JPS5830400B2 - 着色ステンレス鋼の表面処理用電解法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は着色ステンレス鋼の表面処理に関するものであ
り、この処理によって耐摩耗性のある表面皮膜が得られ
る。

電解、高温酸化等によりステンレス鋼の表面に生成する
クロムの酸化物からなる多孔性の着色皮膜は干渉色もし
くは単色を呈する美麗た表面外観をもたらす。

この様な皮膜は機械的な摩擦により傷が付く事により本
来の美麗な外観をそこないやすい。

その防止法には例えば特開昭４８−５３９３８特開昭５
０−１５７５０などのように電解処理によって表面皮膜
の着色を変える事なく、陰極電解で耐摩耗性皮膜を形成
させる方法がある。

この電解硬化法はクロム酸浴を用いたものであり、着色
皮膜を変質すたわち変色させたい範囲で七の表面に金属
クロムもしくは酸化クロムを電析することからなる。

これら公知となっている電解硬化法は処理時間が比較的
長く実用的には耐摩耗性も十分とはいえたい。

本発明はクロム酸浴中のアニオン種が金属クロムの電着
に影響する事に注目し、耐摩耗性の良い皮膜としてち密
たクロム酸化皮膜を見いだした事よりなる。

クロム酸浴を用いた電析については工業的にもまた学術
的にも非常に多くの報告があり、その結果今日の装飾用
、耐食用、耐摩耗用の工業的なりロム電気めっきが広く
利用されるようになった。

その主流をたす考え方は、クロムが電着する過程でめっ
き浴中の六価のクロムが金属クロムに至るまでに低級（
六価未満）酸化皮膜を被めっき面に形成するか、その酸
化皮膜を有効に金属クロムにまで電解還元するために特
定のアニオン種−例えば硫酸イオン−が必要であるとし
て浴の組成を工夫するところにある。

この場合に添加するアニオン種の濃度は金属クロムを効
率よく析出させるための必要た範囲を有している。

本発明者らは種々の工業用クロムめっき浴における着色
ステンレス鋼の電解時の分極電位の測定ｔｆらびに電解
中止直後の減衰電位の測定を行なった結果、浴中のアニ
オン種によって得られるクロム酸還元酸化皮膜の安定性
が異たる事を認めた。

すなわち、金属クロムが電析する分極電位に到達したの
ち電解を中止した時のステンレス鋼の減衰電位が水素電
極電位（飽和甘こう電極参照で約−〇、２５Ｖ）に到達
するまでの時間がアニオンの種類と濃度に依存すること
を認めた。

アニオンとして工業的に用いられているアニオン添加物
の他に種々の多価アニオンを検討したが、その中でセレ
ン酸イオン−ｓ ｅ ｃ４−が最も短時間の電解で安定
なりロム酸還元酸化皮膜を得る事が見い出せた。

このイオン種は添加濃度および電解条件の広い範囲にお
いて金属クロム析出電位に到達する時間が早く、かつ減
衰電位もゆっくり変化することが特徴である。

この結果をもとにセレン酸を含むクロム酸浴で、着色し
たステンレス鋼を電解した時に得られる皮膜の耐摩耗性
と電解条件の関係を詳細に調べた。

着色ステンレス鋼の耐摩耗性は一定した基準がないので
、発明者らは一定荷重をかげたプラスチック消しゴムで
被試験面を一定速度で繰り返し摺動させた後の表面の光
沢反射率で評価した。

ステンレス鋼（フェライト、オーステナイト系いずれも
）の着色法は浸漬法によって得るのが最も設備的に簡単
である。

例えばＴｒａｎｓ、 Ｉ ｎ５ｔ−ＭｅｔａｌＦｉｎｉ
ｓｉｎｇ５１ 、１０８ （１９７３）参照。

本発明は主に浸漬法によって得た着色ステンレス鋼を対
象としているが、その他の電解法、溶融塩あるいは酸化
法等によって得られる着色ステンレス鋼にも用いる事が
できる。

通常の浸漬法によって得られる着色ステンレス鋼を硬化
するための本発明の処理浴はクロム酸の濃度が３０ ｇ
／ｌかも４５０ ｇ／１１に対して添加するセレン酸−
Ｈ２ＳｅＯ４として一濃度はクロム酸濃度に対して１／
４０〜１／２００の範囲が好ましい。

この浴組成範囲をはずれると、いずれの処理浴の場合も
耐摩耗性が悪く、無処理の着色ステンレス鋼と同等もし
くはそれ以下の耐摩耗性しか示さない。

さらに詳しくは後述する様に耐摩耗性の良い電解条件な
うるための範囲が極めて狭くたり実用的には使用がむず
かしい。

本発明の特長はその浴組成が硬化処理効果をうる処理条
件を広範囲に有しているところにある。

次に本発明の電解条件について記す。

電解硬化処理法で重要は硬化処理条件に浴温と電流密度
がある。

硬化処理に対しては浴温か高い程、また電流密度は高い
ほど望ましい。

しかし浴温か高＜ ｒｘり過ぎると、着色皮膜が硬化処
理中に変色することがあり、その適正温度範囲は３５℃
〜６０℃である。

また電流密度が高過ぎると、金属クロムの析出に伴なう
皮膜の変質が起り、その結果本来の着色ステンレス鋼板
の外観色が悪くなる。

その適正電流密度範囲は０．２Ａ／ｄｒｒ？以上８Ａ／
ｄｒｒ？以下である。

前記の電解条件で硬化処理を行ないアブレージヨンテス
ターに貼付した荷重５００ｇ／ｃ４のプラスチック消し
ゴムで試料面を１５回往復した後の摩耗度を鏡面光沢計
で計った時に、その光沢反射率が６０係。

以上で効果が認められ好ましくは８０係。

以上が良い。耐摩耗性が良くたるためには電解時間は５
秒〜５分必要である。

電解時間が５分を越えると逆に耐摩耗性が劣化するとと
もに着色が変化する。

また下限の電解時間は還元クロメート皮膜が生成するま
での時間に対応するが、本浴組成では５秒以上あれば十
分に硬化処理の目標を達成できる。

なお反射率は％Ｑ、千分率で示す。次に実施例によって
本発明の詳細な説明する。

実施例 ｌ ５ＵＳ３０４鋼板をクロム酸−硫酸浴からたる着色液に
浸漬してえられた着色板をクロム酸２５０ｇ／ｌに対し
てセレン酸２．５９／ｌを添加した硬化処理浴で陽極に
鉛板を用い浴温５０℃、電解時間を５秒、３０秒、１分
、５分、１０分とした時にえもれる硬化効果について、
上述摩耗試験後の鋼板の光沢反射率と硬化処理の電流密
度の関係をまとめたのが第１図で図中の実線はクロム酸
２５０９／１２＋セレン酸２．５ｇ／ｉｔ、破線はクロ
ム酸２５０９／ｌの結果である。

光沢反射率が６０％０以上が硬化効果の認められる領域
で８０％０以上がもつとも好ましい。

硬化処理時間によって硬化効果の範囲が異なるが、電解
条件が電解時間５秒ないし５分以内、電流密度０．２〜
８Ａ／ｄｒｒ？の場合（第１図ａ、ｂとＣ、セレン酸添
加浴で着色の変化がなく硬化処理効果が認められる。

特にセレン酸無添加では、電流密度の上昇とともに光沢
反射率が低下するのに反して、セレン酸添加浴では、光
沢反射率に極大がみられる点が、本発明のいちじるしい
特長である。

しかし、セレン酸添加浴でも、電解時間が長く耽ると、
硬化処理の効果は認めらえても変色をきたす（第１図ｄ
）ので電解時間は５分以内が良い。

実施例 ２ 実施例１と同じ着色ステンレス板をクロム酸濃度を変え
たセレン酸含有（クロム酸に対して一００ の濃度）の硬化処理浴で処理した鋼板の耐摩耗性の結果
を第２図にまとめた。

なお電解条件は３ Ａｍｐ／ｄｍ”、１分電解、浴温を
５０℃としている。

硬化処理効果がクロム酸濃度の３０ｇ／ｉｔ〜４５０
ｇ／ｉｔの範囲で顕著に認められる。

実施例 ３ 実施例１と同じ着色ステンレス板をクロム酸１００ｇ＃
にセレン酸を種々の濃度で添加した処理浴で３ Ａｍｐ
／ｄｒｒ？、 １分電解、浴温５０℃にして硬化処理を
施した。

その鋼板の耐摩耗性の結果を第３図にまとめた。

硬化処理効果がクロム酸に対するセレン酸添加１ 量の−〜−の範囲で認められる。

４０ ２００ 実施例 ４ 実施例１と同じ着色ステンレス板を次の電解条件で硬化
処理を行なうときの浴温の影響を第４図にまとめた。

電解条件ニクロム酸２５０９／ｌ＋セレン酸２．５ｇ／
１ １ Ａｍｐ／ｄ７？Ｚ２ １分間電解 浴温か高いほど硬化処理効果が認められる。

しかし６０℃を越えると硬化効果は低下したくとも着色
鋼板の変色がみられる。

そのため３５°〜６０℃が処理浴温として適当である。

実施例 ５ ＳＵＳ４３０鋼板を実施例１と同様に着色した後、それ
をクロム酸２５０９／ＩＩＫセレン酸２．５ｇ／１２を
添加した硬化処理浴で浴温５０℃、電解時間１分の電解
条件で硬化処理を椎こした。

その場合の電流密度と硬化効果の関係をまとめたのが第
５図である。

硬化処理効果は０．３〜５Ａｍｐ／ｄｙｒ？で認められ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は硬化処理効果に対する電流密度、電解時間の影
響を示す図である。 第２図はクロム酸セレン酸浴の硬化処理効果におよぼす
クロム酸濃度の影響を第３図はセレン酸濃度の影響を、
第４図は処理浴温の影響を示したものである。 第５図は５ＵＳ４３０の硬化処理効果に対する電流密度
の影響を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 着色酸化皮膜を有するステンレス鋼を陰極として、
   ３０〜４５０ｆｉ／７１のクロム酸水溶液にセレン酸を
   クロム酸濃度に対し１／４０〜１／２００の濃度になる
   様に添加した電解溶液中で電解することを特徴とする着
   色ステンレス鋼の表面処理用電解法。