JPH0359149B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアルミニウム材料およびアルミニウム
で被覆された部品の、水性でアルカリ性であつて
燐酸塩イオンを含む陽極酸化電解質中での陽極酸
化方法に関する。

アルミニウム材料およびアルミニウム被覆部品
は、たとえ空気中で５ないし９のPH領域において
安定である自己不働態化が行われるとしても、多
くの使用目的に対しては十分安定でない。しかし
この自己不働態化による酸化膜は多くの工業上の
使用目的に対してはなお薄すぎる。それ故その膜
を陽極酸化電解質中で厚くする。

アルミニウムを稀硫酸の使用のもとで（直流硫
酸法）、あるいは稀修酸の使用のもとで（直流修
酸法）、あるいは硫酸・修酸浴中でも陽極酸化す
ることは公知である（“Die Praxis der
anodischen Oxydation des Aluminiums”
Aluminiumverlag GmbH Du¨sseldorf、1961年、
特に37、46および50ページ）。この方法はたしか
にアルミニウム材料に対しては使用できるが、し
かしアルミニウム被覆部品においては、全面にア
ルミニウム被覆が与えられていないときには材料
の損傷あるいは少なくとも使用技術上許容できな
い材料表面の侵食が起こる。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第2842396号明
細書からMax Schenk著“Werkstoff
Aluminium und Seine Anodische Oxydation”
1948年、801頁に引用された研究に基づくアルミ
ニウムの光沢陽極酸化方法が公知である。アルカ
リ性の80℃±１℃の熱さと水性光沢浴はM.
Schenkに基づき炭酸ナトリウムと第三燐酸ナト
リウムを含む。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第2842396号明
細書によれば、光沢のある最大4μｍの厚さの酸
化アルミニウム膜の生成に対して主成分として燐
酸ナトリウムを含むアルカリ性浴を用いる。20な
いし90℃の浴温と0.5ないし80A／ｄm²の電流密
度において、アルミニウムあるいはアルミニウム
合金は光沢酸化される。この方法においてはより
高い温度で強い塩を含む電解質において作業され
ることを別としても、この処理（「光沢法」）がし
ばしば望ましくない輝きすぎる膜をもたらす。

アルミニウムの溶解は酸化物生成より急速に進
行するから、上記のドイツ連邦共和国特許出願公
開明細書に記載された方法の場合には長い陽極酸
化処理時間においてさえ4μｍ以下の酸化アルミ
ニウム膜が生じ得るにすぎない。その上空気中か
らのCO₂の吸収による炭酸塩量の増大のために短
い浴保持時間の後ですでになお1μｍ以下のいわ
ゆるフオーミング膜が生ずるにすぎない。ここで
与えられた陽極酸化条件の下では侵食速度がかな
り高く、それ故アルミニウム被覆された部分にお
いてはアルミニウム被覆の薄い部位でアルミニウ
ムが陽極酸化される代りに溶解される。中でもド
イツ連邦共和国特許出願公開第2842396号明細書
に記載された方法によつては、その膜厚が工業上
経済的根拠から与えられるアルミニウム被覆の寸
法公差は厳守できない。アルミニウム材料も厚い
酸化物膜を備えることはできない。

金属材料を保護被覆の形のアルミニウムと組み
合わせる場合、公知の酸性陽極酸化電解質（陽極
極性の場合）中で不十分に被覆された基板表面に
おいて、例えは鉄、銅、ニツケルおよび亜鉛なら
びにその合金の場合にそれらが陽極溶解するか
ら、その点において特別の問題が生ずる。そのよ
うな材料の場合は従つてアルミニウムが積層され
た部品が装飾的見地においてもその機能において
も使えなくなるか破壊されるような強い腐食現象
に至る。

この事実は装飾的で機能をもつ表面部分へのア
ルミニウム被覆の適用を著しく制限し、その結果
例えば染色できる電気めつきアルミニウムのアル
マイト膜の、例えば眼鏡枠、ライターケース、文
房具などへの適用はこれまで技術的にできるとし
ても困難であるかあるいは一般に実現できなかつ
た。

不十分な被覆を持つアルミニウム被層部品の酸
性の陽極酸化浴中で実施される陽極酸化に対して
は、陽極酸化の前に露出部位にいわゆるマスクワ
ニスを備えることが必要である。陽極酸化の後に
そのようなワニスは、はがすか適当な溶剤によつ
て溶解することによつて除去される。アルミニウ
ムが存在しない空洞あるいは孔の場合は、これを
栓などによつて密封することにより補助する。こ
の原理的には可能な方法は、工業的には費用がか
かり不経済である。例えば蝶番を持つ部品（眼
鏡）のような種々の部品においては、いわゆるマ
スク法はしかし装飾的な理由（アルマイト膜の染
色）から役に立たず、従つて陽極酸化は原理的に
不可能である。

本発明の目的は、アルミニウム材料ならびにア
ルミニウムで被層された部品、特に鉄材料を上述
の欠点を除去して硬く耐摩耗性で染色できるより
厚い酸化アルミニウム層、特に10ないし20μｍの
層を、しかもアルミニウム被覆が何かある欠陥個
所を有するときにも備えることにある。欠陥個所
としては、例えば被層されない接触個所か、ある
いは異形部品においてはアルミニウム被覆法の限
界の散布能力に基づいて存在し得る被覆されない
個所が問題となる。部分的にアルミニウム被覆さ
れた鉄、非鉄金属、ニツケルおよび亜鉛圧力鋳造
用材料のような実用金属上にも基材の破壊なしに
陽極酸化に際し厚い酸化アルミニウム膜が生成さ
れねばならない。

この目的は本発明方法によれば、アルミニウム
材料またはアルミニウム被覆部品の上に、リツト
ル当り10ないし200ｇの燐酸三ナトリウムまたは
燐酸三カリウムを含みフオーミング膜を形成しな
い陽極酸化浴中で、０ないし15℃の温度におい
て、CO₂を含まないかあるいはCO₂の少ない空気
の通流下で10ないし20μｍの厚さが望ましい光沢
のない陽極酸化膜を生成することによつて達成さ
れる。

なお、ここでフオーミング膜とは次のような膜
をいう。すなわち通常のアルミニウム陽極酸化に
おいては生成される酸化アルミニウムに対し限定
された溶解能を有する電解質が使用されるが、そ
の場合多孔性の酸化膜が形成される。これに対し
酸化アルミニウムを溶解しない電解質を使用する
と、多孔性の膜ではなく密な膜、いわゆるフオー
ミング膜が形成され、高い電気抵抗を有する。

本発明に基づく方法によつて、アルミニウム材
料およびアルミニウム被覆部品、特に鉄、ニツケ
ル、非鉄金属各材料ならびに亜鉛圧力鋳造用金属
からなり部分的にアルミニウム被覆された部品も
それが欠陥個所を有するときにも使用技術上の不
利なしに陽極酸化でき、その結果硬く、耐摩耗性
を有し染色できる酸化膜が生ずる。アルミニウム
被覆部品の表面は、光沢がなくて析出されたアル
ミニウム層の外見を有する。生じた酸化膜は何よ
りも先ず4μｍより厚い。それは異常な硬度と耐
摩耗性の点で特にすぐれている。本発明に基づく
方法は、中でもアルミニウム材料における上記の
膜特性の達成にも適する。

特に好都合な効果は０ないし10℃の浴作業にお
いて得られる。その浴は直流およびパルス電流に
より作業するとよい。

本発明に基づく方法の実施に対しては、50ない
し150ｇ／の燐酸三ナトリウムあるいは第三燐
酸カリを含む浴が有効に使用される。

最も一様に見える陽極酸化膜は、陽極酸化浴リ
ツトル当たり１ないし20ｇの錯化剤、例えばアル
カリシアン化物を添加した場合に得られる。浴１
リツトル当たり１ないし６ｇのシアン化ナトリウ
ムを添加するのが望ましい。

本発明に基づく方法はアルミニウム材料、アル
ミニウム溶射層、アルミニウム圧延めつき層、カ
ロライジングアルミニウム層、真空蒸着アルミニ
ウム層ならびに特にイオンめつきおよび電気めつ
きアルミニウム層に適する。

「電気めつきアルミニウム」は高純度（99.99
以上）、良好な電気伝導度およびビツカース硬さ
20以下の高い延性のアルミニウムであり、それは
有機アルミニウム電解質からの析出によつて得ら
れる。

例えば外だけがアルミニウム被覆された空洞体
ならびに、例えば原理的に蝶番のすべての個所に
アルミニウムを析出できないような可動の蝶番を
持つ器具部品（眼鏡）のように部分的に露出され
る面を持つ部分品に、本発明によれば硬くて耐摩
耗性をもち染色可能な酸化アルミニウム膜を10な
いし20μｍの厚さで有効に備えることができる。

次に本発明を実施例と図面について詳細に説明
する。

図はアルミニウム層２を有する洋銀からなる眼
鏡枠４の蝶番１の実施例を断面で示す。アルミニ
ウム層２の上に本発明によつて設けられた酸化ア
ルミニウム膜には符号３が付せられている。

例 １ 先ず鉄板（50×100×１mm）に次の組成のアル
ミニウム電解質中で電解により光沢のないアルミ
ニウム電気めつき層を設けた。

NaF 7.25重量％ Al（C₂H₅）₃ 39.50重量％ トルエン 53.25重量％ 浴 温 約100℃ アルミニウム層厚さ 約15μｍ 短い洗滌の後に薄められたソーダ灰汁中の鉄板
を次の組成の陽極酸化電解質中に浸漬する。

30 脱イオン水 1.5Kg Na₃PO₄・12H₂O そして次のように陽極酸化する。

陽極酸化温度 ５℃ 陽極酸化電圧 20V（一定） 電流密度 1.5〜2A／ｄm² 処理時間 30分 CO₂を含まぬ圧縮空気による電解質回転 約10μｍの厚さの透明なアルマイト膜が得られ
た。アルミニウム被覆された接触個所は実際に腐
食されなかつた。

これと比較してドイツ連邦共和国特許出願公開
第2842396号明細書により20℃において陽極酸化
された、その前は光沢のなかつたアルミニウム表
面は光沢のある外観を持つた。アルミニウム被覆
されない接触個所は使用上許容できない腐食を示
す。その上厚いアルミニウム層の場合にさえも最
大３ないし4μｍの厚さだけのアルマイト膜が生
ずるに過ぎない。

例 ２ 洋銀製の６個の眼鏡枠を例１で示したようなア
ルミニウム電解質中で約１ 1/2時間アルミニウム
被覆した。平均のAl層厚さは眼鏡のつるおよび
眼鏡縁においては約20μｍ、それに対し蝶番に接
するくさび状部では１ないし3μｍであつた。

薄いソーダ灰汁中での短い洗滌の後に、眼鏡枠
１ないし３を例１で述べたような陽極酸化浴中で
処理した。

それに対し、眼鏡枠４ないし６は洗滌の後に次
の組成の電解質中で処理し、その場合１ないし３
の陽極酸化条件が選ばれた。

30 脱イオン水 1.5Kg Na₃PO₄・12H₂O 90ｇ NaCN 双方の場合に約10μｍのアルマイト膜厚さが得
られた。眼鏡は蝶番に接するくさび状部の外観を
除いて一様であつた。

眼鏡枠１ないし３はアルマイト膜の染色の後に
一様でなく見えたのに対し、眼鏡枠４ないし６は
一様に見える外見を呈した。このことからアルミ
ニウムへの界面において錯化剤が均一な酸化物形
成に貢献するとの結論が得られる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明方法を実施した眼鏡枠の蝶番部の断
面図である。 １……蝶番、２……アルミニウム層、３……酸
化膜、４……眼鏡枠。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アルミニウム材料またはアルミニウム被覆部
   品の上に、リツトル当り10ないし200ｇの燐酸三
   ナトリウムまたは燐酸三カリウムを含みフオーミ
   ング膜を形成しない陽極酸化浴中で０ないし15℃
   の温度において、CO₂を含まないかまたはCO₂の
   少ない空気の通流下で10ないし20μｍの厚さの光
   沢作用のない酸化アルミニウム膜を生成すること
   を特徴とする水性、アルカリ性で、燐酸塩イオン
   を含む陽極酸化電解質中でのアルミニウム材料お
   よびアルミニウム被覆部品の陽極酸化方法。 ２ 陽極酸化浴を直流またはパルス電流により行
   うことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   陽極酸化方法。 ３ ０ないし10℃において陽極酸化することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載
   の陽極酸化方法。 ４ 陽極酸化浴がリツトル当たり50ないし150ｇ
   のNa₃PO₄・12H₂OまたはK₃PO₄・7H₂Oを含む
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第
   ３項のいずれか１項に記載の陽極酸化方法。 ５ 浴がそのほかにリツトル当たり錯化剤の１な
   いし20ｇを含むことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項ないし第４項のいずれか１項に記載の陽極
   酸化方法。 ６ 浴がリツトル当たり１ないし６ｇシアン化ナ
   トリウムを含むことを特徴とする特許請求の範囲
   第５項記載の陽極酸化方法。