JPH01136992A

JPH01136992A - 部材表面の着色方法

Info

Publication number: JPH01136992A
Application number: JP29301187A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Chiba; 茂千葉; Yoshinao Hirano; 平野　義直
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 1987-11-19
Filing date: 1987-11-19
Publication date: 1989-05-30

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］本発明は部材表面の着色方法に関する。

［従来の技術］従来より、金属の着色方法としては、陽極酸化法又は高
温酸化法が行なわれている。

陽極酸化法は、金属を適当な酸溶液に浸漬して陽極処理
を行なって酸化皮膜を形成させる方法であって、Ｔｉ、
ステンレス鋼、ＡｆＬ等に適用されている。陽極酸化法
による皮膜は種々の色に発色させることができ、染料を
用いて染色することもできる。

一方、高温酸化法は、高温処理を行なって酸化皮膜を形
成させることにより発色させるものであり、主にＴｉや
ステンレス鋼等の金属に適用されている。

［発明が解決しようとする問題点コ高温酸化法では、高温処理により被処理部材が「なまる
」ことがあり、強度等が低下して機械的特性が損なわれ
、要求特性を満足し得ないという問題が生じ易い。

一方、陽極酸化法では、このような問題はないものの、
従来の結晶質金属又は合金の陽極酸化においては、必要
とする電流、電圧値が高く、また、処理温度が７０〜９
０℃程度と高い。さらに、陽極からの溶出を防止するた
め、条件に制限があった。

［問題点を解決するための手段］本発明は、部材表面に金属のアモルファスコーティング
膜を形成し、該アモルファスコーティング膜を陽極酸化
することを特徴とする。

以下、図面を参照して、本発明の詳細な説明する。

第１図（ａ）、（ｂ）及び第２図は本発明の詳細な説明
図であって、第１図（ａ）、（ｂ）は部材の断面図、第
２図は陽極酸化法を説明する模式的な断面図である。

本発明の方法においては、まず部材１の表面に金属のア
モルファスコーティング膜２を形成する（第１図（ａ）
）。

アモルファスコーティング膜２を形成する部材１の材質
としては特に制限はなく、金属、セラミックス、樹脂等
のいずれでも良い。金属としてもＴｉ、Ｔｉ系合金の他
、従来では直接着色することが難しかった金属など各種
の金属又は合金に適用することが可能である。

部材１に形成するアモルファスコーティング膜２は、そ
の合金組成をＭ−ＸまたはＭ−Ｘ−Ｙ（Ｍ：ベースとな
る金属又は合金、Ｘ：耐食性あるいは着色性を与える金
属、Ｙ：半金属）とすると、Ｍとしては例えばＦｅ、Ｎ
ｉ、Ｃｕ又はこれらの合金、ＸとしてはＣｒ％Ｔａ％　
Ｔ　ｉ、Ｗ、Ｚｒ、Ｎｂの１種又は２種以上、Ｙとして
はＰ。

Ｂ、Ｃなどが用いられ、これらを適当な割合で含有する
ものが用いられる。

特に、本発明においては、着色効果の面からＴａ及び／
又はＴｉ：１０〜７５原子％Ｆｅ：１８〜６６原子％Ｎｉ：１〜７原子％Ｃｒ：４〜１８原子％を含むアモルファス合金が好適である。特に、本発明で
は、Ｆ　ｅ　−Ｎ　ｉ　−Ｃｒ　套鳴−ｘ　Ｔ　ａ系で
Ｘ（Ｔａ含有量）が１０原子％以上のものが好ましい。

このようなアモルファス合金にすることにより、陽極酸
化処理条件を更に低下させることも可能である。

本発明において、アモルファスコーティング膜２の膜厚
が薄いと、均一な着色が得られない。

従って、形成するアモルファスコーティング膜２の厚さ
は、十分な均一着色を得ることができる厚さとし、一般
には５００Ａ以上とするのが好ましい。アモルファスコ
ーティング膜は厚過ぎても効果に差異はなく、本発明に
おいては４０μｍ以下、特に２００Ａ〜２０μｍとする
のが好ましい。

アモルファスコーティング膜２の形成方法は、特に限定
されないが、スパッタリング法によれば容易に均一厚に
ラーティングすることができる。

形成したアモルファスコーティング膜２は次いで陽極酸
化によりその表面を酸化させ、酸化膜層３を成長させる
（第１図（ｂ））。この陽極酸化処理により、アモルフ
ァスコーティング膜２中の主成分の酸化膜層３が形成さ
れる。

陽極酸化法は、従来一般に行なわれている方法を適用す
ることができる。即ち、第２図に示す如く、アモルファ
スコーティング膜を形成した部材２１を電解液２０中に
浸漬し、白金、黒鉛、ステンレス等の陰極２２間に通電
して陽極酸化を行なう。

この場合、電解液２０としては、通常用いられている電
解質の溶液を適用することができる。電解液としては、
例えば下記のものを用い得る。

硫酸／クロム酸溶液リン酸／硫酸／クロム酸溶液リン酸ナトリウム溶液リン酸／クロム酸溶液ホウ酸アンモニウム溶液酒石酸アンモニウム溶液マロン酸アンモニウム溶液リン酸アンモニウム溶液陽極酸化により得られる酸化膜層３の色調は、電解液の
種類、濃度、陽極酸化の電圧、時間等によって、自由に
変化させることができる。

陽極酸化の処理条件は、アモルファスコーティング膜の
種類や所望とする着色の色調等により異なるが、アモル
ファス合金は同じ組成の結晶質合金に比べ活性であるの
で酸化され易く、従って本発明の方法によれば従来の結
晶質金属又は合金の陽極酸化処理よりも５〜５０％低い
電圧及び短い時間で、しかも常温にて行なうことができ
る。その上、結晶質金属又は合金では溶出してしまうよ
うな電解液でもアモルファス金属は陽極から溶け出すこ
とがないので、陽極酸化条件を広い範囲で設定すること
ができる。

陽極酸化法により形成された酸化膜層３は極めて均一な
層であるため、第１図（ｂ）に示す如く、光Ｒの吸収と
干渉の作用により均一かつ美麗に発色する。

本発明においては、一つの部材に一種類の組成のアモル
ファスコーティング膜を設けて陽極酸化処理しても良く
、また一つの部材に組成の異なるアモルファスコーティ
ング膜を設けても良い。例えば部材表面の一部をＴｉ系
合金アモルファスコーティング膜とし、他の部分をＴａ
系合金アモルファス膜とする。このようにすれば一つの
部材表面に二以上の色彩を付すことが可能となる。なお
、組成の異なるものとしては、同−組成系において元素
の含有量を異ならせるようにしても良く、この−例とし
てＴａ系合金でＴａ含有量を異ならせたものが挙げられ
る。

本発明においては、アモルファスコーティング膜を形成
した部材の全体を電解液中に浸漬して陽極酸化処理して
も良く、一部分のみを陽極酸化しても良い。例えば部材
の一部を電解液に浸漬して、あるいは、一部を残して他
の部分にマスキング材を取り付けて電解液に浸漬するな
どして、−部のみを陽極酸化することができる。このよ
うにしても、一つの部材に二以上の色彩を付すことがで
きる。

また、部分的にアモルファスコーティング膜が形成され
た部材を電解液に浸漬して陽極酸化処理した場合には、
アモルファスコーティング膜の部分は着色し、一方、ア
モルファスコーティング膜を形成していない部分では、
部材の基材が溶出してエツチングされて凹部が形成され
る。このようにすることにより、浮き出し彫りになった
ネームプレートや浮き出し彫り模様のある装飾品を作る
ことができる。

本発明では、部材の表面を均一に（例えば鏡面に）仕上
げておいてからアモルファスコーティングを行なっても
良く、部材表面の一部分を他の部分とは異なるように表
面仕上げを行ってアモルファスコーティングを施しても
良い。例えば、部材の一部を梨地処理し他の部分を鏡面
処理した後アモルファスコーティングすることができる
。このようにすれば、性状の異なる表面では互いに異な
った色調等となり、一つの部材の表面に色調等の異なる
部分を形成することができる。

本発明方法は各種の部材に適用できる。その−例として
、眼鏡、時計ケース、時計バンド、キーホルダー、ネク
タイピン、カフスボタン、ボタン、ゴルフクラブ、ネー
ムプレート、ネックレス、ブレスレット、イヤリング、
ブローチ等が挙げられるが、勿論本発明はこれら以外の
部材にも適用できる。

［作用］Ｔａ系アモルファス合金等のアモルファス合金は、同じ
組成の結晶質合金に比べて活性で酸化しやすい。しかも
、アモルファス単一相であるため、通常の金属に見られ
るような粒界部の酸化層の不均一部がない。

このため、従来法に比し、低温で、低電位、低電流のも
とに、かつ短時間の陽極酸化処理で均一かつ美麗に着色
した酸化ＩＩｉ層を形成することができる。

本発明の方法は、従−末法のように金属部材そのものを
陽極酸化するのではなく、アモルファスコーティング膜
を形成し、このアモルファスコーティング膜を陽極酸化
により着色させるので、下地の金属部材の材質に制限が
なく、陽極からの溶は出しの問題がないため、陽極酸化
処理条件を広い範囲で設定することができ、これらの点
から幅広い金属又は合金に適用することができる。しか
も、高温酸化法と異なり、高温処理を要しないので、部
材強度の低下等の問題を解消することができる。

本発明によれば、従来の結晶質金属又は合金の陽極酸化
により得られるものよりも、均一で淡く透明感のある美
麗な色調の着色を得ることができる。

［実施例］以下、実施例について説明する。

実施例１金属部材としてステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）を用い、
その表面にスパッタリング法により第１表に示す厚さの
アモルファスコーティング膜（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ｔａ
系アモルファス合金）を形成した。次に、この膜に陽極
酸化処理を施して、着色の状況を調べた。

第１表より、アモルファスコーティング膜厚が２００Ａ
以上であれば均一な着色が得られることが明らかである
。

なお、アモルファス合金組成、スパッタリング条件及び
陽極酸化条件は下記に示す通りとした。

アモルファス合金組成（原子％）Ｆｅ：３６Ｎｉ：　　　　４Ｃｒ：１０Ｔａ　　：　　５０スパッタリング条件出　　力　：　　　７００ＷＡｒ圧：　　５Ｘ１０−”　　Ｔｏｒｒ陽極酸化条件電解液：　前出の電解液単独又は混合液温　度：　常温電　圧：　１ｖ〜ＩＯＶ電流密度：　　１ｍＡ　〜１００ｍＡ時　間：　１０秒〜３時間第１表 ×：着色しない又は着色しても平均− 〇：均一な着色実施例２アモルファスコーティング膜厚を１μｍとし、その組成
を第２表に示す通りとしたこと以外は、実施例１ｉ同様
にして処理を行ない着色の状態を調べた。結果を第２表
に示す。

第２表より、特にＴａ含有量が１０原子％以上であると
、良好な着色が可能であることが明らかである。

第２表 ○：均−着色実施例３実施例２においてＴａの全量をＴｉに置換したほかは同
様にして着色処理を行なった。その結果、電圧の範囲を
広げることによっていずれも均一に着色することが認め
られた。

［発明の効果］以上詳述した通り、本発明の部材表面の着色方法は、部
材表面にアモルファスコーティング膜を形成し、該アモ
ルファスコーティング膜を陽極酸化するものであって、 ■　従来の結晶質金属又は合金の陽極酸化法に比し、低
温、低電位、低電流かつ短時間の処理で着色させること
ができる。

■　均一美麗な着色を与えることができる。

■　あらゆる部材に処理することができ適用範囲が広い
。

■　陽極酸化処理条件を広い範囲で設定できる。

等の効果を有し、工業的に極めて有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）は本発明方法を説明する部材の断
面図、第２図は本発明の陽極酸化法の一例を示す模式的
な断面図である。１・・・金属部材、２・・・アモルファスコーティング膜、３・・・酸化膜
層、　　２０・・・電解液、２１・・・アモルファスコ
ーティング膜を形成した部材、　　　　　２２・・・陰
極。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）部材表面に金属のアモルファスコーティング膜を
形成し、該アモルファスコーティング膜を陽極酸化する
ことを特徴とする部材表面の着色方法。