JP2014051729A - 黒色アルミニウム材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】黒色表面方向にも厚み方向にも優れた導電性を有しつつ優れた黒色の外観を呈する黒色アルミニウム材及びその製造方法を提供する。
【解決手段】厚さ１５μｍのアルミニウム箔と離型フィルムを貼り合わせた基材を被めっき物とし、イオン交換水を溶媒として調液したジンケート浴を３０℃に加温して３分間揺動しながら浸漬して、アルミニウム箔表面に亜鉛合金膜を形成した。その後、被めっき物を取り出し、イオン交換水にて１分間洗浄し６０℃の温風で１分間乾燥して、黒色めっき前処理を完了した。次に、イオン交換水を溶媒としてニッケル−スズ合金電気めっき浴を調液し、これらのめっき浴を用いて上述の前処理を施した被めっき物に電気めっき処理を行った。得られた黒色アルミニウム材は、Ｌ^＊値が４０未満であり黒色度の高いめっき被膜が形成され、抵抗値も黒色表面方向、厚み方向ともに非常に低い値を示した。
【選択図】なし

Description

本発明は、黒色アルミニウム材及びその製造方法に関する。特に、厚み方向にも黒色表面方向にも高い導電性を有する黒色アルミニウム材及びその製造方法に関する。なお、本明細書、特許請求の範囲及び要約書において、「アルミニウム材」とは純アルミニウム材及びアルミニウム合金材を含むものとする。

近年、プラズマディスプレイ装置のカバー材や撮像装置の遮光体、高解像度の発光アレイ等において、金属光沢のない黒色金属材料が使用されている。黒色化の目的は視認性を下げるためや、吸熱性あるいは放熱性を向上するためである。

そこで、特許文献１には、アルミニウムに劣らない熱伝導性を有する製品として、アルミニウム板からなる基板上に、基板側から亜鉛めっき、ニッケルめっきを形成させてなる着色表面処理アルミニウム板及びその製造方法が開示されている。着色表面処理としては、着色顔料を含有する水系ウレタン樹脂の塗布、または着色顔料とロジンを含有する水系アクリル樹脂の塗布があげられている。また、特許文献２には、アルミニウムに劣らない導電性を有する製品として、アルミニウムからなる部材の少なくとも一方の表面に、亜鉛、ニッケル、スズを順次めっきしてなるめっき層を設ける表面処理アルミニウム板及びその製造方法が開示されている。ここで、めっき層の表面全面に第三リン酸ソーダ溶液を付着させ、更にその表面に着色した有機被膜を形成することが開示されている。

特開２００５−１５３２９６号公報 特開２００６−２９１３４０号公報

現在では、黒色化しながらも表面導電性や厚み方向の導電性をも有する黒色金属材料も求められるような状況となっている。しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載の技術においては、最外層が樹脂被膜であり導電性を有さない。導電性を呈するためにはその部分の樹脂被膜を剥がしたり、例えばはんだ付けなどによる熱によって分解除去する必要があった。

黒色化と導電性とを両立させる試みとして、樹脂による被膜中に炭素粉末や金属微粒子などの導電性フィラーを混入する方法もとられているが、その導電性は非常に低く、不十分なものであった。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、黒色表面方向にも厚み方向にも優れた導電性を有しつつ優れた黒色の外観を呈する黒色アルミニウム材及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係る黒色アルミニウム材は、
アルミニウム材の少なくとも一方の表面に設けられた金属中間層と、
該金属中間層の表面に設けられたニッケル−スズ合金被膜と、
を有する。

前記ニッケル−スズ合金被膜は、ニッケル−スズ合金めっき被膜であることが好ましい。

前記ニッケル−スズ合金被膜における合金比率は、ニッケル：スズがモル比で１：１〜１０：１の範囲内であることが好ましい。

前記金属中間層は、亜鉛または亜鉛合金からなる層であることが好ましい。

前記金属中間層の厚みは、１μｍ以下であることが好ましい。

また、上記目的を達成するために、本発明の第２の観点に係る黒色アルミニウム材の製造方法は、
アルミニウム材の少なくとも一方の表面に金属中間層を形成する工程と、
前記金属中間層の表面にニッケル−スズ合金被膜を形成する工程と、
を含む。

前記ニッケル−スズ合金被膜を形成する工程は、ニッケル−スズ合金被膜をめっきする工程であることが好ましい。

前記ニッケル−スズ合金被膜における合金比率は、ニッケル：スズがモル比で１：１〜１０：１の範囲内であることが好ましい。

前記金属中間層を形成する工程は、亜鉛または亜鉛合金からなる層を形成する工程であることが好ましい。

本発明に係る黒色アルミニウム材は、アルミニウム材の表面に金属中間層を有し、その表面にニッケル−スズ合金被膜を有するため、黒色表面方向と厚み方向との両方にアルミニウム材単体と同等の優れた導電性を有するとともに、優れた黒色の外観を呈する。

本実施形態に係る黒色アルミニウム材の基板となるアルミニウム材としては、フォアナイン以上の純アルミニウム材、及びＪＩＳ規格の１０００系、２０００系、３０００系、５０００系、６０００系、７０００系のいずれのアルミニウム合金材も用いることができる。

本実施形態に係る黒色アルミニウム材のニッケル−スズ合金被膜を形成する方法としては、無電解めっき、電気めっき、スパッタリング、ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等がある。量産性とコストの面からは、電気めっきで形成することが好ましい。

本実施形態に係るニッケル−スズ合金被膜における合金比率としては、ニッケル：スズがモル比で１：１〜１０：１の範囲内であることが好ましい。より好ましくはニッケル：スズがモル比で１：１〜３：１の範囲内である。ニッケル：スズのモル比１：１よりスズが多いと黒色度が低下するおそれがあり、ニッケル：スズのモル比１０：１よりニッケルが多くても黒色度が低下し、耐食性も低下するおそれがある。

本実施形態に係るニッケル−スズ合金被膜を電気めっきで形成する場合の条件としては、水素イオン濃度（ｐＨ）が９〜１３の範囲内、めっき浴温度が２０℃〜５０℃の範囲内、めっき時間が１０秒〜１２０秒の範囲内、電流密度が０．１Ａ／ｄｍ^２〜１０Ａ／ｄｍ^２の範囲内であることが好ましい。

本実施形態に係る黒色アルミニウム材の金属中間層を構成する金属としては、亜鉛（Ｚｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、スズ（Ｓｎ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、鉛（Ｐｂ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タングステン（Ｗ）等の金属及びこれらの合金がある。密着性を増大する効果からは、亜鉛または亜鉛合金が好ましい。

本実施形態に係る黒色アルミニウム材の金属中間層を形成する方法としては、無電解めっき、電気めっき、スパッタリング、ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等がある。量産性とコストの面からは、無電解めっきで形成することが好ましい。

以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって何ら限定されるものではない。

以下に説明するように、本発明の実施例１〜４に係る黒色アルミニウム材の試料を製造し、評価を行った。また、比較のため、比較例１〜３の黒色アルミニウム材の試料を製造し、評価を行った。

（実施例１〜４）
本実施例では、厚さ１５μｍのアルミニウム箔（純アルミニウム系、合金呼称１Ｎ３０）と離型フィルム（リンテック（株）製 微粘着テープＳＲＬ−０７５３Ｂ）を貼り合わせた基材を被めっき物とした。まず、３２％苛性ソーダをイオン交換水で１０倍希釈したアルカリエッチング溶液を３０℃に加温し、上述の被めっき物を９０秒間浸漬して表面の酸化被膜を除去した。被めっき物を取り出した後、イオン交換水にて１分間洗浄した。その後、乾燥処理を行わずに、イオン交換水を溶媒として表１に示す配合で調液したジンケート浴を３０℃に加温して３分間揺動しながら浸漬して、アルミニウム箔表面に亜鉛合金膜を形成した。その後、被めっき物を取り出し、イオン交換水にて１分間洗浄し６０℃の温風で１分間乾燥して、黒色めっき前処理を完了した。

次に、イオン交換水を溶媒として、表１に示す配合で実施例１〜４に係るニッケル−スズ合金電気めっき浴を調液した。すなわち、イオン交換水に、硫酸ニッケル・六水和物（ＮｉＳＯ_４・６Ｈ_２Ｏ）、硫酸スズ・二水和物（ＳｎＳＯ_４・２Ｈ_２Ｏ）、ピロリン酸カリウム、グリシン、グルコン酸ナトリウム及びＨＤＴＭＡ（塩化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム）を配合した。このめっき浴を用いて、上述の前処理を施した被めっき物に表１に示した条件でそれぞれ電気めっき処理を行った。この電気めっき処理では、不溶性酸化イリジウム被覆電極を陽極として使用した。めっき処理を行った後、被めっき物を取り出しイオン交換水にて１分間洗浄し、６０℃の温風で乾燥した。その結果、アルミニウム箔上に密着性の高いめっき被膜が形成され、実施例１〜４に係る黒色アルミニウム材の試料を得た。これら黒色アルミニウム材の黒色層のニッケル：スズの合金比率は、モル比で実施例１が２：１、実施例２が１．５：１、実施例３が１．４：１、実施例４が１．２：１だった。

（比較例１、２）
比較例においても、厚さ１５μｍのアルミニウム箔（純アルミニウム系、合金呼称１Ｎ３０）と離型フィルム（リンテック（株）製 微粘着テープＳＲＬ−０７５３Ｂ）を貼り合わせた基材を被めっき物とした。３２％苛性ソーダをイオン交換水で１０倍希釈したアルカリエッチング溶液を３０℃に加温し、上述の被めっき物を９０秒間浸漬して表面の酸化被膜を除去した。被めっき物を取り出した後、イオン交換水にて１分間洗浄した。その後、乾燥処理を行わずに、イオン交換水を溶媒として表２に示す配合で調液したジンケート浴を３０℃に加温して３分間揺動しながら浸漬して、アルミニウム箔表面に亜鉛合金膜を形成した。その後、被めっき物を取り出し、イオン交換水にて１分間洗浄し６０℃の温風で１分間乾燥して、黒色めっき前処理を完了した。

次に、イオン交換水を溶媒として表２に示す配合で比較例１、２のニッケル電気めっき浴を調液した。すなわち、イオン交換水に、硫酸ニッケル・六水和物（ＮｉＳＯ_４・６Ｈ_２Ｏ）及びホウ酸を配合した。このめっき浴を用いて、上述の前処理を施した被めっき物に表２に示した条件でそれぞれ電気めっき処理を行った。電気めっき処理では、不溶性酸化イリジウム被覆電極を陽極として使用した。めっき処理を行った後、被めっき物を取り出しイオン交換水にて１分間洗浄し、６０℃の温風で乾燥した。このようにして、比較例１、２の黒色アルミニウム材の試料を得た。

（比較例３）
次に、表３に示す配合で比較例３の塗料を調液した。これらの塗料を、厚さ１５μｍのアルミニウム箔（純アルミニウム系、合金呼称１Ｎ３０）に、バーコーター（ＲＫコントロールコータ、ＲＫ Ｐｒｉｎｔ−Ｃｏａｔ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｌｔｄ．製）を使用して塗工した。塗工には、ワイヤ径０．１６ｍｍ、ウェット膜厚６μｍのコーティングバーを使用した。塗工後、被処理物を９０℃で３０分間乾燥して、比較例３の黒色アルミニウム材の試料を得た。

（明度測定）
各試料について、分光測色計（ＣＭ−２６００ｄ、コニカミノルタセンシング株式会社製）を用いて、ＳＣＩモード、ＳＣＥモードの両モードによる明度、すなわちＬ^＊値を測定した。結果を表１乃至表３に示す。

（抵抗値測定）
各試料について、ＸＹ方向（黒色表面方向）とＺ方向（厚み方向）の導電性を評価した。導電性評価では離型フィルムからアルミニウム箔を剥離したものを測定した。ＸＹ方向の導電性測定では、試料上に測定用端子（金めっきを施した真鍮）を載せ、測定用端子を抵抗測定器（ミリオームハイテスター ＨＩＯＫＩ３５４０）に接続したケルビンクリップで挟み、表示抵抗値が安定したときの値を読み取った。Ｚ方向の導電性測定では、試料を測定用端子上に載せ、その上に別の測定用端子を試料上に静かに載せ、さらにアクリル板をおいて１０００ｇの重りを載せた。その後、試料上下の測定用端子を抵抗測定器に接続したケルビンクリップでそれぞれ挟み、表示抵抗値が安定したときの値を読み取った。結果を表１乃至表３に示す。

表１に示されるように、実施例１〜４に係る試料についてはいずれもＬ^＊値が４０未満であり、黒色度の高いめっき被膜が形成されている。さらに、これらのめっき被膜は抵抗値がＸＹ方向（黒色表面方向）、Ｚ方向（厚み方向）ともに非常に低い値を示した。被膜の厚みも２μｍ以下でアルミニウム箔の厚みに比べて十分薄い。

これに対して、比較例１、２の試料については、抵抗値はＸＹ方向、Ｚ方向ともに低い値を示し導電性には優れるものの、いずれもめっき被膜のＬ^＊値が４０以上で厚膜になるほど黒色度が低下している。また、比較例３の試料は、Ｌ^＊値が低く黒色度に優れた外観になっているが、抵抗値がＸＹ方向、Ｚ方向ともに非常に高くなっており、実施例１〜４に係る試料と比較して導電性の面で著しく劣っている。

以上説明したように、本実施形態及び実施例に係る黒色アルミニウム材は、黒色表面方向にも厚み方向にも優れた導電性を有しつつ黒色の外観を呈する。したがって、導電性を必要とする黒色金属の応用分野で、好適に使用することができる。

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態及び実施例は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。

本発明に係る黒色アルミニウム材及びその製造方法は、高い導電性と遮光性が求められ、金属光沢が外観上好ましくないような素材、例えば液晶バックライトユニット用の遮光テープ部材などとして用いられる黒色アルミニウム材を提供するのに適している。

Claims (9)

1. アルミニウム材の少なくとも一方の表面に設けられた金属中間層と、
   該金属中間層の表面に設けられたニッケル−スズ合金被膜と、
   を有する黒色アルミニウム材。
2. 前記ニッケル−スズ合金被膜は、ニッケル−スズ合金めっき被膜である請求項１に記載の黒色アルミニウム材。
3. 前記ニッケル−スズ合金被膜における合金比率は、ニッケル：スズがモル比で１：１〜１０：１の範囲内である請求項１または２に記載の黒色アルミニウム材。
4. 前記金属中間層は、亜鉛または亜鉛合金からなる層である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の黒色アルミニウム材。
5. 前記金属中間層の厚みは、１μｍ以下である請求項１乃至４のいずれか１項に記載の黒色アルミニウム材。
6. アルミニウム材の少なくとも一方の表面に金属中間層を形成する工程と、
   前記金属中間層の表面にニッケル−スズ合金被膜を形成する工程と、
   を含む黒色アルミニウム材の製造方法。
7. 前記ニッケル−スズ合金被膜を形成する工程は、ニッケル−スズ合金被膜をめっきする工程である請求項６に記載の黒色アルミニウム材の製造方法。
8. 前記ニッケル−スズ合金被膜における合金比率は、ニッケル：スズがモル比で１：１〜１０：１の範囲内である請求項６または７に記載の黒色アルミニウム材の製造方法。
9. 前記金属中間層を形成する工程は、亜鉛または亜鉛合金からなる層を形成する工程である請求項６乃至８のいずれか１項に記載の黒色アルミニウム材の製造方法。