JPS6210297A

JPS6210297A - チタンまたはチタン合金の被膜形成方法

Info

Publication number: JPS6210297A
Application number: JP14680885A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Aya; 綾　康博
Original assignee: Fujisash Co Ltd
Current assignee: Fujisash Co Ltd
Priority date: 1985-07-05
Filing date: 1985-07-05
Publication date: 1987-01-19

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はチタンまたはチタン合金（以下「チタン」とい
う。）の被膜形成方法に関し、詳しくは極めて簡単な処
理によりチタン表面に耐候性等のすぐれた被膜、特に美
麗な着色被膜を形成する方法に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕チタ
ンは軽くて強く、しかも錆びないという長所を有するた
め、近年その需要が著しく増大しており、眼鏡フレーム
、カメラボディ、テニスラケットゴルフシャフト等の民
生用をはじめとして、建築材料分野へも用途が拡大して
いる。

一般に使用環境が後やかな民生用品の場合は、チタン素
材自身の特性で充分に使用に耐えられるが、装飾性が必
要な場合などには、各種の表面処理が施されている。例
えば、チタン表面をリン酸ナトリウム、フッ化カリウム
、フッ化水素等の混合水溶液中で化学処理を施したり、
硫酸やリン酸等の溶液中で電解処理を施したりして４０
０〜１ｏｏｏ人の薄膜を形成し、紫色〜桃色等の干渉色
に発色させている。ここで形成される薄膜はチタン材料
の表面を強化する働きがあるが、干渉被膜であるため屋
外環境では容易に変色するという問題がある。

そのため、チタンを建築材料分野に供する場合には、チ
タン表面に容易に変色せずしかもすぐれた耐候性を有す
る被膜を形成することが望まれている。このような表面
処理を施す方法として、様々な方法が考えられているが
、いずれも発色コントロールが困難であったり、処理工
程が煩雑であるなどの欠点があった。

そこで本発明者は上記従来技術の欠点を克服して、簡単
な処理工程でしかも耐候性のすぐれた均一な着色被膜を
形成する方法を開発すべく鋭意研究を重ねた。

〔問題点を解決するための手段〕

その結果、特定の電解液中でチタンを直流電解処理する
ことにより、目的とする耐候性にすぐれかつ変色しない
均一な着色被膜がチタン表面に形成できることを見出し
た。本発明はかかる知見に基いて完成したものである。

すなわち本発明は、チタンに、電着用樹脂およびバリヤ
ー型陽極酸化被膜を形成しうる酸を含有する電解液中で
、該チタンを陽極にして直流電解処理を行い、バリヤー
型陽極酸化被膜および電着塗装被膜を同時に形成するこ
とを特徴とするチタンの被膜形成方法を提供するもので
ある。

本発明の方法を適用することのできるチタンは、そのま
までもよいが、表面に付着している異物。

不純物、変質層などを除去して素地面を調整するために
前処理を行うことも有効である。ここで行う前処理の方
法としてぼ様々なものがあり、特に限定されるものでは
ないが、チタン表面の状態に応じて脱脂処理あるいはフ
ン化水素酸等の腐食性水溶液中で浸漬処理などの操作を
行えばよい。このような浸漬処理は、通常はフッ化水素
を０．５〜４５容量％、好ましくは１〜５容量％含む水
溶液中で、温度５〜８０℃、好ましくは１５〜３０℃に
て１０秒〜１０分間、好ましくは３０秒〜２分間の時間
処理を行えばよい。

本発明の方法は、未処理のチタンあるいは上述の如き前
処理を施したチタンを陽極として、これを電解液中で直
流電解処理するものである。ここで電解液中には電着用
樹脂およびバリヤー型陽極酸化被膜を形成しうる酸が含
有されている。この電着用樹脂としては様々なものがあ
り、特に制限はないが、一般にはアクリル系樹脂、エポ
キシ系樹脂、尿素系樹脂、メラミン系樹脂、フェノール
系樹脂、アルキッド系樹脂、アクリル−ウレタン系樹脂
、アクリル−メラミン系樹脂、アクリル−アルキッド系
樹脂、アルキッド−メラミン系樹脂。

エポキシ−メラミン系樹脂、尿素−メラミン系樹脂ある
いはベンゾグアナミン系樹脂などの水溶性または水分散
性電着用樹脂が用いられる。上記電解液中の電着用樹脂
の濃度は、樹脂の種類や他の条件により異なり一義的に
は定められないが、通常は樹脂固形分として１〜４０重
量％、好ましくは５〜１５重量％とすべきである。

また、上記電解液中には、前述した電着用樹脂とともに
バリヤー型陽極酸化被膜を形成しうる酸が含有されてい
る。ここでバリヤー型陽極酸化被膜を形成しうる酸とは
、この酸を含む電解液中でチタンを陽極酸化処理した場
合に、チタン表面の酸化被膜にバリヤ一層が形成される
ような酸を相称して、様々な無機酸や有機酸をあげるこ
とができる。具体的には、硫酸、リン酸、スルファミン
酸、硼酸をはじめ、ギ酸、酢酸、クロトン酸などのモノ
カルボン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、フマル酸
、アジピン酸などのジカルボン酸、リンゴ酸、酒石酸、
クエン酸などのオキシカルボン酸、メタンスルホン酸、
エタンスルホン酸などの脂肪族スルホン酸、スルホサリ
チル酸、トルエンスルホン酸、フェノールスルホン酸、
ジノニルナフタレンスルホン酸、ドデシルベンゼンスル
ホン酸、クレゾールスルホン酸などの芳香族スルホン酸
をあげることができる。これらの酸は単独で用いてもよ
く、あるいは二種以上を組合せて用いてもよい。

電解液中における上述の酸の濃度は、様々な状況に応じ
て適宜選定すればよ（、一義的に定めることはできない
が、通常は０．１〜２重量％、好ましくは０．２〜１重
量％の範囲で定めればよい。

本発明の方法に用いる電解液には、上述の如く電着用樹
脂とバリヤー型陽極酸化被膜を形成しうる酸が含まれて
いるが、さらに必要に応じて液のｐＨを調整するために
、アンモニアやアミン類を加えることもできる。なお、
市販の電着用塗料には上述の酸を含有するものがあり、
この場合には別途酸を加えることなく、この電着用塗料
を含む液を本発明の電解液として用いることができる。

上記電解液を用いて電解処理するにあたっては、チタン
を陽極として直流電流を通電することによって行う。こ
の際の電解条件としては特に制限はなく、電解液の種類
や形成する被膜の所望性能等に応じて異なるが、通常は
、電解温度１５〜３５℃、好ましくは２０〜２３℃、電
圧１０〜３５０Ｖ、好ましくは１００〜２５０Ｖの条件
にて１０秒〜５分間、好ましくは２分〜３分間程度直流
通電すればよい。

本発明の方法では上記の電解処理により、チタン表面に
バリヤー型陽極酸化被膜および電着塗装被膜が同時に形
成される。この両被膜はチタンの表面に同時進行的に形
成されるが、結果的にはチタン表面はまずバリヤー型陽
極酸化被膜が形成され、その上に電着塗装被膜が形成さ
れたものとなる。しかし、本発明の方法では、一度の電
解処理にて上記両被膜を形成するため、操作が簡便であ
るとともに、形成される両波膜間の結合が、別々の電解
処理にて順次形成した場合に比べて強固なものとなり、
耐候性等のすぐれた被膜となる。

本発明の方法による電解処理後、必要に応じて水洗いし
、さらに焼付乾燥すれば、美麗な色調でかつ耐候性のす
ぐれた被膜がチタン表面に均一に形成される。

なお、この焼付乾燥処理は、通常の条件で行えばよい。

具体的には、焼付温度１００〜２５０℃、好ましくは１
３０〜２２０℃にて１０分〜８０分間、好ましくは２０
〜３０分間処理すればよい。

〔発明の効果〕

以上の如く、本発明の方法によれば、簡単な操作にてチ
タン表面に所望する色調の着色被膜を均一かつ美麗に形
成することができ、しかも形成される被膜は耐候性のき
わめてすぐれたものとなる。

また、［４１１，が非常に簡略化されているため、工業
的に有利な方法である。

〔実施例〕

次に、本発明を実施例によりさらに詳しく説明する。

実施例１工業用純チタン（ＴＩＢ）をアセトン洗浄し、次いで濃
度３容量％のフッ化水素水溶液（液温２０℃）に６０秒
間浸漬して前処理を行った。

前処理したチタンを充分に水洗した後、硫酸１重量％お
よびアクリル系アニオン型電着樹脂（固形分８重量％）
を含む電解液中にて前記チタンを陽極とし、陰極として
白金でメッキしたチタンを用いて、２０℃の液温にて１
２０■で３分間直流電解を行った。その後、水洗し、１
８０℃で２０分間焼付乾燥したところ、陽極に用いたチ
タンに塗膜厚１５μｍの均一なライトブロンズ色の被膜
が形成された。

このチタン表面に形成された被膜の物性を測定した。結
果を第１表に示す。

実施例２実施例１において、直流電解の電圧を１２０ｖから１５
０Ｖに代えたこと以外は、実施例１と同様の操作を行っ
た。その結果、陽極に用いたチタンに塗膜厚１８μｍの
均一゛なライトブロンズ色の被膜が形成された。また、
この被膜の物性を第１表に示す。

実施例３実施例１において、直流電解の電圧を１２０ｖから１３
０■に代えたこと以外は、実施例１と同様の操作を行っ
た。その結果、陽極に用いたチタンに塗膜厚１５μｍの
均一なライトブロンズ色の被膜が形成された。また、こ
の被膜の物性を第１表に示す。

実施例４実施例１と同様にして前処理したチタンを、充分に水洗
した後、アンモニア水でｐＨ８に調整された濃度１０重
量％の硼酸水溶液１００ｆｆ１１をアクリル系アニオン
型電着樹脂液（固形分８重量％）１７！に加えてなる電
解液中にて、前記チタンを陽極とし、陰極として白金で
メッキしたチタンを用いて、２０℃の液温にて１３０℃
で３分間直流電解を行った。その後、水洗し、１８０℃
で２０分間焼付乾燥したところ、陽極のチタンに塗膜厚
１４μｍの均一なブラウン味のあるパープル色の被膜が
形成された。

比較例１実施例１と同様にして前処理したチタンを、充分に水洗
した後、濃度１５重量％の硫酸水溶液を電解液として、
この電解液中で前記チタンを陽極とし、陰極として白金
でメッキしたチタンを用いて、２０℃の液温にて２０Ｖ
で１分間直流電解を行った。その後、充分に水洗し乾燥
したところ、陽極に用いたチタン表面に均一なパープル
色の被膜が形成された。この被膜の物性を測定した結果
を第１表に示す。

比較例２比較例１において、直流電解の電圧を２０Ｖから３０Ｖ
に代えたこと以外は、比較例１と同様の操作を行った。

その結果、陽極に用いたチタン表面に均一なライトブル
ー色の被膜が形成された。

この被膜の物性を測定した結果を第１表に示す。

比較例３比較例１において、直流電解の電圧を２０ＶからＩＯＶ
に代えたこと以外は、比較例１と同様の操作を行った。

その結果、陽極に用いたチタン表面に均一なゴールド色
の被膜が形成された。この被膜の物性を測定した結果を
第１表に示す。

比較例４比較例１と同様の条件で直流電解を行った後、充分に水
洗し、さらにウレタン系塗料で吹付塗装し、しかる後に
１３０°Ｃで２０分間焼付乾燥したところ、チタン表面
に均一な塗膜厚１０μｍのパープル色の被膜が形成され
た。この被膜の物性を測定した結果を第１表に示す。

比較例５比較例４において、直流電解の電圧を２０Ｖから５０Ｖ
に代えたこと以外は、比較例４と同様の操作を行った。

その結果、チタン表面に均一な塗膜厚１０μｍのライト
ブルーグリーン色の被膜が形成された。この被膜の物性
を測定した結果を第１表に示す。

比較例６比較例４において、直流電解の電圧を２０Ｖから６０Ｖ
に代えたこと以外は、比較例４と同様の操作を行った。

その結果、チタン表面に均一な塗膜厚１０μｍのライト
イエロー色の被膜が形成された。この被膜の物性を測定
した結果を第１表に示す。

第　　１　　表＊１：サンシャインウェザ−テスト　２５０時間（ＪＩ
Ｓ　Ｈ８６０２）に準拠。

＊２：純水９８〜１００”Ｃ中に４時間浸漬（ＪＩＳ　
　Ｈ５４００）に準ｊ処。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）チタンまたはチタン合金に、電着用樹脂およびバ
リヤー型陽極酸化被膜を形成しうる酸を含有する電解液
中で、該チタンまたはチタン合金を陽極にして直流電解
処理を行い、バリヤー型陽極酸化被膜および電着塗装被
膜を同時に形成することを特徴とするチタンまたはチタ
ン合金の被膜形成方法。
（２）電着用樹脂が、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂
、尿素系樹脂、メラミン系樹脂、フェノール系樹脂、ア
ルキッド系樹脂、アクリル−ウレタン系樹脂、アクリル
−メラミン系樹脂、アクリル−アルキッド系樹脂、アル
キッド−メラミン系樹脂、エポキシ−メラミン系樹脂、
尿素−メラミン系樹脂あるいはベンゾグアナミン系樹脂
である特許請求の範囲第１項記載の方法。
（３）バリヤー型陽極酸化被膜を形成しうる酸が、硫酸
、リン酸、スルファミン酸あるいは硼酸である特許請求
の範囲第１項記載の方法。
（４）バリヤー型陽極酸化被膜を形成しうる酸が、モノ
カルボン酸、ジカルボン酸、オキシカルボン酸、脂肪族
スルホン酸あるいは芳香族スルホン酸である特許請求の
範囲第１項記載の方法。