JPH0762595A - アルミ二ウムの陽極酸化により生成する酸化アルミニウムの積層構造皮膜体及びその製造方法 - Google Patents

アルミ二ウムの陽極酸化により生成する酸化アルミニウムの積層構造皮膜体及びその製造方法

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JPH0762595A
JPH0762595A JP23894793A JP23894793A JPH0762595A JP H0762595 A JPH0762595 A JP H0762595A JP 23894793 A JP23894793 A JP 23894793A JP 23894793 A JP23894793 A JP 23894793A JP H0762595 A JPH0762595 A JP H0762595A
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健二 和田
Masayuki Tsutsumi
正幸 堤
Takeshi Tonomura
毅 外村
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 密着性に優れ、また耐食性、耐摩耗性及び電
気絶縁性等の諸特性に優れた陽極酸化皮膜を形成する技
術を提供する。 【構成】 無機酸、有機酸又は無機酸と有機酸の混酸溶
液中でアルミニウム及びその合金を陽極酸化処理するに
際し、負成分を含む電圧波形を使用し、定電圧電解開始
直後の電流密度が0.5A/cm2以上になる条件で高電流
密度電解を行うことにより、酸化アルミニウムの積層構
造からなる皮膜を生成せしめる。この皮膜は優れた耐食
性、耐摩耗性、断熱性などの特性を有している。この酸
化アルミニウム積層構造皮膜体について、熱水又は加圧
水蒸気処理を施すと、密着性を改善できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はアルミニウム及びその合
金の陽極酸化処理技術に関し、より詳しくは、密着性と
耐食性、耐摩耗性及び電気絶縁性等の諸特性に優れた皮
膜体とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】一般に
アルミニウム及びアルミニウム合金を硫酸や蓚酸の如き
水溶液中で陽極酸化処理すると、多孔質層とバリヤー層
とからなる多孔質構造の酸化アルミニウム皮膜が生成す
る。
【0003】その場合、常法の直流電解では、通常、セ
ル(孔壁部)が垂直に成長したシリンダー状多孔質構造が
得られる。また、常法の正弦波交流により陽極酸化する
と、直流によるシリンダー状構造に比べ、セルがゆがん
だ構造となる。蓚酸皮膜では、常法より実効電圧(以
下、実効電圧は単に「電圧」と略記する)を高めると、
セル及びバリヤー層はスポンジ状となり微細構造は乱れ
る。しかし、多孔質層とバリヤー層とからなる多孔質構
造は基本的に保持されている。セルがスポンジ状になる
原因として、電解時の水素ガスの影響が推察されてい
る。
【0004】バリヤー層に関しては、一般に直流電解皮
膜では、電圧に比例して厚くなり、緻密な層となる。し
かし、交流電解では、蓚酸皮膜の場合、低電圧では直流
皮膜の場合と同様、電圧に比例して厚くなるが、40V
前後からは直線関係からずれた低い値になり、水素ガス
の厚さ及び形態への影響が示唆されるものの、それ以上
の報告は認められない。つまり、常法による交流電解で
は、電圧を上げるほどバリヤー層とセルの微細構造が乱
れ、耐食性、耐摩耗性などの諸特性が低下するため、高
い電流密度での結果は報告されていない。特に皮膜の微
細構造に関しては多孔質構造を保ちつつ、セルがスポン
ジ状化する結果が見られる程度である。
【0005】本発明は、上記従来技術の欠点を解消し
て、密着性に優れ、また耐食性、耐摩耗性及び電気絶縁
性等の諸特性に優れた陽極酸化皮膜を形成する技術を提
供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者は、優れた特性
を有する機能性皮膜を開発する目的で、負成分を有する
電圧波形による可能な限り高電流密度での均一皮膜生成
につき検討した結果、ここに本発明を完成したものであ
る。
【0007】すなわち、本発明は、無機酸、有機酸又は
無機酸と有機酸の混酸溶液中でアルミニウム及びその合
金を陽極酸化処理するに際し、負成分を含む電圧波形を
使用し、定電圧電解開始直後の電流密度が0.5A/cm2
以上になる条件で高電流密度電解を行い、酸化アルミニ
ウムの積層構造からなる皮膜を生成せしめることを特徴
とするアルミニウム及びその合金からなる酸化アルミニ
ウム積層構造皮膜体の製造方法を要旨としている。
【0008】また、他の本発明は、上記方法で得られる
酸化アルミニウム積層構造皮膜体について、熱水又は加
圧水蒸気処理を施すことを特徴としている。
【0009】更に、他の本発明は、アルミニウム及びそ
の合金の表面に、酸化アルミニウムが層状に積層されて
いる皮膜を有することを特徴とする酸化アルミニウム積
層構造皮膜体を要旨としている。
【0010】
【作用】以下に本発明について更に詳細に説明する。
【0011】本発明は、要するに、陽極酸化時に水素ガ
スを発生するような負成分を有する交流やDC−PRの
ような矩形波及びパルスの電圧波形を使用し、定電圧電
解開始直後の電流密度が0.5A/cm2以上の高電流密度
となるように電圧を印加し、新たに酸化アルミニウムの
積層(層状)構造皮膜を生成せしめるのである。
【0012】例えば、硫酸溶液中での交流電解では、電
解時間が10分の時、20V程度までは透明な黄色を呈
しシリンダー状構造である。ところが、25V付近から
皮膜は白味を帯び、徐々に不透明化する。この結果は皮
膜の微細構造に変化が起っていることを示している。実
際に電圧が25V以上になると皮膜中に新たに積層構造
が出現するようになる。そして、電圧が40V以上にな
ると皮膜は完全に不透明白色となる。この原因は、皮膜
の積層構造による、光の散乱効果に起因すると考えられ
る。皮膜中に一旦積層構造が現れると、電解時間を経過
させても多孔質構造の成長は認められず、積層構造のみ
が成長して皮膜厚さを増す。
【0013】図1はアルミニウムを硫酸水溶液中で交流
30V、電解開始直後の電流密度1.3A/cm2により1
0分間陽極酸化した時の皮膜の破断面SEM像である。
皮膜が酸化アルミニウムの積層構造からなることがわか
る。積層化する原因はまだ明確ではないが、電流密度の
増加に基づく激しい水素ガスの発生が関与していると推
察される。
【0014】このようにして生成した皮膜は、このまま
では密着強度が直流皮膜に比べて劣るものの、反面、耐
食性、耐摩耗性及び断熱性などの諸特性に優れた利点を
有している。とりわけ、多孔質構造のみの皮膜に比べ、
皮膜の比表面積が増大し、触媒皮膜や染料、無機粉体及
び金属を吸着、電析して新たな機能性膜としての利用が
図れる。
【0015】上記の層状構造皮膜を得るには、陽極酸化
処理時において、負成分を含む電圧波形を使用するこ
と、定電圧電解開始直後の電流密度が0.5A/cm2以上
になるような高電流密度電解を行うことが必要である。
定電圧電解開始直後の電流密度が0.5A/cm2より低い
と均一な層状構造が得られない。
【0016】他の電解条件は特に制限されるものではな
い。例えば、陽極酸化処理溶液としては、硫酸、リン
酸、クロム酸等の無機酸又はこれらの混酸を使用した
り、或いはシュウ酸、酒石酸、スルホフタル酸等の有機
酸単独液を使用したり、また無機酸と有機酸の混酸を使
用することができる。
【0017】また、本発明においては、このようにして
得られた積層構造皮膜体について、更に、熱水及び水蒸
気処理などの水和処理を施すことにより、皮膜の剥離
(密着性)が改善され、耐食性、耐摩耗性、電気絶縁性な
どの特性が向上する。この原因は、各層表面の水和化に
よる層の接合作用効果と考えられる。したがって、この
効果により積層構造皮膜の諸特性が向上し、従来の限定
された用途に留まらず、新たな利用が可能となる。
【0018】次に本発明の実施例を示す。
【0019】
【実施例1】高純度(99.99%以上)のアルミニウム
材について、濃度100ml/l、液温15℃の硫酸溶液
中で対極にカーボンを使用し、交流、25V定電圧電解
により電解開始直後の電流密度が0.8A/cm2で陽極酸
化処理を行った。その結果、黄味を帯びた不透明の積層
構造皮膜が得られた。
【0020】
【実施例2】高純度(99.99%以上)のアルミニウム
材について、濃度50ml/l、液温20℃の硫酸溶液中
で対極にカーボンを使用し、交流、30V定電圧電解に
より電解開始直後の電流密度が1.3A/cm2で陽極酸化
処理を行った。その結果、乳白色の積層構造皮膜が得ら
れた。
【0021】
【実施例3】純度99.0%以上の工業用純アルミニウ
ム材について、濃度50ml/l、液温20℃の硫酸溶液
中で対極にカーボンを使用し、交流、50V定電圧電解
により電解開始直後の電流密度が4A/cm2で陽極酸化
処理を行った。その結果、白色の積層構造皮膜が得られ
た。
【0022】
【実施例4】A5052アルミニウム合金材について、
濃度100ml/l、液温20℃の硫酸溶液中で対極にア
ルミニウムを使用し、交流、40Vの定電圧電解により
電解開始直後の電流密度が0.8A/cm2で陽極酸化処理
を行った。その結果、乳白色の積層構造皮膜が得られ
た。
【0023】
【実施例5】純度99.99%以上の純アルミニウム材
について、濃度3%、液温20℃の蓚酸溶液中で対極に
カーボンを使用し、交流、100V定電圧電解により電
解開始直後の電流密度が0.5A/cm2で陽極酸化処理を
行った。その結果、白色の積層構造皮膜が得られた。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
アルミニウム及びその合金の表面に酸化アルミニウムの
積層構造皮膜を生成でき、優れた耐食性、耐摩耗性、断
熱性などの特性と共に皮膜密着性も改善し得るので、新
たな機能性膜としての利用が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】陽極酸化皮膜(薄膜)の破断面のSEM像を示す
写真である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 無機酸、有機酸又は無機酸と有機酸の混
    酸溶液中でアルミニウム及びその合金を陽極酸化処理す
    るに際し、負成分を含む電圧波形を使用し、定電圧電解
    開始直後の電流密度が0.5A/cm2以上になる条件で高
    電流密度電解を行い、酸化アルミニウムの積層構造から
    なる皮膜を生成せしめることを特徴とするアルミニウム
    及びその合金からなる酸化アルミニウム積層構造皮膜体
    の製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1で得られる酸化アルミニウム積
    層構造皮膜体について、熱水又は加圧水蒸気処理を施す
    ことを特徴とするアルミニウム及びその合金からなる酸
    化アルミニウム積層構造皮膜体の製造方法。
  3. 【請求項3】 アルミニウム及びその合金の表面に、酸
    化アルミニウムが層状に積層されている皮膜を有するこ
    とを特徴とする酸化アルミニウム積層構造皮膜体。
JP5238947A 1993-08-30 1993-08-30 酸化アルミニウム積層構造皮膜体とその製造方法 Expired - Lifetime JP2569422B2 (ja)

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