JPH0273995A - 着色金属材の表面処理方法 - 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又はその合
金から成る金属材の表面を加工して、所定の発色を得る
とともに粒界の発色を鮮明にし、更に手が接触しても汚
れが付きにくい前記着色金属材を提供するための方法に
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類
は、上記した特性に注目されて建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１μｍ
以下の酸化被膜を形成すればよく、該酸化被膜の厚さを
調節することにより所望の着色を得ることができる。

該酸化被膜を形成するには、前記弁金属を１０−４〜１
Ｏ−６Ｔｏｒｒ程度の真空中で９００〜１３００℃で熱
処理を行い、該熱処理により前記弁金属表面の結晶粒を
成長させるとともに、熱エツチングにより前記表面に凹
凸を形成し、前記弁金属表面の耀きを増した後、通常の
電解酸化や加熱酸化により前記弁金属の酸化物の被膜を
形成すればよく、該被膜が多色に発色して建材や装飾品
として好適な材料となるのである。

しかしながら、この方法は前記真空処理において僅かな
量の酸素が混入し、該酸素ガスが前記弁金属と反応して
その表面に酸化被膜を形成してしまうという欠点を有し
ている。ＭＩＰａ化被膜が形成された弁金属に着色処理
を行うと、一定の着色条件を設定しても、真空時に形成
された前記酸化被膜の影響を受けて期待した色調とは異
なった色調となったり、あるいは弁金属表面にむらが生
じたりする。該欠点を解消するために、前記真空処理後
、フン化水素酸あるいはフッ硝酸等で酸洗し、前記表面
酸化被膜を除去した後、着色処理を行う方法が提案され
ているが、該方法は前記表面酸化被膜の除去と同時に表
面を腐食して該表面の凹凸を小さくし、熱処理による結
晶粒子成長を弱める結果を引き起こしてしまう。更に表
面にフッ化物を形成するために、粒界の明瞭な表面を得
にくく、着色処理を行っても鮮やかな発色を得にくいと
いう欠点がある。

又従来は、着色処理における着色の鮮明さを狙うために
、表面に凹凸を形成するよりはむしろ該表面を鏡面とし
、該鏡面に熱エツチングによる緩い凹凸を形成すること
が主として行われており、該方法で形成された表面は手
が触れることにより、皮膚脂肪等によって変色や色むら
等の汚れを生じ易いという欠点を有している。

（発明の目的） 本発明は、上述した従来技術の欠点を解消し、所定の着
色を有し粒界が明瞭でかつ表面に汚れが付着し難い着色
金属材を製造する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被処理金属材に
酸化処理を施してその表面に酸化被膜を形成して前記金
属材を着色する方法において、該酸化被膜の形成に先立
って前記金属材を酸洗して該金属材表面に水素化物を形
成するとともに微細な凹凸を形成せしめ、その後前記金
属材に熱処理を施して粒子成長を行わせることを特徴と
する着色金属材の表面処理方法である。

以下本発明の詳細な説明する。

本発明は、陽極酸化法、加熱酸化法又は化学酸化法等に
より、金属材に酸化被膜を形成して着色する操作の前段
階の前記金属材の前処理方法である。

本発明に使用される金属材は、チタン等の弁金属又はそ
の合金である。該金属材例えばチタン材に酸洗例えば塩
酸による酸洗を施すことにより、前記チタン材の表面が
塩化チタン上して溶解するとともに該表面に微細な凹凸
が形成され、更に水素が発生する。該水素は前記チタン
材のチタンと反応して水素化物層を前記金属材表面に形
成する。

この酸洗処理条件は金属材の種類によっても異なるが、
前記金属材表面に３〜１００μｍの凹凸が形成される条
件であることが望ましく、チタン材の場合には８５℃以
上の１５〜２５％の塩酸に該チタン材を浸漬し、１０〜
６０分間酸洗処理を行う。該処理によって該チタン材に
１０〜２００ｇ／ｍ程度のチタン溶解が起こり、深さ１
〜２０μｍ程度の凹凸が形成される。該酸洗処理後の前
記金属材表面には通常渦巻き状の水素化物層がほぼ前面
に亘って形成される。該酸洗に使用する酸としては、前
記塩酸以外に硫酸や硝酸等がある。該酸洗のみでは表面
粗度が不足する場合には、酸洗前にブラスト処理等を施
して予め表面粗度を上げておくことが望ましい。

次いでこのような水素化物層が形成された梨地肌を有す
る前記金属材に熱処理を行うと粒子成長が起こり、光輝
性を有する表面が形成されるとともに、熱エツチングに
より表面に緩い凹凸が形成されて結晶粒界が極めて明瞭
となる。

該熱処理の条件は、１０−’Ｔｏｒｒ以下の高真空下、
９００−１３００℃程度の温度で１〜６時間とすること
が好ましいが、前記金属材自身に前記水素化物層が形成
され酸化防止効果を有するため、前記熱処理はアルゴン
等の不活性雰囲気上常圧で行うこともできる。

このように光輝性ををし凹凸が形成された前記金属材に
続いて通常の電解酸化処理、加熱酸化処理又は化学酸化
処理等を施すことにより、該金属材表面上に前記凹凸に
応した酸化被膜が金属材表面に形成され、該酸化被膜が
前記金属材表面を保護するとともに、該酸化被膜が多様
に発色して装飾品、内装品又は建材の材料として好適な
ものとなる。前記電解酸化処理は、例えば硫酸等の無機
酸、又は蓚酸等の有機酸あるいは硫酸ナトリウム等の塩
類溶液中で前記金属材を陽極として電解を行い該金属材
表面に酸化被膜を形成する方法であり、又加熱酸化処理
は、大気中で加熱することにより前記金属材表面に酸化
被膜を形成する方法であり、又化学酸化処理は、無機酸
中で孝沸することにより前記金属材表面に酸化被膜を形
成する方法である。

（実施例） 以下本発明を実施例により説明するが、該実施例は本発
明を限定するものではない。

去１１肌り 縦５０ｍｎ＋、横３０１、厚さ０．５ｍｍ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、沸騰した２
０重量％の塩酸中に２０分間浸漬し、酸洗処理を行った
。該酸洗処理後、該チタン板の表面を洗浄し、Ｘ線分析
したところ、水素化物の形成が認められた。

次いで該チタン板を真空炉に入れ、４Ｘ１０−５〜２　
Ｘ　１．０−　”Ｔｏｒｒ、１０５０℃の条件下で３時
間処理を行い、酸化被膜の形成を行った。

該酸化被膜形成処理の後、該チタン板を陽極とし、厚さ
１．５ｍ＋＋＋のチタンメツシュを陰極とし、又２０重
量％の硫酸＋１０ｇ／Ｉ！の硫酸銅水溶液を電解液とし
て使用して、２５℃、電流密度２０ｍＡ／ｃ＋＋！、印
加電圧を８０Ｖとして通電を行った。既定電圧に達した
後、その電圧に更に２分間維持した。該チタン板を取り
出したところ、小豆色の素地に１〜１．２　ｍｍの緑色
の斑点のある結晶粒の粒界が明瞭な輝きを有する着色被
膜が形成されていた。

なお、酸洗を行わなかったこと以外は同様にして前記チ
タン板上に電解により酸化被膜を形成したところ、該チ
タン板全体的にくすんだ小豆色を呈し、明瞭な輝きがみ
られなかった。又該チタン板に指を押しつけたところ、
その部分が黒く変色した。

実施例２ 実施例１のチタン板の表面を＃７０のアルミナメディア
を使用し、吸引法でプラスト処理した後、中性洗剤で脱
脂し水洗した。該チタン板の表面粗度は３０μｍ程度で
あり、該チタン板を実施例１と同様の条件で塩酸で酸洗
し、表面に水素化物層を形成した。その表面粗度は２５
μｍであった。

次いで該チタン板を実施例１と同一条件下で真空炉中で
熱処理し、更に実施例１と同一条件で通電を行った。通
電停止後取り出したところ、該チタン板は小豆色の素地
に１〜１．２甑の緑色の斑点のある結晶粒の粒界が明瞭
な輝きを有していた。

該チタン板表面に繰り返し指を押しつけて変化を観察し
たが、色彩及び輝き等に変化は生じなかった。

（発明の効果） 本発明は、弁金属等から成る被処理金属材を酸化被膜形
成により発色させる前に、該金属材を酸洗してその表面
に水素化物層を形成するようにしている。

従って本発明によると、従来の着色方法では不可避であ
った、金属材表面に存在する酸素の影響で発色以前の前
記金属材表面に酸化被膜が形成され、該酸化被膜により
所定の発色以外の発色が起こり異なった色調や色むらが
生じることが、前記水素化物層が混入酸素による酸化被
膜の形成を防止することにより回避され、所定の発色と
明瞭な粒界を有する着色材を得ることができる。

又水素化物層を形成した後に熱処理して着色させた着色
材は表面の強度が大きく、取扱の間に指等が接触しても
表面が変色したり色むらが生したりすることがなくなる
。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）弁金属又はその合金から成る被処理金属材に酸化
   処理を施してその表面に酸化被膜を形成して前記金属材
   を着色する方法において、該酸化被膜の形成に先立って
   前記金属材を酸洗して該金属材表面に水素化物を形成す
   るとともに微細な凹凸を形成せしめ、その後前記金属材
   に熱処理を施して粒子成長を行わせることを特徴とする
   着色金属材の表面処理方法。
2. （２）酸洗に使用する酸が塩酸である請求項１に記載の
   方法。