(57)【要約】【課題】  簡便な手法で、耐候性，耐久性に優れた筋状模様を鮮鋭に出現させた模様付きアルミニウム押出材を製造する。【解決手段】  表面に筋状のムシレが出現しているかＳｉ含有量が異なったアルミニウム合金が埋め込まれた状態のアルミニウム押出材に陽極酸化処理を施し、形成された陽極酸化皮膜に濃淡差を生成されてその濃淡差を模様として表出させる。  ムシレのある部分では、形成された陽極酸化皮膜に微妙な凹凸が生成させているために、平坦な部分よりも濃色を呈し、押出材表面のＳｉ含有量が多い部分に形成された陽極酸化皮膜にはＳｉ化合物が多く取り込まれて透明感が低下し、Ｓｉ含有量が少ない部分よりも淡い色を呈する。その結果、陽極酸化皮膜に濃淡差が生じ、模様となって表出する。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に筋状ムシレを出現させたアルミニウム押出材に陽極酸化処理を施すことを特徴とする模様付きアルミニウム押出材の製造方法。
【請求項２】
アルミニウム押出材表面の筋状ムシレを、ベアリング部に押出方向に対して斜めに彫った溝が設けられた押出用ダイスを用い、アルミニウムビレットを押出すことにより出現させる請求項１に記載の模様付きアルミニウム押出材の製造方法。
【請求項３】
表面にＳｉ含有量の異なるアルミニウム合金が埋め込まれたアルミニウム押出材に陽極酸化処理を施すことを特徴とする模様付きアルミニウム押出材の製造方法。
【請求項４】
表面にＳｉ含有量の異なるアルミニウム合金が埋め込まれたアルミニウム押出材を、押出用アルミニウムビレットの押出方向側の端面にビレット本体とはＳｉ含有量が異なるアルミニウム合金を配置し、ビレット本体とともに押出加工することにより得る請求項３に記載の模様付きアルミニウム押出材の製造方法。
【請求項５】
陽極酸化処理の前或いは後に、押出材表面に粗面化処理を施す請求項１〜４の何れか１項に記載の模様付きアルミニウム押出材の製造方法。
【請求項６】
押出材表面に陽極酸化処理をした後に粗面化処理を施し、再び陽極酸化処理を施す請求項１〜４の何れか１項に記載の模様付きアルミニウム押出材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筋状の模様が付与されたアルミニウム押出材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＪＩＳ  ６０６３で代表されるＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金等のアルミニウム合金が、加工性，耐食性及び表面処理性に優れ、軽量であるにもかかわらず適度の強度を有しているため、その押出材がサッシやバルコニー部材等の建築用を中心に幅ひろく使用されている。
また、建築用に限らずアルミニウム合金（以下、単に「アルミニウム」と記す。）は、通常、陽極酸化等の表面処理がなされ表面全体に銀白色、或いは所望の色調が均一に付与されて用いられるのが一般的である。その際、結晶粒を粗大化して結晶模様を出現させる場合もあるが、ほとんどの場合、結晶粒を微細化してより均一性を高めている。
【０００３】
アルミニウム押出材に模様を付ける手段として、模様が印刷されたシール等を貼り付けたり、木粉が混入された樹脂を取り付けたりする方法が採用されることもある。
また、押出加工の際に、模様を付す部位の加工度を変えて結晶組織を違えさせ、結晶組織の相違により模様を表出させることも提案されている（例えば特許文献１，２参照）。
【特許文献１】特開昭４９−４４９６３号公報
【特許文献２】特開昭５０−５６３５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、シールや樹脂等を用いた押出材は耐候性や耐久性の点で不十分である。風雨に曝されて変色したり部分的に剥がれまだら模様が出現したりして、却って意匠性が損なわれることがある。したがって、風雨に曝されたり人手に触れられたりすることのない箇所への使用に限られている。
また、特許文献１，２で提案されているような、押出時に加工度を変えて結晶組織を変化させる手法も、規則的な筋状模様を鮮鋭に出現させる点では十分とはいえない。
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、簡便な手法で、耐候性，耐久性に優れた筋状模様を鮮鋭に出現させた模様付きアルミニウム押出材を製造する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】
【０００５】
本発明の模様付きアルミニウム押出材の製造方法は、その目的を達成するため、表面に筋状ムシレを出現させたアルミニウム押出材に陽極酸化処理を施すことを特徴とする。筋状ムシレは、ベアリング部に押出方向に対して斜めに彫った溝が設けられた押出用ダイスを用い、アルミニウムビレットを押出すことによりアルミニウム押出材表面に容易に出現する。
模様付きアルミニウム押出材は、表面にＳｉ含有量の異なるアルミニウム合金が埋め込まれたアルミニウム押出材に陽極酸化処理を施すことによっても得られる。表面にＳｉ含有量の異なるアルミニウム合金が埋め込まれたアルミニウム押出材は、押出用アルミニウムビレットの押出方向側の端面にビレット本体とはＳｉ含有量が異なるアルミニウム合金を配置し、ビレット本体とともに押出加工することにより容易に得られる。
【０００６】
陽極酸化処理の前或いは後に押出材を粗面化すると艶消し面が得られ、より奇麗な押出材を得ることができる。なお、陽極酸化処理をした後に粗面化処理を行った場合には、再び陽極酸化処理を施すことが好ましい。
また、陽極酸化処理した後に、金属の電解析出による着色（電解着色）処理や封孔処理を行ってもよい。これらの陽極酸化処理，粗面化処理，着色処理或いは封孔処理としては、従来からの公知の方法が採用される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、表面に筋状のムシレが出現しているかＳｉ含有量が異なったアルミニウム合金が埋め込まれた状態のアルミニウム押出材に陽極酸化処理を施すために、生成された陽極酸化皮膜に濃淡差が形成され、その濃淡差が模様として表出している。模様がアルミニウム基材に固着し、変質することのない陽極酸化皮膜により形成されているため、風雨に曝されたり人手に触れられたりしても変色したり剥がれたりすることはない。したがって、長期間安定した模様として表出し続けることになる。
本発明により、簡便な手法で長期間安定した模様を表出し続ける意匠性の優れたアルミニウム押出材を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明者等は、長期間安定して表出し続ける模様をアルミニウム押出材に付与する手段について種々検討した。その段階で、陽極酸化皮膜の濃淡差を活用することが有効であることを見出した。
耐食性，耐候性に優れるアルミニウム押出材の表面に濃淡差のある陽極酸化皮膜を設けることにより、直接模様を形成することができる。また陽極酸化皮膜はアルミニウム押出材表面にしっかりと固着され、またそれ自体が変質することもないので、変色したり剥がれたりすることもなく、長期間にわたって模様として表出することになる。
【０００９】
本発明者等は、陽極酸化皮膜に濃淡差をつける手段について鋭意検討を重ねた結果、押出材表面にムシレが形成されていると、ムシレのある部分とない部分とで形成された陽極酸化皮膜に濃淡差が生じることがわかった。また、押出材表面のＳｉ含有量に差異を設けると形成された陽極酸化皮膜に濃淡差が生じることがわかった。これらのムシレないしＳｉ含有量の差はアルミニウムの押出時に筋状に形成することが望ましい。
ムシレのある部分は、通常形成される平坦な押出材表面より凹凸差が大きい表面状態が形成される。そのため、陽極酸化後に凹凸が光の乱反射を起こして光沢感がなくなり、平坦な部分よりも濃色を呈するようになったものである。したがって、ムシレの度合いが大きいほど濃淡差は大きくなる。また、押出材表面のＳｉ含有量が多い部分に形成された陽極酸化皮膜にはＳｉ化合物が多く取り込まれ、透明感が低下した皮膜となる。この結果、Ｓｉ含有量が多い部分と少ない部分とで形成された陽極酸化皮膜に濃淡差が生じたものである。したがって、Ｓｉ含有量の差が大きくなるほど濃淡差も大きくなる。
【００１０】
アルミニウム押出材の表面に筋状ムシレを出現させる方法としては、図１に示すように、所望押出材形状を有するベアリング部に押出方向に対して斜めに彫った溝が設けられた押出用ダイスを用い、押出加工を行うことが好ましい。この押出ダイスを用いると、ベアリング部の斜め溝に対応する押出材の表面部分にムシレが形成される。この理由としては、押出加工時にベアリング部に圧入されたビレットの一部が斜め溝にトラップされることが挙げられる。斜め溝にトラップされた部分は、形材断面部に比べて断面積が小さく、ベアリング長さが長くなって３方向でベアリングと接触する。そのため、斜め溝を通過するときに多大な抵抗を受けるので、押出変形時に当該溝から材料が流出できない。しかしトラップされた部分に繋がった形材断面部分は、押出方向に流動する。このため、トラップされた部分と流動しようとする部分の間で破断が生じ、筋状の凹凸となる。一方、溝を通過しない部分はベアリング面に沿って材料流動するため平坦面が形成される。その結果、押出された部材の表面には溝に沿って生成した微細な皺、すなわち凹凸が残存し、いわゆる“ムシレ”として出現したと推測される。
【００１１】
押出速度が速いほど斜め溝にトラップされた材料が流出し難くなるのでムシレの程度は大きくなり、逆に押出速度を遅くするとムシレの程度は小さくなる。このムシレの程度に応じて陽極酸化皮膜の濃淡差で形成される模様の濃さが変わってくる。押出用ダイスのベアリング部に設ける斜め溝の幅やピッチに応じて筋状ムシレの幅，ピッチが変わってくるので、所望の筋状模様に応じて斜め溝の幅，ピッチを決めればよい。
【００１２】
押出材表面のＳｉ含有量に差を付ける方法としては、表面にＳｉ含有量の異なるアルミニウム合金が埋め込まれたアルミニウム押出材を形作ることが好ましい。このような押出し材は、押出用アルミニウムビレットの押出方向側の端面にビレット本体とはＳｉ含有量が異なるアルミニウム合金を配置し、ビレット本体とともに押出加工することにより得られる。
上記したように、Ｓｉ含有量の差が大きいほど陽極酸化皮膜の濃淡差が大きくなるので、模様もより鮮明になる。したがって、Ｓｉ含有量は少なくとも２質量％以上、好ましくは５質量％以上異ならせることが好ましい。
【００１３】
例えば、ＪＩＳ規格の１０００系，２０００系，３０００系，５０００系，６０００系或いは７０００系のアルミニウム合金ビレットに、ＪＩＳ規格の４０００系アルミニウム合金を埋め込むと、色の濃い筋模様を得ることができる。逆にＪＩＳ規格４０００系のアルミニウム合金ビレットにＪＩＳ規格の１０００系，２０００系，３０００系，５０００系，６０００系或いは７０００系アルミニウム合金を埋め込むと、色の薄い筋模様を得ることができる。特に、ＪＩＳ規格４０００系アルミニウム合金に対して、ＪＩＳ規格１０００系或いは６０００系のアルミニウム合金を組み合わせると、色調差が大きくなって筋模様が鮮明になる。
【００１４】
Ｓｉ含有量が異なるアルミニウム合金の配置の形態に制限はない。安定して押出加工を行うためには、予め押出されるアルミニウムビレットの押出方向側の端面に適宜設けた溝内に嵌め込んでおくことが好ましい。そして、その端面が押出ダイス側になるように押出加工すれば、表面にＳｉ含有量の異なるアルミニウム合金が埋め込まれたアルミニウム押出材が得られる。埋め込み方によって模様は変わるので、所望の模様に応じて幅，ピッチ等が決められた埋め込み溝を設け、その溝にＳｉ含有量が異なるアルミニウム合金を嵌め込めば十分である。
【００１５】
表面にムシレが形成されているアルミニウム押出材、或いは表面にＳｉ含有量の異なるアルミニウム合金が埋め込まれたアルミニウム押出材に、陽極酸化処理が施される。陽極酸化処理方法に制限はない。従来と同様な方法で処理すればよい。例えば、通常の表面処理ラインで、脱脂，水酸化ナトリウムエッチングによる清浄化，中和等の処理を施した後、硫酸濃度１０〜２５％，液温１５〜２５℃の電解液中で、電流密度１〜５Ａ／ｄｍ2，電解時間１５〜４５分の電解処理を施せばよい。さらに、陽極酸化処理の後、必要に応じて通常の電解着色処理を施してもよい。
陽極酸化処理を施すことにより、ムシレやＳｉ含有量の差に沿った模様が形成された押出材が得られる。
【００１６】
ところで、アルミニウム合金押出材は、粗面化処理が施されて利用される場合が多い。陽極酸化処理の前或いは後に押出材を粗面化すると、押出材全体が艶消し面となって光沢感が低下し、高級感が得られるものである。この粗面化による高級感の付与は、本発明のアルミニウム合金押出材に筋状模様を形成する方法にも適用できる。
一般的な粗面化処理を施すと処理面に凹凸が形成されるが、この凹凸はムシレを出現させた凹凸よりも小さい。このため、ムシレが出現している押出材に粗面化処理を施しても、ムシレを出現させた凹凸は残存する。このため、粗面化処理を施すと平坦部の光沢感が低下して高級感が増した筋状模様付き押出製品が得られる。
【００１７】
表面のＳｉ含有量を異にして模様を形成したアルミニウム合金押出材でも同様である。粗面化処理を施すと、押出材全体が艶消し面となるが、Ｓｉ含有量が多い部分と少ない部分とで形成される陽極酸化皮膜の濃淡差に変化はない。すなわち、模様の形成には影響されない。したがって、粗面化処理を施すと光沢感が低下して高級感が増した筋状模様付き押出製品が得られる。
押出材表面に施す粗面化手段としては、従来と同様な手段が採用される。特に制限はない。バレル研磨，ベルトサンダー，ブラスト処理，液体ホーニング，電解研磨，化学研磨等が採用される。なかでも、アルカリエッチング液を使用したエッチング処理は、脱脂処理の延長線上で実施可能であり、生産コスト的に有利である。
【実施例】
【００１８】
実施例１：
ＤＣ鋳造で得られた２０３ｍｍφのビレットに、５８０℃×２ｈｒ、冷却速度３００℃／ｈｒの均質化処理を施したＪＩＳ  ６０６３のアルミニウム合金ビレットを押出用素材とした。
図１に示したように、深さ：０.８ｍｍ，幅：１〜２ｍｍ，角度：押出方向に対して４５度の斜め溝をベアリング部の片面に設けた押出ダイスを用い、ビレット加熱温度：４８０℃，コンテナ温度：４５０℃，押出速度：３５ｍ／ｍｉｎの条件で押出加工し、幅１００ｍｍ×厚さ６ｍｍの平板を得た。
【００１９】
得られた平板の表面外観を模写すると図２に示す通りである。ベアリング部の斜め溝を設けた面に接した平板表面には筋状のムシレが観察された（図２−ａ）。これに対して、斜め溝のない平坦なベアリング面に接した平板表面にはムシレは観察されなかった（図２−ｂ）。
得られた平板に、通常の手法により皮膜厚さ１０μｍの陽極酸化皮膜を形成した後、二次電解着色法によりブロンズ色に着色した。
着色した平板の表面を観察すると、図２−ａで観察した筋状のムシレの同じ筋状の模様が見られた。ムシレがなかった平坦面（図２−ｂ）には筋状の模様は観察されなかった。
なお、図２は表面外観をスケッチしたものであり、図中、ギザギザした線がムシレを表し、直線がダイラインと称されるムシレよりもはるかに微細な凹凸を表している。後記の粗面化処理を施すとムシレは残るが、ダイラインは消滅する。
【００２０】
押出された平板に、陽極酸化処理の前に４８℃の水酸化ナトリウム５％水溶液中に５分間浸漬するエッチング処理を施して、Ｒａ＝４.７μｍ，Ｒｙ＝２６.６μｍ，Ｒｚ＝１９.６μｍの表面粗さに粗面化した押出材も作製した。
この粗面化処理を施した押出材についても、前記と同様な陽極酸化処理と二次電解着色処理を施して、前記粗面化処理を施していない押出材に陽極酸化処理と二次電解着色処理を施したものと比較した。図３−ａは通常の表面処理のみを施したものであり、図３−ｂが粗面化処理の後に表面処理を施したものである。
その結果、陽極酸化処理の前に粗面化処理を施したもの（図３−ｂ）の方が、模様が鮮明になっていた。陽極酸化処理によりダイラインはある程度目立たなくなるが、ムシレ部分はあまり変化しない。そして、粗面化処理を施すことにより、ダイラインはほとんど消滅する。そのため、陽極酸化皮膜形成後にムシレ部分の凹凸が顕著になり鮮明な模様となったものと思われる。
【００２１】
実施例２：
ＤＣ鋳造で得られた２０３ｍｍφのＪＩＳ  ６０６３のアルミニウム合金ビレットの端面に、切削加工により幅１０ｍｍ×深さ１０ｍｍの溝を１０ｍｍ間隔で設けた。この溝に、図４に示すように、１０ｍｍ×１０ｍｍのＪＩＳ  ４０４３角棒を埋め込んで押出用の素材とした。
この押出用素材を、幅１００ｍｍ×厚さ６ｍｍのベアリング部を設けた押出ダイスを用い、ビレット加熱温度：４８０℃，コンテナ温度：４５０℃，押出速度：３５ｍ／ｍｉｎの条件で上記端面を押出方向に向けて押出加工し、平板を得た。
【００２２】
得られた押出材に、２００℃×２ｈｒの５Ｔ時効処理を施した後、次の条件の陽極酸化処理を施して、膜厚１５μｍの陽極酸化皮膜を生成させた。
１０％濃度の硫酸中での脱脂→水洗→５０℃の水酸化ナトリウム５％水溶液に４分間浸漬するエッチング→水洗→１０％濃度の硫酸中での中和→水洗→硫酸濃度１６％，液温２０℃の電解液中、電流密度３Ａ／ｄｍ2，電解時間３０分の陽極酸化処理→水洗→封孔→乾燥。
陽極酸化皮膜を形成した押出材の表面を観察すると、図５に概略的に見られるように、ＪＩＳ  ４０４３材を埋め込んだ部分と埋め込んでいない部分とが濃淡差で明確に区分される模様が観察された。なお、図５中、黒色部分が、高Ｓｉ含有により陽極酸化皮膜の色が濃くなった部分を表している。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】ベアリング部に斜め溝を押出ダイスの断面形状を説明する図
【図２】生地材の筋状ムシレの出現状況を模写した図，（ａ）筋状ムシレ形材，（ｂ）通常形材
【図３】表面処理材の筋状ムシレの出現状況を模写した図，（ａ）筋状ムシレ形材，（ｂ）筋状ムシレ形材の粗面化処理材
【図４】押出用ビレットの端面に異質材を埋め込む態様を説明する図
【図５】埋め込まれた異質材に基づく外観の濃淡差を説明する図
【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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