JP6867704B2 - アルミニウム又はアルミ合金の着色処理方法 - Google Patents
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Description
本発明は、アルミニウム又はアルミ合金の表面に着色処理を行う着色処理方法に関する。
アルミニウム又はその合金の着色処理方法として、アルミニウム材の表面に陽極酸化皮膜を形成する陽極酸化皮膜形成工程と、陽極酸化被膜を形成したアルミニウム材をエッチング処理するエッチング処理工程と、エッチング処理したアルミニウム材に着色を施す着色工程とを含むものが知られている（例えば、特許文献１参照）。エッチング工程では、希アルカリ水溶液にアルミニウム材を浸漬させて陽極酸化皮膜のバリヤ層を化学的に溶解させ、着色工程では、染料粒子を分散させた溶液中にアルミニウム材を浸漬させた状態にて染料粒子を電気泳動法によって着色しており、このようにすると、染料粒子がアルミニウム材の陽極酸化皮膜の多数の細孔内に泳動・析出する。
しかしながら、この着色処理方法では、染料粒子を溶解させた溶液を用い、この溶液を例えば１５〜２５℃に維持した状態にて、陽極酸化皮膜が形成されたアルミニウム材を浸漬して着色するために、この溶液の劣化が進行しやすくなる。例えば、着色処理をすることなく溶液を２〜３日放置すると、カビなどにより溶液が劣化して所望の通りに着色できず、放置した溶液を廃棄して染料粒子を溶解させた溶液を新たにつくる必要がある。
本発明の目的は、染料粒子を溶解させた溶液の劣化を抑え、長時間放置してもこの溶液を使用することができるアルミニウム又はアルミ合金の着色処理方法を提供することである。
本発明のアルミニウム又はアルミ合金の着色処理方法は、アルミニウム又はアルミ合金から形成された母材の少なくとも一部の表面に陽極酸化皮膜を形成すると同時に抗菌性金属を析出させる陽極酸化皮膜形成・金属析出工程と、染料粒子を溶解させた染料溶液に前記母材の前記陽極酸化皮膜を浸漬させて前記陽極酸化皮膜の多数の細孔内に前記染料粒子を析出させて着色する染料析出工程と、前記染料析出工程の後に前記陽極酸化皮膜の前記多数の細孔を封孔する封孔処理工程とを含み、
前記陽極酸化皮膜形成・金属析出工程においては、前記母材の少なくとも一部を硫酸浴、シュウ酸浴又はこれらの混合浴中に浸漬させ、前記抗菌性金属の硝酸塩及び／又は硫酸塩を添加した電解液中にて電解処理し、これによって、前記母材の表面に前記陽極酸化皮膜を形成すると同時に、添加した前記硝酸塩及び／又は硫酸塩の前記抗菌性金属を前記陽極酸化皮膜の前記多数の細孔内に析出させ、その後、前記染料析出工程を遂行し、前記染料析出工程においては、前記陽極酸化皮膜の前記多数の細孔内に析出した前記抗菌性金属を覆うように前記染料粒子を析出させることを特徴とする。
このようなアルミニウム又はアルミ合金の着色方法では、染料析出工程においては、染料溶液を第１の温度に維持して陽極酸化皮膜の多数の細孔への染料粒子の流入を促進させる第１染料析出工程と、第１の温度よりも低い第２の温度に染料溶液を維持して陽極酸化皮膜の多数の細孔に流入した染料粒子を安定させる第２染料析出工程とを遂行するのが好ましい。
前記陽極酸化皮膜形成・金属析出工程においては、前記母材の少なくとも一部を硫酸浴、シュウ酸浴又はこれらの混合浴中に浸漬させ、前記抗菌性金属の硝酸塩及び／又は硫酸塩を添加した電解液中にて電解処理し、これによって、前記母材の表面に前記陽極酸化皮膜を形成すると同時に、添加した前記硝酸塩及び／又は硫酸塩の前記抗菌性金属を前記陽極酸化皮膜の前記多数の細孔内に析出させ、その後、前記染料析出工程を遂行し、前記染料析出工程においては、前記陽極酸化皮膜の前記多数の細孔内に析出した前記抗菌性金属を覆うように前記染料粒子を析出させることを特徴とする。
このようなアルミニウム又はアルミ合金の着色方法では、染料析出工程においては、染料溶液を第１の温度に維持して陽極酸化皮膜の多数の細孔への染料粒子の流入を促進させる第１染料析出工程と、第１の温度よりも低い第２の温度に染料溶液を維持して陽極酸化皮膜の多数の細孔に流入した染料粒子を安定させる第２染料析出工程とを遂行するのが好ましい。
また、本発明の他のアルミニウム又はアルミ合金の着色方法は、アルミニウム又はアルミ合金から形成された母材の少なくとも一部の表面に陽極酸化皮膜を形成する陽極酸化皮膜形成工程と、染料粒子を溶解させた染料溶液に前記母材の前記陽極酸化皮膜を浸漬させて前記陽極酸化皮膜の多数の細孔内に前記染料粒子を析出させて着色する染料析出工程と、前記染料析出工程の後に前記陽極酸化皮膜の前記多数の細孔を封孔する封孔処理工程とを含み、
前記染料析出工程の前に、前記陽極酸化皮膜の前記多数の細孔内に抗菌性金属を析出させる金属析出工程を行い、前記染料析出工程においては、前記染料溶液を第１の温度に維持して前記陽極酸化皮膜の前記多数の細孔への前記染料粒子の流入を促進させる第１染料析出工程と、前記第１の温度よりも低い第２の温度に前記染料溶液を維持して前記陽極酸化皮膜の前記多数の細孔に流入した前記染料粒子を安定させる第２染料析出工程とを含んでいることを特徴とする。
このようなアルミニウム又はアルミ合金の着色処理方法では、陽極酸化皮膜形成工程においては、母材の少なくとも一部を硫酸浴、シュウ酸浴又はこれらの混合浴中に浸漬して陽極酸化処理を施して母材の表面に陽極酸化皮膜を形成し、また金属析出工程においては、陽極酸化皮膜を形成した母材を抗菌性金属の硝酸塩及び／又は硫酸塩を添加した電解液中に浸漬させて電解処理し、これにより、添加した硝酸塩及び／又は硫酸塩の抗菌性金属を陽極酸化皮膜の多数の細孔内に析出させることができる。
前記染料析出工程の前に、前記陽極酸化皮膜の前記多数の細孔内に抗菌性金属を析出させる金属析出工程を行い、前記染料析出工程においては、前記染料溶液を第１の温度に維持して前記陽極酸化皮膜の前記多数の細孔への前記染料粒子の流入を促進させる第１染料析出工程と、前記第１の温度よりも低い第２の温度に前記染料溶液を維持して前記陽極酸化皮膜の前記多数の細孔に流入した前記染料粒子を安定させる第２染料析出工程とを含んでいることを特徴とする。
このようなアルミニウム又はアルミ合金の着色処理方法では、陽極酸化皮膜形成工程においては、母材の少なくとも一部を硫酸浴、シュウ酸浴又はこれらの混合浴中に浸漬して陽極酸化処理を施して母材の表面に陽極酸化皮膜を形成し、また金属析出工程においては、陽極酸化皮膜を形成した母材を抗菌性金属の硝酸塩及び／又は硫酸塩を添加した電解液中に浸漬させて電解処理し、これにより、添加した硝酸塩及び／又は硫酸塩の抗菌性金属を陽極酸化皮膜の多数の細孔内に析出させることができる。
このアルミニウム又はアルミ合金の着色処理方法では、抗菌性金属が銀又は銅であり、硝酸塩としての硝酸銀又は硝酸銅、或いは硫酸塩としての硫酸銀又は硫酸銅を添加するのが好ましく、このように構成することにより、アルミニウム又はアルミ合金から形成された母材に所望の抗菌作用を持たせることができる。更に、母材の表面に形成された陽極酸化皮膜の多数の細孔の深さＨ１を７〜２０μｍに形成し、多数の細孔内に析出した抗菌性金属の深さＨ２を５〜１２μｍに形成し、また多数の細孔内に析出した染料粒子の高さＨ３を２〜８μｍに形成するのが好まく、このように構成することにより、母材を所望の通りに着色することができる。
本発明のアルミニウム又はアルミ合金の着色処理方法によれば、陽極酸化皮膜形成・金属析出工程、染料析出工程及び封孔処理工程を含み、この陽極酸化皮膜の多数の細孔内に染料粒子を析出させて着色する場合、この染料粒子を析出させる前（即ち、染料析出工程の前）に、陽極酸化皮膜の多数の細孔内に抗菌性金属を析出させるようにする。このように抗菌性金属を析出させた後に染料析出工程を遂行することにより、陽極酸化皮膜の多数の細孔に析出した抗菌性金属が染料溶液に作用して雑菌（例えば、カビ菌など）の繁殖を効果的に抑え、これにより、染料溶液を放置しても染料溶液の劣化がほとんどなく長期にわたって用いることができる。また、陽極酸化皮膜形成・金属析出工程において、母材の表面に陽極酸化皮膜を形成すると同時に、この陽極酸化皮膜の多数の細孔内に抗菌性金属を析出させることができ、着色処理の作業効率を高めることができる。
また、本発明の他のアルミニウム又はアルミ合金の着色処理方法によれば、アルミニウム又はその合金から形成された母材の少なくとも一部の表面に陽極酸化皮膜を形成し、この陽極酸化皮膜の多数の細孔内に染料粒子を析出させて着色する場合、この染料粒子を析出させる前（即ち：、染料析出工程の前）に金属析出工程を行って陽極酸化皮膜の多数の細孔内に抗菌性金属を析出させるようにする。そして、染色析出工程においては、その前半（第１染料析出工程）において染料溶液を第１の温度（例えば、４０〜７０℃）に維持して処理することにより、母材の陽極酸化皮膜の多数の細孔への染料粒子の流入を促進させることができ、またその後半（第２染料析出工程）においてこの染料溶液を第２の温度（例えば、１０〜３５℃）に維持して処理することにより、陽極酸化皮膜の多数の細孔に流入した前記染料粒子を安定させることができる。
以下、添付図面を参照して、本発明に従うアルミニウム又はその合金の着色処理方法の一実施形態について説明する。尚、この実施形態では、母材Ｍとしてアルミニウムから形成したものを用いているが、アルミ合金から形成したものを用いるようにしてもよい。
図１において、この実施形態のアルミニウム又はその合金の着色処理方法は、図１に示す通り、前処理工程Ｓ１、陽極酸化皮膜形成・金属析出工程Ｓ２、染料析出工程Ｓ３及び封孔処理工程Ｓ４を含んでいる。前処理工程Ｓ１では、アルミニウム（又はアルミ合金）から形成された母材Ｍ（例えば、プレート状部材）に前処理を行い、陽極酸化皮膜形成・金属析出工程Ｓ２では、前処理した母材Ｍの表面の少なくとも一部に陽極酸化皮膜２を形成すると同時に、形成した陽極酸化皮膜２の多数の細孔４内に後述するようにして抗菌性金属６を析出させ（図３参照）、染料析出工程Ｓ３では、母材Ｍの陽極酸化皮膜２の多数の細孔４内に後述するようにして染料粒子８を析出させ（図５参照）、また封孔処理工程Ｓ４では、母材Ｍの陽極酸化皮膜２の多数の細孔４の開口部を後述するようにして封孔処理する（図７参照）。
次に、アルミニウム又はアルミ合金の着色処理方法の各工程について、図２〜図８を参照しながらより具体的に説明する。前処理工程Ｓ１においては、母材Ｍに対する前処理が行われる。即ち、母材Ｍの表面に存在する汚れなどの不純物を洗浄して除去する洗浄処理、母材Ｍの表面に存在する油成分を除去する脱脂処理などが行われ、このような前処理工程Ｓ１を行った後に母材Ｍに対して次のようにして着色処理が行われる。
前処理工程Ｓ１の後に陽極酸化皮膜形成・金属析出工程Ｓ２が行われ、この陽極酸化皮膜形成・金属析出工程Ｓ２においては、例えば、図２に示す第１処理装置１２が用いられる。図２において、図示の第１処理装置１２は、直方体状の電解槽１４を備え、この電解槽１４内の両側部に電極部材１６，１８が配設されている。この形態では、電極部材１６，１８は、長手方向、図２において左右方向に間隔をおいて配設された４個のプレート状電極２０，２２から構成され、これらプレート状電極２０，２２がカーボンから形成されている。電極部材１６，１８は電気的に並列に配置され、一方の電極部材１６の４個のプレート状電極２０は電気的に直列に接続され、他方の電極部材１８の４個のプレート状電極２２は電気的に直列に接続されている。一対の電極部材１６，１８の間に処理すべき母材Ｍ（Ｍ１，Ｍ２）が配設される。一方の母材Ｍ１は電極部材１６に対向してその内側に配設され、他方の母材Ｍ２は電極部材１８に対向してその内側に配設される。母材Ｍ（Ｍ１．Ｍ２）は、例えばプレート状部材から構成される。
この電解槽１４内には、母材Ｍ（Ｍ１，Ｍ２）を表面処理するための電解液が充填され、処理すべき母材Ｍはこの電解液中に浸漬される。電解液としては、硫酸浴、シュウ酸浴又はこれらの混合浴が用いられる。そして、このような浴に抗菌性金属（例えば、銀又は銅）の硝酸塩として硝酸銀及び硝酸銅のいずれか一つ又は二つ（即ち、硝酸銀、硝酸銅又はこれら双方）が添加される。硫酸浴を用いる場合、硫酸が例えば１５０〜３００ｇ／リットルの割合で溶解され、シュウ酸浴を用いる場合、例えば例えば２０〜４０ｇ／リットルの割合で溶解される。また、このような浴に添加される硝酸銀又は硝酸銅は、例えば２〜１０ｇ／リットルの割合で加えられる。金属の硝酸塩が２ｇ／リットルより少なくなると、表面処理を行ったときの金属の析出量が少なくなり、また金属の硝酸塩が１０ｇ／リットルを超えると、表面処理を行ったときに陽極酸化皮膜２にピット（孔食）が発生して皮膜欠陥が発生し易くなる。
硝酸塩に代えて、抗菌性金属の硫酸塩としての硫酸銀及び硫酸銅のいずれか一つ又は二つ（即ち、硫酸銀、硫酸銅又はこれら双方）を添加するようにしてもよく、この場合にも、添加される硫酸銀又は硫酸銅は、例えば２〜１０ｇ／リットルの割合で加えられる。
母材Ｍ（Ｍ１，Ｍ２）に表面処理を施す際、母材Ｍに例えば交直重畳波形の電流、即ち交流電流と直流のプラス側電流とを重畳させた電流が加えられ、この交直重畳の電流を加えて母材Ｍに電解処理を施す。図示の形態では、直流電源２４のプラス側がリアクタ２６に電気的に接続され、またこの直流電源２４のマイナス側が電極部材１６，１８（プレート状電極２０，２２）に電気的に接続される。更に、交流電源２８がリアクタ２６に電気的に接続され、リアクタ２６は直流電源２４のプラス側の電流を交流電源２８からの交流電流に重畳し、重畳した重畳電流を処理すべき母材Ｍ（Ｍ１，Ｍ２）に送給する。
この陽極酸化皮膜形成・金属析出工程Ｓ２では、電流密度が例えば１〜１０Ａ／ｄｍ２の範囲になるように選定され、この電流密度が所定設定時間（例えば、５〜１８０分間）継続して通電される。また、電解液の浴の温度は例えば０〜３０℃の範囲になるように選定される。
上述した第１処理装置１２により母材Ｍ（Ｍ１，Ｍ２）に上述したように処理を施すと、母材Ｍの表面は図３に示す通りに形成される。図３を参照して、アルミニウム（又はアルミ合金）から形成された母材Ｍ（Ｍ１，Ｍ２）の表面に陽極酸化皮膜２が形成される。この陽極酸化皮膜２は、母材Ｍのベース部３０の表面に形成されるバリヤ層３２と、このバリヤ層３２の表面に形成される多孔質層３４とから構成され、バリヤ層３２の厚さＴ１は約０．０１〜０．１μｍ程度に、また多孔質層３４の厚さＴ２は約７〜１５μｍ程度に形成され、陽極酸化皮膜２の厚さＴ３は、この多孔質層３４の厚さＴ２とほぼ等しく、約７〜２０μｍとなる。
また、上述した処理方法で処理すると、母材Ｍ（Ｍ１，Ｍ２）の表面に陽極酸化皮膜２が形成されると同時に、この陽極酸化皮膜２の多孔質層３４に存在する多数の細孔４内に抗菌性金属としての硝酸塩の金属、例えば硝酸銀（又は硝酸銅）を用いた場合に銀（又は銅）が析出し、かかる細孔４の下部に抗菌性金属６の析出層が形成される。抗菌性金属６の深さＨ２（厚さ）は、５〜１２μｍ程度となるように処理される（図５参照）。従って、多孔質層３４の多数の細孔４に抗菌性金属、この実施形態では銀（又は銅）が析出するので、母材Ｍ（Ｍ１，Ｍ２）に抗菌性、防汚性を持たすことができるとともに、熱伝導性、導電性も高めることができる。また、母材Ｍ（Ｍ１，Ｍ２）の表面に陽極酸化皮膜２が存在するので、この母材Ｍの表面の硬度を高めことができ、耐摩耗性なども改善することができる。
この陽極酸化皮膜形成・金属析出工程Ｓ２の後に染料析出工程Ｓ３（即ち、着色工程）が行われる。この染料析出工程Ｓ３においては、例えば、図４に示す第２処理装置４２が用いられる。図４において、図示の第２処理装置４２は、直方体状の着色槽４４を備え、この着色槽４４内にヒータ手段４６が配設されている。この形態では、ヒータ手段４６は、複数（図示の例では、４つ）の電気ヒータ４８から構成され、これら電気ヒータ４８が電気的に直列に接続されている。これら電気ヒータ４８は、コントローラ５０を含む交流電源装置５２からの交流電流が送給される。この着色槽４４内には温度センサ５４（温度検知手段を構成する）が配設され、この温度センサ５４は、着色槽４４内の染料溶液の温度を検知し、その検知信号が交流電源装置５２に送給される。
この着色槽４４内には、更に、攪拌装置５６が配設される。攪拌装置５６は、駆動源（例えば、電動モータ）により所定方向に回動される軸部材５８と、この軸部材５８の先端部に取り付けられた攪拌羽根６０を備え、攪拌羽根６０によって染料溶液を攪拌して溶液中の染料粒子を均一化する。
着色槽４４内には、母材Ｍ（Ｍ１，Ｍ２）を着色処理するための染料溶液が充填され、処理すべき母材Ｍはこの染料溶液中に浸漬される。染料溶液としては、例えば、水（例えば、純水）に所望の色の染料粒子を溶解させたものが用いられる。母材Ｍを例えば赤色に着色する場合、例えば、奥野製薬工業株式会社から商品名「ＴＡＣ ＲＥＤ−ＧＤ」として市販されている染料を用いることができる。また、例えば青色（又はオレンジ色、黒色）に着色する場合、例えば、奥野製薬工業株式会社から商品名「ＴＡＣ ＢＬＵＥ−ＳＬＨ」（又は「ＴＡＣ ＯＲＡＮＧＥ−ＬＨ」、「ＴＡＣ ＢＬＡＣＫ−ＳＬＨ」）として市販されている染料を用いることができる。このような染料粒子は、例えば１〜２０ｇ／リットルの割合で溶解され、攪拌装置５６により所要の通りに攪拌される。
上述した第２処理装置４４により母材Ｍ（Ｍ１，Ｍ２）（陽極酸化皮膜２が形成され、その細孔４内に抗菌性金属６が析出している母材Ｍ）に着色処理を施すと、母材Ｍの表面は図５に示す通りに形成される。図５を参照して、この染料析出工程Ｓ３においては、染料溶液中の染料粒子が母材Ｍ（Ｍ１，Ｍ２）の表面の形成された陽極酸化皮膜２の多数の細孔４内に流入し、多数の細孔４内に析出した抗菌性金属６を覆うように各細孔４の開口側に析出する。
この染料析出工程Ｓ３は、例えば、攪拌装置５６により染料溶液を攪拌しながら５〜４０分程行われ、このとき染料溶液の温度は、例えば１０〜５０℃に維持され、この温度の維持は、温度センサ５４の検知温度に基づいて電気ヒータ４８を作動制御することにより行われ、その制御はコントローラ５０により行われる。
この染料析出工程Ｓ３においては、この染料析出工程Ｓ３を通して染料溶液の温度を一定に保つようにしてもよいが、この染料溶液を次のように維持して処理するようにしてもよい。即ち、染料析出工程Ｓ３の前半（第１染料析出工程Ｓ３１）においては、この染料溶液の温度を第１温度、例えば４０〜７０℃に維持し、このような第１温度に維持して処理することにより、陽極酸化皮膜４の多数の細孔４内への染料粒子の流入を促進し、染料の析出効率を高めることができる。またこの染料析出工程Ｓ３の後半（第2染料析出工程Ｓ３２）においては、この染料溶液の温度を第１温度よりも低い第２温度、例えば１０〜３５℃に維持し、このような第２温度に維持して処理することにより、陽極酸化皮膜２の多数の細孔４内に析出した染料粒子を安定させることができる。この第１染料析出工程３１は、例えば２〜２０分程度行い、それに続く第2染料析出工程３２は、例えば３〜２０分程度行うことができる。
このように染料析出工程Ｓ３を終了すると、図５に示すように、陽極酸化皮膜２の多数の細孔4内の下部に析出した抗菌性金属６の上側にこれを覆うように染料粒子８が析出し、この染料粒子８の深さＨ３（厚さ）は、例えば２〜８μｍ程度となるように処理される。尚、上述したようにして染料粒子を析出させるのではなく、例えば、それ自体周知の電気泳動法を用いて染料粒子を析出させるようにしてもよい。
このように陽極酸化皮膜２の細孔４の下部に抗菌性金属６、例えば銀を析出させることにより、母材Ｍに上述したように抗菌性、防汚性を持たせ、更に熱伝導性、導電性も高めることができ、更に細孔４の上部に染料粒子８を析出させることにより、母材Ｍに着色を施して意匠性、装飾性を高めることができる。
更に、この着色方法では、染料析出工程Ｓ３の前段階で抗菌性金属６の析出を行っている（この実施形態では、陽極酸化皮膜形成・金属析出工程Ｓ２を実施している）ので、染料析出工程Ｓ３において、着色槽４４の染料溶液に母材Ｍを浸漬させて着色を行うときに、この母材Ｍに析出した抗菌性金属６が染料溶液に作用して溶液中の雑菌の繁殖が抑えられ、その浸漬時間が長いとこの雑菌が死滅するようになり、これにより、染料溶液の劣化が効果的に抑えられ、この染料溶液を長期にわたって使用することが可能となる。
この染料析出工程Ｓ３の後に、封孔処理工程Ｓ４が行われる。この封孔処理工程Ｓ４においては、例えば、図６に示す第３処理装置６２が用いられる。図６において、図示の第３処理装置６２の基本的構成は、攪拌装置５６を備えていない点を除いて、図４に示す第２処理装置４２とほぼ同じである。図示の第３処理装置６２は、直方体状の封孔処理槽６４を備え、この封孔処理槽６４内に、複数の電気ヒータ６８から構成されたヒータ手段６６が配設されている。ヒータ手段６６は、コントローラ７０を含む交流電源装置７２からの交流電流が送給される。この封孔処理槽６４内には温度センサ７４（温度検知手段を構成する）が配設され、この温度センサ７４は、封孔処理槽６４内の封孔処理液の温度を検知し、交流電電装置７２は、温度センサ７４からのその検知信号に基づいてヒータ手段６６を作動させ、これにより、封孔処理液が所定の温度に維持される。
封孔処理槽６４内には、母材Ｍ（Ｍ１，Ｍ２）を陽極酸化皮膜２の多数の細孔４を封孔処理するための封孔処理液、例えば水（例えば、純水）が充填され、処理すべき母材Ｍはこの封孔処理液中に浸漬される。封孔処理液としては、例えば、水に封孔処理剤を溶解させたものを用いるようにしてもよい。
この封孔処理工程Ｓ４においては、封孔処理液を例えば７０〜９０℃に保ち、この温度状態の封孔処理液に母材Ｍ（Ｍ１，Ｍ２）を例えば５〜４０分程度浸漬することにより行われる。
このように封孔処理工程Ｓ４を行うと、母材Ｍ（Ｍ１，Ｍ２）の表面は、図７及び図８に示す通りとなる。即ち、陽極酸化皮膜２の多数の細孔４の開口部に径方向内側に閉塞突部８２が生じ、この閉塞突部８２により細孔４の開口部が閉塞されるようになり、このように封孔処理を行うことにより、多数の細孔４内の抗菌性金属６及び染料粒子８を安定的に固定することができる。
上述した実施形態では、陽極酸化皮膜形成・金属析出工程Ｓ２を実施し、母材Ｍの表面に陽極酸化皮膜２を形成すると同時に、この陽極酸化皮膜２に抗菌性金属６を析出させているが、この陽極酸化皮膜形成・金属析出工程Ｓ２を二つの工程、即ち陽極酸化皮膜２を形成する陽極酸化皮膜形成工程Ｓ２１と、この陽極酸化皮膜２の細孔４内に抗菌性金属６を析出させる金属析出工程（Ｓ２２）とを別の工程で行うようにしてもよい。この場合、陽極酸化皮膜形成工程（Ｓ２１）においては、母材を硫酸浴、シュウ酸浴又はこれらの混合浴に浸漬して陽極酸化処理を施せばよく、このように陽極酸化皮膜形成工程Ｓ２１を遂行すると、母材Ｍの表面は、図９に示す通りとなり、母材Ｍの表面に多数の細孔４を有する陽極酸化皮膜２が形成される。その後の金属析出工程Ｓ２２においては、硝酸塩としての硝酸銀及び硝酸銅のいずれか一つ又は二つ、又は硫酸塩としての硫酸銀及び硫酸銅のいずれか一つ又は二つを添加した電解液でもって電解処理すればよく、このように別々に陽極酸化皮膜形成工程Ｓ２１及び金属析出工程Ｓ２２を遂行しても、図５に示すように、母材Ｍの表面への陽極酸化皮膜２の形成と、この陽極酸化皮膜２への抗菌性金属６の析出とを行うことができる。
染料溶液の劣化進行を確認するために、次の実験を行った。即ち、実施例として、前処理工程、陽極酸化皮膜形成・金属析出工程及び染料析出工程を実施した。陽極酸化皮膜形成・金属析出工程においては、母材の表面に陽極酸化皮膜を形成するとともに、この陽極酸化皮膜の多数の細孔内に抗菌性金属として銀を析出させた。また、染料析出工程Ｓ３において、純水に赤色の染料（奥野製薬工業株式会社から商品名「ＴＡＣ ＲＥＤ−ＧＤ」として市販されているもの）を５ｇ／リットルの割合で溶解し、この染料溶液を用いて母材に着色（表面への染料析出）を行った。この染料着色は、染料溶液を３０℃に保ち、この温度状態の染料溶液に母材を３０分間浸漬して行った。
この染料析出工程の後に、この染料溶液を工場内に放置してその特性の変化、即ち染料溶液の劣化状態を調べた。この染料溶液の特性の変化状態は、図１０に実線で示す通りであり、染料析出工程の終了後から７日以上経過しても染料溶液の劣化はほとんど見られず、染料析出に使用可能な状態であった。
比較例として、前処理工程、陽極酸化皮膜形成工程及び染料析出工程を実施し（金属析出工程を省略する）、この染料析出工程Ｓ３において、実施例と同様の染料溶液を用い、この実施例と同様の条件で母材に着色（表面への染料析出）を行った。
この染料析出工程の後に、この染料溶液を実施例と同様にして工場内に放置してその特性の変化、即ち染料溶液の劣化状態を調べた。この染料溶液の特性の変化状態は、図１０に一点鎖線で示す通りであり、染料析出工程の終了後から４日程経過する染料溶液の劣化が進み、染料析出に使用できない状態となっていた。
上述した確認実験から、染料析出工程の前に金属析出工程を遂行する、換言すると陽極酸化皮膜の表面に抗菌性金属（銀）を析出させることにより、この抗菌性金属（銀）の抗菌作用により雑菌の繁殖が抑えられ、その結果、染料溶液の劣化が抑制されたと考えられる。
２ 陽極酸化皮膜
４ 細孔
６ 抗菌性金属
８ 染料粒子
１２ 第１処理装置
１４ 電解槽
４２ 第２処理装置
４４ 着色槽
６２ 第３処理装置
６４ 封孔処理槽
Ｍ，Ｍ１，Ｍ２ 母材
４ 細孔
６ 抗菌性金属
８ 染料粒子
１２ 第１処理装置
１４ 電解槽
４２ 第２処理装置
４４ 着色槽
６２ 第３処理装置
６４ 封孔処理槽
Ｍ，Ｍ１，Ｍ２ 母材
Claims (6)
- アルミニウム又はアルミ合金から形成された母材の少なくとも一部の表面に陽極酸化皮膜を形成すると同時に抗菌性金属を析出させる陽極酸化皮膜形成・金属析出工程と、染料粒子を溶解させた染料溶液に前記母材の前記陽極酸化皮膜を浸漬させて前記陽極酸化皮膜の多数の細孔内に前記染料粒子を析出させて着色する染料析出工程と、前記染料析出工程の後に前記陽極酸化皮膜の前記多数の細孔を封孔する封孔処理工程とを含んでおり、
前記陽極酸化皮膜形成・金属析出工程においては、前記母材の少なくとも一部を硫酸浴、シュウ酸浴又はこれらの混合浴中に浸漬させ、前記抗菌性金属の硝酸塩及び／又は硫酸塩を添加した電解液中にて電解処理し、これによって、前記母材の表面に前記陽極酸化皮膜を形成すると同時に、添加した前記硝酸塩及び／又は硫酸塩の前記抗菌性金属を前記陽極酸化皮膜の前記多数の細孔内に析出させ、その後、前記染料析出工程を遂行し、前記染料析出工程においては、前記陽極酸化皮膜の前記多数の細孔内に析出した前記抗菌性金属を覆うように前記染料粒子を析出させることを特徴とするアルミニウム又はアルミ合金の着色処理方法。 - 前記染料析出工程においては、前記染料溶液を第１の温度に維持して前記陽極酸化皮膜の前記多数の細孔への前記染料粒子の流入を促進させる第１染料析出工程と、前記第１の温度よりも低い第２の温度に前記染料溶液を維持して前記陽極酸化皮膜の前記多数の細孔に流入した前記染料粒子を安定させる第２染料析出工程とを含んでいることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム又はアルミ合金の着色処理方法。
- アルミニウム又はアルミ合金から形成された母材の少なくとも一部の表面に陽極酸化皮膜を形成する陽極酸化皮膜形成工程と、染料粒子を溶解させた染料溶液に前記母材の前記陽極酸化皮膜を浸漬させて前記陽極酸化皮膜の多数の細孔内に前記染料粒子を析出させて着色する染料析出工程と、前記染料析出工程の後に前記陽極酸化皮膜の前記多数の細孔を封孔する封孔処理工程とを含み、
前記染料析出工程の前に、前記陽極酸化皮膜の前記多数の細孔内に抗菌性金属を析出させる金属析出工程を行い、前記染料析出工程においては、前記染料溶液を第１の温度に維持して前記陽極酸化皮膜の前記多数の細孔への前記染料粒子の流入を促進させる第１染料析出工程と、前記第１の温度よりも低い第２の温度に前記染料溶液を維持して前記陽極酸化皮膜の前記多数の細孔に流入した前記染料粒子を安定させる第２染料析出工程とを含んでいることを特徴とするアルミニウム又はアルミ合金の着色処理方法。 - 前記陽極酸化皮膜形成工程においては、前記母材の少なくとも一部を硫酸浴、シュウ酸浴又はこれらの混合浴中に浸漬して陽極酸化処理を施して前記母材の表面に前記陽極酸化皮膜を形成し、また前記金属析出工程においては、前記陽極酸化皮膜を形成した前記母材を前記抗菌性金属の硝酸塩及び／又は硫酸塩を添加した電解液中に浸漬させて電解処理し、これにより、添加した前記硝酸塩及び／又は硫酸塩の前記抗菌性金属を前記陽極酸化皮膜の前記多数の細孔内に析出させ、その後、前記染料析出工程を行うことを特徴とする請求項３に記載のアルミニウム又はアルミ合金の着色処理方法。
- 前記抗菌性金属は銀又は銅であり、硝酸塩としての硝酸銀又は硝酸銅、或いは硫酸塩としての硫酸銀又は硫酸銅が添加されることを特徴とする請求項１又は４に記載のアルミニウム又はアルミ合金の着色処理方法。
- 前記母材の表面に形成された前記陽極酸化皮膜の前記多数の細孔の深さＨ１は７〜２０μｍであり、前記多数の細孔内に析出した抗菌性金属の深さＨ２は５〜１２μｍであり、また前記多数の細孔内に析出した染料粒子の高さＨ３は２〜８μｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のアルミニウム又はアルミ合金の着色処理方法。
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