JP3140165B2 - Method for electrolytic coloring of anodized aluminum surface - Google Patents

Method for electrolytic coloring of anodized aluminum surface

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JP3140165B2
JP3140165B2 JP04123554A JP12355492A JP3140165B2 JP 3140165 B2 JP3140165 B2 JP 3140165B2 JP 04123554 A JP04123554 A JP 04123554A JP 12355492 A JP12355492 A JP 12355492A JP 3140165 B2 JP3140165 B2 JP 3140165B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は陽極酸化されたアルミニ
ウム表面の電解着色方法に関するものである。
This invention relates to a method for electrolytically coloring anodized aluminum surfaces.

【0002】[0002]

【従来の技術】米国特許第4,310,586号にはアル
ミニウムおよび陽極酸化可能なアルミニウム合金の上に
着色されたアノード酸化物フィルムを形成する方法が開
示されている。この方法においては、少なくとも3ミク
ロンの厚みの多孔質アノードフィルムが最初にアルミニ
ウムまたは陽極酸化可能なアルミニウム合金からなる物
体の表面に形成され、そのアノードフィルム中の孔内に
金属をその金属塩を含む電解液から電着させることによ
って付着させ、その後さらに付着物の内方端と金属物体
の下層表面との間のアノードフィルムの厚みを増加させ
るためにさらに陽極酸化を行う。このようにして形成さ
れるフィルムは光干渉効果により着色されたようにな
る。このフィルムの光入射は金属付着物の外方端により
形成される不連続表面によって部分的に反射され、かつ
部分的に上記フィルムを通して物体の下層表面に到達
し、そこで到達した光が反射を起こす。上記付着物から
反射される光と上記物体から反射される光とは光学的に
干渉し、光路長の差が光の波長のオーダーであるときは
発色することになる。この孔の金属の付着に続く陽極酸
化は光路長(付着物から反射する光と物体から反射する
光との間)を、孔内の付着物の長さを増加させることな
く、より大きい適当な量まで増加させるために行なわれ
る。それによって付着物による光の吸収が大きくなっ
て、可視光の比較的大きな曇り(muddiness)となる。米
国特許第4,310,586号においては金属付着物は再
度の陽極酸化工程中では溶解し易く、ある場合には色あ
せの原因となり、また色が完全に消失する場合もあると
認識されていた。例えば、スズ−ニッケルのような浸出
耐性のある合金化された付着物は非凝集性の再陽極酸化
用電解液と共に使用されることが提案されている。これ
らの溶液は充分に満足するものとはされていない。非凝
集性の酸、例えば、好ましくはスルホサリチル酸をベー
スとする電解液は比較的低い電気伝導度である。これら
の電解液中で付着物の再陽極酸化を延長することによっ
て着色は不均一となる。これは着色されつつあるアルミ
ニウム表面の全体に渡って異なった速度でアノード酸化
物の成長が起こるからである。合金化された付着物だけ
を使用すると、より商業的に許容される導電性電解液中
で再陽極酸化させるに充分な程度、上記浸出問題を解決
することはできない。さらに、これらを使用することに
よってプロセスコントロールに関連するかなり複雑な問
題が加わる。また、最初に付着させた金属と腐食耐性を
有する貴金属(金およびパラジウムが開示される)を置き
換えることによって金属付着物を溶解に対してより耐性
を持たせる方法が知られている。しかしながら、この方
法はアノードフィルムが非常に薄い所においてだけ使用
されるものである。なぜならば、溶液中の上記貴金属に
よる付着物への新たな接近が可能であるからである。こ
れは重要であると考えられていた。なぜならば孔内で起
こるレドックス反応によって付着物に物理的に近い貴金
属イオンの実質的な消耗が起こるからである。膜厚を約
3ミクロンに制限することは必要なことであると考えら
れていた。
BACKGROUND OF THE INVENTION U.S. Pat. No. 4,310,586 discloses a method for forming a colored anodic oxide film on aluminum and anodizable aluminum alloys. In this method, a porous anode film having a thickness of at least 3 microns is first formed on a surface of an object made of aluminum or an anodizable aluminum alloy, the metal being contained in pores in the anode film containing the metal salt. Deposition is performed by electrodeposition from the electrolyte, followed by further anodic oxidation to increase the thickness of the anode film between the inner edge of the deposit and the underlying surface of the metal object. The film thus formed becomes colored by the light interference effect. Light incident on this film is partially reflected by the discontinuous surface formed by the outer edges of the metal deposit, and partially reaches the underlying surface of the object through the film, where the arriving light causes reflection. . The light reflected from the attached matter and the light reflected from the object optically interfere with each other, and when the difference in the optical path length is on the order of the wavelength of the light, the light is colored. Anodization following the deposition of metal in the pores increases the optical path length (between light reflected from the deposit and light reflected from the object) without increasing the This is done to increase the volume. This increases the absorption of light by the deposits and leads to relatively large muddiness of visible light. In U.S. Pat. No. 4,310,586, it was recognized that metal deposits were easily dissolved during the re-anodization step, in some cases causing fading, and in some cases the color disappeared completely. . For example, leaching resistant alloyed deposits such as tin-nickel have been proposed for use with non-agglomerated reanodizing electrolytes. These solutions have not been fully satisfactory. Electrolytes based on non-cohesive acids, for example, preferably sulfosalicylic acid, have relatively low electrical conductivity. Prolonging the re-anodization of the deposit in these electrolytes results in non-uniform coloring. This is because anodic oxide growth occurs at different rates throughout the aluminum surface being colored. The use of only alloyed deposits does not solve the leaching problem to a degree sufficient to re-anodize in a more commercially acceptable conductive electrolyte. In addition, their use adds a rather complex problem related to process control. It is also known to make the metal deposit more resistant to dissolution by replacing the initially deposited metal with precious metals having corrosion resistance (gold and palladium disclosed). However, this method is only used where the anode film is very thin. This is because new access to the deposit by the noble metal in the solution is possible. This was considered important. This is because the redox reaction occurring in the pores causes substantial depletion of precious metal ions physically close to the deposit. It was thought necessary to limit the film thickness to about 3 microns.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従って建築物および自
動車用途に使用されるような、比較的厚いアノードフィ
ルムを備える干渉着色製品の改良された方法を提供する
必要がある。
Accordingly, there is a need to provide an improved method of providing interference colored products with relatively thick anode films, such as those used in architectural and automotive applications.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は少なくとも約3
ミクロンの厚みを有する多孔質アノードフィルムを備え
る干渉着色製品を製造する方法に関するものである。こ
の方法はアルミニウムまたは陽極酸化可能なアルミニウ
ム合金で製造または被覆された物体の表面を多孔質陽極
酸化して少なくとも約3ミクロンの厚みを有するアノー
ドフィルムを形成し、該アノードフィルムの孔内に金属
を電着させて金属付着物を形成する工程を含む。電着さ
れた金属は貴金属または非貴金属のいずれであってもよ
い。非貴金属である場合は、上記フィルムは少なくとも
部分的に上記非貴金属を貴金属に転換させるために貴金
属塩の溶液と接触させる。付着させた金属が貴金属であ
るならば、この余分の工程はもちろん必要でない。その
後、上記物体を強酸を含む電解液中でさらに陽極酸化し
て上記付着物と上記物体との分離を増大させる。上記付
着物は次の陽極酸化が表面全体に渡って均一に行うこと
ができる少量を上記孔内に電着される。本発明はまた、
本発明方法によって製造された均一着色を有する製品に
関するものである。本明細書で使用される「貴金属」の用
語は金、プラチナ、パラジウム、ルテニウム、ロジウ
ム、テリウム、イリジウム、レニウム、オスミウム、そ
れらの組合わせまたはそれらの合金を意味する。また、
本明細書で使用される「非貴金属」の用語はスズ、ニッケ
ル、コバルト、銅、銀、カドミウム、鉄、鉛、マンガ
ン、モリブデン、またはその組合わせあるいはそれらの
合金を意味する。さらに、強酸の用語は、通常の速度で
通常の方法により陽極酸化を行うことのできる標準量で
使用されるとき、高い電気伝導性の電解液を形成するこ
とのできる酸を意味する。これらの酸の具体例は硫酸お
よびリン酸である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides at least about 3
A method for producing an interference colored product comprising a porous anode film having a thickness of microns. The method comprises porous anodizing a surface of an object made or coated with aluminum or an anodizable aluminum alloy to form an anode film having a thickness of at least about 3 microns, and depositing a metal within pores of the anode film. Forming a metal deposit by electrodeposition. The electrodeposited metal may be either a noble metal or a non-noble metal. If a non-noble metal, the film is contacted with a solution of a noble metal salt to at least partially convert the non-noble metal to a noble metal. If the deposited metal is a noble metal, this extra step is of course not necessary. Thereafter, the object is further anodized in an electrolyte containing a strong acid to increase the separation between the deposit and the object. A small amount of the deposit is electrodeposited in the hole so that the next anodization can be performed uniformly over the entire surface. The present invention also provides
The present invention relates to a product having uniform coloring produced by the method of the present invention. The term "precious metal" as used herein means gold, platinum, palladium, ruthenium, rhodium, terium, iridium, rhenium, osmium, combinations thereof, or alloys thereof. Also,
The term "non-noble metal" as used herein means tin, nickel, cobalt, copper, silver, cadmium, iron, lead, manganese, molybdenum, or a combination or alloy thereof. In addition, the term strong acid means an acid capable of forming a highly electrically conductive electrolyte when used in a standard amount that allows anodic oxidation to be performed by conventional methods at conventional rates. Specific examples of these acids are sulfuric acid and phosphoric acid.

【0005】[0005]

【作用効果】本発明においては、貴金属を注意深く使用
することによって米国特許第4,310,586号に開示
の構造に付着物を形成することにより、約3ミクロンよ
り大きい厚みのアノードフィルムに高度の着色均一性を
有する干渉着色を形成することができることが見い出さ
れている。一般に、本発明の方法はいわゆるウエブプロ
セスとは異なった建築用バッチプロセスである。これ
は、ワークピースが複雑であってもよく(例えば、フラ
ットなホイルまたはプレートよりむしろ複雑な押し出し
品)、そしてワークピースと電極との間隔がバッチ毎に
変化するので、その結果フラットなウエブの着色を目的
とするプロセスよりも均一な着色を維持するのが困難と
なる程度が高くなる。
In the present invention, the formation of deposits on the structure disclosed in U.S. Pat. No. 4,310,586 by the careful use of noble metals allows the formation of a high grade anode film having a thickness greater than about 3 microns. It has been found that interference colors with color uniformity can be formed. Generally, the method of the present invention is a different building batch process than the so-called web process. This may be because the workpiece may be complex (e.g., a complex extrusion rather than a flat foil or plate), and the spacing between the workpiece and the electrode may vary from batch to batch, resulting in a flat web. It becomes more difficult to maintain uniform coloring than in a process for coloring.

【0006】[0006]

【実施例】以下本発明を具体例に基づいて説明する。図
1(A)〜図1(E)には好ましい具体例が例示されてい
る。図1(A)はアルミニウムまたは陽極酸化可能なアル
ミニウム合金で製造またはその外表面11に隣接して被
覆された物体10を示す。この物体10は例えば薄いフ
レキシブルなホイル、ラミネート、プレート、シート、
押し出し品、鋳造品、成形された部材または保護あるい
は装飾のために陽極酸化に通常付される種類の製造品で
あってよい。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to specific examples. FIGS. 1A to 1E illustrate preferred specific examples. FIG. 1A shows an object 10 made of aluminum or an anodizable aluminum alloy or coated adjacent an outer surface 11 thereof. The object 10 may be, for example, a thin flexible foil, a laminate, a plate, a sheet,
It can be an extruded product, a cast product, a molded part or a product of the type normally subjected to anodization for protection or decoration.

【0007】図1(B)に示すように、物品10はまず、
多孔質陽極酸化(porous ancdization)工程に付され
て、物体の表面11に多孔質アノードフィルム12を形
成する。このフィルム12はフィルムの外表面15から
内方に金属物体10に延びる孔14を有する。このフィ
ルム12は通常の方法、例えば上記表面を硫酸またはリ
ン酸のような強酸(通常無機酸)または強酸と比較的弱い
有機酸(修酸)の混合物を含む電解液中に浸漬し、該電解
液に電極を接触させ、電極と上記物体との間に電圧を印
加することにより形成される。印加電圧はAC、DC、
AC/DC、パルス高電圧、低電圧、傾斜(ramped)電圧
等であってよく、通常10〜110Vの範囲にある。し
かしながら陽極酸化の最終段階では孔14の内側端16
が穿孔されていないアノード酸化物の薄いバリアー層1
7によって上記物体10から分離され、該孔14内に金
属の次の電着を許すように実施される。これは、例えば
DC電圧2〜50V、好ましくは5〜20Vで陽極処理
を行うことにより達成することができる。この電解はア
ノードフィルム12の全体の厚みが少なくとも3ミクロ
ンでそのフィルムが物体10の風化等に対して保護とな
るまで、続けるのが好ましい。事実、フィルム12は3
0または40ミクロンまでの厚みを有するように製造す
ることができる。バリアー層17は通常、20〜500
Å、好ましくは50〜200Åの範囲の厚みを有する。
As shown in FIG. 1B, an article 10 is first
The porous anode film 12 is formed on the surface 11 of the object by being subjected to a porous ancdization process. The film 12 has a hole 14 extending from the outer surface 15 of the film to the metal object 10 inward. The film 12 is immersed in a conventional method, for example, immersing the surface in an electrolyte containing a strong acid (usually an inorganic acid) such as sulfuric acid or phosphoric acid or a mixture of a strong acid and a relatively weak organic acid (oxalic acid). It is formed by bringing an electrode into contact with a liquid and applying a voltage between the electrode and the object. The applied voltage is AC, DC,
It may be AC / DC, pulsed high voltage, low voltage, ramped voltage, etc., and is typically in the range of 10-110V. However, in the final stage of anodization, the inner end 16
Barrier layer 1 of non-perforated anodic oxide
Separated from the object 10 by 7 and implemented to allow subsequent electrodeposition of metal in the hole 14. This can be achieved, for example, by anodizing at a DC voltage of 2 to 50 V, preferably 5 to 20 V. This electrolysis is preferably continued until the overall thickness of the anode film 12 is at least 3 microns and the film is protected against weathering or the like of the object 10. In fact, film 12 is 3
It can be manufactured to have a thickness of up to 0 or 40 microns. The barrier layer 17 is usually 20 to 500
Å, preferably in the range of 50-200Å.

【0008】図1(B)に示すように上記孔14はその全
長に渡って均一な厚みであるのがよいが、狭い外方部分
で、広い内方部分(図示せず)を有する孔を製造するのが
より好ましい。いわゆるボトルネックの孔が、電解工程
を通して比較的腐食性のない酸(例えば硫酸)から比較的
腐食性のある酸(例えばリン酸)に電解液の酸を変更する
ことによって形成することができる。この方法の詳細は
Sheasby等の米国特許第4,066,816号に記載され
ている。
As shown in FIG. 1B, the hole 14 preferably has a uniform thickness over its entire length, but a hole having a narrow inner portion and a wide inner portion (not shown). It is more preferred to manufacture. So-called bottleneck holes can be formed by changing the acid of the electrolyte from a relatively non-corrosive acid (eg, sulfuric acid) to a relatively corrosive acid (eg, phosphoric acid) throughout the electrolytic process. The details of this method are described in US Patent No. 4,066,816 to Sheasby et al.

【0009】図1(B)に示すように、貴金属20から全
体的または部分的に構成される付着物が孔14内に形成
される。これは次のいずれかの一方の方法により達成す
ることができる。第1は付着物20を貴金属の可溶性塩
を含む電解液から電着させることによって直接形成する
ことができる。これは、例えば表面15を、少なくとも
部分的に適当な貴金属塩(例えばパラジウムニトロシル
スルフェイト)に浸漬し、直接または間接的に上記電解
液を電極(例えば、グラファイト製)に接触させ、上記物
体10と電極間に電気的プログラムを適用することによ
って実施することができる。この電気的プログラムは電
流または電圧制御であってよく、AC、DC、AC/D
C、パルス、ランプ等を含む。
As shown in FIG. 1B, a deposit composed entirely or partially of the noble metal 20 is formed in the hole 14. This can be achieved by one of the following methods. The first can be formed directly by electrodepositing the deposit 20 from an electrolyte containing a soluble salt of a noble metal. This involves, for example, immersing the surface 15 at least partially in a suitable noble metal salt (e.g., palladium nitrosylsulfate) and contacting the electrolyte directly or indirectly with an electrode (e.g., graphite) to form the object 10 And by applying an electrical program between the electrodes. This electrical program may be current or voltage controlled, AC, DC, AC / D
C, pulse, lamp, etc.

【0010】もう1つは、図1(C)に示すように非貴金
属を孔14内に電着させ、非貴金属付着物19を形成す
る。これは、例えば上記表面を1またはそれ以上の非貴
金属塩(例えば硫酸ニッケル)を含む電解液に浸漬し、該
電解液を電極(例えばグラファイト製)と接触させ、上記
物体10と電極間に電気的プログラムを適用することに
よって達成することができる。この電気的プログラムは
電流または電圧制御であってよく、AC、DC、AC/
DC、パルス、ランプ等を含む。非貴金属付着物はその
後少なくとも部分的に貴金属付着物20に変換される。
それは上記表面15を貴金属希薄溶液と、浸漬またはス
プレイ等によって接触させることにより行なわれる。こ
の溶液は少なくとも1つの貴金属を5000ppm以下含
むのが好ましく、50ppmと少なくてもよい。例えば適
当な溶液は硫酸パラジウム300mg/lまたはそれ以上
を水に溶解させることによって調製することができる。
望むならば、貴金属および非貴金属の双方を含む電解液
から直接電着/置換によって上記方法を組み合わせて行
ってもよい。この組合わせプロセスは出発材料のコスト
を低減させる利点を有する。
In the other, as shown in FIG. 1C, a non-precious metal is electrodeposited in the hole 14 to form a non-precious metal deposit 19. This involves, for example, immersing the surface in an electrolyte containing one or more non-precious metal salts (eg, nickel sulfate), bringing the electrolyte into contact with an electrode (eg, made of graphite), and applying an electric current between the object 10 and the electrode. Can be achieved by applying a strategic program. This electrical program may be current or voltage controlled, AC, DC, AC /
Including DC, pulse, lamp, etc. The non-noble metal deposit is then at least partially converted to a noble metal deposit 20.
This is done by bringing the surface 15 into contact with a dilute solution of a noble metal by dipping or spraying. This solution preferably contains at least one noble metal in less than 5000 ppm, and may be as low as 50 ppm. For example, a suitable solution can be prepared by dissolving 300 mg / l or more of palladium sulfate in water.
If desired, the above methods may be combined by direct electrodeposition / substitution from an electrolyte containing both noble and non-noble metals. This combination process has the advantage of reducing starting material costs.

【0011】貴金属溶液が非貴金属付着物19の置き換
えのために使用することができることは驚くべきことで
あることに留意すべきである。厚いアノードフィルム1
2(例えば25ミクロンまで)の場合、孔14は非常に長
くかつ狭い(例えば25ミクロン長で、典型的には平均
直径250Åである)ので、長さ対直径比率が通常約1
000:1である。一旦この孔が液体で満たされると、
この液体は孔内で極めて不活発になるものと思われる。
処理溶液中の貴金属の濃度が非常に低い(いわば平均3
50ppm)であることを考慮すると充分な貴金属が孔の下
方端(付着物が位置するところ)まで拡散して貴金属と置
換することは驚くべきことである。測定(ICP原子吸
光分光分析)によると、得られる貴金属付着物は25ミ
クロン長の孔に含まれる溶液の貴金属全体の消耗を35
回を越えて必要とする量を有する。即ち孔が35回当量
充満され、消耗される必要がある。
It should be noted that it is surprising that noble metal solutions can be used to replace non-noble metal deposits 19. Thick anode film 1
2 (e.g., up to 25 microns), the pores 14 are very long and narrow (e.g., 25 microns long, typically having an average diameter of 250 DEG), so that the length to diameter ratio is typically about 1
000: 1. Once this hole is filled with liquid
This liquid appears to be very inert in the pores.
The concentration of precious metals in the processing solution is very low (average 3
(50 ppm), it is surprising that enough noble metal diffuses to the lower end of the pores (where the deposits are located) to replace the noble metal. According to the measurement (ICP atomic absorption spectroscopy), the resulting noble metal deposit showed that the consumption of the entire noble metal in the solution contained in the 25-micron long hole was 35
Have the amount you need more than once. That is, the holes must be filled 35 equivalents and consumed.

【0012】上記孔14内に貴金属付着物20を提供す
るに使用される上記方法はいずれであってもよいが、で
きるだけ付着物の量または体積を小さくするのが重要で
ある。さもなくば良好な着色均一性な達成し難くなる。
本発明方法の利点は、次段の浸出工程が貴金属の腐食耐
生が非常に著しいので最小ですむことから、非常に少量
の金属付着物を使用することができることにある。理論
的にはもし付着物20が非常に大きいならば、それらは
以下に言う次の陽極酸化工程に対する妨害物として機能
し、結果的に着色不均一性を伴う。付着物20は多孔質
であるけれども次の陽極酸化が防止されるに充分な量と
なるか、良くても制御できない量となって金属表面全体
に渡って均一にならない。
The method used to provide the noble metal deposit 20 in the hole 14 may be any of the above, but it is important to minimize the amount or volume of the deposit as much as possible. Otherwise, it is difficult to achieve good coloring uniformity.
An advantage of the method of the present invention is that very small amounts of metal deposits can be used since the subsequent leaching step is minimal since the corrosion resistance of the noble metal is very high. Theoretically, if the deposits 20 are very large, they will act as obstacles to the next anodizing step, which is described below, with consequent color nonuniformity. The deposit 20 is porous but in an amount sufficient to prevent the next anodization, or at best uncontrollable and not uniform over the entire metal surface.

【0013】付着物20の良好な着色均一性のための最
大許容サイズまたは量は次の陽極酸化工程に使用される
電圧および電着工程に使用される条件に依存し、全ての
場合に適当な規定量は説明できない。しかしながら、付
着物20は一般に深さ(垂直厚み)250nmより大きいも
のでなく、好ましくは深さ20〜70nmである。適当な
付着物は通常0.05〜0.5A/dm2の範囲の電流密度
で5〜500秒間実施される電着(非貴金属付着物19
または貴金属付着物20のいずれかを形成する)により
形成される。
The maximum allowable size or amount for good color uniformity of the deposit 20 depends on the voltage used in the subsequent anodizing step and the conditions used in the electrodeposition step, and is suitable in all cases. The prescribed amount cannot be explained. However, the deposit 20 is generally not greater than 250 nm in depth (vertical thickness), and preferably 20-70 nm in depth. Suitable deposits include electrodeposition (non-noble metal deposits 19), usually performed at a current density in the range of 0.05 to 0.5 A / dm 2 for 5 to 500 seconds.
Or any of the noble metal deposits 20).

【0014】一旦適当な貴金属付着物が上述の技術の1
つにより形成されると図1(E)に示すように付着物20
の下方のアノードフィルム12を厚くするために次の陽
極酸化工程が実施される。この陽極酸化工程によって金
属表面11の酸化がさらに行なわれ、付着物20の下方
の孔14が延長される。これによって付着物20の外方
端によって形成された半反射表面20と物体10の反射
表面11との間の分離は大きくなる。この増大した分離
によってフィルムによって表示される着色の範囲を増加
させ、2色性着色[dischroic colours](即ち見る角度
に従って着色が変化する)に近付ける。完全な意味では
増大された分離は依然光学的干渉距離のリアルム[real
m]内(すなわち光波長のオーダー内)にあることに留意す
べきである。均一着色を達成するためには、多孔質酸化
物光学的干渉層12bが処理されつつある材料の全表面
にわたって均一な速度で形成されることが重要である。
本発明方法の特別な利点は、パラジウムのような貴金属
からなる付着物20を提供することによって強酸(例え
ば、硫酸またはリン酸)を含む電解液を付着物20の部
分的または完全な溶解なく、次の陽極酸化工程に使用す
ることができる。これは強酸の使用によって高い導電性
を有する電解液となり、それが均一着色表面の形成に必
要な付着物20の下方の均一な陽極酸化を行わせるので
有利である。また硫酸と修酸の混合物であるような、強
酸と弱酸の混合物を使用することもできる。スルホサリ
チル酸のような比較的弱い酸を使用すると、前以て非貴
金属付着物のかなりの溶解をさける必要があるので、比
較的導電性の劣る電解液が形成され結果として不均一な
陽極酸化となる。酸化物成長速度の変化が有する着色均
一性に対する効果は図2にグラフとして示されている。
着色均一性(良好から不良へ)はY軸に示されている。着
色の利用可能な範囲はX軸にプロットされている(X値
は事実酸化物の厚みに比例しており、各厚みは独立した
干渉色彩と結び付いている。例えば、40=バイオレッ
ト)。点線曲線は最終陽極酸化の速度が13%変化した
とき(典型的にはスルホサリチル酸の場合)の異なった着
色の感度を示している。実線曲線は最終陽極酸化速度が
2%変化したとき(硫酸の場合)の感度を示している。水
平な二重線は越えるべきでない工業的標準着色均一性
(または感度)限界を示している。この線の下方に降下す
る曲線部分は許容できる着色均一性を有する着色を示し
ている。実線曲線から分かるように、利用できる着色は
硫酸を使用する場合すべて許容できる。これは従来技術
によって得ることができるグレイ及びブルーグレイでは
ない。最終の陽極酸化用の電解液中に含まれる酸の選択
に加えてフィルム圧の均一性に対する改善が次の追加フ
ァクターによって達成することができる。一つは電解液
の化学性及び温度を最適化すること(導電性を最大にす
るため)、例えば塩類及び他の化合物の添加。もう一つ
は電気的プログラム、例えば減少された電流密度、電流
または電圧制御、DC、AC、AC/DC、波形変化、
パルスDC、ランプ、周波数などを最適化すること。次
の陽極酸化が完了すると、望むなら通常の仕上げ工程を
実施することが出来る。しかしながら、次の処理工程中
または製品の使用中の付着物の移行または浸出を防止す
るために通常使用される従来のクロメート処理は必要で
ない。これは、付着物20が少なくとも部分的に貴金属
からなるときはこのような浸出または移行に対し態勢を
有するからである。典型的な最終処理には過染色(overd
yeing)、熱水封孔処理、電気泳動有機塗装、ラッカー塗
布とを含む。本発明をさらに次の非制限的実施例によっ
て説明する。 実施例1 アルミニウム合金AA5657の化学的光沢処理シート
を3500ml中において15ボルトで10分間、濃度
156g/lの硫酸を用いて21℃で陽極酸化して厚み
3.4mmのアノードフィルムを形成する。このシートを
水洗して、あったかい100g/lリン酸溶液中で5分
間、8VのDCを用い再度陽極酸化する(この時間中孔
及びバリアー層の修正が行なわれる)。水洗に続き、こ
のシートを単一グラファイト電極と接触する標準ニッケ
ルANOLOK(商標)溶液中に浸漬する。この溶液から
ニッケルを印加電圧7VピークのACを使用して60秒
間電着させる。水洗に続き、400ppmPd(硫酸パラジ
ウム)溶液中に5分間浸漬し、洗浄後もとの硫酸溶液中
で印加電圧10VのDCをもって再度陽極酸化する。テ
ーブル1は種々の陽極酸化時間後に得られる着色を示し
ている。
Once a suitable noble metal deposit is one of the techniques described above,
When they are formed by one, as shown in FIG.
The following anodization step is performed to thicken the anode film 12 below the anode film 12. This anodic oxidation step further oxidizes the metal surface 11 and extends the hole 14 below the deposit 20. This increases the separation between the semi-reflective surface 20 formed by the outer edge of the deposit 20 and the reflective surface 11 of the object 10. This increased separation increases the range of coloration displayed by the film, approaching dichroic colors (ie, the coloration varies with viewing angle). In a complete sense, the increased separation is still the realm of the optical interference distance
m] (ie, in the order of the light wavelength). In order to achieve uniform coloring, it is important that the porous oxide optical interference layer 12b be formed at a uniform rate over the entire surface of the material being processed.
A particular advantage of the method of the present invention is that by providing the deposit 20 of a noble metal such as palladium, an electrolyte containing a strong acid (e.g., sulfuric acid or phosphoric acid) can be dissolved without partial or complete dissolution of the deposit 20. It can be used for the next anodizing step. This has the advantage that the use of a strong acid results in a highly conductive electrolyte, which causes a uniform anodic oxidation below the deposit 20 necessary for the formation of a uniformly colored surface. It is also possible to use a mixture of a strong acid and a weak acid, such as a mixture of sulfuric acid and oxalic acid. The use of a relatively weak acid, such as sulfosalicylic acid, must avoid significant dissolution of non-noble metal deposits in advance, resulting in a relatively poorly conductive electrolyte that results in non-uniform anodic oxidation. Become. The effect of varying oxide growth rate on color uniformity is shown graphically in FIG.
Color uniformity (from good to poor) is shown on the Y-axis. The available range of coloration is plotted on the X-axis (the X value is in fact proportional to the oxide thickness, each thickness being associated with an independent interference color, for example, 40 = violet). The dashed curves show the different color sensitivity when the final anodization rate is changed by 13% (typically with sulfosalicylic acid). The solid curve shows the sensitivity when the final anodization rate changes by 2% (in the case of sulfuric acid). Horizontal double line should not be exceeded Industrial standard color uniformity
(Or sensitivity) limits. The portion of the curve that falls below this line indicates a color with acceptable color uniformity. As can be seen from the solid curves, all available colors are acceptable when sulfuric acid is used. This is not the gray and blue gray obtainable by the prior art. In addition to the choice of acid contained in the final anodizing electrolyte, improvements to film pressure uniformity can be achieved by the following additional factors. One is to optimize the chemistry and temperature of the electrolyte (to maximize conductivity), such as the addition of salts and other compounds. Another is an electrical program, such as reduced current density, current or voltage control, DC, AC, AC / DC, waveform changes,
Optimize pulse DC, ramp, frequency, etc. Upon completion of the next anodization, normal finishing steps can be performed if desired. However, conventional chromating, which is commonly used to prevent migration or leaching of deposits during subsequent processing steps or during use of the product, is not required. This is because when the deposit 20 is at least partially composed of a noble metal, it is ready for such leaching or migration. Typical final processing involves overstaining
yeing), hot water sealing, electrophoretic organic coating, and lacquering. The present invention is further described by the following non-limiting examples. EXAMPLE 1 A chemically glossed sheet of aluminum alloy AA5657 is anodized in 3500 ml at 15 volts for 10 minutes with sulfuric acid at a concentration of 156 g / l at 21 ° C. to form a 3.4 mm thick anode film. The sheet is washed with water and anodized again in a warm 100 g / l phosphoric acid solution for 5 minutes using 8 V DC (during which time the pores and barrier layer are modified). Following rinsing, the sheet is immersed in a standard nickel ANOLOK ™ solution in contact with a single graphite electrode. Nickel is electrodeposited from this solution for 60 seconds using AC with an applied voltage of 7V peak. Subsequent to the water washing, the substrate is immersed in a 400 ppm Pd (palladium sulfate) solution for 5 minutes, and anodized again in the original sulfuric acid solution with a DC voltage of 10 V applied. Table 1 shows the colorations obtained after various anodization times.

【表1】 得られる着色は背面から前面に、端部から中心に均一性
を有する非常に望ましいものであった。 実施例2 アルミニウム合金AA6063の8インチ長の押し出し
品を使用して全体として実施例1と同様の方法を実施し
た。断面は約10インチの外周を有する複雑な形状であ
った。実施例1の方法と異なるところはフィルムが15
ミクロン厚まで成長し、かつANOLOK(商標)ビーカ
ー中のグラファイト対極の寸法を増大した点にある。同
様の結果が達成され、製品の全面にわたって着色均一性
は優れていた。 実施例3 クリーンなAA6063T4アルミニウム合金に標準の
エッチング前処理を施し、165g/l H2SO4、10
g/l (COOH)2中17℃DCで60分間撹拌しなが
ら陽極酸化した。このパネルを酸洗い(pH〜2)に付
し、100g/lH3PO4中15℃で最初は10VrmsA
C(60Hz)を4.5分間適用し、ついで10VのDC
を1分間撹拌しながら適用した。このパネルを酸洗い(p
H−2)と中性洗浄に付した。21g/lのニッケルを硫
酸ニッケルとして、150g/l硫酸マグネシウム5水
和物および35g/lのホウ酸を含む溶液からニッケル
を孔中に付着させた。pHを酸化マグネシウムおよび硫
酸を用いて5.5に調整した。電流制御された10Hz
のAC矩形波の電源を電着用に使用した。電流密度を撹
拌せずに25秒間0.12A/dm2に維持した。このパ
ネルを中性洗浄し、パラジウムを含む溶液中に約2分間
わずかに撹拌しながら浸漬した。この溶液は約0.7g
のPd(II)SO4を18Mの硫酸5ml中に溶解し、脱イ
オン水で1lにして調製した。このパネルを中性洗浄し
通常のプリシーリング及びシーリング処理に付した。得
られるパネルは奇麗な均一着色を有していた。表2は種
々の陽極酸化時間後に得られる着色を示している。
[Table 1] The resulting coloration was highly desirable with uniformity from back to front and edge to center. Example 2 The same method as in Example 1 was carried out as a whole using an 8-inch extruded aluminum alloy AA6063. The cross section was a complex shape with an outer circumference of about 10 inches. The difference from the method of Example 1 is that the film is 15
It has grown to a micron thickness and has increased the size of the graphite counter electrode in the ANOLOK ™ beaker. Similar results were achieved, with excellent color uniformity over the entire surface of the product. EXAMPLE 3 Clean AA6063T4 aluminum alloy subjected standard pre-etching treatment, 165g / l H 2 SO 4 , 10
Anodized with stirring at 17 ° C. DC in g / l (COOH) 2 for 60 minutes. The panel was subjected to pickling (pH〜2) and initially 10 VrmsA at 15 ° C. in 100 g / l H 3 PO 4.
C (60 Hz) was applied for 4.5 minutes, then 10 V DC
Was applied with stirring for 1 minute. Pickle this panel (p
H-2) and neutral washing. Nickel was deposited in the pores from a solution containing 150 g / l magnesium sulfate pentahydrate and 35 g / l boric acid, using 21 g / l of nickel as nickel sulfate. The pH was adjusted to 5.5 using magnesium oxide and sulfuric acid. 10Hz with current control
AC square wave power supply was used for electrodeposition. The current density was maintained at 0.12 A / dm 2 for 25 seconds without stirring. The panel was neutrally washed and immersed in a solution containing palladium for about 2 minutes with slight agitation. About 0.7 g of this solution
Of Pd (II) SO 4 was dissolved in 5 ml of 18M sulfuric acid and made up to 1 l with deionized water. The panel was neutrally washed and subjected to normal pre-sealing and sealing treatments. The resulting panel had a clean uniform coloration. Table 2 shows the colorations obtained after various anodization times.

【表2】 [Table 2]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の好ましい方法におけるアルミニウム
含有物体およびアノードフイルムの経過(A)〜(E)を示
す断面拡大図である。
FIG. 1 is an enlarged sectional view showing the progress (A) to (E) of an aluminum-containing object and an anode film in a preferred method of the present invention.

【図2】 本発明方法と従来方法により形成された利用
できる着色の着色均一性を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the color uniformity of available colors formed by the method of the present invention and the conventional method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 物体 11 表面 12 フイルム 14 孔 17 バリアー層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Object 11 Surface 12 Film 14 Hole 17 Barrier layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイクル・パトリック・トーマス カナダ、ケイ7エル・4エイチ5、オン タリオ、キングストン、エラーベック・ ストリート29番 (56)参考文献 特開 昭54−112347(JP,A) 特開 昭57−85995(JP,A) 特表 平6−506985(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C25D 11/22,11/18 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Mike Patrick Thomas Canada, No. 29, Ellebeck Street, Kingston, Ontario, K7EL4H5 (56) References JP-A-54-112347 JP, A) JP-A-57-85995 (JP, A) JP-T-Hei 6-506985 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C25D 11/22, 11/18

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 少なくとも約3ミクロンの厚みを有する
多孔質アノード表面フィルムを有する干渉着色された製
品の製造方法であって、 アルミニウム及び陽極酸化可能なアルミニウム合金から
なる群から選ばれる材料で製造または被覆された物体の
表面を、多孔質陽極酸化して、多孔質アノードフィルム
を形成する工程と、 該多孔質アノードフィルム中の孔内に貴金属又は非貴金
属を含有する材料を電着し、上記材料が非貴金属を含有
する時はさらに上記多孔質アノードフィルムを貴金属塩
溶液に接触させて少なくとも一部の非貴金属を貴金属に
置換して、上記孔内に金属含有付着物を形成する工程
と、 上記金属含有付着物と上記物体表面との間の分離距離を
増加させるために、強酸を含む電解液中で上記物体の陽
極酸化を行う工程を備え、 上記金属含有付着物を薄厚に形成することにより、上記
陽極酸化が均一に行われるようにし、 上記多孔質陽極酸化及び上記陽極酸化を、上記アノード
フィルムが少なくとも約3ミクロンの厚みを有するよう
に行うことを特徴とする製造方法。
1. A method of making an interference colored product having a porous anode surface film having a thickness of at least about 3 microns, wherein the product is made of a material selected from the group consisting of aluminum and anodizable aluminum alloys. A step of porous anodizing the surface of the coated object to form a porous anode film, and electrodepositing a material containing a noble metal or a non-noble metal in pores in the porous anode film, When contains a non-noble metal, further contacting the porous anode film with a noble metal salt solution to replace at least a portion of the non-noble metal with a noble metal, forming a metal-containing deposit in the pores, In order to increase the separation distance between the metal-containing deposits and the surface of the object, the method includes anodizing the object in an electrolytic solution containing a strong acid, The anodic oxidation is performed uniformly by forming the metal-containing deposit to be thin, and the porous anodic oxidation and the anodic oxidation are performed so that the anode film has a thickness of at least about 3 microns. A manufacturing method characterized in that:
【請求項2】 上記金属含有付着物を250nmまたはそ
れ以下の厚みまで上記孔内に電着させる請求項1記載の
方法。
2. The method of claim 1 wherein said metal-containing deposit is electrodeposited in said pores to a thickness of 250 nm or less.
【請求項3】 上記金属含有付着物を20〜70nmの厚
みまで上記孔内に電着させる請求項1記載の方法。
3. The method of claim 1 wherein said metal-containing deposit is electrodeposited in said pores to a thickness of 20-70 nm.
【請求項4】 上記孔内に付着させた材料が非貴金属を
含む請求項1記載の方法。
4. The method of claim 1, wherein the material deposited in the pores comprises a non-precious metal.
【請求項5】 上記非貴金属がニッケル、コバルト、
銀、スズ、銅、鉄、カドミウム、鉛、マンガン、モリブ
デン若しくはこれらの合金、又はそれらの組合わせから
なる群からなる選ばれる請求項4記載の方法。
5. The non-noble metal is nickel, cobalt,
5. The method of claim 4, wherein the method is selected from the group consisting of silver, tin, copper, iron, cadmium, lead, manganese, molybdenum, or alloys thereof, or a combination thereof.
【請求項6】 上記貴金属塩が、パラジウム、プラチ
ナ、金、ルテニウム、ロジウム、テリウム、イリジウ
ム、レニウム、オスミウム若しくはこれらの合金、又は
それらの組合わせからなる群から選ばれる金属の塩であ
る請求項4記載の方法。
6. The noble metal salt is a metal salt selected from the group consisting of palladium, platinum, gold, ruthenium, rhodium, terium, iridium, rhenium, osmium or an alloy thereof, or a combination thereof. 4. The method according to 4.
【請求項7】 上記非貴金属がニッケル、コバルト、
銅、およびスズからなる群から選ばれ、上記貴金属塩が
パラジウムの塩である請求項4記載の方法。
7. The non-noble metal is nickel, cobalt,
The method according to claim 4, wherein the noble metal salt is selected from the group consisting of copper and tin, and the salt is a palladium salt.
【請求項8】 上記孔内に付着させる材料が貴金属であ
る請求項1記載の方法。
8. The method according to claim 1, wherein the material deposited in the holes is a noble metal.
【請求項9】 表面を有する反射性物体と、該物体の表
面を覆う少なくとも3ミクロンの厚みを有する多孔質ア
ノードフィルムと、上記多孔質フィルムの孔内に位置す
る貴金属を含む付着物とからなる、上記付着物が上記表
面全体にわたって上記物体から等しい間隔を有している
均一着色構造。
9. A reflective object having a surface, a porous anode film covering the surface of the object and having a thickness of at least 3 microns, and a deposit containing a noble metal located in a hole of the porous film. A uniformly colored structure wherein the deposits are equally spaced from the object over the entire surface.
【請求項10】 アルミニウム及び陽極酸化可能なアル
ミニウム合金からなる群から選ばれる材料で製造または
被覆された物体の表面を、多孔質陽極酸化して、多孔質
アノードフィルムを形成する工程と、 該多孔質アノードフィルム中の孔内に貴金属又は非貴金
属を含有する材料を電着し、上記材料が非貴金属を含有
する時はさらに上記多孔質アノードフィルムを貴金属塩
溶液に接触させて少なくとも一部の非貴金属を貴金属に
置換して、上記孔内に金属含有付着物を形成する工程
と、 上記金属含有付着物と上記物体表面との間の分離距離を
増加させるために、強酸を含む電解液中で上記物体の陽
極酸化を行う工程を備え、 上記金属含有付着物を薄厚に形成することにより、上記
陽極酸化が均一に行われるようにし、 上記多孔質陽極酸化及び上記陽極酸化を、上記アノード
フィルムが少なくとも約3ミクロンの厚みを有するよう
に行う方法によって形成された請求項9記載の構造。
10. A process for forming a porous anode film by porous anodizing a surface of an object manufactured or coated with a material selected from the group consisting of aluminum and an anodizable aluminum alloy; A material containing a noble metal or a non-noble metal is electrodeposited in the pores of the porous anode film, and when the material contains a non-noble metal, the porous anode film is further contacted with a noble metal salt solution to at least partially remove the non-precious metal. Replacing the noble metal with a noble metal to form a metal-containing deposit in the pores, and increasing the separation distance between the metal-containing deposit and the object surface, in an electrolyte containing a strong acid. A step of performing anodization of the object; forming the metal-containing deposit in a thin thickness so that the anodization is performed uniformly; The anodic oxidation, the anode film of at least about 3 microns as claimed in claim 9, wherein formed by a method of performing so as to have a thickness structure.
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