JPS5944400B2 - アルミニウム又はその合金の流動陽極酸化処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアルミニウム又はその合金（以下、これらを単
に「アルミニウム」という）の陽極酸化処理方法に関す
るものである。

アルミニウムの陽極酸化処理方法に関しては、従来より
種々の方法が提案され、また実用化されているが、本発
明はこれらのうち少なくとも電解液をノズル等の供給孔
からアルミニウムに噴射し、フ 該アルミニウム酸化処
理するいわゆる流動酸化処理方法（以下、「流動法」と
いう）に関する。

上記流動法は、それまで最も一般的であつたいわゆる浸
漬法による諸難点、例えば、酸化被膜の生成に長時間か
かつたり、被膜厚が不均一になつ５ たりする点を解消
することを目的として、本発明の発明者が発明し、特許
第６８４６９１号として特許されている。そして、流動
法の原理は、陰極を配設した電解槽内に、処理対象であ
るアルミニウム（適宜成型０ 品を含む）を陽極として
配設する一方、前記アルミニウムに対し少なくとも電解
液を噴射させて高速で流動接触させる電解液噴射ノズル
を配設し、且つ前記両極を適宜の電源に接続してから、
前記ノズルから気泡を抱いた電解液を噴出させること５
により、前記アルミニウムの表面に酸化被膜を形成さ
せるもので、従来の浸漬法の難点をほぼ完全に解消し得
る効果があるところから当業界で注目されている。

本発明は上記流動法を更に改善し、膜厚、性能０ 等に
おいて所望の酸化被膜が形成される時間を著しく短縮し
てアルミニウムの酸化処理作業の合理化を図ると共に消
費電力を節減する一方、形成される被膜が処理対象の形
状、大きさ等の如何に拘らず均一且つ所望膜厚に形成で
き、特に、短時間５ で膜厚の大きな酸化被膜を形成で
きるのみならず、その際に焼けや粉吹き現象などが殆ん
ど発生しないアルミニウムの陽極酸化処理方法を提供す
ることを目的としてなされたもので、その主な構成は、
酸化処理するため電解液中に浸漬されているアルミニウ
ム又はその合金に対し電解液を噴射して前記アルミニウ
ム又はその合金に前記電解液を強制的に接触させつつ流
動させて行うアルミニウム又はその合金の流動酸化処理
を、前記電解液のアルミニウム濃度が３１９／ｌ〜５５
９／１１浴温が００〜７０℃の範囲、電流密度が３Ａ／
Ｄｍ２以上、硫酸濃度が１０％〜４０％にして行うこと
を特徴とするものである。

次に、本発明方法の実施例を図に拠り説明する。

第１図及び第２図は、本発明方法を実施するためのアル
ミニウム陽極酸化処理装置の原理的構造を示す正断面図
及び平断面図で、１は電解槽、２は該槽内の両側に配設
した陰極、３は前記陰極２，２の間に配設して前記槽内
に吊下した処理対象のアルミニウムで陽極となる。４は
前記陰極２とアルミニウム（陽極）３との間に位置づけ
て配設した電解液噴射ノズルで、この実施例では合成樹
脂等の不導体で形成してある。

而して、前記ノズル４から噴射される電解液は、ここで
は、ノズル４一槽１一吸込管４ａ−ポンプ５一温度調節
装置６一前記ノズル４を順次配管４ｂによつて連結し、
これにより形成される循環系を循環されるようにしてあ
る。７は前記ノズル４の近くに配設した空気噴射用ノズ
ルで、この空気はプロア一８から吸引され温度調節装置
９を通つて前記電解槽１中に噴射されるようにしてある
。

７ａは空気噴射系の配管である。

尚、上記装置に於て、電解液噴射ノズル４がアルミニウ
ム３をその両側並びに両側斜下方から包むように配設し
てあるのは、槽１内に噴射される電解液がアルミニウム
３に略均一に到達されると共に、槽１内の電解液がよく
攪拌されつつ流動されるようにするためである。

この意味から電解液の吸込管４ａも槽１内の両側に配設
し、前記電解液の流動攪拌を助長するようにしてある。

本発明に於ては、電解液には、例えば、硫酸濃度１０〜
４０％の硫酸電解液を使用するが、そのアルミニウム濃
度を３１９／ｌ〜５５ｆ！／ｌとする点に従来方法にな
い特徴の一つがある。

尚、必要に応じて従来公知の添加剤、又はその他の適宜
添加剤を加えることがある。

従来、アルミニウム濃度が高いと電解時の電流分布力坏
均一になり、いわゆる酸化被膜に焼け現象が生じるとの
見解から、日本工業規格ではアルミニウム濃度は２０９
／ｌ以下と定めてあり、また、このアルミニウム濃度は
電解液の濃度と比例関係にあるところから、硫酸濃度も
１０〜３０％（Ｗ／）の範囲内と定めてある。

しかし、実際に工業的に実施されている陽極酸化処理で
は、アルミニウム濃度は前記規格より更に低く、具体的
には５〜１５９／ｌの範囲内で使用されているのが現状
である。

これは、従来法による処理工程中に処理対象のアルミニ
ウムが電解液中に溶解し、電解液のアルミニウム濃度が
高くなり焼け現象等が発生するのを防ぐためにとられて
いる措置であり、このため、所定の膜厚等の酸化被膜の
形成に時間がかかるという難点のほか、前記規格或は実
施されているアルミニウム濃度による従来の処理方法で
は、被膜の厚みが大きな陽極酸化処理は事実上不可能で
あるという難点がある。

例えば、硫酸濃度１５％（Ｗ／）、アルミニウム濃度５
ｆ１／ｌの電解液により、浴温約２ｒｃ１電流密度１．
３Ａ／Ｄｍ２浴電圧１６Ｖの条件でＪＩＳ６Ｏ６３を陽
極酸化処理した場合、１０μｍの被膜厚が形成されるの
に３０分１８μｍの被膜厚が形成されるのに６０分の酸
化処理時間を夫々要しているのが現状である。

しかし、発明者はアルミニウム濃度を３５９／１１電流
密度を１４Ａ／Ｄｍ２、浴温２５℃で、他を上記従来例
と同じ条件にして本発明方法によりアルミニウムの陽極
酸化処理を実施してみたところ、膜厚約１７μｍの酸化
被膜を約３分の酸化処理時間で形成することができた。

この被膜は、焼け、粉吹きを生ぜず、且つ、硬度も充分
な極めて正常な酸化被膜であつた。

尚、添加剤を加えた場合は、被膜の表面性能は更に向上
する。添加剤としては、例えば、硫酸、サク酸、シユウ
酸、炭酸、リン酸、硝酸の各塩類などがある。このこと
は、アルミニウム濃度を高くすると共にその電解液を流
動攪拌させつつ噴射し、アルミニウムに強制的、且つ、
均一的に接触させることにより、被膜形成に要する時間
を著しく短縮し、従つて、陽極酸化処理に伴う消費電力
、具体的には生成被膜１μｍ当りの消費電力が極めて少
なくて済むことを物語つている。

勿論、単にアルミニウム濃度を高くすること自体が、そ
れだけで被膜生成時間を短縮できるものではなく、処理
すべきアルミニウムに対し、電解液を噴射し高速流動さ
せつつ強制的に接触させること、及び、他の要因が関連
している。

因に、従来の酸化処理法（浸漬法）では、アルミニウム
濃度を高めただけでかかる効果を得ることはできない。

而して、上記実施例では浴温を比較的高めの２５℃に設
定したが、これはアルミニウム濃度の高い電解液の粘性
を低め、当該電解液の高速流動を確保し、酸化処理時間
を短縮するためである。

この観点から、本発明では浴温が２６℃以上から約７『
Ｃ前後におかれれば、酸化処理時間は更に短縮すること
が可能である。因に、従来法で浴温を２５℃以上とする
とアルミニウム（陽極）の溶解が早く、酸化被膜は殆ん
ど生成されない。

一方、低い浴温（０〜１４早Ｃ）で本発明による陽極酸
化処理を行う場合、高アルミニウム濃度の電解液が常時
強制的に処理対象のアルミニウムに噴射されて流動攪拌
されるから、従来の浸漬法では高電圧の印加が不可欠で
、被膜生成に時間を要し、しかも焼けなどが生じ非能率
的で実用されていないところの、Ｏ〜１４℃の低い浴温
でも極めて能率的？酸化処理が可能となる。

また、本発明により低浴温での処理をすれば高硬度の被
膜を得ることができる。従つて、本発明は、電解液の浴
温条件をＯ〜７０℃の広範囲において実施可能であるこ
と、特に、従来陽極の溶解が早くて実用性のなかつた２
５℃以上の高浴温、或は、高電圧印加や被膜性成に時間
がかかり過ぎる、又はやけが生じるなどの理由で実用性
に乏しかつた１４℃以下の低浴温においても、アルミニ
ウムの実用的な酸化処理が可能となる点に第２番目の特
徴がある。

第３図乃至第６図にアルミニウム濃度を２５〜５５９／
１１浴温を２５〜５５゜Ｃ１硫酸濃度を２３％（Ｗ／）
にして行つた本発明方法による陽極酸化処理のデータを
示す。

このデータによれば、電流密度（Ａ／Ｄｒｒｌ２）が高
くなる程に酸化処理に要する時間が短かく、且つ、生成
被膜の膜厚も増大している。

このことから、本発明は前記アルミニウム濃度及び浴温
の外に、電流密度を大きくすることにより酸化処理時間
を短縮し、且つ、膜厚を大きく生成されることに第３第
目の特徴がある。

因に、従来の浸漬法では、電流密度を大きくすれば、直
ちに焼けが生じ実用できる酸化被膜を生成させることが
できなかつた。

本発明は以上の通りであつて、従来全く工業的に実施さ
れたことがない３１〜５５ｇ／ｌ前後のアルミニウム濃
度、及び、この濃度における０℃〜７０℃前後の浴温域
、並びに従来実用されたことのない３Ａ／ＤＩｎ２以上
の電流密度によるアルミニウムの陽極酸化処理が可能に
なり、この．ことによつて、単位被膜厚当りの消費電力
が著しく少く、且つ、生成処理時間を著しく短縮するこ
とができ、しかも、膜厚の大さな酸化被膜を短時間で生
成できるので、産業上極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するための装置の一例の正断
面図、第２図は同じく平断面図、第３図乃至第５図は本
発明の実施データの一例を示す図表である。 １・・・・・・電解槽、２・・・・・・陰極、３・・・
・・・アルミニウム（陽極）、４・・・・・・電解液噴
射ノズル、５・・・・・・ポンプ、６・・・・・・温度
調節装置、７・・・・・・空気噴射ノズル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 酸化処理するため電解液中に浸漬されているアルミ
   ニウム又はその合金に対し電解液を噴射して前記アルミ
   ニウム又はその合金に前記電解質を強制的に接触させつ
   つ流動させて行うアルミニウム又はその合金の流動酸化
   処理を、前記電解液のアルミニウム濃度が３１ｇ／ｌ〜
   ５５ｇ／ｌ、浴温が０°〜７０℃の範囲、電流密度が３
   Ａ／ｄｍ＾２以上、硫酸濃度が１０％〜４０％にして行
   うことを特徴とするアルミニウム又はその合金の流動酸
   化処理方法。 ２ 浴温は２６°〜７０℃の範囲に設定して行う特許請
   求の範囲第１項記載のアルミニウム又はその合金の流動
   酸化処理方法。 ３ 電流密度を４〜１４Ａ／ｄｍ＾２にすることにより
   短い処理時間で大きい被膜厚を形成することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項又は第２項記載のアルミニウム
   又はその合金の流動酸化処理方法。