JP2008138288A - アルミニウム素材の塗装前表面処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】環境保護に優れるアルミニウム素材の塗装前表面処理方法を提供する。
【解決手段】環境保護に優れるアルミニウム素材の塗装前表面処理方法であって、（１）部品表面の油汚れを洗浄する工程と、（２）部品表面の自然酸化皮膜を除去する工程と、（３）酸洗浄する工程と、（４）硫酸陽極酸化する工程と、（５）熱水を用いて純水洗浄する工程と、（６）乾燥させる工程とを含むことを特徴とする。該方法は、非毒性であると共に汚染がなく、電解浴および操作プロセスを制御しやすく、生産コストが低いので、アルミニウム素材の表面に、耐食性に優れた接着下地を得る。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属の塗装前表面処理プロセスに関し、特に、アルミニウム陽極酸化を通してアルミニウム素材に対して塗装前表面処理を行うことに関する。

アルミニウム素材の塗装前表面処理方法には、主に、リン酸−クロム酸塩法、クロム酸塩法、クロムフリー処理法等がある。リン酸−クロム酸塩法およびクロム酸塩法は、いずれも、六価クロム等の劇毒性の物質を使用しており、環境汚染が深刻である。国内外の環境保護法規による六価クロムに対する使用制限または使用禁止に伴い、クロムフリー処理を採用する環境に優しいプロセスが、クロムを使用する処理に代わり、アルミニウム素材加工技術の発展の趨勢になっている。

クロムフリー処理方法は、主に、ジルコニウム、チタン、コバルト、モリブデン、リチウム、マンガン等の耐食性に比較的優れた金属を、成膜溶液の主な塩成分とし、特殊な有機物および添加剤による補助作用の下で、アルミニウム素材の表面に比較的薄い変換皮膜を形成する。しかしながら、上記のクロムフリー処理方法は、生産に応用した場合に、主な塩成分の含有量の制御が困難である、電解浴が不純物による妨害を受けやすい、電解浴の寿命が短いという欠点を有し、間接的に生産コストを増大させる。

本発明の目的は、環境保護方式のアルミニウム素材の塗装前表面処理方法を提供することにある。該方法は、非毒性であると共に汚染がなく、電解浴および操作プロセスを制御しやすく、生産コストが低いので、アルミニウム素材の表面に、耐食性に優れた接着下地を得る。

本発明の目的を実現するために採用された技術案は、環境保護方式のアルミニウム素材の塗装前表面処理方法であって、（１）部品表面の油汚れを洗浄する工程と、（２）部品表面の自然酸化皮膜を除去する工程と、（３）酸洗浄する工程と、（４）硫酸陽極酸化する工程と、（５）熱水を用いて純水洗浄する工程と、（６）乾燥させる工程とを含むことを特徴とする。

上記の工程（４）の硫酸陽極酸化は、前処理を経た清浄なアルミニウム部品を陽極として、硫酸電解溶液の中に浸漬させ、０．８〜１．２Ａ／ｄｍ²の電流密度、１３〜１８Ｖの作業電圧、１８〜２２℃の電解温度で、１５〜２２分間処理することによって、アルミニウム表面に、アルミニウム素材の塗装接着下地として適用される陽極酸化皮膜を得る。

上記の工程（４）の硫酸陽極酸化において、硫酸電解溶液は、１８０〜２００ｇ／Ｌの硫酸イオンと、５〜１５ｇ／Ｌのアルミニウムイオンとを含有する。
上記の工程（５）において、純水の電気伝導率は５０μｓ／ｃｍ以下、ｐＨ値は５〜７、水洗温度は５０〜６０℃、洗浄時間は２〜４分間である。
上記の工程（６）において、乾燥温度は５０〜６０℃、時間は２０〜３０分間である。

本発明が採用する陽極酸化技術は、現行のアルミニウム素材の塗装前表面処理方法に伴う、汚染が大きい、プロセス制御が困難である等の欠点を解決した。また、本発明が採用する陽極酸化技術は、陽極酸化技術を通じて耐食性に優れた接着下地を得られる。同時にまた、非毒性であると共に汚染がないので、現行の環境保護のニーズを満たし、プロセス操作が容易であり、生産条件を維持しやすく、電解浴および操作プロセスが制御しやすく、生産コストが低く、大規模な工業生産に適している。

以下、添付の図面を用いて詳細に説明する。
図１に示されるように、本発明によるアルミニウム素材の塗装前表面処理方法は、先ず、アルミニウム部品の表面の油汚れを洗浄し、次いで、アルミニウム部品の表面の自然酸化皮膜を除去し、アルミニウム部品を酸洗浄した後、前処理を経た清浄なアルミニウム部品を陽極酸化し、次いで、熱水を用いて純水洗浄を行い、最後に乾燥させる。

塗装前の接着下地として適したアルミニウム陽極酸化皮膜は、十分な厚みと、十分な孔および吸着能力とを有していなければならない。好ましくは、前処理を経た清浄なアルミニウム部品を陽極として、１８０〜２００ｇ／Ｌの硫酸イオンと５〜１５ｇ／Ｌのアルミニウムイオンとを含有する電解液の中に浸漬させ、０．８〜１．２Ａ／ｄｍ²の電流密度、１３〜１８Ｖの作業電圧、１８〜２２℃の電解温度で、１５〜２２分間処理することによって、アルミニウム表面に、アルミニウム素材の塗装接着下地として適用される陽極酸化皮膜を得る。

熱水を用いた純水洗浄に使用される純水は、その電気伝導率が５０μｓ／ｃｍ以下、ｐＨ値が５〜７、温度が５０〜６０℃、洗浄時間が２〜４分間であることを必要とする。
乾燥工程の要件は、空気の温度が５０〜６０℃、乾燥時間が２０〜３０分間であることである。

（実施例１）
汚れ除去工程として、通常のアルミニウム金属表面汚れ除去プロセスにしたがって、例として、アルミニウム部品を８０ｇ／Ｌの硫酸溶液の中に入れ、常温下で６分間処理した。
自然酸化皮膜の除去工程として、通常のアルミニウム金属表面自然酸化皮膜除去プロセスにしたがって、例として、アルミニウム部品を５０ｇ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液の中に入れ、６０℃で１０分間処理した。

酸洗浄工程として、通常のアルミニウム金属表面酸洗浄プロセスにしたがって、例として、アルミニウム部品を１６０ｇ／Ｌの硝酸溶液の中に入れ、常温下で５分間処理した。
硫酸陽極酸化工程として、前処理を経た清浄なアルミニウム部品を陽極として、１８０ｇ／Ｌの硫酸イオンと５ｇ／Ｌのアルミニウムイオンとを含有する電解液の中に浸漬させ、１３Ｖの作業電圧、２２℃の電解温度で、２２分間処理することによって、アルミニウム表面に、アルミニウム素材の塗装接着下地として適用される陽極酸化皮膜を得た。

熱水を用いた純水洗浄工程では、純水の電気伝導率は５０μｓ／ｃｍ以下、ｐＨ値は７、温度は５０℃、洗浄時間は４分間であった。
乾燥処理工程では、空気の温度は５０℃、乾燥時間は３０分間であった。

（実施例２）
汚れ除去工程として、通常のアルミニウム金属表面汚れ除去プロセスにしたがって、例として、アルミニウム部品を９０ｇ／Ｌの硫酸溶液の中に入れ、常温下で５分間処理した。
自然酸化皮膜の除去工程として、通常のアルミニウム金属表面自然酸化皮膜除去プロセスにしたがって、例として、アルミニウム部品を６０ｇ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液の中に入れ、５５℃で９分間処理した。

酸洗浄工程として、通常のアルミニウム金属表面酸洗浄プロセスにしたがって、例として、アルミニウム部品を１７０ｇ／Ｌの硝酸溶液の中に入れ、常温下で４分間処理した。
硫酸陽極酸化工程として、前処理を経た清浄なアルミニウム部品を陽極として、１９０ｇ／Ｌの硫酸イオンと１０ｇ／Ｌのアルミニウムイオンとを含有する電解液の中に浸漬させ、１５Ｖの作業電圧、２０℃の電解温度で、１８分間処理することによって、アルミニウム表面に、アルミニウム素材の塗装接着下地として適用される陽極酸化皮膜を得た。
熱水を用いた純水洗浄工程では、純水の電気伝導率は５０μｓ／ｃｍ以下、ｐＨ値は６、温度は５５℃、洗浄時間は３分間であった。
乾燥処理工程では、空気の温度は５５℃、乾燥時間は２５分間であった。

（実施例３）
汚れ除去工程として、通常のアルミニウム金属表面汚れ除去プロセスにしたがって、例として、アルミニウム部品を１００ｇ／Ｌの硫酸溶液の中に入れ、常温下で４分間処理した。
自然酸化皮膜の除去工程として、通常のアルミニウム金属表面自然酸化皮膜除去プロセスにしたがって、例として、アルミニウム部品を７０ｇ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液の中に入れ、６０℃で８分間処理した。

酸洗浄工程として、通常のアルミニウム金属表面酸洗浄プロセスにしたがって、例として、アルミニウム部品を１８０ｇ／Ｌの硝酸溶液の中に入れ、常温下で３分間処理した。
硫酸陽極酸化工程として、前処理を経た清浄なアルミニウム部品を陽極として、２００ｇ／Ｌの硫酸イオンと１５ｇ／Ｌのアルミニウムイオンとを含有する電解液の中に浸漬させ、１８Ｖの作業電圧、１８℃の電解温度で、１５分間処理することによって、アルミニウム表面に、アルミニウム素材の塗装接着下地として適用される陽極酸化皮膜を得た。

熱水を用いた純水洗浄工程では、純水の電気伝導率は５０μｓ／ｃｍ以下、ｐＨ値は５、温度は６０℃、洗浄時間は２分間であった。
乾燥処理工程では、空気の温度は６０℃、乾燥時間は２０分間であった。

本発明の生産プロセスのフローチャートである。

Claims (5)

1. 環境保護に優れるアルミニウム素材の塗装前表面処理方法であって、
   部品表面の油汚れを洗浄する工程と、
   部品表面の自然酸化皮膜を除去する工程と、
   酸洗浄する工程と、
   硫酸陽極酸化する工程と、
   熱水を用いて純水洗浄する工程と、
   乾燥させる工程と、
   を備えることを特徴とする表面処理方法。
2. 環境保護に優れるアルミニウム素材の塗装前表面処理方法であって、
   前記硫酸陽極酸化する工程は、前処理を経た清浄なアルミニウム部品を陽極として硫酸電解溶液の中に浸漬させ、０．８〜１．２Ａ／ｄｍ²の電流密度、１３〜１８Ｖの作業電圧、１８〜２２℃の電解温度で、１５〜２２分間処理することによって、アルミニウム表面にアルミニウム素材の塗装接着下地として適用される陽極酸化皮膜を得ることを特徴とする請求項１に記載の表面処理方法。
3. 環境保護に優れるアルミニウム素材の塗装前表面処理方法であって、
   前記硫酸陽極酸化する工程において、硫酸電解溶液は、１８０〜２００ｇ／Ｌの硫酸イオンと、５〜１５ｇ／Ｌのアルミニウムイオンとを含有することを特徴とする請求項１または２に記載の表面処理方法。
4. 環境保護に優れるアルミニウム素材の塗装前表面処理方法であって、
   前記熱水を用いて純水洗浄する工程において、純水の電気伝導率は５０μｓ／ｃｍ以下、ｐＨ値は５〜７、水洗温度は５０〜６０℃、洗浄時間は２〜４分間であることを特徴とする請求項１に記載の表面処理方法。
5. 環境保護に優れるアルミニウム素材の塗装前表面処理方法であって、
   前記乾燥させる工程において、乾燥温度は５０〜６０℃、時間は２０〜３０分間であることを特徴とする請求項１に記載の表面処理方法。

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