JPS5920759B2 - アルミニウムまたはアルミニウム合金の着色法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、陽極酸化処理を施したアルミニウムまたは
アルミニウム合金（以下これを単にアルミニウムと呼称
）に白色の金属水酸化物を析出させて白色に着色する新
規なアルミニウムの着色法に関する。

従来、陽極酸化処理を施したアルミニウムを電解着色す
る方法としては、直流電解法（住化法）及び交流電解法
（浅田法）等が一般によく知られており、これらの方法
は、いずれも陽極酸化処理を施したアルミニウムを金属
塩水溶液中で直流陰極電解もしくは交流電解を行ない、
陽極酸化皮膜孔中に前記金属塩を金属粒子として析出さ
せる所謂「電解着色法」と呼ばれるものである。

この着色法では、皮膜孔中への金属粒子が不均一に析出
、分布するので、一般によく用いられるニッケル、錫等
の金属塩ではコールドやブロンズまたは黒色系の着色し
か得ることができず、そのため、白色の着色皮膜を得る
方法としては、カルシウムおよびバリウムの塩、あるい
は水酸化物水溶液中で電解することにより、陽極酸化皮
膜の孔ノ 中に硫酸塩、過酸化物および炭酸塩として析
出させる方法（特開昭５０−３７６３１号公報）が提案
されている。

しかし、この方法では、白色化合物の析出量が少ないた
め、これに水和封孔処理を施した場合には、水和封孔が
進むにつれて透明感□ を増し、不透明で重厚な白色を
得ることができないと云う欠点がある。これに対し、本
発明者は、前記従来法とは全く異なつた着色機構による
アルミニウムの白色着色法について鋭意研究を重ねた結
果、アルミニウムｏ を陽極酸化処理後、更にそのバリ
ヤー層を厚くするための増膜処理を施し、次いで、酸性
水溶液中に浸漬した後、アルミニウム、チタン、亜鉛、
鉛および第２錫の金属塩から選ばれた１種以上を含む水
溶液中で直流陰極電解を施せば、陽極酸化皮石膜の孔中
に白色の金属水酸化物が多量に析出し、この金属水酸化
物が着色の色となつて表われ、これに水和封孔処理を施
しても、不透明感の変化しない重厚な白色皮膜が得られ
ることを新らたに見い出した。

本発明の方法は、このような知見に基いて開発されたも
のであつて、アルミニウムに陽極酸化処理を施し、更に
バリヤー皮膜を形成する電解質溶液中にて前記多孔質型
陽極酸化処理よリも高い電圧で電解することによりバリ
ヤー層厚さを増大せしめた後、硫酸、硝酸、塩酸、リン
酸及び蓚酸の１種又は２種以上を含む濃度１〜３０％の
酸性水溶液中に浸漬して陽極酸化皮膜の孔径を拡大し、
次いで、アルミニウム、チタン、亜鉛、鉛および第２錫
の金属塩から選ばれた１種以上を含む水溶液中で直流陰
極電解を行ない、陽極酸化皮膜孔中に白色の金属水酸化
物として析出させ、アルミニウムの表面に白色皮膜を得
ることを特徴としている。

この析出した水酸化鉛は安定した無機化合物であること
は勿論、水酸化アルミニウム、水酸化チタン、水酸化亜
鉛および水酸化第２錫は共に安定した白色の無機化合物
であるため、従来の金属粒子の析出による［電解着色法
」や特開昭５０一３７６３１号の方法では得られない美
麗な白色の着色皮膜を得ることができ、今迄の方法とは
全く異なつた新規なアルミニウムの着色法である。つぎ
に、本発明によるアルミニウムの着色法を具体的且つ詳
細に説明すると、この発明の方法ではアルミニウムを１
）多孔質型陽極酸化皮膜工程。

２）バリヤー層厚さ増大処理工程。

３）酸性水溶液中への浸漬工程。

４）アルミニウム、チタン、亜鉛、鉛及び第２錫の金属
塩から選ばれた１種以上を含む水溶液中での直流陰極電
解工程。

の順に処理して着色を行なうので、以下、これを各工程
別に順を追つて説明を進める。

１）多孔質型陽極酸化皮膜工程 本発明の着色法では、まず最初にアルミニウム表面に多
孔質型陽極酸化皮膜を形成するが、この工程での陽極酸
化皮膜については、芳香族スルホン酸含有浴等のように
強い発色を伴なう陽極酸化皮膜にこの発明の着色法を適
用した場合、その着色は白色と褐色系の色との混合色と
なるため、あまり好ましくない事は勿論であるが、これ
ら以外の従米一般に使用されている透明感のある皮膜が
形成される方法であれば特別な制約はなく、例えば、硫
酸、蓚酸等の単独浴もしくは混合浴中っ。

直流または交流重畳電解等による陽極酸化皮膜の生成法
はいずれも本工程に適用することができる。２）バリヤ
ー層厚さ増大処理工程 この工程は、前記多孔質型陽極酸化皮膜処理後のアルミ
ニウムをバリヤー型皮膜形成浴中にて陽極酸化処理電圧
よりも高い電圧で電解処理することによリ陽極酸化皮膜
底部のバリヤー層の厚さを増大せしめ、次の酸性水溶液
中での浸漬時間及び温度の許容範囲を広くし、アルミニ
ウム、チタン亜鉛、鉛及び第２錫の水酸化物の析出を容
易にすることを目的とするものである。

そのため、これに使用する浴条件については特別な制限
はないが、陽極酸化皮膜のバリヤー層をより厚くするた
めには、ホウ酸、ホウ酸アンモニウム、クエン酸、酒石
酸及びリンゴ酸等の一般にバリヤー型皮膜を形成する電
解浴中で多孔質型陽極酸化処理電圧以上の電圧を付加す
れば良く、電解電圧が２００Ｖ以下で且つ０．５分以上
から１０分間位まで電解処理するのが適当である。

この場合、電解電圧が多孔質陽極酸化処理電圧以下では
、そのバリヤー層厚さが増大しないため本工程の目的を
達成させることができず、本工程での適正電圧は、その
浴組成、電解時間及び浴温等によつても異なるが、２０
０Ｖ以下の電解処理によつて充分に効果を発揮できる上
、電解電圧を必要以上に高くすれば、次の直流陰極電解
での電解電圧が高くなり、経済性から言つても好ましく
ない。

また電解時間については、電解後の電流降下の遅い浴、
例えばホウ酸等の浴ではバリヤー層電解適正時間が長く
なり、逆に電流降下の速い浴では短時間のうちにバリヤ
ー層厚さの増大処理を完了してしまうので、この事から
０．５〜１０分の電解時間により本工程の目的は充分に
達成される。

３）酸性水溶液中への浸漬工程 本発明の特徴であるアルミニウム、チタン、亜鉛、鉛お
よび第２錫の金属水酸化物による着色は従来の金属粒子
の析出による「電解着色」と異な９、これらの着色成分
が金属の水酸化物となつて皮膜孔中に析出するため、皮
膜の孔容積力吠きくないと充分な濃さの白色皮膜を得る
ことができないそのため、本工程では、多孔質型陽極酸
化処理後にバリヤー層厚さの増大処理を施した陽極酸化
皮膜の孔壁を浩解することによリ孔容積の増大を計るの
を目的とするものであつて、これを酸性水溶液に浸漬し
ない場合は皮膜の孔容積が小さいため、直流陰極電解に
よりアルミニウム、チタン、亜鉛、鉛及び第２錫がその
水酸化物として析出せず、従つて白色皮膜は得られない
のである。

これに対して、多孔質型陽極酸化処理後にバリヤー層厚
さの増大処理を施した陽極酸化皮膜を、更に酸性水溶液
中に浸漬することによつて皮膜の孔壁を浩解し、その皮
膜の孔容積を大きくした場合には次にこれを直流陰極電
解することによりアルミニウム、チタン、亜鉛、鉛及び
第２錫がその水酸化物として皮膜孔中に充分に析出し、
白色皮膜が得られるのである。また、本工程で使用する
酸性水溶液については特別な制約はないが、孔容積を均
一に溶解増大させるためには硫酸、硝酸、塩酸、リン酸
及び蓚酸等の酸が適当であり、この工程の処理に必要な
条件は、組成、温度、濃度及ひ浸漬時間の他に陽極酸化
皮膜の生成条件やバリヤー層厚さ増大処理の電圧や時間
によつて異なる。

すなわち、アルミニウム、チタン、亜鉛、鉛及び第２錫
の水酸化物を光分に析出することができる孔容積を得る
には、浴の組成としてリン酸、塩酸、硝酸及び硫酸など
は皮膜溶解性が強いため比較的短時間で処理し得るが、
蓚酸等は皮膜溶解性が弱いため処理時間は長くなる。

また処理浴温についても、処理時間への影響は強く、高
温では短時間で済み、逆に低温では長時間を要するのは
勿論のことであり、処理浴濃度についても同様に、高濃
度では処理時間が短くな９逆に低濃度では長くなるが、
この場合、１０ｔ）以下の低濃度で処理すると、皮膜溶
解による浴の老化が起りやすいので浴の持続性に乏しく
なる。

又、浴組成によつても異なるが、逆に３０％以上の高濃
度では液の持ち出しロスによる経済性の問題がある。上
記の理由から、本工程を実施するに当つてはこれに用い
る浴の組成、濃度及び処理時間などを適宜生産性等を加
味して経済的に有利な条件で実施すればよい。

４）直流陰極電解工程 この工程では、次項（イ），（ロ）に記載した理由によ
′り着色浴の種類及び電解波形がそれぞれ必須の要件に
なる。

（イ）着色浴の種類・・・アルミニウム、チタン、亜鉛
鉛及び第２錫の金属塩から選ばれた一種以上を含む水浩
液である。

本工程での着色浴の種類をアルミニウム、チタン、亜鉛
、鉛及び第２錫の金属塩から選ばれた１種以上を含む水
浩液に限定しているのは、それ以外の他の金属塩水溶液
では、安定な白色の金属水酸化物として皮膜孔中に析出
せずに、たとえ白色として析出しても空気中で速やかに
化学変化を起して変色してしまうか、もしくは金属粒子
がアルミニウムの表面にスマツトとして付着するかのい
ずれかとなるためである。

（ロ）電解波形・・・・・・直流陰極にて行なう。本発
明の着色機構は、アルミニウム、チタン亜鉛、鉛及び第
２錫の金属塩から選ばれた１種以上を含む水溶液中で直
流陰極電解することによリＰＨが上昇し、そのため容易
にアルミニウム、チタン、亜鉛、鉛及び第２錫が白色の
水酸化物となつて皮膜孔中に析出するのである。しかし
、アルミニウム、チタン、亜鉛、鉛及び第２錫の金属塩
から選ばれた１種以上を含む水醇液中で交流電解をすれ
ば、アルミニウムはアノードとカソード分極の繰り返し
である為、カソード分極時にアルミニウムと水溶液界面
のＰＨは上昇しかけるが、次に直ちにアノード分極する
ので、そのＰＨ上昇が抑制される関係上、皮膜孔中へは
アルミニウム、チメへ亜鉛、鉛及ひ第２錫がその金属水
酸化物としては析出し得ないのである。この事から本発
明が従来の所謂「電解着色法」及び特開昭５０−３７６
３１号の発明とは異なる新規で秀れたアルミニウムの着
色法であることが明白である。

以下、本発明による着色法の具体的な実施例を次に掲げ
るが、本発明は必ずしもこれらの実施例のみに拘束され
るものではない。

実施例 １ アルミニウム合金板（６０６３Ｓ）を常法により前処理
し、１５０９／ｌの硫酸浴中で浴温２０℃、電流密度１
．６Ａ／Ｄｍ２にて３０分間陽極酸化処理して厚さ１５
μｍの陽極酸化皮膜を得た後次の条件のバリヤー層厚さ
増大処理浴を用い、前記試料を陽極として電圧８０Ｖで
１０分間電解処理をし、更に次の条件の酸性水溶液を用
いて２．５分間浸漬した後、次の条件の着色液を用いて
、前記試料を陰極として電流密度１Ａ／Ｄｍ２で１分間
電解したところ、陽極酸化皮膜孔中への水酸化アルミニ
ウムの析出による白色皮膜が得られた。

実施例 ２ アルミニウム合金板（６０６３Ｓ）を常法によリ前処理
し、実施例１と同じ条件で陽極酸化処理バリヤー層厚さ
増大処理及び酸性水溶液中への浸漬処理を施した後、次
の条件の着色液を用い、前記試料を陰極として電流密度
２Ａ／Ｄｍ２で１分間電解したところ、陽極酸化皮膜孔
中への水酸化チタンの析出による白色皮膜が得られた。

実施例 ３ アルミニウム合金板（６０６３Ｓ）を常法により前処理
し、実施例１と同じ条件で陽極酸化処理を施した後、次
の条件のバリヤー層厚さ増大処理を用い、前記試料を陽
極として電圧１２０Ｖで１分間電解処理し、更に次の条
件の酸性水溶液を用いて７分間浸漬した後、次の条件の
着色液２Ａ／Ｄｍ２で３０秒間電解したところ、陽極酸
化皮膜孔中への水酸化亜鉛の析出による白色皮膜が得ら
れた。

実施例 ４ アルミニウム合金板（６０６３Ｓ）を常法により前処理
し、実施例３と同じ条件で陽極酸化処理バリヤー層厚さ
増大処理及び酸性水酪液中への浸漬処理を施した後、次
の条件の着色液を用い、前記試料を蔭極として電流密度
２Ａ／Ｄｍ２で１分間電解したところ、陽極酸化皮膜孔
中への水酸化鉛の析出による白色皮膜が得られた。

実施例 ５アルミニウム合金板（６０６３Ｓ）を常法に
より前処理し、実施例３と同じ条件で陽極酸化処理バリ
ヤー層厚さ増大処理及び酸性水溶液中への浸漬処理を施
した後、次の条件の着色液を用い、前記試料を蔭極とし
て電流密度６Ａ／Ｄｍ２で３０秒間電解したところ、陽
極酸化皮膜孔中への水酸化第２錫の析出による白色皮膜
が得られた。

実施例 ６ アルミニウム板（９９．２％）を常法によリ前処理し、
実施例１と同じ条件で陽極酸化処理、バリヤー層厚さ増
大処理及び酸性水溶液中への浸漬処理を施した後、次の
条件の着色液を用い、前記試料を蔭極として電流密度２
Ａ／Ｄｍ２で１分間電解したところ、陽極酸化皮膜孔中
への水酸化アルミニウム及び水酸化亜鉛の析出による白
色皮膜が得られた。

以上のように、本発明の方法をアルミニウムの着色に適
用すれば、アルミニウムの表面に形成された陽極酸化皮
膜孔中に着色成分をアルミニウムチタン、亜鉛、鉛およ
び第２錫の安定な水酸化物として析出させることができ
るため、従来の所謂「電解着色法」及び特開昭５０−３
７６３１号の着色法とは全く異なる安定した白色皮膜が
得られ、然かも生産性が高い事とも相俟つて、アルミニ
ウムの白着色に頗る顕著な効果を発揮するものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 予め多孔質型陽極酸化処理を施したアルミニウムま
   たはアルミニウム合金に、バリヤー型皮膜形成浴中で前
   記陽極酸化処理よりも高い電圧にて電解処理してバリヤ
   ー層厚さを増大せしめた後、硫酸、硝酸、塩酸、リン酸
   及び蓚酸の１種又は２種以上を含む濃度１〜３０％の酸
   性水溶液中に浸漬し、次いで、アルミニウム、チタン、
   亜鉛、鉛および第２錫の金属塩から選ばれた１種以上を
   含む水溶液中で直流陰極電解を行ない、陽極酸化皮膜孔
   中に白色の金属水酸化物を析出させることを特徴とする
   アルミニウムまたはアルミニウム合金の着色法。