JPS607037B2 - 銅もしくは銅合金材の着色方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、銅もしくは銅合金材を電解陽極酸化処理して
表面に均一で密着性にすぐれた着色層を形成する方法に
関するものである。

従来、銅製品は色彩感が乏しく、又酸化により変色し易
いという欠点があるために化学的方法、電気化学的方法
等によってさまざまな色調に着色することが行われてい
る。

例えば、緑青色に着色する方法として銅塩と酸とを含有
する薬液を繰返し塗布する化学的方法があるが、塗布と
乾燥を再三にわたり繰返さなければならず、着色に時間
と手間を要し銅製品の工業的着色法として好ましい方法
ではなかった。

又、炭酸ナトリウムあるいは重炭酸ナトリウムを含む電
解液中で、着色しようとする銅製品を陽極として電解酸
化処理する電気化学的方法もあるが、着色層の密着性が
悪いと共に電流密度を均一にしないと均一な着色層が得
られないという欠点があった。例えば、銅製品が平板の
場合で平板を電解俗の負電極と平行に設置しても、電流
は周緑部の方が流れ易いので、周縁部がよく着色し板面
全面に均一に着色しない欠点があり、更に着色する銅製
品が立体的なものである場合には一層電流密度に差を生
じるので着色されない部分が生じるという欠点があった
。

更に、上記電解液に二酸化硫黄をとかしたり、硫酸塩、
亜硫酸塩等を加えることにより、着色層の色調や密着性
を改善することも知られているが、この方法でも依然と
して均一な着色層を形成することはできなかった。

本発明の目的は、上記従来法における欠点を解消し、電
解陽極酸化処理により銅もしくは鋼合金材に均一な色調
で密着性にすぐれた着色層を形成する着色方法を提供し
ようとするものであり、その要旨は、銅もしくは銅合金
材をアルカリ金属もしくはアンモニウムの炭酸塩又は重
炭酸塩と、ヒドロ亜硫酸ナトリウム又はチオ硫酸ナトリ
ウムとを含有する電解液に浸潰し、電解陽極酸化処理す
ること特徴とする銅もし〈は銅合金材の着色方法に存す
る。

本発明において、電解液はアルカリ金属もしくはアンモ
ニウムの炭酸塩と、ヒドロ亜硫酸ナトリウム又はチオ硫
酸ナトリウムとを含有している。

炭酸塩としては炭酸ナトリウム、炭酸カリ、炭酸アンモ
ニウム等が好適に使用され、又、ヒドロ亜硫酸ナトリウ
ム及びチオ硫酸ナトリウムは無水のものでも結晶水を有
するものであってもよい。電解液中の炭酸塩とヒドロ亜
硫酸ナトリウム又はチオ硫酸ナトリウムとの含有量は炭
酸塩については０．２〜０．８モル／〆、ヒドロ亜硫酸
ナトリウム又はチオ硫酸ナトリウムについては０．００
５〜０．２５モル／その範囲であるのが好ましい。炭酸
塩が０．２モル／夕より少なくなると、電流密度を調整
しても電解陽極酸化処理により銅の表面に着色層を形成
し難くなり、又０．８モル／そより多くなると着色層の
色調が黒色化して美〈しい色調に着色できなくなる。

炭酸塩の最も好ましい範囲は０．４〜０．６モル／そで
ある。

又、ヒドロ亜硫酸ナトリウム又はチオ硫酸ナトリウムに
ついては０．００５モル／夕より少ないと電解液にこれ
らを添加する効果、即ち着色むらの解消と着色層の密着
性の改善が充分でなく、又０．２５モル／夕より多くな
ると色調が変化し、黄色味のまさった色調となるため好
ましくない。

これらの最も好ましい添加量の範囲は０．０２５〜０．
０５モル／そである。

本発明において、上記炭酸海及びヒドロ亜硫酸ナトリウ
ム又はチオ硫酸ナトリウムはいずれも単独で使用しても
２種以上混合して使用してもよい。

尚、本発明では上言己電解液に水捻挫の第１又は第２隣
酸塩、例えば第１隣酸ナトリウム、第１隣酸カリ、第１
隣酸アンモニウム等の第１隣酸塩「第２燐酸ナトリウム
、第２隣酸カリ、第２隣酸アンモニウム等の第２燐酸塩
等を添加すると、着色層の表面が一層滑らかになり均一
な着色を行うことができると共に密着性も一層改善され
る。

かかる燐酸塩の添加量は０．０１５〜０．３モル／夕、
好ましくは０．０５〜０．０８モル／そであり、０．０
１５モル／そより少ないと隣酸塩を添加することになる
効果が充分でなく、又０．３モル／夕より多くなると除
々に色調が薄くなり、着色しなくなるからである。そし
て、本発明においては、上記電解液中に銅もしくは銅合
金材を浸潰し、銅もしくは鋼合金材を陽極として電解陽
極酸化処理をする。電解陽極酸化処理における電流密度
は電解液中に含有する炭酸塩と、ヒドロ亜硫酸ナトリウ
ム又はチオ硫酸ナトリウムとの組合せや含有量により変
化するが、種々の電解液において２．５Ａ／ｄ枕以上、
電解液温度は２０〜４０００とするのが好ましい。

電流密度が２．５Ａ／ｄめ未満であると炭酸塩とヒドロ
亜硫酸ナトリウム又はチオ硫酸ナトリウムとの含有量を
多くしても銅もし〈は銅合金材に着色し難くなるからで
あり、又、電解液温度が２０ｏｏより低くなると色調が
悪く表面が滑らかでなくなり、４０ｏｏより高くなると
色調が黒色化してくるからである。又、電解陽極酸化処
理する時間は処理する銅もしくは鋼合金材の表面積、電
流密度、処理材と電極との距離、電解液の温度等により
変化し、表面積が小さく、電流密度が大きく、距離が短
く、液温度が高い程処理時間は短かくてすむ。

電解液槽中における処理材と電極との配置は、陽極とす
る処理材を陰極に対してほ）、等距離となるようにする
のが均一に着色するために好ましく、このため処理材の
形状にもよるが細長い電解液槽の中央部に処理材を吊下
げ、電解液槽の両側に沿って陰極電極を設置すると一時
に複数個の処理材を着色することができ、電解液槽自体
を陰極としてもよい。

上記の電解液槽に、前処理をして表面をよく脱脂した銅
もし〈は鋼合金材を浸潰し、上記のようにして電解陽極
酸化処理すれば全面均一な着色層が形成される。

この着色層は十分な密着性を有しているが、衝撃力が加
えられると剥げ落ちることがあるため、これを防止する
と共に耐久性を向上させる等の理由で着色層の表面に保
護被覆層を形成するのがよい。

保護被覆層は従来公知のものが使用できる。

例えば、アクリル系の溶液タイプの塗料、アクリルウレ
タン系の２液硬化タイプの塗料等をスプレー塗布し、加
熱乾燥する方法で形成することができる。又、本発明に
おいて、電解陽極酸化処理を行うと、電解液中の炭酸塩
又は重炭酸塩、ヒドロ亜硫酸ナトリウム又はチオ硫酸ナ
トリウム等が消耗するので、消耗した分を補給して常に
電解液中の含有量を一定としておくのがよい。

又、電解液中には酸化鋼等の着色処理に悪影響を及ぼす
生成物が生じるので、ときどき電解液を炉適してこれら
生成物を除去するのがよい。

次に本発明の実施例と比較例を示す。実施例 １ たて１２肌、よこ７肌、深さ５凧のプラスチック製の容
器に、炭酸ナトリウム４０夕／夕とヒドロ亜硫酸ナトリ
ウム８夕／そとを含有する電解液を入れて電解液槽とす
る。

容器のよこ方向の一方の内壁面には銅板が取付けられ負
電極となされている。着色処理する銅板（１０ｃの×５
肌、厚さ０．３脚の脱脂処理した鋼板）を、負電極銅板
と約４５度の角度をなして対面し、一端が約５ｃの、他
端が約１２伽となるように電解液槽内に浸債する。

そして、この着色処理しようとする銅板を陽極に接続し
、負電極との間に電流密度８．０Ａ／ｄ〆の電流を３分
間流したところ負電極に面した面は負電極との間隔が異
なるにもかかわらず全面に均一な若草色の着色層が形成
された。

電解液の温度は２０００であった。

この着色処理した銅板を水洗、乾燥した後、次のように
して着色層の密着性をテストした。

密着性は１加平方の広さの着色層に１伽ピッチの切り目
を縦横に入れてＩＯＮ固のごばん目をつくり、その上に
セロハンテープを指先で押えて貼りつけて剥離したとき
に５０％以上の面積にわたって着色層が残っているごば
ん目の数で判定するごばん目テープ剥離テストと、流水
中（１０〜１５そ′ｍｉｎの水道水が入れ替る容器内）
への浸債テスト（１週間）とを行った。その結果、ごば
ん目テープ剥離テストでは１００個のごばん目の全てで
剥離なしの判定であり、各ごばん目の中で部分的にも剥
離するものはほとんどなかった。

又、負電極に近い側と遠い側とにおける着色層の密着性
の差はなかった。

又、浸濃テストでは着色層に全く変化はなかった。実施
例２、３及び比較例１〜３ 実施例１において電解液及び電流密度を第１表に示すよ
うに変え、各比較例においては更に通電処理時間を１０
分間とした以外は実施例１と同様にして着色処理を行っ
た。

第 １ 表 実施例２、３において得られた着色層は色調は異なるが
実施例１と同様の全面均一に着色されたものであり、ご
ばん目テープ剥離テストでは１００個のごばん目の全て
で剥離なしの判定であり、各ごばん目の中で部分的にも
剥離するものはほとんどなかった。

又浸簿テストでは着色層に全く変化はなかつた。これに
対して各比較例においては着色処理する鋼板の負電極銅
板との間隔が狭い側、即ち電流の流れ易い側が不均一な
まだら状に着色され、その着色された部分の割合は負電
極鋼板と向き合う銅板の表面積の２０％（比較例１）、
５％（比較例２及び３）であった。

尚、色調は比較例１及び２では青白色であったが、比較
例３ではやや黒味をおびたうすし、青色であった。

又、着色層のごばん目テープ剥離テストでは、各比較例
ともにＩＯＮ固のごばん目のすべてで剥離なしの判定で
あったが、比較例１においては着色層が粉末状になって
おり、セロハンテープが接着せず表層部の粉がくっつい
て剥離したためであり、比較例２、３ではごばん目の半
数以上において部分的な着色層の剥離が生じた。

更に流水への浸債テストを行ったところ、水の流動によ
って着色層が部分的に剥離した。

尚、各比較例において着色層の上に保護被覆層を施こし
てみたが着色層の剥離を防止することはできなかった。

実施例 ４幅６０ｃの、長さ３の、深さ１仇のステンレ
ス板製の槽に実施例３で使用したと同じ電解液を入れて
電解液槽とし、長さ方向に沿って銅〆ッキを施こした合
成樹脂製の雨どい部品（ェルポ、集水器等）を浸潰し、
各雨どし、部分を陽極に、糟を陰極に接続して電流密度
８Ａ′ｄ〆の電流を３分間流して電解陽極酸化処理を行
った。

各雨どし、部品の外面には全面均一な密着性のよし、青
白色の着色層が形成された。

以上に述べた通り、本発明はアルカリ金属もしくはアン
モニウムの炭酸塩と、ヒドロ亜硫酸ナトリウム又はチオ
硫酸ナトリウムとを含有する電解液中に銅又は銅合金材
を浸潰し、電解陽極酸化処理する着色方法であって、ヒ
ドロ亜硫酸ナトリウム又はチオ硫酸ナトリウムを加える
ことにより銅又は銅合金の表面に均一で密着性にすぐれ
た着色層を形成することができる。

又、着色しようとする銅又は銅合金材が立体的な形状の
ものであっても、外表面の全面に均一な着色層を形成す
ることができ、屋根材としの鋼板の着色、銅製又は銅〆
ツキ合成樹脂製の雨どし、及びその部品の着色等の建材
の着色、装飾的な銅製品類の着色、美術工芸品の着色等
の工業的着色法として有用な方法である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 銅もしくは銅合金材をアルカリ金属もしくはアンモ
   ニウムの炭酸塩と、ヒドロ亜硫酸ナトリウム又はチオ硫
   酸ナトリウムとを含有する電解液に浸漬し、電解陽極酸
   化処理することを特徴とする銅もしくは銅合金材の着色
   方法。 ２ 電解液中に含有する炭酸塩が０．２〜０．８モル／
   ｌであり、ヒドロ亜硫酸ナトリウム又はチオ硫酸ナトリ
   ウムが０．００５〜０．２５モル／ｌである特許請求の
   範囲第１項記載の着色方法。