JP6045704B2 - アルミニウム基板上にサテン仕上げを生成するための方法およびブラスト手段 - Google Patents

Description

本発明は、アルミニウム基板上に、サテン仕上げ、または別名「サテン加工表面」を生成するための方法およびブラスト材料に関する。

陽極酸化されたアルミニウムコンポーネントは、近年、一方では装飾的な「アルミニウムの外観」が保持される分野、また一方では反応しやすいアルミニウム表面の防食が必要とされる多くの分野において使用されている。挙げることができる分野は、窓枠および構造表面仕上げの部門、またはさらに自動車分野および家庭用電気器具である。

陽極酸化の前に、アルミニウム部品は、ほとんどの場合において、アルミニウム表面から不純物をなくし、自然に存在する酸化物層（不動態層）を除去するために浸漬処理される。処理の種類に依存して、半艶消しから艶消し−光沢表面が生成され、これは、その外観により、いわゆる「サテン加工」表面と呼ばれる。

改善された防食を達成するために、またさらに設計上の理由から、アルミニウムコンポーネントは陽極酸化され、すなわち電気分解により酸化物層が形成される。この方法はまた、アルミニウムが電気分解により酸化される陽極酸化とも呼ばれる。そのようにして処理されたアルミニウム表面はまた、最終的なシーリングの前に着色されてもよい。

アルミニウムおよびアルミニウム合金の陽極酸化により生成された酸化物層は、自然にアルミニウム表面上に生じる酸化物層よりも、機械的特性、腐食耐性および装飾的外観の点ではるかに優れている。２０μｍの酸化物層で、工業的および海洋大気に対する良好な腐食耐性が達成される。生成される酸化物層は、電気を伝導しない。

均質な酸化物層を形成することができるためには、陽極酸化の前に、機械的または化学的前処理法が行われる。これらは、例えば、ＤＩＮ １７６１１において特定される。表１は、言及されたＤＩＮ １７６１１に従う、アルミニウム表面の前処理のための記号表示体系を示す。

機械的、化学的および／または電気化学的前処理は、陽極酸化のためにアルミニウム基板の表面を調製するのに役立つ。それにより、特定の表面効果が達成され得る。それらは、コンポーネントの表面を清浄化し、酸化物層（不動態層または不適切な陽極酸化表面）および表面欠陥を除去するのに役立つ。それにより、表面の均一な外観が達成され、得られる輝いたアルミニウム表面は、電気分解中の活発なイオン交換を可能にする。さらに、特定の望ましい構造および望ましくない構造、例えば研削およびブラシ痕等が形成される。

頻繁に使用される化学的処理法の１つは、Ｅ６処理としても知られるアルミニウム基板表面の浸漬処理である。それにより、均一艶消しおよび装飾的表面、いわゆるＥ６仕上げが形成される。プロファイルの押し出しおよび金属シートの圧延により生成される表面上の不規則性は、被覆または除去される。技術によりもたらされた構造的不規則性、例えばウェブ痕および溶接線もまた、装飾的観点から問題とならないように、可能な限り艶消し化される。

アルミニウム表面の両性的特性により、コンポーネント表面は、塩基の使用および酸の使用の両方によって浸漬処理され得る。それにより、アルミニウム表面上に自然に存在する酸化物層は除去され、製造プロセスにより生じた表面のいかなる欠陥も低減される。その結果、輝いたアルミニウム表面が得られる。これは、その後の電気分解処理に必要な非常に良好なイオン交換を可能にする。

ほとんどの場合において、処理されるアルミニウム基板は、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）の水溶液を含有する含浸浴中に導入される。その化学的特性により、水酸化ナトリウム溶液は、脂肪および油等の不純物を除去すると同時に、アルミニウム表面を浸漬処理するのに役立つ。しかしながら、多くの場合において、清浄化には大幅に低いＮａＯＨ濃度で十分であるため、清浄化および浸漬処理は別個に行われ、したがって、例えば、より少ないＮａＯＨがその後の洗浄槽に持ち込まれる。清浄化プロセスは、ＤＩＮ１７６１１に従い、Ｅ０と呼ばれる。しかしながら、基板の任意の合金化構成成分の含量、または達成される効果に依存して、ケイ酸塩、炭酸塩またはリン酸塩等のさらなるナトリウム化合物も使用され得る。

水酸化ナトリウムは、酸化物、水和酸化物、およびアルミニウム基板のベースメタル金属に対して非常に強い侵食を行い、これは、同等の酸濃度の場合よりも約２０倍強い。最適な反応手順のために、ディッピング浴は、決められた温度範囲内に維持されなければならない。浸漬浴内の温度は、経時的な利用に依存する。すなわち、浸漬浴は、最適温度範囲内に維持するために、アルミニウムの供給が低い場合には加熱されなければならず、またはさらに、非常に高いアルミニウム供給の場合には、増加する発熱反応のために冷却されなければならない。

水酸化ナトリウム溶液の使用により、酸化物および水和酸化物は、以下のように反応する。
ＡｌＯ（ＯＨ）＋ＮａＯＨ⇔ＮａＡｌＯ_２＋Ｈ_２Ｏ
ＡｌＯ（ＯＨ）＋ＮａＯＨ＋Ｈ_２Ｏ⇔Ｎａ［Ａｌ（ＯＨ）_４］
Ａｌ（ＯＨ）_３＋ＮａＯＨ⇔Ｎａ［Ａｌ（ＯＨ）_４］
Ａｌ_２Ｏ_３＋２ＮａＯＨ＋３Ｈ_２Ｏ⇔２Ｎａ［Ａｌ（ＯＨ）_４］

さらに、苛性アルカリ溶液はまた、以下のようにベースメタルも侵食する。
２Ａｌ＋２Ｈ_２Ｏ＋２ＮａＯＨ→２ＮａＡｌＯ_２＋３Ｈ_２↑
２Ａｌ＋６Ｈ_２Ｏ＋２ＮａＯＨ→２ＮａＡｌ（ＯＨ）_４＋３Ｈ_２↑

すなわち、アルミン酸ナトリウム（ＮａＡｌ（ＯＨ）_４）および水素（Ｈ_２）が反応生成物として形成する。例えば硝酸塩または亜硝酸塩等の添加剤を浸漬媒体に添加することにより、水素の発生を阻害して浸漬処理操作を加速させることができ、その結果、ベースメタルがより低い程度に侵食される。しかしながら、これらの添加剤は、廃水を汚染する、例えばアンモニア等のさらなる重大な廃棄物の形成をもたらし得る。

さらに、水酸化アルミニウムは、槽の壁および加熱要素上に堆積する可能性があり（いわゆるスケール形成）、これによって操作が妨害され得、特に加熱要素の効率が大幅に悪化され得る。スケール形成は、グルコネートまたはホスホネート等の錯化剤を添加することにより相殺され得る。しかしながら、そのような錯化剤はまた、環境に関連し、廃水を汚染し得る。

したがって、特定のプロセス技術に依存して、浸漬処理プロセスは、様々な種類の廃棄物を生成し、これは処分されるか、または異なる様式で処理される。消費された浸漬液および生成するスラッジは、廃棄物として処分されなければならず、これは処分コストを発生させる。浸漬液から生成されたスラッジは、通常堆積され、これはさらなる処分コストに関連する。総合して、これらの処分コストは、アルミニウム基板の表面処理における重要なコスト因子である。

さらに、いわゆるＥ６仕上げをもたらすためのアルミニウム表面への浸漬液の侵食はまた、１００ｇ／ｍ^２または３０μｍまでの材料の量の除去をもたらす。それにより、侵食および材料の除去は、装飾的要件を有する外側面だけでなく、見えない状態のままである内側面にも生じる。したがって、総合すると、除去される材料の量は、プロファイル全体の２００ｇ／ｍ^２または６０μｍまでである。それにより、浸漬処理剤の消費は、除去される量に直線的に依存する。もたらされる材料の除去による浸漬処理剤の損失は、新鮮な浸漬液の添加により比較的容易に補うことができる。しかしながら、形成するアルミン酸ナトリウム錯体はまた、浸漬液の粘度の増加をもたらし、その結果、浸漬処理プロセスは、経時的により非効果的となる。アルミニウム濃度が増加すると、水酸化アルミニウムもまた浸漬媒体から沈殿し、浸漬槽内にスラッジ状堆積物として沈積する。したがって、浸漬浴は、一定間隔で更新または置換されなければならない。したがって、この先行技術による方法は、環境的に重大な物質の高い発生率および高いエネルギー消費を伴う。

上記を鑑みて、本発明の目的は、先行技術の言及された欠点を克服することができる、アルミニウム基板上にサテン加工表面を生成するための方法を提供することである。特に、本発明の目的は、その外観がＤＩＮ １７６１１ Ｅ６に従う処理により生成されるアルミニウム表面と実質的に同一である、サテン加工アルミニウム表面を生成するための方法を提供することである。

この目的は、請求項１に記載の方法により達成される。本発明による方法の実施形態は、従属請求項および以下の説明において見出される。

したがって、
− アルミニウム基板を用意するステップと、
− ブラスト材料でブラスト加工することにより、用意されたアルミニウム基板のサテン加工される表面領域を処理するステップと
を含み、ブラスト材料として、０．３ｍｍ以下のグレイン径Ｄ_９０を有する、角張った粒子および球状粒子の混合物を使用する、アルミニウム基板上にサテン加工表面を生成するための方法が提案される。

一実施形態によれば、
− アルミニウム基板を用意するステップと、
− ブラスト材料でブラスト加工することにより、用意されたアルミニウム基板のサテン加工される表面領域を処理するステップと、
− ブラスト加工により処理された表面領域を陽極酸化するステップと、
− 陽極酸化された表面領域をシールするステップと
を含み、ブラスト材料として、０．３ｍｍ以下のグレイン径Ｄ_９０を有する、角張った粒子および球状粒子の混合物を使用する、アルミニウム基板上にサテン加工表面を生成するための方法が提案される。

一実施形態によれば、
− アルミニウム基板を用意するステップと、
− ブラスト材料でブラスト加工することにより、用意されたアルミニウム基板のサテン加工される表面領域を処理するステップと、
− ブラスト加工により処理された表面領域を陽極酸化するステップと、
− 陽極酸化された表面領域をシールするステップと
を含み、ブラスト材料として、０．０１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下のグレイン径Ｄ_９０を有する、角張った粒子および球状粒子の混合物を使用する、アルミニウム基板上にサテン加工表面を生成するための方法が提案される。

一実施形態によれば、ブラスト材料は、混合物が、０．０１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下、好ましくは０．０１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下、より好ましくは０．０１ｍｍ以上０．１ｍｍ以下、一層好ましくは０．０１以上０．０５ｍｍ以下、さらに好ましくは０．０１ｍｍ以上０．０２ｍｍ以下のグレイン径Ｄ_９０を有する、角張った粒子および球状粒子を含むように選択され得る。

別段に指定されない限り、「粒子径」および「グレイン径」という表現は、この説明において使用される場合、粒子径およびグレイン径Ｄ_９０を指し、すなわち、全粒子組成または全グレイン組成の少なくとも９０％が、示された粒子径またはグレイン径を有する。

重量％で示される、角張った粒子および丸い粒子のそれぞれの含量は、角張った粒子および丸い粒子の全組成が１００重量％を超えないように選択される。

一実施形態によれば、ブラスト材料は、混合物が、全ブラスト材料混合物を基準として、
０．３１５ｍｍ超＝０．１％未満、
０．２００ｍｍ以上０．３１５ｍｍ以下＝５％以下、
０．０５０ｍｍ以上０．２００ｍｍ未満＝９５％以上
０．０５０ｍｍ未満＝０．１％未満
の粒子径分布を有する新たなグレインとして、角張った粒子および球状粒子を含むように選択され得る。

本発明によれば、方法の一実施形態において、確実に、本発明に従い提供される粒子径を超える、および／または下回る粒子が存在しないようにするために、ブラスト材料粒子混合物が、基板表面に適用される前に篩い分けおよび／または分級されることが提供され得る。

驚くべきことに、アルミニウム表面の機械的処理、ならびにその後の陽極酸化およびシーリングによって、浸漬処理により相応に処理されたアルミニウム表面と実質的に同一の、またはさらに同一の外観を有する仕上げ、好ましくはＥ６仕上げを達成することが可能であることが示された。浸漬処理を省くことにより、環境的に重大な廃棄物が有利に回避される。さらに、浸漬浴を加減することが不必要であり、その結果、アルミニウム表面処理において使用されるエネルギーの相当な割合を節約することができる。最終的に、本発明による機械的表面処理において、最終的に目に見えるアルミニウム基板の表面領域のみが処理される。先行技術による浸漬処理の場合とは異なり、目に見えない領域、例えば中空のプロファイルの内側等は処理されず、その結果、プロファイル全体を基準として、除去される材料の量が実質的に低減される。結果として、アルミニウム基板上の材料の節約が可能である。特に、アルミニウム基板における構造的欠陥、例えばウェブ痕または溶接線等は、本発明によるブラスト処理を用いて、これまで浸漬処理等の化学的方法により可能であったものよりも良好に実質的に除去され得ることが示された。これはまた、圧入痕または引っかき傷等のより顕著な表面欠陥に対しても成り立つ。

さらに、本発明によるブラスト処理は、化学的表面処理法と比較して、大幅に環境に優しい。

粒子およびグレイン（複数可）という用語は、説明において同義的に使用される。

本発明の意味において、粒子およびグレインに関連する「球状」という用語は、粒子およびグレインが実質的に丸い、すなわちその長さがその直径の２倍より小さいことを意味する。

本発明の意味において、粒子およびグレインに関連する「角張った」という用語は、粒子およびグレインが球状ではなく、エッジを有し、崩壊したエッジが鋭いエッジを有することを意味する。

本発明による粒子に関する全ての物理的データは、別段に指定されない限り、いわゆる「新グレイン」を指す。

本発明に関連する「新グレイン」という表現は、ブラスト材料としての使用前のグレインまたは粒子を指す。

本発明に関連する「操作状態」という表現は、アルミニウムコンポーネントへのブラスト加工のためにブラスト材料機械に送達され、その中で循環するブラスト材料として使用されている状態にある粒子、に関連する。

一般に、ブラスト材料の要件は、全体として本明細書において参照される標準ＤＩＮ ８２０１、ＤＩＮ ＩＳＯ １１１２４およびＳＡＥ Ｊ ４４４に規定されている。

しかしながら、本発明に従い使用され得る、角張ったグレインおよび球状グレインのブラスト材料はまた、上記標準外にある篩い分け分析を行ってもよい。

アルミニウム基板表面へのブラスト材料粒子混合物の適用は、本発明に従い、圧縮空気の使用、および遠心ホイール技術の使用の両方により行うことができる。圧縮空気を用いたアルミニウム基板表面へのブラスト材料粒子混合物の適用の場合、ブラスト材料粒子は、圧縮空気噴流により運ばれ、基板表面上に加速されるが、遠心ホイール技術の場合、ブラスト材料粒子は、急速回転遠心ホイールにより所望の速度まで加速される。また、例えば水性懸濁液と共にブラスト材料粒子混合物を使用することも可能である。水圧およびノズルを使用した湿式噴流法を用いた、または遠心ホイールを用いたブラスト材料粒子混合物のそのような適用は、そのようなプロファイル機械加工にはほとんど使用されていない。それにより、例えば、ブラスト処理中の粉塵形成の可能性が低減され得る。

アルミニウム表面のブラスト処理における角張った粒子の使用は、所望のＥ６表面品質が得られない。実際には、角張った粒子の使用により得られた表面は、粗い傾向がある。表面は、角張った粒子による前処理の結果、粗いままとなる傾向がある。得られるアルミニウム表面の品質は、所望のＥ６表面品質には程遠い。球状粒子の使用は、圧入痕の除去をもたらさず、または、アルミニウムの所望のＥ６表面品質をもたらさない。第１の処理ステップにおける球状粒子の使用、およびその後の第２のステップにおける角張った粒子の使用も、所望のＥ６表面品質のような品質を有するアルミニウム表面をもたらさない。逆に、上述の一連の処理の場合よりも大幅に粗い表面が達成される。一方、角張った粒子および球状粒子の特定の混合物は、驚くべきことに、また化学的処理なしで、所望のアルミニウムＥ６表面品質が得られる。

この理論に束縛されることを望まないが、ブラスト材料粒子混合物に含有される角張った粒子は、基板表面への研磨作用を発揮し、それを用いて基板上の自然の酸化物層および任意の不純物が除去される一方で、球状粒子は表面シーリング作用を発揮すると考えられる。

本発明によるブラスト材料粒子混合物の使用により、アルミニウム表面の言わば「サテン加工」が達成される。

一実施形態によれば、本発明によるブラスト材料粒子混合物の使用により、最も高い程度まで化学的Ｅ６浸漬作用と同様の表面構造および外観を達成することが可能である。換言すれば、本発明によるブラスト材料粒子混合物の使用によって、Ｅ６表面品質に相当するアルミニウム表面品質を達成することが可能である。

ブラスト材料粒子混合物の適用は、驚くべきことに、確実に非常に均一な適用ができるブラスト加工ユニットの使用だけでなく、手動によっても、等方性の方向依存的表面構造を即時に形成することなく行うことができる。それに対して、本発明に従い生成される表面構造は、異方性となり得る。

一実施形態によれば、新グレインブラスト材料粒子混合物は、新グレインブラスト材料粒子混合物の総重量を基準として、２０重量％以上８０重量％以下の間、好ましくは３０重量％以上７０重量％以下の間、より好ましくは４０重量％以上６０重量％以下、特に５０重量％±２重量％の角張った新グレイン粒子の含量を有する。

一実施形態によれば、新グレインブラスト材料粒子混合物は、新グレインブラスト材料粒子混合物の総重量を基準として、２０重量％以上８０重量％以下の間、好ましくは３０重量％以上７０重量％以下の間、より好ましくは４０重量％以上６０重量％以下、特に５０重量％±２重量％の丸い新グレイン粒子の含量を有する。

一実施形態によれば、新グレインブラスト材料粒子混合物は、２０重量％以上８０重量％以下の間、好ましくは３０重量％以上７０重量％以下の間、より好ましくは４０重量％以上６０重量％以下、特に５０重量％±２重量％の角張った新グレイン粒子、および丸い粒子の含量を有し、角張った新グレイン粒子および球状の新グレイン粒子のブラスト材料粒子混合物の重量による総量は、１００重量％である。

一実施形態によれば、新グレインブラスト材料粒子混合物は、新グレインブラスト材料粒子混合物の総重量を基準として、
ａ）２０重量％以上８０重量％以下の間、好ましくは３０重量％以上７０重量％以下の間、より好ましくは４０重量％以上６０重量％以下、特に５０重量％±２重量％の角張った新グレイン粒子の含量、および／または
ｂ）２０重量％以上８０重量％以下の間、好ましくは３０重量％以上７０重量％以下の間、より好ましくは４０重量％以上６０重量％以下、特に５０重量％±２重量％の丸い新グレイン粒子の含量
を有し、角張った新グレイン粒子および丸い新グレイン粒子の全組成は、１００重量％である。

さらなる実施形態によれば、新グレインブラスト材料粒子混合物は、ブラスト材料粒子混合物の総重量を基準として、それぞれの場合において５０重量％の角張った新グレイン粒子および球状の新グレイン粒子の含量を有し、角張った新グレイン粒子および球状の新グレイン粒子の量はそれぞれ、±２重量％の偏差を呈し得る。

本発明の好ましい実施形態によれば、操作状態におけるブラスト材料粒子混合物は、２０重量％以上８０重量％以下の間、好ましくは３０重量％以上７０重量％以下の間、より好ましくは４０重量％以上６０重量％以下、特に５０重量％±２重量％の角張った粒子の平均含量を有する。

「操作状態」という表現は、それがブラスト操作中のブラスト材料の平均組成であることを意味すると理解されたい。

さらなる実施形態によれば、操作状態におけるブラスト材料粒子混合物は、ブラスト材料粒子混合物の全組成を基準として、３５重量％以上７５重量％以下の間、好ましくは４５重量％以上７０重量％以下の間の角張った粒子の平均含量を有する。

本発明による方法において使用されるブラスト材料粒子混合物は、ある特定量の磨耗を受ける。特に、存在する角張ったブラスト材料粒子は、使用中に磨耗する。したがって、本発明によれば、ブラスト材料粒子混合物が、その効率を維持するために使用中に補給されるものとすることができる。特に、ブラスト材料粒子混合物には、連続的または断続的に、５０重量％以上８０重量％以下の間、特に７５重量％±２重量％の角張った粒子の含量、および球状粒子の含量を有するブラスト材料粒子混合物が補給され、角張った粒子および球状粒子のブラスト材料粒子混合物の重量による総量は、１００重量％であるものとすることができる。

さらなる実施形態によれば、操作状態におけるブラスト材料粒子混合物は、３５重量％以上８０重量％以下の間、好ましくは４５重量％以上７０重量％以下の間、特に５０重量％±２重量％の角張った粒子、および丸い粒子の平均含量を有し、角張った粒子および球状粒子のブラスト材料粒子混合物の重量による総量は、１００重量％である。

さらなる実施形態によれば、操作状態におけるブラスト材料粒子混合物は、ブラスト材料粒子混合物の総重量を基準として、角張った粒子および球状粒子の平均含量がそれぞれ
５０重量％であり、角張った新グレイン粒子および球状の新グレイン粒子の量はそれぞれ、任意選択で±２重量％の偏差を呈し得る。

一実施形態によれば、操作状態におけるブラスト材料粒子混合物は、新グレインブラスト材料粒子混合物の総重量を基準として、２０重量％以上８０重量％以下の間、好ましくは３０重量％以上７０重量％以下の間、より好ましくは４０重量％以上６０重量％以下、特に５０重量％±２重量％の球状粒子の平均含量を有する。

一実施形態によれば、操作状態におけるブラスト材料粒子混合物は、操作状態におけるブラスト材料粒子混合物の総重量を基準として、
ａ）２０重量％以上８０重量％以下、好ましくは３０重量％以上７０重量％以下の間、より好ましくは４０重量％以上６０重量％以下、特に５０重量％±２重量％の角張った粒子の平均含量、および／または
ｂ）２０重量％以上８０重量％以下の間、好ましくは３０重量％以上７０重量％以下の間、より好ましくは４０重量％以上６０重量％以下、特に５０重量％±２重量％の球状粒子の平均含量
を有してもよい。

対応する連続的または断続的追加により、平均的なブラスト材料粒子混合物が、操作状態の間維持され得る。

さらなる実施形態によれば、操作状態の間、ブラスト材料粒子混合物の総重量を基準として、それぞれの場合において±２重量％の偏差を伴う５０重量％の角張った粒子および球状粒子の含量を有する新グレインブラスト材料が、ブラスト材料混合物に追加されてもよく、角張った粒子および球状粒子の総重量は、１００重量％である。

さらなる実施形態によれば、操作状態の間、ブラスト材料粒子混合物の総重量を基準として、７０重量％±２重量％の角張った粒子、および３０重量％±２重量％の球状粒子の含量を有する新グレインブラスト材料が、ブラスト材料混合物に追加されてもよく、角張った粒子および球状粒子の総重量は、１００重量％である。

球状粒子は、一般に、角張った粒子よりも長い寿命を有する。角張った粒子は、操作状態の間に崩壊する傾向を有し、一方、球状粒子は、はるかに延性のある材料で作製され、結果的に大幅に崩壊が低減する傾向がある。

したがって、操作状態の間に平均的なブラスト材料粒子混合物を維持するために、操作状態の間に球状粒子と比較してより多量の角張った粒子を追加することが可能である。

これに関連して、粉塵とも呼ばれる０．０１ｍｍ未満の直径を有する粒子は、本発明の意味においては、ブラスト材料粒子であると理解されるべきではなく、したがって全ての重量％のデータは、０．０１ｍｍ未満の直径を有する粒子を含まないことが指摘される。

本発明による方法のさらなる実施形態によれば、角張った粒子は、６００ＨＶ以上、特に６４０ＨＶ以上、好ましくは７５０ＨＶ以上、好ましくは６００ＨＶ以上８００ＨＶ以下の平均硬度を有する。

６００ＨＶ以上８００ＨＶ以下の範囲内の硬度を有する角張った粒子は、例えば、Ｖｕｌｋａｎ−ＩｎｏｘからＧｒｉｔｔａｌ（登録商標）の商標で市販されている。

この硬度範囲内の角張ったブラスト材料粒子は、球状粒子と組み合わされて、アルミニウム表面上に所望のサテン効果を生成するための、表面の最適な除去を達成することが示された。特に、角張ったブラスト材料粒子は、鉄系金属合金、好ましくは、炭化クロムを含むマルテンサイトマトリックスを有する鉄系金属合金、好ましくはステンレス鋼粒子、特にステンレス特殊鋼であってもよい。好ましくは、ステンレス鋼は、炭化クロムを含む。より好ましくは、ステンレス鋼は、３０重量％±２重量％のクロム含量、および２重量％±０．５重量％の炭素含量を有する。特に好ましくは、角張った粒子は、炭化クロム含有ステンレス鋼からなってもよい。

本発明による方法のさらなる実施形態によれば、球状粒子は、２５０ＨＶ以上、好ましくは２８０ＨＶ以上、好ましくは３００ＨＶ以上、より好ましくは３５０ＨＶ以上、より一層好ましくは４００ＨＶ以上、さらに好ましくは４５０ＨＶ以上の平均硬度を有する。さらなる実施形態によれば、球状粒子は、２５０ＨＶ以上５００ＨＶ以下の平均硬度を有する。

２５０ＨＶ以上５００ＨＶ以下の範囲内の硬度を有する球状粒子は、例えば、Ｖｕｌｋａｎ−ＩｎｏｘからＣｈｒｏｎｉｔａｌ（登録商標）の商標で市販されている。

しかしながら、５００ＨＶ超、例えば５５０ＨＶ以下の硬度を有する球状粒子を使用することも可能である。

この硬度範囲内の球状ブラスト材料粒子は、角張った粒子と組み合わされて、アルミニウム表面上に所望のサテン効果を生成するための、表面の最適化されたシーリングをもたらすことが示された。特に、球状ブラスト材料粒子は、鉄系金属合金、好ましくはステンレス鋼粒子であってもよい。好ましくは、ステンレス鋼は、オーステナイト微細構造を有する。より好ましくは、ステンレス鋼は、１８重量％±２重量％のクロム含量、および１０重量％±２重量％のニッケル含量を有する。

本発明のさらなる実施形態によれば、ステンレス鋼粒子は、特に好ましくはステンレス特殊鋼である。

本発明による方法のさらなる利点は、使用されたブラスト材料が、その組成により、単純に工業処理、例えば鋼生産に転用され得ることである。したがって、使用されたブラスト材料は、廃棄物材料ではなく商品であり、添加剤として鋼生産会社に供給され得る。

「送達速度」とも呼ばれるブラスト加工プロセスにおけるブラスト速度は、平均３０ｍ／秒以上１００ｍ／秒以下、好ましくは３５ｍ／秒以上９０ｍ／秒以下、より好ましくは４０ｍ／秒以上８０ｍ／秒以下、より好ましくは４５ｍ／秒以上７０ｍ／秒以下、最も好ましくは５０ｍ／秒以上６０ｍ／秒以下であってもよい。

出口ノズルにおける噴流の圧力は、２バール以上１０バール以下、好ましくは３バール以上８バール以下、より好ましくは４バール以上６バール以下であってもよい。しかしながら、より高い圧力でブラスト加工を行うことも可能である。

本発明による方法のさらなる実施形態によれば、サテン加工される基板表面は、ブラスト処理の後および陽極酸化の前に脱酸素および／または浸漬処理される。ここで、酸性の脱酸素または浸漬浴が使用され得る。

本発明による方法のさらなる実施形態によれば、サテン加工される基板表面は、ブラスト処理の後および陽極酸化の前に研磨処理に供される。それにより、サテン効果を有利に高めることができる。研磨処理は、例えば、高温酸性、好ましくはリン酸含有処理溶液を用いて行うことができ、ブラスト加工により処理されたアルミニウム表面がそれと接触される。代替として、電圧を印加することによって、リン酸および硫酸の混合物中で電気分解により研磨処理が行われてもよい。さらに、アルミニウム表面に対する他の全ての既知の研磨方法が使用され得る。

本発明に従い提供されるアルミニウム基板表面の陽極酸化およびシーリングは、例えばＤＩＮ １７６１１においても説明されているように、先行技術から知られている従来の様式で行うことができる。

本発明による方法のさらなる実施形態によれば、基板表面に付着するいかなる方法の残渣も除去するために、個々の処理ステップの間で洗浄ステップが設けられることが提供され得る。

さらに、本発明は、アルミニウム表面のブラスト処理のためのブラスト材料に関し、ブラスト材料は、０．３ｍｍ以下、好ましくは０．２ｍｍ以下、より好ましくは０．１ｍｍ以下のグレイン径を有し、これは、操作状態におけるブラスト材料が、３０重量％以上９０重量％以下の間、好ましくは４０重量％以上７５重量％以下の間、特に５０重量％の角張った粒子の平均含量を有することを特徴とする。

ブラスト材料の好ましい実施形態によれば、球状粒子は、３００ＨＶ以上、好ましくは４５０ＨＶ以上の平均硬度を有し、角張った粒子は、６４０ＨＶ以上、好ましくは７５０ＨＶ以上の平均硬度を有する。

特に好ましくは、角張った粒子は、δ−フェライトのマルテンサイト構造もしくは微細構造を有する炭化クロム含有ステンレス鋼を含み、または、角張った粒子は、δ−フェライトのマルテンサイト構造もしくは微細構造を有する炭化クロム含有ステンレス鋼からなる。

図面および例示的実施形態を用いて、本発明をより詳細に説明する。

先行技術に従う浸漬処理および本発明に従うブラスト処理により生成された表面構造の比較を示す図である。

図１は、先行技術に従う浸漬処理および本発明に従うブラスト処理により生成された表面構造の比較を示す。比較により示されるように、通常の観察および顕微鏡による拡大の両方において、本発明に従うブラスト加工により処理されたアルミニウム表面は、ＤＩＮ １７６１１ Ｅ６に従う浸漬処理により処理されたアルミニウム表面と僅かに異なるのみである。実際に、本発明に従い処理された基板表面は、通常の観察において、いかなるウェブ痕も示さないことが示されている。本発明に従うブラスト加工により処理された基板表面は、既知の浸漬処理を用いて処理された表面に容易に組み付けることができ、それらの表面の間には、視覚的に認められ得るいかなる差異も存在しない。

合金ＡｌＭｇＳｉＯ_５の押し出しアルミニウムプロファイルのプロファイル部分を、比較試験のために圧縮プラントから取り出した。角張った材料および球状材料両方の、０．１ｍｍから０．２ｍｍメッシュサイズの篩サイズＤ_９０の篩分級物を、ドイツの製造業者のブラスト材料から生成した。丸いブラスト材料は、１８重量％±１重量％のクロム含量、および１０重量％±２重量％のニッケル含量を有するステンレス鋼であった。角張ったブラスト材料は、３０重量％±１重量％のクロム含量、および２重量％±０．１の炭素含量を有するステンレス鋼であった。次いで、上記用意したプロファイル部分を、手動キャビネット内で様々な圧縮空気圧で、球状および角張った篩分級物の混合物も使用してブラスト加工した。

ブラスト加工の後、プロファイル部分を、まずアルミニウム表面用の洗浄剤、ＡＬＵＦＩＮＩＳＨ製の商品ＡＬＦＩＣＬＥＡＮ中で清浄化し、次いで希釈水酸化ナトリウム溶液（５０ｇ／ｌ、６０℃）中で穏やかに１分間浸漬処理し、次いで１５０ｇ／ｌの硫酸および過酸化添加剤（ＡＬＵＦＩＮＩＳＨ製のＡＬＦＩＤＥＯＸ；１ｇ／ｌ）の酸性溶液中で脱酸素し、次いで１８０ｇ／ｌの硫酸を含有する浴中で陽極酸化した。１．５Ａ／ｄｍの電流密度を使用したが、陽極酸化時間は、２０μｍの層厚が達成されるまでの４０分間であった。上述の処理ステップのそれぞれの間で、プロファイル部分を洗浄し、陽極酸化後、水道水中で少なくとも１分間の洗浄操作を行った。次いで、生成された酸化物層を、９６℃から９８℃の熱水中で１時間シールしたが、いわゆるシーリング助剤であるＡＬＵＦＩＮＩＳＨ製の製品ＡＬＦＩＳＥＡＬを、２ｇ／ｌの濃度で水に添加した。次いで、プロファイル部分に対して比較評価を行った。

さらに、上述の清浄化および浸漬処理の後、いくつかのブラスト加工されたプロファイル部分を、上述のように脱酸素する代わりに、７５％の硫酸、１５％のリン酸および１０％の水の溶液中で、１００℃を超える温度で１分間研磨し、次いで上述と同様に陽極酸化した。評価の結果を、以下に簡潔に記載する。

実施例１ａ
球状ブラスト材料粒子で処理されたプロファイル部分の場合、表面上のウェブ痕および溶接線はまだ完全に目に見えており、被覆されていない。

実施例１ｂ
角張ったブラスト材料粒子で処理されたプロファイル部分の場合、陽極酸化後に、装飾的に問題のある白っぽいコーティングが全体的に観察されたが、後に同じブラスト材料粒子で処理された表面の表面仕上げは、新鮮なブラスト材料粒子による第１の試験とは大きく異なっていた。ウェブ痕および溶接線の範囲は、大幅に低減された。

３０％の球状材料および７０％の角張った材料、ならびに３０％の角張ったブラスト材料粒子および７０％の球状ブラスト材料粒子の範囲内の、角張った粒子および球状ブラスト剤粒子の混合物は、大幅により装飾的な表面仕上げを提供し、ウェブ痕および溶接線の両方が、可能な最も高い程度まで被覆された。さらに、表面仕上げは、複数の反復試験において再現可能であった。

脱酸素の代わりに研磨処理に供されたプロファイル部分の場合、球状ブラスト材料および角張ったブラスト材料の混合物で処理された表面は、魅力的な光沢のあるサテン様仕上げを示した。

いわゆる遠心ホイールシステム内で、いくつかの異なるブラスト材料粒子混合物を使用して、試験を反復した。圧力が変化されても、圧縮空気を用いて手動キャビネット内で達成されたものと同じ表面仕上げが見られた。

０．１ｍｍから０．２ｍｍの範囲内のグレイン径Ｄ_９０、および７５０ＨＶの平均硬度を有する、例えばＶｕｌｋａｎ Ｉｎｏｘ ＧｍｂＨから入手可能な商標Ｇｒｉｔｔａｌ（登録商標）の角張った新グレイン粒子を、ブラスト材料として使用した。球状の新グレイン粒子として、０．１ｍｍから０．２ｍｍの範囲内のグレイン径Ｄ_９０、および４５０ＨＶの平均硬度を有する粒子を、ブラスト材料として使用した。４５０ＨＶの平均硬度を有する球状の新グレイン粒子は、例えば、Ｖｕｌｋａｎ Ｉｎｏｘ ＧｍｂＨから入手可能な商標Ｃｈｒｏｎｉｔａｌ（登録商標）の粒子を使用して、球状試験材料が４５０ＨＶの硬度を有するように、予め機械内で球状粒子を事前に丸み付けする、または圧縮することにより得ることができる。角張った新グレイン粒子および球状の新グレイン粒子は、表２に示されるように混合した。

問題のブラスト材料混合物（表２を参照されたい）は、Ｌｅｅｒｉｎｇ Ｈｅｎｇｅｌｏ ＢＶ製のＮｏｒｍｆｉｎｉｓｈ、シリーズＤＰ１４の型のブラストキャビネット内で送達され、以下の条件下で、押し出された標準的アルミニウム窓枠プロファイル、例えばＡＬＭＧ ＳＩ ０．５の処理のために、連続的なブラスト材料清浄化を行った。

結果を表２に示す。
篩分級物Ｄ_９０：０．１ｍｍ超０．２ｍｍ未満
ノズル径：１０ｍｍ／
ブラスト圧力：２バール
ノズルからブラスト材料までの距離：３００ｍｍ
ブラスト角度：８０°
送達されるブラスト材料の量：７．２ｋｇ／分＝４３２ｋｇ／時間
ブラスト速度 ６０ｍ／秒

Claims (14)

1. − アルミニウム基板を用意するステップと、
   − ブラスト材料でブラスト加工することにより、前記用意されたアルミニウム基板のサテン加工される表面領域を処理するステップとを含み、
   前記ブラスト材料が、０．１ｍｍより大きく０．２ｍｍ未満のグレイン径Ｄ_９０を有する角張った粒子および球状粒子の新グレインブラスト材料粒子混合物であって、
   前記新グレインブラスト材料粒子混合物が、前記新グレインブラスト材料粒子混合物の総重量を基準として、
   ａ）４０重量％〜６０重量％の前記角張った粒子の含量、および
   ｂ）６０重量％〜４０重量％の前記球状粒子の含量
   を有し、前記角張った粒子と前記球状粒子の全組成は１００％である、
   アルミニウム基板上にサテン加工表面を生成するための方法。
2. − 前記ブラスト加工により処理された表面領域を陽極酸化するステップと、
   − 前記陽極酸化される表面領域をシールするステップと
   を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記角張った粒子が６４０ＨＶ以上８００ＨＶ以下の平均硬度を有し、前記球状粒子が４００ＨＶ以上５００ＨＶ以下の平均硬度を有する、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記角張った粒子がマルテンサイト系ステンレス鋼であって、前記球状粒子が、オーステナイト系ステンレス鋼である、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記角張った粒子が、クロム含量が３０重量％±１重量％で、炭素含量が２重量％±０．１重量％のマルテンサイト系ステンレス鋼であって、前記球状粒子が、クロム含量が１８重量％±１重量％で、ニッケル含量が１０重量％±２重量％のオーステナイト系ステンレス鋼である、請求項４に記載の方法。
6. 操作状態におけるブラスト材料粒子混合物が、前記操作状態におけるブラスト材料粒子混合物の総重量を基準として、
   ａ）４０重量％から６０重量％の前記角張った粒子の平均含量、および
   ｂ）６０重量％から４０重量％の前記球状粒子の平均含量
   を有する、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記ブラスト加工に係るプロセスにおけるブラスト速度が、５０ｍ／秒以上６０ｍ／秒以下である、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記ブラスト加工に係るプロセスにおいて、出口ノズルにおける粒子の噴流の圧力が、２バール以上６バール以下である、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. サテン加工される前記アルミニウム基板表面が、前記ブラスト加工の後および前記陽極酸化の前に脱酸素および／もしくは浸漬処理され、ならびに／または、サテン加工される前記アルミニウム基板表面が、前記ブラスト加工の後および前記陽極酸化の前に研磨処理に供される、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記ブラスト加工が、遠心ホイールブラストデバイス、噴射器ブラストデバイス、および／または圧力ブラストデバイスを用いて行われる、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
11. 請求項１から１０に記載の方法による前記アルミニウム基板表面のブラスト加工に好適なブラスト材料であって、０．１ｍｍより大きく０．２ｍｍ未満のグレイン径Ｄ_９０を有する、角張った粒子および球状粒子の新グレインブラスト材料粒子混合物であって、前記新グレインブラスト材料粒子混合物の総重量を基準として、
    ａ）４０重量％から６０重量％の前記角張った粒子の含量、および
    ｂ）６０重量％から４０重量％の前記球状粒子の含量
    を有し、前記角張った粒子および前記球状粒子の全組成は１００重量％である、ブラスト材料。
12. ａ）前記球状粒子が、４００ＨＶ以上５００ＨＶ以下の平均硬度を有し、および
    ｂ）前記角張った粒子が、６４０ＨＶ以上８００ＨＶ以下の平均硬度を有する、請求項１１に記載のブラスト材料。
13. 前記角張った粒子がマルテンサイト系ステンレス鋼であって、前記球状粒子がオーステナイト系ステンレス鋼である、請求項１１または１２に記載のブラスト材料。
14. 前記角張った粒子が、クロム含量が３０重量％±１重量％で、炭素含量が２重量％±０．１重量％のマルテンサイト系ステンレス鋼であって、前記球状粒子が、クロム含量が１８重量％±１重量％で、ニッケル含量が１０重量％±２重量％のオーステナイト系ステンレス鋼である、請求項１３に記載のブラスト材料。

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