JPH11181595A - 耐加熱クラック性に優れた高強度Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系合金アルマイト部材およびその製造方法 - Google Patents
耐加熱クラック性に優れた高強度Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系合金アルマイト部材およびその製造方法Info
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- JPH11181595A JPH11181595A JP36488997A JP36488997A JPH11181595A JP H11181595 A JPH11181595 A JP H11181595A JP 36488997 A JP36488997 A JP 36488997A JP 36488997 A JP36488997 A JP 36488997A JP H11181595 A JPH11181595 A JP H11181595A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 加熱によるアルマイト皮膜のクラック発生に
対する抵抗力に優れたアルマイト部材及びその製造法を
提供する。 【解決手段】 Ｚｎ＝４〜７％、Ｍｇ＝１．５〜３．５
％およびＣｕ＝０．８〜３％を含み、かつＭｎ＝０．０
５〜０．６％、Ｃｒ＝０．０５〜０．６％、Ｎｉ＝０．
０５〜０．６％、Ｃｏ＝０．０５〜０．６％、Ｚｒ＝
０．０５〜０．６％、Ｖ＝０．０５〜０．６％のうち１
種以上を総量で１．２％以下含み、フリー硫酸１０〜２
０％のアルマイト浴を用い、処理温度が０℃〜１９℃お
よび電流密度１．２〜３．６Ａ／ｄｍ2の条件で硫酸ア
ルマイトし、８５℃以上で熱水封孔し表面に皮膜厚５〜
２４μｍのアルマイト皮膜が形成され、アルマイト皮膜
厚ｔ［μｍ］と皮膜の断面硬さＨ［ＨＭＶ］が、４５０
＞Ｈ＞２．３ｔ＋２５５の条件を満たすアルマイト部
材。
対する抵抗力に優れたアルマイト部材及びその製造法を
提供する。 【解決手段】 Ｚｎ＝４〜７％、Ｍｇ＝１．５〜３．５
％およびＣｕ＝０．８〜３％を含み、かつＭｎ＝０．０
５〜０．６％、Ｃｒ＝０．０５〜０．６％、Ｎｉ＝０．
０５〜０．６％、Ｃｏ＝０．０５〜０．６％、Ｚｒ＝
０．０５〜０．６％、Ｖ＝０．０５〜０．６％のうち１
種以上を総量で１．２％以下含み、フリー硫酸１０〜２
０％のアルマイト浴を用い、処理温度が０℃〜１９℃お
よび電流密度１．２〜３．６Ａ／ｄｍ2の条件で硫酸ア
ルマイトし、８５℃以上で熱水封孔し表面に皮膜厚５〜
２４μｍのアルマイト皮膜が形成され、アルマイト皮膜
厚ｔ［μｍ］と皮膜の断面硬さＨ［ＨＭＶ］が、４５０
＞Ｈ＞２．３ｔ＋２５５の条件を満たすアルマイト部
材。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は高強度を有し、加熱
によるクラック発生に対する抵抗性に優れたアルマイト
皮膜を有するアルマイト部材を実現したもので、特に光
学機器部品、機械部品、半導体製造装置部品等に有用で
ある。
によるクラック発生に対する抵抗性に優れたアルマイト
皮膜を有するアルマイト部材を実現したもので、特に光
学機器部品、機械部品、半導体製造装置部品等に有用で
ある。
【０００２】
【従来の技術】Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系合金（７００
０系合金）は高強度を有するため、強度を必要とする部
品の素材等として重用され、さらにこれに陽極酸化皮膜
（アルマイト皮膜）を付与することにより、耐食性、耐
傷つき性、耐摩耗性などの向上が可能である。しかし、
Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系合金に形成されるアルマイト
皮膜は、封孔処理およびその時の加熱によりクラックが
生じやすく、またその後に加熱された場合にはさらに顕
著なクラックが生じる傾向がある。
０系合金）は高強度を有するため、強度を必要とする部
品の素材等として重用され、さらにこれに陽極酸化皮膜
（アルマイト皮膜）を付与することにより、耐食性、耐
傷つき性、耐摩耗性などの向上が可能である。しかし、
Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系合金に形成されるアルマイト
皮膜は、封孔処理およびその時の加熱によりクラックが
生じやすく、またその後に加熱された場合にはさらに顕
著なクラックが生じる傾向がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】アルマイト皮膜のクラ
ックは一般的に耐食性や耐摩耗性を低下させる要因とな
るほか、清浄な表面を必要とされる部材、例えば半導体
製造に使用される防塵フィルム支持枠いわゆるペリクル
フレーム等では汚れの溜まる部位となる可能性があり問
題となる。また、このクラックは極端な場合にはアルマ
イト皮膜の剥離を引き起こして、皮膜の性能を大きく損
う原因ともなりうる。アルマイトクラックの発生原因と
して、例えばアルミニウム表面技術便覧（１９８０、軽
金属出版）では低温電解（硬質皮膜）、封孔温度、加熱
および機械的衝撃が挙げられ、１１０℃以上の加熱を避
けることを対策としている。しかしながら、部材が使用
時に１１０℃以上の高温にさらされる場合も考えられ、
また乾燥、接着、表面改質処理および塗装等のようなア
ルマイト処理の後工程で加熱を受けることもありうる。
現状では、アルマイト部材はこのような加熱を受ける用
途や製造工程を避けるか、またはクラックによる皮膜性
能劣化の潜在的危険のある状態でやむを得ず使用されて
いる。従って、耐加熱クラック性が良好で、例えば１１
０〜１５０℃の加熱を受けてもクラックが発生しにくい
アルマイト部材があれば、使用できる用途が拡大し、表
面品質の安定性が増すため有利となる。特開平６−２５
０３８３号は７０００系合金製ペリクルフレームのアル
マイト皮膜の封孔後のクラックを解消する技術として、
７０〜９５℃未満で熱水封孔する技術を開示している。
これは、完全封孔時の応力によりクラックが生じるのを
回避するため、完全封孔までいかない状態すなわち不完
全封孔状態にしてクラックを防止することを意図したも
のである。この技術は、クラック防止のために封孔度を
低くするので耐食性が低下することにもつながり、アル
マイト部材が加熱された時に生じるクラックの防止に関
しては十分な役割を果たさない。
ックは一般的に耐食性や耐摩耗性を低下させる要因とな
るほか、清浄な表面を必要とされる部材、例えば半導体
製造に使用される防塵フィルム支持枠いわゆるペリクル
フレーム等では汚れの溜まる部位となる可能性があり問
題となる。また、このクラックは極端な場合にはアルマ
イト皮膜の剥離を引き起こして、皮膜の性能を大きく損
う原因ともなりうる。アルマイトクラックの発生原因と
して、例えばアルミニウム表面技術便覧（１９８０、軽
金属出版）では低温電解（硬質皮膜）、封孔温度、加熱
および機械的衝撃が挙げられ、１１０℃以上の加熱を避
けることを対策としている。しかしながら、部材が使用
時に１１０℃以上の高温にさらされる場合も考えられ、
また乾燥、接着、表面改質処理および塗装等のようなア
ルマイト処理の後工程で加熱を受けることもありうる。
現状では、アルマイト部材はこのような加熱を受ける用
途や製造工程を避けるか、またはクラックによる皮膜性
能劣化の潜在的危険のある状態でやむを得ず使用されて
いる。従って、耐加熱クラック性が良好で、例えば１１
０〜１５０℃の加熱を受けてもクラックが発生しにくい
アルマイト部材があれば、使用できる用途が拡大し、表
面品質の安定性が増すため有利となる。特開平６−２５
０３８３号は７０００系合金製ペリクルフレームのアル
マイト皮膜の封孔後のクラックを解消する技術として、
７０〜９５℃未満で熱水封孔する技術を開示している。
これは、完全封孔時の応力によりクラックが生じるのを
回避するため、完全封孔までいかない状態すなわち不完
全封孔状態にしてクラックを防止することを意図したも
のである。この技術は、クラック防止のために封孔度を
低くするので耐食性が低下することにもつながり、アル
マイト部材が加熱された時に生じるクラックの防止に関
しては十分な役割を果たさない。
【０００４】本発明は、アルマイト皮膜の封孔度を高く
保つことを可能とした上で、耐加熱クラック性の良好な
Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系合金アルマイト部材の実現を
意図したものであり、使用時の温度上昇や乾燥、接着お
よび塗装等での加熱を受けてもアルマイトクラックを生
じない高強度Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系合金アルマイト
部材を得ることを目的としたものである。なお、本発明
中で問題とする耐加熱クラック性とは、使用時や上記の
乾燥等の加熱工程でよく用いられる温度でのアルマイト
皮膜クラックの発生しにくさと定義され、ここで具体的
に対象とする加熱温度は主に８０〜１５０℃であり、場
合によっては１９０℃まで含む。
保つことを可能とした上で、耐加熱クラック性の良好な
Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系合金アルマイト部材の実現を
意図したものであり、使用時の温度上昇や乾燥、接着お
よび塗装等での加熱を受けてもアルマイトクラックを生
じない高強度Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系合金アルマイト
部材を得ることを目的としたものである。なお、本発明
中で問題とする耐加熱クラック性とは、使用時や上記の
乾燥等の加熱工程でよく用いられる温度でのアルマイト
皮膜クラックの発生しにくさと定義され、ここで具体的
に対象とする加熱温度は主に８０〜１５０℃であり、場
合によっては１９０℃まで含む。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、Ａｌ−Ｚ
ｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系合金に関しアルマイト皮膜特性と加熱
によるクラック発生との関係を詳細に調査し、新たな知
見を得て本発明に至った。すなわち、前述の様に一般的
にアルマイトのクラックは低温電解すなわち硬質な皮膜
ほど生じやすいと考えられているが、少なくともＡｌ−
Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系合金については軟質の皮膜の方が８
０〜１５０℃あるいは１９０℃までの加熱によるアルマ
イトクラックは生じ易いことを見出したのである。さら
に、これを追求し、このアルマイトの皮膜硬さ（具体的
には断面皮膜硬さ）を皮膜厚さとを適正な範囲の値に制
御することにより、耐加熱クラック性の良好なＡｌ−Ｚ
ｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系合金アルマイト部材を得る本発明にい
たった。
ｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系合金に関しアルマイト皮膜特性と加熱
によるクラック発生との関係を詳細に調査し、新たな知
見を得て本発明に至った。すなわち、前述の様に一般的
にアルマイトのクラックは低温電解すなわち硬質な皮膜
ほど生じやすいと考えられているが、少なくともＡｌ−
Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系合金については軟質の皮膜の方が８
０〜１５０℃あるいは１９０℃までの加熱によるアルマ
イトクラックは生じ易いことを見出したのである。さら
に、これを追求し、このアルマイトの皮膜硬さ（具体的
には断面皮膜硬さ）を皮膜厚さとを適正な範囲の値に制
御することにより、耐加熱クラック性の良好なＡｌ−Ｚ
ｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系合金アルマイト部材を得る本発明にい
たった。
【０００６】すなわち本第一発明はＺｎ＝４〜７％、Ｍ
ｇ＝１．５〜３．５％およびＣｕ＝０．８〜３％を含
み、かつＭｎ＝０．０５〜０．６％、Ｃｒ＝０．０５〜
０．６％、Ｎｉ＝０．０５〜０．６％、Ｃｏ＝０．０５
〜０．６％、Ｚｒ＝０．０５〜０．６％、Ｖ＝０．０５
〜０．６％のうち１種または２種以上を総量で１．２％
以下含み残部Ａｌ及び不可避不純物からなり、表面に皮
膜厚５〜２４μｍのアルマイト皮膜が形成され、アルマ
イト皮膜厚ｔ［μｍ］と皮膜の断面硬さＨ［ＨＭＶ］
が、４５０＞Ｈ＞２．３ｔ＋２５５の条件を満たすこと
を特徴とする加熱による皮膜クラックの起こりにくい高
強度Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系合金アルマイト部材であ
る。また本第二発明はフリー硫酸１０〜２０％を含むア
ルマイト浴を用い、処理温度が０℃を超え１９℃未満お
よび電流密度１．２〜３．６Ａ／ｄｍ2の条件で硫酸ア
ルマイトし、８５℃以上で熱水封孔することを特徴とす
る請求項１記載の高強度Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系合金
アルマイト部材の製造方法である。
ｇ＝１．５〜３．５％およびＣｕ＝０．８〜３％を含
み、かつＭｎ＝０．０５〜０．６％、Ｃｒ＝０．０５〜
０．６％、Ｎｉ＝０．０５〜０．６％、Ｃｏ＝０．０５
〜０．６％、Ｚｒ＝０．０５〜０．６％、Ｖ＝０．０５
〜０．６％のうち１種または２種以上を総量で１．２％
以下含み残部Ａｌ及び不可避不純物からなり、表面に皮
膜厚５〜２４μｍのアルマイト皮膜が形成され、アルマ
イト皮膜厚ｔ［μｍ］と皮膜の断面硬さＨ［ＨＭＶ］
が、４５０＞Ｈ＞２．３ｔ＋２５５の条件を満たすこと
を特徴とする加熱による皮膜クラックの起こりにくい高
強度Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系合金アルマイト部材であ
る。また本第二発明はフリー硫酸１０〜２０％を含むア
ルマイト浴を用い、処理温度が０℃を超え１９℃未満お
よび電流密度１．２〜３．６Ａ／ｄｍ2の条件で硫酸ア
ルマイトし、８５℃以上で熱水封孔することを特徴とす
る請求項１記載の高強度Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系合金
アルマイト部材の製造方法である。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明では、Ｚｎ ４〜７％、Ｍ
ｇ １．５〜３．５％およびＣｕ ０．８〜３％を含
み、かつＭｎ ０．０５〜０．６％、Ｃｒ ０．０５〜
０．６％、Ｎｉ０．０５〜０．６％、Ｃｏ ０．０５〜
０．６％、Ｚｒ ０．０５〜０．６％、Ｖ ０．０５〜
０．６％のうち１種または２種以上を総量で１．２％以
下含むアルミニウム合金を対象とする。Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃ
ｕは部材の強度に寄与する合金添加元素であり、上記範
囲より少ない添加では十分な強度が得られず、これを越
えて添加するとアルマイト皮膜の耐加熱クラック性が低
下するため不適当である。Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚ
ｒおよびＶは結晶粒の粗大化防止に有効な添加元素であ
り、上記範囲より少ない添加では十分な効果が得られ
ず、この範囲を越えて添加すると靱性の低下が生じるた
め不適当である。他に、通常の鋳造工程で用いられる微
細化剤成分として、０．０５％までのＴｉあるいはこれ
に加えて０．０１％までのＢを含有することは許容す
る。また、不可避的な不純物として各０．５％までのＦ
ｅおよびＳｉを含有しても差支えない。
ｇ １．５〜３．５％およびＣｕ ０．８〜３％を含
み、かつＭｎ ０．０５〜０．６％、Ｃｒ ０．０５〜
０．６％、Ｎｉ０．０５〜０．６％、Ｃｏ ０．０５〜
０．６％、Ｚｒ ０．０５〜０．６％、Ｖ ０．０５〜
０．６％のうち１種または２種以上を総量で１．２％以
下含むアルミニウム合金を対象とする。Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃ
ｕは部材の強度に寄与する合金添加元素であり、上記範
囲より少ない添加では十分な強度が得られず、これを越
えて添加するとアルマイト皮膜の耐加熱クラック性が低
下するため不適当である。Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｚ
ｒおよびＶは結晶粒の粗大化防止に有効な添加元素であ
り、上記範囲より少ない添加では十分な効果が得られ
ず、この範囲を越えて添加すると靱性の低下が生じるた
め不適当である。他に、通常の鋳造工程で用いられる微
細化剤成分として、０．０５％までのＴｉあるいはこれ
に加えて０．０１％までのＢを含有することは許容す
る。また、不可避的な不純物として各０．５％までのＦ
ｅおよびＳｉを含有しても差支えない。
【０００８】このＡｌ−Ｚｎ−Ｃｕ−Ｍｇ合金材の表面
にアルマイト皮膜を形成する。このアルマイトの方法は
一般的な硫酸アルマイトが好適である。このアルマイト
皮膜厚は５〜２４μｍに限定されるが、さらに好適なの
は５〜１９μｍの範囲である。５μｍより薄いアルマイ
ト皮膜はそもそもクラックが入りにくいが、耐食性やア
ルマイト皮膜の染色の安定性に問題が生じるため不適当
である。また、２４μｍ以上であると皮膜の耐加熱クラ
ック性が不良となるため不適当である。アルマイト皮膜
の断面硬さＨ（ＨＭＶ）は、アルマイト皮膜厚ｔ（μ
ｍ）と関係した下記の式で規定される範囲になければな
らない。 ４５０＞Ｈ＞２．３ｔ＋２５５ （式１） なお、アルマイト皮膜の断面硬さは、皮膜断面の厚さの
ほぼ中心にマイクロビッカースの圧子中心が当たるよう
に測定する。断面硬さＨが（２．３ｔ＋２５５）以下で
あると、アルマイト皮膜にポアーの占める体積分率が大
きく、加熱時にポアーが連結される形でクラックが発生
しやすいため不適当である。断面硬さＨが４５０以上で
あると、皮膜が硬すぎて靱性が低下するため材料の残留
応力、熱膨張による応力あるいは外力により皮膜が割れ
てクラックが形成されやすいため不適当である。特に、
部材形状により加工や熱処理による残留応力が無視でき
ない場合には３６０≧Ｈとすることが望ましい。この場
合にはアルマイト皮膜厚さを１５μｍ以下にすることが
望ましい。
にアルマイト皮膜を形成する。このアルマイトの方法は
一般的な硫酸アルマイトが好適である。このアルマイト
皮膜厚は５〜２４μｍに限定されるが、さらに好適なの
は５〜１９μｍの範囲である。５μｍより薄いアルマイ
ト皮膜はそもそもクラックが入りにくいが、耐食性やア
ルマイト皮膜の染色の安定性に問題が生じるため不適当
である。また、２４μｍ以上であると皮膜の耐加熱クラ
ック性が不良となるため不適当である。アルマイト皮膜
の断面硬さＨ（ＨＭＶ）は、アルマイト皮膜厚ｔ（μ
ｍ）と関係した下記の式で規定される範囲になければな
らない。 ４５０＞Ｈ＞２．３ｔ＋２５５ （式１） なお、アルマイト皮膜の断面硬さは、皮膜断面の厚さの
ほぼ中心にマイクロビッカースの圧子中心が当たるよう
に測定する。断面硬さＨが（２．３ｔ＋２５５）以下で
あると、アルマイト皮膜にポアーの占める体積分率が大
きく、加熱時にポアーが連結される形でクラックが発生
しやすいため不適当である。断面硬さＨが４５０以上で
あると、皮膜が硬すぎて靱性が低下するため材料の残留
応力、熱膨張による応力あるいは外力により皮膜が割れ
てクラックが形成されやすいため不適当である。特に、
部材形状により加工や熱処理による残留応力が無視でき
ない場合には３６０≧Ｈとすることが望ましい。この場
合にはアルマイト皮膜厚さを１５μｍ以下にすることが
望ましい。
【０００９】本発明のアルマイト処理方法としては直流
定電流方式による硫酸アルマイト法が好適であるが、規
定の電流密度に相当するように制御されれば電圧で制御
する方式を用いることができる。アルマイト浴はフリー
硫酸１０〜２０％を含む硫酸アルマイト浴が好適であ
る。ここで、アルマイト浴のフリー硫酸濃度が１０％未
満であると能率的なアルマイト処理が困難となる。ま
た、フリー硫酸濃度が２０％を超えると処理中の皮膜再
溶解作用が大きくなり皮膜硬さが低下するため不適当で
あり、特にフリー硫酸濃度１７％以下がより望ましい。
なお、硫酸アルマイト浴の溶存アルミニウム量は２０ｇ
／ｌ以下、望ましくは５〜１５ｇ／ｌが好適である。ア
ルマイト処理温度はアルマイト浴中の処理部材の近傍で
の浴温であり、０℃以上、１９℃未満とする。浴温が０
℃未満であるとアルマイト処理が困難であるため不適当
である。特に薄肉の枠形状などのように残留応力や外力
の影響を受けやすい形状の部材では、浴温を下げて皮膜
硬さを上げ過ぎるとかえって熱膨張や外力によるクラッ
クが生じやすくなるので７℃以上でのアルマイト処理が
望ましい。一方１９℃以上であると皮膜硬さが低くなり
耐加熱クラック性が悪くなるので不適当である。より高
温での耐加熱クラック性を必要とする場合には浴温１５
℃未満がさらに望ましい。アルマイト電流密度は１．２
〜３．６Ａ／ｄｍ2 が好適である。１．２Ａ／ｄｍ2 未
満ではアルマイト時間が長くなり、皮膜の溶解による硬
さ低下が生じやすいので不適当である。電流密度３．６
Ａ／ｄｍ2 を超えると、電解時の発熱により安定したア
ルマイト皮膜が得られないため不適当である。アルマイ
ト処理時間に関しては電解条件と必要膜厚により決る
が、アルマイト処理時間が短い方が耐加熱クラック性の
点で望ましい。
定電流方式による硫酸アルマイト法が好適であるが、規
定の電流密度に相当するように制御されれば電圧で制御
する方式を用いることができる。アルマイト浴はフリー
硫酸１０〜２０％を含む硫酸アルマイト浴が好適であ
る。ここで、アルマイト浴のフリー硫酸濃度が１０％未
満であると能率的なアルマイト処理が困難となる。ま
た、フリー硫酸濃度が２０％を超えると処理中の皮膜再
溶解作用が大きくなり皮膜硬さが低下するため不適当で
あり、特にフリー硫酸濃度１７％以下がより望ましい。
なお、硫酸アルマイト浴の溶存アルミニウム量は２０ｇ
／ｌ以下、望ましくは５〜１５ｇ／ｌが好適である。ア
ルマイト処理温度はアルマイト浴中の処理部材の近傍で
の浴温であり、０℃以上、１９℃未満とする。浴温が０
℃未満であるとアルマイト処理が困難であるため不適当
である。特に薄肉の枠形状などのように残留応力や外力
の影響を受けやすい形状の部材では、浴温を下げて皮膜
硬さを上げ過ぎるとかえって熱膨張や外力によるクラッ
クが生じやすくなるので７℃以上でのアルマイト処理が
望ましい。一方１９℃以上であると皮膜硬さが低くなり
耐加熱クラック性が悪くなるので不適当である。より高
温での耐加熱クラック性を必要とする場合には浴温１５
℃未満がさらに望ましい。アルマイト電流密度は１．２
〜３．６Ａ／ｄｍ2 が好適である。１．２Ａ／ｄｍ2 未
満ではアルマイト時間が長くなり、皮膜の溶解による硬
さ低下が生じやすいので不適当である。電流密度３．６
Ａ／ｄｍ2 を超えると、電解時の発熱により安定したア
ルマイト皮膜が得られないため不適当である。アルマイ
ト処理時間に関しては電解条件と必要膜厚により決る
が、アルマイト処理時間が短い方が耐加熱クラック性の
点で望ましい。
【００１０】アルマイト後の封孔処理は、８５℃以上の
水またはこれに酢酸Ｎｉ系等の封孔助剤を加えた封孔浴
中で封孔する処理方法が好適であり、封孔度を良好にす
るためには９５℃を超える温度での処理が特に高い封孔
度が得られるので望ましい。
水またはこれに酢酸Ｎｉ系等の封孔助剤を加えた封孔浴
中で封孔する処理方法が好適であり、封孔度を良好にす
るためには９５℃を超える温度での処理が特に高い封孔
度が得られるので望ましい。
【００１１】必要により、アルマイト処理工程に染色処
理を加えることができる。特に半導体製造工程で用いら
れるペリクルフレーム等のように光の反射を避ける必要
がある場合には、黒色の染料での染色が有効であり、染
色性を良くするためにはアルマイト処理温度を７℃以上
とすることが望ましい。
理を加えることができる。特に半導体製造工程で用いら
れるペリクルフレーム等のように光の反射を避ける必要
がある場合には、黒色の染料での染色が有効であり、染
色性を良くするためにはアルマイト処理温度を７℃以上
とすることが望ましい。
【００１２】ここで、あらためてクラックの発生原理に
ついて述べる。硬さが低いアルマイト皮膜はアルマイト
皮膜中のポアーが多く、封孔処理によりポアーの入り口
にベーマイトや水酸化ニッケルが形成されてふさがれた
状態となっている。これが加熱されると、基材とアルマ
イト皮膜の熱膨張差による応力がかかるうえ、水酸化物
などからの吸着水や水和水の離脱による皮膜収縮が起
り、ポアーが連結して亀甲状のクラックが発生する。一
方、硬さが高い皮膜は、このポアーの体積が少ないの
で、吸着水や水和水の離脱の影響が少なく、またポアー
の連結が起りにくいためクラック発生が抑えられる。な
お、硬さが過度に高い場合は、皮膜に応力や外力が大き
くかかる条件になると応力が緩和される所が無く皮膜が
脆性的に割れて大きなクラックを生じることになる。要
するに、十分な封孔度を維持しながら耐加熱クラック性
を良好とするためには、上述した本発明の式で膜厚との
関係で規定されるように、皮膜硬さが高い方が有利であ
る。ただし、過度に硬い皮膜では熱膨張や外力によりク
ラックが入りやすくなるため不適当となるので、式では
硬さの上限も規定している。このためのアルマイト処理
条件として、概して言えば浴硫酸濃度は低め、浴温度は
低めで電流密度は高めの条件が適している。ただし、こ
れも適正条件範囲があり、請求項２に規定されている通
りである。アルマイト時間については特に規定していな
いが短時間とし、必要な範囲でアルマイト膜厚を低くす
ることによって耐加熱クラック性が良好となる。
ついて述べる。硬さが低いアルマイト皮膜はアルマイト
皮膜中のポアーが多く、封孔処理によりポアーの入り口
にベーマイトや水酸化ニッケルが形成されてふさがれた
状態となっている。これが加熱されると、基材とアルマ
イト皮膜の熱膨張差による応力がかかるうえ、水酸化物
などからの吸着水や水和水の離脱による皮膜収縮が起
り、ポアーが連結して亀甲状のクラックが発生する。一
方、硬さが高い皮膜は、このポアーの体積が少ないの
で、吸着水や水和水の離脱の影響が少なく、またポアー
の連結が起りにくいためクラック発生が抑えられる。な
お、硬さが過度に高い場合は、皮膜に応力や外力が大き
くかかる条件になると応力が緩和される所が無く皮膜が
脆性的に割れて大きなクラックを生じることになる。要
するに、十分な封孔度を維持しながら耐加熱クラック性
を良好とするためには、上述した本発明の式で膜厚との
関係で規定されるように、皮膜硬さが高い方が有利であ
る。ただし、過度に硬い皮膜では熱膨張や外力によりク
ラックが入りやすくなるため不適当となるので、式では
硬さの上限も規定している。このためのアルマイト処理
条件として、概して言えば浴硫酸濃度は低め、浴温度は
低めで電流密度は高めの条件が適している。ただし、こ
れも適正条件範囲があり、請求項２に規定されている通
りである。アルマイト時間については特に規定していな
いが短時間とし、必要な範囲でアルマイト膜厚を低くす
ることによって耐加熱クラック性が良好となる。
【００１３】以上述べたように本発明にかかる８０〜１
５０℃での加熱を受けても皮膜クラックが生じず、その
中でも特に優れたものでは１９０℃まで加熱してもクラ
ックが生じない高強度Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系合金ア
ルマイト部材は、種々の用途で有用なものであり、特に
皮膜クラックへのゴミ残存や皮膜自体の脱落が問題とな
るペリクルフレームに対しては、乾燥や後工程での加熱
でのクラック発生を防ぐことが出来るので非常に有用で
ある。
５０℃での加熱を受けても皮膜クラックが生じず、その
中でも特に優れたものでは１９０℃まで加熱してもクラ
ックが生じない高強度Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系合金ア
ルマイト部材は、種々の用途で有用なものであり、特に
皮膜クラックへのゴミ残存や皮膜自体の脱落が問題とな
るペリクルフレームに対しては、乾燥や後工程での加熱
でのクラック発生を防ぐことが出来るので非常に有用で
ある。
【００１４】
【実施例】［実施例１］表１に示す成分の合金の断面が
７．５×１４０ｍｍの板状押出材（調質Ｔ６５１）を元
材とし、切削加工で厚さ５ｍｍで３０×８０ｍｍの平板
状部材を作製し、これを脱脂、酸性弗化アンモニウム溶
液および硝酸でのエッチング後、表２に示す条件で定電
流制御によりアルマイト処理した。この時、溶存アルミ
量は１２ｇ／ｌであった。その後、酢酸ニッケル系封孔
浴（サンド社シーリングソルトＡＳ １０ｇ／ｌ）で封
孔処理した。さらに１週間放置後、大気炉にて１４０℃
および１７０℃で３０ｍｉｎの加熱を行い、ＳＥＭにて
表面皮膜のクラック発生状態を確認し、◎：クラック発
生なし、○：クラック発生軽微（クラックが不連続）、
×：クラック発生顕著（クラックが連続し亀甲状とな
る）で評価した。また断面皮膜硬さはマイクロビッカー
ス試験機により同一条件で作製した部材を用いて測定し
た。封孔度はＪＩＳＨ８６８３記載のリン酸−クロム酸
法で評価した。単位面積当りの皮膜の溶出量の少ないも
のが封孔度が高いことを意味する。
７．５×１４０ｍｍの板状押出材（調質Ｔ６５１）を元
材とし、切削加工で厚さ５ｍｍで３０×８０ｍｍの平板
状部材を作製し、これを脱脂、酸性弗化アンモニウム溶
液および硝酸でのエッチング後、表２に示す条件で定電
流制御によりアルマイト処理した。この時、溶存アルミ
量は１２ｇ／ｌであった。その後、酢酸ニッケル系封孔
浴（サンド社シーリングソルトＡＳ １０ｇ／ｌ）で封
孔処理した。さらに１週間放置後、大気炉にて１４０℃
および１７０℃で３０ｍｉｎの加熱を行い、ＳＥＭにて
表面皮膜のクラック発生状態を確認し、◎：クラック発
生なし、○：クラック発生軽微（クラックが不連続）、
×：クラック発生顕著（クラックが連続し亀甲状とな
る）で評価した。また断面皮膜硬さはマイクロビッカー
ス試験機により同一条件で作製した部材を用いて測定し
た。封孔度はＪＩＳＨ８６８３記載のリン酸−クロム酸
法で評価した。単位面積当りの皮膜の溶出量の少ないも
のが封孔度が高いことを意味する。
【００１５】
【表１】
【００１６】
【表２】
【００１７】表に示すように、発明例では１４０℃の加
熱を受けてもクラック発生が無く、一部のものは１７０
℃の加熱でさえもクラック発生が無いなど、耐加熱クラ
ック性に優れていることが明らかである。また皮膜の封
孔度が高く、従って耐食性に優れた良好な皮膜となって
いることもあきらかである。一方、比較例では封孔のま
まではクラックの発生は無いものでも１４０℃加熱では
クラックを生じており、あるいは封孔処理の加熱時に既
にクラックを生じているものもある。
熱を受けてもクラック発生が無く、一部のものは１７０
℃の加熱でさえもクラック発生が無いなど、耐加熱クラ
ック性に優れていることが明らかである。また皮膜の封
孔度が高く、従って耐食性に優れた良好な皮膜となって
いることもあきらかである。一方、比較例では封孔のま
まではクラックの発生は無いものでも１４０℃加熱では
クラックを生じており、あるいは封孔処理の加熱時に既
にクラックを生じているものもある。
【００１８】［実施例２］表１の合金Ａの板状押出材よ
り、５×１００×１２０ｍｍの外寸法で肉厚１．８ｍｍ
の枠状部材を切削加工で作製し、ブラスト処理を加え
た。これを脱脂、酸性弗化アンモニウム溶液および硝酸
でエッチングし、表３に示す条件でアルマイトした後、
黒色染料（サンド社ＭＬＷ、１０ｇ／ｌ、５５℃)で染
色処理し、酢酸ニッケル系封孔浴（サンド社シ−リング
ソルトＡＳ １０ｇ／ｌ）で封孔処理した。１週間放置
後、これを大気炉にて１４０℃、１７０℃×３０ｍｉｎ
の加熱を行い、ＳＥＭにて表面皮膜のクラック発生状態
を確認した。また染色性についても◎：良好、○：やや
劣る、×：著しく劣るで評価した。
り、５×１００×１２０ｍｍの外寸法で肉厚１．８ｍｍ
の枠状部材を切削加工で作製し、ブラスト処理を加え
た。これを脱脂、酸性弗化アンモニウム溶液および硝酸
でエッチングし、表３に示す条件でアルマイトした後、
黒色染料（サンド社ＭＬＷ、１０ｇ／ｌ、５５℃)で染
色処理し、酢酸ニッケル系封孔浴（サンド社シ−リング
ソルトＡＳ １０ｇ／ｌ）で封孔処理した。１週間放置
後、これを大気炉にて１４０℃、１７０℃×３０ｍｉｎ
の加熱を行い、ＳＥＭにて表面皮膜のクラック発生状態
を確認した。また染色性についても◎：良好、○：やや
劣る、×：著しく劣るで評価した。
【００１９】
【表３】
【００２０】薄肉の枠状部材では、素材の残留応力の影
響を受けやすく平板状の部材よりも、皮膜クラックが生
じやすい傾向があるが、本発明実施例では１４０℃加熱
でのクラック発生が無く、特に耐加熱クラック性にすぐ
れたものでは１７０℃の加熱でもクラックが発生してい
ないことがわかる。このように本発明によれば、薄肉の
枠状部材でも加熱時の皮膜クラックを防止できる上、良
好な封孔度を保ち、染料での染色性も良好な範囲を選定
できるので、同様の形状を持ち染色アルマイトされるペ
リクルフレームへの応用でも皮膜クラック発生を解消で
きることとなり、非常に有用なものといえる。
響を受けやすく平板状の部材よりも、皮膜クラックが生
じやすい傾向があるが、本発明実施例では１４０℃加熱
でのクラック発生が無く、特に耐加熱クラック性にすぐ
れたものでは１７０℃の加熱でもクラックが発生してい
ないことがわかる。このように本発明によれば、薄肉の
枠状部材でも加熱時の皮膜クラックを防止できる上、良
好な封孔度を保ち、染料での染色性も良好な範囲を選定
できるので、同様の形状を持ち染色アルマイトされるペ
リクルフレームへの応用でも皮膜クラック発生を解消で
きることとなり、非常に有用なものといえる。
【００２１】
【発明の効果】実施例からわかるように、本発明の膜厚
と断面皮膜硬さを制御された高強度Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−
Ｃｕ系合金アルマイト部材は８０〜１５０℃加熱による
アルマイト皮膜クラックの発生が少なく、特に優れたも
のでは１７０℃以上１９０℃まで耐えられるものであ
る。また、アルマイト皮膜の封孔度も良好に保ちながら
皮膜クラックの抑制を可能としたものである。これによ
り熱的に安定なアルマイト皮膜を持つ高強度合金部材と
して非常に有用なものとなっている。
と断面皮膜硬さを制御された高強度Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−
Ｃｕ系合金アルマイト部材は８０〜１５０℃加熱による
アルマイト皮膜クラックの発生が少なく、特に優れたも
のでは１７０℃以上１９０℃まで耐えられるものであ
る。また、アルマイト皮膜の封孔度も良好に保ちながら
皮膜クラックの抑制を可能としたものである。これによ
り熱的に安定なアルマイト皮膜を持つ高強度合金部材と
して非常に有用なものとなっている。
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｚｎ＝４〜７％、Ｍｇ＝１．５〜３．５
％およびＣｕ＝０．８〜３％を含み、かつＭｎ＝０．０
５〜０．６％、Ｃｒ＝０．０５〜０．６％、Ｎｉ＝０．
０５〜０．６％、Ｃｏ＝０．０５〜０．６％、Ｚｒ＝
０．０５〜０．６％、Ｖ＝０．０５〜０．６％のうち１
種または２種以上を総量で１．２％以下含み残部Ａｌ及
び不可避不純物からなり、表面に皮膜厚５〜２４μｍの
アルマイト皮膜が形成され、アルマイト皮膜厚ｔ［μ
ｍ］と皮膜の断面硬さＨ［ＨＭＶ］が、４５０＞Ｈ＞
２．３ｔ＋２５５の条件を満たすことを特徴とする加熱
による皮膜クラックの起こりにくい高強度Ａｌ−Ｚｎ−
Ｍｇ−Ｃｕ系合金アルマイト部材。 - 【請求項２】 フリー硫酸１０〜２０％を含むアルマイ
ト浴を用い、処理温度が０℃を超え１９℃未満および電
流密度１．２〜３．６Ａ／ｄｍ2の条件で硫酸アルマイ
トし、８５℃以上で熱水封孔することを特徴とする請求
項１記載の高強度Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系合金アルマ
イト部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36488997A JP3256480B2 (ja) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | 耐加熱クラック性に優れた高強度Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系合金アルマイト部材およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36488997A JP3256480B2 (ja) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | 耐加熱クラック性に優れた高強度Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系合金アルマイト部材およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11181595A true JPH11181595A (ja) | 1999-07-06 |
| JP3256480B2 JP3256480B2 (ja) | 2002-02-12 |
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ID=18482923
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36488997A Expired - Fee Related JP3256480B2 (ja) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | 耐加熱クラック性に優れた高強度Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系合金アルマイト部材およびその製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3256480B2 (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6686053B2 (en) | 2001-07-25 | 2004-02-03 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | AL alloy member having excellent corrosion resistance |
| WO2007114737A3 (fr) * | 2006-04-03 | 2007-12-21 | Public Stock Company Vsmpo Avi | Alliage à base d'aluminium |
| JP2008285742A (ja) * | 2007-05-21 | 2008-11-27 | Kobe Steel Ltd | ＡｌまたはＡｌ合金 |
| US8124240B2 (en) | 2005-06-17 | 2012-02-28 | Tohoku University | Protective film structure of metal member, metal component employing protective film structure, and equipment for producing semiconductor or flat-plate display employing protective film structure |
| US8206833B2 (en) | 2005-06-17 | 2012-06-26 | Tohoku University | Metal oxide film, laminate, metal member and process for producing the same |
| US8282807B2 (en) | 2006-12-28 | 2012-10-09 | National University Corporation Tohoku University | Metal member having a metal oxide film and method of manufacturing the same |
| CN103173830A (zh) * | 2011-12-24 | 2013-06-26 | 汤锦练 | 一种铝制品的表面处理方法 |
| US8642187B2 (en) | 2006-12-28 | 2014-02-04 | National University Corporation Tohoku University | Structural member to be used in apparatus for manufacturing semiconductor or flat display, and method for producing the same |
| JP2015199985A (ja) * | 2014-04-08 | 2015-11-12 | 三菱アルミニウム株式会社 | 陽極酸化皮膜付アルミニウム基板の製造方法 |
| CN108425048A (zh) * | 2018-05-08 | 2018-08-21 | 河南工业职业技术学院 | 一种机械硬盘用合金 |
| JP2021134413A (ja) * | 2020-02-28 | 2021-09-13 | 株式会社豊田自動織機 | アルミニウム合金材、その製造方法及びインペラ |
-
1997
- 1997-12-19 JP JP36488997A patent/JP3256480B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6686053B2 (en) | 2001-07-25 | 2004-02-03 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | AL alloy member having excellent corrosion resistance |
| US8124240B2 (en) | 2005-06-17 | 2012-02-28 | Tohoku University | Protective film structure of metal member, metal component employing protective film structure, and equipment for producing semiconductor or flat-plate display employing protective film structure |
| US8206833B2 (en) | 2005-06-17 | 2012-06-26 | Tohoku University | Metal oxide film, laminate, metal member and process for producing the same |
| US9476137B2 (en) | 2005-06-17 | 2016-10-25 | Tohoku University | Metal oxide film, laminate, metal member and process for producing the same |
| WO2007114737A3 (fr) * | 2006-04-03 | 2007-12-21 | Public Stock Company Vsmpo Avi | Alliage à base d'aluminium |
| US8282807B2 (en) | 2006-12-28 | 2012-10-09 | National University Corporation Tohoku University | Metal member having a metal oxide film and method of manufacturing the same |
| US8642187B2 (en) | 2006-12-28 | 2014-02-04 | National University Corporation Tohoku University | Structural member to be used in apparatus for manufacturing semiconductor or flat display, and method for producing the same |
| JP2008285742A (ja) * | 2007-05-21 | 2008-11-27 | Kobe Steel Ltd | ＡｌまたはＡｌ合金 |
| CN103173830A (zh) * | 2011-12-24 | 2013-06-26 | 汤锦练 | 一种铝制品的表面处理方法 |
| JP2015199985A (ja) * | 2014-04-08 | 2015-11-12 | 三菱アルミニウム株式会社 | 陽極酸化皮膜付アルミニウム基板の製造方法 |
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| JP2021134413A (ja) * | 2020-02-28 | 2021-09-13 | 株式会社豊田自動織機 | アルミニウム合金材、その製造方法及びインペラ |
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|---|---|
| JP3256480B2 (ja) | 2002-02-12 |
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