JPS601957B2 - アルミニウム若しくはアルミニウム合金材に木目模様を形成する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、アルミニウム若しくはアルミニウム合金材（
以下アルミニウム材又は被処理材と記す）の表面に、木
目模様を生成させる方法に関するもので、その目的は、
圧刻、蝕刻又は印刷などの手数を要する面倒な方法によ
らず、電気化学的の方法でアルミニウム材の表面に装飾
性に富んだ木目模様を形成する方法を提供することにあ
る。

従来、アルミニウム材の模様づけ方法としては、風 転
圧ロールまたはプレス型などを用いて、アルミニウム表
面に模様を刻印する方法。

｛Ｂ｝ 写真製版の手法によりアルミニウム表面を薬品
を用いて、エッチングして模様を蝕刻する方法。

‘Ｃ｝ スクリーン法、転写法などの印刷手段によって
染料などの着色料をアルミニウム表面に印刷する方法。

■ 適当な遮蔽体でアルミニウムの表面を部分的にマス
キングして適宜の方法で塗装するか、化学的又は電解的
に着色する方法、又は、‘Ｅ’模様を印刷した紙又はフ
ィルムをアルミニウム表面に貼着する方法などがある。

これらの中凶の方法は模様の形成に「ダィ」または成形
型で被処理材を強く圧するため平板状のアルミニウム材
にしか適用できないし、かつ又｛ＢＩの方法と同様直接
には色彩模様はえられない。

‘Ｃ｝，血の方法では色彩模様の付与は可能であるが、
いずれも製版、マスキングのような面倒な工程を必要と
し、特に木目模様づけには不適である。脚は木目形成皮
膜の耐久性に問題がある。これらの方法の実施には特殊
な機械、装置を必要とし加工経費の上からも不利である
。以上の諸法の問題点を解決するものとして、電解的に
アルミニウム材の表面に木目模様をを生成する方法が提
案されている。

（昭和５２手特許出願公開第６０２４号）。この方法に
よると、…：アルミニウム材をアルカリ性電解裕中で交
流電解を行ない被処理材表面に木目模様を有するバリャ
ー皮膜を生成させ次にこの被処理材を‘。｝：水酸化ナ
トリウム水溶液で軽くエッチングした後日；金属塩を含
んだ無機着色浴中で交流電解するか、６：無機酸、若し
くは有機酸又はこれらの混酸を電解格として陽極酸化し
た後、金属塩を含んだ無機着色裕中で交流電解するか、
｛ホ｝：又は無機酸又は有機酸或いはこれらの混酸の電
解裕中で陽極酸化した後、金属塩を添加した無機着色裕
又は染料若しくは顔料の溶液中に浸債するものである。
この出願の明細書の記載によると「｛ィーの電解処理中
に発生する水素ガスの気泡が被処理材の表面に沿って下
方から水面に上昇し、その際この気泡にトレースされた
被処理材の表面と他の部分との間に電解作用の差が生じ
、気泡の通過部分は他の部分より多数の紬孔を有しかつ
表面が凹状であるため、他の部分との光輝性を異にし銀
灰色の木目模様として観取される。

」しかしながらこの木目模様は、本質的に天然の木目と
は色調を異にし、かつ他の部分（地）と単３に光輝度の
差違によって判別されるものであるから模様とはいうも
のの鮮明性に欠ける。

これを補うため｛ィ｝の処理につついてさらに‘ｏ｝〜
■の処理を施して、鮮明な木目模様を完成させる。すな
わち、地の部分に比してより多孔の木目部分に、比３鮫
的多量の着色成分を沈着、附着せしめるものである。以
上公知の電解的木目模様形成方法は、従来の電解的方法
以外の諸方法に付随する問題点を解決するものではある
が、次記のような重大な欠陥を４内蔵している。

この方法はまず、被処理材の表面に交流電解で木目様条
痕をもったバリャー皮膜層を形成させた後、被処理材を
着色処理して木目様条痕部を他の部分より濃色に着色し
て木目模様を鮮明に観取できるようにするものである。
したがってこの方法でえられた模様は、木目部分と他の
部分（地）との色調の間にさ程大きな差異はなく、かつ
模様部分は常に地色より濃色を呈する故、木目部分と地
との色調のコントラストに制約をうけ、装飾性に富んだ
アルミニウム材を得がたい。さらに、し一〜‘ホ’の工
程で金属塩を使用しているが、一般に金属塩着色は均一
性に欠け、又９Ｅ液の廃棄にも問題を伴なう。さらに又
各工程毎に種々の処理液を使用するため、これら作業液
の管理に難点があり、彼処理材の電解槽間における移動
操作も無視できないことから生産性を高めることは困難
である。

このような、工程数が多いこと、処理液の種類の多いこ
とは設備の庵大化を伴ない、経済的にも不利である。本
発明は、上記公知の電解的木目模様生成法の問題点を解
決するために開発されたものである。

特に木目部の色調と他の色調とを広範囲に亘つて選定す
ることによって、従来の電気化学的方法では得られなか
った好ましいコントラストの木目模様例えば地色がアル
ミニウム固有のシルバー色で「かつアンバー又はブロン
ズ色調の木目模様をもったアルミニウム材がえられる故
、パネル、建具などの装飾部材の製造に広範に利用でき
る方法を堤供することがある。以下にその方法について
詳述する。

本発明の方法は、まずｍアルミニウム材を露解浴中でパ
ネルの極性変換波形を用いて電解処理して、その表面に
木目様条痕を有するバリャー皮膜を形成させる第１工程
。

【２｝次に、木目様条痕形成後の彼処理材を硫酸を主体
とした電解裕中で、第１工程で使用した電流のピーク電
圧より低い電圧の直流若しくはパルス電流又は直流の極
性変≠奥波形を用いて、木目条痕部に着色酸化皮膜を生
成させ、次に同一電解浴中で、陰極電解によって、第１
工程で生成したバリャー皮膜を剥離させアルミニウム素
地を露出させ、次に同一電解裕中で陽極酸化処理してア
ルミニウム素地表面に陽極酸化皮膜を生成させる第２工
程から成る。以下各工程について一層詳細に説明する。
第１工程に先立って、被処理材を通常の前処理、すなわ
ち１０〜３０％硝酸水溶液による脱脂、水洗、２〜７％
水酸化ナトリウム水溶液によるェッチング、水洗、１０
〜３０％硝酸水溶液によるデスマット後水洗することに
より清浄するか、又は１０〜１５％の硫酸水溶液に５０
〜８０午０で５〜１粉二間浸潰して脱脂するか、又は同
濃度の硫酸水溶液中にて被処理材を陰極として２０午０
以上において１〜７分間直流又はパルス波形を用いて脱
脂を行なう。

さて、第１工程に於ては、電解液としては、（ｉ）ケイ
酸ナトリウム、メタほう酸ナトリウム、りん酸３ナトリ
ウム、炭酸ナトリウム等のアルカリ性電解液若しくは（
ｉｉ）‘まう酸、酒石酸、フタル酸、マロン酸等又はこ
れらの塩を含む水溶液、いわゆるバリャー型皮膜形成電
解液の浪合電解液が用いられる。これらを含んだ電解裕
中で、アルミニウム材を両極として、パルスの極性変≠
奥波形のようなピーク電圧を有する波形を用いて電解処
理を行なう。この電解処理中にアルミニウム材電極面に
吊下げ方向に沿って、大小多数の水素ガス気泡が発生し
、下方から上方に電極面上を移動しつつバリャー皮膜層
の生成現象が進行する。かくて被処理材の表面は、水素
ガス気泡の航跡に沿って木目様の条痕（凹部）を移数有
するバリャー皮膜層で被覆される。なお、電解裕中にお
ける川又は皿の濃度は１０〜１０夕／夕が好ましいが、
１０〜５０夕／そが最適である。

なお（ｉｌおよび（ｉｉ）の混合溶液の場合は、（ｉ）
：（ｉｉ）＝１０：１〜５：１の範囲が望ましい。電解
格の温度は１０〜３０二０が実用的である。本願の方法
の第１の特徴は上記第１工程に於て、パルスの極性変換
波形を使用する点にある。

すなわち、パルス電流の極性変換を行なうことによって
衝げきエネルギーを伴なう電解反応が生起し、電極面に
おける水素ガス気泡の発生移動が活発化され、そのため
被処理材面に深い凹状をもった木目条痕を備えたバリャ
ー皮膜層を形成できる。なおバリャー皮膜層における深
い木目様条痕は次の着色酸化皮膜生成工程実施に当って
好ましい効果をもたらす。もた、本願方法における第２
の特徴は、後に詳しく述べる通りパルスの極性変≠奥波
形を使用することによって、第１工程で充分高い電圧で
バリャー皮膜層を形成できる点にある。実用的にはパル
ス電流のピーク電圧は４０〜１５０Ｖが用いられるが好
ましくは４０〜６０Ｖが適当である。また、パルス波形
は、交流形、正矩形、又は不斉三角形何れでもよい。

極性変換は正を通電後その磁性を変換して同様に負を通
電する。あるいは、複数個のパルス波形から成る正を通
電後その極性を変換して同様に複数個のパルス波形から
成る負を通電する連続波形でもよい。要するにパルスの
樋性変換波形を用いて電解を行ない、被処理材の表面に
バリャー皮膜を形成できるものであればよい。第１工程
につづいて、第２工程が行なわれるが、それには、木目
様条痕を有するバリャー皮膜層に覆われた彼処理材を、
硫酸水溶液中にて被処理材を一方の極として、直流若し
くはパルス電流を用いて陽極酸化を行なうか、又は上記
被処理材を両極として、直流の極性変宅製波形を用いて
電解処理して、第１工程で生した木目様条痕部（バリャ
ー層の凹部）に着色酸化皮膜を形成する段階｛ィ’と、
同一電解裕中で、続いて被処理材を一方の極又は両極と
して、直流電解（被処理材を一方の極のみに用いた場合
は被処理材を陰極とする）して、陰極の彼処理材面の木
目以外の部分に在るバリャー層を剥離させてその部分に
アルミニウム素地を露出させる段階‘ｏ｝と、つづいて
同一電解裕中でこの被処理材を一方の極又は両極として
直流電解（‘ロー‘こおいて被処理材を一方の極のみに
用いた場合は、これを陽極として、被処理材を両極に用
いた場合は、陰・陽を‘。

｝の場合と反対に切変えて）を行なって、露出したアル
ミニウム素地面に陽極酸化皮膜を形成させる段階日から
成る。第２工程において、上記の通り【ィ｝，‘。’、
及び日の各工程が、同一電解裕中で行なわれることは本
法の優れた第２の特徴といえる。すなわち、第１工程を
経た彼処理材を、１０〜３０％、好ましくは１５〜２０
％の硫酸水溶液（しゆう酸等の有機酸を混用することも
できる）、を電解格として、｛ィ｝の段階で第１工程に
用いたピーク電圧より低いピーク電圧を用いて電解処理
することによって、バリャー皮膜層の木目様条痕部分の
みに着色酸化皮膜を形成させて、鮮明な木目模様を現出
することができる。すなわち、このような条件下で着色
陽極酸化処理することによって、耐電圧の低いバリャー
皮膜の凹部が侵食を受けて陽極酸化皮膜が成長するため
木目様条痕部分（他の部分より薄いバリャー皮膜層部分
）にのみに着色陽極酸化皮膜を形成できるが、若しこの
際印加電圧を第１工程で用いたパルス電流の備ーク電圧
より高くすると、木目様条痕部分以外の部分にも着色酸
化皮膜が形成して、本願の目的とする効果は著しく減殺
される。ちなみに、普通平面の有機酸陽極酸化では単調
な色合しか得られないが、木目模様の場合は色合に微妙
な変化が現われ装飾性に富み、かつ耐食性、耐懐性に優
れた皮膜が得られる。第２工程で、｛机こおいて、彼処
理村を一方の極として〔ｉ〕直流又はパルス電流を用い
て陽極酸化を行なってもよく、若しくは被処理材を両極
として〔ｉｉ〕直流の極性変芋難波形又は〔ｉｉｉ〕パ
ルスの極性変換波形を用いて着色酸化を行なうこともで
きる。

これら何れの場合も、印加ピーク電圧は、前述の通り第
１工程で使用したピーク電圧より低くする必要がある。
実際には、２５〜１４０Ｖが望ましい。すなわち〔ｉ〕
の場合はピーク電圧の最適は５０〜６０Ｖであるが、０
〜９０Ｖのベース電圧を併用してもよく、パルス幅１６
肌・ｓｅｃ〜５００机・ｓｅｃ、ｎ値（周期／パルス幅
）＝２〜７を有する波形が望ましい。〔ｉｉ〕の場合は
変換時間０．本ｅｃ〜５ｍｉｎの波形が用いられるかも
１＄ｅＣ〜３＄ｅＣのものが適当である。〔ｉｉｉ〕の
場合は変換時間０．本ｅｃ〜５ｍｊｎの波形が好ましい
。なお、極性変換波形を使用の場合は、被処理材を両極
に使用することができるが、さらにこの電解系の特徴と
して、まず電解液の上部における電解が促進して、一方
の被処理材の上部が先ず着色酸化され、次いで、極性が
変換すると酸化は他方の被処理材の上部に移行する。

この現象が反覆され、さらに酸化の進行に伴なつて、上
部は酸化皮膜の電気抵抗の増加のため漸次電解反応が減
少して、酸化反応は被処理材の下部へ移行して行き、か
くて均一着色が行なわれる。逆に又極性変換することに
よって、通電が断続的に行なわれるため、いわゆる焼け
の現象を抑制することができる。なお電解俗温度には１
０〜３０ｑＣが用いられるが、２０〜３０００が最適で
ある。電解時間は、電解格濃度、電圧等により左右され
る故適当に定める必要があるが、１０〜２０分で充分で
ある。次に第２工程の‘ィ｝の段階が終了したら、続い
てｔ。

｝の段階に移るがそれには、被処理材を前記電解俗に浸
潰したまま、単に電極を直流電源に接続するのみでよい
。すなわち、被処理材を陰極として電解処理すると、バ
リャー皮膜は無孔質のため印加電圧によって被処理材表
面から剥離する。この際の電圧は５〜２０Ｖ、浴温は１
０〜３０００、電解時間は１０〜２び分の間で適宜に実
施される。続いて、し一の段階すなわち、前記【ｏ｝で
バリャー層を剥離してアルミニウム素地が露出した部分
に陽極酸化皮膜を形成させるためには、同一電解裕中に
て【口｝の段階を終了した被処理材を陽極として、通常
の陽極酸化処理を実施すればよい。電解条件は、俗温１
０〜３０００、電圧１６〜２０Ｖ、電解時間１０〜２び
分の間に設定することができる。なお被処理材を両極に
使用した系では、電解処理中に陽極では【口｝が進行し
、陰極ではし一が進行する故【ｏ｝，し一の段階を別個
に実施する必要がないのできわめて有利である。なお又
、本法は次記の通り予め洗浄前処理したアルミニウム材
を両極に使用して、第１工程電解処理した後水洗槽を経
過し、連続電解装置（陽極変換波形を供給する電気接点
ならび直流接点を適当に配置した電解装置）へ移動させ
て第２工程を完了させることにより全工程を連続的に実
施することも可能である。以上に説明の通り、本願の方
法では第１工程の木目様条痕生成後は同一電解裕中で、
条痕部の着色酸化、条痕部以外のバリャー層の剥離、お
よび剥離部分の陽極酸化が蓮せられるものであって、組
成の異なった電解俗の必要がなく、したがって建設費、
管理費等の面で有利である上に、処理剤も安価な硫酸を
主剤とする故低コストですむ。

さらに、アルミニウム材を両極として用いられる故作業
能率も大きく又連続操作も可能である。得られる製品は
、地がシルバーで木目部がアンバー乃至ブロンズ色系を
呈し極めて明瞭且美麗な木目模様を有すること等のすぐ
れた効果がえられる。以下実施例について説明する。実
施例 １ アルミニウムＡ６０６３の押出型材を１０％硝酸水溶液
に室温で１び分間浸潰して脱脂、水洗後、５％水酸化ナ
トリウム水溶液６０ｑｏ中に１分間浸潰してエッチング
後水洗し、１０％硝酸水溶液に室温で１分間浸潰してデ
スマット後水洗した。

第１工程： これを押出し方向を垂直に縦吊りして両極とし、メタほ
う酸ナトリウム１５＃′そ、ほう酸２．５夕／その水溶
液を露鱗浴として、格温２０±１℃において、、ピーク
電圧５０Ｖ、矩形パルスの極性変換波形（通電時間１′
競砂、休止時間１／鏡彰）を用いて２０分間電解処理し
た。

被処理アルミニウム材の表面には木目様条痕が生成した
。第２工程： 被処理材を水洗後陽極として１５％硫酸水溶液を電解俗
として室温２０土２℃で２粉ご間パルス電解した。

（ピーク電圧４０Ｖ、通電時間３３仇．ｓｅｃ、休止時
間４８の・ｓｅｃ）。この結果木目部分がアンバー色に
着色した。次いで、被処理材を同硫酸水溶液中で陰極と
して、電圧１０Ｖ、で１び分間直流を通電してバリャー
層を剥離させた。

続いて、被処理材を陽極として電圧１飢で２ぴ合間直流
電解処理を行なった。

この結果被処理アルミニウム材の表面には、アルミニウ
ム銀白色の素地にアンバー色の木目模様を有する美麗な
製品がえられた。実施例 ２ アルミニウムＡ６０６３の押出型材を陰極として１５％
硫酸水溶液を電解格として２００○で１０Ｖ直流を通電
して電解前処理を行なった。

これを実施例１の第１工程と同機に電解処理して木目様
条痕を生成させた。第２工程： 第１工程終了後の被処理材を水洗後両極として、前記前
処理に使用した硫酸水溶液を霞解浴としてピーク電圧２
５Ｖ、極性変換時間＄ｅｃの直流の犠牲変換波形を用い
て電解して、木目部を濃いアンバー色に着色酸化させた
。

続いて、電源を直流に切換えて電圧１０Ｖで１０分間通
電した後、両極の接続を交換して同様に通電して、両極
のバリャー層を剥離後次に電圧をＩＷとして２０６間通
電して陽極の被処理材を陽極酸化後、両極の接続を交換
後同様に通電して他極の被処理材を陽極酸化した。

この結果両極のアルミニウム材にはいずれも実施例１と
同様素地が銀白色、木目部がアンバー色の美麗な模様が
えられた。実施例 ３ アルミニウムＡ６０６３の押出型村を両極として１５％
硫酸水溶液を電解俗として格温２０ｑｏで直流の極性変
換波形を用いて前処理洗浄を行なった後、該被処理材を
両極として、パルスの極性変換波形供給電極姿点を備え
たバリャー皮膜連続形成電解装置を用いて電解処理した
後、被処理材を水洗した後これを両極として、パルスの
極性変換波形、直流の極性変換波形供給電極接点を備え
た連続電解装置を通過させて、連続的に処理した（第１
図、第２図参照）。

この結果、シルバー色の素地にアンバー色の木目をもっ
た美麗な模様がえられた。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は実施例３で用いた連続処理装置の略図
である。 第２図は電解槽の説明図。図中：Ａ：バリャ一皮膜形成
用電解槽、Ｂ：水洗槽、Ｃ：陽極酸化用電解槽、１：被
処理材、２：パルス電極接点、３：直流電極接点、４：
チェーンコンベヤー、５：キヤリヤーバー。第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アルミニウム若しくはアルミニウム合金から成る被
   処理材を、アルカリ性電解質若しくは有機酸又はその塩
   を含むバリヤー皮膜形成電解質から成る電解浴中で、ピ
   ーク電圧Ｐ＿１を有するパルスの極性変換波形で電解処
   理して木目様条痕部を有するバリヤー皮膜層を形成する
   第１工程、第１工程後硫酸水溶液中で被処理材を陽極と
   してＰ＿１より低いＰ＿２電圧を有する直流若くしはパ
   ルス電流を用いるか、又は該被処理材を両極としてＰ＿
   １より低いＰ＿２電圧を有する直流の極性変換波形又は
   パルスの極性変換波形を用いて電解処理後、同一電解浴
   中において、陰極電解つづいて陽極電解処理する第２工
   程から成ることを特徴とするアルミニウム若しくはアル
   ミニウム合金材に木目模様を形成する方法。 ２ 被処理材を両極として行う第１工程と、次に該被処
   理材を両極としてパルスの極性変換波形つづいて直流の
   極性変換波形を供給する第２工程とを連続して行うこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のアルミニウム
   若しくはアルミニウム合金材に木目模様を形成する方法
   。