JP3143225B2 - アルミニウムまたはアルミニウム合金基体の表面被覆方法 - Google Patents

アルミニウムまたはアルミニウム合金基体の表面被覆方法

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JP3143225B2 JP04241492A JP24149292A JP3143225B2 JP 3143225 B2 JP3143225 B2 JP 3143225B2 JP 04241492 A JP04241492 A JP 04241492A JP 24149292 A JP24149292 A JP 24149292A JP 3143225 B2 JP3143225 B2 JP 3143225B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、絶縁性にすぐれる多層
皮膜をアルミニウムおよびアルミニウム合金基体表面に
形成する、陽極火花放電法と電着塗装法とを利用したア
ルミニウムおよびアルミニウム合金基体の表面被覆方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】アルミニウムまたはアルミニウム合金基
体などのアルミニウム素材上に、特性の異なった表面被
覆を形成する方法として種々の方法が知られている。例
えば、耐食性を付与するために陽極火花放電法によりセ
ラミックス皮膜を形成する方法が知られている(特公昭
58−17278号公報、特公昭59−45722号公
報、特公昭60−12438号公報)。この方法よりセ
ラミックス皮膜を形成すると全体として、耐食性が向上
することが示されている。一方、電着塗装法も表面被覆
を形成する方法として知られている。アルミニウムまた
はアルミニウム合金基体などのアルミニウム素材上に、
電着塗装法を施す場合には、該アルミニウム素材に、先
ず下地処理としてリン酸化成皮膜処理、クロメート皮膜
処理及び陽極酸化等が行われている。アルミニウムまた
はアルミニウム合金基体などのアルミニウム素材上にセ
ラミックス皮膜を形成すると絶縁性は向上するが、さら
に絶縁性を向上させることができる方法については知ら
れていない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、ア
ルミニウムまたはアルミニウム合金素材表面にセラミッ
クス皮膜を形成した材料の絶縁性を向上させることがで
きる方法を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、アルミニウム
またはアルミニウム合金素材表面に形成したセラミック
ス皮膜上に電着塗装皮膜を形成すると、上記目的を効率
的に達成できるとの知見に基づいてなされたのである。
すなわち、本発明は、陽極火花放電法によってアルミニ
ウム又はアルミニウム合金基体表面に形成したセラミッ
クス皮膜上に、電着塗装を行なうことを特徴とするアル
ミニウムまたはアルミニウム合金基体の表面被覆方法を
提供する。本発明で使用するアルミニウム基体として
は、アルミニウムまたはアルミニウム合金があげられ
る。アルミニウムダイカスト、鋳物等の複雑な形状品に
も均一に皮膜を形成できる。本発明では、先ず、アルミ
ニウム基体上に陽極火花放電法によるセラミックス皮膜
の形成する。陽極火花放電法によるセラミックス皮膜の
形成方法及び組成は、例えば特公昭58−17298号
公報及び特開平3−94077号公報に記載のものを用
いることができる。より具体的には、セラミックス皮膜
を形成させる陽極火花放電法としては、水溶性若しくは
コロイド状ケイ酸塩及び/又は酸素酸塩を含有する水溶
液ないし、それらにセラミックス微粒子を懸濁させた電
解浴中にアルミニウム系素材を浸して陽極火花放電を行
なう方法が好ましい。
【0005】ここで、ケイ酸塩としては、一般的 M2O・
nSiO2 (Mはアルカリ金属を示し、nは0.5乃至100
の整数を示す)で表わされる種々の水溶性のもの、例え
ば、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸リチウ
ムと、水分散性のものとしてはコロイダルシリカ等を挙
げることができる。又、酸素酸塩としては、タングステ
ン酸、錫酸塩、モリブデン酸、ホウ酸塩、アルミン酸
塩、リン酸塩等などの一種又は二種以上の混合物があげ
られる。本発明では、上記ケイ酸塩又は酸素酸塩単独
で、若しくは2種以上の混合物として、又は両者の混合
物として用いることができる。さらに、溶解性無機フッ
ソ化合物の水溶液への添加が、火花放電皮膜の形成促進
に有効である。ここに用いる溶解性無機フッソ化合物と
しては、HF、NaF 、KF、HBF4、NaBF4 、KBF4、H2SiF8
Na2SiF5 、K2SiF8等を上げることができる。さらに、電
解浴に不溶性で分散可能な種々のセラミックス微粒子を
懸濁させてもよい。例えば、Al2O3 、Al(OH)3 、SiO2
3Al2O3・2SiO2 、TiO2、ZrO2、部分安定化したジルコニ
ア、安定化ジルコニア、Cr2O3 等の酸化物系セラミック
スやSiC、TiC、TiN、TiB、ZrB、BN、WC、WS
i2、MoSi2 等の非酸化物系セラミックスをあげることが
出来る。尚、これらは単独で、又は2種以上の混合物を
用いることができる(特願平1−228639号及び同
2−54827号)。これらのうち、特に、浴種として
は、ケイ酸塩を含むものや、さらにセラミックス微粒子
を懸濁させたもの、又は酸素酸塩にセラミックス微粒子
を懸濁させたものを用いるのがよい。
【0006】電解浴に用いる水溶液中の水溶性若しくは
コロイド状ケイ酸塩及び/又は酸素酸塩の濃度は5g/
リットル以上が好ましく、25〜200g/リットルが
好適である。特に酸素酸塩では飽和に近い濃度とすると
皮膜形成速度が最も上昇するが、濃度上昇とともに形成
された皮膜が不均一となる現象も発生しやすくなるので
上記濃度とするのがよい。尚、水溶液のpHは任意である
が、3〜13.5とするのがよい。通常これらの金属基材
に火花放電皮膜を形成する場合、特に前処理を行なわな
くともよいが、脱脂、エッチング、酸洗等により充分に
清浄化しておくのが望ましい。又、ベーマイト処理等予
備的処理も必要としない。陰極には、鉄、ステンレス、
ニッケル等不溶性電極を用いる。火花放電を行う際の浴
温は、5〜90℃とするのが好ましく、15〜60℃が
より好ましい。低温では火花放電による皮膜の形成速度
がおそくなり、一方高温では、形成された皮膜が不均一
となりやすいからである。電解は定電流法で行ない、電
流密度は0.2〜20A/dm2 で行なうのがよく、好まし
くは1〜5A/dm 2 である。試料全面に均一に火花が発
生した後1〜30分間電解する。好ましくは、2〜10
分間である。又、電解終了時の電圧は150V以上に達
していなければならない、特に300V以上500V以
下が望ましい。整流器の出力は任意の波径の直流で良い
が、パルス波形(矩形波波形)、ノコギリ波形又は直流
半波波形が好ましい。パルス波形、ノコギリ波形がより
好ましい。火花放電皮膜の厚みは任意とすることができ
るが、1〜30μ、好ましくは3〜10μとするのがよ
い。
【0007】本発明で電着塗装は常法により行なうこと
ができる。例えば、朝倉書店発行の“塗装の辞典”の第
154頁〜第161頁に記載の「5.9 電着塗装」の
欄や日刊工業新聞社発行の“塗装技術ハンドブック”の
第196頁〜第205頁及び第293頁〜第307頁参
照のこと。本発明では、陽極火花放電により形成したセ
ラミックス膜は、充分に脱イオン水等により洗浄し、好
ましくは水切り乾燥等行なった後、電着塗装液に浸漬し
て電着を行なうのがよい。電着塗料の種類は大別すると
カチオン系とアニオン系とがあるが、カチオン系電着塗
料が好ましい。ここで用いるカチオン電着塗料の種類は
任意で良いが、エポキシ系、アクリル系等をあげること
ができる。耐食性を目的とした用途としては、エポキシ
系が好ましい。一方、アニオン電着塗料としては、乾性
油、ポリブタジエン、エポキシエステル、ポリアクリル
酸エステル、アクリルメラミン系等を主骨格としたポリ
カルボン酸樹脂を用いた塗料をあげることができる。液
温、塗料の攪拌や陽極等は使用する塗料の性質に沿った
ものとし、一般的にエポキシ系カチオン電着塗料では、
液温は25〜30℃、陽極はAnion 交換隔膜を用いた隔
膜陽極を用いるのがよい。通電法としては、基本的に定
電圧法とし、通電開始時から、所定の電圧とする通称ド
カン法と、開始時より序々に電圧を上昇させるスロース
タート法があるが、スロースタート法がより好ましい。
電圧は塗料の性質により又、必要とする膜厚により決定
するが、一般的前処理による最適電圧より10〜50V
上昇させた方が良い。エポキシ系カチオン電着塗料では
190〜350Vである。カチオン電着塗膜の厚みは任
意とすることができるが、3〜50μ、好ましくは10
〜30μとするのがよい。電着処理後、焼付け炉中で焼
付処理を行なうのがよい。塗料の種類により条件は変わ
るが、通常130〜230℃で10〜60分行なうのが
よい。
【0008】
【発明の効果】本発明によれば、リサイクル化、軽量化
の要求により増々用途の広がっているアルミニウム部
品、特に、ダイカストや鋳物部品に、優れた絶縁特性を
付与することができる。従って、本発明の方法により多
層皮膜を形成したアルミニウムおよびアルミニウム合金
素材は、軽量化等の特性を利用するとともに、一般的な
特性、たとえば耐食性等に加え優れた絶縁特性により幅
広い利用が期待されている。又、アルミニウム線材ない
しアルミニウムを最外層とする電線、例えば、アルミニ
ウムクラッド電線にこの多層皮膜を形成すれば、すぐれ
た絶縁被覆電線とすることができる。次に本発明を実施
例により説明する。
【0009】
【実施例】
実施例1 アルミダイカスト部品(JIS ADC−12材)を脱
脂、活性化し清浄化した後、K2O-nSiO2 、200g/リ
ットル液中に浸漬し、火花放電法により5μmのセラミ
ックス皮膜を形成した。洗浄は市水とイオン交換水で充
分に行ない、130℃で10分水切り乾燥した。放冷
後、エポキシ−ポリアミド系樹脂と顔料(チタン白、カ
ーボン等)、溶剤、中和剤からなるエポキシ系カチオン
電着塗料(ディップソール(株)、商品名ED−63
0)により、液温28℃、電圧220Vで、電着し、1
80℃で20分焼きつけた。これにより、15μmのハ
ジキ、ヘコミ、ピンホール、ぶつ等のない、美麗なカチ
オン電着塗膜が形成された。 実施例2 実施例1と同様のアルミダイカスト部品を、同様に清浄
化した後、K2O-nSiO2、200g/リットル、NaF 、4
g/リットル液中に浸漬し、火花放電法により5μmの
セラミックス皮膜を形成した。その後、実施例1と同様
に洗浄、乾燥後、同様な条件で、カチオン電着塗装し
た。これにより、美麗な15μmのカチオン電着塗膜が
形成された。
【0010】実施例3 実施例1と同様のアルミダイカスト部品を同様に清浄化
した後、Na4P2O17・10H2O 、80g/リットルの水溶液
にCr2O2 微粒子(日本電工(株)製、商品名、ND−8
02、平均粒子径0.7μm)50g/リットルを懸濁さ
せた溶液中で、火花放電法により、3μmのセラミック
ス皮膜を形成した。その後、実施例1と同様に洗浄、乾
燥後同一のカチオン電着塗料により、液温280℃、電
圧240Vで電着し、180℃で20分間焼き付けた。
これにより11μmのハジキ、ヘコミ、ピンホール、ぶ
つ等のない、美麗なカチオン電着塗膜が形成された。
【0011】実施例4 実施例1と同様の基体に実施例1と同様の操作によりセ
ラミックス皮膜を形成し、同様の洗浄及び乾燥を行なっ
た。放冷後、ポリブタジエン系樹脂と顔料(チタン白、
カーボン等)、溶剤及び中和剤からなるアニオン電着塗
料(関西ペイント(株)、商品名#7200)を用い
て、液温28℃、電圧110Vで電着塗装し、180℃
で20分間焼きつけた。これによりハジキ、ヘコミ、ピ
ンホールやぶつ等のない美麗な15μmのアニオン電着
塗膜が形成された。 比較例1 実施例1と同様のアルミダイカスト部品をブラスト処理
した後、脱脂、エッチング、活性化し清浄化した後、ク
ロメート処理液(デイップソール(株)、AL−710
A、20ml/リットル、AL−710B、3g/リット
ル)により、クロメート皮膜処理した後、水洗、乾燥
し、他の条件は実施例1と同様とし、カチオン電着塗装
を行なった。 比較例2 実施例1と同様な部品に同様な操作で火花放電法により
セラミックス皮膜を形成し、洗浄、乾燥を同様に行なっ
た。但し、電着塗装は行なわなかった。
【0012】上記実施例及び比較例により得られた多層
皮膜を表面に有するアルミニウム基体の絶縁破壊電圧を
次のようにして測定した。絶縁破壊電圧 JIS C2110固体電気絶縁材料の絶縁体力の試験
方法のワニス塗膜試験方法に準じた方法により、破壊電
圧計B−5110AF型((株)フェイス社製)で測定
した。結果を次に示す。
【表1】 表−1
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−94077(JP,A) 特開 平4−121915(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 26/00 C25D 9/06 C25D 13/20

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 陽極火花放電法によってアルミニウム又
    はアルミニウム合金基体表面に形成したセラミックス皮
    膜上に、電着塗装を行なうことを特徴とするアルミニウ
    ムまたはアルミニウム合金基体の表面被覆方法。
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