CN113897606A - 化学转化处理用金属着色液和金属着色处理方法 - Google Patents
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Abstract
提供：能够以良好的处理效率将金属表面着色为黄色～茶色系的色调的化学转化处理用金属着色液和金属着色处理方法。一种化学转化处理用金属着色液，其包含：高锰酸或其盐；无机酸及其盐中的任一者或两者；以及缩合磷酸盐。
Description
技术领域
本发明涉及化学转化处理用金属着色液和金属着色处理方法。
背景技术
以往，各种金属、特别是铝或铝合金的着色中，为了得到黄色～茶色系的色调，通常的方法是阳极氧化、使染料吸附于阳极氧化覆膜的方法。
例如，专利文献1中公开了一种铝和铝合金的电解着色方法，其特征在于，将形成于铝或铝合金的底材表面的基于电解显色或自然显色的显色覆膜制成能进行电解着色的覆膜结构，然后进行电解着色，使颜色叠合，从而得到新的色调的覆膜。而且，记载了如下内容：根据这样的构成，可以提供能获得以以往的电解着色方法无法得到的包含各种中间色的各种色调的电解着色方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭60-110895号公报
专利文献2：日本专利第6004217号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，以往，为了将金属表面着色为黄色～茶色系的色调，例如如果为铝或铝合金，则需要利用氧化铝膜处理。即，为了将金属表面着色为黄色～茶色系的色调，需要利用在表面具有氧化膜的金属，处理工序多，期望处理效率的改善。
另外，专利文献2中公开了将铝或铝合金的表面着色为金色的处理剂，但在通过化学转化处理将金属表面着色为黄色～茶色系的色调的方面存在进一步的研究/开发的余地。
本发明鉴于这样的问题，目的在于提供能够以良好的处理效率将金属表面着色为黄色～茶色系的色调的化学转化处理用金属着色液和金属着色处理方法。
用于解决问题的方案
本发明人等为了解决上述课题而进行了深入研究，结果发现：通过用化学转化处理用金属着色液进行处理，从而能够以良好的处理效率将金属表面着色为黄色～茶色系的色调，所述化学转化处理用金属着色液包含：高锰酸或其盐；无机酸及其盐中的任一者或两者；以及缩合磷酸盐。
基于以上的见解而完成的本发明在一方面中，为一种化学转化处理用金属着色液，其包含：高锰酸或其盐；无机酸及其盐中的任一者或两者；以及缩合磷酸盐。
本发明的化学转化处理用金属着色液在一实施方式中，前述高锰酸或其盐为高锰酸、高锰酸钠、高锰酸钾、高锰酸锌、高锰酸镁、高锰酸钙、高锰酸铵、或它们的组合。
本发明的化学转化处理用金属着色液在另一实施方式中，前述无机酸及其盐为磷酸、硫酸、硝酸、碳酸、盐酸、和它们的盐、或它们的组合。
本发明的化学转化处理用金属着色液进而在另一实施方式中，前述缩合磷酸盐为焦磷酸钾、三聚磷酸钠、或它们的组合。
本发明的化学转化处理用金属着色液进而在另一实施方式中，前述高锰酸或其盐的含量为0.5～50g/L。
本发明的化学转化处理用金属着色液进而在另一实施方式中，前述无机酸及其盐的含量为0.5～100g/L。
本发明的化学转化处理用金属着色液进而在另一实施方式中，前述缩合磷酸盐的含量为1～150g/L。
本发明的化学转化处理用金属着色液进而在另一实施方式中，还包含含氧酸或其盐。
本发明的化学转化处理用金属着色液进而在另一实施方式中，前述含氧酸或其盐为高氯酸、氯酸、亚氯酸、次氯酸、溴酸、硼酸、或它们的盐、或它们的组合。
本发明的化学转化处理用金属着色液进而在另一实施方式中，前述含氧酸或其盐的总含量为0.5～100g/L。
本发明的化学转化处理用金属着色液进而在另一实施方式中，处理对象的金属为选自由铝、铝合金、铜、铜合金、铁、铁合金、锌、锌合金、镁、和镁合金组成的组中的至少1种。
本发明在另一方面中，为一种金属着色处理方法，其包括如下工序：使用本发明的化学转化处理用金属着色液，通过化学转化处理对金属进行着色。
本发明的金属着色处理方法在一实施方式中，在前述通过化学转化处理对金属进行着色的工序中，通过将前述金属在前述化学转化处理用金属着色液中、在10℃～80℃下浸渍30秒～20分钟而使前述金属着色。
发明的效果
根据本发明，可以提供：能够以良好的处理效率将金属表面着色为黄色～茶色系的色调的化学转化处理用金属着色液和金属着色处理方法。
具体实施方式
以下对本发明的化学转化处理用金属着色液和金属着色处理方法的实施方式进行说明，但本发明不限定性地解释于此，只要不脱离本发明的范围就可以基于本领域技术人员的常识，加以各种变更、修正、改进。
〔化学转化处理用金属着色液〕
本发明的实施方式的化学转化处理用金属着色液包含：高锰酸或其盐；无机酸及其盐中的任一者或两者；以及缩合磷酸盐。通过使用包含高锰酸或其盐、无机酸及其盐中的任一者或两者、以及缩合磷酸盐的化学转化处理用金属着色液，从而仅凭借将处理对象的金属浸渍于该化学转化处理用金属着色液中就能够在金属表面形成覆膜(着色覆膜)，由此能够着色为黄色～茶色系的色调。因此，在将金属表面着色为黄色～茶色系的色调时，也无需事先在该金属的表面形成氧化膜，也无需通过电解进行着色，使处理效率变得良好。另外，根据本发明的实施方式的化学转化处理用金属着色液，在金属表面形成的覆膜(着色覆膜)的密合性也变得良好。
(处理对象的金属)
对于成为用本发明的实施方式的化学转化处理用金属着色液将表面着色的对象的金属(处理对象的金属)，可列举出选自由铝、铝合金、铜、铜合金、铁、铁合金、锌、锌合金、镁、和镁合金组成的组中的至少1种。处理对象的金属例如可以为该金属本身，也可以是在铁系材料、铁系部件等金属基材的表面所形成的该金属的镀层。
(高锰酸或其盐)
作为高锰酸或其盐，可以使用高锰酸、高锰酸钠、高锰酸钾、高锰酸锌、高锰酸镁、高锰酸钙、高锰酸铵、或它们的组合。另外，作为高锰酸或其盐,更优选高锰酸钠、高锰酸钾。
本发明的实施方式的化学转化处理用金属着色液中的高锰酸或其盐的含量取决于处理对象的金属的种类、以及着色为何种程度的黄色～茶色系的色调，例如可以设为0.5～50g/L。基本上，高锰酸或其盐的含量越少，越能将金属表面着色为浅黄色～深黄色系的色调。另外，高锰酸或其盐的含量越多，越能将金属表面着色为浅茶色～深茶色系的色调。高锰酸或其盐的含量更优选为1～30g/L，更优选为2～20g/L。
如下所述，本发明的实施方式的化学转化处理用金属着色液可以包含含氧酸或其盐等，但不含这些成分的化学转化处理用金属着色液的情况，尤其能够将铝、铝合金等的金属表面着色为美观更优异的黄色～茶色系的色调。
(无机酸及其盐)
无机酸及其盐优选为磷酸、硫酸、硝酸、碳酸、盐酸、和它们的盐、或它们的组合。作为磷酸、硫酸、硝酸、碳酸、盐酸的盐，可以使用它们的金属盐、或铵盐等。另外，作为无机酸及其盐，更优选磷酸三钠、硝酸、硝酸铜、氯化锌。
本发明的实施方式的化学转化处理用金属着色液中的无机酸及其盐的含量取决于处理对象的金属的种类、以及着色为何种程度的黄色～茶色系的色调，例如可以设为0.5～100g/L。基本上，无机酸及其盐的含量越少，越能将金属表面着色为浅黄色～深黄色系的色调。另外，无机酸及其盐的含量越多，越能将金属表面着色为浅茶色～深茶色系的色调。无机酸及其盐的含量更优选为1～30g/L，更优选为2～20g/L。
(缩合磷酸盐)
缩合磷酸盐优选为焦磷酸钾、三聚磷酸钠、或它们的组合。缩合磷酸盐的含量取决于处理对象的金属的种类、和着色为何种程度的黄色～茶色系的色调，例如可以设为1～150g/L。基本上，缩合磷酸盐的含量越少，越能将金属表面着色为浅黄色～深黄色系的色调。另外，缩合磷酸盐越多，越能将金属表面着色为浅茶色～深茶色系的色调。缩合磷酸盐更优选为3～50g/L，更优选为4～40g/L。
(含氧酸或其盐)
本发明的实施方式的化学转化处理用金属着色液可以还包含含氧酸或其盐。本发明的实施方式的化学转化处理用金属着色液可以包含含氧酸或其盐，能够以良好的处理效率将前述的处理对象的金属表面着色为黄色～茶色系的色调。另外，本发明的实施方式的化学转化处理用金属着色液通过包含含氧酸或其盐，从而尤其将铜、铜合金、铁、铁合金、锌、锌合金等金属的表面能够着色为美观更优异的黄色～茶色系的色调。
含氧酸或其盐优选为高氯酸、氯酸、亚氯酸、次氯酸、溴酸、硼酸、或它们的盐、或它们的组合。作为高氯酸、氯酸、亚氯酸、次氯酸、溴酸、硼酸的盐，可以使用它们的金属盐、或铵盐等。
本发明的实施方式的化学转化处理用金属着色液中的含氧酸或其盐的总含量可以设为0.5～100g/L。基本上，含氧酸或其盐的总含量越少，越能将金属表面着色为浅黄色～深黄色系的色调。另外，含氧酸或其盐的总含量越多，越能将金属表面着色为浅茶色～深茶色系的色调。含氧酸或其盐的总含量更优选为1～50g/L，更优选为10～30g/L。
(水性介质)
本发明的实施方式的化学转化处理用金属着色液可以在前述的各种成分中混合有水性介质。水性介质表示以水作为主成分的介质。作为水性介质，例如可列举出以水作为主成分、包含能与水混合的醇等有机溶剂的介质。对于水性介质，在制备本发明的实施方式的化学转化处理用金属着色液时、保存化学转化处理用金属着色液时、或将金属表面着色后，可以根据需要包含对于改善该金属的着色表面的某些特性发挥有利作用的各种成分、或实质上不阻碍本发明的效果的各种成分。例如pH调节剂、保存稳定剂等为这样的成分的具体例。
〔金属着色处理方法〕
接着，对本发明的实施方式的金属着色处理方法进行详述。首先，准备放入了本发明的实施方式的化学转化处理用金属着色液的浴槽。接着，边控制浴槽中的化学转化处理用金属着色液的温度，边将处理对象的金属浸渍于化学转化处理用金属着色液中。经过规定时间后，从浴槽提起处理对象的金属，由此可以得到金属表面被着色为黄色～茶色系的色调的金属。由此，根据本发明的实施方式的金属着色处理方法，仅通过将处理对象的金属浸渍于化学转化处理用金属着色液中，就能够着色为黄色～茶色系的色调。因此，在将金属表面着色为黄色～茶色系的色调时，也无需事先在该金属的表面形成氧化膜，且也无需通过电解进行着色，处理效率变得良好。
另外，本发明的实施方式的金属着色处理方法中，除了将处理对象的金属浸渍于化学转化处理用金属着色液中以外，例如，通过使用了化学转化处理用金属着色液的喷射工序，使化学转化处理用金属着色液与处理对象的金属的表面接触，也可以将处理对象的金属的表面着色。
基于化学转化处理用金属着色液的处理温度优选10～80℃的范围，更优选10～60℃的范围，更进一步优选30～60℃的范围。处理温度为10℃以上时，表面处理的反应速度增加，为80℃以下时，能够抑制由蒸发所致的化学转化处理用金属着色液的液面的降低。
基于化学转化处理用金属着色液的处理时间优选30秒～20分钟的范围，更优选1分钟～20分钟的范围，更进一步优选1分钟～10分钟的范围。基本上，处理时间越短，越能将金属表面着色为浅黄色～深黄色系的色调。另外，处理时间越长，越能将金属表面着色为浅茶色～深茶色系的色调。
在进行金属表面处理时，通过预先进行处理对象的金属的脱脂、活化、表面调整，从而能够改善处理对象的金属的外观、耐腐蚀性及与化学转化处理用金属着色液的反应性。
金属表面处理后，可以用含有由硅、树脂和蜡组成的组中的1种以上的涂覆剂进行后处理。在不会对所期望的金属表面的色调造成影响的范围内，对这些涂覆剂没有特别限定，可以使用以丙烯酸类树脂、烯烃树脂、醇酸树脂、脲树脂、环氧树脂、三聚氰胺树脂、氟树脂、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、甲基丙烯酸类树脂、酚醛树脂、聚酯树脂、聚氨酯、聚酰胺、聚碳酸酯等树脂类、硅酸盐、胶体二氧化硅等为成分的涂覆剂。这些树脂浓度优选0.01～800g/L，适当的浓度根据树脂的种类而不同。作为涂覆剂，具体而言，可以举出Cosmetic coat(商品名Kansai Paint Co.,Ltd.)、High Seal 272(商品名、日本表面化学株式会社)、Stron JS coat(商品名、日本表面化学株式会社)、Triner TR-170(商品名、日本表面化学株式会社)、Finigard(商品名、Coventya公司)等。作为丙烯酸类树脂，具体而言，有Hirotite(商品名、日立化成株式会社)、Aroset(商品名、株式会社日本触媒)等，对于烯烃树脂，可以举出Fluothane(商品名、住友精化株式会社)、PES(商品名、NipponUnicarCo.,Ltd.)、Chemipearl(商品名、三井化学株式会社)、Sunfine(商品名、旭化成株式会社)等。
本发明的实施方式的化学转化处理用金属着色液可以出于使金属表面着色为期望的颜色的、赋予期望的美观、或赋予辨识性等目的而使用。作为这样的处理对象的金属的形态，可以使用一切形态，没有特别限定，例如可以使用装饰品、纽扣、扣件等扣紧构件、车载用部件等。另外，对该处理对象的金属的形状也没有限定，可以使用一切形状。
[实施例]
以下，示出本发明的实施例，但这些是为了更良好地理解本发明而提供的，不意图限定本发明。
〔试验例1：铝、铝合金的着色试验〕
(实施例1～83、90、91)
作为试验片(处理对象的金属片)，准备JIS A5052(铝-镁合金)、A2017(铝-铜合金)、ADC12(压铸铝)，对该试验片的表面依次进行脱脂、水洗。
接着，准备放入了表1～6、8所示的液体组成的化学转化处理用金属着色液的浴槽。化学转化处理用金属着色液的水性介质使用纯水。
接着，在将浴槽中的化学转化处理用金属着色液控制在表1～6、8所示的温度的状态下浸渍试验片。仅浸渍表1～6、8所示的时间后，取出试验片。接着，将试验片的表面水洗，接着进行干燥。
需要说明的是，对于实施例90和91，对通过浸渍而形成覆膜(着色覆膜)后的试验片进行水洗，进行涂覆处理并干燥。实施例90的涂覆处理使用Stron JS coat(日本表面化学株式会社制涂布剂)，实施例91的涂覆处理使用TR-170(日本表面化学株式会社制涂覆剂)。
〔试验例2：铜、铜合金的着色试验〕
(实施例84～85)
作为试验片(处理对象的金属片)，准备JIS C2600P(黄铜)、C1100P(纯铜)，对该试验片的表面依次进行脱脂、水洗。
接着，准备放入了表7所示的液体组成的化学转化处理用金属着色液的浴槽。化学转化处理用金属着色液的水性介质使用纯水。
接着，将浴槽中的化学转化处理用金属着色液控制在表7所示的温度的状态下浸渍试验片。仅浸渍表7所示的时间后，取出试验片。接着，将试验片的表面水洗，接着进行干燥。
〔试验例3：锌、锌合金的着色试验〕
(实施例86～87)
作为试验片(处理对象的金属片)，准备JIS ZDC2(压铸锌)和镀锌材料，对该试验片的表面依次进行脱脂、水洗。该镀锌材料是以JIS中规定的JIS SPCC(轧制钢板)作为基材、并实施了膜厚8μm的锌酸盐镀锌者。另外，作为该锌酸盐镀锌的光泽剂，使用日本表面化学株式会社制9000ABS。
接着，准备放入了表7所示的液体组成的化学转化处理用金属着色液的浴槽。化学转化处理用金属着色液的水性介质使用纯水。
接着，将浴槽中的化学转化处理用金属着色液控制在表7所示的温度的状态下浸渍试验片。仅浸渍表7所示的时间后，取出试验片。接着，将试验片的表面水洗，接着进行干燥。
〔试验例4：铁、铁合金的着色试验〕
(实施例88)
作为试验片(处理对象的金属片)，准备JIS SPCC(轧制钢板)，对该试验片的表面依次进行脱脂、水洗。
接着，准备放入了表7所示的液体组成的化学转化处理用金属着色液的浴槽。化学转化处理用金属着色液的水性介质使用纯水。
接着，将浴槽中的化学转化处理用金属着色液控制在表7所示的温度的状态下浸渍试验片。仅浸渍表7所示的时间后，取出试验片。接着，将试验片的表面水洗，接着进行干燥。
〔试验例5：镁、镁合金的着色试验〕
(实施例89)
作为试验片(处理对象的金属片)，准备JIS AZ31(镁-锌合金)，对该试验片的表面依次进行脱脂、水洗。
接着，准备放入了表7所示的液体组成的化学转化处理用金属着色液的浴槽。化学转化处理用金属着色液的水性介质使用纯水。
接着，将浴槽中的化学转化处理用金属着色液控制在表7所示的温度的状态下浸渍试验片。仅浸渍表7所示的时间后，取出试验片。接着，将试验片的表面水洗，接着进行干燥。
〔试验例6〕
(比较例1～4)
作为试验片(处理对象的金属片)，准备表9所示的金属，对该试验片的表面依次进行脱脂、水洗。
接着，准备放入了表9所示的液体组成的化学转化处理用金属着色液的浴槽。化学转化处理用金属着色液的水性介质使用纯水。
接着，将浴槽中的化学转化处理用金属着色液控制在表9所示的温度的状态下浸渍试验片。仅浸渍表9所示的时间后，取出试验片。接着，将试验片的表面水洗，接着进行干燥。
〔各种评价〕
对于实施例1～91和比较例1～4中制作的试验片，如下进行了色调评价和密合性评价。
(色调评价)
通过目视评价了试验片的表面的色调。以下示出评价基准。
A：具有均匀且美观性优异的处理外观的黄色
B：比具有均匀且美观性优异的处理外观的A还深的黄色
C：比具有均匀且美观性优异的处理外观的A还浅的黄色
D：具有均匀且美观性优异的处理外观的茶色
E：比具有均匀且美观性优异的处理外观的D还深的茶色
F：比具有均匀且美观性优异的处理外观的D还浅的茶色
G：无着色
(密合性评价)
在试验片的表面，用切刀引入10×10网格(总计100网格)的切口，粘贴Cellotape(注册商标)进行剥离时，计数着色覆膜未被剥离的网格的数量。1网格量的尺寸为纵×横＝1mm×1mm。
各表中，以(着色覆膜未被剥离的网格的数量)/100表示，着色覆膜未被剥离的网格的数量越大，表示着色覆膜的密合性越高。
对于实施例1～91和比较例1～4，将试验条件和评价结果示于表1～9。
[表1]
[表2]
[表3]
[表4]
[表5]
[表6]
[表7]
[表8]
[表9]
由以上的结果，如实施例1～91所示，确认了：通过包含高锰酸或其盐、无机酸及其盐中的任一者或两者、以及缩合磷酸盐的化学转化处理用金属着色液，能够以良好的处理效率将金属表面着色为黄色～茶色系的色调。
另一方面，如比较例1～4所示，确认了：若化学转化处理用金属着色液不含高锰酸或其盐、无机酸及其盐中的任一者或两者、以及缩合磷酸盐，则无法将金属表面着色为黄色～茶色系的色调。
Claims (13)
1.一种化学转化处理用金属着色液，其包含：
高锰酸或其盐；
无机酸及其盐中的任一者或两者；以及
缩合磷酸盐。
2.根据权利要求1所述的化学转化处理用金属着色液，其中，所述高锰酸或其盐为高锰酸、高锰酸钠、高锰酸钾、高锰酸锌、高锰酸镁、高锰酸钙、高锰酸铵、或它们的组合。
3.根据权利要求1所述的化学转化处理用金属着色液，其中，所述无机酸及其盐为磷酸、硫酸、硝酸、碳酸、盐酸、和它们的盐、或它们的组合。
4.根据权利要求1所述的化学转化处理用金属着色液，其中，所述缩合磷酸盐为焦磷酸钾、三聚磷酸钠、或它们的组合。
5.根据权利要求1所述的化学转化处理用金属着色液，其中，所述高锰酸或其盐的含量为0.5～50g/L。
6.根据权利要求1所述的化学转化处理用金属着色液，其中，所述无机酸及其盐的含量为0.5～100g/L。
7.根据权利要求1所述的化学转化处理用金属着色液，其中，所述缩合磷酸盐的含量为1～150g/L。
8.根据权利要求1所述的化学转化处理用金属着色液，其还包含含氧酸或其盐。
9.根据权利要求8所述的化学转化处理用金属着色液，其中，所述含氧酸或其盐为高氯酸、氯酸、亚氯酸、次氯酸、溴酸、硼酸、或它们的盐、或它们的组合。
10.根据权利要求8所述的化学转化处理用金属着色液，其中，所述含氧酸或其盐的总含量为0.5～100g/L。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的化学转化处理用金属着色液，其中，处理对象的金属为选自由铝、铝合金、铜、铜合金、铁、铁合金、锌、锌合金、镁、和镁合金组成的组中的至少1种。
12.一种金属着色处理方法，其包括如下工序：
使用权利要求1～11中任一项所述的化学转化处理用金属着色液，通过化学转化处理对金属进行着色。
13.根据权利要求12所述的金属着色处理方法，其中，在所述通过化学转化处理对金属进行着色的工序中，通过将所述金属在所述化学转化处理用金属着色液中、在10℃～80℃下浸渍30秒～20分钟而使所述金属着色。
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