・(ル)50g/#、ホウ
酸30g#の混合浴を用い、第5図のような条件で通電
した。第5図において縦軸は電圧、横軸は時間であり、
V5=18V、■6=−18V、v7 =5■、vs=
−16V、vg= −18V、 ts = 10秒、第
6−120秒、t7=3秒、ts=10秒、第9−2秒
、t10=5秒、n+=10回、n2=lo回である(
通電時間の合計は5分30秒)。この結果、均一な黒色
皮膜を得た。
なお、1秒≦to<第7<t+o< t8≦10秒の条
件で行なうと、よ、り迅速に着色か行なわれ、l Vg
 l<1V91の条件で行なうと、より均一な黒色皮膜
力;得られる。
(従来技術による比較例) 第1比較例: 第2図のような絹状のアルミニウム製物品を、硫酸i5
og/n、2o°C中で直流電解し、121t 1r、
の陽極酸化処理皮膜?得た。次に電解着色浴として硫酸
ニッケル100 g/l! 、ホウ酸gog/6の浴を
用いて、陽極酸化処理皮膜を陰極と(−ニッケルを陽極
として、直流電圧15Vで5分間電解着色を行なった。
その結果第2図における7の面は、全体に表面に金属が
付着して灰色を呈し、一部皮膜けくりが生じ、また9の
面はブロンズ色であった。
第2比較例: 第1比較例と同様にして12μrnの陽極酸化処理皮膜
を得た後、リン酸10%、硫酸1%からなる25°Cの
水溶液中で鉛板を対極と(7て、13V一定で5分間陽
極電解した。その後、第1比較例と同様の電解条件で電
解着色を行なった所、第2図における7の面はほぼ全体
に黒色であったが、9の面がブロンズ色で、8の面は濃
ブロンズ色であった。
(発明の効果) アルミニウム及びアルミニウム合金の表面に、均一な黒
色皮膜を迅速に生成することのできる黒***膜生成方法
ヲ得ることができる。しかも本発明による黒色皮膜生成
方法は、工業的に採用することが容易で、均一な品質を
有する製品を製造する−のに適している。
【図面の簡単な説明】
第1図は電解着色装置の模式図、第2図は第1実施例及
び比較例に用いられたアルミニウム製物品の断面略図、
第3図、第5図はそれぞれ第1実施例及び第3実施例の
電圧印加方法を示すグラフ、第4図は第2実施例及び第
3実施例に用いられた吊り具の正面図である。 第1図 第2図 第4図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1) 陽極酸化皮Mを形成した後;その皮膜を活性化
    或は皮膜構造全変化させて、電解着色が迅速に行なえる
    ようにし1次に金属塩を含む電解着色浴中で再陽極酸化
    処理を行なって、均一に着色が行なえるようにし;更に
    同一浴中で交流、負の直流或はパルス通電全行なって、
    迅速かつ均一に黒色皮膜を得ることを特徴とするアルミ
    ニウム及びアルミニウム合金の黒色皮膜生成方法。 (2ン 上記陽極酸化皮膜が;硫酸、シュウ酸、クロム
    酸、リン酸等の酸或はこれらの混酸、又は水酸化ナトリ
    ウム、リン酸三ナトリウム等のアルカリの浴中で、アル
    ミニウム又はアルミニウム合金を陽極酸化処理して得ら
    れた皮膜である特許請求の範囲第1項記載のアルミニウ
    ム及びアルミニウム合金の黒色皮膜生成方法。 (3)上記活性化の処理方法が;陽極酸化処理浴中での
    陽極酸化処理終了後、更によシ低い電圧で陽極酸化処理
    するか、或は1分以上通電せずに放置しておく処理方法
    である特許請求の範囲第1項記載のアルミニウム及びア
    ルミニウム合金の黒色皮膜生成方法。 (4)上記皮膜構造の変化方法が;硫酸、シュウ酸、ク
    ロム酸、リン酸、硝酸等の酸或はこれらの混酸、又は水
    酸化ナトリウム、リン酸三ナトリウム等のアルカリの浴
    であって、上記陽極酸化皮膜の形成に使用した以外の浴
    中で、浸漬或は再陽極酸化処理を行なう方法である特許
    請求の範囲第1項記載のアルミニウム及びアルミニウム
    合金の黒色皮膜生成方法。 (5)上記金属塩を含む電解着色浴が;Sn、Ni、C
    u、Co 、 Fe等の金M’に含む金属塩と、ホウ酸
    、酒石酸、スルホサリチル酸、クレゾールスルホン酸等
    のpH緩衝剤、或はキレート剤を含んだ浴である特許請
    求の範囲第1項記載のアルミニウム及ヒアルミニウム合
    金の黒色皮膜生成方法。 (6)上記再陽極酸化処理方法が;正の直流或はバルス
    を、電圧が5〜30Vの範囲で、時間が1秒以上の条件
    で通電する方法である特許請求の範囲第1項記載のアル
    ミニウム及びアルミニウム合金の黒色皮膜生成方法。 (7)上記交流、負の直流或はパルス通電の条件が;電
    圧が10〜30Vの範囲で、時間が30秒以上である特
    許請求の範囲第1項記載のアルミニウム及びアルミニウ
    ム合金の黒色皮膜生成方法。
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