CN103392030B - 金属部件的表面处理方法以及由该方法得到的金属部件 - Google Patents
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Abstract
本发明目的为提供在保持金属部件的表面的金属质感的同时，改善表面特性的表面处理方法，以及通过该方法得到的金属部件。其特征在于：使在金属表面形成的封孔处理前的阳极氧化膜的表面接触氟类聚合物溶液，然后实施水蒸气封孔处理，由此而具有厚度为100nm以下的氟类聚合物层，和在其下面连续形成的，阳极氧化膜的孔中浸入氟类聚合物的复合封孔处理层。
Description
技术领域
本发明涉及可阳极氧化的金属部件的表面处理方法以及由该方法得到的表面特性被改善的金属部件。
背景技术
用铝及其合金、镁及其合金、钛及其合金等制造的金属部件，为了提高耐腐蚀性、设计性等，在其表面实施阳极氧化膜处理已经广泛地被实施开来。
但是，仅依靠阳极氧化膜，具有对于长时间使用的耐腐蚀性不充分的情况。
而且，还具有容易附着污染的问题。
再者，阳极氧化处理后，在具有二次电解着色等的着色工序的情况中，由于阳极氧化膜的耐腐蚀性不充分，还具有变色大的问题。
作为对策，在铝建材等的领域中，在阳极氧化处理后，实施通过阴离子电沉积涂布等的透明涂布。
但是，由于透明涂布的膜厚为10～20μm厚，损坏了金属表面特有的质感。
因此，在汽车部件中，例如装饰点缀等的装饰部件领域中，金属表面的质感被视为是重要的，依靠以往的透明涂布是不能够应对的。
因此，提出了通过比以往的丙烯酸类透明涂布、氨基甲酸乙酯透明涂布还薄的涂膜能够确保耐腐蚀性的透明的氟树脂涂布。
专利文献1虽然目的在于提供一种除蜡剂对策(ワックスリムバー対策)，但是公开了一种在耐酸铝膜的表面形成PTFE(聚四氟乙烯)的涂布层的技术。
但是，根据该公报，由于记载了PTFE涂布层的厚度为3μm是适合的，因此涂膜状的质感在表面显现出来，而且由于记载了底漆涂布或阳极氧化膜的孔扩大处理是必须的，因此成为工序复杂且处理费高的主要原因。
专利文献2公开了以使无定型状氟树脂进入阳极氧化膜的孔中为目的的、在含有亲水性无定型状氟树脂的溶液中浸渍的工序，但是由于仅依赖于此不能够有品质地形成，因此必须进行预热处理，而且必须另外通过200℃×30分钟的加热将氟树脂层聚合层压。
因此，该公报中公开的涂布层也是有厚度的且涂膜状的质感显现出来，并且如果在200℃的高温加热，还具有阳极氧化膜中产生破裂的问题。
[专利文献1]日本国特开2006-257552号公报
[专利文献2]日本国特开2006-126680号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明的目的是提供在保持金属部件的表面的金属质感的同时，改善表面特性的表面处理方法，以及通过该方法得到的金属部件。
解决课题的方法
根据本发明的表面处理金属部件的特征在于：使在金属表面形成的封孔处理前的阳极氧化膜的表面接触氟类聚合物溶液，然后实施水蒸气封孔处理，由此而具有厚度为100nm以下的氟类聚合物层，和在其下面连续形成的，阳极氧化膜的孔中浸入氟类聚合物的复合封孔处理层。
如果是在封孔处理前使其与氟聚合物溶液接触进行水蒸气封孔处理的物质，则本发明还包括在形成阳极氧化膜后具有电解着色工序。
作为这样的金属部件的表面处理，其特征在于具有：在金属表面形成多孔性的阳极氧化膜的步骤，和使该阳极氧化膜以未封孔或半封孔的状态与氟类聚合物溶液接触的步骤，和随后的水蒸气封孔处理的步骤。
在这种情况下，在形成阳极氧化膜的步骤和使其与氟类聚合物溶液接触的步骤之间，还可以具有电解着色的步骤。
本发明从重视金属表面的金属质感的观点出发，其特征在于以阳极氧化膜的孔中浸入氟类聚合物的状态进行水蒸气封孔，具有由此形成的复合封孔处理层，在其上面连续形成的氟类聚合物层的厚度可以是薄的。
为了使阳极氧化膜的表面不出现涂膜状的质感，该氟类聚合物层的厚度可在100nm以下，优选10nm以下。
本发明所适用的金属部件以能够形成多孔性阳极氧化膜的物质为对象，以铝、镁、钛及其合金为主要对象。
并且，阳极氧化膜的种类只要是具有多孔性的物质也没有特别地限制，使用硫酸或有机酸等公知的电解液将其阳极氧化。
本发明中的“封孔处理前”即指“使用水蒸气进行封孔处理前”，不仅包括阳极氧化后进行水洗、热水洗，还包括进行60～90℃的温水半封孔等。
而且，也包括阳极氧化后进行水洗、电解着色，其后进行水洗、热水洗。
此处，“电解着色”是指在封孔处理前阳极氧化膜形成后，在具有镍离子、锡离子等的各种金属离子的水溶液中进行直流电解、交流电解处理等，使得金属离子析出至孔中。
本发明中的“水蒸气封孔处理”是指使用常压或加压的水蒸气进行封孔处理。
本发明中使用的氟类聚合物为由能够溶解于溶剂中形成溶液的分子量构成的氟类聚合物。
例如，可以举出：聚四氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚的聚合物等的聚四氟乙烯的共聚物、聚氟乙烯及其共聚物、聚偏二氟乙烯及其共聚物、聚氯三氟乙烯及其共聚物等作为例子。
此外，赋予防水、防油性，改善防污染性的具有全氟烷基的氟类聚合物也是有效的。
例如，可以举出：聚(甲基)丙烯酸全氟烷基酯、聚(甲基)丙烯酸2-(全氟烷基)乙基酯、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚、聚全氟烷基乙烯基(ポリパーフルオロアルキルビニル)、聚2-(全氟烷基乙基乙烯基(ポリ2-(パーフルオロアルキルエチルビニル)等作为例子。
本文所述全氟烷基优选为CnF2n+1(n＝1～6的整数)所表示的物质。
本发明中使用的溶剂可以为丙酮、MEK及MIBK等的酮类、乙酸乙酯、乙酸丁酯、二乙醚、二噁烷、乙醇、异丙醇等的有机溶剂，但优选与氟类聚合物亲和性高的氟类溶剂。
并且，氟类溶剂不需要特殊的排气、防爆设备。
作为氟类溶剂，可以举出，全氟化碳、氟代烷烃、氯氟代烷烃、氢氟醚、全氟聚醚、氢氟聚醚等作为例子。
并且，本发明中所述的“使与氟类聚合物溶液接触”意指是选自浸渍、喷雾、刷涂布等的方法。
发明的效果
根据本发明的实施表面处理的金属部件，由于具有在阳极氧化膜的孔中浸入氟聚合物的复合封孔处理层，因此密接性优异，由于在其上面连续形成的氟类聚合物层在100nm以下非常薄，因此没有出现以往的涂膜状的质感。
因此，长期的耐腐蚀性优异，由于氟类聚合物中具有的防水、防油性而不易附着污染，仅需擦拭即可，易于清洁。
而且，如果是进行电解着色的物质，则由于提高了阳极氧化膜的耐腐蚀性，因此能够抑制经着色的色调的变色。
附图说明
图1显示试验样品的制备条件。
图2显示试验样品的评价结果。
图3显示SEM图像。
图4显示膜剖面的成分分析结果。
图5显示经二次电解着色的试验样品的评价结果。
图6显示二次电解着色膜的试验后的照片。
具体实施方式
以下，具体说明根据本发明的金属部件的制备例，但是并非限定于此具体说明。
通过抛光打磨和化学打磨对使用JISA6063合金挤出制造的挤出型材(T5材)的表面进行前处理。
然后，在电流密度1A/dm2、浴温20℃的条件下，使用15％硫酸的电解液进行阳极氧化，在金属表面形成膜厚10μm的阳极氧化膜。
实施例1为在形成阳极氧化膜后进行水洗，实施例2为在形成阳极氧化膜后使用纯净水进行80℃×10分钟的半封孔处理(洗涤)，实施例1和2两者然后均在将氟类聚合物溶解于氟类溶剂得到的溶液(株式会社野田スクリーン，商品名OPC-800)中浸渍、提出。
与实施例1和2的在氟类聚合物溶液中浸渍、提出相对，实施例3为将该溶液喷雾于表面。
虽然不能够测定浸渍后提出的处理品表面上附着的氟类聚合物的厚度，但是推测为约10nm的水平。
实施例1～3然后使用150℃的水蒸气进行20分钟的封孔处理。
另外，水蒸气封孔处理的条件是，可以为常压，但是由于常压下封孔的时间比较长，因此优选使用使其成为130～180℃而加压的水蒸气进行10～30分钟的封孔处理。
出于比较，比较例1为，形成上述阳极氧化膜后，使用纯净水进行100℃×20分钟的沸水封孔。
比较例2为，比较例1的封孔处理后，涂布氟树脂用的底漆，然后将其浸渍于前述氟类聚合物溶液中，使其干燥。
比较例3为，直至浸渍于氟类聚合物溶液中的工序与实施例2相同，然后不进行水蒸气封孔处理而干燥。
比较例4为，在阳极氧化膜形成后，直至浸渍于氟类聚合物溶液中与实施例2相同，然后进行纯净水100℃×20分钟的沸水封孔。
对用实施例1～3和比较例1～4得到的样品目视进行外观评价，然后基于JIS Z2371实施200Hr的盐水喷雾试验，测定该试验前后的色差(色彩色差计：KONICA MINOLTA制CR-400)。
图1的表中显示试验样品的制备条件，图2中显示其评价结果。
另外，图1的表中的DIP意指浸渍。
其结果为，实施例1～3任何一个的试验样品均保持金属表面的质感的原样，没有发现盐水喷雾试验前后的表面变化。
与此相对，比较例1的表面有些变白，比较例2底漆后确认质感差。
比较例3在浸渍于氟类聚合物溶液后，由于没有进行水蒸气封孔处理，因此确认经盐水喷雾试验的变白(变色)。
比较例4由于在浸渍于氟类聚合物溶液后进行了沸水封孔，因此表面有些变白。
由此可知，仅在氟类聚合物溶液中浸渍或喷雾氟类聚合物溶液是不够的，其后的水蒸气封孔处理是有效的。
接下来，使用SEM观察根据实施例2的试验样品的剖面，并且进行成分的半定量分析。
其结果示于图3的照片和图4的表中。
另外，扫描电子显微镜使用日本电子制JSM-7000FZ，成分的半定量分析使用日本电子制EX-2300×BU。
图3显示SEM照片。
图4分别显示图3的表面、剖面上部以及剖面下部的成分分析值。
其结果可以确认，虽然表面的氟类聚合物层的厚度非常薄，不能够测定厚度，但是由于阳极氧化膜剖面上部析出氟，因此氟也进入了阳极氧化膜的多孔内部，形成了复合封孔处理层。
为了确认由有无电解着色产生的影响，作为实施例4，在形成阳极氧化膜后进行水洗，进行镍和锡的混合浴类的二次电解着色，除了黑色着色外，进行与实施例1相同的处理，使用由此得到的试验片实施同样的盐水喷雾试验。
并且，作为比较例5，在上述二次电解着色后，不使其与氟类聚合物溶液接触，进行与比较例1相同的沸水封孔处理。
将该试验前后的色差测定结果示于图5。
此外，图6显示实施例4和比较例5的试验后的照片。
其结果为，即使是在二次电解着色后的阳极氧化膜中，由于形成氟类聚合物层，进行水蒸气封孔处理，因此保持了表面的金属质感，而且能够使得耐腐蚀性提高。
工业上利用的可能性
本发明为适合于能够形成多孔性阳极氧化膜的金属部件的表面处理方法，只要是使用这种金属部件的领域，能够适用于汽车部件等许多领域。
Claims (4)
1.一种表面处理金属部件，其特征在于：使在金属表面形成的封孔处理前的阳极氧化膜的表面接触氟类聚合物溶液，然后实施水蒸气封孔处理，由此而具有厚度为100nm以下的氟类聚合物层，和在其下面连续形成的，阳极氧化膜的孔中浸入氟类聚合物的复合封孔处理层；所述表面处理金属部件具有金属质感且耐腐蚀性优异。
2.根据权利要求1所述的表面处理金属部件，其特征在于所述封孔处理前的阳极氧化膜为在阳极氧化处理后进行电解着色的阳极氧化膜。
3.一种如权利要求1所述的表面处理金属部件的表面处理方法，其特征在于：所述金属部件具有金属质感且耐腐蚀性优异，所述方法具有在金属表面形成多孔性的阳极氧化膜的步骤，和使该阳极氧化膜以未封孔或半封孔的状态与氟类聚合物溶液接触的步骤，和随后的水蒸气封孔处理的步骤。
4.根据权利要求3所述的表面处理金属部件的表面处理方法，其特征在于，在所述形成多孔性的阳极氧化膜的步骤和所述使其与氟类聚合物溶液接触的步骤之间，具有电解着色的步骤。
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