銅合金の美術着色機構の解明と新着色法の開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11450270
• Research Institution: Tokyo National University of Fine Arts and music
• Principal Investigator: 北田 正弘 東京芸術大学, 大学院・美術研究科, 教授 (70293032)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 水流 徹 東京工業大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20092562) ; 杉本 克久 東北大学, 大学院・工学研究科・金属工学専攻, 教授 (80005397)
• Keywords: Cu / Cu-Ag / Cu-Zn / 着色 / 煮色 / 光吸収 / 電位-電流 / 耐食性

Research Abstract

Cu合金の煮色着色層の微細構造の解明と着色による防食効果について検討した。微細構造の解明では、共晶合金系のCu-Ag合金について検討した。防食効果については、Cu、固溶体のCu-Au合金およびCu-Zn合金について評価した。
(1)Cu-Ag合金を煮色処理したものは四分一(しぶいち)と呼ばれるが、加工されたCu-Ag合金板は共晶成分であるα(Cu)固溶体とβ(Ag)固溶体が圧延方向に細長く伸ばされた構造をもち、焼鈍したものはこれらの界面が丸くなり明瞭になる。これらを煮色すると、濃く煮色された領域とほとんど煮色されない領域に分かれる。煮色された領域はα固溶体で煮色されない領域はβ固溶体である。断面の透過電子顕微鏡観察では、α固溶体はAgを微粒子として吐き出してCu_20となり、Agはそのまま残留した構造になっている。着色はCu_20の光吸収、Agの反射、地の合金の反射が重畳したものである。
(2)煮色したのちのCu、Cu-Au合金およびCu-Zn合金を電気化学的に酸化還元して、その電位-電流曲線を求め、これらから防食の効果について検討した。用いた溶液はpHが0〜14で、電位-電流曲線はpHによって変化するが、煮色層があると貴な向きにシフトし、腐食されにくくなっている。通常の環境であるpH5〜8の間では、顕著な耐食性向上が{認められた。また、高温高湿試験(80℃・90%RH)でも、腐食による表面変化は認められなかった。このほか、新技術の開発として、熱酸化法を試み、同等の層が得られた。

Research Products

• [Publications] 北田正弘, 他: "黄銅の煮色層における微細胞構造と光学的性質"東京芸術大学紀要. 35. 4-45 (2001)
• [Publications] 北田正弘, 桐野文良: "煮色着色した銅および銅合金の電気化学特性"日本金属学会春季講演概要集. 83-83 (2001)
• [Publications] 北田正弘: "熱酸化した赤銅の着色層の構造"日本金属学会春季講演概要集. 23-23 (2001)
• [Publications] 桐野文良, 北田正弘, 水流徹, 杉本克久: "煮色着色した赤銅の腐食挙動"日本金属学会2002年春季講演大会概要集. (印刷中). (2002)