JPH04173997A

JPH04173997A - 金属材の電解発色処理方法および装置

Info

Publication number: JPH04173997A
Application number: JP30069390A
Authority: JP
Inventors: Katsuhei Kikuchi; 菊池　勝平; Nobuo Totsuka; 戸塚　信夫; Sadami Osanai; 小山内　定美; Yoshinori Goshima; 五嶋　義則; Takao Kurisu; 栗栖　孝雄
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1990-11-06
Filing date: 1990-11-06
Publication date: 1992-06-22

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〉本発明はペースト状の電解質を用いた金属材の電解発色
処理方法および装置に関する。

〈従来の技術〉従来金属材を電解処理する場合は溶液中で行なうのが通
常であった。　しかし、意匠性を付与する場合は片面で
よく、また局部的に意匠性を付与するためには他の部分
をシールして絶縁する必要がある。　そのために、本発
明者らは新たにペースト状の電解質を用いた電解発色方
法を開発し、すでに特開昭６４−４５００号、特開平０
ｆ−２６３２９５号、特開平０２−７００９６号、特開
平０２−９３１００号、特開平０２−１７０９８２号な
どに開示している。

〈発明が解決しようとする課題〉この新しい方法によれば片面あるいは局部を容易に電解
することが可能になった。　この方法を工業的な生産に
まで展開するには、スケールアップして大きい面積の試
料を電解したり、低コストで電解処理するには金属スト
リップを連続的処理を行なう必要があり、さらに電解時
間の短縮を図るためには電流を増大する必要が生じる。

　そこで従来通りの方法で目的とする電圧、電流で電解
を行なったところ、実験室規模における小面積の試料の
ペースト電解の検討では特に問題にならなかったが、目
的とする色以外の色が混じった不均一な発色外観となる
場合が生じた。

したがって、本発明は、上述した従来技術の問題点を解
消し、工業的な金属材の発色処理においても均一な発色
外観が得られるような金属材の電解発色処理方法および
装置を提供することを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉すなわち、本発明は、金属材と対極との間にペースト状
電解質を介して通電することにより金属材を均一な着色
外観が得られるよう電解発色処理するに際し、電解電圧
を順次ステップ的に上昇させて電解発色処理を行なうこ
とを特徴とする金属材の電解発色処理方法を提供するも
のである。

また、本発明は、隣設して設けた複数の電極と、金属材
の少なくとも一方の面および前記電極との間にペースト
状電解質を介在させる手段と、前記電極と前記金属材と
の間にペーストを介して通電させる手段と、前記金属材
を前記複数の電極に対して相対的に移動させる手段と、
前記複数の電極に別々に異なった電圧を印加する給電手
段とを具えることを特徴とする金属材の電解発色処理装
置を提供する。

以下に本発明をさらに詳細に説明する。

従来、陽極酸化により定電圧電源装置を用いて電解発色
をする場合、例えば特開平０２−９３１００号に開示さ
れているような装置により目的の電圧に達するまで連続
して一気に通電していた。　この定電圧電源装置を用い
た電解の場合の電流−電圧の推移は、概念的に表すと第
３図に示すような曲線を描（。　この図から電解初期に
は電圧の上昇とともに急激な電流上昇があり、目的の電
圧に達すると電流が急激に減少する。　この現象は次の
ように説明されると考えられる。　まず電解初期にはＴ
ｉ酸化物の膜が徐々に成長し、膜厚は目的の電圧に比例
して決まる。　さらに目的の電圧に達すると膜の成長が
止り、これ以降膜が不動態膜になり電流は流れにくくな
り、急激に減少する。　発色の不均一の原因を鋭意研究
したところ、主に電解初期に発生することがわかった。

　電解初期における急激な電流上昇が不均一の原因であ
ると考えられた。

そこで目的の電圧までステップを踏んで少しずつ電圧を
上昇させながら電解を行なったところ、外観の不均一性
に対する改善効果が見られた。　このことより目的とす
る電圧が高い場合はど、ステップ数を増やして行なう方
が外観均一性に効果があることになる。　電源装置のプ
ログラムが可能であれば単位時間当りの上昇電圧を設定
することにより連続的な通電方法も可能である。　また
、目的とする電圧に比して低い領域では定電圧とし、目
的とする電圧に近くなった時点でステップ的に昇圧して
もよい。

またさらに、金属鋼帯の連続処理に関しても示唆に富ん
でいる。　すなわちロール通電する際、順次ロールに徐
々に高い電圧をかけていくことにより同様な効果が得ら
れることがわかる。

金属ストリップを連続的に電解発色する場合の装置の一
例を第１図に示す。　金属ストリップがコイルから供給
されてから巻取るまでの間に一対の通電ロールと電極を
複数対設置する。　側対使用するかは印加電圧・電流お
よび銅帯の走行速度によって適宜法められる。　通電ロ
ールには十を、電極には−を配線する。

第１図において、供給ロール１から供給された金属スト
リップ２はペースト（電解質）３を介して電極Ｅ、、Ｅ
、、　・・−・・・Ｅ、、、Ｅ、、とコンダクタ−ロー
ルＣ１，Ｃ２，・・・・・・Ｃｎ−＋Ｉｃｏにより通電
され、発色された金属ストリップはペースト除去された
後、洗浄され巻取りロール４に巻き取られる。　このと
き、電極Ｅとコンダクタ−ロールＣ（すなわち金属帯）
との間では、Ｅ　１−　Ｃ＋からＥｌｌ−Ｃｎにかけて
ステップ的に目的とする電圧にまで上げていく。　途中
まで定電圧とし、それ以降Ｅ、、−Ｃ１１までステップ
的に昇圧していってもよい。

ステップ的に電圧を上げてい（とき、昇圧の程度、ある
いはステップの時間隔は金属材の処理時間、目的とする
発色、ペーストの濃度などの条件に応じて適宜選定すれ
ばよい。

本発明が適用可能な金属材は、主として第１Ｖ　ａ族（
旧ＩＵＰＡＣ）金属であるＴｉ、Ｚｒ、第Ｖａ族（旧Ｉ
ＵＰＡＣ）金属であるＮｂ、Ｔａを陽極酸化して着色す
るものであるが、形状は金属板でなくとも金属箔あるい
は金属箔のラミネート材でもよく、さらにはこれらの金
属または窒化物、炭化物等の金属化合物を基板に一種ま
たは二種以上ＰＶＤ、ＣＶＤにより蒸着したものを用い
ても着色は可能であり、何等さしつかえない。

発色処理としての陽極処理用ペースト状電解質は、Ｔｉ
、Ｎｂ、Ｔａ、Ｚｒ金属およびこれらの合金等の陽極処
理用の電解質と、ペースト化するための増粘剤より構成
される。　電解質は、電導イオンを基本とし種々の電導
助剤、種々の有機添加剤を含んでもよく、外観改良など
の目的に応じて使用できる。

本発明は、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｚｒ等の金属およびこれ
らの合金等の陽極処理用の電解質溶液に有機系および／
または無機系の増粘剤を加えて粘度をｔｏｏｃｐから２
，０００，０００　ｃ　ｐにした電解質ペーストである
。　特に、被めっき物と電極が横置きである場合、ペー
スト状電解質の粘度がｔｏ、ｏｃｐ未満では粘性がない
ために流動しやすく極間距離の保持が難しく、取り扱い
面倒である。　また、２，０００，０００　ｃ　ｐを超
えると両極で発生するガス抜きが困難になり、またペー
ストを均一に調合しに（（なり、長時間の撹拌を必要と
するので好ましくない。

増粘剤としてはポリアクリル酸ナトリウム、アルギン酸
ナトリウム、ザンサンガム等の有機系増粘剤、さらには
ゼオライト、水ガラス、コロイダルシリカ、コロイダル
アルミナ、珪ふっ化ナトリウム、気相シリカ、気相アル
ミナ等の無機系増粘剤があるが、いずれを用いてもかま
わない。　また、これらの一種あるいは二種以上を混合
して用いても粘性が損なわれなければ何等さしつかえな
い。

ペースト状電解質は、塩酸、硝酸、硫酸、亜硫酸、チオ
硫酸、ピロ硫酸、過硫酸、炭酸、りん酸、亜りん酸、次
亜りん酸、はう酸、スルファミン酸、ピロりん酸、弗っ
化水素酸、青酸、クロム酸、塩素酸、過塩素酸、沃素酸
、過沃素酸、臭素酸等の酸または水産化ナトリウム、水
産化カリウム、アンモニア水等のアルカリの一種あるい
は二種以上用いることを基本としている。

上記ペースト状電解質中に電導または酸化助剤として塩
酸、過塩素酸、硝酸、硫酸、過硫酸、炭酸、りん酸、は
う酸、スルファミン酸、過マンガン酸、クロム酸等のア
ンモニウム塩、カリウム塩、ナトリウム塩、カルシウム
塩およびマグネシウム塩あるいは過酸化水素のいずれか
一種あるいは二種以上を用いてもよい。

色調を向上させる添加剤としてくえん酸、酒石酸、しゅ
う酸、酢酸などの有機酸のアンモニウム塩、ナトリウム
塩、カリウム塩の一種あるいは二種以上を用いてもよい
。

さらに有機添加剤としてカチオン系、アニオン系、ノニ
オン系、両性界面活性剤および／または消泡剤を用いて
外観の改良をはかることがある。

〈実施例〉以下に実施例および比較例に基づいて本発明を具体的に
説明する。

以下の例における発色条件は下記の通りである。

（１）ペーストりん酸５％−ケルザン３％−水９２％（２）発色試料Ｔｉ板、Ｔｉ蒸着めっき（３ｐ、イオンブレーティング
）（３）試料面積１００〜９００ｃｒｎ２（４）電極（陰極）ステンレス　（ＳＵＳ３０４）　２５〜１０００ｍ２（
５）極間距離０ｍｍ（６）定電圧電源５００Ｖ−３０Ａ（７）電解電圧１０〜１５０■ （比較例１）第２図（ｂ）に示されるような電解条件で、印加電圧を
６０Ｖに設定して陰極を移動させながら定電圧電解をし
、発色させたところ黄色に薄青色が混じった不均一な外
観になった。

（実施例１）第２図（ａ）に示されるような電解条件で、印加電圧６
０ＶまでＩＯＶステップで発色しては電圧をあげること
を繰返した結果、均一な黄色の発色になった。

（実施例２）比較例１のように６０Ｖまで定電圧電解し、さらに８０
Ｖまで５■ステツプで電圧をあげながら発色していった
結果、均一なピンク系の色を呈した。

（比較例２）印加電圧を８０Ｖに設定して陰極を移動させながら定電
圧電解したところピンク色の発色に黄色が混じり不均一
になった。

（実施例３）比較例１のように６０Ｖまで定電圧電解し、さらに１２
０Ｖまで５■ステツプで電圧をあげながら発色していっ
た結果、均一な緑色を呈した。

（比較例３）印加電圧を１２０ｖに設定して陰極を移動させながら定
電圧電解したところ緑色の発色に青色が混じり不均一に
なった。

〈発明の効果〉ペーストを用いた陽極酸化処理において、本発明におい
ては従来のように定電圧で電解発色させずにステップ的
に目的とする電圧まで昇圧しながら電解発色を行なう。

　これにより試料サイズの大型化あるいは銅帯の連続化
に対応でき、建材・自動車等に意匠性のある外観均一な
装飾材料を工業的に供給できる効果が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の金属材の電解発色装置の一例の模式図
である。第２図は電解条件を示す図で、（ａ）は実施例１、（ｂ
）は比較例１の電解条件を示す図である。第３図は従来の電解条件を示す図である。符号の説明１・・・供給ロール、２・・・金属ストリップ、３・・・ペースト状電解質、４・・・巻取りロール、Ｅ＋、・・・・・・Ｅｏ・・・電極、ＣＩ、・・・・・・Ｃｎ・・・コンダクターロールＦＩ
Ｇ、２（ａ）　　　　　　　　　　　　　　　（ｂ）時　　間
　　−

Claims

【特許請求の範囲】

（１）金属材と対極との間にペースト状電解質を介して
通電することにより金属材を均一な着色外観が得られる
よう電解発色処理するに際し、電解電圧を順次ステップ
的に上昇させて電解発色処理を行なうことを特徴とする
金属材の電解発色処理方法。
（２）隣設して設けた複数の電極と、金属材の少なくとも一方の面および前記電極との間にペ
ースト状電解質を介在させる手段と、前記電極と前記金属材との間にペーストを介して通電さ
せる手段と、前記金属材を前記複数の電極に対して相対的に移動させ
る手段と、前記複数の電極に別々に異なった電圧を印加する給電手
段とを具えることを特徴とする金属材の電解発色処理装
置。