JP2023110771A - Metallic material, and component enabling out door use - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属材料、および、屋外使用可能部品の技術に関する。 The present invention relates to the technology of metal materials and parts for outdoor use.
従来、アルミニウム合金等の金属材料が知られている。例えば、特許文献1では、母材の表面がアルマイト処理されることによって、当該表面に、アルマイト皮膜を構成する陽極酸化層が形成されたアルミニウム合金が開示されている。
Conventionally, metal materials such as aluminum alloys are known. For example,
アルミニウム合金等の金属材料は、例えば屋外使用可能部品に使用されている。アルミニウム合金等の金属材料には、金属材料としての特性の向上のために種々の金属介在物が含まれている。金属材料においては、母材に含まれる金属介在物が、母材上に形成される陽極酸化層の意匠性、および、耐食性に影響を及ぼす。金属材料、および、当該金属材料を備える屋外使用可能部品においては、陽極酸化層の意匠性、および、耐食性の向上が望まれている。 Metallic materials such as aluminum alloys are used, for example, in outdoor usable parts. Metal materials such as aluminum alloys contain various metal inclusions in order to improve their properties as metal materials. In metal materials, metal inclusions contained in the base material affect the design and corrosion resistance of the anodized layer formed on the base material. Metallic materials and parts that can be used outdoors made of such metallic materials are desired to have an anodized layer with improved design and corrosion resistance.
本開示の目的は、意匠性、および、耐食性に優れた陽極酸化層を生成できる金属材料、および、屋外使用可能部品を提供することである。 An object of the present disclosure is to provide a metal material capable of forming an anodized layer with excellent design and corrosion resistance, and a part that can be used outdoors.
本開示の第1側面に従う金属材料は、母材と、母材上に形成され、複数の金属介在物を含む形成層と、を備え、複数の金属介在物の全てはそれぞれ、300ナノメートル以下の最大長さ、および、100ナノメートル以下の最小長さを有する。
第1側面の金属材料によれば、意匠性、および、耐食性に優れた陽極酸化層を生成できる。
A metallic material according to a first aspect of the present disclosure comprises a base material and a forming layer formed on the base material and including a plurality of metallic inclusions, all of the plurality of metallic inclusions each having a thickness of 300 nanometers or less. and a minimum length of 100 nanometers or less.
According to the metal material of the first aspect, an anodized layer with excellent design and corrosion resistance can be produced.
第1側面に従う第2側面の金属材料において、複数の金属介在物は晶出物である。
第2側面の金属材料によれば、意匠性、および、耐食性により優れた陽極酸化層を生成できる。
In the metal material of the second aspect according to the first aspect, the plurality of metal inclusions are crystallized substances.
According to the metal material of the second aspect, it is possible to form an anodized layer with superior design and corrosion resistance.
第1、または、第2側面に従う第3側面の金属材料において、複数の金属介在物の少なくとも一部は、10ナノメートル以下の最小長さを有する。
第3側面の金属材料によれば、意匠性、および、耐食性により優れた陽極酸化層を生成できる。
In the metallic material of the third aspect according to the first or second aspect, at least some of the plurality of metallic inclusions have a minimum length of 10 nanometers or less.
According to the metal material of the third aspect, it is possible to form an anodized layer with superior design and corrosion resistance.
第1、または、第2側面に従う第4側面の金属材料において、複数の金属介在物の少なくとも一部は、1ナノメートル以下の最小長さを有する。
第4側面の金属材料によれば、意匠性、および、耐食性により優れた陽極酸化層を生成できる。
In the metal material of the fourth side according to the first or second side, at least some of the plurality of metal inclusions have a minimum length of 1 nanometer or less.
According to the metal material of the fourth aspect, it is possible to produce an anodized layer with superior design and corrosion resistance.
第1から第4側面のいずれか一つに従う第5側面の金属材料は、形成層上に形成された陽極酸化層を備える。
第5側面の金属材料によれば、金属材料が屋外使用可能部品等の部品に用いられることにより、当該部品の意匠性、および、耐食性を向上できる。
The metallic material of the fifth aspect according to any one of the first to fourth aspects comprises an anodized layer formed on the forming layer.
According to the metal material of the fifth aspect, by using the metal material for parts such as parts that can be used outdoors, the design and corrosion resistance of the parts can be improved.
第5側面に従う第6側面の金属材料において、形成層は、100ナノメートルから10マイクロメートルの範囲の最大厚さを有する。
第6側面の金属材料によれば、意匠性、および、耐食性により優れた陽極酸化層を生成できる。
In the metallic material of the sixth aspect according to the fifth aspect, the formation layer has a maximum thickness in the range of 100 nanometers to 10 micrometers.
According to the metal material of the sixth aspect, it is possible to produce an anodized layer that is superior in designability and corrosion resistance.
第1から第6側面のいずれか一つに従う第7側面の金属材料において、複数の金属介在物は、鉄を含む第一金属介在物と、マグネシウムを含む第二金属介在物と、シリコンを含む第三金属介在物と、銅を含む第四金属介在物と、を含む。
第7側面の金属材料によれば、意匠性、および、耐食性により優れた陽極酸化層を生成できる。特に、透明度に優れた陽極酸化層を生成できる。
In the metal material of the seventh aspect according to any one of the first to sixth aspects, the plurality of metal inclusions include first metal inclusions containing iron, second metal inclusions containing magnesium, and silicon. A third metal inclusion and a fourth metal inclusion containing copper are included.
According to the metal material of the seventh aspect, it is possible to produce an anodized layer that is superior in designability and corrosion resistance. In particular, an anodized layer with excellent transparency can be produced.
第7側面に従う第8側面の金属材料において、第一金属介在物、第二金属介在物、および、第三金属介在物のそれぞれは、10ナノメートル以下の最大長さを有する。
第8側面の金属材料によれば、意匠性、および、耐食性により優れた陽極酸化層を生成できる。特に、透明度に優れた陽極酸化層を生成できる。
In the metallic material of the eighth aspect according to the seventh aspect, each of the first metallic inclusion, the second metallic inclusion and the third metallic inclusion has a maximum length of 10 nanometers or less.
According to the metal material of the eighth aspect, it is possible to produce an anodized layer with superior design and corrosion resistance. In particular, an anodized layer with excellent transparency can be produced.
第7、または、第8側面に従う第9側面の金属材料において、第四金属介在物は、300ナノメートル以下の最大長さを有する。
第9側面の金属材料によれば、意匠性、および、耐食性により優れた陽極酸化層を生成できる。特に、透明度に優れた陽極酸化層を生成できる。
In the metallic material of the ninth aspect according to the seventh or eighth aspect, the fourth metallic inclusion has a maximum length of 300 nanometers or less.
According to the metal material of the ninth aspect, it is possible to form an anodized layer with superior design and corrosion resistance. In particular, an anodized layer with excellent transparency can be produced.
第1から第9側面のいずれか一つに従う第10側面の金属材料において、母材は、アルミニウムを含む。
第10側面の金属材料によれば、意匠性、および、耐食性により優れたアルマイト層を生成できる。
In the metal material of the tenth aspect according to any one of the first to ninth aspects, the base material contains aluminum.
According to the metal material of the tenth aspect, it is possible to produce an alumite layer with superior design and corrosion resistance.
第11側面の屋外使用可能部品は、第1から第10側面のいずれか一つに従う金属材料を備える。
第11側面の屋外使用可能部品によれば、意匠性、および、耐食性に優れた陽極酸化層を生成できる。
The outdoor usable component of the eleventh aspect comprises a metallic material according to any one of the first to tenth aspects.
According to the outdoor usable part of the eleventh aspect, an anodized layer with excellent design and corrosion resistance can be produced.
本開示の金属材料、および、屋外使用可能部品によれば、意匠性、および、耐食性に優れた陽極酸化層を生成できる。 According to the metal material and the outdoor usable part of the present disclosure, an anodized layer with excellent design and corrosion resistance can be produced.
(第1実施形態)
第1実施形態に係る金属材料1の構成が説明される。第1実施形態に係る金属材料1の構成の説明には、図1が用いられる。金属材料1は、例えば人力駆動車用部品、および、釣り部品等の種々の製品に使用される。金属材料1は、アルミニウム合金によって構成される。アルミニウム合金の種類は、限定されないが、2000系のAl-Cu系アルミニウム合金であることが好ましい。金属材料1は、母材10、および、母材10上に形成される形成層20を備える。母材10は、陽極酸化層を形成可能な金属を含む。陽極酸化層を形成可能な金属は、例えば、アルミニウム、マグネシウム、チタン、タンタル等、が挙げられる。本実施形態において、母材10は、アルミニウムを含む。母材10は、マグネシウム、チタン、または、タンタルを含んでもよい。
(First embodiment)
A configuration of the
母材10は、アルミニウム合金中に複数の金属介在物を含む。複数の金属介在物は、金属材料1の強度等の特性を向上させるために、母材10中に含まれる。母材10は、複数の金属介在物として、鉄(Fe)、マグネシウム(Mg)、シリコン(Si)、および、銅(Cu)を含む。母材10は、複数の金属介在物として、その他の元素を含んでいてもよい。複数の金属介在物は、母材10中に晶出物として存在している。
母材10は、アルミニウム合金に、Fe、Mg、Si、および、Cu等の金属介在物を構成する各元素が含有された原料が溶解炉中で溶解され、溶解された原料が所定の鋳型などに流し込まれた状態において固化されることによって形成される。形成層20を除いた、母材10の厚さは特に限定されず、任意の厚さとすることができる。
The
形成層20は、母材10上に形成される。形成層20は、複数の金属介在物を含む。
The forming
具体的には、形成層20は、複数の金属介在物として、鉄(Fe)を含む第一金属介在物と、マグネシウム(Mg)を含む第二金属介在物と、シリコン(Si)を含む第三金属介在物と、銅(Cu)を含む第四金属介在物と、を含むことが好ましい。形成層20は、複数の金属介在物として、その他の元素を含んでいてもよい。複数の金属介在物は、晶出物であることが好ましい。
Specifically, the
形成層20中に含まれる複数の金属介在物は、従来のアルミニウム合金材料や母材10に含まれる金属介在物と比べて微細化されている。具体的には、形成層20中に含まれる複数の金属介在物の全てはそれぞれ、300ナノメートル(nm)以下の最大長さ、および、100ナノメートル(nm)以下の最小長さを有する。
The plurality of metal inclusions contained in the forming
本明細書において、最大長さとは、単一の金属介在物を投影的に見た場合、その金属介在物が有する最も長い長さのことをいう。最小長さとは、単一の金属介在物を投影的に見た場合、その金属介在物が有する最も短い長さのことをいう。 As used herein, the maximum length refers to the longest length of a single metal inclusion when viewed in projection. The minimum length refers to the shortest length of a single metal inclusion when viewed in projection.
複数の金属介在物が300nm以下の最大長さ、および、100nm以下の最小長さを有することによって、形成層20上に陽極酸化層が形成された場合に、当該陽極酸化層の意匠性、および、耐食性が向上される。意匠性、および、耐食性の向上の理由については後述する。
When an anodized layer is formed on the
複数の金属介在物の少なくとも一部は、10nm以下の最小長さを有することが好ましく、1nm以下の最小長さを有することがより好ましい。複数の金属介在物の一部が10nm以下、または、1nm以下の最小長さを有することによって、形成層20上に陽極酸化層が形成された場合に、当該陽極酸化層の意匠性、および、耐食性がより向上される。
At least some of the plurality of metal inclusions preferably have a minimum length of 10 nm or less, more preferably 1 nm or less. When an anodized layer is formed on the
Feを含む第一金属介在物、Mgを含む第二金属介在物、および、Siを含む第三金属介在物のそれぞれは、10nm以下の最大長さを有することが好ましい。Cuを含む第四金属介在物は、300nm以下の最大長さを有することが好ましい。第一金属介在物、第二金属介在物、および、第三金属介在物のそれぞれの最大長さが10nm以下、第四金属介在物の最大長さが300nm以下であることによって、形成層20上に陽極酸化層が形成された場合に、当該陽極酸化層の意匠性、および、耐食性がより向上される。 Each of the first metal inclusions containing Fe, the second metal inclusions containing Mg, and the third metal inclusions containing Si preferably has a maximum length of 10 nm or less. The Cu-containing quaternary metal inclusions preferably have a maximum length of 300 nm or less. The maximum length of each of the first metal inclusions, the second metal inclusions, and the third metal inclusions is 10 nm or less, and the maximum length of the fourth metal inclusions is 300 nm or less. When the anodized layer is formed on the surface, the design and corrosion resistance of the anodized layer are further improved.
形成層20は、100nmから10μmの範囲の最大厚さを有することが好ましい。形成層20の最大厚さが100nmから10μmであることによって、形成層20上に陽極酸化層が形成された場合に、当該陽極酸化層の意匠性、および、耐食性がより向上される。
Forming
第1実施形態に係る金属材料1を形成する工程について説明される。当該工程の説明には、図2、および、図3が用いられる。金属材料1は、図2に示されるステップS1からS3までの処理が行われることによって形成される。
A process of forming the
ステップS1において、溶体化処理が行われる。溶体化処理においては、アルミニウムにFe、Mg、Si、および、Cu等の各元素成分が所定の割合で含有された原料が準備される。当該原料は、溶解炉内で溶解される。溶解された原料であるアルミニウム合金の溶湯は、必要に応じて精製処理が施される。精製されたアルミニウム合金の溶湯は、所定の鋳型などに流し込まれ、水冷によって急冷される。アルミニウムに、Fe、Mg、Si、および、Cu等の各元素成分が互いに溶け合った固溶体状態の材料が形成される。 In step S1, solution treatment is performed. In the solution treatment, a raw material is prepared in which element components such as Fe, Mg, Si, and Cu are contained in predetermined proportions in aluminum. The raw material is melted in a melting furnace. The molten aluminum alloy, which is the melted raw material, is subjected to refining treatment as necessary. The refined molten aluminum alloy is poured into a predetermined mold or the like and rapidly cooled by water cooling. A material in a solid solution state is formed in which element components such as Fe, Mg, Si, and Cu are dissolved in aluminum.
ステップS2において、時効化処理が行われる。時効化処理として、人工時効化処理が行われることが好ましい。人工時効化処理においては、ステップS1の溶体化処理において急冷された材料が200℃付近で所定時間再度加熱されることによって、アルミニウム中に過飽和に溶け込まれた元素である金属介在物が晶出物として析出される。金属介在物が晶出物として析出されることによって、アルミニウム合金の強度が向上される。 In step S2, an aging process is performed. As the aging treatment, artificial aging treatment is preferably performed. In the artificial aging treatment, the material that has been quenched in the solution treatment in step S1 is heated again at around 200° C. for a predetermined period of time, so that metal inclusions, which are elements supersaturated into aluminum, are crystallized. is precipitated as Precipitation of metal inclusions as crystallized substances improves the strength of the aluminum alloy.
ステップS3において、電子線照射処理が行われる。電子線照射処理においては、図3(a)に示されるように、ステップS2の時効化処理が行われた後のアルミニウム合金材料の表面に対して、電子線が照射される。照射される電子線のエネルギーは、1~20J/cm2であることが好ましい。電子線が照射される回数は、任意の回数とすることができ、例えば1~20回とすることができる。電子線照射処理が行われることによって、アルミニウム合金材料の表層の温度が300~4000Kとされる。 In step S3, an electron beam irradiation process is performed. In the electron beam irradiation treatment, as shown in FIG. 3A, an electron beam is applied to the surface of the aluminum alloy material after the aging treatment in step S2. The energy of the electron beam to be irradiated is preferably 1 to 20 J/cm 2 . The number of times the electron beam is irradiated can be any number of times, for example, 1 to 20 times. The temperature of the surface layer of the aluminum alloy material is set to 300 to 4000K by the electron beam irradiation treatment.
上述の如く電子線照射処理が行われることによって、図3(b)に示されるように、母材10上に形成層20が形成される。電子線照射処理によって、形成層20中に含まれる金属介在物が微細化される。上述の如く、形成層20中に含まれる複数の金属介在物は、最大長さが300nm以下、および、最小長さが100nm以下となるように微細化される。金属介在物が微細化されることによって、形成層20の表層に、意匠性、および、耐食性に優れた陽極酸化層が形成可能となる。
By performing the electron beam irradiation treatment as described above, the forming
ステップS1からS3までの処理が行われることによって、図1、および、図3(b)に示される金属材料1が形成される。
The
(第2実施形態)
第2実施形態の金属材料2の構成が説明される。第2実施形態の金属材料2の構成の説明には、図4が用いられる。第1実施形態と共通する構成については、第1実施形態と同一の符号が付され、重複する説明が省略される。第2実施形態に係る金属材料2が第1実施形態に係る金属材料1と異なる点は、さらに陽極酸化層30、および、水和物層40を備える点である。
(Second embodiment)
The configuration of the
陽極酸化層30は、形成層20上に形成される。陽極酸化層30は、酸化皮膜として形成される。陽極酸化層30は、形成層20がアルマイト処理されることによって形成される。陽極酸化層30の厚さは特に限定されず、任意の厚さとすることができる。
An
水和物層40は、陽極酸化層30上に形成される。水和物層40は、水和物を含む。水和物層40は、陽極酸化層30が封孔処理されることによって形成される。陽極酸化層30上に水和物層40が形成されることによって、陽極酸化層30の耐食性が向上される。水和物層40によって多孔質の陽極酸化層30の微細孔が封じされることによって、陽極酸化層30が染色された場合、染料が当該微細孔に保持される。染料が微細孔に保持されることによって、陽極酸化層30の色落ちが抑制される。水和物層40の厚さは特に限定されず、任意の厚さとすることができる。
A
第2実施形態に係る金属材料2を形成する工程について説明される。当該工程の説明には、図5、および、図6が用いられる。金属材料2は、図5に示されるステップS1からS6までの処理が行われることによって形成される。ステップS1からS3までの処理は、第1実施形態と同様であるので、説明が省略される。
A process of forming the
ステップS1からS3までの処理が行われた後、ステップS4において、陽極酸化処理が行われる。陽極酸化処理においては、ステップS1からS3までの処理が施されたアルミニウム合金を陽極として溶液中で電気分解が行われることによって、図6(a)に示されるように、形成層20上に陽極酸化層30が形成される。陽極酸化層30は、多孔質に形成される。
After the processes from steps S1 to S3 are performed, an anodizing process is performed in step S4. In the anodizing treatment, electrolysis is performed in a solution using the aluminum alloy subjected to the treatments from steps S1 to S3 as an anode, thereby forming an anode on the forming
ステップS5において、染色処理が行われる。染色処理においては、ステップS4の陽極酸化処理が施されたアルミニウム合金材料が、染料の中に漬けられる。染色処理が行われることによって、陽極酸化層30の孔に染料が入り込む。陽極酸化層30の孔に染料が入り込むことによって、陽極酸化層30が染色される。
In step S5, dyeing processing is performed. In the dyeing process, the anodized aluminum alloy material in step S4 is immersed in a dye. The dye enters the pores of the anodized
ステップS6において、封孔処理が行われる。封孔処理においては、ステップS5の染色処理が施されたアルミニウム合金材料の陽極酸化層30が沸騰水、加熱水蒸気、または、酢酸Ni等で処理されることによって、図6(b)に示されるように、陽極酸化層30上にアルミナ水和物を含む水和物層40が形成される。水和物層40が形成されることによって、陽極酸化層30の微細孔が塞がれ、陽極酸化層30の微細孔から染料が外部に出てしまうのが抑制される。
In step S6, a sealing process is performed. In the sealing process, the anodized
ステップS1からS6までの処理が行われることによって、図4、および、図6(b)に示される金属材料2が形成される。ステップS6の処理は、必ずしも行われる必要はない。
The
形成層20中に含まれる複数の金属介在物が300nm以下の最大長さ、および、100nm以下の最小長さを有することによって、形成層20上に形成される陽極酸化層30の意匠性、および、耐食性が向上される。
Designability of the anodized
意匠性の向上の理由について説明される。形成層20上の陽極酸化層30は、多孔質である。形成層20上に陽極酸化層30が形成されると、陽極酸化層30の微細孔に金属介在物の一部が取り込まれる。陽極酸化層30に取り込まれた金属介在物は、陽極酸化層30の透明度に影響を与える。第1実施形態に係る金属材料1、および、第2実施形態に係る金属材料2においては、形成層20中に含まれる複数の金属介在物の最大長さが300nm以下、および、最小長さが100nm以下であることによって、金属介在物によって与えられる陽極酸化層30の透明度への影響が低減される。金属介在物によって与えられる陽極酸化層30の透明度への影響が低減されることによって、陽極酸化層30の透明度が向上される。透明度が向上されることによって、陽極酸化層30が染色された場合に、所望の色が出され易くなる。所望の色が出され易くなることによって、陽極酸化層30の意匠性が向上される。
The reason for the improvement in designability will be explained. The anodized
耐食性の向上の理由について説明される。陽極酸化層30の微細孔に金属介在物が取り込まれると、当該金属介在物は陽極酸化層30の欠陥となり、当該欠陥を起点として腐食が起こり易くなる。第1実施形態に係る金属材料1、および、第2実施形態に係る金属材料2においては、形成層20中に含まれる複数の金属介在物の最大長さが300nm以下、および、最小長さが100nm以下であることによって、欠陥によって与えられる陽極酸化層30の耐食性への影響が低減される。欠陥によって与えられる陽極酸化層30の耐食性への影響が低減されることによって、陽極酸化層30の耐食性が向上される。
The reason for the improvement in corrosion resistance will be explained. When metal inclusions are taken into the micropores of the anodized
(屋外使用可能部品)
図1、および、図4に示される屋外使用可能部品3は、屋外で使用可能な部品である。屋外使用可能部品3には、屋外で使用可能な任意の部品が含まれ、例えば人力駆動車用部品、および、釣り部品が含まれる。人力駆動車用部品の例としては、クランクアーム、ペダル、フロントスプロケット、リアスプロケット、フロントハブ組立体、リアハブ組立体、リムブレーキ装置、ディスクブレーキ装置、ディスクブレーキローター、ブレーキ操作装置、フロントディレーラ、リアディレーラ、変速操作装置、駆動チェーン、フロントホイール、リアホイール、フロントサスペンション、リアサスペンション、シートポスト、電動ドライブユニット、ハンドル、サドル、マッドガード等、が挙げられる。釣り部品の例としては、リール、ロッド、ルアー等、が挙げられる。屋外使用可能部品3は、第1実施形態に係る金属材料1、および/または、第2実施形態に係る金属材料2を備える。金属材料1、および/または、金属材料2は、屋外使用可能部品3の任意の箇所に用いられる。
(Parts that can be used outdoors)
The outdoor
屋外使用可能部品3が装着される人力駆動車は、少なくとも1つの車輪を有し、少なくとも人力駆動力によって駆動できる乗り物である。人力駆動車は、例えばマウンテンバイク、ロードバイク、シティバイク、カーゴバイク、ハンドバイク、および、リカンベントなど種々の種類の自転車を含む。人力駆動車が有する車輪の数は限定されない。人力駆動車は、例えば1輪車および2輪以上の車輪を有する乗り物を含む。人力駆動車は、人力駆動力のみによって駆動できる乗り物に限定されない。人力駆動車は、人力駆動力だけではなく、電気モータの駆動力を推進に利用するE-bikeを含む。E-bikeは、電気モータによって推進が補助される電動アシスト自転車を含む。
The manpowered vehicle to which the outdoor
実施例を挙げて本発明は具体的に説明されるが、本発明は当該実施例に限定されない。 The present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited to the examples.
(実施例)
アルミニウムにFe、Mg、Si、および、Cuの各元素成分が所定の割合で含有された原料が、500℃に加熱された状態で90分間保持され、溶解炉内で溶解される。溶解されたアルミニウム合金の溶湯は、所定の鋳型に流し込まれ板状とされた後、水冷によって強制急冷される。急冷によって、アルミニウムにFe、Mg、Si、および、Cuの各元素成分が互いに溶け合った固溶体状態の板状材料が形成される。固溶体状態の板状材料は、175℃、8時間の人工時効化処理が施される。人工時効化処理によって、アルミニウム中にFe、Mg、Si、および、Cuの各元素成分が晶出物として析出されたアルミニウム合金板が形成される。
(Example)
A raw material containing aluminum containing Fe, Mg, Si, and Cu in a predetermined ratio is heated to 500° C. and held for 90 minutes, and melted in a melting furnace. The molten aluminum alloy is poured into a predetermined mold to form a plate, and then forcibly quenched by water cooling. Rapid cooling forms a plate-like material in a solid solution state in which the element components of Fe, Mg, Si, and Cu are mutually dissolved in aluminum. The plate-like material in the solid solution state is subjected to artificial aging treatment at 175° C. for 8 hours. The artificial aging treatment forms an aluminum alloy sheet in which the element components of Fe, Mg, Si, and Cu are precipitated as crystallized substances in aluminum.
当該アルミニウム合金板の表面に対して、1~20J/cm2の電子線が照射される。硫酸を15%含む20℃の電解液中で、電子線照射後のアルミニウム合金板を陽極とした電気分解が行われる。電気分解においては、1.3A/dm2の電流が15分間流される。アルミニウム合金板の表面に、陽極酸化層30に相当するアルマイト皮膜が形成される。
The surface of the aluminum alloy plate is irradiated with an electron beam of 1 to 20 J/cm 2 . Electrolysis is performed in an electrolytic solution containing 15% sulfuric acid at 20° C. using the electron beam-irradiated aluminum alloy plate as an anode. In electrolysis, a current of 1.3 A/dm 2 is passed for 15 minutes. An alumite film corresponding to the anodized
アルマイト皮膜が形成されたアルミニウム合金板が、50℃の黒色染料の中に3分間漬けられる。染色後のアルミニウム合金板が、酢酸Ni溶液中で90℃にて10分間保持されることによって、アルマイト皮膜が封孔される。以上のようにして、実施例のアルミニウム合金材料が生成される。 An aluminum alloy plate on which an alumite film is formed is immersed in a black dye at 50° C. for 3 minutes. The anodized aluminum film is sealed by holding the dyed aluminum alloy plate in the Ni acetate solution at 90° C. for 10 minutes. As described above, the aluminum alloy material of the example is produced.
(比較例)
上述の電子線照射が施されなかったこと以外、実施例のアルミニウム合金材料と同様の処理が行われることによって、比較例のアルミニウム合金材料が生成される。
(Comparative example)
The aluminum alloy material of the comparative example is produced by performing the same treatment as the aluminum alloy material of the example, except that the electron beam irradiation was not performed.
(実施例と比較例との対比結果)
図7(a)、および、図8はそれぞれ、比較例のアルミニウム合金材料のアルマイト皮膜の表面、および、断面を示す画像である。図7(b)、および、図9はそれぞれ、実施例のアルミニウム合金材料のアルマイト皮膜の表面、および、断面を示す画像である。
(Comparison result between Example and Comparative Example)
FIG. 7A and FIG. 8 are images showing the surface and cross section of the alumite coating of the aluminum alloy material of the comparative example, respectively. FIG. 7B and FIG. 9 are images showing the surface and cross section of the alumite coating of the aluminum alloy material of the example, respectively.
図7から図9に示されるように、実施例のアルミニウム合金材料のアルマイト皮膜に含まれる金属介在物は、比較例のアルミニウム合金材料のアルマイト皮膜に含まれる金属介在物よりも微細化された。具体的には、実施例のアルミニウム合金材料のアルマイト皮膜に含まれる全ての金属介在物は、最大長さが300nm以下、最小長さが100nm以下となるまで微細化された。特に、アルマイト皮膜に含まれる金属介在物のうち、Fe、Mg、および、Siは、最大長さが10nm以下となるまで微細化された。 As shown in FIGS. 7 to 9, the metal inclusions contained in the alumite coating of the aluminum alloy material of the example were finer than the metal inclusions contained in the alumite coating of the aluminum alloy material of the comparative example. Specifically, all metal inclusions contained in the alumite coating of the aluminum alloy material of the example were refined to have a maximum length of 300 nm or less and a minimum length of 100 nm or less. In particular, among the metal inclusions contained in the alumite film, Fe, Mg, and Si were refined to a maximum length of 10 nm or less.
図10は、実施例、および、比較例のアルミニウム合金材料のアルマイト皮膜の反射率を示している。透明度の測定には、アルマイト皮膜の一部の箇所が用いられた。実施例のアルミニウム合金材料においては、比較例のアルミニウム合金材料と比べて、波長1000nm以下の可視領域におけるアルマイト皮膜の透明度が約2倍向上された。 FIG. 10 shows the reflectance of the alumite coatings of the aluminum alloy materials of Examples and Comparative Examples. A part of the alumite film was used to measure the transparency. In the aluminum alloy material of the example, the transparency of the alumite film in the visible region with a wavelength of 1000 nm or less was improved by about two times compared to the aluminum alloy material of the comparative example.
(アルマイト皮膜の耐食性)
図11は、実施例、および、比較例のアルミニウム合金材料の、CASS試験によるピット深さを示している。CASS試験は、JIS H8681-2の規格に従って行われた。実施例のアルミニウム合金材料においては、比較例のアルミニウム合金材料と比べて、CASS試験によるピット深さが95%減少された。
(Corrosion resistance of anodized aluminum film)
FIG. 11 shows the pit depths of the aluminum alloy materials of Examples and Comparative Examples according to the CASS test. The CASS test was performed according to the JIS H8681-2 standard. In the aluminum alloy material of the example, the pit depth by the CASS test was reduced by 95% compared to the aluminum alloy material of the comparative example.
以上の如く、本発明の第1実施形態に係る金属材料1においては、溶体化処理、および、時効化処理が施されたアルミニウム合金の表面に電子線が照射されることによって、母材10上に形成層20が形成され、形成層20に含まれる金属介在物が微細化された。
As described above, in the
形成層20に含まれる金属介在物の微細化によって、形成層20上に形成される陽極酸化層30の透明度が向上された。陽極酸化層30の透明度の向上によって、陽極酸化層30を所望の色にし易くなる。陽極酸化層30を所望の色にし易くなることによって、意匠性が向上される。形成層20に含まれる金属介在物の微細化によって、形成層20上に形成される陽極酸化層30の耐食性が向上された。
The transparency of the anodized
1,2…金属材料、3…屋外使用可能部品、10…母材、20…形成層、30…陽極酸化層、40…水和物層
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記母材上に形成され、複数の金属介在物を含む形成層と、を備え、
前記複数の金属介在物の全てはそれぞれ、300ナノメートル以下の最大長さ、および、100ナノメートル以下の最小長さを有する、
金属材料。 a base material;
a formation layer formed on the base material and containing a plurality of metal inclusions;
each of the plurality of metal inclusions has a maximum length of 300 nanometers or less and a minimum length of 100 nanometers or less;
Metal material.
請求項1に記載の金属材料。 wherein the plurality of metal inclusions are crystallized substances,
The metal material according to claim 1.
請求項1、または、2に記載の金属材料。 at least some of the plurality of metal inclusions have the minimum length of 10 nanometers or less;
The metal material according to claim 1 or 2.
請求項1、または、2に記載の金属材料。 at least some of the plurality of metal inclusions have the minimum length of 1 nanometer or less;
The metal material according to claim 1 or 2.
請求項1から4のいずれか一項に記載の金属材料。 An anodized layer formed on the forming layer,
The metal material according to any one of claims 1 to 4.
請求項5に記載の金属材料。 the forming layer has a maximum thickness in the range of 100 nanometers to 10 micrometers;
The metal material according to claim 5.
鉄を含む第一金属介在物と、
マグネシウムを含む第二金属介在物と、
シリコンを含む第三金属介在物と、
銅を含む第四金属介在物と、
を含む、
請求項1から6のいずれか一項に記載の金属材料。 The plurality of metal inclusions are
a first metal inclusion containing iron;
a second metal inclusion containing magnesium;
a third metal inclusion containing silicon;
a quaternary metal inclusion containing copper;
including,
The metal material according to any one of claims 1 to 6.
請求項7に記載の金属材料。 each of said first metal inclusions, said second metal inclusions, and said third metal inclusions has said maximum length of 10 nanometers or less;
The metal material according to claim 7.
請求項7、または、8に記載の金属材料。 said quaternary metal inclusions have said maximum length of 300 nanometers or less;
The metal material according to claim 7 or 8.
請求項1から9のいずれか一項に記載の金属材料。 The base material contains aluminum,
A metal material according to any one of claims 1 to 9.
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