JPS602696A - ステンレス鋼帯の連続酸化着色処理方法 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明はクロム・硫酸浴によるステンレス鋼帯の連続酸
化着色方法に関するものである。

（従来技術） クロム硫酸法によってステンレス鋼に化学的な酸化着色
処理を施すにさいして白金電極を対極として被処理材の
着色の進行に伴って変化する自然電極電位の変化を測定
し、その電位差によって色画を再現性よく制御する方法
については、例えば特開昭４６−７３０８号公報（ステ
ンレス鋼の処理法）、特開昭４９−２１３３９号公報（
クロム合金の処理法）等に開示されすでに実用化されて
いる。しかし女からこのクロム硫酸浴中のステンレス鋼
の自然電極電位は種々の要因によってたやすく変化し、
それに伴って着色々調に誤差を生じやすい。例えば同一
材質でも葉材表面状態の変化は勿論、浴温の変化、蒸発
濃縮による浴組成の濃度変化、酸化処理による三価クロ
ムイオン（Ｃｒ３）の増加、過度の攪拌による浴液の乱
流動、被処理材の揺動等によっても容易に変動し、同一
電位を示しても着色色調は必ずしも同色ではなく色差を
生じやすい。

またステンレス鋼イ１２を連続的に酸化着色処理する場
合は、従来のバッチ式静止浴処理法に較べて走行する銅
帯を処理するため処理槽は必然的によシ長尺、大容量槽
を必要とし、浴温の均一化、浴痕度変化の補正等のため
常時適当な攪拌を必要とし、電位差測定によシ誤差を生
じ易く、これに伴って所期色調の許容範囲を越える過着
色や酸化不足不良による品質不良部分の発生を完全に防
止することは著るしく困難である。

（発明の目的） 本発明は上記従来技術の問題点を解決するためのもので
ある。

その目的とするところはステンレス鋼帯の着色むらを連
続的に修正して着色する方法を提供することにある。

（発明の構成） すなわち本発明のステンレス鋼帯の連続酸化着色処理方
法は、ステンレス鋼帯をクロム硫酸浴中を走行させて連
続的に酸化着色するにあたシ、クロム硫酸浴からなる酸
化着色装置と硬膜処理装置との間に、色差検出装置並び
に陰極型Ｎ還元装置と再酸化処理装置とからなる色差修
正装置を連設し、敵化着色装置からの着色ステンレス鋼
帯の色と所定の基準色との色差を前記色差検出装置で検
出し、その検出値に応じて色差が許容値以上の場合は、
過着色に原因するものは陰極電解還元処理し、酸化不足
に原因して色差が許容値以上の場合は爵酸化処理するこ
とによシ着色色調を修正し得ることを特徴とする。

本発明は基本的には次の主要素すなわち、色差検出装置
、電解還元装置、再酸化装置、洗浄装置、制御装置、圧
行手段等が有機的に組み合わされ、目的を達成するもの
である。

以下に主な要素について分脱する。

第１に色差検出装置について述べる。

色は基本的には明度、彩度、色相またはこれらに対応す
る６変数によって表わされ、各変数を座標軸に取った色
璧間の一点によって代表させることができる。したがっ
て２つの色の差すなわち色差は、色全問における２つの
色に対応する点の間の距離または距離に対応する数値に
よって表わすことができる。

本発明においては色差検出装置として通常の色差測定装
置を用い、ＪＩＳ　８７２２に規定される方法によシ、
Ｌ、ａ、ｂ表色系によって酸化着色されたステンレス例
帯と所定の基準色との色差ΔＥを算出する。次いで後述
する制御装置により上記の爺元装置寸たは酸化装置を選
択し、最適な処理時間等を即座に決定して色差ΔＥを所
定の許容範囲内に修正する。

＊Ｇ　２に電解還元装置および還元条件について述べる
。

クロム・硫酸法によって過着色されたステンレス鋼帯は
通常の還元剤例えば重亜硫酸す）　ＩＪウム、チオ硫酸
ナトリウム等によっては容易に還元されず、また濃厚な
還元性酸水溶液や高い処理温度を使用した場合には粒界
腐食等の問題も生ずる。

これに対し一着色ステンレス鋼帯を陰極として直流電源
によシミ解還元を行う場合には穏やかな条件で容易に還
元ができ且つその制御も容易である。

還元には硫酸、燐酸、塩酸等の低濃度水溶液を単独また
は混合して使用する。これらの酸は通常は０１ないし５
．ＯＭ量係、好ましくは０．５ないし２．０重量％９度
で使用する。また上記酸水溶液に界面活性剤を０．１な
いし６．０重量％、好ましくは０，３ないし１５重量％
添加することによシ均一に還元できる。

還元温度および時間は通常常温（１８℃前後）で０．５
〜５．０分間程度までで充分であシ、直流電流密度は０
．１ないし１．　ＯＡ／　ｄｍ２である。

還元装置の作動は、装置上部を定速走行する過着色ステ
ンレス鋼帯を可動ガイドロール等により還元液中に導、
〈と共に昇降電極を液中に降下させ通電し還元を行う。

第３に再酸化装置および酸化条件について述べる。

クロム・硫酸法等によって着色されたステンレス＠帯が
着色不足の場合には再酸化処理によって許容範囲内に入
れる。再酸化処理は通常着色処理の場合と同一組成のク
ロム・硫酸液、すなわちＣｒＯ３が２５０９／ｌ、　Ｈ
２ＳＯ，が５ｏｏｒ／ｚノ濃度の液を使用する。

再酸化処理においては温度が極めて重要であシ、通常着
色処理に用いられる７０ないし９０℃では色調変化が急
激すぎるため、色差の微調整の目的には不適描である。

このため再酸化処理には５０ないし６５℃、好ましくは
５５ないし６０℃の温度範囲を用いる。

再酸化装置の作動は、還元装置の場合とほぼ同じであシ
、装置上部を定速走行する着色ステンレス鋼帯を可動ガ
イドロール等によシ再酸化液中に導く。またこの際少な
くとも１つのロールにより浸漬時間を正確に把握し制御
する。

第４に洗浄装置について述べる。

上述の電解還元装置および再酸化装置の後に水によシス
チンレス鋼帯表面を洗浄するための上記とほぼ同形状の
装置を設ける。こＱ装置の作動は前に位置する還元また
は酸化装置と連動し、上記装置が作動した場合のみ可動
ガイドロール等によシスチンレス鋼板を洗浄液中に導く
。

第５に制御装置および色差修正システム全体の作動につ
いて述べる。

制御装置は色差修正システム全体を制御するものであり
、具体的には主に以下の事柄を行う。

すなわち、色差検出装置からの着色ステンレス鋼帯帝と
所定の基準色との色差ΔＥに対応した信号に基づいて、 （イ）過着色の場合には、電解還元装置およびその後に
配置式れた洗浄装置の可動ガイドロールを作動させステ
ンレス銅帯を両装置の液中に浸漬し、電解還元装置の電
極板も該装置の液中に浸漬してΔＥより算出された電流
密度によシミ解還元を行う。還元時間はステンレス鋼帯
の送シ速度によシ定まる。銅帯が色差検出装置を通って
から還元液中へ侵入するまでには一定の時間があるため
、通電はステンレス銅帯が還元液中へ侵入した時に始ま
るようにする。また正常部分の還元し過ぎをなるべく少
なくするため過着色された部分のステンレス鋼帯の長さ
が所定以上のときのみ通電が行なわれるようにする。過
着色領域の色差の修正が終った後は、電解還元装置の還
元液中よシミ極板および可動ガイドロールによシスチン
レス鋼帯を引き上げ、少し遅れて洗浄装置よシスチンレ
ス鋼帯を引き上げるようにする。

上記とは逆に、 （ロ）着色不足の場合には、再酸化装置の可動カウンタ
ーロールおよびその後に配置された洗浄装置の可動ガイ
ドロールを作動させステンレス銅帯を両装置の液中に浸
漬し、ΔＥよシ算出された時間の間再酸化処理が行われ
るようにする。このため可動カウンターロールの液中の
停止位置はΔＥに対応して定まるようにする。また正常
部分の酸化し過ぎをなるべく少なくするため酸化不足部
分のステンレス鋼帯の長さが所定の長さ以上のときのみ
再酸化が行なわれるようにする。着色不足領域の色差の
修正が糾った後の作動は（イ）の場合と同様である。

第６に汚行手段について述べる。

左行装置は通常所定速腿で回転するロールを用いる。ス
テンレス鋼補の移動速度は還元および酸化反応に大きな
影響を与えるため、速度を微調整可能で変動の少ないも
のを使用する。

上記以外特に述べなかった装置、計装類操作等について
は通常使用されているものおよび方法等を用いる。また
本発明は必要に応じて他の装置、手段等と組み合わせて
用いることができるのは勿論である。

（実施例） 以下に本発明の一実施例を説明する。

実施例を 供試材Ａは５Ｏ８−３０４ステンレス鋼帝（０，４Ｘ５
０Ｘ２００００ｍ）Ｂ、Ａ　仕上げ材（Ｂｒｉｇｌｔｔ
　Ａｎｎｅａｌｉｎｇ：光輝焼鈍材）を用いクロム硫酸
法（ＣｆＪｓ　２　ｓ　ｏ　”’。

１１２　Ｓ　０４５００　”’　）によって１−緑、２
−赤（マゼンタ色）ｓ”Ｉｔｓ’−青の基準色に着色し
たものを用い、次表に示す電解条件の下で、着色材をべ
溶液中を１．０００　”’／分の速度で水下に走行させ
つつこれを陰極とし、その上部に不溶性陽極を設けて＠
極電解による色調還元を施した。

各色調の還元度を電流密度を０．１〜１．ＯＡ、７６ｍ
２の範囲で変えて確めた。その電解条件をμ下に示す。

Ｈ２ＳＯ４２，０７ｗ） 電解液組成　※界面活性剤　０．５％（ロ）（湿潤活性
剤０Ｖ−３６６） 極間距離　１５０ｍ 電極面積比　１：１ 電解温度　２０℃ 電解時間　６０秒 電流密度（陰極）　ｏ、１〜１．　ＤＡ／ｄｍ２色差測
定には日本重色工業（沫）製カラーアナライザー２，０
００−ＤＰを用いＪｉＩＳ　８７２２に規定される方法
でＬ　１　’　ａ　ｔ　ｂ　２表色系による色差ΔＥを
算出した。その結果を第１図に示す。

供試材の着色々調によシ同−通電量で電解還元を行って
もその色調還元中は異、！ｌｌ１着色膜厚が厚く、色の
進んでいる色調のものほど色調還元幅は大きくなった。

金色に例をとるならば同一系の色調例えば赤に近い金色
−濃い金色（古代金）−金色−うすい金色−青味のか＼
った金色ではΔＥが９．００以下では通電量にほぼ正比
例して色調は還元によって変化した。

ステンレス銅帯の連続酸化着色処理にさいして所期色調
を色差を標準偏差値ΔＢ＝２．００以下に制御すること
は容易であり、その色差修正法として陰極電解法は極め
て有効である。所期色調の過着色による基準色との色差
の修正電流密度も第１図よシ容易に算出される。

実施例２．（従来法との比較） 供試材にはＳＵＳ　３ｏ４ステンレス鋼ｉ（ｏ、ａｘ５
０Ｘ２００００ｍ＋）Ｂ　、Ａ仕上げ材を用い、クロム
硫酸法によシ緑色、金色の基準色に着色しついで、緑色
においてはΔＥ＝３．８３　および２．４５　、金色に
おいてはΔＥ＝３．４２およびΔＥ＝１．４０の、基準
色を越えた色調に着色した試料を用い、本発明の方法に
おける１賓鞄電解による色調最尤法と従来法の中で他法
に比べてΔＥの変化の大きい塩酸浸漬処理法について基
準色を対比して色差ΔＥ＝０．４４以下となるように各
々色調を修正し、色差変化条件および表面状態の顕微鏡
観察、耐食性耐摩耗性について比較を行った。結果を表
２に示す。

電解色調還元法は、電解液は実施例１と同様のものを用
い、試料を１．　Ｄ　ＯＯｍ／ｍｉｎの速度で走行させ
つ＼２分間色差に応じて電流密度のみを変化させて電解
還元処理を施した。

塩酸浸漬処理法は濃度１０重量％と１５重量％の溶液を
処理液とし、４０℃に加温した中に試料を夫々浸漬し、
色調の変化を目視によシ確認しつつ色差を許容範囲内に
戻すまで夫々異なった時間処理を施した。

各試料は処理後Ｃｒ、０３２５０ｆ／１％Ｈ３ＰＯ４２
５ｆ／ｌを含む液中で電流密度０．５Ａ／ｄｍ２で１０
分間硬膜処理を施した後比較試験を行った。

耐食性はＪＩＳ　Ｈ８６１７、ＪＩＳＩ（８６８１に規
定されている方法によ９２００時間処理を施して比較お
よび評価を行った。

耐摩耗性試験はタイプライタ−用砂消ゴム（ＬＩＯＮ−
５０２）１０　ｗａｓ角に荷重１００１をかけ、供試材
を回転板上に水平に固定した上にのせて、直径６０簡の
軌跡で２００ｒｐｍ／ｍｊｎ　の速度で５００回転させ
た後着色膜の破壊度を目視によｊ９ＡからＥの５段階に
分け、評価した。その結果を表２に示す。

実施例３゜ 供試材に８０８３０４ステンレス鋼板（０，４Ｘ１００
×１００■）パフ仕上げ材を用いて、緑色、青色の基準
色に着色した後、Ｃｒ−０３２５０ｆ／ｌ　、　Ｈ２８
０４５００ｆ／ｌを含む液中で再酸化処理を施すにさい
して処理温度を５５〜７５６化させて処理時間の変化に
伴うΔＥの変化を測定した。その結果を第２図に示す。

ステンレス鋼帯の連続着色法において経験上標準偏差値
をΔＢ＝に−２，００以下とすることは極めて容易であ
り、従って酸化不足不良材の色差修正値の範囲はΔＥ＝
０．４５〜２．００　と考えればよい。しかし従来常用
の処理温度７０〜９０℃は再酸化による色差の微調整に
は高温にすぎ、何れの色調もΔＥ＝２．ＯＯを修正する
に要する処理時間は６０秒以内で、その微調整には不適
当である。本発明の方法に使用する５０〜６５℃の低温
再酸化処理法では色調の修正が容易である。

実施例４．（従来法との比較） 供試材にはＳＵＳ　３ｏａ　ｆ３．Ａ仕上げステンレス
＋＋６１ 銅帯（０，４Ｘ５０Ｘ２００００謳）をクロム硫酸法に
よシ緑色および青色の基準色と緑色系での酸化不足の色
、すなわち色差ΔＥ＝２．０１　、１．５７＋　、　ｉ
、０３　、０．６２である色と、青色系での同様にΔＥ
＝１．８４　、１．４Ｂ　。

１．１０，０．６５での色に着色し、箔色ステンレス銅
帯の走行速度１．　［１００ｍｍ／勢で再「波化浴中を
通過させ夫々処理温度と処理時間を変えて色差修正の難
易を比較した。結果を表６に示す。

／ ／ ／／ ７／ ／ ／ ／ 本発明の方法において使用する低温修正法によれば、色
差値をΔＢ＝０．４４以下にすることは容易であったが
従来方法では反応が急激でΔＥ＝０４４以下に制御する
ことは処理時間が短かく困難であった。

第３図は本発明の着色ステンレス銅帯の連続色差修正方
法に使用するシステムの一実施例の概略図である。

本システムは色差検出装置１３、走行案内ロール１４、
直流電源１５、制御装置１６、通電ロール１７、昇降電
極１８、電解還元槽１９、昇降ガイドロール２０、洗浄
槽２１、再酸化槽２２、昇降カウンターロール２３よシ
々る。このシステムに着色ステンレス鋼帯２４を通すと
全体として基準色との相違が許容範囲に修正された商品
価値の高いものが容易に得られた。

（発明の効果） 上述のように本発明の方法は検出、制御装置と還元、酸
化反応装置および駆動、走行装置等が有機的に組み合わ
され自動的に最適条件を選択して色差の修正を行い、所
定の色差管理範囲内に入ったＡ色ステンレス銅帯を連続
的に製造するものであるため、製品の品質および作業効
率の向上、コストの低減等に大きな効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は各色における基準色との色差と陰極電流密度と
の関係を示すグラフ、 第２図は各色における基準色との色差と再酸化処理時間
との関係を各温度において示すグラフ１ 第３図は不発明の方法を行うシステムの一実施例の概略
図である。 図中、 １・・・緑　２・・・赤（マゼンダ色）　３・・・金　
４・・・青　５・・・７５℃−緑　６・・・７０℃−緑
　７・・・７５℃−青　８・・・７０℃−肯　９・・・
６０℃−緑１０・・・５５℃−縁　１１・・・６０℃−
背　１２・・・５５℃−甘　１３・・・色差検出装置　
１４・・・走行案内ロール　１５・・・直流電源　１６
・・・制御装置１７・・・通電ロール　１８・・・昇降
電極　１９・・・電解還元槽　２０・・・昇降ガイドロ
ール　２１・・・洗浄槽　２２・・・再酸化′４′＠　
２３・・・昇降ガイドロール 特許出願人　クリナツプ株式会社 代理人　弁理士　萼　優　美 （ほか１名） 牙１図 陰棲電施卒屋（Ａ／ｄ耐） 牙　２図 再酸化勉Ｊ里時間（秒）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ステンレス銅帯をクロム硫酸浴中を走行させて連続的に
   酸化着色するにあたシ、クロム硫酸浴からなる酸化着色
   装置と硬膜処理装置との間に、色差検出装置並びに陰極
   電解還元装置と再酸化処理装置とからなる色差修正装置
   を連設し、酸化着色装置からの着色ステンレス鋼帯の色
   と所定の基準色との色差を前記色差検出装置で検出し、
   その検出値に応じて色差が許容値以上の場合は過着色に
   原因するものは陰極電解還元処理し、酸化不足に原因し
   て色差が許容値以上の場合は再酸化処理することによシ
   着色色調を修正し得ることを特徴とする、ステンレス鋼
   帯の連続酸化着色処理方法。