JPH0518915B2 - - Google Patents
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- JPH0518915B2 JPH0518915B2 JP63261007A JP26100788A JPH0518915B2 JP H0518915 B2 JPH0518915 B2 JP H0518915B2 JP 63261007 A JP63261007 A JP 63261007A JP 26100788 A JP26100788 A JP 26100788A JP H0518915 B2 JPH0518915 B2 JP H0518915B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/34—Anodisation of metals or alloys not provided for in groups C25D11/04 - C25D11/32
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、ステンレス鋼の着色方法、特に電解
水溶液に浸漬させながらパルス電位を印加して行
うステンレス鋼の着色方法に関する。
水溶液に浸漬させながらパルス電位を印加して行
うステンレス鋼の着色方法に関する。
（従来の技術）
近年、ステンレス鋼の用途は著しく拡大し、日
常生活用品にも多量に使用されるようになつてき
ており、それに要求される特性も多岐に亘つてい
る。日常生活品にステンレス鋼が汎用されるよう
になると、ステンレス鋼本来の耐食性ばかりでな
く今度は装飾的機能も求められるようになり、そ
のために各種の着色法が開発され、そのうちのい
くつかはすでに実用化されている。
常生活用品にも多量に使用されるようになつてき
ており、それに要求される特性も多岐に亘つてい
る。日常生活品にステンレス鋼が汎用されるよう
になると、ステンレス鋼本来の耐食性ばかりでな
く今度は装飾的機能も求められるようになり、そ
のために各種の着色法が開発され、そのうちのい
くつかはすでに実用化されている。
特に、安価なステンレス鋼としてのフエライト
系ステンレス鋼には汎用品としてその用途拡大が
求められており、そのための手段としての着色法
についても多く検討されている。したがつて、本
明細書においては、以下、ステンレス鋼として
「フエライト系ステンレス鋼」を例にとつて説明
する。
系ステンレス鋼には汎用品としてその用途拡大が
求められており、そのための手段としての着色法
についても多く検討されている。したがつて、本
明細書においては、以下、ステンレス鋼として
「フエライト系ステンレス鋼」を例にとつて説明
する。
ところで、ステンレス鋼の着色技術としては、
塗料を塗布する場合はともかくとして、化学的着
色法と電気化学的着色法とに大別される。化学的
着色法の代表例は硫酸−クロム酸水溶液浸漬着色
法であり、INCO着色法とも呼ばれている。特公
昭52−32621号参照。
塗料を塗布する場合はともかくとして、化学的着
色法と電気化学的着色法とに大別される。化学的
着色法の代表例は硫酸−クロム酸水溶液浸漬着色
法であり、INCO着色法とも呼ばれている。特公
昭52−32621号参照。
しかしながら、この方法は着色処理に長時間を
要するばかりでなくクロム酸溶液を使用するため
廃液処理等が問題であつて高価な着色法といえ
る。
要するばかりでなくクロム酸溶液を使用するため
廃液処理等が問題であつて高価な着色法といえ
る。
その他、米国特許第１，089496号および特公昭
49−16178号に開示されているように酸性または
アルカリ性の水溶液中において電解、着色する電
解着色法、米国特許第641091号および米国特許
2431986号に開示されているように溶融塩浴中に
浸漬して着色する溶融塩法などの方法も提案され
ているが、まだ実用性ある方法とは言えない。
49−16178号に開示されているように酸性または
アルカリ性の水溶液中において電解、着色する電
解着色法、米国特許第641091号および米国特許
2431986号に開示されているように溶融塩浴中に
浸漬して着色する溶融塩法などの方法も提案され
ているが、まだ実用性ある方法とは言えない。
なお、特開昭62−60892号、同62−124294号、
そして同62−158898号等においてもステンレス鋼
の着色法が開示されているが、これはいずれも
Mn，Ｖ，Cr等の重金属の化合物を添加する電解
液を使用するとともに、交番電流電解を行うもの
であつて、排液処理の問題が依然残るとともに、
操作が煩雑になることは避けられなかつた。
そして同62−158898号等においてもステンレス鋼
の着色法が開示されているが、これはいずれも
Mn，Ｖ，Cr等の重金属の化合物を添加する電解
液を使用するとともに、交番電流電解を行うもの
であつて、排液処理の問題が依然残るとともに、
操作が煩雑になることは避けられなかつた。
（発明が解決しようとする課題）
ここに、本発明の目的は、無公害のステンレス
鋼の着色方法を提供することである。
鋼の着色方法を提供することである。
本発明の別の目的は、短時間で着色が可能であ
つて、しかも設定条件を変えるだけで各種色彩を
発現できる簡便なステンレス鋼の着色方法を提供
することである。
つて、しかも設定条件を変えるだけで各種色彩を
発現できる簡便なステンレス鋼の着色方法を提供
することである。
（課題を解決するための手段）
本発明者らは、そのような課題解決にあたつ
て、電解着色法に注目して検討を重ね、その結
果、一般には浸漬しても着色することはできない
硫酸水溶液等の電解水溶液を浸漬浴として使用
し、印加電位としてパルス波電位を使用したとこ
ろ、その設定条件如何によつては各種の着色が可
能であることを知り、本発明を完成した。
て、電解着色法に注目して検討を重ね、その結
果、一般には浸漬しても着色することはできない
硫酸水溶液等の電解水溶液を浸漬浴として使用
し、印加電位としてパルス波電位を使用したとこ
ろ、その設定条件如何によつては各種の着色が可
能であることを知り、本発明を完成した。
すなわち、ステンレス鋼の硫酸水溶液中での陽
極酸化により不働態化電位領域で生成した表面不
働態皮膜は厚さ50オングストローム以下の透明な
ものである。また過不働態域で分極しても着色し
ない。つまり、クロム酸を添加しない硫酸水溶液
中において過不働態電位での陽極酸化を行つたと
ころ、皮膜の着色は行われなかつた。そこで、そ
の理由について検討したところ、クロムの過不働
態反応速度が速いため着色皮膜が得られなかつた
ものと考えられたため、今度は、同じ条件下にお
いて定電位パルス波を加えながら分極したところ
着色皮膜が形成され、しかも電解条件を変更する
ことによりその色彩を各種に変更できることが判
明し、本発明に至つた。
極酸化により不働態化電位領域で生成した表面不
働態皮膜は厚さ50オングストローム以下の透明な
ものである。また過不働態域で分極しても着色し
ない。つまり、クロム酸を添加しない硫酸水溶液
中において過不働態電位での陽極酸化を行つたと
ころ、皮膜の着色は行われなかつた。そこで、そ
の理由について検討したところ、クロムの過不働
態反応速度が速いため着色皮膜が得られなかつた
ものと考えられたため、今度は、同じ条件下にお
いて定電位パルス波を加えながら分極したところ
着色皮膜が形成され、しかも電解条件を変更する
ことによりその色彩を各種に変更できることが判
明し、本発明に至つた。
したがつて、本発明は、最も広義には、重金属
の化合物を添加しない電解水溶液中にステンレス
鋼片を浸漬して該ステンレス鋼片を一方の電極と
してパルス電位を印加することを特徴とするステ
ンレス鋼の着色方法である。
の化合物を添加しない電解水溶液中にステンレス
鋼片を浸漬して該ステンレス鋼片を一方の電極と
してパルス電位を印加することを特徴とするステ
ンレス鋼の着色方法である。
より特定的には、本発明は、硫酸、硝酸、リン
酸等の電解水溶液中にステンレス鋼片を浸漬し、
該ステンレス鋼片を一方の電極として、陽極パル
ス電位、次いで陰極パルス電位を交互に繰り返え
し印加するとともに、そのときのパルス電位を−
0.2〜1.5V（vs.SCE）、パルス時間を0.001〜1.0秒
間とするとともに印加時間を50秒ないし３時間と
することを特徴とするステンレス鋼の着色方法で
ある。
酸等の電解水溶液中にステンレス鋼片を浸漬し、
該ステンレス鋼片を一方の電極として、陽極パル
ス電位、次いで陰極パルス電位を交互に繰り返え
し印加するとともに、そのときのパルス電位を−
0.2〜1.5V（vs.SCE）、パルス時間を0.001〜1.0秒
間とするとともに印加時間を50秒ないし３時間と
することを特徴とするステンレス鋼の着色方法で
ある。
上記ステンレス鋼としては代表的にはフエライ
ト系ステンレス鋼であるが、クロムを含む材料で
あるかぎり、オーステナイト系あるいはマルテン
サイト系のいずれであつても同様の効果は当然期
待され本発明により着色される。
ト系ステンレス鋼であるが、クロムを含む材料で
あるかぎり、オーステナイト系あるいはマルテン
サイト系のいずれであつても同様の効果は当然期
待され本発明により着色される。
また、上記電解水溶液としては、後述するよう
に、本発明の処理条件下でクロムの溶出が行われ
る限り特に制限なく、例えば硫酸、硝酸、リン酸
等の電解水溶液が包含される。なお、本発明にあ
つては着色用にMn，Ｖなどの重金属の化合物を
電解水溶液に添加する必要はない。
に、本発明の処理条件下でクロムの溶出が行われ
る限り特に制限なく、例えば硫酸、硝酸、リン酸
等の電解水溶液が包含される。なお、本発明にあ
つては着色用にMn，Ｖなどの重金属の化合物を
電解水溶液に添加する必要はない。
このように、本発明によれば、定電位パルス法
により、つまり陽極パルス電位での過不働態化溶
解と陰極パルス電位でのCr酸化物の還元析出に
よりCr含有着色皮膜が生成するのであつて、そ
の場合、パルス電位、パルス時間あるいは処理時
間を変えることにより、青色、金色、紫色、緑
色、そして黒色と順次彩色を変更することができ
る。
により、つまり陽極パルス電位での過不働態化溶
解と陰極パルス電位でのCr酸化物の還元析出に
よりCr含有着色皮膜が生成するのであつて、そ
の場合、パルス電位、パルス時間あるいは処理時
間を変えることにより、青色、金色、紫色、緑
色、そして黒色と順次彩色を変更することができ
る。
（作用）
次に、本発明の着色法について着色条件を上述
のように限定した理由を説明する。
のように限定した理由を説明する。
まず、添付図面にはパルス電位の波形概念を模
式的に示すが、SCE（飽和カロメル電極）を基準
にした電位は、ゼロから陽極パルス電位に到達し
てから所定時間経過後、ステンレス鋼表面の不働
態皮膜が安定になる電位Eoを経て陰極パルス電
位に切り換えられ、所定時間経過後再び陽極パル
ス電位に切り換えられ、以後これを繰り返す。こ
のときの陽極パルス電位印加開始から次の陽極パ
ルス電位印加までの時間をパルス時間ｔと称す
る。
式的に示すが、SCE（飽和カロメル電極）を基準
にした電位は、ゼロから陽極パルス電位に到達し
てから所定時間経過後、ステンレス鋼表面の不働
態皮膜が安定になる電位Eoを経て陰極パルス電
位に切り換えられ、所定時間経過後再び陽極パル
ス電位に切り換えられ、以後これを繰り返す。こ
のときの陽極パルス電位印加開始から次の陽極パ
ルス電位印加までの時間をパルス時間ｔと称す
る。
浸漬浴としての電解水溶液についてであるが、
これは着色用にMn，Ｖ等の重金属の化合物を添
加しない、硫酸、硝酸、リン酸などの電解水溶液
であるいわゆる電解水溶液であれば特に制限され
ない。本発明の具体的態様によれば、この電解水
溶液、例えば硫酸水溶液の液温度は、０〜100℃
に限定するが、この範囲を越えた温度領域では電
解処理に際しての分極が迅速に進行しないことか
ら、本発明の具体的態様にあつては液温度を上記
範囲に限定する。好ましくは25〜80℃である。
これは着色用にMn，Ｖ等の重金属の化合物を添
加しない、硫酸、硝酸、リン酸などの電解水溶液
であるいわゆる電解水溶液であれば特に制限され
ない。本発明の具体的態様によれば、この電解水
溶液、例えば硫酸水溶液の液温度は、０〜100℃
に限定するが、この範囲を越えた温度領域では電
解処理に際しての分極が迅速に進行しないことか
ら、本発明の具体的態様にあつては液温度を上記
範囲に限定する。好ましくは25〜80℃である。
電解水溶液は、陽極電解に際しCrを溶出させ
る必要があり、その限りにおいてその濃度は制限
されないが、実用上の観点からはCr溶出を容易
にさせるために硫酸水溶液の場合0.1〜18kmo1／
m3の濃度の硫酸水溶液を使用するのが良い。余り
希薄であると溶出は速度が遅くなる。一方高濃度
側ではそのような問題はないが、実際上余り高濃
度の溶液は得られない。好ましくは、0.5〜
5kmo1／m3である。
る必要があり、その限りにおいてその濃度は制限
されないが、実用上の観点からはCr溶出を容易
にさせるために硫酸水溶液の場合0.1〜18kmo1／
m3の濃度の硫酸水溶液を使用するのが良い。余り
希薄であると溶出は速度が遅くなる。一方高濃度
側ではそのような問題はないが、実際上余り高濃
度の溶液は得られない。好ましくは、0.5〜
5kmo1／m3である。
定電位パルス波の陰極パルス電位は、−0.2Vか
ら0.5Vの範囲とするが、特に陰極電位を0Vから
0.5V増加するにつれて皮膜の形成速度が減少す
る。パルス電位を0.4V（vs.SCE）を越えて高くす
ると、着色皮膜形成のための還元反応が起こら
ず、着色皮膜が得られない。
ら0.5Vの範囲とするが、特に陰極電位を0Vから
0.5V増加するにつれて皮膜の形成速度が減少す
る。パルス電位を0.4V（vs.SCE）を越えて高くす
ると、着色皮膜形成のための還元反応が起こら
ず、着色皮膜が得られない。
パルス時間は、0.001〜1.0秒間とするが、この
範囲より短時間ではCrの溶出、析出が十分に行
われず、一方長時間側ではCrの溶出が過度に行
われ、着色皮膜は生成されない。好ましくは
0.01s〜0.2sである。この範囲で特に光沢ある皮膜
が得られる。
範囲より短時間ではCrの溶出、析出が十分に行
われず、一方長時間側ではCrの溶出が過度に行
われ、着色皮膜は生成されない。好ましくは
0.01s〜0.2sである。この範囲で特に光沢ある皮膜
が得られる。
処理時間は、50秒間ないし３時間であり、あま
り長時間の処理では皮膜が厚くなりすぎて母材と
の付着特性がむしろ劣化する傾向がある。
り長時間の処理では皮膜が厚くなりすぎて母材と
の付着特性がむしろ劣化する傾向がある。
ステンレス鋼中のクロム成分に関する反応式は
下記のように表記される。これから0.5V〜0.85V
からプラスの方へ過不働態化反応が、この電位か
らマイナスの方へ還元反応が起こるものと考えら
れる。
下記のように表記される。これから0.5V〜0.85V
からプラスの方へ過不働態化反応が、この電位か
らマイナスの方へ還元反応が起こるものと考えら
れる。
Cr2O3＋4H2Ｏ＝Cr2O7 2-＋8H+＋6e …(1)
このような還元反応は表面皮膜の生成反応であ
ると考えられる。したがつて、Crの過不働態化
反応電位域とクロム酸イオンの還元電位域が見ら
れるような条件では、ステンレス鋼のパルス電位
域を変化させることによつて着色皮膜が得られ
る。
ると考えられる。したがつて、Crの過不働態化
反応電位域とクロム酸イオンの還元電位域が見ら
れるような条件では、ステンレス鋼のパルス電位
域を変化させることによつて着色皮膜が得られ
る。
次に、実施例によつて本発明の作用効果につい
てさらに具体的に説明する。
てさらに具体的に説明する。
実施例 １
供試材としてSUS430鋼の焼鈍済みの棒材を使
用した。かかる棒材から試験片を切り出し、表面
の研磨、脱脂処理をおこなつてから参照電極に
SCE電極を使用し、対極として白金線を使用し、
硫酸水溶液に浸漬して着色試験を行つた。
用した。かかる棒材から試験片を切り出し、表面
の研磨、脱脂処理をおこなつてから参照電極に
SCE電極を使用し、対極として白金線を使用し、
硫酸水溶液に浸漬して着色試験を行つた。
着色試験は、まず試験片を一方の電極とし、ポ
テンシヨスタツトで試験片電極の電位を一定に制
御し、そこに定電位パルス波を加えた。
テンシヨスタツトで試験片電極の電位を一定に制
御し、そこに定電位パルス波を加えた。
生成した着色皮膜はオージエ（日本電子(株)製、
JAMP−10S）分析に供した。
JAMP−10S）分析に供した。
80℃，5kmol／m3の硫酸水溶液中で陽極パルス
電位0.9Vの場合、時間とともに青色、金色、緑
色、黒色の着色皮膜が試験片表面に得られた。し
かし、ｔ＝0.5以上となると、着色皮膜が得られ
難くなつた。また、ｔが0.01秒以下になると着色
速度が非常に遅くなることが分かつた。
電位0.9Vの場合、時間とともに青色、金色、緑
色、黒色の着色皮膜が試験片表面に得られた。し
かし、ｔ＝0.5以上となると、着色皮膜が得られ
難くなつた。また、ｔが0.01秒以下になると着色
速度が非常に遅くなることが分かつた。
実施例 ２
本例では実施例１を繰り返したが、陽極パルス
電位を0.9Vの一定値とし、陰極パルス電位を変
えた。硫酸水溶液の濃度は5kmol／m3、液温度は
80℃であつた。陰極パルス電位が0.4V，0.3V，
0Vと変わると共に試験片表面では金属光沢（皮
膜なし）、薄灰色皮膜、黄色皮膜が形成された。
各電流波形を比べてみると、陰極パルス電位が
0.4Vの時、電流マイナス波が非常に小さく、陰
極パルス電位が0.3V，0Vになると共に電流マイ
ナス波が大きくなる傾向にあつた。それと同時に
着色皮膜が現れた。
電位を0.9Vの一定値とし、陰極パルス電位を変
えた。硫酸水溶液の濃度は5kmol／m3、液温度は
80℃であつた。陰極パルス電位が0.4V，0.3V，
0Vと変わると共に試験片表面では金属光沢（皮
膜なし）、薄灰色皮膜、黄色皮膜が形成された。
各電流波形を比べてみると、陰極パルス電位が
0.4Vの時、電流マイナス波が非常に小さく、陰
極パルス電位が0.3V，0Vになると共に電流マイ
ナス波が大きくなる傾向にあつた。それと同時に
着色皮膜が現れた。
これは生成したクロム酸イオン還元されて表面
皮膜になりやすいためと考えられる。また、着色
皮膜の生成と同時に皮膜表面のCr含有率も高く
なり、それにしたがつてCrの過不働態化反応が
生じやすくなるためにプラス電流も上がるものと
考えられる。
皮膜になりやすいためと考えられる。また、着色
皮膜の生成と同時に皮膜表面のCr含有率も高く
なり、それにしたがつてCrの過不働態化反応が
生じやすくなるためにプラス電流も上がるものと
考えられる。
（発明の効果）
以上詳述したように、本発明によれば、従来よ
りとかく問題のあつたステンレス鋼の着色が硫酸
水溶液などの電解水溶液に浸漬して定電位パルス
波を印加するだけで容易に行うことができ、しか
も着色の程度も処理条件を変更するだけで種々変
更できるのであつて、その実用上の意義は大き
い。
りとかく問題のあつたステンレス鋼の着色が硫酸
水溶液などの電解水溶液に浸漬して定電位パルス
波を印加するだけで容易に行うことができ、しか
も着色の程度も処理条件を変更するだけで種々変
更できるのであつて、その実用上の意義は大き
い。
添付図面はパルス電位の波形概念の模式的説明
図である。
図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 重金属の化合物を添加しない電解水溶液中に
ステンレス鋼片を浸漬して該ステンレス鋼片を一
方の電極としてパルス電位を印加することを特徴
とするステンレス鋼の着色方法。 ２ 硫酸、硝酸、またはリン酸水溶液中にステン
レス鋼片を浸漬し、該ステンレス鋼片を一方の電
極として、陽極パルス電位、次いで陰極パルス電
位を交互に繰り返えし印加するとともに、そのと
きのパルス電位を−0.2〜1.5V（vs.SCE）、パルス
時間を0.001〜1.0秒間とするとともに印加時間を
50秒ないし３時間とすることを特徴とするステン
レス鋼の着色方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26100788A JPH02107798A (ja) | 1988-10-17 | 1988-10-17 | ステンレス鋼の着色方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26100788A JPH02107798A (ja) | 1988-10-17 | 1988-10-17 | ステンレス鋼の着色方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02107798A JPH02107798A (ja) | 1990-04-19 |
| JPH0518915B2 true JPH0518915B2 (ja) | 1993-03-15 |
Family
ID=17355760
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26100788A Granted JPH02107798A (ja) | 1988-10-17 | 1988-10-17 | ステンレス鋼の着色方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02107798A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5858200A (en) * | 1996-05-30 | 1999-01-12 | Bridgestone Metalpha Corporation | Method of and apparatus for manufacturing metallic fiber and the twine of metallic fibers, and method of coloring metallic fiber and the twine of metallic fibers |
| JP4855788B2 (ja) * | 2006-01-31 | 2012-01-18 | 株式会社日立産機システム | 往復動圧縮機 |
| JP7370948B2 (ja) * | 2020-08-28 | 2023-10-30 | マニー株式会社 | 黒色医療器具及びその製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6227597A (ja) * | 1985-07-29 | 1987-02-05 | Kinki Yakuhin Kogyo Kk | クロム合金の表面処理法 |
-
1988
- 1988-10-17 JP JP26100788A patent/JPH02107798A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6227597A (ja) * | 1985-07-29 | 1987-02-05 | Kinki Yakuhin Kogyo Kk | クロム合金の表面処理法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02107798A (ja) | 1990-04-19 |
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