JPS6025518B2 - 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
するための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建材用のアルミニウ
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昇
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、自由なデサィ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、単調な線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
変化を与える一〇Ｈ基もしくは−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種以上を主体とする裕中で交流も
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分以電解処理した後、１次着色処理をして着色陽
極酸化皮膜を生成し、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２次電解着色
処理を阻害する物質の適宜の模様状態で付着させ、然る
後この阻害物質を付着させたままのアルミニウムの２次
電解着色処理を施すこととにより、上記阻害物質付着部
分と非付着部分の色調の差異に基く模様を生成すること
を特徴とすものである。

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、スマット除去などの前処理を行な
ったアルミニウムを、硫酸、確酸、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。

この時発色を伴う処理を行なってもよい。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ので
あるが、特性の変化とは微細孔の構造を常法のものと異
なった複雑なものにすることなどである。

そのための処理浴としては、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基あるいは−ＣＯＯ日基を含む有機酸もしくはこれら
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
に正負の樋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。

処理電流は５〜５０ｙ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、１
０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。この電解処理の
後１次着色処理を行なう。

ここでの１次着色処理は何ら格別なものではなく従来公
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
くは塩を含む着色格、これらの金属の酸もし〈は塩に過
酸化水素水を加えた着色浴中で、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。

又、染色処理によって着色してもよい。このような１次
着色処理によって陽極酸化皮膜は、ブロンズ、アンバー
、黒色などの従来の色調はもとより、緑、青、赤、黄、
褐色などの各種色調に着色される。

この後、着色陽極酸化皮膜を湯洗処理するのであるが、
この湯洗処理は上記特性変化のための電解処理と密接に
結びついており、どちらの工程も本発明方法において必
須不可欠のものである。

即ち、本発明は後工程の２次電解着色処理を阻害する物
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、この阻害物質の付着のためにはアル
ミニウムの表面が乾燥している状態が必要とされる。一
般にアルミニウムの通電処理の後水洗処理を受けるもの
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傷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又は着色
陽極酸化皮膜を単に湯洗処理すると、封孔処理された状
態となって陽極酸化皮膜としての活性度を失ない、その
後の電解着色処理において着色に関与する金属が析出し
得ないことになるのである。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
るのであり、当該電解処理によって陽極酸化皮膜は封孔
されにくに状態に特性変化される。

湯洗処理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、これに限る必要ななく中性付近の界面活性
剤を含む水やその他薬品を適宜含むものの使用も可能で
ある。

封孔作用を伴なわない湯洗を可能にする処理時間は５０
〜９ぴ０で１〜３０分間、９０〜１０び○で１〜１０分
間が好ましく、この範囲内で自由に選択することができ
る。尚、上記特性変化のための電解処理工程と傷洗処理
工程の間に１次着色処理工程が介在しているが、当該処
理工程は特性変化された陽極酸化皮膜の微細孔内に単に
金属を析出させたり、染色するに止まり、陽極酸化皮膜
の特性を更に変化させたりするものでは決してなく、後
工程の湯洗処理効果に与える悪影響は全くない。

そして、上述のように特性変化された着色陽極酸化皮膜
を湯洗処理すると、当該着色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付着処理に移るこ
とができる。

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。前者の例としては、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、レジストインキ又は各
種合成樹脂などの絶縁性物質があげられ、後者の例とし
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、具体的には水酸化ナトリウム、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。

又、マス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、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面に浮かべた後
、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
資をアルミニウムの表面に付着させるのである。

この方法による場合、上記阻害物質をアルミニウムの表
面に付着させた後、湯洗などの各種手段を用いて薄膜を
除去することが必要となる。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を付着させた後２次
電解着色処理を行なうのであり、この２次電解着色処理
方法は前述の１次電解着色処理方法と同様であって何ら
格別な方法を用いるものではなく従来公知のものを利用
すれば足りるが、１次と２次の処理条件を同一にするか
別にするかは適宜採択し得るところである。

２次電解着色処理においては、先に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活性度が保持されているので
、１次着色処理によって着色された陽極酸化皮膜は更に
着色されるのである。

ところで、アルミニウムの表面には上述の通り電解着色
阻害物質が付着しているのであるが、絶縁性物質が付着
している場合について、当該付着部分には２次電解着色
処理の効果が及ばず、１次着色処理によって得られた色
調のままである。

従って、アルミニウムの表面には１次着色処理によって
得られた色調と２次電解着色処理によって得られた色調
の差異に塞く模様が生成するのである。又、着色作用を
阻害する物質が付着している場合については、当該付着
部分では２次電解着色処理作用が余り進行せず、非付着
部分と着色度合が異なる結果、この付着部分と非付着部
分の着色度合に基〈着色模様が生成するのである。

尚、２次電解着色処理後、アルミニウムの表面に付着し
ている電解着色阻害物質については、その性質に応じて
除去してもしなくても構わない。

除去する場合、湯洗処理又は有機溶剤中への浸糟処理が
行なわれる。以上のように、本発明は電解着色阻害物質
の付着によって模様を生成するものであり、この付着の
手段に制限はなく印刷手段をはじめとして各種の方法を
利用し得るものであるから、模様のデザインを自由に選
べるとともに、同一模様の再現を確実容易に得ることが
できるのである。

以下、本発明方法の実施例を述べる。

実施例 １ アルミニウム合金Ａ６０６＄を、ｌＯＷｔ％硝酸に浸潰
して脱脂洗浄した後、５Ｗｔ％の水酸化ナトリウム溶液
に５０００で１０分間浸溝してエッチング処理を施こし
、次いでｌＯＷｔ％硝酸に浸潰してスマット除去を行な
った。

このアルミニウム合金を硫酸１５Ｗｔ％、格溢２０ｑｏ
、露密１．０Ａ／ｄあの条件で３０分間陽極酸化処理を
施こした後、亜リン酸１００夕／その浴中で陽極に接続
して、格溢２０午○、Ｄ．Ｃ．２０Ｖの条件で３分間電
解処理した。引き続きこのアルミニウム合金を硫酸ニッ
ケル３０夕／夕、棚酸３０夕／その裕中で格温２０ｏｏ
、ＡＣ．１０Ｖの条件で分間電解すると陽極酸化皮膜は
灰青色に着色した。次いで、このアルミニウム合金を純
水８０ｑｏに１０分間浸潰して湯洗処理した後、乾燥し
たアルミニウム合金の表面にグリセリンを適宜模様状態
に付着した。このアルミニウム合金を硫酸ニッケル３０
夕／そ、棚酸３０夕／その裕中で、格温２０℃、Ａ．Ｃ
．１５Ｖの条件で５分間電解すると、グリセリン付着以
外の部分が濃ブロンズに着色した。その後、純水９００
０、１５分の条件で湯洗処理すると、グリセリンが除去
され、灰青色と濃ブロンズ色から成る模様付き着色皮膜
が生成した。実施例 ２ アルミニウム合金Ａ６０６＄を、実施例１と同様の前処
理および陽極酸化皮膜を施こした後、オルトリン酸２０
０夕／夕、綾酸５夕／その裕中で格温２５℃、Ａ．Ｃ．
１５Ｖの条件で５分間電解した。

次いで、硫酸マンガン２０夕／そ、過酸化水素水２０の
‘／その浴中で陰極に接続して格温２０℃、Ｄ．Ｃ．３
０Ｖの条件で１分間電解すると、黄土色に着色した。そ
して純水８０ｑｏに１び分間浸潰して湯洗処理した後、
乾燥したアルミニウム合金の表面に予めジメチルフタレ
ートを所望のパターンに印刷された水溶液薄膜を水圧に
より密着させて、ジメチルフタレートをパターンどおり
に付着させた。手き続きこのアルミニウム合金を純水８
０ｑｏの条件で２０分間浸潰した上記水溶性薄膜を除去
した後、乾燥したアルミニウム合金を硫酸マンガン２０
タ′夕、過酸化水素水２０舷／その裕中で陰極に俵続し
、格温２０℃、Ｄ．Ｃ．５０Ｖの条件で２分間電解する
と、ジメチルフタレート付着以外の部分がこげ茶色に着
色した。このアルミニウム合金を純水８０００の格に１
０分間浸潰しジメチルフタレートを除去した後、透明ク
リヤー塗装を行うと、アルミニウム合金表面に美麗な黄
土色とこげ茶色の模様付き着色皮膜が生成した。実施例
３ アルミニウム板ＡＩ２００Ｐを実施例１と同様の前処理
、陽極酸化処理を施こした後、５０Ｖ／Ｖ％硫酸浴中で
浴温１５ｑＣ、Ｄ．Ｃ．（十）１０Ｖの条件で７分間電
解処理し、次いで硫酸ニッケル４０夕／そ、棚酸４０夕
／その裕中で陰極に接続して、格溢２０００、Ｄ．Ｃ．
２０Ｖの条件で１分間電解すると、陽極酸化皮膜は黄金
色に着色した。

そして、純水１００００に５分間浸燈して湯洗処理した
後、乾燥状態のアルミニウム板の表面にクリヤー塗料を
用いて所望のパターンにスクリーン印刷した。次いでこ
のアルミニウム板を硫酸第一錫１０タ′夕、硫酸１０夕
／その浴中で格温２０ｏ○、Ａ．Ｃ．２０Ｖの条件で５
分間電解すると、クリヤー塗料付着以外の部分が黒色に
着色した。

その後、純水８０ｏｏに浸糟１０分間行なった後、全体
をクリヤー塗装すると、アルミニウム板に黄金色と黒色
から成る美麗な模様付き着色皮膜が生成した。実施例
４ 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こした後、クロム酸１００夕
／夕、硫酸５夕／その裕中に陽極に接続して、浴温２６
０、Ｄ．Ｃ．３５Ｖの条件で電解処理を行い、次いで硫
酸コバルト４０夕／夕、棚酸３０夕／その裕中で陰極に
接続して、浴温２０ｑｏ、Ｄ．Ｃ．１８Ｖの条件で３分
間電解すると、陽極酸化皮膜は黄味ブロンズに着色した
。

そして純水７０ｏｏに８分間浸潰して傷洗処理した後、
乾燥状態のアルミニウム合金の表面に部分的にレジスト
インクを付着させた。次いでこのアルミニウム合金を硫
酸コバルト３０夕／夕、過酸化水素水２０の‘／その裕
中に陰極に接続して格温２０ｏ０、Ｄ．Ｃ．４０Ｖの条
件で５分間電解すると、レジストィンク付着以外の部分
がレンガ色に着色した。その後、有機溶剤でレジストィ
ンクを除去すると、アルミニウム合金に、黄味ブロンズ
としンガ色から成る模様付き着色皮膜が生成した。実施
例 ５ アルミニウム板ＡＩｌＯＯＰを、実施例１と同様の前処
理および陽極酸化処理を行なった後、硫酸アミド８０夕
／そ、ピロリン酸５０夕／その裕中で、俗温２０ｑｏ、
ＡＣ．２０Ｖの条件で３分間電解し、次いで夜酸第２鉄
アンモニウム１０夕／その水溶液に、５０００で１分間
浸潰して黄金色に染色した。

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、亜リン酸、クロム酸、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種以上を主体とする浴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５〜５０Ｖで１分以上電
   解処理した後、１次着色処理をして着色陽極酸化皮膜を
   生成し、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２次電解着色処理を阻害す
   る物質を適宜の模様状態で付着させ、然る後この阻害物
   質を付着させたままのアルミニウムに２次電解着色処理
   を施すことにより、上記阻害物質付着部分と非付着部分
   の色調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。