JP3188075B2 - ステンレス鋼の着色前処理方法 - Google Patents
ステンレス鋼の着色前処理方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、製造ロットごとの色差
や同一ロット内に生じる色ムラ等を無くしてステンレス
鋼を化学発色させるための着色前処理方法に関する。
や同一ロット内に生じる色ムラ等を無くしてステンレス
鋼を化学発色させるための着色前処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】着色したステンレス鋼は、その意匠性や
識別性を活用して内装材，外装材等の建材を始めとして
広範な分野で使用されている。製造方法に関しても、イ
ンコ法が開発されて以来、急速な進歩をみせている。し
かし、着色技術の進展にも拘らず、ロットごとの色差や
同一ロット内に生じる色ムラ等は、依然として解消され
ていない。これら色差，色ムラ等は、大半が製造履歴に
原因をもつものであり、着色法自体の改良では完全に無
くすことができない。色差，色ムラ等は、ステンレス鋼
に着色前処理を施すことによってある程度まで抑制でき
る。たとえば、特公昭５８−３０４０号公報では、脱脂
後のステンレス鋼をリン酸水溶液中で陽極処理すること
により、ステンレス鋼表面に形成されている表面皮膜や
変質層を除去している。また、特公昭６３−１５３４９
号公報では、硝酸水溶液又はクロム酸水溶液中でステン
レス鋼を陽極処理することにより、表面皮膜や変質層を
除去している。
識別性を活用して内装材，外装材等の建材を始めとして
広範な分野で使用されている。製造方法に関しても、イ
ンコ法が開発されて以来、急速な進歩をみせている。し
かし、着色技術の進展にも拘らず、ロットごとの色差や
同一ロット内に生じる色ムラ等は、依然として解消され
ていない。これら色差，色ムラ等は、大半が製造履歴に
原因をもつものであり、着色法自体の改良では完全に無
くすことができない。色差，色ムラ等は、ステンレス鋼
に着色前処理を施すことによってある程度まで抑制でき
る。たとえば、特公昭５８−３０４０号公報では、脱脂
後のステンレス鋼をリン酸水溶液中で陽極処理すること
により、ステンレス鋼表面に形成されている表面皮膜や
変質層を除去している。また、特公昭６３−１５３４９
号公報では、硝酸水溶液又はクロム酸水溶液中でステン
レス鋼を陽極処理することにより、表面皮膜や変質層を
除去している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】表面皮膜や変質層は、
ステンレス鋼の製造履歴によって大きく影響され、また
同一ロット内でも変動している。陽極処理によって表面
皮膜や変質層を除去したステンレス鋼表面は、これらの
影響が取り除かれているので、ほぼ同じ条件下で着色反
応（化学発色）させることができる。ところで、ステン
レス鋼は、その独特な表面状態を活かした形態で使用さ
れることが多い。そのため、表面皮膜や変質層を除去す
るとき、確かに着色均一性は向上するものの、ステンレ
ス鋼独特の表面状態が活用されないことにもなる。たと
えば、従来の方法によって光輝焼鈍材を着色前処理する
と、表面の光沢が著しく低下し、商品価値が損なわれ
る。本発明は、このような問題を解消すべく案出された
ものであり、ステンレス鋼独特の表面状態を損なうこと
なく表面調整することにより、均質に化学発色させ、色
調が安定した着色ステンレス鋼を得ることを目的とす
る。
ステンレス鋼の製造履歴によって大きく影響され、また
同一ロット内でも変動している。陽極処理によって表面
皮膜や変質層を除去したステンレス鋼表面は、これらの
影響が取り除かれているので、ほぼ同じ条件下で着色反
応（化学発色）させることができる。ところで、ステン
レス鋼は、その独特な表面状態を活かした形態で使用さ
れることが多い。そのため、表面皮膜や変質層を除去す
るとき、確かに着色均一性は向上するものの、ステンレ
ス鋼独特の表面状態が活用されないことにもなる。たと
えば、従来の方法によって光輝焼鈍材を着色前処理する
と、表面の光沢が著しく低下し、商品価値が損なわれ
る。本発明は、このような問題を解消すべく案出された
ものであり、ステンレス鋼独特の表面状態を損なうこと
なく表面調整することにより、均質に化学発色させ、色
調が安定した着色ステンレス鋼を得ることを目的とす
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の着色前処理方法
は、その目的を達成するため、リン酸水溶液に浸漬した
ステンレス鋼の電位をＳＣＥ基準で１．６〜２．０Ｖに
保持し、定電位電解法で前記ステンレス鋼を電解処理す
ることを特徴とする。電解条件は、リン酸濃度１００〜
５００ｇ／ｌ，浴温４０〜６０℃，処理時間１０〜３０
０秒の範囲で選定される。リン酸水溶液としては、不活
性ガスで脱気したものを使用することが好ましい。電解
処理時に１．６Ｖより低い電位でステンレス鋼を電解す
ると、表面層の溶解が過度に進行し、電解されたステン
レス鋼の光沢が著しく低下する。逆に電位が２．０Ｖを
超える電解では、ガスの発生が激しく、電流効率の悪化
を招く。リン酸濃度は、効率よく表面調整する上から、
１００〜５００ｇ／ｌの範囲に維持することが必要であ
る。１００ｇ／ｌ未満のリン酸濃度では、ステンレス鋼
表面の溶解量が少なくなり、色ムラの改善効果が低下す
る。しかし、５００ｇ／ｌを超えてリン酸濃度を高めて
も、濃度上昇に見合った効果が得られず、却って薬品代
によるコストが上昇する影響が大きくなる。
は、その目的を達成するため、リン酸水溶液に浸漬した
ステンレス鋼の電位をＳＣＥ基準で１．６〜２．０Ｖに
保持し、定電位電解法で前記ステンレス鋼を電解処理す
ることを特徴とする。電解条件は、リン酸濃度１００〜
５００ｇ／ｌ，浴温４０〜６０℃，処理時間１０〜３０
０秒の範囲で選定される。リン酸水溶液としては、不活
性ガスで脱気したものを使用することが好ましい。電解
処理時に１．６Ｖより低い電位でステンレス鋼を電解す
ると、表面層の溶解が過度に進行し、電解されたステン
レス鋼の光沢が著しく低下する。逆に電位が２．０Ｖを
超える電解では、ガスの発生が激しく、電流効率の悪化
を招く。リン酸濃度は、効率よく表面調整する上から、
１００〜５００ｇ／ｌの範囲に維持することが必要であ
る。１００ｇ／ｌ未満のリン酸濃度では、ステンレス鋼
表面の溶解量が少なくなり、色ムラの改善効果が低下す
る。しかし、５００ｇ／ｌを超えてリン酸濃度を高めて
も、濃度上昇に見合った効果が得られず、却って薬品代
によるコストが上昇する影響が大きくなる。
【０００５】リン酸水溶液に浸漬したステンレス鋼は、
１０〜３００秒の電解時間で効率よく表面皮膜や変質層
が除去される。処理時間が１０秒より短いとき、表面の
溶解量が少なく、着色後に依然として色差，色ムラ等が
発生する傾向がみられる。逆に３００秒を超える処理時
間では、ステンレス鋼表面を無駄に溶解し、生産効率が
悪くなるばかりでなく、電解後の光沢も低下する。リン
酸水溶液は、常温付近でもステンレス鋼表面を十分に溶
解する作用を呈する。しかし、処理時間を短縮する上か
ら、４０〜６０℃に昇温することにより活性度を高めた
状態でリン酸水溶液を使用することが好ましい。建浴し
たままのリン酸水溶液を電解処理に使用すると、初期状
態で安定した光沢が得られない場合がある。これは、リ
ン酸水溶液に含まれているガス成分によって電解条件が
不安定化することに原因があるものと推察される。電解
効果を安定化するためには、建浴したリン酸水溶液を窒
素，アルゴン等の不活性ガスで脱気する。
１０〜３００秒の電解時間で効率よく表面皮膜や変質層
が除去される。処理時間が１０秒より短いとき、表面の
溶解量が少なく、着色後に依然として色差，色ムラ等が
発生する傾向がみられる。逆に３００秒を超える処理時
間では、ステンレス鋼表面を無駄に溶解し、生産効率が
悪くなるばかりでなく、電解後の光沢も低下する。リン
酸水溶液は、常温付近でもステンレス鋼表面を十分に溶
解する作用を呈する。しかし、処理時間を短縮する上か
ら、４０〜６０℃に昇温することにより活性度を高めた
状態でリン酸水溶液を使用することが好ましい。建浴し
たままのリン酸水溶液を電解処理に使用すると、初期状
態で安定した光沢が得られない場合がある。これは、リ
ン酸水溶液に含まれているガス成分によって電解条件が
不安定化することに原因があるものと推察される。電解
効果を安定化するためには、建浴したリン酸水溶液を窒
素，アルゴン等の不活性ガスで脱気する。
【０００６】
【作用】本発明に置いては、特定された電位で電解して
いるので、ステンレス鋼表面の電解反応が一定に保た
れ、効率よく光沢の低下が防止される。電解は、ステン
レス鋼表面から酸化皮膜や不動態皮膜を除去するだけで
なく、素地の一部も溶解する。この点、通常の定電流電
解では、粒界の選択溶解，粒内の局部溶解等が生じ易
く、表面の肌荒れ，光沢度の低下等の欠点が現れる。光
沢の低下を防止できる電位領域では、電流密度と電位と
の関係が１：１に対応していない。そのため、定電流電
解によるとき、目的とする電位に達するとは限らない。
偶然に目的とする電位に一致したとしても、電解に伴う
金属分の溶出により表面近傍の溶液組成が変化し、表面
の反応状態、すなわち電位が変化してします。他方、定
電位電解では、このような欠点がなく、一定した条件下
で電解反応が進行し、肌荒れや光沢度の低下等がない表
面に調整される。
いるので、ステンレス鋼表面の電解反応が一定に保た
れ、効率よく光沢の低下が防止される。電解は、ステン
レス鋼表面から酸化皮膜や不動態皮膜を除去するだけで
なく、素地の一部も溶解する。この点、通常の定電流電
解では、粒界の選択溶解，粒内の局部溶解等が生じ易
く、表面の肌荒れ，光沢度の低下等の欠点が現れる。光
沢の低下を防止できる電位領域では、電流密度と電位と
の関係が１：１に対応していない。そのため、定電流電
解によるとき、目的とする電位に達するとは限らない。
偶然に目的とする電位に一致したとしても、電解に伴う
金属分の溶出により表面近傍の溶液組成が変化し、表面
の反応状態、すなわち電位が変化してします。他方、定
電位電解では、このような欠点がなく、一定した条件下
で電解反応が進行し、肌荒れや光沢度の低下等がない表
面に調整される。
【０００７】
実施例１：板厚０．６ｍｍのステンレス鋼板ＳＵＳ３０
４の光輝焼鈍材から、５０ｍｍ×１００ｍｍの試験片を
切り出した。試験片を脱脂した後、リン酸塩２５０ｇ／
ｌ及び浴温４０℃のリン酸水溶液中で２分間定電位電解
した。電解時の電位は、飽和カロメル電極を参照電極と
して測定した。電解処理後の各試験片について、ＪＩＳ
Ｚ８７４１「鏡面光沢度測定方法」に準拠し、６０度
鏡面光沢を測定した。光沢度が１００を超える試験片に
ついては、光源に透過率１０％のＮＤフィルターを置
き、受光器の読みを１０倍することにより測定した。三
酸化クロム２５０ｇ／ｌ及び硫酸５００ｇ／ｌを含む温
度８５℃の着色液に電解処理した試験片を浸漬し、着色
処理を施した。次いで、三酸化クロム２５０ｇ／ｌ及び
リン酸２．５ｇ／ｌを含む温度４０℃のハードニング液
に浸漬し、電流密度０．５Ａ／ｄｍ2 で５分間陰極処理
した。
４の光輝焼鈍材から、５０ｍｍ×１００ｍｍの試験片を
切り出した。試験片を脱脂した後、リン酸塩２５０ｇ／
ｌ及び浴温４０℃のリン酸水溶液中で２分間定電位電解
した。電解時の電位は、飽和カロメル電極を参照電極と
して測定した。電解処理後の各試験片について、ＪＩＳ
Ｚ８７４１「鏡面光沢度測定方法」に準拠し、６０度
鏡面光沢を測定した。光沢度が１００を超える試験片に
ついては、光源に透過率１０％のＮＤフィルターを置
き、受光器の読みを１０倍することにより測定した。三
酸化クロム２５０ｇ／ｌ及び硫酸５００ｇ／ｌを含む温
度８５℃の着色液に電解処理した試験片を浸漬し、着色
処理を施した。次いで、三酸化クロム２５０ｇ／ｌ及び
リン酸２．５ｇ／ｌを含む温度４０℃のハードニング液
に浸漬し、電流密度０．５Ａ／ｄｍ2 で５分間陰極処理
した。
【０００８】着色された試験片の色調を、ＪＩＳ Ｚ８
７２２「物体色の測定方法」で規定されている条件Ｃ，
光トラップなし（Ｄ−０）に準拠して測定した。色差Δ
Ｅは、ＪＩＳ Ｚ８７３０に準拠し、ハンターの色差式
で算出した。色ムラは、試験片のなかで最も色調が異な
る部分２個所を測定し、色差ΔＥが２以上を色ムラあ
り，２未満を色ムラなしと判定した。電解処理された試
験片の光沢及び色ムラを電解時の電位で整理すると、表
１に示す関係が得られた。表１から、本発明法によると
き、光沢を実質的に低下させることなく、色ムラが解消
されていることが判る。なお、本実施例で使用した試験
片の光沢は、電解処理前で６２０であった。また、比較
例は、本発明で規定した範囲より低い電解電位で試験片
を定電位電解した場合であり、光沢が大きく低下してい
た。
７２２「物体色の測定方法」で規定されている条件Ｃ，
光トラップなし（Ｄ−０）に準拠して測定した。色差Δ
Ｅは、ＪＩＳ Ｚ８７３０に準拠し、ハンターの色差式
で算出した。色ムラは、試験片のなかで最も色調が異な
る部分２個所を測定し、色差ΔＥが２以上を色ムラあ
り，２未満を色ムラなしと判定した。電解処理された試
験片の光沢及び色ムラを電解時の電位で整理すると、表
１に示す関係が得られた。表１から、本発明法によると
き、光沢を実質的に低下させることなく、色ムラが解消
されていることが判る。なお、本実施例で使用した試験
片の光沢は、電解処理前で６２０であった。また、比較
例は、本発明で規定した範囲より低い電解電位で試験片
を定電位電解した場合であり、光沢が大きく低下してい
た。
【０００９】
【表１】
【００１０】実施例２：製造履歴が異なるステンレス鋼
板ＳＵＳ３０４の光輝焼鈍材から、それぞれ５０ｍｍ×
１００ｍｍの試験片を切り出した。脱脂後、試験片を浴
温４０℃及び濃度１２０ｇ／ｌのリン酸水溶液中で電解
処理した。電解は、設定電位１．７０Ｖ vs ＳＣＥで２
分間行った。電解処理した試験片を三酸化クロム２５０
ｇ／ｌ及び硫酸５００ｇ／ｌを含む温度８５℃の着色液
に浸漬し、着色処理を施した。次いで、三酸化クロム２
５０ｇ／ｌ及びリン酸２．５ｇ／ｌを含む温度４０℃の
ハードニング液に浸漬し、電流密度０．５Ａ／ｄｍ2 で
５分間陰極処理した。着色された試験片の色調を、実施
例１と同様に測定した。測定結果を、表２に示す。な
お、表２における比較例は、同じステンレス鋼ＳＵＳ３
０４の光輝焼鈍材から切り出された試験片に、定電位電
解を施すことなく着色処理及びハードニング処理した場
合である。
板ＳＵＳ３０４の光輝焼鈍材から、それぞれ５０ｍｍ×
１００ｍｍの試験片を切り出した。脱脂後、試験片を浴
温４０℃及び濃度１２０ｇ／ｌのリン酸水溶液中で電解
処理した。電解は、設定電位１．７０Ｖ vs ＳＣＥで２
分間行った。電解処理した試験片を三酸化クロム２５０
ｇ／ｌ及び硫酸５００ｇ／ｌを含む温度８５℃の着色液
に浸漬し、着色処理を施した。次いで、三酸化クロム２
５０ｇ／ｌ及びリン酸２．５ｇ／ｌを含む温度４０℃の
ハードニング液に浸漬し、電流密度０．５Ａ／ｄｍ2 で
５分間陰極処理した。着色された試験片の色調を、実施
例１と同様に測定した。測定結果を、表２に示す。な
お、表２における比較例は、同じステンレス鋼ＳＵＳ３
０４の光輝焼鈍材から切り出された試験片に、定電位電
解を施すことなく着色処理及びハードニング処理した場
合である。
【００１１】
【表２】
【００１２】表２から明らかなように、定電位電解した
本発明法の試験片を着色処理したものでは、ΔＥが最大
でも０．９５と小さく、色調安定性に優れていることが
判る。これに対し、定電位電解を省略した比較例の試験
片では、製造履歴に起因してΔＥが大きくばらついてい
た。この対比から、色調の安定化に定電位電解が有効で
あることが確認される。
本発明法の試験片を着色処理したものでは、ΔＥが最大
でも０．９５と小さく、色調安定性に優れていることが
判る。これに対し、定電位電解を省略した比較例の試験
片では、製造履歴に起因してΔＥが大きくばらついてい
た。この対比から、色調の安定化に定電位電解が有効で
あることが確認される。
【００１３】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、特定された条件下でステンレス鋼を定電位電解し、
光沢を低下させることなく表面皮膜，変質層等を除去し
ている。電解処理されたステンレス鋼は、均一な着色反
応が行われる表面状態になっているので、製造履歴等に
起因するロットごとの着色色差や同一ロット内での色ム
ラを発生させることなく、安定した色調に着色される。
また、光沢が低下しないため、特に光輝焼鈍仕上げ材の
ように表面光沢が重要視される製品の商品価値を低下さ
せることもない。
は、特定された条件下でステンレス鋼を定電位電解し、
光沢を低下させることなく表面皮膜，変質層等を除去し
ている。電解処理されたステンレス鋼は、均一な着色反
応が行われる表面状態になっているので、製造履歴等に
起因するロットごとの着色色差や同一ロット内での色ム
ラを発生させることなく、安定した色調に着色される。
また、光沢が低下しないため、特に光輝焼鈍仕上げ材の
ように表面光沢が重要視される製品の商品価値を低下さ
せることもない。
フロントページの続き (72)発明者 福本 博光 千葉県市川市高谷新町７番地の１ 日新 製鋼株式会社鉄鋼研究所内 (56)参考文献 特開 昭51−131431（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−66197（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C25F 1/06 C23C 22/78
Claims (3)
- 【請求項１】 リン酸水溶液に浸漬したステンレス鋼の
電位をＳＣＥ基準で１．６〜２．０Ｖに保持し、定電位
電解法で前記ステンレス鋼を電解処理することを特徴と
するステンレス鋼の着色前処理方法。 - 【請求項２】 リン酸濃度１００〜５００ｇ／ｌ及び浴
温４０〜６０℃のリン酸水溶液中で処理時間１０〜３０
０秒の電解処理が行われる請求項１記載の着色前処理方
法。 - 【請求項３】 不活性ガスで脱気したリン酸水溶液を使
用する請求項１又は２記載の着色前処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26867093A JP3188075B2 (ja) | 1993-10-27 | 1993-10-27 | ステンレス鋼の着色前処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26867093A JP3188075B2 (ja) | 1993-10-27 | 1993-10-27 | ステンレス鋼の着色前処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07118900A JPH07118900A (ja) | 1995-05-09 |
| JP3188075B2 true JP3188075B2 (ja) | 2001-07-16 |
Family
ID=17461767
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26867093A Expired - Fee Related JP3188075B2 (ja) | 1993-10-27 | 1993-10-27 | ステンレス鋼の着色前処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3188075B2 (ja) |
-
1993
- 1993-10-27 JP JP26867093A patent/JP3188075B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07118900A (ja) | 1995-05-09 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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