JPH0297698A

JPH0297698A - アルミニウム又はその合金の表面処理方法

Info

Publication number: JPH0297698A
Application number: JP24914788A
Authority: JP
Inventors: Minoru Mitani; 三谷　稔
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-10-04
Filing date: 1988-10-04
Publication date: 1990-04-10

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、アルミニウム又はその合金の表面処理方法の
改良に関する。

〔従来の技術〕

アルミニウム又はその合金を硝酸、硫酸、クロム酸水溶
液系等の電解液中で陽極酸化して耐蝕性酸化被膜を形成
する方法は、アルマトイ処理として公知であり航空機を
始めとし、自動車、船舶、光学機器、化学工業機器等の
各種部品に広く使用されている。

本願出願人は特願昭６１−２５１９１４号として、陽極
で重合する低重合アクリル樹脂組成物を含む電解液を用
い、低温で通電してアクリル樹脂組成物と複合した陽極
酸化被膜を形成するアルミニウム又はその合金の表面処
理方法を開示した。

而して、従来公知の表面処理方法が、電解液中の？８存
アルミニウムを回収しつ＼、電解液中に溶存アルミニウ
ムが存在しない状態で表面処理加工を施すものであるの
に対して、上記表面処理方法は、低濃度の溶存アルミニ
ウムが含まれた電解液使用して表面処理を施す全（新規
な方法であり、従来のアルマイトが困難とされていたア
ルミニウム合金の２０００番系やアルミニウムダイカス
ト八〇ＣＩ２にも短時間に表面処理が施せ、更にはアル
ミニウム及びその合金に強固、且つ緻密な複合被膜を形
成し得るものであった。

然しなから、従来の処理方法は勿論のこと、特願昭６１
−２５１９１４号の方法に於いても、形状が車線なごく
一部の被処理物でなければ４〜５Ａ／ｄｍ２の高電流密
度で表面処理加工することができず、このため表面処理
に時間がかかると云う問題点があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は叙上の観点に立ってなされたものであって、そ
の目的とするところは、被処理物の形状等に関係無く、
高い電流密度で短時間にアルミニウム及びその合金に強
固で、且つより緻密な複合被膜を形成し得る方法を提供
することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

而して、本発明方法は、陽極で重合する低重合アクリル
樹脂組成物を含む電解液を用い、低温で被加工体を陽極
として通電しアクリル樹脂組成物と複合した陽極酸化被
膜を形成するアルミニウム又はその合金の表面処理方法
に於いて、上記処理方法を高濃度溶存アルミニウムの存
在下で行うものである。即ち、溶存アルミニウムの高濃
度存在下で、高い電流をかけることにより、アルミニウ
ム及びその合金に強固で、緻密な複合被膜を短時間に形
成するものである。

〔作　　用〕

叙上の如く構成することにより、アルミニウム又はその
合金の地金上に形成される多孔性酸化被膜内に、電解液
中のアクリル樹脂組成物が酸イオン化されて重合し、両
者が複合して強固、且つより緻密な複合膜を形成するこ
とができるが、本発明方法によるときは、前述の先行技
術による場合に比し、より一層高い電流密度で表面処理
加工を施すことができるようになり、従来の加工方法に
比べ処理時間を大幅に短縮することができ、且つ被処理
面の硬度、耐久性及び耐蝕性が一段と向上するものであ
る。

〔実　施　例〕

以下、図面を参照しつつ本発明の詳細を具体的に説明す
る。

第１図は、本発明にかかるアルミニウム又はその合金の
表面処理方法を実施する装置の一実施例を示す説明図、
第２図は、本発明方法により陽極酸化被膜が形成された
アルミニウム又はアルミニウム合金の表皮部分拡大断面
図である。

而して、第１図中、ｌは電解槽、２は直流定電源回路、
３は陽極となるアルミニウム部材、４．４は陰極となる
アルミニウム材、５は電解液である。

電解液５は、硫酸・・−・・・−・・−・・−・・−・・・−２００
〜２５０ｇ／Ｉ！。

溶存アルミニウム・−・−・・・・・−１０〜２０ｇ／
ｆｆｉ硫酸ニッケルー・・−・　　　１０〜２０ｇ／ｆ
アクリル樹脂組成物・・・・−・・−１５〜２５ｇ／ｆ
残部・−・・−・・−・・−・−−−−−一−・−・・
−・・−・・−・・・−・　　−水特に好ましくは、硫酸−・−一−−−・−・・−・−・・−・−・・・・
−・−・・・・・・・−２２０〜２３０ｇ／ｎ溶存アル
ミニウムー・−・・・・・・−・−・−・・１５ｇ／ｆ
ｆｉ硫酸ニッケル・・−・−一−−−−−−・−−−−
一一一−−・−・−・−１５ｇ／４２アクリル樹脂組成
物・・−・−・−〜−−−−−−−−−−２０ｇ　／　
１残部・・−・・・・・・・−・・−・〜・・−・−・
−・〜−−−−−−−−−−−−−−・・・−・水とす
るものである。

上記アクリル樹脂組成物が重量百分比で、ヒドロキシプ
ロピルメタクリレート６８％と、ネオペンチルグリコー
ルジメタクリレート１０％と、ポリプロピレングリコー
ルメタクリレート１９．５％と、１，６ヘキサンジオ一
ルジグリシジルエーテル１％と、ブチルパーオキシオク
トエイト１％と、ハイドロキノンモノメチルエーテル５
００ＰＰ？Ｉと、ジシアンジアミド０．３％とから成る
ものである。

本発明の表面処理方法を実施するときは、陽極となるア
ルミニウム部材３と陰極となるアルミニろ部材４の表面
積比は２対１にされており、その極間距離は約３０ｃｍ
に設けられており、直流定電源回路２により供給される
電流密度は従来の略倍、即ち、４〜８　Ａ　／　ｄ　ｍ
　”の範囲内で選ばれ、処理時間は従来の処理時間の略
半分の時間通電され処理が施されるものである。

而して、本発明方法の一実施例では、アルミニウム部材
３に、電解液５を温度Ｏ〜２°Ｃに保って、直流定電源
回路２から両極間に電流密度５Ａ／ｄｍ２の定電流を通
電して、陽極酸化被膜を形成させた。

得られた陽極酸化被膜を第２図の表皮部分拡大断面図を
用いて説明する。

第２図中、２１は地金のアルミニウム部材、２２は陽極
酸化被膜、２３はそのバーリヤ層、２４は多孔性被膜部
、２５はアクリル樹脂組成物被膜部である。

而して、陽極酸化被膜２２は前記条件によりアルミニウ
ム部材２１上にバーリヤ層２３が形成されており、上記
パーリヤ層２３上には多孔性被膜部２４が形成され、そ
の大向には前記電解液５中のアクリル樹脂組成物が深く
浸透せしめられてアクリル樹脂組成物被膜部２５が形成
されており、両波膜部により強固、且つ緻密な複合被膜
が形成されることとなる。

本発明方法によるときは、この複合被膜はバーリヤ層２
３に近い程硬度が上がり緻密となるので、機械加工する
方がよい。

また、電流密度はヤルミニウム合金を処理する場合には
４〜５Ａ／ｄｍ”が最適であり、純アルミニウムの場合
には７Ａ／ｄｍ”が望ましく、アルミニウム材の鍋、釜
の場合には５Ａ／ｄｍ”が望ましいものである。

また、本発明方法では形成される被膜の厚みに応じて電
圧を上げて処理時間を増す必要があるが、従来公知の方
法と比べ高い電流密度をかてけ処理が行えるので、処理
時間は従来の略半分となるものである。

４　Ａ　／　ｄａ２．２０Ｖで１０分間の通電処理では
特に形成される程の膜厚は得られなかった。更に５Ａ／
ｄｍ”、２５Ｖで２０分間の通電処理をしたところ、２
０ｕｍの膜厚を形成した。その硬度はビッカース硬さで
１Ｉｖ＝３５０であった。以下順次５■づ＼電圧を上げ
て電流密度を５Ａ／ｄｍ”に保ち、且つ５分づ＼通電処
理時間を延長して３００　Ａ、最終的に５Ａ　／　ｄｎ
＋２．５０Ｖで４０分間の処理を行ったところ、膜厚と
その硬度は順次、３０Ｖ、２０分処理終了時、３０μｍ、１ｌｖ＝４００
３５Ｖ、２５分処理終了時、４０μｍ、　１ｌｖ＝４０
０４０Ｖ、３０分処理終了時、４５μｍ、ｌ１ｖ＝４５
０４５Ｖ、３５分処理終了時、５０μｍ、１１ν＝５０
０５０Ｖ、４０分処理終了時、５５μｍ、　ＩＩｖ＝５
００となった。

本発明方法による用途例としては、空圧パルプ、シリン
ダ部品、空気圧補器、コンピュータ一部品、真空吸着機
器、エアーモータ部品、空気圧トグルプレス部品、油圧
機器等に利用することが推奨さる。

以下、各試験結果に就いて説明する。

試験例−１６１３−７６のアルミニウム材のシリンダパイプを前記
本発明方法によって膜厚が５５μｍ、表面硬度１Ｉｖ＝
　５００に処理されたものの耐摩耗性ｐｖ値の試験結果
に就いて説明する。

高炭□素りローム鋼、硬度１１ｖ＝　８００を相手材と
して摺動摩擦条件で乾式で荷重４０ｋｇ　ｆ　／　ｃｍ
　２、速度ｖ＝２０ｍ／分で往復面接触させて摺動摩擦
試験を行なった結果、ｐｖ値は８００ｋｇ　ｆ　／　ｃ
ｍ　”　ｍ　／分であった。

上記に於いてその他の特性としては、テフロン被膜と同
等の潤滑性を示した。

試験例−２Ａ　６０６１Ｔ　Ｄ　−Ｔ　６のアルミニウム合金試験
片（１００Ｘ　１００　Ｘ　２　ｍｍ）を膜厚３０ｕｍ
に従来の硬質アルマイト処理を施した場合と本発明方法
により処理した場合との摩擦係数及び面粗さに於いて比
較すると、従来の硬質アルマイトでは、断面硬度がｆｌ
ｙ＝４８５、摩擦係数が０．６３２　、面粗さが７．５
８であったのに対し、本発明方法では断面硬度が１１ｖ
＝４７６、摩擦係数が０．２１２以下、面粗さが２．５
８であった。

上記に於いて動摩擦係数測定にはバウデン付着滑り試験
機を用いた。

試験例−３Ａ６０６１ＴＤ−Ｔ６のアルミニウム合金試験片を膜厚
５０ｔＩｍに従来の硬質アルマイト処理を施した場合と
本発明方法により処理した場合との動摩擦係数に就いて
比較する。

動摩擦係数は、相手材を焼入鋼とした場合、硬質アルマ
イトでは０．６６、本発明方法では０．２４であり、硬
鋼を相手材とした場合、硬質アルマイトでは０．６８、
本発明方法では０．３２であり、真鍮を相手材とした場
合、硬質アルマイトでは０．５２、本発明方法では０．
２６であり、硬質クロムメツキ鋼を相手材とした場合、
硬質アルマイトでは０．６６、本発明方法では０．３２
であった。

上記に於いて動摩擦係数測定にはディスク回転、コロ接
触試験機を用いた。

試験例−４Ａ６０６１Ｔ　Ｄ　−Ｔ　６のアルミニウム合金試験片
をｒｒ＃、厚４０μｍ、硬度Ｈｖ＝　４５０に本発明方
法で処理したものの摺動摩耗試験結果に就いて説明する
。

炭素クローム鋼、硬度Ｈｖ−８００を相手材として摺動
摩擦条件を乾式で荷重５０ｋｇ　ｆ　／　ｃｍ　’　、
速度Ｖ＝　５０ｍ　／分で回転接触させて摺動摩耗試験
を行った結果、１年間異常がなかった。

また、塩水噴霧試験を２０００時間行った結果、異常が
なかった。

〔発明の効果〕

本発明によるときには、従来のアルマイトが困難とされ
ていたアルミニウム合金の２０００番系やアルミニウム
ダイカスト八〇Ｃ１２にも短時間に表面処理が施せ、ア
ルミニウム及びその合金に強固、且つ緻密な複合被膜を
形成するので、耐摩耗性及び耐蝕性を大幅に向上させる
ことができ、又従来行い得なかった機械加工を可能とす
ることができるようになり、特にダイヤ研削、フレック
スホーン、ホーニング、精密加工仕上等の精密仕上が可
能となるものである。

なお、本発明の構成は叙上の実施例に限定されるもので
はなく、例えば、電解液に含まれるアクリル樹脂組成物
は、本発明の目的が達成される範囲であれば他の如何な
るものでもよく、本発明はその目的の範囲内に於いて上
記の説明から当業者が容易に想到し得る総ての変更実施
例を包摂するものである。

【図面の簡単な説明】

Claims

【特許請求の範囲】１）陽極で重合する低重合アクリル樹脂組成物を含む電
解液を用い、低温で被加工体を陽極として通電しアクリ
ル樹脂組成物と複合した陽極酸化被膜を形成するアルミ
ニウム又はその合金の表面処理方法に於いて、上記処理方法を高濃度溶存アルミニウムの存在下で行う
ことを特徴とするアルミニウム又はその合金の表面処理
方法。２）上記電解液の組成を硫酸２００〜２５０ｇ／ｌ、溶
存アルミニウム１０〜２０ｇ／ｌ、硫酸ニッケル１０〜
２０ｇ／ｌ、アクリル樹脂組成物１５〜２５ｇ／ｌとす
る特許請求の範囲第１項記載のアルミニウム又はその合
金の表面処理方法。３）上記アクリル樹脂組成物が、メタアクリル酸混合物
である特許請求の範囲第１項又は第２項記載のアルミニ
ウム又はその合金の表面処理方法。４）上記アクリル樹脂組成物が重量百分比でヒドロキシ
プロピルメタクリレート６８％と、ネオペンチルグリコ
ールジメタクリレート１０％と、ポリプロピレングリコ
ールメタクリレート１９．５％と、１，６ヘキサンジオ
ールシグリンゾルエーテル１％と、ブチルパーオキシオ
クトエイト１％と、ハイドロキノンモノメチルエーテル
５００ＰＰＭと、ジシアンジアミド０．３％とから成る
特許請求の範囲第１項又は第２項記載のアルミニウム又
はその合金の表面処理方法。５）処理温度が０〜５℃である特許請求の範囲第１項記
載のアルミニウム又はその合金の表面処理方法。６）電流密度が、４〜８Ａ／ｄｍ＾２である特許請求の
範囲第１項記載のアルミニウム又はその合金の表面処理
方法。