JPS6025517B2 - アルミニウムの模様付け表面処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、アルミニウムの表面に各種の模様を自在に生
成する表面処理方法に関するものである。

本明細書においてアルミニウムとはアルミニウムとアル
ミニウム合金を総称するものである。

従来より、複雑な断面形状を有する蓮在用のアルミニウ
ムの表面に模様を生成する方法として、陽極酸化処理前
のアルミニウムを一定の液中に浸して通電する方法が種
々提案されている。このような方法は、通電処理によっ
てアルミニウムの表面に発生する水素ガスがアルミニウ
ムの表面に形成する上昇軌跡を模様とするものである。

しかし、通電処理時における水素ガスの発生が常に一定
せず極めて不規則であるため、アルミニウムの表面に一
定した規則的な模様を生成することができず、又、同一
模様を再現することのできない不都合を有している。加
えて、このような方法による模様が専ら水素ガスの上易
軌跡に依存していることから、単調な線模様や柾目模様
しか得られず、アルミニウムの用途に応じた外観意匠に
ふさわしい模様を随意得ることのできない不都合を有し
ている。

一方、自由なデザイン模様を生成しようとすれば一般的
な印刷方法にまさるものはないが、複雑な断面形状を有
する建材用アルミニウムには適用できない問題点を有し
ている。

そこで、本発明は複雑な断面形状を有する建材用のアル
ミニウムに対してでも、単調な縁模様ばかりでなく印刷
方法と同様に自由なデザイン模様を生成することのでき
る模様付け表面処理方法を提供することを目的として、
独自の創意工夫を凝らしたものである。

即ち、本発明方法は常法によって陽極酸化皮膜を生成し
たアルミニウムを、上記陽極酸化皮膜の微細孔に構造的
変化を与える−ＯＨ基もしくは一ＣＯＯ日基を含む有機
酸、オルトリン酸、ピロリン酸、亜リン酸、クロム酸、
硫酸アミド、４０Ｖ／Ｖ％以上の高濃度硫酸又はこれら
の塩のうち１種又は２種以上を主体とした裕中で交流も
しくはこれと同様に正負の極性が交互に変換する波形の
電流、直流陽極又は交直重畳電流を用いて電圧５〜５０
Ｖで１分以上電解処理し、次いで湯洗処理を行ない、乾
燥状態となったアルミニウムの表面に後工程の電解着色
処理を阻害する物質又は電解色処理を促進する物質を適
宜の模様状態で付着させ、然る後、上記阻害物質又は促
進物質を付着させたままのアルミニウムに電解着色処理
を施すことにより、上記阻害物質又は促進物質付着部分
と非付着部分の差異に基〈模様を生成することを特徴と
するものである。

更に本発明方法を詳述すれば、まずアルミニウムの表面
に陽極酸化皮膜を生成するにあたっての常法とは、脱脂
、洗浄、エッチング、スマツト除去などの前処理を行な
ったアルミニウムを、硫酸、修酸、硫酸修酸混酸などの
多孔性酸化皮膜を生成する裕中で、直流電解、交流電解
又は交直重畳電解などその他同等の効果を有する電流波
形を用いて電解処理することである。

この時発色を伴うこともさしつかえない。そして、この
ようにして生成されたアルミニウムの陽極酸化皮膜を更
に電解処理して、陽極酸化皮膜の特性を変化させるもの
であるが、特性の変化とは微細孔の構造を複雑に変化さ
せることなどである。

そのための処理格としては、クロム酸、オルトリン酸、
ピロリン酸、亜リン酸、硫酸アミド、４０Ｖ／Ｖ％以上
の高濃度硫酸又はこれらの塩のうち１種又は２種以上の
無機酸を主体とするものであり、他に、リンゴ酸、グル
コン酸、マレィン酸、クエン酸、マロン酸、酒石酸、ク
レゾールスルホン酸、スルホフタル酸、スルホサリチル
酸、没食子酸、安息香酸、フタル酸、石炭酸などの−Ｏ
Ｈ基もしくは−ＣＯＯ日基を含む有機酸又はこれらの塩
のうち１種又は２種以上を主体とする格が用いられる。

又、上記無機酸、有機酸を適宜混合して用いることもで
きる。電流波形としては、交流もしくはこれと同様に正
負の極性が交互に変換する波形、直流陽極又は交直重畳
電流を用いる。

処理電圧は５〜５０Ｖで処理時間は１分以上である。処
理時間が１分未満であれば、陽極酸化皮膜の特性を十分
に変化させることができない。又、処理時間が１０分を
越えると陽極酸化皮膜の耐摩耗性が低下するので、１０
分以内が好ましい。ここでの電解処理において交流を用
いた場合、予め施された陽極酸化皮膜に生じる特性変化
を直流を用いた場合よりも大きくすることができる。一
方、直流は交流に比べて陽極酸化皮膜に変化を与える範
囲は狭いといえるが、電解処理時の電流密度を抑える効
果を有しているとともに、着色皮膜の性能としては交流
処理の場合よりも良好なものとなる。このような電解処
理工程は次工程の湯洗処理と密接に結びついており、両
処理工程は本発明方法において必須不可欠な工程である
。

即ち、後述するように電解着色処理を阻害する物質ある
いは促進する物質をアルミニウムに付着させることを模
様付けのための条件としているが、この阻害又は促進物
質の付着のためにはアルミニウムの表面が乾燥状態であ
ることが必要とされる。一般に、アルミニウムの通電処
理の後水洗されるものであるが、水洗後の表面はなかな
か乾燥し難いので、生産効率を上げるためには実用上湯
洗処理が最適なものとなる。ところが、常法によって得
られた陽極酸化皮膜を単に湯洗処理すると、陽極酸化皮
膜は封孔された状態となってその活性度を失ない、後工
程の電解着色時に着色に関与する金属が析出し得なくな
って、全く着色しないことになってしまう。

そこで、本発明においてはこのような封孔作用を伴なわ
ない傷洗処理を可能にするために、上述の如く特性変化
のための電解処理を必要とするのである。一方、上記特
性変化のための電解処理を行なうだけで、傷洗処理を行
なうことなく電解着色処理をすれば、もちろん陽極酸化
皮膜は着色するのであるが、着色時のつき回り性が良好
でなく均一で美麗な着色陽極酸化皮膜が得られない不都
合を有しており、実用的な皮膜を得るためにも湯洗処理
が必要となるのである。

この傷洗処理を行なうことにより、上記特性変化された
陽極酸化皮膜の活性度をアルミニウム表面の全体にわた
ってくまなく均一にし、後工程の電解着色処理時におけ
る金属の析出にバラツキのないようにするのである。

傷洗の条件としては、原則として純水を用いることが好
ましいが、これに限る必要はなく中性付近の界面活性剤
を含むものでもよい。

陽極酸化皮膜は上記電解処理によって封孔されにくい特
性状態になっているが、更に封孔作用を伴なわない湯洗
を可能にするために、処理時間は５０〜９０００のとき
１〜３び分間、９０〜１０ぴ○のとき１〜１５分間が好
ましく、この範囲内で自由に選択できる。

而して、上述のように特性変化された陽極酸化皮膜を傷
洗処理すると、当該陽極酸化皮膜は封孔されることなく
その表面状態の均一化が得られるのであり、処理槽から
の引上げ後は速やかに乾燥状態となって次工程の模様付
けのための電解着色阻害物質又は電解着色促進物質の付
着処理に移ることができるのである。

電解着色処理を阻害する物質とは、当該処理時の電気を
通さないものや、物質の性格上着色作用そのものを阻害
して陽極酸化皮膜の微細孔中に金属などを析出させにく
くするものである。

前者の物質としてはカオリン、ジブチルフタレート、ア
セテート、グリセリン、エチレングリコール、高級脂肪
酸ェステル、レジストィンキ又は各種合成樹脂などの絶
縁性物質があげられ、後者の物質としては加水分解によ
ってナトリウムイオン、カリウムイオン、アンモニウム
イオン、硝酸イオンを生成する物質が用いられ、例えば
水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア水、硝
酸、硝酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、硫酸アンモニウ
ム、硫酸カリウムなどの水溶液やこれらのペースト状の
ものがあげられる。電解着色処理を促進するものとして
は、濃硫酸、リン酸、亜リン酸、硫酸アミド、カルポン
酸あるいはオキシカルボン酸などの水溶液又はそのペー
スト状のものが用いられる。

又、マネキングテープを用いることにより、電解着色処
理を阻害することもできる。

上記のような電解着色阻害物質や電解着色促進物質をア
ルミニウムの表面に付着する手段としては、直接表面に
塗布したり貼り付けたりすることはもとより、スクリー
ン印刷やオフセット印刷などの各種印刷方法を利用する
ことができる。

特に複雑な凹凸面を有するアルミニウムについては次の
ような方法が有利である。それは、上記電解着色阻害物
質又は電解着色促進物質を適宜デザイン模様として印刷
した薄膜をその印刷面を上にして液体上に浮かべた後、
アルミニウムを上記印刷面に押圧しながら液中に沈める
ことにより、液圧を利用して薄膜をアルミニウムの表面
全体にくまなく密着させ、これにより印刷面の阻害物質
又は促進物質をアルミニウムの表面に付着固定させる方
法である。

この方法の場合、上記阻害物質又は促進物質をアルミニ
ウムの表面に付着させた後、薄膜の除去が必要となるが
、それには傷洗などの各種手段が用いられる。

このようにしてアルミニウムの表面に模様状態の上記阻
害物質又は促進物質を付着させた後電解着色処理を行な
うのであるが、電解着色処理条件には格別の限定はなく
従来公知の方法を適宜採用することができる。

例えば、ニッケル、コバルト、銅、錫、マンガン、亜鉛
、クロム、鉄、鉛、モリブデンなどの着色に関与する各
種金属の酸もし〈は塩を含む着色俗、これらの金属の酸
もしくは塩に過酸化水素水を加えた着色裕中で、交流電
解、直流陰極電解又は交直重畳電解など適宜電流波形を
用いて電解処理する方法があげられる。

このような電解着色処理をすると、湯洗処理をしている
にもかかわらずその前工程として陽極酸化皮膜特性変化
のための電解処理がされているので、陽極酸化皮膜はブ
ロンズ、アンバー、黒はもとより、緑、青、赤、黄、褐
色などの各種色調に着色されるのである。

ところで、電解着色阻害物質を定着させた部分は着色さ
れないので、アルミニウムの地色のままであり、結局、
地色と着色とによる模様が生成されるのである。なお、
陽極酸化処理時に発色を伴なうものにつし、ては、当該
発色による色調と電解着色による色調との差に基く着色
模様が描出される。

一方、電解着色促進物質を定着させた場合は、当該定着
部分の着色度合が他の部分よりも促進されて色調は膿色
又は異なった色相となり、当該色調とそうでない色調と
の差に基く着色模様が描出されるのである。

又、本発明方法においては、陽極酸化皮膜特性変化のた
めの電解処理がされているとはいえ、次工程の湯洗処理
によって皮膜活性度の均一化が図られているので、電解
着色時の着色はつき回り性よく凹凸面全体にわたって均
一に着色されるのである。

尚、電解着色処理後、アルミニウムの表面に付着固定さ
れている電解着色阻害物質又は促進物質については、そ
の性質に応じて除去してもしなくても構わない。

除去にあたっては湯洗処理あるいは有機溶剤中への浸贋
処理が行なわれる。本発明方法の実施例は次の通りであ
る。

実施例 １ アルミニウム合金Ａ６０６＄を、１肌ｔ％の硝酸に５分
間浸潰して脱脂洗浄した後５ｗｔ％の水酸化ナトリウム
に５０ｑ○で８分間浸潰してエッチング処理を施こし、
１岬ｔ％硝酸に浸潰してスマット除去を行う。

次いで、このアルミニウム合金を硫酸１５Ｍ％、浴温２
０℃、電解１．０Ａ／地の条件で３び分間陽極酸化処理
を行った後、亜リン酸１００夕／その裕中で俗温２０午
０、Ｄ．Ｃ．１０Ｖの条件で４分間電解する。更に、こ
のアルミニウム合金を純水８０ｏｏ中に１び分間浸潰し
て湯洗処理し、引き続きアルミニウム合金の表面を乾燥
した後、グリースで所望のパターンに印刷された薄膜を
水圧により密着させて、グリースをパターンに従いアル
ミニウム合金の表面に付着させた。このアルミニウム合
金を純水６０ｏｏ中で１５分間浸潰して、水溶性薄膜を
除去した後、硫酸第一錫１０夕／そ、硫酸１０夕／その
裕中で、格温２０００、Ａ．Ｃ．２５Ｖの条件で４現砂
間電解すると、グリース付着以外の部分が緑色に着色し
た。そしてアルミニウム合金を沸騰水中に約５分間浸潰
して、グリースを除去すると、アルミニウム合金表面に
、生地の銀灰色と緑色から成る模様付き着色皮膜が生成
した。実施例 ２ アルミニウム板ＡＩ２０岬を、実施例１と同様の前処理
および陽極酸化処理を施こした後、５５Ｖ／Ｖ％の硫酸
格で陽極に接続して、俗温２０℃、２０Ｖの条件で７分
間電解処理した。

次に、このアルミニウム板を純水８５℃裕中に５分間浸
潰して湯洗処理し、更にアルミニウム板の表面を乾燥し
てマスキングテープで部分的に被覆した後、硫酸ニッケ
ル３０夕／そ、棚酸４０夕／その裕中で陰極に接続して
、浴温２０℃、１５Ｖの条件で３鼠砂間電解すると、マ
スキングテープ付着部以外は、レモンゴールド色に着色
し、マスキングテープを除去すると、アルミニウム坂上
に生地の銀灰色としモンゴールド色から成る美麗な模様
付き着色皮膜が生成した。実施例 ３アルミニウム合金
Ａ６０６＄を、実施例１と同様の前処理および陽極酸化
処理をして後、硫酸アミド１５０２／〆、ピロリン酸５
０夕／その浴中で俗温２５℃、Ｄ．Ｃ．１５Ｖの条件で
５分間電解する。次いで、純水７０ｑｏ中に３分間浸潰
して濠洗処理及び乾燥処理したアルミニウム合金の表面
に、ジブチルアセテートとワセリンを混合した液を、所
望のパターンに付着させた後、このアルミニウム合金を
硫酸マンガン１０夕／夕、過酸化水素１０の【／その浴
中で陰極に接続して、格温２０℃、４０Ｖの条件で９の
妙、間電解するとジブチルアセテートとワセリン付着部
分以外が赤レンガ色に着色された。次いで、純水１００
ｑｏ中に５分間浸潰して、付着物質を除去すると、アル
ミニウム合金表面に、生地の銀灰色と赤レンガ色の模様
付け着色皮膜が生成した。実施例 ４ アルミニウム板ＡＩｌＯ岬を、実施例１と同様の前処理
および陽極酸化処理した後、頭リン酸１５０夕／夕、酒
石酸３０夕／その裕中で陽極に接続して、浴温２０℃、
Ｄ．Ｃ．１５Ｖの条件で２分間電解する。

次いで純水８０℃中に４分間浸潰して湯洗処理及び乾燥
処理したアルミニウム板の表面に、レジストィンクを用
いた所望のパターンとしてスクリーン印刷によりレジス
トィンクを付着させ、次いでスルホサリチル酸１００夕
／夕、硫酸５夕／その裕中で格温２ぴ○、電解２．０Ａ
／ｃ羅の条件で２０分間陽極酸化すると、緑味アンバー
色に着色した。このアルミニウム板のレジストィンクを
有機溶剤で除去すると、生地の銀灰色と緑味アンバー色
から成る模様付き着色皮膜が生成された。実施例 ５ アルミニウム合金Ａ６０６＄を実施例１と同機の前処理
および陽極酸化処理を施こした後、リン酸アンモニウム
５０夕／そ、クロム酸５０夕／その浴中で格温１５ｏｏ
、ＡＣ．２５Ｖの条件で６分間電解した。

次いで、純水９０ｑｏ中に３分間浸潰して濠洗処理した
アルミニウム合金の表面を乾燥させた後、クリヤー塗料
を所望のパターンに従って塗布する。その後硫酸鋼３０
９／〆、硫酸５夕／その浴中で格温２５℃、ＡＣ．２０
Ｖの条件で２分間電磁するとクリヤー塗料付着以外の部
分が赤銅色に着色した。そして全体をクリヤー塗装した
ところ、アルミニウム合金表面には、生地の銀灰色と赤
銅色から成る美麗な模様付き着色皮膜が生成した。実施
例 ６ アルミニウム合金Ａ６０６＄を、実施例１と同様の前処
理および陽極酸化処理を施した後、亜ＩＪン酸１５０夕
／その裕中で、格温２ぴ０、Ｄ．Ｃ．３０Ｖの条件で３
分間電解した。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 常法によつて陽極酸化皮膜を生成したアルミニウム
   を、上記陽極酸化皮膜の微細孔に構造的変化を与える−
   ＯＨ基もしくは−ＣＯＯＨ基を含む有機酸、オルトリン
   酸、ピロリン酸、クロム酸、亜リン酸、硫酸アミド、４
   ０Ｖ／Ｖ％以上の高濃度硫酸又はこれらの塩のうち１種
   又は２種以上を主体とした浴中で交流もしくはこれと同
   機に正負の極性が交互に変換する波形の電流、直流陽極
   又は交直重畳電流を用いて電圧５〜５０Ｖで１分以上電
   解処理し、次いで湯洗処理を行ない、乾燥状態となつた
   アルミニウムの表面に後工程の電解着色処理を阻害する
   物質又は電解着色処理を促進する物質を適宜の模様状態
   で付着させ、然る後、上記阻害物質又は促進物質を付着
   させたままのアルミニウムに電解着色処理を施すことに
   より、上記阻害物質又は促進物質付着部分と非付着部分
   の差異に基づく模様を生成することを特徴とするアルミ
   ニウムの模様付け表面処理方法。