JP6518877B1 - アルマイト部材の製造方法、アルマイト部材及び処理剤 - Google Patents
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Abstract
Description
陽極酸化皮膜を表面に有するアルミニウム基材又はアルミニウム合金基材に対し、2工程で封孔を行うことで耐食性を向上させる方法として、前述の特許文献1及び特許文献2に開示された技術があるが、これらの方法ではCASS耐食性は若干向上しても、SST耐食性を向上させることは困難である。すなわち、特許文献1及び特許文献2に開示された方法は、1工程目の封孔で金属塩等をアルマイト細孔内、アルマイト表面に析出させ、2工程目で熱水処理を行い、陽極酸化皮膜を水和・膨張させて封孔を完了させる。このとき、1工程目で細孔内壁等に金属塩が析出するが、2工程目で陽極酸化皮膜が水和・膨張するため、析出した金属塩にダメージを与え、耐食性の性能が向上しないと考えられる。
陽極酸化前処理の処理剤は、苛性アルカリ、シリカ、硝酸、鉱酸、有機酸、フッ素化合物、及び、界面活性剤を含有するのが好ましい。このような構成であれば、油や離型剤や汚れの除去が可能で、後の工程で均一なアルマイト外観や良好な耐食性が得られる。
上記陽極酸化前処理後の金属基材を、アルマイト処理液の処理浴に浸漬することで、アルミニウム陽極酸化処理を行う。陽極酸化処理による酸化膜の膜厚は1〜70μmが好ましく、5〜30μmがより好ましい。1μm未満であると耐食性が低下するとともに染色処理が困難となり、70μm超では生産性が低下するため好ましくない。1μm以上の膜厚が得られるのであればアルマイト処理液や温度・電圧等は自由に選択することができる。一般的なアルマイトや硬質アルマイトの浴に用いる処理液となる硫酸、硫酸アンモニウム、硫酸水素ナトリウム、硫酸水素アンモニウム、燐酸、燐酸ナトリウム、硼酸、硼砂、炭酸アンモニウム、クロム酸、重クロム酸、スルファミン酸、シュウ酸、酒石酸、マレイン酸、クエン酸、クエン酸アンモニウム、蟻酸、アンモニア水、水酸化ナトリウム、フッ化アンモニウム、フェリシアン化カリウム、ジメチルスルホキシド、ホルムアミド、過酸化水素水、チタン酸シュウ酸カリウム、スルホサリチル酸、スルホフタル酸、スルホイソフタル酸、フェノールスルホン酸等を含有し、−5〜250℃で使用される処理剤を利用できる。
陽極酸化処理と、封孔処理との間に、染色処理を行うことができる。このとき、その後のアルミニウム陽極酸化後処理を行うことで、泣き出しと呼ばれる染料の流出もなく、良好な外観と耐食性を得ることが可能である。染色処理を行うことで、本発明のアルマイト部材の処理外観を向上させることが可能である。
封孔処理の後に湯洗を行うことも可能である。湯洗の有無で外観や耐食性に影響はないが、湯洗を行うことで洗浄能力が向上するとともに、部材の温度が上昇しその後の乾燥工程での乾燥を容易に、短時間で行うことができる。温度や時間に指定はないが、40〜80℃、10秒〜5分浸漬が量産性に優れている。
封孔処理の後に、ケイ素、樹脂及びワックスからなる群のうち一種以上を含有するコーティング、プライマー、塗装、クリアコートのいずれか一つ以上の処理を行っても良い。当該コーティングは、主に耐食性を付与することができる。当該プライマーは、主に塗装の下地として使用され、密着性を付与することができる。当該塗装は主に色調を制御するために使用される。当該クリアコートは、主にワックスのような艶出しのために使用される。これらコーティング、プライマー、塗装、クリアコートに特に限定はなく、アクリル樹脂、オレフィン樹脂、アルキド樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、フッ素樹脂、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリプロピレン、メタクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリカーボネート等の樹脂類やケイ酸塩、コロイダルシリカ等を成分とするコーティング、プライマー、塗装、クリアコートを用いても良い。これらの濃度は、0.01〜800g/Lが好ましいが、適切な濃度は成分の種類により異なる。コーティング剤としては、具体的には、コスマーコート(商品名、関西ペイント(株))、ハイシール272(商品名、日本表面化学(株))、ストロンJコート(商品名、日本表面化学(株))、トライナーTR−170(商品名、日本表面化学(株))、フィニガード(商品名、Coventya社)等が挙げられる。アクリル樹脂としては、具体的には、GX−235T(商品名、日本表面化学(株))、ヒロタイト(商品名、日立化成(株))、アロセット(商品名、(株)日本触媒)等があり、オレフィン樹脂については、フローセン(商品名、住友精化(株))、PES(商品名、日本ユニカー(株))、ケミパール(商品名、三井化学(株))、サンファイン(商品名、旭化成(株))、エポキシ樹脂としてはALプライマー(商品名、イサム塗料(株))、イサムエポロ500(商品名、イサム塗料(株))等が、挙げられる。また、電着塗装を行うこともできる。
封孔処理の後、或いは、上記コーティング、プライマー、塗装又はクリアコートが行われた場合はそれらの後に、乾燥処理を行う。乾燥温度は部材を乾燥させることができれば制限はないが、20〜200℃の範囲が好ましく、60〜120℃の範囲であることがより好ましい。乾燥温度が20℃より低い場合は乾燥時間がかかり生産性を低下させ、また200℃以上の場合はコストが上昇するため好ましくない。乾燥時間は部材を乾燥させることができれば制限はないが、1〜20分の範囲が好ましく、5〜15分の範囲であることがより好ましい。乾燥時間が1分より短い場合は乾燥不足を招きやすく、また20分以上の場合は生産性が低下するため好ましくない。
本発明のアルマイト部材は、前述のアルミニウム基材又はアルミニウム合金基材の表面に陽極酸化皮膜を有し、フッ素と、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、亜鉛、クロム、タングステン、バナジウム及びコバルトからなる群から選択された一種又は二種以上の金属とを含む成分で封孔されるアルマイト部材であり、SST試験で360時間以上、且つ、CASS試験を24時間実施したときR.N9以上の耐食性を有する。このような構成によれば、優れた封孔性を有するとともに、SST試験及びCASS試験の両方の評価が良好である、優れた耐食性を有するアルマイト部材を提供することができる。本発明のアルマイト部材は、SST試験で1008時間以上、且つ、CASS試験を24時間実施したときR.N9.5以上の耐食性を有するのがより好ましい。
本発明の処理剤は、本発明のアルマイト部材の製造方法の第2封孔処理工程で用いるための処理剤である。当該処理剤は、前述した第2封孔処理工程で用いた処理剤と同様の構成であり、本発明のアルマイト部材を製造するための第1封孔処理工程後(熱水処理後)、陽極酸化皮膜が水和・膨張し封孔されて細孔は小さくなるが、第2封孔処理工程の封孔処理剤として細孔の僅かな隙間から細孔内、奥深くまで金属塩を析出させるような処理剤となっている。
脱脂処理液:ケイクリン6(日本表面化学株式会社製アルミ用脱脂剤)、濃度30mL/L
処理液温度:50℃
処理時間:5分
エッチング処理液:水酸化ナトリウム、濃度50g/L
処理液温度:50℃
処理時間:1分
脱スマット処理液:RK456(日本表面化学株式会社製アルミ用脱スマット剤)、原液の濃度
処理液温度:室温
処理時間:2分
アルマイト処理液:98%精製濃硫酸、濃度150g/L
処理液温度:20℃
処理時間:40分
・実施例1〜30
実施例1〜30の封孔処理は、以下の条件で第1封孔処理工程及び第2封孔処理工程をこの順で行った。
(1)第1封孔処理工程
95℃のイオン交換水中に10分間浸漬
(2)第2封孔処理工程
表1及び2に示す組成を有する封孔処理剤を用い、処理液温度40℃、pH4.0に調製し、3分間の表面処理を行った。
比較例1の封孔処理は、特許文献1(特開平03−277797号公報)の実施例1に記載された方法で実施した。すなわち、第1封孔処理工程として、フッ化ニッケル5g/L、30℃、pH6.0の封孔処理液に5分間浸漬した後、第2封孔処理工程として、沸騰水(イオン交換水)に60分間浸漬した。
比較例2の封孔処理は、特許文献2(特開昭56−062991号公報)の実施例に記載された方法で実施した。すなわち、第1封孔処理工程として、硫酸ニッケル15g/L、20℃の封孔処理液に5分間浸漬した後、第2封孔処理工程として、沸騰水に10分間浸漬した。
比較例3の封孔処理は、特許文献3(特開2015−232155号公報)の実施例1に記載された方法で実施した。すなわち、40%硝酸クロム(III)3g/L、40%硫酸クロム(III)3g/L、硝酸コバルト(II)6水和物2g/L、硫酸コバルト7水和物2g/L、フッ化カリウム2g/L、フッ化アンモニウム2g/Lを含み、40℃、pH3.7の封孔処理液に3分間浸漬した。
・CASS試験
JIS H 8681(1988)記載の試験方法に従って、50℃の恒温室で処理試験片に対し、5%塩化ナトリウムおよび塩化第二銅0.26g/L含有のpH3の調整液を24時間噴霧し、陽極酸化皮膜の腐食率をレイティングNo.(R.N)で評価した。本試験では、R.N=10の場合に腐食率ゼロで耐蝕性が最良であり、R.N値が小さくなるほど耐蝕性が悪いことを示す。
評価は、以下の基準による。
A:R.N9.5以上
B:R.N9
C:R.N8
JIS Z 2371記載の試験方法に従って、35℃の恒温室で処理試験片に対し、5%塩化ナトリウム、pH7.0に調整した液を噴霧し、白錆びが発生した時間で評価した。
評価は、以下の基準による。
A:1008時間白錆び発生なし
B:360時間後白錆び発生
C:48時間後白錆び発生
インク試験はJIS H 8683−1に従う試験を行った。
評価は、以下の基準による。
A:インク残り無し
B:インク残り有り
実施例1〜30はいずれも優れた封孔性を有しており、SST試験及びCASS試験の両方の耐食性試験について良好な結果を示した。
なお、実施例1〜30で用いた基材であるADC12材は、アルミニウム基材、アルミニウム合金基材の中でも腐食しやすい基材であるが、上述のように実施例1〜30はいずれも良好な耐食性を示している。このため、他のADC、AC、A1000〜A7000等のアルミニウム基材又はアルミニウム合金基材で実施しても、当然に耐食性が良好となることがわかる。
比較例1はSST試験結果が不良であり、比較例2はSST試験及びCASS試験の結果がいずれも不良であり、比較例3はCASS試験結果が不良であった。
Claims (8)
- 陽極酸化皮膜を表面に有するアルミニウム基材又はアルミニウム合金基材を、80〜100℃の加温した水中に1〜20分間浸漬する第1封孔処理工程と、
前記浸漬後の陽極酸化皮膜を表面に有するアルミニウム基材又はアルミニウム合金基材に、フッ素化合物と金属塩とを含む処理剤を用いて表面処理する第2封孔処理工程と、
を含み、
前記処理剤中のフッ素イオン濃度が0.05〜40g/Lであり、
前記処理剤中の金属塩がアルミニウム、チタン、ジルコニウム、亜鉛、クロム、タングステン、バナジウム及びコバルトからなる群から選択された一種又は二種以上の金属の塩であり、且つ、前記処理剤中の前記金属のイオン濃度が0.05〜20g/Lである、
アルマイト部材の製造方法。 - 前記処理剤中の前記金属のイオン濃度が0.1〜10g/Lである請求項1に記載のアルマイト部材の製造方法。
- 前記処理剤中のフッ素イオン濃度が0.1〜20g/Lである請求項1又は2に記載のアルマイト部材の製造方法。
- 前記処理剤が、硝酸塩及び/又は有機酸をさらに含む請求項1〜3のいずれか一項に記載のアルマイト部材の製造方法。
- アルミニウム基材又はアルミニウム合金基材の表面に陽極酸化皮膜を有し、フッ素と、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、亜鉛、クロム、タングステン、バナジウム及びコバルトからなる群から選択された一種又は二種以上の金属とを含む成分で封孔されるアルマイト部材であり、
JIS Z 2371記載の試験方法に従って中性塩水噴霧試験であるSST試験で360時間以上、且つ、JIS H 8681(1988)記載の試験方法に従ってCASS試験を24時間実施したときR.N9以上の耐食性を有するアルマイト部材。
- 前記SST試験で1008時間以上、且つ、CASS試験を24時間実施したときR.N9.5以上の耐食性を有する請求項5に記載のアルマイト部材。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載のアルマイト部材の製造方法の前記第2封孔処理工程で用いるための前記処理剤。
- 請求項4に記載のアルマイト部材の製造方法の前記第2封孔処理工程で用いるための前記処理剤であり、
前記硝酸塩が、硝酸アルミニウム、硝酸マグネシウム、硝酸ナトリウム、硝酸リチウム、硝酸セリウム及び硝酸カルシウムからなる群から選択される一種又は二種以上であり、
前記有機酸が、クエン酸、コハク酸、グルコン酸、シュウ酸、マロン酸、グルタミン酸、乳酸、酢酸、蟻酸、フタル酸及びフミン酸からなる群から選択される一種又は二種以上である処理剤。
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