JPS6320318B2 - - Google Patents

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JPS6320318B2
JPS6320318B2 JP5244783A JP5244783A JPS6320318B2 JP S6320318 B2 JPS6320318 B2 JP S6320318B2 JP 5244783 A JP5244783 A JP 5244783A JP 5244783 A JP5244783 A JP 5244783A JP S6320318 B2 JPS6320318 B2 JP S6320318B2
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JP
Japan
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zinc
aluminum
treatment
oxide film
alloy
Prior art date
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Application number
JP5244783A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS59179797A (en
Inventor
Yoshio Harada
Takeshi Hatsutori
Makoto Yamada
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication of JPS6320318B2 publication Critical patent/JPS6320318B2/ja
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  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Electrochemical Coating By Surface Reaction (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は耐食性のすぐれたアルミ製品を得るた
めのアルミニウム又はその合金の表面処理方法に
関するものである。 アルミニウム及びその合金(以下アルミ)は軽
く、又適当な表面処理を施せば耐食性が向上し、
電気及び熱伝達性能にも優れているため、建築用
材、航空機用材はもとより重工業製品、一般家庭
用品などに汎用されているのは周知の通りであ
る。特に優れた熱伝達と軽量という特性は、製品
の重量減少につながり、省エネルギにもなるの
で、今後益々その利用分野が拡大される気運にあ
る。 現在、この種のアルミ製品の防食を目的とした
表面処理の種類は非常に多く、それぞれの分野で
実用化されている。その具体例を挙げると次のよ
うなものがある。 (1) 重クロム酸塩又はクロム酸塩を含む化学処理
液による化成処理、 (2) 硫酸、蓚酸、クロム酸水溶液中において陽極
酸化処理を施し、その表面に保護性の酸化皮膜
を形成させる。 (3) (1)及び(2)の処理後、適当な塗装を施す、 (4) (2)の処理後、沸騰水中に浸漬したり、水蒸気
中に曝して多孔質な酸化皮膜内にアルミ水和物
を生成させて、細孔を塞ぐことによつて、耐食
性を向上させる(シーリング処理と称するも
の)、 (5) アルミの表面に亜鉛を数%〜10%程度の濃度
で拡散浸透させ、その犠牲陽極作用によつてア
ルミを防食する、等である。 本発明は、(5)の処理の技術分野に属するもので
あり、次に示すような(5)の処理の欠点を改善する
ものである。 すなわち、(5)の方法では亜鉛の犠牲陽極作用に
依存しているため、必然的に基材のアルミより早
く腐食する現象がある。このため本処理を施した
アルミの表面はむしろ無処理のものに比べて早く
白さびを発生して腐食するので、外観が甚しく劣
化する欠点がある。ただ亜鉛が存在している間
は、この腐食はその表層部に限定されるため、内
部へ深く侵入することはないが、亜鉛が消耗し終
れば、やがて腐食は内部へ侵入し大きな損傷を与
えるアルミ特有の腐食現象が発生する。したがつ
て、亜鉛の効果を長時間に亘つて維持するには、
その効果を利用しながら亜鉛の消耗を極力小さく
することが大切であるが、現在のところ、この方
法は開発されていない。 本発明は上記亜鉛の犠牲陽極作用を利用したア
ルミの防食法における欠点を改善し得る方法を開
発することを目的としたもので、亜鉛をアルミ表
面に拡散浸透後、その表面を陽極酸化処理するこ
とによつて、上記目的を達成したものである。 本発明はアルミ基材の表面に亜鉛を拡散浸透さ
せ、その表面を陽極酸化処理することによつて亜
鉛拡散層の上に、亜鉛を含むアルミの酸化皮膜を
形成させるものである。すなわち本発明はアルミ
ニウム又はその合金に亜鉛拡散浸透処理を施した
後、その表面に陽極酸化処理を施して、一部の亜
鉛を溶出させると共にアルミニウムを主成分とす
る酸化皮膜を形成させることによつて、拡散亜鉛
濃度を制御することを特徴とする、アルミニウム
又はその合金の表面処理方法に関するものであ
る。この方法は、次に示すような特徴がある。 (1) 亜鉛拡散を施したアルミ基材の断面における
亜鉛の濃度は、拡散条件(温度―時間)によつ
て異なるが、通常行なわれている、亜鉛を含む
苛性ソーダ溶液中にアルミを浸漬してその表面
に亜鉛を析出させ、水洗後これを加熱して内部
へ拡散浸透させる方法では表面に析出する亜鉛
の量が必らずしも一定とならない欠点がある。
このため、一定温度と時間で拡散処理すると、
アルミ基材中への亜鉛の拡散浸透深さは制御で
きるが、最表層部の亜鉛濃度は付着量が大なる
場合は高く、付着量が小なる場合は低くなるこ
ととなる。この現象が亜鉛の防食作用に大きな
影響を与える。 本発明では、上記のような状態のものでも、
例えば蓚酸中で陽極酸化処理を施すと、高濃度
の亜鉛は酸化処理中でも溶液中へ溶解し、亜鉛
濃度が低下してある濃度に達するとはじめてア
ルミの酸化皮膜が生成しはじめ、これに伴つて
亜鉛の溶出がとまり、それによつて次のような
効果が奏せられる。 (イ) アルミ基材の亜鉛濃度をほぼ一定に保つこ
とができる。 (ロ) その表面に形成されるアルミの酸化皮膜中
に亜鉛が含まれることとなるので、これが酸
化皮膜の耐食性向上に効果を発揮する。 (ハ) アルミ製品として使用中、酸化皮膜が腐食
されても、その直下のアルミ基材には拡散浸
透した亜鉛が存在しているため、内部へ深く
侵入することはなく、亜鉛の犠牲陽極作用は
有効に利用できる。 (ニ) 酸化皮膜は従来の方法によつて、シーリン
グすることが可能であるので、本発明は耐食
性にすぐれた陽極酸化皮膜と亜鉛拡散処理の
両者の効果を利用することができる。 (ホ) 表面の亜鉛濃度を一定に保つことができる
ので、亜鉛を含む陽極酸化皮膜の質も一定に
保ち得ることとなり、品質管理が容易で、常
に良好な皮膜を得ることが可能である。 (2) 本発明を実施した部材は真空容器中で加熱す
るような加工を加えても、亜鉛が蒸発揮散する
ことがないので、その効果は加工上の制約がな
い(亜鉛拡散処理材を真空容器中で加熱する
と、蒸気圧の高い亜鉛が揮散するため従来はこ
の種の加工が実施できない欠点があつた)。 以上のように本発明は(1)アルミニウム又はその
合金に亜鉛拡散浸透処理を施した後、その表面に
陽極酸化処理を施して、一部の亜鉛を溶出させる
と共に、アルミニウムを主成分とする酸化皮膜を
形成させることによつて、拡散亜鉛濃度を制御す
ることを特徴とするアルミニウム又はその合金の
表面処理方法に関するものであるが、本発明で
は、また(2)上記(1)の陽極酸化処理後、沸騰水中に
浸漬したり、水蒸気中に曝すことによつて酸化皮
膜中に亜鉛とアルミニウムの水和物を生成させ、
その耐食性を向上させることもできる。 更に本発明では(3)(1)の処理を実施した後、重ク
ロム酸あるいはクロム酸を含む化成液中に浸漬す
ることによつて酸化皮膜中の亜鉛を不溶性のクロ
ム酸亜鉛に変化させると共に酸化皮膜そのものを
不働態化させることによつて、その耐食性を向上
させることもできるし、(4)(2)の処理を施した後、
(3)の重クロム酸あるいはクロム酸液処理を行な
い、その耐食性を向上させたり、(5)(1)の処理を施
した後、硅素化合物を含む溶液中に浸漬して、酸
化皮膜中に硅素化合物(シリカゾル,シリカゲル
など)を充填させることにより、亜鉛(拡散浸透
した亜鉛の一部)、アルミニウム(酸化皮膜及び
基材の一部)、硅素を含む複合皮膜を形成させこ
れを沸騰水シール処理、水蒸気シール処理あるい
は重クロム酸塩などを含む化成処理液中に浸漬す
ることによつて、その耐食性を向上させることも
できる。 本発明における亜鉛拡散処理、陽極酸化処理等
個々の処理方法は知られており、通常行なわれる
条件を採用し得るが一般的に述べると次のようで
ある。 (1) 亜鉛置換法 アルミ又はその合金の表面を水洗した後、アル
カリ(苛性ソーダ10%)中に30秒浸漬したり、あ
るいは濃硝酸(60wt%)中に2〜5秒程度浸漬
し、水洗後下記のアルカリ性液中に30秒から2分
程度浸漬する。この操作によつて、アルミ又はそ
の合金の一部はアルカリに溶解するがこれに代つ
て液中の亜鉛がアルミ又はその合金の表面に析出
する。 酸化亜鉛 70〜100g/ 液温 25℃ 苛性ソーダ 400〜500g/ (2) 亜鉛拡散処理 (1)の処理を行なつた後、水洗して余分なアルカ
リ性を除去する。この場合析出した亜鉛はアルミ
上に残存しているので、これを電気炉中に入れて
加熱すると亜鉛がアルミ基材中に拡散浸透する。
この温度条件は目的によつて変化するが、一般的
には、亜鉛の融点(約420℃)以下で行なわれる。 (3) 陽極酸化処理 アルミ又はその合金を陽極として、下記電解液
中で電気を流す。
The present invention relates to a method for surface treatment of aluminum or its alloy in order to obtain aluminum products with excellent corrosion resistance. Aluminum and its alloys (hereinafter referred to as aluminum) are lightweight, and with appropriate surface treatment, corrosion resistance can be improved.
It is well known that it has excellent electrical and heat transfer performance, so it is widely used in construction materials, aircraft materials, heavy industrial products, general household goods, etc. In particular, its excellent heat transfer and light weight properties lead to reduced product weight and energy savings, so its use is likely to continue to expand in the future. Currently, there are many types of surface treatments for the purpose of preventing corrosion of aluminum products, and these are being put into practical use in each field. Specific examples include the following. (1) Chemical conversion treatment using dichromate or a chemical treatment solution containing chromate; (2) Anodization treatment in an aqueous solution of sulfuric acid, oxalic acid, or chromic acid to form a protective oxide film on the surface. (3) After the treatment in (1) and (2), apply an appropriate coating. (4) After the treatment in (2), immerse the aluminum in boiling water or expose it to steam to coat the aluminum inside the porous oxide film. Improve corrosion resistance by forming hydrates and blocking pores (referred to as sealing treatment). (5) Diffusion and penetration of zinc into the aluminum surface at a concentration of several to 10%. , it protects aluminum from corrosion through its sacrificial anode action, etc. The present invention belongs to the technical field of processing (5), and is intended to improve the following drawbacks of processing (5). That is, since the method (5) relies on the sacrificial anode action of zinc, it inevitably corrodes faster than the aluminum base material. For this reason, the surface of aluminum treated with this treatment develops white rust and corrodes more quickly than that of untreated aluminum, which has the disadvantage of seriously deteriorating the appearance. However, while zinc is present, this corrosion is limited to the surface layer and does not penetrate deeply into the interior, but once the zinc has been consumed, corrosion will eventually penetrate inside and cause major damage. A corrosion phenomenon peculiar to aluminum occurs. Therefore, in order to maintain the effects of zinc over a long period of time,
It is important to minimize consumption of zinc while taking advantage of this effect, but this method has not been developed at present. The purpose of the present invention is to develop a method that can improve the drawbacks of the above-mentioned aluminum corrosion prevention method that utilizes the sacrificial anode action of zinc. After zinc is diffused into the aluminum surface, the surface is anodized. In particular, the above objectives have been achieved. In the present invention, zinc is diffused into the surface of an aluminum base material, and the surface is anodized to form an aluminum oxide film containing zinc on the zinc diffusion layer. That is, the present invention performs zinc diffusion and penetration treatment on aluminum or its alloy, and then anodizes the surface to elute some zinc and form an oxide film containing aluminum as the main component. The present invention relates to a surface treatment method for aluminum or its alloy, which is characterized by controlling the concentration of diffused zinc. This method has the following characteristics. (1) The concentration of zinc in the cross section of an aluminum base material subjected to zinc diffusion varies depending on the diffusion conditions (temperature and time), but it can be determined by immersing aluminum in a caustic soda solution containing zinc, which is the usual method. A method in which zinc is deposited on the surface and then heated after washing with water to diffuse into the interior has the disadvantage that the amount of zinc deposited on the surface is not always constant.
Therefore, if the diffusion treatment is performed at a constant temperature and time,
Although the depth of diffusion of zinc into the aluminum base material can be controlled, the concentration of zinc in the outermost layer will be high when the amount of adhesion is large, and low when the amount of adhesion is small. This phenomenon greatly affects the anticorrosion effect of zinc. In the present invention, even in the above state,
For example, when anodizing in oxalic acid, high concentrations of zinc dissolve into the solution even during the oxidation treatment, and when the zinc concentration decreases and reaches a certain concentration, an oxide film on aluminum begins to form. The elution of zinc is stopped, resulting in the following effects. (a) The zinc concentration in the aluminum base material can be kept almost constant. (b) Since zinc is contained in the aluminum oxide film formed on the surface, this is effective in improving the corrosion resistance of the oxide film. (c) Even if the oxide film is corroded during use as an aluminum product, the zinc that has diffused and penetrated into the aluminum base material directly below it will not penetrate deeply into the interior, and the sacrificial anode effect of zinc will continue. can be used effectively. (iv) Since the oxide film can be sealed by conventional methods, the present invention can utilize the effects of both the anodic oxide film, which has excellent corrosion resistance, and the zinc diffusion treatment. (e) Since the zinc concentration on the surface can be kept constant, the quality of the anodic oxide film containing zinc can also be kept constant, making quality control easy and making it possible to always obtain a good film. (2) Since zinc does not evaporate or evaporate even when the members of the present invention are subjected to processing such as heating in a vacuum container, there are no processing restrictions on the effect (zinc diffusion-treated materials are When heated in a container, zinc, which has a high vapor pressure, volatilizes, making this type of processing impossible in the past.) As described above, the present invention (1) performs zinc diffusion infiltration treatment on aluminum or its alloy, and then performs anodization treatment on its surface to elute some zinc and oxidize aluminum as the main component. The present invention relates to a surface treatment method for aluminum or its alloy characterized by controlling the diffused zinc concentration by forming a film, and the present invention also provides (2) the anodizing treatment of (1) above. After that, hydrates of zinc and aluminum are generated in the oxide film by immersion in boiling water or exposure to steam,
Its corrosion resistance can also be improved. Furthermore, in the present invention, after carrying out the treatments (3) and (1), the zinc in the oxide film is changed into insoluble zinc chromate by immersing it in dichromic acid or a chemical solution containing chromic acid. By passivating the oxide film itself, its corrosion resistance can be improved, and after performing the treatments in (4) and (2),
After the treatment (3) with dichromic acid or chromic acid solution to improve its corrosion resistance, or after the treatment (5) (1), it is immersed in a solution containing a silicon compound to form an oxide film. By filling silicon compounds (silica sol, silica gel, etc.), a composite film containing zinc (part of the diffused zinc), aluminum (oxide film and part of the base material), and silicon is formed, and this is sealed with boiling water. Its corrosion resistance can also be improved by treatment, steam sealing, or immersion in a chemical conversion solution containing dichromate or the like. The individual treatment methods used in the present invention, such as zinc diffusion treatment and anodic oxidation treatment, are known, and commonly used conditions can be employed, but generally speaking, they are as follows. (1) Zinc replacement method After washing the surface of aluminum or its alloy with water, immerse it in alkali (caustic soda 10%) for 30 seconds or in concentrated nitric acid (60wt%) for about 2 to 5 seconds, and then wash it with water. Immerse in the following alkaline solution for about 30 seconds to 2 minutes. By this operation, a part of the aluminum or its alloy is dissolved in the alkali, but instead, zinc in the liquid is deposited on the surface of the aluminum or its alloy. Zinc oxide 70-100g/Liquid temperature 25℃ Caustic soda 400-500g/ (2) Zinc diffusion treatment After performing the treatment in (1), wash with water to remove excess alkalinity. In this case, the deposited zinc remains on the aluminum, so when it is placed in an electric furnace and heated, the zinc diffuses into the aluminum base material.
Although the temperature conditions vary depending on the purpose, it is generally carried out below the melting point of zinc (approximately 420°C). (3) Anodic oxidation treatment Using aluminum or its alloy as an anode, electricity is applied in the following electrolytic solution.

【表】【table】

【表】 (4) 沸騰水、水蒸気処理 沸騰水:脱イオン水を80〜100℃とし、その中
に10〜60分浸漬 水蒸気処理:120〜150℃の水蒸気中に20〜60分
放置 (5) 重クロム酸塩、クロム酸塩 通常は重クロム酸カリ又は重クロム酸ナトリウ
ムを用いるが、クロム酸カリ、クロム酸ナトリウ
ムも効果がある。 2〜4%に溶解した液に5〜20分 80〜100℃
浸漬 (6) 硅素処理化合物 硅酸ナトリウムが主であるがメチルシリケート
を用いることもできる。 本発明における亜鉛拡散処理温度とアルミ基材
内部の亜鉛濃度の分布例を第1図に示す。 図中、A、B、Cは各々300℃、400℃、500℃
のときの亜鉛拡散処理したときの表面の亜鉛濃度
で、温度によつて相当異なる。Dは陽極酸化処理
時に溶解する亜鉛拡散層、Eは陽極酸化皮膜の層
であり、この酸化皮膜中に亜鉛化合物が含まれて
いる。A′、B′、C′は上記各温度における亜鉛拡
散後、陽極酸化処理したときの亜鉛濃度で、温度
による差が小さくなつている。この酸化皮膜表面
の亜鉛濃度は低下しているが、アルミ基材の腐食
を防止するには十分な濃度が残つている。 図から判るように、アルミ表面の亜鉛濃度は拡
散温度(正確には時間も影響する)によつて変化
する。このためこの状態ではその耐食性に差が出
る(亜鉛濃度が高いと亜鉛が早く腐食し白さびの
発生原因となる)。しかし、その後陽極酸化処理
するとこの高濃度亜鉛層が溶解し、ある程度の亜
鉛濃度に低下した段階からアルミの酸化皮膜が生
成し、その後の亜鉛の溶出を防止する。このた
め、本発明の陽極酸化膜と亜鉛拡散層から成る処
理層が形成される。しかも、この陽極酸化皮膜中
には、亜鉛が含まれているので、その耐食性は一
層向上する。 実施例 1 使用したアルミ材料はJIS H 4000(1982)規
格の1050、3003の2種類であり、それぞれ巾50×
長100×厚1mm寸法に仕上げた。 該アルミ材に次の処理を順次、施した。 (1) 前処理:10%苛性ソーダ、50℃×30 秒浸漬→水洗、 (2) 亜鉛置換処理:苛性ソーダ450g/、酸化
亜鉛60g/を含む水溶液、40℃中に3分
浸漬→水洗→乾燥、 (3) 亜鉛拡散処理:350℃×5h、 (4) 陽極酸化処理:4%蓚酸、25℃中で陽極とし
て電解0.5時間、 (5) シーリング処理:沸騰水中30分浸漬または
120℃と水蒸気中30分処理、 (6) 不働態化処理: 重クロム酸ソーダ5g/ 重クロム酸カリ 5g/ 炭酸ソーダ 4g/ 90℃×30分浸
漬 (4)の処理終了後のもの及び(5)の処理後のも
のについて実施。 上記処理を施したアルミ材の耐食性を試験し
た。耐食性についての評価は、塩水噴霧試験JIS
Z 2371に規定されている方法で連続1000h試験
し、白さびの発生状況を調査して判定した。この
試験では比較のため無処理のまま陽極酸化後、沸
騰水浸漬、あるいは水蒸気暴露して細孔をシーリ
ングする既知の方法及び亜鉛拡散浸透処理したも
のなどを供試した。これらの塩水噴霧試験結果を
表1に示した。
[Table] (4) Boiling water, steam treatment Boiling water: immerse deionized water at 80-100℃ for 10-60 minutes Steam treatment: Leave in steam at 120-150℃ for 20-60 minutes (5 ) Dichromate, chromate Potassium dichromate or sodium dichromate is usually used, but potassium chromate and sodium chromate are also effective. 5-20 minutes in a 2-4% solution at 80-100℃
Immersion (6) Silicon treatment compound Sodium silicate is the main agent, but methyl silicate can also be used. FIG. 1 shows an example of the distribution of the zinc diffusion treatment temperature and the zinc concentration inside the aluminum base material in the present invention. In the figure, A, B, and C are 300℃, 400℃, and 500℃, respectively.
This is the zinc concentration on the surface after zinc diffusion treatment.It varies considerably depending on the temperature. D is a zinc diffusion layer that dissolves during anodizing treatment, and E is an anodic oxide film layer, and this oxide film contains a zinc compound. A', B', and C' are the zinc concentrations when anodized after zinc diffusion at each of the above temperatures, and the differences due to temperature are small. Although the zinc concentration on the surface of this oxide film has decreased, a sufficient concentration remains to prevent corrosion of the aluminum base material. As can be seen from the figure, the zinc concentration on the aluminum surface changes depending on the diffusion temperature (more precisely, time also influences). Therefore, there is a difference in corrosion resistance in this state (high zinc concentration causes zinc to corrode quickly and cause white rust). However, when the zinc oxide layer is subsequently anodized, this high-concentration zinc layer is dissolved, and an aluminum oxide film is formed from the stage when the zinc concentration has decreased to a certain level, which prevents subsequent elution of zinc. Therefore, a treated layer consisting of the anodic oxide film and the zinc diffusion layer of the present invention is formed. Moreover, since this anodic oxide film contains zinc, its corrosion resistance is further improved. Example 1 The aluminum materials used were two types of JIS H 4000 (1982) standard 1050 and 3003, each with a width of 50 ×
Finished with dimensions of 100 mm long x 1 mm thick. The aluminum material was sequentially subjected to the following treatments. (1) Pretreatment: immersion in 10% caustic soda at 50℃ for 30 seconds → washing with water, (2) Zinc replacement treatment: immersion in an aqueous solution containing 450g of caustic soda and 60g of zinc oxide at 40℃ for 3 minutes → washing with water → drying, (3) Zinc diffusion treatment: 350℃ x 5h, (4) Anodizing treatment: 4% oxalic acid, electrolysis as anode at 25℃ for 0.5 hours, (5) Sealing treatment: 30 minutes immersion in boiling water or
(6) Passivation treatment: Sodium dichromate 5g / Potassium dichromate 5g / Sodium carbonate 4g / 90°C x 30 minutes immersion (4) Performed on items after the treatment in 5). The corrosion resistance of the aluminum material subjected to the above treatment was tested. Evaluation of corrosion resistance is based on salt spray test JIS
A test was conducted continuously for 1000 hours using the method specified in Z 2371, and the appearance of white rust was evaluated. In this test, for comparison, we used a known method of sealing the pores by anodic oxidation without any treatment, immersion in boiling water or exposure to steam, and a method of zinc diffusion infiltration treatment. Table 1 shows the results of these salt spray tests.

【表】 (備考) ◎:異常なし、○:変色するが白さ
びの発生なし、△:白さび発生、×:
白さび、孔食ともに発生。
この結果から明らかなように、比較品は、すべ
てアルミ水和物を主成分とする白さびあるいは亜
鉛とアルミの水和物よりなる白さび(亜鉛拡散し
たもの)が全面に発生している上、不働態化して
いないものでは孔食の発生が認められた。亜鉛拡
散浸透材でも不働態化していない場合は、亜鉛が
完全に消失しているところでは孔食の発生が顕著
であつた。 これに対し本発明品は、化成処理を施さない場
合は、灰白色に変色するものの白さびの発生はな
く、不働態化したものは、殆んど異常は認められ
ず、良好な耐食性を示した。なお本発明材につい
て、その断面の亜鉛濃度をX線マイクロアナライ
ザによつて調査した結果、陽極酸化皮膜の細孔中
には亜鉛が存在し、又、酸化皮膜の直下のアルミ
基材中にも0.3〜0.5%の亜鉛が残存していた。し
たがつて、さらに長時間腐食試験を実施して酸化
皮膜が消耗しても、残存亜鉛が存在している限
り、その耐食性は維持できるものである。 実施例 2 アルミ1050材料を用い、亜鉛置換条件と拡散処
理条件を変えたものについて、陽極酸化処理を行
ない、亜鉛の濃度と拡散深さとの関係を調べた。 (1) 亜鉛置換処理: 苛性ソーダ 450g/、 酸化亜鉛 60g/、 浸漬温度 25℃、50℃ (2) 亜鉛拡散処理 300℃×5h、24h 400℃×5h 500℃×5h (3) 陽極酸化処理 4%蓚酸、25℃中で陽極とし
て電解0.5時間 亜鉛拡散処理後及び陽極酸化処理後のものにつ
いて、その表面の亜鉛濃度と拡散深さをX線マイ
クロアナライザにて調査した。この結果を表2に
示す。
[Table] (Notes) ◎: No abnormality, ○: Discoloration but no white rust, △: White rust occurs, ×:
Both white rust and pitting occur.
As is clear from this result, all comparative products had white rust mainly composed of aluminum hydrate or white rust composed of zinc and aluminum hydrate (zinc diffused) occurring on the entire surface. However, pitting corrosion was observed in those that were not passivated. When zinc diffusion permeation materials were not passivated, pitting corrosion was noticeable in areas where zinc had completely disappeared. On the other hand, when the product of the present invention is not subjected to chemical conversion treatment, it discolors to grayish white, but no white rust occurs, and when it is passivated, almost no abnormalities are observed and it shows good corrosion resistance. . In addition, as a result of investigating the zinc concentration in the cross section of the present invention material using an X-ray microanalyzer, it was found that zinc was present in the pores of the anodic oxide film, and also in the aluminum base material directly under the oxide film. 0.3-0.5% zinc remained. Therefore, even if the oxide film is consumed by carrying out a corrosion test for a longer period of time, the corrosion resistance can be maintained as long as residual zinc is present. Example 2 Using aluminum 1050 material, anodic oxidation treatment was performed on aluminum 1050 materials under different zinc substitution conditions and diffusion treatment conditions, and the relationship between zinc concentration and diffusion depth was investigated. (1) Zinc replacement treatment: Caustic soda 450g/, zinc oxide 60g/, immersion temperature 25℃, 50℃ (2) Zinc diffusion treatment 300℃×5h, 24h 400℃×5h 500℃×5h (3) Anodic oxidation treatment 4 % oxalic acid as an anode for 0.5 hours at 25° C. After zinc diffusion treatment and anodization treatment, the surface zinc concentration and diffusion depth were investigated using an X-ray microanalyzer. The results are shown in Table 2.

【表】 拡散深さ以上の場所でも亜鉛の防食作用は期
待できる。
亜鉛置換処理では、同一温度では浸漬時間が長
いほどアルミ基材表面の亜鉛濃度が高く、又拡散
処理では、温度が高いほど濃度が低くなる。しか
し拡散深さは長くなる。したがつて、深い亜鉛拡
散層を得るには低温の場合は長時間を要し、作業
効率が甚しく悪くなる。高温で加熱すれば深い拡
散層は得られるが、この場合は亜鉛の拡散がアル
ミ基材の結晶粒界を主として通るので、基材が脆
化するおそれがある。 これに対し、陽極酸化を行なうと、アルミ基材
表面の亜鉛の一部は蓚酸液中に溶出し同時にアル
ミの酸化皮膜が形成されるため、亜鉛濃度は前記
処理条件の差ほど大きくならず均一化する傾向に
ある。ことに高温で短時間拡散したものでは、た
とえアルミ基材の結晶粒界が脆弱化していてもそ
の表面に酸化皮膜が形成されるため、その弱点を
補うことができるので、拡散作業時間の短縮に効
果が大である。 なお、本発明では陽極酸化処理を蓚酸溶液中で
実施したが、その性格上明らかなようにクロム
酸、硫酸などの溶液中でも可能であり、特にクロ
ム酸中では不働態化処理を省略できることもある
(表3参照)。
[Table] Zinc's anticorrosion effect can be expected even at locations beyond the diffusion depth.
In the zinc substitution treatment, the longer the immersion time at the same temperature, the higher the zinc concentration on the surface of the aluminum substrate, and in the diffusion treatment, the higher the temperature, the lower the concentration. However, the diffusion depth becomes longer. Therefore, it takes a long time to obtain a deep zinc diffusion layer at low temperatures, and the working efficiency becomes extremely poor. A deep diffusion layer can be obtained by heating at a high temperature, but in this case, the diffusion of zinc mainly passes through the grain boundaries of the aluminum base material, so there is a risk that the base material will become brittle. On the other hand, when anodic oxidation is performed, some of the zinc on the surface of the aluminum base material is eluted into the oxalic acid solution and an oxide film on aluminum is formed at the same time, so the zinc concentration is not as large as the difference in the processing conditions and is uniform. There is a tendency to become In particular, when diffused at high temperatures for a short period of time, even if the crystal grain boundaries of the aluminum base material are weakened, an oxide film is formed on the surface, which can compensate for the weak points and shorten the diffusion work time. It is highly effective. In the present invention, the anodizing treatment was carried out in an oxalic acid solution, but as is clear from its nature, it is also possible in solutions of chromic acid, sulfuric acid, etc., and in particular, in chromic acid, the passivation treatment may be omitted. (See Table 3).

【表】 〔備考〕 シーリング処理条件 不働態化処理条件
及び塩水噴霧による腐食試験条件は表1の
場合と同様である。
硫酸の場合は、亜鉛の溶出が激しいので表面の
亜鉛濃度が低下するが処理そのものは可能であ
る。 アルミ合金材料としてJIS H4000(1982)規格
の7075のようにすでに亜鉛を5〜6%含むものに
対しても処理できることは実施例1、2の結果か
ら明らかであるが、この種の材料はその機械的性
質が1050、3003などとかなり相違するので、この
方面からの材料選択が大切である。 さらに当然のことながら、本発明を実施した
後、適宜塗装することも可能である。 実施例 3 1050、3003及び5005材料を用い、実施例1にお
ける処理(1)〜(4)を行なつた後、次の処理を施し、
その防食効果を1000hの塩水噴霧試験によつて調
査した。 (5) 3%硅酸ソーダを含む水溶液中に浸漬後引上
げて乾燥 (6) エチルシリケート溶液中に浸漬後、引上げて
乾燥 (7) (5)あるいは(6)の処理を施したものに実施例1
の(6)の不働態処理を実施。 試験結果は表4に示す通りであり、同条件の腐
食試験を行なつている表1の比較例に比べると格
段の耐食性を発揮している。
[Table] [Remarks] Sealing treatment conditions Passivation treatment conditions and salt spray corrosion test conditions are the same as in Table 1.
In the case of sulfuric acid, the zinc concentration on the surface decreases due to the intense elution of zinc, but the treatment itself is possible. It is clear from the results of Examples 1 and 2 that it is possible to process aluminum alloy materials that already contain 5 to 6% zinc, such as 7075 of the JIS H4000 (1982) standard. Since the mechanical properties of 1050 and 3003 are quite different, it is important to select materials from this perspective. Furthermore, as a matter of course, it is also possible to apply appropriate coating after carrying out the present invention. Example 3 Using 1050, 3003 and 5005 materials, after performing treatments (1) to (4) in Example 1, the following treatment was performed,
Its anticorrosion effect was investigated by a 1000h salt spray test. (5) Immersed in an aqueous solution containing 3% sodium silicate, then pulled up and dried. (6) Dipped in an ethyl silicate solution, pulled up and dried. (7) Implemented on items treated in (5) or (6). Example 1
(6) Passive treatment is carried out. The test results are shown in Table 4, and show much better corrosion resistance than the comparative example shown in Table 1, which was subjected to the corrosion test under the same conditions.

【表】 (備考) ◎:異常なし
○:変色するが白さびの発生なし
実施例 4 アルミ材1050と3003を試料として、実施例1の
手順に従つて、亜鉛置換処理→蓚酸中陽極酸化を
行ない、その後シーリング処理を行なわず、実施
例1の不働態処理を実施した。一方、不働態処理
を行なわないものを作製し、塩水噴霧試験を連続
1000h行なつて、その耐食性を評価した。その結
果は表5に示す通りであり、不働態処理を施して
いるものには全く白さびの発生はなく良好であつ
た。又、不働態処理を行なわなかつたものは灰色
に変色していたが、白さびの発生はなかつた。 前記表1に示したように、亜鉛拡散処理を施さ
なければ陽極酸化した後、不働態化処理しても白
さびの発生が認められているので、本実施例では
亜鉛拡散処理の効果と、その後の不働態化処理の
効果が認められているといえる。
[Table] (Notes) ◎: No abnormality
○: Discoloration but no white rust Example 4 Using aluminum materials 1050 and 3003 as samples, zinc substitution treatment → anodization in oxalic acid was performed according to the procedure of Example 1, and then sealing treatment was not performed. The passivation treatment of Example 1 was carried out. On the other hand, we created a product without passivation treatment and conducted continuous salt spray tests.
The corrosion resistance was evaluated after 1000 hours. The results are shown in Table 5, and the passivation treatment showed no white rust at all and was in good condition. In addition, those that were not subjected to passivation treatment were discolored to gray, but white rust did not occur. As shown in Table 1 above, if zinc diffusion treatment is not performed, white rust is observed even after anodization and passivation treatment. Therefore, in this example, the effect of zinc diffusion treatment and It can be said that the effect of the subsequent passivation treatment has been recognized.

【表】 (備考) ◎異常なし、○変色するが白さ
びの発生なし
実施例 5 アルミ材1050、3003を供試材として実施例1の
1〜4の処理を行なつた後、実施例3の5及び6
の処理を行い、その後再び実施例1の不働態処理
を行ない、塩水噴霧試験連続1000hによつて耐食
性を評価した。その結果は表6に示す通りであ
り、本発明の方法を施せば1000hの試験後も異常
はなく、健全であつた。
[Table] (Notes) ◎ No abnormality, ○ Discoloration but no white rust Example 5 After performing the treatments 1 to 4 of Example 1 using aluminum materials 1050 and 3003 as test materials, Example 3-5 and 6
After that, the passivation treatment of Example 1 was performed again, and the corrosion resistance was evaluated by a continuous salt spray test for 1000 hours. The results are shown in Table 6, and if the method of the present invention was applied, there were no abnormalities even after 1000 hours of testing, and the product remained healthy.

【表】 (備考) ◎異常なし ○変色するも白さびの
発生なし
[Table] (Notes) ◎No abnormalities ○Discoloration but no white rust

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明における亜鉛拡散処理温度とア
ルミ基材内部の亜鉛濃度の分布例を示す図であ
る。
FIG. 1 is a diagram showing an example of the distribution of zinc diffusion treatment temperature and zinc concentration inside an aluminum base material in the present invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 アルミニウム又はその合金に亜鉛拡散浸透処
理を施した後、その表面に陽極酸化処理を施し
て、一部の亜鉛を溶出させると共にアルミニウム
を主成分とする酸化皮膜を形成させることによつ
て、拡散亜鉛濃度を抑制することを特徴とする、
アルミニウム又はその合金の表面処理方法。 2 アルミニウム又はその合金に亜鉛拡散浸透処
理を施した後、その表面に陽極酸化処理を施し
て、一部の亜鉛を溶出させると共にアルミニウム
を主成分とする酸化皮膜を形成させた後、沸騰水
中に浸漬、又は水蒸気中に曝すことによつて酸化
皮膜中に亜鉛とアルミニウムの水和物を生成させ
ることを特徴とする、アルミニウム又はその合金
の表面処理方法。 3 アルミニウム又はその合金に亜鉛拡散浸透処
理を施した後、その表面に陽極酸化処理を施し
て、一部の亜鉛を溶出させると共にアルミニウム
を主成分とする酸化皮膜を形成させ、続いて重ク
ロム酸塩もしくはクロム酸塩を含む化成液中に浸
漬することによつて酸化皮膜中の亜鉛を不溶性の
クロム酸亜鉛に変化させると共に酸化皮膜を不働
態化させることを特徴とするアルミニウム又はそ
の合金の表面処理方法。 4 アルミニウム又はその合金に亜鉛拡散浸透処
理を施した後、その表面に陽極酸化処理を施し
て、一部の亜鉛を溶出させると共に、アルミニウ
ムを主成分とする酸化皮膜を形成させ、続いて沸
騰水中に浸漬、又は水蒸気中に曝すことによつて
酸化皮膜中に亜鉛とアルミニウムの水和物を生成
させた後、重クロム酸塩もしくはクロム酸塩を含
む化成液中に浸漬することを特徴とするアルミニ
ウム又はその合金の表面処理方法。 5 アルミニウム又はその合金に亜鉛拡散浸透処
理を施した後、その表面に陽極酸化処理を施し
て、一部の亜鉛を溶出させると共にアルミニウム
を主成分とする酸化皮膜を形成させ、続いて、硅
素化合物を含む溶液中に浸漬して酸化皮膜中に硅
素化合物を充填させることによつて、亜鉛、アル
ミニウム及び硅素を含む複合皮膜を形成し、更に
その後、沸騰水シール処理、水蒸気処理すること
を特徴とするアルミニウム又はその合金の表面処
理方法。 6 アルミニウム又はその合金に亜鉛拡散浸透処
理を施した後、その表面に陽極酸化処理を施し
て、一部の亜鉛を溶出させると共にアルミニウム
を主成分とする酸化皮膜を形成させ、続いて硅素
化合物を含む溶液中に浸漬して酸化皮膜中に硅素
化合物を充填させることによつて、亜鉛、アルミ
ニウム及び硅素を含む複合皮膜を形成し、更にそ
の後重クロム酸もしくはクロム酸を含む化成液中
に浸漬することを特徴とするアルミニウム又はそ
の合金の表面処理方法。
[Claims] 1. After subjecting aluminum or its alloy to zinc diffusion and penetration treatment, the surface thereof is subjected to anodic oxidation treatment to elute some zinc and form an oxide film containing aluminum as the main component. characterized by suppressing the concentration of diffused zinc,
A method for surface treatment of aluminum or its alloy. 2. After zinc diffusion and penetration treatment is applied to aluminum or its alloy, the surface is anodized to elute some zinc and form an oxide film mainly composed of aluminum, and then immersed in boiling water. A method for surface treatment of aluminum or an alloy thereof, comprising forming a hydrate of zinc and aluminum in an oxide film by immersion or exposure to water vapor. 3 After zinc diffusion and penetration treatment is applied to aluminum or its alloy, the surface is anodized to elute some zinc and form an oxide film mainly composed of aluminum, and then dichromate is applied to the surface. A surface of aluminum or its alloy, which is characterized in that zinc in the oxide film is changed into insoluble zinc chromate and the oxide film is made passivated by immersing it in a chemical solution containing salt or chromate. Processing method. 4 After zinc diffusion and penetration treatment is applied to aluminum or its alloy, the surface is anodized to elute some of the zinc and form an oxide film mainly composed of aluminum, and then exposed to boiling water. It is characterized by forming a hydrate of zinc and aluminum in the oxide film by immersing it in water or exposing it to water vapor, and then immersing it in a dichromate or a chemical solution containing chromate. A method for surface treatment of aluminum or its alloy. 5 After zinc diffusion and penetration treatment is applied to aluminum or its alloy, the surface is anodized to elute some zinc and form an oxide film mainly composed of aluminum, and then silicon compound A composite film containing zinc, aluminum and silicon is formed by immersing it in a solution containing a silicon compound to fill the oxide film with a silicon compound, and then subjecting it to boiling water sealing treatment and steam treatment. A method for surface treatment of aluminum or its alloy. 6 After zinc diffusion and penetration treatment is applied to aluminum or its alloy, the surface is anodized to elute some zinc and form an oxide film mainly composed of aluminum, and then a silicon compound is applied. A composite film containing zinc, aluminum and silicon is formed by immersing it in a solution containing silicon to fill the oxide film with a silicon compound, and then immersing it in dichromic acid or a chemical solution containing chromic acid. A method for surface treatment of aluminum or its alloy, characterized by:
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