JPH04107293A - 金属材の着色方法 - 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、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。

（１）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／ｄ１程度の微ツノ１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Ｒｊｌｉ〕

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℃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°Ｃ
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各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（、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
できる金属材の着色方法を提供することにある。

Ｕ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、所定量の錫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、
錫として１０２〜５ｍｏｌ／βの範囲内の量の錫酸塩を
含有する電解液中において、１０〜ＩＯＡ／ｄ１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錫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、錫酸塩を
主体とするものである。錫酸塩は、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。錫酸塩としては、錫酸ナトリウム、錫酸カリウム塩
、錫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
以外の錫酸塩、または、高価数錫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、錫の水酸化物または酸化物の被膜が成長する
。

このような錫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。

電解液中の錫酸塩の含有量は、錫としてｌＯ〜５ｍｏｌ
／ｌ！の範囲内の量に限定すべきである。

錫酸塩の含有量が錫として１０＝２■０１／１未満では
、着色被膜の形成速度が遅くなる。一方、錫酸塩の含有
量が錫として５■ｏｌ／ｊ’を超えると、形成された被
膜に着色むらが生ずる。好ましい錫酸塩の含有量は、錫
として５Ｘ１０−’〜Ｉｍｏｌ／ｊ！の範囲である。　
陰極電解処理に際しての電流密度は、１０−３〜ＩＯＡ
／ｄｍ”の範囲内に限定すべきである。

電流密度が１０−’Ａ／ｄ１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ＩＯＡ／ｄ１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、５ＸＩＯ−’〜
５　　Ａ／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。

上述した量の錫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、１０−１〜Ｉｍｏｌ／ｆｆｉ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か一段と向上し、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１０４ｍｏｌ／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１ｍ
ｏｌ／ｆｆｉ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１１、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
しなから更に説明する。

〔実施例１〕 厚さＩ　ｍｍのステンレス鋼板（ＳＵＳ　３０４）を、
ｌＯ％Ｎ　ａ　ＯＩＩ液液中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 錫酸ナトリウム：錫として０．５　ｍｏｌ　／　１燐　
　酸　　　　　　　：０．１ｍｏｌ／１（２）電解液の
ｐＨ：６．５ （３）電解液の温度　・２５°Ｃ （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−）で、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〕 電解液中の錫酸塩の含有量が、この発明の範囲を外れて
多い、錫として７＋ｎｏｌ／／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、この発明の範囲を外れて高い１
３Ａ／ｄｍ’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、この発明の範囲を外れて低い１
０−’　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 (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、錫として１０＾−＾２〜５ｍｏｌ／ｌの範囲内の量
   の錫酸塩を含有する電解液中において、１０＾−＾３〜
   １０Ａ／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、
   錫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。