JPH03226592A - アルミニウム製品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） 二の発明は、表面に硬質のアルマイト被膜を有するアル
ミニウム製品およびその製造方法に関す（従来の技術） アルミニウム材料の用途を、例えば、室内の内装用建材
等の実用的かつ装飾的な用途に拡大する場合、アルミニ
ウム材料の表面に着色したり、模様を付することが必要
であるとともに、表面に光沢を付与することも外観上必
要である。

また、実用的な用途に耐えることが必要であり、アルミ
ニウム材料の表面自体の硬さが、製品の耐久性を左右す
るので、できるだけ硬くする事も必要である。

アルミニウム材料の表面に形成される硬い被膜としては
、いわゆる硬質アルマイト被膜が知られている。

しかし、かかる硬質アルマイト被膜は、硬さの低い普通
のアルマイト被膜とは異なり、ポア径が小さく着色が困
難である。

また、アルマイト被膜の表面に光沢を付与するには、光
沢のある塗料等を塗布する事が一般的であるが、このよ
うにすると、硬質アルマイト被膜自体の表面硬さによる
利点を享受することができず、結局、硬質アルマイト被
膜によって表面に着色あるいは模様を有し、同時に硬質
アルマイト被膜自体が光沢を有する状態としたアルミニ
ウム製品は従来の技術によっては得られていないのが現
状である。

（発明が解決しようとする課題） この発明は、このような背景に基づいてなされたもので
、硬質アルマイト被膜の表面が着色された色彩を有し、
同時に硬質アルマイト被膜自体が光沢を有する状態とし
たアルミニウム製品およびその製造方法を提案し、アル
ミニウム材料の用途を、実用的な装飾的用途に拡大する
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） この目的を達成するために、この発明は、アルミニウム
母材の表面に形成されたアルマイト被膜であって、その
硬さがビッカース硬さでＨｖ２５０以上のものの表面に
開口して形成されたポア内に染料を有し、これらのポア
を封孔するとともに、このアルマイト被膜の表面を研磨
して平滑に形成したちのである。

（作用） この発明によれば、アルミニウム母材の表面に形成され
た。いわゆる硬質アルマイト被膜の表面のポア内に浸入
した染料によって硬質アルマイト被膜の着色等がなされ
、かつ硬質アルマイト被膜の表面を研磨して光沢を与え
であるので、光沢と同時に硬質アルマイト被膜自体の表
面の硬さをも享受することができる。

したがって、この発明に係るアルミニウム製品は、硬質
アルマイト被膜自体の表面硬さと、光沢と、着色による
色彩とを同時に具備するものであり、実用的かつ装飾的
な用途への使用が可能となる。

（実施例） 以下、図面に示す実施例によりこの発明を説明するが、
この実施例はアルミニウム母材２の表面に硬質アルマイ
ト被膜３を形成してアルミニウム製品ｌとしたものであ
る。なお、ここでアルミニウムとは、広くアルミニウム
合金を含む概念である。

以下においては、アルミニウム製品１の説明に先立って
その製造方法を主に第２図により工程順に説明する。

まず、硬質アルマイト被膜３を形成するアルミニウム母
材２の表面を市販のアルミニウム用クリーナに浸漬して
脱脂を行ない、水洗する。

かかる前処理の後、アルミニウム母材２には次のような
アルマイト処理が施される。

このアルマイト処理は、公知のアルマイト設備を用いて
行なわれ、例えば、硫酸１８０　ｇ　／　ｎの水溶液を
電解液として液温を＋５℃に保って、電流密度３Ａ／ｄ
イで、被膜の厚さが３０ミクロンとなるまで行なう。

このアルマイト処理の条件は、電解液としては硫酸１０
０〜３００　ｇ　／　’：χ、あるいはシュウ酸等の有
機酸を含有する溶液を用い、電解液温を一５〜＋１０℃
に維持し、電流密度３〜ＩＯＡ／ｄｎｆで、被膜の厚さ
が１０〜１００ミクロン程度の範囲内では同様に実施す
ることもできる。

このアルマイト処理の後、水洗し、６０〜７０℃の温風
にて乾燥させる。

二のようにしてアルミニウム母材２の表面に形成された
アルマイト被膜３は、いわゆる硬質アルマイト被膜であ
り、硬さはビッカース硬さＨｖ２５０より高く形成され
ている（この明細書において硬質アルマイト被膜とは、
被膜の硬さがビッカース硬さＨｖ２５０より高く形成さ
れているものをいう）。

そして、この硬質アルマイト被膜３の表面には、直径１
００〜３００オングストロームで開口するポア１５が１
ｃｎｆあたりで１０数億個形成されている。

かかる表面を有する硬質アルマイト被膜３に対し、この
実施例では第３図および第４図（ａ）〜（Ｃ）において
詳細に示す着色処理が行なわれる。

この着色処理においては、前述のアルミニウム母材２へ
の硬質アルマイト被膜３の形成工程とは別に、この着色
処理において用いる着色用フィルム４の作成が行なわれ
る。

着色用フィルム４は、例えばポリビニルアルコールある
いはゼラチン等の水溶性フィルム素材の表面に、油性イ
ンク５を着色パターンに従って印刷したものである。

この油性インク５は、例えばオリエント社製の油性染料
（商品名オイルカラー）の黒色のものをアセトン、シク
ロヘキサノンあるいはトルエン等の揮発性溶剤に溶かし
てろ過したものである。

このように、着色処理において油性染料を溶剤で溶かし
て用いるのは、硬質アルマイト被膜においては硬度が高
くなるほどポア１５の開口直径が小さくなる傾向があり
、水性染料の水と比べて油性染料の溶剤は、その表面張
力が小さいのでポア１５の小さな開口から染料を確実に
内部へ充填するうえで有利に作用することが期待でき、
染料を直径の極めて小さい硬質アルマイト被膜のポア１
５内に確実に染料を浸入させるうえで効果的であるから
である。

そして、このように形成された着色用フィルム４の油性
インク５からなる着色パターンに活性化溶剤を塗布ある
いは噴霧して油性インク５の活性化を行なった後、第４
図（ａ）〜（Ｃ）に示す着色処理装置６でアルミニウム
製品１の着色が行なわれる。

着色処理装置６は、水槽７と図示しないホルダとを有し
、水槽７内には水８が貯溜されている。

このような着色処理装置６において、水８の水面上には
前記着色用フィルム４を前記インク５の印刷された面を
上向きとして浮かべ、フロート状態とする。

また、前記ホルダには、アルミニウム製品１の着色面１
ａを下向きにして保持させる（第４図（ａ）参照）。

この状態から、ホルダを下降させ、アルミニウム製品１
の着色面１ａを水面上の着色用フィルム４に押し付け、
着色用フィルム４上の油性インク５を着色面１ａに転写
し塗着させる（第４図（ｂ）参照）。

これによって、着色用フィルム４上において着色パター
ンとして形成されていた油性インク５は、その着色パタ
ーンの状態のままアルミニウム製品１の着色面１ａに着
色模様として塗着される。

なお、この油性インク５の塗着工程においては、水８中
にアルミニウム製品１を没して深く沈めると水圧が高く
なるので、油性インク５の転写圧力を高くすることがで
き、ポア１５直径の小さい硬質アルマイト被膜３への着
色を確実に行なうことができる。

この後、アルミニウム製品１を水８の水面から引き上げ
ると、着色用フィルム４は着色面１ａに付着した部分と
付着していない部分との間で破断され、アルミニウム製
品１は着色用フィルム４の一部が付着した状態のまま水
槽７から取り出される（第４図（Ｃ）参照）。

このような状態で水槽７から取り出されたアルミニウム
製品１は、前記着色用フィルム４のフィルム素材が水溶
性フィルムで形成されたものであるため、水洗等によっ
てフィルムを溶解して除去する。

この後、着色面ｌａ上の余剰の油性インク５を除去する
とともに、アルミニウム製品１を乾燥させて着色処理が
完了する。

このようにして着色面１ａに、着色模様の形成されたア
ルミニウム製品ｌは次のような封孔処理を行ない、ポア
１５からの油性インク５の漏れ出しを防止する。

この実施例での封孔処理は、７ｇ／？λの濃度の酢酸ニ
ッケル水溶液を８０〜９５℃として２０分浸漬して行な
うものである。

なお、蒸留水を９０〜１００℃として２０分浸漬したり
、蒸気による封孔処理としてもよい。

封孔処理のなされたアルミニウム製品１は、この後、研
磨工程に入る。

この研磨工程は、第５図に示すように、封孔処理のなさ
れた。アルミニウム製品１上のＲｍａｘｌ、　５Ｓの硬
質アルマイト被膜３の表面を、研削砥石やつや出し砥石
を用いてＲｍａｘ　０．　　Ｉ　Ｓの平滑面に仕上げる
ものである。

第５図において、表面に硬質アルマイト被膜３を有する
アルミニウム製品１は、立型研削盤の加工テーブル１１
上に不図示の固定具で固定されている。

この加工テーブル１１は、駆動軸１２で回転駆動されて
いる研削砥石１３の下方を矢印のように往復動すること
によって、前記研削砥石１３でアルミニウム製品１の表
面に形成された硬質アルマイト被膜３の表面が研削され
るようになっている。

そして、この駆動軸１２内には軸穴１４が貫通して形成
されており、図示しないポンプで加圧された水が冷却剤
として研削砥石１３の内側で前記硬質アルマイト被膜３
に向けて噴射して供給され硬質アルマイト被膜３の表面
と研削砥石１３との間隙を経て流れ出るようになってい
る。

この研削加工条件は、例えば、次のようである。

研削砥石直径　　　　　　　１５０ｍｍ研削砥石回転速
度　３００〜４００ｒ、ｐ、ｍ研削速度　　　　　　　
　　１９０　ｍ／ｍｉｎ研磨荷重　　　　　　　　　０
．　３Ｋｇｆ／ｃピ研磨時間　　　　　　　　　　２０
ｍ１ｎ／ボ冷却剤　　　　　　　　　　　　水 （流量１０１ｌｌＺ　／　ｍｊｎ、　　圧力３　Ｋｇｆ
／　ｃ　ｒｄ　）この実施例においては、前記のように
、Ｒｍａｘｌ、５８の硬質アルマイト被膜３の表面を、
Ｒｍａｘｏ、ＩＳの平滑面に仕上げるものであるため、
前記の研削加工条件により、＃１５００の研削砥石で荒
加工を行ない、＃３０００の研削砥石で中仕上を行なっ
た後、つや出し砥石を用いて最終仕上を行ない、この実
施例のアルミニウム製品１の製造が完了する。

そして、これらの表面仕上加工での硬質アルマイト被膜
３のとり代は、およそ５ミクロン以下である。

このような条件のもとに硬質アルマイト被ＩＸ３の表面
仕上が行なわれるが、この際、研削砥石１３と硬質アル
マイト被膜３の接触点に冷却剤である水が供給されてい
るので、研削砥石１３による加工熱の多くは水によって
排除され、熱伝導率の小さい硬質アルマイト被膜３に蓄
えられにくく、硬質アルマイト被膜３の温度を低く維持
することができる。

そのため、硬質アルマイト被膜３の熱膨張が軽減され、
熱伝導率の高いアルミニウム母材との間での熱応力が小
さく、硬質アルマイト被膜３でのクラック１６の成長や
新たなりラックの発生が抑制される。

また、このように水を用いているので、研削作業に伴な
い発生する。遊離砥粒や研削くずを硬質アルマイト被膜
３表面から洗い流し、これらが硬質アルマイト被膜３の
表面に付着することによる表面の損傷を未然に防止する
利点もある。

なお、以上説明した実施例においては、研削砥石を用い
たものを説明したが、この発明はこれに限らず、ホーニ
ング、ラップ仕上げあるいはパフ仕上げ等のその他の加
工で研磨することとしてもよいことはいうまでもない。

この発明のアルミニウム製品の製造方法は、このように
それぞれ比較的簡単な製造技術を巧みに組み合わせて、
従来困難とされていた硬質アルマイト被膜を有するアル
ミニウム製品の実用的かつ装飾的な用途への拡大を、比
較的容易な技術で可能とするものであり工業的意義が大
である。

このようにして形成された硬質アルマイト被膜３を有す
るアルミニウム製品１であって、着色パターンにしたが
って着色模様として着色された部分の断面は第１図に示
す略図のようである。

第１図において、アルミニウム母材２の表面には硬質ア
ルマイト被膜３が形成されており、この硬質アルマイト
被膜３の表面には、前記アルマイト処理の過程で形成さ
れたポア１５やクラック１６が存在している。

そして、これらのポア１５やクラック１６内には、アル
マイト処理の後に行なわれた前記着色処理によって、黒
色の油性インク５が存在している。

そのため、透明あるいは半透明に形成されている硬質ア
ルマイト被膜３は、これらのポア１５あるいはクラック
１６内の油性インク５からの反射光が硬質アルマイト被
膜３内で散乱し、表面から見ると着色部分は黒色に見え
る。

したがって、硬質アルマイト被膜３自体が黒色に見え、
また、前記ポア１５やクラック１６も油性インク５によ
って黒色となっているので、クラック１６の存在が見え
にくく、硬質アルマイト被膜３の表面の外観性を損なわ
ない。

さらに、硬質アルマイト被膜３の表面に開口していない
クラック１６や油性インク５が充填されないポア１５等
が多少存在しても、本来透明あるいは半透明の硬質アル
マイト被膜３が着色されていることによって、これらの
クラック１６やポア１５が見えにくく、外観性が損なわ
れない。

そのうえ、この硬質アルマイト被膜３は、着色処理した
後、封孔処理を行い、その上で表面を平滑に研磨したも
のであるので、その表面は硬質アルマイト被膜３自体で
光沢を有し、光沢と表面硬さとを同時に具備するもので
ある。

そして、表面の研磨に先だって封孔処理がなされている
ので、表面が平滑でありながら、使用時にポア１５やク
ラック１６内の油性インク５が漏れ出すおそれも少なく
、ポア１５内に存在しているから硬質アルマイト被膜３
の着色状態が劣化されにくい利点がある。

したがって、硬質アルマイト被ｌｌｌ３の着色模様の形
成ができ、かつ、光沢と同時に硬質アルマイト被膜３自
体の表面の硬さをも享受することができる。

よって、このアルミニウム製品１は、実用的な装飾的用
途への使用が可能となり、用途の拡大を図ることができ
る。

なお、以上説明した実施例においては、硬質アルマイト
被膜３に黒色の着色模様を形成するものについて説明し
たが、他の色彩により実施することもでき、非着色部分
のポア１５等内には前記油性インク５が存在しない状態
であることはいうまでもない。

また、硬質アルマイト被膜３の着色に染料を溶剤で溶か
した油性インク５を用いたが、ポア１５等の大きさによ
っては染料等を水で溶解させた水性インクを用いて着色
することも可能であり、この場合着色用フィルムのフィ
ルム素材は塩化ビニル等の溶剤溶解性の材料を用いれば
よい。

さらに、以上説明した実施例においては、硬質アルマイ
ト被膜３の着色模様の形成に、水槽７で着色フィルム４
を用いて行なう、転写法を用いたが、この発明の実施に
際してはこれに限らず、その他の方法によることもでき
る。

すなわち、例えばシルク印刷の技術で硬質アルマイト被
膜３の表面に、前述と同様の着色模様を形成することが
できる。

以下に、このシルクスクリーン印刷技術を用いた場合に
、硬質アルマイト被膜３へ着色模様を形成する着色処理
について第６図から第８図で説明する。

この着色処理を行なう場合も、この着色処理以外の工程
は、前記の各処理と同様であるのでその他の処理につい
ての説明は省略する。

すなわち、この着色処理においては、前記のようにして
硬質アルマイト被膜３が形成されたアルミニウム製品１
の表面に、次のようにして形成されたシルクスクリーン
２１を用いて印刷することにより、硬質アルマイト被膜
３の表面に着色模様を形成するものである。

この印刷に用いられるシルクスクリーン２１は、印刷工
程に先だって、予め所定の着色模様に応じて形成される
。

例えば、所定の模様にデザインされた原画（第７図（ａ
）の状態）を写真撮影し、この撮影された陰画フィルム
（第７図（ｂ）の状態）を用いて透明プラスチック版に
焼付け、現像し、透明プラスチック版の原版（第７図（
ａ）の状態）を作成する。

そして、これと並行してフォトレジストが全面に塗布さ
れたシルクスクリーンを準備する。

このシルクスクリーンと前記原版とを真空中で密着させ
、前記原版を透過して紫外線を照射させて、シルクスク
リーンのフォトレジストを感光させる。

この後、原版から剥したシルクスクリーンを、薬品処理
することによって、前記原版の模様の下方位置で紫外線
が照射されず、硬化されていない部分のフォトレジスト
のみが除去され、その他の部分のフォトレジストはシル
クスクリーン上に残留する。

この時点で、シルクスクリーン２１には着色模様に対応
した形状での印刷インクの透過部分が形成されており（
第７図（ｂ）の状態）、かかる状態としたシルクスクリ
ーン２１を用いてアルミニウム製品１の表面に印刷が行
なわれる。

このように形成されたシルクスクリーン２１をアルミニ
ウム製品ｌの表面に臨ませ（第８図）、このシルクスク
リーン２１の外側から前述とほぼ同様の組成とした油性
インクをインクローラ等によってアルミニウム製品１の
所定位置に塗着し着色模様を形成する（第７図（ａ）の
状態）。

これによって、硬質アルマイト被膜３の表面に形成され
たポア１５やクラック１６内には、前記と同様に油性イ
ンク５が浸入する。

そして、油性インクが塗着されて所定の着色模様が形成
されたアルミニウム製品１は、加熱炉等で２００〜２５
０℃に加熱され焼き付けられて印刷が完了する。

なお、かかる着色処理においては、シルクスクリーンを
多数用意して、各シルクスクリーン毎に色彩を異ならせ
た油性インクを用いることによって、容易に多色を用い
た着色模様を形成することができる利点がある。

この後、前述の場合と同様に封孔処理および研磨が行な
われ、第１図と同様の状態となる。

このような着色処理によっても、前述の場合と同様、硬
質アルマイト被膜３の着色模様の形成ができ、かつ、光
沢と同時に硬質アルマイト被膜３自体の表面の硬さをも
享受することができるので、アルミニウム製品１の用途
の拡大を図ることができる。

（発明の効果） 以上説明したように、この発明によれば、アルミニウム
母材の表面に形成された。いわゆる硬質アルマイト被膜
の表面のポア内に浸入した染料によって硬質アルマイト
被膜の着色等がなされ、かつ硬質アルマイト被膜の表面
を研磨して光沢を与えであるので、光沢と同時に硬質ア
ルマイト被膜自体の表面の硬さをも享受することができ
る。

したがって、この発明に係るアルミニウム製品は、硬質
アルマイト被膜自体の表面硬さと、光沢と、着色による
色彩とを同時に具備するものであり、実用的かつ装飾的
な用途への使用が可能となるので、アルミニウム製品の
用途の拡大を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は、この発明の実施例に関し、第１図はアルミニウ
ム製品の断面図、第２図は製造方法の工程全体概略説明
図、第３図は着色処理の工程詳細説明図、第４図（ａ）
〜（ｃ）は着色処理装置の動作説明図、第５図は研磨工
程の斜視図、第６図〜第８図は他の着色処理に関し、第
６図は工程詳細説明図、第７図（ａ）および（ｂ）は着
色模様の転写関係の説明図、第８図はシルクスクリーン
印刷の状況説明図である。 １：　アルミニウム製品、 ２：　アルミニウム母材、 ３： 硬質アルマイ ト被膜、 ５； 油性インク （染料）、 ５； ポア。 １　］ １　；−Ｆ、レミニ−７１と４Ｗに：し１５；ポア 簗 図 ↓ ゴロ 第４ 図 ■ Ｃａ’） （ｂ） （Ｃ） 第 ５ 図 情７ 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルミニウム母材の表面に形成されたアルマイト
   被膜であって、その硬さがビッカース硬さでＨｖ２５０
   以上のものの表面に開口して形成されたポア内に染料を
   有し、これらのポアを封孔するとともに、このアルマイ
   ト被膜の表面を研磨して平滑に形成したことを特徴とす
   るアルミニウム製品。
2. （２）アルミニウム母材の表面に、その硬さがビッカー
   ス硬さでＨｖ２５０以上のアルマイト被膜を形成し、そ
   の被膜の表面に開口して形成されたポア内に染料を浸入
   させ、これらのポアを封孔処理した後、そのアルマイト
   被膜の表面を研磨することを特徴とするアルミニウム製
   品の製造方法。