JPH03188297A - アルマイト複合皮膜およびその形成方法 - Google Patents

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」 この発明は、耐クラツク性、電気絶縁性、遠赤外線放射
率性などに優れたアルマイト複合皮膜の形成方法に関す
るものである。

「従来の技術」 従来から、アルマイト皮膜は、防食性、耐摩耗性、電気
特性、耐熱性などが良好な皮膜として広く知られている
。このアルマイト皮膜の用途として、例えば、その防食
性を利用したものに、家庭器具、建材、車両などがあり
、電気特性を利用したものに、アルマイト電線をはじめ
、電気絶縁物、電解コンデンサなどがある。また、近年
注目されている特性として、アルマイト皮膜の遠赤外線
に対する輻射率が高いことがあり、この方面での応用素
材としての利用も検討されている。

［発明が解決しようとする課題」 ところが、このアルマイト皮膜は、硬りて脆いいために
、電気特性や耐摩耗性を高めるために厚いものを形成す
ると、内部に歪が蓄積され、クラックを生じやすい欠点
がある。そこで、このクラック発生を防止するために、
例えば、アルミニウムに、銅、鉛、ケイ素、マグネシウ
ムなどの金属を添加したアルミニウム合金を素材として
用い、この素材をアルマイト化し、添加元素を酸化物と
してアルマイト皮膜に混在させるか、あるいは、アルマ
イト化した後にこれらの元素を溶解除去するなどの方法
により内部歪を除去したり、−旦形成した皮膜をエツチ
ング処理した後、再び陽極酸化してクラックの発生を防
止する方法、更には、アルミニウム素地に微少凹凸を機
械的に作成して陽極酸化を行い、クラックの発生を防止
する方法などがとられている。

しかし、このような方法で得られるアルマイト皮膜の厚
さは、通常、数μｍ程度が限界で１．これ以上厚く形成
するとクラックが発生する問題がある。そのため、前述
のような方法も、表面の物性のみを利用するような、特
殊な用途にのみ利用されているのが現状である。

本発明は前記課題を解決するためになされたもので、数
十μｍ以上の膜厚に形成した場合であってもクラックの
発生がなく、耐摩耗性と電気特性に優れたアルマイト複
合皮膜およびその形成方法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」 請求項１に記載した発明は前記課題を解決するために、
アルミニウム素地上に形成されたアルマイト皮膜層と、
アルマイト皮膜層上に形成された酸化層と、酸化層上に
形成されたベーマイト層とを具備してなるものである。

請求項２に記載した発明は前記課題を解決するために、
アルミニウム素地上に酸化層を形成し、次にベーマイト
処理を施して酸化層上にベーマイト層を形成し、次いで
陽極酸化処理を施してアルミニウム素地と酸化層との間
にアルマイト皮膜層を形成するものである。

「作用　」 アルミニウム素地の表面に酸化層を形成した後にベーマ
イト層を形成することで、アルミニウム素地の表面に、
ベーマイト層と酸化層とからなる組成と厚さの均一な酸
化物複合皮膜層が生成する。

そして、この酸化物複合皮膜層を介してアルミニウム素
地に陽極酸化処理を施し、アルマイト層を生成させるの
で、アルミニウム素地の表面部分でのアルマイト層生成
条件が均一化する。従ってアルマイト層の生成時にアル
マイト電流のバラツキが無くなり、ヤケや膜厚変動が生
じなくなり、クラックの無い均質なアルマイト層が生成
する。また、酸化層を形成した後にアルミニウム素地と
の間にベーマイト層を形成するので、酸化層とベーマイ
ト層の境界部分が一体的に形成される。また、アルマイ
ト層は酸化層とアルミニウム素地の境界部分から生成す
るので、酸化層とベーマイト層の境界部分も一体的に連
続する。従って、酸化層とベーマイト層とアルマイト層
とアルミニウム素地はそれらの境界部分で相互に一体化
するので、各層の密着性が向上する。

以下に本発明を更に詳細に説明する。

第１図はアルミニウム素地Ｉの表面に形成されたアルマ
イト複合皮膜の一例を示すもので、この例のアルマイト
複合皮膜Ａは、アルミニウム素地１上に形成されたアル
マイト皮膜層２と、アルマイト皮膜層２上に形成された
酸化層３と、酸化層３上に形成されたベーマイト層４と
から構成されている。

前記アルミニウム素地１は各種のアルミニウム合金を用
いることができる。アルミニウム合金として、１０８０
，１０７０Ｊ０５０，１１００．１２００（ＪＩＳ４０
００）などのアルミ合金、５０５２，５０５６，３００
３．３２０３．６，６１，６０６３゜６１５１．５０８
３，５００５，５１５４．５ＮＯＬ、５ＮＯ２（Ｊ　ｌ
５４０００）などの耐食アルミニウム合金、２０１４，
２０１７，２１１７．２０２４，２０２５．７０７５，
２０１１．７ＮＯ１などの高力アルミニウム合金、２０
１８．２２１８．２ＮＯ１，４０３２などの耐熱アルミ
ニウム合金などを用いることができる。なお、アルミニ
ウム素地ｌとして、１０５０，１１００．１２００など
の純アルミニウムに近いアルミニウム合金を用いること
が好ましい。

アルマイト皮膜層２の厚さは１０〜１００μｍの範囲が
好適であり、酸化層３の厚さは５００人〜２μｍの範囲
が好適であり、ベーマイト層４の厚さは５００人〜２μ
ｍの範囲が好適であって、酸化層３とベーマイト層４を
合わせた厚さは１０００人〜４μｍの範囲が好適である
。

前記酸化層３はアモルファス状態のＡｌｚＯｓであって
、ベーマイト層４は疑似ベーマイトおよびベーマイト（
αＡ　ｌ　ｔ　Ｏ３・Ｈ２Ｏ）を含むものを言う。

以下に第２図と第３図を基に前記アルマイト複合皮膜Ａ
の形成方法について説明する。

アルミニウム素地ｌを用意したならば、アルミニウム素
地ｌの表面に付着していると思われる錆、油脂分などを
除去するために前処理を行う。錆の除去方法は、やすり
かけ、研削、砂吹き、パフ研摩などの種々の方法を採用
することができる。油脂分を除去するために行う脱脂の
方法としては、アルカリ水溶液によってケン化除去する
方法、高級アルコール石鹸等の噴霧により乳濁液として
除去する方法などにより行う。また、電解研摩、化学研
摩などにより前処理を行っても良いし、これらの方法を
組み合わせて行っても良い。

アルミニウム素地ｌの表面部分の不純物を前述の手段で
除去したならば、アルミニウム素地１の表面を加熱して
酸化することでＡｌｙＯｓからなる酸化層３を第２図に
示すように形成する。加熱を行うには、大気中あるいは
酸素ガス雰囲気中などにおいて、４００〜６５０℃でＩ
Ｏ分〜２時間程度加熱することが好ましく、加熱手段は
、火炎放射、ヒータ加熱などの熱的手段、レーザ加熱な
どの光学的手段のいずれでも良いが、加熱条件と加熱手
段はＡ　ｌ　ｔ　Ｏ、からなる厚さの均一な酸化層３を
形成できるものであれば公知の種々の方法を用いて良い
。

酸化層３を形成したならば、ベーマイト処理を行って酸
化層３上に第３図に示すようにベーマイト層４を形成し
、酸化層３とベーマイト層４が境界部分で連続一体化さ
れた酸化物複合皮膜層Ｂを形成する。

ベーマイト処理に用いる処理液としては、従来から知ら
れている水蒸気、沸騰水、アルカリ添加溶液のいずれで
も良いが、好ましくは、トリエタノールアミン、トリエ
チルアミン、ジメチルアミン、アンモニア水などのうち
、１種もしくは数種を０．１〜５体積％添加した水溶液
を用いることが好ましい。この処理液を８５〜Ｉ　ＯＯ
’Ｃ１好ましくは、９０〜１００℃に加熱し、この中に
前記酸化層３を形成したアルミニウム素地ｌを１０秒間
〜３分間浸漬することでベーマイト層４を形成すること
ができる。ベーマイト層４を形成したならば、十分に水
洗して水溶液を洗い流す。

次にアルマイト皮膜層２を形成するための陽極酸化処理
を施す。陽極酸化処理条件としては、多孔質のアルマイ
トが形成されるものであれば、浴成分、浴組成、浴温度
、電流密度、電圧などはいかなる条件でも差し支えない
か、本発明ではアルマイト皮膜が厚膜となるような低温
条件での陽極酸化処理を行うことが好ましい。

以上の陽極酸化処理によって酸化層３のアルミニウム素
地１側の境界部分にアルマイト層２が生成する。このア
ルマイト層２の生成過程は以下に説明するものとなる。

まず、酸化層３を形成した後にベーマイト層４を形成し
た場合、酸化層３の酸化不完全部分がベーマイト処理で
捕われ、全体として薄くて均一な酸化物複合皮膜層Ｂと
なっている。この酸化物複合皮膜層Ｂを介してアルマイ
ト処理を行うと、酸化物複合皮膜層Ｂを干渉膜として、
この膜のミクロ的に電気の通り易い部分からアルマイト
皮膜２の形成が開始される。そして、アルマイト皮膜２
がアルミニウム素地１と酸化層４との間の境界全面に形
成し終えるまでには、酸化物複合皮膜層Ｂの電気的活性
部分が順次アルマイトの核となって絶縁、不活性化して
ゆく。そして、アルマイト皮膜２がアルマイト素地１の
全面に形成された後は通常の陽極酸化処理単独の場合と
同様に順次多孔質のアルマイト層２の生成が進行する。

また、アルマイト層２の生成が進行する場合、アルマイ
ト層２は均一で薄い酸化物複合皮膜層Ｂを介して形成さ
れるために、アルミ素地ｌの欠陥部（成分的欠陥部、組
成的欠陥部、外傷、加工異常による欠陥部など）による
アルマイト電流のバラツキを生じることがなくなり、更
に、電流のバラツキによるヤケや膜厚変動、それによる
外観ムラや異常が全く発生しない。また、前記酸化物複
合皮膜１ｊＢを通してアルマイト層２を厚く形成するの
で、アルマイト層２に対する歪の蓄積が少なくなり、数
十μｍ以上に厚く形成したアルマイト屓２でもクラック
を生じることもない。

この陽極酸化処理は、アルマイト１ｉ２がｌＯ〜１００
μｍ程度生成するような条件で終了させる。

以上のように製造されたアルマイト複合皮膜Ａは、数十
μｍ以上の厚さを有するものであってもアルマイト層２
にクラックを生じていないので、クラックのない均一な
肉厚のアルマイト複合皮膜Ａが得られる。

また、アルミニウム素地１をアルマイト層２と酸化層３
とベーマイト層４で３重に覆っているので、耐衝撃性と
絶縁性と耐食性に優れたアルマイト複合皮膜Ａが得られ
る。

更に、表面が酸化層３とベーマイト層４の複合層からな
るので、複合皮膜Ａは、灰色〜黒色を呈し、遠赤外線の
輻射効率が良いので遠赤外線の輻射材として好適に使用
できる。

「実施例」 アルミニウム素地として、ＪＩＳ　　１０８０材からな
る肉厚１．０ｍｍ、５０Ｘ１００＋ｎｍの長方形板状の
複数の試料を用意し、これらの試料をそれぞれ中性脱脂
剤にて脱脂した。

次いで、各試料を電気炉で各１時間、３００℃。

４００℃、５００℃、６００’Ｃで個々に加熱した後に
放冷して次工程に移るようにした。

次に、脱イオン水に０．５重量％相当のトリエタノール
アミンを加え、９２〜９５℃に加熱し、前記各試料を１
分間浸漬してベーマイト処理を施し、風冷した。

次に各試料を５℃、２０℃、３０’Ｃの各温度で２７重
量％硫酸水溶液中に浸して３Ａ／ｄｍ’の定電流電解を
５０分あるいは１５分行い、アルマイト被覆層を形成し
た。

以上の工程を経て得られたアルマイト複合皮膜において
、膜厚５０μｍの試料について断面観察を行った結果、
アルマイト皮膜層は凹凸も少なく、膜厚が均一であると
ともに内部の空孔も少なくなっていた。

更に、前記試料について、半径５０ｍｍのマンドレルに
アルミニウム素地ごと巻き付けた際の表面状態を観察し
た結果、表面部分に大きなりラックは認められなかった
。

「発明の効果」 以上説明したように本発明は、アルミニウム素地の表面
に、酸化層を形成し、次いで酸化層上にベーマイト層を
形成することで、組成と厚さの均一な酸化物複合皮膜層
を形成することができ、この酸化物複合皮膜層を介して
アルミニウム素地の表面側に陽極酸化処理を施し、アル
マイト皮膜層を生成させるので、アルマイト処理時にア
ルミニウム素地の表面側において、アルマイト電流など
のアルマイト層生成条件を均一化できる。従ってアルマ
イト皮膜層の生成時に、アルマイト電流のバラツキを無
くすることができるので、ヤケや膜厚変動を生じなるこ
とがなくなり、クラックの無イ均質な厚いアルマイト皮
膜層を生成させることができる。

また、酸化層とベーマイト層はそれらの境界部分で連続
一体化されて酸化物複合皮膜層となり、酸化物複合皮膜
層とアルマイト層とアルミニウム素地はそれらの境界部
分で相互Ｊこ連続一体化するので、各層の密着性が向上
し、耐摩耗性の良好なアルマイト複合皮膜を得ることが
できる。

更に、アルマイト複合皮膜のアルマイト層はベーマイト
層を介して形成しているので、黒色系の色調を呈し、遠
赤外線の輻射効率が良好であるので、遠赤外線の輻射材
として好適なものを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のアルマイト複合皮膜の一実施例の断面
図、第２図と第３図はアルマイト複合皮膜の製造工程を
説明するためのもので、第２図は酸化層を形成した状態
を示す断面図、第３図はベーマイト層を形成した状態を
示す断面図である。 Ａ・・・アルマイト複合皮膜、Ｂ・・・複合酸化物層、
■・・・アルミニウム素地、２・・・アルマイト被覆層
、３・・・酸化層、４・・・ベーマイト層。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルミニウム素地上に形成されたアルマイト皮膜
   層と、アルマイト皮膜層上に形成された酸化層と、酸化
   層上に形成されたベーマイト層とを具備してなるアルマ
   イト複合皮膜。
2. （２）アルミニウム素地上に酸化層を形成し、次にベー
   マイト処理を施して酸化層上にベーマイト層を形成し、
   次いで陽極酸化処理を施してアルミニウム素地と酸化層
   との間にアルマイト皮膜層を形成することを特徴とする
   アルマイト複合皮膜の形成方法。