JPS607036B2 - 銅もしくは銅合金材の着色方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、銅もしくは銅合金材を電解陽極酸化処理して
表面に均一で密着性にすぐれた着色層を形成する方法に
関するものである。

従釆、銅製品は色彩感が乏しく、又酸化により変色し易
いという欠点があるために化学的方法、電気化学的方法
等によってさまざまな色調に着色することが行われてい
る。

例えば、緑青色に着色する方法として銅塩と酸とを含有
する薬液を繰返し塗布する化学的方法があるが、塗布と
乾燥を再三にわたり繰返さなければならず、着色に時間
と手間を要し銅製品の工業的着色法として好ましい方法
ではなかった。又、炭酸ナトリウムあるいは重炭酸ナト
リウムを含む電解液中で、着色しようとする鋼製品を陽
極として電解酸化処理する電気化学的方法もあるが、着
色層の密着性が悪いと共に電流密度を均一にしないと均
一な着色層が得られないという欠点があった。

たとえば、銅製品が平板の場合で平板を電解俗の負電極
と平行に設置しても、電流は周縁部の方が流れ易いので
、筒綾部がよく着色し板面全面に均一に着色しない欠点
があり、更に着色する銅製品が立体的なものである場合
には一層電流密度に差が生じるので着色されない部分が
生じるという欠点があった。更に、上記電解液に二酸化
硫黄をとかしたり、硫酸塩、亜硫酸塩等を加えることに
より、着色層の色調や密着性を改善することも知られて
いるが、この方法でも依然として均一な着色層を形成す
ることはできなかった。

本発明の目的は、上記従来法における欠点を解消し、電
解陽極酸化処理により銅もしくは銅合金材に均一な色調
で密着性にすぐれた着色層を形成する着色方法を提供し
ようとするものであり、その要旨は、銅もしくは鋼合金
材をアルカリ金属もしくはアンモニウムの炭酸塩と、オ
キシカルボン酸及び二価のカルボン酸のうち少くとも１
種とを含有する電解液に浸潰し、電解陽極酸化処理する
こと特徴とする銅もしくは銅合金材の着色方法に存する
。

本発明において、電解液はアルカリ金属もしくはアンモ
ニウムの炭酸塩と、オキシカルボン酸又は二価のカルボ
ン酸とを含有している。

炭酸塩としては炭酸ナトリウム、炭酸カリ、炭酸アンモ
ニウム等が好適に使用される。

又、オキシカルボン酸としてはグリコール酸、乳酸、リ
ンゴ酸、クエン酸、Ｑ−オキシ酸、酒石酸、グルコン酸
、８ーオキシプロピオン酸等が好適であり、二価のカル
ボン酸としてはシュウ酸、コハク酸、ィタコン酸、シト
ラコン酸、メサコン酸、オキサル酢酸、アセチレンジカ
ルボン酸、マレィン酸、フマル酸等が好適である。

電解液中の炭酸塩とオキシカルボン酸又は二価のカルボ
ン酸との含有量は炭酸塩については０．２〜０．８モル
／そ「オキシカルボン酸又は二価のカルボン酸について
は１〜３０夕／その範囲であるのが好ましい。

炭酸塩が０．２モルノ夕より少なくなると、電流密度を
調整しても電解陽極酸化処理により銅の表面に着色層を
形成し難くなり、又０．８モル／そより多くなると着色
層の色調が黒色化して美くしい色調に着色できなくなる
。

炭酸塩の最も好ましい範囲は０．４〜０。

６モル／そである。

又オキシカルボン酸又は二価のカルボン酸については１
夕／夕より少ないと電解液にかかる酸を加える効果、即
ち着色むらの解消と着色層の密着性の改善が充分でなく
、又３０９／そより多くなると徐々に着色層が薄くなり
、ついに発色しなくなるからである。

かかる酸の最も好ましい範囲は５〜２０タ′そである。
本発明において、上記炭酸塩及びオキシカルボン酸又は
二価のカルボン酸はいずれも単独であっても２種以上混
合して使用してもよい。

尚、本発明では上記電解液に水溶性の第１又は第２燐酸
塩、例えば第１隣酸ナトリウム、第１隣酸カリ、第１隣
酸アンモニウム等の第１隣酸塩、第２隣酸ナトリウム、
第２隣酸カリ、第２燐酸アンモニウム等の燐酸塩等を添
加すると着色剤の表面が一層滑らかになり均一な着色を
行うことができると共に密着性も一層改善される。

かかる隣酸塩の添加量は０．０１５〜０３モル／そ、好
ましくは０．０５〜０．０８モル／そであり、０．０１
５モル／夕より少ないと隣酸塩を添加することによる効
果が充分でなく、又０．３モル／でより多くなると徐々
に色調が薄くなり、着色しなくなるからである。

そして本発明においては、上記電解液中に銅もし〈は鋼
合金材を浸潰し、銅もし〈は銅合金材を陽極として電解
陽極酸化処理する。

電解陽極酸化処理における電流密度は電解液中に含有す
る炭酸塩と、オキシカルボン酸又はニ価のカルボン酸と
の組合せや含有量により変化するが、種々の電解液にお
いて、２．私′ｄ力以上、雷解液温度は２０〜４０００
とするのが好ましい。

電流密度が２．５Ａ／ｄ力禾満であると炭酸塩又はオキ
シカルボン酸又は二価のカルボン酸との含有量を多くし
ても銅もし〈は銅合金材に着色し難くなるからであり、
又、電解液温度が２０ＣＯより低くなると色調が悪く表
面が滑らかでなくなり、４０００より高くなると色調が
黒色化してくるからである。又、電解陽極酸化処理する
時間は処理する銅もし〈は鋼合金材の表面積、電流密度
、処理材と電極との距離、電解液の温度等により変化し
、表面積が小さく「電流密度が大きく、距離が短く、液
温度が高い程処理時間が短かくてすむ。

そして、着色層の色調は、電解液中の酸の種類添加量、
処理時間等によって変わり、添加量が多く、処理時間が
長いと濃い色調となる。

電解液槽中における処理材と電極との配置は、陽極とす
る処理材を陰極に対してほゞ等距離となるようにするの
が均一に着色するため好ましい。

０ このため処理材の形状にもよるが細長い電解液槽の
中央部に処理材を吊下げ、電解液槽の両側に沿って陰極
電極を設置すると一時に複数個の処理材を着色すること
ができ、電解液槽自体を陰極としてもよい。

タ 上記の電解液槽に、前処理をして表面をよく脱脂し
た銅もしくは銅合金材を浸潰し、上記のようにして電解
陽極酸化処理すれば全面均一な着色層が形成される。

この着色層は十分な密着性を有しているが、衛０撃力が
加えられると剥げ落ちることがあるため、これを防止す
ると共に耐久性を向上させる等の理由で着色層の表面層
の表面に保護被覆層を形成するのがよい。

保護被覆層は従来公知のものが使用できる。

例ふえば、アクリル系の溶液タイプの塗料、アクリルウ
レタン系の２液硬化タイプの塗料等をスプレー塗布し、
加熱乾燥する方法で形成することができる。又、本発明
において、電解陽極酸化処理を行う０と、電解液中の炭
酸塩、オキシカルボソ酸又は二価のカルポン酸、燐酸塩
等が消耗するので、消耗した分を補給して常に電解液中
の含有量を一定としておくのがよい。

又、電解液中には酸化鋼等の着色処理に悪影響を及ぼす
生成物が生じるので、ときどき電解液を炉過してこれら
生成物を除去するのがよい。

次に本発明の実施例と比較例を示す。実施例 １ たて１２ｃの、よこ７肌、深さ５肌のプラスチック製の
容器に、炭酸ナトリウム６０９／〆と酒石酸１０夕／そ
とを含有する電解液を入れて電解液槽とする。

容器のよこ方向の一方の内壁面には鋼板が取付けられ負
電極となされている。着色処理する鋼板（１０肌×５肌
、厚さ０．３側の脱脂処理した銅板）を、負電極鋼板と
約４５度の角度をなして対面し、一端が約５伽、池端が
約１２弧となるように電解液槽内に浸糟する。

そして、この着色処理しようとする鋼板を陽極に接続し
、負電極との間に電流密度８Ａ′ｄでの電流を３分３の
砂間流したところ負電極に面した面は負電極との間隔が
異なるにもかかわらず全面に均一な青色の着色層が形成
された。

電解液の温度は２０００であった。

この着色処理した銅板を水洗、乾燥した後、次のように
して着色層の密着性をテストした。

密着性‘ま１加平方の広さの着色層に１側ピッチの切り
目を縦横に入れてＩＯＮ固のごばん目をつくり、その上
にセロハンテープを指先で押えて鮎りつけて剥離したと
きに５０％以上の面積にわたって着色層が残っているご
ばん目の数で判定するごばん目テープ剥離テストと、流
水中（１０〜１５ぞ／ｍｊｎの水道水が入れ替る容器内
）への浸債テスト（１週間）とを行った。「その結果、
ごばん目・テープ剥離テストでは１００個のごばん目の
全てで剥離なしの判定であり、各ごばん目の中で部分的
にも剥離するものはほとんどなく、又、負電極に近い側
と遠い側とにおける着色層の密着性の差はなく、又、浸
債テストでは着色層に全く変化はなかった。

実施例２〜３及び比較例１〜３実施例１において電解液
及び電流密度を第１表に示すように変え、各比較例にお
いては更に通電処理時間を１０分間とした以外は実施例
１と同様にして着色処理を行った。

第 １ 表 実施例２〜３において得られた着色層は色調は異なるが
実施例１と同様の全面均一に着色されたものであり、ご
ばん目テープ剥離テストでは１００個のごばん目の全て
で剥離なしの判定であり、各ごばん目の中で部分的にも
剥離するものはほとんどなく、又、浸贋テストでは着色
層に全く変化はなかつた。

これに対して、各比較例においては、着色処理する鋼板
の負電極銅板との間隔が狭い側、即ち霞流の流れ易い側
が不均一なまだら状に着色され、その着色された部分の
割合は員電極鋼板と向き合う銅板の表面積の２０％（比
較例１）、５％（比較例２及び３）であった。

尚、色調は比較例１及び２では青白色であったが、比較
例３ではやや黒味をおびたうすし、青色であった。

又、着色層のごばん目テープ剥離テストでは、各比較例
ともにＩＯＮ固のごはん目のすべてで剥離なしの判定で
あったが、比較例１においては着色層が粉末状になって
おり、セロハンテープが接着せず表層部の粉がくっつい
て剥離したためであり、比較例２、３ではごばん目の半
数以上において部分的な着色層の剥離が生じた。

更に流水への浸債テストを行ったところ、水の流動によ
って着色層が部分的に剥離した。

尚、各比較例において着色層の上に保護被覆層を施こし
てみたが着色層の剥離を防止することはできなかった。

実施例 ４幅６０弧、長さ３肌、深さｌｍのステンレス
板製の槽に実施例２で使用したと同じ電解液を入れて電
解液槽とし、長さ方向に沿って銅〆ツキを施こした合成
樹脂製の雨どし、部品（ェルボ、集水器等）を浸潰し、
各雨どし、部品を陽極に、槽に陰極に接続して電流密度
８Ａ／ｄあの電流を３分３硯砂間流して電解陽極酸化処
理を行った。

各雨どし、部品の外面には全面均一な密着性のよい緑青
色の着色層が形成された。

以上に述べた通り、本発明はアルカリ金属もしくはアン
モニウムの炭酸塩と、オキシカルボン酸及び二価のカル
ポン酸のうち少くとも１種とを含有する電解液中に銅又
は銅合金材を浸潰し、電解陽極酸化処理する着色方法で
あって、オキシカルボン酸及び二価のカルボン酸のうち
少くとも１種を加えることにより銅又は銅合金の表面に
均一で密着曲こすぐれると共に酸の種類を選ぶことによ
り種々の色調の着色層を形成することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 銅もしくは銅合金材をアルカリ金属もしくはアンモ
   ニウムの炭酸塩と、オキシカルボン酸及び二価のカルボ
   ン酸のうち、少くとも１種とを含有する電解液に浸漬し
   、電解陽極酸化処理することを特徴とする銅もしくは銅
   合金材の着色方法。 ２ 電解液中に含有する炭酸塩が０．２〜０．８モル／
   ｌであり、オキシカルボン酸又は二価のカルボン酸が１
   〜３０ｇ／ｌである特許請求の範囲第１項記載の着色方
   法。