JP2001329396A

JP2001329396A - アルミニウム及びアルミニウム合金の表面処理方法

Info

Publication number: JP2001329396A
Application number: JP2000149321A
Authority: JP
Inventors: Kiyobumi Uno; 清文宇野; Koji Noda; 耕司野田
Original assignee: Sankyo Aluminium Industry Co Ltd
Current assignee: Sankyo Aluminium Industry Co Ltd
Priority date: 2000-05-22
Filing date: 2000-05-22
Publication date: 2001-11-27

Abstract

(57)【要約】【課題】新たな設備をほとんど必要なく且つ安価に光
触媒機能を付与することができるアルミニウム及びアル
ミニウム合金の表面処理方法を提供する。【解決手段】本発明によるアルミニウム及びアルミニ
ウム合金の表面処理方法は、アルミニウム及びアルミニ
ウム合金材に陽極酸化処理を施した後、水溶性チタン化
合物を含む熱水中に浸漬して、陽極酸化皮膜に光触媒機
能を付与する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム及び
アルミニウム合金の表面処理方法に関し、陽極酸化皮膜
に光触媒機能を付与するアルミニウム及びアルミニウム
合金の表面処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、アルミニウム及びアルミニウム
合金（以下、単に「アルミニウム」とする）材を陽極酸
化処理した後、酸化チタンゾルに浸漬して光触媒機能を
付与する技術が特開平１０−１７４８８３号公報に開示
されている。「光触媒機能」とは、一般に、光照射によ
り有機化合物を分解したり、殺菌効果を示すことをい
う。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した公報
に開示の従来技術では、光触媒機能の付与に酸化チタン
ゾルを用いており、酸化チタンゾルは高価であるととも
に、酸化チタンゾル用の浴が必要となり別に設備を設け
なければならないし、また、酸化チタンゾルに浸漬する
工程が必要になるという問題がある。そこで、本発明
は、新たな設備をほとんど必要なく且つ安価に光触媒機
能を付与することができるアルミニウム及びアルミニウ
ム合金の表面処理方法を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、アルミニウム及びアルミニウム合金材に陽極酸化処
理を施した後、水溶性チタン化合物を含む熱水中に浸漬
して、陽極酸化皮膜に光触媒機能を付与することを特徴
とする。

【０００５】アルミニウム材は、ＪＩＳＡ１１００等の
純アルミニウム系、ＪＩＳＡ６０６３等のアルミニウム
に、マグネシウム、珪素を含有したアルミニウム合金等
が用いられる。形状等は特に限らず、板、管、等の押出
形材を用いることができる。尚、アルミニウム材には脱
脂等の前処理をすることが好ましい。陽極酸化処理は、
酸性浴中でアルミニウム材を陽極として電流を流して処
理し、アルミニウム表面に酸化皮膜を生成させる。酸性
浴には、硫酸、シュウ酸、クロム酸、あるいは有機酸等
の酸性浴を使用することができる。陽極酸化処理後に中
間電解処理をおこなってもよい。この中間電解処理は、
陽極酸化皮膜の特性に変化を与えるものである。この中
間電解処理には、交流、直流もしくは交直重畳電流が用
いられ、とくに交流を用いた場合には、直流の場合に較
べて陽極酸化皮膜に加える特性変化を大きくすることが
できる。また、この時に使用される処理浴の液組成は、
−ＯＨ基もしくは−ＣＯＯＨ基を含む有機酸、亜燐酸、
硫酸アミド、４０ｖ／ｖ％以上の高濃度硫酸、またはこ
れらの塩のうち１種または２種以上を主体としたもので
あって、有機酸の具体例としては、りんご酸、グルコン
酸、マレイン酸、クエン酸、マロン酸、酒石酸、クレゾ
ールスルホン酸、フェノールスルホン酸、スルホフタル
酸、スルホサリチル酸、没食子酸、安息香酸、フタル
酸、石炭酸等を用いることができる。水溶性チタン化合
物には、特に制限はなく、シュウ酸チタン（ＩＶ）カリ
ウム、シュウ酸チタニルアンモニウム、弗化チタン（Ｉ
Ｖ）カリウム、弗化チタン（ＩＶ）アンモニウム等のチ
タンを含む水溶性化合物が適用される。水溶性チタン化
合物の添加濃度は、１乃至１０ｇ／リットルが好まし
い。添加濃度が１ｇ／リットルよりも少ないと光触媒機
能の効果が小さく、１０ｇ／リットルよりも多いと光触
媒機能が飽和状態になるとともに、粉吹きや皮膜の剥が
れが発生し易くなり、外観を害するからである。光触媒
機能を得るためのチタン化合物水溶液の温度は、浸漬時
間によっても異なるため、一概には規定することは困難
であるが、６０℃〜１００℃の範囲が好ましく、より好
ましくは９５℃以上である。尚、このような温度範囲に
おいて、チタン化合物の水溶液の温度の違いによる光触
媒機能の効果に与える影響はほとんどない。また、浸漬
時間は、２０分〜４０分が好ましいが、特に光触媒機能
の付与と封孔処理を同時に行なう場合には、２０分以下
だと封孔処理が十分にできず、４０分以上は封孔処理が
飽和状態となって、それ以上長い時間浸漬しても変わら
ないからである。

【０００６】この請求項１に記載の発明では、安価な水
溶性チタン化合物を用い、水溶性チタン化合物を含む熱
水中にアルミニウム材を浸漬するだけで、安価に且つ容
易に光触媒機能を付与することができる。しかも、浸漬
処理は、封孔処理の設備をそのまま使用することができ
るので、既存の設備をそのまま使用することができ、ア
ルミニウム材に光触媒機能を付与するための設備を別途
設ける必要がない。

【０００７】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、熱水中に浸漬した後、封孔処理を施す
ことを特徴とする。この請求項２に記載の発明では、請
求項１に記載の作用効果を奏するとともに、陽極酸化皮
膜の細孔が塞がれることにより、陽極酸化皮膜の耐食
性、耐汚染性、耐光性等が向上する。

【０００８】請求項３に記載の発明は、アルミニウム及
びアルミニウム合金材に陽極酸化処理を施した後、水溶
性チタン化合物を含む熱水中に浸漬して、陽極酸化皮膜
に光触媒機能を付与すると同時に封孔処理を施すことを
特徴とする。この請求項３に記載の発明では、請求項１
に記載の作用効果を奏するとともに、封孔処理を行なう
浴槽に水溶性チタン化合物を含む熱水を用いているの
で、光触媒機能の付与と封孔処理とを同時に行なうこと
ができ、封孔浴中に水溶性チタン化合物を添加するだけ
で光触媒機能の付与と封孔処理とを行なう工程数及び設
備を一つにでき、且つコストの低減を図ることができ
る。

【０００９】請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３
のいずれかに記載の発明において、陽極酸化処理の後、
得られた陽極酸化皮膜に電解着色処理を施すことを特徴
とする。電解着色処理は、金属塩を溶解した浴槽中で電
解を行ない、皮膜に金属又は金属化合物を析出させて着
色するものであり、金属塩としては、硫酸ニッケル、硫
酸コバルト、硫酸銅、硫酸第１スズ等が用いられるが、
特に、これらに制限されるものではない。電解は、被処
理体とニッケル板やスチレン鋼鈑等なる対極との間に、
交流、直流あるいはパルス電流を通じることによって行
なわれる。この請求項４に記載の発明では、請求項１乃
至３のいずれかに記載の作用効果を奏するとともに、光
触媒機能を付与したアルミニウム材の色調のバリエーシ
ョンを高めることができ、商品価値の向上を図ることが
できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本実施の形態にかかる表面処理を
施したアルミニウム材は、例えば、病院等の医療機関の
待合室や病室、洗面所、レストラン等の厨房、各種研究
機関の無菌室等の設備、サッシ、壁材、ドア、手摺など
に適用される。以下に、本発明の実施例を比較例ととも
に説明する。

【００１１】（実施例１）アルミニウム板Ａ１１００Ｐ
−Ｈ１４（ＪＩＳ）を４０℃の１５％硫酸水溶液に５分
間浸漬して脱脂洗浄を行なった後、５％水酸化ナトリウ
ム水溶液に６０℃で５分間浸漬してエッチングを行なっ
た。このアルミニウム板を１０％硫酸水溶液に２０℃で
３分間浸漬してスマット除去した後、硫酸１３０ｇ／リ
ットルの水溶液中で陽極に接続し、直流１６Ｖで３０分
の電解処理を行ない、９μｍの陽極酸化皮膜を得た。こ
の被処理体を、純水にシュウ酸チタン（ＩＶ）カリウム
を１ｇ／リットル添加し、沸騰させた水溶液中に３０分
間浸漬し、光触媒機能の付与と封孔処理とを同時に行な
った。

【００１２】（実施例２）アルミニウム板Ａ６０６３Ｓ
−Ｔ５を実施例１と同様の脱脂洗浄、エッチング、スマ
ット除去、皮膜生成処理の後、純水にシュウ酸チタニル
アンモニウムを５ｇ／リットル添加し、沸騰させた水溶
液中に２０分間浸漬し、光触媒機能の付与と封孔処理と
を同時に行なった。

【００１３】（実施例３）アルミニウム板Ａ５０５２Ｐ
−Ｈ２４（ＪＩＳ）を実施例１と同様の脱脂洗浄、エッ
チング、スマット除去、陽極酸化皮膜生成処理の後、純
水に弗化チタン（ＩＶ）カリウムを１０ｇ／リットル添
加し、沸騰させた水溶液中に４０分間浸漬し、光触媒機
能の付与と封孔処理とを同時に行なった。

【００１４】（実施例４）アルミニウム板Ａ３００４−
Ｈ３２（ＪＩＳ）を実施例１と同様の脱脂洗浄、エッチ
ング、スマット除去、陽極酸化皮膜生成処理の後、純水
に弗化チタン（ＩＶ）アンモニウムを１ｇ／リットル添
加し、沸騰させた水溶液中に３０分間浸漬し、光触媒機
能の付与と封孔処理とを同時に行なった。

【００１５】（実施例５）アルミニウム板Ａ１１００−
Ｈ１４（ＪＩＳ）を実施例１と同様の脱脂、エッチン
グ、スマット除去を行なった後、硫酸１３０ｇ／リット
ルの水溶液中で陽極に接続し、電流密度１５０Ａ／ｍ²
の条件で３０分間の直流電解処理を行ない、１４μｍの
陽極酸化皮膜を生成させた。次いで、この被処理体を硫
酸ニッケル５０ｇ／リットル、ホウ酸４０ｇ／リットル
を含む液中で陰極に接続し、直流２２Ｖで３分間の通電
を行ない、皮膜をブロンズ色に着色した。この被処理体
を、純水に弗化チタン（ＩＶ）カリウムを５ｇ／リット
ル添加した沸騰水溶液に３０分間浸漬し、光触媒機能の
付与と封孔処理とを同時に行なった。

【００１６】（実施例６）実施例１と同様の脱脂洗浄、
エッチング、スマット除去、陽極酸化皮膜生成処理の
後、沸騰したシュウ酸チタン（ＩＶ）カリウム水溶液に
１５分間浸漬して光触媒機能の付与を行なった後、沸騰
した純水に２０分間浸漬して封孔処理を行なった。その
他の条件は実施例１と同じである。

【００１７】（実施例７）実施例５と同様の脱脂洗浄、
エッチング、スマット除去、陽極酸化皮膜生成処理、着
色処理の後、沸騰した弗化チタン（ＩＶ）カリウム水溶
液に１５分間浸漬して光触媒機能の付与を行なった後、
沸騰した純水に２０分間浸漬して封孔処理を行なった。
その他の条件は実施例５と同じである。

【００１８】（実施例８）実施例１と同様の脱脂洗浄、
エッチング、スマット除去、陽極酸化皮膜生成処理の
後、８０℃のシュウ酸チタン（ＩＶ）カリウム水溶液に
４０分間浸漬して光触媒機能の付与と封孔処理とを同時
に行なった。その他の条件は実施例１と同じである。

【００１９】（実施例９）実施例１と同様の脱脂洗浄、
エッチング、スマット除去、陽極酸化皮膜生成処理の
後、８０℃のシュウ酸チタン（ＩＶ）カリウム水溶液に
２０分間浸漬して光触媒機能の付与を行なった後、沸騰
した純水に２０分間浸漬して封孔処理を行なった。その
他の条件は実施例１と同じである。

【００２０】（比較例１）実施例１と同様の脱脂洗浄、
エッチング、スマット除去、陽極酸化皮膜生成処理の
後、実施例１のシュウ酸チタン（ＩＶ）カリウム水溶液
に換えて、純水を用いた。その他の条件は実施例１と同
じである。

【００２１】（比較例２）実施例２と同様の脱脂洗浄、
エッチング、スマット除去、陽極酸化皮膜生成処理の
後、実施例２のシュウ酸チタニルアンモニウム水溶液に
換えて、純水を用いた。その他の条件は実施例２と同様
である。

【００２２】（比較例３）実施例３と同様の脱脂洗浄、
エッチング、スマット除去、陽極酸化皮膜生成処理の
後、弗化チタン（ＩＶ）カリウム水溶液に換えて、純水
を用いた。その他の条件は実施例３と同様である。

【００２３】（比較例４）実施例４と同様の脱脂洗浄、
エッチング、スマット除去、陽極酸化皮膜生成処理の
後、弗化チタン（ＩＶ）アンモニウム水溶液に換えて純
水を用いた。その他の条件は、実施例４と同様である。

【００２４】（比較例５）実施例５と同様の脱脂洗浄、
エッチング、スマット除去、陽極酸化皮膜生成処理、着
色処理の後、弗化チタン（ＩＶ）カリウム水溶液に換え
て純水を用いた。その他の条件は、実施例５と同様であ
る。上述した実施例１〜７及び比較例１〜５で得られた
被処理体の光触媒機能について比較試験を行なったの
で、その結果を以下に説明する。

【００２５】（試験方法）各実施例及び比較例で得られ
た被処理体の皮膜表面にメチレンブルー溶液を塗布し、
松下電器産業（株）製のブラックライトブルー蛍光灯Ｆ
Ｌ１５ＢＬ−Ｂを２００ｍｍの距離から２４時間照射
し、メチレンブルーの分解性を調べた。メチレンブルー
の分解性は目視によりその痕跡を観察することにより行
なった。

【００２６】（試験の結果）上述の試験において、実施
例１〜９では、被処理体の皮膜表面にメチレンブルーの
痕跡はほとんど認められなかったが、比較例１〜５で
は、メチレンブルーはほとんど消えていなかった。この
ように、いずれの実施例１〜５においても、光触媒機能
によるメチレンブルーの分解性が認められたが、いずれ
の比較例１〜５においても光触媒機能によるメチレンブ
レーの分解性が認められなかった。次に、チタン化合物
の水溶液の浴温度と、光触媒機能との関係を調べたのそ
の説明をする。実施例１と同様の脱脂洗浄、エッチン
グ、スマット除去、陽極酸化皮膜生成処理の後、実施例
１のシュウ酸チタン（ＩＶ）カリウム水溶液に換えて、
１ｇ／リットルの弗化チタン（ＩＶ）カリウム水溶液の
浴槽を用い、浴温を種々換えて、各浴温毎に２０分間浸
漬したものについて、上述の試験方法によりメチレンブ
ルーの分解性を調べた。その結果を下記表１に示す。
尚、下記表１において、○は光触媒有りを示し、×は光
触媒無しを示している。

【００２７】

【表１】

【００２８】表１から明らかなように、６０℃以上の浴
温の場合には、光触媒機能を得ることができたが、浴温
度３０℃、５０℃の場合には、光触媒機能が認められな
かった。このように、浴温が６０℃以上の場合に、光触
媒機能が認められたのは、浴温が６０℃以上でチタンの
酸化が進み、酸化チタンとなって、陽極酸化皮膜に取り
込まれるためと考えられる。尚、浴温が６０℃以上の場
合には、浸漬時間を２０分より長くしても光触媒機能は
飽和状態となり、機能の効果は変わらないと考えられ
る。

【００２９】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、安価な
水溶性チタン化合物を用い、水溶性チタン化合物を含む
熱水中にアルミニウム材を浸漬するだけで、安価に且つ
容易に光触媒機能を付与することができる。しかも、浸
漬処理は、封孔処理の設備をそのまま使用することがで
き、既存の設備をそのまま用いることができ、アルミニ
ウム材に光触媒機能を付与するための設備を別途設ける
必要がない。

【００３０】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
に記載の効果を奏するとともに、封孔処理により陽極酸
化皮膜の細孔が塞がれることにより、陽極酸化皮膜の耐
食性、耐汚染性、耐光性等が向上する。

【００３１】請求項３に記載の発明によれば、請求項１
に記載の効果を奏するとともに、封孔処理を行なう浴槽
にチタン化合物の水溶液を用いているので、光触媒機能
の付与と封孔処理とを同時に行なうことができ、封孔浴
中に水溶性チタン化合物を添加するだけで、光触媒機能
の付与と封孔処理とを行なう工程数及び設備を一つにで
き、且つコストの低減を図ることができる。

【００３２】請求項４に記載の発明によれば、請求項１
乃至３のいずれかに記載の効果を奏するとともに、光触
媒機能を付与したアルミニウム材の色調のバリエーショ
ンを高めることができ、商品価値の向上を図ることがで
きる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ２５Ｄ 11/22 ３０６Ｃ２５Ｄ 11/22 ３０６ＺＦターム(参考） 4G069 AA03 AA08 AA09 BA04A BA04B BA18 BA27C BA48A BC50C BE08C EA07 FA04 FB14 FB17 FB42 FC02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミニウム及びアルミニウム合金材に陽
極酸化処理を施した後、水溶性チタン化合物を含む熱水
中に浸漬して、陽極酸化皮膜に光触媒機能を付与するこ
とを特徴とするアルミニウム及びアルミニウム合金の表
面処理方法。
【請求項２】熱水中に浸漬した後、封孔処理を施すこと
を特徴とする請求項１に記載のアルミニウム及びアルミ
ニウム合金の表面処理方法。
【請求項３】アルミニウム及びアルミニウム合金材に陽
極酸化処理を施した後、水溶性チタン化合物を含む熱水
中に浸漬して、陽極酸化皮膜に光触媒機能を付与すると
同時に封孔処理を施すことを特徴とするアルミニウム及
びアルミニウム合金の表面処理方法。
【請求項４】陽極酸化処理の後、得られた陽極酸化皮膜
に電解着色処理を施すことを特徴とする請求項１乃至３
のいずれかに記載のアルミニウム及びアルミニウム合金
の表面処理方法。