JP6350551B2 - Anodized film generation method - Google Patents
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Description
本発明は、金属製の被処理物を陽極として電解液中に配置し、被処理物の表面に陽極酸化皮膜を成膜する陽極酸化皮膜生成方法に関する。 The present invention, a metallic article to be treated was placed in the electrolytic solution as an anode, about the anodized film generation how the deposition of the anodic oxide film on the surface of the workpiece.
従来、アルミニウム成形品である内燃機関のピストン頂面(被処理物)などに陽極酸化皮膜を形成し、断熱性を高めて冷却損失を低減する技術が知られている(例えば、特許文献1〜2参照)。冷却損失を低減できるのは、陽極酸化皮膜の内部に形成される孔部によって熱伝導率および熱容量が低減され、アルミニウム基材に熱が伝導され難くなるからである。
Conventionally, a technique is known in which an anodized film is formed on a piston top surface (an object to be processed) of an internal combustion engine that is an aluminum molded article to improve heat insulation and reduce cooling loss (for example,
特許文献1の陽極酸化皮膜は、最大電圧および電解液の温度を調整して気孔率が大きく設定され、さらに酸による孔拡大処理、沸騰水や水ガラス等の無機系封止材による表面封止処理が行なわれる。
The anodized film of
特許文献2の陽極酸化皮膜の表面には、低熱伝導率で低熱容量の粉末をプラズマ溶射して被覆層が形成されている。また、陽極酸化皮膜と被覆層との密着性を高めるために、フォトエッジング法によりアルミニウム基材の表面に凹凸を形成している。
On the surface of the anodized film of
しかしながら、特許文献1の陽極酸化皮膜は気孔率を大きく設定しているので、沸騰水での封止処理によって孔部が封止できないおそれがある。この場合、燃料や燃焼ガスが陽極酸化皮膜内に侵入して、所望の断熱性能を確保できない。一方、水ガラス等の無機系封止材で封止する場合は、別途塗布装置が必要となり、製造コストの増大を招いてしまう。
However, since the anodized film of
また、特許文献2は、フォトエッジング法により陽極酸化皮膜と被覆層との密着性を高めているが、陽極酸化皮膜と被覆層とは別材料となるので、内燃機関のように過酷な環境下では被覆層が剥離するおそれがある。しかも、フォトエッジング工程やプラズマ溶射工程が必要となるので、製造コストが大きくなってしまう。
Moreover, although
そこで、高い断熱性能を有する陽極酸化皮膜を簡便な方法で成膜できる陽極酸化皮膜生成方法が望まれている。 Therefore, the anodized film generation how the film can be formed an anodic oxide film by a simple method with high thermal insulation performance is desired.
陽極酸化皮膜生成方法の特徴構成は、金属製の被処理物を陽極として、クロム酸を含む電解液で前記被処理物に第一皮膜を成膜する第一工程と、前記第一工程の後で、前記被処理物を陽極として、硫酸、シュウ酸、及びリン酸の少なくとも一つを含む電解液で前記被処理物に第二皮膜を成膜する第二工程と、前記第一皮膜および前記第二皮膜を酸性液に浸漬し、前記第二皮膜の孔拡大処理をする第三工程と、前記第一皮膜の表面を封止する第四工程と、を備えている点にある。 The characteristic configuration of the anodic oxide film generation method includes a first step of forming a first film on the object to be processed with an electrolytic solution containing chromic acid using a metal object as an anode, and after the first step. A second step of forming a second film on the object to be processed with an electrolyte containing at least one of sulfuric acid, oxalic acid, and phosphoric acid, using the object to be processed as an anode; It is in the point provided with the 3rd process which immerses a 2nd membrane | film | coat in acidic solution, and performs the hole expansion process of said 2nd membrane | film | coat, and the 4th process of sealing the surface of said 1st membrane | film | coat.
硫酸、シュウ酸、及びリン酸を用いて成膜した陽極酸化皮膜には、それらの電解質アニオンが皮膜内部に進入(残留)し、クロム酸を用いて成膜した陽極酸化皮膜には、その電解質アニオンが皮膜内部に進入(残留)しないことが知られている。本発明者らは、アニオンが混入していない陽極酸化皮膜とアニオンが進入している陽極酸化皮膜とを共に酸性液に浸漬すると、アニオンが混入している陽極酸化皮膜は、孔部の拡大が促進されるとの知見を得た。これは、アニオンが存在しない皮膜に比べ、アニオンが存在する皮膜は不安定な状態にあるので、酸性液で溶解が進行し易いためであると推測される。 In the anodic oxide film formed using sulfuric acid, oxalic acid, and phosphoric acid, the electrolyte anions enter (residual) the film, and the anodic oxide film formed using chromic acid contains the electrolyte. It is known that anions do not enter (residual) inside the coating. When the present inventors immerse both an anodized film in which an anion is not mixed and an anodized film in which an anion has entered in an acidic liquid, the anodized film in which the anion is mixed has an enlarged pore. The knowledge that it was promoted was obtained. This is presumed to be because the film in which anions are present is in an unstable state as compared with the film in which anions are not present, so that dissolution is likely to proceed with an acidic solution.
そこで、本方法では、クロム酸を電解液として被処理物に第一皮膜を形成した後、硫酸等を電解液として第二皮膜を形成している。つまり、陽極酸化皮膜は基材の表面から順番に成長するものなので、第一皮膜と被処理物との間に第二皮膜が形成されている。これによって、第三工程において陽極酸化皮膜を酸性液に浸漬すると、第一皮膜は孔部がほとんど溶解しないのに対し、第二皮膜の孔部のみが溶解し拡大する。その結果、陽極酸化皮膜の熱伝導率および熱容量が低減され、基材に熱が伝導され難くなる。 Therefore, in this method, after forming the first film on the object to be processed using chromic acid as the electrolytic solution, the second film is formed using sulfuric acid or the like as the electrolytic solution. That is, since the anodized film grows in order from the surface of the substrate, a second film is formed between the first film and the object to be processed. Thus, when the anodized film is immersed in the acidic solution in the third step, the hole in the first film is hardly dissolved, but only the hole in the second film is dissolved and expanded. As a result, the thermal conductivity and heat capacity of the anodized film are reduced, making it difficult for heat to be conducted to the substrate.
また、第一皮膜は孔部が拡大されていないので、第四工程において、例えば沸騰水処理による孔封止処理を施せば、孔部の表面が確実に封止される。その結果、被処理物を高熱が晒される内燃機関のピストンとした場合、燃料や燃焼ガスが陽極酸化皮膜の内部に侵入するといった不都合が解消される。また、陽極酸化皮膜に被覆材を設けることなく、通常の陽極酸化処理で製造可能となるので製造コストを節約することができる。しかも、第一皮膜と第二皮膜とは共に、基材から成長する同一材料から構成されるので、内燃機関のように過酷な環境下でも剥離し難い。このように、本方法は、高い断熱性能を有する陽極酸化皮膜を簡便な方法で成膜するものである。 Moreover, since the hole part of the 1st membrane | film | coat is not expanded, if the hole sealing process by a boiling water process is performed in a 4th process, the surface of a hole part will be sealed reliably. As a result, when the object to be processed is a piston of an internal combustion engine to which high heat is exposed, the inconvenience that fuel and combustion gas enter the inside of the anodized film is solved. Moreover, since it can be manufactured by a normal anodizing process without providing a coating material on the anodized film, the manufacturing cost can be saved. Moreover, since both the first film and the second film are made of the same material that grows from the base material, they are difficult to peel even under a harsh environment like an internal combustion engine. Thus, this method forms a anodic oxide film having high heat insulation performance by a simple method.
他の特徴構成は、前記第二工程で用いられる電解液は硫酸である点にある。 Another characteristic configuration is that the electrolytic solution used in the second step is sulfuric acid.
硫酸は、アニオンが陽極酸化皮膜の膜厚方向に進入する割合が100%に近い。このため、本方法のように第二工程で硫酸を用いれば、第三工程において陽極酸化皮膜を酸性液に浸漬した場合、第二皮膜の膜厚方向に存在する孔部が膜厚方向に均等に拡大される。よって、第二皮膜の孔径を制御し易く、陽極酸化皮膜の断熱性能を確実に高めることができる。 In sulfuric acid, the rate at which anions enter the film thickness direction of the anodized film is close to 100%. For this reason, if sulfuric acid is used in the second step as in this method, when the anodized film is immersed in an acidic solution in the third step, the holes present in the film thickness direction of the second film are even in the film thickness direction. Expanded to Therefore, it is easy to control the hole diameter of the second film, and the heat insulation performance of the anodized film can be reliably improved.
以下に、本発明に係るアルミニウム成形品および陽極酸化皮膜生成方法の実施形態について、図面に基づいて説明する。本実施形態では、アルミニウム成形品1として、内燃機関のピストンの頂部に陽極酸化処理を施した一例を説明する。ただし、以下の実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。
Hereinafter, embodiments of an aluminum molded article and an anodized film production method according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, an example will be described in which the aluminum molded
(アルミニウム成形品)
図1に示すように、アルミニウム成形品1は、アルミニウムを含む基材2(被処理物の一例。以下、「基材2」と言う。)と、基材2の表面に形成された陽極酸化皮膜3とを備えている。なお、アルミニウム成形品1は、内燃機関のピストンの頂部や、燃焼室を区画するシリンダブロックのボア、シリンダヘッドの底面などを想定している。なお、アルミニウム成形品1は、アルミニウムを含む基材2に陽極酸化皮膜を成膜するものであれば、特に限定されない。
(Aluminum molded product)
As shown in FIG. 1, an aluminum molded
基材2としては、例えば、ダイカスト等のアルミニウム鋳造材、アルミニウム鍛造材等を用いることができる。アルミニウムとしては、純アルミニウム、アルミニウム合金等を適用できる。アルミニウム合金の種類は、銅、マンガン、ケイ素、マグネシウム、亜鉛、ニッケル、錫、鉛、チタン、クロム、ジクロニウムなどの1種又は複数種との合金が考えられる。
As the
陽極酸化皮膜3を生成するために用いられる陽極酸化処理装置Xは、直流電源4と、陰極5と、内部に電解液61を有する電解槽6と、を備えている。また、基材2を陽極7として陰極5と共に電解液61の中に配置し、両極間に直流電流を通電することで、基材2の表面に陽極酸化皮膜3を形成する。電解液61は、希硫酸、シュウ酸、リン酸、クロム酸、その他有機酸などが単独で又は2種以上を混同して使用される。なお、陰極5には、鉛、白金などが使用されるが、特に限定されない。また、直流電源4に限定されず、交流電源や交直重畳電源を用いても良く、特に限定されない。
An anodizing apparatus X used for producing the
また、陽極酸化処理装置Xは、直流電源4への通電を制御する通電制御部8と、電解液61の温度を制御する温度制御部9とを備えている。本実施形態における通電制御部8は、定電流制御および定電圧制御のいずれか一方を選択し、電流値、電圧値や通電時間の制御を行う。なお、通電制御部8は、バルス制御や交直重畳制御を実行しても良い。バルス制御の場合はデューティ比や周波数を所定値に設定して、陽極酸化皮膜3のセル径を制御しても良く、特に限定されない。
The anodizing apparatus X includes an
温度制御部9は、陽極酸化処理の温度を一定に保つために、電解液61の温度を調整する。処理温度は陽極酸化皮膜3が溶解して消失してしまわない温度であれば特に限定されないが、例えば−5℃〜25℃の範囲で調整される。
The
また、電解槽6には、電解液61を撹拌する撹拌手段(不図示)が設けてあり、電解液61の温度のばらつきを抑え、基材2に電解液61の温度差が影響しないようにしてある。撹拌手段としては、例えば、ポンプで電解液61を循環させたり、エアパブリシングによる撹拌などが考えられる。
Further, the
図2は、陽極酸化処理装置Xで成膜されたアルミニウム成形品1の一部拡大図が示される。アルミニウム成形品1は、アルミニウムを含む基材2と、基材2の表面に形成された陽極酸化皮膜3とを備えている。この陽極酸化皮膜3は、薄膜状の無孔質である導電性の被膜であるバリア層3Aと、六角柱状のセルの集合体であるポーラス層3Bとを備えている。ポーラス層3Bは、第一孔部32aを有する第一皮膜32と、基材2と第一皮膜32との間に形成され、第一皮膜32より孔径が大きい第二孔部31aを有する第二皮膜31とを備えている。
FIG. 2 shows a partially enlarged view of the aluminum molded
本実施形態では、第二皮膜31の孔径を第一皮膜32の孔径より大きく設定しているので、陽極酸化皮膜3の熱伝導率および熱容量が低減され、基材2に熱が伝導され難くなる。
In this embodiment, since the hole diameter of the
また、第一皮膜32には、表面が封止された孔封止部33が形成されている。つまり、第一皮膜32は、表面に孔封止部33が形成された第一孔部32aを有している。第一皮膜32は孔径が小さいので、例えば沸騰水による孔封止処理を施した場合、孔封止部33を確実に形成することができる。その結果、高熱に晒される内燃機関のアルミニウム成形品1において、燃料や燃焼ガスが陽極酸化皮膜3の内部に侵入するといった不都合が解消される。また、陽極酸化皮膜3に被覆材を設けることなく、通常の陽極酸化処理で製造可能となるので製造コストを節約することができる。しかも、第一皮膜32と第二皮膜31とは共に、同じ陽極酸化皮膜3から構成されるので、内燃機関のように過酷な環境下でも剥離し難い。
Further, the
陽極酸化皮膜3の膜厚は、50μm〜200μmで設定されている。熱抵抗を高めるために、下限値として50μmを採用し、体積比熱が大きくなり過ぎないように、上限値として200μmを採用している。また、第一皮膜32の厚みは、第二皮膜31の厚みより小さく構成されている。詳細は後述するが、第一皮膜32は、クロム酸を電解液61として成膜されており厚膜化が困難なので、0.5μm〜5μmに設定されている。一方、バリア層3Aは数nmであり、第二皮膜31は、45μm以上200μm未満に設定されている。
The film thickness of the anodized
このように第一皮膜32の厚みを小さくすれば、例えば沸騰水で水和膨張させたとき、第一孔部32aを挟んで対向する壁面が接近し易くなり、孔封止部33を容易に形成することができる。また、第二皮膜31の厚みを大きくすることで、陽極酸化皮膜3の熱伝導率および熱容量を一層低減することができる。
If the thickness of the
ところで、電解液61のアニオンうち、硫酸イオン、シュウ酸イオン、リン酸イオンは陽極酸化皮膜3の内部に進入(残留)し、クロム酸イオンは陽極酸化皮膜3の内部に進入(残留)しないことが知られている。本発明者らは、アニオンが混入していない陽極酸化皮膜3とアニオンが進入している陽極酸化皮膜3とを共に酸性液に浸漬すると、アニオンが混入している陽極酸化皮膜3は、孔部の拡大が促進されるとの知見を得た。これは、アニオンが存在しない陽極酸化皮膜3に比べ、アニオンが存在する陽極酸化皮膜3は不安定な状態にあるので、酸性液で溶解が進行し易いためであると推測される。
By the way, among the anions of the
そこで、第一皮膜32には電解液61のアニオンをほとんど混入させず、第二皮膜31には電解液61のアニオンが混入させることとした。これによって、酸性液を用いて第二皮膜31の第二孔部31aを拡大させることができ、陽極酸化皮膜3の熱伝導率および熱容量を一層低減することができる。しかも、第一皮膜32は、酸性液を用いて第一孔部32aが拡大しないので、孔封止部33を容易に形成することができる。
Therefore, the
特に、第二皮膜31に混入させるアニオンは、硫酸イオンであることが好ましい。硫酸は、アニオンが陽極酸化皮膜3の膜厚方向に進入する割合が100%に近い。このため、酸性液で孔拡大処理を施した場合、第二皮膜31の膜厚方向に存在する第二孔部31aが均等に拡大される。よって、第二皮膜31の孔径を制御し易く、陽極酸化皮膜3の断熱性能を確実に高めることができる。
In particular, the anion mixed in the
(陽極酸化皮膜生成方法)
以下、図3を用いて、本実施形態に係る陽極酸化皮膜生成方法について説明する。陽極酸化皮膜生成方法は、アルミニウムを含む基材2を陽極として、クロム酸を含む電解液61で基材2に第一皮膜32を成膜する第一工程と、第一工程の後で、基材2を陽極として、硫酸、シュウ酸、及びリン酸の少なくとも一つを含む電解液61で基材2に第二皮膜31を成膜する第二工程と、第一皮膜32および第二皮膜31を酸性液に浸漬し、第二皮膜31の孔拡大処理をする第三工程と、第一皮膜32の表面を封止する第四工程と、を備えている。なお、第一工程と第二工程とは、同じ陽極酸化処理装置Xで実行しても良いし、別の陽極酸化処理装置Xで実行しても良い。
(Anodized film generation method)
Hereinafter, the method for producing an anodized film according to the present embodiment will be described with reference to FIG. An anodic oxide film production method includes a first step of forming a
まず、基材2を荒加工や表面研磨加工によって所定の形状に加工する。次いで、第一工程において、クロム酸を含む電解液61を用い、通電制御部8が、所定の電圧値(例えば40V〜60V)で定電圧制御を実行する。定電圧制御とするのは、第一皮膜32が成長するに連れて電圧が上昇し続ける定電流制御に比べて、ジュール熱の発生を抑制して高温になり難いからである。これによって、成膜初期に形成される膜厚の小さい第一皮膜32に、ヤケが生じることを防止できる。また、第一皮膜32にヤケが生じないように、温度制御部9が電解液61の温度を所定の低温度(例えば、−5℃〜10℃)に維持するのが好ましい。
First, the
第一工程によって、バリア層3Aの上に、クロム酸イオンをほとんど混入しない第一孔部32aを有する第一皮膜32が生成される。次いで、第二工程において、硫酸、シュウ酸、及びリン酸の少なくとも一つを含む電解液61を用い、通電制御部8が、所定の電流値(例えば0.1A〜5A)で定電流制御を実行する。定電流制御とすることで、所望の膜厚を形成するために必要な通電制御部8での通電時間を設定し易くなる。これは、基材2に成膜される第二皮膜31の膜厚が、電流値と処理時間との積分値に比例するためである。
By the first step, the
次いで、第三工程において、第一皮膜32および第二皮膜31を硫酸やリン酸などの酸性液に浸漬し、第二皮膜31の第二孔部31aを拡大する。このとき、第一皮膜32の第一孔部32aはほとんど拡大しない。これは、上述したように第一皮膜32には電解液61のアニオン(クロム酸イオン)がほとんど混入せず、第二皮膜31には電解液61のアニオン(硫酸イオン等)が混入しているからである。なお、第三工程における処理時間は、所定の熱伝導率を目標値として、第二皮膜31が溶解しきって消滅しない時間以内に設定される。
Next, in the third step, the
次いで、第四工程において、沸騰水や酢酸ニッケルなどを用いて孔封止処理を施し、第一皮膜32の表面にある第一孔部32aを封止する。例えば沸騰水処理の場合、水和膨張によって孔が封止されることとなる。このとき、第一皮膜32は膜厚が小さく、且つ第三工程においての第一孔部32aが拡大していないので、第一孔部32aの表面が確実に封止される。
Next, in the fourth step, a hole sealing process is performed using boiling water, nickel acetate, or the like to seal the
その結果、アルミニウム成形品1を高熱が晒される内燃機関のピストンとした場合、燃料や燃焼ガスが陽極酸化皮膜3の内部に侵入するといった不都合が解消される。また、陽極酸化皮膜3に被覆材を設けることなく、通常の陽極酸化処理で製造可能となるので製造コストを節約することができる。しかも、第一皮膜32と第二皮膜31とは共に、基材2から成長する同一の酸化アルミニウムから構成されるので、内燃機関のように過酷な環境下でも剥離し難い。
As a result, when the aluminum molded
続いて、本実施形態に係る陽極酸化皮膜生成方法で製造した陽極酸化皮膜3(本実施例)と、他の方法で製造した陽極酸化皮膜(比較例)とを比較する。比較例1は、上述の第一工程と第二工程とを実施し、第三工程と第四工程とを省略した例である。比較例2は、電解液として硫酸を用い、上述の第三工程と第四工程とを省略した例である。比較例3は、電解液として硫酸を用い、上述の第三工程と第四工程とを実施した例である。各実施例における処理条件は、下記の表1に示される。 Then, the anodic oxide film 3 (this example) manufactured with the anodic oxide film production | generation method which concerns on this embodiment is compared with the anodic oxide film (comparative example) manufactured with the other method. Comparative Example 1 is an example in which the first step and the second step are performed, and the third step and the fourth step are omitted. Comparative Example 2 is an example in which sulfuric acid is used as the electrolytic solution, and the above-described third step and fourth step are omitted. Comparative Example 3 is an example in which sulfuric acid is used as the electrolytic solution and the above-described third step and fourth step are performed. The processing conditions in each example are shown in Table 1 below.
本実施例や比較例3のように第三工程の孔拡大処理をする場合は、酸性液として濃度5%のリン酸を用い、25℃で40分間実施した。本実施例や比較例3のように第四工程の孔封止処理をする場合は、沸騰水を用いて60分間実施した。図4〜図6は本実施例の陽極酸化皮膜3、図7は比較例1の第二皮膜、図8は比較例2の陽極酸化皮膜、図9〜図10は比較例3の陽極酸化皮膜の拡大写真が示される。
When the hole expansion process in the third step was performed as in this example or Comparative Example 3, phosphoric acid having a concentration of 5% was used as the acidic solution, and the process was performed at 25 ° C. for 40 minutes. When the hole sealing process of the fourth step was performed as in this example or Comparative Example 3, it was carried out for 60 minutes using boiling water. 4 to 6 show the
図4および図5に示すように、本実施例の第一皮膜32の表面は、孔封止処理を施すことで封止されていることが分かる。一方、孔封止処理を施すことで第二皮膜31も水和膨張する。本実施例では、孔拡大処理および孔封止処理を施すことで第二皮膜31の孔径が54nm,61nm,62nm(図6参照)となり、第一工程と第二工程とを備えているが孔拡大処理および孔封止処理を施していない比較例1は、第二皮膜の孔径が47nm,51nm,59nm(図7参照)であった。つまり、本実施例の第二皮膜31の孔径は、比較例1の第二皮膜の孔径に比べて、水和膨張しているにもかかわらず大きくなっている。
As shown in FIGS. 4 and 5, it can be seen that the surface of the
その結果、本実施例の熱伝導率は0.5W/m・K、比較例1の熱伝導率は1.1W/m・Kとなり、本実施例の方が比較例1に比べて断熱性能に優れていることが分かる。一方、本実施例の第二皮膜31の孔径と比較例1の第二皮膜の孔径との差以上に熱伝導率の差が大きいのは、本実施例の第二皮膜31が水和膨張し密度が低下したためであると考えられる。第二皮膜31の密度低下によって熱容量も低下する。
As a result, the thermal conductivity of this example is 0.5 W / m · K, the thermal conductivity of Comparative Example 1 is 1.1 W / m · K, and the thermal insulation performance of this Example is higher than that of Comparative Example 1. It turns out that it is excellent in. On the other hand, the difference in thermal conductivity is larger than the difference between the hole diameter of the
また、比較例2のように、電解液として硫酸のみで陽極酸化処理を行うと共に、孔拡大処理および孔封止処理を施していない場合は、熱伝導率は1.1W/m・Kとなり、本実施例の方が比較例1に比べて断熱性能に優れていることが分かる。このように、比較例1および比較例2のように孔拡大処理を施さない場合は、熱伝導率や熱容量を低減させることができない。なお、孔封止処理を施していない場合は、例えば比較例2の図8に示すように、陽極酸化皮膜の表面に無数の孔部が存在していることが分かる。 Further, as in Comparative Example 2, when the anodizing treatment is performed only with sulfuric acid as the electrolytic solution and the pore enlargement treatment and the pore sealing treatment are not performed, the thermal conductivity is 1.1 W / m · K, It turns out that the direction of a present Example is excellent in the heat insulation performance compared with the comparative example 1. FIG. Thus, when the hole enlargement process is not performed as in Comparative Example 1 and Comparative Example 2, the thermal conductivity and the heat capacity cannot be reduced. In addition, when the hole sealing process is not performed, for example, as shown in FIG. 8 of Comparative Example 2, it can be seen that innumerable holes exist on the surface of the anodized film.
また、比較例3のように、電解液として硫酸のみで陽極酸化処理を行うと共に、孔拡大処理および孔封止処理を施した場合、陽極酸化皮膜の表面付近の孔部が拡大してしまい、水和膨張による孔封止ができなかった(図9参照)。これは、陽極酸化皮膜の表面付近の孔径が26nm,29nm,32nm(図10参照)と大きく残留していることからも、明らかである。その結果、燃料や燃焼ガスが陽極酸化皮膜内に侵入して、所望の断熱性能を確保できない。 In addition, as in Comparative Example 3, when anodizing is performed only with sulfuric acid as an electrolytic solution, and pore enlargement treatment and pore sealing treatment are performed, the pores near the surface of the anodized film are enlarged, Hole sealing due to hydration expansion could not be performed (see FIG. 9). This is also clear from the fact that the pore diameters near the surface of the anodized film remain as large as 26 nm, 29 nm, and 32 nm (see FIG. 10). As a result, fuel and combustion gas penetrate into the anodized film and the desired heat insulation performance cannot be ensured.
さらに、硫酸イオンが陽極酸化皮膜全体に混入した比較例3は、孔拡大処理前の膜厚が80.5μmであったが、孔拡大処理後の膜厚が65.3μmと大幅に減少した。一方、本実施例のように、硫酸イオンが混入した第二皮膜31をアニオンが混入していない第一皮膜32で覆っている場合、孔拡大処理前の膜厚が78.9μmであるのに対し、孔拡大処理後の膜厚が73.9μmとほとんど減少しなかった。これにより、本実施例は、孔拡大処理を行ったときに第一皮膜32が陽極酸化皮膜3全体の溶解を抑制し、所望の膜厚を維持できることが確認された。つまり、本実施例では、所望の断熱性能を確保しつつ、膜厚に熱伝導率を除して算出される熱抵抗率を高めることができる。
Furthermore, in Comparative Example 3 in which sulfate ions were mixed in the entire anodized film, the film thickness before the hole enlargement treatment was 80.5 μm, but the film thickness after the hole enlargement treatment was significantly reduced to 65.3 μm. On the other hand, when the
[その他の実施形態]
(1)陽極酸化被膜する基材2は、アルミニウム以外にチタンやタンタルなどの金属や、それらと他の金属との合金であってもよい。
(2)クロム酸を電解液61とする第一皮膜32が陽極酸化皮膜3の表層に形成される限りにおいて、第二皮膜31を2層以上で構成しても良い。
[Other Embodiments]
(1) The
(2) As long as the
本発明は、所望の断熱性能が要求されるアルミニウム成形品に陽極酸化皮膜を生成する方法に利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in a method for forming an anodized film on an aluminum molded product that requires a desired heat insulation performance.
1 アルミニウム成形品
2 基材(被処理物)
3 陽極酸化皮膜
6 電解槽
7 陽極
31 第二皮膜
32 第一皮膜
33 孔封止部
61 電解液
1 Aluminum molded
3
Claims (2)
前記第一工程の後で、前記被処理物を陽極として、硫酸、シュウ酸、及びリン酸の少なくとも一つを含む電解液で前記被処理物に第二皮膜を成膜する第二工程と、
前記第一皮膜および前記第二皮膜を酸性液に浸漬し、前記第二皮膜の孔拡大処理をする第三工程と、
前記第一皮膜の表面を封止する第四工程と、を備えている陽極酸化皮膜生成方法。 A first step of forming a first film on the object to be processed with an electrolytic solution containing chromic acid using a metal object to be processed as an anode;
After the first step, with the object to be treated as an anode, a second step of forming a second film on the object to be treated with an electrolyte containing at least one of sulfuric acid, oxalic acid, and phosphoric acid;
A third step of immersing the first film and the second film in an acidic solution, and subjecting the second film to a pore expansion treatment;
And a fourth step of sealing the surface of the first film.
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