JP4732081B2 - 酸化アルミニウム膜形成用組成物及び酸化アルミニウム膜形成方法 - Google Patents

酸化アルミニウム膜形成用組成物及び酸化アルミニウム膜形成方法 Download PDF

Info

Publication number
JP4732081B2
JP4732081B2 JP2005258296A JP2005258296A JP4732081B2 JP 4732081 B2 JP4732081 B2 JP 4732081B2 JP 2005258296 A JP2005258296 A JP 2005258296A JP 2005258296 A JP2005258296 A JP 2005258296A JP 4732081 B2 JP4732081 B2 JP 4732081B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
aluminum
oxide film
aluminum oxide
film
aqueous solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2005258296A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2007070683A (ja
Inventor
征司郎 伊藤
博基 石崎
Original Assignee
村松化学有限会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 村松化学有限会社 filed Critical 村松化学有限会社
Priority to JP2005258296A priority Critical patent/JP4732081B2/ja
Publication of JP2007070683A publication Critical patent/JP2007070683A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4732081B2 publication Critical patent/JP4732081B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Description

本発明は、酸化アルミニウム膜形成用組成物及び酸化アルミニウム膜形成方法に関するものである。
従来より、アルミニウムの使用に際し、耐久性・耐蝕性の向上や、塗膜の密着性を良くするために、前もって、アルミニウムの外表面に酸化皮膜を形成する処理を行うが、酸化アルミニウム膜の形成法として、アルミニウム又はアルミニウム合金を水溶液中で陽極に接続して電気分解を行い酸化アルミニウム膜を形成する陽極酸化法(アノード酸化法)が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開平6−57485号公報
そして、酸化アルミニウム膜をアノード酸化法によって形成した後で、合成樹脂塗料の密着性を向上させるために、酸化アルミニウム膜をクロム酸化成処理剤中に浸漬して、皮膜の表面をクリーンにする作業を行う(特許文献1の段落[0006]参照)。しかし、クロム酸化成処理剤は、有害金属塩を主成分とする水溶液であり、環境汚染をもたらす原因になる。また、このアノード酸化法により形成される皮膜は多孔質型であるため、通常、ニッケル塩等により封孔処理を施す必要があるが、このニッケル塩は生体毒性に関連しており、環境を汚染するということで近年問題になっている。
そこで、本発明は、アルミニウム等の合金に、無孔性の酸化皮膜を形成でき、封孔処理用の有害物質が不要となって環境汚染を起こすことが無く、しかも、使用される水溶液が、環境破壊の原因となる窒素含有物を含まない酸化アルミニウム膜形成用組成物を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、アルミニウム及びその合金に、塗料の密着度の高い塗装下地用の成膜を施すことができる酸化アルミニウム膜形成用組成物を提供することにある。さらに、別の目的は、アルミニウムに、アルミコンデンサーに適した無孔性膜を形成するのに有用な酸化アルミニウム膜形成用組成物を提供することである。
上記の目的を達成するために、本発明に係る酸化アルミニウム膜形成用組成物は、アルミニウムイオンを含有する水溶液から成り、かつ、上記水溶液に浸された状態で陰極に接続されるアルミニウム及びその合金上に、カソード電解法によって酸化アルミニウム膜及び/又は含水酸化アルミニウム膜を形成するための電解浴として用いられる酸化アルミニウム膜形成用組成物であって、上記水溶液は、アルミニウムイオン源として硫酸アルミニウムを有し、かつ、窒素含有化合物を含まず、pHが2.0乃至3.4に設定され、硫酸アルミニウムの濃度が0.001mol /L乃至 0.5mol /Lである。
また、本発明に係る酸化アルミニウム膜形成方法は、アルミニウム及びその合金上に、酸化アルミニウム膜及び/又は含水酸化アルミニウム膜を形成する酸化アルミニウム膜形成方法であって、電解浴を、硫酸アルミニウムを有し、かつ、窒素含有化合物を含まず、pHが2.0乃至3.4に設定され、硫酸アルミニウムの濃度が0.001mol /L乃至 0.5mol /Lである水溶液とし、上記アルミニウム及びその合金を陰極に接続し、カソード電解法によって、上記水溶液中で電気分解を行って、上記アルミニウム及びその合金上に上記酸化アルミニウム膜及び/又は含水酸化アルミニウム膜を形成する方法である。
本発明は、次のような著大な効果を奏する。
本発明に係る酸化アルミニウム膜形成用組成物は、アルミニウムイオンを含有する水溶液から成り、カソード電解によって、アルミニウム及びその合金上に酸化アルミニウム膜等が形成されるので、皮膜に微細孔が発生せず、かつ、アニオン種(硫酸根)等の取り込みがほとんど無いため、(アノード酸化法に比べて)塗膜の密着性が良い塗装下地を形成することができる。また、無孔性であることから、封孔処理が不要となり、封孔処理に必要な(生体毒性を有する)ニッケル塩等が不要になるので、環境汚染をもたらさない。また、封孔処理作業が無いことから、手間を省け、かつ、コストの削減にもなる。また、アルミコンデンサー用皮膜としても有用である。
また、上記水溶液は窒素含有化合物等を含んでいないので、六価クロム酸塩等の有害金属塩を用いる化成処理法と違い、環境破壊をもたらすことがなく、環境の保護になる。また、電解に使用する電気量が、アノード酸化法等の他の電解法に比べて少なくて済むので、コストの削減にもなる。さらに、電気化学パラメータによって膜の表面状態及び膜厚等を容易に制御できるので、クラック(亀裂)やムラのない膜を得ることができる。そのため、耐蝕性や、塗膜の密着性が非常に良く、塗装の下地に好適である。
以下、実施の形態を示す図面に基づき、本発明を詳説する。
図1,図2は本発明に係る酸化アルミニウム膜形成用組成物の実施の一形態を示し、この酸化アルミニウム膜形成用組成物は、アルミニウムイオンを含有する水溶液5から成り、アルミニウム1及びその合金(以下、アルミニウム1)上に酸化アルミニウム膜3及び/又は含水酸化アルミニウム膜3(以下、酸化アルミニウム膜3等とする。)を形成するものである。この水溶液5(以下、Al2(SO4)3 水溶液5とする。)は、アルミニウムイオン源として、硫酸アルミニウムを有する。Al2(SO4)3 水溶液5には、アルミニウム1の種類などによっては、pH調整用の硫酸を加えることもある。
図1,図2は、本発明に係る酸化アルミニウム膜形成用組成物にて酸化アルミニウム膜3等を形成するための説明用の装置を示したものであって、これに特定されるものではなく、実施にあたっては、処理容器7に相当する電解槽もコイルなどの電解に使用される連続処理用の電解槽、一般的なバッチタイプの電解槽、アルミサッシなど用に使用される横吊り式や縦吊り式の電解槽など、現在使用されているほとんどの電解槽が使用できる。また、電源も、様々なタイプの直流電源、直流・交流重畳電源、パルス電源などが使用でき、これも特定されるものではない。図1,図2の装置は、処理容器7と、処理容器7内に入れられたAl2(SO4)3 水溶液5と、Al2(SO4)3 水溶液5に浸けられる金又は白金から成る陽極4、及び、陰極2とを有する。陽極4と陰極2は、電源8に接続される。
そして、陰極2に、酸化アルミニウム膜3等を形成するためのアルミニウム1が、Al2(SO4)3 水溶液5に浸けられた状態で接続される。
つまり、電解浴をAl2(SO4)3 水溶液5とすると共に、Al2(SO4)3 水溶液5中で陰極2にアルミニウム1を接続し、Al2(SO4)3 水溶液5中で電気分解を行って、陰極2のアルミニウム1の表面に膜3を形成する酸化アルミニウム膜形成法を用いる。
そして、この形成方法は水の電気分解を利用しており、図2で二点鎖線10内に示したように、以下に示した化学式(1)(2)(3) で表される生成反応が陰極2及びその近傍で進行する(カソード電解法)。
Al2(SO4)3 → 2Al3+ + 3SO4 2- ………(1)
2H2O + 2e- → H2 + 2OH- ………(2)
Al3+ + 3OH- → Al(OH)3 ………(3)
この化学式(1)(2)(3) に表されるように、アルミニウム1の表面に酸化アルミニウム及び/又は含水酸化アルミニウム3が形成される。
Al2(SO4)3 は、濃度が 0.001mol /L以上0.5mol/L以下に設定され、かつ、Al2(SO4)3 水溶液5のpHが 2.0乃至3.4 に設定され、かつ、電流密度が0.25A/dm2 以上0.35A/dm2 以下に設定され、さらに、通電量が 1.5C以上 2.5C以下の範囲に設定されてカソード電解法が行われる。濃度・pHが上記範囲未満や、超過に設定されると、膜が形成されなかったり、膜の密着性が悪くなったり、形成された膜にクラック(亀裂)が発生したり、耐蝕性や塗料との密着性が悪くなる虞がある。なお、浴温度、電流密度、及び通電量は、アルミニウム基材の種類によって異なるため、特定されるものではない。
さらには、濃度が 0.05mol/L以上0.1mol/L以下に設定され、かつ、浴温度が25℃以上30℃以下に設定され、かつ、電流密度が0.25A/dm2 以上0.35A/dm2 以下に設定され、さらに、通電量が 1.8C以上 2.2C以下の範囲に設定されるのが好ましく(以下、最適範囲とする)、最適範囲に設定したAl2(SO4)3 水溶液5中にてカソード電解法により、電気分解を行うと、アルミニウム1の表面には、無孔性であり塗料との密着性が高い酸化アルミニウム膜3が形成される。なお、この最適範囲はアルミニウム1の材質や大きさによっても異なるため、特定されるものではなく、あくまでも、後述するアルミニウム材の種類と大きさを用いたときのものである。Lはリットルであり、Aはアンペアであり、dmはデシメートルであり、Cはクーロンである(以下、同じ)。なお、このアルミニウム1の材質の場合、Al2(SO4)3 水溶液5のpHは特に調整しなくてよく、Al2(SO4)3 をイオン交換水に溶解させるだけでよい。この場合のpHは 3.2である。
上記最適範囲にてカソード電解を行った実験結果を、以下に於て説明する。
先ず、処理容器7内で、板状のアルミニウム1(アルミニウム材の種類は、A1050P−H24で、大きさは、幅50mm,長さ100mm ,厚さ0.8mm )を陰極2に接続する前に行う前処理について説明すると、アルミニウム1を、60℃, 0.5%NaOH水溶液に3分間浸漬してエッチングを行った後で1分間水洗いし、その後、10%HNO3水溶液に1分間浸漬してスマット除去を行い1分間水洗いする。そして、前処理したアルミニウム1を、陰極2に接続する。
図3(イ)(ロ)(ハ)は、Al2(SO4)3 の濃度を0.05mol /Lとし、浴温度を30℃とし、電流密度を0.25A/dm2 とし、かつ、通電量を2Cに設定してカソード電解法による試験によってアルミニウム1に形成された酸化アルミニウム膜3を示す。
また、図4(イ)(ロ)(ハ)は、Al2(SO4)3 の濃度を0.1mol/Lとし、浴温度を25℃とし、電流密度を0.3 A/dm2 とし、かつ、通電量を2Cに設定してカソード電解法による試験によってアルミニウム1に形成された酸化アルミニウム膜3を示す。
また、図5(イ)(ロ)(ハ)は、Al2(SO4)3 の濃度を0.05mol /Lとし、浴温度を30℃とし、電流密度を0.35A/dm2 とし、かつ、通電量を2Cに設定してカソード電解法による試験によってアルミニウム1に形成された酸化アルミニウム膜3を示す。
これらの結果から、膜3は均質な白色皮膜であり、クラック(亀裂)が無く密着性が良好である。
なお、図3〜図5の(イ)(ロ)(ハ)は、拡大倍率を変えて撮影した顕微鏡写真の画像である。
そして、Al2(SO4)3 水溶液5を用いたカソード電解法、及び、Al2(SO4)3 水溶液5をすべて上記最適範囲に設定してカソード電解法により形成された(図3〜図5に示した)酸化アルミニウム膜3は、以下のような特徴を有する。
1.塗装の下地処理法として多用されてきた化成処理法の主成分である六価クロム酸塩
等の有害金属塩に比べ、カソード電解法で使用するAl2(SO4)3 水溶液5は、窒素含有
物を含まないので、環境負荷が小さい。
2.形成された膜3が無孔性であり、かつ、アニオン種(硫酸根)等の取り込みがほと
んど無く、アノード酸化法で形成された皮膜に比べて塗膜の密着性が良い。
3.合金の種類に関係なく、成膜が可能である。
4.無孔性の酸化アルミニウム膜が得られるので、封孔処理が不要である。
5.電解に使用する電気量が、アノード酸化法等の他の電解法に比べて少ない。
6.有機酸を用いないので、廃液の処理が容易である。
7.電気化学パラメータによって膜の組成及び膜厚を制御できる。
8.比較的低温で酸化アルミニウム膜を形成できる。
9 比較的平滑な皮膜を形成できる。
このように、カソード電解法により形成された酸化アルミニウム膜3は、アノード酸化法により形成された膜と違い、環境汚染をすることなく、しかも、塗膜の密着度が良好な塗装下地となる。
また、膜3の厚さ寸法が極めて小さく抑えられ、非常に薄い膜3を形成できる。
以上のように、本発明に係る酸化アルミニウム膜形成用組成物は、アルミニウムイオンを含有する水溶液5から成り、かつ、アルミニウム及びその合金上に酸化アルミニウム膜3及び/又は含水酸化アルミニウム膜3を形成するように構成されているので、膜3に微細孔を発生させずに形成することができ、かつ、アニオン種(硫酸根)等の取り込みがほとんど無いため、(アノード酸化法に比べて)塗膜の密着性が良い塗装下地を形成することができる。また、無孔性であることから、アルミコンデンサー用皮膜としても有用である。さらに、封孔処理が不要となり、封孔処理に必要な(生体毒性を有する)ニッケル塩等が不要になるので、環境汚染をもたらすことがない。また、封孔処理作業が無いことから、手間を省け、かつ、コストの削減にもなる。
また、アルミニウムイオン源として、硫酸アルミニウムを有するので、水溶液5は窒素含有化合物等を含んでおらず、六価クロム酸塩等の有害金属塩を用いる化成処理法と違い、環境破壊をもたらすことがない。また、電解に使用する電気量が、アノード酸化法等の他の電解法に比べて少なくて済むので、コストの削減にもなる。さらに、電気化学パラメータによって膜3の組成及び膜厚を容易に制御できる。
また、アルミニウム及びその合金上に、酸化アルミニウム膜3及び/又は含水酸化アルミニウム膜3を形成するにあたって、カソード電解法を用いたので、アノード酸化法に比べて、膜3に微細孔を発生させずに形成することができ、かつ、アニオン種(硫酸根)等の取り込みがほとんど無いため、塗膜の密着性が良い塗装下地を形成することができる。また、無孔性であることから、アルミコンデンサー用皮膜としても有用である。さらに、封孔処理が不要となり、封孔処理に必要な(生体毒性を有する)ニッケル塩等が不要になるので、環境汚染をもたらすことがない。また、封孔処理作業が無いことから、手間を省け、かつ、コストの削減にもなる。
また、硫酸アルミニウムの濃度を 0.001mol /L乃至 0.5mol /Lに設定したので、形成された膜3には、クラック(亀裂)が生じることがなく、膜3にムラができるのを防止でき、膜3とアルミニウム基材との密着性もよい。よって、塗膜の密着性が非常に良く、塗装の下地に好適であり、しかも厚さ寸法の極めて小さな膜3を形成できる。
また、硫酸アルミニウムを含有する水溶液5のpHを硫酸で 2.0乃至3.4 に設定したので、形成された膜3には、クラック(亀裂)が生じることがなく、膜3にムラができるのを防止でき、かつ、干渉色も生じない。よって、耐蝕性や塗膜の密着性が非常に良く、塗装の下地に好適であり、しかも厚さ寸法の極めて小さな膜3を形成できる。
本発明に係る酸化アルミニウム膜形成装置の実施の一形態を示す説明用簡略側面図である。 説明用簡略側面図である。 酸化アルミニウム膜の顕微鏡写真を示す図であって、(イ)(ロ)(ハ)は倍率が相違する顕微鏡写真を示す図である。 酸化アルミニウム膜の顕微鏡写真を示す図であって、(イ)(ロ)(ハ)は倍率が相違する顕微鏡写真を示す図である。 酸化アルミニウム膜の顕微鏡写真を示す図であって、(イ)(ロ)(ハ)は倍率が相違する顕微鏡写真を示す図である。
陰極
3 酸化アルミニウム膜
5 水溶液

Claims (2)

  1. アルミニウムイオンを含有する水溶液(5)から成り、かつ、上記水溶液(5)に浸された状態で陰極(2)に接続されるアルミニウム及びその合金上に、カソード電解法によって酸化アルミニウム膜(3)及び/又は含水酸化アルミニウム膜(3)を形成するための電解浴として用いられる酸化アルミニウム膜形成用組成物であって、
    上記水溶液(5)は、アルミニウムイオン源として硫酸アルミニウムを有し、かつ、窒素含有化合物を含まず、pHが2.0乃至3.4に設定され、硫酸アルミニウムの濃度が0.001mol /L乃至 0.5mol /Lであることを特徴とする酸化アルミニウム膜形成用組成物。
  2. アルミニウム及びその合金上に、酸化アルミニウム膜(3)及び/又は含水酸化アルミニウム膜(3)を形成する酸化アルミニウム膜形成方法であって、
    電解浴を、硫酸アルミニウムを有し、かつ、窒素含有化合物を含まず、pHが2.0乃至3.4に設定され、硫酸アルミニウムの濃度が0.001mol /L乃至 0.5mol /Lである水溶液(5)とし、
    上記アルミニウム及びその合金を陰極(2)に接続し、カソード電解法によって、上記水溶液(5)中で電気分解を行って、上記アルミニウム及びその合金上に上記酸化アルミニウム膜(3)及び/又は含水酸化アルミニウム膜(3)を形成することを特徴とする酸化アルミニウム膜形成方法。
JP2005258296A 2005-09-06 2005-09-06 酸化アルミニウム膜形成用組成物及び酸化アルミニウム膜形成方法 Expired - Fee Related JP4732081B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005258296A JP4732081B2 (ja) 2005-09-06 2005-09-06 酸化アルミニウム膜形成用組成物及び酸化アルミニウム膜形成方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005258296A JP4732081B2 (ja) 2005-09-06 2005-09-06 酸化アルミニウム膜形成用組成物及び酸化アルミニウム膜形成方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007070683A JP2007070683A (ja) 2007-03-22
JP4732081B2 true JP4732081B2 (ja) 2011-07-27

Family

ID=37932400

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005258296A Expired - Fee Related JP4732081B2 (ja) 2005-09-06 2005-09-06 酸化アルミニウム膜形成用組成物及び酸化アルミニウム膜形成方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4732081B2 (ja)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08171892A (ja) * 1994-12-16 1996-07-02 Meidensha Corp 亜鉛−臭素電池用セパレータ及びその製造方法
JPH1136098A (ja) * 1997-07-16 1999-02-09 Canon Inc 酸化アルミニウム薄膜、該酸化アルミニウム薄膜の形成方法、該酸化アルミニウム薄膜を用いた光起電力素子

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002076552A (ja) * 2000-08-31 2002-03-15 Nippon Denkai Kk プリント配線板用銅箔及びその製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08171892A (ja) * 1994-12-16 1996-07-02 Meidensha Corp 亜鉛−臭素電池用セパレータ及びその製造方法
JPH1136098A (ja) * 1997-07-16 1999-02-09 Canon Inc 酸化アルミニウム薄膜、該酸化アルミニウム薄膜の形成方法、該酸化アルミニウム薄膜を用いた光起電力素子

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007070683A (ja) 2007-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI297041B (en) Method for treating the surface of magnesium or magnesium alloy
US6379523B1 (en) Method of treating surface of aluminum blank
KR100695999B1 (ko) 고주파펄스를 이용한 금속재의 아노다이징 공정
CN1306071C (zh) 镁的阳极氧化系统及方法
KR101336443B1 (ko) 고내식성 마그네슘 합금 산화피막의 제조방법
WO2002028838A2 (en) Magnesium anodisation system and methods
JP4732081B2 (ja) 酸化アルミニウム膜形成用組成物及び酸化アルミニウム膜形成方法
KR100489640B1 (ko) 양극산화처리용 전해질 용액 및 이를 이용하는 마그네슘합금의 내부식 코팅 방법
KR20160100343A (ko) 알루미늄재의 전해 연마 처리 방법
JP2004018901A (ja) マグネシウム材料製品の表面処理方法
JP3176470B2 (ja) 多層皮膜形成方法
JP2008214742A (ja) 六価鉄イオン溶液製造方法及びチタン合金の陽極酸化処理剤及び処理方法並びにチタン合金部材表面の陽極酸化処理方法。
CN106958016B (zh) 一种铝合金基致密防腐mfi沸石膜的制备方法
RU2813428C1 (ru) Способ обработки титана и его сплавов
US20240133073A1 (en) A process to protect light metal substrates
KR101101869B1 (ko) 알루미늄의 플라즈마 전해흑색착색법
RU2496924C1 (ru) Способ модифицирования поверхности титана и его сплавов
JP2018145477A (ja) 金属材表面の酸化皮膜を除去する方法
Poznyak et al. Electroplating of iron films: microstructural effects of alkaline baths
JP2004277866A (ja) アルミニウム又はアルミニウム合金の封孔処理方法
JP2023036913A (ja) アルミニウムまたはアルミニウム合金の陽極酸化処理法及び陽極酸化皮膜の封孔処理法
RU2360043C1 (ru) Способ нанесения покрытия на сталь
JP3023342B2 (ja) アルミニウムまたはアルミニウム合金の電解着色方法
Le Luu et al. Sono-electro-deposition of RuO2 electrodes for high chlorine evolution efficiencies
CN117926363A (zh) 铝硅合金表面微弧氧化涂层及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080728

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20081114

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110222

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110316

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110412

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110420

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140428

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees