JPH04107285A

JPH04107285A - 金属材の着色方法

Info

Publication number: JPH04107285A
Application number: JP22560290A
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ための方法
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。

（１１特公昭５２〜３２６２１号公報等に開示された、
下記からなる、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綱材に、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、１０〜２００−へ／ｄ１２程度の微小電流を
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Ｉは、ｌＮＣ０法と呼ばれ、従来がら一般に行
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】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が、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分の時間が必要であり、
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
、先行技術３と同様の問題がある。

近年、ステンレス鋼材その他者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。しかしながら、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者種金属材の
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、所定量のバナジウム酸塩を含有する電
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、常温の電解液によって、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者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、
バナジウムとして１０−２〜５ｍｏｌ／βの範囲内の量
のバナジウム酸塩を含有する電解液中において、１０−
２〜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
、バナジウム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、バナジウ
ム酸塩を主体とするものである。バナジウム酸塩は、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。バナジウム酸塩としては、バナジ
ウム酸ナトリウム、バナジウム酸カリウム塩、バナジウ
ム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
外のバナジウム酸塩、または、高価数バナジウム化合物
を使用することも出来る。

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、バナジウムの水酸化物または酸化物の被膜が成
長する。

このようなバナジウム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。

電解液中のバナジウム酸塩の含有量は、バナジウムとし
て１Ｏ−２〜５ｍｏｌ／ｌの範囲内の量に限定すべきで
ある。バナジウム酸塩の含有量がバナジウムとして１０
−”暑０！／１未満では、着色被膜の形成速度が遅くな
る。一方、バナジウム酸塩の含有量がバナジウムとして
５ｓｏｌ／ｆを超えると、形成された被膜に着色むらが
生ずる。好ましいバナジウム酸塩の含有量は、バナジウ
ムとして５×１０１〜１ｍｏｌ／ｆの範囲である。

陰極電解処理に際しての電流密度は、１０−２〜Ｌ　Ａ
／ｄａ”の範囲内に限定すべきである。電流密度が１０
−”Ａ／ｄａ”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／ｄｓ”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、１０−２〜５　ｘ　１Ｏ
−１Ａ／ｄ１１２の範囲内である。使用する電流は、パ
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。

上述した量のバナジウム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
被膜が形成される。従って、電解液は常温（５〜３０℃
）で十分であり、加熱する必要はない。

上述した電解液中に、１０−４〜１ａ＋ｏｌ／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１０−４■ｏｆ／１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ｌ＋
ａｏｌ／ｆ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
着色も施すことができる。

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（ＳＯ８３０４）を、１０
％ＮａＯＨ液中に３０分間浸漬することによって脱脂し
次いで水洗した。このように脱脂され次いで水洗された
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）電解液の組成バナジウム酸ナトリウム：バナジウムとして０．５　ｍ
ｏｌ　／　１燐　　酸　　　　　　　　　　　　　：　　０．１　　
ｍｏｌ／　１（２）電解液のｐＨ：６．５（３）電解液の温度　　　　　、２５℃（４）陽極の組
成　　　　　　：白金（５）　　陰極電解電流　　　　　：直流定電流（６）
電流密度　　　　　　　：　０．０５　Ａ／ｄｍ２（７
）電解時間　　　　　　　、約０．２〜４分この結果、
電解時間に従って、ステンレス鋼板の表面上に、茶色、
青色、黄色（金色）、赤色お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〕電解液中のバナジウム酸塩の含有量が、この発明の範囲
を超えて多い、バナジウムで７＋ｎｏｌ／Ａ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／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か生ずること
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、バナジウムとして１０＾−＾２〜５ｍｏｌ／ｌの範
囲内の量のバナジウム酸塩を含有する電解液中において
、１０＾−＾２〜１Ａ／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、バナジウム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。