JPH07252690A - 着色用ステンレス鋼及びステンレス鋼の着色方法 - Google Patents
着色用ステンレス鋼及びステンレス鋼の着色方法Info
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- JPH07252690A JPH07252690A JP4113194A JP4113194A JPH07252690A JP H07252690 A JPH07252690 A JP H07252690A JP 4113194 A JP4113194 A JP 4113194A JP 4113194 A JP4113194 A JP 4113194A JP H07252690 A JPH07252690 A JP H07252690A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ステンレス鋼表面に均質な色調を持つ着色皮
膜を形成する。 【構成】 クロム酸塩及び硫酸を主成分とする溶液にス
テンレス鋼を浸漬し、ステンレス鋼の不動態領域にある
電位及び過不動態領域にあるを交互にパルスとしてステ
ンレス鋼に印加する。次いで、インコ法で着色し、ハー
ドニングする。着色後のステンレス鋼表面には、表面の
Ｃ濃度が１０原子％以上で皮膜中のＦｅ／Ｃｒ比が１．
５以下の皮膜が形成されている。 【効果】 表面仕上げ，製造履歴，結晶状態，粒界析出
物等の影響が打ち消され、着色工程で色調均質性に優れ
た着色皮膜がステンレス鋼表面に形成される。
膜を形成する。 【構成】 クロム酸塩及び硫酸を主成分とする溶液にス
テンレス鋼を浸漬し、ステンレス鋼の不動態領域にある
電位及び過不動態領域にあるを交互にパルスとしてステ
ンレス鋼に印加する。次いで、インコ法で着色し、ハー
ドニングする。着色後のステンレス鋼表面には、表面の
Ｃ濃度が１０原子％以上で皮膜中のＦｅ／Ｃｒ比が１．
５以下の皮膜が形成されている。 【効果】 表面仕上げ，製造履歴，結晶状態，粒界析出
物等の影響が打ち消され、着色工程で色調均質性に優れ
た着色皮膜がステンレス鋼表面に形成される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、表面仕上げの如何に拘
らず着色ムラを抑制し、着色色調が均一なステンレス鋼
及び着色方法に関する。
らず着色ムラを抑制し、着色色調が均一なステンレス鋼
及び着色方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ステンレス鋼の表面に皮膜を形成させる
とき、反射光に干渉が生じるため、皮膜の厚みに応じて
異なった色調を持つ干渉色をステンレス鋼に付与するこ
とができる。代表的な方法としては、クロム酸／硫酸水
溶液中にステンレス鋼を浸漬し、電解するインコ法が特
公昭５２−３２６２１号公報で紹介されている。しか
し、クロム酸／硫酸水溶液中での電解によって発色させ
るとき、素材に起因する着色ムラが生じ易い。これは、
表面仕上げの相違を始めとしてステンレス鋼の組織，粒
界析出物，製造履歴等の影響を受け、ステンレス鋼表面
に形成される皮膜が不均質になることに原因がある。不
均一な着色を防止するため、リン酸，硫酸，クロム酸、
或いはこれらの混酸溶液中でステンレス鋼を陽極として
アノード処理を行い、ステンレス鋼の表面を溶解する前
処理法が提案されている（特公昭５８−３０４０号公
報，特開昭５１−１３１４３１号公報，特開昭５８−２
２１２８３号公報，特開昭５８−１９９８９６号公報等
参照）。リン酸及びクロム酸を主成分とする溶液中でス
テンレス鋼を電解研磨し、ステンレス鋼の表層部にある
加工変質層を除去することも知られている（特開平４−
２１８６９５号公報）。更には、硝酸及びリン酸の混酸
溶液中でのカソード処理によりステンレス鋼表面を清浄
し、次いでアノード処理によって不動態皮膜をステンレ
ス鋼表面に形成する前処理も行われている（特開昭６２
−６０８９４号公報）。何れの前処理によっても、ステ
ンレス鋼表面が部分的に溶解又は除去される。そして、
不均一部分が除去され、新規な表面を出すことによって
ステンレス鋼表面が均質化される。均質化された表面が
インコ法等の電解反応に曝されるため、比較的均質な色
調をもつ着色皮膜が形成される。
とき、反射光に干渉が生じるため、皮膜の厚みに応じて
異なった色調を持つ干渉色をステンレス鋼に付与するこ
とができる。代表的な方法としては、クロム酸／硫酸水
溶液中にステンレス鋼を浸漬し、電解するインコ法が特
公昭５２−３２６２１号公報で紹介されている。しか
し、クロム酸／硫酸水溶液中での電解によって発色させ
るとき、素材に起因する着色ムラが生じ易い。これは、
表面仕上げの相違を始めとしてステンレス鋼の組織，粒
界析出物，製造履歴等の影響を受け、ステンレス鋼表面
に形成される皮膜が不均質になることに原因がある。不
均一な着色を防止するため、リン酸，硫酸，クロム酸、
或いはこれらの混酸溶液中でステンレス鋼を陽極として
アノード処理を行い、ステンレス鋼の表面を溶解する前
処理法が提案されている（特公昭５８−３０４０号公
報，特開昭５１−１３１４３１号公報，特開昭５８−２
２１２８３号公報，特開昭５８−１９９８９６号公報等
参照）。リン酸及びクロム酸を主成分とする溶液中でス
テンレス鋼を電解研磨し、ステンレス鋼の表層部にある
加工変質層を除去することも知られている（特開平４−
２１８６９５号公報）。更には、硝酸及びリン酸の混酸
溶液中でのカソード処理によりステンレス鋼表面を清浄
し、次いでアノード処理によって不動態皮膜をステンレ
ス鋼表面に形成する前処理も行われている（特開昭６２
−６０８９４号公報）。何れの前処理によっても、ステ
ンレス鋼表面が部分的に溶解又は除去される。そして、
不均一部分が除去され、新規な表面を出すことによって
ステンレス鋼表面が均質化される。均質化された表面が
インコ法等の電解反応に曝されるため、比較的均質な色
調をもつ着色皮膜が形成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ステンレス鋼の表面仕
上げには、用途や装飾的目的等から酸洗仕上げ，研磨仕
上げ，光輝焼鈍仕上げ，凹凸模様を付けるエンボス仕上
げ等の各種方法が採用されている。なかでも、建築用の
外装材として多用されている鏡面仕上げ材，光輝焼鈍仕
上げ材等では、表面光沢の如何によって商品価値が大き
く影響される。しかし、前掲した何れの前処理法も、素
材表面を溶解又は除去しているので、表面粗さ，光沢等
が変化し、本来の仕上げ状態が損なわれる。この傾向
は、特に鏡面仕上げ材や光輝焼鈍仕上げ材に顕著に現れ
る。そのため、表面光沢が重要視されるステンレス鋼に
は、表面を損なう従来の前処理を適用できない。表面状
態の変化を可能な限り抑えようとすると、素材の仕上げ
ごとに最適な溶液，電解処理法等を選択する必要があ
る。その結果、仕上げに応じて異なった前処理条件が採
用され、作業が繁雑になることが避けられない。仮に最
適な溶液，電解処理条件等が選択されても、ステンレス
鋼表面にある結晶状態や粒界が反映され、着色皮膜に色
ムラ等の欠陥が生じ易い。本発明は、このような問題を
解消すべく案出されたものであり、ステンレス鋼表面に
形成される皮膜を構造的に制御することにより、表面仕
上げを損なうことなく、色ムラを抑制し、均質な着色皮
膜をステンレス鋼表面に形成することを目的とする。
上げには、用途や装飾的目的等から酸洗仕上げ，研磨仕
上げ，光輝焼鈍仕上げ，凹凸模様を付けるエンボス仕上
げ等の各種方法が採用されている。なかでも、建築用の
外装材として多用されている鏡面仕上げ材，光輝焼鈍仕
上げ材等では、表面光沢の如何によって商品価値が大き
く影響される。しかし、前掲した何れの前処理法も、素
材表面を溶解又は除去しているので、表面粗さ，光沢等
が変化し、本来の仕上げ状態が損なわれる。この傾向
は、特に鏡面仕上げ材や光輝焼鈍仕上げ材に顕著に現れ
る。そのため、表面光沢が重要視されるステンレス鋼に
は、表面を損なう従来の前処理を適用できない。表面状
態の変化を可能な限り抑えようとすると、素材の仕上げ
ごとに最適な溶液，電解処理法等を選択する必要があ
る。その結果、仕上げに応じて異なった前処理条件が採
用され、作業が繁雑になることが避けられない。仮に最
適な溶液，電解処理条件等が選択されても、ステンレス
鋼表面にある結晶状態や粒界が反映され、着色皮膜に色
ムラ等の欠陥が生じ易い。本発明は、このような問題を
解消すべく案出されたものであり、ステンレス鋼表面に
形成される皮膜を構造的に制御することにより、表面仕
上げを損なうことなく、色ムラを抑制し、均質な着色皮
膜をステンレス鋼表面に形成することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の着色ステンレス
鋼は、表面のＣ濃度が１０原子％以上で、皮膜中のＦｅ
／Ｃｒ比が１．５以下の表面皮膜が形成されていること
を特徴とする。この着色ステンレス鋼は、クロム酸塩及
び硫酸を主成分とする溶液にステンレス鋼を浸漬し、ス
テンレス鋼の不動態領域にある電位及び過不動態領域に
ある電位を交互にパルスとして前記ステンレス鋼に印加
する着色前処理を施した後、クロム酸塩及び硫酸を主成
分とする溶液に浸漬して着色し、必要に応じハードニン
グすることにより製造される。電解溶液には、酸化力及
び溶解力が共に強いクロム酸及び硫酸の混酸溶液が使用
される。クロム酸は、具体的には無水クロム酸，重クロ
ム酸塩等から用意される。クロム酸５０〜３００ｇ／ｌ
及び硫酸２００〜１０００ｇ／ｌを水に溶解し、電解水
溶液を調製する。クロム酸濃度は、所定硫酸濃度におけ
るクロム酸の飽和濃度に近いことが好ましい。たとえ
ば、硫酸濃度５００ｇ／ｌではクロム酸濃度２５０ｇ／
ｌとなり、硫酸濃度７００ｇ／ｌではクロム酸濃度７０
ｇ／ｌとなる。
鋼は、表面のＣ濃度が１０原子％以上で、皮膜中のＦｅ
／Ｃｒ比が１．５以下の表面皮膜が形成されていること
を特徴とする。この着色ステンレス鋼は、クロム酸塩及
び硫酸を主成分とする溶液にステンレス鋼を浸漬し、ス
テンレス鋼の不動態領域にある電位及び過不動態領域に
ある電位を交互にパルスとして前記ステンレス鋼に印加
する着色前処理を施した後、クロム酸塩及び硫酸を主成
分とする溶液に浸漬して着色し、必要に応じハードニン
グすることにより製造される。電解溶液には、酸化力及
び溶解力が共に強いクロム酸及び硫酸の混酸溶液が使用
される。クロム酸は、具体的には無水クロム酸，重クロ
ム酸塩等から用意される。クロム酸５０〜３００ｇ／ｌ
及び硫酸２００〜１０００ｇ／ｌを水に溶解し、電解水
溶液を調製する。クロム酸濃度は、所定硫酸濃度におけ
るクロム酸の飽和濃度に近いことが好ましい。たとえ
ば、硫酸濃度５００ｇ／ｌではクロム酸濃度２５０ｇ／
ｌとなり、硫酸濃度７００ｇ／ｌではクロム酸濃度７０
ｇ／ｌとなる。
【０００５】クロム酸濃度が５０ｇ／ｌ以上になると、
粒界部等における選択的な局部溶解等の反応が抑制さ
れ、ステンレス鋼表面に対する均一な反応が進行し易く
なる。その結果、処理表面全体に対する均一処理性が向
上する。硫酸濃度が２００ｇ／ｌ未満であると、酸化反
応が強くなり、不均一な皮膜が生成し易い。逆に１００
０ｇ／ｌを超える硫酸濃度では、クロム酸の溶解度が５
０ｇ／ｌ以下となり、処理性が悪化し、局部的な溶解反
応が顕著に現れる。浴温２０〜８０℃，好ましくは３０
〜５０℃に保持した水溶液にステンレス鋼を浸漬し、交
互に二つの電位をステンレス鋼に連続的に印加する。浴
温が８０℃を超えると、化学的反応が強くなり酸化反応
が進んで酸化皮膜が生成し、不均一な皮膜が生成し易
い。しかし、２０℃を下回る浴温では、前処理にかかる
時間が長くなり、生産性を低下させる。高い方の電位Ｅ
H としては、クロム酸／硫酸溶液中での過不動態領域
（具体的には、１．１５〜１．７Ｖ VS ＳＣＥ）にある
電位が使用される。低い方の電位ＥL としては、クロム
酸／硫酸溶液中での不動態領域（具体的には、０．２〜
１．１Ｖ VS ＳＣＥ）にある電位が使用される。
粒界部等における選択的な局部溶解等の反応が抑制さ
れ、ステンレス鋼表面に対する均一な反応が進行し易く
なる。その結果、処理表面全体に対する均一処理性が向
上する。硫酸濃度が２００ｇ／ｌ未満であると、酸化反
応が強くなり、不均一な皮膜が生成し易い。逆に１００
０ｇ／ｌを超える硫酸濃度では、クロム酸の溶解度が５
０ｇ／ｌ以下となり、処理性が悪化し、局部的な溶解反
応が顕著に現れる。浴温２０〜８０℃，好ましくは３０
〜５０℃に保持した水溶液にステンレス鋼を浸漬し、交
互に二つの電位をステンレス鋼に連続的に印加する。浴
温が８０℃を超えると、化学的反応が強くなり酸化反応
が進んで酸化皮膜が生成し、不均一な皮膜が生成し易
い。しかし、２０℃を下回る浴温では、前処理にかかる
時間が長くなり、生産性を低下させる。高い方の電位Ｅ
H としては、クロム酸／硫酸溶液中での過不動態領域
（具体的には、１．１５〜１．７Ｖ VS ＳＣＥ）にある
電位が使用される。低い方の電位ＥL としては、クロム
酸／硫酸溶液中での不動態領域（具体的には、０．２〜
１．１Ｖ VS ＳＣＥ）にある電位が使用される。
【０００６】他の電解条件は、電位ＥH 及び電位ＥL で
の電解共に、パルス幅０．００１〜５秒，電解処理合計
時間１０秒〜１０分の範囲で選定することが好ましい。
過不動態領域にある電位ＥH での電解が５秒を超えて長
くなると、溶解反応が過度に進行し、ステンレス鋼の表
面状態が損なわれる。不動態領域にある電位ＥL での電
解が５秒を超えて長くなると、表面の改質反応が遅くな
り、表面改質に長時間がかかる。好ましくは電位ＥH 及
び電位ＥL のパルス幅を共に０．１秒以下にすることに
より、ステンレス鋼表面の溶解が抑えられ、且つ均質な
皮膜が生成し易くなる。電解処理合計時間が１０秒未満
であると、ステンレス鋼表面が十分に均質化されず、着
色工程でムラを発生させる原因になる。逆に、１０分を
超える電解処理合計時間では、前処理による皮膜が脆く
なり、着色工程で生成した着色皮膜が剥離し易くなる。
の電解共に、パルス幅０．００１〜５秒，電解処理合計
時間１０秒〜１０分の範囲で選定することが好ましい。
過不動態領域にある電位ＥH での電解が５秒を超えて長
くなると、溶解反応が過度に進行し、ステンレス鋼の表
面状態が損なわれる。不動態領域にある電位ＥL での電
解が５秒を超えて長くなると、表面の改質反応が遅くな
り、表面改質に長時間がかかる。好ましくは電位ＥH 及
び電位ＥL のパルス幅を共に０．１秒以下にすることに
より、ステンレス鋼表面の溶解が抑えられ、且つ均質な
皮膜が生成し易くなる。電解処理合計時間が１０秒未満
であると、ステンレス鋼表面が十分に均質化されず、着
色工程でムラを発生させる原因になる。逆に、１０分を
超える電解処理合計時間では、前処理による皮膜が脆く
なり、着色工程で生成した着色皮膜が剥離し易くなる。
【０００７】
【作用】クロム酸／硫酸溶液に浸漬したステンレス鋼
は、印加する電位を変化させると表面反応が図１に示す
ように活性溶解→不動態化→過不動態化と変化する。本
発明者等は、印加電圧に応じた表面反応の変化に着目
し、ステンレス鋼に印加する電位を調整することにより
表面反応を制御するとき、後続する着色工程で均質な着
色皮膜が形成される表面状態に改質されることを見い出
した。そして、前処理及び着色によってステンレス鋼表
面に形成された皮膜が特有の構造を持っているとき、均
質な着色皮膜が形成されることを解明した。本発明に従
って形成された着色皮膜は、表面のＣ濃度が１０原子％
以上で、皮膜中のＦｅ／Ｃｒ比が１．５以下である。こ
れに対し、インコ法で形成された着色皮膜は、表面のＣ
濃度が１０原子％未満と低く、明らかに本発明による着
色皮膜と異なっている。また、交番法で形成された着色
皮膜は、皮膜中のＦｅ／Ｃｒ比が１．５を超えており、
本発明による着色皮膜と明確に相違する。
は、印加する電位を変化させると表面反応が図１に示す
ように活性溶解→不動態化→過不動態化と変化する。本
発明者等は、印加電圧に応じた表面反応の変化に着目
し、ステンレス鋼に印加する電位を調整することにより
表面反応を制御するとき、後続する着色工程で均質な着
色皮膜が形成される表面状態に改質されることを見い出
した。そして、前処理及び着色によってステンレス鋼表
面に形成された皮膜が特有の構造を持っているとき、均
質な着色皮膜が形成されることを解明した。本発明に従
って形成された着色皮膜は、表面のＣ濃度が１０原子％
以上で、皮膜中のＦｅ／Ｃｒ比が１．５以下である。こ
れに対し、インコ法で形成された着色皮膜は、表面のＣ
濃度が１０原子％未満と低く、明らかに本発明による着
色皮膜と異なっている。また、交番法で形成された着色
皮膜は、皮膜中のＦｅ／Ｃｒ比が１．５を超えており、
本発明による着色皮膜と明確に相違する。
【０００８】
実施例１：供試材として、ヘアライン研磨仕上げしたス
テンレス鋼ＳＵＳ３０４を使用した。供試材をメタクレ
ンに浸漬し、蒸気脱脂した後、クロム酸濃度２５０ｇ／
ｌ，硫酸濃度５００ｇ／ｌ，浴温４５℃の前処理溶液に
浸漬した。参照電極として白金を、対極として白金めっ
きしたチタンのメッシュを使用し、定電位パルス電解し
た。高い方の電位ＥH を１５０ｍＶ(vs Ｐｔ) ，低い方
の電位ＥL を−４００ｍＶ(vs Ｐｔ) に設定し、図２に
示す波形のパルス電位を印加した。なお、電位ＥH 及び
ＥL での通電時間、すなわちパルス幅ｔH 及びｔLは、
それぞれ０．１秒及び０．０５秒とした。この条件下で
２分間電解前処理し、着色用ステンレス鋼を得た。得ら
れた着色用ステンレス鋼を、クロム酸１００ｇ／ｌ及び
硫酸６００ｇ／ｌの組成を持つ浴温９６℃の浸漬し、着
色処理した。更に、クロム酸２５０ｇ／ｌ及びリン酸
２．５ｇ／ｌの組成を持ち浴温４０℃の溶液に浸漬し、
電流密度０．５Ａ／ｄｍ2 で５分間陰極電解することに
よりハードニング処理した。着色されたステンレス鋼の
表面を観察すると、表面のＣ濃度が１２原子％で、皮膜
中のＦｅ／Ｃｒ比が０．４８の表面皮膜が形成されてい
た。この着色ステンレス鋼は、黒色の均質な色調を持
ち、色ムラが検出されなかった。他方、同じステンレス
鋼を電解前処理なしで着色したところ、良好に着色され
た部分と色ムラが発生した部分の色差ΔＥは９．６であ
り、色ムラが大きな着色皮膜が形成されていた。
テンレス鋼ＳＵＳ３０４を使用した。供試材をメタクレ
ンに浸漬し、蒸気脱脂した後、クロム酸濃度２５０ｇ／
ｌ，硫酸濃度５００ｇ／ｌ，浴温４５℃の前処理溶液に
浸漬した。参照電極として白金を、対極として白金めっ
きしたチタンのメッシュを使用し、定電位パルス電解し
た。高い方の電位ＥH を１５０ｍＶ(vs Ｐｔ) ，低い方
の電位ＥL を−４００ｍＶ(vs Ｐｔ) に設定し、図２に
示す波形のパルス電位を印加した。なお、電位ＥH 及び
ＥL での通電時間、すなわちパルス幅ｔH 及びｔLは、
それぞれ０．１秒及び０．０５秒とした。この条件下で
２分間電解前処理し、着色用ステンレス鋼を得た。得ら
れた着色用ステンレス鋼を、クロム酸１００ｇ／ｌ及び
硫酸６００ｇ／ｌの組成を持つ浴温９６℃の浸漬し、着
色処理した。更に、クロム酸２５０ｇ／ｌ及びリン酸
２．５ｇ／ｌの組成を持ち浴温４０℃の溶液に浸漬し、
電流密度０．５Ａ／ｄｍ2 で５分間陰極電解することに
よりハードニング処理した。着色されたステンレス鋼の
表面を観察すると、表面のＣ濃度が１２原子％で、皮膜
中のＦｅ／Ｃｒ比が０．４８の表面皮膜が形成されてい
た。この着色ステンレス鋼は、黒色の均質な色調を持
ち、色ムラが検出されなかった。他方、同じステンレス
鋼を電解前処理なしで着色したところ、良好に着色され
た部分と色ムラが発生した部分の色差ΔＥは９．６であ
り、色ムラが大きな着色皮膜が形成されていた。
【０００９】実施例２：供試材として、酸洗仕上げした
ステンレス鋼ＳＵＳ３０４を使用した。供試材をメタク
レンに浸漬し、蒸気脱脂した後、クロム酸濃度７０ｇ／
ｌ，硫酸濃度７００ｇ／ｌ，浴温４５℃の前処理溶液に
浸漬した。実施例１と同じ参照電極及び対極を使用し、
ＥH ＝２５０ｍＶ(vs Ｐｔ) ，ＥL ＝−３００ｍＶ(vs
Ｐｔ) ，ｔH ＝０．０５秒，ｔL ＝０．０５秒で９０秒
間電解前処理した。次いで、クロム酸２５０ｇ／ｌ及び
硫酸５００ｇ／ｌの組成を持ち浴温１０４℃の溶液で着
色処理した。着色されたステンレス鋼表面には、表面の
Ｃ濃度が１１原子％で、Ｆｅ／Ｃｒ比が１．０５の非常
に鮮やかなブルーの着色皮膜が形成されており、色ムラ
は観察されなかった。他方、前処理することなく同じス
テンレス鋼を同一条件下で着色したものでは、彩度が低
く黒色に近い色調を持つ皮膜が形成されており、マダラ
模様等の色ムラが発生していた。同じ供試材を使用し、
電位ＥH （＝５０ｍＶ VS Ｐｔ），ＥL （＝−４００ｍ
Ｖ VS Ｐｔ）それぞれのパルス幅ｔH ，ｔL を変えて電
解前処理した後、同じ条件下で着色処理した。前処理を
施さないステンレス鋼には縞状ムラが発生しがちであっ
たが、電解前処理したものでは、表１に示すように縞状
ムラの発生が抑えられた。なお、縞状ムラは、太陽光の
下で目視により判定し、縞状ムラの全くみられないもの
を○，一部に縞状ムラが観察されたものを△，縞状ムラ
の発生に変化がみられないものを×として評価した。表
１には、パルス幅ｔH を大きく、パルス幅ｔL を小さく
するとき、縞状ムラが抑制される傾向が示されている。
ステンレス鋼ＳＵＳ３０４を使用した。供試材をメタク
レンに浸漬し、蒸気脱脂した後、クロム酸濃度７０ｇ／
ｌ，硫酸濃度７００ｇ／ｌ，浴温４５℃の前処理溶液に
浸漬した。実施例１と同じ参照電極及び対極を使用し、
ＥH ＝２５０ｍＶ(vs Ｐｔ) ，ＥL ＝−３００ｍＶ(vs
Ｐｔ) ，ｔH ＝０．０５秒，ｔL ＝０．０５秒で９０秒
間電解前処理した。次いで、クロム酸２５０ｇ／ｌ及び
硫酸５００ｇ／ｌの組成を持ち浴温１０４℃の溶液で着
色処理した。着色されたステンレス鋼表面には、表面の
Ｃ濃度が１１原子％で、Ｆｅ／Ｃｒ比が１．０５の非常
に鮮やかなブルーの着色皮膜が形成されており、色ムラ
は観察されなかった。他方、前処理することなく同じス
テンレス鋼を同一条件下で着色したものでは、彩度が低
く黒色に近い色調を持つ皮膜が形成されており、マダラ
模様等の色ムラが発生していた。同じ供試材を使用し、
電位ＥH （＝５０ｍＶ VS Ｐｔ），ＥL （＝−４００ｍ
Ｖ VS Ｐｔ）それぞれのパルス幅ｔH ，ｔL を変えて電
解前処理した後、同じ条件下で着色処理した。前処理を
施さないステンレス鋼には縞状ムラが発生しがちであっ
たが、電解前処理したものでは、表１に示すように縞状
ムラの発生が抑えられた。なお、縞状ムラは、太陽光の
下で目視により判定し、縞状ムラの全くみられないもの
を○，一部に縞状ムラが観察されたものを△，縞状ムラ
の発生に変化がみられないものを×として評価した。表
１には、パルス幅ｔH を大きく、パルス幅ｔL を小さく
するとき、縞状ムラが抑制される傾向が示されている。
【００１０】
【表１】
【００１１】実施例３：供試材として、光輝焼鈍仕上げ
したステンレス鋼ＳＵＳ３０４を使用した。供試材の半
分をマスクした状態で従来法による着色を行ったとこ
ろ、白雲状のシミムラが発生した。シミムラの発生が確
認された供試材について、マスクして着色しなかった表
面部分を、クロム酸濃度２００ｇ／ｌ，硫酸濃度５５０
ｇ／ｌ及び浴温４５℃の前処理溶液に浸漬した。実施例
１と同じ参照電極及び対極を使用し、ＥH ＝５０ｍＶ(
vs Ｐｔ) ，ＥL ＝−４００ｍＶ(vs Ｐｔ) ，ｔH ＝
０．０５秒，ｔL ＝０．１秒で１００秒間電解前処理し
た。次いで、クロム酸２３０ｇ／ｌ及び硫酸４９０ｇ／
ｌの組成を持ち浴温１１０℃の溶液で着色処理した。処
理後のステンレス鋼表面には、白雲状のシミムラが消失
し、均質な色調の着色皮膜が形成されていた。この着色
皮膜について、ＪＩＳ Ｚ８７２２に基づき試料面での
正反射光も含めた光を受光する方式で３００ｍｍ×３０
０ｍｍの供試材５点で測色し、色差ΔＥを求めた。測定
結果を示す表２から明らかなように、前処理を施さない
表面部分では、正常部と白雲状ムラ部との色差はΔＥ＝
３．５３であった。これに対し、前処理を施した表面部
分の色差は、平均でΔＥ＝０．５３となっており、ムラ
がないと判定されるΔＥ＝１．０以内に収まっていた。
このことから、前処理によって、色ムラがなく均質な色
調を持つ着色皮膜が形成されることが確認された。
したステンレス鋼ＳＵＳ３０４を使用した。供試材の半
分をマスクした状態で従来法による着色を行ったとこ
ろ、白雲状のシミムラが発生した。シミムラの発生が確
認された供試材について、マスクして着色しなかった表
面部分を、クロム酸濃度２００ｇ／ｌ，硫酸濃度５５０
ｇ／ｌ及び浴温４５℃の前処理溶液に浸漬した。実施例
１と同じ参照電極及び対極を使用し、ＥH ＝５０ｍＶ(
vs Ｐｔ) ，ＥL ＝−４００ｍＶ(vs Ｐｔ) ，ｔH ＝
０．０５秒，ｔL ＝０．１秒で１００秒間電解前処理し
た。次いで、クロム酸２３０ｇ／ｌ及び硫酸４９０ｇ／
ｌの組成を持ち浴温１１０℃の溶液で着色処理した。処
理後のステンレス鋼表面には、白雲状のシミムラが消失
し、均質な色調の着色皮膜が形成されていた。この着色
皮膜について、ＪＩＳ Ｚ８７２２に基づき試料面での
正反射光も含めた光を受光する方式で３００ｍｍ×３０
０ｍｍの供試材５点で測色し、色差ΔＥを求めた。測定
結果を示す表２から明らかなように、前処理を施さない
表面部分では、正常部と白雲状ムラ部との色差はΔＥ＝
３．５３であった。これに対し、前処理を施した表面部
分の色差は、平均でΔＥ＝０．５３となっており、ムラ
がないと判定されるΔＥ＝１．０以内に収まっていた。
このことから、前処理によって、色ムラがなく均質な色
調を持つ着色皮膜が形成されることが確認された。
【００１２】
【表２】
【００１３】同じ光輝焼鈍仕上げしたステンレス鋼ＳＵ
Ｓ３０４を供試材とし、白雲状着色ムラに与えるパルス
幅ｔH ，ｔL の影響を調査した。なお、高い電位をＥH
＝１５０ｍＶ VS Ｐｔに、低い電位をＥL ＝−４００ｍ
Ｖ VS Ｐｔに設定した。また、白雲状着色ムラは、太陽
光の下で目視により判定し、白雲状着色ムラが全くみら
れないものを４，ほぼ良好な着色皮膜が形成されたもの
を３，一部に白雲状着色ムラが観察されたものを２，白
雲状着色ムラの改善がみられなかったものを１として４
段階評価した。調査結果を示す表３から、白雲状着色ム
ラは、パルス幅ｔH 及びｔL を相互に調整することによ
り抑制できることが判る。
Ｓ３０４を供試材とし、白雲状着色ムラに与えるパルス
幅ｔH ，ｔL の影響を調査した。なお、高い電位をＥH
＝１５０ｍＶ VS Ｐｔに、低い電位をＥL ＝−４００ｍ
Ｖ VS Ｐｔに設定した。また、白雲状着色ムラは、太陽
光の下で目視により判定し、白雲状着色ムラが全くみら
れないものを４，ほぼ良好な着色皮膜が形成されたもの
を３，一部に白雲状着色ムラが観察されたものを２，白
雲状着色ムラの改善がみられなかったものを１として４
段階評価した。調査結果を示す表３から、白雲状着色ム
ラは、パルス幅ｔH 及びｔL を相互に調整することによ
り抑制できることが判る。
【００１４】
【表３】
【００１５】実施例４：供試材として。光輝焼鈍仕上げ
したステンレス鋼ＳＵＳ３０４を使用した。供試材の半
分を＃４００エメリー紙で研磨し、光輝焼鈍仕上げ面及
び研磨仕上げ面の双方を持つサンプルを作製した。供試
材をメタクレンで脱脂した後、前処理を施すことなくそ
のままで、クロム酸３００ｇ／ｌ及び硫酸４００ｇ／ｌ
の組成を持ち浴温８２℃の溶液で着色した。この場合、
光輝焼鈍仕上げ面に黄金色の色調を持つ着色皮膜、研磨
仕上げ面に赤味の強い着色皮膜が形成された。同じ供試
材をメタクレンで脱脂した後、クロム酸濃度３００ｇ／
ｌ，硫酸濃度４００ｇ／ｌ及び浴温４５℃の前処理溶液
に浸漬した。実施例１と同じ参照電極及び対極を使用
し、ＥH ＝１５０ｍＶ(vs Ｐｔ) ，ＥL ＝−４００ｍＶ
(vs Ｐｔ) ，ｔH ＝０．１秒，ｔL ＝０．０５秒で９０
秒間電解前処理した。次いで、同様の着色処理を施し
た。
したステンレス鋼ＳＵＳ３０４を使用した。供試材の半
分を＃４００エメリー紙で研磨し、光輝焼鈍仕上げ面及
び研磨仕上げ面の双方を持つサンプルを作製した。供試
材をメタクレンで脱脂した後、前処理を施すことなくそ
のままで、クロム酸３００ｇ／ｌ及び硫酸４００ｇ／ｌ
の組成を持ち浴温８２℃の溶液で着色した。この場合、
光輝焼鈍仕上げ面に黄金色の色調を持つ着色皮膜、研磨
仕上げ面に赤味の強い着色皮膜が形成された。同じ供試
材をメタクレンで脱脂した後、クロム酸濃度３００ｇ／
ｌ，硫酸濃度４００ｇ／ｌ及び浴温４５℃の前処理溶液
に浸漬した。実施例１と同じ参照電極及び対極を使用
し、ＥH ＝１５０ｍＶ(vs Ｐｔ) ，ＥL ＝−４００ｍＶ
(vs Ｐｔ) ，ｔH ＝０．１秒，ｔL ＝０．０５秒で９０
秒間電解前処理した。次いで、同様の着色処理を施し
た。
【００１６】処理後の供試材表面には、光輝焼鈍仕上げ
面及び研磨仕上げ面共に黄金色の色調を持つ着色皮膜が
形成されていた。このことから、前処理したステンレス
鋼では、異なった表面仕上げを施した場合でも、同じ色
調の着色皮膜が形成されることが確認される。前処理を
施さない供試材及び前処理した供試材それぞれについ
て、実施例３と同様に色差ΔＥを求めた。前処理してい
ない供試材では、光輝焼鈍仕上げ面及び研磨仕上げ面に
形成された着色皮膜の色差はΔＥ＝２．１であった。他
方、前処理した供試材では、光輝焼鈍仕上げ面及び研磨
仕上げ面に形成された着色皮膜の色差はΔＥ＝０．１５
と小さく、ムラがないと判定されるΔＥ＝１．０以内に
収まっていた。このことは、表面仕上げの種類に応じた
着色皮膜の色調変化が抑制されることを意味し、着色処
理の生産性を向上させる上で有利に働く。たとえば、建
材等として着色ステンレス鋼を使用するとき、溶接部や
加工部等の表面状態を素材の仕上げに揃えるため手仕上
げによる最終仕上げを行っている。この建材を着色処理
すると、手仕上げされた表面と素材の仕上げ表面との間
で色調が微妙に相違し、色ムラが生じていた。この点、
本発明に従った前処理を施したものでは、手仕上げされ
た表面も素材の仕上げ表面と同じ色調に発色し、色差及
び色ムラのない着色ステンレス鋼製建材が得られる。
面及び研磨仕上げ面共に黄金色の色調を持つ着色皮膜が
形成されていた。このことから、前処理したステンレス
鋼では、異なった表面仕上げを施した場合でも、同じ色
調の着色皮膜が形成されることが確認される。前処理を
施さない供試材及び前処理した供試材それぞれについ
て、実施例３と同様に色差ΔＥを求めた。前処理してい
ない供試材では、光輝焼鈍仕上げ面及び研磨仕上げ面に
形成された着色皮膜の色差はΔＥ＝２．１であった。他
方、前処理した供試材では、光輝焼鈍仕上げ面及び研磨
仕上げ面に形成された着色皮膜の色差はΔＥ＝０．１５
と小さく、ムラがないと判定されるΔＥ＝１．０以内に
収まっていた。このことは、表面仕上げの種類に応じた
着色皮膜の色調変化が抑制されることを意味し、着色処
理の生産性を向上させる上で有利に働く。たとえば、建
材等として着色ステンレス鋼を使用するとき、溶接部や
加工部等の表面状態を素材の仕上げに揃えるため手仕上
げによる最終仕上げを行っている。この建材を着色処理
すると、手仕上げされた表面と素材の仕上げ表面との間
で色調が微妙に相違し、色ムラが生じていた。この点、
本発明に従った前処理を施したものでは、手仕上げされ
た表面も素材の仕上げ表面と同じ色調に発色し、色差及
び色ムラのない着色ステンレス鋼製建材が得られる。
【００１７】実施例５：光輝焼鈍及び酸洗によって仕上
げた２種類のステンレス鋼ＳＵＳ３０４を供試材とし、
手作業によるヘアライン加工で表面の一部に目を付け、
着色皮膜の色調改善に及ぼす電解前処理の影響を調査し
た。電解前処理は、クロム酸濃度２５０ｇ／ｌ，硫酸濃
度５００ｇ／ｌ及び浴温４０℃の水溶液に各供試材を浸
漬し、ＥH ＝１５０ｍＶ(vs Ｐｔ) ，ＥL ＝−４００ｍ
Ｖ(vs Ｐｔ) ，ｔH ＝０．１秒及びｔL ＝０．１秒の電
解前処理を２分間施した。前処理された各供試材を、ク
ロム酸２５０ｇ／ｌ及び硫酸２５０ｇ／ｌの組成を持ち
浴温９０℃の溶液で着色処理した。供試材表面に形成さ
れた着色皮膜の色調を、仕上げ状態が相違する各表面部
分について調査した。調査結果を示す表４から明らかな
ように、本発明に従った前処理したものでは、色差ΔＥ
が小さく、実質的に色ムラのない着色皮膜が形成されて
いた。他方、前処理を施さない供試材では、光輝焼鈍仕
上げ材でΔＥ＝１７．３，２Ｂ仕上げ材で３．０と大き
く、建築用資材として使用するには問題があった。
げた２種類のステンレス鋼ＳＵＳ３０４を供試材とし、
手作業によるヘアライン加工で表面の一部に目を付け、
着色皮膜の色調改善に及ぼす電解前処理の影響を調査し
た。電解前処理は、クロム酸濃度２５０ｇ／ｌ，硫酸濃
度５００ｇ／ｌ及び浴温４０℃の水溶液に各供試材を浸
漬し、ＥH ＝１５０ｍＶ(vs Ｐｔ) ，ＥL ＝−４００ｍ
Ｖ(vs Ｐｔ) ，ｔH ＝０．１秒及びｔL ＝０．１秒の電
解前処理を２分間施した。前処理された各供試材を、ク
ロム酸２５０ｇ／ｌ及び硫酸２５０ｇ／ｌの組成を持ち
浴温９０℃の溶液で着色処理した。供試材表面に形成さ
れた着色皮膜の色調を、仕上げ状態が相違する各表面部
分について調査した。調査結果を示す表４から明らかな
ように、本発明に従った前処理したものでは、色差ΔＥ
が小さく、実質的に色ムラのない着色皮膜が形成されて
いた。他方、前処理を施さない供試材では、光輝焼鈍仕
上げ材でΔＥ＝１７．３，２Ｂ仕上げ材で３．０と大き
く、建築用資材として使用するには問題があった。
【００１８】
【表４】
【００１９】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、不動態電位及び過不動態電位の組合せによるパルス
電解をステンレス鋼に施すことにより、素材に起因する
着色ムラを抑制し、均質な色調を持つ着色皮膜が表面に
形成されるステンレス鋼が得られる。このパルス電解
は、ステンレス鋼表面をほとんど損なうことがないの
で、種々の表面仕上げが施されたステンレス鋼に適用さ
れる。また、前処理条件も表面仕上げの如何に応じて変
えることなく同じ条件下で行うことができるため、着色
処理の生産性を向上させる。
は、不動態電位及び過不動態電位の組合せによるパルス
電解をステンレス鋼に施すことにより、素材に起因する
着色ムラを抑制し、均質な色調を持つ着色皮膜が表面に
形成されるステンレス鋼が得られる。このパルス電解
は、ステンレス鋼表面をほとんど損なうことがないの
で、種々の表面仕上げが施されたステンレス鋼に適用さ
れる。また、前処理条件も表面仕上げの如何に応じて変
えることなく同じ条件下で行うことができるため、着色
処理の生産性を向上させる。
【図１】 クロム酸／硫酸用液中でのステンレス鋼の分
極曲線
極曲線
【図２】 前処理工程でステンレス鋼に印加するパルス
電位
電位
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福本 博光 千葉県市川市高谷新町７番地の１ 日新製 鋼株式会社鉄鋼研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】 表面のＣ濃度が１０原子％以上で、皮膜
中のＦｅ／Ｃｒ比が１．５以下の表面皮膜が形成されて
いる着色ステンレス鋼。 - 【請求項２】 クロム酸塩及び硫酸を主成分とする溶液
にステンレス鋼を浸漬し、ステンレス鋼の不動態領域に
ある電位及び過不動態領域にある電位を交互にパルスと
して前記ステンレス鋼に印加する着色前処理を施した
後、クロム酸塩及び硫酸を主成分とする溶液に浸漬して
着色するステンレス鋼の着色方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4113194A JPH07252690A (ja) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | 着色用ステンレス鋼及びステンレス鋼の着色方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4113194A JPH07252690A (ja) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | 着色用ステンレス鋼及びステンレス鋼の着色方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07252690A true JPH07252690A (ja) | 1995-10-03 |
Family
ID=12599892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4113194A Withdrawn JPH07252690A (ja) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | 着色用ステンレス鋼及びステンレス鋼の着色方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07252690A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012009773A1 (pt) * | 2010-07-22 | 2012-01-26 | Fundação Centro Tecnológico Do Estado De Minas Gerais - Cetec | Método para produção de aços inoxidáveis coloridos via eletroquímica empregando-se solução sulfocromica com baixo teor de cromo |
| EP3511439A4 (en) * | 2016-09-08 | 2020-02-26 | Asahimekki Corporation | CHEMICALLY COLORED LOW GLOSS STAINLESS STEEL, CHEMICALLY COLORED STAINLESS STEEL PROCESSED PRODUCT AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME |
| KR102300842B1 (ko) * | 2020-06-26 | 2021-09-10 | 기양금속공업(주) | 흑색 스테인리스강 제조 방법 |
-
1994
- 1994-03-11 JP JP4113194A patent/JPH07252690A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012009773A1 (pt) * | 2010-07-22 | 2012-01-26 | Fundação Centro Tecnológico Do Estado De Minas Gerais - Cetec | Método para produção de aços inoxidáveis coloridos via eletroquímica empregando-se solução sulfocromica com baixo teor de cromo |
| EP3511439A4 (en) * | 2016-09-08 | 2020-02-26 | Asahimekki Corporation | CHEMICALLY COLORED LOW GLOSS STAINLESS STEEL, CHEMICALLY COLORED STAINLESS STEEL PROCESSED PRODUCT AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME |
| US11008667B2 (en) | 2016-09-08 | 2021-05-18 | Asahimekki Corporation | Low-gloss chemically colored stainless steel, chemically colored stainless steel processed product, and method for manufacturing same |
| KR102300842B1 (ko) * | 2020-06-26 | 2021-09-10 | 기양금속공업(주) | 흑색 스테인리스강 제조 방법 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010605 |