JPS62224698A - 美麗な発色チタン材の製造方法 - 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〉 この発明は、各種の中間色や透明度の高い色調を呈し、
幅広い美観を与える発色チタン（純チタン及びチタン合
金）材の製造方法に関するものである。

く背景技術〉 建築金具、装飾品、什器、光学機器類等を中心に金属の
着色技術は極めて古い歴史を誇っているが、近年、チタ
ンの利用拡大にともなって該チタンの有する各種特性が
評価されるようになり、エツチングと併用した全色画等
の美術品や、タイピン、ネックレス、イヤリング等の装
身具、或いは屋根材・外装材等の建築部材などとして発
色チタン材が注目を集めるようになってきた。

ところで、現在、チタン（チタン及びチタン合金）の発
色法は“陽極酸化法”と“高温酸化法”が主流を占めて
おり、工業的に製造される発色チタン材は例外なく前記
何れかの方法で製造されていると言っても過言ではない
。

なお、陽極酸化法とは、リン酸や硫酸などを含む水溶液
中で、冷間加工（冷間圧延等）後真空焼鈍又は連続焼鈍
してから酸洗した被処理チタン材を陽極として電圧を負
荷する処理法であって、負荷電圧を変えるとそれに応じ
た厚みの酸化皮膜が形成されるので、その皮膜厚に相応
した各種色相の干渉色が発現されるとして知られている
ものであり、一方、高温酸化法とは、同様の被処理チタ
ン材を大気中や酸素ガス雰囲気中で一定時間高温保持し
薄い酸化皮膜を形成させて干渉色を生み出させるもので
あって、“処理温度−処理時間”の条件を変えることで
色調の調整が可能なものとして知られていることは言う
までもない。

しかしながら、従来実施されていた前記チタン発色法が
多種類の色合いを現出できるとされてはいても、やはり
その種類には限度があり、特に柔らか味を醸し出す中間
色や清涼感を与える透明度の高い色調を得るのは極めて
困難で、これらの問題を克服するのが発色チタン材の需
要拡大上欠かせない課題だったのである。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明者等は、上述のような観点から、従来の陽極酸化
法や高温酸化法では実現が困難であった「中間色」や「
透明度の高い色調」をも安定して現出せしめ得る方法を
見出すべく、様々な実験・研究を繰り返したところ、以
下に示される知見を得るに到ったのである。即ち、 Ａ）　陽極酸化法又は高温酸化法にてチタンを発色させ
る前に、例えば冷間加工率と焼鈍温度とを様々に組み合
わせた処理を実施して表層部の結晶粒径を調整すると、
各結晶粒毎の結晶方位の違いが発色処理時の酸化皮膜生
成条件に大きな影響を与えるようになり、同一温度・同
一時間条件下で皮膜形成処理しても各結晶粒の位置する
部分毎に生成皮膜厚が異なることとなって各部が発する
干渉色に差異が出来るので、この異なる干渉色の光線が
混合し美麗な中間色を呈する光線として目に到達するよ
うになる上、色調の明るさも向上すること、 Ｂ）　また、陽極酸化法又は高温酸化法にてチタンを発
色させる前に“ダルロール”による表面の梨地仕上げを
実施行うと、部分によって表面の冷間加工度が異なるこ
とや表面の凹凸等の影響から、やはり発色処理時の酸化
皮膜生成条件が微小部分毎に相違することとなり、全体
として結晶粒径調整の場合とはほんの心持ち異″なった
感じの明るい美麗な中間色を呈するようになること、Ｃ
）更に、陽極酸化法又は高温酸化法にてチタンを発色さ
せる前に表面の鏡面研磨を実施すると、非常に均一な表
面性状故に発色処理時の生成酸化皮膜も全体に極めて均
一となって乱反射要素が無くなり、しかも生成酸化皮膜
の表面は極めて円滑であって下地を良く反映することか
ら、著しく透明感に溢れる高貴な色調の美麗な発色チタ
ン材が得られること。なお、この場合の研磨がペーパー
研磨であったり、中途半端な不均一パフ研磨であったり
、或いは酸化スケールが僅かに残るようなものであると
上述のような効果が得られないこと。

Ｄ）従って、陽極酸化法又は高温酸化法にて発色チタン
材を製造するに際し、「表層部の結晶粒径調整」、「ダ
ルロールによる梨地肌任上げ」及び「鏡面研磨」の中か
ら選択される前処理を実施して素地を調整することで、
様々な優れた美観を与える幅広い色調の発色チタン材が
安定して実現されること。

この発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、 陽極酸化法又は高温酸化法により発色チタン材を製造す
るに際して、 （ａ）　　表層部の結晶粒径調整、 （ｂ）　　ダルロールによる梨地肌任上げ、（ｅ）　　
鏡面研磨、 の中から選択した前処理を施して色感調整することによ
り、美麗感溢れる幅広い発色チタン材を工業的規模で安
定して得られるようにした点、に特徴を有するものであ
る。

なお、この発明の方法において表層部の結晶粒径を調整
する前処理を実施する場合には、該結晶粒径を余りに細
かいものとすると十分な中間色を安定して実現すること
が困難となり（鈍い色となる）、逆に粒径が大き過ぎる
と各粒毎の色が区別して見えるようになりがちであって
（全体にマダラ模様に見える）、やはり所望の中間色を
得難くなることから、表層部の結晶粒径は１０〜１００
０μｍに調整するのが好ましい。また、結晶粒径調整に
は冷間圧延率と焼鈍温度とを様々に組み合わせる周知の
手段が適用出来るが、結晶粒径調整の後に真空焼鈍又は
酸洗を施して調整された結晶粒の個々を明確にした方が
良いことは言うまでもない。

そして、ダルロールによる梨地肌任上げの前処理を施す
場合には、仕上げの表面粗度（Ｒｍａｘ　）を１０〜１
００μｍにすることが好ましい。

表層部の結晶粒径調整又はダルロールによる梨地肌任上
げの前処理を施した際に実現される明るい中間色は青と
ピンクの間の色範囲で発生ずるもので、陽極酸化では５
００〜２０００人の膜厚色範囲に、大気酸化では３００
〜１５００人の膜厚色範囲にそれぞれ生じる。

更に、上記鏡面研磨とは表面粗度（Ｒｍａｘ　）で０．
２μｍ以下の研磨を指すもので、これよりも粗い研磨で
あったり、僅かにでも酸化スケールが残るような研磨で
は所望の高透明度色調を実現出来ない。

対象とするチタン材の材質は純チタン及びチタン合金の
何れかを問うものではなく、また、前記「陽極酸化法」
はリン酸浴及び硫酸浴以外の処理浴を適用するものあっ
て良いことは当然であり、前記「大気酸化法」は空気の
出入りする炉内にて一定温度で一定時間保持する通常の
方法で十分である。

続いて、この発明の方法を実施例によって具体的に説明
する。

〈実施例〉 まず、“ＪＩＳＩ種　工業純チタン板”を用意し、次の
処理の何れかを施した各試験片とした。

■　冷延・真空焼鈍後、＃６００エメリーペーパー研磨
、 ■　冷延・真空焼鈍のみ（平均粒径が５μｍ）、■　冷
延・焼鈍によって平均粒径を８００μｍとした後、真空
焼鈍、 ■　冷延・焼鈍によって平均粒径を１５μｍとした後、
酸洗、 ■　冷延・焼鈍によって平均粒径を５０１ｔｍとした後
、酸洗、 ■　冷延・焼鈍によって平均粒径を５００μｍとした後
、酸洗、 ■　冷延・真空焼鈍後、ダルロール仕上げ（表面粗度：
”Ｒｍａｘ＝　３０　ｐ　ｍ）、■　冷延・真空焼鈍後
、鏡面研磨（表面粗度：Ｒｍａｘ＝０．０３μｍ）。

次いで、これらの試験片を“陽極酸化法”又は“大気酸
化法”にて着色し、それらの発色の状況を調べた。

一陽極酸化法による結果− ここで、陽極酸化浴には〔１０％Ｈ２ＰＯ４＋１％デキ
ストリン〕水溶液を使用したが、その結果を第１表に示
す。

第１表は、発色色彩の豊富さを調べたものであるが、前
記■及び■の試験片に比べて本発明に係る前処理■〜■
を施した試験片では多彩な中間色の均一発色が認められ
、■及び■の試験片では見られない橙、黄、赤紫、青緑
と言った色調の得られることが分かる。

一大気酸化法による結果− 大気酸化法による着色試験は、電気炉の管状炉心管内に
試験片（１、Ｏｕ＋厚）を挿入し、空気を通気しながら
特定温度に昇温された炉心管中央で２分間保持した後に
色を調べると言う方法を採用した（なお、この場合、試
験片の温度が５００°Ｃまで上界するのに約２０秒かか
り、８００℃までだと約３０秒かかった）。

得られた結果を第２表に示す。

第２表に示される結果は、本発明に係る前処理■〜■を
施した試験片では赤紫、緑、ピンク等の前記■の比較試
験片には見られない色調が得られることを示しており、
本発明の方法によって多彩な発色を実現出来るが明らか
である。

−“鏡面研必−陽極酸化法”による結果−この試験では
、前記■（比較例）及び■（本発明例）の前処理を施し
た試験片に第１表の結果を得たのと同様条件の陽極酸化
を行って「着色表面の高透明度から醸し出される高貴な
美麗さ」を比較したが、その評価の表現が極めて困難で
あるので、ここでは物品の“ツヤ（艷）″を現す数値で
あるところの「光沢度（数値の大きい程ツヤがある）」
を評価基準とした。

得られた結果を第３表に示す。

第３表に示される結果は、本発明に係る前処理■を施し
た試験片では素地の光沢度は勿論大であるが、形成され
た酸化皮膜の平坦度（ｆ　Ｉａ　ｔｎｅｓｓ　）も極め
て良好であるため着色処理後も１００以上の光沢度を有
するようになることを明瞭に物語っている。これに対し
て、前記■の処理を施した比較試験片は着色前こそ光沢
度１３０を示しているが、着色処理後は光沢度１００を
切っている。

もっとも、目視による“透明度感”や“美麗惑”には人
による個人差があるが、チタン又はチタン合金の着色材
の場合にはその評価の境が「光沢度：約１００Ｊにある
ことも明らかとなり、本発明の方法による効果の認識に
個人差の入り込む余地の無いことが確認された。

〈総括的な効果〉 以上に説明した如く、この発明によれば、これまでは得
られなかったような各種の中間色や透明度の高い色調を
呈し、幅広い美観を与える発色チタン（純チタン及びチ
タン合金）材を簡単・容易に、かつ安定して量産するこ
とができ、チタン材の適用分野をさらに拡大することが
可能になるなど、産業上極めて優れた効果がもたらされ
るのである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 陽極酸化法又は高温酸化法により発色チタン材を製造す
   るに際して、 （ａ）表層部の結晶粒径調整、 （ｂ）ダルロールによる梨地肌任上げ、 （ｃ）鏡面研磨、 の中から選択した前処理を施して色感調整することを特
   徴とする、美麗感溢れる発色チタン材の製造方法。