JPH0611917B2 - 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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JPH0611917B2
JPH0611917B2 JP63210159A JP21015988A JPH0611917B2 JP H0611917 B2 JPH0611917 B2 JP H0611917B2 JP 63210159 A JP63210159 A JP 63210159A JP 21015988 A JP21015988 A JP 21015988A JP H0611917 B2 JPH0611917 B2 JP H0611917B2
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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Ａｌで示す）又はＡｌ合金を原板としてお
り、Ａｌ又はＡｌ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、Ａｌめっき
材又はＡｌ合金めっき材の開発が必要である。そこでＡ
ｌ又はＡｌ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Ａｌめっき又はＡｌ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。
Ａｌ（Ａｌ合金）、Ａｌ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。
Ａｌの溶解： Ａｌ→Ａｌ3+、 Al3+＋H2O→Al(OH)3→Al2O3・3H2O 陰イオンの放電とＡｌ２Ｏ３の生成： ２０Ｈ‐→Ｈ２Ｏ＋Ｏ （発生機の酸素原子） Ａｌ＋Ｏ→Ａｌ２Ｏ３ （絶縁性皮膜） 金属原板にＡｌめっきを施した材料を陽極酸化する場合
には、Ａｌ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、Ａｌ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Ａｌめ
っき又はＡｌ合金めっきした材料を陽極酸化する場合に
も、Ａｌ層又はＡｌ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
及び耐摩耗性の優れた陽極酸化皮膜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）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、（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Ａｌ層またはＡｌ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Ａｌ層等の下地としてＡｌ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ことが必
要である。この下地によってＡｌ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Ａｌ層またはＡｌ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Ａｌより貴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Ｔｉ、Ｎｉ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。
［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。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プレー
ティングによってＮｉを０．３μｍ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Ａｌを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、アルミニウム層３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、Ａｌ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／１ ＣｏＳＯ４、 ２５ｇ／１ Ｈ３ＢＯ３、 １５ｇ／１ （ＮＨ４）２ＳＯ４、 電解 ：電流電解 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１００−２００Å）、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プ
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Ａｌ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っき基体を実施例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が露出したことを示すもので、Ａｌ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／１ ＦｅＳＯ４、 ３０ｇ／１ Ｈ３ＢＯ３、 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１００−２００Å）、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。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Ａｌを真空蒸着によって１
０μｍ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／１ （ＣＯＯＨ）２、 浴温 ：２０℃、 電流密度 ：１−３Ａ／ｄｍ２、 電解時間 ：１０−３０分、 陽極酸化皮膜：５−１０μｍ 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、アルミニウム層３の陽極酸化が進行
しＮｉ−Ｚｎ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、同一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ビッカス硬度（ＨＶ）
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
形成した陽極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Ａｌ−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Ｎｉ−Ｔｉ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。
これを下記の硫酸浴中で陽極酸化し、多孔性の陽極酸化
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１／５
以下に低下したのは、Ａｌ−Ｍｇ層４の陽極酸化が進行
しＮｉ−Ｔｉ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、
同一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：２０ｇ／１ ＣｏＳＯ４、 ２５ｇ／１ Ｈ３ＢＯ３、 １５ｇ／１ （ＮＨ４）２ＳＯ４） 電解 ：交流電解 １５ｖ、３分 上記Ｃｏ電解浴により、黒色の美麗な着色皮膜が得られ
た。
なお、上記の実施例では下地層としてＮｉ、Ｔｉ、Ｎｉ
−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、
Ｐ、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
〜１５０Å）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Ａｌ層
またはＡｌ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、
Ａｌ層等の下地にＡｌ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、Ａｌ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
……Ａｌ−Ｍｇ合金層。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項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. 【請求項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
    以上のの合金層を下地として、最外層に厚さ０．１〜３
    ０μｍ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. 【請求項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っき基体。
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