JPS6022065B2 - ステンレス帯鋼の連続着色方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、着色液中の参照電極と着色液中を通過してい
るステンレス帯鋼上の一定の条件を満足する距離を隔て
た２つの位置との間のそれぞれの電位差の差を監視する
ことにより、精度良く均一に着色することができるステ
ンレス帯鋼の連続着色方法に関するものである。

近年、ステンレス鋼板を着色する方法としてクロム酸−
硫酸混合水溶液から成る着色液中にステンレス鋼板を浸
潰して化学着色する処理法が開発実用化されている。

この着色液処理法は、英国インコ社により開発され、特
開昭４８一１１２４３号及び特公昭５２一２５８１７号
に開示されているように、着色処理中のステンレス鋼板
と着色液中に設置された参照電極（Ｐｔ電極など）との
電位差がステンレス鋼表面の着色が進行するにつれて経
時的に変化することに着眼して成されたもので、この電
位差を監視することによって着色を制御する着色処理法
である。この着色処理法はステンレス鋼板などをバッチ
式で着色処理をする場合にはきわめて有効である。しか
しステンレス帯鋼を連続的に着色液中に浸潰して通過せ
しめることにより着色する場合、着色液中を通過しなが
ら浸債時間の経過に従ってステンレス帯鋼に着色皮膜が
形成されるから、着色液中のステンレス帯鋼上の着色皮
膜生成状態は、着色液中へ浸濃された直後の未だ着色皮
膜が殆んど形成されていない状態から着色液から引き出
される直前の所定の着色皮膜が形成されている状態に至
るまで連続的に変化している。このように連続的に着色
処理中のステンレス帯鋼の着色状態を管理するために、
例えば着色液中のステンレス帯鋼上の或る位置における
電位差を測定しようとしてこの位置と着色液中に設置さ
れた参照電極を電気的に接続してその間の電位差を測定
しても（以下、このように参照電極と電気的に接続され
るステンレス帯鋼上の位置を測定位置ということがある
）、その電位差はその測定位置前後の広範囲にわたって
変化した生成状態の着色皮膜の影響を受けており、その
測定位置における皮膜生成状態に対応する電位差は得ら
れない。バーッチ式でステンレス鋼板を着色する場合は
着色液に浸潰されているステンレス鋼板表面全面で着色
皮膜がほぼ均一に成長するので、測定位置での対象面積
の大小については考慮する必要はなかった。しかしなが
ら連続着色処理の場合、上記の如く着色液中のステンレ
ス帯鋼の移動方向に沿って着色皮膜の成長が連続的に異
なっているので、その影響を極力少なくするためにはス
テンレス帯鋼上の微小部分で電位差を測定する必要があ
る。そのためにポテンショスタットを用いた金属腐食電
位の測定に使用されているようなルギン管（ガラス細管
）を用いてその先端を走行中のステンレス帯鋼の１〜２
肌以内に近づけて測定することが試みられた。しかしな
がら、着色液中を移動しているステンレス帯鋼は通常、
不可避的に振動しており、ルギン管先端との距離を一定
に保持することは極めて困難であり、結局測定位置での
対象面積が変動して初期の目的が蓬せられなかった。ま
た仮りにルギン管先端との距離を一定に保持し得たとし
ても、多くの場合不均一な仕上のステンレス帯鋼の表面
によって測定される電位差は雑音が入ったようになり、
電位差による適確な管理には使用できない。このように
種々検討した結果ステンレス帯鋼上の一つの測定位置に
おける微小部分による電位差の測定を採用することはで
きなかった、また、電位差は着色液組成の変化、着色液
の温度、ステンレス帯鋼の表面状態などにも影響を受け
、１つの測定位置での電位差を測定しても着色、枕態を
管理する指標にはなり得ない。このようなことから、従
来、ステンレス帯鋼の連続着色では、浸糟時間と着色液
温度とを勘で調整して所望の色を得ていた。このため作
業が煩雑であると共に色にばらつきが生じやすく品質上
問題があった。本発明者等は、上記従来技術の如く勘に
頼ることなく着色条件を制御してばらつきの少ないステ
ンレス帯鋼の連続着色方法を提供することを目的に検討
した結果、着色液中の長さに関する一定の条件を満足す
る距離を隔てたステンレス帯鋼上の２つの位置で測定さ
れるそれぞれの電位差の差と得られる色との間に関連が
あること及びその関連に基づいて電位差を差を一定値に
保つように着色条件を制御すれば目的を達成することが
できることを究明して本発明を完成した。すなわち本発
明は、ステンレス帯鋼をクロム酸と硫酸との混合水溶液
から成る着色液中を連続的に通過せしめるステンレス帯
鋼の連続着色処理において、該ステンレス帯鋼が着色液
中を通過する経路長の１／５の長さだけ着色液中に含む
距離をステンレス帯鋼上に隔てた少なくとも２つの位置
と上記着色液中に設置された参照電極との間の電位差を
それぞれ測定し、この電位差の差が所定の一定値を保持
するようにステンレス帯鋼の着色液への浸債時間及び着
色液温度の一つ以上を制御することを特徴とするステン
レス帯鋼の連続着色方法に関するものである。

以下、本発明方法を図面によって詳細に説明する。

第１図は本発明方法の実施に適当な装置の１例を使用し
た実施状態を示す説明図、第２図は第１図の実施によっ
て測定された電位差と浸造時間との関係を示すグラフで
ある。

本発明方法によりステンレス帯鋼の連続着色を実施する
には、先ず、第１図に示す如く、ステンレス帯鋼１を処
理槽２の着色液３中に連続的に通過せしめる。

ステンレス帯鋼１はベイオフロール４から巻き出されて
着色処理槽２の糟内外に設けられた方向転換ロール５，
６，７，８及び９により、着色液３中に浸贋開始点Ｐ，
で浸潰され、着色液３中を通過して浸債終了点Ｐ２で着
色液３から引き出された後、巻取駆動装置（図示なし）
により駆動される巻取ロール１０‘こより巻き取られる
。ステンレス帯鋼１の移動速度に起因する着色液３中の
通過所要時間すなわち浸溝時間の調整は上記巻取駆動装
置によって行い、着色液３の温度の調整は着色処理槽２
の温浴部２ａ内に設置された蒸気加熱器１１への蒸気量
を調整する電磁弁１２の開閉によって行う。このような
ステンレス帯鋼１の浸糟時間や着色液３の温度の調整を
上記以外の適宜な方法によって行なうことは勿論差し支
えない。着色液３はクロム酸と硫酸との混合水溶液から
成り、その組成は通常、クロム酸が２３０夕／そ〜２８
０タノクで硫酸が４５０夕／そ５５０夕／れま適当であ
る。また着色処理時の着色液の適切な温度は多くの場合
７５〜９５００の範囲にある。このように、ステンレス
帯鋼１の連続着色処理を行ないながら、ステンレス帯鋼
１の走行経路上における一定の条件を満足するステンレ
ス帯鋼１上の少なくとも２つの位置Ｔ，，Ｔ２と着色液
３中に設置された参照電極１３との間の電位差をそれぞ
れ測定する。

上記一定の条件を満足する２つの位置、例えばＴ，，Ｔ
２とは、ステンレス帯鋼１が着色液３中を通過する経路
長１（第１図により示せば浸債開始点Ｐ，から方向転換
ロール６，７及び８を経て浸薄終了点Ｐ２に至るまでの
長さ）の１／５以上の長さだけを着色液３中に含む距離
Ｌをステンレス帯鋼１上に隔てた（以下、距離Ｌの条件
を満足すると言うことがある）２つの位置のことである
。ステンレス帯鋼１上の上記２つの位置Ｔ，，Ｔ２間の
距離Ｌは着色液３中に経路長１の１／５以上を含んでい
ること条件を満足する限り、位置Ｔ，，Ｔ２が共に着色
液３中に位置することは勿論良く、この場合位置Ｔ，，
Ｔ２間の距離Ｌの全部が着色液３中に浸潰されている経
路長１の１／５以上の長さであり、また位置Ｔ，，Ｔ２
のいずれか一方又は両方が着色液３の外に位置していて
も良く、この場合位置Ｔ，，し間の距離Ｌは着色液３中
に経路長１の１／５以上を含む他、着色液３外の部分の
さを含んでいる。このような測定位置は少なくとも２つ
の位置例えばＴ，，Ｔ２を必要とするが、３つ以上の位
置例えば第１図に示す如く３つの位置Ｔ，，Ｔ２，Ｔ３
で測定しても良い。第１図は位置Ｔ，，Ｔ２が共に着色
液３の外に位置する場合を示している。第１図では位置
Ｔ，〜Ｔ２間、Ｔ，〜Ｌ及びＴ２〜Ｌ間の各距離が距離
Ｌの条件を満足しており、ステンレス帯鋼１の移動方向
にＴ，，Ｔ８，Ｌが順次位置しているが、Ｔ，，Ｔ２及
びＴ３の位置順は任意で良い。すなわち距離Ｌの条件を
満足する各２つの位置間には重複する部分があってもな
くてもいずれでも良い。電位差の測定方法は従来用いら
れている方法によれば良く、ステンレス帯鋼１の位置Ｔ
，，Ｔ２等と参照電極１３とを電位差計１４に電気的に
接続して測定する。

参照電極１３としては白金電極を使用するのが一般であ
る。また、例えば第１図の如くステンレス帯鋼１の着色
液３中の通過経路に高い山部があって位置Ｔ２の如くそ
の高い山部の一方の側にのみ設置された参照電極１３で
は電位差を測定できないときは、高い山部の反対側にも
うつの参照電極１３を設置すれば良い。第１図に示すよ
うにステンレス帯鋼１を着色液３中を通過させながら測
定した位置Ｔ，，Ｔ２及びｔと参照電極１３との間の電
位差の経時変化の１例は第２図に示されている。

第２図中、Ａ，Ｂ及びＣ各線はそれぞれ第１図中の位置
Ｔ，，Ｔ２及びＴ３を測定位置としたものであり、経過
時間に対して電位差がいずれも一定な場合を示している
が、この電位差は着色条件、例えは浸蒲時間や着色液温
度や着色液組成などにより変化するものである。ここで
Ａ，Ｂ及びＣ各線の電位差をそれぞれａ，ｂ及びｃ（ｍ
ｖ）とすれば第１図中の位置Ｔ，〜Ｔ２間、Ｔ，〜Ｔ３
間及びＴ２〜Ｔ３間の電位差の差は第２図に示すように
それぞれ（ｂ−ａ），（ｃ−ａ）及び（ｂ−ｃ）である
。このようにステンレス帯鋼１上の２つの位置でほぼ同
時に電位差を測定するときは、それぞれの測定において
着色液組成の変化や着色液の温度などの影響をほぼ均一
に受けるのでその電位差の差はステンレス帯鋼１に形成
された着色皮膜の生成状態すなわち色を左右する厚さに
だけ関連しているのである。そして距離Ｌの条件を満足
する２つの位置例えばＴ，，Ｔ２を固定してそれらと参
照電極との間の電位差の差を一定に保持するときは、浸
濃時間、着色液温度、着色液組成などの着色条件の変動
にも拘わらず、着色液３中でステンレス帯鋼１に形成さ
れる着色皮膜の厚さは一定となり、着色液３が引き上げ
た時点ではステンレス帯鋼１は常に均一に着色されてい
るのである。従って、上記固定された２つの位置、例え
ばＴ，，Ｌでの電位差の差と得られる着色皮膜の色との
関係を予め又は着色開始の最初において実験的に定め、
所望の色に対応する電位差の差を保持するように浸債時
間及び着色液温度のいずれか一方又は両方を制御するこ
とにより、ステンレス帯鋼１を所望の色に精度良く均一
に着色することができるのである。距離Ｌの条件として
経蟹長１の１／５以上を着色液３中に含むと定めた理由
は、着色液３中の長さが短かすぎると電位差の差が小さ
な値となり、色をコントロールするのに充分な感度が得
られないからである。

そして１組の２つの位置については着色液３中に含む長
さが長い方が好ましく、例えば第１図のＴ．及びＴ２の
如く浸債開始点Ｐ，及び浸債終了点Ｐ２のそれぞれに近
い位置が好ましい。また距離Ｌの条件を満足する２つの
位置の絹数は１組よりも複数紙の方が、多数の電位差の
差により着色皮膜の厚さの変化状態を精度良く把握する
ことができ、従って着色の進行を一層精度良くコントロ
ールすることができる。以上のステンレス帯鋼１の連続
着色方法において、測定された電位差からその差を算出
して着色条件を制御すると言う操作を自動化することが
できる。

例えば第１図に示す如く、各電位差計１４からの電位差
信号を制御用コンピュータ１５に送り、所定の組み合せ
に従って算出される電位差の差が所定の値を保持するよ
うに制御コンピュータ１５から指示信号が発信され、巻
取駆動装置によって巻取ロールの巻取り速度を変えて浸
債時間を変えるが、又は蒸気電磁弁１２を開閉せしめて
着色液３の温度を変えるか、又は浸債時間と着色液の温
度との両者を変えるようにする。尚、以上の如くにして
着色処理を終了したステンレス帯鋼１は続いて水洗後、
クロム酸とリン酸との混合水溶液で電解して硬化処理を
施す。

以下、本発明方法を実施例により更に詳細に説明する。
実施例 １、比較例 １ 第１図に示す装置を使用し、ＳＵＳ３０４、ＢＡ仕上の
ステンレス帯鋼をゴールド色に着色するため、硫酸が５
００夕／そでクロム酸が２５０夕／その組成の水溶液か
ら成る着色液の温度を８２土２℃とし、この着色液中に
連続してステンレス帯鋼を浸潰して約１時間の連続着色
を行なった。

ステンレス帯鋼の着色液中の経路長は４００弧であった
。始めに所望のゴールド色が得られたときのステンレス
帯鋼の移動速度（以下、ラインスピードと言う）が４０
伽／分で、このときの位置Ｔ，及びＴ２での電位差はそ
れぞれ−１班．８ｈｖ及び−１８６．３ｈＶであった。
そこで上記２つの電位差の差８．２ｈｖ｛一１８６．３
−（一１９４．５）｝を保持するように、電位差の差が
大きく又は小さくなる煩向を示すときは、それぞれに対
応してラインスピードを遠く又は遅くなるように巻取駆
動装置を制御した。このうにして上記電位差の差を８．
２±０．１ｍｖに保持して連続着色処理を１時間行なっ
た（実施例１）。次に比較のため、ラインスピードを４
０伽／分に固定した以外は上記と同様にした従来方法に
より、ステンレス帯鋼の連続着色処理を１時間実施した
（比較例１）。このようにして得られた２つの着色ステ
ンレス帯鋼それぞれ約２４弧をｌｍ間隔で色を測定し、
色差△Ｅを求めた。

色の測定はＪＩＳ Ｚ ８７２２で規定されている「２
度視野における物色体の測定方法」に従い、その色彩の
表示はＪＩＳＺ ８７３０で規定されている色差示方法
によった。その結果、実施例１では色差△Ｅは０．３以
内であったのに対し、比較例１では色差△Ｅが約１．０
であった。また、肉眼による色の判定でも、実施例１で
は色の差が認められず、着色の約一性は極めて良好であ
ったが、比較例１ではほぼゴールド色に着色されている
が、肉眼による観察においても可成りの色の差が認めら
れた。実施例 ２、比較例 ２ ＳＵＳ３０４日Ｌ仕上のステンレス帯鋼の連続着色処理
を実施例１と同じ装置及び着色液を使用して実施した。

まず目標のゴールド色が得られたときの位置Ｔ，とＴ２
とにおけるそれぞれの電位差の差を求めると５．３ｈｖ
であった。連続着色処理中、着色液温度を８０〜８５℃
の範囲内で変動せめ、それに応じて上記電位差の差を５
．３ｈｖに保持するようにラインスピードを調整した。
連続着色開始時の着色液温度とラインスピードとはそれ
ぞれ８０．１ｑｏと３５伽／分とであったが、連続着色
処理中、着色液温度は８０．１〜８４．８ｑｏの範囲で
、またラインスピードは３４〜４３肌／分の範囲で変動
した（実施例２）。次に比較例として、実施例２におい
て位置Ｔ，，Ｌでの電位差の差の代りに第１図に示す位
置Ｔ３のみにおける電位差を実施例２と同じゴールド色
を示したときの位置Ｔ３での電位差に合わせて−１８９
，３ｈｖ＋０．１ｍｖに保持した以外は実施例２に準じ
て着色液温度とラインスピードとを調整しながら連続着
色処理を１時間行なってほぼゴールド色に着色した（比
較例２）。

このようにして得られた２つのステンレス帯鋼の色を実
施例１と同様な方法で４肌間隔の５ケ所を測定した。

その結果を表に示す。表から判るように実施例２では色
差△Ｅが比較例２に比べて遥かに４・さく色の管理精度
が優れていることを示してる。

表 （注）色は日立製作所製カラーアナライザー３０７型で
測定した。

実施列 ３ 実施例１において、位置Ｔ，及びＴ２で電位差を測定す
る代りに、浸債開始点Ｐ，から経路長４００机上のステ
ンレス帯鋼の移動方向に沿って５０の，１５０ｃｍ及び
３５０ｃｍの距離にある４つの各位直においてステンレ
ス帯鋼にチタン線を接触させて電位差を測定し次のよう
にラインスピードを調整した以外は、実施例１と同様に
してステンレス帯鋼の連続着色を約２時間実施した。

この場合、上記４つの位置における各電位差を浸債開始
点Ｐ，に近い方から順次Ｖ，，Ｖ２，Ｖ３及びＶ４で示
すと、初期において所望の色が得られたときの順次隣接
する２つの位置間の電位差の差は、Ｖ２一Ｖ，＝３．Ｍ
ｈｖ，Ｖ３−Ｖ２＝２．３４ｍｖ，Ｖ４−Ｖ３＝２．８
１ｍｖであり、また最も遠く離れた位置Ｖ，，Ｖ４間の
電位差の差はＶ４−Ｖ，：８．１８ｈｖであった。約２
時間の連続着色の間に、着色液温度や着色液組成などの
不可避的な変動によって各位直での電位差は変動しよう
とした。そこで上記隣接する２つの位置間の電位差の差
の変動に注意してその変動量を最小限にしながら最終的
にはＶ４−Ｖ，＝８．１９ｈｖが一定になるように、ラ
インスピードを調整した。その結果、Ｖ４一Ｖ，は８．
１５±０．０１ｍｖの範囲内にとどまり、非常に良好に
コントロールされた。また得られた着色ステンレス帯鋼
は所望の色に極めて約一に着色されており、ｌｍ間隔で
色を測定して求めた色差△Ｅは０．沙〆内であった。以
上、本発明方法によれば、ステンレス帯鋼を連続着色す
るに際して、着色液中に所定の長さ以上を含む距離をス
テンレス帯鋼上で隔てた２つの位置間の電位差の差が所
定の一定値を保持するように着色条件を制御することに
より、勘に頼ることなく安定して極めて約一に所望の色
に着色することができ、また上記制御は容易に自動化す
ることができる。

このような本発明方法は種々な色にばらつきなく着色し
た多色のステンレス鋼板を安定して安価に供給すること
を可能とさせ、着色ステンレス鋼板の需要を増大せしめ
るのに貢献するところ大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実施に適当な装置の１例を使用し
た実施状態を示す説明図、第２図は第１図の実施によっ
て測定された電位差と浸糟時間との関係を示すグラフで
ある。 １・・・・・・ステンレス帯鋼、２・・・・・・着色処
理糟、２ａ・・・・・・温浴部、３・・・・・・着色液
、４・・・・・・ベィオフロール、５・・・・・・方向
転換ロール、６・・・・・・方向転換ロール、７・・・
・・・方向転換ロール、８・・・・・・方向転換ロール
、９・・・・・・方向転換ロール、１０・・・・・・巻
取ロール、１１・・・蒸気加熱器、１２・・・・・・蒸
気電磁弁、１３・・・・・・参照電極、１４・・・・・
・電位差計、１５・・・・・・コンピュータ、Ｌ・・・
・・・距離、１・・・・・・経路長、Ｐ．・・・・・・
浸贋開始点、Ｐ２……浸濃終予点、Ｔ，……位置、Ｌ・
・・・・・位置、Ｔ３・・・・・・位置。 第１図第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ステンレス帯鋼をクロム酸と硫酸との混合水溶液か
   ら成る着色液中を連続的に通過せしめるステンレス帯鋼
   の連続着色処理において、該ステンレス帯鋼が着色液中
   を通過する経路長の１／５以上の長さだけ着色液中に含
   む距離をステンレス帯鋼上に隔てた少なくとも２つの位
   置と上記着色液中に設置された参照電極との間の電位差
   をそれぞれ測定し、この電位差の差が所定の一定値を保
   持するようにステンレス帯鋼の着色液への浸漬時間及び
   着色液温度の一つ以上を制御することを特徴とするステ
   ンレス帯鋼の連続着色方法。 ２ ステンレス帯鋼が着色液中を通過する経路長の１／
   ５以上の長さだけ着色液中に含む距離をステンレス帯鋼
   上に隔てた２つの位置が共に着色液の外に位置する特許
   請求の範囲第１項に記載のステンレス帯鋼の連続着色方
   法。 ３ ステンレス帯鋼が着色液中を通過する経路長の１／
   ５以上の長さだけ着色液中に含む距離をステンレス帯鋼
   上に隔てた２つの位置が共に着色液中に位置する特許請
   求の範囲第１項記に記載のステンレス帯鋼の連続着色方
   法。 ４ ステンレス帯鋼が着色液中を通過する経路長の１／
   ５以上の長さだけ着色液中に含む距離をステンレス帯鋼
   上に隔てた２つの位置のいずれか一方が着色液の外に位
   置する特許請求の範囲第１項に記載のステンレス帯鋼の
   連続着色方法。