JPH09506140A - 液体脂肪酸によるアノード酸化済みアルミニウムの保護 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 銅含有アルミニウム合金の表面を含む、アルミニウム表面は、アノード酸化され、次いで、好ましくは複素環式芳香族アゾール処理剤の存在下で、可燃性溶媒を含有しない液体脂肪酸でシーリングされることによって、耐食性が向上して保護される。

Description

【発明の詳細な説明】 液体脂肪酸によるアノード酸化済みアルミニウムの保護 技術分野 本発明は、銅含有アルミニウム合金を含めたアルミニウムの腐食防止に関する 更に詳しくは、アノード酸化を行い、かつ、周囲温度で、脂肪酸のための溶媒を 使用しないで、アノード酸化済みアルミニウムの表面にシーリング量(sealing a mounts,密閉量)の脂肪酸を塗布することによって、アルミニウムを保護すること に関する。 背景 銅含有アルミニウム合金（例えば、シリーズ１０００、２０００及び７０００ のアルミニウム合金）は、建築、航空機及び船舶の用途で、広範囲に渡って使用 されており、重量の増加、変色等の不都合なトレードオフ(trade-offs)を伴わな い耐食性の改善が望まれる。同時に、増えている環境問題上、アノード酸化にお ける、クロム酸塩等の環境に有害な化学薬品をあまり使用しないで、改善される べきである。 シュルマン(Shulman)及びバウマン(Bauman)への米国特許第５，１６９，４５ ８号明細書では、新たにアノード酸化されたアルミニウムの表面をアルコールを 用いて調整し、脂肪酸で処理することによって、アルミニウムの耐食性が改善さ れた。ステアリン酸及びイソプロピルアルコールを使用して、２８５６時間程度 までの耐食性が得られた。この技術によって、以前、例えばクラマー(Kramer)へ の米国特許第４，１３０，４６６号明細書に教示される通り、この目的のために 脂肪酸の高温加熱浴を使用するときの固有問題が防止された。 アルコール溶媒を使用した脂肪酸シーリングを工業的規模で適用する場合、屋 内で適用すれば、火事の危険性が懸念される。そのため、その脂肪酸の有機溶媒 を使用することに付随する可燃性の問題を伴わないで、アルミニウム表面を脂肪 酸でシーリングする利点を得る必要がある。 発明の説明 今回、アノード酸化済みアルミニウムを脂肪酸でシーリングする利点が、従来 必要と考えられていた有機溶媒を使用しないで得られることを発見した。 従って、本発明の目的は、有機溶媒を使用しないで、かつ高温に加熱した脂肪 酸の浴を使用しないで、アノード酸化し、かつシーリングすることによって、ア ルミニウムの耐食性を改善することにある。他の目的は、銅含有アルミニウム合 金のかかる改善を達成することにある。他の目的は、アルミニウム銅合金の表面 のアノード酸化と、溶媒なし脂肪酸処理との組合わせにおいて、アゾール処理剤 を使用することにある。 以下で明らかになる、本発明のこれらの目的及び他の目的は、液体脂肪酸（例 えば、脂肪酸シーリング剤としての枝分かれイソステアリン酸）を使用すること によって実現される。 一層詳しくは、本発明によって、アノード酸化済みアルミニウム表面の耐食性 を向上させる方法において、新たにアノード酸化した状態の前記表面に、適用温 度では液体である、シーリング量の脂肪酸を適用することを含み、前記適用温度 が約１５〜３５℃の範囲である、上記方法が提供される。 ここで、用語「新たにアノード酸化された状態」とは、シーリング量の液体脂 肪酸を塗布することによって耐食性が改善され得る、アノード酸化済みアルミニ ウムの表面を言う。アノード酸化の後１〜１８時間の間、又はアルミニウム表面 を保護し、かつ脂肪酸塗布の容易性を保持すべく、予防措置が取られれば一層長 い間は、アルミニウム表面は新たにアノード酸化された状態である。 本発明には、１０００、２０００又は７０００シリーズの銅含有アルミニウム 合金を選択し、そのアルミニウム表面をアノード酸化して０．２〜０．６ミルの 厚さのアノード酸化層にし、アノード酸化して１８時間以内に、吹付け(sprayin g)、コーティング(coating，被覆)又は浸漬によって前記アルミニウム表面に脂 肪酸を塗布しながら、脂肪酸を適用し、塗布時に、前記脂肪酸は１００％脂肪酸 固体を有し、前記脂肪酸より高い可燃性の有機溶媒を含有せず、脂肪酸として、 枝分かれした、即ち枝分かれ鎖のイソステアリン酸を選択することが含まれる。 本発明は、好ましい具体例では、アルミニウム銅合金を表面腐食から保護する 方法において、保護されるべき前記アルミニウム表面をアノード酸化し、前記ア ノード酸化工程の前、又はその間、又はその後、１６以下の炭素原子を有する複 素環式芳香族アゾール処理剤で前記表面を処理し、次いで、約１５〜３５℃でア ノード酸化した後の前記処理済み表面を、液体脂肪酸でコーティングすることを 含む、上記方法を提供する。 本発明は、この具体例及び類似具体例では、前記処理剤としてベンゾトリアゾ ールを選択し、前記液体脂肪酸中に０．１〜１０重量％の処理剤を保持し、アノ ード酸化した後に、アノード酸化済み表面を、前記処理剤の有機溶液で処理し、 同時に、前記アノード酸化済み表面を処理剤で処理し、次いで、前記表面を、前 記液体脂肪酸でコーティングすることを含み（前記処理剤は前記液体脂肪酸中に 溶液状態で存在する。）、しかも、前記処理剤としてベンゾトリアゾールを選択 し、前記液体脂肪酸として枝分かれイソステアリン酸を選択し、前記処理剤は０ ．１重量％と飽和状態との間の量で存在する。 本発明は更に、シリーズ１０００、２０００及び７０００の銅含有アルミニウ ム合金を表面腐食から保護する方法において、その表面にシーリング量の液体脂 肪酸を適用することを含み、前記表面は、予め又は同時に、１６以下の炭素原子 を有する複素環式芳香族アゾール処理剤で処理する、上記方法を提供する。 この具体例及び類似具体例において、典型的には、液体脂肪酸はイソステアリ ン酸であり、処理剤はベンゾトリアゾールであり、０．１〜１０重量％の量で存 在し、しかも、アルミニウム表面のアノード酸化の被膜厚さは０．２〜０．６ミ ルである。 本発明は更に、次の方法の結果を意図している。 発明の実施のための最善の態様 操作条件は、厳密に臨界的ではない。液体脂肪酸を使用する本発明では周囲温 度が有用であり、特定の温度も、特定の雰囲気も、特定の取扱い技術も全く必要 でない。硫酸浴（燃焼をうまく防ぐべく、好ましくはシュウ酸又は他の類似酸を 添加した硫酸浴）と共に、従来のアノード酸化技術と電解液を使用することがで きる。アノード酸化後のアノード酸化済み酸化被膜の厚さは典型的には（しかし 、臨界的ではない。）、０．２〜０．６ミルの範囲である。アノード酸化浴中の 複 素環式芳香族アゾール処理剤の量は、アノード酸化コーティング中に前記処理剤 の有効量を組み込むのに十分な約１％±０．５％存在すべきである。液体脂肪酸 の塗布は好ましくは、浸漬、はけ塗り、コーティング又は吹き付けにより行い、 入手可能な装置、部品の大きさ及び形状、並びにコーティングすべき隠れた表面 が存在するか否かに依存する。注目される通り、液体脂肪酸は好ましくは、溶媒 （詳しくは、使用される脂肪酸より大きい可燃性を有する溶媒）を含有しない１ ００％固体として塗布される。脂肪酸コーティングの量は厳密に臨界的ではない が、最低量は、前記表面の耐食性を、アノード酸化のみから得られる耐食性以上 に改善する有効量でなければならない。複素環式芳香族アゾール処理剤の量も厳 密に臨界的ではないが、前記表面の耐食性を、アノード酸化及び（又は）脂肪酸 コーティングのみの使用によって得られる耐食性以上に向上させる有効量である べきである。 好ましい脂肪酸は、液体の枝分かれイソステアリン酸である。５〜２４の炭素 原子を有し、適用状態下及び１５〜３５℃の適用温度で液体である他の脂肪酸は 、特に枝分かれイソステアリン酸と混ぜ合わせて使用しても良い。 好ましい複素環式芳香族アゾール処理剤はベンゾトリアゾールである。使用可 能な他の複素環式芳香族アゾールには、ベンゾオキサゾール、ベンゾトリアゾー ル−５−カルボン酸、ベンゾイミダゾール、２−メルカプト−５−メチルベンゾ イミダゾール、２−メルカプトイミダゾール及びベンゾチアゾールが含まれる。 本発明によって有効に処理される合金はアルミニウムの諸合金であり、詳しく は、銅が二番目に大きい合金成分である、銅及び他の元素を含有するアルミニウ ム合金である。シリーズ１０００、２０００及び７０００のアルミニウム合金は 有効に処理される。詳しくは、これらのアルミニウム合金は、０．２〜７重量％ の銅含有量を有する。 上記から分かる通り、本発明は、複素環式芳香族アゾール処理剤を使用するこ とによって、銅含有アルミニウム合金の耐食性を著しく向上させる方法を提供す る。 銅含有アルミニウム合金をベンゾトリアゾール等の複素環式芳香族アゾール処 理剤で処理すれば注目すべき効果が得られることについての理由に関し、いかな る特定理論をも結び付けたくないが、銅が主要合金成分（銅４．５％、Ｍｇ１． ５％及びＭｎ０．５％）である２０２４Ｔ−３等の、航空機構造合金において、 アノード酸化によって、ベース金属／バリヤー層(barrier layer，障壁層)の界 面に銅に富むナノ相(nanophases,微小相)が形成される。これら不定比相境界の 人工品(artifacts，アーチファクト)は、すベリ転位(slip dislocations)のデブ リフィールド(debris fields)に生じる。これらの異常領域は、アノード酸化済 み合金の腐食抵抗も疲労抵抗も低下させる。腐食は、例えばカソードである銅に 富む領域対ベース金属のアノードカップリング(anodic coupling)によって生じ る。疲労抵抗の低下は、境界層／ベース金属の界面における機械的な破砕及びす べりに起因する。もし、非アルミニウムのナノ相を、周囲ベース金属とのガルバ ニック相互作用(galvanic interaction,異種金属接触相互作用)から分離し得る なら、腐食抵抗又は疲労抵抗の顕著な向上は、アノード酸化系で生じるものであ ろう。本発明において、諸アゾールは、ベース金属/境界層の界面の非アルミニ ウム相及び閉塞アノードカップリング、即ち、ベース金属と他の合金諸成分との 間の腐食を封鎖するのかも知れない。この領域の上記アノード酸化済み層は、イ オノゲンの(ionogenic，イオン化される物質の)脂肪酸シール剤でシーリングさ れて、バリヤー層領域の中に腐食性物質が侵入するのを防止される。この様に本 発明は、２種の、化学的に異なるが相互作用タイプの腐食バリヤーを形成するこ とによって、構造アルミニウム合金の耐食性を向上させる新規な複式手段を提供 する。 例 本発明は、次の諸例によって説明される。そこでは、全ての割合(parts)は、 特記しない限り、重量による。 例１ 本例において、試験パネルは、処理剤で予備塗装し、アノード酸化し、次いで 、液体脂肪酸でコーティングされる。 ２０２４Ｔ−３アルミニウムの一連の脱脂済みパネル（３インチ×１０インチ ×０．０４０インチ）を、硫酸２０％、シュウ酸２％、残部の水から成る３５° Ｆの浴の中で、アノード酸化コーティングの厚さが０．５ミルになるまでア ノード酸化し、洗浄し、次いで乾燥した。そのパネルは、直ちに６０分以内に室 温の、ベンゾトリアゾール５重量％を添加した液体イソステアリン酸中に浸漬し 、５分間浸漬したままにし、引き上げてふいて乾燥させた。保護される表面は、 ＡＳＴＭ Ｂ−１１７−９０に従って塩噴霧中で試験した。 腐食を示すとは、軍仕様ＭＩＬ−Ａ−８６２５Ｅに従って、１パネル当りの５ 又はそれ以上のピット(pits,食孔)として定義した。全く腐食を示さないこと（ ピットは皆無）は、１５００時間後に検出した。その時、試験は終了した。比較 すると、塩噴霧試験のわずか４８時間後に、アノード酸化のみ行ったパネルは腐 食を示した。アノード酸化を行い、かつベンゾトリアゾール−５−カルボン酸で 処理したが、その後脂肪酸でコーティングしなかった諸パネルは、塩噴霧の７２ 時間の間、腐食を示さなかった。 従って、注目される処理剤も脂肪酸も使用されるときの、試験アルミニウムパ ネルの耐食性は、相乗作用により大幅に改善されることが分かる。 環境に害を及ぼす、アノード酸化浴中のクロム酸塩を使用せずに、パネル上に 効果的な保護性コーティングが得られることも注目すべきことである。 例２ 追加のパネルは、２９℃の２０％硫酸で０．２５ミルの厚さまでアノード酸化 を行なった。そのアノード酸化済みパネルは、アノード酸化の６時間内に液体イ ソステアリン酸に浸漬した。また、その脂肪酸はベンゾトリアゾール５％を含有 した。浸漬は５分間であり、浸漬後、パネルは、ふいて乾燥し、塩噴霧試験に供 した。１０００時間を越える間、全てのパネルに腐食は見られなかった。 例３ 例２の手順に従ったが、イソステアリン酸中にベンゾトリアゾールをわずか１ ％使用した。１５００時間後、全てのパネルに腐食は見られなかった。 例４ 例２の手順に従ったが、イソステアリン酸中にベンゾトリアゾール０．１％を 使用した。１００８時間後にある種の点食(Pitting)が見られ、その試験は終了 した。 対照Ｉ 例１に従ったが、試料は煮沸している酢酸ニッケル溶液中でシーリングした。 １６８時間後に、広範囲に渡る腐食が見られた。 対照II 例２に従ったが、諸パネルは最初にアノード酸化は行わず、シーリングした。 ７２時間後に、広範囲に渡る腐食が見られた。 従って、銅含有アルミニウム合金の表面を含むアルミニウム表面の耐食性を向 上させるための、用途が広く非常に有用な手段を提供される。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年５月２６日 【補正内容】 請求の範囲 １． アノード酸化済みアルミニウムの表面の耐食性を向上させる方法におい て、有機溶媒を使用せず、適用温度で液体である脂肪酸を用いて、新たにアノー ド酸化された状態の前記表面をシーリングすることを含み、前記適用温度が約１ ５〜３５℃の範囲である、上記方法。 ２． シリーズ１０００、２０００又は７０００の銅含有アルミニウム合金を 選択することを含む、請求項１に記載の方法。 ３． アルミニウム表面をアノード酸化して、０．２〜０．６ミルの厚さのア ノード酸化層にすることを含む、請求項１に記載の方法。 ４． アノード酸化の１８時間以内に、アルミニウム表面に脂肪酸を塗布する 、請求項１に記載の方法。 ５． コーティングによって、アルミニウム表面に脂肪酸を塗布することをも 含む、請求項１に記載の方法。 ６． 塗布するとき、脂肪酸が１００％の脂肪酸固体である、請求項１に記載 の方法。 ７． 塗布するとき、脂肪酸は、その脂肪酸よりも一層大きい可燃性の有機溶 媒を含有していない、請求項１に記載の方法。 ８． 脂肪酸として、枝分かれ鎖イソステアリン酸を選択することをも含む、 請求項１に記載の方法。 ９． アルミニウム銅合金を表面腐食から保護する方法において、保護すべき アルミニウム表面をアノード酸化し、アノード酸化工程の前又はその間又はその 後に１６以下の炭素原子を有する複素環式芳香族アゾール処理剤で前記表面を処 理し、次いで約１５〜３５℃の温度でアノード酸化した後の前記の処理済み表面 を、有機溶媒を含有しない、前記温度範囲内の脂肪酸液体でコーティングするこ とを含む、上記方法。 １０． 処理剤としてベンゾトリアゾールを選択することを含む、請求項９に記 載の方法。 １１． シリーズ１０００、２０００及び７０００の銅含有アルミニウム合金を 表面腐食から保護する方法において、前記合金の表面を、有機溶媒を含有しない 液体脂肪酸でシーリングすることを含み、前もって又は同時に、前記表面を１６ 以下の炭素原子を有する複素環式芳香族アゾール処理剤で処理する、上記方法。 １２． 液体脂肪酸が枝分かれイソステアリン酸であり、処理剤がベンゾトリア ゾールであり、前記枝分かれイソステアリン酸中に０．１重量％〜１０重量％の 量で存在させる、請求項１１に記載の方法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． アノード酸化済みアルミニウムの表面の耐食性を向上させる方法におい て、適用温度で液体である脂肪酸を用いて、新たにアノード酸化された状態の前 記表面をシーリングすることを含み、前記適用温度が約１５〜３５℃の範囲であ る、上記方法。 ２． シリーズ１０００、２０００又は７０００の銅含有アルミニウム合金を 選択することを含む、請求項１に記載の方法。 ３． アルミニウム表面をアノード酸化して、０．２〜０．６ミルの厚さのア ノード酸化層にすることを含む、請求項１に記載の方法。 ４． アノード酸化の１８時間以内に、アルミニウム表面に脂肪酸を塗布する 、請求項１に記載の方法。 ５． コーティングによって、アルミニウム表面に脂肪酸を塗布することをも 含む、請求項１に記載の方法。 ６． 塗布するとき、脂肪酸が１００％の脂肪酸固体である、請求項１に記載 の方法。 ７． 塗布するとき、脂肪酸は、その脂肪酸よりも一層大きい可燃性の有機溶 媒を含有していない、請求項１に記載の方法。 ８． 脂肪酸として、枝分かれ鎖イソステアリン酸を選択することをも含む、 請求項１に記載の方法。 ９． アルミニウム銅合金を表面腐食から保護する方法において、保護すべき アルミニウム表面をアノード酸化し、アノード酸化工程の前又はその間又はその 後に１６以下の炭素原子を有する複素環式芳香族アゾール処理剤で前記表面を処 理し、次いで約１５〜３５℃の温度でアノード酸化した後の前記の処理済み表面 を、前記温度範囲内の脂肪酸液体でコーティングすることを含む、上記方法。 １０． 処理剤としてベンゾトリアゾールを選択することを含む、請求項９に記 載の方法。 １１． シリーズ１０００、２０００及び７０００の銅含有アルミニウム合金を 表面腐食から保護する方法において、前記合金の表面を液体脂肪酸でシーリング することを含み、前もって又は同時に、前記表面を１６以下の炭素原子を有する 複素環式芳香族アゾール処理剤で処理する、上記方法。 １２． 液体脂肪酸が枝分かれイソステアリン酸であり、処理剤がベンゾトリア ゾールであり、前記枝分かれイソステアリン酸中に０．１重量％〜１０重量％の 量で存在させる、請求項１１に記載の方法。