JPH03223435A - 陽極酸化処理後の色調がベージュ色のアルミニウム合金板およびその製造方法 - 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を施して使用されるＩ途のアル
ミニウム合金材料、特にビルのカーテ：ウォールや内装
材などの建材、あるいは器物、ｆ器、電気計測機器筐体
、装飾品等に使用されるフルミニラム合金板材の製造方
法に関するものでＪる。

従来の技術 一般に力〜テンウオールや内装材などの建材、あるいは
器物、容器、電気計測機器筐体などに使用されるアルミ
ニウム合金は、耐食性の観点から陽極酸化処理を施して
用いられることが多い。これらの用途の陽極酸化処理用
アルミニウム合金としては、淡灰色系からシルバー系の
ものが多く、このような合金としては一般にＩｔ３１０
５００５０合金００合金、５００５００５合金用される
ことが多く、また灰色系のものとしてはＡｌ−１〜４％
８１合金が一般的である。また陽極酸化処理としては、
経済性および耐食性の点から硫酸電解浴が多用されてい
る。

ところで前述のような用途では、美観のために陽極酸化
処理後の表面に対して種々の色調を存することが要求さ
れる場合がある。陽極酸化処理板に所要の色調を与える
ための方法としては、塗装、染色、二次電解着色、合金
発色、陽極酸化処理液による発色等があるが、経済的観
点および耐食性の観点からは、陽極酸化処理のまま、特
に硫酸浴による陽極酸化処理のままでの発色が望まれて
いる。

発明が解決しようとする課題 各種の色調のうちでも、金属光沢の少ないベジュ色の色
調はしっとりと落ち着いた質感を与え、また心理的に暖
かさや安心感を与えるところから、建材等の用途におい
ても金属光沢の少ないベージュ色の色調が要求されるこ
とが多くなっている。

しかしながら、従来は陽極酸化処理のまま、特に硫酸浴
による陽極酸化処理のままで金属光沢の少ないベージュ
色の色調を有する陽極酸化処理板を得ることは極めて困
難とされていた。

この発明は以上の事情を背景としてなされたもので、硫
酸浴を用いた陽極酸化処理のままで金属光沢の少ないベ
ージュ色の色調を得ることができるアルミニウム合金板
と、そのアルミニウム合金板を製造する方法、さらにそ
のアルミニウム合金板を用いて実際に陽極酸化処理によ
り金属光沢の少ないベージュ色の色調を達成するための
方法を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 前述のような目的を達成するべく、本発明者等が鋭意実
験・検討を重ねた結果、合金元素の成分量、特にＦｅ量
とＭｎ量を適切な量に調整して、金属間化合物の種類と
量を適切に定めることにより、硫酸浴による陽極酸化処
理後の色調として金属光沢の少ないベージュ色が得られ
ることを見出し、この発明をなすに至った。

具体的には、請求項１の発明は陽極酸化処理後に金属光
沢の少ないベージュ色の色調を得ることができるアルミ
ニウム合金板を提供するものであって、Ｆ　ｅ　　０．
１１−２，Ｏｖ１％、Ｍ　ｎ　０．０５〜Ｇ、　４ｗ＋
％を含有し、かっｓｌが０．２ｗ１％以下に規制され、
残部が実質的にＡｌよりなり、かつ全金属間化合物量（
重量）に対してＦｅＡｌ３相およびＦｅＭｎＡｌ３相の
合計量の占める割合が９０％以上であり、しかも全金属
間化合物量が２５〜７０ｇ１％の範囲内にあることを特
徴とするものである。

また請求項２の発明は、そのアルミニウム合金板を製造
する方法を提供するものであって、Ｆｅ０．８〜２．０
ｖ１％、Ｍ　ｎ　０．０５〜Ｇ、　ＤＩ％を含有し、か
っＳｉが０．２ｗ１％以下に規制され、残部が実質的に
ＡＩよりなるアルミニウム合金を素材とし、その合金を
ＤＣ鋳造した後、鋳塊に対し　５８［１〜６３０℃の範
囲内の温度で０５〜２４時間加熱処理を施し、その後圧
延して最終板厚とし、これにより全金属間化合物量（重
量）に対してＦｅＡｌ３相およびＦ　ｅ　Ｍ　ｎ　Ａ　
ｌ　３相の合計量の占める割合が９０％以上であり、し
かも全金属間化合物量が２．５〜７０１１％の範囲内に
ある圧延板を得ることを特徴とするものである。

さらに請求項３の発明は、実際に陽極酸化処理を施して
金属光沢の少ないベージュ色を有するアルミニウム合金
を製造する方法を提供するものであって、Ｆ　ｅ　　０
．８〜２．Ｏｖ１％、Ｍ　ｎ　０．０５〜０．４ｗｔ％
を含有し、かつＳｉが０．２ｗｔ％以下に規制され、残
部が実質的にＡＩよりなるアルミニウム合金を素材とし
、その合金をＤＣ鋳造した後、鋳塊に対し　５８０〜６
３０℃の範囲内の温度で０５〜２４時間加熱処理を施し
、その後圧延して最終板厚きし、これにより全金属間化
合物量（重量）に対してＦｅＡｌ３相およびＦｅＭｎＡ
ｌ３相の合計量の占める割合が９０％以上でありしかも
全金属間化合物量が２５〜？、　０ｗｔ％の範囲内にあ
る圧延板を得、その後その圧延板に対し、Ｈ２ＳＯ４濃
度が１０〜２５　ｖｏ１％の硫酸電解浴を用いて浴温度
１０〜３０℃、電流密度’１．５Ａｌｃｈｒ１以上、２
．５Ａ　／ｄｆｆ！未満で陽極酸化処理を施して膜厚１
０〜３Ｇ＋ｕｎの陽極酸化皮膜を形成することを特徴と
するものである。

作　　　用 先ずアルミニウム合金の成分組成の限定理由について説
明する。

Ｆｅ： Ｆｅは金属間化合物量を増加させて陽極酸化処理後の金
属光沢を少なくするに重要な元素である。

すなわち、Ｆｅ量を増加させて、鋳塊均質化熱処理条件
との組合せてにより金属間化合物量を増すことによって
、陽極酸化処理後の金属光沢を抑制し、しっとり落ち着
いた質感を与えることができる。Ｆｅ量が０．８％未満
では金属間化合物の絶対数が少なく、全体に色が浅くな
ってシルバー系となり、金属光沢が著しくなってしまう
。一方Ｆｅ量が２．０％を越えれば粗大金属間化合物が
生成されてしまう。したがってＦｅ量は　０．８〜２０
％の範囲内とした。

Ｓｉ： Ｓｉは鋳塊中に樅の木組縁と称される異常組織を生成さ
せやすい。鋳塊に樅の木組縁が発生すれば、圧延板を陽
極酸化処理した際に表面にストリクスと称される帯状の
模様が生じ、外観を損なう。この樅の木組縁の発生を防
ぐためには、Ｓｉ量を　０２冒１％以下に規制する必要
がある。

Ｍｎ・ Ｍｎは陽極酸化処理後の色調に赤味を増す元素であって
、ベージュ色の色調を得るに必須の元素である。Ｍｎ量
が０．０５％未満では陽極酸化処理後の色調として赤味
がかった色調を与える効果が少なく、ベージュ色が得ら
れなくなる。一方Ｍｎ量が０４％を越えればグレー色が
強くなり、ベージュ色から外れてしまう。したがってＭ
ｎ量は００５〜０４％の範囲内とした。

以上のＦｅ、Ｓｉ、Ｍｎのほかは基本的にはＡＩおよび
その他の不可避的不純物とすれば良いが、必要に応じて
Ｍｇ、Ｃｒのうちの１種または２種を添加しても良い。

すなわち、Ｍｇ、Ｃｒはいずれも強度向上に有効な元素
であり、Ｍｇが２．０％以下、ＣｒがＯ凹％以下であれ
ば特にこの発明で目的とする色調、性能を損なうことが
ないから、強度向上を目的として２．０％以下のＭｇお
よび／または０．１％以下のＣｒを添加しても良い。

また一般のアルミニウム合金においては、鋳塊の結晶粒
微細化のために微量のＴ１１もしくはＴｉおよびＢを添
加することがあるが、この発明の場合も微量のＴｉもし
くはＴｉおよびＢが添加されても良く、これらの添加に
よる結晶粒微細化効果によって圧延板のキメ、ストリー
クスを防止する効果が得られる。その場合、Ｔｉが０．
００３ｖ１％未満では上記の効果が得られず、一方Ｔｉ
が０、１５ｖ１％を越えればＴｉＡ７３の粗大金属間化
合物が生成されるおそれがあるから、Ｔｉは０．００３
〜１１．ｌ５Ｗ１％の範囲内とすることが好ましい。ま
たＢはＴｊとの共存により結晶粒微細化効果を発揮する
が、Ｂがｉｐｐｍ未満ではその効果が得られず、１１０
０ｐｐを越えれば粗大Ｔ　ｉ　Ｂ　２粒子による線状欠
陥が発生するから、Ｂは１〜１１００ｐｐの範囲内とす
ることが望ましい。

さらにこの発明のアルミニウム合金板では、陽極酸化処
理後に金属光沢の少ないベージュ色の色謂を達成するた
めに、圧延板の状態で金属間化合物の総量が２５〜７、
０ｗｔ％の範囲内にありしかも金属間化合物量（重量）
の９０％以上をＦｅＡｌ３相およびＦ　ｅ　Ｍ　ｎ　Ａ
　／　３相で占めている必要がある。これらの金属間化
合物条件の限定理由は次の通りである。

金属間化合物の総量が２５Ｗ（％未満ては陽極酸化処理
後の色調が浅くなって金属光沢が強くなる。

一方金属間化合物の総量が７．０ｗｔ％を越えれば陽極
酸化処理後の色調にグレー色が強くなり、ベージュ色が
達成できなくなる。また全金属間化合物に占めるＦｅＡ
ｌ３相とＦｅＭｎＡｌ３相の合計量が９０％未満では、
陽極酸化処理後の色調が灰色がかり、ベージュ色の色調
が達成されなくなる。

次に製造条件について説明する。

先ず前述のような成分組成範囲内のアルミニウム合金の
溶湯を常法にしたがって溶製し、ＤＣ鋳造（半連続鋳造
）によって鋳塊とする。ここで、鋳造速度は鋳塊におけ
る樅の木組縁発生に影響し、鋳造速度が速過ぎれば樅の
木組縁が発生しやすくなる。鋳造速度が３５　ｍ　／　
ｍｉｎ未満では生産性が低過ぎて経済的ではなく、一方
１５０ａ＋ｎ　／　ｍｉｎを越えれば樅の木組縁が発生
して圧延板にストリークスが生じ、外観を損なう。した
がって鋳造速度は３５〜１５０ｍｍ　／　ｍｉｎの範囲
内とすることが好ましし＼。

次いで、鋳塊に対し　５８０〜６３０℃の範囲内の温度
で０５〜２４時間の加熱を施す。この鋳塊加熱は、−膜
内な鋳塊組織均質化のために必要であるばかりでなく、
陽極酸化処理後の色調に大きな影響を及ぼす。すなわち
この鋳塊加熱によって鋳塊中の金属間化合物ＦｅＡｌ６
やＦｅＭｎＡｌ６がＦｅＡｌ３もしくはＦｅＭｎＡｌ３
に変態し、最終板厚の板においてＦｅＡｌ３相と Ｆ　ｅ　Ｍ　ｎ　Ａ　ｌ　３相の合計量が全金属間化合
物量の９０％以上を占めるようになり、圧延板の陽極酸
化処理後にベージュ色の色調を得ることが可能となる。

鋳塊加熱温度が５８０℃未満では、最終板厚の板におけ
るＦｅＡｌ３相およびＦ　ｅ　Ｍ　ｎ　Ａ　ｌ　３相の
割合が９０％未満となり、陽極酸化処理後の色調として
灰色が強（なり、ベージュ色とは言えなくなる。一方鋳
塊加熱温度が６３０℃を越えれば、結晶粒の粗大化が生
して陽極酸化処理後にストリークスが生じ、また場合に
よっては局部溶融が生しることもある。したがって鋳塊
加熱温度は５８０℃〜６３０℃の範囲内とする必要があ
る。また鋳塊加熱時間が０５時間未満では上述の効果が
充分に得られず、一方２４時間を越えても効果は飽和し
、コストト昇を招くたけであるから、　０５〜２４時間
に限定した。

」二、述のような鋳塊加熱の後、熱間圧延および冷間圧
延を行なって最終板厚とする。ここで、熱間圧延は常法
にしたがって行なえば良いが、鋳塊の加熱温度以下で行
なうのか一般的である。熱間圧延の直後、あるいは冷間
圧延の間には、中間焼鈍を行なっても良い。中間焼鈍は
、２５０〜４５０℃で０５〜１２時間行なうのが一般的
である。

以上のようにして得られた最終板厚の圧延板においては
、既に述べたように金属間化合物の総量が２５〜？、　
Ｑｖｔ％の範囲内にありしかもＦｅＡｌ３相とＦｅＭｎ
Ａｌ３相の合計量が全金属間化合物量の９０％以上を占
めていることが必要であり、このように金属間化合物を
規制することによって陽極板処理後に金属光沢の少ない
ベージュ色の色調を得ることができる。

次に以上のような圧延板に対して、陽極酸化処理を施し
て実際にベージュ色の色調を得るためのプロセスを説明
する。

陽極酸化処理にあたっては、予め表面の汚れおよび表面
の欠陥を除去しておくため、脱脂およびエツチングを行
なうのが一般的である。工、チングは、苛性ソーダ系の
アルカリエツチングを行なうのが通常である。そして陽
極酸化処理自体は、Ｈ２ＳＯ４濃度力月０〜’ｌ　５　
ｖｏ１％の硫酸浴を用い、浴温度ｌθ〜３０℃、電流密
度１．５Ａｌｄｏ（以上２５Ａｌｍ１未満で行ない、膜
厚１０〜３０１１ｍの陽極酸化皮膜を生成させる。

ここで、硫酸浴のｌＩ２ＳＯ４濃度が１Ｑｖｏ１％未満
では生成される陽極酸化皮膜の多孔度が減少して浴電圧
が高くなる。一方Ｈ２Ｓ０ｄｓ度が２５　ｖｏ１％を越
えれば、表面が荒れて陽極酸化皮膜が柔かくなる。また
浴温度が１０℃未満では所要の膜厚を得るために長時間
の処理を要して不経済となり、方３０℃を越えれば陽極
酸化処理後の耐食性が低下してしまう。さらに電流密度
は、２．５Ａ＃ｎ１以上では処理に多大な電力を要し、
実用的でなく、方１．５Ａｌｃｈｒ１未満では、陽極酸
化処理後の色調が薄くなってベージュ色が得られなくな
る。また生成される陽極酸化皮膜の膜厚が１０−未満で
は充分な耐食性が得られず、一方３０μｍを越えるまで
厚くすることは経済的でない。

以上のような硫酸浴による陽極酸化処理によって、金属
光沢の少ないベージュ色の色調を得ることができる。な
おここで陽極酸化処理後の色調については、ハンターの
色差式（Ｉｔｓ　Ｚ８７３０参照）による明度指数りと
クロマティクネス指数ａ、　　ｂの値によって評価する
ことができる。すなわち、明度指数のＬ値は高いほど白
く、一方タロマティクネス指数は着色度についてのもの
であってそのａ値は高いほど赤味が強く、ｂ値は高いほ
ど黄味が強いことをあられす。そしてこの発明で目的と
するベージュ色の色調とは、Ｌ値、ａ値、ｂ値が、Ｌ〉
６５、　　ｌ＜ａ＜４　、　２＜ｂ＜６を満たす色調と
定義することができる。また金属光沢の少ない状態とは
、光沢度２０％以下と定義することができる。

実　　施　　例 ［実施例１］ 第１表に示す合金魔１〜６の溶湯を常法にしたがって溶
製し、鋳造速度６５　ｍ　／　ｍｉｎにて半連続鋳造法
（ＤＣ鋳造法）によって断面寸法４００ｗ　Ｘ　１００
０羅の鋳塊を鋳造した。得られた各鋳塊について置割後
、第２表中に示すような条件て鋳塊加熱（主に　６００
℃Ｘ　ＩＯｈ＋、一部は５３０℃Ｘ　ＩＯｈ＋ｌ　を行
ない、４００℃で熱間圧延を施して板厚６ｍｎ＋の熱延
板とした。次いで板厚４間まで冷間圧延した後、３５０
℃Ｘ　　５ｈ＋の中間焼鈍を行ない、さらに板厚２５間
まで冷間圧延した。但し合金Ｎα４については、鋳塊段
階で組織を確認したところ樅の木組織が発生したため、
その後の圧延は行なわなかった。

その後、各板について５％ＮａＯＨ水溶液でエツチング
し、水洗機硝酸でデスマット処理を行なった。次いでＨ
２ＳＯ４濃度１５ｖｏｌ％の硫酸浴を用いて、浴温２０
℃、電流密度２．ＯＡｌｄｆｆｌで陽極酸化処理を行な
い、それぞれ膜厚２０ＬＬＩＩ＋の陽極酸化皮膜を生成
させた。

各板の陽極酸化皮膜の表面色調について、スガ試験機製
カラーメーター５Ｍ−３−ＭＣｌを用いて調べるととも
に、表面光沢度を調べた。色調は、ハンターの色差式に
よる明度指数りおよびクロマティクネス指数ａ、ｂを用
いて評価した。その結果を第２表中に示す。なおここで Ｌ値〉−６５、ｌ＜ａ値〈４、　２＜ｂ値〈６を満たし
、かつ光沢度２０％以下の場合に金属光沢の少ないベー
ジュ色の色調と判定できる。

また一方、各板について、金属間化合物の総量、および
ＦｅＡＡ’３相とＦ　ｅ　Ｍ　ｎ　Ａ　ｌ　３相の合計
量が全金属間化合物量に占める割合を調べた。その結果
を第２表中に併せて示す。

なお、金属間化合物の量の測定は、次のようにして行な
った。すなわち、先ず試料を約０５〜１ｇ採取し、フェ
ノール溶液１００ｍｌ中において１７０〜１８０℃で３
０分溶解し、さらにフェノール溶液の凝固を防ぐためベ
ンジルアルコールを　１４０℃テ５０ｍ１添加した後、
濾過して、残渣をアルコールで洗浄し、さらにその残渣
を重量分析した。

また金属間化合物の相の同定は次のようにして行なった
。すなわち、先ず試料を約０５〜１ｇ採取し、フェノー
ル溶液１００　ｍｌ中において　１７０〜１８０℃で３
０分溶解し、フェノール溶液の凝固を防ぐためにベンジ
ルアルコールを　１４０℃で５０　ｍｌ添加した後、濾
過し、残渣をアルコールで洗浄した後、その残渣をＸ線
回折により同定した。

第　　　　１　　　　表 第２表に示す結果から、この発明の実施例によるアルミ
ニウム合金板は、硫酸浴による陽極酸化処理後の色調と
して、金属光沢の少ないしっとりとした質感を有するベ
ージュ色が得られることが明らかである。

［実施例２］ 実施例１に記載したと同様にして得られた合金Ｎａ　１
の圧延板について、第３表中に示すように陽極酸化処理
条件を種々変化させ、膜厚２０μｍの陽極酸化皮膜を生
成させた。

各条件で陽極酸化処理を施した後の色調および光沢と、
陽極酸化皮膜の耐食性を調べた結果を第３表中に併せて
示す。なお耐食性は、Ｉｔｓ　）１８６１１１に規定さ
れる陽極酸化皮膜の耐食性試験法のうち、起電力法を用
いて評価し、１００ｓＥｃ以上を合格とした。

第３表に示す結果から、請求項３で規定している陽極酸
化処理条件を満たした場合に、硫酸浴による陽極酸化処
理で耐食性が優れかつ金属光沢の少ないベージュ色の色
調を有する陽極酸化皮膜が得られることが明らかである
。

発明の効果 以上の実施例から明らかなように、請求項１の発明のア
ルミニウム合金板は、経済的な硫酸浴による陽極酸化処
理によって、従来は達成困難とされていた金属光沢の少
ないしっとりとした質感のあるベージュ色の色調を得る
ことができる。また請求項２の発明の方法によれば、鋳
塊加熱条件を適切に規制したことにより、上述のような
色調を陽極酸化処理後に呈するアルミニウム合金板を実
際的に製造することができる。さらに請求項３の発明の
方法によれば、陽極酸化処理が施されたアルミニウム合
金板として、金属光沢が少ないベージュ色の色調を有し
かつ耐食性も優れた陽極酸化処理板を低コストで確実に
得ることができる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｆｅ０．８〜２．０ｗｔ％、Ｍｎ０．０５〜０．
   ４ｗｔ％を含有し、かつＳｉが０．２ｗｔ％以下に規制
   され、残部が実質的にＡｌよりなり、かつ全金属間化合
   物量（重量）に対してＦｅＡｌ＿３相および ＦｅＭｎＡｌ＿３相の合計量の占める割合が９０％以上
   であり、しかも全金属間化合物量が２．５〜７．０ｗｔ
   ％の範囲内にあることを特徴とする、陽極酸化処理後の
   色調がベージュ色でかつ金属光沢の少ないアルミニウム
   合金板。
2. （２）Ｆｅ０．８〜２．０ｗｔ％、Ｍｎ０．０５〜０．
   ４ｗｔ％を含有し、かつＳｉが０．２ｗｔ％以下に規制
   され、残部が実質的にＡｌよりなるアルミニウム合金を
   素材とし、その合金をＤＣ鋳造した後、鋳塊に対し５８
   ０〜６３０℃の範囲内の温度で０．５〜２４時間加熱処
   理を施し、その後圧延して最終板厚とし、これにより全
   金属間化合物量（重量）に対して ＦｅＡｌ＿３相およびＦｅＭｎＡｌ＿３相の合計量の占
   める割合が９０％以上であり、しかも全金属間化合物量
   が２．５〜７．０ｗｔ％の範囲内にある圧延板を得るこ
   とを特徴とする、陽極酸化処理後の色調がベージュ色で
   かつ金属光沢の少ないアルミニウム合金板の製造方法。
3. （３）Ｆｅ０．８〜２．０ｗｔ％、Ｍｎ０．０５〜０．
   ４ｗｔ％を含有し、かつＳｉが０．２ｗｔ％以下に規制
   され、残部が実質的にＡｌよりなるアルミニウム合金を
   素材とし、その合金をＤＣ鋳造した後、鋳塊に対し５８
   ０〜６３０℃の範囲内の温度で０．５〜２４時間加熱処
   理を施し、その後圧延して最終板厚とし、これにより全
   金属間化合物量（重量）に対して ＦｅＡｌ＿３相およびＦｅＭｎＡｌ＿３相の合計量の占
   める割合が９０％以上でありしかも全金属間化合物量が
   ２．５〜７．０ｗｔ％の範囲内にある圧延板を得、その
   後その圧延板に対し、Ｈ＿２ＳＯ＿４濃度が１０〜２５
   ｖｏｌ％の硫酸電解浴を用いて浴温度１０〜３０℃、電
   流密度１．５Ａ／ｄｍ＾３以上、２．５Ａ／ｄｍ＾３未
   満で陽極酸化処理を施して膜厚１０〜３０μｍの陽極酸
   化皮膜を形成することを特徴とする、陽極酸化処理後の
   色調がベーシュ色でかつ金属光沢の少ないアルミニウム
   合金板の製造方法。