JPH01104798A - 着色金属材の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、建材や装飾品等に使用する弁金属及びその合
金から成る着色材の表面処理方法に関する。

（従来技術とその問題点） チタンをはじめとする弁金属及びその合金類は、海水や
塩害にも耐え得る耐候性や耐久性、軽量性等を有するた
め、従来から化学装置や航空機等の運輸装置の材料とし
て汎用されてきた。近年、これらの弁金属やその合金は
、上記した特性に注目されて建築材や装飾品として使用
される機会が増加している。

化学装置としての使用に際しては美観に特別の注意を払
う必要はなかったが、建築材や装飾品として使用される
場合には、当然に色調を含む外観に配慮する必要が生ず
る。上記したチタン等に着色を施すにはその表面に１μ
ｍ以下の酸化被膜を形成すればよく、該酸化被膜の厚さ
を調節することより所望の着色を得ることができる。

弁金属特にチタン材の着色処理方法として次の方法が知
られている。

１）硫酸、燐酸等の無機酸、又は蓚酸、酒石酸等の有機
酸、あるいは硫酸ナトリウム等の塩類溶液中でチタンを
陽極とし、電解を行うことにより該チタン表面に酸化被
膜を形成させる陽極酸化法。

２）大気中で加熱することによりチタン表面に酸化被膜
を形成させる加熱酸化法。

３）無機酸中で煮沸することによりチタン表面に酸化被
膜を形成させる化学酸化法。

しかしながらこれらの被膜形成法で形成される被膜は、
次のような欠点を有している。

１）陽極酸化法により製造した酸化被膜ば膜厚が薄く又
軟らかいことから擦過に弱く堅牢性に欠けるため、該被
膜をそのまま使用することができない。

２）加熱酸化法により製造した酸化被膜は陽極酸化被膜
よりも耐擦過性を有しているが依然として不十分であり
、更に該加熱酸化法により具現化合物できる色の種類が
少なく、色の再現性にも問題がある。

３）化学酸化法により製造した酸化被膜も耐候性の面で
問題があり、更に色の種類も少ない。

上記欠点特に酸化被膜が堅牢性に欠けるという欠点を解
消するために、上記した各被膜形成法で製造した被膜上
にアクリル系樹脂、ウレタン系樹脂等から成る透明な保
護膜を形成して傷等が付き易い前記酸化被膜を保護する
表面保護法が提案されている。

該表面保護法は、酸化被膜自体の保護法としては満足す
べきものであるが、第１に、着色ラインの他に塗装ライ
ンを必要とし処理費用が嵩むという欠点があり、第２に
、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂等の通常使用される
保護膜をチタン材表面に形成すると、紫外線により前記
樹脂等が劣化して色調に変化を来すことがあり、内装材
、外装材等として使用する際の問題点となることがある
という欠点を有している。

（発明の目的） 本発明は、被膜形成方法として従来法として最も優秀で
ある陽極酸化法を採用し、かつ該陽極酸化法で製造した
酸化被膜を処理することにより、前記酸化被膜の強度を
向上させ上記した保護膜を形成することなく長期間に亘
って褪色等の不都合を生ずることなく使用することので
きる金属着色材の処理方法を提供することを目的とする
。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、弁金属又はその合金から成る基材上に陽極酸
化法により酸化被膜を形成して成る着色金属材を５０〜
３５０℃の温度で熱処理を行い、前記酸化被膜の硬度を
向上させるようにした着色金属材の処理方法である。

以下本発明の詳細な説明する。

本発明に使用する基材は、チタン等の弁金属又はその合
金から成る。又該基材に対する陽極酸化は従来法に従っ
て行えば良く、例えば該基材を陽極として電解質を溶解
させた電解浴中で通電すると、表面に１μｍ以下の金属
酸化物被膜が形成し不働態化する。・該被膜め厚さを加
減することにより所望の色調を呈する基材を提供するこ
とができ、該被膜の厚さは印加電圧により任意の厚さと
することができ、換言すると印加電圧により任意の色調
を具現化することができる。一般に陽極酸化は、１０〜
１５０■程度の電圧を印加して行うのが良く、数十秒〜
数分の通電で基材表面の１μｍ以下の酸化被膜が形成さ
れる。

続いてこのように所望の着色が施された基材の熱処理を
行って、前記酸化被膜の硬度を上界させる。熱処理は５
０〜３５０℃、好ましくは１５０〜３００℃の温度で行
う。該熱処理温度が５０°Ｃ未満であると硬度上昇が殆
どなく、又３５０℃を□超えると顕著を色調変化が生ず
るとともに、基材上に加熱被膜が形成されることがある
。又加熱温度が１５０℃未満であると硬度上昇がやや不
十分であり、又３００℃を超えると僅かな色調変化が生
ずるため、加熱温度は１５０〜３００℃とすることが好
ましい。

加熱時間と加熱雰囲気はそれぞれ任意に選択できるが、
加熱時間は１０分〜２時間程度とし、加熱雰囲気は容易
に処理を行うことのできる大気雰囲気とすることが好ま
しい。

該熱処理により酸化被膜の硬度が上昇するとともに、該
酸化被膜に取り込まれることのある水分を除去すること
もでき、これにより色調はより鮮やかになる。

（実力缶例） 以下に本発明の実施例を記載するが、該実施例は本発明
を限定するものではない。

実施例１ 縦２０龍、横５０鰭、厚さ０．８Ｂの市販のチタン板の
表面を中性洗剤で脱脂し水洗した後、５重量％ＨＦ＋５
重量％Ｈｚ　Ｏｚ水溶液で酸洗を行った。

このチタン板を陽極とし、陰極として厚さｌ、５ｍｍの
チタンメソシュを、又電屑液として２０重量％Ｈ２Ｓ○
４　＋２０ｇ　／　Ｅ　Ｃｕ　Ｓ○４水？容ン夜をそれ
ぞれ使用し、電解温度２５℃、電流密度１０　ｍ　Ａ　
／　ｃＪ、印加電圧４０Ｖとして通電を行った。約３０
秒の通電で電流がほぼ３ｍＡまで安定した。該チタン板
を取り出したところ、表面は薄い黄緑色を呈していた。

次いで該チタン板を空気を流通させたマツフル炉で１０
０から５００℃までの５０℃刻みの温度でそれぞれ５．
１０及び２０分間処理した。

このときの色調と表面硬度変化の測定結果を表１に示す
。表１における色調の測定は、積分球を用いた反射率測
定法により行い、表示はＪＩＳ２８７０１及びＺ　８７
２９の表示方法に拠った。又硬度測定は、株式会社明石
製作所裂微小硬度計ＭＶＫ−Ｄを使用し、５０ｇ荷重の
２０秒保持により行った。

なお表中のしは明るさを、ａ及びｂはそれぞれ色調の座
標の値を示し、又ΔＥ”ａｂ−Ｃ（Δ♂）′＋　（Ａａ
”）　”　＋　（Ａｔｅ）　”　）　”２テある。咳Δ
Ｅｄｂの値が４以内の場合には色彩の変化が認められず
、又７〜８以内の場合であっても色彩の変化は殆ど認め
られない。一方ΔＥ！ｂの値が８以上になると明らかな
色彩変化が認められる。

表１かられかるように、温度が上昇するにつれて硬度が
大きくなる一方、処理温度が３００℃を超えると僅かな
色調変化が生じ始め３５０°Ｃを超えると色調変化が顕
著になり希望の色調が得られなくなる可能性がある。一
方処理温度が１５０℃未満であると色調変化は生じるこ
とがなく、硬度の上昇は見られるが、硬度が完全に満足
できる値とはならないことがわかる。

表　　　　　１ 実施例２ 印加電圧を２０Ｖとし、実施例１と同様にしてチタン板
表面に通電してチタン被膜を形成させた。

該チタン板表面の色調は青色であった。該チタン板をマ
ツフル炉中で５０〜５００℃の範囲で５０℃刻みで熱処
理を行った。その結果、３５０℃において色調に僅かな
変化が生じ４００℃以上では顕著を色調　　　　・変化
が観察された。又５０°Ｃ及び１００℃で熱処理したチ
タン板については硬度上界が見られたがやや不十分であ
った。

（発明の効果） 本発明は、陽極酸化法により酸化被膜を形成した基材を
５０〜３５０℃の温度で熱処理し、色調を変化させるこ
となくその硬度を上昇させるようにしである。

従って本発明では、従来の保護膜形成法と異なり、塗装
ライン等の過大な設備を必要とすることなく、傷が付き
難くかつ長期間に亘り色調の変化のない酸化被膜が形成
された着色基材を提供することができる。

更に本発明では着色できる色の数が多く豊富な色彩を提
供できる陽極酸化法を使用しているため、基材に複雑で
多彩を着色を施すことができ、しかも色調の変化を来し
易い保護膜を使用していないため、前記多彩な色彩を半
永久的に保持することが可能である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）弁金属又はその合金から成る基材上に陽極酸化法
   により酸化被膜を形成して成る着色金属材を５０〜３５
   ０℃の温度で熱処理を行い、前記酸化被膜の硬度を向上
   させるようにした着色金属材の処理方法。
2. （２）熱処理を１５０〜３００℃で行うようにした特許
   請求の範囲第１項に記載の処理方法。
3. （３）弁金属又はその合金がチタン又はチタン合金であ
   る特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の処理方法。
4. （４）熱処理を大気中で行うようにした特許請求の範囲
   第１項から第３項までのいずれかに記載の処理方法。