JPS6031919B2 - アルミニウム陽極酸化処理用陽極部材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、主としてアルミニウムまたはアルミニウム
合金材にアルマイト処理ならびに二次電解着色（ここで
は、これらの処理を陽極酸化処理と略す）を施す際にお
いて、アルマイト処理および電解着色すべきアルミニウ
ム系材料の製品を支持しかつこれに通電せしめるための
電気接点となるラックまたはクリップ等のアルミニウム
陽極酸化処理用陽極部村（以下、陽極部材と略称する）
に関するものである。

周知の如くアルミニウムの二次電解着色法は、いわゆる
アルマイト処理によってアルミニウム製品の表面に陽極
酸化皮膜を生成した後、金属塩含有溶液中において交流
または交流に準ずる電流で電解処理し、陽極酸化皮膜を
金属塩特有の色に着色する方法であり、従来はアルマイ
ト処理とこれに引続く二次電解着色処理との一連の処理
工程においてアルミニウム製品を支持しかつ製品に通電
させるための陽極部材としては専らアルミニウムまたは
アルミニウム合金製のものが使用されている。

このようにアルミニウムまたはアルミニウム合金製の陽
極部材を使用してアルミニウム製品のアルマイト処理と
二次電解着色処理との一連の処理を行った場合、アルマ
イト処理時に陽極部材表面にも製品表面と同様に陽極酸
化皮膜が生成されるから、二次電解着色処理時に陽極部
材表面から流出する電流は製品表面と同程度であり、し
たがって電流流出が局部的に陽極部材に集中することが
ないから製品に対する着色も均一に行なえる。

しかしながら二次電解着色処理に先立つアルマイト処理
においては、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の
陽極部材はその特性上次のような各種の問題がある。す
なわちアルマイト処理では前述のように電解液に浸糟さ
れた陽極部材が製品と共に陽極酸化され、表面に陽極酸
化皮膜が生成されるが、この時陽極部村の表面からも製
品表面と同程度の電流が流出するから、電力ロスが極め
て大きい問題がある。

また前述のように陽極部材表面に生成された陽極酸化皮
膜は非導電性であるから、この陽極部材を再使用する際
には、電気接点を得るために前記皮膜を溶解除去する必
要がある。実際の操業においては、アルカリ液で陽極酸
化皮膜を溶解除去するか、または製品に対する前処理と
して行うアルカリ脱脂または化学研磨等を兼ねてこれら
の処理液で陽極部材表面の皮膜を除去する。このように
アルミニウム材製の陽極部材では、製品を処理するたび
毎に陽極酸化皮膜の生成とその除去が繰返されて次第に
消耗するから、製品を支持するに充分な強度が失なわれ
ない内に新しいものと交換する必要があり、したがって
アルミニウム製の陽極部材は消耗材であって操業コスト
中に占める陽極部材の費用が無視できない。また前述の
ように陽極酸化皮膜除去のために相当量の薬剤が使用さ
れるから、これに要する費用も無視できない。このよう
にアルミニウム材製の陽極部材は、二次電解着色工程自
体では特に問題ないが、その前工程のアルマイト処理工
程で問題があり、したがってこれらの一連の工程で使用
する陽極部材としては本来好ましいものではない。一方
、チタン製の陽極部材はアルマイト処理用として前述の
ような欠点が少なく、このため高価であるためにも拘ら
ず一部で使用されているが、二次電解着色処理には使用
できない問題がある。

すなわち、チタンは通常のアルマイト処理における直流
電解時には表面に繊密な陽極酸化皮膜を生じ、この陽極
酸化皮膜によってチタン製陽極部材表面からの電流流出
が抑制され、このため電力ロスが少なく、また前記陽極
酸化皮膜は通常極めて薄質（数１００Ａ程度）であるか
ら製品のラッキングの圧力により容易に破壊され、した
がって電気接点を得るために陽極酸化皮膜を溶解除去す
る必要がなく、このため長期間繰返し使用でき、しかも
アルミニウムに比較して格段に高強度である等、アルマ
イト処理用としては各種の利点を持つ。しかしながら二
次電解着色処理で通常採用されている交流電解時には、
陽極酸化皮膜が存在するにも拘らず、相当に大きな電流
がチタン製陽極部材表面から流出する。例えばこの発明
の発明者等が、アルミニウム材およびチタン材について
アルマイト処理条件による前処理によって陽極酸化皮膜
を生成した後、二次電解着色条件で処理したところ、二
次電解着色条件による処理時には次の第１表に示すよう
な電流が流出した。ここで前処理は１５％日２Ｓ０４を
電解液として用いて２０Ｖ定電圧法により２０分間直流
電解し、二次電解着色条件による処理はＰＨ４、２０ｑ
ＣのＮｉ塩浴中において交流１０Ｖで電解した。第１表 第１表から明らかなように、二次電解着色条件による処
理時においては、陽極酸化皮膜を生成したチタン材の表
面から、同様に陽極酸化皮膜を生成したアルミニウム材
の２Ｍ音程度の大きな電流が流出する。

このような現象によって、二次電解着色時にアルミニウ
ムの被処理製品をチタン製の陽極部材にラッキングした
場合、チタン製陽極部村から集中的に電流が流出し、こ
のためアルミニウム製の被処理製品は陽極部材との接点
附近では全く着色せず、また接点を中心として５０〜６
仇肋の範囲では電流密度が不均一となって着色むらが生
じる。したがって二次電解着色処理には実際上チタン製
の陽極部材を使用することはできない。なお前述のよう
な試験においては、電解着色条件による処理時の電流流
出量（Ａ／ｄｍ２）がアルマイト処理されたアルミニウ
ム材の電流流出量と比較して同等かもし〈は少ないと仮
定すれば、この場合には陽極部材に電流が集中すること
がないから着色むらが生じないことは明らかであり、し
たがって電流流出量を比較することによって着色むらの
発生の有無を判定する目安となる。前述のような事情か
ら、アルミニウム製品のアルマイト処理およびこれに続
く二次電解着色処理に共通に使用でき、しかもアルマイ
ト処理におけるアルミニウム製陽極部材の欠点を解消す
ることができる陽極部材の材質の開発が強く要望されて
いる。

しかるにこの発明の発明者等は、既に持願昭５２−８９
６３７号および特豚昭５２一１２３１７１号で提案した
ように、アルマイト処理用の陽極部材としては原子燃料
被覆管材料として使用されているジルカロィ合金が最適
であって、チタン材の陽極部材と同等以上の特性を有す
ることを見出し、また特願昭５３一８７０１号で提案し
たように、ジルコニウムもアルマイト処理用の陽極部村
としてジルカロィ合金に近い良好な特性を有することを
見出した。

すなわち、ジルカロィ合金やジルコニウム製の陽極部材
は、アルマイト処理時においてアルミニウム製陽極部材
と比較し格段に電力ロスが少なくしかも消耗が少くて長
期間使用でき、かつチタンと比較してもこれらの点で優
れ、なおかつチタンにおいて生じ易い材質縦化による折
損事故も生じないことを見出したのである。そしてその
後更に研究を重ねたところ、ジルカロィで代表されるジ
ルコニウム合金やジルコニウムは、二次電解着色用の陽
極部材としてもチタン材より格段に優れ特性を有し、か
つまた予め適当な処理を施しておくことにより二次電解
着色用の陽極部村としてアルミニウム製のものと遜色な
く使用できること、すなわち二次電解着色に使用した場
合、製品のラッキング接点部で生じ易い着色むらが肉眼
で感知できない程度となることを知見し、この発明をな
すに至ったのである。すなわちこの発明の陽極部材は、
ジルカロィで代表されるジルコニウム合金もしくはジル
コニウームで構成されたものであって、予め電解液中で
直流もしくは交流を用いて通常のアルマイト処理電圧以
上であって、かつ５０Ｖ以上、１３０Ｖ以下の高電圧で
陽極処理し、これにより表面に繊密な陽極酸化皮膜を生
成してなるものであり、このような繊密な陽極酸化皮膜
の存在によって、チタン製陽極部村の場合と異なり二次
電解着色時の電流流出を抑制して着色むらが生じないよ
うにしたものである。

以下この発明の陽極部材につきより詳細に説明する。こ
の発明の陽極部村の素材は前述のようにジルカロィ等の
ジルコニウム合金もしくは金属ジルコニウムであるが、
これらの内でもジルカロィが最適である。

またジルカロィはその組成範囲によって１種から４種に
分類されるが、この発明の陽極部材としてはもちろん１
種から４種までのいずれのものも使用できる。さらにこ
の発明の陽極部材の形状は任意であって、被処理製品を
引掛けるためのラッキング枠状に作っても良く、あるい
は被処理製品を挟持するいわゆるクリップ状に作っても
良い。このような陽極部材には、前述の如く予め電解液
中において直流または交流により通常のアルマイト処理
における電圧以上であって、かつ５０Ｖ以上、１３肌以
下の電解電圧で陽極処理し、表面に繊密な陽極酸化皮膜
を生成しておく。

ここで電解液は通常のアルマイト処理に使用されるもの
と同様なものであれば良く、例えば１０〜２０％程度の
硫酸電解液、あるいは３〜５％程度のシュウ酸電解液等
を使用することができる。また、陽極酸化皮膜を生成さ
せるための処理電圧は、通常のアルマイト処理電圧と同
等以上の電圧であることが必要で、通常のアルマイト処
理においては電解液の種類や直流・交流によって処理電
圧が異なり、したがってこの発明における処理電圧の下
限の具体的電圧値は電解液の種類や交流・直流によって
異なる。例えば直流を用いた硫酸浴中の処理においては
１０〜２０Ｖ程度が通常のアルマイト処理電圧であるか
ら、この場合この発明における処理電圧は１０〜２０Ｖ
程度以上であれば良い。ただし、充分な効果を得るため
には５０Ｖ以上１３０ｙ以下の電圧が適当であり、また
範囲内でも１００Ｖ程度が最適である。すなわち５０Ｖ
未満で処理した場合、処理時間を長くすれば１００Ｖ程
度で処理した場合の陽極部材と同程度の特性を得られる
が、処理時間が長くなるため処理能率が低下する問題が
ある。また１３０Ｖを越える場合、例えば１５０Ｖ程度
では処理時に微少なスパークが多数発生する問題がある
が１３０以上１５０Ｖ程度までは、処理した陽極部材の
二次電解着色時における特性は１００Ｖ程度で処理した
ものと同等な特性が得られる。但し１３０Ｖ以上の高い
電圧で処理するメリットは特にない。一方、交流を用い
た硫酸裕中の処理においては、通常のアルマイト処理電
圧が２０〜５０Ｖ程度であるから、この発明における処
理電圧は２０〜５０Ｖ程度以上であれば良い。但しこの
場合５０Ｖ以上１３０Ｖ以下の電圧が適当であり、また
この範囲内においても１００Ｖ程度が最適である。その
理由は前述のの直流による処理の場合と同様である。な
お、陽極処理の処理時間は、例えば直流１００Ｖによる
硫酸浴中処理では２０分程度であり、同じく交流１００
Ｖによる硫酸裕中処理でも２雌｝程度が望ましし、。処
理電圧が低い場合には処理時間を長くし、逆に高い場合
には処理時間を短くすることができる。なお前述のよう
な陽極処理は、陽極酸化皮膜の厚みが数百Ａ以上となる
ように行うことが望ましい。上記のような陽極処理によ
って、ジルコニウムまたはこの合金からなる素材の表面
には、繊密な陽極酸化皮膜が形成される。この皮膜は、
通常のアルマイト処理電圧以上の高電圧で形成されてい
るため、上記のような高電圧に耐え得る程度の繊密性及
び強度を有しており、従って、上記アルマイト処理電圧
より低電圧で行なわれる二次電解着色の処理に際して、
処理条件に実用上の変動があっても、陽極部材からの電
流の流出を確実に抑制することができる。そして、これ
により本発明の陽極部材は、二次電解着色処理において
、製品の接点付近で問題になる着色むらの発生を確実に
防止することができるのである。前述のような陽極処理
を予め施しておいたジルカロィ合金材およびジルコニウ
ム材の二次電解着色処理における試験結果を、同様に陽
極処理を予め施したチタン材およびアルミニウム材の二
次電解着色処理における試験結果と比較して第２表に示
す。

なおここで陽極処理はいずれも１８ｏｏの１５％比Ｓ０
４電解液中において直流定電圧法で行い、また二次電解
着色処理は１８ｏｏのＮｊ塩溶液（ｐＨ４）において交
流１０Ｖで行った。第２表 第２表に示す試験結果から明らかなように陽極処理を施
したジルカロィ合金材は、交流電解による二次電解着色
において０．５一０．船／ｄｍ２以下の電流しか流出し
ない。

すなわち同じ処理を施したチタン材の二次電解着色にお
ける電流流出量よりも格段に少なく、しかも同じ処理を
施したアルミニウム材の二次電解着色における電流流出
量と比較しても同等以下である。したがって予め陽極処
理を施したジルカロィ合金製の陽極部材にアルミニウム
材の製品をラツキングしてアルマイト処理並びに二次電
解着色を行った場合、電流流出がジルカロィ合金製の陽
極部材に集中することがないから、チタン製陽極部材を
用いた場合の如き発色むらが全く生じないことが明らか
である。またジルコニウム材も予め１００Ｖ程度以上の
高電圧陽極処理を施しておくことによって、二次電解着
色時における電流流出量がアルミニウム材と同等以下に
なる。したがってジルコニウム材を陽極部材に使用した
場合にもジルカロィ合金と同様に発色むらが生じないこ
とが明らかである。上述の試験における陽極処理は、直
流によるものであるが、交流によって陽極処理を行った
場合においても次の第３表に示すように同等な結果が得
られた。

すなわち第３表は、ジルカロィ合金材およびジルコニウ
ム材に対し予め交流１００Ｖ定電位法により２び分間陽
極処理を行っておき、これを前記第２表の試験と同様に
１８℃のＮｊ塩溶液（ｐＨ４）において交流１０Ｖで二
次電解着色を行った場合の電流流出量を示すものである
。第３表 以上の各試験結果によって裏付けられるように、直流に
よる陽極処理および交流による陽極処理のいずれを行っ
た場合にも、ジルカロイ合金またはジルコニウム製の陽
極部材は、アルミニウム製品の二次電解着色において着
色むらを生じないことが明らかである。

なおこのように予め陽極処理を施して繊密な陽極酸化皮
膜を生成したジルカロィ合金またはジルコニウム製の陽
極部材は、アルミニウム製品に対するアルマイト処理お
よび二次電解着色に使用してこれを相当回数繰返しても
その効果が持続することが認められた。

以上の説明で明らかなように、この発明の陽極部材は、
ジルコニウムもしくはその合金からなる素材で構成され
、かつ予め電解液中で直流もしくは交流を用いて通常の
アルマイト処理電圧以上であって、かつ５０Ｖ以上、１
３０Ｖ以下の高電圧で陽極処理し、これにより表面に繊
密な陽極酸化皮膜を生成してなるものであるから、上記
高電圧に充分耐えることができる繊密かつ強固な皮膜の
ために、通常交流で行なわれるアルミニウム製品の二次
電解着色処理において、この陽極部材からの電流の流出
をアルミニウム製陽極部材と同程度以下に抑制すること
ができ、製品の着色むらを充分に防止することができる
。

またこの発明の陽極部村は二次電解着色処理に先立って
通常行なわれるアルマイト処理においてもチタン製陽極
部材に遜色ない特性が得られ、しかも機械的強度もチタ
ン製陽極部材と同等以上のものである。したがってこの
発明の陽極部材は、アルミニウム製品に対するアルマイ
ト処理と二次電解着色処理との一連の工程に使用する陽
極部材として極めて有用なものである。なおこの発明の
陽極部材は、アルミニウム製品のアルマイト処理に単独
に使用しても良いことは勿論である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ジルコニウムもしくはその合金からなる素材で構成
   し、かつ予め電解液中で直流もしくは交流を用いて通常
   のアルマイト処理電圧以上であつて、かつ５０Ｖ以上、
   １３０Ｖ以下の高電圧で陽極処理し、これにより表面に
   陽極酸化皮膜を生成してなることを特徴とするアルミニ
   ウム陽極酸化処理用陽極部材。