JPS6210299A - チタンまたはチタン合金の着色被膜形成方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はチタンまたはチタン合金（以下「チタン」とい
う。）の着色被膜形成方法に関し、詳しくはチタンに着
色被膜の形成処理と塗装処理を順次行うことによって、
チタン表面に耐候性の良好な美麗な被膜を形成する方法
に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕アル
ミニウムが建築材料として使用されてから既に２０数年
が経過し、その間にアルミニウムはそのすぐれた加工性
、耐候性のために市場は急激な拡大を遂げた。

一方、最近では住生活の多様化に伴ない、建築材料に様
々な性能が要求されている。そのうえ、特にデザイン、
とりわけ色調に対する要求が非常に大きくなってきてい
る。

従来からアルミニウム建材を着色する方法としては、交
流電解着色法、電解発色法、塗装法などがあるが、その
うち耐候性、経済性等において最もすぐれているといわ
れる交流電解着色法にあっても、ブロンズ系〜ブラック
系の色調しか得られないという原理的な欠点がある。ま
た、電解発色法ではブロンズ系に加えてグレー系の色調
に着色することも可能であるが、特殊なアルミニウム合
金を用いて特別の条件下で操作を行う必要がある。

さらに、塗装法では様々な色調に着色することができる
が、メタリック感が消され、素材の風合を生かすことが
できない。

そこで、本発明者は、アルミニウム材にかえてチタン材
料を建築材料として使用することに着眼し、鋭意研究を
重ねた。その研究過程において、チタンは軽量であって
強度が大きく、しかも錆びないという特性を有し、建築
材料として最適であるとともに、化成処理や電解処理を
行うと、様々な色調に発色させることができるが、この
着色被膜は通常４００〜１０００人と非常に薄いため、
屋外環境では容易に変色あるいは脱色し、実用に耐えら
れないものであることがわかった。

このような事実を基礎にして本発明者は、さらに研究を
続けたところ、チタンに着色被膜を形成した後に、透明
な塗装処理を行えば、意外にも耐候性等が著しく向上す
ることを見出し、本発明を完成するに至った。

〔問題点を解決するための手段〕

すなわち本発明は、チタンに、着色被膜形成処理を行い
、次いで透明な塗装処理を行うことを特徴とするチタン
の着色被膜形成方法を提供するものである。

本発明の方法を通用することきできるチタンは、表面に
何らの処理を加えないものでもよいが、表面に付着して
いる異物、不純物、変質層などを除去して素地面を調整
するために前処理を行うことも有効である。ここで行う
前処理の方法としては様々なものがあり、特に限定され
るものではなく、パフ研磨、ブラスト研磨あるいは脱脂
処理、さらにはフッ化水素酸等の腐食性水溶液中で浸漬
処理するなどの操作を行えばよい。このような前処理と
しての浸漬処理は、通常はフッ化水素を０．５〜４５容
量％、好ましくは１〜５容量％含む水溶液中で、温度５
〜８０℃、好ましくは１５〜３０℃にて１０秒〜１０分
間、好ましくは３０秒〜２分間の時間処理を行えばよい
。なお、この際水溶液中に上記のフン化水素とともに、
硝酸、塩酸。

硫酸、シュウ酸あるいはギ酸等を混合することもできる
。

本発明の方法は、未処理のチタンあるい上述の如き前処
理を施したチタンに、まず着色被膜形成処理を行う。こ
の着色被膜形成処理は、様々な方法により行うことがで
きるが、具体的には化成処理や陽極酸化処理をあげるこ
とができる。ここで化成処理は各種のものがあり、所望
する色調に応じて適宜条件を選定して行えばよいが、一
般には酸性溶液、中性溶液あるいはアルカリ性溶液で常
温乃至加温下でチタンを浸漬処理すればよい。例えば、
リン酸ナトリウム１〜１０重量％、好ましくは４〜６重
量％、フン化カリウム１〜５重景％、好ましくは１〜２
重量％およびフッ化水素１〜５容量％、好ましくは１〜
２容量％を含有する水溶液中にて、温度２０〜８０℃、
好ましくは２０〜３０℃でチタンを１〜３０分間、好ま
しくは１〜３分間浸漬処理すればよい。

一方、陽極酸化処理も様々な条件下で行うことができ、
ここで用いる電解液中の酸としても各種の無ｍ酸や有機
酸があげられる。具体的には硫酸。

リン酸、スルファミン酸、硼酸をはじめ、ギ酸。

酢酸、クロトン酸などのモノカルボン酸、シュウ酸、マ
ロン酸、コハク酸、フマル酸、アジピン酸などのジカル
ボン酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸などのオキシカル
ボン酸、メタンスルホン酸。

エタンスルホン酸、スルファミノ酸などの脂肪族スルホ
ン酸、スルホサリチル酸、トルエンスルホン酸、フェノ
ールスルホン酸、ジノニルナフタレンスルホン酸、ドデ
シルヘンゼンスルホン酸、クレゾールスルホン酸などの
芳香族スルホン酸をあげることができる。これらの酸は
単独で用いてもよ（、あるいは二種以上を組合せて用い
てもよい。

この電解液中における上述の酸の濃度は、酸の種類等に
よって異なり、一義的に定めることはできないが、通常
１〜４０ｗ／ｖ％、好ましくは５〜２０ｗ／ｖ％の範囲
で定める。ま゛たこの電解液には必要に応じて液のｐＨ
を調整するためにアンモニアやアミン類を加えることも
できる。

上記電解液を用いて陽極酸化処理するにあたっては、チ
タンを陽極として直流電流を通電すればよいが、この際
の電解条件としては、通常は電解温度（液温）０〜６０
°Ｃ１好ましくは１５〜３０゛Ｃ１電流密度０．１〜５
　Ａ／ｄｍ”　、電圧５〜２５０■の条件にて１０秒〜
３分間、好ましくは３０秒〜１分間程度直流通電すれば
よい。

本発明の方法では、上述の如き化成処理や陽極酸化処理
などの着色被膜形成処理を施したチタンを必要に応じて
水洗した後、さらに透明な塗装処理を行うことが必要で
ある。

この塗装処理は各種の方法により行うことがでできる。

そのうち、水性電着塗料を用いた電着塗装処理が、設備
費等が高価であるという問題はあるものの、作業環境が
良く、しかも得られる塗膜の膜厚が均一であると共に密
着性が良好であるため好ましい。

本発明の方法による塗装処理後、必要に応じて水洗し、
さらに焼付硬化処理を行えば、美麗な色調でしかも耐候
性のすぐれた被膜がチタン表面に均一に形成される。

なお、この焼付硬化処理は、通常の条件で行えばよい。

具体的には、焼付温度１００〜２５０℃、好ましくは１
３０〜２２０°ＣにてＩＯ分〜８０分間、好ましくは２
０〜３０分間処理すればよい。

〔発明の効果〕

以上の如く、本発明の方法によれば、比較的簡単な操作
でチタン表面に所望する原色系の鮮やかなメタリック感
のある色調の着色被膜を均一かつ美麗に形成することが
でき、しかも形成される被膜は耐候性のきわめてすぐれ
たものとなる。

〔実施例〕

次に、本発明を実施例によりさらに詳しく説明する。

実施例１ 工業用純チタン（ＴＩＢ）をアセトン洗浄し、次いで濃
度５容量％のフッ化水素水溶液（液温２５℃）に３０秒
間浸漬して前処理を行った。

前処理したチタンを充分に水洗した後、濃度１０重量％
の硫酸水溶液よりなる電解液中にて前記チタンを陽極と
し、陰極として白金でメ・ツキしたチタンを用いて、２
０℃の液温にて１０Ｖで１分間直流通電して陽極酸化処
理を行った。

次いでこの陽極酸化処理を施したチタンを水洗後、アク
リル系電着塗料（固形分８重量％）を含む電解液中にて
２０°Ｃ，１２０Ｖ、３分間の条件で電着塗装処理を行
った。

その後、水洗し、さらに１８０°Ｃで３０分間焼付硬化
処理を行ったところ、チタン表面に膜厚１５μｍの均一
なメタリック惑のあるゴールド色の被膜が形成された。

またこの被膜の耐候性を測定するために行ったサンシャ
インウェザ−テスト（２５０時間、ＪＩＳ　　Ｈ８６０
２に準拠）の結果、被膜には何らの異常も認められなか
った。

実施例２ 実施例１において、陽極酸化処理に用いる電解液を濃度
５重世％の酒石酸水溶液とし、また陽極酸化処理の電圧
を３０Ｖとしたこと以外は、実施例１と同様の操作を行
った。その結果、チタン表面に膜厚１５μｍの均一なメ
タリック惑のあるライトブルー色の被膜が形成された。

また、この被膜のサンシャインウェザ−テストの結果は
、全く異常が認められなかった。

実施例３ 実施例１と同様に前処理したチタンを充分に水洗した後
、濃度１重量％のシュウ酸水溶液よりなる電解液を用い
、他は実施例１と同じ条件で陽極酸化処理を行った。

次いで、この陽極酸化処理を施したチタンを水洗後、ウ
レタン系塗料を用いて静電塗装処理を行った。

その後、１３０°Ｃで３０分間焼付硬化処理を行ったと
ころ、チタン表面に膜厚１０μｍの均一なメタリック感
のあるゴールド色の被膜が形成された。また、この被膜
のサンシャインウェザ−テストの結果は、全く異常が認
められなかった。

実施例４ 実施例１において、陽極酸化処理に用いる電解液を濃度
５重量％のスルファミン酸水溶液とし、また陽極酸化処
理の電圧°を４０Ｖとし、さらに電着塗装処理の電圧を
１４０■としたこと以外は、実施例１と同様の操作を行
った。

その結果、チタン表面に膜厚１８μｍの均一なメタリッ
ク感のあるブルーグリーン色の被膜が形成された。また
、この被膜のサンシャインウェザ−テストの結果は、全
く異常が認められなかった。

実施例５ 実施例１と同様に前処理したチタンを充分に洗浄した後
、濃度１０重量％のリン酸水溶液よりなる電解液を用い
ると共に電圧を９０Ｖとし、他は実施例１と同じ条件で
陽極酸化処理を行った。

次いで、この陽極酸化処理を施したチタンを水洗後、ア
クリル系塗料を用いて浸漬塗装処理を行った。

その後、１８０℃で３０分間焼付硬化処理を行ったとこ
ろ、チタン表面に膜厚８μｍの均一なメタリック感のあ
るオレンジ色の被膜が形成された。

また、この被膜のサンシャインウェザ−テストの結果は
、全く異常が認められなかった。

実施例６ 実施例１において、陽極酸化処理に用いる電解液を濃度
５重世％のギ酸水溶液とし、また陽極酸化処理の電圧を
３０Ｖとし、さらに電着＝＝処理の電圧を１００Ｖとし
たこと以外は、実施例１と同様の操作を行った。

その結果、チタン表面に膜厚１５μｍの均一なメタリッ
ク感のあるブルー色の被膜が形成された。

また、この被膜のサンシャインウェザ−テストの結果は
、全く異常が認められなかった。

実施例７ 実施例１と同様に前処理したチタンを充分に洗浄した後
、濃度５重量％のスルホサリチル酸水溶液よりなる電解
液を用いると共に電圧を２０Ｖとし、他は実施例１と同
じ条件で陽極酸化処理を行った。

その後は、実施例３と同様にして静電塗装処理および焼
付硬化処理を行った。その結果、チタン表面に膜厚８μ
ｍの均一なメタリック感のあるブルーパープル色の被膜
が形成された。また、この被膜のサンシャインウェザ−
テストの結果は、全く異常が認められなかった。

実施例８ 実施例１と同様に前処理したチタンを充分に洗浄した後
、リン酸ナトリウム５重量％、フッ化カリウム２重憧％
および４６％フン化水素酸１３ｍｊｌ！／βを含む水溶
液（液温２０℃）に浸漬して３分間化成処理を行った。

次いで、この化成処理を施したチタンを水洗後、アクリ
ル系塗料を用いて浸漬塗装処理を行った。

その後、１８０℃で３０分間焼付硬化処理を行ったとこ
ろ、チタン表面に膜厚８μｍの均一なメタリック感のあ
るグリーンブラウン色の被膜が形成された。また、この
被膜のサンシャインウェザ−テストの結果は、全く異常
が認められなかった。

比較例１ 実施例１と同様に前処理したチタンを充分に洗浄した後
、濃度１０重量％のリン酸水溶液よりなる電解液を用い
ると共に電圧を９０Ｖとし、他は実施例１と同じ条件で
陽極酸化処理を行った。その結果、チタン表面にはオレ
ンジ色の被膜が形成されたが、この被膜のサンシャイン
ウェザ−テストでは被膜の変色乃至脱色がみられた。

比較例２ 実施例１と同様に前処理したチタンを充分に洗浄した後
、濃度５重量％のスルホサリチル酸水溶液よりなる電解
液を用いると共に電圧を２０Ｖとし、他は実施例１と同
じ条件で陽極酸化処理を行った。その結果、チタン表面
にはブルーパープル色の被膜が形成されたが、この被膜
のサンシャインウェザ−テストでは被膜の変色乃至脱色
がみられた。

比較例３ 実施例１と同様に前処理したチタンを充分に洗浄した後
、濃度５重量％の酒石酸水溶液よりなる電解液を用いる
と共に電圧を３０Ｖとし、他は実施例１と同じ条件で陽
極酸化処理を行った。その結果、チタン表面にはブルー
色の被膜が形成されたが、この被膜のサンシャインウェ
ザ−テストでは被膜の変色乃至脱色がみられた。

比較例４ 実施例１と同様に前処理および陽極酸化処理を行って、
チタン表面にゴールド色の被膜を形成した。この被膜に
ついてサンシャインウェザ−テストを行ったところ、被
膜の変色乃至脱色がみられた。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）チタンまたはチタン合金に、着色被膜形成処理を
   行い、次いで透明な塗装処理を行うことを特徴とするチ
   タンまたはチタン合金の着色被膜形成方法。
2. （２）着色被膜形成処理が化成処理である特許請求の範
   囲第１項記載の方法。
3. （３）着色被膜形成処理が陽極酸化処理である特許請求
   の範囲第１項記載の方法。
4. （４）塗装処理がスプレー塗装処理、静電塗装処理、浸
   漬塗装処理あるいは電着塗装処理である特許請求の範囲
   第１項記載の方法。