JPH04157199A

JPH04157199A - 高輻射性材料

Info

Publication number: JPH04157199A
Application number: JP27964790A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kodera; 洋小寺; Takayuki Fukuda; 孝之福田; Yuzuru Uchida; 譲内田; Yutaka Nakagishi; 豊中岸
Original assignee: OKUNO SEIYAKU KOGYO KK; Okuno Chemical Industries Co Ltd; Harman Co Ltd
Current assignee: OKUNO SEIYAKU KOGYO KK; Okuno Chemical Industries Co Ltd; Harman Co Ltd
Priority date: 1990-10-17
Filing date: 1990-10-17
Publication date: 1992-05-29
Anticipated expiration: 2010-11-08
Also published as: JPH07103478B2

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、アルミニウム系の高輻射性材料に関する。

なお、本明細書においては、“アルミニウム“とは、ア
ルミニウムおよびアルミニウム合金を包含するものとす
る。

従来技術とその問題点従来厨房用ガス器具におけるバーナーキャップとしては
、黄銅製のものが一般に使用されている。

しかしながら、銅を主製分とする黄銅製バーナーキャッ
プは、空気中で２００〜５００℃程度に加熱されると、
表面が酸化されて体積が増加し、炎孔が閉塞されやすく
なるという問題点がある。また、表面が酸化されると、
いわゆる“肌荒れ“を生じ、これに煮零れた汁などが炭
化固着して、やはり炎孔が閉塞されやすくなる。また、
酸化、肌荒れなどは、製品の外観を損なうので、商品価
値の低下を招くことにもなる。

黄銅製バーナーキャップに代わるものとして、アルミニ
ウム製バーナーキャップの使用が検討されている。アル
ミニウムは、使用時に表面に薄い酸化被膜が形成される
ので、優れた高温耐蝕性を発揮するものの、融点が６６
０℃と比較的低いので、逆火の様な異常時に高温となっ
た場合などにおいては、バーナーキャップの変形乃至溶
解が懸念される。また、アルミニウムは、低硬度材料で
あるので、手入れ時に傷が付きやすいという問題点もあ
る。

問題点を解決するための手段本発明者は、バーナーキャップとしてのアルミニウム材
料について種々研究を重ねた結果、アルミニウム材料の
表面に厚さ１０〜５０μｍの陽極酸化被膜を形成し、こ
れをさらに電解処理して黒色化しておく場合には、該材
料の輻射率が極めて高くなり、逆火しても放熱量が多い
ため、バーナキャップの温度は６４０℃以上とはならず
、３００〜６４０℃程度の高温度条件下でも使用可能と
なるという予想外の事実を見比した。

すなわち、本発明は、「厚さ１０〜５０μｍの陽極酸化
皮膜を備え、劾陽極酸化皮膜がニッケル、コバルトおよ
び銅の少なくとも一種のイオンを含む液を使用する電解
処理により黒色化されているアルミニウムからなる高輻
射性材料」に係るものである。

本発明で使用するアルミニウムには、工業用純アルミニ
ウムのみならず、陽極酸化厚膜被膜を形成し得る各種の
アルミニウム合金が含まれる。より具体的には、展伸材
の１０００番系、３０００番系、５０００番系、６００
０番系、マグネシウム系の鋳物なども、本発明の対象と
なり得る。すなわち、−船釣な材料としては、ＪＩＳ　
　Ａ　　１０８０．１０５０．１１００．３００３．５
０５２．５０５６．６０６３、ＡＣ５Ａ、ＡＣ７Ａ、Ａ
Ｃ７ＢＳＡＤＣ５などが挙げられる。

陽極酸化被膜の厚さは、１０〜５０μｍの範囲にあり、
１５〜３５μｍの範囲であることがより好ましい。−次
陽極電解処理による陽極酸化被膜の厚さが１０μｍ未満
の場合には、二次電解処理において明確な黒色化が行わ
れず、十分な輻射性が得られないので、アルミニウム材
料が高温になって変形したり、溶融したりする場合があ
る。これに対し、陽極酸化被膜の厚さが５０μｍを上回
る場合には、二次電解処理において、陽極酸化皮膜から
アルミニウム素地にまで達するクラックが生ずる場合が
ある。

陽極酸化被膜の形成およびその黒色着色方法は、特に限
定されない。すなわち、アルミニウムを常法にしたがっ
て、前処理（脱脂、エツチング、デスマットなど）し、
酸性電解液を使用する一次陽極電解酸化方法に供し、次
いで二次電解処理により黒色に着色した後、封孔処理す
る。より具体的には、下記の如き前処理方法、電解液、
電解方法、電解条件な８例示される。

（イ）脱脂ニアルミニウム基体表面の油汚れ、自然酸化
皮膜などの除去を目的として行なう。

脱脂処理剤としては、弱アルカリ性脱脂剤、酸性脱脂剤
、有機溶剤（トリクロロエタン）などが例示される。こ
れらはいずれも公知のものであり、より具体的には、弱
アルカリ性脱脂剤としては、商標名“トップアルクリー
ン１０１°、“トップアルクリーン１６１″　（いずれ
も、奥野製薬工業株式会社製）のもとに市販されている
ものが挙げられ、酸性脱脂剤としては、“トップＡＤＤ
−１００″　（奥野製薬工業株式会社製）のちとに市販
されているものが挙げられる。

（ロ）エツチング：アルミニウム基体表面の表層除去（
酸化膜、付着異物などの除去）、或いは表面キズ消去な
どの表面調整を目的として行なう。

エツチング処理剤としては、水酸化ナトリウムを５〜１
０％程度含有する水溶液にエツチング促進剤を添加した
ものが例示される。より具体的には、エツチング促進剤
としては、商標名“アルサテンＬ″、“アルサテンＳＫ
”、“アルサテンＢ＃（いずれも、奥野製薬工業株式会
社製）のちとに市販されているものなどが挙げられる。

通常エツチング処理に際しては、例えば、水酸化ナトリ
ウム水溶液に適宜エツチング促進剤を添加し、４０〜６
０℃程度に加温して、使用する。

（ハ）デスマット：エツチング処理後にアルミニラム基
体表面に残存するスマット（アルミニウム以外の合金成
分を主とする）と呼ばれる残留物の除去を目的として行
なう。

処理剤としては、濃度１０％程度の希硫酸、希硝酸など
が例示される。或いは、商標名“トップデスマットＮ−
２０”　（硝酸系）、“トップＡＤＤ−３２０”　（硝
酸−弗酸系）（いずれも、奥野製薬工業株式会社製）の
もとに市販されているものなどを使用しても良い。

（ニ）−次陽極酸化電解液：硫酸、アミドスルホン酸などの鉱酸；蓚酸、マロン酸、
マレイン酸、酒石酸、フタル酸などのカルボン酸；スル
ホフタル酸、スルホサリチル酸、フェノールスルホン酸
、ナフタレンスルホン酸などの有機スルホン酸；などの
少なくとも一種を含む水溶液が挙げられる。

処理コストの点からは、硫酸単独浴または硫酸と蓚酸と
の混酸浴が有利である。

（ホ）−次陽極酸化電解方法：低温硬質陽極電解法、交直重畳法、電流回復方法、電流
反転方法などの電流波形を利用した厚膜化法；ミクロ曝
気エアー攪拌法、噴流法などの物理的攪拌手段を利用す
る高電流密度電解による厚膜化法などが好適である。

（へ）−次陽極酸化電解条件：＊温度・・・陽極酸化電解液の種類に応じて、０〜３０
℃の範囲で選択すれば良い。

＊電流密度・・・１．５〜５Ａ／ｄｒ＆程度が適切であ
る。１．５Ａ／ｄｒｒｌ’未満の低電流密度の場合には
、所定の陽極酸化膜厚を得るための電解時間が長くなり
、生産効率が低下する。これに対し、電流密度が５Ａ／
ｄｒｒｌ″を上回る場合には、被膜焼けを生ずるので、
好ましくない。

＊電解時間・・・アルミニウム母材上に２０〜３０μｍ
の範囲の陽極酸化被膜を形成させるに必要な時間とすれ
ば良い。

（ト）二次電解処理液：ニッケル、コバルトおよび銅の少なくとも一種をイオン
として含む溶液を使用する。これらのイオン源としては
、硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩などの無機酸塩、シュウ酸
塩、酢酸塩、酒石酸塩などの有機酸塩が例示される。液
のｐＨは、強酸性乃至８．０程度の範囲とする。ｐＨの
緩衝剤としては、硼酸、硫酸アンモニウムなどを使用す
ることができる。

（チ）二次電解処理方法ニ一般的な交流電解法、アイテン法により代表される直流
電解法、パルス波形や不整流波形などの特殊電流波形を
使用する電解法、断続電解法などを採用することができ
る。

（す）二次電解着色条件：＊温度・・・通常１０〜３５℃程度であり、２０〜３０
℃程度とすることがより好ましい。

＊電圧・・・１０〜１８Ｖ程度とすることが好ましい。

但し、−次陽極酸化電解時の電圧よりも１〜５ｖ程度低
い値に設定することが必要である。二次電解着色時の電
圧が、−次陽極酸化電解時の電圧よりも高い場合には、
スポーリングといわれる局部的な被膜破壊を生ずること
があり、好ましくない。

＊時間・・・黒色に発色させるに必要な時間とすれば良
い。

（ヌ）封孔処理：活性なアルミニウム陽極酸化皮膜を不
活性化・安定化するための工程であり、主に高温水（沸
騰水、蒸気など）を利用して酸化皮膜の改質を行なう。

さらに、酢酸ニッケルなどの添加剤を併用することによ
り、安定化の効果をより一層改善することができる。

酢酸ニッケル系の添加剤としては、商標名“トップシー
ルＤＸ−２００″、　“トップシールＤＸ　　　−＝５
００”　（いずれも、奥野製薬工業株式会社製）のもと
に市販されているものなどがあり、これらを例えば、９
０℃以上の水溶液として使用することもできる。

また、フッ化ニッケル系処理剤などを使用して、３０Ｖ
程度の水溶液により化学的に封孔することもできる。化
学封孔処理剤としては、商標名“トップシールＬ−１０
０”　（奥野製薬工業株式会社製）のちとに市販されて
いるものなどがある。

発明の効果本発明によれば、下記の様な顕著な効果が達成される。

（１）厚さ２０〜３０μｍの陽極酸化被膜を設け、これ
を電解処理により黒色化するので、黒体に近い高輻射率
のアルミニウム系材料が得られる。より具体的には、厚
さ２０〜３０μｍの陽極酸化被膜を設けただけのアルミ
ニウム系バーナーキャップに比して、６０〜１２０℃程
度温度を低下させることができる。

（２）したがって、このアルミニウム系材料は、変色お
よび変形を生ずることなく、６４０℃までの高温度で使
用可能である。実際にも、大気中５００℃で１０００時
間保持した場合にも、変形および変色は認められなかっ
た。

（３）表面硬度が高い（Ｈｖ　＝　５００程度）ので、
手入れ時にも傷が付き難い。

（４）バーナーキャップとして、煮汁のこぼれによる炎
孔詰まりが、大幅に抑制される。

（５）本発明によるアルミニウム系材料は、バーナーキ
ャップとしてのみならず、高温酸化性雰囲気で使用され
るアルミニウム部品の材料として、有用である。

実施例以下に実施例および比較例を示し、本発明の特徴とする
ところをより一層明確にする。

実施例１試験材として、熱間鍛造されたＪＩＳ　　Ａ　　１０５
０材によるガスバーナーキャップを常法にしたがって弱
アルカリ性脱脂剤（商標“トップアルクリーン１６１”
、奥野製薬工業（株）製）の３０ｇ／ｌ水溶液により５
５℃で２分間洗浄し、次いで水酸化ナトリウム５０ｇ／
ｌ水溶液により５０℃で１分間エツチング処理し、さら
に硝酸の１５０ｇ／ｌ水溶液により室温で１０秒間デス
マット処理した。

次いで、硫酸の１７０ｇ／ｌ水溶液中で上記の様にして
前処理した試験材を陽極とし、対極である鉛製の陰極と
の間で、温度２０℃、電流密度１、　５Ａ／ｄｒｒｌ’
の条件下に１７Ｖの直流電流を使用して、５０分間電解
処理し、試験材表面に２２μｍの陽極酸化被膜を形成さ
せた。

次いで、硫酸ニッケル３０ｇ／ｌおよび硼酸アンモニウ
ム１５ｇ／ｌを溶解したｐＨ４，５の電解着色液中で、
対極としてカーボンを使用して、浴温２５℃、電圧１４
Ｖで試験材を１２分間交流電解処理し、陽極酸化被膜を
黒色化させた。

さらに、常法にしたがって、沸騰イオン交換水中に５０
分間浸漬し、封孔処理した。

実施例２実施例１と同様にして前処理したガスバーナーキャップ
を硫酸１５０ｇ／ｌおよび蓚酸２０ｇ／ｌを含む水溶液
中で陽極とし、対極である鉛製の陰極との間で、温度１
７℃、電流密度３．０Ａ／ｄｄの条件下に２０Ｖの直流
電流を使用して、４０分間電解処理し、試験材表面に３
８μｍの陽極酸化被膜を形成させた。

次いで、硫酸コバル）５０ｇ／ｌおよび酒石酸３５　ｇ
　／　１を溶解したｐＨ６，５の電解着色液（２５％ア
ンモニア水によりｐＨを調整した）中で、対極としてカ
ーボンを使用して、浴温２０℃。

電圧１６Ｖで試験材を１５分間直流電解処理し、陽極酸
化被膜を黒色化させた。

さらに、得られた試験材を常法にしたがって、酢酸ニッ
ケル系封孔剤（商標“トップシールＤＸ＝５００“、奥
野製薬工業（株）製）の７ｇ／ｌ溶液中９５℃で、３０
分開封孔処理した。

実施例３実施例１と同様にして前処理および陽極酸化処理したガ
スバーナーキャップを硫酸銅１５０ｇ／ｌおよび硫酸２
０ｇ／ｌを含む強酸二次電解浴中で陽極とし、対極であ
るカーボンとの間で、温度２６℃、電圧１３Ｖの条件下
に２０分間断続電解処理し、陽極酸化被膜を黒色化させ
た。

得られた試験材を実施例１と同様にして、封孔処理に供
した。

実施例４実施例１と同様にして前処理したガスバーナーキャップ
を蓚酸５０ｇ／ｌを含む水溶液中で、温度２６℃、電流
密度３．　　ＯＡ／ｄｒｒｆ’、デュウティー８９％、
１７Ｈｚの条件下に３５分間電解処理し、試験材表面に
２６μｍの陽極酸化被膜を形成させた。

次いて、前処理および陽極酸化処理したガスバーナーキ
ャップを硫酸ニッケル３５ｇ／Ｌ硼酸３０ｇ／ｌおよび
硫酸マグネシウム１５ｇ／ｌ。

硫酸アンモニウム２０　ｇ　／　Ｉおよびリンゴ酸３０
ｇ／ｌを含むｐＨ６，０の二次電解浴中て対極としてニ
ッケルを使用して、温度２５°Ｃ１電圧１５Ｖの条件下
に１２分間交流電解処理し、陽極酸化被膜を黒色化させ
た。

さらに、得られた試験材を常法にしたがって、フッ化ニ
ッケル系封孔剤（商標“トップシールし−１００”、奥
野製薬工業（株）製）の５ｇ／ｌ溶液中３０°Ｃで、１
０分開封孔処理した。

参考例１電解時間を変える以外は実施例１の試料Ｎｏ、　１と同
様にして陽極酸化被膜厚の異なる種々の試料を製造し、
黒色化した後、４００°Ｃにおけるそれぞれの試料の輻
射率εを測定した。結果は、第１図に曲線Ａとして示す
通りである。なお、第１図には、比較のため、陽極酸化
被膜厚のみを形成した試料の４００℃における試料の輻
射率εを曲線Ｂとして示しである。

第１図から明らかな様に、本発明による高輻射性材料は
、陽極酸化被膜の厚さが３０μｍ程度でその輻射率が１
００％に近くなることが明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、アルミニウム材料上の陽極酸化被膜の厚さと
輻射率との関係を示すグラフである。曲線Ａは、陽極酸化被膜を黒色化した場合の結果を示し
、曲線Ｂは、陽極酸化被膜厚のみを形成した場合の結果
を示す。（以　上）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）厚さ１０〜５０μｍの陽極酸化皮膜を備え、該陽
極酸化皮膜がニッケル、コバルトおよび銅の少なくとも
一種のイオンを含む液を使用する電解処理により黒色化
されているアルミニウムからなる高輻射性材料。