JPH0293048A - 色調むらのない陽極酸化皮膜を生成するアルミニウム合金板材の製造方法 - 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］ この発明は、陽極酸化処理することによって表面に種々
の色を持った皮膜を得るときに、色調むらのない陽極酸
化皮膜を生成するアルミニウム合金板材の製造方法に関
するものである。

［従来の技術］ アルミニウム合金材料の表面を陽極酸化処理することに
よって、種々の色を呈する皮膜を構成させることは、自
然発色処理法として古くから知られている。陽極酸化処
理皮膜の色調が、アルミニウム合金の組成や組織によっ
て影響を受け、種々の色調が発現することが分かってい
る。そのような自然発色皮膜を有する材料を建材パネル
や器物などに用いる場合、目的の色に発色させ、さらに
、色調むらのない材料が要望されている。従来、安定し
た色調の皮膜を得る方法としては、 （＋＞鋳型の上部に断熱材を設け、溶湯の乱流を防ぎ冷
却した鋳塊を、５５０℃以下で熱開成形した後、合金材
料の組織を均一にすることによって色調むらを防止する
方法（特開昭５７一１９４２９４）　　。

（２）Ａｌ−Ｆｅ系合金に、ＭｎおよびＮｉを含有させ
、Ｓｉの含有を制限し、灰黒色の着色皮膜を生成するＡ
ｌ６Ｆｅ化合物を熱的に安定させ、再現性がよく、むら
のない着色を呈する材料を得る方法（特公昭５Ｂ−１２
３０１）（３）Ａｌ−Ｆｅ−９ｉ系合金に、Ｔｉ、Ｂ。

Ｃｕの含有を制限し、着色に関係のないＡｌ３Ｆｅと、
色調むらの原因となるフリーＳｉの変動量を少なく制限
し、着色むらを防止する方法（特公昭６２−３７７０４
）（４）Ａｌ−Ｆｅ系合金にＳｉおよびＣａを微量添加
し、Ａｌ３Ｆｅを全領域に品出させ色むらのない陽極酸
化皮膜を生成させる方法（特公昭８１−２０６１７　、
特開昭６３−２７２４７）の提案がなされている。また
、本発明者らは、 （５）Ｃｕを微量添加したのちＡｌ−Ｆｅ合金を４００
〜５５０℃で５時間以上の加熱処理によってＡｌ６Ｆｅ
化合物を晶出させた材料（特願昭８３−４０７３８）を
提案した。

従来用いられ、また、提案されてきた上記自然発色合金
や自然発色方法は、それなりの処理、選択で用いられて
きた。しかし、工業的には、安価に、しかも容品に安定
した発色が得られることが要求される。上記従来の方法
では下記のような欠点がある。

（１）の方法は、大がかりな設備改良がともなうため、
コストアップにつながる。

（２）の方法は、加熱処理による色調の変化が少なく、
熱的に安定な皮膜が得られるという特徴があるものの、
鋳造時の晶出物の不均一分散による色調むらには効果が
ない。

（３）の方法は、焼鈍によりフリーＳｉを析出させ、安
定した色調を得ようとするものであるが、焼鈍条件のば
らつきが色調むらの原因となりやすく、焼鈍条件を厳し
く管理する必要があり、製造方法が難しい。

（４）の方法は、ＳｉおよびＣａを含有させることでＡ
ｌａＦｅの晶出による安定した乳白色が得られるが、そ
の他の晶出物（Ａ１６Ｆｅ。

Ａｌ、、Ｆｅ）の不均一分散には効果がなく、例えば、
Ａｌ６Ｆｅによる灰黒色の皮膜の色調むらには効果がな
い。

（５）の方法は、灰黒色を発現するＡｌ６Ｆｅ化合物が
、粗大で不均一に品出すると色むらが発生し、外観色調
を重視する建材や器物には十分とはいえなかった。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は陽極酸化処理したとき色調むらのない種々の発
色が安定して得られる材料を、工業的安価に製造する方
法を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 硫酸浴による陽極酸化処理は、アルミニウム合金の塑性
加工時に生じた表面の変質層、自然酸化皮膜および汚れ
等を除去した後、清浄で活性な表面を現出させるために
、アルカリニ・ンチング処理を行ったのち、硫酸浴中で
陽極酸化処理をイ丁っている。

本発明者らも、これらの処理方法を変えることな（、Ａ
ｌ−Ｆｅ系に種々の他の元素を微量添加し、かつ、板厚
の減少率を種々変えた組合せで鋭意検討した結果、この
発明を完成した。

すなわち、本発明の要旨は重量基準で、Ｆ　ｅ　：　　
１．Ｏ〜２．２％ Ｃｕ　：　　０．００５〜０．５％ Ｓｉ：０．５％以下 を含有し、残部は実質上Ａｌと不純物であるアルミニウ
ム合金の鋳塊を、通常の均質化処理および熱間圧延を行
い、面側した後からの板厚減少率を９９．９０％以上の
塑性加工を付与することによって、圧延、後の表面から
みた平面で、Ａｌ６Ｆｅ化合物などの晶出物を５μｍ以
下に分散させ、陽極酸化処理を行ったとき色調むらのな
い皮膜を生成するアルミニウム合金板材の製造方法にあ
る。

［作　用コ 本発明の成分元素について、その限定した理由を説明す
る。

Ｆ　ｅ　； Ｆｅは、その含有量と、晶出相の違いにより濃灰色から
乳白色まで広範囲の陽極酸化皮膜を与える。しかし、そ
の含有量が１．０％未満では晶出物の瓜が少なく、９９
．９０％以上の加工による品出物の均一分布の効果がな
くなり、均一な色調の皮膜を得ることが困難である。２
．２％より多くなると、粗大なＡｌ３Ｆｅの初品化合物
が生ずるため、圧延加工のとき、表面欠陥を発生させる
原因となり好ましくない。また、Ｆｅ含を量が増加する
と耐候性も低下するため、２．２％以下が好ましい。

Ｃｕ； Ｃｕは、Ａｌ−Ｆｅ系合金の酸化皮膜を安定して生成さ
せるために有効な元素である。Ｃｕを０．００５〜０．
５％含有したものは、アルカリエツチング処理によって
均一微細な凹凸を得ることができ、その後の硫酸による
陽極酸化処理によって得られる色調を均一にする。Ｃｕ
が０．００５％より少ないか、または、０．５％より多
くなると、アルカリエツチング処理により均一微細な凹
凸を得ることができず、陽極酸化皮膜の色調が不均一な
ものとなって観察される。また、Ｃｕは０．５％よりも
多く含有されると、材料の耐候性が低くなるので好まし
くない。

Ｓｉ； Ｓｉはその含有量が少ない方が好ましいが、０．５％以
上であるとＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ化合物が生成されやすくな
り、Ａｔ−Ｆｅ化合物による広範囲の色調が得られない
ことと、単体のＳｉが析出しやすく、焼鈍のむらによる
色調むらを生じ易くなる。

また、合金溶製に際し、結晶組織改善のため、しばしば
添加される　０．１％までのＴ　ｉ　、　０．０５％ま
でのＢの添加は、本発明合金材料の製造方法による陽極
酸化皮膜の色調および安定性には特に影響がないので差
し支えない。

本発明の板材の製造方法について、その理由を説明する
。

鋳塊を面側した後からの板厚の減少率は（（鋳塊の面側
後の板厚−最終板厚）／鋳塊の面側後の板厚＋ｘｔｏｏ
で計算されるが、その減少率が少なくとも　９９．９０
％である理由は、これより小さい場合、鋳塊で不均一に
晶出したＡ１３・Ｆ　ｅ　−、Ａ　Ｉ　６　Ｆ　ｅ　ｓ
　Ａ　１　＠　Ｆ　ｅの晶出物がそのまま延ばされる格
好となり、色調むらの原因になるためである。９９．９
０％以上であると、晶出物は細かく分断され、均一に分
布するようになる。

［実施例］ 以下実施例と比較例により本発明を具体的に説明する。

実施例１ 半連続鋳造法によって第１表に示す成分のアルミニウム
合金を、５００＋ｇｍＸ　１０００ｍｍの断面積を有す
る鋳塊に鋳造し、５００℃で２４時間の均熱処理を行っ
た後、片側２０ａｍの面側を両面につき行い、４６０ａ
＋ｍの厚さとし、４８０℃に加熱後、厚さ１２ＩＩｌｌ
に熱間圧延し、その後厚さ　０．４ｍｍ　（厚さ減少率
９９．９１％）に冷間圧延加工を行った。冷間圧延され
た厚さ　０．４１の板材から３００ａｕ＋Ｘ３００Ｉｌ
ｌｌの大きさに切り出し、次に示す条件で陽極酸化処理
試験を行った。

陽極酸化処理後の色調の調査は、上記各側で得られた厚
さ　０．４μ曙ｍのアルミニウム合金板ヲ、１０％Ｎａ
ＯＨ溶液で片面５μ曙のアルカリエツチングをした後、
１５％Ｈ２ＳＯ４の２０℃溶液中で電流密度１．５Ａ／
ｄａ２の電流を通電し、片面約１５μｍの陽極酸化皮膜
を形成させた。そして表面に形成された酸化皮膜を、ス
ガ試験機製ＳＭ３メタリック用色差計によって色調を測
定し、第１表に示した。

第１表のＬｍは、明度を示し、数値の大きいほど明るく
、小さくなると暗くなることを示している。

ａｍは、赤と緑の色調の強さを示すもので、（＋）側で
は赤が強く、（−）側では緑が強いことを示す。

ｂ東は黄と青の色調の強さを示すもので、（十）側では
黄が強＜、（−）側では青が強いことを示している。

また、色調の均一さとしては、複合板における板幅方向
および圧延方向の約１５カ所の色調のばらつきから、Ｌ
鷹では１．０以下、ａ！＋では０．３以下、ｂｌＫでは
０．５以下を合格とし、目視において色調のばらつきが
目立たない程度とした。

晶出物の大きさは板面を水酸化ナトリウムでエツチング
した後、画像解析装置（日本レギュレータ製Ｌ　ｕｚｅ
ｘ　５００）で測定した。

Ｎｏ、１〜５は成分範囲が本発明範囲内でさらに、晶出
物の大きさが１〜５μｍとなったもので、淡灰色から濃
灰色までの発色が得られ、いずれも色調のばらつきが小
さく、ストリーク等の色調の欠陥は認められず、安定し
た良好な色調が得られた。

Ｎｏ、６はＦｅ含有−が２．５８％と多いため、濃灰色
が得られるが、粗大なＡｌ３Ｆｅの品出物が生しるため
、Ｌ　ｍｌ　　Ｂ　東１）　ｉｌｌのばらつきが大きく
、色調むらが発生した。

Ｎｏ、７から９は晶出物の大きさは　１から　４μｍで
あるが、成分範囲が発明範囲からはずれているものであ
る。

Ｎｏ、７はＣｕ含有量が０　、　Ｇ　ｌ　９６と多いた
めアルカリエツチングのときの面粗さが不均一で色調の
ばらつきが発生した。

Ｎｏ、８はＳｉ含有量か０，６３％と高く、焼鈍むらに
よる８１粒子の不均一分布のため、ＬＸａ東　ｂ東のば
らつきが大きく、色調むらが発生した。

Ｎｏ、９はＦｅ含有量が０．８％と発明範囲からはずれ
ているため、品出物の大きさは５μｍ以下であっても、
晶出物の不均一分布が生じ、色調むらが発生した。

実施例２ 実施例１の第１表に示すＮｏ、３材の熱間圧延板を用い
、厚さ　０．２ｍｍから　３１に冷間圧延加工を行った
。これらを実施例１と同様な処理で、陽極酸化処理およ
び色調の調査を行った。その結果を第２表に示した。

Ｎｏ、１０〜１２は厚さ減少率を９９．９０以上、晶出
物の大きさが５μ１以上としたもので、板厚方向と圧延
方向の色調のばらつきが大きく、色調むらを発生した。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の方法で製造したアルミニ
ウム合金材は、陽極酸化処理したとき色調の変動が少な
く常に一定の色調に発色する。したがって、建材として
広範囲の空間に使用したとき、色むらのない外観を呈す
ることとなり、又、器物等にも成形可能であるので、き
わめて有用な材料である。

特許出願人　住友軽金属工業株式会社 代理人　弁理士　小　松　秀　岳 代理人　弁理士　旭　　　　　宏

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 重量基準で Ｆｅ：１．０〜２．２％ Ｃｕ：０．００５〜０．５％ Ｓｉ：０．５％以下 を含有し、残部は実質上Ａｌと不純物であるアルミニウ
   ム合金の鋳塊を、通常の均質化処理および熱間圧延を行
   い、面削した後からの板厚減少率を９９．９０％以上の
   塑性加工を付与することによって、圧延後の表面からみ
   た平面で、Ａｌ＿６Ｆｅ化合物などの晶出物を５μｍ以
   下に分散させることを特徴とする色調むらのない陽極酸
   化皮膜を生成するアルミニウム合金板材の製造方法。