JPS63247397A - 弁金属の陽極酸化前処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、チタン、タンタル、ジルコニウムあるいはそ
れらの合金等の弁金属を陽極酸化するに先立って行なわ
れる前処理方法に関し、詳細には、真空焼鈍等によって
結晶粒を粗大化させた弁金属を対象とし、前処理方法を
特定することにより粗大化結晶粒模様を浮き立たせ、陽
極酸化後の意匠性を高めることに成功した弁金属の陽極
酸化前処理方法に関するものである。尚本発明において
弁金属とはチタン、ジルコニウム、タンタルあるいはそ
れらの金属を含む各種合金の如く陽極酸化処理を施すこ
とによって表面に反射光の光学的干渉による発色を呈す
る酸化物薄膜を形成する金属を総称するが、以下チタン
を代表例として説明を進める。

［従来の技術］ チタンは非常に優れた耐蝕性を有しているところから、
腐食環境の厳しい地域の建築材料として注目されている
。また最近では、真空焼鈍等により結晶粒の粗大化され
たチタンを陽極酸化すると光学的干渉による美麗な発色
を呈し且つその着色被膜は変・退色等を殆んど生じない
という特性が確認されて以来、建築物の屋根やカーテン
ウオール、サイン（看板、案内板、表札等）等はもとよ
り屋内インテリアやアクセサリ−（ネクタイピン、カフ
スボタン、ブローチ、ネックレス等）等への用途拡大も
試みられている。即ち、たとえば特公昭５３−２３７７
３号公報にも開示されている様に、チタンを真空中ある
いは不活性ガス雰囲気中で９００〜１３００℃程度に加
熱した後徐冷して結晶粒を０．１〜１０１程度に粗大化
せしめ、これを陽極酸化すると、チタン表面はその酸化
物特有の光学屈折率に由来する光干渉によって発色する
。その色相は酸化物の膜厚によって様々に変えることが
できるばかりでなく、当該酸化物被膜は非常に強固且つ
安定で変・退色を起こさないところから、審美性の要求
されるアクセサリ−やインテリア等にも巾広く活用し得
るものと考えられる。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら真空焼鈍等に付したチタン板をそのまま陽
極酸化しても均−且つ美麗な着色が発現される訳ではな
く、実際には酸化物被膜の不均一さ等によって着色斑が
発生して審美性が損なわれたり、あるいは陽極酸化処理
を５０ボルト以上の高電圧で行なうと酸化被膜の成長が
起こらず、厚膜化を必要とする紫、青、緑、桃色等の発
色が困難となり、高レベルの審美性が要求されるアクセ
サリ−等として実用化されるまでに至っていない。そこ
でこうした難点を改善するために熱ＩＡ理工程と陽極酸
化工程の間に弗酸等による酸洗を行なって表面を活性化
させる前処理方法が開発され、審美性の向上に相当の効
果をあげている。

しかるに上記方法では粗大結晶粒による模様の形成が必
ずしも鮮明とは言えず、例えば距離を陽てて観察すると
模様としての見分けが困難になるという欠点があり、着
色チタン板の商品価値を十分に高めるまでには至ってい
ない。

本発明はこうした事情に着目してなされたものであって
、着色斑の発生防止並びに均−且つ多彩で鮮明な発色の
実現等が可能であると共に、これらに加えて粗大化結晶
粒による模様を鮮明なものとし、意匠性並びに審美性の
優れた着色チタン（着色弁金属）を得ることができる様
な弁金属の陽極酸化前ＩＡ埋方法を提供しようとするも
のである。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成した本発明は、粗大結晶粒を有する弁金
属の陽極酸化前処理方法であって、該弁金属を温度；５
０〜２００℃、濃度；２０重量％以上の希硫酸、次いで
濃度＝２重量％以上の希弗酸で夫々処理した後、さらに
酸洗する点に要旨が存在する。

［作用コ 陽極酸化前処理としての酸洗がある程度有効であること
は前述の如く周知である。しかしながら通常実施されて
いる酸洗は、焼鈍工程等でチタン表面に付着した異物を
除去して清浄化すると共に、陽極酸化されるチタン表面
を予め活性化しておくところに主眼が置かれており、そ
れ以上の効果を期待して酸洗を実施した例は存在しない
。即ち従来の酸洗には酸洗能力の大きい弗酸を使用する
ことが多いが、弗酸によってチタン表面を処理するとチ
タン表面が全面的に均等且つ大幅に溶解され、そのこと
自体は清浄化並びに活性化という意味から好都合とは言
えても本発明の目的を達成する上では何ら効果がない。

即ち本発明は粗大化結晶粒に基づく模様を鮮明化するこ
とを最大の解決課題としているが、上記酸洗では粗大結
晶粒及び結晶粒界が均等に溶解されるので粗大結晶粒同
士の境界の鮮明度は変化せず、課題の解決にはならない
。

これに対し本発明は、結晶粒界を選択的に溶解して粗大
結晶粒模様を浮き上がらせ意匠性を高めるものであって
、通常の酸洗に先立ち粒界エツチングを行なうものであ
る。即ち酸洗を行なう前に、粗大結晶粒を有するチタン
表面を希硫酸で処理し、次いで希弗酸で処理する。硫酸
殊に希硫酸は弗酸に比べて酸洗能力が低いが結晶粒界に
析出した鉄分等の不純物及び結晶粒界近傍の鉄分等の不
純物含有量の高いチタンを選択的に溶解する性質があり
、まず希硫酸で処理することによって結晶粒具に存在す
る微量不純物を優先的に溶出せしめて結晶粒界を鮮明に
する。かかる希硫酸による粒界エツチングには、温度：
５０〜２００℃、濃度：２０重量′％以上、好ましくは
３０〜５０重量％の希硫酸を使用する必要があり、温度
が５０℃未満では粒界不純物が溶解せず、一方２００℃
を超えると希硫酸が煮沸してミストの発生が著しくなる
。又濃度が２０重量％未満であると溶解能力が小さい為
に粒界不純物の溶解に長時間を要する。尚粒界エツチン
グ時間は、特に規定しないが、反応の潜伏時間が約５分
間存在する為１０分以上とすることが好ましく、特に３
０〜６０分が最も好ましい。こうして希硫酸による粒界
エツチングが終了すると、チタン表面に硫化物スマット
（酸洗生成物）が生成するので、これを速やかに除去す
る為に希弗酸による表面洗浄（デスマット）を行なう。

希弗酸によるデスマットに際しては、濃度：２重量％以
上のものを使用する必要があり、濃度２重量％未満では
スマットの除去が不可能である。しかしあまりに濃度が
高いと溶解反応が激しすぎる為に結晶粒表面までも部分
的な侵食を受は結晶表面が荒れて陽極酸化被膜の光沢低
下を招来すると共にエツチングされた粒界にスマット等
が入り込んで却って洗浄状態が悪化する。これらの理由
から希弗酸の濃度は２重量％以上とすべきであり、さら
に除去効率を考慮すると１０〜１５重景％が好ましい。

一方デスマット処理温度は、特に規定しないが、４０℃
以上では新たなスマットが発生する為４０℃未満殊に１
０〜２５℃が好ましい。またデスマット時間はスマット
を除去することができる限り特に制限はないが、望まし
くは３０〜６０秒が推奨される。

本発明は上記の如く希硫酸による粒界エツチング並びに
希弗酸によるデスマットを行なった後、酸洗を行ない、
最後に陽極酸化に付すものであり、チタン表面の清浄化
及び活性化の為に行なわれる上記酸洗は従来と同様に行
なえばよく具体例としては弗酸による酸洗を挙げること
ができる。

又本発明は前処理技術として位置付けられるものであっ
て、その前に行なわれる結晶粒粗大化処理及び前処理後
に行なわれる陽極酸化処理の各条件には一切制限がなく
、公知の条件乃至方法あるいはそれらの改善技術をその
まま適用することができる。

［実施例］ 実施例１ ７０ｘ１５０ｘ０．６　　（ｍｍ）のチタン板を真空中
（５，Ｏｘ　１０−’Ｔｏｒｒ）　１２００℃で６０分
間加熱処理して結晶粒を粗大化させた。このチタン板を
４０重量％の希硫酸中で３０分間沸騰させながら粒界エ
ツチングした。続いて１５瓜量％の常温希弗酸水溶液に
６０秒間浸漬したところスマットが除去されチタン表面
が清浄化された。さらに表面粗さ計により結晶粒界の深
さを測定したところ６０μｍであった０次いでチタン表
面を弗酸により活性化した後、１容量％の燐酸水溶液中
でチタン板を対極として２０Ｖの電圧で陽極酸化を行な
ったところ青色に着色した。該着色チタン板を乾燥後光
を照射すると、着色した結晶が浮き出て輝いて見えた。

実施例２ 実施例１と同様の方法で真空焼鈍したチタン板を対象と
し、希硫酸濃度、同温度、希弗酸濃度を夫々変化させて
粒界エツチング及びデスマットを行ない、以下前記と同
様に酸洗活性化並びに陽極酸化したところ第１表に示す
結果が得られた。

′Ｍ１表 ［発明の効果コ 本発明は上記の通り構成されており、結晶粒を粗大化さ
せた弁金属に陽極酸化を施すに先立ち、結晶粒界を優先
的にエツチングして結晶粒模様を浮き立たせることがで
きるので、本発明方法の適用により意匠性の高い着色チ
タンを提供することができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 粗大結晶粒を有する弁金属の陽極酸化前処理方法であっ
   て、該弁金属を温度：５０〜２００℃、濃度：２０重量
   ％以上の希硫酸、次いで濃度：２重量％以上の希弗酸で
   夫々処理した後、さらに酸洗することを特徴とする弁金
   属の陽極酸化前処理方法。