(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム材料を浴温４０〜７０℃，濃度４０〜６０ｇ／ｌの水酸化ナトリウム溶液に２〜１０分間浸漬してその表面を清浄化した後、当該清浄化後のアルミニウム材料を浴温２０〜５０℃で２０〜１５０ｇ／ｌ塩酸，４０〜１５０ｇ／ｌ硫酸，０〜１００ｇ／ｌ硝酸を含む混合酸液に２〜１５分間浸漬する酸エッチング処理でその表面に多数のピットを生成し、次いで浴温４０〜７０℃，濃度４０ｇ／ｌ以上の水酸化ナトリウム溶液にアルミニウム材料を２〜１５分間浸漬するアルカリエッチング処理によりピットを拡大してアルミニウム材料表面の凹凸を大きくすることを特徴とするアルミニウム材料の表面処理方法。
【請求項２】
請求項１に従った表面処理が施され、表面光沢が制御されたアルミニウム材料。
【請求項３】
請求項１に従った表面処理が施されたアルミニウム材料に、さらに陽極酸化処理，電解着色処理及び電着塗装処理を施すアルミニウム材料の表面処理方法。
【請求項４】
請求項３に従って陽極酸化皮膜，着色層及び電着塗膜が形成された着色アルミニウム材料。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、押出材，圧延材等のアルミニウム材料に制御した表面光沢で特異な外観を付与する表面処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルミニウム，アルミニウム合金等のアルミニウム材料は、軽量で耐食性，耐久性に優れていることを活用し、外装材，内装材，表層材等の建築材料やケーシング材を始めとして各種分野で使用されている。建築用途等では、都市空間との調和，建築物の意匠性等を改善するため、梨地処理，ブラスト処理等で表面光沢を調整し、電解着色，塗装等で種々の色調を付与している。
たとえば、着色処理されるアルミニウム材料は、陽極酸化に先立ってアルカリエッチング処理され、材料表面に微細な凹凸（ピッチ）を生成させることにより光沢度を調整している。また、特開平３−４７９３７号公報では、Ｓｉ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｚｒ等の合金成分の添加量を調整することにより、粗面化処理で白色に調整された表面色調が陽極酸化処理後にも維持されるアルミニウム合金が紹介されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の表面処理方法や成分調整では、光沢の制御範囲が狭く、材料表面も観察角度によっては色調が異なる角度依存性がある。他方、嗜好の多様化に伴い建築材料に対しても、表面光沢が広範囲で制御され、バラエティに富む色調が要求される傾向が強くなってきた。
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、酸エッチング処理をアルカリエッチング処理に組み合わせることにより、角度依存性がなく広範囲にわたって表面光沢が制御されたアルミニウム材料を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の表面処理方法は、その目的を達成するため、アルミニウム材料を浴温４０〜７０℃，濃度４０〜６０ｇ／ｌの水酸化ナトリウム溶液に２〜１０分間浸漬してその表面を清浄化した後、当該清浄化後のアルミニウム材料を浴温２０〜５０℃で２０〜１５０ｇ／ｌ塩酸，４０〜１５０ｇ／ｌ硫酸，０〜１００ｇ／ｌ硝酸を含む混合酸液に２〜１５分間浸漬する酸エッチング処理でその表面に多数のピットを生成し、次いで浴温４０〜７０℃，濃度４０ｇ／ｌ以上の水酸化ナトリウム溶液にアルミニウム材料を２〜１５分間浸漬するアルカリエッチング処理によりピットを拡大してアルミニウム材料表面の凹凸を大きくすることを特徴とする。
【０００５】
表面処理されたアルミニウム材料は、白さが増し、角度依存性が抑制された色調の表面を呈する。更に陽極酸化処理，電解着色処理及び電着塗装処理を施して着色アルミニウム材料としても、抑制された角度依存性が維持される。
【０００６】
【作用及び実施の形態】
金属表面の外観は、正反射光と拡散光との比率で光沢感が変化し、正反射光の比率が高いほど金属光沢となり、拡散光の比率が高いほど白色感が強くなる。建築材料等に要求されている外観としては金属光沢から白色感まで広範囲にわたっており、ニーズに応じた光沢度に調整する方法が望まれている。
通常のアルカリエッチング処理では、素材に含まれている晶出物の選択的な溶解や脱落が起点となってピットが生成する。しかし、処理された表面は、素材自体の光沢による影響を大きく受け、梨地感に乏しく色調の角度依存性も極めて大きくなる。すなわち、アルカリエッチング処理だけでは、材料依存性が強く、表面形態を大きく変えることができない。
【０００７】
そこで、本発明では、アルカリエッチング処理に先立って混合酸液を用いた酸エッチング処理を導入することにより、材料の全面に凹凸を形成すると共に、凹凸のサイズ及び深さを高い自由度で制御することを可能にした。
アルカリを用いた清浄化処理では、浴温４０〜７０℃，濃度４０〜６０ｇ／ｌの水酸化ナトリウム溶液にアルミニウム材料が２〜１０分間浸漬される。清浄化処理されたアルミニウム材料は、材料表面から酸化皮膜等の異物が除去され、次工程の酸エッチング処理で多数のピットを均一な分布で発生させるのに適した表面状態に調整される。
【０００８】
清浄化処理されたアルミニウム材料は、次いで、浴温２０〜５０℃で２０〜１５０ｇ／ｌ塩酸，４０〜１５０ｇ／ｌ硫酸，０〜１００ｇ／ｌ硝酸を含む混合酸液に２〜１５分間浸漬する酸エッチング処理が施される。
使用する混合酸液の浴温や酸濃度が高いほど酸エッチング処理の効果が顕著になり、短時間処理が可能になる。塩酸濃度が２０ｇ／ｌ未満では溶解速度が遅く、１５０ｇ／ｌを超える塩酸濃度では溶解反応が過激に進行するため時間制御が困難になる。塩酸に硫酸を加えるとき、濃塩酸単独使用に比較してピット数の増加が抑制されるため、ピットの表面密度が過剰にならない。したがって、次工程のアルカリエッチングでピット孔を拡大しても、材料表面部の欠落が発生せず適当なピット孔が維持される。硫酸濃度が４０ｇ／ｌ未満では塩酸単独浴と大差なく、逆に１５０ｇ／ｌを超える硫酸濃度では光沢部が増加して白さが低下する。硝酸を添加する場合も、１００ｇ／ｌを超える濃度では同様に白さが低下する。
【０００９】
酸エッチング処理で材料表面に生成するピットの個数，サイズ等は、アルミニウム材料が浸漬される酸液の浴温に影響される。浴温が２０℃に達しないと溶解速度が遅く、十分なピットの生成に長時間を要する。逆に５０℃を超える浴温では、溶解反応が過激に進行するため時間制御が困難になる。酸液への浸漬時間は、２〜１５分の間で設定することが好ましい。２分に達しない浸漬時間では時間制御が困難になり、逆に１５分を超える浸漬時間では生産性低下の原因となる。
酸エッチング処理では、高純度アルミニウム製コンデンサ箔の製造にみられるように、溶液条件の調整により素材表面に無数のピットを形成することができる。
【００１０】
しかし、酸エッチング処理で生成したピットは、ファセット溶解を生じているため、複雑な形状で先端部が素材奥部まで深く進行している。その結果、酸エッチング処理後の素材表面は、ピット部分での光吸収に起因して黒みがかった色調を呈する。黒みがかった色調は、次のアルカリエッチング処理でピット形状を変えることによって解消できる。アルカリエッチング処理には、清浄化処理と同じ処理槽を使用できるが、専用の処理槽を用意しても良いことは勿論である。
アルカリエッチング処理では、多数の深いピットが均一分布で生成した材料表面を効率よく得るため、浴温４０〜７０℃，濃度４０ｇ／ｌ以上の水酸化ナトリウム溶液にアルミニウム材料を２〜１５分間浸漬する。４０℃未満の浴温や４０ｇ／ｌ未満の濃度では、溶解速度が遅く、生産性を低下させる。逆に７０℃を超える浴温では、過激な溶解反応のために時間制御が困難になる。また、浸漬時間が２分に達しない浸漬時間では時間制御が困難になり、１５分を超える浸漬時間では溶解反応が過剰に進行し材料表面が欠落する虞れが生じる。
アルカリエッチング処理により、ピットの先端部分が太く球状に成長し、素材表面に大きな凹凸が形成される。その結果、アルカリエッチング処理された素材表面は、表面全体で拡散を促進させ、白みがかった梨地調になる。また、大きく深い凹凸のため、色調の角度依存性も大幅に少なくなる。
【００１１】
【実施例】
被処理材として、アルミニウム合金Ａ６０６３押出形材を使用した。浴温２５℃の１００ｇ／ｌ硫酸溶液中で被処理材を脱脂処理した後、浴温５０℃の５０ｇ／ｌ遊離水酸化ナトリウム溶液でアルカリエッチング処理し、次いで酸エッチング処理した。更に、浴温５０℃の５０ｇ／ｌ遊離水酸化ナトリウム溶液を用いて酸エッチング処理後の被処理材をアルカリエッチング処理した。各処理条件を表１に示す。
【００１２】
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【００１３】
エッチング処理された被処理材から試験片を切り出し、明度測定試験及び角度依存性試験に供した。明度測定試験では、変角分光計（ＧＳＰ−２  村上色彩株式会社製）を用いて入射角を一定値−４５度に設定し、拡散反射を考慮して−３５度のＬ*値（明度）を測定した。Ｌ*値が高いほど、被処理材の白みが強いことを示す。角度依存性試験では、鏡面反射光（入射角−４５度）と拡散反射光（反射角−３５度）のＬ*値の明度比率（４５度／−３５度）を算出し、算出値で色調の角度依存性を表わした。明度比率が小さな値ほど、各度依存性が少ないことを示す。また、白みと角度依存性とを比較し、白さ５０以上で角度依存性５以下を○，白さ３０〜５０で角度依存性５〜１０を△，白さ３０以下で角度依存性１０以上を×として表面形態を３段階で総合評価した。
【００１４】
0004048462.tif 000003
【００１５】
表２の調査結果にみられるように、本発明に従って清浄化処理→酸エッチング処理→アルカリエッチング処理を経た実施例１〜１０では、比較例１〜５に比較して白さ及び角度依存性が大幅に改善されていた。また、酸エッチング処理及び第３段階のアルカリエッチング処理の処理時間が長くなるほど、大きな改善効果が得られた。更に、エッチング処理された被処理材を１５０ｇ／ｌ硫酸溶液（２５℃）に浸漬し電流密度１５０Ａ／ｍ2で膜厚１０μｍの陽極酸化皮膜を生成させた後、ニッケル塩浴を用いて電解着色し、封孔処理を施した実施例１１では、角度依存性のない色調の着色皮膜が形成された。
これに対し、アルカリエッチング処理しただけの比較例１，２では、白さ，角度依存性の双方に劣っていた。また、酸エッチング処理後のアルカリエッチング処理を省略した比較例３や、硫酸又は塩酸単独の酸液を用いて酸エッチング処理した比較例４，５では、白さや角度依存性に大幅な改善がみられなかった。更に、エッチング処理された被処理材を実施例１１と同じ条件下で電解着色した比較例６では、観察角度によって着色皮膜の色調が大きく変動した。
【００１６】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明においては、アルカリを用いてアルミニウム材料の表面を清浄化した後、酸エッチング処理及びアルカリエッチング処理を施すことにより、材料表面にある凹凸を大きくして白さを増すと共に、色調の角度依存性が抑制された表面形態に調整している。白さ、換言すれば光沢度の低下度は、各工程で使用する浴組成や処理条件によって広範囲にわたって自在に調整される。また、エッチング処理されたアルミニウム材料に陽極酸化処理，着色処理等を施すと、角度依存性がなく均一な色調をもつ着色アルミニウム材料が得られる。