JPS6015702B2 - アルミニウム材への亜鉛析出法 - Google Patents

アルミニウム材への亜鉛析出法

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JPS6015702B2
JPS6015702B2 JP56179830A JP17983081A JPS6015702B2 JP S6015702 B2 JPS6015702 B2 JP S6015702B2 JP 56179830 A JP56179830 A JP 56179830A JP 17983081 A JP17983081 A JP 17983081A JP S6015702 B2 JPS6015702 B2 JP S6015702B2
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正道 鈴木
諄 杉原
忠明 佐野
敏弘 鈴木
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Nippon Light Metal Co Ltd
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Nippon Light Metal Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/31Coating with metals

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアルミニウム材の表面に亜鉛置換法で多量の亜
鉛を析出させる方法に関し、詳しくは亜鉛析出を二段法
で行ない、亜鉛拡散処理時に剥れ落ちない程度の密着性
を有した多量の亜鉛析出層を形成させる方法に関する。
アルミニウムまたはアルミニウム合金(以下、単にアル
ミニウム材と称する)より作られた製品は、熱伝導性が
良く軽量等のため、多量に用いられているが、耐食I性
においては一般に優れた材料であるが、重金属イオン等
を溶解した水溶液に長く接触するような酷しい環境条件
下においては、孔食等の腐食が発生し、製品の寿命が短
かくなる欠点があった。その防止策としては、種々の方
法があるが、その一つにZnによる陰極防食法は優れた
方法で、アルミニウム材の表面にZn拡散層を形成させ
る。
即ち、アルミニウムの溶出に伴なう置換反応によりアル
ミニウム表面にZnが析出し、これがZn拡散層を形成
する。更に加熱によって、析出したZnをアルミニウム
材表層に拡散させ、これが犠牲陽極として働き、アルミ
ニウム材の孔食を防止する。上記のような目的のため、
アルミニウム材上に亜鉛メッキの下地処理を施す方法が
特公昭48−34103に紹介されている。
カ性ソーダ水溶液による洗浄後、化学浸糟メッキを1段
で施すことにつて1〜20夕/あの亜鉛析出量が得られ
ると記されている。しかし、後述するようにアルミニウ
ム材の表面状態によっては亜鉛析出量にバラッキを生じ
、またバラッキを少なくするため析出温を下げれば析出
時間が長くなる等の問題があた。本発明は、上記の欠点
を改良した亜鉛置換法でZn析出を異なる置換処理条件
で2段に分けて処理することによって異常析出等の欠陥
をなくし、かつ短時間で多量のZnの析出層を得るのに
適した方法を提案するものである。
本発明の第1段目の工程では、アルミニウム表面の付着
微粉末や汚れを有機溶剤で除去したのち、弱い置換条件
で処理することによって、Znの選択的析出を形成させ
る。
ここでのZnの析出は、アルミニウム材の溶出し易い個
所に優先的にZnが析出し、その個所における、これ以
上のアルミニウムの溶出を析出したZnで抑制すること
により異常析出が防止される。次の第2段目の工程は、
強い置換条件で処理することによってZnがほとんど析
出していないアルミニウム材の個所に主としてZnの析
出を行なわせる工程である。なお、第1段目でのZn析
出量は2〜7夕/でが適当で、析出する粒子の大きさは
0.5〜7仏程度である。第2段目の工程では、第1段
目‘こ比べてZnQ農度を低下させるかまたは俗溢を高
くし、あるいはこの両方の併用によって、第1段目で析
出したZn粒子の隣接個所に更にZn粒子を析出させる
もので、全体としてのZn析出量は5〜20夕/枕とな
る。なお、第1段目のZn析出量は全体の析出量の25
〜55%位が適当で、この比率が高くなると、第2段目
の工程におけるZn析出速度が低下する傾向がある。核
で、段1段目のZn置換条件は、Zn○が50〜110
夕/夕,NaOHが300〜500夕/そ,浴温20〜
40℃、第2段目のZn置換条件は、Zn○が30〜7
0夕/そ,NaOHが300〜500夕/そ,格温30
〜60℃の範囲で選ばれる。
この場合、第1図に示すように第1段目(前段)と第2
段目(後段)の置換条件が重複する部分及びその近傍、
即ちZn○濃度及び浴温がABCDで囲まれた範囲及び
長方形外で直線AB,ADの近傍の条件で第1段目の置
換が行なわれた場合には、第2段目の置換条件として該
第1段目よりZnの濃度を10夕/そ以上低くし、同時
に浴温を10℃以上高くして贋操を行なう。なお、アル
ミニウム材のZn置換反応を調節するためには、アルミ
ニウム表面の活性にもよるが、浴温を高くすれば一般に
置換速度が大きくなり、またZnQ濃度を低くすれば同
様に置換速度は大きくなる。以上のように第1段目を弱
い置換条件で行なっても、アルミニウム材の活性な個所
、例えば結晶0の歪み、粒界等ではアルミニウムが溶け
易く置換反応が起り易いので、そのような状態での反応
は、できるだけ抑制した条件で行なっても適当なZn析
出量が得られる。
Zn析出量は時間と共に比較的急カーブを描いて増大す
るが1〜2分で飽和夕に達する。このときのZn析出量
は3〜6夕/淋程度である。アルミニウム材表面に析出
したZn粒子は粒径は比較的大きいが7仏程度以下で、
その数は比較的少なく、散在している。第2段目では、
Znのほとんど析出していない0面にZnを析出させる
ため、液側を強い反応条件にしないと置換反応は進行し
ない。
そのため浴塩の上昇またはZnの簾度の低下、あるいは
この両方の併用を行なう。従って本発明の実施態様とし
ては、一浴方式(浴組成は同じであるが俗温が異なる)
又は二浴方式(俗組成が異なる)を探り得るものであり
、一浴方式の場合は、前後の俗温の差として10〜40
午0程度の差が好ましい。第2段目ではZnの析出量は
時間と共に傾斜の緩やかな直線状に増加して行く。析出
の種子数が大で、それぞれの種子の成長が緩やかなため
であり析出した微細なZn粒子は第1段目で析出した比
較的大きなZn粒子の間を繊密に覆っている。その際、
第1段目で析出したZn粒子も若干成長すると思われる
が、異常に粒径が大きくなることはない。これらの状況
は第2図A,Bに示す第1段目及び第2段目のZn析出
後のAI材の電子顕微鏡写真(表面2次電子像,傾斜4
5度,×3000)に良く示されている。なお、この例
では第1段目はZn0100夕/夕,NaOH350タ
ノそ,格温30℃で1.5分浸漬し、Zn析出量5.8
タノ淋を得た。
第2段目はZn060夕/そ,NaOH350夕/そ,
俗温5000で5分間浸潰し、Zn析出量は合計10夕
/めであった。なお、アルミニウム材の前処理としての
脱脂を有機溶剤、例えばトリクロロェチレン’パークロ
ロエチレン,トリクロロエタンおよびフロン113等で
行なったのみでNaOH水溶液によるアルカリエッチン
グを避けた理由は、製造履歴の相違により、同村質,同
寸法の供試材においても、NaOHで前処理することに
よりアルミニウム材のエッチング挙動ならびに亜鉛置換
処理時のアルミニウム材の溶出挙動に変化が起り、同様
の処理工程を経てもZn析出量においてバラッキが生ず
るためである。また、NaOHでの前処理において、Z
アルミニウム材表面が溶解して、一様な表面状態となり
、短時間で均一で微細なZn粒子が析出し、アルミニウ
ム材表面を密に覆うため、それ以後のアルミニウム材表
面の溶解が抑制され、通常の亜鉛置換条件(例えば6M
/〆Zn0十35M/ZクNaOH,3ぴ0×5分)で
は目的とする多量のZn析出量が得られなくなる。次に
、このようにして得られたアルミニウム材を590〜6
10ooで2分間Zn拡散処理を行なうと、アルミニウ
ム表面のZn濃度1〜7%,拡散層の深さ50〜150
山のアルミニウム材を得ることができる。
本発明方法は、亜鉛置換をアルミニウム材表面に活性点
を残して第1段目の置換条件で約7〆以下のZnを析出
させ、次いで第2段目の置換条件でZnの析出しない残
りの部分にZnを析出させる点に特徴がある。
従来の亜鉛置換法でZnを異常析出させずに多量に析出
させるには格温が低いため3の分以上の長時間を要し、
かつ亜鉛熱処理拡散時にZn粒子が脱落し易く歩留りは
良くなかった。本発明方法では、亜鉛置換条件を巧みに
利用し、2段に使い分けるため、異常析出がなく、短時
間に多量で、かつ結晶性の良いZnを析出させることが
できる。即ち、所期の防食効果の程度により、処理時間
は異なるが、第1段目を1.流ご程度、第2段目を5分
程度で処理して、前述のように表面Zn濃度の高い陰極
防食に通したものが得られる。以下、本発明方法を実施
例,比較例により、さらに具体的に説明する。
実施例 1 幅26側,高さ5側,延長長さ6肌のへャピン状に繰返
し折り曲げられたカークーラー用コンデンサーの偏平管
を用い、トリクロロェチレン蒸気脱脂後、次の条件で2
段法亜鉛置換処理を行なった。
第1段目 格組成:Zn0100夕/そ,NaOH35
0夕/Z格温:3000 浸債時間:1.8分 上記処理により5.1夕/あのZn析出層が得られ、充
分液切り後、水洗工程を経ず次の第2段目の処理を行な
った。
第2段目 格組成:Zn060夕/夕,NaOH350
夕/そ格温:5ぴ0 浸債時間:5.0分 上記処理により全体として13.0夕/淋の均一なZn
析出層が得られ、その密着性も良好であった。
これにフィン材を組合わせ、弗化物系のフラックス(K
F43%,山F357%の銭体)の泥鰍液を燈覆し常法
で600qoで2分間ろう付けした結果、表面Z泣農度
は4〜5%,拡散深さは100〜130山というアルミ
ニウム材の陰極防食としては理想的な拡散層が得られた
実施例 2 実施例1に示した条件で、第1段目の処理を実施後、第
2段目の浸漬時間を変えてZnの置換析出を行なった。
いずれも、密着性に優れたほぼ均一なZn析出層が得ら
れた。結果を次の表1に示す。Znの第2段目の正味析
出量は時間と共に直線状に増加している。○ 表 1 実施例 3 5仇吻×5仇奴×1柳の1050圧延板材を用い、トリ
クロロェチレン蒸気洗浄後、2段法亜鉛置換処理を行な
った。
処理条件および結果を表2に示す。表2から判るように
、短時間で、ほぼ均一でしかも多量のZnの析出層が得
られる。表 2 実施例 4 幅26側,高さ5柳,長さ40仇収の1050押出し偏
平管を用い、トリクロロェチレン蒸気洗浄後、格組成,
俗温を変えて1俗2段方式および2格2段・方式による
2投法亜鉛置換処理を行なった。
結果を表3に示す。表3から、この浴組成,温度範囲に
おいては、短時間で、ほぼ均一でしかも多量のZn析出
量が得られることが判る。表 3 比較例 1 幅26肌,高さ5肌,長さ400側の実施例1および3
で用いたものと同一材質の押出し偏平管を用い、トリク
ロロェチレン蒸気で洗浄脱脂後アルカリエッチングせず
に通常の亜鉛置換処理を行なった。
処理条件と結果を表4に示す。表 4 表4の結果から明らかなように、格温を高くすると異常
析出現象が発生したり、また低温処理の場合においては
、12夕/堆以上のZn析出量を得るのに長時間を要し
、かつ析出したZnも脱落し易かった。
比較例 2 幅26肋,高さ5柳,長さ400肌の比較例1と同一の
押出し偏平管(記号A)ならびに製造メーカーの異なる
同材質、同寸法の偏平管(記号B)を用い、トリクロロ
ェチレン蒸気洗浄後、50夕/そ,NaOH水溶液で5
0oo,1.5分間アルカリエッチング処理を行なった
後、通常の亜鉛置換処理を・行なった。
各々の処理条件と、その結果を表5に示す。表 5 表5から明らかなように、比較例による方法では同一組
成,同一寸法の偏平管においても製造メーカーの違いに
より、前処理ならびに亜鉛置換処理工程におけるアルミ
ニウム材の溶出挙動の相違に起因して、Zn析出量は同
一裕条件にもかかわらずバラッキが生じたり、Zn析出
速度の遠い条件では異常析出が発生する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るアルミニウム材への亜鉛析出法に
おける第1段目の亜鉛置換処理条件と第2段目の亜鉛置
換処理条件の関係を示す図面で、第2図A及びBはそれ
ぞれ第1段目,第2段目の亜鉛置換処理後のAI材の表
面状態を示す電子顕微鏡写真である。 繁′図 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 アルミニウム材の表面をアルカリ性亜鉛酸ナトリウ
    ムで亜鉛置換する方法において、有機溶剤で脱脂したの
    ち、亜鉛置換に活性な表面を対象に第1段目の置換条件
    として、ZnO50〜110g/l,NaOH300〜
    500g/l,浴温20〜40℃で亜鉛を選択的に析出
    させ、次に上記より非活発な表面を対象として第2段目
    の置換条件として、ZnO30〜70g/l,NaOH
    300〜500g/l,浴温30〜60℃(但し、第1
    段目の置換が、第1段目と第2段目のZnO濃度及び浴
    温の重複する範囲で行なわれたときは、第2段目の置換
    条件を該第1段目よりZnO濃度を10g/l以上低く
    し、同時に浴温を10℃以上高くする)で亜鉛を析出さ
    せ、アルミニウム材の全面に多量の亜鉛析出を生じさせ
    ることを特徴とするアルミニウム材への亜鉛析出法。
JP56179830A 1981-11-11 1981-11-11 アルミニウム材への亜鉛析出法 Expired JPS6015702B2 (ja)

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