JP4203942B2

JP4203942B2 - 金属材料の意匠面形成方法

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Publication number: JP4203942B2
Application number: JP2002253488A
Authority: JP
Inventors: 孝将明地; 仁新村; 敏弘豊本; 哲村上
Original assignee: Aisin Keikinzoku Co Ltd
Current assignee: Aisin Keikinzoku Co Ltd
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2009-01-07
Anticipated expiration: 2022-08-30
Also published as: JP2004091844A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブラスト処理を行う金属材料の意匠面形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属材料を使用する際に、その表面の見映えをよくするために様々な意匠面形成がなされる。そのような金属材料の意匠面形成において、その金属材料自身が備える光輝性を最大限に発揮させることによって得られた高級感と質感を意匠面とすることが非常に多い。そして、金属材料自身が備える光輝性を生かした意匠面形成方法としては、例えば、金属材料の表面を公知のバフ盤にて研磨することによって、ヘアラインを有する意匠面や、金属材料独特の光輝性を有する鏡面調の意匠面に形成されたり、また、ショットブラスト処理にて金属表面をシボ状の意匠面に形成されたりする。また、必要に応じて、その研磨等によって形成された意匠面の上にクリヤ塗膜を塗布することで、金属材料の表面は光輝性を有する高級感及び質感が得られた意匠面となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の技術においては、バフ盤にて研磨することで得られる金属材料の意匠面としては、研磨材の違いによって形成されるヘアラインと鏡面調の２種類の変化しか得られず、また、ショットブラストにおいてもシボ状の意匠面しか得られず、使用者に対して単調な質感を与えてしまうという恐れがあった。
【０００４】
更に、厚さの薄い金属材料の表面を、一般的な投射材である直径が０．５〜２．０ｍｍ、材質がＳＵＳのものを高圧で吹き付けるショットブラスト処理にて加工する場合、金属材料は変形してしまう恐れがあった。
【０００５】
また、特開２００１−２１２７５９号公報には、金属板の表面にウエットブラスト処理にて種類の異なる投射材を吹き付けることによって、異なる色調の加工面を得る方法が開示されている。このものは、ウエットブラスト処理により低圧で表面を加工することができるものの、投射材の種類を変えただけでは色調を変化させる効果は小さく、顔料を混ぜたクリヤ塗装を塗布することによって色調の変化を際立たせているが、色調を安定させることは非常に難しく色ムラが生じる恐れがあった。
【０００６】
それゆえ、本発明は、以上の事情を背景になされたものであり、多種類の意匠的質感を付与することができるとともに、薄い金属材料に対しても容易に意匠面を形成することができる金属材料の意匠面形成方法を提供することを技術的課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、請求項１に記載のように、アルミニウム合金Ａ６０６３（ＪＩＳ）の押出形材の表面に粒径３００μｍ以下の投射材を混合した研磨液を空気と共に投射圧０．１〜０．４ＭＰａの低圧でノズルから吹き付ける湿式ブラスト処理を行い、該ブラスト処理は押出形材の表面に対する投射材の最小入射角が６０°以下となるように吹き付けられるとともに、投射材が押出形材の表面に向かって円錐形状に広がって吹き付けられながら、ノズルが押出形材の表面に対して水平に移動され、ブラスト処理後にその表面を化学的に研磨する化学研磨処理又はエッチング処理を行い、その後に陽極酸化処理を施すことにより、顔料や染色処理を用いることなくＬ ^＊ａ ^＊ｂ ^＊表色系におけるＬ ^＊値で９０以上の明度を有する色調とすることを特徴とする金属材料の意匠面形成方法とした。
【０００８】
本発明に係る金属材料の意匠面形成方法によれば、アルミニウム合金の押出形材の表面に低圧のブラスト処理により凹凸状のシボ面を形成し、更にその表面に化学研磨処理又はエッチング処理を行うことでシボ面の凹凸形状をならしたり粗くしたりすることとなり、これによって、光輝調、半光輝調、艶消し調など多種類の質感、色調が付与される意匠面を形成することができる。また、研磨液と空気を低圧で押出形材の表面に吹き付けるので、厚さの薄い金属材料であっても、押出形材が変形することなく意匠面を形成することができる。
【０００９】
また、押出形材の表面に対する投射材の最小入射角が６０°以下となるように吹き付けられるとともに、投射材が押出形材の表面に向かって円錐形状に広がって吹き付けられながら、ノズルが押出形材の表面に対して水平に移動されることが望ましい。これによれば、０．１〜０．４ＭＰａという低圧で吹き付けるだけでなく投射材が最小入射角６０°以下となるように表面に向かって円錐形状に広がって吹き付けられることにより、投射材は金属材料の表面に対して垂直方向以外の斜方向からも吹き付けられるので、シボ面の凹凸形状をより緻密にすることができる。よって、Ｌ ^＊値で９０以上という明度の高い色調や淡い色調を得ることも可能となる。
【００１０】
好ましくは、請求項２に記載のように、陽極酸化処理の後に、更に電解着色処理を行うことが望ましい。
より好ましくは、請求項３に記載のように、押出形材は１ｍｍ以下の厚さであり、研磨液と空気を共に吹き付ける前記ブラスト処理においても押出形材が変形することなく意匠面を形成することが望ましい。このように、０．１〜０．４ＭＰａという低圧で吹き付けるので、１ｍｍ以下の厚さの薄いアルミ押出形材であっても変形することなく意匠面を形成することが可能となる。
【００１１】
更に、光輝調、半光輝調など多種類の質感を与えた後、陽極酸化処理を行うことで、擦り傷性、耐食性に優れた表面を得ることができる。また、陽極酸化処理を行う際に電解着色処理や染色処理を行うことで、一般的に行われる塗装とは異なり、金属光沢を有しながらあらゆる色調を付与することが可能となる。尚、本発明においてアルミニウム合金とは、アルミニウムも含むものとする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態を、図面を用いて説明する。図１は、本発明に係る金属材料の意匠面形成方法の一実施形態を模式的に示す図であり、図２は意匠面が形成された金属材料を模式的に示す拡大断面図である。
【００１３】
図１に示すように、金属材料１の表面にノズル２から研磨液３を吹き付けるブラスト処理を行う。このブラスト処理により、図２（ａ）に示すように、板厚の薄い金属材料の表面には、全体に亘って、ブラスト加工にて形成された凹凸状のシボ面１ａが形成されている。そして、このシボ面１ａを化学研磨処理又はエッチング処理等の化学的な処理を行うことで、図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、シボ面１ａの凹凸形状が調整される。これによって、任意の意匠面（色調、光沢）が構成されている。シボ面１ａを形成後に、陽極酸化処理（必要に応じて電解着色処理、染色処理を実施）や、クリヤ塗装を行うことで金属材料１の表面に意匠面が形成される。
【００１４】
ここで、前記ブラスト処理について詳しく説明する。ブラスト処理は、水と投射材を混合した研磨液を用い、この研磨液を投射すると同時に空気を吹き付けることによって行われる。即ち、本実施形態におけるブラスト処理は、図１に示すように、ノズル２から投射材３ａと水３ｂを混合した研磨液３を空気と共に、金属材料１の表面に対して、所定の圧力にて吹き付ける処理方法であり、湿式ブラスト処理である。ここでいう水とは液体のことであり、一般的な切削液等でもよい。
【００１５】
用いる研磨剤は、水と投射材を一定の比率で混合したものであるが、投射材はけい砂、アルミナビーズ、ガラスビーズ、ジルコニアビーズ等である。投射材の粒径は３００μｍ以下が望ましく、１００μｍ程度が適している。
【００１６】
また、押出、鋳造等によって所定の形状に形成された金属材料１の表面は、キズ、湯ジワ等の素材欠陥を有している場合があるが、ブラスト処理により表面を加工した際に、表面上に形成されていた素材欠陥は研磨液３により削り取られるとともに、削り取られた金属粉塵等を飛び散ることなく、金属材料１の表面に吹き付けられる研磨液３と共に洗浄される。その結果、金属材料１の表面を均一な凹凸形状のシボ面１ａに加工することができる。
【００１７】
このブラスト処理は、投射材３ａが金属材料１の表面に向かって円錐形状に広がって吹き付けられる方がよい。即ち、投射材３ａを含んだ研磨液３がノズル２から噴出されたときの流れの断面が、図１に示すように、扇状に投射するものが望ましい。本実施形態では、金属材料１の表面に対する投射材３ａの入射角は４５〜９０°（円錐形状の中心軸を流れる投射材３ａの入射角が９０°）となっている。即ち、最小入射角θは４５°となっている。この最小入射角θは６０°以下が望ましい。このように、投射材３ａが金属材料１の表面に向かって円錐形状に広がって吹き付けられるながら、ノズル２は金属材料１に対して水平に移動させられる。
【００１８】
水と投射材３ａを混合した研磨液３を空気と同時に投射する湿式ブラスト処理にて行うことで、研磨液と空気の投射圧を０．１〜０．４ＭＰａと低圧で行うことができ、ドライブラスト処理にて吹き付けられる圧力と異なり、金属材料が変形することなくシボ加工できることが実際に確認されている。
【００１９】
ブラスト処理の後、シボ面１ａを形成した金属材料１の表面を、化学研磨処理又はエッチング処理等の化学的な処理を行うことで更に意匠性を高める。具体的には、ブラスト処理にて形成された凹凸状のシボ面１ａは、図２（ａ）に示すように、凸部は鋭角であり、これを、図２（ｂ）に示すように、化学的な研磨処理にて凸部をならすように研磨することで半光輝調の色調に仕上げたり、図２（ｃ）に示すように、シボ面１ａの凹凸形状を更に微細に粗くすることで艶消し調に仕上げたりする。
【００２０】
次に、本発明の実施例について、更に具体的に説明する。本実施例では、いずれも、金属材料としてアルミニウム合金Ａ６０６３（ＪＩＳ）の押出形材（厚さ１ｍｍ、幅５０ｍｍ、長さ２００ｍｍ）を使用した。ブラスト処理は、図１に示すように、水３ｂと投射材３ａを混合した研磨液３を空気と共に吹き付けられる湿式ブラスト処理とし、最小入射角θが４５°となるようにアルミニウム合金の表面に向かって円錐形状に広がって吹き付けられるものとした。投射材は、＃１２０アルミナ多角ビーズ（粒径：約１００μｍ）を使用した。
【００２１】
実施例１
ブラスト処理の後、化学的処理として、１００ｇ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液に浸漬させて５０℃×１分間のエッチング処理を行った。その後、水洗し、２０wt％の硫酸浴で、対極にカーボン極板を使用して電解温度２０℃、電流密度１．２Ａ／ｄｍ^２、通電時間４０分の陽極酸化処理を行い、１３μｍの陽極酸化皮膜が得られた。
【００２２】
その結果、アルミニウム合金の表面は、色調が白色の意匠面が形成された。この色調をＬ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系（ＣＩＥ規格）による色差計（ミノルタＣＲ−３００）により測定したところ、明度であるＬ^＊値が９３であった。
【００２３】
実施例２
ブラスト処理の後、化学的処理として、リン酸を主成分とした化学研磨浴（例えば、ラサ工業（株）ラサブライト）に浸漬させて９０℃×１分間の化学研磨処理を行った。その後、実施例１と同様に陽極酸化処理を行った。その結果、アルミニウム合金の表面は、色調が光輝調の淡いシルバー色の意匠面が形成された。同様に色差計で測定したところ、明度であるＬ^＊値が９０であった。
【００２４】
実施例３
実施例１の処理の後、更に電解着色処理を行った。電解着色処理としては、従来の黒色の２次電解着色アルマイトの処理条件（即ち、ブラスト処理や化学的処理を行わずにすると黒色が得られる条件）とした。具体的な処理条件としては、硫酸第１スズ１０ｇ／Ｌ、硫酸15ｇ／Ｌ、酒石酸２０ｇ／Ｌ、浴温２５℃の水溶液中で、交流電解着色処理（１５Ｖ×５分）を行った。
【００２５】
その結果、アルミニウム合金の表面は、色調が艶消しの濃いグレー色の意匠面が形成された。このときの光沢度（ＪＩＳ−Ｚ８７４１）は１０であった。更にエッチング処理の条件を調整することで、光沢度を１〜３０程度でムラなく光沢調整ができた。
【００２６】
実施例４
実施例２の処理の後、更に電解着色処理を行った。電解着色処理としては、従来のブルー色の３次電解着色アルマイトの処理条件（即ち、ブラスト処理や化学的処理を行わずにするとブルー色が得られる条件）とした。具体的な処理条件としては、実施例１にある硫酸浴にて陽極酸化皮膜を形成したのち、次に同浴中にて交流電解（３Ｖ×約３分）させることで、陽極酸化皮膜の微細ポア構造を調整する。更に、微細ポア構造を調整したものを、スズ等の金属イオンを含有する電解浴中で交流電解（８Ｖ×約２分）を行った。
【００２７】
その結果、アルミニウム合金の表面は、色調が淡いブルー色（水色）の意匠面が形成された。
【００２８】
実施例１〜４の処理の後、それぞれ必要に応じてクリヤ塗装を行うことも可能である。
【００２９】
以上のように、本発明に係る金属材料の表面にブラスト処理においては、金属材料１の表面にブラスト処理により凹凸状のシボ面１ａを形成し、更にその表面に化学研磨処理又はエッチング処理等の化学的処理を行うことでシボ面１ａの凹凸形状をならしたり粗くしたりすることによって、光輝調、半光輝調、艶消し調など多種類の質感、色調が付与される意匠面を形成することができる。
【００３０】
更に、投射材３ａが金属材料１の表面に向かって円錐形状に広がって吹き付けられることことにより、投射材３ａは金属材料１の表面に対して垂直方向以外の斜方向からも吹き付けられるので、シボ面１ａの凹凸形状を緻密にすることができ、明度の高い色調や淡い色調を得ることもできる。これらのブラスト処理や化学的処理の条件を調整することで、明度、光沢度を任意に調整することも可能である。
【００３１】
また、ブラスト処理は、水３ｂと投射材３ａを混合した研磨液３を空気と共に吹き付ける湿式ブラスト処理であることにより、研磨液３と空気を０．１〜０．４ＭＰａという低圧で金属材料１の表面に吹き付けることができ、従って、１ｍｍ以下の厚さの薄い金属材料であっても、金属材料が変形することなく意匠面を形成することができる。
【００３２】
また更に、化学研磨処理又はエッチング処理等の化学的処理の後に、陽極酸化処理を施すことで、擦り傷性、耐食性に優れた表面を得ることができる。このとき、陽極酸化処理のかわりにクリヤ塗装を行ってもよい。また、陽極酸化処理を行う際に電解着色処理や染色処理を行うことで、一般的に行われる塗装とは異なり、金属光沢を有しながらあらゆる色調を付与することが可能となる。
【００３３】
尚、上記した実施形態（実施例１〜４）は、金属材料としてアルミニウム合金の例を示したが、本発明の実施にあたっては、マグネシウム等の他の金属材料であっても、上記した実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、多種類の意匠的質感を付与することができるとともに、薄い金属材料に対しても容易に意匠面を形成することができる金属材料の意匠面形成方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る金属材料の意匠面形成方法の一実施形態を模式的に示す図である。
【図２】意匠面が形成された金属材料を模式的に示す拡大断面図であり、図２（ａ）はブラスト処理後、図２（ｂ）は化学研磨処理後、図２（ｃ）はエッチング処理後を示す。
【符号の説明】
１金属材料
１ａシボ面
２ノズル
３研磨液
３ａ投射材
３ｂ水

Claims

アルミニウム合金Ａ６０６３（ＪＩＳ）の押出形材の表面に粒径３００μｍ以下の投射材を混合した研磨液を空気と共に投射圧０．１〜０．４ＭＰａの低圧でノズルから吹き付ける湿式ブラスト処理を行い、
該ブラスト処理は押出形材の表面に対する投射材の最小入射角が６０°以下となるように吹き付けられるとともに、投射材が押出形材の表面に向かって円錐形状に広がって吹き付けられながら、ノズルが押出形材の表面に対して水平に移動され、
ブラスト処理後にその表面を化学的に研磨する化学研磨処理又はエッチング処理を行い、その後に陽極酸化処理を施すことにより、
顔料や染色処理を用いることなくＬ ^＊ａ ^＊ｂ ^＊表色系におけるＬ ^＊値で９０以上の明度を有する色調とすることを特徴とする金属材料の意匠面形成方法。
前記陽極酸化処理の後に、更に電解着色処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の金属材料の意匠面形成方法。
前記押出形材は１ｍｍ以下の厚さであり、研磨液と空気を共に吹き付ける前記ブラスト処理においても押出形材が変形することなく意匠面を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の金属材料の意匠面形成方法。