JP4629988B2 - 高光沢自然合金発色陽極酸化アルミニウム材、製造方法およびそれに用いる複合アルミニウム材 - Google Patents
高光沢自然合金発色陽極酸化アルミニウム材、製造方法およびそれに用いる複合アルミニウム材 Download PDFInfo
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Description
そこで、本発明者らはこのような自然発色合金に高い光沢感を得るため、また、スマットの低減の方策について鋭意検討した結果、純アルミニウムの薄い外層を形成した複合板を用いることにより本技術の完成に至った。
そして、外層が純アルミニウム層であるため、粒子が分散する自然発色合金に特有の表
面のあれとスマットの発生が無いため、結果として光沢感の高い表面外観が得られる。
また、表面処理時のスマットの発生量が少ないため、環境負荷の低減にも効果がある。
本発明は、陽極酸化処理時に表面あれの発生のしやすい有色の自然合金発色をするアルミニウム合金の表面を薄い純アルミニウム層で覆った複合板を陽極酸化する方法をとり、少なくとも片側表面の有色自然合金発色陽極酸化処理皮膜の上に、該皮膜全体を覆う透明な陽極酸化処理皮膜が形成された複層酸化皮膜を得る。表面の薄い純アルミニウム層の深さ方向すべてが透明な陽極酸化処理皮膜となり、さらに深さ方向に陽極酸化皮膜が成長し自然発色合金の有色酸化処理皮膜が形成されると、外層の透明皮膜を透して内層の有色皮膜の色が見える状態となる。外層材が純度の高い純アルミニウムであることは、表面処理時に表面あれが起こりにくくスマットの発生も僅かであり、高い光沢感の形成につながる。自然発色合金中の分散粒子の脱落などで起こるスマットは内層と外層の界面等にとどまるので、表面のスマット発生量はきわめて少なくなる。
もちろん、両面に外層を配してもよいが、光沢のある有色皮膜を得たい面のみでもよい。この片面外層材の場合には、処理液のスマットによる汚れを抑えるために処理面以外はマスキングして陽極酸化皮膜を形成しないことが望ましい。
純アルミニウムの外層材は陽極酸化処理前で1〜10μmの実質的に均一な厚さであることが必要である。これを超えて厚い外層であると、必要な色調を得るための陽極酸化処理厚さを大きくとる必要が生じるので不適当である。逆に1μm未満の外層材を安定した厚さで形成するのは工業的に難しく、内層材が露出してしまうと外観上の欠陥となる。ここで、より厚い純アルミニウム外層材を配した複合板の表面を、陽極酸化処理前に機械研磨、電解研磨やエッチングによって上記範囲として用いても良い。たとえば、通常、アルミニウム板の陽極酸化処理の前処理として、酸化皮膜の除去や脱脂洗浄のために苛性エッチングが行われアルミニウム板の表面が数μm〜数10μm溶解されるが、本発明でこのようなエッチングを行う場合、純アルミニウム外層材は表面が薄くなる分を足した厚さにしておく。安定した色調を得るためには、純アルミニウム外層材の厚さは均一であることが望ましい。純アルミニウム外層材の板厚ばらつきが大きいと、極端な場合には透明皮膜しか形成されない部分と有色皮膜が形成された部分のまだら模様ができる可能性がある。具体的には外層材の板厚ばらつきは±15%に収まっていることが望ましい。
アルミニウム材の一般的不純物元素であるFeおよびSiが多くなると、外層陽極酸化処理皮膜の透明度が失われるとともに、不純物元素で構成される介在物が表面に露出することにより、光沢感が落ちるため問題となる。純アルミニウム外層材の化学組成は、純度99.6%以上であることが必須であり、またより好ましくは99.75%以上とする。
前者ではAl6Mnなどの金属間化合物粒子が、後者ではSi分散粒子が素材中に分散しており、これらが陽極酸化処理皮膜中にも残留することにより、灰色から黒色の自然発色皮膜が得られるのである。
なお、複合材作製時の加熱により内層材から純アルミニウム外層材に元素の拡散が起こり、外層の陽極酸化処理皮膜の透明度が失われる場合がある。これを防ぐためには、特にMg、CuおよびZnを0.1%以下に規制することが有効である。
元板の内外層とも別々に通常のDC鋳造(半連続鋳造)により鋳造される。この鋳塊は必要により均質化処理を行ったあと面削される。外層材の純アルミニウムは内層材との厚さ比率を合わせるために通常、熱間圧延で厚さを調整される。外層材と内層材の接合は、両者を重ねた上で熱間圧延することによりなされる。この後、冷間圧延され必要により焼鈍される。
この板材は必要により曲げやプレス成形などにより部品形状として表面処理してもよい。
以上、板材の場合で説明したが押出材などの場合は上記を参考に適宜複合材の製造方法を調整すればよい。
陽極酸化処理方法として、一般的な硫酸浴による陽極酸化処理が適している。具体的には、10〜20%の硫酸水溶液で10〜20℃の温度で1〜2A/dm2の電流密度での陽極酸化処理が適する。これにより得られる陽極酸化処理皮膜は25μm以下とするのが経済性の点から望ましい。また、通常の室温に近い硫酸陽極酸化処理浴で過度に厚い被膜を形成すると、表面の溶解作用により表面が荒れた状態になり光沢が低下する場合があり好ましくない。より暗色を得るには、10℃未満の温度で2〜10A/dm2の電流密度をかける硬質陽極酸化処理法で25μm〜60μmの陽極酸化処理皮膜を形成するとよい。陽極酸化処理により純アルミニウム外層はすべて酸化物となるが、この際に厚さが増加する。そこで、安定して内層の自然発色合金まで処理が及ぶようにするには陽極酸化処理厚さを陽極酸化処理前の純アルミニウム外層材厚さの2倍以上とすることが必要である。
硫酸系浴で100℃の処理温度によった。陽極酸化後は、酢酸ニッケル系の封孔助剤を添加した熱水封孔浴に浸漬し封孔した。
光沢は蛍光灯ランプ光反射を肉眼で見て判断した。二本の棒状蛍光灯ランプの形状がはっきり判別できるものを◎、二本のランプが重なるが全体の棒状形状が明確に分かるものを○、棒状の形状が明確でないものを×、ほとんど形状が分からないものを××とした。
結果を表3に示す。
なお表中μmで表してある厚さは全て片面あたりの値である。
また、表中、外層材の厚みは前処理後、陽極酸化処理前の厚みを記載している。
また、Al純度の低いs−4を外層材として用いた比較例であるNo.17,18はスマットがでて、光沢も劣る。さらに、外層材が13μmと厚い比較例であるNo.19,20はスマットや光沢は良好だが、陽極酸化膜厚が20μmでは内層材まで安定して陽極酸化されないので色むらを生じ外観上問題である。
一方、発明例であるNo.1〜12は、スマットの発生防止、光沢、色調の上でいずれも良好である。
特に、光沢の点では、高純度(Al純度99.98%)の外層材を用いたNo.1,2,5,6と、電解研磨・化学研磨を行ったNo.9,10,11,12の場合が◎レベルの最もよい値である。
Claims (4)
- 少なくとも片側表面の有色自然合金発色陽極酸化処理皮膜の上に、該皮膜全体を覆う透明な陽極酸化処理皮膜が形成されている高光沢自然合金発色陽極酸化処理アルミニウム材において、前記透明な陽極酸化処理皮膜の元材となる外層材が、有色自然合金発色陽極酸化処理皮膜の元材である内層材上に圧延によって接合され、その後、陽極酸化処理されたものであることを特徴とする高光沢自然合金発色陽極酸化処理アルミニウム材。
- 陽極酸化処理によって有色の自然合金発色をするアルミニウム合金内層材の少なくとも片側の表面に、1〜10μmの厚さを有しそのばらつきが±15%の範囲内にあり、かつ、純度99.6%以上の純アルミニウムからなる外層材が形成されている高光沢自然合金発色陽極酸化用複合アルミニウム材において、前記外層材が、内層材上に圧延によって接合されていることを特徴とする高光沢自然合金発色陽極酸化用複合アルミニウム材。
- 請求項2記載の複合アルミニウム材に対し外層材厚さの2倍以上の厚さの陽極酸化皮膜を形成することを特徴とする高光沢自然合金発色陽極酸化アルミニウム材の製造方法。
- 有色の自然合金発色をするアルミニウム合金内層材が、Mnを1.1〜2.5%含有するAl−Mn系合金、あるいは、Siを2〜15%含有するAl−Si系合金のいずれかである、請求項2記載の高光沢自然合金発色陽極酸化用複合アルミニウム材。
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