JPS5813635B2

JPS5813635B2 - アルミニウムまたはアルミニウム合金の電解着色方法

Info

Publication number: JPS5813635B2
Application number: JP11659076A
Authority: JP
Inventors: 西村健二郎; 大須賀正憲; 堀良夫
Original assignee: Fujisash Co Ltd
Current assignee: Fujisash Co Ltd
Priority date: 1976-09-30
Filing date: 1976-09-30
Publication date: 1983-03-15
Also published as: JPS5343045A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はアルミニウムまたはアルミニウム合金（以下、
単に「アルミニウム」という。

）の電解着色方法に関し、詳しくはアルミニウムを特定
のｐＨ条件下で銅塩を含む電解浴で交流電解し、さらに
マンガン塩等の金属塩を含む電解浴で交流電解すること
によって、耐食性、耐候性等のすぐれた濃厚な縁色の酸
化皮膜を形成してアルミニウムを着色する方法に関する
ものである。

近年、アルミニウムはその種々の特性から建築材料、自
動車部品、家庭用電気製品、光学部品等として重要な役
割を果している。

しかして、これらの用途に供されるアルミニウムは化成
処理あるいは陽極酸化処理を施した後、必要に応じて染
色法、電解着色法または塗装法などによって種々の色調
に着色することが行なわれている。

ところで、一般にアルミニウムを用いるにあたっては、
意匠的見地からその外観および色調が特に重要であり、
新たな色調の耐食、耐候性皮膜を開発することはアルミ
ニウムの用途拡充に大きな意義を有するものである。

従来、ニッケル塩、スズ塩、コバルト塩等の金属塩を用
いた電解着色法においては、ゴールド系統、アンバ一系
統、ブロンズ系統、ブラック系統およびこれらの中間色
程度の色調しか得られず、縁色の色調については前記電
解着色法では全く得ることができなかった。

わずかに染色あるいは塗装法にてアルミニウムを緑色に
着色することが可能であるが、これらの方法で形成され
た緑色の皮膜は耐候性、耐食性、耐摩耗性等に劣り、カ
ーテンウオール、アルミサッシ等の屋外建築材料として
は実用に耐えないものであった。

そこで本発明者らは、電解着色法によって実用に耐えう
る鮮やかな緑色の皮膜をアルミニウム表面に形成するこ
とを目的として鋭意研究を重ねた。

その結果、アルミニウムを弱酸性の条件下で銅塩を含む
電解浴で交流電解した後に、マンガン塩等を含む電解浴
で交流電解することにより目的を達成しうることを見出
し、本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、陽極酸化処理を施したアルミニウム
を、銅塩を含むｐＨ２〜６の第一電解浴中で交流もしく
は交流と同等の効果を有する波形の電流を用いて電解し
、次いでマンガン塩、亜鉛塩およびマグネシウム塩の１
種類以上を含む第二電解浴中で交流もしくは交流と同等
の効果を有する波形の電流を用いて電解することを特徴
とするアルミニウムの電解着色方法を提供するものであ
る。

本発明の方法に用いるアルミニウムは陽極酸化処理を施
したものである。

陽極酸化処理にあたって、その条件は特に制限はなく従
来から行なわれている通常の条件で十分である。

たとえば、まずアルミニウム表面の状態に応じて脱脂、
エッチング、中和などの前処理を行ない、次いで陽極酸
化皮膜を形成する硫酸、クロム酸、リン酸等の無機酸あ
るいはシュウ酸、酒石酸、芳香族スルホン酸等の有機酸
を主成分とする水溶液よりなる電解浴内にて電解を行な
う。

かかる処理によりアルミニウムの表面には陽極酸化皮膜
が形成される。

本発明の方法は、まず上記の陽極酸化処理を施したアル
ミニウムを銅塩を含む第一電解浴中で電解処理する。

銅塩は水溶性のものを用い、特に硫酸銅が好ましい。

また、第一電解浴における銅塩の濃度は特に制限はない
が、通常は５〜５００ｇ／ｌとする。

さらに、この第一電解浴のｐＨは２〜６、特に好ましく
は３〜４とする。

ここでｐＨ２以下の強酸性の下で電解処理すると赤色の
着色皮膜となり、後述する第二電解浴における処理を施
しても緑色の色調を得ることはできない。

マタ、ｐＨ６以上とするアルミニウム表面にピツテイン
グが生じ好ましくない。

電解処理は上記の第一電解浴中において、陽極酸化処理
を施したアルミニウムを一方の極とし、アルミニウム、
ステンレススチール、カーボン等を対極として交流また
は交流と同等の効果を有する波形の電流（例えば不完全
整流）を用いて行なう。

ここで電解電源として直流を用いた場合には所望する着
色皮膜を形成することはできない。

なお、この電解処理に際して、電解温度、電流密度等は
特に制限的ではないが、電解温度は１０〜７０°Ｃ、特
に３０〜４０℃が好ましく、また電流密度は０．３〜０
．５Ａ／ｄｍ’が好ましい。

上配第一電解浴にて電解処理することにより、アルミニ
ウム表面はオリーブ系統のライトグリーンに着色される
。

しかし、このままでは陽極酸化皮膜の微細孔中に析出し
た銅およびその化合物は不安定であり、酸性物質、塩基
性物質に触れると変化し赤色乃至褐色に変色してしまう
。

そこで本発明の方法においては、前記の第一電解浴にて
電解処理したアルミニウムを、さらにマンガン塩、亜鉛
塩およびマグネシウム塩の１種類以上を含む第二電解浴
中で電解処理する。

マンガン塩、亜鉛塩およびマグネシウム塩はすべて水溶
性のものを用い、マンガン塩としては硫酸マンガン、酢
酸マンガンなど、亜鉛塩としては硫酸亜鉛、酢酸亜鉛な
ど、マグネシウム塩としては硫酸マグネシウム、酢酸マ
グネシウムなどが好適である。

第二電解浴においてはこれらの金属塩を１種類以上溶解
せしめ、その濃度は金属塩の種類および他の電解条件に
より異なるが、これらの金属塩の飽和水溶液もしくは５
〜５００ｇ／ｌの範囲が好ましい。

さらに、この第二電解浴のｐＨは３〜８、特に５前後と
することが好ましく、強酸性の場合には緑色の着色が得
られず、赤色に変色することがある。

一方、強アルカリ性とするとアルミニウム表面にピツテ
イングが生ずるおそれがある。

また、第二電解浴中で電解処理すると、電解進行過程で
マンガンイオン、亜鉛イオン、マグネシウムイオンが消
費され硫酸根等が残存するため、電解浴のｐＨが次第に
酸性側に移行し、均一な着色皮膜を得ることが困難とな
る。

そのため、本発明の方法においては、第二の電解浴にｐ
Ｈ緩衝剤を存在せしめておき電解処理中の電解浴のｐＨ
を安定化することが好ましい。

ここで、ｐＨ緩衝剤としてはマレイン酸、コハク酸、フ
タル酸、クエン酸、マロン酸、酒石酸等の有機酸が好ま
しく、その濃度の好適範囲は０．５〜５０ｇ／ｌで
ある。

第二電解浴における電解処理は、該電解浴中において前
述の処理を行なったライトグリーンの着色皮膜を有する
アルミニウムを一方の極とし、アルミニウム、ステンレ
ススチール、カーボン等を対極として交流または交流と
同等の効果を有する波形の電流を用いて行なう。

なお、この電解処理に際して電解温度、電流密度等は他
の条件との関係に依存し一義的に定めることはできない
が．通常は電解温度は５〜９５℃、特に４０゜Ｃ前後が
好ましく．また電流密度は０．２〜０．５Ａ／ｄｍが好
ましい。

上記のように第二電解浴にて電解処理することにより、
第一電解浴における電解で陽極酸化皮膜の微細孔中に析
出した銅およびその化合物を．第二電解浴中のマンガン
イオン．亜鉛イオン．マグネシウムイオンなどと反応さ
せて新たな安定した化合物に変化させることができる。

その結果．第−電解浴でライトグリーンに着色されたア
ルミニウムは濃厚な緑色に変化する。

しかも、第二電解浴における電解処理を行なうことによ
り、着色皮膜が濃厚な緑色に変化するとともに封孔処理
が進行し、皮膜の耐食性、耐候性等が増強する。

本発明の方法を行なった後．着色皮膜を形成したアルミ
ニウムを電解浴から取り出して十分に水洗し．さらに必
要に応じて封孔処理を行なえば皮膜の耐食性、耐候性等
はより向トする。

以上の如く、本発明の方法によってアルミニウム表面に
形成された緑色酸化皮膜は．従来の電解着色法では得ら
れない非常に鮮やかな濃い緑色であり．着色ムラはない
。

また、着き廻り性（スローイング性）も良好であり．し
かも耐候性、耐食性．耐摩耗性および耐熱性のすべての
面ですぐれた性能を有するものである。

従って、本発明の方法を行なって着色処理したアルミニ
ウムは、意匠的にもまた性能的にもすぐれたものとして
屋外建築材料等に巾広く利用できるものである。

次に、本発明の方法を実施例によりさらに詳しく説明す
る。

実施例ＩＪＩＳ規格によるアルミニウム６０６３なる押出成形形
材（平板厚さ２．０×幅７０×長さ１５０ｍｍ）を硫酸
電解により約１５μの陽極酸化皮膜を施し、水洗後下配
第１表に示すような組成および条件の電解浴で、最初に
第一電解浴中で市販交流１０Ｖ、電流密度０．４Ａ／
ｄｍで３分間処理し．ライトグリーン色に着色した
。

その後水洗し．次いで第二電解浴中で市販交流１０Ｖ、
電流密度０．３Ａ／ｄｍで５分間処理すると．上記アル
ミニウム上に濃厚な緑色着色が得られた。

さらにこのアルミニウムを水洗後封孔処理を施して着色
を終了した。

実施例２ＪＩＳ規格によるアルミニウム６０６３なる押出成形形
材（平板厚さ２．０×幅７０×長さ１５０ｍｍ）を実施
例１と同様にして１０μの陽極酸化皮膜を実施した後、
下記第２表に示すような組成および条件の電解浴で、最
初に第一電解浴中にて交流９Ｖ、電流密度０．３Ａ／ｄ
ｍ”で４分間処理し、ライトグリーン色に着色した。

その後水洗し、次いで第二電解浴中なこて交流１０Ｖ、
電流密度０．３Ａ／ｄｍで５分間処理すると．上記アル
ミニウムＥに濃厚な緑色着色が得られた。

実施例３純度９９．５％のアルミニウム圧延材（２Ｓ材、厚さ２
．０×幅７０×長さ１５０ｍｍ）を実施例１と同様にし
て、１０μの陽極酸化皮膜を施した後、下記第３表に示
すような組成および条件の電解浴で、最初第一電解浴中
ｌこて交流１０Ｖ、電流密度０．４Ａ／ｄｍで４分間処
理し．ライトクリーン色に着色した。

その後水洗し．次いで第二電解浴中にて交流１５Ｖ．電
流密度０．５Ａ／ｄｍで３分間処理すると．上記アルミ
ニウム板上に重厚な緑色着色が得られた。

さらにこのアルミニウムを水洗後、封孔処理を施して着
色を終了した。

実施例４ＪＩＳ規格によるアルミニウム６０６３なる押出成形形
材（平板厚さ２．０×幅７０×長さ１５０ｍｍ）を実施
例１と同様にして１０μの陽極酸化皮膜を施した後、下
記第４表に示すような組成および条件の電解浴で、最初
に第一電解浴中で交流１０Ｖ、電流密度０．４Ａ／ｄｍ
にて４分間処理しライトグリーン色に着色した。

その後水洗し．次いで第二電解浴中にて交流１０ｖ、電
流密度０．３Ａ／ｄｍ”で３分間処理すると、上
記アルミニウム上に重厚な緑色着色が得られた。

実施例５ＪＩＳ規格によるアルミニウム６０６３なる押出成形形
材（平板厚さ２．０×幅７０×長さ１５０ｍｍ）を実施
例１と同様にして１０μの陽極酸化皮膜を施した後、下
記第５表に示すような組成および条件の電解浴で．最初
に第一電解浴中にて交流９Ｖ、電流密度０．３Ａ／ｄａ
で５分間処理し．ライトグリーン色に着色した。

その後水洗し、次いで第二電解浴中で交流１２Ｖ、電流
密度０．４Ａ／ｄｍにて４分間処理すると、上記アルミ
ニウム上に重厚な緑色着色が得られた。

実施例６ＪＩＳ規格によるアルミニウム６０６３なる押出成形形
材（平板厚さ２．０×幅７０×長さ１５０ｍｍ）をシュ
ウ酸電解により、１０μのシュウ酸皮膜を施した後、下
配第６表に示すような組成および条件の電解浴で．最初
に第一電解浴で交流９ｖ電流密度０．４Ａ／ｄｍにて４
分間処理し．ライトグリーン色に着色した。

その後水洗し、次いで第二亀解浴中で交流１１Ｖ、ｔ
流密度０．４Ａ／ｄｍにて５分間処理すると、上記アル
ミニウム上に濃厚な緑色着色が得られた。

さらをここのアルミニウムを水洗後、封孔処理を施して
着色を終了した。

実施例７ＪＩＳ規格によるアルミニウム６０６３なる押出成形形
材（平板厚さ２．０×幅７０×長さ１５０ｍｍ）をリン
酸電解により．９μのリン酸皮膜を施した後、下記第７
表の組成および条件にて電解浴で．最初に第一竃解浴中
で交流１０Ｖ．電流密度０．４Ａ／ｄｍで．３分間処理
し．ライトグリーン色に着色した。

その後水洗し２次いで第二電解浴中で交流１１Ｖ、電流
密度０．４Ａ／ｄｍにて５分間処理すると．上記アルミ
ニウム上に重厚な緑色着色が得られた。

さらにこのアルミニウムを水洗後．封孔処理を施して着
色を終了した。

実施例８ＪＩＳ規格によるアルミニウム６０６３なる押出成形形
材（平板厚さ２．０×幅７０×長さ１５０ｍｍ）を実施
例１と同様にして１０μの皮膜を施した後、下記第８表
に示すような組成および条件にて電解浴で．最初に第一
電解浴中で、単相不完全整流波（正電流：負電流＝２
：１）にて、直流成分４Ｖ、交流成分ｌＯｖで５分
間処理し、ライトグリーン色に着色した。

その後水洗し、次いで第二電解浴中で前記単相不完全整
流波（正電流：負電流＝２：１）にて．直流成分
４Ｖ、交流成分１０Ｖで７分間処理すると上記アルミニ
ウム上に濃厚な緑色着色が得られた。

比較例ＩＪＩＳ規格によるアルミニウム６０６３なる押出成形形
材（平板厚さ２．０×幅７０×長さ１５０ｍｍ）を実施
例１と同様にして１０μの皮膜を施した後、硫酸ニッケ
ル２５ｇ／ｌ、ホウ酸２５ｇ／１硫酸アンモニウム１
５ｇ／ｌ、ｐＨ４．５からなる水溶液中で交流１５ｖ
．電流密度０．６Ａ／ｄｍで８分間処理した。

水洗後脱塩水封孔処理（９５℃にて３０分間）を施して
ブロンズ色の皮膜を生成した。

上記実施例１〜８で形成した緑色酸化皮膜についての性
能試験を行なった。

結果を第９表に示す。〔注〕１）ＪＩＳ−Ａ・４７０６ｆこよる２）ＪＩＳ−Ａ・４７０６による。

３）ＪＩＳ−Ｈ・８６０１による。

４）ＪＩＳ−Ｈ・８６０２ｆこよる。

５）試料を２００℃の雰囲気中１こ１時間保持し．試
験前後の退色の有無を求めた。

Claims

【特許請求の範囲】１陽極酸化処理を施したアルミニウムまたはアルミニ
ウム合金を、銅塩を含むｐＨ２〜６の第一電解浴中で交
流もしくは交流と同等の効果を有する波形の電流を用い
て電解し、次いでマンガン塩、亜鉛塩およびマグネシウ
ム塩の１種類以上を含む第二電解浴中で交流もしくは交
流と同等の効果を有する波形の電流を用いて電解するこ
とを特徴とするアルミニウムまたはアルミニウム合金の
電解着色方法。２第一電解浴のｐＨが３〜４である特許請求の範囲第
１項記載の方法。３第二電解浴のｐＨが３〜８である特許請求の範囲第
１項記載の方法。４第二の電解浴中にｐＨ緩衝剤として有機酸を存在せ
しめてなる特許請求の範囲第１項記載の方法。