JPH0344497A - アルミニウム材の多色表面処理方法 - 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、アルミニウム材の多色表面処理方法に関し、
さらに詳しくは、アルミニウム材の表面に形成された２
色以上の色彩（模様）をｎする陽極酸化皮膜及び／又は
着色酸化皮膜上に均一な塗膜を形成する表面処理方法に
関する。

〔従来の技術〕

従来、２色以上の色彩（模様）を有し、かつ塗膜厚の均
一なアルミニウム材の多色表面処理方法としては、まず
陽極酸化処理（あるいはさらに着色処理）を施したアル
ミニウム材の表面に有色（例えばＡ色とする）又は透明
な塗装を施し、次いで該塗膜の表面を所望の模様にマス
キングし、その後マスキング部以外の塗膜を研削し、次
いで露出された非マスキング部の陽極酸化皮膜（あるい
は着色酸化皮膜）表面に透明又は有色（例えばＢ色とす
る）の塗装をし、その後マスキングを除去する方法が知
られている。

上記方法によれば、マスキングされた部分の塗膜の色Ａ
と非マスキング部の塗膜の色Ｂとにより、あるいは一方
が透明な塗膜の場合には、陽極酸化皮膜のシルバー色（
あるいは着色酸化皮膜の色）と他方の塗膜の色（Ａ又は
Ｂ）とにより模様が形成される。

〔発明が！決しようとする課題〕

前記従来の方法によれば、マスキング後にコストの高い
塗料を研削してその研削くずを廃棄するため、製造コス
トが高くなるという問題がある。また、研削工程が入る
ために作業性が劣り、さらに復雑な形状の形材の場合に
は研削ができない場合があるので、自ずと模様にも制限
が生じるといった難点がある。

従って、本発明の目的は、上記のような欠点がなく、比
較的複雑な形状の形材にも適用でき、しかも比較的に低
コストで生産性よく、アルミニウム材表面に２色以上の
色彩（模様）をＨするようにかつ均一な塗膜厚を形成で
きるように多色表面処理できる方法を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、前記目的を達成するため、アルミニウ
ム材に第１次の陽極酸化処理を施した後、所望の模様に
マスキングし、その後、着色処理を施すか、又は第２次
の陽極酸化処理を行なった後に着色処理を施し、次いで
マスキングを除去した後、電着塗装処理を行なうアルミ
ニウム材の多色表面処理方法であり、上記電着塗装処理
においてその電圧を途中で一旦遮断させて二段階の塗装
処理とし、かつ、後の塗装処理における電圧を先の塗装
処理における電圧より低く設定したことを特徴とするア
ルミニウム材の多色表面処理方法が提供される。

さらに本発明によれば、アルミニウム材に第１次の陽極
酸化処理を施した後、第１次の着色処理を施し、次いで
所望の模様にマスキングし、その後、第２次の陽極酸化
処理を施した後、第２次の着色処理を施し、次いでマス
キングを除去した後、電着塗装処理を行なうアルミニウ
ム材の多色表面処理方法であり、上記電着塗装処理にお
いてその電圧を途中で一旦遮断させて二段階の塗装処理
とし、かつ、後の塗装処理における電圧を先の塗装処理
における電圧より低く設定したことを特徴とするアルミ
ニウム材の多色表面処理方法が提供される。

〔発明の作用及び態様〕

本発明者らは、前記従来の方法の欠点を解消すべく鋭意
研究の結果、アルミニウム材に第１次の陽極酸化処理（
あるいはさらに着色処理）を施した後所望の模様にマス
キングし、その後第２次の陽極酸化処理を施した後着色
し、次いでマスキングを除去した後、クリヤー系塗料に
より電着塗装することにより、マスキング部の陽極酸化
皮膜の色（あるいは着色酸化皮膜の色）と非マスキング
部の着色酸化皮膜の色とにより模様付けできる方法を研
究、開発した。

この方法によれば、前記従来のように塗料の研削くずが
発生することもなく、また比較的曳雑な形状の形材にも
適用でき、しかも比較的に低コストで生産性よくアルミ
ニウム材表面に模様付けを行なうことができる。

しかしながら、この方法によれば、通常、マスキング部
と非マスキング部の着色度が異なり、すなわち淡色部と
濃色部が存在することにより、電気泳動塗装処理（電着
塗装）の時に塗膜か付き易い部分と付きにくい部分が生
じ、その結果塗膜厚が不均一になるということが判明し
た。

そこで、本発明ではさらに、上記電着塗装処理において
その電圧を途中で一旦遮断させて二段階の塗装処理とし
、かつ、後の塗装処理における電圧を先の塗装処理にお
ける電圧より低く設定するものであり、このように電着
塗装処理を行なうことにより均一な塗膜厚が得られるこ
とが見い出された。

上記本発明の処理方法による作用は、未だ完全に解明さ
れたとは言い難いが、一応の確証（実験結果）をもって
以下のように推測することができる。

ここで、説明の便宜上、１次陽極酸化処理−マスキング
−（２次陽極酸化処理−）着色処理−マスキング除去→
電着塗装という一連の工程を考えると、電着塗装前の時
点においては、アルミニウム材表面のマスキング部には
着色処理が施されていないため陽極酸化皮膜のみが存在
し、従って陽極酸化皮膜固Ｈのシルバー色（淡色）を有
する。一方、非マスキング部には着色処理、例えば電解
着色処理が施され、陽極酸化皮膜の微多孔内に金属や金
属塩等が析出し、例えば、ライトブロンズ（シルバー色
よりも濃色）に着色される。このような淡色部と濃色部
を有するアルミニウム（オにマスキング除去後電着塗装
を施すと、前記したように、淡色部には塗膜が付きに＜
＜、濃色部にはつき易いという傾向が認められる。この
理由は、ａ属や金属塩等が微多孔内に析出・付着してい
る陽極酸化皮膜（ライトブロンズ色）の方が、金属塩等
が析出・付着していない陽極酸化皮膜（シルバー色）よ
りも通電性が良いためと考えられる。すなわち、微多孔
内に金属や金属塩等が析出・付着している陽極酸化皮膜
（ライトブロンズ色）は、微多孔層と電気の低抗体であ
るバリヤー層から構成され、かつこの微多孔内に析出・
付着している金属が良電導体であることから電流が流れ
易くなり　７１３着塗装の際に塗膜が付き易くなる。

一方、通常の陽極酸化皮膜（シルバー色）は微多孔層と
電気の低抗体であるバリヤー層から構成されるため、上
記着色酸化皮膜よりも通電性が悪く、従って電着塗装の
際に塗膜が付きにくくなり、その結果、淡色部と濃色部
（あるいはマスキング部と非マスキング部）間に塗膜厚
のバラツキが生じたものと考えられる。

本発明者らは、上記のような問題について鋭意研究の結
果、電着塗装処理によって形成される塗膜も電気の抵抗
体である４とに着目し、電着塗装処理を二段階に分け、
前段階において予め塗膜を形成して淡色部と濃色部に塗
膜厚差、すなわち電気抵抗差をつけておき、その後電圧
を下げてさらに電着塗装を行なうことによって上記問題
を解消できることを見い出した。

すなわち、前記のように金属や金属塩等が微多孔内に析
出・付着している陽極酸化皮膜（ライトブロンズ色）は
ＱＴｓ導体であることから電流が流れ易く、先の電着塗
装処理において集中的に塗膜形成がなされ、通常の陽極
酸化皮膜（シルバー色）との間に塗膜厚差が生じる。そ
れと同時に、塗膜界面において淡色部（シルバー色）と
濃色部（ライトブロンズ色）との間に塗料の濃度勾配が
生ずるが、次に電流を遮断することにより塗料濃度の均
一化がなされる。すなわち、塗料の固形分（−に引）電
）が被処理アルミニウム材に吸引されていたのが、電流
の遮断によりこの吸引がなくなり、一方、塗料はポンプ
で還流されているので濃色部に塗料が集中することがな
く、均一になる。その後、先の電着塗装処理の電圧より
低い電圧で通電すると、今度は塗膜厚が薄い、すなわち
電気抵抗が小さい淡色部（シルバー色）に優先的に電流
が流れて塗膜が形成されることになり、塗膜厚の均一化
が図れるものと考えられる。この場合、後の電着塗装処
理の電圧が先の電着塗装処理の電圧より高いと、後述す
る比較例３から明らかなように、淡色部と濃色部との間
の塗膜厚差は大きくなる。これは、後の電着塗装処理に
おける高電圧が前記塗膜厚差による電気抵抗差の影響を
凌駕し、先の電着塗装処理により生じた塗膜厚差の傾向
がそのまま維持されるためと思われる。

一方、本発明の方法のように、後の電着塗装処理の電圧
が先の電着塗装処理の電圧より低いと、前記塗膜厚差に
よる電気抵抗差が有効に働き、前記したような作用を通
して塗膜厚の均一化が図れるものと考えられる。

上記の観点より、先の電着塗装処理により生じた塗膜厚
差、すなわち電気抵抗差を後の電着塗装処理において有
効に作用させるためには、先の電着塗装処理の通電時間
は３０〜６０秒とすることが好ましい。通電時間が短か
すぎると有効な塗膜厚差、すなわち電気抵抗差が生じず
、逆に通電時間が長ずざると塗膜厚差がつきすぎ、後の
電着塗装処理においてこれを補償することが困難となる
ので好ましくない。また同様に、上記塗膜厚差すなわち
電気抵抗差を有効に働かせるためには、後の電着塗装処
理の電圧を先の電着塗装処理の電圧より１０〜５０Ｖ降
下させることが望ましい。

前記作用説明は本発明の第１の方法についてなされたが
、本発明の第２の方法、すなわち１次陽極酸化処理−１
次着色処理−マスキング−２次陽極酸化処理−２次着色
処理−マスキング除去−電着塗装という一連の工程を含
む方法においても作用は全く同じである。すな・わち、
本発明の第２の方法においてはマスキング部及び非マス
キング部共に着色された陽極酸化皮膜から構成されるが
、１次着色処理工程及び２次着色処理工程において金属
塩等の析出・付着の程度の差によって濃淡差がある場合
、換言すればマスキング部と非マスキング部の着色陽極
酸化皮膜間に通電性の差がある場合には、前記したよう
な原理によってマスキング除去後の電着塗装において塗
膜厚にバラツキを生ずるので、上記電着塗装処理におい
てその電圧を途中で一旦遮断させて二段階の塗装処理と
し、かつ、後の塗装処理における電圧を先の塗装処理に
おける電圧より低く設定することによって、膜厚のバラ
ツキをなくし、均一な塗膜厚を得ることができる。

色種によっても塗膜の付き易い色、付きにくい色があり
、またブロンズ系に限って言えば淡色系は付きに＜＜、
濃色系は付き易いが、いずれにしても前記のように電着
塗装処理を行なうことによって塗膜厚の不均一を修正す
ることができる。

なお、マスキング部及び非マスキング部のどちらの着色
酸化皮膜の方に塗膜が付着し易いか予め分らない場合は
、まず通常の方法に従って陽極酸化処理、着色処理、電
着塗装等の一連の処理を行なってみて塗膜厚を計１定し
ておけばよい。また、本発明の方法は前記一連の工程を
含む処理方法には全て適用でき、例えばマスキング処理
を多段階にわたって行ない、３色以上の模様付けを行な
う多色表面処理方法にも適用できることは、前記作用説
明から明らかであろう。

以下、本発明のアルミニウム材の多色表面処理方法につ
いて概説する。

まずアルミニウム材に脱脂、水洗、エツチング、水洗、
中和等の適当な前処理を施した後、周知の陽極酸化処理
を施して陽極酸化皮膜を形成する。すなわち、周知の無
機酸及び／又は有機酸の電解液、例えば硫酸、クロム酸
、リン酸等、あるいはこれらの混酸、シュウ酸、マロン
酸等、あるいはこれらの又は無機酸との混酸などを含有
する電解液中で、直流もしくは交流又はこれらに類似の
電流波形を用いてアルミニウム材を陽極酸化処理する。

陽極酸化処理の印加電圧、印加時間等は常法通りで充分
である。

次に、陽極酸化処理を施したアルミニウム材に、必要に
応・じて水洗し、純水湯洗、沸騰水、薬品封孔、加圧水
蒸気など公知の手段により封孔あるいは半封孔処理を施
した後、マスキングフィルム、マスキング塗料等を用い
てマスキングするか（本発明の第１の方法）、あるいは
着色処理を施した後、封孔もしくは半封孔しマスキング
する（本発明の第２の方法）。

その後、再度、脱脂、エツチング、中和等の前処理を行
なった後、２次着色処理を施すか、あるいは、着色促進
のための２次陽極酸化処理を施し、次いで、水洗後２次
着色処理を施す。

その後、必要に応じて水洗、封孔あるいは半１．）孔を
行なった後、マスキングを除去し、電着塗装を施す。電
着塗装処理は、前記したように二段階で行ない、通常８
０〜２５０Ｖで好ましくは３０〜６０秒通電し、次いで
一旦電流を遮断して３０〜６０秒程度維持する。その後
、上記電圧より低い電圧で再度通電する。前記したよう
に、電圧降下範囲は好ましくは１０〜５０Ｖである。

次いで、水洗、焼付乾燥を行なってアルミニウム製品を
得る。

前記着色処理としては、染料もしくは顔料を含有する溶
液中にアルミニウム材を浸漬する方法、無機金属塩、例
えばニッケル、コバルト、クロム、銅、マグネシウム、
鉄、カドミウム、チタン、マンガン、モリブデン、カル
シウム、バナジウム、錫、鉛、亜鉛などのような金属の
硝酸塩、硫酸塩、リン酸塩、塩酸塩、クロム酸塩などの
無機酸塩、シュウ酸塩、酢酸塩、酒石酸塩などの有機酸
塩などを含有する電解液中で交流電解または直流陰極電
解する電解着色法、スルファミン酸、シュウ酸等の有機
酸を含有する電解液中で陽極酸化皮膜を形成すると同時
に着色する電解発色法などが適用できる。

本発明の方法では、前記したように電着塗装処理を二段
階で行なう以外は、他の処理工程は全て常法通りでよい
。

本発明の方法により処理されるアルミニウム材とは、純
アルミニウムまたは純アルミニウムにケイ素、マグネシ
ウム、銅、ニッケル、亜鉛、クロム、鉛、ビスマス、鉄
、チタン、マンガンなどの金属を１種または２Ｆ１以上
含む合金である。

〔大　　施　　例〕

以下、実施例及び比較例を示して本発明について具体的
に説明する。

実施例１ 常法により脱脂、エツチング、中和されたアルミニウム
押出形材Ａ−６０６３３を１５％硫酸水溶液に浸漬して
陽極とし、対極として設けられたアルミニウム陰極との
間に直流電流を１３Ｖで３０分間通電後、最終電圧を３
，５ｖに降下させて３分間通電し、その表面に約１２μ
ｍの第１次陽極酸化皮膜を生成させた。これを水洗、純
水湯洗（半封孔）し、シルバー材とした。

その一部をマスキング材でマスキングし、再度、脱脂、
エツチング、中和処理し、第２次陽極酸化を直流で１３
Ｖｘ３０分間実施し、同じく約１２μｍの陽極酸化皮膜
を得た。それを水洗し、次いでニッケル浴で対極にカー
ボンを使用し、交流で９ｖ×３分通電して電解着色を行
ない、マイルドブロンズとした。それを水洗、純水湯洗
後、マスキング材を除去し、しかる後、１０％の水溶性
電着塗料（熱硬化性アクリル塗料）中に浸漬して、対極
として設けたステンレス板との間に１３０Ｖの直流電圧
を印加して３０秒間通電し、−旦電流を遮断し、６０秒
間保持した後、再び対極との間に今度は１００Ｖの直流
電圧を印加して３分間通電し、水洗後、液切りを行ない
、１８０℃で４０分間焼付を行ない、複合皮膜とした。

得られた製品のシルバ一部とマイルドブロンズ部の塗膜
厚をパーマスコープで測定したところ、塗膜厚差は１μ
ｍであった。

比較例１ 前記実施例１において、電着塗装を１３０Ｖ×３分とし
、電流遮断及び電圧変化を行なわなかった以外は、実施
例１と全く同様に処ＩＩ４！シた。

その結果、シルバ一部とマイルドブロンズ部の塗膜厚差
は３μｍであった。

実施例２ 前記実施例１において、電解着色を交流で９ＶｘＪ分間
通電してダークブロンズとする以外は、実施例１と全く
同様に処理した。その結果、シルバ一部とダークブロン
ズ部の塗膜厚差は３．０μｍであった。

実施例３ 前記実施例２において、゛ｉｄ着塗装を最初１３０Ｖの
直流電圧を印加して３０秒間通電し、−旦電流を遮断し
て６０秒間保持した後、再度１２０Ｖの直流電圧を印加
して３分間通電する以外は、実施例２と全く同様に処理
した。その結果、シルバ一部とダークブロンズ部の塗膜
厚差は３．５μｍであった。

比較例２ 前記実施例２において、電着塗装を１３０Ｖ×３分とし
、電流遮断及び電圧変化を行なわなかった以外は、実施
例２と全く同様に処理した。

その結果、シルバ一部とダークブロンズ部の塗膜厚差は
４．５μｍであった。

比較例３ 前記実施例２において、電着塗装を最初１３０Ｖの直流
電圧を印加して３０秒間通電し、−旦電流を遮断して６
０秒間保持した後、今度は１４０ｖに電圧を上げて３分
間通電する以外は、実施例２と全く同様に処理した。そ
の結果、シルバ一部とダークブロンズ部の塗膜厚差は５
．０μｍであった。

実施例４ 常法により脱脂、エツチング、中和されたアルミニウム
押出形材Ａ−６０６３Ｓを１５％硫酸水溶液に浸漬して
陽極とし、対極として設けられたアルミニウム陰極との
間に直流電流を１３Ｖで３００分間通電、その表面に約
１２μｍの第１次陽極酸化皮膜を生成させた。これを水
洗し、次いでニッケル浴で対極にカーボンを使用し、交
流で９ｖ×１分３０秒通電して電解着色を行ない、ライ
トブロンズに着色した後、水洗、純水湯洗（半封孔）し
、ライトブロンズ材とした。その一部をマスキング材で
マスキングし、再度、脱脂、エツチング、中和処理し、
第２次陽極酸化を直流で１３ＶＸ３０分間実施し、同じ
く約１２μｍの陽極酸化皮膜を得た。それを水洗し、次
いでニッケル浴で対極にカーボンを使用し、交流で９■
×３分通電して電解着色を行ない、マイルドブロンズと
した。それを水洗、純水湯洗後、マスキング材を除去し
、しかる後、１０％の水溶性電着塗料（熱映化性アクリ
ル塗料）中に浸漬して、対極として設けたステンレス板
との間に１３０Ｖの直流電圧を印加して３０秒間通電し
、−旦電流を遮断し、６０秒間保持した後、再び対極と
の間に今度は１００Ｖの直流電圧を印加して３分間通電
し、水洗後゛、液切りを行ない、１８０℃で４０分間焼
付を行ない、複合皮膜とした。

得られた製品のライトブロンズ部とマイルドブロンズ部
の塗膜厚をパーマスコープで測定したところ、塗膜厚差
は０．５〜１．０μｍであった。

比較例４ 前記実施例４において、電着塗装を１３０Ｖ×３分とし
、電流遮断及び電圧変化を行なわなかった以外は、実施
例４と全く同様に処理した。

その結果、ライトブロンズ部とマイルドブロンズ部の塗
膜厚差は２〜２．５μｍであった。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、マスキングを利用した
アルミニウム材の多色表面処理方法において、電着塗装
処理の電圧を途中で一旦遮断させて二段階の塗装処理と
し、かつ、後の塗装処理における電圧を先の塗装処理に
おける電圧より低く設定することにより、先の塗装処理
において生じた淡色部と濃色部との間の塗膜厚差すなわ
ち電気抵抗差を後の塗装処理において有効に作用させる
ことによって、塗膜厚のバラツキをなくし、塗膜厚の均
一化を図ることができる。また、このように塗膜厚を均
一にできることにより、塗料コストが低減すると共に、
塗膜性能が向上し、不良率が低減するという利点が得ら
れる。

また、従来方法のように高価な塗料の研削工程が不要と
なり、また通常の処理ラインにより処理できるため、従
来の方法に比べて生産性が良くなると共に生産コストも
低減することができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルミニウム材に第１次の陽極酸化処理を施した
   後、所望の模様にマスキングし、その後、着色処理を施
   すか、又は第２次の陽極酸化処理を行なった後に着色処
   理を施し、次いでマスキングを除去した後、電着塗装処
   理を行なうアルミニウム材の多色表面処理方法であり、
   上記電着塗装処理においてその電圧を途中で一旦遮断さ
   せて二段階の塗装処理とし、かつ、後の塗装処理におけ
   る電圧を先の塗装処理における電圧より低く設定したこ
   とを特徴とするアルミニウム材の多色表面処理方法。
2. （２）アルミニウム材に第１次の陽極酸化処理を施した
   後、第１次の着色処理を施し、次いで所望の模様にマス
   キングし、その後、第２次の陽極酸化処理を施した後、
   第２次の着色処理を施し、次いでマスキングを除去した
   後、電着塗装処理を行なうアルミニウム材の多色表面処
   理方法であり、上記電着塗装処理においてその電圧を途
   中で一旦遮断させて二段階の塗装処理とし、かつ、後の
   塗装処理における電圧を先の塗装処理における電圧より
   低く設定したことを特徴とするアルミニウム材の多色表
   面処理方法。