JPS62235456A - 硫酸浴電解発色処理用アルミニウム合金板およびその製造法 - 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］ この発明は硫酸浴発色処理用アルミニウム合金板、特に
、グレー発色建材パネル用アルミニラム合金板およびそ
の製造法に関するものであり、建材以外にも装飾効果を
必要とするところに利用できる。

［従来の技術］ 硫酸浴による通常の陽極酸化処理（いわゆるアルマイト
加工）はアルミニウム合金板に耐食性、耐候性を与える
ので建築用部材の表面処理法として広く利用されている
。

建築部材として用いられているアルミニウム材料は、大
部分が純度９９．Ｏ〜９９．５％の工業用純アルミニウ
ム材料で、一部にマグネシウムを含有するＪＩＳ　Ａ　
５０５２系合金、形材としてはマグネシウム、ケイ素を
含有するＡ　６０６３系合金がある。これら既存の合金
材は陽極酸化処理をしたときに銀白色を呈し、その装飾
効果と耐食性が優れていることは周知のことである。

一方、銀白色以外の各種（！！調を有する建築用部材の
需要が強く、染色、着色あるいは各種二次電解発色処理
等が提案され、実行されてきた。

二次電解発色は、特定の金属イオンを含む浴中で電解す
ることで発色素となる金属を板表面に析出させるもので
、その色調、耐食性、耐候性が優れているが、発色処理
に多くの工程と電力、薬品等を必要とするのが欠点であ
った。

一方、この発明と同じ効果を発揮する既存の合金として
Ａ　４０４３系合金があるが、その陽極酸化皮膜の耐食
性、耐候性が悪く、実用化されていない。

［発明が解決しようとする問題点］ この発明は、このような背景のもとに完成したもので、
通常のＩｉｉ！Ｉ酸浴中で陽極酸化処理をすることによ
って灰色に発色し、耐食性、耐候性のよい表面皮膜を形
成できるアルミニウム合金板を提供しようとするもので
ある。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するためのこの発明の構成は、ケイ素
０．７〜２．５％、鉄０．１０〜０．７０％、チタニウ
ム０．０１〜０．０５％を含み、残部がアルミニウムと
不純物からなるアルミニウム合金であって、ケイ素を主
成分とする平均径１μｍ　〜０．１μｍの析出粒子が３
０００個／ｍｍ２以上の密度で均一分散している硫酸浴
電解発色処理用アルミニウム合金板である。

上記金属成分のうちＳｉは陽極酸化皮膜中に微細粒子と
して存在し、灰色の発色に寄与する。硫酸浴で形成され
る陽極酸化皮膜が灰色を呈する物理的機構については完
全に解明されてはいない。しかし、経験的に１μｍ以下
の微細粒子が皮膜中に分布すると白色光の吸収が起り灰
色または黒色を呈することが知られている。従って添加
される３ｉを合金板中で１μｍより小ざい粒子として均
一に分散させることがこの発明の要点である。

２．５％をこえる多ωの３ｉを添加すると１μｍ以下の
微細粒子も増加し灰色ないし黒色の度合いは強くなるが
、多爪のＳｉ粒子を含む陽極酸化皮膜は耐腐食性が不十
分でおる。

０．７％未満のＳｉでも、ある程度の発色は可能である
が、３ｉ粒子の総数が少なくなって十分な発色が得られ
ない。

鉄（Ｆｅ）は、中間焼鈍時に生成する再結晶粒を微細化
するために添加され、その母が少なければ効果なく、多
すぎると粗大なＡ１−Ｆｅ化合物あるいは化合物群を形
成し陽極酸化処理したときの色調にむらが生じる。再結
晶粒を微細化するのは、建築部材等に利用するときに必
然的に伴う曲げ、張り出しなどの加工に必要な成形性を
与えるためのほか、加工に伴う板面の肌荒れ現象、陽極
酸化処理したときの結晶粒ごとの結晶方位の差から生ず
る光沢、色調等の不均一性を解消するためである。

Ｓｉ、Ｆｅは上記効果の他に合金板の強度を高めるにも
有効である。

チタニウム（Ｔｉ＞は鋳塊組織の微細化のために添加さ
れる。これは最終板の色調の不均一性を解消するためで
ある。この目的をより確実にするためＴｉとともに数ｐ
ｐｍのホウ素（Ｂ）が同時添加されてもよい。　　　・
上記合金板の第一の製造方法は、上記化学組成の合金鋳
塊を溶融温度以下で均質化熱処理したのち、３５０〜４
５０℃で熱間圧延し、冷間圧延してから、３５０〜４５
０℃で６０秒以内の中間焼鈍をし、引き続き圧下率１５
％以上の最終冷間圧延で所望の板厚とし、更に、１５０
〜２５０℃で１〜３０時間の熱処理を施す方法である。

なお、熱間圧延の直後、または、冷間圧延の途中の段階
でケイ素（Ｓ　ｉ　＞を固溶させるための溶体化熱処理
をしたり、あるいは３５０〜４５０℃で６０秒以内の中
間焼鈍をざらに追加してもこの発明の効果が損われるこ
とはない。

この第一の方法では、まず、合金鋳塊中の巨視的な成分
偏析による特性の不均一性を解消させるために適当な温
度、通常は５００〜５５０℃で５〜２０時間均質化処理
する。つぎに３５０〜４５０℃で熱間圧延し、冷間圧延
後３５０〜４５０℃で６０秒以内の中間焼鈍を行なう。

熱間圧延の温度が３５０℃未満では変形抵抗が大きくて
圧延が困難となり、４５０℃より高温では熱間圧延中に
Ｓｉの析出が進行しすぎて発色に支障が生じる。

中間焼鈍の温度が３５０℃未満では再結晶粒の生成が不
均一になる恐れがあるので好ましくない。４５０℃より
高温では、熱間圧延の場合と同じ＜Ｓｉの析出が進行し
すぎて発色に支障ができる。中間焼鈍の加熱時間を６０
秒以内とするのは、再結晶を完全に行なわせて、Ｓ；の
析出を防止するためである。

中間焼鈍後に行なう、圧下率１５％以上の最終冷間圧延
は最終合金板に必要な強度と剛性を付与するためである
。また、引き続き行なう１５０〜２５０℃での最終熱処
理によって３ｉの均一微細析出を容易ならしめる効果も
有する。

この最後に行なう１５０〜２５０℃の１〜３０時間の熱
処理は、発色に有効な０．１〜１μｍの３ｉ粒子の析出
を調整するものであり、要求される色調（濃度）に対応
して必要十分な温度と時間で処理がなされる。

当然の事ながら温度が低ければより微細な３ｉ粒子が析
出するが処理時間は長くなる。

また温度が高ければ、短時間で必要な３ｉ粒子が析出し
、過剰処理すれば３ｉ粒子が数μｍに粗大化し発色に寄
与しなくなる。この発明では工業生産において経済的に
見合う温度と時間を選定した。

最終の熱処理は最終冷間圧延で加工硬化した合金板を軟
化させる効果を奏する。これにより伸びが回復し、合金
板の成形性は向上する。

又、上記合金板の第二の製造法は、ケイ素０．７〜２，
５％、鉄０．１０−０．７０％、チタニウム０、０１〜
０．０５％を含み、残部がアルミニウムと不純物からな
るアルミニウム合金溶湯を厚み２０ｍｍ以下の板状中間
製品に鋳造し、この中間製品を溶融温度以下で均質化熱
処理したのち、４５０℃以下で熱間圧延、温間圧延を経
てあるいは経ることなく冷間圧延してから、３５０〜４
５０℃で６０秒以内の中間焼鈍し、引き続き圧下率１５
％以上の最終冷間圧延で所望、の板厚とし、更に、１５
０〜２５０℃で１〜３０時間の最終熱処理を施すことを
特徴とするものである。

上記第一の製造法における熱間圧延は、要するに鋳造さ
れた鋳塊を薄板に加工するために行なうものであって、
その主旨にしたがえば、第二の製造法としていわゆる溶
湯圧延のような、合金溶湯を直接板状に鋳造することで
、Ｓｉの析出を伴なわない板状中間製品を作ることがで
きる。そして以下、均質化熱処理をしたのち、所定の熱
間圧延、温間圧延を経てあるいは経ることなく、第一の
方法と同じく冷間圧延と所定の中間焼鈍、最終熱処理を
行なう。

合金溶湯を直接、板状中間製品に鋳造する方法としては
、水冷された一対のロール間で凝固させる溶湯圧延法、
無端帯状の冷却板の間で凝固させる方法、水冷鋳型を用
いて連続的に板状中間製品を鋳造する方法などがあるが
、この発明ではこれらの何れを利用しても差支えない。

［実施例］ 以下本発明を実施例により詳細に説明する。

実施例１ 第１表 第１表に示す合金鋳塊を５２０℃ｘｌＯ１１ｒ均質化処
理してから４２０℃で熱間圧延して５ｍｍ厚となし、冷
間圧延で１．５ｍｍ厚とした。この厚さで４４０℃Ｘ　
３０秒間の中間焼鈍を施し、ひき続いて冷間圧延して１
．０ｍｍ厚（圧下率３３％）にし１８０℃ｘ５Ｈｒの焼
鈍を行なって、試験用アルミ合金板を作製した。

つぎにこれらの板を苛性ソーダ水溶液による脱脂エツチ
ングと水洗ののち、２０％硫酸水溶液（２５℃）中で直
流的１５Ｖの電圧をかけて陽極酸化処理した。

陽極酸化皮膜厚みが２０μｍになるよう処理時間は各試
験板ごとに調整した。処理後水洗、乾燥して板面の色調
を色調計で測定し、均一性を目視で評価した。また材料
特性として、処理前の板において、ｏ、　ｉｏ〜１μｍ
の３ｉ粒子の単位面積当りの数、結晶粒径、機械的性質
を測定した。それらの結果を第２表に示す。

第２表 Ｓｉ、Ｆｅ、Ｔｉが不足または過剰なＮｏ、３〜８では
陽極酸化処理後の色調にむら、筋が目立ち、色濃度も濃
すぎたり淡すぎたりして好ましくない。

色濃度（Ｌ値大はど明るい）は陽極酸化皮膜の厚みが５
μｍ増すとＬ値で約５低下するような相関を示す。した
がってＮＯ，４のような合金でも膜厚をさらに５〜１０
μ増やしてやればＮｏ。

１．２に近い濃灰色を得ることができるが、膜厚はまた
陽極酸化処理の通電量にも比例するので、いたずらに膜
厚を増して色を濃くすることは経済的でない。Ｎｏ、６
合金のように逆に膜を薄くすれば所望の色調が得られる
合金もあるが、一般に建築等部材に用いるアルミ合金板
は耐食性を確保するために１５〜２０μｍ厚みの陽極酸
化皮膜を必要とするので、これも好ましくないことにな
る。

実施例２ 第３表 第３表に示すＮＯ，９、Ｎ　０．１０合金鋳塊を下記第
４表に示す方法により２．０ｍｍ厚の板となし、実施例
１と同じ方法によって元板および陽４ｆＡ酸化処理後の
特性を測定。その結果を第４表下部に示す。

第４表 実施例３ 第５表 第５表に示す谷金（Ｎ　Ｏ，１１）鋳塊を５４０℃×５
［１ｒ均質化処理後、４２０℃で熱間圧延して８ｍｍ厚
とし、４ｍｍ厚に冷間圧延してから４４０℃Ｘ３０秒中
間焼鈍し、ひき続き冷間圧延で３ｍｍ厚（圧下率２５％
）とした。この冷延板を１２０〜４００℃で５〜３０１
１ｒ熱処理してから実施例１に示すと同じ条件で陽極酸
化処理を施し、板面色調等を評価した結果を第６表に示
す。最終熱処理によって灰色色調（濃度、Ｌ値）をかな
り幅広く変えることができるが、建築部材に必要な強度
、剛性と色調を得る条件として１５０〜２５０℃が適当
である。

第６表 実施例４ 第７表 第７表に示す合金（Ｎｏ、１２＞を水冷した一対のｍ′
ｆＡ回転ロールを用いて１０ｍｍ厚みの板状中間製品に
鋳造し、これを５４０℃ｘ　５Ｈｒ均質化熱処理し、冷
間圧延して２ｍｍ厚みとした。

この冷延板を４５０℃Ｘ３０秒中間焼鈍し、ひきつづい
て冷間圧延でｉｍｍ厚（圧下率５０％）とした。こうし
て１ｑだ板を１２０〜４００℃で各３時間熱処理し、実
施例１に示すと同じ条件で陽極酸化処理し、板面色調等
を評価した結果を第８表に示す。最終熱処理によって灰
色色調（濃度、Ｌ値）をかなり幅広く変えることができ
るが、建築部材に必要な強度、剛性と色調を得る条件と
して１５０〜２５０℃が適当である。

第８表 ［発明の効果］ 以上説明したこの発明の効果は下記のように要約するこ
とができる。

１）硫酸浴による陽極酸化処理で灰色の表面色調を得ら
れるので、従来からある他の発色、着色処理に比べて簡
便、経済的である。

２）耐腐食性の良い陽極酸化皮膜が得られ、紫外線等に
よる色調など性能劣化が少ないので、ビル外装等に利用
するのに都合がよい。

３）陽極酸化皮膜の膜厚および合金板の最終熱処理によ
る析出３ｉ粒子の分布を変えることにより灰色の濃度を
変えることができるので、装飾性の多様化が容易である
。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ケイ素０．７〜２．５％、鉄０．１０〜０．７０
   ％、チタニウム０．０１〜０．０５％を含み、残部がア
   ルミニウムと不純物からなるアルミニウム合金であって
   、ケイ素を主成分とする平均径１μｍ〜０．１μｍの析
   出粒子が３０００個／ｍｍ＾２以上の密度で均一分散し
   ていることを特徴とする硫酸浴電解発色処理用アルミニ
   ウム合金板。
2. （２）ケイ素０．７〜２．５％、鉄０．１０〜０、７０
   ％、チタニウム０．０１〜０．０５％を含み、残部がア
   ルミニウムと不純物からなるアルミニウム合金鋳塊を溶
   融温度以下で均質化熱処理したのち、３５０〜４５０℃
   で熱間圧延し、冷間圧延してから、３５０〜４５０℃で
   ６０秒以内の中間焼鈍し、引き続き圧下率１５％以上の
   最終冷間圧延で所望の板厚とし、更に、１５０〜２５０
   ℃で１〜３０時間の最終熱処理を施すことを特徴とする
   硫酸浴電解発色処理用アルミニウム合金板の製造方法。
3. （３）ケイ素０．７〜２．５％、鉄０．１０〜０．７０
   ％、チタニウム０．０１〜０．０５％を含み、残部がア
   ルミニウムと不純物からなるアルミニウム合金溶湯を厚
   み２０ｍｍ以下の板状中間製品に鋳造し、この中間製品
   を溶融温度以下で均質化熱処理したのち、４５０℃以下
   で熱間圧延、温間圧延を経てあるいは経ることなく冷間
   圧延してから、３５０〜４５０℃で６０秒以内の中間焼
   鈍し、引き続き圧下率１５％以上の最終冷間圧延で所望
   の板厚とし、更に、１５０〜２５０℃で１〜３０時間の
   最終熱処理を施すことを特徴とする硫酸浴電解発色処理
   用アルミニウム合金板の製造方法。