JP2002088498A - アルミニウム又はアルミニウム合金材の電解着色方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電解着色でグレー系の着色を行なう方法は
これまでにも多数開示されているが、それらはグレーに
やや緑味や黄味がかった色調であったり、ブロンズ系の
淡色がグレーっぽく見える程度のものであったりと、完
全な無彩色に近いグレー色を得ることは極めて困難であ
り、また、工業生産化における色調の安定性、或いは、
電解着色浴の安定性等工程管理上における問題点も残さ
れていた。 【解決手段】 本発明は、表面に陽極酸化皮膜を形成し
たアルミニウム材を硫酸ニッケル４０ｇ／ｌ以上、硫酸
第一錫０．３〜２ｇ／ｌ、酒石酸５〜３５ｇ／ｌを含有
するｐＨ２．０以下の強酸性電解着色浴中で交流電解す
ることによりグレー色に着色することを特徴とするアル
ミニウム又はアルミニウム合金材の電解着色方法を提供
するものであり、この方法によって容易な工程管理のも
とで、明度（Ｌ^*）が７０〜７５程度で彩度（Ｃ^*）が
１．８以下の極めて無彩色に近いグレーに着色された耐
候性、耐食性、耐久性等の諸性能に優れたアルミニウム
材が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム及び
アルミニウム合金材（以下、アルミニウム材という）の
電解着色方法に関し、特に工業生産に適したグレー色の
電解着色方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】アルミニウム材の表面に陽極酸化皮膜を
形成した後、金属塩を含む電解溶液中で電解処理を行な
ってブロンズ色系〜黒色系に着色する方法が一般的に行
なわれている。電解着色に用いられる金属塩としてはニ
ッケルや第一錫の硫酸塩が一般的であり、それによって
得られる色調はブロンズ系色が主流であるが、浴組成、
通電条件等によってその色調、濃度が変化する事はよく
知られており、その他有彩色系の着色方法や無彩色グレ
ー系の着色方法等も種々試みられている。

【０００３】しかし、電解着色でグレー系の着色を行な
う方法はこれまでにも多数開示されているが、通常はグ
レーにやや緑味や黄味がかった色調であったり、ブロン
ズ系の淡色がグレーっぽく見える程度のものであったり
と、完全な無彩色に近いグレー色を得ることは極めて困
難であり、また、工業生産化における色調の安定性、或
いは、電解着色浴の安定性等工程管理上における問題点
も残されていた。

【０００４】グレー系の電解着色浴として従来多く開示
されているのは硫酸第一錫と硫酸ニッケルの混合浴であ
り、中でも一般的に用いられるのは硫酸を加えて浴の安
定性を良くした強酸性浴であるが、色の付き回り性が良
いという利点の反面、ブロンズ系色になりやすくグレー
系色が得られにくいこと、着色後の槽移動時に硫酸の作
用による脱色や色ムラの発生が見られることがわかって
いる。また、特開平１０−１４７８９９では硫酸アンモ
ニウムを添加する事により硫酸、硫酸ニッケル、硫酸第
一錫、硫酸アンモニウムを含有するｐＨ２．５以下の着
色液として硫酸の濃度を低く抑えてｐＨ値の安定を図る
とともに電導性を改良し、グレー色を得る方法が開示さ
れているが、硫酸アンモニウムはニッケルイオンと反応
して沈殿物を生成してしまうことから実用レベルでは生
産工程管理上問題があり工業生産には不向きである、或
いは、得られる色調についても比較的明度の低い（Ｌ^*
値７０未満）また、若干黄味ないし緑味がかったグレー
色（Ｃ^*値１．８以上）であり完全な無彩色とは言い難
い、といった問題点がある。

【０００５】また、強酸性浴のこのような欠点に対して
弱酸性浴または中性浴乃至弱アルカリ性浴を用いる方法
もいくつか開示されているが、硫酸第一錫水溶液は弱酸
性〜中性〜弱アルカリ性域においては溶解度が低いので
すぐに沈殿を生成してしまう為に浴が不安定であり、電
解着色浴中の第一錫塩を安定に保つ為にキレート性を有
する酒石酸等を添加する事がおこなわれており、また、
ｐＨ値を弱酸性〜中性〜弱アルカリ性域に調整する為に
通常はアンモニア水が用いられていることが多い。この
ような電解浴で電解着色された陽極酸化皮膜は上記の強
酸性浴の場合のような着色後の槽移動時における脱色や
色ムラの発生はみられないものの、浴の老化速度が速く
浴管理が難しい、また、得られる色調も青味や緑味、黄
味などを帯びた有彩色系になり易く無彩色に近いグレー
色皮膜を得る事は困難である。例えば特開昭４９―２８
５４４では硫酸ニッケル、硫酸第一錫、酒石酸、硫酸ア
ンモニウムを含有し、アンモニア水でｐＨを７．０に調
整した中性着色液を用いることによってグレー色皮膜を
得ているが、その色調は淡青灰色〜濃灰色と開示されて
いる通りであり、また、浴の安定性に欠けており実用化
されていない。或いは、特開昭５８−８９４４６におい
ては硫酸ニッケル、硫酸第一錫、酒石酸、硫酸アンモニ
ウム、ほう酸を含有し、アンモニア水でｐＨを５．５に
調整した弱酸性着色液を用い、電解条件を変える事によ
ってブロンズ色〜黒色あるいはグレー色皮膜を得てお
り、あるいはその他にも特開昭６１−２０４３９５など
が開示されているがいずれも得られる色調は極めて淡色
時にグレーっぽく見える程度のものであったりして、工
業的レベルでの生産には不向きなものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上の知見に鑑み、本
発明の目的は特別な工程を必要とすることなく、生産性
が良く、工程管理が容易で、通常の電解条件で再現性良
く、グレー色に着色できるアルミニウム材の電解着色法
を提供し、それによって明度の比較的高い、極めて無彩
色に近いグレーに着色された耐候性、耐食性、耐久性等
の諸性能に優れたアルミニウム材を低コストで提供する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、表面に陽極酸化皮膜を形成したアルミニ
ウム材を硫酸ニッケル４０ｇ／ｌ以上、硫酸第一錫０．
３〜２ｇ／ｌ、酒石酸５〜３５ｇ／ｌを含有するｐＨ
２．０以下の強酸性電解着色浴中で交流電解することに
よりグレー色に着色することを特徴とするアルミニウム
又はアルミニウム合金材の電解着色方法を提供するもの
であり、この方法によって容易な工程管理のもとで、明
度（Ｌ^*）が７０〜７５程度で彩度（Ｃ^*）が１．８以下
の極めて無彩色に近いグレーに着色された耐候性、耐食
性、耐久性等の諸性能に優れたアルミニウム材が得られ
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳述すると、アル
ミニウム材はＪＩＳＡ１１００等の純アルミニウム系あ
るいはＪＩＳＡ６０６３等のマグネシウム、珪素等を含
有するアルミニウム合金系が用いられ、形状は折り曲げ
加工されたまたはされない展伸板材あるいは管または複
雑な形状の押出形材などが用いられる。アルミニウム材
は常法により脱脂、エッチング、中和などの前処理を施
した後、陽極酸化処理を行なう。陽極酸化処理は硫酸、
しゅう酸、などの酸またはこれらの混酸水溶液中で行な
われるが、硫酸水溶液を用いる場合は硫酸の濃度は通常
１０〜３００ｇ／ｌ、浴温は５〜３０℃の範囲内が好ま
しく、アルミニウム材を陽極として直流、交直重畳もし
くはこれらに類似の電流波形を印加して陽極酸化を行な
う。陽極酸化の電流密度は５０〜２００Ａ／ｍ²の範囲
内が好ましい。以上のようにして陽極酸化皮膜を形成し
たアルミニウム材は水洗後、以下の本発明に基づいた着
色処理を行なう。

【０００９】電解着色浴は金属塩として硫酸ニッケルと
硫酸第一錫、酸成分として酒石酸を含んでいる。硫酸ニ
ッケルの濃度は６水和物換算（以下同じ）で４０ｇ／ｌ
以上、硫酸第一錫の濃度は０．３〜２．０ｇ／ｌとす
る。硫酸ニッケル濃度は４０ｇ／ｌより低いと着色しに
くく、且つ、淡色でも黄味ないし緑味ががったグレーっ
ぽい色調にしかならず無彩色グレーは得られない、逆
に、硫酸ニッケルの濃度を高くするほど無彩色に近いグ
レー色が得られやすく、また、着色速度も速くなるので
硫酸ニッケルの濃度範囲は４０ｇ／ｌ以上とするが、実
用上は液の持ち出しによるコストアップを避ける為に４
０〜１００ｇ／ｌの範囲とすることが好ましい。硫酸第
一錫の濃度は０．３ｇ／ｌより低くなるとほとんど着色
せずグレーっぽい淡色皮膜しか得られない、また、濃度
が高くなるほど着色速度は速くなり、且つ、２ｇ／ｌよ
り高くなるとブロンズ系色となってしまい、グレー色の
着色皮膜が得られないので硫酸第一錫の濃度範囲を０．
３〜２ｇ／ｌとする。酒石酸の濃度は５〜３５ｇ／ｌと
する。酒石酸を添加しないとブロンズ系の色調しか得ら
れず、且つ、付きまわりなど着色外観も悪い、また酒石
酸の濃度を５ｇ／ｌより低濃度とするとグレー系色は得
られるが付きまわりが良くない、逆に４０ｇ／ｌ以上の
高濃度とすると着色処理時に被処理物からのガスの発生
が多くなり着色もしにくく、また、色調も無彩色グレー
は得られないので、酒石酸の濃度範囲は５〜３５ｇ／ｌ
とする。なお、併用する酸としてこれにほう酸を適宜添
加してもよい。ほう酸は添加してもしなくても得られる
色調に大きな差異は認められないが本発明者等の長年研
究してきた経験により浴管理の安定及び付きまわり性な
どの改善に寄与することが判っており、適宜添加しても
よい。この時の浴のｐＨ値は１．０〜２．０程度の範囲
にある。このように調整した電解着色浴中に上記の陽極
酸化処理を施したアルミニウム材を浸漬し、対極として
設置されたカーボン電極またはニッケル電極との間に交
流電圧を印加して着色処理を行なう。適用できる電解着
色条件、例えば浴温、電流波形、電圧及び通電時間な
ど、は通常の電解着色に用いられる一般的条件で良い
が、これらの着色条件によって得られる色調は微妙に変
化するので求める色調に対応して適宜選択される。浴温
は通常１５〜３０℃、より好ましくは１８〜２５℃の範
囲が好ましい。電流波形としては通常の商用交流のほか
にも交直重畳あるいはパルスなど交流に準ずる波形を用
いることができる。最適な処理電圧は浴組成、浴温、電
解時間などによっても変化するが、印可電圧は１５〜２
２Ｖが好ましく、より好ましくは１６〜２０Ｖの範囲の
中から適宜選択すれば良く、電解処理時間は選択された
処理電圧において所望の色調が得られる最適な時間を設
定すれば良い。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例に基づいて
具体的に説明するが、本発明が下記実施例に限定される
ものでないことはもとよりである。

【００１１】常法により脱脂、エッチング、中和処理を
施したアルミニウム材Ａ６０６３を２０℃、１５０ｇ／
ｌの硫酸浴中に浸漬し、電流密度１Ａ／ｄｍ^２で３７分
間陽極酸化処理したアルミニウム材を表１の実施例及び
表２の比較例に示す組成の２０℃の電解着色浴中に浸漬
しカーボンを対極とし、１８Ｖで１００秒間交流電解着
色を行った。得られた着色状態は、色彩色差計（ミノル
タ（株）、ＣＲ−３００）を用いて測定した。

【００１２】表中、Ｌ^*は明度、ａ^*,ｂ^*は色度、Ｃ^*は
彩度を示す。Ｌ^*値は大きいほど明るく、小さいほど暗
いことを示す。ａ^*値は＋側に大きくなると赤味が増
し、−側に大きくなると緑味が強くなることを示す。ｂ
^*値は＋側に大きくなると黄色味が強くなり、−側に大
きくなると青味が増すことを示す。従ってａ^*値及びｂ^*
値が共に０に近いほど無彩色に近いことを示し、Ｃ^*は
ａ^*とｂ^*の二乗和の平方根で計算され、Ｃ^*値が０に近
いほど無彩色に近いことを表わす。

【００１３】尚、本発明に係わるアルミニウム材の電解
着色方法において目的とする極めて無彩色に近いグレー
とはＬ^*値が７０〜７５程度で且つ、ａ^*値及びｂ^*値が
１．５以下、且つ、Ｃ^*値が１．８以下となるものをい
う。ちなみにａ^*値またはｂ^*値の一方が１．５、一方が
１．０となった時のＣ^*値が１．８となる。

【００１４】

【表１】

【００１５】表１で明らかなように実施例１〜実施例５
ではいずれも本発明の目的とする極めて無彩色に近いグ
レー色に着色することができた。実施例１〜３は硫酸ニ
ッケル濃度を変化させてみたものであるが、硫酸ニッケ
ル４０〜１００ｇ／ｌの範囲内では極めて良好で安定な
着色結果を示している。実施例４は実施例２に対して硫
酸第一錫の濃度を半減させてみたものであるが、着色速
度が若干低下し、Ｃ^*値も１．８と高くなる傾向が認め
られるが、この範囲内ならば本発明の目的とする極めて
無彩色に近いグレー色に着色することができることを示
している。実施例５は酒石酸の濃度を３５ｇ／ｌと高く
したものであり、その着色状態は僅かながらｂ^*値及び
Ｃ^*値がやや高く微妙に黄味がかってきていることを示
しているが実用上問題の無い範囲である。なお、これら
の実施例に加えてほう酸を含まないあるいはほう酸濃度
を５０ｇ／ｌ程度まで極端に変化させて見た電解着色浴
でも同様のグレー色が得られている。

【００１６】

【表２】

【００１７】表１に示した実施例に対し、表２で示す浴
組成で電解着色を行なった結果はいずれも本発明の目的
とする着色結果は得られなかった。比較例１は硫酸ニッ
ケルを含まない、あるいは比較例２は硫酸ニッケル濃度
を低く抑えた電解着色浴を用いた場合の電解着色結果を
示しているが、硫酸ニッケルを含まない場合はまったく
着色が認められず、また、硫酸ニッケル３０ｇ／ｌでは
グレー色ではあるがわずかに黄味〜緑味がかった色調で
Ｃ^*値も１．９１となっており本発明の目的とする極め
て無彩色に近いグレー色からは外れている。また、上記
の実施例２、４及び比較例３、４、５では硫酸第一錫の
濃度が電解着色結果にどのように作用するかを検証して
いるが、硫酸第一錫を含まない比較例３ではまったく着
色が認められず、硫酸第一錫の濃度０．２ｇ／ｌとした
比較例４でもほとんど着色が認められず、実施例２及び
実施例４に示されるとおり０．５〜１ｇ／ｌで所望のグ
レー色が得られた、また比較例５に示すとおり更に濃度
を上げて３ｇ／ｌにするとｂ^*値が急激に高くなり淡い
ブロンズ色を呈してくることを示している。更に、比較
例６、７は酒石酸の濃度を変えてみた場合の着色結果を
示しているが電解着色浴に酒石酸を含まない場合は、黄
味がかった淡いブロンズ色となっていることを示してお
り、また、その外観も艶むらが認められ、付きまわりも
悪いものであった。逆に比較例７のとおり酒石酸の濃度
を４０ｇ／ｌまで高くすると電解処理中に被処理アルミ
ニウム材の表面から無数のガスの発生が認められ、且つ
着色状態もＬ^*値７４．７８、Ｃ^*値１．９９が示すとお
りグレー色ではあるがわずかに黄味〜緑味がかった色調
で本発明の目的とする極めて無彩色に近いグレー色から
は外れている。

【００１８】これらの結果から見て、表面に陽極酸化皮
膜を形成したアルミニウム材を無機金属塩を含有する電
解着色浴中で電解着色するにあたり、その電解着色浴と
して硫酸ニッケルを４０ｇ／ｌ以上、硫酸第一錫を０．
３〜２ｇ／ｌ、酒石酸を５〜３５ｇ／ｌの濃度範囲で含
有するｐＨ２．０以下の強酸性着色浴を用い、交流電圧
を印加することによって本発明の目的とする極めて無彩
色に近いグレー色に着色することが可能となった。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わる電
解着色方法によれば表面に陽極酸化皮膜を形成したアル
ミニウム材を硫酸ニッケル、硫酸第一錫、酒石酸を必須
成分として含有するｐＨ２．０以下の強酸性電解着色浴
を用いて交流電解着色することにより、通常と同様の電
解条件で、明度の比較的高い極めて無彩色に近いグレー
色に再現性よく均一に着色できる。この方法は通常の電
解着色とまったく同一の工程で着色することができ、ま
た、浴管理も容易な浴組成であり、生産性が良く、かつ
耐候性、耐食性、耐久性等の諸性能に優れたアルミニウ
ム材を低コストで提供することができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に陽極酸化皮膜を形成したアルミ
   ニウム又はアルミニウム合金材を硫酸ニッケル４０ｇ／
   ｌ以上、硫酸第一錫０．３〜２ｇ／ｌ、酒石酸５〜３５
   ｇ／ｌを含有するｐＨ２．０以下の強酸性電解着色浴中
   で交流電解することによりグレー色に着色することを特
   徴とするアルミニウム又はアルミニウム合金材の電解着
   色方法。