JP2003253493A

JP2003253493A - アルミニウム材の着色被膜形成方法

Info

Publication number: JP2003253493A
Application number: JP2002336097A
Authority: JP
Inventors: Koji Hirano; 浩司平野; Yoshitaka Mizoguchi; 佳孝溝口; Kenji Aoki; 健二青木
Original assignee: Kansai Paint Co Ltd
Current assignee: Kansai Paint Co Ltd
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2002-11-20
Publication date: 2003-09-10
Also published as: CN1190518C; TW200301314A; CN1429928A; KR20030057367A; KR100525624B1

Abstract

(57)【要約】【課題】無公害型で耐候性、耐久性、意匠性にすぐれ
たアルミニウム材の被膜形成方法の提供。【解決手段】順次以下の工程、（Ａ）アルミニウムま
たはアルミニウム合金からなるアルミニウム材を、アン
モニアもしくはアミン類を含有するか、もしくは含有し
ない熱水または水蒸気に接触させるベーマイト処理を行
う工程、（Ｂ₁）水溶性あるいは水分散性の酸素酸塩類
の少くとも１種を含有する第１水溶液または第１水分散
液中に浸漬して第１の無機電着処理を行う工程、
（Ｃ₁）アルミニウム材を陰極として定電流直流電解又
は交流電解することにより、金属又は金属酸化物を析出
させ着色を施す電解着色処理を行う工程、又は（Ｃ₂）
アルミニウム材を染料により着色する着色処理を行う工
程、及び（Ｄ）塗料を塗装し、被膜を形成する上塗塗装
工程よりなることを特徴とするアルミニウム材の着色被
膜形成方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐候性、耐久性、
意匠性に優れた無公害型の被膜を形成しうるアルミニウ
ム材の着色被膜形成方法に関する。

【０００２】

【従来技術及びその課題】従来、アルミニウムは鉄鋼な
どに比べて高温における加工性が良いので、熱間押し出
しにより種々の断面形状を持つ型材を比較的容易に得る
ことができる。また、アルミニウムは軽量で加工性が容
易であることや耐食性に優れるといった、本来のアルミ
ニウムの優れた性質を利用して、建材、車両部品、家具
などの幅広い分野に利用されており、特に建材関係の材
料として多く使用されるようになってきている。

【０００３】アルミニウムまたはアルミニウム合金より
なるアルミニウム材の被膜形成方法として、例えば、特
公昭５６−１４７５３号公報および特公昭５６−２４７
１８号公報には、アンモニアもしくはアミン類を含有す
るかもしくは含有しない熱水または水蒸気に接触させた
アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる物体を、
珪酸塩、硼酸塩、燐酸塩、クロム酸塩、モリブデン酸
塩、バナジン酸塩、過マンガン酸塩および錫酸塩から選
ばれた１種もしくは２種以上の酸素酸塩の水溶液もしく
は水分散液中で上記物体を陽極として通電処理した後、
アクリルメラミン系電着塗料を電着塗装する方法であっ
て、密着性、耐薬品性および耐食性にすぐれた被膜が形
成されることが開示されている。

【０００４】最近になって、耐候性、耐久性などに加え
てすぐれた意匠性を有する被膜を形成しうるアルミニウ
ム材の被膜形成方法が要望されている。従来、意匠性に
すぐれた被膜を形成しうるアルミニウム材の被膜形成方
法として、例えば、特許第３２０２９４９号公報（特開
平１１−１０６９９４号公報）には、アルミニウムまた
はアルミニウム合金に陽極酸化処理を施したのち電解着
色処理を施し、所定の明度とした陽極酸化被膜に、一定
量の白色顔料および黒色顔料を含有する半透明の灰色塗
料による電着塗装を施すアルミニウムおよびアルミニウ
ム合金の着色被膜形成方法であって、無彩色のグレーで
あって、しかも塗料の種類を変えることなく、ライトグ
レーからダークグレーに至る種々の濃淡度合いのグレー
に容易に着色することができる方法が開示されている。

【０００５】しかしながら、上記着色被膜形成方法で得
られる被膜は、外観、耐候性、塗膜密着性、光沢、Ｌ値
などの点で満足すべきものでないばかりか、陽極酸化処
理を行う必要があり、その処理液として、硫酸、しゅう
酸、あるいは有機酸−硫酸混合液などの薬剤を使用する
為、それに伴う処理装置の腐食、処理廃液による環境に
与える影響や処理剤を無公害化するのに膨大なコストが
かかる。したがって、耐候性、耐久性、意匠性などの塗
膜性能に加えて無公害の被膜を形成し得る被膜形成方法
が求められている。

【０００６】本発明は、上記した問題点を解決すべく、
耐候性、耐久性、意匠性などにすぐれると共に、無公害
の被膜を形成しうるアルミニウム材の着色被膜形成方法
を提供することを目的としている。

【０００７】すなわち、本発明は、第１に、順次以下の
工程、（Ａ）アルミニウムまたはアルミニウム合金から
なるアルミニウム材を、アンモニアもしくはアミン類を
含有するか、もしくは含有しない熱水または水蒸気に接
触させるベーマイト処理を行う工程、（Ｂ₁）水溶性あ
るいは水分散性の酸素酸塩類の少くとも１種を含有する
第１水溶液または第１水分散液中に浸漬して第１の無機
電着処理を行う工程、好ましくはさらに（Ｂ₂）工程
（Ｂ₁）の酸素酸塩類であって、第１水溶液または第１
水分散液に含有される酸素酸塩と同種あるいは異種の酸
素酸塩を含有する第２水溶液または第２水分散液中でさ
らに第２の無機電着処理を行ない、要すれば通電処理を
繰り返す工程、（Ｃ₁）アルミニウム材を陰極として定
電流直流電解又は交流電解することにより、金属又は金
属酸化物を析出させ着色を施す電解着色処理を行う工
程、又は（Ｃ₂）アルミニウム材を染料により着色する
着色処理を行う工程、及び（Ｄ）さらに塗料を塗装し、
被膜を形成する上塗塗装工程よりなることを特徴とする
アルミニウム材の着色被膜形成方法を提供する。

【０００８】本発明は、第２に、順次以下の工程、
（Ａ）アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるア
ルミニウム材を、アンモニアもしくはアミン類を含有す
るか、もしくは含有しない熱水または水蒸気に接触させ
るベーマイト処理を行う工程、（Ｃ₁）アルミニウム材
を陰極として定電流直流電解又は交流電解することによ
り、金属又は金属酸化物を析出させ着色を施す電解着色
処理を行う工程、又は（Ｃ₂）アルミニウム材を染料に
より着色する着色処理を行う工程、（Ｂ₁）水溶性ある
いは水分散性の酸素酸塩類の少くとも１種を含有する第
１水溶液または第１水分散液中に浸漬して第１の無機電
着処理を行う工程、好ましくはさらに（Ｂ₂）工程
（Ｂ₁）の酸素酸塩類であって、第１水溶液または第１
水分散液に含有される酸素酸塩と同種あるいは異種の酸
素酸塩を含有する第２水溶液または第２水分散液中でさ
らに第２の無機電着処理を行ない、要すれば通電処理を
繰り返す工程、および（Ｄ）さらに塗料を塗装し、被膜
を形成する上塗塗装工程よりなることを特徴とするアル
ミニウム材の着色被膜形成方法を提供する。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明方法におけるアルミニウム
材の成形法としての熱間押し出し方法は、通常、円柱形
のアルミニウム鋳塊を加熱して溶融させ、次いでこの溶
融物を押し出し機に入れ、所定の断面形状の孔を持つダ
イスに押し付けて、ところてん式に孔を通過させて所定
の形状を持つ型材に成形する方法であって、商品価値を
高めるためにカラー化して意匠性を施している。

【００１０】通常、本発明方法に先立って、アルミニウ
ムまたはアルミニウム合金よりなるアルミニウム材は、
常法により、順次脱脂、エッチングおよび中和の表面処
理（以下単に表面処理と称する。）が前処理として行な
われる。

【００１１】本発明方法の工程（Ａ）におけるベーマイ
ト処理は常法により脱脂、エッチング、中和の表面処理
を施したアルミニウム材をアンモニアもしくはアミン類
を含有するかもしくは含有しない熱水または水蒸気に接
触させて実施する。この際ベーマイト処理浴なかんずく
アンモニアもしくはアミン類を含有する熱水に、乳酸ま
たはグリセリン等を添加してベーマイト被覆層を厚くし
ても良い。いずれにしてもベーマイト処理により形成せ
しめる被覆層はできるだけ均一なものとするのが好まし
く、あまりに不均一な表面層では酸素酸塩との無機質複
合被膜もまた不均一なものとなり、該無機質複合被膜に
欠陥部を生じ、その上に形成される有機質被膜の欠陥部
における耐食性および耐薬品性が低下する場合がある。

【００１２】本発明方法における工程（Ｂ₁）および
（Ｂ₂）について以下説明する。工程（Ｂ₁）およびそれ
に次ぐ工程（Ｂ₂）は、工程（Ａ）の後または、工程
（Ｃ₁）または工程（Ｃ₂）の後に行なうことができる。

【００１３】工程（Ａ）、工程（Ｃ₁）または工程
（Ｃ₂）によって得られたアルミニウム材を、水溶性あ
るいは水分散性の珪酸塩、硼酸塩、りん酸塩、クロム酸
塩、モリブデン酸塩、バナジン酸塩、過マンガン酸塩、
タングステン酸塩および錫酸塩から選ばれた１種または
２種以上の酸素酸塩を含有する第１水溶液または第１水
分散液中に浸漬して第１の通電処理を行なうことが必要
であり、好ましくはしかるのち上記酸素酸塩類であっ
て、該第１水溶液または第１水分散液に含有される酸素
酸塩と同種あるいは異種の酸素酸塩を含有する第２水溶
液または第２水分散液中で得られたアルミニウム材をさ
らに通電処理して第２の無機電着処理を行ない、さらに
要すれば前記通電処理を繰り返すことができる。

【００１４】このように、酸素酸塩の水溶液あるいは水
分散液中で通電処理することによってアルミニウム表面
に酸素酸塩、化成被膜−酸素酸塩またはベーマイト被膜
−酸素酸塩からなる緻密な無機被膜が形成される。しか
るに１回の酸素酸塩水性浴中での通電処理では、アルミ
ニウムの活性点を完全に被覆するに至らず、そのために
例えば該アルミニウム素材上に腐食等の異常析出の原因
となる。そのため１回目と同種あるいは異種の酸素酸塩
水性浴中でさらに通電処理を繰り返すことにより、さら
に緻密な無機被膜が得られ、かつ酸素酸塩を混合した場
合沈殿を生じる様な酸素酸塩種の組み合せであっても、
それらを別々に繰り返し通電処理することによって何種
類もの酸素酸塩をアルミニウム素材上に析出することが
でき、１回の酸素酸塩水性浴中での通電処理では得られ
るより優れた耐薬品性、耐食性及び上塗り塗料の塗装適
性、密着性のすぐれた無機複合被膜が得られる。

【００１５】酸素酸塩類の例として、珪酸塩としては一
般式Ｍ₂Ｏ・ｘＳｉＯ₂（Ｍはアルカリ金属、アルカノー
ルアミン、四級アルカノールアンモニウムもしくはグア
ニジンなどを示す。ｘは０．５から２０の正数）で表わ
せる種々の珪酸塩が含まれる。アルカリ金属塩としては
珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、珪酸リチウムなど、ア
ンモニウム塩としては珪酸トリエタノールアンモニウム
など、その他グアニジン珪酸塩など種々の水溶性又は部
分的に水に可溶な珪酸塩が用いられる、硼酸塩として
は、メタ硼酸リチウム（ＬｉＢＯ₂・２Ｈ₂Ｏ）、テトラ
硼酸リチウム（Ｌｉ₂Ｂ₄Ｏ₇・５Ｈ₂Ｏ）、メタ硼酸ナト
リウム（ＮａＢＯ₂）、テトラ硼酸ナトリウム（Ｎａ₂Ｂ
₄Ｏ₇・１０Ｈ₂Ｏ）、ペンタ硼酸ナトリウム（ＮａＢ₅Ｏ
₈・１０Ｈ ₂Ｏ）、過硼酸ナトリウム（ＮａＢＯ₂・Ｈ₂Ｏ
₂・３Ｈ₂Ｏ）、硼酸ナトリウム過酸化水素付加物（Ｎａ
₂Ｂ₄Ｏ₇・Ｈ₂Ｏ₂９Ｈ₂Ｏ）、メタ硼酸カリウム（ＫＢＯ
₂）、テトラ硼酸カリウム（Ｋ₂Ｂ₄Ｏ₇・５Ｈ₂Ｏ）、テ
トラ硼酸アンモニウム〔（ＮＨ₄）₂Ｂ₄Ｏ₇・４Ｈ₂Ｏ〕
等を、燐酸塩としてはヘキサメタ燐酸ナトリウムを代表
例とする一般式（ＮａＰＯ_a）_n（但しｎは２〜１４の整
数）で表わされる各種メタ燐酸ナトリウムを、クロム酸
塩としてはクロム酸リチウム（Ｌｉ₂ＣｒＯ₄・２Ｈ
₂Ｏ）、クロム酸ナトリウム（Ｎａ₂ＣｒＯ₄・１０Ｈ
₂Ｏ）、クロム酸カリウム（Ｋ₂ＣｒＯ₄）、クロム酸ア
ンモニウム〔（ＮＨ₄）₂ＣｒＯ₄〕、クロム酸カルシウ
ム（ＣａＣｒＯ₄・２Ｈ₂Ｏ）、クロム酸ストロンチウム
（ＳｒＣｒＯ₄）などを、モリブデン酸塩としては一般
式ｘＭ₂Ｏ・ｙＭｏＯ₃・ｎＨ₂Ｏ（ＭはＬｉ，Ｎａ，Ｋ
またはＮＨ₄，ｘは１〜５の整数、ｙは１〜１２の整
数、ｎは０または正の整数）で示される各種モリブデン
酸塩、たとえばオルトモリブデン酸リチウム（Ｌｉ₂Ｍ
ｏＯ₄）、オルトモリブデン酸ナトリウム（Ｎａ₂ＭｏＯ
₄）、オルトモリブデン酸カリウム（Ｋ₂ＭｏＯ₄・５Ｈ₂
Ｏ）、パラモリブデン酸アンモニウム〔（ＮＨ₄）₆Ｍｏ
₇Ｏ₂₄・４Ｈ₂Ｏ〕、１２−モリブト燐酸ナトリウム〔Ｎ
ａ₃（ＰＯ₄・Ｍｏ₁₂Ｏ₃₆）・１０Ｈ₂Ｏ〕などを、バナ
ジン酸塩としてはオルソバナジン酸リチウム（Ｌｉ₃Ｖ
Ｏ₄）、オルソバナジン酸ナトリウム（Ｎａ₃ＶＯ₄）、
メタバナジン酸リチウム（ＬｉＶＯ₃・２Ｈ₂Ｏ）、メタ
バナジン酸ナトリウム（ＮａＶＯ₃・４Ｈ₂Ｏ）、メタバ
ナジン酸カリウム（ＫＶＯ₃）、メタバナジン酸アンモ
ニウム〔（ＮＨ₄）ＶＯ₃〕、ピロバナジン酸ナトリウム
（Ｎａ₄Ｖ₂Ｏ₇）などを、過マンガン酸塩としては過マ
ンガン酸ナトリウム（ＮａＭｎＯ ₄・ＳＨ₂Ｏ）、過マン
ガン酸カリウム（ＫＭｎＯ₄）、過マンガン酸アンモニ
ウム〔（ＮＨ₄）ＭｎＯ₄〕など、タングステン酸塩とし
ては、一般式Ｍ₂Ｏ・ＷＯ₃（ＭはＬｉ，Ｎａ，Ｋ，又は
（ＮＨ₄）などを表わす。）で示されるオルソタングス
テン酸塩、例えばタングステン酸ナトリウム（Ｎａ₂Ｗ
Ｏ₄・２Ｈ₂Ｏ）など、一般式Ｍ₂Ｏ・４ＷＯ₃（ＭはＬ
ｉ，Ｎａ，Ｋ，又はＮＨ₄などを表わす。）で示される
メタタングステン酸塩、例えばメタタングステン酸ナト
リウム（Ｎａ₂Ｗ₄Ｏ₁₃）など、一般式５Ｍ₂Ｏ・１２Ｗ
Ｏ₃（Ｍは前記と同じ）で示されるパラタングステン酸
塩、例えばパラタングステン酸ナトリウム（Ｎａ₁₀Ｗ₁₂
Ｏ₄₁）など、ペンタタングステン酸アンモニウム〔（Ｎ
Ｈ₄）₄Ｗ₅Ｏ₁₇・５Ｈ₂Ｏ〕、ヘプタタングステン酸アン
モニウム〔（ＮＨ₄）₆Ｗ₇Ｏ₂₄・６Ｈ₂Ｏ〕、りんタング
ステン酸ナトリウム（Ｎａ₃ＰＯ₄・１２ＷＯ₃・１８Ｈ₂
Ｏ）、ホウタングステン酸バリウムＢａ₉〔Ｂ（Ｗ
₂Ｏ₇）₆〕₂など、また錫酸塩としてはメタ錫酸ナトリウ
ム（ＳｎＯ₂・ｍＨ₂Ｏ・ｎＮａＯＨ）メタ錫酸カリウム
（ＳｎＯ₃ｍＨ₂Ｏ・ｎＫＯＨ）（但し両式中のｍは０又
は正数、ｎは正数）などを対表例としてあげることがで
きる。これら水溶性もしくは水分散性酸素酸塩は単独で
使用してもよく、又相互間の反応により沈澱等を生じな
ければ２種以上併用しても差し支えない。いずれにして
も酸素酸塩の水溶液中の濃度は飽和濃度以下０．１重量
％以上とするのが良い。

【００１６】通電処理は、ベーマイト処理したアルミニ
ウム材を上記の水溶性又は水分散性酸素酸塩の水性浴中
に浸漬し、これを電極として通常の電着塗装法に準じて
行なえばよい。この際、直流、交流いずれも使用できる
が直流の場合は該アルミニウムを陽極として通電処理を
行う。例えば定電圧電着法では陽極と陰極との間に一定
電圧を印加通電し被膜形成に伴なう急激な電流値の低下
を経た後電流が一定値に達するまでさらに通電を続けれ
ば良く、また定電流電着法では陽極または陰極に対して
一定の電流密度を有するように陽極と陰極との印加電圧
を連続的に変化せしめて通電し被膜形成に伴なう急激な
電圧の上昇を経た後、電圧が一定値に達するまでさらに
通電を続ければ良い。勿論上記操作に於いて一定電流値
もしくは一定電圧値に達した後も引き続き通電処理を続
けても差し支えない。尚印加電圧は直流では５〜２００
ボルト、交流では５〜１００ボルトとするのが好まし
く、この範囲内にすることによりアルミニウムに確実に
酸素酸塩の連続被膜を形成出来、そしてこの形成された
連続被膜を全く破壊させることなく目的とする優れた耐
食性および耐薬品性を有する無機質複合被膜を確実に形
成できる。また通電処理時の液温度は水溶性酸素酸塩の
種類等に応じて凍結しないで沸騰しない範囲で適宜決定
すれば良く、通常１０〜４０℃で有利に実施できる。上
記処理により酸素酸塩を析出せしめた後さらに酸素酸塩
水性浴中で通電処理する場合同種の酸素酸塩浴ならば水
洗せずそのまま異種酸素酸塩ならば、特に沈澱の生じる
組合せならばただちに水洗して、表面に付着している末
析出酸素酸塩を除去した後再び同種又は異種の酸素酸塩
水性浴中に浸漬し、通電処理する。さらに要すれば前記
通電処理を繰り返すことができる。このようにして、ア
ルミニウム材表面に無機被膜が形成されるが、通電処理
後ただちに水洗し、必要ならば室温ないし２６０℃、好
ましくは１５０〜２６０℃で乾燥して、無機被膜の耐食
性、耐薬品性、耐久性および付着性をより向上せしめた
後実施してもよい。

【００１７】本発明方法の工程（Ｃ₁）について以下説
明する。本発明方法において、電解着色処理を行う工程
（Ｃ₁）は、工程（Ａ）、工程（Ｂ₁）または工程
（Ｂ₂）の後に行うことができる。

【００１８】本発明方法の電解着色工程（Ｃ₁）は、工
程（Ａ）、工程（Ｂ₁）または工程（Ｂ₂）で得られたア
ルミニウム材を陰極として定電流直流電解又は交流電解
することにより、金属又は金属酸化物を析出させ着色を
施すことよりなる。

【００１９】電解着色処理は、金属塩含有溶液中でアル
ミニウム材に負の直流又は交流を供給することにより行
われる。交流としては、商用電流の他に、正弦波，方形
波，三角波，ノコギリ波又はこれらに類似した波形の交
流を使用することができる。電解着色処理は、定電圧法
によって行うこともできるが、被膜厚みのバラツキを少
なくする上から定電流法を採用することが好ましい。

【００２０】電解着色処理は、例えば硫酸ニッケル，硫
酸コバルト，硫酸銅，硫酸第１錫などを含む水溶液中
で、工程（Ａ）、工程（Ｂ₁）または工程（Ｂ₂）で得ら
れたアルミニウム材とニッケル板やステンレス鋼板から
なる対極との間に、交流，直流あるいはパルス電流を通
ずることによって行われる。

【００２１】本発明方法の染料により着色する着色処理
を行う工程（Ｃ₂）について以下説明する。本発明方法
において、上記工程（Ｃ₂）は、工程（Ａ）、工程
（Ｂ₁）または工程（Ｂ₂）の後に行うことができる。

【００２２】上記着色処理に使用される染料の種類とし
ては従来から公知の水溶性染料でも油溶性染料でも良
く、例えば染料の構造的な分類では（Ｉ）アゾ染料系、
（II）アントラキノン染料系、（III）インジゴイド染
料系、（IV）可溶性建染料系、（Ｖ）硫化染料系、（V
I）カーボニウム染料系、（VII）キノンイミン染料系、
（VIII）フタロシアニン染料等が挙げられる。使用され
る染料の濃度は０．００１重量％〜１０重量％までの範
囲で使用可能であるが、好ましくは０．０１重量％〜５
重量％の範囲である。

【００２３】具体的には、オリエント化学工業株式会社
製商品名として知られているＡｌfａｓｔＹｅｌｌｏ
ｗＳＷ−５１０１、ＡｌｆａｓｔＯｒａｎｇｅＳ
Ｗ−５２０１、ＡｌｆａｓｔＯｒａｎｇｅＳＷ−５
２０２、ＡｌｆａｓｔＯｒａｎｇｅＳＷ−５２０
３、ＡｌｆａｓｔＲｅｄＳＷ−５３０１、Ａｌｆａ
ｓｔＢｒｏｗｎＳＷ−５４０１、ＡｌｆａｓｔＢ
ｒｏｗｎ５４０２、ＡｌｆａｓｔＢｌｕｅＳＷ−
５６０１、ＡｌｆａｓｔＢｌｕｅＳＷ−５６０２、
ＡｌｆａｓｔＢｌａｃｋＳＷ−５８０１、Ａｌｆａ
ｓｔＢｌａｃｋＳＷ−５８０２、ＡｌｆａｓｔＢｌ
ａｃｋ５８０３などの染料が、耐光性、耐候性などの点
で好ましい。

【００２４】具体的な着色処理方法としては、例えば工
程（Ａ）、工程（Ｂ₁）または工程（Ｂ₂）で得られたア
ルミニウム材を、上記染料を脱塩水に溶解して染料濃度
０．１〜１．０重量％の溶液中に浸漬し、染色温度５５
〜６０℃、染色時間２〜４０分、ｐＨ４〜１０の条件下
に染色した後、水洗、乾燥する方法があげられる。ここ
にｐＨの最適値は染料の種類により多少変動するが通常
ｐＨ４〜１０の範囲になるよう、必要に応じて酢酸、酢
酸ソーダ又は苛性ソーダで適宜調整することができる。

【００２５】以下、塗料を塗装し、被膜を形成する上塗
塗装工程（Ｄ）について説明する。本発明方法の工程
（Ｄ）は、工程（Ｃ₁）または工程（Ｃ₂）、工程
（Ｂ₁）または工程（Ｂ₂）の後に行なわれる。

【００２６】工程（Ｄ）で使用される塗料は、従来から
ある種々の塗料が使用でき、例えば、粉体塗料、有機溶
剤系のスプレー塗料、水性のスプレー塗料、カチオン電
着塗料、アニオン電着塗料などが挙げられ、その中でも
アニオン電着塗料は、カルボキシル基含有のビニル系共
重合体樹脂、メラミン樹脂、ブロックイソシアネートな
どの硬化剤、さらには顔料、染料、硬化触媒、流動調整
剤、紫外線吸収剤等を配合し、ビニル系共重合体樹脂の
カルボキシル基を中和剤（例えば、ジエチルアミン、ト
リエチルアミン等）を添加することによって水分散を行
った後、脱イオン水を加えて固形分５重量％〜２０重量
％のアニオン電着塗料として得ることができる。

【００２７】このようなアニオン電着塗料を使用して塗
膜を形成するには、アニオン電着塗料を浴とし、この浴
中に該アルミニウム材を浸漬した後、乾燥膜厚が約５〜
３０μｍになるようにアニオン電着塗装を行い、水洗を
行わず（ノンリンス）、又は水洗（リンス）を行い、次
いで室温でセッテングした後、焼付け（例えば、約１６
０〜２００℃で約２０〜４０分間）により塗膜を形成す
ることができる。

【００２８】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に
説明する。本発明はこれによって限定されるものではな
い。尚、「部」及び「％」は「重量部」及び「重量％」
を示す。

【００２９】製造例１（アニオン電着塗料の製造例）反応容器中にイソプロピルアルコール７０ｇを仕込み８
０℃に保持した中へ、スチレン１０ｇ、メチルメタクリ
レート３１ｇ、ｎ−ブチルアクリレート１０ｇ、エチル
アクリレート３０ｇ、２−ヒドロキシエチルアクリレー
ト１２ｇ、アクリル酸７ｇ及びアゾビスジメチルバレロ
ニトリル１ｇを添加し、８０℃で１時間保持して反応を
行いアクリル共重合体樹脂（ａ）を製造した。該アクリ
ル共重合体樹脂（ａ）は、重量平均分子量約２０，００
０、酸価５５ｍｇＫＯＨ／ｇ、水酸基価５８ｍｇＫＯＨ
／ｇであった。

【００３０】上記、アクリル共重合体樹脂（ａ）７０部
（固形分）のカルボキシル基に対して０．４当量のトリ
エチルアミンを配合した後、混合分散し、次いでこのも
のに、ニカラックＭＸ６００（三和ケミカル株式会社
製、商品名、ブトキシ化メラミン樹脂）３０部を混合分
散した後、撹拌を行いながら脱イオン水を徐々に滴下
し、更にｐＨが７．５になるようにトリエチルアミンを
添加し固形分１０％のエナメル系のアニオン電着塗料用
のエマルションを得た。

【００３１】５５％カルボン酸付加型アクリル系分散樹
脂（分子量２，０００、酸価５５ｍｇＫＯＨ／ｇ、顔料
分散樹脂）５．４５部、ＣＲ−９３（石原産業株式会社
製、商品名、チタン白）２５部を加え、トリエチルアミ
ン０．５部、脱イオン水２５．０５部を加えて、固形分
５０％の顔料ペーストＡを得た。

【００３２】上記、１０％エマルション１０００部（固
形分１００部）に顔料ペーストＡ６．２部を配合し、更
にｐＨが８．５になるようにトリエチルアミンを添加
し、脱イオン水を加えて固形分１０％のアニオン電着塗
料を得た。

【００３３】製造例２（カチオン電着塗料の製造例）ｎ−ブチルアルコール２７部及びイソプロピルアルコー
ル２７部を反応容器に入れ、加熱して９０℃にした。こ
の中にスチレン３０部、２−エチルヘキシルメタアクリ
レート３５部、２−ヒドロキシエチルアクリレート２０
部、Ｎ−Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリレート１５
部、アゾビスイソブチロニトリル３．５部の混合物を約
２時間かけて滴下した。反応は窒素注入下で行った。反
応温度を９０℃に保ち、さらに４時間反応を行って基体
樹脂として固形分６５％のアクリル系樹脂を得た。

【００３４】別の容器にて、イソホロンジイソシアネー
ト（ＩＰＤＩ）５０部をメチルケトオキシム４０部に４
０〜６０℃で滴下した後、８０℃で１時間加熱し、固形
分９０％の硬化剤（ブロック化）ポリイソシアネート化
合物を得た。

【００３５】上記、６５％アクリル系樹脂を１０７．７
部（固形分７０部）、（ブロック化）ポリイソシアネー
ト化合物を３３．３部（固形分３０部）、液状有機錫
２．５部（固形分１部）、１０％ギ酸８．２部を配合
し、均一に撹拌した後、脱イオン水１６３．９部を強く
撹拌しながら約１５分かけて滴下し、固形分３２．０％
のカチオン電着用のエマルションを得た。

【００３６】上記、３２％のカチオン電着用エマルショ
ン３１８．５部（固形分１０１部）、純水１８６．５部
を加え、固形分２０％のカチオン電着塗料を得た。

【００３７】実施例１厚さ１．５ｍｍのアルミニウム合金板（６０６３）を順
次３％ライトクリーンＤ１１（商品名、共栄社化学社
製）弱アルカリ脱脂剤を使用して７５℃で５分間処理す
ることにより脱脂し、１０％水酸化ナトリウムを使用し
て０℃で３分３０秒間エッチングし、次いで２０％硫酸
で２分間中和する表面処理を行なった。

【００３８】表面処理を施したアルミニウム合金板を１
０μΩ／ｃｍの脱イオン水の沸とう水中へ１０分間浸漬
したのち取出して水洗してベーマイト処理を行なった。
次いで、１０％ケイ酸ナトリウム（Ｎａ₂Ｏ・２Ｓi
Ｏ₂）水溶液中で該アルミニウム合金板を陽極として浸
漬し、３０ボルトで６０秒間通電した後水洗して１６０
℃で３０分間乾燥して、第１の無機電着処理工程を行な
った。

【００３９】上記第１の無機電着処理を行なったアルミ
ニウム合金板を陰極に接続し、硫酸ニッケル１００ｇ／
Ｌ、ほう酸４０ｇ／Ｌを含む水溶液中で２５Ｖの電圧を
印加して電解着色処理を施して電解着色処理工程を行な
った。

【００４０】電解着色処理を行なったアルミニウム合金
板に製造例１で得られたアニオン電着塗料により電着塗
装する工程を行ない、１８０℃で２０分間焼付けること
によりアルミニウム材Ｎｏ．１を得た。

【００４１】実施例２実施例１において、電解着色処理工程を第１の無機電着
処理工程の前に行なった以外、実施例１と同様にしてア
ルミニウム材Ｎｏ．２を得た。

【００４２】実施例３実施例２において、第１の無機電着処理工程に次いで、
３％メタホウ酸ナトリウム（ＮａＢＯ₂）に浸漬し同様
に６０ボルトで６０秒間通電した後水洗し、１６０℃で
３０分間乾燥して第２の無機電着処理を行なつた以外、
実施例２と同様にしてアルミニウム材Ｎｏ．３を得た。

【００４３】実施例４実施例１の電解着色処理を行なったアルミニウム合金板
に製造例２で得られたカチオン電着塗料を塗装して被膜
を形成する工程を行ない、１８０℃で２０分間焼付ける
ことによりアルミニウム材Ｎｏ．４を得た。

【００４４】比較例１実施例１と同様に表面処理されたアルミニウム合金板
を、ベーマイト処理の代りに、２０℃の硫酸水溶液（１
５０ｇ／Ｌ）中で、１００Ａ／ｍ²の電流密度で３５分
間の陽極酸化処理を施し、厚さ９μｍの陽極酸化被膜を
生成させた。次いで、陽極酸化処理されたアルミニウム
合金板を実施例１と同様に電解着色処理した。次いで電
解着色処理を行なったアルミニウム合金板を６５℃の温
水を用いて２分間湯洗（封孔）処理した。次いで実施例
１と同様の電着塗装を行なって、アルミニウム材Ｎｏ．
５を得た。

【００４５】比較例２比較例１の陽極酸化処理に代えて、２０℃に保持した１
５％硫酸溶液を電解浴に使用し、電流密度１．４Ａ／ｄ
ｍ²で４８分間陽極酸化して厚み２０μｍの陽極酸化被
膜を形成する陽極酸化処理を行なった以外、比較例１と
同様の処理を行なって、アルミニウム材Ｎｏ．６を得
た。かくして得られたアルミニウム材Ｎｏ．１〜６につ
いて性能試験を行なった。結果を表１に示す。

【００４６】

【表１】

【００４７】性能試験方法（注１）塗面平滑性：塗膜表面（ユズ肌、凹凸等）を目
視で評価した。（注２）外観：ダイスマークの隠蔽性を評価した。（注３）促進耐候性（光沢保持率％）：サンシャインウ
エザオメーター（スガ試験機）を用いた。光沢保持率＝
２０００時間経過後の塗膜鏡面反射率／試験前の塗膜鏡
面反射率）×１００塗膜鏡面反射率はＪＩＳＫ−５４
００６０度鏡面反射率で測定した。（注４）塗膜密着性：４０℃にて２４０時間浸漬したそ
れぞれの鋼板に、カッターナイフでクロスカットをいれ
て、セロテープ（ニチバン株式会社の登録商標）を貼り
付けて剥離した。 ○は、異常のないもの △は、塗膜の一部が剥離したもの ×は、塗膜が剥離したもの（注５）光沢：ＪＩＳＫ−５４００７．６（１９９
０）の６０度鏡面光沢度に従い、塗膜の光沢の程度を入
射角と受光角とがそれぞれ６０度のときの反射率を測定
して、鏡面光沢度の基準面の光沢度を１００としたとき
の百分率で表す。（注６）Ｌ値：変角分光光度計ミノルタＣＲ−３００
（ミノルタ社製、商品名、分光光度計）を使用して測定
した。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、従来のアルミニウム処
理工程では陽極酸化処理に硫酸の廃液、ミストが発生
し、その処理や作業に危険が伴っていたが、本工程では
そのような問題もなく無公害型であって、外観、耐候
性、塗膜密着性、光沢、耐久性などの塗膜性能にすぐれ
ると共に、さらに上塗り塗料として施す塗料が、従来の
陽極酸化法によると、上塗り塗装にカチオン電着塗料を
施すとアルミニウムの酸化被膜を破壊したり、またスプ
レー塗料の場合は付着性が不十分なことからアニオン電
着塗料に限られていたが、カチオン電着塗料、粉体塗
料、有機溶剤型のスプレー塗料、水性のスプレー塗料な
ど種々の塗料の上塗りを施すことができ、さらなる性
能、意匠、仕上がり性の幅が広がった。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の着色被膜形成方法の１例を説明するため
のモデル図である。

【図２】本発明方法の第１の態様を説明するためのモデ
ル図である。

【図３】本発明方法の第２の態様を説明するためのモデ
ル図である。

フロントページの続き (72)発明者青木健二神奈川県平塚市東八幡４丁目17番１号関西ペイント株式会社内Ｆターム(参考） 4D075 BB73X BB89X CA32 DB07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】順次以下の工程、（Ａ）アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるア
ルミニウム材を、アンモニアもしくはアミン類を含有す
るか、もしくは含有しない熱水または水蒸気に接触させ
るベーマイト処理を行う工程、（Ｂ₁）水溶性あるいは水分散性の酸素酸塩類の少くと
も１種を含有する第１水溶液または第１水分散液中に浸
漬して第１の無機電着処理を行う工程、（Ｃ₁）アルミニウム材を陰極として定電流直流電解又
は交流電解することにより、金属又は金属酸化物を析出
させ着色を施す電解着色処理を行う工程、又は（Ｃ₂）
アルミニウム材を染料により着色する着色処理を行う工
程、及び（Ｄ）さらに塗料を塗装し、被膜を形成する上塗塗装工
程よりなることを特徴とするアルミニウム材の着色被膜
形成方法。
【請求項２】順次以下の工程、（Ａ）アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるア
ルミニウム材を、アンモニアもしくはアミン類を含有す
るか、もしくは含有しない熱水または水蒸気に接触させ
るベーマイト処理を行う工程、（Ｃ₁）アルミニウム材を陰極として定電流直流電解又
は交流電解することにより、金属又は金属酸化物を析出
させ着色を施す電解着色処理を行う工程、又は（Ｃ₂）
アルミニウム材を染料により着色する着色処理を行う工
程、（Ｂ₁）水溶性あるいは水分散性の酸素酸塩類の少くと
も１種を含有する第１水溶液または第１水分散液中に浸
漬して第１の無機電着処理を行う工程、（Ｄ）さらに塗料を塗装し、被膜を形成する上塗塗装工
程よりなることを特徴とするアルミニウム材の着色被膜
形成方法。
【請求項３】さらに（Ｂ₂）工程（Ｂ₁）に次いで工程
（Ｂ₁）の酸素酸塩類であって、第１水溶液または第１
水分散液に含有される酸素酸塩と同種あるいは異種の酸
素酸塩を含有する第２水溶液または第２水分散液中でさ
らに第２の無機電着処理を行ない、要すれば通電処理を
繰り返す工程よりなる請求項１または２記載の着色被膜
形成方法。
【請求項４】該酸素酸塩類が珪酸塩、硼酸塩、りん酸
塩、クロム酸塩、モリブデン酸塩、バナジン酸塩、過マ
ンガン酸塩、タングステン酸塩および錫酸塩から選ばれ
る請求項１〜３の何れかに記載の着色被膜形成方法。
【請求項５】請求項１〜４の何れかに記載の方法によ
り得られるアルミニウム材。