CN112513339A - 铝部件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种铝部件及其制造方法，该铝部件利用简便的一次处理得到，白度高且抑制白色不均。本发明的铝部件具有由铝或铝合金构成的基材(1)和基材(1)表面上的阳极氧化覆膜(2)。另外，阳极氧化覆膜(2)具有形成于基材(1)表面上的阻隔层(3)和形成于阻隔层(3)上的多孔层(4)，阳极氧化覆膜(2)的BET比表面积为0.1～10.0m²/g。

Description

铝部件及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种铝部件及其制造方法，特别是涉及不需要二次处理以上的复杂工序而利用简便的一次处理即可得到的、白度高且抑制了白色不均的铝部件及其制造方法。

背景技术

在建材、电子设备的框体等要求轻量化、设计性的用途中，期望具有不透明白色的铝部件。但是，不透明白色是难以通过在铝部件的阳极氧化处理中应用的通常的染色和着色方法而实现的色调。因此，对具有不透明白色的铝系材料的制造一直在进行研究。

在专利文献1中公开了对BET比表面积进行限定的白度高的氢氧化铝。但是，在专利文献1中，白度的对象是氢氧化铝，而不是纯铝或铝合金。另外，虽然在专利文献1中记载了为了调整氢氧化铝粉末表面上的物理吸附水分而控制BET比表面积，但是没有提及如何实现白度的提高。

另一方面，在专利文献2中公开了一种技术，该技术在对铝表面进行阳极氧化之后，依次进行酸处理、后水合处理和烧制工序，由此提高所得到的耐酸铝的BET比表面积。但是，在专利文献2中，虽然记载有提高了BET比表面积的耐酸铝，但是没有提及白度。另外，在专利文献2所记载的技术中，为了得到所期望的BET比表面积，需要二次处理以上的复杂工序。因此，期望开发一种利用比现有技术简便的工序而制造具有高白度的铝部件的方法。另外，从设计性的观点出发，优选尽可能抑制铝部件的白色不均且外观特性也优异。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3575150号公报

专利文献2：日本特开2002-119856号公报

发明内容

发明所要解决的课题

本发明的目的在于提供利用简便的一次处理得到的、白度高且抑制了白色不均的铝部件及其制造方法。

用于解决课题的手段

本发明人为了解决上述问题而反复进行了深入研究，结果发现通过在阳极氧化覆膜中将BET比表面积控制在适当的范围，能够提高铝部件的白度，进一步能够抑制白色不均。另外，发现通过使用具有特定组成的电解液来进行铝部件的阳极氧化处理，不经二次处理以上的复杂工序而利用简便的一次处理即可得到白度高且抑制了白色不均的铝部件。

本发明的实施方式是一种铝部件，其具有由铝或铝合金构成的基材和该基材的表面上的阳极氧化覆膜，所述阳极氧化覆膜具有形成于所述基材的表面上的阻隔层和形成于该阻隔层上的多孔层，所述阳极氧化覆膜的BET比表面积为0.1～10.0m²/g。

本发明的实施方式是一种铝部件，其从所述阳极氧化覆膜的表面侧测定的所述铝部件的亨特白度为65以上。

本发明的实施方式是一种铝部件的制造方法，其具有准备由铝或铝合金构成的基材的工序；以及在包含(a)作为无机酸的第1酸或其盐以及(b)选自二磷酸、三磷酸和多磷酸中的至少一种第2酸或其盐的电解液中对所述基材进行阳极氧化处理的工序。

本发明的实施方式是一种铝部件的制造方法，其中，在进行所述阳极氧化处理的工序中，所述电解液中的第1酸或其盐的浓度为0.005～7.0mol·dm^-3，所述电解液中的第2酸或其盐的浓度为0.005～10.0mol·dm^-3。

本发明的实施方式是一种铝部件的制造方法，其中，在进行所述阳极氧化处理的工序中，电流密度为2～150mA·cm^-2且电解时间为10～700分钟。

发明效果

根据本发明，能够提供利用简便的一次处理得到的、白度高的铝部件及其制造方法。特别是通过铝部件的亨特白度为65以上，从而铝部件能够具有所期望的不透明白色，并且能够赋予铝部件优异的设计性。

附图说明

图1是示意性示出本发明的铝部件的一个实施方式的示意图。

图2是通过扫描型电子显微镜(SEM)对实施例3中得到的铝部件的阳极氧化覆膜的截面进行拍摄而得到的图像。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式进行说明。需要说明的是，本发明并不限于以下的实施方式，可以在不脱离本发明的要旨的范围内以各种方式实施。

<铝部件>

本发明的铝部件具有基材和基材表面上的阳极氧化覆膜。以下，对一个实施方式的铝部件的构成要素进行说明。

(基材)

基材由铝或铝合金构成，可以根据铝部件的用途而适当地选择。例如从提高铝部件的强度的观点出发，基材优选5000系铝合金或6000系铝合金。另外，从进一步提高阳极氧化处理后的铝部件的白度的观点出发，基材优选不容易发生由于阳极氧化处理所导致的着色的1000系铝合金或6000系铝合金。

(阳极氧化覆膜)

阳极氧化覆膜具有形成于基材表面上的阻隔层和形成于该阻隔层上的多孔层。对于阳极氧化覆膜的厚度没有特别限定，优选为100μm以下，更优选为80μm以下。阳极氧化覆膜的厚度超过100μm时，电解时间变长，导致生产率的降低，并且具有产生伴随不均匀生长的不均而导致外观不良的趋势。

对于阻隔层的厚度没有特别限定，从抑制由于干涉所导致的着色且进一步提高白度的观点出发，优选为10～150nm。

多孔层具有第1孔和第2孔。第1孔从多孔层与阻隔层的边界起沿多孔层的厚度方向延伸。由此，第1孔位于多孔层的阻隔层侧(多孔层与阻隔层的边界及其附近)，沿多孔层的厚度方向(与基材的表面大致垂直的方向)延伸。

第2孔与第1孔连通，并且在多孔层的厚度方向上朝着多孔层的表面呈放射状分支而延伸。即，随着靠近多孔层的表面，第2孔从一个孔以规定的角度分支而延伸出一个以上的孔，进一步从该孔以规定的角度分支而延伸出一个以上的孔，由此从一个孔分支出的一个以上的孔在规定的角度范围扩展而存在。第2孔沿着多孔层的厚度方向朝向多孔层的表面呈倒树枝状而延伸。这样，第2孔位于多孔层的表面侧(多孔层的表面及其附近)。需要说明的是，“多孔层的表面”是指多孔层的相互对置的两个面中的与阻隔层相接的面的相反面。因此，以与该厚度方向平行的截面观察多孔层时，从基材侧朝向多孔层的表面侧而依次存在第1孔和第2孔。

对于多孔层的厚度没有特别限定，优选为6μm以上且小于100μm，更优选为8～75μm，进一步优选为10～50μm。多孔层的厚度小于6μm时，基于漫反射的光扩散变得不充分，因此阳极氧化覆膜容易变成透明。阳极氧化覆膜变成透明时，铝部件整体的色调接近基材的色调，因此难以得到所期望的白度。需要说明的是，多孔层的厚度的上限值小于100μm是基于阳极氧化覆膜的厚度上限值为100μm。

图1是示意性示出本发明的铝部件的一个实施方式的示意图。如图1所示，在由铝或铝合金构成的基材1的表面上形成有阳极氧化覆膜2。阳极氧化覆膜2具有形成于基材1的表面上的阻隔层3和形成于阻隔层3上的多孔层4。需要说明的是，图1是示意图，因此示意性示出多孔层4的孔构造。因此，在图1的多孔层4中实际上存在第1孔和第2孔，但在图1中未图示这些构造。

(比表面积)

阳极氧化覆膜的BET比表面积为0.1～10.0m²/g，更优选为0.5～8.0m²/g，进一步优选为1.0～6.0m²/g。BET比表面积小于0.1m²/g时，可见光容易在阳极氧化覆膜中透过，无法充分实现铝部件的白色化，还容易产生大量白色不均。另一方面，BET比表面积大于10.0m²/g时，无法使可见光充分地发生漫反射，同样也无法充分实现铝部件的白色化，还产生大量白色不均。通过更严格地控制BET比表面积，能够进一步提高白度，进一步还能够更加抑制白色不均。

从阳极氧化覆膜的表面侧测定的铝部件的亨特白度优选为65以上，更优选为70以上，进一步优选为75以上，特别优选为80以上。亨特白度是通过依据JIS P8123的标准而得到的亨特白度试验方法进行测定的数值。该数值越接近100，则表示铝部件具有的白度(不透明白度)越高。通过铝部件的亨特白度为65以上，铝部件能够具有所期望的不透明白色，并且能够赋予铝部件优异的设计性。

<铝部件的制造方法>

本发明的铝部件的制造方法具有：准备基材的工序；以及在特定的电解液中对基材进行阳极氧化处理的工序。即，若进行规定的阳极氧化处理作为一次处理，则即使不进行与该一次处理不同的进一步的电解液的使用、阳极氧化处理之后的其他复杂的处理等进一步的二次处理、三次处理，也能够制作具有所期望的高白度的铝部件。这样，在本发明的铝部件的制造方法中，能够利用简便的一次处理而提供白度高的铝部件，因此能够更高效地制造白度高的铝部件。以下，对一个实施方式的铝部件的制造方法中的各工序进行详细说明。

(准备基材的工序)

最初准备由铝或铝合金构成的基材。作为铝合金，没有特别限定，如上述那样可以举出1000系铝合金、5000系铝合金或6000系铝合金。

(对基材进行阳极氧化处理的工序)

在包含(a)作为无机酸的第1酸或其盐以及(b)选自由二磷酸、三磷酸和多磷酸组成的组中的至少一种第2酸或其盐的电解液中，对基材进行阳极氧化处理。通过阳极氧化处理，在基材的表面上形成阳极氧化覆膜，该阳极氧化覆膜具有规定厚度的阻隔层和多孔层，该多孔层形成于阻隔层上，具有规定的厚度，具有第1孔和第2孔。需要说明的是，第1孔位于阻隔层侧，是沿多孔层的厚度方向延伸的孔。另外，第2孔位于多孔层的表面侧，是在多孔层的厚度方向上朝向多孔层的表面呈放射状分支而延伸的孔。

作为无机酸的第1酸或其盐用于在阻隔层表面的凹部上形成和溶解覆膜，具有形成沿阳极氧化覆膜的厚度方向延伸的孔的作用。另一方面，选自由二磷酸、三磷酸和多磷酸组成的组中的至少一种第2酸或其盐具有在凹部的壁面上形成呈纤维状延伸的构造的作用。通过如上所述在阳极氧化处理中，使用包含特定的第1酸或其盐和特定的第2酸或其盐这二者的电解液，从而这些物质协同作用，形成具有第1孔和第2孔的多孔层。由此，能够将阳极氧化覆膜的BET比表面积控制在规定的范围，其结果，能够利用基于阳极氧化处理的一次处理而制作白度高的铝部件。

对于作为第1酸的无机酸没有特别限定，优选选自由亚硫酸、硫酸、硫代硫酸和二硫酸组成的组，作为这样的无机酸的盐，优选选自由硫酸钠、硫酸铵和硫代硫酸钠组成的组中的至少一种硫酸盐。

对于选自由二磷酸、三磷酸和多磷酸组成的组中的第2酸或其盐没有特别限定，但除了二磷酸、三磷酸或多磷酸的酸酐以外，作为这些酸酐的盐，优选选自由磷酸钠、焦磷酸钠、焦磷酸钾和偏磷酸钠组成的组中的至少一种磷酸盐。这些酸酐及其盐中，从能够稳定地形成规则形状的第2孔的观点出发，第2酸或其盐优选选自由二磷酸、三磷酸和多磷酸组成的组中的至少一种磷酸。

电解液中的第1酸或其盐的浓度优选为0.005～7.0mol·dm^-3，更优选为0.01～2.0mol·dm^-3，进一步优选为0.05～1.5mol·dm^-3。第1酸或其盐的浓度小于0.005mol·dm^-3时，存在无法有效地进行基材的阳极氧化处理的趋势，另一方面，第1酸或其盐的浓度超过7.0mol·dm^-3时，电解液的溶解力增高，有时难以使多孔层的覆膜生长。

电解液中的第2酸或其盐的浓度优选为0.005～10.0mol·dm^-3，更优选为0.01～5.0mol·dm^-3。第2酸或其盐的浓度小于0.005mol·dm^-3时，存在无法在多孔层内形成第2孔的趋势，另一方面，第2酸或其盐的浓度超过10.0mol·dm^-3时，难以在多孔层内周期性地形成第2孔，多孔层有可能变薄。因此，通过将第2酸或其盐的浓度控制在0.005～10.0mol·dm^-3的范围，能够使多孔层充分生长至一定的厚度，并且能够在多孔层上周期性地形成第2孔，由此能够进一步提高铝部件的白度。

阳极氧化处理时的电流密度优选为2～150mA·cm^-2，更优选为5～50mA·cm^-2，进一步优选为5～30mA·cm^-2，特别优选为10～20mA·cm^-2。通过电流密度为2mA·cm^-2以上，能够提高多孔层的成膜速度，并且能够得到充分厚度的阳极氧化覆膜。另外，通过电流密度为150mA·cm^-2以下，从而均匀地发生阳极氧化反应。由此，能够有效地抑制阳极氧化覆膜灰暗并出现斑点、白色不均等。

阳极氧化处理时的电解液的温度(液温)优选为0～80℃，更优选为20～60℃。通过电解液的温度为0℃以上，容易在多孔层内形成第2孔。另外，通过电解液的温度为80℃以下，多孔层以适当的速度溶解，并且促进多孔层的生长，阳极氧化覆膜的膜厚变厚，由此能够提高铝部件的白度。

阳极氧化处理时的电解时间优选为10～700分钟，更优选为10～600分钟，进一步优选为20～300分钟，特别优选为30～120分钟。电解时间小于10分钟时，阳极氧化覆膜的膜厚薄，存在无法得到所期望的厚度的阳极氧化覆膜的趋势，另一方面，电解时间即使超过700分钟，在原理上也无法使膜厚进一步增厚，并且生产效率变差，因此不优选。

在进行阳极氧化处理前，可以根据需要对基材进行脱脂处理、研磨处理等基底处理。例如通过进行作为基底处理的碱脱脂处理，能够降低阳极氧化覆膜的光泽值而得到没有光泽的白色铝部件。另一方面，通过进行作为基底处理的化学研磨、机械研磨、电解研磨等研磨处理，能够提高阳极氧化处理的光泽值而得到具有光泽的白色铝部件。从进一步提高铝部件的白度和光泽值的观点出发，优选在进行阳极氧化处理前，对基材进行电解研磨处理。另外，在对基材进行了阳极氧化处理后，可以根据需要进行封孔处理等后处理。

实施例

以下，基于实施例对本发明进行详细说明，但本发明不限于这些实施例。

[实施例1～32、比较例1～3]

按照下述表1所示的条件，准备作为铝部件的原料的基材，在规定的电解液中对基材进行阳极氧化处理，制作实施例1～32和比较例1～3的铝部件。需要说明的是，在实施例1～32和比较例2、3的各铝部件中，按照电解时间为10分钟以上的条件进行阳极氧化处理，以使得阳极氧化覆膜的厚度成为100μm以下。另外，在表1中作为基材合金种类记载的“1100”为1000系铝合金，“6063”为6000系铝合金。

[表1]

对于在实施例1～32和比较例1～3中得到的铝部件，进行下述所示的测定和评价。将这些测定和评价结果示于表2。需要说明的是，如下测定亨特白度、白色不均、第1孔和第2孔的确定、BET比表面积。另外，对于表2中的“判定”，将亨特白度为65以上且白色不均为“Δ”或“○”的情况设为“○”，将上述情况以外的情况设为“×”。

<亨特白度>

对于所得到的铝部件，利用测色计测定JIS Z8781-4：2013规定的由国际照明委员会(CIE)制定的标准L^＊a^＊b^＊，通过下述式(1)换算成亨特白度，使用该亨特白度而进行评价。

亨特白度＝100-{(100-L^＊)²+a^＊2+b^＊2}^1/2…(1)

<白色不均>

通过目视对阳极氧化处理后的各实施例、比较例的样品进行外观观察。通过外观观察，将均匀地进行阳极氧化的情况评价为“○”，将白色不均的程度低的情况评价为“Δ”，将产生了大量的白色不均的情况或未进行阳极氧化的情况评价为“×”。

<阳极氧化覆膜的比表面积>

对于阳极氧化处理后的各实施例、比较例的样品，使用BET比表面积测定装置(BELSORP miniII：MicrotracBEL公司制造)测定BET比表面积。

<第1孔和第2孔的确认>

对于阻隔层、多孔层、确认多孔层中是否存在第1孔和第2孔，利用使用FE-SEM(SU-8230：Hitachi High Technology公司制造)观察阳极氧化覆膜的表面和截面而得到的结果。在截面的观察中，对于通过将阳极氧化处理后的各实施例、比较例的样品弯曲成V字而产生的覆膜的裂纹，倾斜地进行观察。

[表2]

如表1、2所示，实施例1～32的铝部件通过在包含规定的第1酸或其盐和规定的第2酸或其盐这二者的电解液中对由铝合金构成的基材进行阳极氧化处理而得到，其中，阳极氧化覆膜具有形成于基材的表面上的阻隔层和形成于阻隔层上的多孔层，进一步在多孔层中确认到第1孔和第2孔这二者的存在。另外，实施例1～32的铝部件的阳极氧化覆膜的BET比表面积为0.10～10.00m²/g，白色不均的评价也为“Δ”或“○”。因此，在实施例1～32中，具有高白度，也抑制了白色不均的产生，因此能够得到外观特性优异的铝部件。特别是在实施例1～5、7～10、13～21、23～27、29～32中，具有70以上的更高亨特白度，也进一步抑制了白色不均的产生，因此能够得到外观特性进一步提高的铝。

另外，作为确认阻隔层、多孔层、多孔层中的第1孔和第2孔的存在的一例，在图2中示出通过扫描型电子显微镜(SEM)对在实施例3中制作的铝部件所具有的阳极氧化覆膜的截面进行拍摄而得到的图像。如图2所示，在多孔层4的阻隔层侧确认到相对于阻隔层3的表面垂直地延伸的第1孔6的存在。另外，在多孔层4的表面侧确认到按照与各个第1孔6连通的方式呈放射状扩展而延伸的倒树枝状的形态的第2孔5的存在。

另一方面，在比较例1中，仅使用5质量％的NaOH对基材进行了作为基底处理的碱脱脂而未进行阳极氧化处理。因此，由于基材未进行阳极氧化而未形成多孔层，BET比表面积也在本发明的规定的范围外，所得到的铝部件的亨特白度也低。

在比较例2中，在电解液中不包含与规定的第1酸或其盐相当的物质，因此无法在多孔层中确认到第1孔和第2孔这双方的存在，另外，BET比表面积也在本发明的规定的范围外。因此，亨特白度也低，产生大量的白色不均。

在比较例3中，在电解液中不包含与规定的第2酸或其盐相当的物质，因此无法在多孔层中确认到第2孔的存在，另外，BET比表面积也在本发明的规定的范围外。另外，在多孔层中未形成第2孔，因此无法得到显示高亨特白度的铝部件。

符号说明

1 基材；2 阳极氧化覆膜；3 阻隔层；4 多孔层；5 第2孔；6 第1孔

Claims (5)

1.一种铝部件，其特征在于，

具有由铝或铝合金构成的基材和该基材的表面上的阳极氧化覆膜，

所述阳极氧化覆膜具有形成于所述基材的表面上的阻隔层和形成于该阻隔层上的多孔层，

所述阳极氧化覆膜的BET比表面积为0.1m²/g～10.0m²/g。

2.根据权利要求1所述的铝部件，其中，

从所述阳极氧化覆膜的表面侧测定的所述铝部件的亨特白度为65以上。

3.一种铝部件的制造方法，其为权利要求1或2所述的铝部件的制造方法，该制造方法具有：

准备由铝或铝合金构成的基材的工序；以及

在电解液中对所述基材进行阳极氧化处理的工序，所述电解液包含(a)作为无机酸的第1酸或其盐以及(b)选自由二磷酸、三磷酸和多磷酸组成的组中的至少一种第2酸或其盐。

4.根据权利要求3所述的铝部件的制造方法，其中，

在进行所述阳极氧化处理的工序中，

所述电解液中的第1酸或其盐的浓度为0.005mol·dm^-3～7.0mol·dm^-3，

所述电解液中的第2酸或其盐的浓度为0.005mol·dm^-3～10.0mol·dm^-3。

5.根据权利要求3或4所述的铝部件的制造方法，其中，

在进行所述阳极氧化处理的工序中，

电流密度为2mA·cm^-2～150mA·cm^-2且电解时间为10分钟～700分钟。

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