JPS6034640B2 - 銅もしくは銅合金材の着色方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、銅もし〈は銅合金材を電解陽極酸化処理して
表面に均一で密着性にすぐれた着色層を形成する方法に
関するものである。

従来、銅製品は色彩感が乏しく、又酸化により変色し易
いという欠点があるために化学的方法、電気化学的方法
等によってさまざまな色調に着色することが行われてい
る。

例えば、緑青色に着色する方法として銅塩と酸とを含有
する薬液を繰返し塗布する化学的方法であるが、塗布と
乾燥を再三にわたり繰返さなければならず、着色に時間
と手間を要し銅製品の工業的着色法として好ましい方法
ではなかった。

又、炭酸ナトリウムあるいは重炭酸ナトリウムを含む電
解液中で、着色しようとする鋼製品を陽極として電解酸
化処理する電気化学的方法もあるが、着色層の密着性が
悪いと共に電流密度を均一にしないと均一な着色層が得
られないという欠点があった。例えば、銅製品が平板の
場合で平板を電解俗の負電極と平行に設置しても、電流
は周線部の方が流れ易いので、周緑部がよく着色し板面
全面に均一に着色しない欠点があり、更に着色する銅製
品が立体的なものである場合には一層電流密度に差を生
じるので着色されない部分が生じるという欠点があった
。

更に、上記電解液に二酸化硫黄をとかしたり、硫酸塩、
亜硫酸塩等を加えることにより、着色層の色調や密着性
を改善することも知られているが、この方法でも依然と
して均一な着色層を形成することはできなかった。

本発明の目的は、上記従来法における欠点を解消し、電
解陽極酸化処理１０‐６により銅もしくは鋼合金材に均
一な色調で密着性にすぐれた着色層を形成する着色方法
を提供しようとするものであり、その要旨は、銅もしく
は鋼合金材をアルカリ金属もしくはアンモニウムの炭酸
塩と、水溶性の第１及び第２燐酸塩のうちの少くとも１
種とを含有する電解液に浸潰し、電解陽極酸化処理する
ことを特徴とする銅もしくは銅合金材の着色方法に存す
る。

本発明において、電解液はアルカリ金属もしくはアンモ
ニウムの炭酸塩と、水溶性の第１及び第２隣酸塩のうち
の少くとも１種とを含有している。

炭酸塩としては炭酸ナトリウム、炭酸カリ、炭酸アンモ
ニウム等が好適に使用され、又、隣酸塩としては水溶性
の第１又は第２燐酸塩であって、第１隣酸ナトリウム、
第１隣酸カリ、第１隣酸アンモニウム等の第１隣酸塩、
第２隣酸ナトリウム、第２燐酸カリ、第２燐酸アンモニ
ウム等の第２燐酸塩が好適に使用される。

電解液中の炭酸塩と燐酸塩との含有量は炭酸塩について
は０．２〜０．８モルノク、隣酸塩については０．０１
５〜０．３モル／その範囲であるのが好ましい。

炭酸塩が０．２モル／とより少なくなると、電流密度を
調整しても電解陽極酸化処理により銅の表面に着色層を
形成し歎くなり、又０．８モル／〆より多くなると着色
層の色調が黒色化して実くしい色調に着色できなくなる
。炭酸塩の最も好ましい範囲は０．４〜０．６モル／そ
である。又、隣酸塩については０．０１５モル／〆より
少ないと電解液に隣酸塩を加える効果、即ち着色むらの
解消と着色層の密着性の改善が充分でなく、又０．３モ
ル／夕より多くなると発色しなくなるからである。

隣酸塩の最も好ましい範囲は炭酸塩の含有量の約半分位
で０．０５〜０．０８モル／そである。

尚、隣酸塩についてはたとえば第１燐酸ナトリウムはＮ
ａＨ２Ｐ０４・２Ｌ○、第２リン酸ナトリウムはＮａ２
ＨＰ０４・１２日２０のように結晶水を含んでいるもの
であってもよい。又、炭酸塩及び隣酸塩はいずれも単独
であっても、２種以上混合して使用してもよい。

又、比較的価格の安い第３隣酸塩を添加することにより
、比較的価格の高い第１及び第２隣酸塩の含有量を減じ
ても、本発明の効果を低下させることがないので経済的
である。

そして本発明においては、上記電解液中に銅もしくは鋼
合金材を浸潰し、銅もしくは銅合金材を陽極として電解
陽極酸化処理する。

電解陽極酸化処理における電流密度は電解液中に含有す
る炭酸塩と、隣酸塩との組合せや含有量により変化する
が、種々の電解液において、２．船／ｄれ以上、電解液
温度は２０〜４０ｑ０とするのが好ましい。

電流密度が２．船／ｄで未満であると炭酸塩と隣酸塩と
の含有量を多くしても銅もし〈は鋼合金材に着色し難く
なるからであり、又、電解液温度が２０ｏｏより低くな
ると色調が悪く表面が滑らかでなくなり、４０つ○より
高くなると色調が黒色化してくるからである。又電解陽
極酸化処理する時間は処理する銅もしくは鋼合金材の表
面積、電流密度、処理材と電極との距離、電解液の温度
等により変化し、表面積が４・さく、電流密度が大きく
、距離が短く、液温度が高い程処理時間は短かくてすむ
。

電解液槽中における処理材と電極との配置は、陽極とす
る処理材を陰極に対してはゞ等距離となるようにするの
が均一に着色するため好ましい。

このため処理材の形状にもよるが細長い電解槽の中央部
に処理材を吊下げ、電解液槽の両側に沿って陰極電極を
設置すると一時に複数個の処理材を着色することができ
る。電解液槽自体を陰極としてもよい。

上記の電解液槽に、前処理をして表面をよく脱脂した銅
もし〈は鋼合金材を浸薄し、上記のようにして電解陽極
酸化処理すれば全面均一な着色層が形成される。

この着色層は十分な密着性を有しているが、衝撃力が加
えられると剥げ落ちることがあるため、これを防止する
と共に耐久性を向上させる等の理由で着色層の表面に保
護被覆層を形成するのがよい。

保護被覆層は従来公知のものが使用できる。

例えば、アク・リル系の溶液タイプの塗料、アクリルウ
レタン系の２液硬化タイプの塗料等をスプレー塗布し、
加熱乾燥する方法で形成することができる。又、本発明
において、電解陽極酸化処理を行うと、電解液中の炭酸
塩、隣酸塩等が消耗するので、消耗した分を補給して常
に電解液中の含有量を一定としておくのがよい。

又、電解液中には酸化銅等の着色処理に悪影響を及ぼす
生成物が生じるので、ときどき電解液を炉過してこれら
生成物を除去するのがよい。

次に本発明の実施例と比較例を示す。実施例 １ たて１２肌、よこ７弧、深さ５肌のプラスチック製の容
器に、炭酸ナトリウム５０夕／そと第２隣酸ナトリウム
５２夕／夕とを含有する電解液を入れて電解液槽とし、
容器のよこ方向の一方の内壁面には鋼板が取付けられ員
電極となされている。

着色処理する鋼板（１０ｃの×５肌、厚さ０．３側の脱
脂処理した鋼板）を、負電極鋼板と約４５度の角度をな
して対面し、一端が約５肌、他端が約１２伽となるよう
に電解液横内に浸潰し、この着色処理しようとする銅板
を陽極に接続し、負電極との間に電流密度６．０Ａ／ｄ
めの電流を７分間流したところ負電極に面した面は負電
極との間隔が異なるにもかかわらず全面に均一な青白色
の着色層が形成された。，電解液の温度は２０ｏｏであ
った。

この着色処理した鋼板を水洗、乾燥した後、次のように
して着色層の密着性をテストした。

密着性は１加平方の広さの着色層に１柳ピッチの切り目
を縦横に入れてＩＯＮ固のごばん目をつくり、その上に
セロハンテープを指先で押えて貼りつけて剥離したとき
に５０％以上の面積にわたって着色層が残っているごば
ん目の数で判定するごばん目テープ剥離テスト、流水中
（１０〜１５夕／側の水道水が入れ替る容器内）への浸
債テスト（１週間）とを行った。その結果ごばん目テー
プ剥離テストでは１００個のごばん目の全てで剥離なし
の判定であり、各ごばん目の中で部分的にも剥離するも
のはほとんどなく、又、負電極に近い側と遠い側とにお
ける着色層の密着性の差はなく、又、浸濃テストでは着
色層に全く変化はなかった。

実施例２〜７及び比較例１〜３ 実施例１において電解液及び電流密度を第１表に示すよ
うに変え、各比較例においては更に通電処理時間を１晩
ご間とした以外は実施例１と同様にして着色処理を行っ
た。

第１表 実施例２〜５において得られた着色層は実施例１と同様
の全面均一な青白色を提し、ごばん目テープ剥離テスト
ではＩｏｎ固のごばん目の全てで剥離なしの判定であり
、各ごばん目の中で部分的にも剥離するものはほとんど
なく、又浸債テストでは着色層に全く変化はなかった。

これに対して、各比較例においては着色処理する銅板の
負電極鋼板との間隔が狭い側、即ち電流の流れ易い側が
不均一なまだら状に着色され、その着色された部分の割
合は負電極鋼板と向き合う鋼板の表面積の２０％（比較
例１）、５％（比較例２及び３）であった。尚、色調は
比較例１及び２では青白色であったが、比較例３ではや
や黒味をおびたうすし、青色であった。

又、着色層のごばん目テープ剥離テストでは、各比較例
ともにＩＯＮ固のごばん目のすべてで剥離なしの判定で
あったが、比較例１においては着色層が粉末状になって
おり、セロハンテ−プが接着せず表層部の粉がくっつい
て剥離したためであり、比較例２，３ではごばん目の半
数以上において部分的な着色層の剥離が生じた。

更に流水への浸造テストを行ったころ、水の流動によっ
て着色層が部分的に剥離した。

尚、各比較例において着色層の上に保護被覆層を施こし
てみたが着色層の剥離を防止することはできなかった。

実施例 ６幅６０ｃｍ、長さ３机、深さｌｍのステンレ
ス板製の糟に実施例１で使用したと同じ電解液を入れて
電解液槽とし、長さ方向に沿って銅〆ッキを施した合成
樹脂製の雨どし、部品（ェルボ、集水器等）を浸潰し、
各雨どし、部品を陽極に、槽を陰極に接続して電流密度
３．０Ａ／ｄあの電流を７分間流して電解陽極酸化処理
を行った。

各雨どし、部品の外面には全面均一な色調でかつ全面に
わたって密着性のよい青白色の着色層が形成された。以
上に述べた通り、本発明はアルカリ金属もしくはアンモ
ニウムの炭酸塩と、水溶性の第１及び第２隣酸塩のうち
の少なくとも１種とを含有する電解液中に鋼又は銅合金
材を浸潰し、電解陽極酸化処理する着色方法であって、
隣酸塩を加えることにより銅又は銅合金の表面に均一で
密着性にすぐれた着色層を形成することができる。

又、着色しようとする銅又は銅合金材が立体的な形状の
ものであっても、外表面の全面に均一な着色層を形成す
ることができ、屋根材としての鋼板の着色、鋼製又は銅
〆ッキ合成樹脂製の雨どし、及びその部分の着色等の建
材の着色、装飾的な銅製品類の着色、美術工芸品の着色
等の工業的着色法として有用な方法である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 銅もしくは銅合金材をアルカリ金属もしくはアンモ
   ニウムの炭酸塩と、水溶性の第１及び第２隣酸塩のうち
   の少なくとも１種とを含有する電解液に浸漬し、電解陽
   極酸化処理することを特徴とする銅もしくは銅合金材の
   着色方法。 ２ 電解液中に含有する炭酸塩が０．２〜０．８モル／
   ｌであり、隣酸塩が０．０１５〜０．３モル／ｌである
   特許請求の範囲第１項記載の着色方法。