JP2019094553A - アルミニウム部材及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
前記母材の表面上に、100μm以下の厚さの陽極酸化被膜と、
を有するアルミニウム部材であって、
前記陽極酸化被膜は、
前記母材の表面上に形成された10〜150nmの厚さのバリア層と、
前記バリア層上に形成された6μm以上の厚さのポーラス層と
を有し、
前記ポーラス層は、
前記ポーラス層とバリア層の境界から、前記ポーラス層の厚さ方向に伸びる第1の孔と、
前記第1の孔に連通すると共に前記ポーラス層の厚さ方向をポーラス層の表面に向かって放射状に分岐して伸びる第2の孔と、
を有する、アルミニウム部材。
前記母材に対して、濃度が0.01〜2.0mol・dm−3の無機酸及び有機カルボン酸からなる群から選択された第1の酸又は第1の酸の塩と、濃度が0.01〜5.0mol・dm−3の無水酸からなる第2の酸と、を含む電解液中で、前記母材に対して、電流密度が5〜30mA・cm−2、電解液の温度が0〜80℃の条件で陽極酸化処理を行う工程と、
を有する、アルミニウム部材の製造方法。
アルミニウム部材は、母材と、母材の表面上に陽極酸化被膜とを有する。以下では、一実施形態に係るアルミニウム部材を構成する各部を説明する。
母材は、アルミニウムから構成されていてもよく、アルミニウム合金から構成されていてもよい。母材の材質は、アルミニウム部材の用途に応じて適宜、選択することができる。例えば、アルミニウム部材の強度を高くする観点からは、5000系アルミニウム合金または6000系アルミニウム合金を母材とすることが好ましい。また、陽極酸化処理後の白色度をより高くする観点からは、陽極酸化処理による着色が起こりにくい1000系アルミニウム合金または6000系アルミニウム合金を母材とすることが好ましい。
陽極酸化被膜は、母材の表面上に形成された10〜150nmの厚さのバリア層と、バリア層上に形成された6μm以上の厚さのポーラス層とを有する。陽極酸化被膜は全体として、100μm以下の厚さを有する。陽極酸化被膜の厚さが100μmを超えると、電解時間が長くなり生産性の低下を招く上に、不均一成長に伴うムラが発生して外観不良となる。陽極酸化被膜は全体として、80μm以下の厚さを有することが好ましい。
一実施形態のアルミニウム部材の製造方法は、母材を準備する工程、及び母材に対して陽極酸化処理を行う工程を有する。従来は、陽極酸化処理を行うために、一次処理と、該一次処理とは異なる電解液を用いた二次処理を行う必要があった。また、場合によっては更に、異なる電解液を用いた三次以上の処理を行う必要があった。これに対して、一実施形態のアルミニウム部材の製造方法では、従来よりも簡便な一次処理で白色度の高いアルミニウム部材を提供することができる。以下では、各工程について、詳細に説明する。
最初に、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる母材を準備する。アルミニウム合金としては特に限定されないが、1000系アルミニウム合金、5000系アルミニウム合金、または6000系アルミニウム合金を挙げることができる。
陽極酸化処理の条件は、母材の表面上に10〜150nmの厚さのバリア層と、バリア層上に6μm以上の厚さを有すると共に第1及び第2の孔を有するポーラス層とを有する陽極酸化被膜が形成される条件に設定する。なお、第1の孔は、バリア層側に位置し、ポーラス層の厚さ方向に伸びる孔である。また、第2の孔は、ポーラス層の表面側に位置し、ポーラス層の厚さ方向をポーラス層の表面に向かって放射状に分岐して伸びる孔である。
なお、母材に対して陽極酸化処理を行った後、必要に応じて封孔処理等の後処理を行ってもよい。
JIS Z8781−4:2013規定の国際照明委員会(CIE)で規格化されたL*a*b*を測色計で測定し、下記式によりハンター白色度に換算したものを用いて評価した。
ハンター白色度=100−{(100−L*)2+a*2+b*2}1/2
陽極酸化処理後のサンプルを目視で外観観察し、均一に陽極酸化されているものを「○」、白色ムラの程度が低いものを「△」、多くの白色ムラが発生したもの又は陽極酸化されていないものを「×」とした。
陽極酸化被膜の厚さは、陽極酸化被膜の断面を樹脂に包埋し、鏡面研磨したサンプルを光学顕微鏡で観察して測定した。
同様に、比較例2では、電解液中の硫酸濃度が低いため母材の陽極酸化処理を行うことができなかった。このため、ポーラス層が形成されず、白色ムラが「×」でありハンター白色度も低かった。
比較例3では、電解液中の硫酸濃度が高すぎるため、バリア層の厚さが8nm、ポーラス層の厚さが5μmと何れの層も薄くなった。比較例3のアルミニウム部材の白色ムラについては「○」であったものの、低いハンター白色度となった。
比較例5では、電解液中の二リン酸の濃度が高いためポーラス層の厚さは5μmと薄くなり、白色ムラは「○」であったものの低いハンター白色度となった。
比較例6では、電解液の液温が低いためポーラス層中に第2の孔は形成されず、白色ムラは「○」であったものの低いハンター白色度となった。
比較例8では、陽極酸化処理時の電流密度が低いため、陽極酸化被膜全体の成長速度が低下し、ポーラス層の厚さが1.5μmと薄くなり、白色ムラは「○」であったものの低いハンター白色度となった。
比較例11では、第2の酸の代わりにリン酸を用いたため第2の孔が形成されず、白色ムラは「○」であったものの低いハンター白色度となった。
2 陽極酸化被膜
10 バリア層
11 ポーラス層
13 第1の孔
14、14a、14b、14c、14d、14e、14f 第2の孔
Claims (6)
- アルミニウム又はアルミニウム合金からなる母材と、
前記母材の表面上に、100μm以下の厚さの陽極酸化被膜と、
を有するアルミニウム部材であって、
前記陽極酸化被膜は、
前記母材の表面上に形成された10〜150nmの厚さのバリア層と、
前記バリア層上に形成された6μm以上の厚さのポーラス層と
を有し、
前記ポーラス層は、
前記ポーラス層とバリア層の境界から、前記ポーラス層の厚さ方向に伸びる第1の孔と、
前記第1の孔に連通すると共に前記ポーラス層の厚さ方向をポーラス層の表面に向かって放射状に分岐して伸びる第2の孔と、
を有する、アルミニウム部材。 - 前記第2の孔が、前記母材の表面となす角度は30〜85度である、請求項1に記載のアルミニウム部材。
- 前記アルミニウム部材を前記陽極酸化被膜の表面側から測定した時のハンター白色度が70〜90である、請求項1又は2に記載のアルミニウム部材。
- 前記第1の孔の平均径は10〜150nmであり、かつ、隣り合う前記第1の孔の平均間隔は25〜400nmである、請求項1から3までの何れか1項に記載のアルミニウム部材。
- アルミニウム又はアルミニウム合金からなる母材を準備する工程と、
前記母材に対して、濃度が0.01〜2.0mol・dm−3の無機酸及び有機カルボン酸からなる群から選択された第1の酸又は第1の酸の塩と、濃度が0.01〜5.0mol・dm−3の無水酸からなる第2の酸と、を含む電解液中で、前記母材に対して、電流密度が5〜30mA・cm−2、電解液の温度が0〜80℃の条件で陽極酸化処理を行う工程と、
を有する、アルミニウム部材の製造方法。 - 前記第2の酸が、二リン酸、三リン酸及びポリリン酸からなる群から選択された少なくとも一種の無水酸である、請求項5に記載のアルミニウム部材の製造方法。
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