JP2006348384A - 表面処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アルミニウム部品（１０）の表面を処理する方法及びこの種のアルミニウム部品（１０）を提供する。
【解決手段】本方法は、アルミニウム部品（１０）の表面に酸化ケイ素層（１４）を適用することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、アルミニウム部品(component)の表面を処理する方法及びこの方法で処理したアルミニウム部品に関する。

アルミニウム製及びアルミニウム合金製の部品は、例えば、エクステリア又は自動車に使用される。これらアルミニウム部品は装飾トリムとしても使用される。エクステリアパーツとしての使用は、これら部品が耐食性を有することを必要とする。この理由のため、これら部品の表面を陽極酸化によって、エロキシャル(eloxal)コーティングを生成することで耐食性を高めることが知られている。
自動車では、例えば、洗車場は１３．５以上のｐＨの洗剤を用いて操作されることに留意することも重要である。エロキシャルコーティングは１２．５以下のｐＨまでしか耐えないので、洗剤がアルミニウムトリムを腐食させる。
プラズマ-ポリマーコーティングを備えた物品及びその製造方法が開示されている（特許文献１参照）。
言及した物品は、基材と、その表面を覆って基材に付着した酸素、炭素及びケイ素を含むプラズマ-ポリマーコーティングとを含む。記載されている方法では、プラズマ-ポリマーコーティングが適用され、該プラズマは酸素とヘキサメチルジシロキサン(ＨＭＤＳＯ)から形成される。酸素のＨＭＤＳＯに対する比率は、ＨＭＤＳＯのガス流量対酸素のガス流量が、比２７．５：１００であるように変化する。

独国特許ＤＥ １０１ ３１ １６５ Ａ１公開公報

上記方法の欠点は、この方法が非常に複雑で費用がかかることである。さらに、低圧プラズマ重合の際、エネルギー条件で不利なシールド又はエッジが、後の段階で腐食につながりうる弱点をコーティング内に生じさせる。

アルミニウム部品を保護する本発明の方法は、アルミニウム部品の表面に酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）層を適用する。
好ましくは、酸化ケイ素層を適用する前に、典型的には陽極酸化によってエロキシャルコーティングを生成し、このコーティングの表面がアルミニウム部品の表面を構成する。
適用すべき酸化ケイ素としてオルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）を使用しうる。
一実施態様では、オープンエアプラズマ法で酸化ケイ素を適用する。この方法は低圧法として実施することもできる。
キャリヤーガスとして空気を使用することが好都合である。この空気をイオン化キャリヤーガスとして、処理すべき部品上にノズルを介して方向づけ、このイオン化キャリヤーガスが気化した前駆物質、すなわち酸化ケイ素をピックアップする。調整可能なノズルを用いてあらゆる方角から成分を処理することができる。このノズルにより、部品の特定部分を標的にすることも可能である。
ある実施態様では、処理すべき表面に沿って、該表面から４ｍｍの間隔でノズルを動かす。好ましくは、被処理表面の上を１０ｍ／分の速度でノズルを通過させる。当然、ノズルに対して部品を動かすこともできる。
キャリヤーガスを２，０００リットル／時間の速度で供給することが有利なことが分かった。この場合、部品の表面は約３００リットル／時間の空気流を受ける。
好ましい実施態様では、キャリヤーガスを２００〜２１０℃の温度に加熱する。使用するノズルは、いわゆるＰＰＷ１０ノズルでよい。好ましくは、前駆物質として１００％のＴＥＯＳを使用する。
用いるＴＥＯＳ前駆物質は、既知の前駆物質ＨＭＤＳＯのほぼ４分の１しか費用がかからないので、この方法をかなり経済的にする。さらに、実際にコーティングが必要なところにだけ前駆物質を適用することによって、消費をも減らす。
本発明の方法は、真空チャンバー用の高価な電極を必要としないので、特に小規模生産に適する。さらに、本方法は、異なる幾何学の部品全般に使用することができる。さらに、本方法は、より均質なコーティングを適用することによって、品質の改良をもたらす。
本発明のアルミニウム部品は、その表面上に少なくとも１層の酸化ケイ素層を有する。
好ましくは、アルミニウム部品の表面は、典型的には陽極酸化によって生成されたエロキシャルコーティングの表面によって形成される。
使用する酸化ケイ素層は、好ましくはオルトケイ酸テトラエチルの層である。
コーティングの数は、その後の用途によって決まる。しかし、アルミニウム部品の表面に４層の酸化ケイ素を適用すると有利であることが判った。
本発明のアルミニウム部品は、特に自動車用装飾トリムに好適である。
本発明のさらなる特徴及び実施態様は、詳細な説明及び添付図面から明らかになる。
前述した特徴及び以下に詳述する特徴は、明示した特定の組合せで使用しうるのみならず、本発明の範囲から逸脱することなく、他の組合せ又はそれ自体で使用しうることが分かるだろう。

図面に示した実施態様は本発明を概略的に示しており、以下、図面を参照しながら本発明を詳述する。
図１は、例えば自動車の装飾トリムとして使用しうる本発明のアルミニウム部品を示し、一般的に符号１０で表す。この断面図は種々の層を示している。アルミニウム部品１０は陽極酸化で前処理されているので、アルミニウム部品１０は表面領域内にエロキシャルコーティング１２を有する。このエロキシャルコーティング１２は、１２．５のｐＨまで耐える。
酸化ケイ素層１４、この場合はＴＥＯＳ層をアルミニウム部品１０のエロキシャルコーティング１２に適用する。当然、より多くの層、好ましくは４層適用してもよい。
従って、アルミニウム部品１０の製造の際、アルミニウム部品１０は、まず陽極酸化を受けて、図示されるエロキシャルコーティング１２を形成する。このエロキシャルコーティング１２は、外部からの影響をある程度保護し、かつアルミニウム部品１０に特有の光学的外観を与える。外部の影響からアルミニウム部品１０をよりよく保護するため、いわゆる機能層として酸化ケイ素層１４を適用する。

図２は、本発明の方法を実施するために使用する配置２０を示す。示した配置２０は、電圧供給２２、ボアホールを備えたマスキングシールド２４、放電エリア２６、圧縮空気を用いるガス供給２８、絶縁層３０、電極３２、ステンレススチールハウジング３４及びノズルヘッド又はノズル３６を含む。本プロセスの間に、イオン化キャリヤーガス、典型的には空気がガス供給２８を介して供給され、加熱されてプラズマ電流放電経路３８内のノズルヘッド３６に送り込まれ、同時に、いわゆる前駆物質も供給点４０内に送り込まれ、気化状態でキャリヤーガスによってピックアップされ、前駆物質を有するプラズマ電流４２として、処理すべき表面４４上にノズルヘッド３６を通じて噴霧される。

以下のプロセスパラメーターが適切であることが判った：
前駆物質：ＴＥＯＳ：オルトケイ酸テトラエチル：ＳｉＯ₄Ｃ₈Ｈ₂₀
ガス発生器：ＦＧ ２００２Ｓ；４２１Ｖ／４、７Ａ／１８ｋＨｚ
ノズル：ＰＰＷ１０
速度：１０ｍ／分
キャリヤーガス：空気２，０００リットル／時間
層データ：キャリヤーガス：３００リットル／時間
前駆物質：１００％ ＴＥＯＳ
温度：２００〜２１０℃
層数：４

明示したプロセスパラメーターにより、適切なプロセシングウィンドウを達成することができる。
示した配置２０は、部品の表面領域を標的できるように、表面４４に対して動かすことができる。既知の真空チャンバーと比較して配置２０は単純な構成なので、異なる幾何学の部品に均質な層を適用することができる。
従って、本発明の方法を使用すると、傑出した結果を達成しながら、比較的低コストで種々の部品を処理することができる。

本発明の部品の一実施態様の断面図を示す。 本発明の方法を実施するための配置を示す。

符号の説明

１０ アルミニウム部品
１２ エロキシャルコーティング
１４ 酸化ケイ素層
３６ ノズル（ノズルヘッド）
４４ 表面

Claims (16)

1. アルミニウム部品（１０）の表面（４４）の処理方法であって、前記アルミニウム部品（１０）の表面に少なくとも１層の酸化ケイ素層（１４）が適用されていることを特徴とする方法。
2. 酸化によってエロキシャルコーティング（１２）を生成し、その表面（４４）が、前記アルミニウム部品（１０）の表面（４４）を形成する、請求項１記載の方法。
3. 前記表面（４４）にオルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）を適用する、請求項１記載の方法。
4. 前記酸化ケイ素層（１４）を、オープンエアプラズマ法を用いて適用する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. 低圧オープンエアプラズマ法を実施する、請求項４記載の方法。
6. キャリヤーガスとして空気を使用する、請求項４又は５記載の方法。
7. ノズル（３６）を用いて前記酸化ケイ素層（１４）を適用する、請求項４〜６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記適用の際、処理すべき表面（４４）に沿って、該表面から４ｍｍの間隔で前記ノズル（３６）を動かす、請求項７記載の方法。
9. 前記ノズルを、１０ｍ／分の速度で、処理すべき表面（４４）に沿って動かす、請求項７又は８記載の方法。
10. 前記キャリヤーガスを、２，０００リットル／時間の速度で供給する、請求項７〜９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記キャリヤーガスを、約２００〜２１０℃の温度に加熱する、請求項７〜１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 表面（４４）に、少なくとも１の酸化ケイ素層（１４）が適用されている、アルミニウム部品。
13. 酸化によって生成したエロキシャルコーティング（１２）を有し、その表面（４４）が該アルミニウム部品（１０）の表面（４４）を形成している、請求項１２記載のアルミニウム部品。
14. オルトケイ酸テトラエチルの層が、酸化ケイ素層（１４）として働く、請求項１２又は１３記載のアルミニウム部品。
15. ４層の酸化ケイ素層（１４）が適用されている、請求項１２〜１４のいずれか１項に記載のアルミニウム部品。
16. 自動車用装飾トリムとして設計されている、請求項１２〜１５のいずれか１項に記載のアルミニウム部品。

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