JPS6037199B2 - アルミニウムまたはその合金と他金属との複合体の表面処理法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアルミニウムまたはその合金と他金属との複合
体の表面処理法に関し、更に詳しくは、アルミニウムま
たはその合金に他金属である鉄、ステンレス、銅、黄鋼
、その他の金属を金属度触組合わせて複合構成した異種
金属複合体即ち、例えば鋼製の取付部を備えたアルミニ
ウム製ノブ、鋼製のビス止め部を備えたアルミ鋳物鍋の
把手、銅製の端子を備えたアルミニウム製アイロン台、
鋼製の接合部を備えたアルミニウム合金製椅子の支脚等
を含めた多岐に亘る此の種のアルミニウム系金属と他の
金属から成る諸種の異種金属複合体を、燐酸３ナトリウ
ムと有機酸およびその塩から選択した少くとも１種の成
分とから成るアルカリ電解裕中において、格温常温〜９
０ｑ０、電流密度０．５〜８０Ａ／ｄｍ２の電解条件下
で電解処理することを特徴とするアルミニウムまたはそ
の合金と池金属との複合体の表面処理法に係るものであ
る。

一般に、アルミニウムまたはその合金に鉄、ステンレス
、銅、黄銅等の他金属を接触組合わせて複合構成した異
種金属複合体を表面処理する場合は、最初に他金属であ
る鉄、ステンレス、銅、黄鋼等をアクリル系合成樹脂等
の耐酸、耐アルカリ性物質を塗布若しくは吹付け加工し
、乾燥後に処理するか、または他金属の部分にテープ等
を捲着して処理薬品の浸入を防止して処理するか、或い
は池金属がパイプ類の孔中に設けられている場合は、孔
□に詰栓を施して密封した後に処理する等の方法が採用
されている。その主要な例を工程順に示すと「例えば、
羽布研摩−脱脂−乾燥ーマスキング一乾燥一引掛−脱脂
−腸極醸化−封孔−乾燥−はずし−インク剥離等となり
、多数の工程を必要とするため処理作業が著しく煩雑で
あって、能率的に表面処理を行ない得ない欠点があり、
また、完全なマスキング処理は池金属の部分の形状が複
雑な場合、或は立体形状の深部個所においては極めて困
難であると共に、生産上も不合理で経済的でない等の欠
点がある。本発明は上述の欠点に対処し、これを合理的
に解決するために種々研究の結果、開発完成されたもの
であって、燐酸３ナトリウム等を用いた特定のアルカリ
電解俗を用い、且つ特定の電解条件のもとで電解処理す
ることにより、此の種の異種金属複合体におけるアルミ
ニウム系金属以外の他金属に熔解防止上必要なマスキン
グを施すことなく、そのままの状態で直接アルミニウム
またはその合金の表面に電解皮膜を形成し得る新規な処
理法を提供することを主要な目的とするものである。

更にまた、本考案のいま一つの目的は、此の種の異種金
属複合体におけるアルミニウム合金の表面に自然発色皮
膜を形成し得る新規な処理法を提供するにある。

次に、本発明で使用する各種成分及びそれらの条件並び
に範囲等を述べる。

先づ、本発明において用いる電解格の燐酸３ナトリウム
の量は１０〜５００夕／その範囲が好適である。

また電解俗の他の成分である有機酸としては、サルチル
酸のようなフェノールカルボン酸、及びグリコール酸、
酒石酸、クエン酸、グルコン酸のようなオキシ酸、並び
にシュー酸のような二塩基酸等を包含するものであり、
更に、有機酸の塩としては、カリウム、ナトリウム、ア
ンモニウム塩等を包含するものである。これらは有機酸
及び塩類は、本発明の電解条件下では上記の燐酸３ナト
リウムと協働して電解皮膜を生成すると同時に、複合体
中の異種他金属に薄い不動態膜を形成する役目を果すの
で、その量は５〜５００夕／その範囲が望ましい。

また、上記有機酸及び塩類は、そのうちの１種のみを用
いることもできるが、２種以上のものを組合わせて使用
することも可能である。

更に、本発明に係る処理法はアルカリ条件下で実施する
必要があり、このため電解俗のｐＨ値を７〜１４の範囲
、特にｐＨ８〜１３の範囲に保つことが望ましく、ｐＨ
７以下の中性付近では所期の皮膜形成が不充分となる。

また、本発明ではその電解格の俗温を常温〜９０℃に調
整して電解処理を行う必要があり、浴溢が５℃以下では
皮膜の形成が悪く、また９０００以上では逆に生成した
酸化皮膜の溶解と同時に異種金属接合部のアルミニウム
表面に光沢斑を生じ易い欠点をもたらす。特にト俗温は
２０〜５０００に保たれることが望ましく、この温度範
囲であれば異種金属を溶解、摩耗することなく、アルミ
ニウムまたはその合金に所期の良好な電解皮膜を確実に
形成できるものである。更にまた、電解の電流温度は、
電解浴成分の濃度、ｐＨ値及び浴温等のファクターによ
って変化させる必要があるので、一概には規定できない
が、本発明の場合では０．５〜８０Ａ／ｄｍ２範囲で実
施可能であり、特に１〜６０Ａ／ｄｍ２の範囲が好適で
ある。

また、電流としては、直流、交流、直交重畳、パルス電
流或はこれらを組合わせた種々の形態の電流を使用でき
るものであり、いづれのタイプの電流でも本発明の目的
を達成できる。

しかして、前記金属複合体は、前記特殊な電解格を用い
ることにより、金属複合体を構成するアルミニウムまた
はその合金（以下アルミニウムと略称する）以外の異種
金属を溶解させることなく、アルミニウム表面に酸化皮
膜を形成し得るもので、その皮膜形成過程を複合体の一
例としてアルミニウムと鉄との複合体について説明する
。

先ず、前記複合体を前記電解俗を浸潰させて、該複合体
と対極との間に通電すると、アルミニウムは鉄よりイオ
ン化傾向が大であるため、アルミニウムが溶解されて電
解を開始する。このとき、前記電解裕中の燐酸３ナトリ
ウムが分解されて、前記鉄の表面を覆って一種の不動態
膜を形成するが、この腰は軟弱で単独では複合体への通
電により破壊され、鉄の溶出を招くのである。

しかして、複合体への通電と同時に、電解格の添加物、
つまり燐酸３ナトリウム及び有機酸又はその塩が活発に
イオン化され、この各種イオンと前記の溶解されたアル
ミニウムイオンとにより、例えばリン酸アルミニウムな
どの不動態物質が形成され、この物質が前記リン酸不動
態膜と相挨つて複合体の表面を被覆する。

ところで、アルミニウムは、鉄に較べてイオン化傾向が
大であって、電解格による溶解作用が活発に行なわれる
ため、鉄に対しアルミニウムへの通電量が極端に大とな
り、該アルミニウム表面への酸化皮膜の形成が継続され
、また鉄は前記不動態物質などで保護され、しかも通電
量が小で前記不動態物質の破壊が阻止されるため、鉄の
溶出は起らないのである。

このことは、前記電解格に鉄のみを浸潰させて、電解を
行なうと、鉄が溶出することを実験の結果から確認でき
たのであり、アルミニウムが前記電解浴下において鉄の
溶出阻止に寄与していることが理解できたのである。

以上詳述したように、本発明に係るアルミニウムまたは
その合金と他金属との複合体の表面処理法によれば、従
来のようにアルミニウム系金属以外の他金属に煩雑にし
て困難なマスキング等の処理を施すことなく、そのまま
の状態で電解処理して所期の良好な電解皮膜をアルミニ
ウムまたはその合金の表面に支障なく確実に形成できる
ので、著しく処理能率を向上し得ると共に、異種金属複
合体におけるアルミニウム合金の表面に自然発色皮膜を
形成できる特長がある。

特に、本発明では、前述した特殊の電解俗で前記異種金
属複合体を電解処理するとき、従来のマスキング剤に相
当する不動態膜が、前記金属複合体のうち、アルミニウ
ム金属以外の異種金属側に形成され、前記不動態膜によ
る前記異種金属に対するマスキング効果により、該異種
金属の電解時における溶解が阻止され、前記アルミニウ
ムに対してのみ電解により酸化被膜が形成されるのであ
り、しかも電解処理により前記異種金属側に形成された
前記不動態膜は、電解処理後そのまま残存され、空気に
対する抵抗被膜として寄与し、前記異種金属の空気によ
る酸化を防止し、前記複合体の耐懐性向上に寄与される
のである。

また、本発明では、電解俗としてアルカリ格を用いるた
め、従来の酸性格を用いるものと較べて浴槽その他の装
置を普通の鉄などの安価な材料で形成できて、設備費を
安価となすことができる利点があり、また、治具として
従来の如く特定の金属に限定されることなく、例えば鉄
、ステンレス、リン青銅、黄鋼などの多種の金属を使用
できるので、アルミニウムへの通電能力を高め得て従来
よりはるかに優れた処理効率を得ることが可能であり、
しかも治具費用が極めて安価となるばかりでなく、治具
の材料が特定なものに限定されないので、工業生産上非
常に有利となる特長がある。

更にまた、本発明では、従来のように有害なガス、或は
蒸気を発生することがないので、作業者の健康管理上極
めて有益であるばかりか、工場施設の腐触問題も解決で
き、また、重金属などを排出することもないので公害問
題も未然に解決できる利点がある。

次に、いくつかの実験例を列挙する。

実験例 １ 燐酸３ナトリウム１００夕／そ、サルチル酸ナトリウム
５０夕／夕、酒石酸ナトリウム５０夕／夕から成るｐＨ
８の電解俗を調整し、アルミニウムＡＩ０７０Ｐ及びＡ
６０６＄のアルミニウム合金に鉄及びステンレスを接合
したドアの把手を、温度３０００、電流密度＆Ａ／ｄｍ
２、陽極治具に鉄治具を用いて５分間電解処理を行なっ
た。

その結果、鉄及びステンレスを溶解させることなく、把
手のアルミニウム合金表面に３．０山の皮膜を生成し得
た。実験例 ２燐酸３ナトリウム１５０夕／で、酒石酸
ナトリウム１００夕／夕、クエン酸１０夕／そから成る
ｐＨ９の電解格を調整し、アルミニウムダィカストＡ．
Ｄ．Ｃ６の材料にステンレスを鋳込んだアャーコーポレ
ータ−を、温度５０００、電流密度弘／ｄｍ２、陽極治
具に鉄治具を用いて８分間電解処理を行なった。

その結果、ステンレスを溶解もしくは摩耗することなく
、アルミニウムダィカストの表面に３．０仏の皮膜を形
成し得た。また、その皮膜は従来法では得られなかった
拾かもクリアー塗装を施したように著しく光輝性に富む
ものであった。実験例 ３燐酸３ナトリウム２５０夕／
そ、メタボウ酸カリウム５０夕／そ、酢酸ナトリウム２
０夕／そから成るｐＨ８の電解俗を調整し、アルミニウ
ム合金Ａ５０５かに鉄を接合したドアの引手を、温度４
０℃、電流密度１２Ａ／ｄｍ２、陰極ステンレス、陽極
ステンレスで１び分間電解処理を行なった。

その結果、鉄を溶解もしくは摩耗することなく、引手の
アルミニウム合金の表面に４．０ｒの皮膜を生成し得た
。又、同一条件下で１８分間電解処理を行なったところ
、５．０山の淡黄色の自然発色皮膜を生成し得た。実験
例 ４ 燐酸３ナトリウム３００夕／夕、グルコン酸ナトリウム
２０夕／そ、酒石酸１０夕／夕から成るｐＨ９の電解俗
を調整し、アルミニウム合金ＡＤ．ＣＩ２にステンレス
を鋳込んだ釣具のりールを、温度５０ｏｏ、電流密度船
／ｄｍ２、陰極ステンレス、陽極鉄治具を用いて１０分
間電解処理を行なった。

その結果、ステンレスを溶解もしくは摩耗することなく
、リールのアルミニウム合金の表面に、羽布研摩加工を
施した後に処理したものには２．０仏の淡赤黄色の自然
発色皮膜を、またバレル研磨上り品には２．０仏の黒色
の自然発色皮膜をそれぞれ生成し得た。実験例 ５ 燐酸３ナトリウム２００夕／そ、シュ−酸カリ５０夕／
そ、酒石酸５０夕／そから成る、ｐＨ８の電解格を調整
し、アルミニウム合金鋳物ＡＣ７Ａに鉄の部品を鋳込ん
だ塗装用のスプレーガンを、温度３５℃、電流密度心／
ｄｍ２、陰極、陽極ともステンレスを用いて１０分間電
解処理を行なった。

その結果、鉄を溶解もしくは摩耗することなく、スプレ
ーガンのアルミニウム合金の表面に４．０仏の皮膜を生
成し得た。実験例 ６ 燐酸３ナトリウム５０夕／夕、酒石酸ナトリウム３００
夕／そ、酒石酸１０脚／そから函解浴を調整し、アルミ
ニウム合金Ａ３００犯に燐青鋼を接合した特殊パイプを
、温度２０℃、電流密度３Ａ／ｄｍ２、陰極、陽極とも
ステンレスを用いて１５分間電解処理を行なった。

その結果、燐青鋼を溶解もしくは摩耗することなく、パ
イプのアルミニウム合金の表面に３．０一の皮膜を生成
し得た。実験例 ７燐酸３ナトリウム２００夕／夕、酒
石酸１０夕／夕、グルコール酸２０夕／夕から成るｐＨ
９の電解格を調整し、アルミニウム合金をＡ．Ｃ泌にス
テンレスを接合した照明器具飾りを、温度２５ｑｏ、電
流密度船／ｄｍ２、陰極、陽極ともステンレスを用いて
１０分間電解処理を行なった。

その結果、ステンレスを溶解もしくは摩耗することなく
、照明器具飾りのアルミニウム合金の表面に４．０ｒの
皮膜を形成し得た。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アルミニウムまたはその合金に鉄、ステンレス、銅
   、黄銅、その他の金属を接触組合わせて複合構成した異
   種金属複合体を、燐酸３ナトリウムと有機酸およびその
   塩から選択した少なくとも１種の成分とから成るアルカ
   リ電解液中において、浴温常温〜９０℃、電流密度０．
   ５〜８０Ａ／ｄｍ＾２の電解条件下で電解処理すること
   を特徴とするアルミニウムまたはその合金と他金属との
   複合体の表面処理法。 ２ 燐酸３ナトリウムの量を１０〜５００ｇ／ｌの範囲
   とすることを特徴とする特許請求の範囲１項記載のアル
   ミニウムまたはその合金と他金属との複合体の表面処理
   法。 ３ 有機酸およびその塩から選択した少なくとも１種の
   成分の量を５〜５００ｇ／ｌの範囲とすることを特徴と
   する特許請求の範囲１項記載のアルミニウムまたはその
   合金と他金属との複合体の表面処理法。 ４ 有機酸として、サルチル酸のようなフエノールカル
   ボン酸、及びグリコール酸、酒石酸、クエン酸、グルコ
   ン酸のようなオキシ酸、並びにシユー酸、グルタル酸の
   ような二塩基酸等を用いることを特徴とする特許請求の
   範囲１項または３項記載のアルミニウムまたはその合金
   と他金属との複合体の表面処理法。 ５ 有機酸の塩として、カリウム、ナトリウム、アンモ
   ニウム塩等を用いることを特徴とする特許請求の範囲１
   項または３項記載のアルミニウムまたはその合金と他金
   属との複合体の表面処理法。 ６ 電解浴のｐＨを７〜１４の範囲とすることを特徴と
   する特許請求の範囲１項記載のアルミニウムまたはその
   合金と他金属との複合体の表面処理法。 ７ マンガン、マグネシウム、亜鉛、ケイ素、銅、クロ
   ーム等の１種又は２種以上の合金元素を含有するアルミ
   ニウム合金を用いて電解処理することにより、自然発色
   被膜を形成することを特徴とする特許請求の範囲１，２
   ，３，４，５又は６項記載のアルミニウムまたはその合
   金と他金属との複合体の表面処理法。