JPS6153440B2

JPS6153440B2 -

Info

Publication number: JPS6153440B2
Application number: JP11157783A
Authority: JP
Inventors: Toshio Moryama; Takahiro Ito
Original assignee: KURINATSUPU KK
Current assignee: KURINATSUPU KK
Priority date: 1983-06-21
Filing date: 1983-06-21
Publication date: 1986-11-18
Also published as: JPS602696A

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）クロム硫酸法によつ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つて変化する自然
電極電位の変化を測定し、その電位差によつて色
調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
しなが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つてたやすく変化
し、それに伴つて着色々調に誤差を生じやすい。
例えば同一材質でも素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、過度の撹拌による浴液の乱流動、被処理材の
揺動等によつても容易に変動し、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。またステンレス鋼帯を連続的に酸化着色処理す
る場合は、従来のバツチ式静止浴処理法に較べて
走行する鋼帯を処理するため処理槽は必然的によ
り長尺、大容量槽を必要とし、浴温の均一化、浴
濃度変化の補正等のため常時適当な撹拌を必要と
し、電位差測定により誤差を生じ易く、これに伴
つ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り、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り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、走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説する。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３変数によつて表わされ、各変数の座
標軸に取つた色空間の一点によつて代表させるこ
とができる。したがつて２つの色の差すなわち色
差は、色空間における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つて表わす
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
より、Ｌ、ａ、ｂ表色系によつて酸化着色された
ステンレス鋼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還
元装置ま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。第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・硫酸法によつ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ナトリウ
ム、チオ硫酸ナトリウム等によつては容易に還元
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、着色ステンレス鋼帯を陰極として
直流電源により電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0.1ないし5.0重量％、好ましくは0.5ないし2.0
重量％濃度で使用する。また上記酸水溶液に界面
活性剤を0.1ないし3.0重量％、好ましくは0.3ない
し1.5重量％添加することにより均一に還元でき
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り、直流電流密
度は0.1ないし1.0A/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
還元液中に導く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・硫酸法等によつて着色されたステンレ
ス鋼帯が着色不足の場合には再酸化処理によつて
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250ｇ/、H₂SO₄が500ｇ/の濃度の液
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
り、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
には不適当である。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
じであり、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り再酸化液中に
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
によりステ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。この装置の作動は
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
りステ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鋼帯の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り電解
還元を行う。還元時間はステンレス鋼帯の送り
速度により定まる。鋼帯が色差検出装置を通つ
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、通電はステンレス鋼帯が還元液中
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つた後は、電解還元
装置の還元液中より電極板および可動ガイドロ
ールによりステンレス鋼帯を引き上げ、少し遅
れて洗浄装置よりステ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鋼
帯を両装置の液中に浸漬し、ΔＥより算出され
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終つた後の
作動は(イ)の場合と同様である。第６に走行手段について述べる。走行装置は通常所定速度で回転するロールを用
いる。ステンレス鋼帯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つた装置、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１供試材ＡはSUS−304ステンレス鋼帯（0.4×50
×20000mm）B.A仕上げ材（Bright Annealing；
光輝焼鈍材）を用いてクロム硫酸法（CrO₃250
ｇ/、H₂SO₄500ｇ/）によつて１−緑、２−
赤（マゼンタ色）、３−金、４−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、
着色材を電解液中1000mm／分の速度で水平に走行
させつつこれを陰極とし、その上部に不溶性陽極
を設けて陰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0.1〜1.0A/dm²の範囲で
変えて確めた。その電解条件を以下に示す。 H₂SO₄ 2.0％（ｗ）電解液組成 ※界面活性剤 0.5％（ｗ）（湿潤活性剤OV−366）極間距離 150mm 電極面積比１：１電解温度 20℃ 電解時間 60秒電流密度（陰極） 0.1〜1.0A/dm² 色差測定には日本電色工業(株)製カラーアナライ
ザー2000−DPを用いJIS 8722に規定される方法
でＬ、ａ、ｂ、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り同一通電量で電解還元
を行つてもその色調還元巾は異り着色膜厚が厚
く、色の進んでいる色調のものほど色調還元幅は
大きくなつた。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−青味のかゝつた金色では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つて変化
した。ステンレス鋼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ΔＥ＝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
より容易に算出される。実施例２（従来法との比較）供試材にはSUS 304ステンレス鋼帯（0.4×50
×20000mm）B.A仕上げ材を用い、クロム硫酸法
により緑色、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
ける陰極電解による色調還元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
比較を行つた。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1000m/minの速度で走行さ
せつゝ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り確認しつつ色差
を許容範囲内に戻すまで夫々異なつた時間処理を
施した。各試料は処理後CrO₃250ｇ/、H₃PO₄25ｇ/
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つた。耐食性はJISH 8617、JISH 8681に規定されて
いる方法により200時間処理を施して比較および
評価を行つた。耐摩耗性試験はタイプライター用砂消ゴム
（LION−502）10mm角に荷重100ｇ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
60mmの軌跡で200rpm/minの速度で500回転させ
た後着色膜の破壊度を目視によりＡからＥの５段
階に分け、評価した。その結果を表２に示す。

【表】実施例３供試材SUS 304ステンレス鋼帯（0.4×100×
100mm）バフ仕上げ材を用いて、緑色、青色の基
準色に着色した後、Cr₂O₃250ｇ/、H₂SO₄500
ｇ/を含む液中で再酸化処理を施すにさいして
処理温度を55〜75℃と変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ΔＥ＝2.00以下とすることは極めて容
易であり、従つ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＝
2.00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 304B.A仕上げステンレス鋼帯
（0.4×50×20000mm）をクロム硫酸法により緑色
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、1.54、1.03、0.62であ
る色と、青色系での同様にΔＥ＝1.84、1.48、
1.10、0.65での色に着色し、着色ステンレス鋼帯
の走行速度1000mm／分で再酸化浴中を通過させ
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３に示す。

【表】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ΔＥ＝0.44以下にすることは容易
であつたが従来方法では反応が急激でΔＥ＝0.44
以下に制御することは処理時間が短かく困難であ
つた。第３図は本発明の着色ステンレス鋼帯の連続色
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よりなる。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つ
た着色ステンレス鋼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い効果を奏する。

【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、第３図は本発明の方
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℃−青、９……
60℃−緑、１０……55℃−緑、１１……60℃−
青、１２……55℃−青、１３……色差検出装置、
１４……走行案内ロール、１５……直流電源、１
６……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
槽、２３……昇降ガイドロール。

Claims

【特許請求の範囲】

１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り、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
することにより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。