JPH0347937A

JPH0347937A - 陽極酸化処理後の色調が白色のアルミニウム合金材料

Info

Publication number: JPH0347937A
Application number: JP1183008A
Authority: JP
Inventors: Toshiki Muramatsu; 俊樹村松; Masaaki Yokochiyou; 横丁　正明; Mamoru Matsuo; 守松尾
Original assignee: Sky Aluminium Co Ltd
Current assignee: Sky Aluminium Co Ltd
Priority date: 1989-07-14
Filing date: 1989-07-14
Publication date: 1991-02-28

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用途のアル
ミニウム合金材料、特にピルのカー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？１１Ｉ機
器筐体、装飾品等に使用されるアルミニウム合金材料に
関するものである。

従来の技術一般にカー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、通常はＪＩＳ　　１０５０
０５０合金００合金、５００５００５合金０３００３合
金用されることが多い。

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有することが要求さ
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での
発色が望まれている。

各種の色調のうちでも、白色は清潔感を与え、また心理
的に安心感を与えるところから、建材等の用途において
も白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で白色の色調を有
する陽極酸化処理板を得ることは極めて困難とされてお
り、そこで従来は陽極酸化処理後に染色を施す方法、す
なわち多孔質＋ｉ＃Ａｍ化皮膜のボアに白色顔料を封じ
込める方法を適用せざるを得なかったのが実情である。

発明が解決しようとする課題前述のような染色法により白色の色調を有する陽極酸化
処理板を得る方法では、耐食性が極めて低く、ビルのノ
Ｊ−テンウ４−ル等に使用すれば短期間で白色の減退が
生じてしまい、したがってこれらの用途には染色法は実
際上適用し得なかった。

ところで一般にアルミニウム合金表面を梨地処理やブラ
スト処理により粗面化すれば、合金自体の表面は白色化
することが可能であるが、従来陽極酸化処理用合金とし
て使用されているＪＩＳ１０５０合金、１１００合金、
５００５００５合金０３００３合金、陽極酸化処理前に
前述のような粗面化により表面を白色化しておいても、
充分な程麿の耐食性が得られるように陽極酸化処理を施
せば、陽極酸化処理により着色されたり白色が減退した
りして、最終的に白色の色調が得られなくなってしまう
のが実情である。したがって粗面化処理により合金表面
を白色化した後に陽極酸化処理を施す方法は、従来のア
ルミニウム合金については実際上は適用できないものと
考えられていた。

この発明は以上の事情を背景としてなされたちので、陽
極酸化処理のままで白色の色調が得られるようなアルミ
ニウム合金材料を提供づることを目的とするものである
。より具体的には、陽極酸化処理前の表面を粗面化して
表面の色調を白色に調整した後に陽極酸化処理（特に硫
酸浴による陽極酸化処理）を施しても、陽極酸化処理に
より白色の減退や新たな着色が生じず、白色の色調を有
する材料が陽極酸化処理のままで得られるようにしたア
ルミニウム合金材料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課題を解決するため本発明者等が鋭意実験
・検討を重ねた結果、アルミニウム合金の成分組成を適
切に規定するとともに、所定の条件下で測定した陽極酸
化処理前後の反射率の低下率が所定の範囲内となるよう
に設定することによって、粗面化処理により白色に調整
したアルミニウム合金材料の表面色調を硫酸浴による陽
極酸化処理後もそのまま白色に維持できることを見出し
、この発明をなすに至ったのである。

具体的には、請求項１の発明は、表面に粗面化処理を施
して表面色調を白色に調整した後に陽極酸化処理を施し
て使用するアルミニウム合金材料において、不純物とし
てのＦｅが０．２０　ｗｔ％未満、Ｍｎが０．３１１１
％未満、Ｚｒが０．１ｗｔ％未満、３ｉがｏ、ｉｏｗｔ
％未満、Ｃｒが０．１ｗｔ％未満にそれぞれ規制され、
残部がその他の不可避的不純物およびＡ１とからなり、
鏡面仕上げを施した状態の材料に対して硫酸浴による陽
極酸化処理を施した場合における表面の反射率の低下率
が、陽極酸化皮膜厚１０顯当り３０％以下であることを
特徴とするものである。

また請求項２の発明は、表面に粗面化処理を施して表面
色調を白色に調整した後に陽極酸化処理を施して使用す
るアルミニウム合金材料にＪ）いて、不純物としての「
ｅが０．２０　ｗｔ％未満、Ｍｎが０、３ｗｔ％未満、
Ｚｒが０．１ｗｔ％未満、３ｉが０．１０ｗｔ％未満、
Ｃｒが０．１ｗｔ％未満にそれぞれ規制され、かツＭｇ
（１，０５〜４．５ｗｔ％、Ｚｎ（１，（１５〜１．５
ｗｔ％、Ｃｕ　　０．０５〜０．３ｗｔ％のうちの１＠
または２種以上を含有し、残部がその他の不可避的不純
物およびＡ！とからなり、鏡面仕上けを施した状態の材
料に対して硫酸浴による陽極酸化処理を施した場合にお
ける表面の反射率の低下率が、陽極酸化皮膜厚１０Ｍ当
り３０％以下であることを特徴とり−るものである。

作　　　用この発明のアルミニウム合金材料は、表面に機械的、化
学的もしくは電気化学的な粗面化処理を施して表面色調
を白色に調整した後、陽極酸化処理を施して使用づるこ
とを前提としたものである。

そして陽極酸化処理前の粗面化処理により白色に調整さ
れたアルミニウム合金材料について、陽極酸化処理後も
そのまま白色が維持されるように、この発明では合金の
成分組成と特定の条件下での陽極酸化処理前後の反射率
の低下割合を規制している。そこでまず合金の成分ｉｌ
ｌ成限定理由について説明する。

「ｅ：Ｆｅは陽極酸化皮膜の透明度を低下させ、皮膜を着色さ
ゼるから、白色に粗面化したアルミニウム合金の陽極酸
化処理後の白色度を低下させる。

したがってＦｅｉは極力低く抑えることかが好ましい。

特にＦｅ吊が０．２ｗｔ％以上となれば、陽極酸化皮膜
の透明度が低下して、陽極酸化処理前の粗面化による白
色が陽極酸化皮膜によって濁り、着色されて白色から逸
脱するから、Ｆｅｌは０．２０ｗｔ％未満に限定した。

Ｓｉ：３ｉは晶出物や析出物として陽極酸化皮膜中に存在する
ため陽極酸化皮膜の透明度を低下させ、皮膜を黄色に着
色させるから、白色に粗面化したアルミニウム合金の陽
極酸化処理後の白色度を低下させる。しがって５ｉｆｆ
ｌも極ツノ低く抑えることが好ましい。特に５ｉｆｆｉ
が０．１ｗｔ％以上となれば、陽極酸化処理前の粗面化
による白色が陽極酸化皮膜によって濁り、着色されて白
色から逸脱する。

したがって５ｉｆｆｌは０．１ｗｔ％未満に限定した。

Ｍｎ、Ｑｒ、　Ｚｒ　：これらの元素は「ｅと結合して晶出物を作り易く、また
鋳塊加熱時、熱間圧延時、中間焼鈍時において微細な析
出物を生成させ、これらの晶出物や析出物が陽極酸化皮
膜中に存在して皮膜の透明度を低下させて、皮膜を黄色
に変色させるから、白色に粗面化したアルミニウム合金
の陽極酸化処理後の白色度を低下させる。したがってこ
れらの元素は極力少ないことが好ましい。特にＭｎｏ、
３ｖｔ％以上、Ｚｒ０．１ｗｔ％以上、Ｃｒ０．１ｗｔ
％以上となれば、陽極酸化処理前の粗面化による白色が
陽極酸化皮膜によって濁り、着色されて白色度を低下さ
せるから、Ｍｎは０．３ｖｔ％未満、Ｚｒ。

ＣｒはそれぞれＱ、　１ｗｔ％未満とする必要がある。

さらに請求項２の発明のアルミニウム合金材料において
は、Ｉｖｌｑ、Ｚｎ、Ｃｕのうちの１種または２種以上
が添加される。これらの添加理由、添加量限定理由は次
の通りである。

Ｍｇ：ＭＣＩは強度向上のために添加されるが、Ｍｑが０．０
５　ｖｔ％未満ではその効果が得られない。Ｍｇは、添
加量の割には陽極酸化皮膜の透明度を低下させないが、
４．５ｗｔ％を越えればβ相が析出して陽極酸化皮膜の
透明度が低トし、陽極酸化処理前の粗面化による白色の
色調が５４ｆｉｓ化皮膜によって濁り、白色度が低下す
る。したがってＭｑの添加量は０．０５〜４．５ｗｔ％
の範囲内とした。

７ｎ：Ｚｎは強度向上および耐食性向上のために添加されるが
、０．０５　ｗｔ％未満ではそれらの効果が得られない
。一方Ｚｎが１．５ｗｔ％を越えれば黄色味が強くなっ
て白色が得られなくなるおそれがある。

またＺｎが１．５ｗｔ％を越えれば、Ｍ（］と共存した
場合には、溶体化焼入れ処理を行なわなければ、主にＭ
Ｑ７ｎ２　　（η）相が析出して陽極酸化皮膜０の透明度が低下し、白色度が低下する。したがって７ｎ
の添加量は０．０５〜１．ｓｗｔ％の範囲内とした。

Ｃｕ：Ｃｕは光輝性向上および強度向上のために添加されるが
、ｏ、ｏｓ　ｗｔ％未満ではその効果が得られない。一
方ＣＵが０．３ｗｔ％を越えれば黄色味を帯びて白色度
が低下する。したがってＣｕの添加量は０．０５〜０．
３ｗｔ％の範囲内とした。

そのほかの元素は、陽極酸化皮膜の透明度を損なわない
範囲内で含有されることは許容されるが、一般には添加
Φが少ないほど陽極酸化皮膜の透明度の低下は少ない。

また一般にアルミニウム合金の鋳塊組成の微細化のため
に微量のＴ　ｉ　％もしくはＴｉおよびＢが添加される
ことがあるが、この発明の場合も微量のＴｉ１もしくは
Ｔ　ｉ　ｉＪ３よびＢが添加されていても良い。その場
合、Ｔｉは０．００５〜０．１５　ｗｔ％、８１〜５０
０ｐｐｎが一般的であり、この範囲内であれば陽極酸化
皮膜の透明度を損なったり、白色度を低下させる着色が
生じたりすることはない。Ｔｉ量、Ｂ量が上述の範囲を
越えれば、Ｔｉの場合はＴｉＡ１’ａの粗大化合物、Ｂ
の場合はＴｉ８２粒子によるストリンガ−が生じるおそ
れがある。

さらに、ｆｖｌ等の酸化性の強い元素を添加した場合は
、溶湯酸化防止のために３ｅを添加してもて良い。この
場合Ｂｅの添加量は１〜２０ｐｐｍが一般的であり、こ
の程度であれば特に白色性を損なうことはない。

以上のような成分組成のアルミニウム合金材料は、既に
述べたように、陽極酸化処理に対する前処理として、機
械的、電気的あるいは電気化学的に粗面化して、乱反射
により白色化した後、陽極酸化処理を施して用いるので
あるが、この陽極酸化処理によって白色性が低下しない
ためには、陽極酸化皮膜が着色されないことのほか、皮
膜の透明度が低下しないことが重要であることが判明し
た。すなわち陽極酸化皮膜に濁りがあれば、表面の色調
は白色から灰色になってしまうのである。

そこでこのような陽極酸化皮膜の透明度とｌＩｌ極酸化
処理後の白色性との関係についてより詳細に検討したと
ころ、特定の条件下での陽極酸化処理前後の反射率の低
下率を所定の範囲内とすることによって、白色性を確保
できることが判明したのである。

すな・わち、適宜別布研磨や鏡面切削等の仕上研磨を施
した後、化学研磨や電解研磨等の鏡面仕上げを施した状
態で、硫酸浴による陽極酸化処理を施した場合に、陽極
酸化処理前後の反射率の低下率が皮膜厚さ１０ＩＪＪＲ
当り３０％以下であるような材料であれば、予め粗面化
により白色に調整した後に陽極酸化処理を施しても白色
性の低下は顕著でないことが判明した。鏡面仕上げを施
した状態での硫酸浴による陽極酸化処理前後の反射率の
低下が３０％を越えれば、陽極酸化処理前にせっかく粗
面化により白色を得ていても、陽極酸化処理により灰色
となってしまう。したがってこの発明のアルミニウム合
金材料では、上記の反射率の低下率が３０％以下である
ことが必要である。

な８３ここで、陽極酸化処理１１う後の反射率の低下３率は次式で定義される。

低下率［陽極酸化処理前の反射率１またここで反射率はいわゆる鏡面反射率を意味するもの
とする。

さらに、この発明のアルミニウム合金材料を使用するに
あたって、陽極酸化処理の前に粗面化により白色に調整
しておく際の白色度の目安は、ハンターの色差式（ＪＩ
Ｓ　　Ｚ　　８７３０参照）による明度指数りとクロマ
ティクネス指数ａ、ｂの値が、Ｌ＞８０．　−１　＜ａ＜　１．　−２　＜ｂ＜　１を
満たすように定めることが望ましい。なおりロマティク
ネス指数ａ、ｂは着色度についてのものであって、ａ値
は赤味に、またｂ値は黄色味に関係している。また陽極
酸化処理後の色調も、Ｌ。

ａ、ｂの値が上記の範囲内となることによって白色性を
維持できたと判定することができる。

４この発明のアルミニウム合金材料の製造方法は特に限定
されるものではないが、以下にその代表的な例について
説明する。

先ず前述のような成分組成のアルミニウム含金溶湯を常
法にしたがって溶製し、脱ガス、脱汁した後、半連続鋳
造（ＤＣ鋳造）して鋳塊を得る。

この鋳塊に対して面側を行なった後、鋳塊加熱を施し、
熱間圧延する。鋳塊加熱は、通常は４５０℃〜６３０°
Ｃ程度にｄ）いて１〜１２時間行なうことが望ましい。

鋳塊加熱温度が４５０℃未満では熱間圧延性が悪くなり
、また陽極酸化皮膜の透明度も低下する。鋳塊加熱温度
は高い方が陽極酸化皮膜の透明性を向上させるが、高過
ぎれば異常再結晶を生じてストリークスを発生させるか
ら、これらの兼合いで合金成分組成に応じて適切な温度
を定めれば良い。熱間圧延後は、必要に応じて冷間圧延
して所定の板厚とづ゛る。さらに用途に応じて最終焼鈍
を施して軟質材とするかまたは半硬質材（１−１２ｎｕ
）にすることもある。またビルのカーテンウオールの如
き用途においては、平」■性をΦ祝することから、中間
焼鈍を行なって冷間圧延を行なうＨ１ｎテンパー材が多
用される。中間焼鈍や最終焼鈍は、箱型焼鈍炉または連
続焼鈍炉のいずれを適用しても良い。もちろん板厚によ
っては熱間圧延のままで用いることもあり、いずれのテ
ンパーであっても、この発明で規定する要件を満たす限
りにおいては、なんら問題はない。

また、半連続鋳造のみならず、薄板連続鋳造法（連続鋳
造圧延法）により直接板厚４〜１５．、程度の薄板コイ
ルに鋳造し、そのまま用いるか、あるいは冷間圧延によ
り圧延板として使用しても良い。

もちろんこの場合のテンパーも用途に応じて任意に決定
することができる。

さらにこの発明のアルミニウム合金材料は、圧延板に限
らず、押出し材、鍛造材、鋳造材であっても良いことは
勿論である。

またこの発明のアルミニウム合金材料を使用するにあた
って、陽極酸化処理前の前処理として適用される白色化
のための粗面化処理は、機械的粗面化、化学的粗面化、
もしくは電気化学的粗面化のいずれを適用しても良い。

機械的粗面化法としてはブラッシング、プラス１〜等が
ある。化学的粗面化法としては、酸性浴による処理、ア
ルカリ性浴による処理に大別され、酸性浴による処理と
しては酸性フッ化アンモニウム系浴、燐酸浴による梨地
処理などがある。さらに電気化学的方法としては、塩酸
もしくは硝酸浴中での交流電解グレイニングなどがある
。

また粗面化処理後の陽極酸化処理は常法にしたがって行
なえば良いが、経済性ｉＪ９よび透明度の良好な皮映を
得る観点から、硫酸浴を用いることが望ましい。

実　　施　　例第１表に示す合金１〜７の溶湯を常法にしたがって溶製
し、半連続鋳造法によって断面寸法４００幀ｘ　１００
０市の鋳塊を鋳造した。面側後、５５０℃で８時間加熱
した後、４５０℃で熱間圧延し、厚さ６ｉｎの熱延板と
した。次いで板厚４１ｎｍまで冷間圧延し、３５０℃で
４時間中間焼鈍した後、板厚３ｍＩｎまで冷間圧延した
。

各圧延板について、第２表に示すような粗面化方法で粗
面化して表面を白色化し、次いで１５％Ｈ２ＳＯ４溶液
中で陽極酸化処理を施し、約２０珈厚の陽極酸化皮膜を
生成させた。陽極酸化処理前の粗面化された状態での色
調、および陽極酸化処理後の色調を調べたので、その結
果を第２表中に示す。なおここで色調は、既に述べたよ
うにＬ値＞８０．　−１＜ａ値く１、−２くｂ値く１を
満たす場合に白色の色調を有すると解し得る。

また上記各圧延板について、別布研磨した後、化学研磨
により鏡面仕上げを行ない、さらに硫酸浴中で陽極酸化
処理を施して１０ＩＩＩｎ厚の陽極酸化皮膜を生成し、
陽極酸化処理前および後の各反射率を測定し、陽極酸化
処理前後の反射率の低下率を調べた。その結果も第２表
中に併せて示す。

７８１９第２表に示されるように、この発明の実施例のアルミニ
ウム合金材料は、いずれも粗面化によって白色に調整し
た後に陽極酸化処理を施しても白色度の低下が少なく、
色味の着色もない。

発明の効果この発明のアルミニウム合金材料は、陽極酸化処理を施
して使用する用途の材料として、陽極酸化処理前に予め
粗面化処理を施して表面の色調を白色に調整しておけば
、陽極酸化処理後もそのまま白色の色調を得ることがで
き、したがって白色の色調が要求される陽極酸化処理材
料向けに最適であり、しかも染色法による場合の如く耐
食性に劣ることもないから、特に建材等の用途に最適で
ある。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）表面に粗面化処理を施して表面色調を白色に調整
した後に陽極酸化処理を施して使用するアルミニウム合
金材料において、不純物としてのＦｅが０．２０ｗｔ％未満、Ｍｎが０．
３ｗｔ％未満、Ｚｒが０．１ｗｔ％未満、Ｓｉが０．１
０ｗｔ％未満、Ｃｒが０．１ｗｔ％未満にそれぞれ規制
され、残部がその他の不可避的不純物およびＡｌとから
なり、鏡面仕上げを施した状態の材料に対して硫酸浴に
よる陽極酸化処理を施した場合における表面の反射率の
低下率が、陽極酸化皮膜厚１０μｍ当り３０％以下であ
ることを特徴とする、陽極酸化処理後の色調が白色のア
ルミニウム合金材料。
（２）表面に粗面化処理を施して表面色調を白色に調整
した後に陽極酸化処理を施して使用するアルミニウム合
金材料において、不純物としてのＦｅが０．２０ｗｔ％未満、Ｍｎが０．
３ｗｔ％未満、Ｚｒが０．１ｗｔ％未満、Ｓｉが０．１
０ｗｔ％未満、Ｃｒが０．１ｗｔ％未満にそれぞれ規制
され、かつＭｇ０．０５〜４．５ｗｔ％、Ｚｎ０．０５
〜１．５ｗｔ％、Ｃｕ０．０５〜０．３ｗｔ％のうちの
１種または２種以上を含有し、残部がその他の不可避的
不純物およびＡｌとからなり、鏡面仕上げを施した状態
の材料に対して硫酸浴による陽極酸化処理を施した場合
における表面の反射率の低下率が、陽極酸化皮膜厚１０
μｍ当り３０％以下であることを特徴とする、陽極酸化
処理後の色調が白色のアルミニウム合金材料。