JPH0525959B2 - - Google Patents

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JPH0525959B2
JPH0525959B2 JP1219715A JP21971589A JPH0525959B2 JP H0525959 B2 JPH0525959 B2 JP H0525959B2 JP 1219715 A JP1219715 A JP 1219715A JP 21971589 A JP21971589 A JP 21971589A JP H0525959 B2 JPH0525959 B2 JP H0525959B2
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JP
Japan
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acid
aluminum
surface treatment
treatment agent
oxide film
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JP1219715A
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Sadataka Kato
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KOOEI DENKA KK
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

(a) 産業上の利用分野 本発明は、酸化皮膜を有する、アルミニウム又
はアルミニウムを含む合金などのアルミニウム系
金属における当該酸化皮膜の表面部に耐色性、耐
候性の極めて優れた不透明な白色乃至灰白色の物
質を生成させる、酸化皮膜を有するアルミニウム
系金属の表面処理剤に関する。 (b) 従来の技術 近時、文化生活の向上、生活様式の変化等に伴
い、建材、銘板、装飾用品、日用品又は車両等に
使用されるアルミニウム系金属製品を着色するこ
とが要求されており、特に、日用品、装飾用品、
車両や建材等の分野ではパステル調に着色したア
ルミニウム系金属製品が看者に穏やか且つ暖かい
感じを与えることから強く要請されている。 ところで、アルミニウム系金属製品をパステル
調に着色するには、先ず、アルミニウム系金属半
製品を、基本となる不透明な白色乃至灰白色に着
色することが必要である。 従来、アルミニウム系金属半製品を不透明な白
色乃至灰白色に着色する方法として、以下に述べ
る表面処理方法が提案されている。 即ち、陽極酸化皮膜を有するアルミニウム系金
属半製品を、 1種又は2種以上のアルカリ土類金属イオンを
含むPH7以上の水溶液に浸漬して白色化処理し、
次いで、該アルミニウム又はアルミニウム合金
材表面の白色化効果を向上させるための後処理を
行う表面仕上げ(表面処理)方法が提案されてい
る(特開昭53−92345号公報)。 そして、上記工程において、白色化効果を向
上させるための後処理とは、PH4以下の水溶液に
浸漬したり、或いは弱アルカリの水溶液に浸漬処
理することにより化学的組成を変化させたり、粒
子径などの物理的、光学的性状を異にしたり、ま
た、酸化皮膜の溶解、粗化等を図り、これによつ
て、アルミ材表面の拡散反射率を増大し、白色を
呈するようにするものである。 ところで、この方法では白色水和金属酸化物を
生成する金属塩と有機系キレート化合物であるし
ゅう酸、酒石酸、クエン酸等を含む水溶液に浸漬
して、アルミニウムの酸化皮膜を白色化すること
が記載されている。 (c) 発明が解決しようとする課題 しかしながら、この方法は陽極酸化皮膜を有す
るアルミニウム系金属半製品を上記のとの工
程を経て白色ないし灰白色に着色するものである
から工程数が多くなり、しかも、2種の電解・反
応装置やこれらに付帯する設備、更に水洗装置を
要し、加えて、それらを管理する人員が必要とな
る結果、製造コストが著しく高くなるのである。 又、この方法では、拡散反射率が増大して白色
化が進行するが、この酸化皮膜の溶解、粗化等に
よつて当該酸化皮膜の耐摩耗性や耐久性が低下す
る。 更に、この方法では、酸化皮膜を有するアルミ
ニウム又はアルミニウム合金材における当該酸化
皮膜の微細孔中において、アルミニウム又はアル
ミニウム合金材とアルカリ土類金属の化合物とを
有機系二カルボン酸などの有機系キレート化合物
で固定しいるが、この結合力が弱く、このため、
後工程である封孔の際にアルカリ土類金属の化合
物が泣き出し、つまり脱色が生じ、この封孔工程
において、色ムラが生じ、実用性に欠けるなどの
問題がある。 特に、この方法は有機系キレート化合物を用
い、アルミニウム又はアルミニウム合金材とアル
カリ土類金属の化合物とを結合しているが、有機
系キレート化合物は不安定であり、耐食性や耐候
性が乏しく、特に産業機械・装置、更に高温、多
湿の環境下で使用される構造材料としては不充分
であり、又、建材や銘板更に車両などに用いる場
合にも所望の耐久性が得られるものではなかつ
た。 この場合において、この種のアルミニウム系金
属製品を高温、多湿下で使用すると有機系キレー
ト化合物が炭化し、この生成した炭素とアルミニ
ウム系金属との間で局部セルが生じ、電食が起き
るため耐久性が著しく低下する。 本発明は、上記技術的な課題に鑑み、多年に亙
つて鋭意検討の結果完成されたものであり、アル
ミニウム系金属と加水分解により白色ないし灰白
色の水和金属酸化物類を生成する金属塩とを無機
系キレート化合物類を介在させて結合することに
より、上記課題を一挙に解決するアルミニウム系
金属の表面処理剤を提供することを目的とする。 (d) 課題を解決するための手段 上記目的を達成するために、本発明の酸化皮膜
を有するアルミニウム系金属の表面処理剤は、以
下に述べる技術的手段を講じたものである。 即ち、本願請求項1の酸化皮膜を有するアルミ
ニウム系金属の表面処理剤は、加水分解により白
色乃至灰白色の水和金属酸化物類を生成する金属
塩と無機系キレート化合物類を必須成分とするも
のである。 本願請求項2の酸化皮膜を有するアルミニウム
系金属の表面処理剤は、この表面処理剤に用いら
れる無機系キレート化合物類がポリリン酸又はそ
の塩、ポリ亜リン酸又はその塩、水酸アパタイト
であることを特徴とするものである。 本願請求項3の酸化皮膜を有するアルミニウム
系金属の表面処理剤は、この表面処理剤に用いら
れる無機系キレート化合物類がポリリン酸又はポ
リ亜リン酸から選ばれた少なくとも1種とポリリ
ン酸塩又はポリ亜リン酸塩から選ばれた少なくと
も1種の塩の混合物或いはこの混合物と水酸アパ
タイトとの混合物であることを特徴とするもので
ある。 本願請求項4の酸化皮膜を有するアルミニウム
系金属の表面処理剤は、この表面処理剤に用いら
れる無機系キレート化合物類がピロリン酸、トリ
ポリリン酸、テトラメタリン酸又はこれらのアル
カリ金属塩、アンモニウム塩或いはアルカリ土類
オルト二水素リン酸塩、オルト亜リン酸、ピロ亜
リン酸、メタ亜リン酸、次リン酸、トリポリ亜リ
ン酸、テトラメタ亜リン酸又はこれらのアルカリ
金属塩或いはアンモニウム塩から選ばれた少なく
とも1種であることを特徴とするものである。 本願請求項5の酸化皮膜を有するアルミニウム
系金属の表面処理剤は、これに用いられる無機系
キレート化合物類がピロリン酸、トリポリリン
酸、テトラメタリン酸オルト亜リン酸、ピロ亜リ
ン酸、メタ亜リン酸、次リン酸、トリポリ亜リン
酸又はテトラメタ亜リン酸から選ばれた少なくと
も1種の酸と、 これらのアルカリ金属塩又はアンモニウム塩或
いはアルカリ土類オルト二水素リン酸塩から選ば
れた少なくとも1種の塩、 の混合物であることを特徴とするものである。 以下、本発明を詳細に説明する。 先ず、本願請求項1の発明について詳細に説明
する。 即ち、本願請求項1の発明は、加水分解により
白色乃至灰白色の水和金属酸化物類を生成する金
属塩と無機系キレート化合物類を必須成分とす
る、酸化皮膜を有するアルミニウム系金属の表面
処理剤である。 本発明において用いられる、加水分解により白
色乃至灰白色の水和金属酸化物類を生成する金属
塩は、水に可溶性或いは難溶性の金属塩であつて
加水分解により白色乃至灰白色の水和金属酸化物
類を生成する金属塩であれば特に限定されるもの
ではない。 上記第1の金属塩の具体的な代表例としては、
亜鉛塩、カルシウム塩、バリウム塩、ストロンチ
ウム塩、マグネシウム塩又はアルミニウム塩等か
らなる少なくとも1種が挙げられる。 上記金属塩の濃度としては0.1〜100g/、特
に好ましくは0.5〜50g/とするのが望ましく、
0.1g/未満では濃度が薄くなり過ぎて充分に緻
密な皮膜が得られない場合があり、逆に100g/
を超えると濃度が高くなり過ぎて液温が下がる
と(例えば冬期)金属塩が析出して濃度が変化
し、この結果、表面処理剤の管理が困難になる場
合があるから好ましくない。 本発明の酸化皮膜を有するアルミニウム系金属
の表面処理剤は、上記金属塩と無機系キレート化
合物類を必須成分とするものである。 本発明において、用いられる無機系キレート化
合物類は、表面処理剤中における金属イオンを安
定化させるだけでなく、特に、酸化皮膜を有する
アルミニウム系金属の当該酸化皮膜部に上記金属
塩からの生成物(水和金属酸化物類等)を極めて
容易に、しかも均一且つ強固に結合させるための
ものである。 このように、無機系キレート化合物類を用いる
と、酸化皮膜を有するアルミニウム系金属の当該
酸化皮膜内において、金属塩からの生成物が固定
されるのは、無機系キレート化合物類における一
部のプロトン(H+)、アルカリ金属イオン又はア
ンモニウムイオンと金属塩からの生成物とが置
換、結合し、また残部のプロトン(H+)、アルカ
リ金属イオン又はアンモニウムイオンがアルミニ
ウム系金属の酸化皮膜における微細孔内に静電気
的に配位しているAl3+と置換、結合し、このた
め酸化皮膜の微細孔内に金属塩からの生成物が固
定されるためと解される。 又、金属塩からの加水分解物(コロイド物質)
は負に帯電しており、これを、酸化皮膜において
微細孔中のAl3+や他の金属イオン(アルカリ金
属のイオンや金属塩からの金属イオン)の周囲に
電気的に引き付けられ、この結果、該微細孔内
に、この金属塩からの生成物が集中し、この結
果、複雑な形成のアルミニウム系金属でも均一に
着色できるためと解される。 更に、この微細孔内において、金属塩から生成
した生成物は静電気的に固定されているから、封
孔の際に脱離、つまり脱色し難く、均一に着色し
うるためと解されるのである。 事実、無機系キレート化合物類を用いることに
より、優れた特性のパステルカラーの皮膜が得ら
れるのである。 本発明において、用いられる無機系キレート化
合物類としては上述の機能のうち少なくとも1種
の機能を発現するものであれば特に限定されるも
のではなく、具体的には、例えばポリリン酸又は
その塩、ポリ亜リン酸又はその塩、水酸アパタイ
ト、チオ硫酸塩、ホウ酸或いはそのアルカリ金属
塩又はアンモニウム塩、ポリホウ酸或いはそのア
ルカリ金属塩又はアンモニウム塩等が挙げられ
る。 これらの中には水に不溶の無機系キレート化合
物類も含まれるが、これを水に分散させることに
より使用できるのである。 上記無機系キレート化合物類の濃度としては、
用いる金属塩の種類や濃度によつても異なるが、
一般に0.1〜50g/の範囲、特に1〜20g/の
範囲が好ましく、0.1g/未満では所望の効果が
得られないのであり、逆に50g/を超えると効
果に限界が生じる上、不経済である。 ところで、本発明においては有機系極性溶媒を
用いてもよいが、該有機系極性溶媒としては水溶
性の極性溶媒であれば特に限定されるものではな
く、具体的には、例えばメタノール、エタノール
等の低級アルコール、アセトン、メチルエチルケ
トン、ジエチルケトン等のケトン類、エーテル、
ジエチルエーテル等のエーテル類等が挙げられ
る。 上記有機系極性溶媒の濃度としては0.1〜25容
量%とするのが好ましい。 即ち、本発明の表面処理剤中には、上記無機系
キレート化合物類が含有されていることによつ
て、酸化皮膜を有するアルミニウム系金属を浸漬
するだけでその表面部に優れた特性の白色乃至灰
白色の緻密な皮膜を形成し得るのであるが、更
に、これに有機系極性溶媒を含有させることによ
り、金属塩からの生成物の安定化を図ることがで
きるので好ましい。 上記有機系極性溶媒の濃度が0.1容量%未満で
は薄くなり過ぎて充分な効果が得られない場合が
あり、逆に25容量%を超えると濃度が高くなり過
ぎて上記金属塩の溶解性に影響を与えるから好ま
しくない。 そして、本発明の酸化皮膜を有するアルミニウ
ム系金属の表面処理剤(以下、表面処理剤とい
う)は上記金属塩と、無機系キレート化合物類を
必須成分とし、これに水や所望によりPH調整剤が
加えられた溶液である。 そして、この表面処理剤のPHは1.5〜8の範囲、
特に3〜6の範囲にするのが望ましく、PHが1.5
未満になると酸性度が高くなり過ぎて皮膜が破壊
される恐れがあり、又、逆にPHが8を超えると上
記金属塩が加水分解されて表面処理剤が保存中や
取扱い中に白濁したり、無機系キレート化合物が
加水分解してその効果が低下するのであり、しか
も酸化皮膜を有するアルミニウム系金属を浸漬し
た際、加水分解により生成した白色乃至灰白色の
水和金属酸化物類の粒子が大きくなり過ぎて上記
アルミニウム系金属の表面部(酸化皮膜部)に浸
入できなくなつたり、或いは緻密な皮膜が得られ
なくなる恐れがあるから好ましくない。 上記PH調整剤としては、硫酸、リン酸、ホウ酸
等の無機酸、酢酸、クエン酸、コハク酸、グルコ
ン酸、グリシン、マロン酸、修酸、ギ酸等の有機
酸、アルカリ金属の水酸化物、炭酸塩又は重炭酸
塩、アンモニア、アミン類、有機酸のアルカリ金
属塩等が挙げられるが、これらのうち特に無機系
の酸や塩基(炭酸塩や重炭酸塩も含む)が耐久
性、耐食性が著しく高いので望ましい。これらの
酸又は塩基或いは有機酸のアルカリ金属塩は1種
類を用いてもよいし、2種以上を併用してもよ
く、特にその併用がより有効な場合もある。 次に、本願請求項2の発明について詳細に説明
する。 本願請求項2の発明は、請求項1の表面処理剤
において、この表面処理剤に用いられる無機系キ
レート化合物類がポリリン酸又はその塩、ポリ亜
リン酸又はその塩、水酸アパタイトであることを
特徴とするものである。 つまり上記本願請求項1の表面処理剤において
はこれに用いられる無機系キーレト化合物類であ
れば特に限定していないのに対し、本願請求項2
の発明においては、リン系キーレト化合物類に特
定したものであり、リン系キーレト化合物類は至
極安定しており、得られた白色乃至灰白色の酸化
皮膜の耐食性や耐候性が著しく優れるので高温、
多湿等の過酷な環境下で使用される構造材料、建
材や銘板更に車両などに好適に用いられるのであ
る。 本願請求項2の表面処理剤は、上記請求項1の
発明において、その表面処理剤の無機系キーレト
化合物を特定したものであり、従つて、この表面
処理剤の他の要件、例えば金属塩の種類や濃度、
更に表面処理剤のPH範囲やPH調整剤等は上記請求
項1の発明と同様である。 上記ポリリン酸としてはH2O−P2O5系の結晶
性化合物とそれらの水和物、ピロリン酸、トリポ
リリン(三リン)酸およびテトラメタリン酸等が
挙げられる。 又、ポリリン酸の塩としては、上述のポリリン
酸(縮合リン酸)のアルカリ金属塩やアンモニウ
ム塩、アルカリ土類オルト二水素リン酸塩等がが
その代表例として挙げられる。 ところで、縮合リン酸塩はリン酸塩を脱水して
合成されるものであり、該縮合リン酸塩には簡単
な二リン酸塩から分子量106の長鎖の重縮合体が
挙げられる。 具体的には、例えばピロリン酸四ナトリウム、
ピロリン酸二水素二ナトリム(酸性リン酸ナトリ
ム)、ピロリン酸四アンモニウム、ピロリン酸二
水素二アンモニウム、ピロリン酸二ナトリム二ア
ンモニウム、ピロリン酸四カリウム、ピロリン酸
二水素二カリウム(酸性リン酸ナトリム)、ピロ
リン酸二カリウム二アンモニウム、ピロリン酸二
ナトリウム二カリウム、ウルトラリン酸アンモニ
ウム、ウルトラリン酸ナトリウム、ウルトラリン
酸カリウム、トリメタリン酸ナトリム(NaPO3
3、トリメタリン酸水素ナトリム、トリメタリン
酸アンモニウム(NH4PO33、トリメタリン酸水
素アンモニウム、トリメタリン酸カリウム
(KPO33、トリメタリン酸水素カリウム、トリ
メタリン酸カリウムアンモニウム、トリメタリン
酸カリウムナトリウム、トリポリリン酸カリウ
ム、トリポリリン酸水素カリウム、テトラメタリ
ン酸ナトリウム、テトラメタリン酸水素ナトリム
(酸性リン酸ナトリム)、テトラメタリン酸アンモ
ニウム、テトラメタリン酸水素アンモニウム、テ
トラメタリン酸ナトリムアンモニウム、テトラメ
タリン酸四カリウム、テトラメタリン酸水素カリ
ウム(酸性リン酸ナトリム)、テトラメタリン酸
カリウムアンモニウム、テトラメタリン酸二ナト
リウム二カリウム等の環状と長鎖状の縮合リン酸
ナトリム、縮合リン酸水素ナトリウム、縮合リン
酸ナトリウムアンモニウム、縮合リン酸カリウ
ム、縮合リン酸水素カリウム、縮合リン酸カリウ
ムアンモニウム、縮合リン酸アンモニウム、縮合
リン酸水素アンモニウム、縮合リン酸カリウムナ
トリウム、結晶性のハイポリリン酸ナトリウム、
ハイポリリン酸水素ナトリウム、ハイポリリン酸
ナトリウムアンモニウム、ハイポリリン酸カリウ
ムナトリウム、ハイポリリン酸カリウム、ハイポ
リリン酸水素カリウム、ハイポリリン酸水素アン
モニウム、ハイポリリン酸アンモニウム等が挙げ
られる。 上記ポリ亜リン酸としてはオルト亜リン酸、ピ
ロ亜リン酸、メタ亜リン酸、次リン酸、トリポリ
亜リン酸、テトラメタ亜リン酸等が挙げられる。 又、ポリ亜リン酸の塩としては、上述のポリ亜
リン酸のアルカリ金属塩やアンモニウム塩等がそ
の代表例として挙げられる。 更に上記無機系キレート化合物の他例として
は、水酸アパタイトがあげられる。 これらの中には水に不溶のリン系キレート化合
物類も含まれるが、これは水に分散させることに
より使用できるのである。 ところで、本発明においては、オルトリン酸水
素二ナトリム、オルトリン酸二水素一ナトリム、
オルトリン酸カリウム二ナトリム、オルトリン酸
二カリウム一ナトリム、オルトリン酸水素ナトリ
ムアンモニウム、オルトリン酸カルシウムナトリ
ム、オルトリン酸アグネシウムナトリム、オルト
リン酸カルシウムカリウム、オルトリン酸マグネ
シウムカリウム、ピロリン酸カルシウム、ピロリ
ン酸マグネシウム、ピロリン酸カルシウム二ナト
リウム、ピロリン酸カルシウム二カリウム、ピロ
リン酸マグネシウム、ピロリン酸マグネシウム二
ナトリウム、ピロリン酸マグネシウム二カリウ
ム、オルトリン酸水素カルシウム二水和物、オル
トリン酸水素マグネシウム、モノフルオロリン
酸、ジフルオロリン酸、ヘキサフルオロリン酸、
珪酸ナトリウム、珪酸カリウム又は珪酸リチウム
等の可溶性珪酸アルカリ、又、珪酸アルミニウ
ム、珪酸アルミニウムカリウム、珪酸アルミニウ
ムナトリウム、珪酸アルミニウムカルシウムの微
粒子状水分散液等の白色化ないし灰白色化の助剤
を添加するのが望ましい。 この助剤の濃度としては、用いる無機系キレー
ト化合物類の種類や濃度、更に、助剤の種類等に
よつても異なるが、通常、1〜50g/、好まし
くは5〜30g/の範囲とするのが望ましい。 この助剤の量が、1g/未満ではその量が少
な過ぎて所要の効果が得られないのであり、一
方、50g/を超えるとその効果に限界が生じる
上、不経済である。 これらの中には水に不溶の白色化ないし灰白色
化の助剤も含まれるが、これは水に分散させるこ
とにより使用できるのである。 次に、本願請求項3の発明について詳細に説明
する。 本願請求項3の酸化皮膜を有するアルミニウム
系金属の表面処理剤は、この表面処理剤に用いら
れる無機系キレート化合物類がポリリン酸又はポ
リ亜リン酸から選ばれた少なくとも1種とポリリ
ン酸塩又はポリ亜リン酸塩から選ばれた少なくと
も1種の塩の混合物或いはこの混合物と水酸アパ
タイトとの混合物であることを特徴とするもので
ある。 本願請求項3の発明は、上述の表面処理剤にお
いて、これに用いられる無機系キレート化合物類
が酸性のリン系キーレト化合物類と中性ないしア
ルカリ性のリン系キーレト化合物類の混合物とす
ることにより、相互の緩衝作用によつてPHの変動
が小さくなり、極めて優れた白色ないし灰白色の
着色皮膜が得られるのである。 即ち、酸化皮膜を有するアルミニウム系金属を
表面処理剤中に浸漬し、その酸化皮膜の表面部
に、金属塩からの生成物をリン系キーレト化合物
を介して順次、結合していくと、水素イオン、ア
ンモニウムイオン或いはアルカリ金属イオンなど
が表面処理液中に残留し、その結果、表面処理液
のPHが変動するが、このように混合物とすること
によりPHの変動が抑制され、これによつて、優れ
た着色皮膜が得られるのである。 つまり本願請求項3の表面処理剤は、上述の表
面処理剤において、その表面処理剤の無機系キー
レト化合物を酸性のリン系キーレト化合物類と中
性ないしアルカリ性のリン系キーレト化合物類の
混合物に特定したものであり、従つて、この表面
処理剤の他の要件、例えば金属塩の種類や濃度、
更に表面処理剤のPH範囲やPH調整剤等は上記請求
項1の発明と同様である。 又、この酸性のリン系キーレト化合物類(A)
と中性ないしアルカリ性のリン系キーレト化合物
類(B)の混合物において、その(A)と(B)
の混合割合はモル比で(A)1に対して、(B)
が0.2〜5の範囲、好ましくは0.3〜3の範囲とす
るのが望ましく、この範囲以外ではPHの緩衝作用
が乏しくなるので望ましくない。 本願請求項4の発明について詳細に説明する。 本願請求項4の酸化皮膜を有するアルミニウム
系金属の表面処理剤は、この表面処理剤に用いら
れる無機系キレート化合物類がピロリン酸、トリ
ポリリン酸、テトラメタリン酸又はこれらのアル
カリ金属塩、アンモニウム塩或いはアルカリ土類
オルト二水素リン酸塩、オルト亜リン酸、ピロ亜
リン酸、メタ亜リン酸、次リン酸、トリポリ亜リ
ン酸、テトラメタ亜リン酸又はこれらのアルカリ
金属塩或いはアンモニウム塩から選ばれた少なく
とも1種であることを特徴とするものである。 この表面処理剤はリン系キーレト化合物のうち
特に優れたリン系キーレト化合物に特定したもの
であり、これによつて、耐候性、耐食性が一層優
れた白色ないし灰白色の酸化皮膜が得られるので
ある。 そして、この表面処理剤は、これに用いられる
リン系キーレト化合物類としてその効果が優れた
ものに特定したものであり、従つて、この請求項
4の表面処理剤の他の要件、例えば金属塩の種類
や濃度、更に表面処理剤のPH範囲やPH調整剤等は
上記請求項1の発明と同様である。 本願請求項5の発明について詳細に説明する。 本願請求項5の酸化皮膜を有するアルミニウム
系金属の表面処理剤は、これに用いられる無機系
キレート化合物類がピロリン酸、トリポリリン
酸、テトラメタリン酸オルト亜リン酸、ピロ亜リ
ン酸、メタ亜リン酸、次リン酸、トリポリ亜リン
酸又はテトラメタ亜リン酸から選ばれた少なくと
も1種の酸と、 これらのアルカリ金属塩又はアンモニウム塩或
いはアルカリ土類オルト二水素リン酸塩から選ば
れた少なくとも1種の塩、 の混合物であることを特徴とするものである。 そして、この表面処理剤は、これに用いられる
無機系キーレト化合物としてその効果が優れたリ
ン系キーレト化合物類に特定し、しかもその効果
が優れた、酸性のリン系キーレト化合物類と、中
性ないしアルカリ性のリン系キーレト化合物類の
混合物とすることより、相互の緩衝作用によつて
PHの変動が小さくなり、更に、一層優れた白色な
いし灰白色の着色皮膜が得られるのであり、従つ
て、この請求項5の表面処理剤の他の要件、例え
ば金属塩の種類や濃度、更に表面処理剤のPH範囲
やPH調整剤等は上記請求項3の発明と同様であ
る。 本発明において、酸化皮膜を有するアルミニウ
ム系金属とは、アルミニウム又はアルミニウムを
含む合金の表面に、化学的或いは電気化学的(陽
極酸化)により酸化皮膜を形成したアルミニウム
系金属をいうが、特に陽極酸化皮膜を形成したも
のが、一層優れた特性の白色乃至灰白色の酸化皮
膜が得られるのが好ましい。 そして、上記アルミニウム系金属に陽極酸化皮
膜を形成するには、公知の陽極酸化法が採用され
る。 具体的には、例えば、硫酸、リン酸、クロム酸
等からなる無機酸、シュウ酸、パラフエノールス
ルホン酸、スルホサリチル酸、マロン酸等からな
る有機酸又は水酸化ナトリウム、リン酸三ナトリ
ウム等からなる水溶液中で、直流、交流、パル
ス、PR波又は交直重畳法による電解によつて陽
極酸化皮膜が形成される。 次に、本発明の表面処理剤の使用例を以下に述
べる。 酸化皮膜を有するアルミニウム系金属の表面を
白色乃至灰白色に着色するにあたり、上記表面処
理剤を処理槽に仕込み、所望により、水及び/又
は有機系極性溶媒或いは無機系キレート化合物類
で濃度調整をしたり、PH調整剤でPH調整を行い、
該処理液の温度を、通常、室温〜75℃、好ましく
は40〜70℃に調節し、この溶液に上記アルミニウ
ム系金属を、通常10秒〜30分、好ましくは1分〜
20分間浸漬すると、特性の優れた白色乃至灰白色
の緻密な皮膜が一回の処理で得られるのである。 又、本発明の表面処理剤はアルミニウム系金属
を浸漬するだけで、均一且つ緻密な白色乃至灰白
色の皮膜が得られるから、電解によつてもその条
件を厳格にすることなく優れた特性の着色皮膜を
得ることができるのである。 (e) 作用 本発明は、上記構成を有し、表面処理剤中に無
機系キーレト化合物類を用いると、該無機系キー
レト化合物類がPHの変化により生成した白色乃至
灰白色の水和金属酸化物類を安定化させるだけで
なく、特に、酸化皮膜を有するアルミニウム系金
属の当該酸化皮膜部に上記水和金属酸化物類を極
めて容易に、しかも均一且つ強固に結合させる作
用を有するのである。 このように、無機系キーレト化合物類を用いる
と、酸化皮膜を有するアルミニウム系金属の当該
酸化皮膜内に金属塩からの生成物が固定されるの
は、無機系キーレト化合物類において、その一部
の水素イオン、アルカリ金属イオン又はアンモニ
ウムイオンが金属塩からの生成物と置換、結合
し、またその残余の水素イオン、アルカリ金属イ
オン又はアンモニウムイオンがアルミニウム系金
属の酸化皮膜における微細孔内に静電気的に配位
しているAl3+と結合し、このため酸化皮膜の微
細孔内に金属塩からの生成物が固定されるためと
解される。 又、金属塩からの加水分解物(コロイド物質)
は負に帯電しており、これを、酸化皮膜において
微細孔中のAl3+や他の金属イオン(アルカリ金
属のイオンや金属塩からの金属イオン)の周囲に
電気的に引き付けられ、この結果、該微細孔内
に、この金属塩からの生成物が集中し、この結
果、複雑な形成のアルミニウム系金属でも均一に
着色できる作用を有するのである。 更に、この微細孔内において、金属塩から生成
した生成物は静電気的に固定されているから、封
孔の際に脱離、つまり脱色し難く、均一に着色し
うる作用を有するのである。 特に、本発明の表面処理剤は浸漬するだけで化
学的に白色乃至灰白色の均一且つ緻密な皮膜を形
成しうるのであるから電解によつても優れた特性
の皮膜の形成が容易になしえ、したがつて高価な
電解装置やこれに付帯する制御装置が不要であ
り、しかも電解液や電解条件、更に電流密度の分
布等を厳格に管理することなく、電解によつて、
複雑な、酸化皮膜を有するアルミニウム系金属に
対しても均一な皮膜を形成しうる作用を有するの
である。 特に、この方法は有機系キレート化合物を用い
るのではなく、無機系キーレト化合物を用いてい
るのであり、この無機系キーレト化合物類は安定
で耐食性や耐候性が著しく優れているのであり、
その結果、特に産業機械・装置、更に高温、多湿
の環境下で使用される構造材料、建材や銘板更に
車両などにも充分に使用できるのである。 (f) 実施例 以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明する
が、本発明はこれに限定されるものではない。 実施例 1〜6 実施例1〜6の各々の表面処理剤の組成を第1
表に示す。 比較例 1〜3 上記実施例1〜3においてその各成分であるキ
ーレト化合物類として、シユウ酸、酒石酸、クエ
ン酸を用いたものを試料とした。 実施例 7〜10 実施例7〜10の各々の表面処理剤の組成を第2
表に示す。
(a) Industrial application field The present invention provides an oxide film on the surface of an aluminum-based metal such as aluminum or an alloy containing aluminum, which has an opaque white to extremely excellent color fastness and weather resistance. The present invention relates to a surface treatment agent for aluminum-based metals having an oxide film, which produces a grayish-white substance. (b) Conventional technology In recent years, with the improvement of cultural life and changes in lifestyles, there has been a demand for coloring of aluminum-based metal products used in building materials, nameplates, decorative items, daily necessities, vehicles, etc. , especially daily necessities, decorative items,
In the fields of vehicles and building materials, pastel-colored aluminum-based metal products are in high demand because they give a calm and warm feeling to the viewer. By the way, in order to color an aluminum-based metal product in a pastel tone, it is first necessary to color the aluminum-based metal semi-finished product in a basic opaque white to gray-white color. Conventionally, the following surface treatment method has been proposed as a method for coloring an aluminum-based metal semi-finished product in an opaque white to grayish white color. That is, an aluminum-based metal semi-finished product having an anodized film is whitened by immersing it in an aqueous solution with a pH of 7 or more containing one or more alkaline earth metal ions,
Next, a surface finishing (surface treatment) method has been proposed in which a post-treatment is performed to improve the whitening effect of the surface of the aluminum or aluminum alloy material (Japanese Patent Laid-Open No. 53-92345). In the above process, post-treatment to improve the whitening effect includes changing the chemical composition by immersion in an aqueous solution with a pH of 4 or less or in a weak alkaline aqueous solution, and changing the particle size, etc. This method changes the physical and optical properties of the aluminum material, and also dissolves and roughens the oxide film, thereby increasing the diffuse reflectance of the aluminum material surface and making it appear white. . By the way, this method describes whitening the oxide film of aluminum by immersing it in an aqueous solution containing a metal salt that produces a white hydrated metal oxide and organic chelate compounds such as oxalic acid, tartaric acid, and citric acid. has been done. (c) Problems to be Solved by the Invention However, this method requires a large number of steps, as it involves coloring an aluminum-based metal semi-finished product having an anodic oxide film to white or grayish white through the above steps. This method requires two types of electrolysis/reaction devices, their accompanying equipment, and a water washing device, as well as personnel to manage them, resulting in a significant increase in manufacturing costs. Further, in this method, the diffuse reflectance increases and whitening progresses, but the abrasion resistance and durability of the oxide film decrease due to dissolution, roughening, etc. of the oxide film. Furthermore, in this method, aluminum or an aluminum alloy material and an alkaline earth metal compound are mixed with an organic chelate compound such as an organic dicarboxylic acid in the micropores of the oxide film of an aluminum or aluminum alloy material having an oxide film. is fixed, but this bonding force is weak, and for this reason,
During sealing, which is a subsequent process, the alkaline earth metal compound bleeds out, ie, decolorization occurs, and in this sealing process, color unevenness occurs, causing problems such as a lack of practicality. In particular, this method uses an organic chelate compound to combine aluminum or aluminum alloy material with an alkaline earth metal compound, but organic chelate compounds are unstable and have poor corrosion resistance and weather resistance. It is unsatisfactory as a structural material for use in industrial machinery and equipment, as well as in high temperature and humid environments, and does not provide the desired durability when used in building materials, nameplates, and vehicles. In this case, if this type of aluminum-based metal product is used under high temperature and high humidity, the organic chelate compound will carbonize, and local cells will be formed between the generated carbon and the aluminum-based metal, resulting in electrolytic corrosion, resulting in durability. Sexuality is significantly reduced. The present invention was completed as a result of extensive research over many years in view of the above-mentioned technical problems, and consists of an aluminum-based metal and a metal salt that produces white to grayish-white hydrated metal oxides upon hydrolysis. The object of the present invention is to provide a surface treatment agent for aluminum-based metals that solves the above-mentioned problems at once by bonding the above-mentioned metals with an intervening inorganic chelate compound. (d) Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the surface treatment agent for aluminum-based metals having an oxide film of the present invention takes the following technical measures. That is, the surface treatment agent for aluminum-based metals having an oxide film according to claim 1 of the present application contains as essential components metal salts and inorganic chelate compounds that produce white to grayish-white hydrated metal oxides upon hydrolysis. It is. In the surface treatment agent for aluminum-based metals having an oxide film according to claim 2 of the present application, the inorganic chelate compounds used in the surface treatment agent are polyphosphoric acid or a salt thereof, polyphosphorous acid or a salt thereof, or hydroxyapatite. It is characterized by this. In the surface treatment agent for aluminum-based metals having an oxide film according to claim 3 of the present application, the inorganic chelate compounds used in the surface treatment agent are at least one selected from polyphosphoric acid or polyphosphorous acid and polyphosphate or It is characterized by being a mixture of at least one salt selected from polyphosphites, or a mixture of this mixture and hydroxyapatite. The surface treatment agent for aluminum-based metals having an oxide film according to claim 4 of the present application is such that the inorganic chelate compounds used in the surface treatment agent are pyrophosphoric acid, tripolyphosphoric acid, tetrametaphosphoric acid, or their alkali metal salts, ammonium salts, or selected from alkaline earth orthodihydrogen phosphates, orthophosphorous acid, pyrophosphorous acid, metaphosphorous acid, hypophosphorous acid, tripolyphosphorous acid, tetrametaphosphorous acid, or alkali metal salts or ammonium salts thereof. It is characterized in that it is at least one type. In the surface treatment agent for aluminum-based metals having an oxide film according to claim 5 of the present application, the inorganic chelate compounds used therein are pyrophosphoric acid, tripolyphosphoric acid, tetrametaphosphoric acid orthophosphorous acid, pyrophosphorous acid, metaphosphorous acid. at least one acid selected from acid, hypophosphoric acid, tripolyphosphorous acid, or tetrametaphosphorous acid, and at least one acid selected from these alkali metal salts or ammonium salts or alkaline earth orthodihydrogen phosphates. It is characterized in that it is a mixture of salts of seeds. The present invention will be explained in detail below. First, the invention of claim 1 of the present application will be explained in detail. That is, the invention of claim 1 of the present application is a surface treatment of an aluminum-based metal having an oxide film, the essential components of which are a metal salt and an inorganic chelate compound that produce white to off-white hydrated metal oxides upon hydrolysis. It is a drug. The metal salts used in the present invention that produce white to gray-white hydrated metal oxides upon hydrolysis are metal salts that are soluble or sparingly soluble in water, and which produce white to gray-white hydrated metal oxides upon hydrolysis. It is not particularly limited as long as it is a metal salt that produces the following. Specific representative examples of the first metal salt are:
At least one of zinc salts, calcium salts, barium salts, strontium salts, magnesium salts, aluminum salts, and the like can be mentioned. The concentration of the metal salt is preferably 0.1 to 100 g/, particularly preferably 0.5 to 50 g/,
If the concentration is less than 0.1g/, the concentration may become too thin and a sufficiently dense film may not be obtained;
Exceeding this is not preferable because the concentration becomes too high and when the liquid temperature drops (for example, in winter), metal salts precipitate and the concentration changes, which may make it difficult to manage the surface treatment agent. The surface treatment agent for aluminum-based metals having an oxide film of the present invention contains the above-mentioned metal salt and inorganic chelate compounds as essential components. In the present invention, the inorganic chelate compounds used not only stabilize the metal ions in the surface treatment agent, but also particularly stabilize the oxide film of the aluminum-based metal having an oxide film, by forming products from the metal salts on the oxide film part of the aluminum metal. (hydrated metal oxides, etc.) can be bonded extremely easily, uniformly, and firmly. In this way, when inorganic chelate compounds are used, the products from the metal salt are fixed in the oxide film of an aluminum metal having an oxide film due to some of the protons in the inorganic chelate compounds. (H + ), alkali metal ions or ammonium ions and products from metal salts are substituted and combined, and the remaining protons (H + ), alkali metal ions or ammonium ions form micropores in the oxide film of aluminum-based metals. It is understood that this is because the product from the metal salt is substituted and bonded with Al 3+ that is electrostatically coordinated within the oxide film, thereby fixing the product from the metal salt within the micropores of the oxide film. Also, hydrolysates from metal salts (colloidal substances)
is negatively charged and is electrically attracted around Al 3+ and other metal ions (alkali metal ions and metal ions from metal salts) in the micropores of the oxide film. This is thought to be because products from the metal salt concentrate in the micropores, and as a result, even complexly formed aluminum metals can be uniformly colored. Furthermore, since the products generated from metal salts are electrostatically fixed within these micropores, they are difficult to desorb, or decolorize, during pore sealing, and are thought to be able to be uniformly colored. . In fact, pastel colored films with excellent properties can be obtained by using inorganic chelate compounds. In the present invention, the inorganic chelate compounds used are not particularly limited as long as they exhibit at least one of the above-mentioned functions, and specifically include, for example, polyphosphoric acid or a salt thereof, Examples include polyphosphorous acid or a salt thereof, hydroxyapatite, thiosulfate, boric acid or an alkali metal salt or ammonium salt thereof, polyboric acid or an alkali metal salt or ammonium salt thereof, and the like. These include water-insoluble inorganic chelate compounds, which can be used by dispersing them in water. The concentration of the above inorganic chelate compounds is as follows:
Although it varies depending on the type and concentration of the metal salt used,
In general, the range of 0.1 to 50 g/, especially the range of 1 to 20 g/ is preferable; if it is less than 0.1 g/, the desired effect cannot be obtained, and if it exceeds 50 g/, the effect will be limited and it will be uneconomical. be. Incidentally, in the present invention, an organic polar solvent may be used, but the organic polar solvent is not particularly limited as long as it is a water-soluble polar solvent. Specifically, for example, methanol, ethanol, etc. Lower alcohols, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone, ethers,
Examples include ethers such as diethyl ether. The concentration of the organic polar solvent is preferably 0.1 to 25% by volume. That is, since the surface treatment agent of the present invention contains the above-mentioned inorganic chelate compounds, the surface treatment agent of the present invention can be coated with an excellent white or white color by simply immersing an aluminum metal having an oxide film. Although it is possible to form a grayish-white dense film, it is preferable to include an organic polar solvent therein, since the product from the metal salt can be stabilized. If the concentration of the above organic polar solvent is less than 0.1% by volume, it may become too dilute and sufficient effects may not be obtained.On the other hand, if it exceeds 25% by volume, the concentration becomes too high and affects the solubility of the metal salt. This is not desirable because it gives The surface treatment agent for aluminum-based metals having an oxide film of the present invention (hereinafter referred to as surface treatment agent) contains the above metal salt and inorganic chelate compounds as essential components, and water and, if desired, a PH adjuster. added solution. The pH of this surface treatment agent is in the range of 1.5 to 8.
In particular, it is desirable to keep the pH in the range of 3 to 6, and the pH is 1.5.
If the pH is less than 8, the acidity may become too high and the film may be destroyed. Conversely, if the pH exceeds 8, the metal salts may be hydrolyzed and the surface treatment agent may become cloudy during storage or handling. , the inorganic chelate compound is hydrolyzed and its effectiveness is reduced.Moreover, when an aluminum metal with an oxide film is immersed, the white to gray-white hydrated metal oxide particles generated by hydrolysis become large. This is not preferable because there is a risk that it will become too thick and be unable to penetrate into the surface portion (oxide film portion) of the aluminum-based metal, or that a dense film may not be obtained. The above PH regulators include inorganic acids such as sulfuric acid, phosphoric acid, and boric acid, organic acids such as acetic acid, citric acid, succinic acid, gluconic acid, glycine, malonic acid, oxalic acid, and formic acid, and alkali metal hydroxides. , carbonates or bicarbonates, ammonia, amines, alkali metal salts of organic acids, etc. Among these, inorganic acids and bases (including carbonates and bicarbonates) have particularly good durability and corrosion resistance. is desirable because it is extremely high. One type of these acids or bases or alkali metal salts of organic acids may be used, or two or more types may be used in combination, and the combination thereof may be particularly effective in some cases. Next, the invention of claim 2 of the present application will be explained in detail. The invention of claim 2 of the present application is that in the surface treatment agent of claim 1, the inorganic chelate compounds used in this surface treatment agent are polyphosphoric acid or its salt, polyphosphorous acid or its salt, or hydroxyapatite. It is characterized by: In other words, the surface treatment agent of claim 1 of the present application is not particularly limited as long as it is an inorganic keyleto compound used therein, whereas claim 2 of the present application
In the invention, phosphorus-based keyleto compounds are specified, and phosphorus-based keyleto compounds are extremely stable, and the obtained white to grayish-white oxide film has extremely excellent corrosion resistance and weather resistance.
It is suitable for use in structural materials, building materials, nameplates, and vehicles that are used in harsh environments such as high humidity. The surface treatment agent according to claim 2 of the present application specifies the inorganic keyleto compound of the surface treatment agent in the invention according to claim 1, and therefore, other requirements of the surface treatment agent, such as metal salts, are specified. type and concentration,
Furthermore, the PH range of the surface treatment agent, the PH adjuster, etc. are the same as in the invention of claim 1 above. Examples of the polyphosphoric acids include H2O - P2O5 - based crystalline compounds and their hydrates, pyrophosphoric acid, tripolyphosphoric acid, and tetrametaphosphoric acid. Typical examples of polyphosphoric acid salts include alkali metal salts, ammonium salts, alkaline earth orthodihydrogen phosphates, and the like of the above-mentioned polyphosphoric acid (condensed phosphoric acid). By the way, condensed phosphates are synthesized by dehydrating phosphates, and examples of the condensed phosphates include simple diphosphates to long-chain polycondensates with a molecular weight of 10 6 . Specifically, for example, tetrasodium pyrophosphate,
Disodium dihydrogen pyrophosphate (sodium acid phosphate), tetraammonium pyrophosphate, diammonium dihydrogen pyrophosphate, diammonium dihydrogen pyrophosphate, tetrapotassium pyrophosphate, dipotassium dihydrogen pyrophosphate (sodium acid phosphate), Diammonium dipotassium pyrophosphate, dipotassium disodium pyrophosphate, ammonium ultraphosphate, sodium ultraphosphate, potassium ultraphosphate, sodium trimetaphosphate ( NaPO3 )
3 , sodium hydrogen trimetaphosphate, ammonium trimetaphosphate ( NH4PO3 ) 3 , ammonium hydrogen trimetaphosphate, potassium trimetaphosphate ( KPO3 ) 3 , potassium hydrogen trimetaphosphate, potassium ammonium trimetaphosphate, potassium sodium trimetaphosphate, potassium tripolyphosphate , Potassium hydrogen tripolyphosphate, Sodium tetrametaphosphate, Sodium hydrogen tetrametaphosphate (acidic sodium phosphate), Ammonium tetrametaphosphate, Ammonium hydrogen tetrametaphosphate, Sodium ammonium tetrametaphosphate, Tetrapotassium tetrametaphosphate, Hydrogen tetrametaphosphate Potassium (acidic sodium phosphate), potassium ammonium tetrametaphosphate, cyclic and long-chain condensed sodium phosphates such as dipotassium disodium tetrametaphosphate, condensed sodium hydrogen phosphate, condensed sodium ammonium phosphate, condensed potassium phosphate , condensed potassium hydrogen phosphate, condensed potassium ammonium phosphate, condensed ammonium phosphate, condensed ammonium hydrogen phosphate, condensed potassium sodium phosphate, crystalline sodium hyperpolyphosphate,
Examples include sodium hypopolyphosphate, sodium ammonium hypopolyphosphate, potassium sodium hypopolyphosphate, potassium hypopolyphosphate, potassium hydrogenpolyphosphate, ammonium hydrogenpolyphosphate, ammonium hyperpolyphosphate, and the like. Examples of the above-mentioned polyphosphorous acids include orthophosphorous acid, pyrophosphorous acid, metaphosphorous acid, hypophosphorous acid, tripolyphosphorous acid, tetrametaphosphorous acid, and the like. Typical examples of polyphosphorous acid salts include the above-mentioned alkali metal salts and ammonium salts of polyphosphorous acid. Furthermore, another example of the above-mentioned inorganic chelate compound is hydroxyapatite. These include water-insoluble phosphorus chelate compounds, which can be used by dispersing them in water. By the way, in the present invention, disodium hydrogen orthophosphate, monosodium dihydrogen orthophosphate,
Disodium potassium orthophosphate, monosodium dipotassium orthophosphate, sodium ammonium hydrogen orthophosphate, sodium calcium orthophosphate, sodium agnesium orthophosphate, potassium potassium orthophosphate, potassium magnesium orthophosphate, calcium pyrophosphate, magnesium pyrophosphate, calcium disodium pyrophosphate, Calcium dipotassium pyrophosphate, magnesium pyrophosphate, magnesium disodium pyrophosphate, magnesium dipotassium pyrophosphate, calcium hydrogen orthophosphate dihydrate, magnesium hydrogen orthophosphate, monofluorophosphate, difluorophosphate, hexafluorophosphate,
Whitening or graying aids such as soluble alkali silicate such as sodium silicate, potassium silicate, or lithium silicate, or fine particulate aqueous dispersions of aluminum silicate, potassium aluminum silicate, sodium aluminum silicate, and calcium aluminum silicate may be added. is desirable. The concentration of this auxiliary agent varies depending on the type and concentration of the inorganic chelate compound used, as well as the type of auxiliary agent, but it is usually in the range of 1 to 50 g/, preferably 5 to 30 g/. is desirable. If the amount of this auxiliary agent is less than 1 g/g, the amount is too small to obtain the desired effect, while if it exceeds 50 g/g, the effect will be limited and it will be uneconomical. These include water-insoluble whitening or graying aids, which can be used by dispersing them in water. Next, the invention of claim 3 of the present application will be explained in detail. In the surface treatment agent for aluminum-based metals having an oxide film according to claim 3 of the present application, the inorganic chelate compounds used in the surface treatment agent are at least one selected from polyphosphoric acid or polyphosphorous acid and polyphosphate or It is characterized by being a mixture of at least one salt selected from polyphosphites, or a mixture of this mixture and hydroxyapatite. The invention of claim 3 of the present application provides that, in the above-mentioned surface treatment agent, the inorganic chelate compounds used therein are a mixture of acidic phosphorus-based chelate compounds and neutral or alkaline phosphorus-based chelate compounds, The mutual buffering effect reduces PH fluctuations, resulting in an extremely excellent white to grayish-white colored film. That is, when an aluminum-based metal having an oxide film is immersed in a surface treatment agent, and products from metal salts are sequentially bonded to the surface of the oxide film via a phosphorus-based chelate compound, hydrogen ions are formed. , ammonium ions, alkali metal ions, etc. remain in the surface treatment solution, and as a result, the PH of the surface treatment solution fluctuates, but by forming a mixture in this way, PH fluctuations are suppressed, and thereby, An excellent colored film can be obtained. In other words, the surface treatment agent of claim 3 of the present application is the above-mentioned surface treatment agent, in which the inorganic keyleto compound of the surface treatment agent is specified as a mixture of acidic phosphorus-based keyleto compounds and neutral or alkaline phosphorus-based keyleto compounds. Therefore, other requirements for this surface treatment agent, such as the type and concentration of metal salt,
Furthermore, the PH range of the surface treatment agent, the PH adjuster, etc. are the same as in the invention of claim 1 above. In addition, this acidic phosphorus-based chelate compound (A)
and neutral to alkaline phosphorus-based chelate compounds (B), in which (A) and (B)
The mixing ratio is (A) 1 to (B) in molar ratio.
It is desirable that the pH is in the range of 0.2 to 5, preferably in the range of 0.3 to 3. Anything outside this range is undesirable because the pH buffering effect becomes poor. The invention of claim 4 of the present application will be explained in detail. The surface treatment agent for aluminum-based metals having an oxide film according to claim 4 of the present application is such that the inorganic chelate compounds used in the surface treatment agent are pyrophosphoric acid, tripolyphosphoric acid, tetrametaphosphoric acid, or their alkali metal salts, ammonium salts, or selected from alkaline earth orthodihydrogen phosphates, orthophosphorous acid, pyrophosphorous acid, metaphosphorous acid, hypophosphorous acid, tripolyphosphorous acid, tetrametaphosphorous acid, or alkali metal salts or ammonium salts thereof. It is characterized in that it is at least one type. This surface treatment agent is specifically selected from among phosphorus-based keyleto compounds, which are particularly excellent, and can provide a white to gray-white oxide film with even better weather resistance and corrosion resistance. This surface treatment agent is specified to have excellent effects as a phosphorus-based chelate compound used therein, and therefore, other requirements of the surface treatment agent according to claim 4, such as metal salts, are specified. The type and concentration of the surface treatment agent, the PH range of the surface treatment agent, the PH adjuster, etc. are the same as those of the invention of claim 1 above. The invention of claim 5 of the present application will be explained in detail. In the surface treatment agent for aluminum-based metals having an oxide film according to claim 5 of the present application, the inorganic chelate compounds used therein are pyrophosphoric acid, tripolyphosphoric acid, tetrametaphosphoric acid orthophosphorous acid, pyrophosphorous acid, metaphosphorous acid. at least one acid selected from acid, hypophosphoric acid, tripolyphosphorous acid, or tetrametaphosphorous acid, and at least one acid selected from these alkali metal salts or ammonium salts or alkaline earth orthodihydrogen phosphates. It is characterized in that it is a mixture of salts of seeds. As the inorganic keyleto compounds used for this surface treatment agent, phosphorus-based keyleto compounds with excellent effects are specified, and acidic phosphorus-based keyleto compounds with excellent effects and neutral to By creating a mixture of alkaline phosphorus-based chelate compounds, due to their mutual buffering effect.
Fluctuations in pH are reduced, and furthermore, a more excellent white to grayish-white colored film can be obtained. The PH range of the processing agent, the PH adjuster, etc. are the same as those in the invention of claim 3 above. In the present invention, an aluminum-based metal having an oxide film refers to an aluminum-based metal in which an oxide film is formed on the surface of aluminum or an alloy containing aluminum by chemical or electrochemical (anodic oxidation). It is preferable that a white to grayish-white oxide film with even better characteristics can be obtained. A known anodic oxidation method is employed to form an anodic oxide film on the aluminum-based metal. Specifically, for example, inorganic acids such as sulfuric acid, phosphoric acid, and chromic acid; organic acids such as oxalic acid, paraphenolsulfonic acid, sulfosalicylic acid, and malonic acid; or sodium hydroxide, trisodium phosphate, etc. An anodic oxide film is formed in an aqueous solution by electrolysis using direct current, alternating current, pulse, PR waves, or AC/DC superposition method. Next, examples of use of the surface treatment agent of the present invention will be described below. When coloring the surface of an aluminum-based metal having an oxide film white to grayish white, the above-mentioned surface treatment agent is placed in a treatment tank, and the concentration is adjusted with water and/or an organic polar solvent or an inorganic chelate compound as desired. or adjust the PH with a PH adjuster,
The temperature of the treatment solution is usually adjusted to room temperature to 75°C, preferably 40 to 70°C, and the aluminum metal is added to this solution for usually 10 seconds to 30 minutes, preferably 1 minute to
When immersed for 20 minutes, a dense white to off-white film with excellent properties can be obtained in a single treatment. In addition, the surface treatment agent of the present invention can provide a uniform and dense white to grayish-white film simply by immersing aluminum metal, so it can be used for coloring with excellent properties even when electrolyzed without strict conditions. A film can be obtained. (e) Effect The present invention has the above configuration, and when an inorganic keyleto compound is used in a surface treatment agent, a white to grayish-white hydrated metal oxide is produced by the inorganic keyleto compound due to a change in pH. In particular, it not only stabilizes the hydrated metal oxides, but also has the effect of extremely easily, uniformly and strongly bonding the hydrated metal oxides to the oxide film part of the aluminum-based metal having an oxide film. In this way, when inorganic keyleto compounds are used, the product from the metal salt is fixed in the oxide film of an aluminum-based metal having an oxide film. Hydrogen ions, alkali metal ions, or ammonium ions replace and combine with products from metal salts, and the remaining hydrogen ions, alkali metal ions, or ammonium ions electrostatically enter the micropores of the oxide film of aluminum-based metals. This is thought to be due to the fact that the product from the metal salt is bonded to the coordinating Al 3+ , thereby fixing the product from the metal salt within the micropores of the oxide film. Also, hydrolysates from metal salts (colloidal substances)
is negatively charged and is electrically attracted around Al 3+ and other metal ions (alkali metal ions and metal ions from metal salts) in the micropores of the oxide film. Products from the metal salt concentrate in the micropores, and as a result, even complexly formed aluminum metals can be uniformly colored. Furthermore, since the product produced from the metal salt is electrostatically fixed within the micropores, it is difficult to desorb, that is, decolorize, during sealing, and has the effect of uniformly coloring the pores. In particular, since the surface treatment agent of the present invention can chemically form a white to grayish-white, uniform and dense film just by immersion, it is easy to form a film with excellent properties even by electrolysis. Therefore, there is no need for expensive electrolysis equipment or accompanying control equipment, and moreover, electrolysis can be used without strictly controlling the electrolyte, electrolysis conditions, current density distribution, etc.
It has the ability to form a uniform film even on aluminum-based metals that have complex oxide films. In particular, this method uses inorganic chelate compounds rather than organic chelate compounds, and these inorganic chelate compounds are stable and have extremely excellent corrosion resistance and weather resistance.
As a result, it can be used particularly for industrial machinery and equipment, structural materials used in high temperature and humid environments, building materials, nameplates, and vehicles. (f) Examples Hereinafter, the present invention will be explained in detail based on Examples, but the present invention is not limited thereto. Examples 1 to 6 The composition of each surface treatment agent of Examples 1 to 6 was
Shown in the table. Comparative Examples 1 to 3 Samples were prepared using oxalic acid, tartaric acid, and citric acid as keyleto compounds as the respective components in Examples 1 to 3 above. Examples 7 to 10 The composition of each surface treatment agent of Examples 7 to 10 was
Shown in the table.

【表】【table】

【表】【table】

【表】 実施例 11〜20 実施例11〜20の表面処理剤の組成を第3表に示
す。
[Table] Examples 11-20 Table 3 shows the compositions of the surface treatment agents of Examples 11-20.

【表】【table】

【表】 上記各実施例及び各比較例を用いて白色乃至灰
白色の着色試験を、第4表に示す条件で行つた。 なお、上記各実施例及び比較例並びに後述の参
考例において用いた陽極酸化皮膜は、純アルミニ
ウム板を通常の脱脂等の前処理を行つた後、硫酸
濃度180g/、浴温20℃、電流密度1.5A/dm2
の条件下、18分間直流電解して得た。 この場合、陽極酸化皮膜の厚さは8μmであつ
た。 その結果を第4表に示す。
[Table] Using each of the above Examples and Comparative Examples, a white to grayish-white coloring test was conducted under the conditions shown in Table 4. The anodic oxide film used in each of the above Examples and Comparative Examples as well as the Reference Examples described below was prepared by pre-treating a pure aluminum plate with normal degreasing, etc., with a sulfuric acid concentration of 180 g/, a bath temperature of 20°C, and a current density. 1.5A/ dm2
It was obtained by direct current electrolysis for 18 minutes under the following conditions. In this case, the thickness of the anodic oxide film was 8 μm. The results are shown in Table 4.

【表】【table】

【表】 第4表に示す色調の結果より、本願発明の表面
処理剤により陽極酸化皮膜を均一な白色に着色で
き、しかも色ムラはほとんど認められなかつた。 又、本発明の表面処理剤において、これに用い
られる無機系キーレト化合物として、酸性のリン
系キーレト化合物類と、中性ないしアルカリ性の
リン系キーレト化合物類の混合物を用いることに
より、相互の緩衝作用によつてPHの変動が小さく
なり、更に、一層優れた白色ないし灰白色の着色
皮膜が得られる上、PHの管理が極めて容易である
ことが認められた。 ところで、上記各実施例の白色化酸化皮膜(ア
ルミニウム系金属)を温度80℃、相対湿度95%の
雰囲気下、耐食試験をしたところ、3箇月経過後
も異常が全く認められなかつた。 上記各実施例の白色の皮膜を、染料や金属塩を
用い、公知のスクリーン印刷法、熱転写法、浸漬
法などで着色、封孔したところ、均一且つ緻密な
パステル調の皮膜が得られた。 これらに対して各比較例のものは色ムラが大で
実用性に欠けるのであり、この各比較例の白色皮
膜を、染料や金属塩を用い、公知のスクリーン印
刷法、熱転写法、浸漬法などで着色、封孔したと
ころ、パステル調の皮膜が得られなかつた。 又、上記各比較例の白色化酸化皮膜(アルミニ
ウム系金属)を温度80℃、相対湿度95%の雰囲気
下、耐食試験をしたところ、25時間で腐食が認め
られ、過酷な条件下では到底使用しうるものでは
なかつた。 (g) 発明の効果 本発明の表面処理剤は、上記構成を有し、表面
処理剤中に無機系キーレト化合物類を用いている
ので、耐食性、耐候性の著しく優れた皮膜が、表
面処理剤に浸漬するだけで化学的に得られるので
あり、しかもこのように表面処理剤にしんせきす
るだけで白色乃至灰白色の均一且つ緻密な皮膜を
形成しうるのであるから電解によつても優れた特
性の皮膜の形成が容易になしえ、したがつて高価
な電解装置やこれに付帯する制御装置が不要であ
り、しかも電解液や電解条件、更に電流密度の分
布等を厳格に管理することなく、電解によつて、
複雑な、酸化皮膜を有するアルミニウム系金属に
対しても均一な皮膜を形成しうる効果を有するの
である。 特に、この表面処理剤は有機系キレート化合物
を用いるのではなく、無機系キーレト化合物類を
用いているのであり、この無機系キーレト化合物
類は化学的に極めて安定で耐食性や耐候性が著し
く優れているのであり、その結果、特に産業機
械・装置、更に高温、多湿の環境下で使用される
構造材料、建材や銘板更に車両などにも充分に使
用できるのである。 又、本発明の表面処理剤において、これに用い
られる無機系キーレト化合物類が酸性のリン系キ
ーレト化合物類と中性ないしアルカリ性のリン系
キーレト化合物類の混合物とすることより、相互
の緩衝作用によつてPHの変動が小さくなり、その
結果、PHの管理が至極容易になり、その結果、酸
化皮膜の処理が容易になつて生産性が著しく向上
するのである。
[Table] From the color tone results shown in Table 4, the surface treatment agent of the present invention was able to color the anodic oxide film to a uniform white color, and almost no color unevenness was observed. In addition, in the surface treatment agent of the present invention, by using a mixture of acidic phosphorus-based keyleto compounds and neutral or alkaline phosphorus-based keyleto compounds as the inorganic keyleto compounds used therein, mutual buffering effects can be achieved. It has been found that the variation in PH is reduced by this process, a more excellent white to gray-white colored film can be obtained, and PH is extremely easy to control. By the way, when the whitening oxide film (aluminum metal) of each of the above-mentioned Examples was subjected to a corrosion resistance test in an atmosphere of a temperature of 80° C. and a relative humidity of 95%, no abnormality was observed even after 3 months had passed. When the white film of each of the above Examples was colored and sealed using a dye or metal salt by a known screen printing method, thermal transfer method, dipping method, etc., a uniform and dense pastel-like film was obtained. On the other hand, the comparative examples have large color unevenness and lack practicality, and the white films of these comparative examples can be produced using dyes or metal salts, using known screen printing methods, thermal transfer methods, dipping methods, etc. When colored and sealed, a pastel-like film could not be obtained. In addition, when the whitening oxide film (aluminum-based metal) of each of the above comparative examples was subjected to a corrosion resistance test at a temperature of 80°C and a relative humidity of 95%, corrosion was observed in 25 hours, making it impossible to use it under harsh conditions. It was not possible. (g) Effects of the Invention The surface treatment agent of the present invention has the above-mentioned structure and uses inorganic keyleto compounds in the surface treatment agent, so that a film with extremely excellent corrosion resistance and weather resistance can be obtained from the surface treatment agent. It can be obtained chemically by simply immersing it in a surface treatment agent, and a white to grayish-white, uniform and dense film can be formed just by dipping it in a surface treatment agent, so it has excellent properties even when electrolyzed. It is possible to easily form a film of By electrolysis,
It has the effect of forming a uniform film even on aluminum-based metals that have complex oxide films. In particular, this surface treatment agent does not use organic chelate compounds, but inorganic chelate compounds, which are extremely chemically stable and have excellent corrosion resistance and weather resistance. As a result, it can be used particularly in industrial machinery and equipment, structural materials used in high temperature and humid environments, building materials, nameplates, and even vehicles. In addition, in the surface treatment agent of the present invention, since the inorganic keyleto compounds used therein are a mixture of acidic phosphorus-type keyleto compounds and neutral or alkaline phosphorus-type keyleto compounds, the mutual buffering effect can be improved. Therefore, fluctuations in PH are reduced, and as a result, PH management becomes extremely easy, and as a result, oxide film treatment becomes easy and productivity is significantly improved.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 加水分解により白色乃至灰白色の水和金属酸
化物類を生成する金属塩と無機系キレート化合物
類を必須成分とする、酸化皮膜を有するアルミニ
ウム系金属の表面処理剤。 2 無機系キレート化合物類がポリリン酸又はそ
の塩、ポリ亜リン酸又はその塩、水酸アパタイト
である請求項1記載の酸化皮膜を有するアルミニ
ウム系金属の表面処理剤。 3 無機系キレート化合物類がポリリン酸又はポ
リ亜リン酸から選ばれた少なくとも1種とポリリ
ン酸塩又はポリ亜リン酸塩から選ばれた少なくと
も1種の塩の混合物或いはこの混合物と水酸アパ
タイトとの混合物である請求項1記載の酸化皮膜
を有するアルミニウム系金属の表面処理剤。 4 無機系キレート化合物類がピロリン酸、トリ
ポリリン酸、テトラメタリン酸又はこれらのアル
カリ金属塩、アンモニウム塩或いはアルカリ土類
オルト二水素リン酸塩、オルト亜リン酸、ピロ亜
リン酸、メタ亜リン酸、次リン酸、トリポリ亜リ
ン酸、テトラメタ亜リン酸又はこれらのアルカリ
金属塩或いはアンモニウム塩から選ばれた少なく
とも1種である請求項2または3に記載の酸化皮
膜を有するアルミニウム系金属の表面処理剤。 5 無機系キレート化合物類がピロリン酸、トリ
ポリリン酸、テトラメタリン酸オルト亜リン酸、
ピロ亜リン酸、メタ亜リン酸、次リン酸、トリポ
リ亜リン酸又はテトラメタ亜リン酸から選ばれた
少なくとも1種の酸と、 これらのアルカリ金属塩又はアンモニウム塩或
いはアルカリ土類オルト二水素リン酸塩から選ば
れた少なくとも1種の塩、 の混合物である請求項4に記載の酸化皮膜を有す
るアルミニウム系金属の表面処理剤。
[Scope of Claims] 1. A surface treatment agent for aluminum-based metals having an oxide film, which contains as essential components a metal salt and an inorganic chelate compound that produce white to off-white hydrated metal oxides upon hydrolysis. 2. The surface treatment agent for aluminum metal having an oxide film according to claim 1, wherein the inorganic chelate compound is polyphosphoric acid or a salt thereof, polyphosphorous acid or a salt thereof, or hydroxyapatite. 3. The inorganic chelate compound is a mixture of at least one salt selected from polyphosphoric acid or polyphosphorous acid and at least one salt selected from polyphosphate or polyphosphite, or this mixture and hydroxyapatite. The surface treatment agent for aluminum-based metals having an oxide film according to claim 1, which is a mixture of the following. 4 Inorganic chelate compounds include pyrophosphoric acid, tripolyphosphoric acid, tetrametaphosphoric acid, or their alkali metal salts, ammonium salts, alkaline earth orthodihydrogen phosphates, orthophosphorous acid, pyrophosphorous acid, metaphosphorous acid , hypophosphoric acid, tripolyphosphorous acid, tetrametaphosphorous acid, or an alkali metal salt or ammonium salt thereof, according to claim 2 or 3. agent. 5 Inorganic chelate compounds include pyrophosphoric acid, tripolyphosphoric acid, tetrametaphosphoric acid orthophosphorous acid,
At least one acid selected from pyrophosphorous acid, metaphosphorous acid, hypophosphorous acid, tripolyphosphorous acid, or tetrametaphosphorous acid, and an alkali metal salt or ammonium salt thereof or an alkaline earth orthodihydrogen phosphorus. The surface treatment agent for aluminum-based metals having an oxide film according to claim 4, which is a mixture of at least one salt selected from acid salts.
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JPS6225699A (en) * 1985-07-26 1987-02-03 日立造船株式会社 Edged member and manufacture thereof
JPS63109199A (en) * 1986-10-24 1988-05-13 Fujita Shoji Kk Surface treating agent for aluminum-base metal having oxide film

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