JP5159786B2 - 光吸収性部材およびその製造方法 - Google Patents

光吸収性部材およびその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP5159786B2
JP5159786B2 JP2009537050A JP2009537050A JP5159786B2 JP 5159786 B2 JP5159786 B2 JP 5159786B2 JP 2009537050 A JP2009537050 A JP 2009537050A JP 2009537050 A JP2009537050 A JP 2009537050A JP 5159786 B2 JP5159786 B2 JP 5159786B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
zinc
aluminum
ions
magnesium
absorbing member
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
JP2009537050A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2009048155A1 (ja
Inventor
和彦 森
泰裕 岡野
洋樹 林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nihon Parkerizing Co Ltd
Original Assignee
Nihon Parkerizing Co Ltd
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 Nihon Parkerizing Co Ltd filed Critical Nihon Parkerizing Co Ltd
Priority to JP2009537050A priority Critical patent/JP5159786B2/ja
Publication of JPWO2009048155A1 publication Critical patent/JPWO2009048155A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5159786B2 publication Critical patent/JP5159786B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/31Coating with metals
    • C23C18/32Coating with nickel, cobalt or mixtures thereof with phosphorus or boron
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/54Contact plating, i.e. electroless electrochemical plating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/30Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
    • C23C28/32Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer
    • C23C28/322Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer only coatings of metal elements only
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/30Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
    • C23C28/32Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer
    • C23C28/322Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer only coatings of metal elements only
    • C23C28/3225Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer only coatings of metal elements only with at least one zinc-based layer
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/30Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
    • C23C28/34Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates
    • C23C28/345Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates with at least one oxide layer
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/30Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
    • C23C28/34Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates
    • C23C28/347Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates with layers adapted for cutting tools or wear applications
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/30Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
    • C23C28/36Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including layers graded in composition or physical properties

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemically Coating (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Description

本発明は、金属材料、中でも亜鉛・アルミニウムめっき材料、亜鉛めっきアルミニウム、亜鉛・アルミニウムダイカスト、シート、箔などの亜鉛・アルミニウム表面を有する材料の表面処理技術に関するものである。より詳しくは、家電製品や厨房用品、光学機器部品、輸送機器部品、電子機器部品、建築材料などに使用される黒色処理や光吸収、反射防止を目的とした光吸収性部材およびその製造方法に関するものである。
置換亜鉛めっきされたアルミニウムや亜鉛ダイカスト、電気・溶融亜鉛めっきされた鉄鋼、アルミニウムシート、アルミニウムラジエータ、箔、アルミ蒸着フィルムなどは、白色、灰白色、銀白色などの外観を呈するため、高級感、品質感を得る目的や光の反射防止、防眩のため黒色化処理が求められる場合が多い。本来、金属表面は金属光沢を有し、光線反射率が高いが、表面処理により金属表面に光の波長以下の微細な金属粒子を析出させたり、凹凸を設けたりすることにより光を吸収し、黒色表面にすることができる。
これらの目的で、亜鉛または亜鉛めっき表面に微細な金属微粒子を置換析出させる技術が従来から知られている。この例としては、特許文献1(特開昭61−253381号公報)に、酸化剤とCuイオンを含みNiイオンを添加した黒色処理剤で処理する方法が開示されている。また、特許文献2(特開平2−47273号公報)には、Ni2+を1g/L以上とアンモニアをその6倍モル以上含むpH11未満のアルカリ性水溶液で処理することを特徴とする方法が開示されている。また、アルミニウムの黒色処理技術としては、特許文献3(特開昭63−86873号公報)のように亜鉛置換処理したのち銅や銀イオンを含む溶液で処理する方法や、特許文献4(特開昭63−60290号公報)の亜鉛とアンチモンを含む溶液で処理する方法が開示されている。しかし、これらの方法も、高価な銀を使用したり、有害な水溶性アンチモン化合物を使用したり、薬剤にアンモニア臭気があり作業環境に問題があるなどの問題点があり、皮膜の密着性も十分とはいえず析出した黒色の粒子が摩耗、脱落して衣服を汚すなどの問題もあった。
一方、特許文献5(特開2005−187838号公報)には金属材料の有する亜鉛または亜鉛合金からなる表面を、Ni及びCoの少なくとも1種の金属イオンと、イオウ化合物とを含む水溶液処理して黒色の反応層を形成する方法が開示されている。
特開昭61−253381号公報 特開平2−47273号公報 特開昭63−86873号公報 特開昭63−60290号公報 特開2005−187838号公報
従って本発明は、亜鉛および/またはアルミニウム合金からなる表面を有する金属材料表面に、黒色度が高く、黒色膜が脱落しにくく、塗膜密着性に優れた光吸収層を有する光吸収性部材及びその製造方法を提供することを目的とするものである。
本発明者らは、亜鉛および/またはアルミニウム合金からなる表面を有する金属材料に、黒色度が高く、黒色膜が脱落しにくく、塗膜密着性に優れた光吸収性部材およびその製造方法について鋭意検討し、次に述べる方法を見出した。
すなわち、本発明にかかる光吸収性部材の製造方法によって得ることのできる光吸収性部材は、被処理基材の亜鉛および/またはアルミニウムを含む表面に接合された、ニッケルおよび/またはコバルトを含む黒色の下層と、アルミニウム、マグネシウム、および亜鉛から選ばれる少なくとも1種の酸化物を含む上層を有することを特徴とするものである。
本発明の光吸収性部材製造方法は、
亜鉛および/またはアルミニウムを含む表面を有する被処理基材表面に接合された、ニッケルおよび/またはコバルトを含む黒色の下層と、アルミニウム、マグネシウム、および亜鉛から選ばれる少なくとも1種の酸化物を含む上層を有する光吸収性部材の製造方法であって、
亜鉛および/またはアルミニウムを含む被処理表面を有する被処理基材を、アルミニウム、マグネシウム、および亜鉛から選ばれる少なくとも1種と、ニッケルイオンおよび/またはコバルトイオンと、水溶性含イオウ化合物と、酸の解離によって生成するアニオンと、を含む水溶液に接触させることによりニッケルおよび/またはコバルトを含む黒色の下層と、アルミニウムイオン、マグネシウムイオン、および亜鉛イオンから選ばれる少なくとも1種のイオンから析出したアルミニウム、マグネシウム、および亜鉛から選ばれる少なくとも1種の酸化物を含む上層とを同時的に形成することを特徴とするものである。
本発明の第の製造方法は前記酸性アニオンがフッ化物イオンを含むものであり、第の製造方法は前記水溶性含イオウ化合物が構造中にC=S結合と−NH2基を持つものであり、第の製造方法は前記水溶性含イオウ化合物が、二酸化チオ尿素、チオ尿素およびそれらの誘導体から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とするものである。
また、本発明の第の製造方法は、前記水溶液中の亜鉛濃度(Ag/L)と、ニッケルイオンおよび/またはコバルトイオンの濃度(Bg/L)との濃度比である(A)/(B)が、0.05〜1.0の範囲であることを特徴とするものである。
本発明によれば、ニッケルおよび/またはコバルトを含む黒色の下層の上に、アルミニウム、マグネシウム、および亜鉛から選ばれる少なくとも1種の酸化物を含む上層を設けることにより、黒色度が高く、黒色膜が脱落しにくく、塗膜密着性に優れた光吸収層を、被処理基材の亜鉛および/またはアルミニウムを含む表面に設けることができる。この光吸収層は、亜鉛および/またはアルミニウムを含む表面に対して、比較的低温で、無電解・短時間の一段処理で経済的な表面処理により、良好な黒色外観あるいは密着性に優れた層として得ることができる。更に、本発明の光吸収部材の有する光吸収層は、その組成を適宜選択することにより、高価な銀、有害な水溶性アンチモン化合物、アンモニア臭気を有する薬剤等の使用をせずに製造することもできる。従って、本発明は、家電製品や光学機器部品、輸送機器部品、電子機器部品、建築材料、亜鉛ダイカスト品あるいは厨房用品等の亜鉛めっき材、アルミニウム材、熱線吸収材、反射防止材などの用途に利用価値が高い。
図1(A)および(B)は実施例1の皮膜分析結果を示す図である。 図2(A)および(B)は実施例1の皮膜分析結果を示す図である。 図3は実施例1の皮膜分析結果を示す図である。
本発明において、表面皮膜の構造には、亜鉛および/またはアルミニウムを含む表面を有する被処理基材表面に、ニッケルおよび/またはコバルトを含む黒色の下層が設けられ、その上層にアルミニウム、マグネシウム、および亜鉛から選ばれる少なくとも1種の酸化物を含む層が設けられていることが必要である。上層の厚みは特に限定されないが、0.01〜0.5μm、中でも0.05~0.5μmの範囲のものが、反射防止機能が優れるため好ましい。また、下層の厚みは、十分な黒味を得るため0.1〜5μmであることが好ましい。これらの膜厚が上層、下層の何れも好ましい範囲内であると、本発明の処理後の表面のL値は20未満となり好ましい光吸収性が非常に良好な範囲となる。
被処理基材表面に亜鉛および/またはアルミニウムがないとニッケルおよび/またはコバルトを含む黒色の下層を密着良く形成することが困難なため好ましくない。被処理基材表面の組成(表面を構成する材料の組成)は、亜鉛またはアルミニウムが50質量%以上、あるいは亜鉛とアルミニウムの合計が50質量%以上あることが好ましい。被処理基材用の材料としては、アルミニウム系材料、アルミニウム−マグネシウム合金、アルミニウム−銅合金、アルミニウム−ケイ素合金、アルミニウム−ケイ素−銅合金などのアルミニウムと他の金属の合金、亜鉛系合金などを例示することができる。好ましい基材としては、アルミニウム系としては、例えば、純アルミニウム、JIS 1000系が最も好ましく、次いで2000系、3000系、5000系、6000系、7000系、AC材、ADC材が好ましい。これらは亜鉛酸ナトリウム、亜鉛酸カリウムやフッ化亜鉛を含む亜鉛置換めっき処理して使用されることがより好ましいが、亜鉛置換めっきによる前処理を行わなくても本発明を達成することができる。マグネシウムを含む合金に対しても亜鉛置換めっきによる前処理を行わなくても本発明の処理が可能である。マグネシウムを含む合金を含む被処理基材表面に対して亜鉛置換処理して表面に亜鉛層を形成する前処理をしてもよい。また、亜鉛系合金材としては、ZDC材、亜鉛被覆鋼材としては溶融亜鉛めっき鋼、電気亜鉛めっき鋼、真空蒸着亜鉛めっき鋼、Zn-Al合金めっき鋼などが好ましい。これらの材料は混在しても同時に処理が可能である。
また、被処理基材表面に設けられた下層中にはニッケルおよび/またはコバルトを含むことが必要で、ニッケルとコバルトの両方を含むことがより好ましい。ニッケルおよび/またはコバルトは少なくとも1部が硫化物であることが黒色度の点から好ましい。また、下層中にはこの他にニッケルやコバルトの金属ナノ粒子、酸化物、水酸化物及び不純物としての亜鉛化合物の少なくとも1種を更に含むことができる。さらに本発明の光吸収性部材の最表面には、アルミニウム、マグネシウム、および亜鉛から選ばれる少なくとも1種の酸化物を含む上層が必要である。この上層は、透明性があり、入射光の閉じ込め効果を有する層として設けられるものである、そのため下層の黒色層の反射防止機能をよりいっそう高めることができると同時に皮膜の耐摩耗性や密着性を向上させ、黒色層の脱落を防止することができる。上層は、例えば、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム及び酸化亜鉛のいずれか1種から、あるいはこれらの2種以上の混合物からなるものとすることができる。これらの酸化物は、単独で、あるいは2種以上の合計で、概ね皮膜成分合計量の50質量%以上(100質量%である場合含む)であることが好ましい。また、上層に酸化亜鉛を含む場合は帯電防止や紫外線吸収効果も高めることができるため特に好ましい。本発明の皮膜の2層構造は上層、下層が明瞭に分離している必要はなく、深さ方向に徐々に組成が変化する組成傾斜構造であってもかまわない。
光吸収性部材の製造方法としては、亜鉛および/またはアルミニウムを含む被処理表面を有する被処理基材を、ニッケルイオンおよび/またはコバルトイオンと、水溶性含イオウ化合物と、酸性アニオンとを含む水溶液に接触させることによりニッケルおよび/またはコバルトを含む黒色の下層を形成させたのち、アルミニウム、マグネシウム、および亜鉛から選ばれる少なくとも1種の酸化物を含む上層を形成する方法と、亜鉛および/またはアルミニウムを含む被処理表面を有する被処理基材を、ニッケルイオンおよび/またはコバルトイオンと、亜鉛イオンと、水溶性含イオウ化合物と、酸性アニオンとを含む水溶液に接触させることによりニッケルおよび/またはコバルトを含む黒色の下層とアルミニウム、マグネシウム、および亜鉛から選ばれる少なくとも1種の酸化物を含む上層とを同時的に形成する方法があり、本発明では後者の方法を用いる
本発明において黒色の下層を形成するための処理液には、ニッケルイオンおよび/またはコバルトイオンと、水溶性含イオウ化合物と、酸性アニオンとを含む水溶液が使用できる。この処理液中にさらにアルミニウム、マグネシウム、および亜鉛から選ばれる少なくとも1種の金属の化合物を含有させることにより、生成した黒色層が生成するのに続き、その上に実質的に透明なアルミニウム、マグネシウム、または亜鉛の酸化物が析出し、下層と上層を1回の処理で同時的に形成させることが可能になる。
処理液中のニッケルイオン、コバルトイオンは、硫酸塩、硝酸塩、塩化物、フッ化物、炭酸塩、酢酸塩、シュウ酸塩、水酸化物、酸化物などの形で加えることができる。特に硫酸塩、塩化物、炭酸塩(塩基性炭酸塩)、水酸化物が好ましい。これらのイオンを添加する場合、異なる塩を添加しても良いが、同種の塩を添加することが望ましい。また、さらに銅イオンまたは貴金属イオンを、ニッケルイオンまたはコバルトイオンを単独で含む場合はこれらのいずれかの量に対して、あるいはこれらの両方を含む場合にはこれらの合計量に対して20質量%未満添加することが反射率を下げるためにより好ましい。
水溶性含イオウ化合物は、ニッケルおよび/またはコバルトと硫化物を形成し得るものが利用され、特に限定されない。水溶性含イオウ化合物としては、フェニルチオ尿素、アセチルチオ尿素、アリルチオ尿素、二酸化チオ尿素、チオ硫酸、チオリン酸、チオシアン酸、チオグリコール酸、ジチオグリコール、アルキルチオ尿素、チオ尿素、チオカルバミン酸、チオカルバミド、チオセミカルバジド、カルボジチオアート、チオカルボヒドラジド、およびそれらの誘導体など水溶性を有するイオウ化合物であれば使用できる。これらの含イオウ化合物としては、黒色度、処理液の安定性から、分子構造中にC=S結合と−NH2基を持つものがより好ましく、なかでも二酸化チオ尿素、チオ尿素およびそれらの誘導体が最も好ましい。好ましいこれらの誘導体としては炭素数が3〜9のアルキルチオ尿素やアセチルチオ尿素、アリルチオ尿素、フェニルチオ尿素がある。これらは単独でも2種以上を混合して使用しても差し支えない。酸性アニオンとしては有機、無機の何れでもよいが、硫酸イオン、硝酸イオン、塩化物イオン、フッ化物イオン、およびカルボン酸イオンが好ましい。これらは、ニッケルやコバルトイオンを供給する際、硫酸塩、硝酸塩、塩化物、酢酸塩、シュウ酸塩などとして添加することにより両者を同時に補給することができる。処理液のpHは特に限定されないが7以下であることが好ましく、2〜6の範囲がより好ましい。
被処理基材の被処理表面がアルミニウムまたはその合金の場合には処理液が、酸性アニオンとしてフッ化物イオンを含むことがより好ましい。フッ素イオンが存在するとアルミ材料に対して亜鉛置換処理することなく直接処理しても良好な外観を得ることができる。これらは、ニッケルやコバルトイオンを供給する際、硫酸塩、硝酸塩、塩化物、酢酸塩、シュウ酸塩などとして添加することにより両者を同時に補給することができる。
処理液のpHは特に限定されないが7以下であることが好ましく、2〜6の範囲がより好ましい。
本発明の処理液において、硫化物を形成するための金属イオンとしてのニッケルイオンまたはコバルトイオンを単独で含む場合はこれらのいずれかの量に対して、あるいはこれらの両方を含む場合にはこれらの合計量に対してイオウ化合物が1質量部以上あることが好ましい。金属イオン10質量部に対し、含イオウ化合物量を50質量部超としても黒色外観性能は変わらないが、50質量部より多い場合、沈澱を生じやすいため50質量部未満であることが好ましい。ニッケルおよびコバルトの両方の金属イオンを用いる場合は、金属イオン合計10質量部のうち、Niのイオンが2〜9質量部で、残部がCoのイオンであることはより好ましい。Niのイオンが2質量部未満であると素材種によっては十分な黒さが得られない場合があり、また9質量部より多くても同様である。処理液中のニッケルイオンまたはコバルトイオンを単独で含む場合の濃度、あるいはこれらの両方を含む場合の合計の濃度は、1〜50g/Lが好ましく、2〜30g/Lがより好ましい。処理温度は20〜50℃が好ましく、処理時間は5〜180秒が好ましい。
処理液調製用のこれらの化合物は、水に溶解して処理液を調製するが、処理液はその効果を損なわない範囲で水以外の溶媒を含んでいても良い。その場合、水と相溶性のある溶媒、例えばアルコール類等が選択できる。処理液の濃度は、添加化合物が溶解できる濃度範囲であれば、特に制限されるものではないが、金属イオンとして3〜200g/Lとするのが望ましい。3g/L未満では、処理に長時間を要するようになり、200g/Lより多くなると一部未溶解の塩が析出することがある。アルミニウム、マグネシウムおよび亜鉛の少なくとも1種を処理液中に添加することが好ましく、アルミニウム、マグネシウムおよび亜鉛を単独で用いる場合の濃度、あるいはアルミニウム、マグネシウムおよび亜鉛の2種以上を用いる場合の合計濃度は0.05〜20g/Lであることがさらに好ましい。
また、前記水溶液中の亜鉛濃度(Ag/L)と、ニッケルイオンおよびコバルトイオンを単独で用いる場合の濃度、あるいはニッケルイオンおよびコバルトイオンの両方を用いる場合の合計濃度(Bg/L)との濃度比である(A)/(B)が、0.05〜1.0の範囲であることが好ましい。この組成範囲において、さらに前記酸性アニオン、好ましくはフッ化物イオンを含む場合、下地金属が亜鉛を含まずアルミニウムを主体とする金属であっても亜鉛置換処理して表面に亜鉛層を形成する前処理なしで、直接、本発明の光吸収性被膜を得ることができるため特に好ましい。より好ましい(A)/(B)は、0.1〜0.5の範囲である。
本発明の方法によって処理することの可能な被処理基材の被処理面は、亜鉛、亜鉛合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるものである。被処理基材には、例えば、亜鉛および/またはアルミニウム合金めっき鋼、亜鉛および/またはアルミニウム合金めっきアルミニウム、亜鉛またはアルミダイカストなどの亜鉛および/またはアルミニウム合金からなる表面を有する金属材料のほか、アルミニウムや亜鉛を真空蒸着やスパッタリングで被覆したガラスや樹脂材料なども含まれる。
亜鉛および/またはアルミニウムを含む被処理表面を処理液に接触させると、被処理表面から亜鉛が溶出する。そして置換反応によって液中のNi、Coイオンが材料表面に超微粒子として析出するが、この場合これらのイオンの一部は、表面反応により含イオウ化合物が分解して生じたイオウ原子と結合して硫化物が一部生成する。残りの金属イオンはナノ微粒子状として、または酸化物として表面に析出し、黒色皮膜を形成する。この場合、液中にアルミニウム、マグネシウム、亜鉛等のイオンや酸化物等が存在すると、界面でのpH上昇に伴ってアルミニウム、マグネシウム、亜鉛の酸化物が析出して黒色層上に堆積し、黒色層の再溶解を防止するため、黒色層に良好な黒味が得られる。処理が終わったのちこれを水洗、乾燥することにより、析出したアルミニウム、マグネシウム、および亜鉛から選ばれる少なくとも1種の酸化物を含む上層は黒色層の保護皮膜になって黒色層の密着性、耐久性が向上するとともに反射防止層となり、光吸収性能も向上する。処理液中にアルミニウム、マグネシウムおよび亜鉛の少なくとも1種のイオンが存在しない場合は、透明酸化物層が生成しにくい。前駆体溶液の成分としては、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛の、シュウ酸塩、マレイン酸塩、硝酸塩、塩化物、硫酸塩、β−ジケトン錯体などが好ましい。また、黒色処理後にアルミニウム、マグネシウム、亜鉛を含む酸性溶液に接触させることにより、水酸化亜鉛を析出させ、水洗後に乾燥する方法により上層を形成することも同様に好ましい。
本発明を実施する場合、被処理基材の被処理面と処理液との接触方法には、被処理基材を処理液中に浸漬したり、被処理基材の被処理表面にスプレー等により塗布したりすることで処理液を接触させる方法が採用できる。さらに、金属材料素材を陰極とする電解処理等も使用できる。
処理温度としては、特に制限されるものではないが、0〜80℃の範囲、好ましくは20〜50℃の範囲で処理するのが望ましい。処理時間は、処理液の濃度、処理方法、処理温度等により一概に限定することはできないが、通常は数秒〜数分間、処理液と金属材料素材とを接触させる。処理時間が長くなりすぎると、素材表面の形状を損なう場合がある。又、処理後は速やかに水洗等により、処理液を除去するのが望ましい。また処理液と接触させる前に、常法に従い脱脂等の前処理を施しておくことも望ましい。
本発明における下層と上層の境界は、これらの組成が変化する明確な境界(界面)として形成さされていても、下層の組成が連続的あるいは断続的に変化して上層となる境界として形成されていてもよい。
以下に本発明を実施例および比較例によって説明する。本発明は以下実施例に示した範囲に限定されるものではない。
試験板:試験板としては、純アルミ板(厚さ1mm、50×100mm)を、アルカリ脱脂剤(日本パーカライジング(株)製 FC-315)で脱脂、水洗、乾燥したもの、およびこれを水酸化ナトリウム溶液に酸化亜鉛を溶解して調製した亜鉛置換めっき浴で30秒間処理し、表面を金属亜鉛で被覆した亜鉛被覆アルミ板の2種を使用した。
処理:(実施例1〜5、実施例9〜11、比較例1〜3)
表1に示す組成の処理液を調製(溶媒として純水を使用)し、調製した黒色処理液を50℃に加温して試験板を120秒間浸漬し、表面に下層と上層を同時形成した。処理後は水洗し、150℃で5分間乾燥した。試験板には実施例2、実施例4、実施例9〜11および比較例3は純アルミ板を使用し、実施例1、実施例3、実施例5および比較例1〜2は亜鉛被覆アルミ板を使用した。酸性アニオンはニッケルおよびコバルトの対イオンとして表1に示す酸性アニオンを主にNiまたはCoの硫酸塩、塩化物、酢酸塩等として50〜200g/L添加し、フッ化物イオンを含む実施例2、実施例4、実施例9〜11、比較例3は酸性フッ化アンモニウムとして1g/L添加した。水溶性イオウ化合物としては、A:チオ尿素(実施例1、実施例4、実施例10、比較例1)、B:N−フェニルチオ尿素(実施例2、実施例11)、C:二酸化チオ尿素(実施例3、実施例5、比較例3)を使用した。液のpHは3〜5の範囲になるよう希硫酸またはアンモニア水で調整した。亜鉛、アルミニウム、およびマグネシウムを添加した水準は、これらの金属塩をニッケル、コバルトと同じ種類の塩として添加(例えば硫酸ニッケルを使用した実施例1では硫酸亜鉛として添加)した。また、実施例9では、さらに硫酸銅(II)を0.2g/L加えた。実施例10では硫酸銀を0.1g/L加えた。
(実施例6)
実施例5の処理液組成からAlを除いた浴組成で作製した処理板に、シュウ酸亜鉛10g/Lの溶液を乾燥膜厚0.2μmとなるよう塗布し、300℃で乾燥させて試験板を作製した。
(実施例7)
実施例6と同一条件で作製した処理板に、アルミナゾル10g/Lの溶液を乾燥膜厚0.5μmとなるよう塗布し、150℃で乾燥させて試験板を作製した。
(実施例8)
実施例6と同一条件で作製した処理板を、20g/Lの硝酸マグネシウム水溶液に50℃で120秒間浸漬し、水洗したのち200℃で1時間乾燥させて表面に酸化マグネシウムの上層を形成して試験板を作成した。
(比較例4)
比較例1と同一条件で作製した処理板を、10g/Lのシリカゾル(日産化学(株)製スノーテックスN)に20秒間浸漬し、150℃で1時間乾燥させて表面に酸化ケイ素の上層を形成して試験板を作成した。
Figure 0005159786
得られた試験材料について以下の性能評価を行った。評価結果を表2に示す。
1)光吸収性:色差計(日本電色工業(株)製カラーメーター)にて光吸収性能の指標として試験材料表面のL値を測定して評価(L値が小さいほど光吸収性が優れる)した。
2)耐摩耗性: 試験材料表面を白色の紙(キムワイプ)で20往復擦り、脱落して紙に付着した黒色皮膜の量を目視で判定した。
A:付着が認められないもの
B:やや付着したもの
C:紙が黒くなったもの
Figure 0005159786
また、実施例の皮膜が各々組成の異なる上層と下層からなることを確認するため、各実施例および各比較例の皮膜をXPSによって表面分析を行った結果、各実施例では生成した全ての皮膜が膜厚0.01〜0.3μmの上層と膜厚0.1〜1μmの下層からなることが確認された。実施例1の皮膜分析結果を代表例として図1〜3に示す。皮膜が酸化亜鉛の上層とNi、Coの硫化物を含む下層とからなることがわかる。
以上の評価、試験結果から明らかなように、本発明の実施例の性能は、光吸収性に優れ、耐摩耗にも優れる実用性の高いものであることが確認された。

Claims (5)

  1. 亜鉛および/またはアルミニウムを含む表面を有する被処理基材表面に接合された、ニッケルおよび/またはコバルトを含む黒色の下層と、アルミニウム、マグネシウム、および亜鉛から選ばれる少なくとも1種の酸化物を含む上層を有する光吸収性部材の製造方法であって、
    亜鉛および/またはアルミニウムを含む被処理表面を有する被処理基材を、アルミニウム、マグネシウム、および亜鉛から選ばれる少なくとも1種と、ニッケルイオンおよび/またはコバルトイオンと、水溶性含イオウ化合物と、酸の解離によって生成するアニオンと、を含む水溶液に接触させることによりニッケルおよび/またはコバルトを含む黒色の下層と、アルミニウムイオン、マグネシウムイオン、および亜鉛イオンから選ばれる少なくとも1種のイオンから析出したアルミニウム、マグネシウム、および亜鉛から選ばれる少なくとも1種の酸化物を含む上層とを同時的に形成することを特徴とする光吸収性部材の製造方法。
  2. 前記酸の解離によって生成するアニオンは少なくともフッ化物イオンを含むものである請求項に記載の光吸収性部材の製造方法。
  3. 前記水溶性含イオウ化合物は、分子構造中にC=S結合と−NH2基を持つものである請求項1または2に記載の光吸収性部材の製造方法。
  4. 前記水溶性含イオウ化合物は、二酸化チオ尿素、チオ尿素、およびそれらの誘導体から選ばれる少なくとも1種である請求項のいずれか1項に記載の光吸収性部材の製造方法。
  5. 前記水溶液が亜鉛を含み、前記水溶液中の亜鉛濃度(Ag/L)と、ニッケルおよび/またはコバルトイオンの濃度(Bg/L)との濃度比である(A)/(B)が、0.05〜1.0の範囲である請求項のいずれか1項に記載の光吸収性部材の製造方法。
JP2009537050A 2007-10-12 2008-10-14 光吸収性部材およびその製造方法 Expired - Fee Related JP5159786B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009537050A JP5159786B2 (ja) 2007-10-12 2008-10-14 光吸収性部材およびその製造方法

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007266786 2007-10-12
JP2007266786 2007-10-12
JP2009537050A JP5159786B2 (ja) 2007-10-12 2008-10-14 光吸収性部材およびその製造方法
PCT/JP2008/068569 WO2009048155A1 (ja) 2007-10-12 2008-10-14 光吸収性部材およびその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2009048155A1 JPWO2009048155A1 (ja) 2011-02-24
JP5159786B2 true JP5159786B2 (ja) 2013-03-13

Family

ID=40549298

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009537050A Expired - Fee Related JP5159786B2 (ja) 2007-10-12 2008-10-14 光吸収性部材およびその製造方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20100284101A1 (ja)
EP (1) EP2233609A4 (ja)
JP (1) JP5159786B2 (ja)
KR (1) KR101188162B1 (ja)
CN (1) CN101842517A (ja)
TW (1) TW200934889A (ja)
WO (1) WO2009048155A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5484834B2 (ja) * 2009-09-01 2014-05-07 日本パーカライジング株式会社 放熱性部材およびその製造方法
EP2708305B1 (de) * 2012-09-13 2018-05-30 HDO -Druckguss- und Oberflächentechnik GmbH Druckguss-Bauteil sowie Verfahren zu dessen Herstellung

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01180988A (ja) * 1988-01-11 1989-07-18 Kobe Steel Ltd 黒色亜鉛めっき鋼板の製造方法
JPH03240971A (ja) * 1990-02-16 1991-10-28 Nisshin Steel Co Ltd Al、Al合金またはこれらのめっき鋼板の黒色化処理方法
JPH0762554A (ja) * 1993-08-20 1995-03-07 Nippon Parkerizing Co Ltd 亜鉛系めっき材料の黒色化処理方法
JP2005187838A (ja) * 2003-12-24 2005-07-14 Nippon Parkerizing Co Ltd 金属表面処理液および金属表面処理方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU526731B2 (en) * 1979-12-28 1983-01-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method for making a selective absorption film for solar energy
US4334523A (en) * 1980-06-23 1982-06-15 Owens-Illinois, Inc. Solar energy collector having solar selective coating of low reflectance
US4582764A (en) * 1982-09-24 1986-04-15 Energy Conversion Devices, Inc. Selective absorber amorphous alloys and devices
US5431804A (en) * 1990-10-09 1995-07-11 Diamond Technologies Company Nickel-cobalt-boron alloy deposited on a substrate
US5400179A (en) * 1992-02-18 1995-03-21 Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha Optical multilayer thin film and beam splitter
JP2901523B2 (ja) * 1995-08-09 1999-06-07 日本カニゼン株式会社 無電解黒色めっき浴組成と皮膜の形成方法
JP2001213918A (ja) * 2000-02-04 2001-08-07 Nisshinbo Ind Inc 近赤外吸収組成物及び該組成物より製造した近赤外吸収フィルター
EP1452556B1 (en) * 2001-06-21 2009-06-10 Teijin Limited Near infrared ray shielding film
US7507480B2 (en) 2005-05-31 2009-03-24 Brookhaven Science Associates, Llc Corrosion-resistant metal surfaces

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01180988A (ja) * 1988-01-11 1989-07-18 Kobe Steel Ltd 黒色亜鉛めっき鋼板の製造方法
JPH03240971A (ja) * 1990-02-16 1991-10-28 Nisshin Steel Co Ltd Al、Al合金またはこれらのめっき鋼板の黒色化処理方法
JPH0762554A (ja) * 1993-08-20 1995-03-07 Nippon Parkerizing Co Ltd 亜鉛系めっき材料の黒色化処理方法
JP2005187838A (ja) * 2003-12-24 2005-07-14 Nippon Parkerizing Co Ltd 金属表面処理液および金属表面処理方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100082849A (ko) 2010-07-20
CN101842517A (zh) 2010-09-22
EP2233609A4 (de) 2012-10-31
JPWO2009048155A1 (ja) 2011-02-24
TW200934889A (en) 2009-08-16
WO2009048155A1 (ja) 2009-04-16
US20100284101A1 (en) 2010-11-11
KR101188162B1 (ko) 2012-10-05
EP2233609A1 (de) 2010-09-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0259657A1 (en) Black surface treated steel sheet and method for its production
JP2014500404A (ja) 耐食コーティングを有する基材およびその製造方法
JP6603756B2 (ja) 環境に優しいニッケル電気めっき組成物及び方法
EP3159436B1 (en) Article having multilayer plating film
KR100814489B1 (ko) 화성처리 금속판
WO2012114737A1 (ja) 3価クロムめっき成形品の製造方法および3価クロムめっき成形品
EP2143828B1 (en) Electrolyte and method for the deposition of a matt metal layer
JP3675313B2 (ja) 摺動性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法
CN106011802B (zh) 化学镀镍浴以及用该化学镀镍浴进行的化学镀法
JP6603755B2 (ja) 環境に優しいニッケル電気めっき組成物及び方法
JP5159786B2 (ja) 光吸収性部材およびその製造方法
JP5149503B2 (ja) 金属黒化処理液、当該金属黒化処理液を用いた金属黒化処理方法、当該金属黒化処理方法を用いた黒化処理品
JP3043336B1 (ja) 耐白錆性に優れる電気Znめっき鋼板およびその製造方法
KR101365661B1 (ko) 무전해 니켈-인 도금액 및 이를 이용한 도금방법
JP5044924B2 (ja) 合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法および合金化溶融亜鉛めっき鋼板
JP2005139557A (ja) 合金化溶融亜鉛めっき鋼板およびその製造方法
KR101356956B1 (ko) 낚시 바늘 등의 금속 표면 처리방법
JPH0762554A (ja) 亜鉛系めっき材料の黒色化処理方法
JP2833477B2 (ja) 色調の明るいりん酸亜鉛処理めっき金属板とその製造方法
JPH0369993B2 (ja)
KR101365662B1 (ko) 무전해 니켈-인 도금방법
Gamburg et al. Technologies for the electrodeposition of metals and alloys: electrolytes and processes
JP3499543B2 (ja) 耐白錆性に優れる電気Znめっき鋼板およびその製造方法
JP3499544B2 (ja) 耐白錆性に優れる電気Znめっき鋼板およびその製造方法
JP2005146411A (ja) 無電解ニッケルめっき皮膜用表面処理剤、保護膜及び該保護膜を有する製品、並びにそれらの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120828

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20121029

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20121029

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20121127

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20121211

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151221

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees