JPH0254412B2

JPH0254412B2 -

Info

Publication number: JPH0254412B2
Application number: JP7542486A
Authority: JP
Inventors: Makoto Tsuchida; Toshiharu Sato; Toshinori Maeda
Original assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Priority date: 1986-04-03
Filing date: 1986-04-03
Publication date: 1990-11-21
Also published as: JPS62235456A

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］この発明は硫酸浴発色処理用アルミニウム合金
板、特に、グレー発色建材パネル用アルミニウム
合金板およびその製造法に関するものであり、建
材以外にも装飾効果を必要とするところに利用で
きる。［従来の技術］硫酸浴による通常の陽極酸化処理（いわゆるア
ルマイト加工）はアルミニウム合金板に耐食性、
耐候性を与えるので建築用部材の表面処理法とし
て広く利用されている。建築部材として用いられているアルミニウム材
料は、大部分が純度99.0〜99.5％の工業用純アル
ミニウム材料で、一部にマグネシウムを含有する
JISA5052系合金、形材としてはマグネシウム、
ケイ素を含有するA6063系合金がある。これら既
存の合金材は陽極酸化処理をしたときに銀白色を
呈し、その装飾効果と耐食性が優れていることは
周知のことである。一方、銀白色以外の各種色調を有する建築用部
材の需要が強く、染色、着色あるいは各種二次電
解発色処理等が提案され、実行されてきた。二次電解発色は、特定の金属イオンを含む浴中
で電解することで発色素となる金属を板表面に析
出させるもので、その色調、耐食性、耐候性が優
れているが、発色処理に多くの工程と電力、薬品
等を必要とするのが欠点であつた。一方、この発明と同じ効果を発揮する既存の合
金としてA4043系合金があるが、その陽極酸化皮
膜の耐食性、耐候性が悪く、実用化されていな
い。［発明が解決しようとする問題点］この発明は、このような背景のもとに完成した
もので、通常の硫酸浴中で陽極酸化処理をするこ
とによつて灰色に発色し、耐食性、耐候性のよい
表面皮膜を形成できるアルミニウム合金板を提供
しようとするものである。［問題点を解決するための手段］上記問題点を解決するためのこの発明の構成
は、ケイ素0.7〜2.5％、鉄0.10〜0.70％、チタニ
ウム0.01〜0.05％を含み、残部がアルミニウムと
不純物からなるアルミニウム合金であつて、ケイ
素を主成分とする平均径1μm〜0.1μmの析出粒子
が3000個／mm²以上の密度で均一分散している硫酸
浴電解発色処理用アルミニウム合金板である。上記金属成分のうちSiは陽極酸化皮膜中に微細
粒子として存在し、灰色の発色に寄与する。硫酸
浴で形成される陽極酸化皮膜が灰色を呈する物理
的機構については完全に解明されてはいない、し
かし、経験的に1μm以下の微細粒子が皮膜中に分
布すると白色光の吸収が起り灰色または黒色を呈
することが知られている。従つて添加されるSiを
合金板中で、1μmより小さい粒子として均一に分
散させることがこの発明の要点である。 2.5％をこえる多量のSiを添加すると1μm以下
の微細粒子も増加し灰色ないし黒色の度合いは強
くなるが、多量のSi粒子を含む陽極酸化皮膜は耐
腐食性が不十分である。0.7％未満のSiでも、あ
る程度の発色は可能であるが、Si粒子の総数が少
なくなつて十分な発色が得られない。鉄（Fe）は、中間焼鈍時に生成する再結晶粒
を微細化するために添加され、その量が少なけれ
ば効果なく、多すぎると粗大なAl−Fe化合物あ
るいは化合物群を形成し陽極酸化処理したときの
色調にむらが生じる。再結晶粒を微細化するの
は、建築部材等に利用するときに必然的に伴う曲
げ、張り出しなどの加工に必要な成形性を与える
ためのほか、加工に伴う板面の肌荒れの現象、陽
極酸化処理したときの結晶粒ごとの結晶方位の差
から生ずる光沢、色調等の不均一性を解消するた
めである。 Si、Feは上記効果の他に合金板の強度を高め
るにも有効である。チタニウム（Ti）は鋳塊組織の微細化のため
に添加される。これは最終板の色調の不均一性を
解消するためである。上記合金板の第一の製造方法は、上記化学組成
の合金鋳塊を溶融温度以下で均質化熱処理したの
ち、350〜450℃で熱間圧延し、冷間圧延してか
ら、350〜450℃で60秒以内の中間焼鈍をし、引き
続き圧下率15％以上の最終冷間圧延で所望の板厚
とし、更に、150〜250℃で１〜30時間の熱処理を
施す方法である。なお、熱間圧延の直後、また
は、冷間圧延の途中の段階でケイ素（Si）を固溶
させるための溶体化熱処理をしたり、あるいは
350〜450℃で60秒以内の中間焼鈍をさらに追加し
てもこの発明の効果が損われることはない。この第一の方法では、鋳塊の均質化処理は、そ
の目的が合金鋳塊中の巨視的な成分偏析による特
性の不均一性を解消させることである。一般に
500〜550℃で５〜20時間均質化処理を行う。この
範囲であれば、ケイ素の析出状態には変化を及ぼ
さず、陽極酸化皮膜の色調に影響を生じにくい。一方、熱間圧延、中間焼鈍、最終冷間圧延、最
終焼鈍の各工程ではケイ素の析出状態が大きく変
化するため、皮膜の色調に影響が現れる。熱間圧延の温度が350℃未満では変形抵抗が大
きくて圧延が困難となり、450℃より高温では熱
間圧延中にSiの析出が進行しすぎて発色に支障が
生じる。熱間圧延から中間焼鈍までの間の冷間圧延の圧
下率については、熱間圧延の板厚、最終板厚及び
最終冷間圧延の圧下率で決まる。熱間圧延の板厚
は特に定めないが、工業レベルでは一般に10mm〜
２mmである。中間焼鈍の温度が350℃未満では再結晶粒の生
成が不均一になる恐れがあるので好ましくない。
450℃より高温では、熱間圧延の場合と同じくSi
の析出が進行しすぎて発色に支障ができる。中間
焼鈍の加熱時間を60秒以内とするのは、再結晶を
完全に行なわせて、Siの析出を防止するためであ
る。中間焼鈍後に行なう、圧下率15％以上の最終冷
間圧延は最終合金板に必要な強度と剛性を付与す
るためである。また、引き続き行なう150〜250℃
での最終熱処理によつてSiの均一微細析出を容易
ならしめる効果も有する。この最後に行なう150〜250℃の１〜30時間の熱
処理は、発色に有効な0.1〜1μmのSi粒子の析出
を調整するものであり、要求される色調（濃度）
に対応して必要十分な温度と時間で処理がなされ
る。当然の事ながら温度が低ければより微細なSi粒
子が析出するが処理時間は長くなる。また温度が
高ければ、短時間で必要なSi粒子が析出し、過剰
処理すればSi粒子が数μmに粗大化し発色に寄与
しなくなる。この発明では工業生産において経済
的に見合う温度と時間を選定した。最終の熱処理は最終冷間圧延で加工硬化しや合
金板を軟化させる効果を奏する。これにより伸び
が回復し、合金板の成形性は向上する。又、上記合金板の第二の製造法は、ケイ素0.7
〜2.5％、鉄0.10〜0.70％、チタニウム0.01〜0.05
％を含み、残部がアルミニウムと不純物からなる
アルミニウム合金溶湯を厚み20mm以下の板状中間
製品に鋳造し、この中間製品を溶融温度以下で均
質化熱処理したのち、450℃以下で熱間圧延、温
間圧延を経てあるいは経ることなく冷間圧延して
から、350〜450℃で60秒以内の中間焼鈍し、引き
続き圧下率15％以上の最終冷間圧延で所望の板厚
とし、更に、150〜250℃で１〜30時間の最終熱処
理を施すことを特徴とするものである。上記第一の製造法における熱間圧延は、要する
に鋳造された鋳塊を薄板に加工するために行なう
ものであつて、その主旨にしたがえば、第二の製
造法としていわゆる溶湯圧延のような、合金溶湯
を直接板状に鋳造することで、Siの析出を伴なわ
ない板状中間製品を作ることができる。そして以
下、均質化熱処理をしたのち、所定の熱間圧延、
温間圧延を経てあるいは経ることなく、第一の方
法と同じく冷間圧延と所定の中間焼鈍、最終熱処
理を行なう。合金溶湯を直接、板状中間製品に鋳造する方法
としては、水冷された一対のロール間で凝固させ
る溶湯圧延法、無端帯状の冷却板の間で凝固させ
る方法、水冷鋳型を用いて連続的に板状中間製品
を鋳造する方法などがあるが、この発明ではこれ
らの何れを利用しても差支えない。［実施例］以下本発明を実施例により詳細に説明する。実施例１

【表】第１表に示す合金鋳塊を520℃×10Hr均質化処
理してから、420℃で熱間圧延して、５mm厚とな
し、冷間圧延で1.5mm厚とした。この厚さで440℃
×30秒間の中間焼鈍を施し、ひき続いて冷間圧延
して1.0mm厚（圧下率33％）にし180℃×5Hrの焼
鈍を行なつて、試験用アルミ合金板を作製した。つぎにこれらの板を苛性ソーダ水溶液による脱
脂エツチングと水洗ののち、20％硫酸水溶液（25
℃）中で直流約15Vの電圧をかけて陽極酸化処理
した。陽極酸化皮膜厚みが20μmになるよう処理時間
は各試験板ごとに調整した。処理後水洗、乾燥し
て板面の色調をスガ試験機(株)製SM3メタリツク
用色差計で測定し、均一性を目視で評価した。また材料特性として、処理前の板において、
0.10〜1μmのSi粒子の単位面積（１mm²）当りの数
を(株)ニレコ製LUZEX500画像解析装置で測定し、
更に、結晶粒径、機械的性質を測定した。皮膜の耐食性についてはJIS Ｈ 8681に基づい
てアルカリ滴下試験をキヤス試験（CASS試験）
を行い、工業用純アルミニウムのA1100合金と比
較し、評価した。A1100合金と同等の場合をＯ、
A1100合金より劣る場合を×とした。それらの結
果を第２表に示す。

【表】これらの結果から本発明合金材料No.１〜７は、
Si粒子数が3100個／mm²以上となり、陽極酸化処理
後の色調が良好であり、引張強度及び陽極酸化処
理皮膜の耐食性が良好である。これに対し、比較例のNo.８はFe含有量が0.75％
と高く、陽極酸化処理後の色調に細かい濃色の筋
が発生した。 No.９はSi含有量が0.56％と低く、Si粒子数が
1900個／mm²と少なく、陽極酸化処理の色調がうす
く、引張強さが13.5Kgｆ／mm²と低い。 No.10はFe含有量が0.08％と低く、結晶粒が
70μmと大きくなり、陽極酸化処理した後の色調
に細かいうろこ状のむらが発生した。 No.11はSi含有量が3.25％と高く、陽極酸化処理
皮膜の耐食性が悪く、又、大きな色むらが発生し
た。 No.12はTiを添加しないものであり、陽極酸化
処理の色調に筋状の色むらが発生した。 No.13はTi含有量が0.06％と高く、陽極酸化処理
の色調に細かい筋状の色むらが発生した。色濃度（Ｌ※値が大きいほど明るい）は陽極酸
化皮膜の厚みが5μm増すとＬ※値で約５低下する
ような相関を示す。したがつてNo.９のような合金
でも膜厚をさらに５〜10μ増やしてやればNo.１、
２に近い濃灰色を得ることができるが、膜厚はま
た陽極酸化処理の通電量にも比例するので、いた
ずらに膜厚を増して色を濃くすることは経済的で
ない。No.11合金のように逆に膜を薄くすれば所望
の色調が得られる合金もあるが、一般に建築等部
材に用いるアルミ合金板は耐食性を確保するため
に15〜20μm厚みの陽極酸化皮膜を必要とするの
で、これも好ましくないことになる。実施例２

【表】第３表に示す本発明範囲の成分を有するNo.14、
No.15、No.16合金鋳塊を第４表に示す方法により２
mm〜３mm厚の板となし、実施例１と同じ方法によ
つて元板の特性及び陽極酸化処理後の色調を測定
し、評価した結果を第４表に示す。

【表】

【表】この発明の製造方法によつたNo.17〜29は、建築
部材に必要な強度（12Kgｆ／mm²以上）と陽極酸化
処理した後に良好な色調が得られた。しかし、熱
間圧延温度、中間焼鈍温度、中間焼鈍時間、最終
冷間圧延の圧下率、最終熱圧延温度、最終熱圧延
時間等がこの発明の範囲をはずれる比較例は色が
うすかつたり、強度が不足したり、色むらが生じ
たりして好ましくない。すなわち比較例のNo.30は中間焼鈍温度が480℃
と高く、Si粒子が2800個／mm²と少なくなり、陽極
酸化処理後の色調がうすくなつた。 No.31は中間焼鈍温度が320℃と低く、Si粒子が
2900と少なくなり、陽極酸化処理後の色調がうす
くなつた。 No.32は中間焼鈍時間が30分と長く、陽極酸化処
理後の色調に全体に大きな色むらが発生した。 No.33は熱間圧延温度が500℃と高く、陽極酸化
処理後の色調が黒すぎ、しかも色むらが発生し
た。 No.34は最終冷間圧延の圧下率が10％と低く、Si
粒子が1500個／mm²となり陽極酸化処理後の色調が
うすく、しかも強度が11Kgｆ／mm²と低い。 No.35、36、37及び38は最終焼鈍温度がそれぞれ
280℃、320℃、360℃及び400℃と高く、いずれも
強度が10.2Kgｆ／mm²以下と低い。 No.39は最終焼鈍時間が0.5Hrと短く、No.40は最
終焼鈍時間が35Hrと長く、又、No.41は最終焼鈍
温度が120℃と低いため、いずれもSi粒子数が
2500個／mm²以下となり、陽極酸化処理した後の色
調がうすくなつた。実施例３

【表】第５表に示す本発明範囲の成分を有する合金No.
17を、水冷した一対の鋼製ロールを用いて、10、
20、30mm厚さの板状鋳塊に鋳造し、第６表に示す
工程で１mm厚さの板状を得た。各工程の板材を実
施例１に示すと同じ条件で陽極酸化処理し、板面
色調等を評価した結果を第６表に示す。

【表】

【表】この発明の製造方法によつたNo.43〜46は建築部
材に必要な強度（12Kgｆ／mm²以上）と陽極酸化処
理した後に良好な灰色色調を得ることができた。
しかし、比較例のNo.47及び48は鋳塊の厚さが30mm
と厚すぎるため表面と内部との冷却むらが大き
く、鋳塊組織が不均一となり、陽極酸化処理した
後に色むらが発生した。 No.49は鋳塊厚さが10mmであるが、中間焼鈍温度
が320℃と低いため、Si粒子数が2200個／mm²と少
なくなり、又、再結晶が起らず、陽極酸化処理後
に色が、うすく、又、色むらが発生した。 No.50は中間焼鈍温度が480℃と高いため、Si粒
子数が2100個／mm²と少なくなり、陽極酸化処理後
に色が薄くなつた。 No.51から55は鋳塊厚さが20mmである。No.51は最
終焼鈍温度が120℃と低いため、Si粒子数が2300
個／mm²と少なくなり、陽極酸化処理後に色がうす
くなつた。 No.52、53、54及び55は最終焼鈍温度が280℃。
320℃、360℃及び400℃と高く、引張強さが11.5
Kgｆ／mm²以下と低くなつた。［発明の効果］以上説明したこの発明の効果は下記のように要
約することができる。１硫酸浴による陽極酸化処理で灰色の表面色調
を得られるので、従来からある他の発色、着色
処理に比べて簡便、経済的である。２耐腐食性の良い陽極酸化皮膜が得られ、紫外
線等による色調など性能劣化が少ないので、ビ
ル外装等に利用するのに都合がよい。３陽極酸化皮膜の膜厚及び合金板の最終熱処理
による析出Si粒子の分布を変えることにより灰
色の濃度を変えることができるので、装飾性の
多様化が容易である。

Claims

【特許請求の範囲】１ケイ素0.7〜2.5％、鉄0.10〜0.70％、チタニ
ウム0.01〜0.05％を含み、残部がアルミニウムと
不純物からなるアルミニウム合金であつて、ケイ
素を主成分とする平均径1μm〜0.1μmの析出粒子
が3000個／mm²以上の密度で均一分散していること
を特徴とする硫酸浴電解発色処理用アルミニウム
合金板。２ケイ素0.7〜2.5％、鉄0.10〜0.70％、チタニ
ウム0.01〜0.05％を含み、残部がアルミニウムと
不純物からなるアルミニウム合金鋳塊を溶融温度
以下で均質化熱処理したのち、350〜450℃で熱間
圧延し、冷間圧延してから、350〜450℃で60秒以
内の中間焼鈍し、引き続き圧下率15％以上の最終
冷間圧延で所望の板厚とし、更に、150〜250℃で
１〜30時間の最終熱処理を施すことを特徴とする
硫酸浴電解発色処理用アルミニウム合金板の製造
方法。３ケイ素0.7〜2.5％、鉄0.10〜0.70％、チタニ
ウム0.01〜0.05％を含み、残部がアルミニウムと
不純物からなるアルミニウム合金溶湯を厚み20mm
以下の板状中間製品に鋳造し、この中間製品を溶
融温度以下で均質化熱処理したのち、450℃以下
で熱間圧延、温間圧延を経てあるいは経ることな
く冷間圧延してから、350〜450℃で60秒以内の中
間焼鈍し、引き続き圧下率15％以上の最終冷間圧
延で所望の板厚とし、更に、150〜250℃で１〜30
時間の最終熱処理を施すことを特徴とする硫酸浴
電解発色処理用アルミニウム合金板の製造方法。