CN101522948B - 铝材的表面处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种简单地减少来自对表面实施多孔阳极氧化处理形成有多孔阳极氧化覆膜的铝材的气体释放量的铝材的表面处理方法。本发明的铝材的表面处理方法为，对表面实施多孔阳极氧化处理形成有多孔阳极氧化覆膜的包含铝或铝合金的铝材的表面处理方法，在多孔阳极氧化覆膜的表面涂布分散有氟化碳类化合物的溶液后，在氧气氛中进行加热，由此形成氟化物层。

Description

铝材的表面处理方法
技术领域
本发明涉及一种通过在形成在包含铝或铝合金的铝材表面的多孔阳极氧化覆膜的表面形成氟化物层，能够减少来自多孔阳极氧化覆膜的气体释放量的铝材的表面处理方法。
本申请基于2006年10月2日在日本申请的日本特愿2006-271117号主张优先权，将其内容合并于此。
背景技术
对于作为包含铝或铝合金的铝材的表面处理的耐腐蚀处理，通常使用阳极氧化处理。
该阳极氧化处理中，使用硫酸、草酸、硼酸、铬酸等，在铝材表面形成膜厚为几μm～几十μm的阳极氧化覆膜。
虽然这样处理形成的阳极氧化膜的耐腐蚀性高，但是由于阳极氧化覆膜为多孔的同时含有铝材的氧化物和氢氧化物，所以存在气体释放量多的问题。
因此，提出了对于表面实施多孔阳极氧化处理形成有多孔阳极氧化覆膜的铝材，对多孔阳极氧化覆膜的表面通过使用氟或氟化物作为放电气体的等离子体进行氟化的方法，或者利用氟自由基的自由基法实施氟化处理形成氟化物层，由此减少气体释放量的方法(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2006-002170号公报
然而，为了实施上述氟化处理方法，需要专用的真空装置。另外，为了生成氟等离子体、氟自由基，有必要使用氟类气体等昂贵的原料。进一步地，需要用于将氟气导入到真空装置内的设备。如此，上述氟化处理方法存在处理成本高的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于，提供一种简单地减少来自对表面实施多孔阳极氧化处理形成有多孔阳极氧化覆膜的铝材的气体释放量的铝材的表面处理方法。
本发明人发现，在形成在包含铝或铝合金的铝材表面的多孔阳极氧化覆膜的表面涂布分散有氟化碳类化合物的溶液后，在氧气氛中进行加热，由此形成氟化物层，从而可减少来自多孔阳极氧化覆膜的气体释放量，至此完成了本发明。
即，本发明的铝材的表面处理方法为，对表面实施多孔阳极氧化处理形成有多孔阳极氧化覆膜的包含铝或铝合金的铝材的表面处理方法，该方法包括：在所述多孔阳极氧化覆膜的表面涂布分散有氟化碳类化合物的溶液后，在氧气氛中进行加热，由此形成氟化物层。
优选在所述多孔阳极氧化覆膜的表面涂布分散有氟化碳类化合物的溶液后，在氧浓度为5％～100％的氧气氛中、在200℃～600℃下加热，由此形成所述氟化物层。
所述多孔阳极氧化覆膜的厚度优选为1μm～100μm。
所述氟化物层的厚度优选为所述多孔阳极氧化覆膜厚度的1/100～1。
本发明的铝材的表面处理方法为，对表面实施多孔阳极氧化处理形成有多孔阳极氧化覆膜的包含铝或铝合金的铝材的表面处理方法，由于在上述多孔阳极氧化覆膜的表面涂布分散有氟化碳类化合物的溶液后，在氧气氛中进行加热，由此形成氟化物层，因此将水分吸附多的氢氧化铝置换为水分吸附少的氟化物，从而可减少气体释放量。这样，本发明的铝材的表面处理方法中，由于无需真空装置，无需成为氟化物层原料的特殊气体(氟气)，也无需用于供给氟气所需的特殊气体设备，所以可简单且低成本地进行铝材的表面处理。
附图说明
图1是表示本发明的实施例和比较例的每单位面积的气体释放量的图；
图2是表示本发明的实施例的通过四极质谱仪得到的各质量数的离子电流积分值的图。
具体实施方式
对本发明的铝材的表面处理方法的具体实施方式进行说明。
而且，该方式是为了更好地理解发明主旨而作出的具体说明，只要不特别指定则不限定本发明。
本发明的铝材的表面处理方法为，对表面实施多孔阳极氧化处理形成有多孔阳极氧化覆膜的包含铝或铝合金的铝材的表面处理方法，该方法中，在上述多孔阳极氧化覆膜的表面涂布分散有氟化碳类化合物的溶液后，在氧气氛中进行加热，由此形成氟化物层。
本发明的铝材的表面处理方法中，制备分散有氟化碳类化合物的溶液(制备溶液的工序)，接着，在形成在包含铝或铝合金的铝材表面的多孔阳极氧化覆膜的表面涂布分散有氟化碳类化合物的溶液(涂布溶液的工序)后，对该铝材在氧气氛中进行加热(加热合金的工序)，由此在铝材的多孔阳极氧化覆膜表面形成氟化物层。
本发明的铝材表面处理方法中，作为成为表面处理对象的包含铝或铝合金的铝材，列举例如A5052合金、A6061合金、A2017、A2219、A5056、A6063、AC4A、AC4C等。
对这种铝材的表面实施多孔阳极氧化处理，形成多孔阳极氧化覆膜时，作为阳极氧化溶液，使用硫酸、草酸、硼酸、铬酸等，在该阳极氧化溶液中，在阳极电解铝材，用温水或蒸气进行封孔处理，由此在铝材表面形成规定厚度的多孔阳极氧化覆膜。
本发明的铝材的表面处理方法中，多孔阳极氧化覆膜的厚度优选为1μm～100μm，更优选为10μm～30μm。
多孔阳极氧化覆膜的厚度小于1μm时，多孔阳极氧化覆膜的厚度过薄而得不到稳定的耐腐蚀性。另一方面，如果多孔阳极氧化覆膜的厚度超过100μm，则作为覆膜处理过厚而不实用。
在制备分散有氟化碳类化合物的溶液的工序中，向各种溶剂中添加氟化碳类化合物，并进行搅拌等，由此制备氟化碳类化合物均匀地分散的溶液。
作为氟化碳类化合物，使用聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-全氟烷氧基-乙烯共聚物(PFA)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)等。
作为分散上述氟化碳类化合物的溶剂，例如使用水，甲醇、乙醇、2-丙醇、丁醇、双丙酮醇、糠醇、乙二醇、己二醇等醇类，乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丁酯等酯类，二乙醚、乙二醇单甲醚(甲基溶纤剂)、乙二醇单乙醚(乙基溶纤剂)、乙二醇单丁醚(丁基溶纤剂)、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚等醚类，丙酮、丁酮、乙酰丙酮、乙酰乙酸酯等酮类，甲苯、二甲苯等芳烃等中的1种或2种以上。
分散有该氟化碳类化合物的溶液中的氟化碳类化合物的含量优选为30重量％～50重量％，更优选为30重量％～40重量％。
使氟化碳类化合物的含量为30重量％～50重量％的理由在于，氟化碳类化合物的含量小于30重量％时，得不到充分均匀的涂布量，另一方面，如果氟化碳类化合物的含量超过50重量％，则易产生液体滞留。
在涂布分散有氟化碳类化合物的溶液的工序中，作为在形成在包含铝或铝合金的铝材表面的多孔阳极氧化覆膜的表面涂布分散有氟化碳类化合物的溶液的方法，使用对多孔阳极氧化覆膜的表面喷射该溶液的方法，将形成有多孔阳极氧化覆膜的铝材浸渍在该溶液中的方法等。
对涂布有上述溶液的形成有多孔阳极氧化覆膜的铝材在氧气氛中进行加热的工序中，首先，将涂布有上述溶液的铝材在室温～100℃下干燥0.5小时～2小时。
之后，将该铝材在氧浓度为5％～100％的氧气氛中(例如大气中)、在200℃～600℃下加热1小时～24小时。
通过该加热，多孔阳极氧化覆膜中含有的铝扩散到多孔阳极氧化覆膜的表面的同时，该铝与涂布在多孔阳极氧化覆膜表面的氟化碳类化合物所含有的氟选择性地发生反应，在多孔阳极氧化覆膜的表面形成氟化物层。
使对涂布有上述溶液的形成有多孔阳极氧化覆膜的铝材在氧气氛中加热的温度为200℃～600℃的理由在于，加热温度低于200℃时，氟化碳类化合物难以分解，另一方面，如果加热温度超过600℃，则铝合金可能熔解。
这样，通过本发明的铝材的表面处理方法形成在多孔阳极氧化覆膜的表面的氟化物层为包括含有铝和氟的金属化合物的膜。
此外，该氟化物层的厚度优选为多孔阳极氧化覆膜厚度的1/100～1，更优选为1μm以上。
氟化物层厚度的绝对值小于1μm时，不能充分密封氟化物层下的多孔阳极氧化层，得不到充分低的气体释放特性。
本发明的铝材的表面处理方法中，由于在形成在铝材表面的多孔阳极氧化覆膜的表面涂布分散有氟化碳类化合物的溶液后，在氧气氛中进行加热，由此形成氟化物层，因此将水分吸附多的氢氧化铝置换为水分吸附少的氟化物，此外，通过氟化物密封其下层的水分吸附多的氢氧化铝，可减少气体释放量。
这样，本发明的铝材的表面处理方法中，由于无需真空装置，无需形成氟化物层原料的特殊气体(氟气)，也无需用于供给氟气所需的特殊气体设备，所以可简单且低成本地进行铝材的表面处理。
实施例
以下通过实施例更具体地说明本发明，但本发明不被以下实施例所限定。
对外径为45mm、厚度为3mm的圆板状铝材(A5052合金，古河スカイアルミ社制)的表面进行硫酸氧化铝膜处理后，用蒸气进行封孔处理，形成厚度为20μm的多孔阳极氧化覆膜。
通过对形成在该铝材的多孔阳极氧化覆膜表面喷射分散聚四氟乙烯(三井デユポンフロロケミカル社制)而成的溶液进行涂布后，将该铝材在大气加热炉中、在450℃下加热8小时，进行表面处理。而且，也可以在涂布市场上销售的聚四氟乙烯喷雾剂(商品名：テフシリ一ズ，オ一テック社制)后，在大气中进行加热。
将通过以上处理得到的处理物作为试样A。
[比较例]
对外径为45mm、厚度为3mm的圆板状铝材(A5052合金，古河スカイアルミ社制)的表面进行硫酸氧化铝膜处理后，用蒸气进行封孔处理，形成厚度为20μm的多孔阳极氧化覆膜。
将通过以上处理得到的处理物作为试样B。
[评价]
通过热脱附释放气体谱(异温離脱放出ガススペク卜ル)测定法，对通过加热实施例的试样A或比较例的试样B释放的气体成分进行分析。
该热脱附释放气体谱测定的条件为以0.1℃/s的升温速度从室温升温至300℃，测定在此期间释放的每单位面积的气体释放量和气体种类。气体释放量使用总压力计B-A真空计测定，气体种类用四极质谱仪测定。
每单位面积的气体释放量如图1所示。
由图1的结果可知，实施例中，与比较例相比，气体释放量减少至1/50左右。
此外，将实施例的试样A从室温升温至300℃时的通过四极质谱仪得到的各质量数的离子电流积分值如图2所示。
由图2的结果可知，释放最多的气体为水，未检测出CF(质量数为31)、CF2(质量数为51)、COF(质量数为47)等氟化碳类气体。
此外，在本实施例中，使用硫酸氧化铝膜处理进行氧化铝膜处理，但是也可以使用草酸氧化铝膜处理、磷酸氧化铝膜处理等其它的多孔阳极氧化处理。
此外，在本实施例中，使用进行了蒸气封孔处理的试样，但是使用进行了热水封孔处理的试样、未进行封孔处理的试样也得到相同效果。
产业上的可利用性
本发明的铝材的表面处理方法可适用于需要耐久性的真空容器和放入其中的部件、真空泵。

Claims (4)

1.一种铝材的表面处理方法，为对表面实施多孔阳极氧化处理形成有多孔阳极氧化覆膜的包含铝或铝合金的铝材的表面处理方法，其中，该方法包括：在所述多孔阳极氧化覆膜的表面涂布分散有氟化碳类化合物的溶液后，在氧气氛中进行加热，由此形成氟化物层。
2.根据权利要求1所述的铝材的表面处理方法，其中，该方法包括：在所述多孔阳极氧化覆膜的表面涂布分散有氟化碳类化合物的溶液后，在氧浓度为5％～100％的氧气氛中、在200℃～600℃下加热，由此形成所述氟化物层。
3.根据权利要求1所述的铝材的表面处理方法，其中，所述多孔阳极氧化覆膜的厚度为1μm～100μm，
将涂布有所述分散有氟化碳类化合物的溶液的所述铝材在室温～100℃下干燥0.5小时～2小时，
之后，将所述铝材在氧浓度为5％～100％的氧气氛中、在200℃～600℃下加热1小时～24小时，形成所述氟化物层。
4.根据权利要求1所述的铝材的表面处理方法，其中，所述氟化物层的厚度为所述多孔阳极氧化覆膜厚度的1/100～1。
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