JPH08225965A - 艶消しアルミニウム材料及びその製造方法 - Google Patents

艶消しアルミニウム材料及びその製造方法

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JPH08225965A
JPH08225965A JP5320695A JP5320695A JPH08225965A JP H08225965 A JPH08225965 A JP H08225965A JP 5320695 A JP5320695 A JP 5320695A JP 5320695 A JP5320695 A JP 5320695A JP H08225965 A JPH08225965 A JP H08225965A
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JP
Japan
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etching
dimples
reflectance
aluminum material
phase particles
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Application number
JP5320695A
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English (en)
Inventor
Yumiko Tsukamoto
由美子 塚本
Takeshi Ebihara
健 海老原
Shiyunichi Ushino
俊一 牛野
Yasuhisa Nishikawa
泰久 西川
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Nippon Light Metal Co Ltd
Original Assignee
Nippon Light Metal Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 入射角が60度のときの反射率が30%以下
である艶消しアルミニウム材を提供する。 【構成】 この艶消しアルミニウム材料は、粒径が5μ
m以下で体積率が1.4〜5%に調製された第2相粒子
を含み、アルカリエッチングによって直径が0.1〜1
00μmの範囲にあるディンプルが形成された表面をも
ち、ディンプルの平均半径r(μm)に対する平均深さ
d(μm)のアスペクト比r/dが0.6以上、平坦部
の残存面積率αが0〜30%であり、入射角60度での
反射率Rが30%以下である。 【効果】 少ないエッチング減量でも、優れた所望の艶
消し面が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、建材パネル,化粧品容
器,装飾品,日用品等に使用される艶消しアルミニウム
材料及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】アルミニウム材料は、バレル研磨,液体
ホーニング,電解研磨,ベルトサンダー等によって粗面
化され、金属光沢が望ましくない用途に艶消し材料とし
て使用される。粗面化されたアルミ表面は、塗料や皮膜
に対しても優れた密着性を付与する要因となる。なかで
も、アルカリエッチング液を使用したエッチングは、生
産コスト上で有利であり、脱脂処理の延長線上で可能で
あることから、多用されている艶消し法である。なお、
艶消し材といわれるものは、通常、入射角60度での反
射率が30%以下になっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のアルカ
リエッチングでは、安定的に艶消し面を得るために多量
のエッチングをする必要があるものと考えられている。
そのため、エッチング浴の寿命が短く、多量の廃液処理
が必要とされる。また、被処理材の履歴等によってエッ
チング条件を調整する必要もあった。本発明は、このよ
うな問題を解消すべく案出されたものであり、エッチン
グによってアルミ表面に形成されるディンプルを定量的
にコントロールすることにより、アルカリエッチングの
エッチング量を少なくしても十分に艶消し去れたアルミ
ニウム表面を得ることを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の艶消しアルミニ
ウム材料は、その目的を達成するため、粒径が5μm以
下で体積率が1.4〜5%に調製された第2相粒子を含
み、アルカリエッチングによって直径が0.1〜100
μmの範囲にあるディンプルが形成された表面をもち、
ディンプルの平均深さd(μm)に対する平均半径r
(μm)のアスペクト比d/rが0.6以上、平坦部の
残存面積率αが0〜30%であり、入射角60度での反
射率Rが30%以下であることを特徴とする(図2参
照)。エッチング処理されるアルミニウム材料として
は、材質的には、たとえばJIS H4000規格にお
けるA1070,A1080,A1100,A1200
等の純アルミ系,A5051,A5154,A5N01
等のAl−Mg系合金,A6063等のAl−Mg−S
i系合金,A3003,A3005等のAl−Mn系合
金,A4043等のAl−Si系合金がある。或いは、
これらのアルミニウム材を表面層とする合せ材も同様に
適用される。
【0005】
【作用】本発明者等は、アルカリエッチング量と反射率
との関係を、種々の材料を使用して研究した。その結
果、特定されたアルミニウム材では、あるエッチング量
以上でアルカリエッチングしても、被処理材の艶消し状
態が変化しないことを見い出した。艶消し状態、換言す
れば反射率が変化しない原因は、エッチングされたアル
ミニウム材料の表面状態にあるものと推察される。すな
わち、ディンプルが形成されたアルミニウム材料表面に
入射した光は、残存平坦部及びディンプル底面で反射さ
れる。アルミニウム材料の表面から一定の角度で反射さ
れる光量の入射光量に対する比率が反射率であることか
ら、反射光の光量を少なくするためには、残存平坦部及
びディンプル底面での相関的な反射が問題となる。
【0006】このような前提で、アルカリエッチングさ
れたアルミニウム材料の材料組成ごとの表面解析をする
と共に、表面状態と反射率との関係を調査した。処理材
料として、第2相粒子の粒径が5μm以下であり、その
体積率が1.4〜5%に調製されているアルミニウム材
を使用するとき、アルカリエッチングによって艶消し面
が安定的に得られることが判った。更に、アルカリエッ
チングによって形成されたディンプルの直径が0.1〜
100μmの範囲にあり、ディンプルの平均深さd(μ
m)に対する平均半径r(μm)のアスペクト比d/r
が0.6以上、平坦部の残存面積率αが0〜30%であ
るとき、入射角60度での反射率Rが30%以下となる
艶消し面が得られることを解明した。なかでも、アスペ
クト比は、反射率に大きな影響を与えるファクターであ
り、これによってエッチングされた表面での乱反射が促
される。このアスペクト比の規制と平坦部の残存面積率
αを30%以下に抑えることが相俟つて、たとえば10
μm程度の比較的少ないエッチング量でも、反射率が3
0%以下の艶消し面が安定して得られる。そのため、被
処理材の品質から製造容易な関係にある形状のディンプ
ル及び平坦部残存面積率を選定することにより、目標と
する艶消しアルミニウム材料が得られるため、処理時間
の短縮が図られ、生産管理も容易になる。更に、たとえ
ば後加工で不良品化したものに前述の範囲内に止まるレ
ベルで再度のエッチングを施しても艶消し状態に変化が
なく、歩留まりが向上する。この点、従来のエッチング
による艶消しでは、艶消しの程度が定量的に把握されて
いないため、得てして過剰なエッチング量でアルミニウ
ム表面をエッチングしており、多量のエッチング液が必
要とされると共に生産性の低いものであった。
【0007】使用可能なアルカリエッチング水溶液は、
特にその種類が拘束されるものではないが、NaOH,
Na3 PO4 ,KOH等があり、必要に応じてグルコン
酸ナトリウム,硝酸ナトリウム等の助剤が添加される。
たとえば、NaOH系のエッチング液を使用する場合、
濃度を1〜100g/l(好ましくは3〜10g/l)
に調整し、室温〜90℃(好ましくは40〜60℃)の
浴温で20分以下(好ましくは2〜15分)の時間浸漬
する。また、スケールの発生を防止するために0.5〜
5g/lのグルコン酸ナトリウム,エッチング速度を上
げるために5〜50g/lの硝酸ナトリウムや1〜10
g/lのフッ化ナトリウム等を必要に応じて添加する。
エッチングにより形成されるディンプルは、種々の大き
さのものが混在するにしても、直径が0.1〜100μ
mの範囲にあり、好ましくは平均値で1〜50μmの範
囲にある。直径が0.1μmに満たないディンプルは、
艶消しに与える影響が小さく、無視される。しかし、1
00μmを超える大きな直径のディンプルでは、肉眼で
判別され、表面欠陥のあるものとして扱われる。
【0008】ディンプルの深さdは、1〜30μmの範
囲が好ましい。深さが30μmを超えるディンプルで
は、表面欠陥のあるものとして扱われる。他方、1μm
に達しない浅いディンプルでは、艶消しに与える影響が
少ない。更に、ディンプルのアスペクト比d/rが0.
6以上の関係が成立することが必要であり、アスペクト
比d/rの上限は2程度である。アスペクト比d/rが
0.6に満たないディンプルでは、ディンプル底面での
反射に起因した反射率の上昇がみられ、ディンプルによ
る艶消し効果が小さくなる。平坦部の残存面積率αは、
大きいほど高い反射率を示すことから、所定の艶消し面
を得るためには30%以下に抑える必要がある。第2相
粒子の体積率,ディンプル,残存平坦部等は、光学顕微
鏡,SEM,レーザ顕微鏡等によって観察され、観察結
果を画像処理することによりディンプルの深さd,半径
r,残存平坦部の面積率α等が求められる。特に、三次
元方向の情報を得る手段としては、レーザ顕微鏡が好ま
しい。
【0009】また、エッチング時に、ディンプルは、第
2相粒子を起点として形成される。この点、第2相粒子
の分散状態は、エッチングにより形成されるディンプル
の分布,大きさ等に重要な影響を及ぼす。本発明者等の
研究によるとき、粒径5μm以下の第2相粒子が体積率
1.4〜5%以下で分散しているとき、良好な艶消し面
が安定的に得られることが判った。第2相粒子として
は、Al3 Fe,Al6Fe,α−AlFeSi,β−
AlFeSi,α−AlFeMSi(M=Cu,Mn,
Cr),Al2 Cu,Mg2 Si,Aln Mn,TiA
l,Si等があり、マトリックスよりも貴又は卑の何れ
であっても良く、マトリックス中に均一に分散している
ことが好ましい。このような組織状態は、通常のもので
あればマトリックス全体が均一な組織として製造される
ので問題ないが、製法によって第2相粒子の肉厚方向に
関する分布がみられるような場合には、エッチング前の
表面から少なくとも50〜100μm程度の深さまで保
持されたものであることが好ましい。上記条件を満足す
るアルミニウム材料は、常法に従った成分調整,圧延加
工条件,熱処理条件等を調整することによって得られ
る。
【0010】第2相粒子の粒径が5μmを超えると、第
2相粒子又は第2相粒子近傍が優先的にエッチングされ
る結果、浅く大きなディンプルが発生する。そのため、
均一な艶消し面が得られ難く、ディンプル底面からの反
射光量が多くなり、反射率の低下が進行しない。好まし
くは、0.5〜3μm程度の粒径が実用的である。ま
た、第2相粒子の体積率が1.4%に満たないと、平坦
部の残存面積率αが大きくなる傾向を示し、第2相粒子
の分散による艶消し状態の改善に及ぼす第2相粒子の影
響が小さい。逆に、5%を超える体積率では、艶消しに
有効な均一分散し且つ均一大きさのディンプル形状が得
られ難くなる。実用的には、体積率1.5〜3%で分布
していることが好ましい。艶消しされたアルミニウム材
料は、エッチング後、中和及び脱スマット処理される。
中和及び脱スマット処理には、10〜40重量%硝酸
液,100〜200g/l硫酸液等を使用した通常の方
法が採用される。その後、必要に応じて硫酸,蓚酸,硼
酸等の陽極酸化電解浴を使用した陽極酸化処理或いはク
リアー塗装等により、目的に応じた皮膜が形成される。
なお、後処理加工で艶消し状態、すなわち反射率が変化
する場合、予めその分を加味したエッチング条件を選定
することが必要である。
【0011】
【実施例】
実施例1:表1に示した組成を持つアルミニウム合金を
160mm×150mm×30mmの鋳塊に鋳造し、片
面当り5mmの面削を両面に施して20mmの厚みにし
た。面削後の鋳塊に、600℃×1時間の均質化処理を
施し、厚さ1mmに冷間圧延した。得られた冷延板を6
40℃で80時間焼鈍し、焼鈍材を得た。焼鈍材の第2
相粒子を測定したところ、平均粒子径が0.5μm,体
積率が2%であった。
【0012】
【表1】
【0013】浴温50℃の5重量%NaOH水溶液に焼
鈍材を浸漬し、ディンプル形状が平均半径1μm,深さ
0.6μmでアスペクト比d/r=0.6、平坦部の残
存面積率αが1.5%になるまでエッチングした。この
ときのエッチング減量は、5μmであった。エッチング
後の処理材は、反射率が15%であった。また、これ以
上エッチングを継続しても、図1に示すように反射率は
ほぼ同じレベルに止まっていた。
【0014】比較例1:実施例1と同じアルミニウム材
料を使用し、熱処理条件を調整することにより、第2相
粒子の平均粒子径を0.8μm及び体積率を0.7%に
調整した。この熱処理材を実施例1と同じエッチング液
を使用してエッチング減量が5μmとなるまでエッチン
グした。得られた処理材の反射率は50%で、このとき
のディンプル形状は平均半径rが0.4μm,深さdが
1μm、アスペクト比d/rが0.4で、平坦部の残存
面積率αが50%であった。反射率を下げるためには、
図1に示すように更に長時間のエッチングが必要とされ
た。 比較例2:比較例1と同じアルミニウム材料を用い、エ
ッチング処理時間を変えることによりディンプル形状が
アスペクト比d/r=0.6になるまでエッチングし
た。得られた処理材の反射率は37%で、このときのデ
ィンプル形状は平均半径rが1.7μm,深さdが1μ
m,平坦部の残存面積率αが40%であった。
【0015】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、第2相粒子が特定条件下にあるアルミニウム材のア
ルカリエッチングによって材料表面に形成されるディン
プルの深さや半径を平坦部の残存面積率との関係で規定
することにより、比較的短時間の処理で反射率の低い艶
消し材が安定して得られる。また、ディンプルの深さや
半径を平坦部の残存面積率との関係は、過剰にエッチン
グする必要を無くし、被処理材の必要厚さの軽減やエッ
チング液単位使用量当りの処理量の増加が達成され、生
産性及び再現性良く艶消し材を得るために必要なエッチ
ング条件の設定に使用される。更に、前述したディンプ
ル条件が満足される範囲内であれば、エッチング処理を
複数回繰り返しても、所期の艶消し状態を持つ処理材が
得られる。そのため、後処理加工で不良品化したもので
あっても、再エッチングによって後処理による皮膜の脱
膜処理をして再度後処理加工に供することができるよう
になるので、プロセス全体における歩留りが向上する。
このようにして、艶消し処理されたアルミニウム材は、
建材パネル,化粧品容器,装飾品,日用品等の用途に使
用される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 各試験片のエッチング減量に応じた反射率の
変化を示すグラフ
【図2】 アルミニウム材の表面にアルカリエッチング
によって形成されたディンプルの模式図
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成8年4月5日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図1
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西川 泰久 静岡県庵原郡蒲原町蒲原1丁目34番1号 株式会社日軽技研内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 粒径が5μm以下で体積率が1.4〜5
    %に調製された第2相粒子を含み、アルカリエッチング
    によって直径が0.1〜100μmの範囲にあるディン
    プルが形成された表面をもち、該ディンプルの平均深さ
    d(μm)に対する平均半径r(μm)のアスペクト比
    d/rが0.6以上、平坦部の残存面積率αが0〜30
    %であり、入射角60度での反射率Rが30%以下であ
    る艶消しアルミニウム材料。
  2. 【請求項2】 粒径が5μm以下で体積率が1.4〜5
    %に調製された第2相粒子を含むアルミニウム材料をア
    ルカリエッチングで粗面化する際、エッチングによって
    形成されるディンプルを直径0.1〜100μmとし、
    ディンプルの平均深さd(μm)に対する平均半径r
    (μm)のアスペクト比d/rが0.6以上、平坦部の
    残存面積率αが0〜30%となるようにエッチング条件
    を定めることを特徴とする艶消しアルミニウム材料の製
    造方法。
JP5320695A 1995-02-17 1995-02-17 艶消しアルミニウム材料及びその製造方法 Pending JPH08225965A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005213647A (ja) * 2004-01-28 2005-08-11 Kokyo Kagi Kofun Yugenkoshi 光反射パターンの形成方法及び光反射パターン付き製品

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005213647A (ja) * 2004-01-28 2005-08-11 Kokyo Kagi Kofun Yugenkoshi 光反射パターンの形成方法及び光反射パターン付き製品

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