JP2003003296A - 表面処理アルミニウム材及びアルミニウム成形体 - Google Patents
表面処理アルミニウム材及びアルミニウム成形体Info
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高温の湿潤環境等の強い腐食環境下において
も適応可能な、優れた耐食性を有する表面処理アルミニ
ウム材及びこの表面処理アルミニウム材を成形加工して
得られるアルミニウム成形体を提供する。 【解決手段】 アルミニウム又はアルミニウム合金から
なる金属基材１と、該金属基材の表面に形成された陽極
酸化皮膜からなる下地層２と、この下地層２の表面に塗
布されたリン酸塩又はケイ酸塩の一種以上からなる塗布
層３とを備える。前記陽極酸化被膜の空孔率は３０％以
下とする。
も適応可能な、優れた耐食性を有する表面処理アルミニ
ウム材及びこの表面処理アルミニウム材を成形加工して
得られるアルミニウム成形体を提供する。 【解決手段】 アルミニウム又はアルミニウム合金から
なる金属基材１と、該金属基材の表面に形成された陽極
酸化皮膜からなる下地層２と、この下地層２の表面に塗
布されたリン酸塩又はケイ酸塩の一種以上からなる塗布
層３とを備える。前記陽極酸化被膜の空孔率は３０％以
下とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、表面処理アルミニ
ウム材及びその製造方法並びにアルミニウム成形体に関
する。さらに詳しくは、耐食性に優れた表面処理アルミ
ニウム材及びこの表面処理アルミニウム材を成形加工し
て得られるアルミニウム成形体に関する。
ウム材及びその製造方法並びにアルミニウム成形体に関
する。さらに詳しくは、耐食性に優れた表面処理アルミ
ニウム材及びこの表面処理アルミニウム材を成形加工し
て得られるアルミニウム成形体に関する。
【０００２】
【従来の技術】電機部品外筐、エアコンフィン材、自動
車や航空機の構造体や建材パネル等のアルミニウム成形
体には、従来より、アルミニウム又はアルミニウム合金
からなる金属基材と、該金属基材の表面に形成された陽
極酸化皮膜（いわゆるアルマイト酸化皮膜）からなる下
地層とを有する表面処理アルミニウム材が用いられてい
る。
車や航空機の構造体や建材パネル等のアルミニウム成形
体には、従来より、アルミニウム又はアルミニウム合金
からなる金属基材と、該金属基材の表面に形成された陽
極酸化皮膜（いわゆるアルマイト酸化皮膜）からなる下
地層とを有する表面処理アルミニウム材が用いられてい
る。
【０００３】この陽極酸化被膜は、基本的にはアルミニ
ウム板の表面部分に形成される無孔質のバリア層の上
に、多孔質層が成長して形成される。通常、このような
多孔質陽極酸化被膜の空孔率は、６０〜７０％である。
なお、空孔率とは、陽極酸化被膜の表面を見た場合に、
孔のあいている面積を全面積で除算した値である。
ウム板の表面部分に形成される無孔質のバリア層の上
に、多孔質層が成長して形成される。通常、このような
多孔質陽極酸化被膜の空孔率は、６０〜７０％である。
なお、空孔率とは、陽極酸化被膜の表面を見た場合に、
孔のあいている面積を全面積で除算した値である。
【０００４】本発明者は、かかる多孔質陽極酸化被膜を
有する表面処理アルミ材の、耐食性、ガス放出性、アル
ミ基材に対する密着性を改善する目的で、空孔率が５％
未満である無孔質の陽極酸化被膜を得る技術について研
究開発を進め、その成果を、特開平５−２５６９４号、
特開平８−２８３９９１号、特開平８−２８３９９０
号、特開平９−１８４０９３号などにおいて特許出願し
ている。また、本発明者は、無孔質ではなくとも、空孔
率が５〜３０％である微孔質陽極酸化被膜であれば、耐
食性、ガス放出性、密着性を著しく改善できることを知
見し、その研究成果を特願２０００−３７９３８２号と
して出願した。
有する表面処理アルミ材の、耐食性、ガス放出性、アル
ミ基材に対する密着性を改善する目的で、空孔率が５％
未満である無孔質の陽極酸化被膜を得る技術について研
究開発を進め、その成果を、特開平５−２５６９４号、
特開平８−２８３９９１号、特開平８−２８３９９０
号、特開平９−１８４０９３号などにおいて特許出願し
ている。また、本発明者は、無孔質ではなくとも、空孔
率が５〜３０％である微孔質陽極酸化被膜であれば、耐
食性、ガス放出性、密着性を著しく改善できることを知
見し、その研究成果を特願２０００−３７９３８２号と
して出願した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、無孔
質、又は微孔質の陽極酸化被膜は、多孔質陽極酸化被膜
に比較して耐食性等に優れているものであった。しか
し、高温の湿潤環境等の強い腐食環境下においては、必
ずしも耐腐食強度が充分であるとは言えなかった。本発
明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたもの
で、高温の湿潤環境等の強い腐食環境下においても適応
可能な、優れた耐食性を有する表面処理アルミニウム材
及びこの表面処理アルミニウム材を成形加工して得られ
るアルミニウム成形体を提供することを課題とする。
質、又は微孔質の陽極酸化被膜は、多孔質陽極酸化被膜
に比較して耐食性等に優れているものであった。しか
し、高温の湿潤環境等の強い腐食環境下においては、必
ずしも耐腐食強度が充分であるとは言えなかった。本発
明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたもの
で、高温の湿潤環境等の強い腐食環境下においても適応
可能な、優れた耐食性を有する表面処理アルミニウム材
及びこの表面処理アルミニウム材を成形加工して得られ
るアルミニウム成形体を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
検討した結果、表面処理アルミニウム材の腐食が、陽極
酸化被膜表面に生じたクラックを基点として発生するこ
とを見出した。そして、かかる知見に基づき鋭意検討し
た結果、リン酸塩又はケイ酸塩を塗布すれば、上記クラ
ックの中にリン酸塩又はケイ酸塩が流れ込み、クラック
内から進行する腐食を抑制できることを見出した。
検討した結果、表面処理アルミニウム材の腐食が、陽極
酸化被膜表面に生じたクラックを基点として発生するこ
とを見出した。そして、かかる知見に基づき鋭意検討し
た結果、リン酸塩又はケイ酸塩を塗布すれば、上記クラ
ックの中にリン酸塩又はケイ酸塩が流れ込み、クラック
内から進行する腐食を抑制できることを見出した。
【０００７】すなわち、本発明は上記課題を解決するた
め、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属基
材と、該金属基材の表面に形成された陽極酸化皮膜から
なる下地層と、この下地層の表面に塗布されたリン酸塩
又はケイ酸塩の一種以上からなる塗布層とを備え、前記
陽極酸化被膜の空孔率が３０％以下であることを特徴と
する表面処理アルミニウム材を提供する。本発明によれ
ば、無孔質、又は微孔質の陽極酸化被膜にリン酸塩又は
ケイ酸塩を塗布することによって、クラックの中にリン
酸塩又はケイ酸塩が流れ込み、クラック内から進行する
腐食を抑制できるので、極めて良好な耐食性を示す表面
処理アルミニウム材とすることができる。
め、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属基
材と、該金属基材の表面に形成された陽極酸化皮膜から
なる下地層と、この下地層の表面に塗布されたリン酸塩
又はケイ酸塩の一種以上からなる塗布層とを備え、前記
陽極酸化被膜の空孔率が３０％以下であることを特徴と
する表面処理アルミニウム材を提供する。本発明によれ
ば、無孔質、又は微孔質の陽極酸化被膜にリン酸塩又は
ケイ酸塩を塗布することによって、クラックの中にリン
酸塩又はケイ酸塩が流れ込み、クラック内から進行する
腐食を抑制できるので、極めて良好な耐食性を示す表面
処理アルミニウム材とすることができる。
【０００８】本発明において、陽極酸化被膜の膜厚は、
０．００５μｍ以上とすることが望ましい。０．００５
μｍより薄ければ耐食性向上の効果が得られないからで
ある。また、陽極酸化被膜の膜厚は０．０５μｍ以上と
することが、より望ましい。これにより、空孔率の安定
した皮膜が得られ、良好な耐食性とすることができる。
一方、陽極酸化被膜の膜厚は１．０μｍ以下とすること
が望ましい。陽極酸化被膜の膜厚が厚いほど、金属基材
を保護して腐食を防止する効果の向上が期待できるもの
の、あまり厚くしすぎると表面にクラックが発生し、か
えって腐食しやすくなるからである。なお、リン酸塩又
はケイ酸塩を塗布しない場合は、０．３μｍ以下としな
ければクラックによる耐腐食性低下が問題となるが、本
発明によればクラックの中にリン酸塩又はケイ酸塩が流
れ込む。そのため、クラック内からの腐食の進行を抑制
でき、陽極酸化被膜の厚みを充分に確保して、極めて良
好な耐食性を示す表面処理アルミニウム材とすることが
できる。また、陽極酸化被膜の膜厚は０．５μｍ以下と
することがより望ましい。これにより、折り曲げなどの
強加工を加えてもクラックを生じ難くなる。したがっ
て、耐食性に優れたアルミニウム材となる。
０．００５μｍ以上とすることが望ましい。０．００５
μｍより薄ければ耐食性向上の効果が得られないからで
ある。また、陽極酸化被膜の膜厚は０．０５μｍ以上と
することが、より望ましい。これにより、空孔率の安定
した皮膜が得られ、良好な耐食性とすることができる。
一方、陽極酸化被膜の膜厚は１．０μｍ以下とすること
が望ましい。陽極酸化被膜の膜厚が厚いほど、金属基材
を保護して腐食を防止する効果の向上が期待できるもの
の、あまり厚くしすぎると表面にクラックが発生し、か
えって腐食しやすくなるからである。なお、リン酸塩又
はケイ酸塩を塗布しない場合は、０．３μｍ以下としな
ければクラックによる耐腐食性低下が問題となるが、本
発明によればクラックの中にリン酸塩又はケイ酸塩が流
れ込む。そのため、クラック内からの腐食の進行を抑制
でき、陽極酸化被膜の厚みを充分に確保して、極めて良
好な耐食性を示す表面処理アルミニウム材とすることが
できる。また、陽極酸化被膜の膜厚は０．５μｍ以下と
することがより望ましい。これにより、折り曲げなどの
強加工を加えてもクラックを生じ難くなる。したがっ
て、耐食性に優れたアルミニウム材となる。
【０００９】本発明において、前記リン酸塩としては、
リン酸二水素アンモニウム、リン酸二水素カリウム、リ
ン酸二水素アルミニウム、リン酸二水素ナトリウム、リ
ン酸二水素カルシウム、リン酸水素二アンモニウム、リ
ン酸水素二カリウム、リン酸水素二アルミニウム、リン
酸水素二ナトリウム、リン酸水素マグネシウム、ピロリ
ン酸ナトリウム、リン酸三ナトリウム、リン酸三カリウ
ム、リン酸三アンモニウム等が使用可能であるが、特
に、一水素塩又は二水素塩を用いることが望ましい。一
水素塩又は二水素塩が望ましい理由は明確ではないが、
塗布後の乾燥時に水素が分離して、リン酸塩がより強固
に酸化被膜表面と結合するため、他のリン酸塩よりも耐
食性が増すためであると考えられる。また、ケイ酸塩と
しては、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸カ
ルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸ジルコニウム等
が使用可能である。
リン酸二水素アンモニウム、リン酸二水素カリウム、リ
ン酸二水素アルミニウム、リン酸二水素ナトリウム、リ
ン酸二水素カルシウム、リン酸水素二アンモニウム、リ
ン酸水素二カリウム、リン酸水素二アルミニウム、リン
酸水素二ナトリウム、リン酸水素マグネシウム、ピロリ
ン酸ナトリウム、リン酸三ナトリウム、リン酸三カリウ
ム、リン酸三アンモニウム等が使用可能であるが、特
に、一水素塩又は二水素塩を用いることが望ましい。一
水素塩又は二水素塩が望ましい理由は明確ではないが、
塗布後の乾燥時に水素が分離して、リン酸塩がより強固
に酸化被膜表面と結合するため、他のリン酸塩よりも耐
食性が増すためであると考えられる。また、ケイ酸塩と
しては、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸カ
ルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸ジルコニウム等
が使用可能である。
【００１０】本発明において、前記リン酸塩又はケイ酸
塩の一種以上からなる塗布層の塗布量は、０．００１ｇ
／ｍ2以上であることが望ましい。０．００１ｇ／ｍ2よ
りも少ないと、塗布による効果が得られないからであ
る。また、塗布層の塗布量は、０．１ｇ／ｍ2以上であ
ることが、より望ましい。これにより、ムラなく均一に
塗布でき、安定した塗布効果が得られる。一方、塗布層
の塗布量は、５ｇ／ｍ2以下とすることが望ましい。５
ｇ／ｍ2を越えても耐食性の向上は見られないので、こ
れよりも多く塗布することは、製造コスト上ふさわしく
ないからである。また、塗布層の塗布量は、２．０ｇ／
ｍ2以下とすることが、より望ましい。これにより、塗
布による表面の白色化がなく、良好な外観が得られる。
塩の一種以上からなる塗布層の塗布量は、０．００１ｇ
／ｍ2以上であることが望ましい。０．００１ｇ／ｍ2よ
りも少ないと、塗布による効果が得られないからであ
る。また、塗布層の塗布量は、０．１ｇ／ｍ2以上であ
ることが、より望ましい。これにより、ムラなく均一に
塗布でき、安定した塗布効果が得られる。一方、塗布層
の塗布量は、５ｇ／ｍ2以下とすることが望ましい。５
ｇ／ｍ2を越えても耐食性の向上は見られないので、こ
れよりも多く塗布することは、製造コスト上ふさわしく
ないからである。また、塗布層の塗布量は、２．０ｇ／
ｍ2以下とすることが、より望ましい。これにより、塗
布による表面の白色化がなく、良好な外観が得られる。
【００１１】本発明は、また、本発明に係る表面処理ア
ルミニウム材を、成形加工したことを特徴とするアルミ
ニウム成形体を提供する。成形体としては、たとえば、
電機部品外筐、エアコンフィン材、自動車や航空機の構
造体や建材パネル等が挙げられる。本発明によれば、高
温の湿潤環境等の強い腐食環境下においても適応可能な
耐食性に優れたアルミニウム成形体とすることができ
る。なお、成形加工は、金属基材に表面処理を施す前、
又は表面処理の途中で行っても良いが、成形加工の前に
すべての表面処理を終了させる方が、多量の表面処理を
迅速に行えるので望ましい。
ルミニウム材を、成形加工したことを特徴とするアルミ
ニウム成形体を提供する。成形体としては、たとえば、
電機部品外筐、エアコンフィン材、自動車や航空機の構
造体や建材パネル等が挙げられる。本発明によれば、高
温の湿潤環境等の強い腐食環境下においても適応可能な
耐食性に優れたアルミニウム成形体とすることができ
る。なお、成形加工は、金属基材に表面処理を施す前、
又は表面処理の途中で行っても良いが、成形加工の前に
すべての表面処理を終了させる方が、多量の表面処理を
迅速に行えるので望ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明するが、本発明は以下の実施の形態に限
定されるものではない。図１は、本発明の一実施形態に
係る表面処理アルミニウム材Ａを示すもので、アルミニ
ウム又はアルミニウム合金からなる金属基材１と、この
金属基材１の表面に形成された陽極酸化皮膜からなる下
地層２と、この下地層の表面にリン酸塩が塗布された塗
布層３とを具備して板状に形成されている。
を参照して説明するが、本発明は以下の実施の形態に限
定されるものではない。図１は、本発明の一実施形態に
係る表面処理アルミニウム材Ａを示すもので、アルミニ
ウム又はアルミニウム合金からなる金属基材１と、この
金属基材１の表面に形成された陽極酸化皮膜からなる下
地層２と、この下地層の表面にリン酸塩が塗布された塗
布層３とを具備して板状に形成されている。
【００１３】前記金属基材１は、アルミニウム又はアル
ミニウム合金からなり、純アルミニウムの他に、純アル
ミニウム系のＪＩＳ１０００系合金、Ａｌ−Ｃｕ系のＪ
ＩＳ２０００系合金、Ａｌ−Ｍｎ系のＪＩＳ３０００系
合金、Ａｌ−Ｓｉ系のＪＩＳ４０００系合金、Ａｌ−Ｍ
ｇ系のＪＩＳ５０００系、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系のＪＩＳ
６０００系合金、あるいは、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系のＪＩ
Ｓ７０００系合金等から、用途に対応して適宜選択して
使用できる。たとえば、建築パネル等にはＪＩＳ４００
０系合金が、内外装板、装飾部品、銘板等にはＪＩＳ５
０００系合金が、建築、装飾品等にはＪＩＳ６０００系
合金が、フィン材等にはＪＩＳ７０００系合金が好適に
採用できる。また、金属基材１としては、これらの合金
等に溶体化処理、時効処理等の種々の調質処理を施した
ものも使用される。また、これらの素材の各種圧延板が
好んで使用されるが、これらのアルミニウム合金のクラ
ッド材も使用可能である。
ミニウム合金からなり、純アルミニウムの他に、純アル
ミニウム系のＪＩＳ１０００系合金、Ａｌ−Ｃｕ系のＪ
ＩＳ２０００系合金、Ａｌ−Ｍｎ系のＪＩＳ３０００系
合金、Ａｌ−Ｓｉ系のＪＩＳ４０００系合金、Ａｌ−Ｍ
ｇ系のＪＩＳ５０００系、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系のＪＩＳ
６０００系合金、あるいは、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系のＪＩ
Ｓ７０００系合金等から、用途に対応して適宜選択して
使用できる。たとえば、建築パネル等にはＪＩＳ４００
０系合金が、内外装板、装飾部品、銘板等にはＪＩＳ５
０００系合金が、建築、装飾品等にはＪＩＳ６０００系
合金が、フィン材等にはＪＩＳ７０００系合金が好適に
採用できる。また、金属基材１としては、これらの合金
等に溶体化処理、時効処理等の種々の調質処理を施した
ものも使用される。また、これらの素材の各種圧延板が
好んで使用されるが、これらのアルミニウム合金のクラ
ッド材も使用可能である。
【００１４】前記下地層２は、前記金属基材１を陽極酸
化することで形成される。この陽極酸化処理（いわゆる
アルマイト処理）は、基材を構成するアルミニウム又は
アルミニウム合金を電解液に浸漬して陽極処理を行う陽
極酸化処理によって陽極酸化被膜を形成するものであ
る。下地層２は、このような陽極酸化処理を後述する特
定の方法で行うことにより、空孔率３０％以下の微孔質
又は無孔質の陽極酸化被膜（アルマイト被膜）から形成
されている。なお、空孔率とは、陽極酸化被膜表面の測
定領域において孔の形成されている部分の面積を全測定
面積で除算した値、すなわち、空孔率＝（孔のあいてい
る面積）／（全測定面積）の関係式で示されるものであ
る。また、下地層２の膜厚は、０．００５〜１．０μｍ
とされている。これは、０．００５μｍより薄ければ耐
食性が得られず、一方、１．０μｍよりも厚いと、多孔
質化しやすくなり、無孔質膜又は微孔質膜とすることが
困難だからである。なお、より望ましい膜厚の範囲は
０．０５〜０．２μｍである。
化することで形成される。この陽極酸化処理（いわゆる
アルマイト処理）は、基材を構成するアルミニウム又は
アルミニウム合金を電解液に浸漬して陽極処理を行う陽
極酸化処理によって陽極酸化被膜を形成するものであ
る。下地層２は、このような陽極酸化処理を後述する特
定の方法で行うことにより、空孔率３０％以下の微孔質
又は無孔質の陽極酸化被膜（アルマイト被膜）から形成
されている。なお、空孔率とは、陽極酸化被膜表面の測
定領域において孔の形成されている部分の面積を全測定
面積で除算した値、すなわち、空孔率＝（孔のあいてい
る面積）／（全測定面積）の関係式で示されるものであ
る。また、下地層２の膜厚は、０．００５〜１．０μｍ
とされている。これは、０．００５μｍより薄ければ耐
食性が得られず、一方、１．０μｍよりも厚いと、多孔
質化しやすくなり、無孔質膜又は微孔質膜とすることが
困難だからである。なお、より望ましい膜厚の範囲は
０．０５〜０．２μｍである。
【００１５】前記塗布層３は、リン酸塩又はケイ酸塩を
下地層２に塗布することにより形成されている。リン酸
塩の種類に特に限定はないが、リン酸二水素アンモニウ
ム、リン酸二水素カリウム、リン酸二水素アルミニウ
ム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸二水素カルシウ
ム、リン酸水素二アンモニウム、リン酸水素二カリウ
ム、リン酸水素二アルミニウム、リン酸水素二ナトリウ
ム、リン酸水素マグネシウム、ピロリン酸ナトリウム、
リン酸三ナトリウム、リン酸三カリウム、リン酸三アン
モニウム等が使用可能である。また、ケイ酸塩の種類に
特に限定はないが、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウ
ム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸ジ
ルコニウム等が使用可能である。
下地層２に塗布することにより形成されている。リン酸
塩の種類に特に限定はないが、リン酸二水素アンモニウ
ム、リン酸二水素カリウム、リン酸二水素アルミニウ
ム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸二水素カルシウ
ム、リン酸水素二アンモニウム、リン酸水素二カリウ
ム、リン酸水素二アルミニウム、リン酸水素二ナトリウ
ム、リン酸水素マグネシウム、ピロリン酸ナトリウム、
リン酸三ナトリウム、リン酸三カリウム、リン酸三アン
モニウム等が使用可能である。また、ケイ酸塩の種類に
特に限定はないが、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウ
ム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸ジ
ルコニウム等が使用可能である。
【００１６】塗布層３におけるリン酸塩又はケイ酸塩の
塗布量は、０．００１〜５ｇ／ｍ2である。これは、
０．００１ｇ／ｍ2よりも少ないと、塗布による効果が
得られず、５ｇ／ｍ2を越えても、耐食性の向上は期待
できないからである。なお、より望ましい塗布量は、
０．１〜２．０ｍｇ／ｍ2である。
塗布量は、０．００１〜５ｇ／ｍ2である。これは、
０．００１ｇ／ｍ2よりも少ないと、塗布による効果が
得られず、５ｇ／ｍ2を越えても、耐食性の向上は期待
できないからである。なお、より望ましい塗布量は、
０．１〜２．０ｍｇ／ｍ2である。
【００１７】本実施形態の表面処理アルミニウム材Ａに
よれば、無孔質、又は微孔質の陽極酸化被膜である下地
層２を備えているので、孔から腐食性物質が侵入しにく
く、耐食性が向上する。また、リン酸塩又はケイ酸塩を
塗布して形成される塗布層３を備えることによって、ク
ラックの中にリン酸塩又はケイ酸塩が流れ込み、クラッ
ク内から進行する腐食を抑制できる。これによって、極
めて良好な耐食性を示す表面処理アルミニウム材とする
ことができる。
よれば、無孔質、又は微孔質の陽極酸化被膜である下地
層２を備えているので、孔から腐食性物質が侵入しにく
く、耐食性が向上する。また、リン酸塩又はケイ酸塩を
塗布して形成される塗布層３を備えることによって、ク
ラックの中にリン酸塩又はケイ酸塩が流れ込み、クラッ
ク内から進行する腐食を抑制できる。これによって、極
めて良好な耐食性を示す表面処理アルミニウム材とする
ことができる。
【００１８】なお、種々の用途に対応して、塗布層３の
表面にさらに別の層が１層、又は２層以上被覆されたも
のであってもよい。例えば、ポリエステル系樹脂、ポリ
アミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、フッ素系樹脂等
の有機樹脂フイルムの層、ＴｉＯ2（チタニア）、Ｚｎ
Ｏ、ＳｎＯ2、ＳｒＴｉＯ3、ＷＯ3、Ｆｅ2Ｏ3等を用い
た光触媒層、発色層、耐食性皮膜、耐摩耗成膜、導電膜
等が、１層、又は２層以上被覆されたものとすることが
できる。
表面にさらに別の層が１層、又は２層以上被覆されたも
のであってもよい。例えば、ポリエステル系樹脂、ポリ
アミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、フッ素系樹脂等
の有機樹脂フイルムの層、ＴｉＯ2（チタニア）、Ｚｎ
Ｏ、ＳｎＯ2、ＳｒＴｉＯ3、ＷＯ3、Ｆｅ2Ｏ3等を用い
た光触媒層、発色層、耐食性皮膜、耐摩耗成膜、導電膜
等が、１層、又は２層以上被覆されたものとすることが
できる。
【００１９】この表面処理アルミニウム材Ａは、プレス
加工、絞り加工、しごき加工等の塑性加工により必要な
形状に加工して種々の目的に使用されるアルミニウム成
形体とすることができる。たとえば、電機部品外筐、エ
アコンフィン材、自動車や航空機の構造体や建材パネル
等が挙げられる。図２は、係るアルミニウム成形体の一
実施形態として、エアコン用の熱交換器の一例を示すも
ので、この例の熱交換器Ｂは、フィン部材が多数積層さ
れた構成のフィン材１４に蛇行状態のチューブ１３を配
して構成されている。この構造の熱交換器Ｂはフィン材
１４が先に説明した表面処理アルミニウム材Ａであっ
て、塗布層３の表面にさらに光触媒層をコーティングし
てなるものから構成されている。本実施形態によれば、
本実施形態の表面処理アルミニウム材を用いているの
で、耐食性・耐汚れ性に優れると共に、光触媒をコーテ
ィングしていることによりさらに耐汚れ性に優れた熱交
換機とすることができる。
加工、絞り加工、しごき加工等の塑性加工により必要な
形状に加工して種々の目的に使用されるアルミニウム成
形体とすることができる。たとえば、電機部品外筐、エ
アコンフィン材、自動車や航空機の構造体や建材パネル
等が挙げられる。図２は、係るアルミニウム成形体の一
実施形態として、エアコン用の熱交換器の一例を示すも
ので、この例の熱交換器Ｂは、フィン部材が多数積層さ
れた構成のフィン材１４に蛇行状態のチューブ１３を配
して構成されている。この構造の熱交換器Ｂはフィン材
１４が先に説明した表面処理アルミニウム材Ａであっ
て、塗布層３の表面にさらに光触媒層をコーティングし
てなるものから構成されている。本実施形態によれば、
本実施形態の表面処理アルミニウム材を用いているの
で、耐食性・耐汚れ性に優れると共に、光触媒をコーテ
ィングしていることによりさらに耐汚れ性に優れた熱交
換機とすることができる。
【００２０】次に、本実施形態の表面処理アルミニウム
材の製造方法について説明する。本実施形態の表面処理
アルミニウム材は、アルミニウム又はアルミニウム合金
からなる基材の表面を電解処理することにより陽極酸化
皮膜を形成し、この陽極酸化皮膜の表面にリン酸塩又は
ケイ酸塩を塗布することにより、製造することができ
る。
材の製造方法について説明する。本実施形態の表面処理
アルミニウム材は、アルミニウム又はアルミニウム合金
からなる基材の表面を電解処理することにより陽極酸化
皮膜を形成し、この陽極酸化皮膜の表面にリン酸塩又は
ケイ酸塩を塗布することにより、製造することができ
る。
【００２１】上記陽極酸化皮膜として空孔率３０％以下
の無孔質又は微孔質の酸化皮膜を形成するには、陽極酸
化皮膜が多孔質化する前の段階で電解を停止し、多孔質
皮膜が成長する前の段階で電解を停止することで多孔質
皮膜が成長する前の段階の皮膜を得ることにより行う方
法が好ましい。
の無孔質又は微孔質の酸化皮膜を形成するには、陽極酸
化皮膜が多孔質化する前の段階で電解を停止し、多孔質
皮膜が成長する前の段階で電解を停止することで多孔質
皮膜が成長する前の段階の皮膜を得ることにより行う方
法が好ましい。
【００２２】ここで用いる電解液としては、硼酸、硫
酸、リン酸、クロム酸、シュウ酸から選ばれる１種以上
を含む溶液が用いられる。これらの溶液を用いることに
より、空孔率を安定して調整することができる。また、
これらの溶液の他に、例えば珪酸塩、リン酸塩、ホウ酸
塩、マレイン酸塩、安息香酸塩、フタル酸塩、アジピン
酸塩、酒石酸塩、クエン酸塩、マロン酸塩の内から選ば
れた少なくとも一種の塩を用いても良い。添加量は添加
する塩の種類や電解条件によっても異なるが、おおむね
２〜１５０ｇ／ｌ程度である。
酸、リン酸、クロム酸、シュウ酸から選ばれる１種以上
を含む溶液が用いられる。これらの溶液を用いることに
より、空孔率を安定して調整することができる。また、
これらの溶液の他に、例えば珪酸塩、リン酸塩、ホウ酸
塩、マレイン酸塩、安息香酸塩、フタル酸塩、アジピン
酸塩、酒石酸塩、クエン酸塩、マロン酸塩の内から選ば
れた少なくとも一種の塩を用いても良い。添加量は添加
する塩の種類や電解条件によっても異なるが、おおむね
２〜１５０ｇ／ｌ程度である。
【００２３】これらの電解液を用いてアルミニウム又は
アルミニウム合金からなる基材２１を陽極酸化すると、
電解の初期段階において無孔質のバリア層と称される陽
極酸化皮膜が成長し、この無孔質の陽極酸化皮膜の成長
が所定の段階まで進むと、この無孔質の皮膜上に多孔質
層が急激に成長して多孔質の陽極酸化皮膜が生成され
る。ここで多孔質の陽極酸化皮膜とは、無孔質の薄いバ
リア層の上に多孔質層が成長したものを意味する。
アルミニウム合金からなる基材２１を陽極酸化すると、
電解の初期段階において無孔質のバリア層と称される陽
極酸化皮膜が成長し、この無孔質の陽極酸化皮膜の成長
が所定の段階まで進むと、この無孔質の皮膜上に多孔質
層が急激に成長して多孔質の陽極酸化皮膜が生成され
る。ここで多孔質の陽極酸化皮膜とは、無孔質の薄いバ
リア層の上に多孔質層が成長したものを意味する。
【００２４】次に、この種の陽極酸化皮膜の成長モデル
を図３に示すグラフを参照して説明する。図３に示すグ
ラフの横軸は下地層である陽極酸化皮膜の厚さ、縦軸は
その空孔率を示す。この図に示すように、通常多孔質陽
極酸化皮膜を製造すると、５００〜１０００Å程度の膜
厚の無孔質膜が生成した後、膜厚がほとんど増加しない
まま急激な空孔率の上昇が起こり、空孔率が３０％を越
えるあたりから膜厚増加と空孔率増加の関係が比例関係
に移るような成長曲線を示す。
を図３に示すグラフを参照して説明する。図３に示すグ
ラフの横軸は下地層である陽極酸化皮膜の厚さ、縦軸は
その空孔率を示す。この図に示すように、通常多孔質陽
極酸化皮膜を製造すると、５００〜１０００Å程度の膜
厚の無孔質膜が生成した後、膜厚がほとんど増加しない
まま急激な空孔率の上昇が起こり、空孔率が３０％を越
えるあたりから膜厚増加と空孔率増加の関係が比例関係
に移るような成長曲線を示す。
【００２５】図３に示す成長曲線は、陽極酸化皮膜のモ
デル的な一例であるが、電解液の濃度や種類、印加電
圧、印加電流密度を多少異なる条件としたとしても、あ
る膜厚の無孔質層が生成した後、空孔率が急激に上昇
し、その後空孔率３０％を越えるあたりから膜厚増加と
空孔率増加の関係が比例関係に移るようになって多孔質
陽極酸化皮膜が生成する傾向は同様となる。
デル的な一例であるが、電解液の濃度や種類、印加電
圧、印加電流密度を多少異なる条件としたとしても、あ
る膜厚の無孔質層が生成した後、空孔率が急激に上昇
し、その後空孔率３０％を越えるあたりから膜厚増加と
空孔率増加の関係が比例関係に移るようになって多孔質
陽極酸化皮膜が生成する傾向は同様となる。
【００２６】図３に示す陽極酸化皮膜の成長モデルから
みると、下地層２として用いる空孔率３０％以下の無孔
質又は微孔質の陽極酸化皮膜を得るためには、陽極酸化
皮膜の成長過程で空孔率が低い状態において電解処理を
停止すれば良いこととなる。尚、図３に示す成長モデル
からみると、電解の初期段階では空孔率５％以下の無孔
質層陽極酸化皮膜も存在するので、陽極酸化処理の最初
期段階において電解を停止することで無孔質陽極酸化皮
膜を得ることもできる。
みると、下地層２として用いる空孔率３０％以下の無孔
質又は微孔質の陽極酸化皮膜を得るためには、陽極酸化
皮膜の成長過程で空孔率が低い状態において電解処理を
停止すれば良いこととなる。尚、図３に示す成長モデル
からみると、電解の初期段階では空孔率５％以下の無孔
質層陽極酸化皮膜も存在するので、陽極酸化処理の最初
期段階において電解を停止することで無孔質陽極酸化皮
膜を得ることもできる。
【００２７】下地層２として無孔質又は微孔質陽極酸化
皮膜を得るには、膜厚０．００５〜１．０μｍ以下の範
囲、空孔率３０％以下となるような電解条件で電解処理
を停止すれば良い。これらの条件において陽極酸化皮膜
のより好ましい範囲としては、膜厚０．０５μｍ〜０．
５μｍ、空孔率１０％である。
皮膜を得るには、膜厚０．００５〜１．０μｍ以下の範
囲、空孔率３０％以下となるような電解条件で電解処理
を停止すれば良い。これらの条件において陽極酸化皮膜
のより好ましい範囲としては、膜厚０．０５μｍ〜０．
５μｍ、空孔率１０％である。
【００２８】ここで用いる電解液として、硼酸、硫酸、
リン酸、クロム酸、シュウ酸の１種又は２種以上を選択
する場合、一般に、電解電圧（Ｖ）×（１４〜１６）の
値を陽極酸化皮膜の膜厚が越えると、多孔質化を開始す
ることがわかっている。よって、この電圧以下で膜厚を
制御するならば、無孔質の陽極酸化皮膜あるいは微孔質
の陽極酸化皮膜を形成することができる。この関係か
ら、微孔質陽極酸化皮膜を製造する場合に膜厚（Å）
は、電解電圧（Ｖ）×２５よりも小さく設定することが
好ましく、電解電圧（Ｖ）×１８よりも小さく設定する
ことがより好ましい。
リン酸、クロム酸、シュウ酸の１種又は２種以上を選択
する場合、一般に、電解電圧（Ｖ）×（１４〜１６）の
値を陽極酸化皮膜の膜厚が越えると、多孔質化を開始す
ることがわかっている。よって、この電圧以下で膜厚を
制御するならば、無孔質の陽極酸化皮膜あるいは微孔質
の陽極酸化皮膜を形成することができる。この関係か
ら、微孔質陽極酸化皮膜を製造する場合に膜厚（Å）
は、電解電圧（Ｖ）×２５よりも小さく設定することが
好ましく、電解電圧（Ｖ）×１８よりも小さく設定する
ことがより好ましい。
【００２９】さらに、前記陽極酸化皮膜上にリン酸塩の
塗布層３を形成する。この塗布層３は、リン酸塩又はケ
イ酸塩を、水に溶解して塗布したり、バインダー、有機
物、エポキシ系やアクリル系等の樹脂組成物等に混ぜて
塗布することができる。また、塗布の方法に特に限定は
なく、ロールコート法、スプレーコート法、バーコート
法、ディッピング法などの従来から知られている方法を
採用することができる。塗布層の望ましい塗布量は、他
の共存物の有無にかかわらず、リン酸塩又はケイ酸塩と
して、０．００１〜５ｇ／ｍ2である。
塗布層３を形成する。この塗布層３は、リン酸塩又はケ
イ酸塩を、水に溶解して塗布したり、バインダー、有機
物、エポキシ系やアクリル系等の樹脂組成物等に混ぜて
塗布することができる。また、塗布の方法に特に限定は
なく、ロールコート法、スプレーコート法、バーコート
法、ディッピング法などの従来から知られている方法を
採用することができる。塗布層の望ましい塗布量は、他
の共存物の有無にかかわらず、リン酸塩又はケイ酸塩と
して、０．００１〜５ｇ／ｍ2である。
【００３０】
【実施例】表１に本発明の実施例及び比較例を示す。表
１は、種々の条件で下地層及び塗布層を形成した表面処
理アルミニウム材について、各々ＳＳＴ試験、湿潤試験
により耐食性を評価した結果を示すものである。なお、
本発明は表１に示す実施例に限定されるものではない。
１は、種々の条件で下地層及び塗布層を形成した表面処
理アルミニウム材について、各々ＳＳＴ試験、湿潤試験
により耐食性を評価した結果を示すものである。なお、
本発明は表１に示す実施例に限定されるものではない。
【００３１】
【表１】
【００３２】表１に示す各実施例及び比較例の製造方法
は以下のとおりである。まず、アルミニウム合金素材と
して０．１ｍｍまで圧延したＪＩＳ５０５２板材を準備
した。この板材を１０％ＮａＯＨ水溶液で５０℃で３０
秒間エッチングした後、３０秒間水洗した。引き続き、
１０％ＨＮＯ3溶液で３０秒間洗浄した後、３０秒間水
洗した。
は以下のとおりである。まず、アルミニウム合金素材と
して０．１ｍｍまで圧延したＪＩＳ５０５２板材を準備
した。この板材を１０％ＮａＯＨ水溶液で５０℃で３０
秒間エッチングした後、３０秒間水洗した。引き続き、
１０％ＨＮＯ3溶液で３０秒間洗浄した後、３０秒間水
洗した。
【００３３】次いで、上記アルミニウム合金を陽極にし
て、電解処理を行い陽極酸化被膜の下地層を形成した。
各々の電解条件と形成された下地層の空孔率及び膜厚を
表１に示した。尚、下地層の空孔率は、陽極酸化皮膜表
面を１０万倍の電子顕微鏡で観察し、表面に存在する孔
の総面積を板材の全面積で除して算出した。
て、電解処理を行い陽極酸化被膜の下地層を形成した。
各々の電解条件と形成された下地層の空孔率及び膜厚を
表１に示した。尚、下地層の空孔率は、陽極酸化皮膜表
面を１０万倍の電子顕微鏡で観察し、表面に存在する孔
の総面積を板材の全面積で除して算出した。
【００３４】電解処理を終了した後、板材を１５秒間水
洗し、１１０℃の温度で乾燥した。そして、この板材に
塗布塩を水に溶解してロールコーターで塗布した後、１
５０℃で５分間乾燥した。塗布塩の種類、塗布量は、各
々表１に示すとおりである。
洗し、１１０℃の温度で乾燥した。そして、この板材に
塗布塩を水に溶解してロールコーターで塗布した後、１
５０℃で５分間乾燥した。塗布塩の種類、塗布量は、各
々表１に示すとおりである。
【００３５】このようにして得られた各実施例、比較例
の表面処理アルミニウム材について、ＳＳＴ試験、湿潤
試験を行い、耐食性を評価した。ＳＳＴ試験は、５％Ｎ
ａＣｌを３５℃において７２０時間１〜２ｍｌ／時で噴
霧した後の表面状態を観察して行った。そして、外観に
変化がないものを○、やや変化が見られるものを△、腐
食されたものを×とした。
の表面処理アルミニウム材について、ＳＳＴ試験、湿潤
試験を行い、耐食性を評価した。ＳＳＴ試験は、５％Ｎ
ａＣｌを３５℃において７２０時間１〜２ｍｌ／時で噴
霧した後の表面状態を観察して行った。そして、外観に
変化がないものを○、やや変化が見られるものを△、腐
食されたものを×とした。
【００３６】また、湿潤試験は、５０℃で９５％以上の
相対湿度を有する環境に１６８時間暴露して行った。そ
して、外観に全く変化がないものを◎、一部に軽い変色
はあるが腐食は見られないものを○、全面に変色はある
が腐食は見られないものを△、腐食されたものを×とし
た。
相対湿度を有する環境に１６８時間暴露して行った。そ
して、外観に全く変化がないものを◎、一部に軽い変色
はあるが腐食は見られないものを○、全面に変色はある
が腐食は見られないものを△、腐食されたものを×とし
た。
【００３７】表１に結果を示すように、下記のことが確
認された。まず、実施例７等に示すように、下地層の空
孔率２０％以下では、いずれの試験結果も良好であった
が、実施例８に示すように空孔率３０％では、湿潤試験
の試験項目で、△という問題があった。さらに、比較例
３に示すように、空孔率３５％ではＳＳＴ試験の結果が
△、湿潤試験の結果が×であった。これにより、下地層
の空孔率は、３０％以下とすべきことが確認された。
認された。まず、実施例７等に示すように、下地層の空
孔率２０％以下では、いずれの試験結果も良好であった
が、実施例８に示すように空孔率３０％では、湿潤試験
の試験項目で、△という問題があった。さらに、比較例
３に示すように、空孔率３５％ではＳＳＴ試験の結果が
△、湿潤試験の結果が×であった。これにより、下地層
の空孔率は、３０％以下とすべきことが確認された。
【００３８】次に、実施例１、６等に示すように、下地
層の膜厚が０．００５〜１．０μｍの範囲では、いずれ
の試験項目も良好であったが、比較例４、５に示すよう
に、この範囲をわずかでもはずれると、ＳＳＴ試験及び
湿潤試験の双方で×の欠かであった。これにより、下地
層の膜厚は、０．００５〜１．０μｍとすべきことが確
認された。
層の膜厚が０．００５〜１．０μｍの範囲では、いずれ
の試験項目も良好であったが、比較例４、５に示すよう
に、この範囲をわずかでもはずれると、ＳＳＴ試験及び
湿潤試験の双方で×の欠かであった。これにより、下地
層の膜厚は、０．００５〜１．０μｍとすべきことが確
認された。
【００３９】次に、実施例に示すように、塗布塩が、リ
ン酸塩又はケイ酸塩の場合は、ほぼ良好な結果であった
が、実施例１８〜２０に示すように、一水素塩、二水素
塩以外のリン酸塩を塗布した場合は、湿潤試験の結果が
△であった。また、比較例６〜８に示すように、塗布塩
が、リン酸塩又はケイ酸塩のいずれでもない場合は、Ｓ
ＳＴ試験及び湿潤試験の双方の結果が×であった。これ
により、塗布塩として好適なのはリン酸塩又はケイ酸塩
であり、リン酸塩の場合は、一水素塩又は二水素塩が望
ましいことが確認された。
ン酸塩又はケイ酸塩の場合は、ほぼ良好な結果であった
が、実施例１８〜２０に示すように、一水素塩、二水素
塩以外のリン酸塩を塗布した場合は、湿潤試験の結果が
△であった。また、比較例６〜８に示すように、塗布塩
が、リン酸塩又はケイ酸塩のいずれでもない場合は、Ｓ
ＳＴ試験及び湿潤試験の双方の結果が×であった。これ
により、塗布塩として好適なのはリン酸塩又はケイ酸塩
であり、リン酸塩の場合は、一水素塩又は二水素塩が望
ましいことが確認された。
【００４０】次に、実施例９〜１１等に示すように、リ
ン酸塩の塗布量が、０．００１〜５ｇ／ｍ2の場合で
は、いずれの試験項目も良好であったが、比較例２，６
に示すように、この範囲をわずかでもはずれるといずれ
の試験項目でも良好な結果が得られなかった。これによ
り、リン酸塩の塗布量は、０．００１〜５ｇ／ｍ2とす
べきことが確認された。さらに、実施例１と、実施例１
０とを比較して理解されるように、リン酸塩の塗布量
は、０．１〜２ｇ／ｍ2とすることがより望ましいこと
が確認された。
ン酸塩の塗布量が、０．００１〜５ｇ／ｍ2の場合で
は、いずれの試験項目も良好であったが、比較例２，６
に示すように、この範囲をわずかでもはずれるといずれ
の試験項目でも良好な結果が得られなかった。これによ
り、リン酸塩の塗布量は、０．００１〜５ｇ／ｍ2とす
べきことが確認された。さらに、実施例１と、実施例１
０とを比較して理解されるように、リン酸塩の塗布量
は、０．１〜２ｇ／ｍ2とすることがより望ましいこと
が確認された。
【００４１】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の表
面処理アルミニウム材は、高温の湿潤環境等の強い腐食
環境下においても、優れた耐食性を発揮するので、電機
部品外筺、エアコンフィン材、自動車や航空機の構造体
や建材パネル、アルミニウムの２ピース缶等に好適に用
いることができる。
面処理アルミニウム材は、高温の湿潤環境等の強い腐食
環境下においても、優れた耐食性を発揮するので、電機
部品外筺、エアコンフィン材、自動車や航空機の構造体
や建材パネル、アルミニウムの２ピース缶等に好適に用
いることができる。
【図１】 本発明に係る表面処理アルミニウム材の１
実施形態の構造を示す断面図である。
実施形態の構造を示す断面図である。
【図２】 本発明に係るアルミニウム成形体の１実施
形態として、エアコン用の熱交換機の一例を示す斜視図
である。
形態として、エアコン用の熱交換機の一例を示す斜視図
である。
【図３】 陽極酸化皮膜を形成する場合の膜厚と空孔
率の関係を示すモデル図である。
率の関係を示すモデル図である。
Ａ・・・表面処理アルミニウム材、１・・・金属基材、２・・・
下地層（陽極酸化皮膜）、３・・・塗布層（リン酸塩）、
Ｂ・・・熱交換機、１３・・・チューブ、１４・・・フィン材
下地層（陽極酸化皮膜）、３・・・塗布層（リン酸塩）、
Ｂ・・・熱交換機、１３・・・チューブ、１４・・・フィン材
Claims (5)
- 【請求項１】 アルミニウム又はアルミニウム合金か
らなる金属基材と、該金属基材の表面に形成された陽極
酸化皮膜からなる下地層と、この下地層の表面に塗布さ
れたリン酸塩又はケイ酸塩の一種以上からなる塗布層と
を備え、 前記陽極酸化被膜の空孔率が３０％以下であることを特
徴とする表面処理アルミニウム材。 - 【請求項２】 前記陽極酸化被膜の膜厚が０．００５
〜１．０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の
表面処理アルミニウム材。 - 【請求項３】 前記塗布層が、リン酸塩の一水素塩又
は二水素塩の一種以上を含むことを特徴とする請求項１
又は請求項２に記載の表面処理アルミニウム材。 - 【請求項４】 前記塗布層の塗布量が、０．００１〜
５ｇ／ｍ2であることを特徴とする請求項１から請求項
３の何れかに記載の表面処理アルミニウム材。 - 【請求項５】 請求項１から請求項４の何れかに記載
の表面処理アルミニウム材を、成形加工したことを特徴
とするアルミニウム成形体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001191569A JP4522615B2 (ja) | 2001-06-25 | 2001-06-25 | 表面処理アルミニウム材及びアルミニウム成形体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001191569A JP4522615B2 (ja) | 2001-06-25 | 2001-06-25 | 表面処理アルミニウム材及びアルミニウム成形体 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003003296A true JP2003003296A (ja) | 2003-01-08 |
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ID=19030173
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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2001
- 2001-06-25 JP JP2001191569A patent/JP4522615B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
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