JPS5967391A - アルミニウムまたはアルミニウム合金の電解着色方法 - Google Patents

アルミニウムまたはアルミニウム合金の電解着色方法

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JPS5967391A
JPS5967391A JP17749682A JP17749682A JPS5967391A JP S5967391 A JPS5967391 A JP S5967391A JP 17749682 A JP17749682 A JP 17749682A JP 17749682 A JP17749682 A JP 17749682A JP S5967391 A JPS5967391 A JP S5967391A
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coloring
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Mutsuo Hasegawa
長谷川 睦男
Katsuyuki Osada
長田 勝行
Masaki Tsuboi
正毅 坪井
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YKK Corp
Yoshida Kogyo KK
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
、アルミニウム材という)の黄土色系への電解着色方法
に関するものである。
従来、アルミニウム材の着色方法は数多く報告されてい
るが、その代表的なものとしては、アルミニウム材の@
極酸化皮膜f:有機染料または無機化付物の液に浸iし
て着色する方法(染色決)、アルミニウム合金の合金成
分または陽極rIl化時の電解液成分により、陽極酸化
しながら皮膜を発色させる方法(自然発色法)、陽極酸
化皮;莫を金属塩浴中で変ft1n ′i1i解して金
属または金属酸化物を陽極酸化皮膜の孔中に吸着させる
ことにより発色させる方法(′電解着色法)などが知ら
れている。
これらのうち、染色法は背に耐候性の問題、浴温や皮膜
厚さのバラツキからくる色の不均一性などの問題があり
、一方、自然発色法は均一な組成の合金が得がたいこと
、皮膜のノ(ラツキ、浴温のバラツキなどによる色の不
均一、コスト高などの問題がある。
従って、比較的に耐食性や耐候性に浸れ、色の不均一性
が少ない電解着色法が広く用いられている。しかしなが
ら、この方法による場合、その発色機構上、ブロンズ、
アンバー、黒など色彩が単調であって暗色系のものが多
く、得られる色は限られている。また、着色進行度も今
だ充分であるとは言えず、省エネルギーの観点からも電
解時間の短縮など改善すべき点も残されている。
電解着色法における上記色彩上の問題の改良の一猿とし
て、アルミニウム材に硫酸電解液中での直流電解により
陽極酸化皮膜を形成させた後、リンeまたはクロム酸浴
中で再度直流電解して前記酸化皮膜のバリヤ一層付近の
多孔層を枝分れ状に改質し、その後金属塩を含有する電
解浴中で交流電解することによって、青色系の着色皮膜
を形成する方法がl侍公昭54−23658号公報に提
案されている。また、上記バリヤ一層付近の多孔層を枝
分れ状に改質することを、[α流電解による陽極酸化処
理と交流電解による1勅極酸化処理との組合せにより行
なうことは特開昭54−124841号公報に提案され
ており、該公報においては、上記処理後に硫酸第一錫を
含有する電解浴中で交流電解することによってゴールド
色の着色皮膜が得られたということが報告されている。
さらに、本出願人自身も、通常の陽極酸化処理後に第一
錫塩を含有する電解浴中で又i>Ti、電解することに
よって、ゴールド色の着色皮膜が得られる方法を4.?
案している(特公昭54−23662号公報及びL特開
昭55−62197号公報)。
このように、従来の電解着色法によって得られる着色皮
膜はブロンズ色など暗色系であり、前記各改良法によっ
て得られる着色皮膜はゴールド色あるいは青色系である
ところで、近年、電;91¥着色法の開発に伴ない、ア
ルミニウム材の需双は建材関係、船舶、車輛用材料等の
各種分野で著しく増大しているが、アルミニウム材の表
面処理は、防食はもとより外観が大きな要素となってお
り、耐食性や耐候性などの観点に美的感覚を織り込み、
装飾的効果を上げることも必要となっている。殊に玄関
引戸や高級テラス戸などの建材関係においては、上記の
要望が強い。
そこで、!侍に建材関係においては、ブロンズ着色では
階すぎ、オだゴールド着色では淡すぎるとのユーザーの
指摘があり、ブロンズとゴールドの中間色の着色皮膜を
形成できる方法の開発が望まれている。ブロンズとゴー
ルドの中間色の着色皮膜の形成についてかよ、電解着色
浴としてMn浴や5e−AF浴等が考えられるが、いず
れにしても黄ゴールド色の範囲内であって、赤味のある
落着いた色調の中間色は得られない。
従って、本発明の目的は、アルミニウム材の表面にブロ
ンズとゴールドの中間色、すなわち赤味を帯びた黄土色
系の着色皮膜を形成できる電解着色法> 智供すること
にある。
本発明の他の目的は、前記電解着色法において、着色進
行度を大きクシ、電解時間を短縮することにある。
本発明のさらに他の目的は、前記諸口的を達成できると
共に、耐食性、耐候性、均−着色性等に浸れた着色皮膜
を量産性よく形成できる電解着色法を提供することにあ
る。
本発明者らの鋭意研究の結果、アルミニウム材を第1硫
酸浴中において直流電解により陽極酸化処理し、ついで
第2硫酸浴中において交流電解により二次陽極酸化処理
し、しかる後、第一錫塩と、分子中にイオウ原子を有し
、液中で徐々に分解するかあるいは反流通電による酸化
還元反応を受けて分1fIJ4することによシ含有する
イオウを放出する物質(以下、分解性イオウ化合物と略
称する)を主成分とする電解着色浴中において交流電解
することにより、ゴールド色とは異なり1意外にも、ブ
ロンズとゴールドの中間色、すなわち赤味を帯びた黄土
色系の着色皮膜が得られることを見い出し、本発明を完
成するに至ったものである。
さらに、不発8Jj者らの研究によると、前記二次陽極
酸化処理に用いる硫酸浴中に硫酸チタンを添加すること
によって、その後の交流電解着色処理において着色進行
度が増大し、短時間で濃色の赤味を帯びた黄土色系の着
色皮膜が得られることを見い出した。
本発明の硫酸浴中での陽極酸化処理、すなわち直流電解
による一次陽極酸化処理と交流電解による二次陽極酸化
処理を行なった後に、通常の第一錫塩を含有する電解着
色浴中で交流電解しても、光沢のある淡い黄色の着色皮
膜しか得られない。一方、常法によって陽極酸化処理し
た後、第−錫塩と前記分解性イオウ化合物を含有する電
解着色浴中で交流電解しても、ゴールド色の着色皮膜し
か得られない(これを便宜上、ゴールド着色法という)
本発明の電解着色法においては、通常の電解冶色決に単
に交流電解による二次陽極酸化処理を加えるから本発明
のような発色が見られるのではなく、上記二次陽極酸化
処理と、第−錫塩及び分解性イオウ化合物を含有する電
解着色浴中での交流H(解によるゴールド着色処理との
組合せにより、改質された陽極酸化皮膜の微孔中への上
記錫及び分)昨性イオウ化合物の吸着量が多く々つた時
に、本発明の赤味を帯びた黄土色系の発色が見られるの
である。
すなわち、本発明の電解着色方法は、前記ゴールド涜色
決の陽極酸化処理と電解着色処理との間に中間処理とし
て硫酸浴中で交流電解して二重皮膜+1¥造とし、該陽
極酸化皮膜の二重皮膜構造と、前記第−錫塩及び分解性
イオウ化合物を含有する■i’、 i’lイアやt0浴
中での交流電解着色処理とを巧に組み合わせることによ
って、赤味を帯びた黄土色系の着色皮膜を形成するもの
である。
本発明について詳しく説明すると、まずアルミニウム材
を、必要に応じて常法により脱脂、エツチング、中和、
水洗、スマット除去などの処理f:施した後、常法に従
って約100〜3009/lの濃度の硫酸を含有する第
1硫酸浴中で直流電解して、約9〜13μの膜厚の一次
の陽極酸化皮膜を形成する。この−次陽極酸化処理は、
常法に従ってアルミニウム材を陽極とし、適当な対極と
の間に直流電圧を印加して電解処理できれば充分であっ
て、印加電圧、電流密度、浴温等の電解条件も常法のと
おりで充分である。また、硫酸浴には他の有機酸及び無
機酸を添加してもよい。
ついで、上記−次陽極酸化処理を終えたアルミニウム材
は、第2硫酸浴中における交流電解によシ二次陽極酸化
処理される。この交流電解による二次陽極酸化処理は、
着色皮膜の生成を目的とするものではなく、前記直流電
解による一次陽極酸化処理と相俟って、二重皮膜構造の
酸化皮膜を生成させるものである。この二次陽極酸化処
理は、次工程の電解着色工程において、陽極酸化皮膜の
微孔中への錫及び分解性イオウ化合物の吸着量を多くシ
、これによって赤味を帯びた黄土色系の発色を具現する
ための工程としての意義を有する。この第2髄酸浴中で
の交流電解による解離反応は、以下のように考えられる
280a  + 17H+ 14m−4SH−+ S 
+ 8H20または、 H2BO3+ 4H2→ T(28+ 4H20H28
04+ H2S−48+ 802 + 2H20上記反
応によシ、酸化皮膜中にはイオウやイオウ化合物が多量
に含まれ、これにより、次工程の電解着色工程において
金属硫化物が形成され、赤味を帯びた黄土色系の着色皮
膜ができると考えられる。
上記第2硫酸浴の硫酸の濃度は、100〜280 !/
l。
好ましくは150〜2009/l、さらに好ましくは1
70〜+90$l/lである。280 Vt以上の高濃
度では酸化皮膜の剥離が生じ、一方、+00F/2未満
の低濃度では次工程の゛[は解着色工程における濱色度
が下降するので好ましくない。また、浴温は10〜30
°C2好ましくは15〜25°C1さらに好壕しくは1
8〜23°Cである。30”0以上の高温では上記と同
様に酸化皮膜の剥離や粉吹き現象が生じ、一方、10℃
以下の低温では着色度が低下するので好ましくない。電
解条件としては、電流密度は0.5〜31v’dゴ、好
ましくは1. O〜2.5 A/drrt、さらに好ま
しくは1.5〜Z 2 A/dゴである。高電流密度で
は着色度が低下し、一方、低電流密度では色ムラ、色抜
けなどが生じるので、上記範囲に設定することが好まし
い。!、た、電解時間は3〜15分、好ましくは5〜1
2分である。通゛屯時間が長いと酸化皮膜が脆くなり、
一方、通電時間が短い場合には着色度が低下するので、
上記範囲に設定することが好ましい。
なお、前記第1硫酸浴及び第2硫酸浴は同一の硫酸浴を
用いることもできる。すなわち、前記硫酸濃度の硫酸浴
中で常法に従って直流電解により一次陽極酸化処理を行
なった後、引き続き同一の硫酸浴中で前記電解条件下で
交流電解により二次陽極酸化処理を行なってもよい。
本発明の第二の発明によると、電解着色工程において着
色進行度を増大し、濃色の黄土色系の着色皮膜を生成さ
せるために、上記第2硫酸浴中に硫酸チタンを添加する
。硫酸チタンとしては硫酸第一チタン及び硫酸第二チタ
ンがあり、いずれも使用可能である。この硫酸チタンを
含有する第2硫酸浴中での又流電解による解離反応は、
例として硫酸第二チタンを採れば以下のように考えられ
る。
(AJ  280a’−+ 17)(++ 14g→S
H−+ 8 + 8H2゜または、 H2SO4+ 4)h→ H2S + 4 H20H2
804+ H2S → S  + 802  +  2
H20(BI  Ti(SOa)2−h  Ti” +
 2804’−2804+ 17H+ 14e−+SH
−+8 + 8 H20上記反応てより生成したチタン
イオンのイオン化電圧はアルミニウムのイオン化電圧よ
シも高いため\チタンイオンはアルミニウムのイオン化
促鵡剤として働き、その結果増膜効果を発揮し、短時間
で聞流酸化皮膜が得られる。さらには、液中には硫酸イ
オンが増え、−酸化皮膜中に(はイオウやイオウ化合物
が多量に含まれることになり・これが次工程の電解着色
工程において着色進行度が増大し、旗色の着色皮膜が形
成できる要因の一つと考えられる。
硫酸チタンとしては25チ以上の濃度の溶液が市販され
ており、本発明においてはこれを使用できる。前記第2
硫酸浴中の硫酸チタン溶液(市販25%tbp )(D
’dJ+度は、5〜100 mll/l 、好凍しくは
10〜50mVtである。高濃度の場合には硫酸浴が白
濁し、析出物が発生し、一方、伺濃度では着色進行度の
増大が期待できないので、上記範囲内の濃度で使用する
。電解条件、浴温等は前記した硫酸チタンを含有しない
第2硫酸浴の場合と同様である。
以上のように、第2硫酸浴貰たは硫酸チタンを含有する
第2硫酸浴中での交流電解による二次陽極酸化処理を終
えたアルミニウム材は、ついで、第−錫塩及び分解性イ
オウ化合物のそれぞれ少なくとも1種を含有する電解着
色浴中で交流電解して、電解着色を行なう。
本発明において使用される電解液の主成分の一つである
第一錫塩としては、硫酸第一錫、シュウ酸第−錫、塩化
第−錫等があり、電解液に溶けて錫([1イオンを提供
してくれるものであればよい。
第一錫塩の濃度は、その塩中の第一錫成分の陰として0
.39/l (硫酸第一錫としては約0.559/l(
0,55x Sn/5n80a中0.3 ) 、塩化第
一錫としては約0.5 ’i/lである)以上、好まし
ぐはコストの点も考慮すると、第一錫成分の量としては
1,0〜209/l (硫酸第一錫としては約1.8〜
351/l)である。
“分解性イオウ化合物1としては、チオ硫酸、チオ尿素
、塩化チオニルやチオグリコール酸、チオシアン酸、チ
オ酢酸、チオカルバミン酸など、及びそのナトリウム、
カリウム、アンモニウムなどの塩のようにチオ化合物に
属するもの、あるいは硫酸およびその塩を除くスルホキ
シル酸、亜ニチオン酸、亜硫酩、ピロ硫酸、ピロ亜硫酸
、ニチオン酸、三チオン酸、四チオン酸、五チオン酸、
六チオン酸等のイオウ酸素酸もしくはそれらのナトリウ
ム、カリウム、アンモニウムなどの塩、及び二塩化イオ
ウ、−臭化イオウなどのハロゲン化イオウがある。
1分解性イオウ化合物1の濃度は、その分子中のイオウ
成分の量として約0.Q89/l (チオグリコール酸
H8CH2C0OHとして約0.25Vt(0,25X
 5z4JSCHz C0OH+0.0幻)以上であり
、好ましくは分子中のイオウ成分の量として0.12〜
+597を程度(チオグリコール酸H8CH2COOH
として約0.43〜54 f/をンである。
電解液には、上記の第一錫塩のグループおよび1分解性
イオウ化合物1のグループから選ばれたそれぞれ少なく
とも1種以上が添加されるが、通常は電導性を持たせる
ために電解質成分が加えられ、また、第一錫の酸化防止
剤を添加してもよい。
電導性を持たせるために電解質としては、通常電解着色
で用いられる硫酸、硝酸、塩酸、リン酸、ホウ酸、クロ
ム酸などの無機酸、およびシュウ酸、酢酸、プロピオン
酸、蟻酸、酒石酸、クエン酸などの有機酸あるいはそれ
らのアンモニウム塩、アミノ塩もしくはイミノの塩など
があり゛、これらの水溶液を電解液として前記した化合
物を添加して電解着色浴とする。また、発色に関与しな
いリチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、ア
ルミニウムなどの金属の上記無機#!もしくは有機酸の
塩を電解質として添加することもできる。これら電解費
の添加濃度は約32/を以上、好ましくは約52/を以
上(飽和点まで)である。
第一錫から第二錫への酸化を防止するために酸化防止剤
を添加することは、錫塩が高価であることや浴濃度を一
定に保つために有用である。
酸化防止剤としては、たとえばヒドラジン(硫酸ヒドラ
ジン)、ヒドロキノン、レゾルシン、ヒドロキシルアミ
ン、クレゾールスルフォン酸などの強還元性物質や、L
−アスコルビン酸、無機酸もしくFi有機酸の第一鉄塩
、ホルマリンなどの弱還元性物質などがある。還元性が
強いもの程第二錫の発生は抑えられるが、添加量が増す
につれて色が淡くなシ、約5 VL以上になると無着色
に近い状態となる。一方、弱還元性のものでもホルマリ
ンは若干淡色となるが、L−アスコルビン酸、無機酸も
しくは有機酸の第一鉄塩では全く濃さにも色調にも変化
は起こらない。したがって、酸化防止剤を添加する場合
、弱還元性物質、特にL−アスコルビン酸および第−鉄
基が好ましく、強還元性物質の場合は59/を以下で用
いなければならない。
以上のように電解着色されたアルミニウム材の陽極酸化
皮膜には、第2硫酸浴中での交流電解による二次陽極酸
化処理の効果と相俟って、上記皮膜の光沢度はなくなり
、赤味を帯びた木質感のある黄土色系の色調であって、
耐食性並びに耐候性に優れた着色皮膜が得られる。
また、電解着色洛中に含有される分解性イオウ化合物は
付廻り性を改善する効果を有し、前記第2硫酸浴(特に
硫酸チタンを含有する第2硫酸浴]中での交流電解によ
る二次@極酸化処理の効果と相俟って、着色進行度が極
めて良好であり、従って短時間で電解着色が行なえ、し
かも複雑な形状の形材に対しても均一に黄土色系の着色
皮膜を形成できる。
従って、本発明の電解着色方法は、生産性や作業性及び
品質の面からみても、またブロンズとゴールドの中間色
の着色に対するユーザーのニーズからみても、極めて実
用的であるといえる。
本発明方法により着色されるアルミニウム材とは、純ア
ルミニウムまたは純アルミニウムにケイ素、マグネシウ
ム、銅、ニッケル、亜鉛、クロム、鉛、ビスマス、鉄、
チタン、マンガンなどの金属を1種脣たは2種以上含む
合金である。
以上のようにして電解着色された陽極酸化皮膜は、心安
により沸騰水、薬品あるいは加圧水蒸気などによる封孔
処理が施される。また、この封孔処理を施した後、ある
いは封孔処理ケ施すことなく、必要によりさらに樹脂塗
料による浸漬塗装または電着塗装を行ない表面の保護を
行なってもよい。
次に、実施ド1]及び比較例をあげて本発明をさらに詳
A111に説明する。
実施例1゜ 常法により脱脂、エツチング、スマット除去されたアル
ミニウム押出形材& −60638を18W/Vチ硫酸
水溶液中に浸漬して陽極とし、対極として設けられたア
ルミニウム陰極との間に15■の直流電流を電流密度1
. Ovdゴで35分間通゛電して、その表面に9ミク
ロンの陽極酸化皮膜を形成させた。これを水洗し、対極
にカーボンを用い、硫酸+ 8 W/V係の浴で電流密
度2.OV信で100分交流電解行い、次に下記の組成
(%に分解性イオウを多く含むことが必須条件)e有す
る18°0の電解液中に浸漬して、8Vの印加電圧で8
谷間又流電解したところ、光沢のない赤味を帯びた木質
感のある黄土色が得られた。
電解液組成: 硫酸第一錫   89/を 硫酸  ao Y/L チオ榊頂ナトリウム    2 9/lホルマリン(3
7チ水溶液)259/を実施例2 前処理後、押出形材A −6063S t 20W/V
%硫酸水溶液中に浸漬して陽極とし、対極として設けら
れたアルミニウム陰極との間に直流電流を電流密度1.
4 Vdゴで35分間通電して、その表面に15ミクロ
ンの陽極酸化皮膜を形成させた。これを水洗し、対極に
カーボンを用い、20W/Vチ硫酸水溶液とt □ r
nt、/を硫酸第二チタン溶液(市販品25係+t、p
 )  からなる浴で電流密度2、0 IV’dゴで5
分交流電解を行い、次に下記の組成(分解性イオウを多
量に含むンを有する16゛0の電解液中に浸漬して、6
vの印加電圧で8分間交流電解したところ、光沢のない
赤味を帯びた木質感のある黄土色が得られた。
電解液組成: 硫酸第一錫     6グ/を 硫  酸          40 9/lブプイ1准
酸アンモニウム       21/lホルマリン(3
7%水溶液J    ’409/を比較例1゜ 前処理後、押出形材A −60638t 18W/V%
硫酸水溶液中に浸漬して陽極とし、対極として設けられ
たアルミニウム陰極との間に直流電流を電流密度1.0
 A/dゴで35分間通電して、その表面に9ミクロン
の陽極酸化皮膜を形成させた。これを水洗し、対極にカ
ーボンを用い、硫酸+8W/V%の浴で電流密度2. 
OA/dゴテ10分交分電流電Phを行い、次に下記の
組成(分解性イオウを含まない場合片有する18°0の
電解液中に浸漬して、8Vの印加電圧で8分間交流電解
したが、淡いゴールド色しか得られず、光沢のない赤味
を帯びた木質感のある黄土色とは全く異なり、この様な
色は得られなかった。
電解液組成: 硫酸第一錫     82/を 硫酸   40 El/l ホルマリン(37%水溶液)   25y−/を比較例
2゜ 前処理後、押出形材A、 −60638を20W/V%
硫酸水溶液中に浸漬して陽極とし、対極として設けられ
たアルミニウム陰極との間に直流電流を電流密度1.4
 A、/dゴで35分間通電して、その表面に15ミク
ロンの陽極酢化皮膜を形成させた。これを水洗し、対極
にカーボンを用い、20W/V%硫酸水溶液とl Om
l/を硫酸第二チタン溶液(市販品25%tLp )か
らなる浴中電流密度20 A/dゴで5分交流電解を行
い、次に下記の組成(分解性イオウを含まない3a合)
を有する16℃の電解液中にRmして6Vの印加電圧で
8分間交流電解したが、淡いゴールド色しか得られず、
光沢のない赤味を帯びた木質感のある買土色とは全く異
なり、この様な色は得られなかった。
電解液組成: イIl+CNy 8イ1.−錫           
59/を硫 酸       57/l フェノールスルホン酸     +0¥/を出願人 吉
田工朶株式会社 代理人  弁理士 米 原 正 章 弁理士 浜 本   忠

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 アルミニウム寸たはその合金を第1硫酸浴中にお
    いてi負流11を解により陽極酸化処理し、ついでW、
    2個C酸γr′i中において父流電MICよシ二次陽極
    酸化処理し、しかる後、第一錫塩と、分子中にイメウ原
    子を有し、液中で徐々に分解するかあるいは変流通電に
    よる酸化還元反応を受けて分解することにより含有する
    イオウを放出する物7′(を生成分とする電解着色浴中
    において交1)ルミ解して、前記アルミニウム捷たはそ
    の合金の表面に黄土色系の着色皮膜を形成することを特
    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1@酸浴及び第2硫酸浴として、同一の値酸浴
    を用いる特許請求の範囲第1項に記載の方法。 3、 アルミニウムまたはその合金を第1硫酸浴中延お
    いて直流電解により陽極酸化処理し、ついで硫酸チタン
    を含有する第2硫酸浴中において交流電解により二次陽
    極酸化処理し、しがる後、第一錫塩と、分子中にイオウ
    原子を有し、液中で徐々に分解するかあるいは変流通電
    による酸化還元反応を受けて分解することにより含有す
    るイオウを放出する物*を生成分とする電解着色洛中に
    おいて交流電解して、前記アルミニウムまたはその合金
    の表面に黄土色系の着色皮膜を形成することfc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。
JP17749682A 1982-10-12 1982-10-12 アルミニウムまたはアルミニウム合金の電解着色方法 Expired JPS6033911B2 (ja)

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