JPH1088390A - アルミニウムまたはアルミニウム合金の表面処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 抗菌性を備えたアルミニウム製品を安価に生
産することができるアルミニウムまたはアルミニウム合
金の表面処理方法を提供する。 【解決手段】 アルミニウムまたはアルミニウム合金
に、銀化合物を添加した電解浴中において交流電解ある
いは矩形波交流による電解処理を施すことによって、金
属表面に抗菌性を備えた陽極酸化皮膜を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム系材
料の表面処理方法に係わり、とくにアルミニウム系材料
の表面に抗菌性を備えた陽極酸化皮膜を形成することが
できるアルミニウムまたはアルミニウム合金の表面処理
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、抗菌性を備えたアルミニウム製品
として、アルミニウムまたはアルミニウム合金の表面に
形成させた陽極酸化皮膜の微細孔に抗菌剤や防黴剤を含
浸させたものが特開昭６２−１８２２９８号公報に開示
されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た公報に記載されたアルミニウム製品においては、有機
モノマーに溶かした抗菌剤あるいは防黴剤を電気泳動に
よって酸化皮膜に含浸させたり、抗菌剤あるいは防黴剤
を溶解させた有機溶剤の液を酸化皮膜に塗布したり、あ
るいは酸化皮膜を形成させたアルミニウム地金を上記の
ような液に浸漬したりするものであるから、通常の陽極
酸化処理を施したのちに、抗菌剤あるいは防黴剤の含浸
処理工程が新たに必要となることから、設備の増設およ
び工数増によるコストアップが避けられないという問題
点があり、このような問題点を解消し、抗菌性を備えた
アルミニウム製品を安価に得ることのできる方法の開発
が課題となっていた。

【０００４】

【発明の目的】本発明は、従来の抗菌性アルミニウム製
品における上記課題に着目してなされたものであって、
通常の陽極酸化処理と同時に抗菌性を付与することがで
き、抗菌性を備えたアルミニウム製品を安価に生産する
ことができるアルミニウムまたはアルミニウム合金の表
面処理方法を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記した課
題の達成を目的として、陽極酸化皮膜中に抗菌性を有す
る物質を生成させることによって、アルミニウム製品に
抗菌性を付与することができるのではないかとの着想に
基づき、陽極酸化処理条件や電解液成分などについて鋭
意検討を重ねた結果、アルミニウム材料に銀化合物を添
加した電解浴中において交流電解し、陽極酸化皮膜中に
銀を析出させることによって、優れた抗菌性を備えたア
ルミニウム製品が得られることを見出すに至った。

【０００６】本発明に係わるアルミニウムまたはアルミ
ニウム合金の表面処理方法は、上記知見に基づくもので
あって、本発明の請求項１に係わる表面処理方法は、ア
ルミニウムまたはアルミニウム合金に、水溶性の銀化合
物を含む電解浴中で交流電解を行うことにより陽極酸化
皮膜を形成する構成としたことを特徴とし、請求項２に
係わる表面処理方法は、同じくアルミニウムまたはアル
ミニウム合金に、水溶性の銀化合物を含む電解浴中で矩
形波交流による電解処理を行うことにより陽極酸化皮膜
を形成する構成とし、請求項３に係わる表面処理方法
は、同じくアルミニウムまたはアルミニウム合金に、水
溶性の銀化合物を含む電解浴中で交流電解を行ったの
ち、さらに直流または矩形波交流により電解処理するこ
とにより陽極酸化皮膜を形成する構成とし、請求項４に
係わる表面処理方法は、同じくアルミニウムまたはアル
ミニウム合金に、水溶性の銀化合物を含む電解浴中で矩
形波交流による電解処理を行ったのち、さらに直流また
は交流電解することにより陽極酸化皮膜を形成する構成
としたことを特徴としており、このような表面処理方法
の構成を前述した従来の課題を解決するための手段とし
ている。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明に係わるアルミニウムまた
はアルミニウム合金の表面処理方法は、上記したよう
に、銀化合物を含む電解浴中で交流電解、あるいは矩形
波交流による電解処理を行うことによりアルミニウムま
たはアルミニウム合金に陽極酸化皮膜を形成するように
したものであるが、本発明に係わる表面処理方法におい
て適用される電解液としては、通常の陽極酸化処理に用
いられる電解液が用いられ、例えば、硫酸，しゅう酸，
クロム酸、あるいは有機酸などの酸性浴を使用すること
ができ、硫酸では１０〜２０％、しゅう酸およびクロム
酸では５〜１０％程度の濃度範囲のものが望ましい。ま
た、浴温としては、硫酸の場合は１５〜３０℃、しゅう
酸の場合には１５〜３５℃、クロム酸の場合はやや高め
の４０℃前後とすることが望ましい。

【０００８】添加する銀化合物としては、水溶性のもの
であって、上記した電解液に溶解する限りとくに限定さ
れないが、例えば硝酸銀，ふっ化銀，塩素酸銀，過塩素
酸銀，酢酸銀，硫酸銀，等を使用することができる。ま
た、添加量としては、少ない場合には十分な抗菌効果が
得られず、逆に多過ぎても効果が飽和することから、
０．１〜１０ｇ／Ｌ程度が適当である。

【０００９】電解条件としては、硫酸浴中においては１
０〜２０Ｖ、しゅう酸浴中においては８０〜１２０Ｖの
交流を使用することができ、電流密度は１００〜２００
Ａ／ｍ² とすることが望ましく、電解時間については硫
酸浴中においては１０〜３０分、しゅう酸浴中において
は２０〜６０分程度が望ましい。

【００１０】また、交流波形については、通常の正弦波
交流のみならず、正負の極性が交互に反転する矩形波交
流（パルス波交流）を用いることもでき、さらに、プラ
ス側とマイナス側とに電圧差や時間差を設定することも
可能である。

【００１１】さらに、本発明に係わるアルミニウムまた
はアルミニウム合金の表面処理方法においては、表面処
理の初期において、上記した程度の時間、交流電解ある
いは矩形波交流による電解処理を行うことによってアル
ミニウムまたはアルミニウム合金に陽極酸化皮膜を形成
させさえすれば、その後直流による陽極酸化処理を施す
ことにより酸化皮膜層をさらに成長させることも必要に
応じて可能であり、陽極酸化皮膜を形成させるに際し
て、途中で正弦波交流から矩形波交流に切換えたり、逆
に矩形波交流から正弦波交流に切換えたりしても差支え
ない。

【００１２】また、形成された陽極酸化皮膜に、常法に
従って電解着色処理を施したり、封孔処理を施したりす
ることも可能である。

【００１３】なお、このような抗菌性表面処理を施した
アルミニウム製品は、例えば、病院など医療機関のとく
に待合室や病室，洗面所、レストランの厨房、各種研究
機関の無菌室などの諸設備，サッシ，壁材，ドアノブ，
手摺などに好適なものとなる。

【００１４】

【発明の作用】本発明に係わるアルミニウムまたはアル
ミニウム合金の表面処理方法においては、銀化合物を含
む電解浴中で交流電解あるいは矩形波交流による電解処
理を行うことにより、アルミニウムまたはアルミニウム
合金に陽極酸化皮膜を形成するようにしているので、被
処理材が負電位となったときに銀が陽極酸化皮膜層中に
析出され、銀の有する抗菌作用によって、アルミニウム
またはアルミニウム合金に抗菌性が付与されることにな
る。この陽極酸化処理は、アルミニウム製品に一般的に
施されるものであり、その電解浴中に銀化合物を添加す
るだけで、抗菌処理のための工程や設備を新たに加える
必要がほとんどないので、抗菌性アルミニウム製品の製
造コストの上昇が避けられる。

【００１５】このとき、陽極酸化皮膜は、すでに形成さ
れた皮膜と素地金属との界面において成長することか
ら、銀化合物を含む電解浴中での交流電解あるいは矩形
波交流による電解処理をアルミニウムまたはアルミニウ
ム合金に最初に施しさえすれば、銀を含んだ陽極酸化皮
膜が最表面に位置することになるので、その後に直流電
解することによって陽極酸化皮膜をさらに成長させた
り、形成された陽極酸化皮膜に電解着色処理を施したり
しても、抗菌作用を失うようなことはない。

【００１６】

【実施例】以下に、本発明の効果を実施例に基づいて具
体的に説明する。

【００１７】実施例１ 脱脂（１０ｗｔ％硝酸水溶液中に浸漬）、エッチング
（液温６０℃の５ｗｔ％苛性ソーダ水溶液に７分間浸
漬）、スマット除去（１０ｗｔ％硝酸水溶液中に浸漬）
の前処理を行ったアルミニウム合金の押出形材に、硫酸
濃度１３０ｇ／Ｌの水溶液中に硝酸銀０．２ｇ／Ｌを添
加して、液温を２０℃に保持した電解浴を用い、１８Ｖ
の正弦波交流により１５分間の電解処理を施すことによ
って、前記押出形材の表面に約９μｍの酸化皮膜を形成
させた。次いで、界面活性剤を含む封孔液中で２０分間
の沸騰水封孔処理を行った。

【００１８】このような処理を施した形材から５ｃｍ×
５ｃｍの抗菌性評価試験片を切り出し、この形材の抗菌
性の有無について調査した。

【００１９】抗菌性試験は、ＭＲＳＡ（メチシリン耐性
黄色ブドウ球菌）を寒天培地において、３７℃で１６〜
２４時間培養した菌株を寒天培地に再度接種することに
より、菌数が所定範囲となるように調整した菌液（この
実施例では、０．５ｍＬあたり２．３×１０⁵ 個）を用
意し、この菌液０．５ｍＬを前述した５ｃｍ×５ｃｍの
抗菌性評価試験片上に滴下し、この上にポリエチレンフ
ィルムを被せて、３５℃、相対湿度９０％以上に保持し
た恒温槽中に６時間静置したのちの生菌数を測定するも
のである。なお、この実施例に係わる抗菌性試験につい
ては、財団法人日本食品分析センターにて行った。

【００２０】この結果を表１に示す。なお、この抗菌性
試験においては、ブランク値（同条件、金属化合物の添
加なしの場合）に対して、生菌数が１％以下であれば抗
菌性があるものと判断した。

【００２１】実施例２ 実施例１と同一形材に、同様の前処理を行ったのち、硫
酸濃度１１０ｇ／Ｌの水溶液中に硝酸銀１．０ｇ／Ｌを
添加し、２０℃に保持した電解浴を用いて、±１８Ｖの
矩形波交流により１５分間の電解処理を施し、形材表面
に約９μｍの酸化皮膜を形成させたのち、２０分間の沸
騰水封孔処理を行った。

【００２２】このような処理を施した形材から、実施例
１と同様の抗菌性評価試験片を切り出し、同様の抗菌性
試験を行った。

【００２３】この結果を表１に併せて示す。

【００２４】実施例３ 実施例１と同一形材に、同様の前処理を施したのち、硫
酸濃度１３０ｇ／Ｌの水溶液中に硫酸銀０．２ｇ／Ｌを
添加し、２０℃に保持した電解浴中において、まず１５
Ｖの正弦交流により１５分間の電解処理を行い、約３μ
ｍの酸化皮膜を形成させたのち、続いて１７Ｖの直流に
よって２５分間の電解処理を施すことにより約９μｍの
酸化皮膜を形成させた。そして、２０分間の沸騰水封孔
処理を行い、同様の抗菌性試験を行った。

【００２５】この結果を表１に併せて示す。

【００２６】実施例４ 実施例１と同一形材に、同様の前処理を施したのち、硫
酸濃度１１０ｇ／Ｌの水溶液中に硫酸銀１．０ｇ／Ｌを
添加し、２０℃に保持した電解浴中において、まず±１
５Ｖの矩形波交流により１５分間の電解処理を行い、約
３μｍの酸化皮膜を形成させたのち、続いて１７Ｖの直
流によって２５分間の電解処理を施すことにより約９μ
ｍの酸化皮膜を形成させた。そして、２０分間の沸騰水
封孔処理を行い、同様の抗菌性試験を行った。

【００２７】この結果を表１に併せて示す。

【００２８】実施例５ 実施例１と同一形材に、同様の前処理を施したのち、硫
酸濃度１３０ｇ／Ｌの水溶液中に硫酸銀０．１ｇ／Ｌを
添加し、２０℃に保持した電解浴中において、１８Ｖの
正弦交流により１５分間の電解処理を施すことにより約
９μｍの酸化皮膜を形成させた。

【００２９】次いで、５５ｇ／Ｌの硫酸ニッケルを含む
２５℃の電解浴中において、２５Ｖの直流によって２分
間の電解着色処理を施すことによってブロンズに着色し
た。そして、２０分間の沸騰水封孔処理を行い、同様の
抗菌性試験を行った。

【００３０】この結果を表１に併せて示す。

【００３１】比較例１（ブランク試験） 実施例１と同一形材に、実施例１と同様の前処理を行っ
たのち、実施例１と同様に硫酸１３０ｇ／Ｌを含み、金
属化合物が添加されていない液温２０℃の電解浴中で、
実施例１と同様の電解処理（１８Ｖ交流，１５分間）を
施し、実施例１と同様の封孔処理ののち、同様の抗菌性
試験を行った。

【００３２】この結果を表１に併せて示す。

【００３３】比較例２ 実施例１と同一形材に、同様の前処理を行ったのち、同
様に硫酸１３０ｇ／Ｌを含む水溶液中に、硫酸銅０．２
ｇ／Ｌを添加した液温２０℃の電解浴中において、実施
例１と同様の電解処理（１８Ｖ交流，１５分間）を施
し、同様の封孔処理ののち、同様の抗菌性試験を行っ
た。

【００３４】この結果を表１に併せて示す。

【００３５】比較例３ 実施例１と同様の前処理を行った同一形材に、実施例１
と同様に硫酸１３０ｇ／Ｌを含む水溶液中に、硫酸亜鉛
０．２ｇ／Ｌを添加した液温２０℃の電解浴中におい
て、実施例１と同様の電解処理（１８Ｖ交流，１５分
間）を施し、同様の封孔処理ののち、同様の抗菌性試験
を行った。

【００３６】この結果を表１に併せて示す。

【００３７】比較例４ 実施例１と同様の前処理を行った同一形材に、実施例１
と同様に硫酸１３０ｇ／Ｌを含む水溶液中に、硫酸ニッ
ケル０．２ｇ／Ｌを添加した液温２０℃の電解浴中にお
いて、実施例１と同様の電解処理（１８Ｖ交流，１５分
間）を施し、同様の封孔処理ののち、同様の抗菌性試験
を行った。

【００３８】この結果を表１に併せて示す。

【００３９】比較例５ 実施例１と同一形材に、同様の前処理を施したのち、硫
酸１３０ｇ／Ｌを含み、２０℃に保持した電解浴中にお
いて、１８Ｖの正弦交流により１５分間の電解処理を施
すことにより約９μｍの酸化皮膜を形成させた。

【００４０】次いで、硫酸５５ｇ／Ｌを含む水溶液中
に、硝酸銀０．２ｇ／Ｌを含む２５℃の電解浴中におい
て、１５Ｖの直流によって５分間の電解着色処理を施す
ことによってゴールドに着色した。そして、２０分間の
沸騰水封孔処理を行い、同様の抗菌性試験を行った。

【００４１】

【表１】

【００４２】表１の結果から明らかなように、銀化合物
を含む電解浴中において交流電解あるいは矩形波交流に
よる電解処理を施した実施例１および実施例２、銀化合
物を含む電解浴中において交流電解あるいは矩形波交流
による電解処理を施したのち、直流電解を行った実施例
３および実施例４、さらに銀化合物を含む電解浴中にお
いて交流電解をしたのち、形成された陽極酸化皮膜に電
解着色処理を施した実施例５の場合には、銀化合物を添
加しない電解浴中において交流電解した比較例１のブラ
ンク値１．９×１０⁶ に較べて、生菌数が大幅に減少し
ていることが判明し、いずれも十分な抗菌性を備えてい
ることが確認された。

【００４３】これに対し、銀化合物を添加しない電解浴
を用いた比較例１、銀化合物に代えて銅化合物を添加し
た電解浴中において交流電解を行った比較例２、同じく
亜鉛化合物を添加した電解浴中において交流電解を行っ
た比較例３、同じくニッケル化合物を添加した電解浴中
において交流電解を行った比較例４の場合には、６時間
後生菌数はさほど減少せず、銀化合物の有効性が確認さ
れた。

【００４４】また、最初の陽極酸化処理においては銀化
合物を含有しない電解浴中において交流電解を行ない、
その後、銀化合物を含む電解浴中において電解着色処理
を行った比較例５の場合にも、生菌数はさほど減少せ
ず、抗菌性を得るためには、アルミニウムあるいはアル
ミニウム合金に最初に施す陽極酸化処理に際して、電解
浴中に銀化合物を添加する必要があることが確認され
た。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わるア
ルミニウムまたはアルミニウム合金の表面処理方法にお
いては、銀化合物を含む電解浴中で交流電解あるいは矩
形波交流による電解処理を行うことによって、アルミニ
ウムまたはアルミニウム合金に陽極酸化皮膜を形成する
ようにしているので、陽極酸化皮膜中に銀が析出するこ
とから、銀本来の抗菌性によってアルミニウム製品に抗
菌性を付与することができ、しかも製造に際しては、ア
ルミニウム製品の耐蝕性を向上させるために、アルミニ
ウム製品にほとんど例外なく施される陽極酸化処理の電
解浴中に銀化合物を添加するだけでよいので、設備の増
設や工数の増加がほとんど必要なく、このような抗菌性
アルミニウム製品を安価に製造することができるという
極めて優れた効果がもたらされる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミニウムまたはアルミニウム合金
   に、水溶性の銀化合物を含む電解浴中で交流電解を行う
   ことにより陽極酸化皮膜を形成することを特徴とするア
   ルミニウムまたはアルミニウム合金の表面処理方法。
2. 【請求項２】 アルミニウムまたはアルミニウム合金
   に、水溶性の銀化合物を含む電解浴中で矩形波交流によ
   る電解処理を行うことにより陽極酸化皮膜を形成するこ
   とを特徴とするアルミニウムまたはアルミニウム合金の
   表面処理方法。
3. 【請求項３】 アルミニウムまたはアルミニウム合金
   に、水溶性の銀化合物を含む電解浴中で交流電解を行っ
   たのち、さらに直流または矩形波交流により電解処理す
   ることにより陽極酸化皮膜を形成することを特徴とする
   アルミニウムまたはアルミニウム合金の表面処理方法。
4. 【請求項４】 アルミニウムまたはアルミニウム合金
   に、水溶性の銀化合物を含む電解浴中で矩形波交流によ
   る電解処理を行ったのち、さらに直流または交流電解す
   ることにより陽極酸化皮膜を形成することを特徴とする
   アルミニウムまたはアルミニウム合金の表面処理方法。