JPS5919995B2 - アルミニウム材の表面処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からな
る板、押出形材等の成形物（この明細書においてはこれ
らをアルミニウム材という）の表面に、電気的な処理に
よつて、美麗な木目模様を形成する方法に関するもので
ある。

従来、アルミニウム材の表面に木目模様などの模様づけ
を行う方法としては、（４）転圧ロールまたはプレス成
形型を使用してアルミニウム材の表面に所定の刻線を圧
刻する方法。

（Ｂ）写真製版の手法によりアルミニウム材の表面をエ
ツチングして原画を蝕刻する方法。

（０アルミニウム材の表面に、適当な保護材料で部分的
にマスキングを施してから、塗料の吹付け、化学的な染
色処理または酸化皮膜の着色処理を行う方法。

（ト）スクリーン印刷または転写印刷等の手段により、
塗料その他の着色材料をアルミニウム材の表面に印刷す
る方法。

などが知られており、そのほか木目模様を印刷してある
模様紙または模様フイルムをアルミニウム材の表面に貼
着する方法もある。

しかしながら、このうち（４）のエンボス法は、一対の
ダイスまたは成形型で被処理物を強く挟圧しながら圧縮
する方法であるため、平板状のアルミニウム材にしか適
用できないことはもちろん、ダイスや成形型の製作に多
大の経費を要するという難点がある。また（日の蝕刻法
、（Ｏのマスキング法および［Ｆ］の印刷法は、マスキ
ング加工および木目模様の製版に手間がかかるだけでな
く、その後の二次処理が非常に面倒で、しかも模様形成
皮膜の耐久性に問題がある。更に模様紙貼着法も含めて
これらの方法にはすべて特殊な機械設備が必要であるた
め、加工経費が非常に高くつき、ことに複雑な形状を持
つアルミニウム材、例えばサツシ用の押出形材などには
使用できないという欠点があつた。本発明者らは、上記
従来法のような欠点のない木目模様形成法を求めて種々
研究を重ねた結果、アルミニウム材を各種電解質の水溶
液中で交流電解処理したとき発生する水素気泡を利用し
て被処理物表面に銀灰色の木目模様を形成させる方法、
および上記処理後の被処理物に着色酸化皮膜形成処理を
施すことにより上記木目模様部分を他の部分よりも濃色
に着色し、被処理物表面に美麗な装飾的模様を鮮明に発
現させる方法をさきに発明し、特許出願した（特願昭５
０−１３６４８５号ほか）。

これと同様の模様形成法は、雑誌［アルトヒ了」昭和５
１年４月号・第９〜１３頁に記載されている。本発明は
、上記電気化学的な模様形成法による模様の発現の多様
化を可能にしたものである。

本発明についてまずその概要を述べると、本発明は、（
イ）特定の酸の水溶液またはこれにアルカリ金属、アル
カリ土類金属もしくはアンモニウムの水酸化物もしくは
塩を加えたものよりなるバリア型皮膜を形成させること
のできる浴に水溶性たん白質、水溶性多糖類、水溶性単
糖類、水溶性高分子化合物およびアルコール類よりなる
群から選ばれた少なくとも１種類の化合物を添加してな
る電解液を用い、交流もしくはこれと同様の効果を持つ
電源波形により、水素ガスを発生する条件下にアルミニ
ウム材を電解処理すること（以下、交流電解処理という
）；（ロ）上記電解中、発生する水素ガスの泡を被処理
物の表面に沿つて上昇させること；および （ハ）上記水素ガスの泡の作用により被処理物の表面に
銀灰色の木目模様が形成されるまで上記電解を行うこと
：を特徴とするアルミニウム材の表面処理法（以下、第
一発明という）、および上記方法により処理した後のア
ルミニウム材に任意の着色酸化皮膜形成処理を施すこと
を特徴とするアルミニウム材の表面処理法（以下、第二
発明という）の２発明からなる。

以下、本発明の方法を工程順に詳細に説明する。

交流電解処理のための電解液構成成分として使用できる
無機酸および有機酸の具体例としては、硫酸、リン酸、
スルフアミン酸、ホウ酸、クロム酸、ピロリン酸、ギ酸
、酢酸、プロピオン酸、酪酸、シユウ酸、マロン酸、コ
ハク酸、アジピン酸、マレイン酸、イタコン酸、グリコ
ール酸、グルコン酸、乳酸、タングステン酸、亜セレン
酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、ベンゼンスルホン酸
、フエノールスルホン酸、クレゾールスルホン酸、チモ
ールスルホン酸、スルホサリチル酸、スルホフタル酸、
リンモリブデン酸などがあり、これらは２種以上を併用
してもよい。また上記の酸と併用可能な水酸化物および
塩の好ましい例としては、水酸化ナトリウム、水酸化カ
リウム、水酸化カルシウム、水酸化リチウム、水酸化バ
リウム、水酸化アンモニウムなど、およびこれらのケイ
酸塩、炭酸塩、リン酸塩、硫酸塩、酢酸塩、ホウ酸塩、
シユウ酸塩、硝酸塩などがある。

これらの電解質は、比較的低濃度で、すなわち好ましく
は約３５ｇ／ｌ以下で用いるのが、模様を発現させるの
に有利である。

また、用いる電解質の種類および組合せは、電解液のＰ
Ｈが１〜１２になるように選定する（言うまでもなく、
電解液の調製に酸を用いてもＰＨが最終的に少なくとも
も７をこえる場合、電解中に遊離の酸は存在せず、塩ま
たは塩と水酸化アルカリとが存在する。したがつて、こ
れと同様の組成の電解液を、酸を用いることなく、塩ま
たは塩と水酸化アルカリとから調製しても差支えない。
）また本発明において電解液に含有させる前記水溶性た
ん白質等の補助成分の好ましい具体例を挙げると、水溶
性たん白質としてはゼラチン、アルブミンなで、水溶性
多糖類としてはでんぷん、テキストリン、ヘミセルロー
スなど、水溶性単糖類としては各種テトロース（例えば
トレオース）、ヘキソース（例えばグルコース）など、
水溶性高分子化合物としてはポリビニルアルコール、ア
ルキツド樹脂、アクリル樹脂など、アルコール類として
はグリセリン、シクロヘキサノールなどがある。

常法により脱脂、エツチング等の前処理を施したアルミ
ニウム材を上記のような電解質および補助成分を含む電
解液中で、水素ガスが発生する条件下に交流電解し、更
に被処理物の表面で発生した水素ガスの泡をそのまま被
処理物の表面に沿つて上昇させると、該表面に被処理物
の吊下げ方向（上下方向）に伸びる銀灰色の木目模様が
発現するから、この段階で電解を止める。

電解によつて木目模様が現われるのは、電解処理中に発
生する大小多数の水素ガスの泡が被処理物の表面に沿つ
て左右に微妙に揺動しながら下方から水面に上昇すると
き、被処理物の表面のうち、この気泡によつてトレース
された部分と他の部分との間で電解度に大きな差が生じ
、気泡の通過部分には他の部分よりもはるかに多くの細
孔が生成して凹むためと考えられている（つまり、気泡
の通過部分に多孔質皮膜が、また他の部分にバリア型皮
膜が、それぞれ生成するためと推察される。）。そして
この交流電解処理のための電解液が前記水溶性たん白質
等の補助成分を含有するときは、これを含有しない場合
に比べて電解液の粘度等の物理的化学性質が変化し、そ
の変化度に応じて、電解中に水素気泡が上昇する様子も
様々に変化する。したがつて本発明によれば、従来の電
気化学的な木目模様形成法による場合よりも木目のすじ
模様を短かくしたりぼかし模様としたりして、被処理物
表面に生成する模様を種々変化に富んだものとすること
ができる。上記のような第一発明により表面に模様を形
成させたアルミニウム材は、これに透明質塗料などの保
護皮膜を被着するだけでも多くの用途に使用することが
できるが、模様の鮮明度が不十分な場合は、更に着色酸
化皮膜形成処理を施す第二発明の方法を採用すればよい
。

第二発明において、交流電解処理に続いて行う着色酸化
皮膜形成処理は、周知の、一般的な（無模様の）アルミ
ニウム材の着色酸化皮膜形成処理と同様にして行うこと
ができる。

代表的な処理法としては、次のようなものがある。（イ
）交流電解処理後の被処理物を、金属塩を添加した着色
浴中で交流電解する。

（ロ）交流電解処理後の被処理物を、金属塩を添加した
着色浴または染料もしくは顔料を添加した浴に浸漬する
。

（ハ）交流電解処理後の被処理物を、無機酸、有機酸ま
たはこれらの混合物を含有する電解液中で電解発色処理
する。

（ニ）交流電解処理後の被処理物を、無機酸、有機酸ま
たはこれらの混合物を含有する電解液中で陽極酸化処理
し、その後、金属塩を添加した着色浴中で交流電解処理
する。

（ホ）交流電解処理後の被処理物を、無機酸、有機酸ま
たはこれらの混合物を含有する電解液中で陽極酸化処理
し、その後、金属塩を添加した着色浴または染料もしく
は顔料を添加した浴に浸漬する。

このような着色酸化皮膜形成処理を施すと、処理前には
銀灰色であつた木目模様は、着色浴中の無機金属塩、染
料または顔料によつて著しく鮮明度の高い色調に着色さ
れて被処理物の表面に現出する。

このような着色処理によつて着色木目模様が発現するの
は、交流電解処理により形成された銀灰色の木目模様部
分に多数の細孔が集中している関係上、この部分に金属
塩、染料、顔料等の着色成分が細孔分布の少ない他の部
分よりもはるかに多く沈着または付着することによるも
のと考えられる。なお第二発明の方法によれば、着色木
目模様を発現させると同時に、通常のアルミニウムの加
工素材に見られるロール目、擦り傷、打傷、ダイスマー
クおよび陽極酸化後のストリークなどを完全に消滅させ
ることができる。

上述のように、本発明の方法は、アルミニウム材の表面
に木目模様の素地をおのずから生成させ、更にはその木
目部分を鮮明に着色する電気化学的方法を基礎とし、こ
れに改良を加えたものであるから、従来の非電気化学的
な木目模様形成法と比べると１木目模様の原図を作成す
る必要がなく、模様の表出がきわめて簡単かつ容易であ
る；２従来法のように機械的処理や手作業を必要としな
いから、生産性が著しく高い；３圧刻、蝕刻、塗料の吹
付けまたは焼付け、印刷など、従来の方法による人工的
造形模様のように同一模様の繰返しにはならないから、
真の木目に近いきわめて自然な木目模様が得られる：な
ど、多くの特長を持つことはもちろん、改良対象となつ
た電気化学的な方法と比べても、交流電解の電気的条件
、電解質の種類および濃度等を変更するだけでは形成困
難であつたような特殊模様を含む多様な模様形成を容易
に行えるという長所がある。

したがつて、本発明の表面処理法は、建築物のアルミニ
ウムサツシや建具、パネル類をはじめ、車輛、家庭用器
具、装飾用アルミニウム材など、木目模様を付与するこ
とにより商品価値の向上等の効果が期待される各種アル
ミニウム材の処理に適用するとき、きわめて顕著な効果
を奏するものである。

以下実施例を示して本発明を説明する。

実施例 １ アルミニウム６０６３Ｓ−Ｔ５形材を常法により前処理
し、ホウ酸５ｇ／１１メタホウ酸ナトリウム３０ｇ／１
１ゼラチン２５ｇ／ｌの浴中で、対極にステンレス鋼を
用いて交流を３０Ｖで１０分間通電すると、形材表面に
銀灰色の木目模様が形成された。

次にこの形材を、硫酸第１スズを含有する無機着色浴中
で交流電解処理し、最後に透明樹脂塗料の浸漬塗装を施
したところ、木目部分だけが着色した美麗なアルミニウ
ム形材が得られた。比較のため、交流電解処理の電解液
にゼラチンを添加しないほかは上例と同様にしてアルミ
ニウム材を処理したところ、形成された模様は直線的で
あり、上記実施例によるものと比べると、やや変化の乏
しいものであつた。

実施例 ２ アルミニウム６０６３Ｓ−Ｔ５形材を常法により前処理
し、ホウ酸１５ｇ／１１水酸化ナトリウム１ｇ／１１グ
ルコース２５ｇ／ｌの浴中で、対極にステンレス鋼を用
いて交流を３５Ｖで１０分間通電すると、形材表面に銀
灰色の木目模様が形成された。

次にこの形材を、硫酸第１スズを含有する無機着色浴（
７０℃）中に浸漬し、最後に透明樹脂塗料の浸漬塗装を
施したところ、木目部分だけが着色した美麗なアルミニ
ウム形材が得られた。比較のため交流電解処理の電解液
に・グルコースを添加しないほかは上例と同様にしてア
ルミニウム材を処理したところ、形成された模様は直線
模様のくり返しであり、上記実施例によるものと比べる
と、自然な木目感においてやや劣るものであつた。

実施例 ３ アルミニウム６０６３Ｓ−Ｔ５形材を常法により前処理
し、ホウ酸５ｇ／１１硫酸ナトリウム１４ｇ／１１でん
ぷん３０ｇ／ｌの浴中で、対極にカーボン板を用いて交
流を３０Ｖで１０分間通電すると、形材表面に銀灰色の
木目模様が形成された。

次にこの形材を、スルホサリチル酸５０ｇ／１１マレイ
ン酸５０ｇ／ｌの浴中で、直流３０Ｖ゛で４０分間陽極
酸化処理を行い、次に静電塗装を施したところ、ブロン
ズ色の模様のある美麗なアルミニウム形材が得られた。
比較のため交流電解処理の電解液にでんぷんを添加しな
いほかは上例と同様にしてアルミニウム材を処理したと
ころ、形成された模様はやや画一的で、上記実施例によ
るものと比べると、木目としては不自然なものであつた
。

実施例 ４アルミニウム６０６３Ｓ−Ｔ５形材を常法に
より前処理し、硫酸５ｇ／ｌ）炭酸ナトリウム１１ｇ／
ｌ）グリセリン３０ｇ／ｌの浴中で、対極にカーボン板
を用いて交流を３０Ｖで１５分間通電すると、形材表面
に銀灰色の木目模様が形成された。

次にこの形材を、炭酸ナトリウム水溶液（５０ｇ／ｌ）
４０℃）に２分間浸漬し、水洗後、硫酸浴中で１０μ
の陽極酸化皮膜を施し更度水洗した後、硫酸ニツケルを
含有する無機着色浴中で交流電解処理し、最後に電着塗
装を施したところ、ブロンズ色の木目模様のある美麗な
アルミニウム形材が得られた。比較のため、交流電解処
理の電解液にグリセリンを添加しないほかは上例と同様
にしてアルミニウム材を処理したところ、形成された模
様は規則的に並んだ直線状のものであつて、上記実施例
によるものと比べると、自然木とは異なる感じの強いも
のであつた。

実施例 ５ アルミニウム１０５０Ｐ−Ｈｌ４板材を常法により前処
理し、リン酸０．！ＭＯｌ／ｌ）メタケイ酸ナトリウム
０．２ｍ０１ｚ々、グルコース２０ｇ／ｌの浴中で、対
極にカーボン酸を用いて交流を１５Ｖで１５分間通電す
ると、表面に銀灰色の木目ぼかし模様が形成された。

次にこの板材を、硫酸浴中で１０μの陽極酸化皮膜を施
した後、シユウ酸第２鉄アンモニウムを含有する無機着
色浴（６０℃）中に浸漬し、最後に沸とう水処理したと
ころ、美麗な模様を有するアルミニウム板材が得られた
。比較のため交流電解処理の電解液にグルコースを添加
しないほかは上例と同様にしてアルミニウム材を処理し
たところ、形成された模様はほぼ同じ形状の直線の筋の
集合であつて、上記実施例によるものと比べると、自然
木らしい変化が乏しいものであつた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ （イ）硫酸、リン酸、スルファミン酸、ホウ酸、ク
   ロム酸、ピロリン酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸
   、シユウ酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、マレイ
   ン酸、イタコン酸、グリコール酸、グルコン酸、乳酸、
   タングステン酸、亜セレン酸、リンゴ酸、酒石酸、クエ
   ン酸、ベンゼルスルホン酸、フェノールスルホン酸、ク
   レゾールスルホン酸、チモールスルホン酸、スルホサリ
   チル酸、スルホフタル酸およびリンモリブデン酸からな
   る群から選ばれた１種以上の酸の水溶液またはこれにア
   ルカリ金属、アルカリ土類金属もしくはアンモニウムの
   水酸化物もしくは塩を加えたものよりなる浴に水溶性た
   ん白質、水溶性多糖類、水溶性単糖類、水溶性高分子化
   合物およびアルコール類よりなる群から選ばれた少なく
   とも１種類の化合物を添加してなる電解液を用い、交流
   もしくはこれと同様の効果を持つ電源波形により、水素
   ガスが発生する条件下にアルミニウム材を電解処理する
   こと；（ロ）上記電解中、発生する水素ガスの泡を被処
   理物の表面に沿つて上昇させること；および （ハ）上記水素ガスの泡の作用により被処理物の表面に
   銀灰色の木目模様が形成されるまで上記電解を行うこと
   ；を特徴とするアルミニウム材の表面処理法。 ２ （イ）硫酸、リン酸、スルファミン酸、ホウ酸、ク
   ロム酸、ピロリン酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸
   、シユウ酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、マレイ
   ン酸、イタコン酸、グリコール酸、グルコン酸、乳酸、
   タングステン酸、亜セレン酸、リンゴ酸、酒石酸、クエ
   ン酸、ベンゼンスルホン酸、フェノールスルホン酸、ク
   レゾールスルホン酸、チモールスルホン酸、スルホサリ
   チル酸、スルホフタル酸およびリンモリブデン酸からな
   る群から選ばれた１種以上の酸の水溶液またはこれにア
   ルカリ金属、アルカリ土類金属もしくはアンモニウムの
   水酸化物もしくは塩を加えたものよりなる浴に水溶性た
   ん白質、水溶性多糖類、水溶性単糖類、水溶性高分子化
   合物およびアルコール類よりなる群から選ばれた少なく
   とも１種類の化合物を添加してなる電解液を用い、交流
   もしくはこれと同様の効果を持つ電源波形により、水素
   ガスが発生する条件下にアルミニウム材を電解処理する
   こと（ロ）上記電解中、発生する水素ガスの泡を被処理
   物の表面に沿つて上昇させること；（ハ）上記水素ガス
   の泡の作用により被処理物の表面に銀灰色の木目模様が
   形成されるまで上記電解を行うこと；および （ニ）上記電解処理後のアルミニウム材に着色酸化波膜
   形成処理を施すこと；を特徴とするアルミニウム材の表
   面処理法。