JPS5819758B2

JPS5819758B2 - アルミニウム若しくはその合金の電解着色法

Info

Publication number: JPS5819758B2
Application number: JP13727778A
Authority: JP
Inventors: 吉田幸一; 宮下輝雄; 佐野弘
Original assignee: Nippon Light Metal Research Laboratory Ltd
Current assignee: Nippon Light Metal Research Laboratory Ltd
Priority date: 1978-11-09
Filing date: 1978-11-09
Publication date: 1983-04-19
Also published as: JPS5565396A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はアルミニウムまたはその合金（以下Ａｌ材とい
う。

）の電解着色法、とくに、ＡＡ材を常法で陽極酸化処理
してから、金属塩を含む電解浴中で二次電解して、着色
酸化皮膜を生成するＡｌ材の電解着色法に関する。

一般に、Ａｌ材の電解着色法としては、ＡＡ材の組成と
の関連で所望色に着色する電解着色法とともに、ＡＡ材
の組成に拘わらず所望色に着色する電解着色法が知られ
ている。

後者は前者に対しＡｌ材の組成に拘らず所望色に着色で
きるが、仲仲均−な着色酸化皮膜が生成できないところ
に問題がある。

すなわち、後者の電解着色法としては、種々の電解着色
法が提案されているが、これらの中で最も知られている
ものの一つとして浅田法がある。

浅田法はＡｌ材上に陽極酸化皮膜を生成し、その後、例
えば、金属塩を含む電解浴中で交流を通電して二次電解
し、着色酸化皮膜を生成するものである。

また、浅田法で得られる着色酸化皮膜は、耐光性、耐候
性に優れ、建材には広く用いられ、電解浴に添加される
べき金属塩としては、ニッケル、コバルト、錫等の塩が
知られ、ニッケル塩が最も普通に使われ、このニッケル
塩ではブロンズ系の色調が得られ、とくに、高い評価が
与えられている。

しかしながら、このようなニッケル塩を含む電解浴中で
交流電解しても、均一に着色することが困難で、つまり
、つきまわり性が悪く、とくに、形状の複雑な型材では
問題が生じ易い。

このため、浅田法等の如き電解法を改善するために、（
１）電解浴中に添加物を添加させて、つきまわり性を向
上させる方法や、（２）交流電解にかえて他の波形の電
圧で電解する方法等が提案されている。

しかしながら、（１）の方では、ある程度つきまわり性
が向上するが、添加物によってかえって電解浴が劣化し
、また、（２）の方法では、電解浴の劣化の問題はない
が、つきまわり性でや＼問題が残り、とくに、極性が交
互に反転する矩形波パルス電圧を印加する場合は、酸化
皮膜が損なわれ易く、電解時間が長くなるところにも問
題がある。

本発明は上記欠点の解決を目的とし、とくに陽極酸化処
理後のＡＡ材を少なくとも一方の極として、金属塩を含
む電解浴中において、台形波若しくはそれに近い波形の
パルス電圧を印加して、短時間でつきまわり性に優れる
着色酸化皮膜を生成するＡ７材の電解着色法を提案する
ことを目的とする。

すなわち、本発明法は、アルミニウム若しくはその合金
を陽極酸化処理後、そのアルミニウム若しくはその合金
を少なくとも一方の極として、金属塩を自む電解浴中に
おいて、極性が単位周期内で交互に反転し、かつ台形波
若しくはそれに近い波形のパルス電圧を印加して電解す
ることを特徴とする。

従って、極性反転時のピーク電流値をおさえて電解する
ことができる。

以下、本発明法について工程順に説明する。

まず、Ａｌ材を常法によって化学的若しくは機械的に前
処理してから、このＡ７材を常法の通りに例えば、直流
電解してＡＪＩ？材上に陽極酸化皮膜を生成する。

次に、Ａｌ材を一方の極若しくは両極として、少なくと
も一種の金属塩を含む電解浴中において、例えは、第１
図に示す通りの台形波若しくはそれに近い波形であって
、単位周期内で極性が交互に反転するパルス電圧を印加
して電解処理する。

すなわら、第１図で示す通りの波形特性のパルス電圧を
印加すると従来例の浅田法と同様に、Ａｌ材の極性は変
化し、例えば、正パルスの印加中は、Ａｌ材に正の電流
が流れ、負の場合に損なわれた酸化皮膜も修復され、ス
ポーリングは防止される。

しかし、あまり正電流が流れすぎると、負の場合に析出
した例えば、ニッケル等の金属が溶出し、このために着
色性が損なわれる。

また、負の電流が流れると、ニッケル等の金属が析出し
、着色性が向上するが、あまり負の電流が流れるさ、水
素の同時放電が著るしくなり、とくに、対極に近い端部
に電流が集中し、着色の低下を経てスポーリングが発生
する。

従って、このように単位周期Ｔ内で極性が交互に反転し
て電解する場合は、周波数、単位周期Ｔに対する正のパ
ルスの通電時間ｔ１の割合、つま択ｔ１／Ｔ（以下、
単にチューティ・レシオを略してり、Ｒとする）、負
のパルス電圧の絶対値１■２１に対する正のパルス電圧
の値■２の割合（つまり、■ｔ／ｌＶ２１）等が
制御因子としての意味を持っている。

このため、本発明者等は周波数２００Ｈｚ以下に調整し
、正ならびに負のパルス電圧値Ｖ１．Ｖｔ１０〜１８
Ｖ、Ｄ、Ｒ，０，１〜０．７の範囲内に制御して、第１
図に示す台形波のパルス電圧を４〜１０分印加して、陽
極酸化処理後のＡ７材を電解処理した。

この場合、電解浴は水ＩＡについて硫酸ニッケル３０ｉ
／１１．硝酸３０９／１１．硫酸マグネシウム１０ｇ／
ｌを添加し、ｐＨは硫酸とアンモニアで調整して６．０
に保持し、対極にはカーボンを用いて電解処理した。

′この結果、まず、周波数は着色性とつきまわり性に関
連し、この値があまり小さいと着色性が劣化し、周波数
が大きくなると着色性は向上するが、つきまわり性が劣
化し、周波数は１０〜２００Ｈｚの範囲、とくに、１０
〜７５Ｈｚが奸才しいことがわかった。

また、Ａｌ材に正の電圧が印加されている間に、陽極酸
化皮膜を復修し、スポーリングをおさえて好ましいが、
析出された金属が溶出し、着色性が損なわれやすい。

また、負の電圧の印加中は、金属が電析し、その絶対値
ＩＶ２１が大きいほど着色性は向上するが、酸化皮膜中
からガスが発生して、皮膜は局部的に剥離して孔隙が生
じ、所謂スポーリング現象が起こる。

このため、■１／１■２１の値は０．５〜１．０程度が
好ましいことがわかった。

また、Ｄ、Ｒの値を小さくすると、負の通電時間ｔ２
は長くなり、負のパルス電圧の値１■２１を大きくする
のと同等の効果があって、着色性は向上する。

従って、Ｄ、Ｒの値は０．６以下に制御すると、着色
性は向上し、スポーリングも発生することなく好ましい
ことがわかった。

また、上記の通りに電解する場合に、本発明法では、第
１図に示す通り台形波若しくはそれに近い波形のパルス
電圧を印加し、極性反転時に電圧の立上り若しくは立下
りを遅く調整し、正の電流ならびに負の電流の絶対値が
変動しないよう制御する。

すなわら、少なくとも一方がＡｌ材から成る両極間に例
えば、第１図の点線で示す通りの矩形波のパルス電圧を
印加する場合は、着色の電気化学的反応に寄与する電流
は第２図の点線経路の如く流れ、とくに、極性反転時に
は異常に高いサージ電流が流れ、スポーリングを生じて
好ましくない。

また、矩形波パルス電圧は、極性反転時以外でも、第２
図の点線で示す如く、電流は低下し、電流量でみる場合
、正若しくは負の電流が流れている間は、電流量の絶対
量が少なく、着色性に問題があり、このところから着色
速度が遅いとも云える。

これに対し、本発明法の如く、第１図の実線経路で示す
如く、台形波若、シ＜はそれに近い波形の電圧を印加す
ると、極性反転時に、電圧は緩やかに立上り若しくは立
下り、このため極性反転時のサージ電流は第２図の実線
で示す如く小さく、例えば、矩形波パルス電圧印加時の
約１／３程度まで減少したとえ、電圧を高めても、スポ
ーリング等がほとんど生じない。

また、台形波若しくはそれに近い波形のパルス電圧は、
極性反転時以外でも第２図の実線に示す如く、電流量は
多く、正、負側れの印加中でも電流量の絶対量はあまり
変化がなく、着色速度がきわめて大きくなり、同容量の
電源によって、より多くのＡＡ材が処理でき、生産性が
向上する。

次に実症例について説明する。

まず、常法によって前処理並びに陽極酸化処理したＡ７
材の圧延板（Ａｌ１００−ＨＩ３．３０ｃｎＸ３０
ｃｒｒＬＸ１．０ｍｒｎ（厚さ））を、次の組
成の電解浴中で第１図に示す波形パルス電圧を印加して
３分間電解処理した。

〈電解浴組成〉酸・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・水ｌｌ中３０ｇ硫酸ニッケル・・・・・・・・
・・・・・・・水ｌｌ中３０ｇ硫酸マグネシウム・
・・・・・・・・水ｌｌ中１０ｇｐＨ・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・６．０
（ただし、アンモニアおよび硫酸で調整した。

）また、この際に、カーボン材を対極とし、電解条件は
次の通９であった。

〈電解条件〉周波数・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・１５Ｈｚ正のピーク電圧・・・・・・・・・
・・・１５Ｖ負のピーク電圧・・・・・・・・・・
・・１７ＶＤ、Ｒ・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・０．３ただし、この際の極性反転
時のピーク電圧までの立上り、立下り時間は何れも６ミ
リ秒であった。

この結果、極性反転時の各サージ電流の値は、上記条件
で矩形波パルス電圧を印加した場合の１／３程度であっ
た。

また、Ａｌ材の着色はきわめて均一性がよく、淡いブロ
ンス色（ハンター法り値で２９．０）に着色された。

また、上記の条件で、極性反転時の立上り、立下りを２
５０マイクロ秒以下として、矩形波パルス電圧で電解し
たところ、上記のところと同様に着色したが、サージ電
流がきわめて大きかった。

以上詳しく説明した通り、本発明法は陽極酸化処理後の
Ａ［材に、台形波若しくはそれに近いパルス電圧を印加
して電解着色するものであって、極性反転時に生じるサ
ージ電流の値は小さくおさえることができるため、同じ
電源容量でより多くのＡｌ材を電解処理できる。

極性反転時の電圧の立上シまたは立下りを遅くすること
により、サージ電流が小さく実質的には電流波形を矩形
波に近づけて電解できるため、着色性に優れ、スポーリ
ングも発生することがなく、生産性が高い。

なお、上記のところでは、本発明法についてニッケル塩
を倫む電解浴を中心として説明したが、本発明では、も
ちろんニッケル塩浴に限る必要はなく、何れの金属塩も
添加でき、とくに電気化学的に責な金属の塩を含むもの
であれは電解的に金属がイオン電析しやすく、更にこの
場合は、パルス電圧の値■１．■２をニッケルよりも低
くもできる。

また、電解浴としては、常法によって陽極酸化処理され
るものは何れも用いることができ、当然薬剤としても硫
酸、しゆう酸、その他の無機酸、有機酸等が用いること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明法で印加するパルス電圧の一例の波形図
、第２図は第１図の波形の電圧による電流の波形図であ
る。符号、■１・・・・・・正のパルス電圧値、■２・・・
・・・負のパルス電圧値、Ｔ・・・・・・周期、ｔｌ・
・・・・・正のパルス電圧の通電時間、ｔ２・・・・・
・負のパルス電圧の通電時間。

Claims

【特許請求の範囲】

１アルミニウム若しくはその合金を陽極酸化処理後、
そのアルミニウム若しくはその合金を少なくとも一方の
極として、金属塩を含む電解浴中において、極性が単位
周期内で交互に反転し、かつ台形波若しくはそれに近い
波形のパルス電圧を印加して電解することを特徴とする
アルミニウム若しくはその合金の電解着色法。