JPH0257690A - 陽極酸化処理用多層アルミニウムめっき基体 - Google Patents

陽極酸化処理用多層アルミニウムめっき基体

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JPH0257690A
JPH0257690A JP63210159A JP21015988A JPH0257690A JP H0257690 A JPH0257690 A JP H0257690A JP 63210159 A JP63210159 A JP 63210159A JP 21015988 A JP21015988 A JP 21015988A JP H0257690 A JPH0257690 A JP H0257690A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、着色処理媒体、耐摩耗性材料等に用いられる
陽極酸化処理用多層アルミニウムめっき基体に関するも
のである。
[従来技術] アルミニウム又はアルミニウム合金を硝酸、硫酸、クロ
ム酸等の電解液中で陽極酸化処理して、多孔性の着色処
理用被膜に用いる方法は、陽極酸化処理として知られて
いる。この陽極酸化処理は、航空機、自動車、光学機器
用等の各種部品に広く使用されている。また硬質陽極酸
化皮膜の優れた耐摩耗性を利用した各種部品や工具が使
用されている。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら上述した陽極酸化処理した基板はアルミニ
ウム(以降AIで示す)又はA1合金を原板としており
、AI又はA1合金の陽極酸化皮膜の機能性材料への応
用を幅広く展開するためには限界があり、A1めっき材
又はA1合金めっき材の開発が必要である。そこでA1
又はA1合金以外の金属原板、セラミックス、プラスチ
ック原板上に直接AIめっき又はA1合金めっきを施し
、陽極酸化皮膜基板を製作して検討したが次の原因によ
ると考えられる問題を生じた。
AI(A1合金)、AI皮膜の陽極酸化反応は、以下の
ようなメカニズムで進むと考えられる。
AIの溶解: A!→A13+ A I” 十H20→A I(OH)s→A +203
’3 H20陰イオンの放電とAl2O3の生成: 20H−’ −H20十O(発生機の酸素原子)AI+
O→A1□○、  (絶縁性皮膜)金属原板にAIめっ
きを施した材料を陽極酸化する場合には、A1層の溶解
が進行すると共に金属原板が局所的に溶解し、均一な微
細孔を有する陽極酸化皮膜が得られないという問題点が
ある。
特に、化学的に弱い金属層の場合には、A1層との界面
で溶解するため陽極酸化皮膜の剥離の危険性がある。
非導電性のプラスチック、セラミック原板に直接AIめ
っき又はA1合金めっきした材料を陽極酸化する場合に
も、A1層又はA1合金層と原板との密着性が弱いもの
は、剥離の危険性がある。
また、陽極酸化後、材料全体が絶縁性になるため電解に
よる着色処理、微細孔への電解を行うことが出来ないと
いう問題があった。
本発明は上記のような問題点の解決を図ったものであり
、剥離の危険性のない均一な微細孔を有し、且つ着色及
び耐窄耗性の優れた陽極酸化処理を形成することの出来
る陽極酸化処理用多層アルミニウムめっき基体を提供す
ることを目的とする。
[課題を解決するための手段及び作用]上記目的を達成
するために、本発明では原板上に厚さ0.01〜2μm
の(1) T i 、 N i、N b 、 T aお
よびWよりなる群から選ばれた一つの金属層、(2)T
i、Ni、Nb、TaおよびWよりなる群から選ばれた
二種以上の合金層、又は(3)Ti、Ni、Nb、Ta
およびWよりなる群から選ばれた少なくとも一つの金属
とZn、Fe、P、Mn、Cuよりなる群から選ばれた
少なくとも一つの金属とからなる合金層を下地として、
最外層に厚さ0.1〜30μmのアルミニウム層または
アルミニウム合金層を形成してなる陽極酸化処理用多層
アルミニウムめっき基体である。
本発明では、基体の最外層にA1層またはA1合金層を
有することが必要である。これらの陽極酸化処理によっ
て陽極酸化皮膜を生成させることが出来る。さらに、本
発明では前記A1層等の下地としてAIより電気化学的
に責で化学的に安定な金属原子層を有していることが必
要である。
この下地によってA1層等の溶解に基づく局所的な原板
の損傷が起こらず、また剥離することなく、均一な微細
孔の陽極酸化皮膜を生成させることが出来る。
基板の最外層のA1層またはA1合金層は、厚さ0.1
μm以上とすることが必要である。
0.1μm未満では陽極酸化層の着色処理の電解析出を
行うことが困難である。
原板と最外層の間の下地層の厚さは0.01〜2μmで
あることが必要である。0.01μm未満では電気化学
的に或は化学的に原板を保護することが出来ない。また
、電気化学的にAIより責で化学的に強い金属元素を下
地としているので2μm程度までで十分である。実用的
には0.1〜0.5μmがより好ましい、これらの下地
層は一つの金属あるいは合金で構成する。一つの金属と
してはTi、Ni、Nb、TaおよびWよりなる群から
選ばれた金属で、特にT i 、N iが好ましい。合
金としては、上記群から選ばれた少なくとも二種の金属
から形成された合金例えばNi −Ti合金や、上記群
から選ばれた少なくとも一つの金属と該群以外のZn、
Fe、P、Mn、Cuよりなる群から選ばれた少なくと
も一つの金属とからなる合金層、例えばNi−Zn合金
等が挙げられる。
原板としては、冷延鋼板、ステンレス鋼板等の金属板、
非導電性のプラスチック、ガラス等のセラミック板が使
用される。以上述べたような多層アルミニウムめっき材
にするならば、非導電性のプラスチック、セラミック原
板の場合にも下地層に金属層を有するため、陽極酸化処
理及びその後の微細孔への金属或は合金の電解析出が可
能となる6 [実施例] 以下に本発明を図によって説明する。第1図は本発明に
よる陽極酸化処理用アルミニウムめっき基体の一実施例
の断面を示す図である1図において1は原板、2は下地
層、そして3は最外層としてのアルミニウム層である。
次に本発明の実施例を具体的に述べる。
(実施例1) ここでは、本発明による着色を目的とした陽極酸化処理
用アルミニウムめっき基体の一実施例を示す。厚さ0.
8mmの冷延鋼板の原板1上にアーク放電型イオンブレ
ーティングによってNiを0.3ttm被覆し下地層2
とした。更に下地層2上に真空蒸着によってA1を10
μm被覆しアルミニウムM3とした。以上のようにして
作成しためつき基体を下記に示す硫酸浴によって陽極酸
化し多孔性皮膜を生成させた。
電解浴   ;硫酸15wt%の硫酸水溶液、浴温  
  :20℃、 電流密度  :1−3A/dm2 電解時間  :10−30分 陽極酸化皮膜:5−15μm 第2図は上記陽極酸化における15Vの定電圧で電解し
た際の電流の変化を示す図である。ここでは本発明の電
流の変化を実線で示した。約30分で電流密度が半分以
下に低下したのは、アルミニウムM3の陽極酸化が進行
しNiの下地層2が露出したことを示すもので、AIの
陽極酸化工程が完了しNi層に達する均一な陽極酸化皮
膜が得られたことを示すものである。終点は、電流が半
減した時点とした。この場合第2図に比較として下地層
を有しない池は同一条件でアルミニウム層を形成した基
板を用い、同一条件での陽極酸化による電流の変1ヒを
求め点線で示した。
この図から明らかなように、比較例の場合にはアルミニ
ウム層の陽極酸化が進行し終点近くなると、電流密度が
激しく変動しており、原板の溶解が局部的に生じている
ことを示している。なお、原板に冷延鋼板を使用してい
るので、電流はそれほど低下していない。
次に、下記に示す電解着色浴を用いて陽極酸化皮膜の着
色を行った。
電解浴:20g/l  Co3O4, 25g/I  H,BO,, 15g/l  (NH4)2SO4、 電解 :交流電解 15V、3分 ここでは電解後黒色の美麗な着色皮膜が得られた。
以上のことより、本発明の基板は黒点欠陥、クラックが
なく、均一な径(直径100−20OA )、深さ、分
布を有する微細孔が生成していることが判り、又、上記
浴で電解後黒色の美麗な着色皮膜が得られることが判っ
た。
(実施例2) ここでは、本発明による着色を目的とした陽極酸化処理
用アルミニウムめっき基体の他の実施例を示す。ポリエ
チレンテレフタートの原板1上にアーク放電型イオンブ
レーティングによってTiを0.5μmの厚さで被覆し
、下地層2とした。
更に、最外層にAIを真空蒸着によって15μm被覆し
、アルミニウム層3とした。以上のようにして作成した
めつき基体を実施例1と同じ硫酸浴によって陽極酸化し
多孔性皮膜を生成させた。
上記陽極酸化における15Vの定電圧で電解した際の電
流の変化は前記した実施例1における第2図と同様な変
化を示した。即ち約30分で電流密度が半分以下に低下
したのは、アルミニウム層3の陽極酸化が進行しTiの
下地層2が露出しなことを示すもので、AIの陽極酸化
工程が完了しTi層に達する均一な陽極酸化皮膜が得ら
れたことを示すものである。終点は、電流が半減した時
点とした。
次に、下記に示す電解浴を用いてFeを陽極酸化皮膜の
微細孔中に電析させた。
電解浴   :250g/l  FeSO4,30g/
 I  H3B 03、 浴温    : 28−30℃、 電解条件  :交流電解 8−12V、電解時間  :
5−12分 ここではFeが0.5mg、/cm2以上電析し、電解
後黒色美麗な着色皮膜が得られた。
以上のことより、本発明の基板は黒点欠陥、クラックが
なく、均一な径(直径100−200人)、深さ、分布
を有する微細孔が生成していることが判り、又、黒色の
美麗な着色皮膜が得られることが判った。
(実施例3) ここでは、本発明による耐摩耗性材料を目的とした陽極
酸化処理用アルミニウムめっき基体の実施例を示す9冷
延鋼板の原板1上に電気めっきによりNi−Zn合金を
0.1μmの厚さで被覆し、下地層2とした。Ni−Z
n合金の組成は、18wt、%Ni、82wt、%Zn
とした。
更に、下地層2上にAIを真空蒸着によって10μm被
覆し、アルミニウム層3とした。以上のようにして作成
しためっき基体を下記に示すシュウ酸浴によって陽極酸
化し多孔性皮膜を生成させた。
電解浴   :27g/I   (COOH)2、浴温
    :20℃、 電流密度  :1−3A/dm2 電解時間  :10−30分、 陽極酸化皮M4 : 5 10 /4 m第3図は上記
陽極酸化における30Vの定電圧で電解した際の電流の
変化を示す図である。ここでは本発明の電流の変化を実
線で示した。約25分で電流密度が半分以下に低下した
のは、アルミニウムM3の陽極酸化が進行しN i −
Z n合金の下地層2に達する均一な陽極酸化皮膜が得
られたことを示すものである。この場合第3図に比較と
して下地jl E有しない他は同一条件でアルミニウム
層を形成した基板を用い、同一条件での陽極酸1ヒによ
る電流の変化を求め点線で示、した。
この図から明らかなように、比較例の場合にはアルミニ
ウム層の陽極酸化が進行し終点近くなると、電流密度が
激しく変動しており、原板の溶解が局部的に生じている
ことを示している。なお、原板に冷延鋼板を使用してい
るので、電流はそれほど低下していない。
以上のようにして得られたものはピッカス硬度(MV)
550の値をもつ耐摩耗性の優れた陽極酸化皮膜を有す
るものであった。
(実施例4) ここでは本発明における最外層にアルミニウム合金層を
形成した陽!!酸化処理用多層アルミニウムめっき基体
の一実施例について述べる。
第4図はその基体の断面を示す図である。図において1
は原板であり、2は下地層であり、そして4はAt−M
g合金層である。シリコン板の原板1上に真空蒸着によ
ってN i −T i合金を0.15μm被覆し下地層
2とした。さらにその上に真空蒸着によってAl−Mg
(5%Mg)合金層4を5μm被覆した。
これを下記の硫酸洛中で陽極酸化し、多孔性の陽極酸化
皮膜を生成させた9 電解浴   :@、酸15wt%の硫酸水溶液、浴温 
   :20℃、 電流密度  :1−3A/dm2 電解時間  :10−30分、 陽極酸化皮膜+5−15μm 第5図は上記陽極酸化における15Vの定電圧で電解し
た際の電流の変化を示す図である。ここでは本発明の電
流の変化を実線で示した。約15分で電流密度が115
以下に低下したのは、Al−Mg層4の陽極酸化が進行
しN i −T i合金の下地層4が露出したことを示
すものである。この場合第3図に比較として下地層を有
しない他は同一条件でアルミニウム層を形成した基板を
用い、同−条件での陽極酸化による電流の変化を求め点
線で示した。
この図から明らかなように、比較例の場合にはアルミニ
ウム層の陽極酸化が進行し終点近くなると、電流密度が
激しく変動しており、原板との密着が不十分であること
を示している。
次に、下記のCO電解着色浴を用いて陽極酸化皮膜の着
色を行った。
電解浴 : 20 g / l  Co S O4,2
5g/I      H,BO3, 15g /’ I  (N H4)2SO4)、電解 
 ;交流電解 15V、3分 上記CO電解浴により、黒色の美麗な着色被膜が得られ
た。
なお、上記の実施例では下地層としてNi、T”i、N
i−Zn、Ni−Tiの場合について述べたが、下地層
としてNb、Ta、W  又は合金層を形成するための
Fe、I”、Mn、Cuの場合についても同様の効果が
期待出来る。
以上のことにより、本発明の基板は黒点欠陥、クラック
がなく、均一な径、深さ、分布を有する微細孔(100
〜150八)が生成していることが判り、又、美麗な着
色被膜を得ることが判った。
[発明の効果] 以上のように、この発明によれば基体の最外層にA1層
またはA1合金層を有しているので、陽極酸化処理によ
って陽極酸化皮膜を生成させることが出来るとともに、
A1層等の下地にAtより電気化学的に貴で化学的に安
定な金属原子層を有しているので、A1層等の溶解に基
づく局所的な原板の損傷が起こらず、且つ着色及び耐摩
耗性の優れた均一な陽極酸化皮膜を生成させることが出
来、産業上効果の大きい発明である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による陽極酸化用アルミニウムめっき基
体の一実施例の断面を示す図、第2図は第1図の実施例
の陽極酸化による定電圧で電解した際の電流の変化を示
す図、第3図は本発明の他の実施例の陽極酸化による定
電圧で電解した際の電流の変化を・示す図、第4図は本
発明による陽極酸化用アルミニウムめっき基体の他の実
施例の断面を示す図、第5図は第4図の実施例の陽極酸
化による定電圧で電解した際の電流の変化を示す図であ
る。 1・・・原板、2・・・下地層、3・・・アルミニウム
層、4・・・A I −Mg合金層。 第1図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)原板上に、厚さ0.01〜2μmのTi、Ni、
    Nb、TaおよびWよりなる群から選ばれた一つの金属
    層を下地として、最外層に厚さ0.1〜30μmのアル
    ミニウム層またはアルミニウム合金層を形成してなる陽
    極酸化処理用多層アルミニウムめっき基体。(2)原板
    上に、厚さ0.01〜2μmのTi、Ni、Nb、Ta
    およびWよりなる群から選ばれた二種以上の合金層を下
    地として、最外層に厚さ0.1〜30μmのアルミニウ
    ム層またはアルミニウム合金層を形成してなる陽極酸化
    処理用多層アルミニウムめっき基体。 (3)原板上に、厚さ0.01〜2μmのTi、Ni、
    Nb、TaおよびWよりなる群から選ばれた少なくとも
    一つの金属とZn、Fe、P、Mn、Cuよりなる群か
    ら選ばれた少なくとも一つの金属とからなる合金層を下
    地として、最外層に厚さ0.1〜30μmのアルミニウ
    ム層またはアルミニウム合金層を形成してなる陽極酸化
    処理用多層アルミニウムめつき基体。
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