JP2848934B2 - 高Cr含有鋼の着色方法 - Google Patents

高Cr含有鋼の着色方法

Info

Publication number
JP2848934B2
JP2848934B2 JP20011190A JP20011190A JP2848934B2 JP 2848934 B2 JP2848934 B2 JP 2848934B2 JP 20011190 A JP20011190 A JP 20011190A JP 20011190 A JP20011190 A JP 20011190A JP 2848934 B2 JP2848934 B2 JP 2848934B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
potential
noble
coloring
passivation
stainless steel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP20011190A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0483899A (ja
Inventor
博光 福本
憲一 増原
昭 坂倉
俊夫 柴田
慎司 藤本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Original Assignee
Nisshin Steel Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nisshin Steel Co Ltd filed Critical Nisshin Steel Co Ltd
Priority to JP20011190A priority Critical patent/JP2848934B2/ja
Publication of JPH0483899A publication Critical patent/JPH0483899A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2848934B2 publication Critical patent/JP2848934B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)
  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、方形波パルス電位を印加することによって
ステンレス鋼等の高Cr含有鋼を着色する方法に関する。
〔従来の技術〕
ステンレス鋼等の高Cr含有鋼は、耐食性が優れている
ことを活かし、建材,各種プラント用機器,厨房用品等
の広範囲で使用されている。この使用分野の多様化に伴
って、高Cr含有鋼に対して意匠性を高め、商品価値を上
げるべく、各種の着色法,塗装法が開発されている。な
かでも、着色法は、高Cr含有鋼板の金属感を損なうこと
なく意匠を付与できるため、研究が急速に進歩してき
た。
しかし、高Cr含有鋼板を着色処理する場合、着色前の
高Cr含有基板の表面状態が異なると、同一鋼種の高Cr含
有鋼板であっても、発色後の色調が異なったものとな
る。その結果、鋼板ごとに色ムラが生じ、広い面積を同
一の色調で外装することが要求される建材等の用途で問
題を生じる。また、部分的な補修工事等では、元の鋼板
と同一の色調に仕上げることが難しい。
色ムラの解消には、着色処理に先立って高Cr含有鋼板
の表面状態を標準化することが必要であり、従来から種
々の着色前処理方法が試みられている。たとえば、特公
昭58−3040号公報,特公昭63−15349号公報等では、陽
極電解による前処理方法が提案されている。また、着色
前処理を必要とすることなく、パルス電位の印加によっ
て色ムラの少ない着色を行う方法も知られている。たと
えば、特開平2−107798号公報では、Crを含まない無公
害の電解液に浸漬したステンレス鋼板にパルス電位を印
加することによって着色する方法が紹介されている。
[発明が解決しようとする課題] しかし、陽極電解法においては、電極付近での電解液
の酸化還元反応に、大半の電解電気量が費やされ、電解
効率が悪い。その上、電極からの距離に起因して電解反
応の進行状況が異なることから、着色ムラを基本的に解
消できない。
他方、前述のパルス電位の印加により着色する方法で
は、パルス電位を−0.2〜1.5V(vs.SCE)、更に陰極パ
ルス電位を−0.2〜0.5V(vs.SCE)、すなわち水素電極
基準に換算して0.04〜0.74V(vs.SHE)(vs.SHE)と規
定しているのみである。ところが、この電位範囲の任意
の電位でパルス電位を印加しても、後述する実施例でも
掲げたように貴の電位及び卑の電位の如何によっては発
色せず、工業的に再現性の良い着色を高Cr含有鋼に施す
ことが実操業上では困難である。
本発明は、このパルス電位を印加して高Cr含有鋼を着
色する際、貴の電位及び卑の電位が特定された波形をも
つパルス電位を使用することにより、工業的に再現性に
優れた着色皮膜を高Cr含有鋼の表面に形成することを目
的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の着色方法は、その目的を達成するために、Cr
の不動態化電流密度が最大値を示す電位E1=−230mV(v
s.SHE)からCrの不動態開始電位E2=0mV(vs・SHE)ま
での卑の電位範囲ELと、Feの不動態開始電位E3=700mV
(vs.SHE)からCrの過不動態溶解電流が急激に増加する
電位E4=1300mV(vs.SHE)までの貴の電位範囲EHとの間
で振動する方形波パルス電位を、電解液中に浸漬した高
Cr含有鋼に印加することを特徴とする。
対象とする高Cr含有鋼には、オーステナイト系ステン
レス鋼,フェライト系ステンレス鋼,Cr9%以上を含有す
る耐食鋼等がある。
[作 用] 本発明者等は、、パルス電位の印加によりステンレス
鋼を始めとする高Cr含有鋼を着色するとき、パルス電幾
の波形が着色後の色調に及ぼす影響について研究・調査
した。その結果、Crの不働態化電流密度が最大値を示す
電位E1(以下、これをCrの臨界不働態化電位という)か
らCrの不働態開始電位E2までを卑の電位(EL)範囲と
し、Feの不働態開始電位E3からCr過不働態溶解電流が急
激に増加する電位E4までを貴の電位(EH)範囲として、
これらの卑の電位(EL)範囲と貴の電位(EH)範囲との
間で振幅する方形波パルス電位を高Cr含有鋼に印加した
ところ、パルス印加時間の合計時間に応じて膜厚の制御
が可能となり、着色後の色調が再現性良く得られること
を見い出した。
Fe,Cr,Ni及びステンレス鋼SUS304の分極曲線は、それ
ぞれ第1図に示す電位−電流密度の関係にある。ステン
レス鋼の分極曲線は、図1に示されるようにCr,Fe及びN
iの分極曲線を重ねたものである。
−50mV付近ではCrが不働態であるにも拘らず、ステン
レス鋼が活性溶解している。これは、Crの不働態皮膜の
形成が不十分なため、Feの活性溶解が行われることに起
因する。それ以上の電位では、Feは依然として活性状態
を維持するが、Crが表面に緻密な不働態皮膜を形成す
る。そのため、ステンレス鋼が不働態化する。ステンレ
ス鋼の過不働態は、Crの過不働態に一致する。この範囲
では、Feは不働態である。しかし、不働態維持電流密度
が高いこと、及びステンレス鋼が過不働態溶解すること
から、Feの不働態皮膜は、内部に対する保護作用が小さ
くなっている。
INCO法によるとき、着色浸漬時間が長くなるに従っ
て、電位は貴の方向に変化する。この電位は、溶液温度
及び硫酸濃度が等しい硫酸水溶液中でのステンレス鋼の
分極曲線における過不働態の電位に相当する。これは、
着色液中に含まれるCr6+が酸化剤の働きをするため、電
位が貴の方向に高められたと考えられる。
これに対し、方形波パルス電位を印加する方法では、
貴の電位EH及び卑の電位ELとして特定の組合せを採用す
るとき、分極電位が過不働態領域の電位でない場合でも
ステンレス鋼の着色が行われることが判った。
たとえば、Crが過不働態であり且つFeが不働態である
1300mVに貴の電位EHを固定し、卑の電位ELを変化させた
ところ、広い電位範囲にわたってステンレス鋼が着色す
る。この場合、Cr及びFeが共に活性状態を維持する電位
範囲に卑の電位ELがあるとき、着色皮膜が厚く成長す
る。しかし、電位ELがFeの自然電位よりも卑になると、
着色反応が行われなくなる。
Cr及びFe共に不働態である900mVに貴の電位EHを固定
すると、Cr及びFeが共に活性態になる狭い範囲の電位EL
で着色が行われる。
一方、貴の電位EHでCrの過不働態溶解が大きくなった
ときには、卑の電位ELをどのような電位に設定しても、
ステンレス鋼に対する着色が行われない。また、卑の電
位ELがCrの活性状態を維持する電位であっても、Feの自
然電位よりも卑に設定されるとき、貴の電位EHの設定如
何に拘らずステンレス鋼の着色が行われない。
したがって、方形波パルス電位によってステンレス鋼
に着色皮膜を形成するとき、Cr及びFeの活性溶解が生じ
る電位を卑の電位ELとし、Feの不働態開始電位E3からCr
の過不働態電流が急激に増加する電位E4までの範囲を貴
の電位EHとする分極電位を使用し、具体的には貴の電位
EHを700〜1300mV,卑の電位ELを−230〜0mVに設定して、
貴の電位EHと卑の電位ELとの間で振幅する方形波パルス
電位を採用することがよいことが判る。また、同様な理
由によって、この特定された方形波パルス電位は、ステ
ンレス鋼以外の高Cr含有鋼に対しても有効である。
[実 施 例] 板厚2mmのステンレス鋼板SUS304から幅9mmで長さ12mm
の試験片を切り出した。試験片の表面を、610番のエメ
リー紙で研磨してアセトンで脱脂した後、直ちに着色液
に浸漬した。着色液には、液温度を50℃に保持した5.0k
mol/m3の硫酸水溶液を使用した。
第2図に示すように、試験片1を一方の電極として着
色用電解液2に浸漬し、操作電源3の正極に接続した。
また白金電極4を他方の電極として操作電源3の負極に
接続した。
電解槽5は、収容している電解液を所定の温度50℃に
維持するため、温水供給管6から供給された温水を電解
槽5の槽壁に循環させた後、排水管7から排水する保温
機構を備えている。また、電解液2の上方空間を不活性
雰囲気に保持して電解液2の劣化を防止するため、ガス
導入管8を介し不活性ガスとして窒素ガスを送り込んで
いる。
電解液2は、タンク9を経由し、H2SO410を液路とし
て、基準電極11で電位が測定される。測定された電位
は、操作電源3に入力され、制御因子の一つとして使用
される。
操作電源3には、印加される方形波パルス電位及び電
圧等をコントロールするプログラムが組み込まれた制御
回路12が接続されている。また、操作電源3から出力さ
れる方形波パルス電位の波形を観察するため、オシロス
コープ13が操作電源3に接続されている。
この装置を使用して、第3図に示した方形波電位を試
験片1に印加することにより電解着色した。なお、第3
図では、EHを貴の電位、ELを卑の電位、貴の電位EHの印
加時間をtH,卑の電位ELの印加時間をtLとした。
(1)EH=1300mV(SHE)の場合 Feの不働態化開始電位E3からCrの過不働態溶解電流が
急激に立ち上がる電位E4までの電位範囲にある1300mV
(SHE)の一定値に、方形波電位の貴の電位EHを維持し
た。他方、Crの臨界不働態化電位E1からCrの不働態開始
電位E2までの電位範囲にある−100mV(SHE)及び−170m
V(SHE)に、卑の電位ELを設定した。そして、貴の電位
EHの印加時間tH及び卑の電位ELの印加時間tLを共に0.1
秒に設定した。
この方形波パルス電位を試験片1に印加し、着色電解
を行った。ここで、方形波パルス電位の印加時間を変
え、着色状況に与える印加時間の影響を調べた。その調
査結果を第1表に示す。
なお、第1表においては、比較例として、貴の電位EH
を特許請求の範囲で規定したレベルに維持し、卑の電位
ELのみを特許請求の範囲で規定したレベルを外して設定
した場合、及び卑の電位ELを特許請求の範囲で規定した
レベルに維持し、貴の電位EHのみを特許請求の範囲で規
定したレベルを外して設定した場合の着色電解結果を併
せ示している。なお、方形波パルス電位の設定電位以外
の条件は、すべて実施例と同一の条件とした。
また、着色皮膜の成長状況を観察し、その成長速度と
方形波パルス電位の印加時間との関係を調べた。第4図
は、その関係をグラフ化したものである。
第1表から明らかなように、本実施例においては、卑
の電位EL及び方形波パルス電位の印加時間を変更するこ
とにより、種々の色調をもった着色皮膜を試験片の表面
に形成することができた。この着色皮膜は、別の試験片
に対しても同じ色調で再現性よく形成することができ
た。しかも、着色皮膜の形成は、第4図から明らかなよ
うに、比較的短時間で行うことができた。
これに対し、卑の電位EL或いは貴の電位EHが本発明で
規定した範囲を外れる方形波パルス電位を印加した比較
例にあっては、第1表に示したように着色皮膜が得られ
ない場合がほとんどであった。また、着色皮膜が形成さ
れた比較例1においても、第4図に示されているように
酸化皮膜の成長速度が極めて遅く、所定の膜厚をもった
酸化皮膜を得るために長時間の電解を行う必要があっ
た。
(2)EH=900mV(SHE)の場合 方形波電位の貴の電位EHを900mV(SHE)の一定値に維
持し、卑の電位ELを−50mV(SHE)に設定した。この場
合、方形波パルス電位の印加時間が2400秒で薄い黄色に
着色した皮膜が形成された。そして、皮膜の色調は印加
時間が長くなるにしたがって種々の色調に変化した。
[発明の効果] 以上に説明したように、本発明においては、ステンレ
ス鋼等の高Cr含有鋼に印加する方形波パルス電位の貴の
電位EH及び卑の電位ELをそれぞれ特定された範囲に設定
している。これにより、高Cr含有鋼の表面に所定の色調
をもつ着色皮膜を再現性良く形成することが可能とな
る。また、比較的短時間の着色電解処理で、必要とする
膜厚をもった着色皮膜が形成される。このように本発明
によるとき、安定した色調に着色された高Cr含有鋼板を
製造することができ、意匠性に優れ品質価値の高い製品
が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図はFe,Cr,Ni,ステンレス鋼等の分極曲線を示し、
第2図は実施例で使用した着色電解用の試験装置を示
し、第3図は試験片に印加した方形波パルス電位を示
し、第4図は着色皮膜の形成速度を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤本 慎司 大阪府吹田市千里山西1―7―14―3007 (56)参考文献 特開 平2−107798(JP,A) 特開 昭61−270396(JP,A) 特開 昭62−158898(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C25D 11/00,11/34

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Crの不動態化電流密度が最大値を示す電位
    E1=−230mV(vs.SHE)からCrの不動態開始電位E2=0mV
    (vs・SHE)までの卑の電位範囲ELと、Feの不動態開始
    電位E3=700mV(vs.SHE)からCrの過不動態溶解電流が
    急激に増加する電位E4=1300mV(vs.SHE)までの貴の電
    位範囲EHとの間で振動する方形波パルス電位を、電解液
    中に浸漬した高Cr含有鋼に印加することを特徴とする高
    Cr含有鋼の着色方法。
JP20011190A 1990-07-27 1990-07-27 高Cr含有鋼の着色方法 Expired - Lifetime JP2848934B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20011190A JP2848934B2 (ja) 1990-07-27 1990-07-27 高Cr含有鋼の着色方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20011190A JP2848934B2 (ja) 1990-07-27 1990-07-27 高Cr含有鋼の着色方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0483899A JPH0483899A (ja) 1992-03-17
JP2848934B2 true JP2848934B2 (ja) 1999-01-20

Family

ID=16419014

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP20011190A Expired - Lifetime JP2848934B2 (ja) 1990-07-27 1990-07-27 高Cr含有鋼の着色方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2848934B2 (ja)

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0483899A (ja) 1992-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Stern et al. The electrochemical behavior and passivity of titanium
Boto et al. Rotating disc electrode studies of zinc corrosion
US4182638A (en) Coating process with voltammetric sensing of the coating solution
Bocca et al. The influence of surface finishing on the electrocatalytic properties of nickel for the oxygen evolution reaction (OER) in alkaline solution
Fushimi et al. Use of a Liquid‐Phase Ion Gun for Local Breakdown of the Passive Film on Iron
Burstein et al. The remarkable passivity of austenitic stainless steel in sulphuric acid solution and the effect of repetitive temperature cycling
Dorin et al. Determination of leaching rates of precious metals by electrochemical techniques
Rhode et al. Factors affecting corrosion behavior of inclusion containing stainless steels: A scanning electrochemical microscopic study
Shibata et al. Kinetics and mechanism of reduction of oxide film on smooth platinum electrodes with hydrogen
Hinoue et al. Voltammetry using an electrode surface continuously renewed by laser ablation and its demonstration on electro-oxidation of L-ascorbic acid
JP2848934B2 (ja) 高Cr含有鋼の着色方法
Inzelt et al. Simultaneous oscillations of the surface mass and potential in the course of the galvanostatic oxidation of 2-propanol
US4659629A (en) Formation of a protective outer layer on magnesium alloys containing aluminum
US3775267A (en) Electrodeposition of rhodium
Hoare et al. Anion Effects on the Dissolution of Steel in ECM Binary Electrolyte Systems
US4284482A (en) Palladium treatment procedure
Draẑić et al. In situ electrochemical measurements during the salt chamber test
Rabbo et al. Development of Electrolytes for the Electrochemical Machining of Titanium I. Electrochemistry in static solutions
JPS5461982A (en) Evaluation method of sensitization by electrochemical techniques of steel materials
Soragni et al. Dynamic aspects of the electroreduction of chromic acid solutions
Dirmeik Anodic Passivation of Metals in Fused Salt Electrolytes
Williams Automatic Corrosion Rate Monitoring of Metals in Solution
Elayaperumal et al. Passivity of Zirconium In Sulfuric Acid Solutions–Effect of Cathodic Pretreatment
Daniele et al. Voltammetric probe of milk samples by using a platinum microelectrode
JP2864422B2 (ja) 被膜形成方法