JP2794674B2 - Ａｌ、Ａｌ合金またはこれらのめっき鋼板の黒色化処理方法 - Google Patents
Ａｌ、Ａｌ合金またはこれらのめっき鋼板の黒色化処理方法Info
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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- C23C22/05—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、化学処理法により色調の変動がなく、耐食
性、耐熱性に優れた黒色皮膜を安価に形成できるAl、Al
合金またはこれらのめっき鋼板の黒色化処理方法に関す
る。
性、耐熱性に優れた黒色皮膜を安価に形成できるAl、Al
合金またはこれらのめっき鋼板の黒色化処理方法に関す
る。
（従来技術） 事務用機器、電気製品、自動車部品などの分野では、
黒色外観のものが重厚感を与えるので、外板やケースな
どの製造に黒色のAlやAl合金またはこれらのめっき鋼板
が従来より使用されている。
黒色外観のものが重厚感を与えるので、外板やケースな
どの製造に黒色のAlやAl合金またはこれらのめっき鋼板
が従来より使用されている。
これらの材料は、陽極酸化による電解発色法や電解着
色法、陽極酸化後染料を吸着させる染色法、表面に黒色
塗膜を形成する塗装法および酸化性溶液で発色させる化
学処理法などでAlやAl合金またはこれらのめっき鋼板を
処理して黒色化させたものである。
色法、陽極酸化後染料を吸着させる染色法、表面に黒色
塗膜を形成する塗装法および酸化性溶液で発色させる化
学処理法などでAlやAl合金またはこれらのめっき鋼板を
処理して黒色化させたものである。
（発明が解決しようとする問題点） しかし、電解発色法や電解着色法は、複雑な前処理や
後処理を必要とし、また、電解時間も５〜10minと長
く、しかも、僅かな電解条件により色調が変化してしま
う。このため、処理費が高価になり、色調を同一にする
のが困難であった。また、染色法で黒色化したものは、
使用期間が長くなるにつれて退色してしまうものであっ
た。さらに、塗装法によるものは、塗膜が絶縁性で耐熱
性にも劣るため、抵抗溶接や半田付けを必要とする用途
や耐熱性は必要とする用途に使用できず、用途に制限が
あった。また、化学処理法は、発色までに時間を要し、
処理条件により色調が変動し、色調を一定に保つことが
困難であった。
後処理を必要とし、また、電解時間も５〜10minと長
く、しかも、僅かな電解条件により色調が変化してしま
う。このため、処理費が高価になり、色調を同一にする
のが困難であった。また、染色法で黒色化したものは、
使用期間が長くなるにつれて退色してしまうものであっ
た。さらに、塗装法によるものは、塗膜が絶縁性で耐熱
性にも劣るため、抵抗溶接や半田付けを必要とする用途
や耐熱性は必要とする用途に使用できず、用途に制限が
あった。また、化学処理法は、発色までに時間を要し、
処理条件により色調が変動し、色調を一定に保つことが
困難であった。
以上のようなことから、色調が安定し、耐食性、耐熱
性に優れた黒色AlやAl合金またはこれらのめっき鋼板を
安価に得ることのできる方法が要望されていた。
性に優れた黒色AlやAl合金またはこれらのめっき鋼板を
安価に得ることのできる方法が要望されていた。
本発明は、かかる要望を満たすAl、Al合金またはこれ
らのめっき鋼板の黒色化処理法を提供するものである。
らのめっき鋼板の黒色化処理法を提供するものである。
（問題点を解決するための手段） 本発明は、化学発色法により色調が安定し、耐食性、
耐熱性に優れた黒色皮膜をAlまたはAlめっき鋼板に安価
に形成できるようにしたもので、第１発明は、Al、Al合
金またはこれらのめっき鋼板を過マンガン酸のアルカリ
金属塩またはアルカリ土類金属塩１〜200g/、コバル
ト１〜100g/、フッ素0.1〜100g/および硝酸0.1〜10
0g/を含む水溶液で処理することを特徴とし、第２発
明は、前記組成の水溶液での処理後、クロム付着量が１
〜300mg/m2のクロメート皮膜を形成することを特徴と
し、また、第３発明は、前記組成の水溶液で処理後、ク
ロム付着量が１〜300mg/m2のクロメート皮膜を形成し、
その後、皮膜厚が0.1〜５μｍの有機系樹脂皮膜または
無機系皮膜を形成することを特徴としている。
耐熱性に優れた黒色皮膜をAlまたはAlめっき鋼板に安価
に形成できるようにしたもので、第１発明は、Al、Al合
金またはこれらのめっき鋼板を過マンガン酸のアルカリ
金属塩またはアルカリ土類金属塩１〜200g/、コバル
ト１〜100g/、フッ素0.1〜100g/および硝酸0.1〜10
0g/を含む水溶液で処理することを特徴とし、第２発
明は、前記組成の水溶液での処理後、クロム付着量が１
〜300mg/m2のクロメート皮膜を形成することを特徴と
し、また、第３発明は、前記組成の水溶液で処理後、ク
ロム付着量が１〜300mg/m2のクロメート皮膜を形成し、
その後、皮膜厚が0.1〜５μｍの有機系樹脂皮膜または
無機系皮膜を形成することを特徴としている。
（作用） 本発明の原理は、フッ素イオンと硝酸より電離した水
素イオンとでアルミニウム表面をエッチングするととも
に、硝酸の酸化力で酸化して、アルミニウムの酸化皮膜
を成長させて、その皮膜の成長過程で皮膜中にマンガン
とコバルトとを析出させ、表面を黒色化させるのであ
る。
素イオンとでアルミニウム表面をエッチングするととも
に、硝酸の酸化力で酸化して、アルミニウムの酸化皮膜
を成長させて、その皮膜の成長過程で皮膜中にマンガン
とコバルトとを析出させ、表面を黒色化させるのであ
る。
第１発明において、過マンガン酸のアルカリ金属塩ま
たはアルカリ土類金属塩の濃度を１〜200g/にしたの
は、1g/未満であると、十分なる発色が起こらず、200
g/を越えると、局部的にマンガンの異常析出が起こ
り、色調を一定にするのが困難になるからである。これ
らの過マンガン酸塩の一部または全部を他のマンガン化
合物で置換した場合、反応性が劣ってしまい、処理時間
が長くなる。過マンガン酸塩としては、過マンガン酸カ
リウムが最も反応性に優れいるので、好ましい。
たはアルカリ土類金属塩の濃度を１〜200g/にしたの
は、1g/未満であると、十分なる発色が起こらず、200
g/を越えると、局部的にマンガンの異常析出が起こ
り、色調を一定にするのが困難になるからである。これ
らの過マンガン酸塩の一部または全部を他のマンガン化
合物で置換した場合、反応性が劣ってしまい、処理時間
が長くなる。過マンガン酸塩としては、過マンガン酸カ
リウムが最も反応性に優れいるので、好ましい。
また、コバルト濃度を１〜100g/にしたのは、1g/
未満であると、十分発色せず、100g/を越えると、コ
バルトが過剰に析出して、皮膜の耐食性を低下させるか
らである。このコバルトは、硝酸塩の形で添加すると、
水溶液の酸化力が大きくなり、最も好ましいが、硫酸
塩、塩化物の形で添加してもよい。
未満であると、十分発色せず、100g/を越えると、コ
バルトが過剰に析出して、皮膜の耐食性を低下させるか
らである。このコバルトは、硝酸塩の形で添加すると、
水溶液の酸化力が大きくなり、最も好ましいが、硫酸
塩、塩化物の形で添加してもよい。
さらに、フッ素濃度を0.1〜100g/にしたのは、0.1g
/未満であると、水溶液の反応性が低下し、アルミニ
ウムのエッチングが起こりにくくなり、100g/を越え
ると、エッチング力が過剰になり、生成した黒色皮膜を
溶解するためである。このフッ素は、ナトリウム塩、カ
リウム塩の形で添加するのが好ましい。
/未満であると、水溶液の反応性が低下し、アルミニ
ウムのエッチングが起こりにくくなり、100g/を越え
ると、エッチング力が過剰になり、生成した黒色皮膜を
溶解するためである。このフッ素は、ナトリウム塩、カ
リウム塩の形で添加するのが好ましい。
また、硝酸濃度を0.1〜100g/にしたのは、0.1g/
未満ではエッチング力、酸化力とも不足するため、十分
な反応が起こらず、100g/を越えると、アルミニウム
が過剰に溶解するためである。
未満ではエッチング力、酸化力とも不足するため、十分
な反応が起こらず、100g/を越えると、アルミニウム
が過剰に溶解するためである。
上記水溶液での処理は、浸漬法、スプレー法など公知
方法により行い、処理条件は、液温を40〜90℃にして、
10〜120秒間処理すればよい。
方法により行い、処理条件は、液温を40〜90℃にして、
10〜120秒間処理すればよい。
第２発明で黒色処理後クロメート皮膜形成の後処理を
施すのは、腐食により黒色皮膜表面に白錆が発生するの
を防止するためである。このクロメート皮膜は、クロム
として1mg/m2未満であると、耐白錆性がほとんど得られ
ず、300mg/m2を越えると、クロメート皮膜自体が干渉色
を示し、色ムラになるので、クロムとして、１〜300mg/
m2にする。クロメート皮膜の形成は、反応型クロメート
処理でも、塗布型クロメート処理によってもよい。
施すのは、腐食により黒色皮膜表面に白錆が発生するの
を防止するためである。このクロメート皮膜は、クロム
として1mg/m2未満であると、耐白錆性がほとんど得られ
ず、300mg/m2を越えると、クロメート皮膜自体が干渉色
を示し、色ムラになるので、クロムとして、１〜300mg/
m2にする。クロメート皮膜の形成は、反応型クロメート
処理でも、塗布型クロメート処理によってもよい。
第３発明で、黒色処理およびクロメート処理後有機系
樹脂皮膜または無機系皮膜形成の後処理を施すのは、ク
ロメート皮膜だけを形成したものより耐食性を高めるた
めで、無機系皮膜は耐食性のほかに耐熱性をも高めたい
場合に形成する。これらの皮膜は、0.1μｍ未満である
と、耐食性、耐熱性が得られず、５μｍを越えると、絶
縁性が高くなるため、電気抵抗溶接が困難になるため、
0.1〜５μｍにする。
樹脂皮膜または無機系皮膜形成の後処理を施すのは、ク
ロメート皮膜だけを形成したものより耐食性を高めるた
めで、無機系皮膜は耐食性のほかに耐熱性をも高めたい
場合に形成する。これらの皮膜は、0.1μｍ未満である
と、耐食性、耐熱性が得られず、５μｍを越えると、絶
縁性が高くなるため、電気抵抗溶接が困難になるため、
0.1〜５μｍにする。
有機系樹脂皮膜の樹脂としては、種々の樹脂を使用す
ることができるが、アクリル系樹脂、例えば、ポリメチ
ル（メタ）アクリレート。ポリエチル（メタ）アクリレ
ート、ポリブチル（メタ）アクリレートなどのホモポリ
マーまたは共重合体が好ましい。皮膜に潤滑性を付与し
て、加工性を良好にしたい場合には、フッ素系樹脂を含
有させるとよい。フッ素系樹脂としては、ポリテトラフ
ルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、テ
トラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重
合体などを使用できる。
ることができるが、アクリル系樹脂、例えば、ポリメチ
ル（メタ）アクリレート。ポリエチル（メタ）アクリレ
ート、ポリブチル（メタ）アクリレートなどのホモポリ
マーまたは共重合体が好ましい。皮膜に潤滑性を付与し
て、加工性を良好にしたい場合には、フッ素系樹脂を含
有させるとよい。フッ素系樹脂としては、ポリテトラフ
ルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、テ
トラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重
合体などを使用できる。
無機系皮膜としては、シリカ、アルミナ、ジルコニア
などのように耐熱性に優れた酸化物系の皮膜が好まし
い。これらの皮膜は、シリカゾル、アルミナゾルなどの
水溶液を塗布して、焼結する方法、シリコン、アルミニ
ウム、ジルコニウムのアルコキシドや錯塩（例えば、金
属アセチルアセトネート）の溶液を塗布後加水分解、脱
水縮合させる方法により形成することができる。
などのように耐熱性に優れた酸化物系の皮膜が好まし
い。これらの皮膜は、シリカゾル、アルミナゾルなどの
水溶液を塗布して、焼結する方法、シリコン、アルミニ
ウム、ジルコニウムのアルコキシドや錯塩（例えば、金
属アセチルアセトネート）の溶液を塗布後加水分解、脱
水縮合させる方法により形成することができる。
本発明での処理は、Alやそのめっき鋼板のほか、Al合
金やそのめっき鋼板をも対象とするものであるが、Al合
金としては、シリコン含有の4032系合金、Mg含有の5052
系合金などのほか、ほとんどすべての合金を黒色化でき
る。
金やそのめっき鋼板をも対象とするものであるが、Al合
金としては、シリコン含有の4032系合金、Mg含有の5052
系合金などのほか、ほとんどすべての合金を黒色化でき
る。
めっき鋼板も上記のような合金をめっきしたものであ
れば、溶融めっき、蒸着めっき、電気めっきなど製造方
法を問わず黒色化できる。
れば、溶融めっき、蒸着めっき、電気めっきなど製造方
法を問わず黒色化できる。
（実施例） Al、Al合金またはこれらの溶融めっき鋼板を第１表に
示す条件で黒色処理した後、後処理として、クロメート
皮膜またはクロメート皮膜の上に有機系樹脂皮膜もしく
は無機系皮膜を形成した。その後、これらの黒色化鋼板
の黒色化度を色差計によるＬ値（値が小さい程黒色）を
測定し、測定後黒色皮膜の密着性、耐食性および耐熱性
を次のようにして調査した。
示す条件で黒色処理した後、後処理として、クロメート
皮膜またはクロメート皮膜の上に有機系樹脂皮膜もしく
は無機系皮膜を形成した。その後、これらの黒色化鋼板
の黒色化度を色差計によるＬ値（値が小さい程黒色）を
測定し、測定後黒色皮膜の密着性、耐食性および耐熱性
を次のようにして調査した。
（１）皮膜密着性 密着折り曲げを行った後、折り曲げ部にテープを貼付
け、剥離するテーピング試験を行い、皮膜剥離状態を次
の基準で評価した。
け、剥離するテーピング試験を行い、皮膜剥離状態を次
の基準で評価した。
○ 剥離が全く認められない △ 剥離面積が10％未満である × 剥離面積が10％以上である （２）耐食性 JIS Z 2371による塩水噴霧試験を500時間行い、白錆
の発生状態を次の基準で評価した。
の発生状態を次の基準で評価した。
○ 白錆が全く認められない △ 白錆の発生面積が10％未満である × 白錆の発生面積が10％以上である （３）耐熱性 400℃で100時間加熱後黒色化度の変化と酸化増量を測
定する方法で行った。黒色化度の変化は、加熱前後の色
差計によるＬ値の差を測定する方法により、その差（Δ
Ｌ）を次の基準で評価した。
定する方法で行った。黒色化度の変化は、加熱前後の色
差計によるＬ値の差を測定する方法により、その差（Δ
Ｌ）を次の基準で評価した。
○ ΔＬが１未満である △ ΔＬが１以上、５未満である × ΔＬが５以上である また、酸化増量は、次の基準で評価した。
○ 酸化増量が0.5g/m2未満である △ 酸化増量が0.5g/m2以上、2.0g/m2未満である × 酸化増量が2.0g/m2以上である これらの結果を第２表に示す。
（発明の効果） 以上のように、本発明は、化学処理法で短時間に黒色
化処理することができるので、従来法より安価で、黒色
化度も安定している。また、黒色皮膜の耐食性、耐熱性
も優れている。
化処理することができるので、従来法より安価で、黒色
化度も安定している。また、黒色皮膜の耐食性、耐熱性
も優れている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 酒井 武雄 大阪府堺市石津西町５番地 日新製鋼株 式会社鉄鋼研究所表面処理研究部内 (56)参考文献 特開 昭55−122879（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−83639（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−35340（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C23C 22/00 - 22/86 C23C 28/00 B05D 3/10
Claims (3)
- 【請求項１】Al、Al合金またはこれらのめっき鋼板を過
マンガン酸のアルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩
１〜200g/、コバルト１〜100g/、フッ素0.1〜100g/
および硝酸0.1〜100g/を含む水溶液で処理すること
を特徴とするAl、Al合金またはこれらのめっき鋼板の黒
色化処理方法。 - 【請求項２】第１項に記載の組成の水溶液で処理後、ク
ロム付着量が１〜300mg/m2のクロメート皮膜を形成する
ことを特徴とするAl、Al合金またはこれらのめっき鋼板
の黒色化処理方法。 - 【請求項３】第１項に記載の組成の水溶液で処理後、ク
ロム付着量が１〜300mg/m2のクロメート皮膜を形成し、
その後、皮膜厚が0.1〜５μｍの有機系樹脂皮膜または
無機系皮膜を形成することを特徴とするAl、Al合金また
はこれらのめっき鋼板の黒色化処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2035562A JP2794674B2 (ja) | 1990-02-16 | 1990-02-16 | Ａｌ、Ａｌ合金またはこれらのめっき鋼板の黒色化処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2035562A JP2794674B2 (ja) | 1990-02-16 | 1990-02-16 | Ａｌ、Ａｌ合金またはこれらのめっき鋼板の黒色化処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03240971A JPH03240971A (ja) | 1991-10-28 |
| JP2794674B2 true JP2794674B2 (ja) | 1998-09-10 |
Family
ID=12445186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2035562A Expired - Lifetime JP2794674B2 (ja) | 1990-02-16 | 1990-02-16 | Ａｌ、Ａｌ合金またはこれらのめっき鋼板の黒色化処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2794674B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2291140A1 (en) * | 1997-05-22 | 1998-11-26 | Henkel Corporation | Water-based liquid treatment for aluminum and its alloys |
| US6200693B1 (en) | 1997-05-22 | 2001-03-13 | Henkel Corporation | Water-based liquid treatment for aluminum and its alloys |
| US7294211B2 (en) | 2002-01-04 | 2007-11-13 | University Of Dayton | Non-toxic corrosion-protection conversion coats based on cobalt |
| TW200934889A (en) * | 2007-10-12 | 2009-08-16 | Nihon Parkerizing | Light-absorbing member and method of manufacturing same |
| CN103305822A (zh) * | 2013-05-31 | 2013-09-18 | 海安县申菱电器制造有限公司 | 一种提高铝合金耐蚀性的处理方法 |
-
1990
- 1990-02-16 JP JP2035562A patent/JP2794674B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03240971A (ja) | 1991-10-28 |
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