(57)【要約】【課題】  大規模な設備や複雑な制御、管理方法を用いることなく、意匠として必要でない部分のマスキング処理等を行なわずに、低コストかつエッチング処理面の仕上りが優れている意匠部品用としてのアルミニウム合金の表面への凹凸模様形成方法を提供すること。【解決手段】  部品形状に加工された板状のアルミニウム合金１０の表面にマスキングインク４１を被着させて所定パターンを形成した後、エッチング液３５を吹き付ける被処理部位２４がアルミニウム合金１０の表面の一部分のみとなるように被処理部位２４以外にはマスク治具２０で覆い、該マスク治具２０とアルミニウム合金１０との間にはシール部材２３を挿入して被処理部位２４以外にはエッチング液３５がかからないようにしてエッチング液３５を拭き付け、マスキングインク４１を被着させた部位以外を凹部４２にして被処理部位２４に凹凸模様を形成することを特徴とする。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
意匠部品用として、部品形状に加工されたアルミニウム合金の表面にマスキングインクを被着させて所定パターンを形成した後、該パターンをマスキングとしてアルミニウム合金にエッチング液を吹き付けてエッチング処理する方法において、
エッチング液を吹き付ける被処理部位が前記アルミニウム合金の表面の一部分のみとなるように被処理部位以外にはマスク治具で覆い、該マスク治具と前記アルミニウム合金との間にはシール部材を挿入して前記被処理部位以外にはエッチング液がかからないようにしてエッチング液を吹き付け、前記マスキングインクを被着させた部位以外を凹部にして前記被処理部位に凹凸模様を形成することを特徴とするアルミニウム合金の表面への凹凸模様形成方法。
【請求項２】
前記被処理部位は下向きにし、エッチング液が外側に飛び散らないように前記マスク治具には下方に向って延在する返し板を設け、エッチング液の吐出ノズル又は前記マスク治具に取付けられたアルミニウム合金を水平方向に振動させながらエッチング液を上向きに吹き付けることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム合金の表面への凹凸模様形成方法。
【請求項３】
前記吐出ノズルを、エッチング液を収容する処理槽の内側に配置することを特徴とする請求項２に記載のアルミニウム合金の表面への凹凸模様形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、意匠部品用として、部品形状に加工されたアルミニウム合金の表面にマスキングインクを被着させて所定パターンを形成した後、該パターンをマスキングとしてアルミニウム合金にエッチング液を吹き付けてエッチング処理するアルミニウム合金の表面への凹凸模様形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属の表面に所望の文字、模様、絵柄等の任意の凹凸形状を表現した金属意匠部品を大量に製造するには、金属板表面にマスキングインクにて所定の絵柄を大量に印刷し、マスキングされていない部分を水酸化ナトリウム溶液等の腐食液でエッチング処理することで凹凸形状にて絵柄を表現し、その後プレスにて製品形状に打ち抜くことで大量に製造することが可能である。
【０００３】
このとき使用するエッチング装置は、金属板上に所定の絵柄を大量に印刷した被処理物を一定の速度でゆっくりと搬送しながら被処理面に水酸化ナトリウム溶液等の腐食液を吹き付けてエッチング処理する装置が一般的に使用され、一度に広い面積を処理できる様な構造の装置となっている（例えば、特許文献１参照）。しかし、このような装置で上記したエッチング処理を行うには、順に「エッチング、水洗、スマット除去（アルカリ洗浄）、水洗、酸洗、水洗」と多くの工程からなることから、大型なエッチング装置になってしまい、設備導入費用の面からコストアップになってしまうものであった。
【０００４】
ところで、前述した金属板がアルミニウム合金の場合は、その表面に陽極酸化処理を施した後、マスキングインクにて所定の絵柄を大量に印刷し、エッチング処理することで凹凸形状にて絵柄を表現し、必要に応じて塗装にて保護クリヤー層を形成した後、プレスにて製品形状に打ち抜き、大量に製造している。また、プレス加工による凹凸や塗装処理により任意の文字、絵柄を形成した後に必要な製品形状よりも少し大きめの形状でプレスで打ち抜き、その後、カップ状に絞りプレス成形する方法も開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１０−３１７１６８号公報
【特許文献２】特開２００１−２８８５８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の技術においては、例えばプレスで打ち抜いた部分の切断面も製品意匠として活用する場合は、プレス打ち抜き部分に発生したバリ除去のためのバフ研磨等の追加工程が必要となり多大な作業時間が必要になってしまう。更に、アルミニウム合金をプレスで打ち抜いた部分の切断面には陽極酸化処理等が施されていない為、耐食性が確保されておらず、白錆びが発生し、外観意匠製品として屋外部品等への適用が難しい。
【０００６】
また、まず陽極酸化処理や塗装処理により任意の文字、絵柄を製作し、次に必要な製品形状よりも少し大きめの形状でプレスで打ち抜き、その後、カップ状に絞りプレス成形することで、製品表面および側面に陽極酸化処理皮膜や塗装皮膜を保持した状態を確保し、安定した品質を得ようとしても（例えば、特許文献２参照）、意匠目的の表面処理を行ったあとにさらに絞りプレス加工を行っていることから、製品の表面にすり傷等が付く恐れがあり、逆に不良品を多く発生させて歩留まりを悪くする恐れがあった。
【０００７】
従って、まず金属板をプレスにて製品形状に打ち抜き、プレスで打ち抜いた部分の切断面にあるバリ等をバフ研磨等で処理したのち全体を陽極酸化処理等の防錆皮膜を形成し、次に所定の絵柄にマスキング印刷し、裏面等もマスキングインクやマスキングテープで保護しエッチング処理することで、上記課題を解決した製品を得ることが可能である。しかしながら、この方法では意匠として必要でない部分のマスキング処理や凹凸形状を表現したあとのマスキング除去作業に多くの時間や処理液を費やすことから大量生産には不向きである。
【０００８】
それゆえ、本発明は、上記の事情を背景になされたものであり、大規模な設備や複雑な制御、管理方法を用いることなく、意匠として必要でない部分のマスキング処理等を行なわずに、低コストかつエッチング処理面の仕上りが優れている意匠部品用としてのアルミニウム合金の表面への凹凸模様形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した技術的課題を解決するため、本発明は、意匠部品用として、部品形状に加工された板状のアルミニウム合金の表面にマスキングインクを被着させて所定パターンを形成した後、該パターンをマスキングとしてアルミニウム合金にエッチング液を吹き付けてエッチング処理する方法において、エッチング液を吹き付ける被処理部位がアルミニウム合金の表面の一部分のみとなるように被処理部位以外にはマスク治具で覆い、該マスク治具とアルミニウム合金との間にはシール部材を挿入して被処理部位以外にはエッチング液がかからないようにしてエッチング液を拭き付け、マスキングインクを被着させた部位以外を凹部にして被処理部位に凹凸模様を形成することを特徴とするアルミニウム合金の表面への凹凸模様形成方法とした。
【００１０】
好ましくは、被処理部位は下向きにし、エッチング液が外側に飛び散らないようにマスク治具には下方に向って延在する返し板を設け、エッチング液の吐出ノズル又は前記アルミニウム合金を水平方向に振動させながらエッチング液を上向きに拭き付け、エッチング液を速やかに排出させた後に循環させて再び吐出ノズルから吹き付けることとした。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、被処理部位以外の部分を液密的にシールすることで、必要とされる被処理部位のみに薬液を吹き付けることが可能になり、従来に比べマスキング工程などが大幅に削減できる。また、アルミニウム合金の被処理部位を下向きになるように配置し、エッチング液を上向きに吹き付けてエッチング処理を行うことで、吹き付けた薬液が被処理部位に達した後、エッチング液は速やかに下方にある薬液タンクに排出されるため、より確実にシール部位の液密性が確保される。
【００１２】
また、マスク治具に吹き付けられたエッチング液が飛び散らないように返し板を取付けたことで、エッチング液の飛び散りを防止するとともに被処理部位に効率的に吹き付けることができ、薬液吐出ノズルや薬液供給ポンプの容量を小さくすることが可能であり、エッチング設備をより小さくすることが可能となる。更には、エッチング液の吐出ノズル又は前記アルミニウム合金を水平方向に振動させながらエッチング表面処理を行うことによって、省スペースな設備でありながら、被処理物を一定の速度でゆっくりと搬送しながら被処理面に水酸化ナトリウム溶液等の腐食液を吹き付けて均一にエッチング処理を行う従来の方法と同様な仕上り外観を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る実施形態を、図面を用いて説明する。図１は本発明の一実施形態の処理工程を示す図であり、図２〜５は実施形態の態様を処理工程の段階毎に模式的に示す図である。
【００１４】
図１に示すように、アルミニウム合金の表面への処理は、製品形状に成形する加工工程Ａと、所望の文字、絵柄等の模様の凹凸形状を表現するためのマスキング工程Ｂ、前記マスキング工程Ｂで得られたマスキング部位を水酸化ナトリウム溶液等の腐食性のエッチング液で処理して任意の凹凸形状を表現する部分エッチング処理工程Ｃ、前記マスキング工程Ｂで得られたマスキング膜を除去するマスキング膜除去工程Ｄ、耐食性付与および意匠性付与を目的として施す陽極酸化処理工程Ｅからなる。
【００１５】
製品形状加工工程Ａでは、アルミ押出加工やプレスによる打ち抜き加工等によって、外観をほぼ最終的な製品（部品）形状に成形する。本実施形態では、アルミニウム合金１０の押出成形（略Ｔ字断面）後に角部をプレスにて打ち抜き、表面の一部にマスキングインクにてマスキング工程Ｂを行う。図２は、このマスキング工程Ｂまで完了した段階を示しており、図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のｉ−ｉ断面図である。
【００１６】
図２に示すように、アルミニウム合金１０の表面にマスキングインク４１を被着させることによって例として「ＸＹＺ」の文字を形成している。即ち、部位１３のみをエッチング処理工程Ｃにて凹部とすべくマスキングインク４１を被着させず、部位１３内部の部位１４をエッチング処理工程Ｃ後に凸部とすべくマスキングインク４１を被着させている。また、部位１３の外側（部位１１、１２）もエッチング処理工程Ｃ後に凸部とさせたいが、部位１３の外周付近（部位１２）のみにマスキングインク４１を被着させている。
【００１７】
部分エッチング処理工程Ｃは、アルミニウム合金表面にごく僅かに存在する酸化皮膜を除去する脱膜工程と、凹凸形状を表現するエッチング工程およびエッチング処理面に付着したスマットの除去工程からなる。それぞれ使用する薬液が異なることから、部分エッチング処理工程Ｃの装置は複数の薬液吹き付け装置から構成される。図３は、部分エッチング処理工程Ｃにおけるエッチング液３５を吹き付けている段階を示した断面図である。
【００１８】
図３に示すように、部分エッチング処理工程Ｃの装置は、水酸化ナトリウム溶液等の薬液（エッチング液３２）を収容する処理槽である薬液タンク３１が設けられており、薬液タンク３１の中央部付近には薬液を吹き付けるための吐出ノズル３４が配置されている。吐出ノズル３４は薬液タンク３１の内側に配置されることにより、装置の小型化が図られている。エッチング液３２は供給ポンプ３３により薬液タンク内３１に収容されているエッチング液３２が吐出ノズル３４に供給されて、被処理物（アルミニウム合金１０）に吹き付けられるようになっている。上記のようにエッチング液３２を吐出ノズル３４によってシャワー状に均一に吹き付けることで、被処理部位２４は、常に新しい液が吹き付けられ、エッチング処理によって劣化した液は、速やかに排出されるようになる。アルミニウム合金１０は、治具２０に保持されており、薬液吐出ノズル３４の上部に被処理部位２４が位置するように治具２０ごと配置されている。被処理部材について、ここではアルミニウム合金１０についての事例を記載しているが、押出形材、鋳造材、鍛造材、圧延材等のいずれでもよい。
【００１９】
治具２０は、被処理部位２４以外にはエッチング液３５がかからないように覆い部２１で覆う構造となっており、被処理部位２４のみエッチング処理工程Ｃを行うようになっている。また、覆い部２１とアルミニウム合金１０との間にシール部材２３を挿入し、被処理部位３４以外の部分を液密的にシールするように構成されている。シール部材２３についてはシリコン樹脂製のＯリングを使用しており、治具２０とアルミニウム合金１０とをクランプ固定にて圧着させることで液密性を確保している。被処理部位２４は、図２（ａ）に二点鎖線で囲まれた部位であり、この二点鎖線上で、シール部材２３と接している。被処理部位２４の外周（二点鎖線）は、マスキングインクが被着される部位１２上になるようにしてある。また、治具２０は、水酸化ナトリウム溶液等の耐腐食液性に優れる材料（例えばチタン）から作成されている。
【００２０】
治具２０には、覆い部の外側に吹き付けられたエッチング液が飛び散らないように、下方に向って延在する返し板２２が取付けられている。従って、治具２０の下方に設置される薬液タンク３１は、治具２０に取り付けられている薬液返し板２２の設置幅より広い開口にする必要がある。薬液タンク３１には、薬液温度を管理するために加温・冷却装置が取り付けられており、薬液の温度を一定に保つために常に液循環させておくことが望ましい。また、吹き付け（シャワー）に用いる薬液は、水酸化ナトリウム溶液等の腐食液であり、濃度等の条件は任意に設定することが可能である。
【００２１】
また、エッチング装置には吐出ノズル３４又はアルミニウム合金１０を圧着させた治具２０を水平方向に振動させながら、エッチング液３５を吹き付ける機能（シャワー装置）が備えてあり、被処理部位２４の形状に関係なく均一にエッチング処理することが可能である。このようにして、マスキングインク４１を被着させた部位以外（部位１３）をエッチング処理して、図４に示すように凹部４２を形成する。
【００２２】
図４は、この部分エッチング処理工程Ｃまで完了した段階を示した断面図である。この後、マスキング膜除去工程Ｄを行い、アルミニウム合金１０の耐食性付与および意匠性付与を目的として施す陽極酸化処理工程Ｅを経る。その結果、図５に示すように、部位１３のみが凹部４２となったアルミニウム合金１０が最終的な製品として完成する。このとき、部位１３内の部位１４が凸部となって文字「ＸＹＺ」を表している。
【実施例】
【００２３】
次に、本発明の実施例について、比較例と対比して具体的に説明する。本実施例では、いずれも、被処理物としてＡ６０６３（ＪＩＳ）アルミニウム合金の押出形材（厚さ３ｍｍ、幅５０ｍｍ、高さ２０ｍｍ、長さ２００ｍｍ）のＴ字断面の押出形材を使用した。処理工程は、全ての実施例において、製品形状に成形する加工工程Ａ、マスキング工程Ｂ（マスキングインクは市販品を使用）、部分エッチング工程Ｃ、マスキング膜除去工程Ｄ、陽極酸化処理工程Ｅ（陽極酸化皮膜厚さは６μｍとする）、の順に行うこととした。
【００２４】
マスキング工程Ｂは、市販のマスキングインク（吉川化工製の溶剤型インク）を使用し、スクリーン印刷後に熱風乾燥を行い、文字形状のパターンを印刷した。マスキング印刷膜厚は１０μｍとした。
【００２５】
部分エッチング工程Ｃにおける脱膜処理は、水酸化ナトリウム溶液（１００ｇ／Ｌ、５０℃×２分）、エッチング処理は塩化第２鉄（４２°Ｂｅ、東亜合成製、３０℃×５分）、アルカリエッチング処理は水酸化ナトリウム溶液（１００ｇ／Ｌ、５０℃×２分）、スマット除去工程は硝酸（１５０g／Ｌ、常温×１分）にてそれぞれ処理することとした。
【００２６】
マスキング膜除去工程Ｄでは、エナメルシンナーにてマスキング膜の除去を行った。
【００２７】
陽極酸化処理Ｅは、２００ｇ／Ｌの硫酸浴で、対極にカーボン極板を使用して硫酸浴温度２０℃、電圧１２Ｖにて、それぞれ陽極酸化皮膜が６μｍになるように陽極酸化処理を行った。
【００２８】
実施例１は、上記した実施形態の処理装置を使用した。比較例２は、部分エッチング工程Ｃで使用する治具２０の薬液返し板２２を取り除いたものでエッチング処理することとした。比較例３は、被処理部位２４の向きと薬液吹き付け方向を逆にして処理を行った。
【００２９】
処理の結果、実施例１は、シール部（シール部材２３）からの液漏れ等がなく文字・絵柄の仕上りを確保することができた。比較例２は、治具と薬液タンクのすきまから薬液が被処理物のマスキングを行っていない部分に付着し、変色等が発生していた。比較例３は、シール部から薬液が漏れ、絵柄以外の部分も凹凸に処理されていた。
【００３０】
従って、本発明は上記した実施形態の処理方法とすることで、マスキング処理は必要最低限の部位のみでよく、また処理装置も必要最低限の部分にのみ処理する小さな設備にすることで設備投資も少なくすることが可能であり、低コストかつエッチング処理面の仕上りが優れているアルミニウム合金の表面への凹凸模様形成方法となった。
【００３１】
なお、上記した実施形態において、文字、模様、絵柄等の凹凸形状部にガラスビーズ等でのショットブラスト処理や光沢処理を行う方法や、マスキング処理を利用して、アルミニウム合金で製作した製品全体に施す陽極酸化処理と、マスキング処理、部分エッチング処理にて形成された凹部へ２回もしくはそれ以上の回数に分けて行う陽極酸化処理において、電解着色法や染色法を用いて色調の多色化を行うなど、デザイン性を向上させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態の処理工程を示す図である。
【図２】図２（ａ）はマスキング工程Ｂまで完了した段階を示した正面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のｉ−ｉ断面図である。
【図３】部分エッチング処理工程Ｃの段階を示した断面図である。
【図４】部分エッチング処理工程Ｃまで完了した段階を示した断面図である。
【図５】図５（ａ）はマスキング膜除去工程Ｄまで完了した段階を示した正面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のii−ii断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０      アルミニウム合金
２０      治具（マスク治具）
２１      覆い部
２２      返し板
２３      シール部材
２４      被処理部位
３１      タンク（処理槽）
３２、３５      エッチング液
３３      ポンプ
３４      吐出ノズル
４１      マスキングインク
４２      凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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