JP2006117976A - 御影石調模様を有するアルミニウム合金製内外装材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アルミ合金の表面に御影石調の模様を有する内外装材及びその製造方法を提供する
【解決手段】アルミニウム合金に予備熱処理として、再結晶温度＋５０℃〜４５０℃の温度で０〜６時間、その後０〜５％の歪みを掛け、更に調整熱処理として、４００〜６３０℃で０〜６時間、両者合計で３０分〜１２時間の熱処理を行い、平均粒径が０．１〜５ｍｍの結晶を持つ素材を作り、その結晶及び結晶方位の違いを鮮明に発現させる前処理及び陽極酸化処理を行い、次いで染色、電解発色、合金発色、電解着色等の多様な着色技術を利用して、光沢度が５〜８０％（入射角、測定角８５°）、色調は緑、青及び紫系でマンセル表示では、色相（Ｈ）は５ＧＹ〜１０Ｐ、明度（Ｖ）は１〜７、彩度（Ｃ）は０．２〜６を有している御影石模様を形成する。これにより、従来石板の使用が不向きであった住宅資材、電子、モバイル、カーアクセサリー関連用途に軽い、割れないアルミ合金の御影石調模様の加工材提供が可能となった。
【選択図】図１

Description

本発明は、表面に御影石調模様を有するアルミニウム合金製内外装材及びその製造方法に関するものである。

アルミニウム合金は軽量で熱の伝導性がよく、耐食性があり、塑性加工性が優れているなどの諸特性から電気機器材、構造材料、建築材料など広い分野で多量に使用されている。
アルミニウム及びアルミニウム合金は曲げ、絞り等の板金又はプレス加工、鍛造、鋳造、ダイカスト等の成形加工などによりアクセサリー、文房具、各種の筐体等、装飾性を必要とする多種の形状に成型できる利点をもっている。しかしながら、これら合金表面に御影石調模様を形成する平均粒径が０．１〜５ｍｍの結晶面を持ち、その結晶方位による微妙な反射角の違いによるキラキラ（乱反射）と、着色陽極酸化処理技術によって重量感のある、御影石調模様を発現した内外装材については、まだ提案されたものが無い。

御影石はその重厚な模様のために多くの人に愛され、又多くの用途もあるが、しかしその石板は重く、薄板では直ぐ割れる、細工が困難等の理由で量産が難しく、住宅資材、電子筐体、モバイル、カーアクセサリー関連の用途には不向きと考えられていた。これをアルミニウムの結晶面を析出させる技術と陽極酸化処理技術を使用することによって、使い易く、軽い、割れない、加工が可能等の利点を備えた、御影石調模様の表面を持ったアルミニウム材料を提供することは業界において熱望されているところである。

アルミニウム材料表面に結晶模様を出現させる方法として例えば特許文献１にＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系の押出加工材中のＦｅ及びＣｕ含有量を所定割合にしてエッチング処理を施し、結晶模様を有するアルミニウム押出加工材の製法が提案されている。この方法で得られる加工材は組成が限定されている上にエッチング処理のみの後に陽極酸化処理を施してもきれいな御影石調模様の表面を生じさせることが出来ない。

特開平６−３３６６８２号公報

本発明は、従来技術的に提案されていない、御影石調模様の表面を形成した、アルミニウム合金製内外装材の提供を目的とする。

本発明は、表面が平均粒径０．１〜５ｍｍのアルミニウム合金結晶面で、その結晶方位による微妙な反射角の違いによる、キラキラ（乱反射）と、着色陽極酸化処理技術によって重量感のある、アルミニウム合金製の御影石模様を有する内外装材及びその製造方法である。御影石調模様は、光沢度が５〜８０％（入射角、測定角８５°）、色調は緑、青及び紫系でマンセル表示では、色相（H）は５GY〜１０P、明度（V）は１〜７、彩度（C）は０．２〜６の範囲のものである。本発明で用いられるアルミニウム合金はＡｌ−Ｍｇ系のＡ５０５２系合金展伸材が綺麗な御影石調模様を形成できるので特に好ましい。

製造方法において出発材料としてはＡｌ−Ｍｇ系、Ａｌ−Cu系、AL−Ｓｉ系又はＡＬ−Ｍｇ−Ｓｉ系の展伸材が用いられる。展伸材には圧延材、引き抜き材などが含まれるが、特にＡｌ−Ｍｇ系のＡ５０５２系アルミニウム合金圧延材を、予備熱処理として再結晶温度＋５０〜４５０℃の温度で０〜６時間熱処理し、圧延方向又は他の方向の１軸方向に０〜５％、好ましくは０〜２％の歪を掛け、更に調整熱処理として４００〜６３０℃、０〜６時間の範囲で、予備熱処理及び調整熱処理の合計では３０分〜１２時間の範囲で熱処理を施す。その後水冷もしくは油冷による急冷又は風冷もしくは放置による徐冷により常温まで冷却する。次工程として、プレス、絞り、インパクト成型あるいは切削による機械加工を行う。出発した展伸材の形状がそのまま製品形状とされている場合にはこの加工は無くても良い。次いでエッチング、結晶化析出処理及び必要に応じてこれら処理の前又は後に研磨処理を行うが、事前に脱脂処理を行うことが好ましい。次いで陽極酸化、染色、封孔処理を施すことによって表面が平均粒径０．１〜５ｍｍのアルミニウム合金結晶面からなり、その方向性の違いで御影石模様が形成されているアルミニウム合金製の内外装材が製造できる。

アルミニウム合金の出発材料としては上記の展伸材のほかにＡｌ−Ｍｇ系、Ａｌ−Cu系又はＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系の鋳造及び鍛造合金を用いることも可能である。鋳物材においては合金鋳造後の冷却速度の調節で結晶粒子の大きさをかなりコントロールできるので、上記の予備熱処理を省略し、調整熱処理のみを施してから、次のエッチング、結晶化析出処理及び研磨処理の工程に進むことが出来る。

本発明のエッチングは、か性ソーダ、か性カリを用いるアルカリ性側、または酸性フッ化アンモニウム、硫酸、硝酸、燐酸を１つ又は２以上含有する酸性側で行うことが出来る。
エッチング処理の際の条件としては、液濃度０．５〜６モル／Ｌの溶液中、４０〜８０℃、時間は１０〜１２０秒間行うことが好ましい。

結晶析出の方法としては、アルカリ性処理法又は酸性処理法があり、アルカリ性処理ではか性ソーダ、か性カリ及び／又はリン酸ソーダの含有液、酸性処理ではフッ化水素酸、フッ化物塩、酸性フッ化物塩、ケイフッ化物塩、塩酸、塩化物塩、硝酸、硝酸塩、亜硝酸、亜硝酸塩、リン酸、リン酸塩、硫酸、硫酸塩、有機物としては芳香族、又は脂肪族のフッ素化物、塩素化合物、硝酸化合物の１つ又は２つ以上の化合物の含有液が用いられる。特に酸性水溶液で処理する方法が好ましく、このときに使用する酸性化合物はフッ化水素酸、塩酸、硝酸、亜硝酸、リン酸、硫酸又はこれらの混合物が好ましく用いられる。特に硝酸、と塩酸および／又は塩化物の組み合わせが好ましい。

結晶析出処理で使用する水溶液中の含有化合物濃度は化合物の合計で０．０３〜３０モル／Ｌ、特に酸混合物を用いるときには６〜１５モル／Ｌの濃度が好ましい。処理は浴温を１０〜６０℃とし、５秒〜３０分間、材料を１回又は２回以上浸漬することで行われる。

本発明で行われる研磨には、電解研磨法又は化学研磨法のいずれもが用いられる。電解研磨のときは浴組成をリン酸系、リン酸硫酸系、リン酸硫酸クロム酸系の酸性側とし、化学研磨のときは浴組成をリン酸系、リン酸硫酸系、リン酸硝酸系の酸性側、またはか性ソーダ系、リン酸ソーダ系のアルカリ性側で行う。

電解研磨の際の条件としては、液濃度が１０〜１８モル／Ｌ、浴温７０〜９５℃、電流密度は１０±５Ａ／デシ平方メートルが好ましい。
また、化学研磨のときは液濃度が１０〜１８モル／Ｌ、浴温６０〜９８℃、時間を３０秒〜５分で１回または２回以上浸漬することによって行う。この浴組成としてはリン酸＋硝酸溶液が特に好ましい。

また研磨工程では研磨液に光沢添加剤としてグリセリンまたは寒天あるいはその両者を加えても良い。その添加量はグリセリンで０．１〜１．０モル／Ｌ、寒天では３〜３０ｇ／Ｌ程度が好ましい。

本発明の陽極酸化処理は、芳香族もしくは脂肪族の、１個以上のカルボキシル基又はスルフォン基を有する有機酸、あるいはこれら有機酸と硫酸もしくはリン酸または両者との混酸を含み、電解条件として電流密度０．８〜４Ａ／デシ平方メートル、電圧１０〜８０Ｖで行うことが好ましい。単独の酸としては０．８〜３．０モル／Ｌの硫酸が好ましく、混合酸としては０．８〜２．５モル／Ｌの硫酸主体に０．１〜１モル／Ｌのシュウ酸添加が好ましい。

この様に調整された電解液中での陽極酸化処理は、浴温を−５〜２５℃で行い好ましくは１５〜２３℃で行うのがよい。エッチング処理のみで生じた結晶模様は、通常陽極酸化処理を施すことによって鮮明さが失われてくるが、本発明による処理を施した素材の中で、陽極酸化処理を低温でおこなうと、深みのある色調のものとなり、鮮明さが失われることはない。

本発明において陽極酸化処理を施したアルミニウム合金には更にグレー染色処理を施すことによって御影石調の色調を与える。この染色法は具体的にはブルー（２g／Ｌ）＋グレー（５ｇ／Ｌ）を４０℃、１０分染色した。

この様にして得られる内外装材は、表面が０．１〜５mｍのアルミ合金結晶で形成された御影石調模様となっており、建築関係の内壁、天井、ふすま、床、取手、当て板、机、椅子、照明器具の笠、台、反射用などの内装品、門柱、外壁、敷石等の外装品、車両関係として、自動車の内装部品、一般家電製品のビデオカメラ、ヘッドホン、ラジオ、コンポ、ミニコンポ、冷蔵庫、クーラー、加湿器等の筐体、化粧品関係としてのコンパクト、口紅等の容器、キャップ、一般用品として食器、皿、ボール、コースター、スプーン、ホーク、ナイフ、ビールコップ、猪口等の台所用品等、屋内で使用される軽量、不燃材料として利用される。

本発明の方法で得られたアルミニウム合金材料は結晶方位面の違いと染色法又は発色法によって御影石模様を表現し、特に軽量、不燃性を求められる内外装材として使用した場合、従来に見られない装飾性のアルミ合金製品を得ることが出来る。

次に実施例をもって本発明を具体的に説明する。実施例中の％は別の記載の場合を除き重量％を示す。

市販のＡｌ−Ｍｇ系ＪＩＳ−Ａ５０５２材の板状（１５０×７５×ｔ５）を４００℃で２時間熱処理後圧延方向に２％の歪を掛ける。更に４５０℃にて１時間熱処理後、強制風冷にて常温まで冷却する。次に電解前の処理工程として、脱脂後、エッチング処理（か性ソーダ溶液０．５モル／Ｌに７３℃で２０秒浸漬し）、脱スマット処理を行った。次にリン酸１３．９モル／Ｌ、硫酸０．４４モル／Ｌ及び硝酸０．２６モル／Ｌからなる化学研磨液に９５℃で３０秒浸漬して化学研磨を行った。次に、結晶析出工程として硝酸４．８モル／Ｌ＋塩酸１．４モル／Ｌ＋フッ化水素酸０．５モル／Ｌの混合液に２５±２℃で３０秒浸漬した。

この様に三種類の前処理を施したアルミニウムの板状サンプルを硫酸１．６モル／Ｌ陽極酸化電解液を用いて浴温２０℃、電流密度１．０Ａ／デシ平方メートル、電圧１４．５Ｖで３０分陽極酸化し、次いで表面染色のためにＡｌｕｍｉｎｉｕｍ Ｇｒｅｅｎ ＧLW（サンド株式会社製）５ｇ／Ｌ＋Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ Ｂｌｕｅ−ＬＬ（サンド株式会社製）２ｇ／Ｌの濃度で加えた液に液温３５℃で１０分浸漬し、水洗後公知のニッケル系の封孔処理を９５℃、３０分行った。この板状の皮膜厚さは８μm、平均結晶粒径１．５ｍｍ、光沢は光沢度計（ＧＭ−２６８、ミノルタ（株））を用い入反射角８５°での計測は２０〜５０％、色調は分光測色計（ＣＭ−２００２、ミノルタ（株））で計測し，「三属性による色の表示方法」（ＪＩＳ−Ｚ８７２１）で表示すると、８．３ＢＧ ４．１／０．６となり、御影石調模様を発現する、この御影石調模様を「ＢＣミカゲ（ビ−シ−・ミカゲ」と呼ぶ。このときの表面写真を図１に示す。
（比較例−１）

比較のために、実施例と同じＡｌ−Ｍｇ系合金であるＪＩＳ−Ａ５０５２材に熱処理を施さずに、脱脂以後の処理工程を実施例１と同様に行ってサンプルを作成した。この比較サンプルは、皮膜厚さは８．２μm、表面の結晶が目視では見られなかった。光沢は４５〜５０％、色調は、７．２ＢＧ ５．６／２．３で、御影石調模様が出来なかった。
（比較例−２）

実施例１で用いたと同じＡｌ−Ｍｇ系展伸材、ＪＩＳ−Ａ５０５２材の板状サンプル（１５０×７５×ｔ５）を、予備熱処理法として、４００℃の温度で２時間熱処理し、その後圧延方向に７％の歪みを掛け、更に、調整熱処理法として、４５０℃で１時間再度行う。強制風冷にて冷却し常温とした後、実施例１と同様の前処理、陽極酸化処理及び染色、封孔処理を施したサンプルを作成した。

この板状の評価を実施例１と同様に行うと、皮膜厚さは７．５μｍ、平均結晶粒径６〜１０ｍｍ、光沢は１５〜６０％、色調は結晶模様が大きいので幅があり９．８ＢＧ前後で ２．７〜４．８／０．６〜２．３となり、御影石調模様の細かさは現れなかった。
（比較例−３）

市販のＪＩＳ−Ａ１０５０材の圧延材を実施例１で行ったと同様の熱処理、前処理、陽極酸化処理及び染色、封孔処理を施したサンプルを作成した。ワーク評価方法は実施例１と同様に行うと、皮膜厚さは７μｍ、結晶は圧延方向に６ｍｍの細長い結晶となる。光沢度は２１〜３３％、色調は２．５ＢＧ ５．６／３．２で、細長い結晶の為、御影石調模様が出来なかった。出発原料として純Ａｌ系合金を用いると御影石調模様がないことがわかる。この時の表面写真を図２に示す。

市販のＡｌ−Ｓｉ系ＪＩＳ−Ａ３００３、圧延材を実施例１と同様の熱処理を施し、次いで同様の表面処理後、陽極酸化処理を硫酸１．６モル／Ｌで浴温１５℃、電流密度１．８Ａ／デシ平方メートル、電圧３２Ｖで電解時間を４０分後、封孔処理を行うと、皮膜厚さは１８μｍで合金発色のグレー系色調は２．５ＰＢ ６．７／０．５となった。平均結晶粒径が１．２ｍｍ、光沢度は１８〜３２％で御影石調模様ができ、この御影石調模様も「ＢＣミカゲ（ビーシー・ミカゲ）」と呼ぶ。

市販のＡｌ−Ｍｇ系合金Ａ５０５２圧延材を実施例１と同様の熱処理及びエッチング、研磨、結晶析出工程後、陽極酸化処理浴をスルホサリチル酸０．４５モル／Ｌ＋硫酸０．１モル／Ｌ陽極酸化電解液を用いて浴温２０℃、電流密度２．０Ａ／デシ平方メートル、電圧５０Ｖで電解時間を３０分行った。この時の皮膜厚さは１５μｍで電解発色を行った為に、染料による染色は行なわない。封孔処理は実施例１と同じに行った。色調はグレー系で４．５ＰＢ ６．２／０．６となった。平均結晶粒径が１．５ｍｍ、光沢度は１５〜４２％で御影石調模様ができ、この御影石調模様も「ＢＣミカゲ（ビーシー・ミカゲ）」と呼ぶ。

ＪＩＳ Ｈ５０５０、Ａｌ−Ｍｇ系の鋳物（ＡＣ７Ａ）を石膏鋳造にて１５０×１５０×ｔ８の皿を作製した。この皿を６００℃、２時間熱処理後１５分間空冷後、水中にて急冷を行い、常温にする。この皿の全体を、ペ−パ−にて磨き、表面の酸化物を除去後、バフにて、焼け、ムラのない様に均一に表面調整を行う。このワークを脱脂処理後、実施例１の結晶析出浴にて２４℃、１５秒浸漬した。実施例１の陽極酸化処理浴にて、浴温２０℃、電流密度１．１Ａ／デシ平方メートル、電圧１４．０Ｖで１８分陽極酸化処理をした時の色調は、薄い黄色系の電解発色系で、これを実施例１の染色、封孔処理により、２．７Ｇ ５．２／０．４と成った。この板状の性能を実施例１の評価法にて行うと、皮膜厚さは４μｍ、平均結晶粒径２ｍｍ、光沢は１４〜３８％で、アルミニウム鋳物による御影石調模様ができ、この御影石調模様も「ＢＣミカゲ（ビーシー・ミカゲ）」と呼ぶ。

市販のＡｌ−Ｍｇ系合金Ａ５０５２圧延材を実施例１と同様の熱処理及びエッチング、研磨を行い、結晶析出工程を硝酸７モル／Ｌと塩化ナトリウム０．２モル／Ｌの混合液に２５±３℃で３分浸漬した後、実施例１と同様に陽極酸化処理、染色、封孔処理を行った。
この板状の皮膜厚さは６〜８μｍ、平均結晶粒径１．８ｍｍ、光沢は１５〜４０％、色調は８．５ＢＧ ３．５／０．８、さらにダイヤルゲージにて結晶面間を計測すると、０．０５ｍｍの段差を有する三次元御影石調模様ができ、この三次元御影石調模様も「ＢＣミカゲ（ビ−シ−・ミカゲ）と呼ぶ。

本発明の実施例１で得られた材料の表面写真を示す。 比較例３で得られた材料の表面写真を示す

Claims (7)

1. 表面が平均粒径０．１〜５ｍｍのアルミニウム合金結晶面で実質的に形成されている御影石調模様を有するアルミ合金製の内外装材。
2. 御影石調模様が、光沢度が５〜８０％（入射角、測定角８５°）、色調は緑、青及び紫系でマンセル表示では、色相（Ｈ）は５ＧＹ〜１０Ｐ、明度（Ｖ）は１〜７、彩度（Ｃ）は０．２〜６の範囲である事を特徴とする請求項１のアルミニウム合金製の内外装材。
3. アルミニウム合金がＡｌ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｓｉ系もしくはＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系の展伸材又はＡｌ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｃｕ系もしくはＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系の鋳物材である事を特徴とする請求項１又は２のアルミニウム合金製の内外装材。
4. アルミニウム合金の展伸材又は鋳物材を、再結晶温度＋５０℃〜４５０℃の温度での予備熱処理及び／又は４００〜６３０℃の温度での調整熱処理を合計で３０分〜１２時間の範囲で処理し、予備熱処理を行ったときには展伸材の圧延方向又はその他の１軸方向に０〜５％の歪みを掛けた後に調整熱処理を施し、次いで水冷、油冷による急冷又は、風冷もしくは放置による徐冷により常温まで冷却し、次いで成型あるいは機械加工した後に、エッチング処理と結晶化析出処理を組み合わせた前処理を行い、次いで陽極酸化、染色、封孔処理を施すことからなる、表面が平均粒径０．１〜５ｍｍのアルミニウム合金結晶面で形成されている御影石調模様を有するアルミ合金製内外装材の製造方法。
5. 結晶析出処理を、アルカリ性又は酸性処理法で行い、アルカリ性処理ではか性ソーダ、か性カリまたはリン酸ソーダ溶液、酸性処理ではフッ化水素酸、フッ化物塩、酸性フッ化物塩、ケイフッ化物塩、塩酸、塩化物塩、硝酸、硝酸塩、亜硝酸、亜硝酸塩、リン酸、リン酸塩、硫酸、硫酸塩、有機物としては芳香族、又は脂肪族のフッ素化物、スルフォン化物、塩化物、硝酸化物の１つ又は２つ以上を０．０３〜３０モル／L含む溶液に浴温１０〜６０℃、時間５秒〜３０分間、アルミニウム合金を浸漬することにより、結晶面間に０〜０．５ｍｍの段差を有する結晶析出を行うことからなる請求項４の製造方法。
6. 陽極酸化処理浴は芳香族又は脂肪族の１個以上のカルボキシル基又はスルフォン基を有する１つ又は２つ以上の混合有機酸又はこれら有機酸と硫酸又はリン酸の単独又は混酸を含む混合液の合計が０．３〜１０モル／L、電解条件は浴温−５〜４０℃、電流密度０．６〜５Ａ／デシ平方メートル、電圧１０〜８０Ｖで行い、皮膜厚さは、３〜８０μｍであることを特徴とする請求項４乃至５の製造方法。
7. 陽極酸化処理中の合金発色、電解発色、又は処理後の染料、顔料、電解着色の１つ又は２つ以上の組み合わせにより、光沢度が５〜８０％（入射角、測定角８５°）、色調は緑、青及び紫系でマンセル表示では、色相（Ｈ）は５ＧＹ〜１０Ｐ、明度（Ｖ）は１〜７、彩度（Ｃ）は０．２〜６の範囲である御影石調模様を作り出すことを特徴とする請求項４乃至６の製造方法。
   

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