JP2002161397A - Metal compact coated with anodic oxide film containing microparticle - Google Patents

Metal compact coated with anodic oxide film containing microparticle

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JP2002161397A
JP2002161397A JP2000356225A JP2000356225A JP2002161397A JP 2002161397 A JP2002161397 A JP 2002161397A JP 2000356225 A JP2000356225 A JP 2000356225A JP 2000356225 A JP2000356225 A JP 2000356225A JP 2002161397 A JP2002161397 A JP 2002161397A
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oxide film
particles
metal
fine particles
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Kohei Kita
孝平 北
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Asahi Kasei Corp
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Asahi Kasei Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a metal compact superior in durability and corrosion resistance, which keeps an adequate wettability for a long time. SOLUTION: The metal compact composed of a metal with an oxide film formed on the surface by anodizing is characterized by that microparticles are included in the oxide film and the exposed microparticles over the oxide film occupy 20% or more of the metal surface.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、金属表面に形成さ
れる酸化皮膜に関する。詳細には金属表面に形成される
酸化皮膜の凹凸を有する酸化被膜が形成された金属製成
形体に関する。
[0001] The present invention relates to an oxide film formed on a metal surface. More specifically, the present invention relates to a metal molded body on which an oxide film having unevenness of an oxide film formed on a metal surface is formed.

【0002】[0002]

【従来の技術】Al、Ta、V、Nb、Ti、Si等の
金属は陽極酸化によって酸化被膜で覆うことによって水
溶液中で整流作用を示すことから、通称バルブ金属(弁
金属)と呼ばれ、積極的に酸化被膜を形成されている。
バルブ金属アノ−ド酸化に関する研究は古く1930年
頃から精力的に行われている。特に1980年頃からは
アルミニウム、ステンレス、チタンにおいては大きな進
展が見られている。主に陽極酸化によって数百nm程度
の酸化被膜を形成することによって光干渉によりさまざ
まな色合いに金属を着色することができ、発色被膜や硬
質被膜などを生成させ、装飾的、機能的価値を向上させ
ることが可能であることから、主に適用されている。ま
た、これらの金属では水酸化ナトリウム等のエッチング
作用を持つ溶液を電解液として陽極酸化を行うことによ
って多孔性の酸化被膜を形成することができることより
注目されており、多数の文献、特許に報告がある。
2. Description of the Related Art Metals such as Al, Ta, V, Nb, Ti, and Si exhibit a rectifying action in an aqueous solution by being covered with an oxide film by anodic oxidation, and are generally called valve metals (valve metals). An oxide film is actively formed.
Research on valve metal anodic oxidation has been carried out vigorously since about 1930. Particularly from around 1980, significant progress has been made in aluminum, stainless steel and titanium. By forming an oxide film of several hundred nm mainly by anodic oxidation, metal can be colored in various shades by light interference, and a colored film or hard film is generated, improving decorative and functional value It is mainly applied because it is possible to make it possible. In addition, these metals are attracting attention because they can form a porous oxide film by performing anodic oxidation using a solution having an etching action such as sodium hydroxide as an electrolyte, and have been reported in numerous documents and patents. There is.

【0003】チタンを酸化して得られる酸化チタン被膜
は一般に無機酸中で安定であり、陽極酸化を行なった場
合にも緻密で平滑な酸化膜の形成が報告されている。一
方で強塩基性水溶液中での陽極酸化では、多孔体の形成
が示唆され、「 Electrochemistry,
68(2) P.106(2000)」では水酸化ナト
リウムを電解液として多孔体の酸化被膜が形成されるこ
とが報告されている。アルミニウムにおいても、中性の
電解液を用いて陽極酸化を行なうと得られる酸化アルミ
ニウム被膜は緻密なものとなるが、酸性電解液中で化学
エッチングが行われる条件で陽極酸化を行なうと多孔性
の陽極酸化ポ−ラスアルミナが得られることが「化学と
教育,47(8) P.520(1999)」に報告さ
れている。
[0003] It is reported that a titanium oxide film obtained by oxidizing titanium is generally stable in an inorganic acid, and a dense and smooth oxide film is formed even when anodizing is performed. On the other hand, the anodic oxidation in a strongly basic aqueous solution suggests the formation of a porous body, and is described in “Electrochemistry,
68 (2) P. 106 (2000) ", it is reported that a porous oxide film is formed using sodium hydroxide as an electrolyte. Aluminum is also dense when anodized using a neutral electrolyte, the resulting aluminum oxide film becomes denser, but when anodized under acidic etching conditions in an acidic electrolyte, it becomes porous. It is reported in "Chemistry and Education, 47 (8) P.520 (1999)" that anodized porous alumina can be obtained.

【0004】また、チタンにおいても、チタンの表面に
厚膜陽極酸化被膜を形成する際に過電圧を印加すること
によって、火花発生電圧以上の条件で酸化被膜を多孔化
することが、「アルトピア,1 P.49(198
9)」に記載されている。陽極酸化に関する技術として
は、例えば特開昭52−16198号公報、特開昭51
−26567号公報、特開昭52−10696号公報、
特開昭52−22534号公報、特開昭52−1202
37号公報、特開平11−217693号公報には金属
板上に陽極酸化する技術が記載されているが、酸化被膜
の膜厚を単純にコントロ−ルした際の光干渉により得ら
れる干渉色による装飾効果を得るためのものであった。
[0004] Also, in the case of titanium, it is known that by applying an overvoltage when forming a thick anodic oxide film on the surface of titanium, the oxide film is made porous under the condition of a spark generation voltage or higher. P. 49 (198
9)). Techniques related to anodic oxidation include, for example, JP-A-52-16198 and JP-A-51-1981.
-26567, JP-A-52-10696,
JP-A-52-22534, JP-A-52-1202
No. 37 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-217693 describe a technique of anodizing a metal plate. However, the technique uses an interference color obtained by light interference when the thickness of an oxide film is simply controlled. It was for obtaining a decorative effect.

【0005】また、金属とプラスチックシ−トや高分子
溶液の濡れ性や密着性を高める技術としては、特開昭6
3−139724号公報に金属酸化物、又は超硬合金を
爆発溶射もしくはプラズマ溶射法によりコ−ティングす
ることで密着性を高めることが記載されている。特開平
03−219928号公報には樹脂を流延する冷却ロ−
ルの直径を規定し高速度で熱可塑性の樹脂をキャストし
た時のエア−のかみこみを抑止する方法が記載されてい
る。
A technique for improving the wettability and adhesion between a metal and a plastic sheet or a polymer solution is disclosed in
JP-A-3-139724 describes that metal oxides or cemented carbides are coated by explosive spraying or plasma spraying to increase the adhesion. JP-A-03-219928 discloses a cooling roller for casting a resin.
A method is described in which the diameter of a nozzle is defined and air entrapment when a thermoplastic resin is cast at a high speed is suppressed.

【0006】特開平09−155952号公報には粗面
化した回転冷却ロ−ル上にポリアミド樹脂を押し出し、
高速度で生産する方法が記載されている。特開昭58−
63415号公報には冷却ロ−ルをサンドブラスト加工
処理又はエッチング処理し、さらに水などの液体の塗膜
を介することにより重合体シ−トを急冷ロ−ル表面に密
着させる方法が記載されている。特開平10−3215
59号公報、特開平10−127958号公報にはアル
ミニウムやチタン等の金属表面にサンドブラスト法によ
って粗面化処理したのちに陽極酸化することによって大
きな凹凸と小さな凹凸を同時に形成する方法が記載され
ている。
[0006] JP-A-09-155952 discloses that a polyamide resin is extruded onto a roughened rotating cooling roll,
A method for producing at high speed is described. JP-A-58-
JP-A-63415 describes a method in which a cooling roll is subjected to a sandblasting or etching treatment, and further a polymer sheet is brought into close contact with the surface of the quenching roll through a liquid coating such as water. . JP-A-10-3215
No. 59 and Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-127958 describe a method for forming large irregularities and small irregularities simultaneously by subjecting a metal surface such as aluminum or titanium to a surface roughening treatment by a sandblasting method and then anodizing. I have.

【0007】上記した方法はいずれもサンドブラスト等
の方法で物理的に表面をあらしたり、水酸化ナトリウム
や硫酸、フッ化水素酸等の溶液で化学的に表面を荒らす
ことにより表面積を増加し、濡れ性を改善するものであ
ったが、物理的に荒らす方法では粗面のコントロ−ルが
難しく、また、数十μm〜数百μm程度の凹凸が形成さ
れるため、例えば高分子フィルムを成膜する際の冷却ロ
−ルやベルトとして用いた場合にはこの凹凸が製品に転
写されるというものであった。溶液によるエッチングで
表面を荒らす方法では金属が水素等のイオンを吸収する
ため、金属本来の強度を保てないという欠点があった。
All of the above methods increase the surface area by physically roughening the surface with a method such as sand blasting or chemically roughening the surface with a solution of sodium hydroxide, sulfuric acid, hydrofluoric acid or the like. However, it is difficult to control the rough surface by the method of physically roughening, and irregularities of several tens μm to several hundred μm are formed. When used as a cooling roll or belt at the time of cleaning, the irregularities are transferred to the product. The method of roughening the surface by etching with a solution has a disadvantage that the metal absorbs ions such as hydrogen and cannot maintain the original strength of the metal.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、良好な濡れ
性を長期にわたって維持できる、耐久性、耐食性に優れ
た金属製成形体を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a metal molded body which can maintain good wettability over a long period of time and has excellent durability and corrosion resistance.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明者らは微小な粒子
の存在下に金属の陽極酸化を行うことで、微小粒子を陽
極酸化被膜中に包含させ、これにより陽極酸化を行うだ
けで微細な突起を付与した陽極酸化被膜が得られるこ
と、さらに該被膜の濡れ指数が50dyne/cm以上
という非常に高い濡れ性をも合わせ持つことを見出し、
本発明を完成するに至った。
Means for Solving the Problems The present inventors carry out anodic oxidation of a metal in the presence of fine particles, whereby fine particles are included in the anodic oxide film, and the fine particles are formed only by performing anodic oxidation. Anodized film having various projections is obtained, and further, the film has a very high wettability of 50 dyne / cm or more.
The present invention has been completed.

【0010】すなわち、本発明は、(1) 陽極酸化法
によって表面に酸化被膜を形成された金属製成形体であ
って、酸化被膜中に微小粒子を含有し、該酸化被膜の表
面の20%以上が酸化被膜から露出した微小粒子によっ
て占められることを特徴とする金属製成形体、(2)
酸化被膜の表面の濡れ指数が50dyne/cm以上で
あることを特徴とする(1)記載の金属製成形体、
(3) 酸化被膜の膜厚が1nm以上であることを特徴
とする(1)又は(2)記載の金属製成形体、(4)
微小粒子がシリカ、酸化チタン又はアルミナであること
を特徴とする(1)、(2)又は(3)記載の金属製成
形体、である。
That is, the present invention provides (1) a metal molded article having an oxide film formed on the surface by an anodizing method, wherein the oxide film contains fine particles, and 20% of the surface of the oxide film (2) a metal molded body characterized in that the above is occupied by fine particles exposed from the oxide film.
The metal molded body according to (1), wherein the surface of the oxide film has a wetting index of 50 dyne / cm or more,
(3) The metal molded body according to (1) or (2), wherein the thickness of the oxide film is 1 nm or more, (4)
The metal molding according to (1), (2) or (3), wherein the fine particles are silica, titanium oxide or alumina.

【0011】以下に本発明を詳細に説明する。本発明は
陽極酸化法によって酸化被膜を形成する過程において電
解液中に微小粒子を存在させることによって、微小粒子
を酸化被膜中に取り込み、積極的に酸化被膜表面に凹凸
を形成させるものであり、また微小粒子を酸化被膜別に
露出させることにより、濡れ性をさらに向上させるもの
である。本発明の金属製成形体は、チタン、ジルコニウ
ム、ルテニウム、鉄、亜鉛、タンタル、銅、アルミニウ
ム、ニオブ、ニッケル、鉛、クロム、タングステン、マ
グネシウム、マンガンのいずれかの金属、又はこれらの
中の少なくとも1種を50重量%以上含有する合金を基
材とするものである。
Hereinafter, the present invention will be described in detail. The present invention is to form fine particles in the electrolytic solution in the process of forming the oxide film by the anodic oxidation method, to capture the fine particles in the oxide film, to positively form irregularities on the oxide film surface, The wettability is further improved by exposing the fine particles to each oxide film. The metal molded body of the present invention, titanium, zirconium, ruthenium, iron, zinc, tantalum, copper, aluminum, niobium, nickel, lead, chromium, tungsten, magnesium, any one of manganese, or at least one of these metals The base material is an alloy containing 50% by weight or more of one kind.

【0012】本発明の金属製成形体とは、上記した金属
の板状、棒状、球状等の固体状態のものと、または上記
した金属をメッキ、真空蒸着、スパッタリング等の方法
で被覆した板状、棒状、球状等の固体状態のものに対し
て、本発明で記載する電解液中に微小粒子を存在させた
中で陽極酸化を実施することによって金属表面に酸化被
膜を形成し、しかも酸化被膜中に微小粒子を含有させ、
さらには酸化被膜表面に微小粒子を露出させたものであ
る。
The metal molded article of the present invention may be a solid, such as a plate, a rod, or a sphere, of the above-mentioned metal, or a plate formed by coating the above-mentioned metal by plating, vacuum deposition, sputtering, or the like. An anodic oxidation is carried out on a solid state such as a rod, a sphere or the like in the presence of fine particles in the electrolyte described in the present invention to form an oxide film on the metal surface, and the oxide film Containing microparticles inside,
Further, fine particles are exposed on the surface of the oxide film.

【0013】本発明における微小粒子は電解液中で負に
帯電するものであれば良い。例えばコロイダルシリカ、
ヒュ−ムドシリカ等のシリカ、酸化タンタル、酸化チタ
ン、ゼオライト、アルミナ、水酸化アルミニウム、珪酸
アルミニウム、酸化鉄、アルミニウム等を挙げることが
でき、中でもコロイダルシリカ、酸化チタン、アルミナ
が好ましく用いられる。これらの粒子はpHの調整のみ
で負に帯電させることが一般に可能であるが、カップリ
ング処理や界面活性剤の添加を行なっても何等問題はな
い。微小粒子の帯電の状態はゼ−タ電位測定を行うこと
で確認することができ、例えば大塚電子社製ELS−8
00レ−ザ−ゼ−タ電位計を用いて測定できる。この測
定で通常、0mV未満、−70mV程度まで帯電したも
のを好ましく用いることができる。
The fine particles in the present invention may be those which are negatively charged in the electrolyte. For example, colloidal silica,
Examples thereof include silica such as fumed silica, tantalum oxide, titanium oxide, zeolite, alumina, aluminum hydroxide, aluminum silicate, iron oxide, and aluminum. Among them, colloidal silica, titanium oxide, and alumina are preferably used. Although it is generally possible to negatively charge these particles only by adjusting the pH, there is no problem even if coupling treatment or addition of a surfactant is performed. The charged state of the fine particles can be confirmed by measuring the zeta potential. For example, ELS-8 manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.
It can be measured using a 00 laser potentiometer. In this measurement, usually, those charged to less than 0 mV and to about -70 mV can be preferably used.

【0014】陽極酸化を行なう際の電解液としてはこれ
らの微小粒子を溶剤に分散したものが用いられる。溶剤
は上記した微小粒子を溶解しなければ特に限定はされ
ず、一般的に陽極酸化に用いることが可能な硫酸、リン
酸、硝酸、水酸化ナトリウム等を水で希釈したものや水
を用いることが可能であり、本発明の主旨を外さない範
囲でこれらの溶剤に溶解可能なメタノ−ル、エタノ−
ル、n−プロパノ−ル、アセトン、イソプロパノ−ル、
エチレングリコ−ル、エチレングリコ−ル−モノn−プ
ロピルエ−テル、ジメチルアセトアミド、メチルエチル
ケトン、キシレン、n−ブタノ−ル、メチルイソブチル
ケトン等の有機溶剤等を共存させることも可能である
し、無機塩をあらかじめ溶剤に溶解しておくことも可能
である。
As the electrolytic solution for performing anodic oxidation, a solution in which these fine particles are dispersed in a solvent is used. The solvent is not particularly limited as long as it does not dissolve the above-mentioned fine particles. Generally, sulfuric acid, phosphoric acid, nitric acid, sodium hydroxide, or the like that can be used for anodic oxidation is diluted with water or water is used. And methanol and ethanol which are soluble in these solvents without departing from the spirit of the present invention.
, N-propanol, acetone, isopropanol,
Organic solvents such as ethylene glycol, ethylene glycol-mono-n-propyl ether, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, xylene, n-butanol, and methyl isobutyl ketone can be used together, and inorganic salts can be used. Can be dissolved in a solvent in advance.

【0015】本発明で好ましく用いることができる微小
な粒子であるコロイダルシリカでは一般に市販されてい
るものを用いることができ、例えばSI−80P、SI
−45P、SI−50等(触媒化成工業社製、商品名)
やST−XL、ST−YL、ST−ZL、ST−20、
ST−50、ST−Ol、MP1040、MP204
0、MP−4045等(日産化学社製、商品名)を用い
ることができる。コロイダルシリカは等電点をpH=3
〜4付近に有し、これよりもアルカリ性側に調整するこ
とで負に帯電させることができる。上記したコロイダル
シリカはいずれも水を主体とし、水酸化ナトリウム等の
アルカリ分をごくわずか添加することで、通常はpHが
7〜10程度のアルカリ性に調整され、粒子の表面に負
の電荷を持たせ高度の分散性が保たれている。 SI4
5P,SI80P,MP2040のそれぞれ30μlを
20mlの蒸留水を用いて希釈した。この希釈液に対し
て塩酸水溶液、または水酸化ナトリウム水溶液を用いて
pHを調整し大塚電子株式会社製電気泳動光散乱光度計
ELS−800を用いヘテロダイン法、電圧80V、測
定温度25℃でゼ−タ電位測定を行った。結果を図8に
示す。いずれもpHが5〜9の領域で−40〜−50m
Vであり、粒子の表面が負に帯電していることが分かっ
た。
As the colloidal silica which is a fine particle that can be preferably used in the present invention, commercially available colloidal silica such as SI-80P or SI-80P can be used.
-45P, SI-50, etc. (Catalyst Kasei Kogyo Co., Ltd., trade name)
And ST-XL, ST-YL, ST-ZL, ST-20,
ST-50, ST-Ol, MP1040, MP204
0, MP-4045, etc. (trade name, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.). Colloidal silica has an isoelectric point of pH = 3
~ 4, and can be negatively charged by adjusting to be more alkaline than this. Each of the above-mentioned colloidal silicas is mainly composed of water, and is usually adjusted to an alkaline pH of about 7 to 10 by adding a very small amount of alkali such as sodium hydroxide, and has a negative charge on the surface of the particles. A high degree of dispersibility is maintained. SI4
30 μl of each of 5P, SI80P, and MP2040 was diluted with 20 ml of distilled water. The pH of the diluted solution is adjusted using an aqueous solution of hydrochloric acid or an aqueous solution of sodium hydroxide, and the electrophoretic light scattering photometer ELS-800 manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd. is used. A potential measurement was performed. FIG. 8 shows the results. In any case, the pH is -40 to -50 m in the range of 5 to 9.
V, indicating that the surface of the particles is negatively charged.

【0016】シリカ表面には無数のシラノ−ル基を有
し、水に対する親和性が高く、これらの粒子を本発明で
使用することによって金属表面の水に対する濡れ性は著
しく向上される。同様に本発明で好ましく用いることが
できる微小粒子として酸化チタンも一般に市販されてい
るものを用いることができ、例えばSTS−01、ST
S−02、STS−21等(石原産業社製、商品名)を
用いることができる。酸化チタンは一般に光触媒として
知られており、水に対する親和性が高く、これらの粒子
を使用することによって金属表面の水に対する濡れ性は
著しく向上される。
The silica surface has countless silanol groups and has a high affinity for water, and the use of these particles in the present invention significantly improves the wettability of the metal surface with water. Similarly, as the fine particles that can be preferably used in the present invention, commercially available titanium oxide can also be used, for example, STS-01 and STS-01.
S-02, STS-21, etc. (trade name, manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.) can be used. Titanium oxide is generally known as a photocatalyst and has a high affinity for water, and the use of these particles significantly improves the wettability of a metal surface with water.

【0017】電解液中に含まれる該微小粒子の濃度は特
に限定されないが、一般的に良好な濡れ性を得るために
は0.001重量%以上で、好ましくは0.01重量%
以上、更に好ましくは0.1重量%以上である。濃度の
上限は特に制限がないが実質的には70重量%程度であ
る。
The concentration of the fine particles contained in the electrolyte is not particularly limited, but is generally 0.001% by weight or more, preferably 0.01% by weight, in order to obtain good wettability.
The content is more preferably 0.1% by weight or more. The upper limit of the concentration is not particularly limited, but is substantially about 70% by weight.

【0018】本発明の金属製成形体に用いる微小粒子の
平均粒子径は1nm以上1μm以下が好ましく、より好
ましくは5nm以上800nm以下、さらに好ましくは
20nm以上、500nm以下である。1nmよりも小
さいと酸化被膜に完全に取り込まれてしまうか、または
一部露出したものは酸化被膜との接触面積が著しく小さ
いため脱落が生じやすくなる。逆に1μmよりも大きい
場合には陽極酸化過程で沈降し、分散及び陽極酸化中の
泳動ができなくなるし、金属製成形体として用いる場合
に凹凸が大きくなりすぎるために適さない。これらの微
小粒子は粒径が単一にそろったものを用いても複数の粒
径分布があるものを用いても平均粒子径が1nm〜1μ
mの範囲にあれば構わない。微小粒子の平均粒子径は、
予め微小粒子を含む電解液を蒸留水で0.5%程度に希
釈し、この溶液をネブライザ−を用いてコロジオン膜を
貼った検鏡用グリッドに載せて透過型電子顕微鏡(TE
M)を用いて得た粒子像から容易に算出することができ
る。微小粒子の形状には特に制限はなく、球状や針状等
のいずれでも用いることができるが歪な形状の場合には
その最大の長さを粒子径とし、平均粒子径を求める。
The average particle size of the fine particles used in the metal molded article of the present invention is preferably from 1 nm to 1 μm, more preferably from 5 nm to 800 nm, further preferably from 20 nm to 500 nm. If it is smaller than 1 nm, it will be completely taken into the oxide film, or if it is partially exposed, the contact area with the oxide film will be extremely small, so that it will easily fall off. Conversely, if it is larger than 1 μm, it will settle in the anodizing process, dispersing and electrophoresis during anodizing will not be possible, and it will not be suitable because it will be too large when used as a metal molded body. These fine particles have an average particle size of 1 nm to 1 μm regardless of whether they have a single particle size or have a plurality of particle size distributions.
It does not matter if it is within the range of m. The average particle size of the fine particles is
The electrolyte containing the fine particles is diluted to about 0.5% with distilled water in advance, and the solution is placed on a grid for microscopy with a collodion film using a nebulizer, and the transmission electron microscope (TE) is used.
M) can be easily calculated from the particle image obtained. There is no particular limitation on the shape of the fine particles, and any shape such as a sphere or a needle can be used. In the case of a distorted shape, the maximum length is used as the particle size, and the average particle size is determined.

【0019】本発明において酸化被膜表面とは、酸化被
膜から露出した微小粒子の表面をも含めた表面全体を言
う。金属表面に形成された酸化被膜の表面に対する露出
した微小粒子の表面は濡れ指数に大きく影響を及ぼし金
属製成形体表面の20%以上が酸化被膜から露出した微
小粒子によって占められることが必要であり、より好ま
しくは30%以上、さらに好ましくは35%以上であ
る。表面の20%以上が微小粒子によって占められるこ
とで始めて濡れ指数50dyne/cmが達成される。
酸化被膜に対する露出した微小粒子の表面の割合は、酸
化被膜表面をSEM観察することによって容易に求めら
れ、例えば1平方マイクロメ−トル当たりに露出した粒
子が占めている割合を算出して行なう。この際ほとんど
が露出し、粒子の下部が一部酸化被膜に埋め込まれたも
のはSEMで観察した際に白く明るく観察される。粒子
は酸化被膜中に埋め込まれていくに従って徐々にうす黒
く観察され、極く一部のみが露出されたものはほとんど
黒く観察される。これは粒子が酸化被膜内に取り込まれ
ていくに従ってSEM観察時の照射電子に対して反射電
子が減少することによって見掛け上そのように見えるも
のである。粒子が脱落し酸化皮膜上に穴だけが残された
ものもごく一部のみが露出した粒子と同様に黒く観察さ
れるが、穴と埋め込まれた粒子との違いは通常SEM観
察時にコントラストを強調することによって容易に判断
される。また、完全に酸化被膜内に取り込まれ、全く露
出していない粒子は表面からのSEM観察によっては観
察されない。
In the present invention, the oxide film surface means the entire surface including the surface of the fine particles exposed from the oxide film. The surface of the fine particles exposed to the surface of the oxide film formed on the metal surface greatly affects the wetting index, and it is necessary that at least 20% of the surface of the metal molded body is occupied by the fine particles exposed from the oxide film. , More preferably at least 30%, even more preferably at least 35%. Only when at least 20% of the surface is occupied by microparticles is a wetting index of 50 dyne / cm achieved.
The ratio of the surface of the exposed fine particles to the oxide film can be easily obtained by observing the surface of the oxide film by SEM. For example, the ratio of the exposed particles per square micrometer is calculated. At this time, most of the particles are exposed, and those in which the lower part of the particles are partially embedded in the oxide film are observed brightly white when observed by SEM. As the particles are embedded in the oxide film, the particles are gradually observed to be darker black, and those where only a part of the particles are exposed are observed to be almost black. This is apparently because the reflected electrons decrease with respect to the irradiation electrons at the time of SEM observation as the particles are incorporated into the oxide film. Particles that fall off and leave only holes on the oxide film are observed as black as particles with only a small portion exposed, but the difference between holes and embedded particles usually enhances contrast during SEM observation It is easily determined by doing Further, particles which are completely taken into the oxide film and are not exposed at all are not observed by SEM observation from the surface.

【0020】本発明の金属製成形体は、該金属製成形体
の表面の濡れ指数が少なくとも50dyne/cm以上
であり、好ましくは55dyne/cm以上、更に好ま
しくは60dyne/cm以上である。50dyne/
cm未満では微小な粒子を含有させた効果が十分ではな
い。本発明における濡れ指数とは、親水性の程度を定量
的に表す尺度として用いるもので、JIS K6768
に「プラスチック−フィルム及びシ−ト−濡れ張力試験
方法」として用いられている方法が、本発明における金
属製成形体表面の濡れ特性を評価する方法として都合よ
く利用できる。すなわち、この測定方法は表面張力が順
を追って異なるような一連の混合液体を金属製成形体表
面に塗布し、その表面を濡らすと判定された混合液の表
面張力(dyne/cm)の数値をもって表すもので、
この数値を濡れ指数と称する。この濡れ指数は「臨界表
面張力(critical surface tens
ion)」として表面科学の領域でも知られている。一
般に清浄にされた平滑なクロムメッキ、ニッケルメッ
キ、ステンレススチ−ル、タンタル等の表面は濡れ指数
が34〜35dyne/cmである。この測定方法によ
ると混合液の濡れ指数としては純水をがもっとも表面張
力の高い試験用混合液であり73dyne/cmである
が、本発明の方法ではこれ以上の濡れ性を示す金属製成
形体表面をも作成可能である。
The metal molded body of the present invention has a surface wetting index of at least 50 dyne / cm, preferably at least 55 dyne / cm, more preferably at least 60 dyne / cm. 50dyne /
If it is less than cm, the effect of including the fine particles is not sufficient. The wetting index in the present invention is used as a scale that quantitatively indicates the degree of hydrophilicity, and is defined by JIS K6768.
The method used as "Plastic-film and sheet-wet tension test method" can be conveniently used as a method for evaluating the wettability of the surface of a metal molded product in the present invention. That is, in this measuring method, a series of mixed liquids having different surface tensions in sequence are applied to the surface of the metal molded product, and the surface tension (dyne / cm) of the mixed liquid determined to wet the surface is obtained. Represents
This value is called the wetting index. This wetting index is referred to as "critical surface tension".
ion) "in the field of surface science. Generally, the surface of a cleaned smooth chrome plating, nickel plating, stainless steel, tantalum or the like has a wetting index of 34 to 35 dyne / cm. According to this measurement method, pure water is the test mixture having the highest surface tension and 73 dyne / cm as the wettability index of the mixture, but in the method of the present invention, the metal molded product exhibiting more wettability is used. Surfaces can also be created.

【0021】陽極酸化は電解液中で数ミリアンペアから
数百ミリアンペアの直流定電流密度で実施し、所定の電
圧に達したところで定電圧に切り替え、電流が実質的に
流れなくなるまで行われる。定電圧に切り替えると電流
密度は急激に降下する現象が認められ、生成された被膜
の緻密性が増加していることが分かる。この酸化被膜の
膜厚は、陽極酸化時に定電圧に切り替えたときの電圧に
より決まり、例えばタンタルでは1Vあたりおよそ1.
6nm程度の酸化被膜が形成されるが、この値は金属の
材質によって変化する。膜厚は電圧を変化させることに
よって色調も連続的に変化するので、非常に多くの色調
が得られる。
The anodic oxidation is performed in the electrolytic solution at a DC constant current density of several milliamps to several hundreds of milliamps. When a predetermined voltage is reached, the anodic oxidation is switched to a constant voltage until the current substantially stops flowing. When the voltage is switched to the constant voltage, a phenomenon in which the current density sharply drops is recognized, and it can be seen that the denseness of the formed film is increased. The thickness of this oxide film is determined by the voltage at the time of switching to a constant voltage during anodic oxidation.
An oxide film of about 6 nm is formed, but this value varies depending on the material of the metal. Since the film thickness changes continuously by changing the voltage, an extremely large number of colors can be obtained.

【0022】酸化処理を行なう際には均一な被膜を得る
ことを目的として前もって脱脂処理が一般に行われる
が、本発明においてもこれが好ましく適用される。脱脂
処理は、素材表面に付着した圧延油などの油を除去する
もので、例えばエタノ−ルや、メタノ−ル、アセトン、
N−メチルピロリドン、トリクロロエチレン等の有機溶
剤や硫酸、硝酸、塩酸、フッ酸等の無機の水溶液を好ま
しく用いることができる。
When performing the oxidation treatment, a degreasing treatment is generally performed in advance for the purpose of obtaining a uniform film, and this is preferably applied also in the present invention. The degreasing treatment removes oils such as rolling oil adhering to the surface of the material, for example, ethanol, methanol, acetone,
Organic solvents such as N-methylpyrrolidone and trichloroethylene and inorganic aqueous solutions such as sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid and hydrofluoric acid can be preferably used.

【0023】陽極酸化することを目的とする金属をアノ
−ド(+極)、カ−ボン等の安定な電極をカソード(−
極)として電圧を印加するとカソ−ドからは水素が発生
するのに対して、アノ−ドからは酸素の発生は見られ
ず、金属表面に酸化被膜が形成される。形成される酸化
被膜は絶縁性であるため、被膜が成長するためには酸化
被膜内をイオンが移動しなければならない。陽極酸化時
に印加される電圧のほとんどは、抵抗の高い酸化被膜部
分にかかるが、酸化被膜は数nm〜数百μm程度と極め
て薄いことから、単位厚さに換算した電圧は極めて大き
なものとなる。例えば20nmの酸化被膜に20Vの電
圧が印可された場合を考えると、被膜にかかる電場は1
7V/cmという非常に大きな値となる。このような
高い電場のもとではO2-イオンや陽極酸化される金属の
イオンの双方が膜内を移動することが可能となり、被膜
の成長が進む。この時の金属原子の移動のしやすさ(輸
率)は陽極酸化する金属の種類によって異なり、従って
電圧当たりの酸化被膜の膜厚は材質によって変化する。
A metal intended for anodic oxidation is an anode (+ electrode) and a stable electrode such as carbon is a cathode (-electrode).
When a voltage is applied as the pole, hydrogen is generated from the cathode, whereas no oxygen is generated from the anode, and an oxide film is formed on the metal surface. Since the oxide film to be formed is insulative, ions must move in the oxide film in order for the film to grow. Most of the voltage applied at the time of anodization is applied to the oxide film portion having high resistance, but since the oxide film is extremely thin, about several nm to several hundred μm, the voltage converted to unit thickness is extremely large. . For example, when a voltage of 20 V is applied to a 20 nm oxide film, the electric field applied to the film is 1
It becomes a very large value of 0 7 V / cm. Under such a high electric field, both O 2− ions and ions of the metal to be anodized can move in the film, and the film grows. The ease of movement (transport number) of metal atoms at this time differs depending on the type of metal to be anodized, and therefore, the thickness of the oxide film per voltage varies depending on the material.

【0024】陽極酸化においてはアノ−ド極で酸化反応
が起こり、電解液中に存在する水酸基はアノ−ド極に泳
動し、酸化反応を起こし電子を放出する。例えばチタン
やタンタルでは以下のような反応が進行すると考えられ
る。 Ti+4OH- → TiO2+2H2O+4e- 2Ta+10OH- → Ta25+5H2O+10e- このようにアノ−ド極では酸化反応が生じるため、一般
的に金属強度を落すとされる水素の付着や吸収がない。
In anodic oxidation, an oxidation reaction takes place at the anode electrode, and the hydroxyl groups present in the electrolyte migrate to the anode electrode, causing the oxidation reaction to release electrons. For example, it is considered that the following reaction proceeds in titanium or tantalum. Ti + 4OH → TiO 2 + 2H 2 O + 4e 2Ta + 10OH → Ta 2 O 5 + 5H 2 O + 10e - As described above, an oxidation reaction occurs at the anode electrode. Absent.

【0025】ところで、電解液中に微小な粒子が存在す
る場合には、微小粒子が積極的にアノ−ド極に泳動し、
形成されつつある酸化被膜上に凝集するように付着し、
そのような状況でさらに酸化被膜の形成を進行させた場
合には、酸化被膜内に微小粒子が取り込まれ、微小粒子
が酸化被膜の中から一部露出したような状態となり、更
に酸化を進行させた場合には完全に微小粒子が酸化被膜
の中に取り込まれることが分かった。これらの粒子は陽
極酸化時の電圧印加によりアノ−ド極に多重に積層し、
アノ−ド極の最表面から徐々に酸化被膜に取り込まれる
ため、電圧印加をどの段階で終了させるかに関わらず、
常に得られた金属の表面には微小粒子が存在することに
なる。
When fine particles are present in the electrolyte, the fine particles positively migrate to the anode pole,
Adheres to the oxide film being formed so that it agglomerates,
If the formation of the oxide film is further advanced in such a situation, the fine particles are taken into the oxide film, and the fine particles are partially exposed from the oxide film. In this case, it was found that the fine particles were completely taken into the oxide film. These particles are multiply laminated on the anode pole by applying a voltage during anodic oxidation,
Since it is gradually taken into the oxide film from the outermost surface of the anode electrode, regardless of the stage at which the voltage application is terminated,
Fine particles are always present on the surface of the obtained metal.

【0026】このようにして得た、微小粒子が酸化被膜
中に取り込まれ、しかもこの微小粒子が部分的に露出
し、これに由来して凹凸を有する陽極酸化被膜は極めて
高い濡れ指数を有する。このように高い濡れ指数を有す
る原因としては形成された数nmから数百nmという極
く微細な凹凸によって完全なる平面、さらには鏡面に比
べて実質の濡れ面積が増加するために濡れ指数が向上
し、また水に対する親和性が非常に良いシリカや酸化チ
タンを用いた場合は酸化被膜表面に露出するためにさら
に濡れ指数が向上すると推測している。
The fine particles thus obtained are incorporated into the oxide film, and the fine particles are partially exposed. The anodic oxide film having irregularities due to the fine particles has an extremely high wetting index. The reason for having such a high wetting index is that a very flat surface formed by extremely small irregularities of several nanometers to several hundreds of nanometers increases the wetting index because a substantial wetted area is increased compared to a mirror surface. Further, it is presumed that when silica or titanium oxide having a very good affinity for water is used, the wettability index is further improved because it is exposed to the oxide film surface.

【0027】酸化被膜の膜厚は1nm以上であり、好ま
しくは5nm以上、より好ましくは10nm以上であ
る。1nm以下では微小粒子の酸化被膜への保持性が十
分ではなく、容易に脱落が生じるため好ましい膜厚では
ない。酸化被膜の膜厚の上限は特に制限がないが、微小
粒子の脱落を防止するという機能のみを果たせば十分で
あるので、実質的には10μm以下で十分であり、好ま
しくは5μm以下、さらに好ましくは1μm以下であ
る。先にも述べたように陽極酸化時には無数の粒子がア
ノ−ド表面に堆積し、アノ−ド金属の最表面部から徐々
に酸化被膜中に取り込まれるので粒子の粒径よりも厚く
酸化被膜を形成した場合においてはアノ−ド金属の最表
面に存在する粒子が完全に取り込まれ酸化被膜から露出
されなくなるが、その場合には2層目、3層目の粒子が
酸化被膜から露出されるので、含有される微小な粒子は
陽極酸化被膜に完全に被われるようなものが存在しても
何等問題はない。
The thickness of the oxide film is at least 1 nm, preferably at least 5 nm, more preferably at least 10 nm. If it is 1 nm or less, the retention of the fine particles in the oxide film is not sufficient, and the particles easily fall off. The upper limit of the thickness of the oxide film is not particularly limited, but it is sufficient to perform only the function of preventing the falling off of the fine particles. Therefore, the thickness is substantially 10 μm or less, preferably 5 μm or less, and more preferably. Is 1 μm or less. As described above, during anodic oxidation, innumerable particles deposit on the anode surface and are gradually taken into the oxide film from the outermost surface of the anode metal, so that the oxide film is thicker than the particle size of the particles. When formed, the particles existing on the outermost surface of the anode metal are completely taken in and are not exposed from the oxide film, but in this case, the particles of the second and third layers are exposed from the oxide film. There is no problem even if the fine particles contained completely cover the anodized film.

【0028】本発明における微小な粒子を含有する陽極
酸化被膜を形成した金属製成形体は産業上においては例
えばポリアミドフィルムやポリイミド、ポリエチレンテ
レフタレ−ト、ポリエチレンナフタレ−ト等のフィルム
を工業的に安定して生産する際のベルト材料として用い
ることができる。その他にも金属材料の上に他の無機材
料、有機材料を積層、密着する場合において本発明の方
法によって粒子を含有する陽極酸化法により処理を行う
ことによって接着層との良好に接着が可能となるし、ま
た、例えばシリカ等の粒子を微小粒子として用いた場合
には後に例えば加熱下水酸化ナトリウム溶液等に浸漬す
ることで、この粒子を完全に溶解除去する方法を取るこ
とが可能であり、その場合には微細な穴のみを残し、粒
子を含まない凹凸陽極酸化被膜を形成することが可能と
なる。
In the present invention, a metal molded article having an anodic oxide film containing fine particles is industrially manufactured by, for example, a polyamide film, a film of polyimide, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate or the like. It can be used as a belt material for stable production. In addition, when other inorganic materials and organic materials are laminated and adhered on a metal material, good adhesion with the adhesive layer can be achieved by performing a treatment by an anodic oxidation method containing particles according to the method of the present invention in the case of sticking. In addition, for example, when particles such as silica are used as fine particles, it is possible to take a method of completely dissolving and removing these particles by immersing the particles in a sodium hydroxide solution or the like under heating, for example. In that case, it is possible to form an uneven anodic oxide film containing only fine holes and not containing particles.

【0029】耐摩耗性材料ではピストン、ロッカ−ア−
ム等のエンジン用部品、病院における機器設備品等の耐
摩耗性を要求されるものに応用することもできる。特に
本発明では基材の表面の微細孔や微細凹凸表面を陽極酸
化法で形成できるので、低コストで応用製品を作成する
ことができる。本発明の金属の陽極酸化被膜の凹凸状態
は微小粒子の大きさ、及び形状、濃度が主に反映される
ので、表面状態の制御を極めて簡単に行うことができ
る。これらの実施において陽極酸化被膜の凹凸は微小粒
子の大きさ、及び形状、濃度が主に反映されるので実施
に当たっては極めて簡便な方法となる。以下に実施例に
より本発明をさらに具体的に説明する。
For wear-resistant materials, pistons, rockers,
It can also be applied to parts requiring abrasion resistance, such as engine parts such as systems, equipment in hospitals, and the like. In particular, according to the present invention, the micropores and the micro uneven surface on the surface of the substrate can be formed by the anodic oxidation method, so that an applied product can be produced at low cost. Since the size, shape and concentration of the fine particles are mainly reflected in the unevenness state of the metal anodic oxide coating of the present invention, the surface state can be controlled extremely easily. In these implementations, the unevenness of the anodic oxide coating mainly reflects the size, shape and concentration of the fine particles, so that it is an extremely simple method for implementation. Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】<特性値の測定方法> (1)金属製成形体の濡れ性 JIS K6768に規定される方法によって測定し、
金属製成形体の濡れ指数とした。 (2)酸化被膜の膜厚 ジェ−・エ−・ウ−ラム社製多入射分光エリプソメ−タ
−(VASE)を用い光学的に膜厚を算出した。測定は
場所を変えて5回行い、その平均値を酸化被膜の膜厚と
した。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION <Method of Measuring Characteristic Value> (1) Wettability of metal molded body Measured by a method specified in JIS K6768,
The wetting index of the metal molded product was used. (2) Film Thickness of Oxide Film The film thickness was optically calculated using a multiple incidence spectral ellipsometer (VASE) manufactured by JA Woollam Company. The measurement was performed five times at different locations, and the average value was defined as the thickness of the oxide film.

【0031】(3)酸化被膜の表面観察及び酸化被膜表
面に占める粒子表面の割合の算出 JIS L0823に規定される染色堅ろう度試験用摩
擦試験機によって湿潤下1000回の往復運動を行っ
た。後に再度、超音波洗浄器にて脱落した微小粒子を洗
浄除去した。このように脱落処理により微小粒子の酸化
被膜に対する埋め込みが浅く、脱落しやすいものは脱落
させた後に、2nmの厚さで白金パラジウムを蒸着し、
日立社製S−4700型電子顕微鏡を用い3万倍〜6万
倍の倍率で表面観察を行った。測定は視野を変えて5回
行い1μm2当たりに占める露出した微小粒子の平均的
な割合を算出した。
(3) Observation of Surface of Oxide Film and Calculation of Ratio of Particle Surface to Oxide Film Surface A reciprocating motion was performed 1000 times in a wet state by a friction tester for a dye fastness test specified in JIS L0823. Thereafter, the minute particles that had fallen off were again washed and removed by an ultrasonic cleaner. In this way, the embedding of the fine particles into the oxide film is shallow due to the dropping process, and those that are easy to drop are dropped, and then platinum-palladium is deposited with a thickness of 2 nm,
The surface was observed at a magnification of 30,000 to 60,000 times using a Hitachi S-4700 type electron microscope. The measurement was performed five times while changing the visual field, and the average ratio of the exposed fine particles per 1 μm 2 was calculated.

【0032】(4)酸化被膜の断面観察 試料片に金コ−ティングを行なった後にポリスチレンを
溶解したトルエン溶液を滴下風乾して保護膜を形成し
た。その後観察部位にタングステン保護膜を形成した後
日立社製 FB−2000型装置によって30×50μ
2について電子線照射を行いFIB加工を行なった。
FIB加工後にOsコ−ティングを3nm施した後に日
立社製S−4700型電子顕微鏡を用い試料を45゜傾
斜して断面観察を行った。 (5)微小粒子の平均粒子径の算出 微小粒子を含む電解液を蒸留水で0.5重量%程度に希
釈し、この溶液をネブライザ−を用いてコロジオン膜を
貼った検鏡用グリッドに載せて日立社製H7100型透
過電子顕微鏡(TEM)を用いて得た粒子像500個当
たりから微小粒子の平均粒子径を算出した。
(4) Observation of Cross Section of Oxide Film A gold film was applied to the sample, and then a toluene solution in which polystyrene was dissolved was dropped and air-dried to form a protective film. Then, after forming a tungsten protective film on the observation site, the FB-2000 type device manufactured by Hitachi, Ltd. was used to obtain 30 × 50 μm.
was performed FIB processing performed electron beam irradiation for m 2.
After 3 nm of Os coating was applied after the FIB processing, a cross section of the sample was observed at an inclination of 45 ° using an S-4700 type electron microscope manufactured by Hitachi, Ltd. (5) Calculation of average particle size of microparticles The electrolyte containing microparticles is diluted with distilled water to about 0.5% by weight, and this solution is placed on a grid for microscopy with a collodion film attached thereto using a nebulizer. The average particle diameter of the fine particles was calculated from 500 particle images obtained using a Hitachi H7100 transmission electron microscope (TEM).

【0033】[0033]

【実施例1】2×5cm×1mmの鏡面研摩したタンタ
ル板を和光純薬社製試薬特級硫酸の中に30分浸漬し、
その後純水で洗浄して脱脂処理を行い陽極酸化用試験片
とした。電解液として触媒化成社製のコロイダルシリカ
SI−80P(40重量%)分散水を用いた。対抗電極
として2×5cm×50μmのタンタル箔を用い、試験
片を直流電源装置のアノ−ド、対抗電極をカソ−ドにわ
に口クリップを用いて接続し10mAの一定電流下、電
圧可変、25℃で陽極酸化を行ない、電圧が100Vに
なった時点で、電圧100Vの定電圧制御に切り替え、
電流が0mAに達するまで行なった。次いで純水中で超
音波分散機で洗浄を行なった後、被膜の表面観察を行っ
た。図1に酸化被膜の表面観察による表面SEM写真を
示す。得られた試験片の濡れ指数と1平方マイクロメ−
トル中に観察された粒子の個数、及び酸化被膜表面にお
いて露出した粒子が占める割合は表1の通りである。得
られた酸化被膜の膜厚は160nmであった。使用した
コロイダルシリカSI−80Pの平均粒子径は91nm
であった。
Example 1 A 2 × 5 cm × 1 mm mirror-polished tantalum plate was immersed in a reagent grade sulfuric acid manufactured by Wako Pure Chemical Industries for 30 minutes.
Thereafter, the sample was washed with pure water and subjected to a degreasing treatment to obtain a test piece for anodic oxidation. Colloidal silica SI-80P (40% by weight) dispersed water manufactured by Catalyst Kasei Co., Ltd. was used as an electrolytic solution. A 2 × 5 cm × 50 μm tantalum foil was used as a counter electrode, the test piece was connected using an anode of a DC power supply, and the counter electrode was connected using a cat alligator clip, and the voltage was varied under a constant current of 10 mA. Anodizing is performed at 25 ° C., and when the voltage reaches 100 V, the voltage is switched to constant voltage control of 100 V.
The operation was performed until the current reached 0 mA. Next, after washing with an ultrasonic disperser in pure water, the surface of the coating was observed. FIG. 1 shows a surface SEM photograph obtained by observing the surface of the oxide film. Wetting index and 1 square micrometer of the obtained test piece
Table 1 shows the number of particles observed in the torr and the proportion of particles exposed on the oxide film surface. The thickness of the obtained oxide film was 160 nm. The average particle diameter of the used colloidal silica SI-80P was 91 nm.
Met.

【0034】[0034]

【実施例2】電流を40mAにした以外は実施例1と同
様に行なった。図2に酸化被膜の表面観察による表面S
EM写真を示す。得られた試験片の濡れ指数と1平方マ
イクロメ−トル中に観察された粒子の個数、及び酸化被
膜表面において露出した粒子が占める割合は表1の通り
である。得られた酸化被膜の膜厚は165nmであっ
た。
Example 2 The same operation as in Example 1 was performed except that the current was changed to 40 mA. FIG. 2 shows the surface S obtained by observing the surface of the oxide film.
An EM photograph is shown. Table 1 shows the wetting index of the obtained test piece, the number of particles observed in one square micrometer, and the proportion of particles exposed on the oxide film surface. The thickness of the obtained oxide film was 165 nm.

【0035】[0035]

【実施例3】電流を150mAにした対外は実施例1と
同様に行なった。図3に酸化被膜の表面観察による表面
SEM写真を示す。得られた試験片の濡れ指数と1平方
マイクロメ−トル中に観察された粒子の個数、及び酸化
被膜表面において露出した粒子が占める割合は表1の通
りである。得られた酸化被膜の膜厚は170nmであっ
た。
Example 3 The same procedure as in Example 1 was carried out except that the current was 150 mA. FIG. 3 shows a surface SEM photograph obtained by observing the surface of the oxide film. Table 1 shows the wetting index of the obtained test piece, the number of particles observed in one square micrometer, and the proportion of particles exposed on the oxide film surface. The thickness of the obtained oxide film was 170 nm.

【0036】[0036]

【実施例4】電解液として日産化学社製のコロイダルシ
リカMP2040(40重量%)を用い実施例1と同様
に行なった。図4に酸化被膜の表面観察による表面SE
M写真を示す。得られた試験片の濡れ指数と1平方マイ
クロメ−トル中に観察された粒子の個数、及び酸化被膜
表面において露出した粒子が占める割合は表1の通りで
ある得られた酸化被膜の膜厚は165nmであった。使
用したコロイダルシリカMP2040の粒径観察により
求めた平均粒子径は190nmであった。
Example 4 The same operation as in Example 1 was carried out using colloidal silica MP2040 (40% by weight) manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd. as an electrolyte. Figure 4 shows the surface SE obtained by observing the surface of the oxide film.
An M photograph is shown. Table 1 shows the wetting index of the obtained test piece, the number of particles observed in one square micrometer, and the proportion of particles exposed on the surface of the oxide film. The thickness of the obtained oxide film is as follows. 165 nm. The average particle diameter obtained by observing the particle diameter of the used colloidal silica MP2040 was 190 nm.

【0037】[0037]

【実施例5】電流を10mA、最終電圧200Vにした
以外は実施例4と同様に行なった。この結果実施例4で
観察されたものよりも粒子は小さく見え、また2層目の
粒子が観察されることより電圧を上げることによって、
被膜膜厚が厚くなると、粒子が被膜中に取り込まれ、穴
が塞がれていき、次の層の粒子が被膜中に取り込まれつ
つあることが分かった。図5に酸化被膜の表面観察によ
る表面SEM写真を示す。得られた試験片の濡れ指数と
1平方マイクロメ−トル中に観察された粒子の個数、及
び酸化被膜表面において露出した粒子が占める割合は表
1の通りである。得られた酸化被膜の膜厚は320nm
であった。
Example 5 The same operation as in Example 4 was performed except that the current was 10 mA and the final voltage was 200 V. As a result, the particles appeared smaller than those observed in Example 4, and the voltage was increased by observing the particles in the second layer.
It was found that as the film thickness increased, the particles were taken into the film, the holes were closed, and the particles of the next layer were being taken into the film. FIG. 5 shows a surface SEM photograph obtained by observing the surface of the oxide film. Table 1 shows the wetting index of the obtained test piece, the number of particles observed in one square micrometer, and the proportion of particles exposed on the oxide film surface. The thickness of the obtained oxide film is 320 nm.
Met.

【0038】[0038]

【実施例6】電解液として日産化学社製のコロイダルシ
リカMP2040 (40重量%)を水で希釈して4重量
%に希釈し、電流10mA、最終電圧を100Vにした
以外は実施例1と同様に行なった。図6に酸化被膜の表
面観察による表面SEM写真を示す。得られた試験片の
濡れ指数と1平方マイクロメ−トル中に観察された粒子
の個数、及び酸化被膜表面において露出した粒子が占め
る割合は表1の通りである。得られた酸化被膜の膜厚は
160nmであった。
Example 6 The same as Example 1 except that Nissan Chemical's Colloidal Silica MP2040 (40% by weight) was diluted with water to 4% by weight as an electrolytic solution, the current was 10 mA, and the final voltage was 100 V. It went to. FIG. 6 shows a surface SEM photograph obtained by observing the surface of the oxide film. Table 1 shows the wetting index of the obtained test piece, the number of particles observed in one square micrometer, and the proportion of particles exposed on the oxide film surface. The thickness of the obtained oxide film was 160 nm.

【0039】[0039]

【実施例7】電解液を触媒化成工業社製SI−45P
(40重量%)とし、実施例1と同様に陽極酸化を実施
し、超音波洗浄を行なった。得られた試験片の断面観察
を行ったところ、コロイダルシリカが陽極酸化被膜に取
り込まれ(含有され)、被膜表面から一部露出している
様子を観察することができた。図7に酸化被膜の表面観
察による断面SEM写真を示す。図中で黒い粒子が酸化
被膜に取り込まれつつあるコロイダルシリカ粒子で、コ
ロイダルシリカ粒子の下部100nm程度が酸化タンタ
ル層、酸化タンタル層の下部は基材として用いたタンタ
ル板である。コロイダルシリカ上部の200nm程度の
黒い層、さらにその上の層はそれぞれSEMによる断面
観察を容易にするために設けられたポリスチレン、タン
グステンによる保護膜である。得られた酸化被膜の膜厚
は130nmであった。使用したコロイダルシリカSI
45Pの粒径観察により求めた平均粒子径は43nmで
あった。
Embodiment 7 The electrolytic solution was made of SI-45P manufactured by Catalyst Chemicals, Inc.
(40% by weight), anodized in the same manner as in Example 1, and ultrasonically cleaned. When the cross section of the obtained test piece was observed, it was possible to observe that colloidal silica was taken in (contained in) the anodic oxide film and was partially exposed from the film surface. FIG. 7 shows a cross-sectional SEM photograph obtained by observing the surface of the oxide film. In the figure, black particles are colloidal silica particles being taken into the oxide film, the lower part of the colloidal silica particles being about 100 nm is a tantalum oxide layer, and the lower part of the tantalum oxide layer is a tantalum plate used as a base material. A black layer of about 200 nm above the colloidal silica, and a further layer thereon are protective films made of polystyrene and tungsten provided for facilitating cross-sectional observation by SEM. The thickness of the obtained oxide film was 130 nm. Colloidal silica SI used
The average particle size obtained by observing the particle size of 45P was 43 nm.

【0040】[0040]

【比較例1】電解液として1Nの希硫酸を用いた以外は
実施例1と同様に行なった。電解液中に微小な粒子が存
在しないので、表面には凹凸が形成されず、濡れ指数は
40dyne/cmであった。得られた酸化被膜の膜厚
は160nmであった。
Comparative Example 1 The same procedure as in Example 1 was carried out except that 1N diluted sulfuric acid was used as the electrolytic solution. Since no fine particles were present in the electrolytic solution, no irregularities were formed on the surface, and the wetting index was 40 dyne / cm. The thickness of the obtained oxide film was 160 nm.

【0041】[0041]

【表1】 [Table 1]

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明の金属製成形体は、微小粒子を陽
極酸化被膜中に含有することから、得られた金属製成形
体表面に形成された被膜はこの粒子に由来する凹凸を有
し、濡れ性が極めて良好である。従って工業的にフィル
ムを生産する際の金属ベルト材料やその他の材料との良
好な密着、接着性を獲得するものである。また、粒子の
粒径の1/3以上の膜厚の酸化被膜によって粒子を保持
することでこの粒子の脱落を全く起こらなくすることが
可能で、これらの場合に効果を長期にわたって維持でき
る。
As described above, the metal molded article of the present invention contains fine particles in the anodic oxide film, so that the film formed on the surface of the obtained metal molded article has irregularities derived from the particles. Very good wettability. Therefore, good adhesion and adhesion to a metal belt material and other materials when industrially producing a film are obtained. Further, by retaining the particles by an oxide film having a film thickness of 1/3 or more of the particle diameter of the particles, the particles can be prevented from falling off at all, and in these cases, the effect can be maintained for a long time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例1で得られたSEMによる表面観察写真
を示す。
FIG. 1 shows a SEM surface observation photograph obtained in Example 1.

【図2】実施例2で得られたSEMによる表面観察写真
を示す。
FIG. 2 shows a surface observation photograph by SEM obtained in Example 2.

【図3】実施例3で得られたSEMによる表面観察写真
を示す。
FIG. 3 shows a surface observation photograph by SEM obtained in Example 3.

【図4】実施例4で得られたSEMによる表面観察写真
を示す。
FIG. 4 shows a surface observation photograph by SEM obtained in Example 4.

【図5】実施例5で得られたSEMによる表面観察写真
を示す。
FIG. 5 shows a surface observation photograph by SEM obtained in Example 5.

【図6】実施例6で得られたSEMによる表面観察写真
を示す。
6 shows a photograph of surface observation by SEM obtained in Example 6. FIG.

【図7】実施例7で得られたSEMによる断面観察写真
を示す。
7 shows a cross-sectional observation photograph by SEM obtained in Example 7. FIG.

【図8】それぞれの粒子の表面電荷(ゼ−タ電位)とp
Hの関係を示す。
FIG. 8 shows the surface charge (zeta potential) and p of each particle.
The relationship of H is shown.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 陽極酸化法によって表面に酸化被膜を形
成された金属製成形体であって、酸化被膜中に微小粒子
を含有し、該酸化被膜の表面の20%以上が酸化被膜か
ら露出した微小粒子によって占められることを特徴とす
る金属製成形体。
1. A metal molded body having an oxide film formed on its surface by an anodization method, wherein the oxide film contains fine particles, and at least 20% of the surface of the oxide film is exposed from the oxide film. A metal molded article characterized by being occupied by fine particles.
【請求項2】 酸化被膜の表面の濡れ指数が50dyn
e/cm以上であることを特徴とする請求項1記載の金
属製成形体。
2. The oxide film has a surface wetting index of 50 dyn.
The metal molded body according to claim 1, wherein the metal molded body is at least e / cm.
【請求項3】 酸化被膜の膜厚が1nm以上であること
を特徴とする請求項1又は2記載の金属製成形体。
3. The metal molded product according to claim 1, wherein the oxide film has a thickness of 1 nm or more.
【請求項4】 微小粒子がシリカ、酸化チタン又はアル
ミナであることを特徴とする請求項1、2又は3記載の
金属製成形体
4. The metal compact according to claim 1, wherein the fine particles are silica, titanium oxide or alumina.
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