JPH04107284A

JPH04107284A - 金属材の着色方法

Info

Publication number: JPH04107284A
Application number: JP22560190A
Authority: JP
Inventors: Toshiya Nishimura; 俊弥西村; Hidekazu Yoshizawa; 秀和吉澤; Yoshiaki Shimizu; 義明清水; Manabu Tamura; 学田村
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1990-08-28
Filing date: 1990-08-28
Publication date: 1992-04-08

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、各種金属材の表面に着色を施すだめの方法
に関するものである。

〔従来の技術〕

ステンレス鋼材その他各種金属材の表面に対する着色は
、ステンレス鋼材その他各種金属材の表面上に、着色被
膜を形成することによって行われており、このような着
色被膜の形成方法として、次の方法が知られている。

（１）特公昭５２−３２６２１号公報等に開示された、
下言己からなる、クロム合金材表面を着色する方法ニク
ロム酸またはクロム酸塩と硫酸とよりなる電解液中にお
いて、着色すべきクロム合金材を陽極とし、前記クロム
合金材に直流電解処理を施し、そして、電解液中に浸漬
された参照電極によって前記クロム合金材の電位を監視
し、前記電位が所定値に達したときに電解を止めること
により、前記クロム合金材の表面上に所定の着色被膜を
形成する（以下、先行技術１という）。

（２）　　特開昭６２−１５８８９８号公報に開示され
た、下記からなる、着色ステンレス鋼材の製造方法、モ
リブデン酸塩、硫酸および６価クロムを含む電解液中に
おいて、着色すべきステンレス鋼材に、交番電流電解と
パルス電流電解とを組み合わせて施して、前記ステンレ
ス鋼材の表面上に着色被膜を形成することにより、着色
ステンレス鋼材を製造する（以下、先行技術２という）
。

（３）特開昭６１−１８３４９６号公報に開示された、
下記からなる、ステンレス鋼材または金属チタニウム材
の着色方法：コバルトイオンと、過マンガン酸イオン、
モリブデン酸イオンまたは亜硝酸イオンとを含有する水
溶液中に、着色すべきステンレス鋼材または金属チタニ
ウム材を浸漬し、前記ステンレス鋼材または金属チタニ
ウム材に、１０〜２００ｍＡ／ｄｍ”程度の微／Ｊ＼電
流を通じ、陰極電解処理を施して、前記ステンレス鋼材
または金属チタニウム材の表面上に着色被膜を形成する
（以下、先行技術３という）。

（４）特開昭６２−６０８９１号公報に開示された、下
記からなる、ステンレス鋼材の着色方法：マンガン酸塩
とアルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物とを
含有する電解液中において、着色すべきステンレス鋼材
に、４０〜９０’Ｃの温度範囲で陽極電解と陰極電解と
を交互に繰り返す交番電流電解を施して、前記ステンレ
ス鋼材の表面上に着色被膜を形成する（以下、先行技術
４という）。

〔発明が解決しようとする課題〕

先行技術１は、ｌＮＣ０法と呼ばれ、従来から一般に行
われている方法である。しかしながら、先行技術１にお
いては、電解液として、有害なりロム酸またはクロム酸
塩と、硫酸とよりなる水溶液を使用している。従って、
先行技術１には、作業環境を悪化させ且つ公害が発生す
る問題がある。

先行技術２においては、電解液として、モリブデン酸塩
と硫酸と６価クロムとからなる水溶液を使用している。

モリブデン酸塩は無害であるか、６価クロムは有害であ
る。従って、先行技術２には、先行技術１と同様に作業
環境を悪化させ且つ公害が発生する問題がある。

先行技術３においては、無公害の電解液を使用してはい
るが、電解のために１５〜３０分の時間か必要であり、
且つ、電解液の温度を約５０°Ｃに高めなけらばならな
い。従って、先行技術３には電解のために長時間を必要
とし且つ電解液の温度を高めなければならない問題があ
る。

先行技術４においては、電解のために２０〜２５分の時
間が必要であり、且つ、電解液の温度を４０〜９０℃に
高めなけらばならない。従って、先行技術４においても
、電解に長時間を必要とし且つ電解液の温度を高めなけ
らばならない問題がある。

近年、ステンレス鋼材その他品種金属材の表面に着色を
施すに当たり、コストの低減のために、着色の高速度化
が望まれている。しがしながら、上述した従来の方法に
よって着色の速度を早めるためには、電解液の温度を高
めなければならず、このように、電解液の温度を高める
と、液中がら発生する気泡によって着色むらが生じ、そ
して電解液の加熱のための経費が必要となり且つ作業環
境を悪化させる等の問題が生ずる。

従って、この発明の目的は、常温の無害の電解液によっ
て、作業環境の悪化および公害が生ずることなく、数秒
〜数分の短時間で、ステンレス鋼材その他品種金属材の
表面上に、均一な安定した着色を低コストで施すことが
できる金属材の着色方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者等は、上述した問題を解決すべく鋭意研究を重
ねた。その結果、所定量のタングステン酸塩を含有する
電解液中において、所定の電流密度で、金属材に陰極電
解処理を施せば、ｔ２１！の電解液によって、作業環境
の悪化および公害が生ずることなく、数秒〜数分の短時
間で、ステンレス鋼材その他品種金属材の表面上に、均
一な安定した着色を低コストで施し得ることを知見した
。

この発明は、上記知見に基いてなされたものであって、
タングステンとして１０３〜１０ｍｏｌ／ｌの範囲内の
量のタングステン酸塩を含有する電解液中において、１
０　ｊ−Ｉ　Ａ／ｄｍ２の範囲内の電流密度で、着色す
べき金属材に陰極電解処理を施して、前記金属材の表面
上に、タングステンの水酸化物または酸化物からなる着
色被膜を形成することに特徴を有するものである。

〔作用〕

この発明の方法において使用される電解液は、タングス
テン酸塩を主体とするものである。タングステン酸塩は
、無害であり且つ中性であるから、作業環境の悪化およ
び公害を招くことはない。タングステン酸塩としては、
タングステン酸ナトリウム、タングステン酸カリウム塩
、タングステン酸アンモニウム塩等の水溶性の塩が好適
であり、これらの塩の１種または２種以上を使用する。

なお、上記以外のタングステン酸塩、または、高価数タ
ングステン化合物を使用してもよい。

上述した電解液中において、着色すべき金属材に陰極電
解処理を施すと、高価数金属酸塩　→　低価数金属（水）酸化物等の反応
と考えられるカソード反応が生じ、この結果、金属材の
表面上に、タングステンの水酸化物または酸化物の被膜
が成長する。

このようなタングステンの水酸化物または酸化物の被膜
は、その厚さに応じて、茶、青、金、赤紫、赤、緑等の
干渉色を有している。従って、金属材の表面上に上記各
種の色の被膜が形成される。

電解液中のタングステン酸塩の含有量は、タングステン
として１０−’〜１０醜ｏ１／ｌの範囲内の量に限定す
べきである。タングステン酸塩の含有量がタングステン
として１０−３ｍｏｌ　／　１未満では、着色被膜の形
成速度が遅くなる。一方、タングステン酸塩の含有量が
タングステンとして１０ｍｏｌ　／ｌを超えると、形成
された被膜に着色むらが生ずる。好ましいタングステン
酸塩の含有量は、タングステンとして１０−２〜１ｍｏ
ｌ／１の範囲である。

陰極電解処理に際しての電流密度は、１０−３〜Ｉ　Ａ
／ｄｉ”の範囲内に限定すべきである。電流密度が１０
−’　Ａ／ｄｍ２未満では、着色被膜の形成速度が遅く
なる。一方、電流密度がＩ　Ａ／ｄｍ”を超えると水素
発生反応が激しくなり過ぎ、形成された被膜に着色むら
が生ずる。好ましい電流密度は、１Ｏ−２〜Ｉ　　Ａ／
ｄｍ２の範囲内である。使用する電流は、ノ々ルスまた
は交流でもよいが、着色被膜の形成速度を一定に保つ上
において、直流による定電流が好ましい。

上述した量のタングステン酸塩を含有する電解液中にお
いて、上述した電流密度で陰極電解処理を施すことによ
り、金属材の表面上に、数秒から数分の短時間の間に着
色被膜か形成される。従って、電解液は常温（５〜３０
°Ｃ）で十分であり、加熱する必要はない。

上述した電解液中に、１０−１〜１ｍｏｌ／ｆの範囲内
の量の燐酸または燐酸塩を、更に付加的に含有させれば
、着色被膜の厚さの均一性が一段と向上し、より安定し
た着色被膜を形成することができる。燐酸または燐酸塩
の含有量が１０４ωｏｆ／β未満では、所望の効果が得
られない。一方、燐酸または燐酸塩の含有量が１０１０
１／Ａ’を超えると着色被膜に色むらが発生しやすくな
る。

この発明の方法によれば、ステンレス鋼材、普通鋼材、
低合金鋼鋼材、高合金鋼鋼材、その他、銅、金、銀、ニ
ッケル、クロム、モリブデン、錫、コバルト、アルミニ
ウム、チタン等各種の金属材に対して着色を施すことが
できるほか、部分的に金属を含む材料の金属部分に対す
る着色も施すことかできる。

次に、この発明の方法を、実施例により、比較例と対比
しながら更に説明する。

〔実施例１〕厚さ１ｍｍのステンレス鋼板（ＳＵＳ　３０４）を、１
０％Ｎ　ａ　０１１液中に３０分間浸漬することによっ
て脱脂旨し次いで水洗した。このように脱脂され次し）
で水洗されたステンレス鋼板に、下記に示す条件で、電
解時間を変えて、陰極電解処理を施した。

（１）電解液の組成タングステン酸ナトリウムタングステンとして１ｍｏｌ／ｆ：　０．１　ｍａｔ／　１２５°Ｃ白金直流定電流０．０５　Ａ／＋ｊｍ２・約０２〜４分ステンレス鋼板（金色）、赤色お燐　　酸（２）　　電解液のｐ　Ｈ（３）電解液の温度（４）陽極の組成（５）　　陰極電解電流（６）電流密度（７）電解時間この結果、電解時間に従って、の表面上に、茶色、青色、黄色よび緑色等の各種の色の被膜が、色むらの生ずることな
く形成された。

〔実施例２〕電解液中に燐酸が含有されていないほかは、実施例１と
同じ条件で、ステンレス鋼板に陰極電解処理を施した。

この結果、電解時間に従って、ステンレス鋼板の表面上
に、実施例１と同様の各種の着色被膜が形成された。約
２分以内の電解時間で形成された茶色、青色および黄色
（金色）の着色の場合には、色むらは、全く生じなかっ
たが、約２分を超えた電解時間で形成された赤色や緑色
等の着色の場合には、多少の色むらが生じた。

〔比較例１〕電解液中のタングステン酸塩の含有量が、この発明の範
囲んを超えて多い、タングステンとして１３ａ＋ｏｌ／
１であるほかは、実施例１と同じ条件で、ステンレス鋼
板に陰極電解処理を施した。この結果、ステンレス鋼板
の表面上に、実施例１と同様の着色被膜が形成されたが
、形成された被膜に顕著な着色むらが生じた。

〔比較例２〕陰極電解の電流密度が、この発明の範囲を超えて高い３
　Ａ／ｄａ’であるほかは、実施例１と同じ条件で、ス
テンレス鋼板に陰極電解処理を施した。

この結果、ステンレス鋼板の表面上に、実施例１の電解
時間よりも早い電解時間によって、実施例１と同様の着
色被膜が形成されたが、水素発生反応が激しくなり過ぎ
、形成された被膜に顕著な着色むらが生じた。

〔比較例３〕陰極電解の電流密度が、この発明の範囲よりも低い１０
−Ａ／ｄ１であるほかは、実施例１と同じ条件で、ステ
ンレス鋼板に陰極電解処理を施した。この結果、ステン
レス鋼板の表面上に、実施例１と同様の着色被膜が形成
されたが、そのために要した電解時間は、実施例１にお
ける電解時間の約５０倍になり、着色被膜の形成に極め
て長い時間を必要とした。

〔発明の効果〕

以上述べたように、この発明によれば、常温の無害の電
解液によって、作業環境の悪化および公害が生ずること
なく、数秒〜数分の短時間で、ステンレス鋼材その他各
種金属材の表面上に、均一な安定した着色を低コストで
施すことができる、工業上有用な効果がもたらされる。

Claims

【特許請求の範囲】１、タングステンとして１０＾３〜１０ｍｏｌ／ｌの範
囲内の量のタングステン酸塩を含有する電解液中におい
て、１０＾−＾３〜１Ａ／ｄｍ＾２の範囲内の電流密度
で、着色すべき金属材に陰極電解処理を施して、前記金
属材の表面上に、タングステンの水酸化物または酸化物
からなる着色被膜を形成することを特徴とする、金属材
の着色方法。２、前記電解液は、１０＾−＾４〜１ｍｏｌ／ｌの範囲
内の量の燐酸または燐酸塩を更に付加的に含有している
、請求項１記載の方法。