JPS62263996A - アルミニウム及びアルミニウム合金の染色皮膜 - 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） 本発明は、アルミニウム及びアルミニウム合金製品、例
えばアルミニウムサツシ、引戸、玄関等の建築製品、シ
ョーケース、日用品、脚立、梯子、装飾用品、鋳物、ダ
イカスト、車輌及び船舶等の部品に使用されるアルミニ
ウム及びアルミニウム合金の染色皮膜に閏゛する。

（従来の技術） 近来の消費生活、需要嗜好の多様化に伴い、アルミニウ
ム及びアルミニウム合金製品についても種々の色、特に
赤、黄、青のみならずそれらの各種中間色、更にはそれ
らのパステルカラー（不透明色）に着色することが要求
されるようになっている。

従来、中間色やパステルカラーを得る方法としては、ア
ルミニウムを化学的エツチングによって粗面化して白色
とした俊、陽極酸化し、染色又は電解着色等を行なう方
法が知られている。

又、別の方法として、中間色の塗料を塗装する方法が知
られている。

（発明が解決しようとする問題点） 上記従来の方法によれば、皮膜の化学的］ニツチングに
用いられた廃液（リン酸、硝酸等）の処分のために公害
防止手段をこうじなければならない。

又、処理工程も長くなることから、生産性が悪く、コス
ト高になる。（問題点を解決するための手段）アルミニ
ウム及びアルミニウム合金の陽極酸化皮膜に金属酸化物
を１種又はそれ以上含有ざＵることにより、その金属酸
化物の特性がイ４与されたアルミニウム及びアルミニウ
ム合金の陽極酸化皮膜を、染料によって染色したアルミ
ニウム及びアルミニウム合金の染色皮膜である。

（手段の説明） （１）アルミニウム及びアルミニウム合金に陽極酸化皮
膜を形成するには、通常の陽極酸化法が採用される。例
えば、硫酸、リン酸、クロム酸等からなる無機酸、シュ
ウ酸、スルホサリチル酸、マ［ｌン酸等からなる有機酸
又は水酸化ナトリウム、リン酸三ナトリウム等からなる
水溶液中で、直流、交流、パルス、Ｐ　Ｒ波又は交直重
畳法による電解によって陽極酸化皮膜が形成される。

（２）陽極酸化皮膜に金属酸化物を１種又はそれ以上含
有させるには、例えば金属塩溶液に塩基性水溶液を加え
て直径３００Å以下の金属酸化物のヒドロシルを作り、
アルミニウム及びアルミニウム合金に陽極酸化皮膜を形
成し、上記ヒドロシル中で電解して形成されたアルミニ
ウム及びアルミニウム合金の陽極酸化皮膜中に電気泳動
によって上記金属酸化物を含有さけることによって行な
う。

金属酸化物としては、例えばＴｉ、ＡＩ、７ｎ。

Ｇｏ、Ｏｒ、Ｆｅ、Ｎ　ｉ、Ｃｄ、ＭｑＸＣＥＰｓ　Ｂ
ａ、、Ｚｒ等の金属酸化物が使用される。又、金属酸化
物とは水和金属酸化物も含むものである。要求される色
調により、種々の金属が単独で或は複数が混合されて適
宜使用される。例えば、金属酸化物として酸化チタンを
使用し、それを含むヒドロシルを作り、その中で電気泳
動すると白色の皮膜が得られる。以下同様にしで、酸化
アルミニウムでは白色に、酸化亜鉛では白色に、酸化コ
バルトでは黒色に、酸化クロムでは緑色に、酸化鉄では
赤〜黄色に、酸化ニッケルでは薄縁色に、酸化カドミウ
ムでは白〜黄色に、酸化マグネシウムでは白色に、酸化
カルシウムでは白色に、酸化バリウムでは白色に、酸化
ジルコンでは白色にそれぞれ着色する。又、例えば、酸
化アルミニウムと酸化コバルトを混合したヒドロシルを
作り、電気泳動すると、パステル調の灰色が得られる。

即ち、本発明では、後述するように金属酸化物のヒドロ
シルを使用しているので、金属そのものではなく金属酸
化物による独特の着色が得られる。

金属塩水溶液としては、例えば５ｎ＋ｏｌ／ｊ！以下の
Ｔｉ、ＡＩ、Ｚｎ、、Ｇｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、ｃｄｌ
Ｍｇ、Ｃａ１Ｂａ、Ｚｒ等の金属の１ｉｌｌ＋酸塩、硝
酸塩又は塩化物を含／ｖでいる水溶液が使用される。更
に、より好ましくはＯ，Ｏｌｍｏｌ　／ｆＪ以上の濃度
を有している方が良い。

塩基性水溶液としては、Ｎａ　　ＣＯ３、Ｎａ０日又は
ＮＨ３水等を含むｐＨ７以上の水溶液が使用される。濃
度は、０．Ｏｌｍｏｌ　／Ｍ〜５ｍｏｌ／ｐが好ましい
。

ヒドロシルの調製法としては、金属塩水溶液に塩基性水
溶液を加える方法が採用される。例えば；（ａ）酸化鉄
のヒドロシルでは、１ｎ＋ｏｌ／ＩｔのＦｅ（ＮＯ３）
３水溶液２５０１に攪拌しながら１゜２５ｍｏｌ／！の
ＮａＣＯ３水溶液を約２０１／１ｎの速度でｐＨが２．
５になるまで加え、攪拌しながら３０分間放置して透明
な水和酸化鉄のヒドロシルを得る。

（ｂ）酸化クロムのヒドロシルでは、０．４＋ｏｌ　／
ｐのＣｒ２　　（８０４）３水溶液５００１に０．４１
１ｏｆ／ＪのＮａ２ＣＯ３水溶液を約２０ｍ１／ｎ＋ｉ
ｎの速度、でｐＨが３．０になるまで加えて透明な水和
酸化クロムのヒドロシルを得る。

（Ｃ）アルミナのヒドロシルでは、０．５ｍｏｌ　／ｆ
ＩのＡＩ２　（Ｓ０４）３水溶液４００１に１．２５Ｉ
１０１／、ｌｌのＮａＯＨ水溶液８００１を約１５１／
１ｎの速度で加えて、白色の水酸化アルミニウムの沈澱
を作る。次いでこの沈澱を母液と共に８０℃に加熱し、
９０分間その状態を保持しつつ解豚して透明イ【水和ア
ルミナのヒト１］ゾルを得る。

（ｄ）酸化コバルトのヒドロシルでは、Ｑ、５ｍｏＩ１
０のに　ｏ　Ｓ　Ｏ４水溶液ｉｏｏｍ＋に０．５ｍｏｌ
／１のＮａ　ＣＯ３水溶液を約１０ｍｌ／ｍｉｎの速度
でｐＨが３．２になるまで加えて酸化コバルトのヒドロ
シルを得る。

（ｅ）酸化チタンのヒドロシルでは、０．５ｍｏｌ　／
ｐの１ｉ０ＳＯ４水溶液３００ｍ１にＱ、　４ｍｏｌ　
Ｉ１のＮａ　ＣＯ３水溶液を約１５ａ＋ｌ／ｎｉｎ　（
７）速度でｐｌ−１が１．９になるまで加えて酸化チタ
ンのヒドロシルを得る。Ｔｉ０８０４　（硫酸チタニル
）に代えてＴｉ（８０４）２を用いてもよい。

（「）酸化カルシウムのヒト［１ゾルでは０．５ｎ＋ｌ
／ｊ！　のＣａＣＩ２水溶液１００１に０．５ｍｏｌ　
／ＭのＮａＯＨをｐＩ−１３，２になるまで加えて酸化
カルシウムのヒドロシルを得る。

使用されるヒドロシルは直径３００Å以下の金属酸化物
を含むが、数〜数１０人の金属酸化物を含むものがより
好ましい。陽極酸化皮膜のボアー径が通常１００〜３０
０人稈度だからである。

アルミニウム及びアルミニウム合金の陽極酸化皮膜に上
記金属酸化物を含有させる為のヒドロシル中での電気泳
動方法に用いる通電波形としては、例えば第１図のよう
な方法が採用される。第１図において、（Ａ）、（Ｂ）
は直流電圧を印加する場合、（Ｃ）は交流電圧を印加す
る場合、（Ｄ）は直流電圧と交流電圧とを印加する場合
、（［）はパルス電圧を印加する場合、（ト）はＰＲ波
（矩形波）による電圧を印加する場合、（Ｇ）は交直重
畳法による電圧を印加する場合、（ト１）は変形パルス
波を印加する場合の一例をそれぞれ示している。なお、
上記方法に限らず、ヒドロシル中の金属酸化物を電気泳
動させる方法であればよい。

（３）染料としては、有機染料或は金属塩が用いられる
。即ち、本発明において染料とは染色性のある無機の金
属塩溶液を含む広い概念である。金属塩溶液としては例
えば酢酸コバルト、シュウ酸鉄アンモニウム、過マンガ
ン酸カリウムが揚げられる。

染色方法としては例えば、染料液中に浸漬する方法、ス
プレーによる方法、タンボ塗りによる方法、スクリーン
印刷による方法、転写による方法、抜染法等、染色に用
いられる一般的手法が用いられる。

（実施例） ［第１実施例］ アルミニウム合金（Ａ６０６３Ｓ−Ｔ５材）を用い、１
．５ａ＋ｏｌ　／ｊ！のＨＳＯ４（２０℃）中で陽極酸
化処理を行なった。皮膜厚１５μｍを得た後、その皮膜
を一方の極とし、カーボン極との間で交流電解を行なっ
た。

ヒドロシルとしては、０．５１０１　／ＪのＡｌ２（Ｓ
Ｏ４）３水溶液４００１に１　、２５ｍｏｌ　Ｉ１のＮ
ａＯＨ水溶液を約１５１／ｌ１ｌｉｎ　（７）速度ｒｌ
）Ｈが５になるまで加えて白色の水酸化アルミニウムの
沈澱を作り、次いでこの沈澱を母液と共に８０℃に加熱
し、９０分間その状態を保持しつつ１ｌｌｌｉ′膠して
得た透明なアルミナのヒドロシルを使用した。

ヒドロシルの温度は２０℃、交流印加電圧は１８■であ
った。

明細鶏の浄書（内容に変更なし） 染色には、３　ｏ　／　、０のアルミニウム・ブルー（
Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ　Ｂｌｕｅ）　２　ＬＷ又は２Ｑ／
ＪｌのアルミニウムーＬｉラド（＾ｌｕａ＋ｉｎｉｕｍ
　Ｒｅｄ　）　ＲＬＷの溶液（ｐＨ５，５，６０℃）を
用い、１５分間程度その溶液中に浸漬した。

なお、得られた色調は、酸化アルミ特有の色調に加えて
それぞれの染料の色が組合さったパステルカラーであっ
た。

［第２実施例］ アルミニウム合金（Ａ６０６３Ｓ−Ｔ　５月）を用い、
１　、５１１１０１　／１０のＨ２ＳＯ４（２０℃）中
で陽極酸化処理を行なった。皮膜厚１５１１ｍを得た後
、その皮膜を一方の極とし、カーボン極との間で交流電
解を行なった。

ヒドロシルとしては、０．５ａ＋ｏｌ　／１のＣＯ３Ｏ
４水溶液１００１１１１に攪拌しながら０，５ｍｏｌ／
ｐのＮａ２ＣＯ３水溶液を約１０ｍｌ／ｍｉｎ　ｆ７）
速度でＤＨが３．２になるまで加えて得た酸化コバルト
のヒドロシルを使用した。ヒト［１ゾルの温度は３０℃
、交流印加電圧は２５Ｖであった。

染色には、１００／１１！のしゆう酸鉄アルミニウム（
（ＨＩ３）３−Ｆｅ（Ｃ２０４）３−３１１２０）の溶
液（ＰＨ５，５０°Ｃ）を用い、５分間その溶液中に浸
漬した。

明細書の浄書（内容に変更なし） なお、得られた色は、灰白色の色調に加えてそれぞれの
染料の色が組合さった所謂パステルカラー（不透明色）
であった。

［第３実施例１ アルミニウム合金（Ａ１０５０Ｐ−）（２４材）を用い
、１ｍｏｌ　／ΩのＨ３ＰＯ４（３０℃）中で直流２０
Ｖを印加し、陽極酸化処理を２０分間行なった。得られ
た皮膜を陰極とし、カーボンを陽極として直流電解を行
なった。

ヒドロシルとしでは、０．１ｍｏｌ　／ｊ　（７）Ｔ　
ｉ　Ｏ８Ｏ４溶液１５００１１１に攪拌しながら０．３
ｎ＋ｏｌ／ｊｌのＮ１１３水を約７　、５１１７Ｗｉｎ
　ノ速ｆｆｔテｐＨが１．９になるまで加えて得た酸化
チタンのヒドロシルを使用した。ヒドロシルの温度は２
０℃、直流印加電Ｊ１．ｔｌＯＶ（電流密ＩＯ，３Ａ／
ｄｍ　　）、通電時間１分であった。

染色には、１ｑ／１のアルミニウム、グリーン（Ａｌｕ
ｉｉｎｉｕｍＧｒｅｅｎ）　Ｌ　Ｗ　Ｎの溶液（ＰＨ５
，５，４０’　Ｃ）を用い、スクリーン印刷法により染
色した。

得られた乳白色がかった緑色は、酸化チタン特有の色調
に染料の色調が組合さったものであった。

得られた着色皮膜に対して紫外線照射による耐光性試験
を行なった。９６時間の紫外線照射による結果は、色差
ΔＦが１以下であった。これは、上記従来の染色法によ
った場合に色差Δ［が５以上となるのに対して、格段に
耐光性が面子していることを示している。

（発明の効果） アルミニウム及びアルミニウム合金の陽極酸化皮膜に金
属酸化物を１種又はそれ以上含有させることにより、そ
の金属酸化物の特性が付与されたアルミニウム及びアル
ミニウム合金の陽極酸化皮膜を、染料によって染色した
ので、次の効果が期待できる。

（ａ）公害防止手段等をこうしる必要が無く、かつ低コ
ストの着色皮膜が得られるようになる。しかも自在に中
間色、パステルカラー、灰色がかった色調が得られるこ
とから、近来の需要嗜好の多様化に充分対応することが
できる。

（ｂ）金属酸化物による着色を基礎として着色すること
から、耐光性が極めて高い。

（Ｃ）陽極酸化皮膜表面の物理的・化学的性質が改質さ
れ゛、陽極酸化皮膜に新たな特性が与えられた皮膜を基
礎とするため、皮膜硬度、耐摩耗性、耐食性、耐候性等
に優れた着色皮膜が得られるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるアルミニウム及びアルミニウム
合金の陽極酸化皮膜組成物の製造方法のうち電圧印加方
法を示す図である。 特許出願人　口木アルミニウム工業株式会社藤田商事株
式会ネ１ ４′″”１“４″＊ａｇ−ワ Ｖ　　　′・。 手続補正書（方式） 昭和６１年　特　許　願　第１０８０６０号２、発明の
名称 アルミニウム及びアルミニウム合金の染色皮膜３、補正
をする者 事件との関係　　　特許出願人 住　所　大阪市淀用区三国本町３丁目９番３９号名　称
　（４７３）日本アルミニウム工業株式会社代表者　野
　津　民　夫　（他１名） ４、代理人

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルミニウム及びアルミニウム合金の陽極酸化皮
   膜に金属酸化物を１種又はそれ以上含有させることによ
   り、その金属酸化物の特性が付与されたアルミニウム及
   びアルミニウム合金の陽極酸化皮膜を、染料によって染
   色したアルミニウム及びアルミニウム合金の染色皮膜。
2. （２）上記金属酸化物が、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｃ
   ｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｄ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ｚｒ等の酸
   化物である特許請求の範囲第１項記載のアルミニウム及
   びアルミニウム合金の染色皮膜。
3. （３）上記染料が有機染料である特許請求の範囲第１項
   記載のアルミニウム及びアルミニウム合金の染色皮膜。
4. （４）上記染料が金属塩溶液である特許請求の範囲第１
   項記載のアルミニウム及びアルミニウム合金の染色皮膜
   。