WO2020110903A1 - アルミニウム部材及びその製造方法 - Google Patents

アルミニウム部材及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2020110903A1
WO2020110903A1 PCT/JP2019/045621 JP2019045621W WO2020110903A1 WO 2020110903 A1 WO2020110903 A1 WO 2020110903A1 JP 2019045621 W JP2019045621 W JP 2019045621W WO 2020110903 A1 WO2020110903 A1 WO 2020110903A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
aluminum member
acid
aluminum
base material
roughness
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/045621
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
明弘 深津
順司 布村
Original Assignee
株式会社Uacj
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社Uacj filed Critical 株式会社Uacj
Priority to KR1020217013015A priority Critical patent/KR102491981B1/ko
Priority to CN201980080813.7A priority patent/CN113195797A/zh
Publication of WO2020110903A1 publication Critical patent/WO2020110903A1/ja
Priority to US17/332,779 priority patent/US20210285120A1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02Anodisation
    • C25D11/04Anodisation of aluminium or alloys based thereon
    • C25D11/06Anodisation of aluminium or alloys based thereon characterised by the electrolytes used
    • C25D11/08Anodisation of aluminium or alloys based thereon characterised by the electrolytes used containing inorganic acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02Anodisation
    • C25D11/04Anodisation of aluminium or alloys based thereon
    • C25D11/06Anodisation of aluminium or alloys based thereon characterised by the electrolytes used
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/01Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
    • B32B15/016Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic all layers being formed of aluminium or aluminium alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02Anodisation
    • C25D11/04Anodisation of aluminium or alloys based thereon
    • C25D11/06Anodisation of aluminium or alloys based thereon characterised by the electrolytes used
    • C25D11/10Anodisation of aluminium or alloys based thereon characterised by the electrolytes used containing organic acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02Anodisation
    • C25D11/04Anodisation of aluminium or alloys based thereon
    • C25D11/14Producing integrally coloured layers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02Anodisation
    • C25D11/04Anodisation of aluminium or alloys based thereon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02Anodisation
    • C25D11/04Anodisation of aluminium or alloys based thereon
    • C25D11/16Pretreatment, e.g. desmutting

Definitions

  • the present invention relates to an aluminum member and a method for manufacturing the same, and in particular, an aluminum member which does not require a complicated step of a secondary treatment or more, is obtained by a simple primary treatment, has high whiteness, and white unevenness is suppressed, and the same. It relates to a manufacturing method.
  • Aluminum members with opaque white color are desired for applications that require weight reduction and design, such as building materials and housings of electronic devices.
  • opaque white is a shade that is difficult to achieve by the common dyeing and coloring methods applied in anodizing aluminum parts. Therefore, manufacturing of an aluminum-based material having an opaque white color has been conventionally studied.
  • Patent Document 1 discloses a method of manufacturing an aluminum member having a white surface by performing a porous type anodizing treatment with current recovery after the barrier type anodizing treatment to change the film structure.
  • Patent Document 2 discloses a method of coloring an aluminum member by filling a pigment into the pores formed by anodizing.
  • the conventional method for manufacturing an aluminum member having a white surface requires a complicated electrolysis process such as a secondary process or a further process.
  • a facility problem that a large amount of capital investment required for AC electrolysis must be made.
  • an aluminum member having sufficient whiteness has not yet been obtained. Further, from the viewpoint of designability, development of an aluminum member that suppresses white unevenness as much as possible and has excellent appearance characteristics is desired.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an aluminum member that is obtained by a simpler primary treatment than conventional ones, has high whiteness, and has suppressed white unevenness, and a manufacturing method thereof. To do.
  • the surface roughness of the anodized film is an arithmetic average roughness Ra that is a roughness parameter in the height direction and a roughness parameter in the lateral direction. It was found that by appropriately controlling the average length RSm of the roughness curve element that is, the whiteness of the aluminum member is increased and further white unevenness can be suppressed.
  • the present inventors by performing anodizing treatment of an aluminum member using an electrolytic solution having a specific composition, a simple primary treatment without a complicated step of secondary treatment or more, whiteness It has been found that an aluminum member which is high and in which uneven whiteness is suppressed can be obtained.
  • aspects of the present invention include a base material made of aluminum or an aluminum alloy and an anodized film on the surface of the base material, and the arithmetic mean roughness Ra of the aluminum member measured from the surface side of the anodized film. Is 0.1 ⁇ m or more, the average length RSm of the roughness curve element is 10 ⁇ m or less, and the Hunter whiteness is 60 to 90.
  • the relational expression between the arithmetic average roughness Ra and the average length RSm of the roughness curve element satisfies 0.1 ⁇ Ra/RSm ⁇ 1.2, and the surface side of the anodized film is
  • the aluminum member has a Hunter whiteness of 70 to 90 measured according to
  • aspects of the present invention include a step of preparing a base material made of aluminum or an aluminum alloy, and (a) a first acid or a salt thereof selected from the group consisting of an inorganic acid and an organic carboxylic acid with respect to the base material. And (b) performing anodizing treatment in an electrolytic solution containing a second acid that is an anhydrous acid, wherein the concentration of the first acid or its salt is 0.01 to 2.0 mol. Dm ⁇ 3 , and the second acid concentration is 0.01 to 5.0 mol ⁇ dm ⁇ 3 .
  • An aspect of the present invention is a method for manufacturing an aluminum member, wherein a current density is 5 to 30 mA ⁇ cm ⁇ 2 in the step of performing the anodizing treatment.
  • An aspect of the present invention is a method for manufacturing an aluminum member, wherein the temperature of the electrolytic solution is 0 to 80° C. in the step of performing the anodizing treatment.
  • the aspect of the present invention is a method for manufacturing an aluminum member, wherein in the step of performing the anodizing treatment, the electrolysis time is 10 to 600 minutes.
  • an aluminum member which is obtained by a simpler primary treatment than conventional ones, has a high degree of whiteness, and has suppressed white unevenness, and a manufacturing method thereof.
  • FIG. 1 is a schematic view schematically showing an embodiment of an aluminum member according to the present invention.
  • FIG. 2 is an image of a cross section of the anodized film of the aluminum member obtained in Example 3, taken by a scanning electron microscope (SEM).
  • the aluminum member according to the present invention has a base material and an anodized film on the surface of the base material. Below, the component of the aluminum member which concerns on one Embodiment is demonstrated.
  • the base material is made of aluminum or an aluminum alloy and may be any of them.
  • the material of the base material can be appropriately selected according to the application of the aluminum member.
  • the base material is preferably a 5000 series aluminum alloy or a 6000 series aluminum alloy.
  • the base material is preferably a 1000 series aluminum alloy or a 6000 series aluminum alloy in which coloring due to the anodizing treatment does not easily occur.
  • the anodized film has a barrier layer formed on the surface of the base material and a porous layer formed on the barrier layer.
  • the thickness of the anodic oxide coating is not particularly limited, it is preferably 6 to 100 ⁇ m and more preferably 6 to 80 ⁇ m as a whole. When the thickness of the anodic oxide coating exceeds 100 ⁇ m, electrolysis time becomes long, productivity is lowered, and unevenness due to uneven growth tends to occur, resulting in poor appearance.
  • the thickness of the barrier layer is not particularly limited, but it is preferably 10 to 150 nm from the viewpoint of suppressing coloring due to interference and increasing whiteness.
  • Pores in the porous layer extend in the thickness direction of the porous layer from the boundary between the porous layer and the barrier layer. At this time, the porous layer may extend radially in the thickness direction of the porous layer toward the surface of the porous layer. That is, as it approaches the surface of the porous layer, one hole branches at a predetermined angle to extend one or more holes, and further from this hole branches at a predetermined angle to extend one or more holes. One or more holes branched from one hole may be spread over a predetermined angle range.
  • the thickness of the porous layer is not particularly limited, but is preferably 6 ⁇ m or more and less than 100 ⁇ m, and more preferably 8 to 75 ⁇ m from the viewpoint of suppressing coloration due to interference and increasing whiteness.
  • the thickness is preferably 10 to 50 ⁇ m, and more preferably 10 to 50 ⁇ m. If the thickness of the porous layer is less than 6 ⁇ m, the diffusion of light due to irregular reflection is insufficient, so that the anodic oxide coating is likely to be transparent. When the anodized film becomes transparent, the color tone of the entire aluminum member becomes close to the color tone of the base material, making it difficult to obtain the desired whiteness.
  • the upper limit of the thickness of the porous layer which is less than 100 ⁇ m, is based on the upper limit of 100 ⁇ m of the thickness of the anodized film.
  • FIG. 1 is a schematic view schematically showing an embodiment of the aluminum member according to the present invention.
  • an anodized film 2 is formed on the surface of a base material 1 made of aluminum or an aluminum alloy.
  • the anodic oxide coating 2 has a barrier layer 3 formed on the surface of the base material 1 and a porous layer 4 formed on the barrier layer 3.
  • the aluminum member has an arithmetic average roughness Ra of 0.1 ⁇ m or more.
  • the arithmetic mean roughness Ra of the aluminum member measured from the surface side of the anodized film is 0.1 ⁇ m or more, preferably 0.5 ⁇ m or more, and more preferably 1.0 ⁇ m or more. preferable.
  • the arithmetic average roughness Ra of the roughness curve is a value obtained by folding back the roughness curve in the uneven structure of the surface of the anodic oxide coating from the center line and dividing the area obtained by the roughness curve and the center line by the unit length. Yes, it can also be said to represent the degree of specific surface area.
  • arithmetic mean roughness Ra of the roughness curve of the aluminum member increases, the area that scatters light increases, and the observer tends to see the aluminum member white.
  • Such arithmetic average roughness Ra can be measured according to JIS B0601:2001, for example.
  • the arithmetic average roughness Ra is less than 0.1 ⁇ m, the area that scatters light is small, and the color tone specific to the aluminum member cannot be reduced. As a result, the light applied to the anodic oxide coating cannot be sufficiently scattered, and it becomes difficult to obtain an aluminum member having high whiteness.
  • the aluminum member has an average length RSm of roughness curvilinear elements of 10 ⁇ m or less.
  • the average length RSm of the roughness curve element of the aluminum member measured from the surface side of the anodic oxide coating is 10 ⁇ m or less, preferably 8.0 ⁇ m or less, and preferably 6.0 ⁇ m or less. More preferable.
  • the average length RSm of the roughness curve element represents the period of the uneven structure having a certain height difference (average interval of unevenness). The smaller the average length RSm of the roughness curve element of the aluminum member, the larger the area for scattering light, and the observer tends to see the aluminum member white.
  • the average length RSm of such a roughness curve element can be measured according to JIS B0601:2001, for example.
  • the average length RSm of the roughness curve element of the aluminum member exceeds 10 ⁇ m, the light scattering area is small, so that the color tone specific to the aluminum member is likely to appear. As a result, the light applied to the anodized film cannot be scattered uniformly, and white unevenness easily occurs on the aluminum member.
  • the aluminum member has a Hunter whiteness of 60 to 90.
  • the Hunter whiteness of the aluminum member measured from the surface side of the anodized film is 60 to 90, preferably 70 to 90, and more preferably 80 to 90.
  • the hunter whiteness means the numerical value measured by the hunter whiteness test method obtained according to the JIS P8123 standard. The higher the Hunter whiteness, the higher the whiteness (opacity) of the aluminum member. Since the aluminum member has a high Hunter whiteness of 60 to 90, the aluminum member has a suitable opaque white color, and at the same time, the aluminum member can be provided with excellent designability.
  • the relational expression between the arithmetic average roughness Ra and the average length RSm of the roughness curve element is 0.1 ⁇ Ra/RSm ⁇ 1. 2 is preferable, 0.2 ⁇ Ra/RSm ⁇ 1.1 is more preferable, and 0.3 ⁇ Ra/RSm ⁇ 1.0 is further preferable.
  • Ra/RSm which is the ratio of the arithmetic average roughness Ra representing the roughness in the height direction and the average length RSm of the roughness curve element indicating the roughness in the lateral direction, represents the sharpness of the roughness curve.
  • the method for manufacturing an aluminum member according to the present invention includes a step of preparing a base material and a step of subjecting the base material to anodizing treatment in a specific electrolytic solution. That is, if a predetermined anodic oxidation treatment is performed as the primary treatment, the use of a further electrolytic solution different from the primary treatment, other complicated treatments subsequent to the anodic oxidation treatment, and the like without further secondary treatment and tertiary treatment. It is possible to produce an aluminum member having a desired high whiteness. As described above, in the method for manufacturing an aluminum member according to the present invention, since an aluminum member having high whiteness can be provided by a simple primary treatment, an aluminum member having high whiteness can be manufactured more efficiently. ..
  • each step in the method for manufacturing an aluminum member according to one embodiment will be described in detail.
  • a base material made of aluminum or an aluminum alloy is prepared.
  • the aluminum alloy is not particularly limited, but examples thereof include the 1000 series aluminum alloy, the 5000 series aluminum alloy, and the 6000 series aluminum alloy.
  • the anodizing treatment includes (a) a first acid or a salt thereof selected from the group consisting of an inorganic acid and an organic carboxylic acid, and (b) a second acid that is an anhydrous acid with respect to the base material. Perform in electrolyte.
  • a first acid or a salt thereof selected from the group consisting of an inorganic acid and an organic carboxylic acid
  • a second acid that is an anhydrous acid with respect to the base material.
  • an anodizing treatment an anodized film having a barrier layer having a predetermined thickness and a porous layer having a predetermined thickness on the surface of the base material is formed.
  • the conditions of the anodizing treatment are preferably set so that the entire anodized film is formed on the surface of the base material to a thickness of 6 to 100 ⁇ m.
  • the first acid or a salt thereof selected from the group consisting of inorganic acids and organic carboxylic acids is mainly used for forming and dissolving a film on the surface of the base material
  • the second acid that is an anhydrous acid is , Mainly used for dissolution and reforming on the surface of anodized coatings.
  • the electrolytic solution containing both the specific first acid or the salt thereof and the specific second acid these substances act synergistically, and the designability is improved. It is possible to manufacture an aluminum member having excellent hunting whiteness of 60 to 90 by a primary treatment by anodizing treatment.
  • the inorganic acid or salt thereof as the first acid is not particularly limited, but for example, at least one inorganic acid or salt thereof selected from the group consisting of sulfuric acid, phosphoric acid, chromic acid and salts thereof. Can be mentioned.
  • Examples of the organic carboxylic acid or its salt that is the first acid include oxalic acid, cyclic oxocarboxylic acid, tartaric acid, maleic acid and salts thereof.
  • the cyclic oxocarboxylic acid is preferably, for example, croconic acid, rhodizonic acid or squaric acid.
  • the anhydrous acid as the anhydrous acid which does not include the hydrate which is the second acid is not particularly limited, but may be trimellitic anhydride, phthalic anhydride, maleic anhydride, pyromellitic anhydride, diphosphorus. At least one anhydrous acid selected from the group consisting of acids, triphosphoric acids and polyphosphoric acids may be mentioned. Among these anhydrous acids, at least one anhydrous acid selected from the group consisting of diphosphoric acid, triphosphoric acid, and polyphosphoric acid is preferable from the viewpoint that stable treatment is facilitated by the buffer effect.
  • First acid or concentration of a salt in the electrolytic solution is 0.01 ⁇ 2.0mol ⁇ dm -3, it is preferably 0.05 ⁇ 1.5mol ⁇ dm -3. If the concentration of the first acid or its salt is less than 0.01 mol ⁇ dm ⁇ 3 , the anodizing treatment of the base material cannot be performed uniformly over the entire treated area, and the light irradiated on the anodized film is evenly distributed. Since it cannot be scattered on the surface, poor appearance (white unevenness) is likely to occur. On the other hand, when the concentration of the first acid or its salt exceeds 2.0 mol ⁇ dm ⁇ 3 , the solution viscosity increases and it is difficult to uniformly perform the anodizing treatment of the base material over the entire treated area.
  • the dissolving power of the electrolytic solution becomes high, and the current density becomes excessive for growing the anodized film, so that the average roughness RSm of the roughness curve element becomes large. Therefore, it is not possible to uniformly scatter the light, and the appearance defect (white unevenness) is likely to occur.
  • the concentration of the second acid in the electrolytic solution mainly contributes to the arithmetic average roughness Ra and is 0.01 to 5.0 mol ⁇ dm ⁇ 3 and 0.1 to 2.5 mol ⁇ dm ⁇ 3 .
  • concentration of the second acid is less than 0.01 mol ⁇ dm ⁇ 3 , dissolution and reformation cannot be effectively performed on the surface of the anodized film, and the desired arithmetic mean roughness on the surface of the anodized film cannot be achieved.
  • An uneven structure (surface roughness curve) having Ra cannot be obtained. Therefore, light cannot be sufficiently scattered, and it is difficult to obtain high whiteness.
  • the concentration of the second acid exceeds 5.0 mol ⁇ dm ⁇ 3 , the solution viscosity increases and it is difficult to uniformly perform the anodizing treatment of the base material over the entire treated area, resulting in poor appearance ( White unevenness) easily occurs. Therefore, by controlling the concentration of the second acid in the range of 0.01 to 5.0 mol ⁇ dm ⁇ 3 , the whiteness is high, and the surface roughness curve is uniform, which is excellent in design. It is possible to obtain a good aluminum member.
  • the electrolysis time during the anodizing treatment mainly contributes to the arithmetic mean roughness Ra, and is preferably 10 to 600 minutes, more preferably 30 to 300 minutes. If the electrolysis time is less than 10 minutes, the thickness of the anodized film tends to be too thin to obtain a desired anodized film. On the other hand, even if the electrolysis time exceeds 600 minutes, the arithmetic average roughness Ra hardly changes and the production efficiency is poor, which is not preferable.
  • the current density during the anodizing treatment mainly contributes to the average roughness RSm of the roughness curve element, preferably 5 to 30 mA ⁇ cm ⁇ 2 , and more preferably 10 to 30 mA ⁇ cm ⁇ 2. ..
  • the current density is 5 mA ⁇ cm ⁇ 2 or more, the anodic oxide coating having a sufficient thickness can be obtained while increasing the deposition rate of the anodic oxide coating.
  • the current density is 30 mA ⁇ cm ⁇ 2 or less, the formation and dissolution of the anodized film on the surface of the base material can be performed more precisely, and the average roughness RSm of the roughness curve element is large. It can be restrained from becoming too much.
  • the temperature (solution temperature) of the electrolytic solution during the anodizing treatment mainly contributes to the average roughness RSm of the roughness curve element and is preferably 0 to 80°C, more preferably 20 to 80°C. ..
  • the temperature of the electrolytic solution is 0° C. or higher, the anodic oxide coating having a sufficient thickness can be obtained while increasing the deposition rate of the anodic oxide coating.
  • the temperature of the electrolytic solution is 80° C. or lower, the formation and dissolution of the anodic oxide coating on the surface of the base material can be performed precisely, and the average roughness RSm of the roughness curve element becomes too large. Can be suppressed.
  • the conditions of the anodizing treatment in particular, the concentration of the first acid or its salt in the electrolytic solution, the concentration of the second acid, the electrolysis time during the anodizing treatment, the current density and the temperature of the electrolytic solution.
  • the ratio of Ra/RSm which represents the sharpness of the roughness curve, can be controlled within a desired range.
  • the base material Before performing the anodizing treatment, the base material may be subjected to a base treatment such as a degreasing treatment or a polishing treatment, if necessary.
  • a base treatment such as a degreasing treatment or a polishing treatment
  • the gloss value of the anodic oxide coating can be lowered and an aluminum member exhibiting a matt white color can be obtained.
  • chemical polishing, mechanical polishing, electrolytic polishing, or other polishing treatment as the base treatment, it is possible to increase the gloss value of the anodizing treatment and obtain a glossy white aluminum member. From the viewpoint of further increasing the whiteness and gloss value of the aluminum member, it is preferable to perform electrolytic polishing treatment on the base material before the anodizing treatment.
  • a post-treatment such as a sealing treatment may be performed if necessary.
  • a base material made of an aluminum alloy shown in Tables 1 and 2 below was prepared, and the base material was anodized under the conditions shown in Tables 1 and 2, and the aluminum members of Examples 1-34 and Comparative Examples 2-8 were prepared. Was produced. On the other hand, in Comparative Example 1, the base material was not anodized.
  • "1100” described as a base material alloy type in Table 1 is a 1000 series aluminum alloy
  • "5052” is a 5000 series aluminum alloy
  • "6063” is a 6000 series aluminum alloy.
  • alkali degreasing was performed using 5% by mass of NaOH
  • chemical polishing was performed using a solution obtained by mixing phosphoric acid and sulfuric acid in a volume ratio of 7:3
  • mechanical polishing was performed using a buffing machine.
  • the electrolytic polishing was performed using a solution in which glacial acetic acid and perchloric acid were mixed at a volume ratio of 4:1.
  • ⁇ Roughness of anodized film> The surface roughness of the anodized film was measured using a laser microscope (“LEXT-OLS3000”, manufactured by Olympus Corporation) for the samples of Examples and Comparative Examples after the anodizing treatment. At that time, with respect to a visual field of 128 ⁇ m ⁇ 96 ⁇ m at an arbitrary position on the surface of the anodized film, three line analyzes were carried out horizontally and parallel to the rolling grain direction, and an average value of six lines was calculated. This was measured in 5 fields of view, and the average value was calculated as the arithmetic average roughness Ra and the average length RSm of the roughness curve element. Further, a value obtained by dividing the calculated arithmetic average roughness Ra by the average length RSm of the roughness curve element was calculated as the sharpness Ra/RSm of the roughness curve.
  • FIG. 2 shows an image taken by a scanning electron microscope (SEM) of the cross section of the anodic oxide coating on the cross section of the aluminum member manufactured in Example 3. As shown in FIG. 2, it is understood that the aluminum member of Example 3 has the anodic oxide coating 2 formed on the base material 1.
  • SEM scanning electron microscope
  • a base material made of an aluminum alloy is anodized in an electrolytic solution containing both a predetermined first acid or a salt thereof and a predetermined second acid.
  • the aluminum members of Examples 1 to 34 thus obtained, it was confirmed that the anodized film was formed on the surface of the base material.
  • the arithmetic average roughness Ra is 0.1 ⁇ m or more
  • the average length RSm of the roughness curve element is 10 ⁇ m or less
  • the Hunter whiteness is 60 to 90.
  • the evaluation of white unevenness was all “ ⁇ ”.
  • Examples 1 to 34 an aluminum member having a high degree of whiteness and suppressing the occurrence of white unevenness was obtained, and thus an aluminum member having excellent appearance characteristics could be obtained.
  • the whiteness of the Hunter was high, which was 70 or more, it was possible to obtain aluminum members having higher whiteness.
  • Comparative Example 1 the base material was only subjected to alkaline degreasing with 5% by mass of NaOH as a base treatment, and was not subjected to anodizing treatment. Therefore, since the base material was not anodized, the anodized film was not formed, and the obtained whiteness of the aluminum member was low.
  • Comparative Example 4 since the material corresponding to the first acid or the salt thereof is excessively contained in the electrolytic solution, the solution viscosity increases and the base material is anodized uniformly over the entire processing area. I could't. Further, the dissolving power of the electrolytic solution becomes high, and the current density becomes excessive for growing the anodized film, so that the average roughness RSm of the roughness curve element becomes large, and light cannot be sufficiently scattered. It was Therefore, white unevenness was generated in the obtained aluminum member, and the whiteness of the Hunter was also low.
  • Ra and RSm satisfied predetermined values, but the material corresponding to the second acid was excessively contained in the electrolytic solution, so that the solution viscosity increased and the anodizing treatment of the base material was performed. It could not be done uniformly over the entire area.
  • Ra/RSm was within the predetermined range, so that the light irradiated on the anodized film could be scattered efficiently, and the whiteness of the Hunter was improved. Therefore, although high whiteness of the Hunter could be obtained in the obtained aluminum member, white unevenness was generated.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Printing Plates And Materials Therefor (AREA)

Abstract

本発明は、従来よりも簡便な一次処理で得られ、白色度が高く、白色ムラが抑制されたアルミニウム部材及びその製造方法を提供することを目的とする。 本発明に係るアルミニウム部材は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる母材と、該母材の表面上に陽極酸化被膜とを有し、前記陽極酸化被膜の表面側から測定したアルミニウム部材の、算術平均粗さRaが0.1μm以上であり、粗さ曲線要素の平均長さRSmが10μm以下であり、かつハンター白色度が60~90である。

Description

アルミニウム部材及びその製造方法
 本発明は、アルミニウム部材及びその製造方法に関し、特に、二次処理以上の複雑な工程を要せず、簡便な一次処理で得られ、白色度が高く、白色ムラが抑制されたアルミニウム部材及びその製造方法に関する。
 建材、電子機器の筐体等の軽量化、意匠性が要求される用途において、不透明白色を有するアルミニウム部材が望まれている。しかしながら、不透明白色は、アルミニウム部材の陽極酸化処理において適用される一般的な染色及び着色方法によっては達成することが困難な色調である。そこで、従来から不透明白色を有するアルミニウム系材料の製造について検討されている。
 特許文献1には、バリア型陽極酸化処理後に電流回復を伴うポーラス型陽極酸化処理を行い、被膜構造を変化させることにより、白色表面を有するアルミニウム部材を製造する方法が開示されている。特許文献2には、陽極酸化処理により形成された細孔に顔料を充填することによりアルミニウム部材を着色する方法が開示されている。
特開昭53-87945号公報 特開2017-25384号公報
 しかしながら、従来の白色表面を有するアルミニウム部材の製造方法は、二次処理以上のさらなる工程など複雑な電解工程が必要である。また、交流電解に必要な高額の設備投資を行わなければならないという設備上の問題もある。さらに、従来のアルミニウム部材の製造方法では、未だ十分な白色度のアルミニウム部材が得られていなかった。また、意匠性の観点から、白色ムラをできる限り抑制し、外観特性にも優れたアルミニウム部材の開発が望まれている。
 本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、従来よりも簡便な一次処理で得られ、白色度が高く、白色ムラが抑制されたアルミニウム部材及びその製造方法を提供することを目的とする。
 本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、陽極酸化被膜の表面粗さとして、高さ方向の粗さパラメータである算術平均粗さRaと、横方向の粗さパラメータである粗さ曲線要素の平均長さRSmとを適切に制御することで、アルミニウム部材の白色度が高まり、さらには白色ムラを抑制できることを見出した。
 また、本発明者らは、特定の組成を有する電解液を用いてアルミニウム部材の陽極酸化処理を行うことにより、二次処理以上の複雑な工程を経ず、簡便な一次処理で、白色度が高く、白色ムラが抑制されたアルミニウム部材が得られることを見出した。
 本発明の態様は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる母材と、該母材の表面上に陽極酸化被膜とを有し、前記陽極酸化被膜の表面側から測定したアルミニウム部材の、算術平均粗さRaが0.1μm以上であり、粗さ曲線要素の平均長さRSmが10μm以下であり、かつハンター白色度が60~90である、アルミニウム部材である。
 本発明の態様は、前記算術平均粗さRaと前記粗さ曲線要素の平均長さRSmとの関係式が、0.1≦Ra/RSm≦1.2を満たし、前記陽極酸化被膜の表面側から測定した前記アルミニウム部材のハンター白色度が70~90である、アルミニウム部材である。
 本発明の態様は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる母材を準備する工程と、前記母材に対して、(a)無機酸及び有機カルボン酸からなる群から選択される第1の酸又はその塩と、(b)無水酸である第2の酸とを含む電解液中で陽極酸化処理を行う工程と、を有し、前記第1の酸又はその塩の濃度が0.01~2.0mol・dm-3であり、前記第2の酸の濃度が0.01~5.0mol・dm-3である、アルミニウム部材の製造方法である。
 本発明の態様は、前記陽極酸化処理を行う工程において、電流密度が5~30mA・cm-2である、アルミニウム部材の製造方法である。
 本発明の態様は、前記陽極酸化処理を行う工程において、電解液の温度が0~80℃である、アルミニウム部材の製造方法である。
 本発明の態様は、前記陽極酸化処理を行う工程において、電解時間が10~600分である、アルミニウム部材の製造方法である。
 本発明により、従来よりも簡便な一次処理で得られ、白色度が高く、白色ムラが抑制されたアルミニウム部材、及びその製造方法を提供することができる。
図1は、本発明に係るアルミニウム部材の一実施形態を模式的に表す概略図である。 図2は、実施例3で得られたアルミニウム部材の陽極酸化被膜の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)により撮影した画像である。
 以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することができる。
<アルミニウム部材>
 本発明に係るアルミニウム部材は、母材と、母材の表面上に陽極酸化被膜とを有する。以下では、一実施形態に係るアルミニウム部材の構成要素について説明する。
 (母材)
 母材は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなり、いずれであってもよい。母材の材質は、アルミニウム部材の用途に応じて適宜選択することができる。例えば、アルミニウム部材の強度を高くする観点から、母材は5000系アルミニウム合金又は6000系アルミニウム合金であることが好ましい。また、陽極酸化処理後のアルミニウム部材の白色度を高くする観点から、母材は、陽極酸化処理による着色が起こりにくい1000系アルミニウム合金又は6000系アルミニウム合金であることが好ましい。
 (陽極酸化被膜)
 陽極酸化被膜は、母材の表面上に形成されたバリア層と、該バリア層上に形成されたポーラス層とを有する。陽極酸化被膜の厚さは、特に限定されるものではないが、全体として、6~100μmであることが好ましく、6~80μmであることがより好ましい。陽極酸化被膜の厚さが100μmを超えると、電解時間が長くなり、生産性の低下を招く上、不均一成長に伴うムラが発生して外観不良となる傾向にある。
 バリア層の厚さは、特に限定されるものではないが、干渉による着色を抑制し、白色度をより高くする観点から、10~150nmであることが好ましい。
 ポーラス層の孔は、ポーラス層とバリア層の境界からポーラス層の厚さ方向に伸びる。この時、ポーラス層の表面に向かってポーラス層の厚さ方向を放射状に分岐して伸びていてもよい。すなわち、ポーラス層の表面に近づくにつれて、一つの孔から所定の角度で分岐して一つ以上の孔が伸び、さらにこの孔から所定の角度で分岐して一つ以上の孔が伸びる、というように一つの孔から分岐した一つ以上の孔が所定の角度範囲に広がって存在してもよい。
 ポーラス層の厚さは、特に限定されるものではないが、干渉による着色を抑制し、白色度をより高くする観点から、6μm以上100μm未満であることが好ましく、8~75μmであることがより好ましく、10~50μmであることがさらに好ましい。ポーラス層の厚さが6μm未満では、乱反射による光の拡散が不十分となるため、陽極酸化被膜が透明になりやすい。陽極酸化被膜が透明になると、アルミニウム部材全体での色調が母材の色調に近くなるため、所望とする白色度を得ることが困難となる。尚、ポーラス層の厚さの上限値である100μm未満は、陽極酸化被膜の厚さの上限値である100μmに基づく。
 図1は、本発明に係るアルミニウム部材の一実施形態を模式的に表す概略図である。図1に示すように、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる母材1の表面上に、陽極酸化被膜2が形成されている。陽極酸化被膜2は、母材1の表面上に形成されたバリア層3と、バリア層3上に形成されたポーラス層4とを有する。
 (算術平均粗さRa)
 アルミニウム部材は、0.1μm以上の算術平均粗さRaを有する。具体的には、陽極酸化被膜の表面側から測定したアルミニウム部材の算術平均粗さRaが、0.1μm以上であり、0.5μm以上であることが好ましく、1.0μm以上であることがより好ましい。粗さ曲線の算術平均粗さRaは、陽極酸化被膜の表面の凹凸構造における粗さ曲線を中心線から折り返し、その粗さ曲線と中心線によって得られた面積を単位長さで割った値であり、比表面積の程度を表しているともいえる。アルミニウム部材の粗さ曲線の算術平均粗さRaが大きくなるほど、光を散乱する面積が増え、観察者はアルミニウム部材を白く視認できる傾向にある。このような算術平均粗さRaは、例えば、JIS B0601:2001に準じて測定することができる。一方、算術平均粗さRaが0.1μm未満では、光を散乱する面積が少ないため、アルミニウム部材固有の色調を低減できない。その結果、陽極酸化被膜に照射した光を十分に散乱させることができず、高い白色度を有するアルミニウム部材を得ることが困難となる。
 アルミニウム部材は、10μm以下の粗さ曲線要素の平均長さRSmを有する。具体的には、陽極酸化被膜の表面側から測定したアルミニウム部材の粗さ曲線要素の平均長さRSmが10μm以下であり、8.0μm以下であることが好ましく、6.0μm以下であることがより好ましい。粗さ曲線要素の平均長さRSmは、一定以上の高低差を持つ凹凸構造の周期(凹凸の平均間隔)を表している。アルミニウム部材の粗さ曲線要素の平均長さRSmが小さくなるほど、光を散乱する面積が増え、観察者はアルミニウム部材を白く視認できる傾向にある。このような粗さ曲線要素の平均長さRSmは、例えば、JIS B0601:2001に準じて測定することができる。アルミニウム部材の粗さ曲線要素の平均長さRSmが10μmを越えると、光を散乱する面積が少ないため、アルミニウム部材固有の色調が表れやすくなる。その結果、陽極酸化被膜に照射した光を均一に散乱させることができず、アルミニウム部材に白色ムラが発生しやくなる。
 アルミニウム部材は、60~90のハンター白色度を有する。具体的には、陽極酸化被膜の表面側から測定したアルミニウム部材のハンター白色度が、60~90であり、70~90であることが好ましく、80~90であることがより好ましい。尚、ハンター白色度とは、JIS P8123の規格に準拠して得られるハンター白色度試験方法により測定された数値を意味する。ハンター白色度が大きいほど、アルミニウム部材は高い白色度(不透明白色度)を有する。アルミニウム部材が60~90の高いハンター白色度を有することにより、アルミニウム部材は好適な不透明白色を有すると共に、アルミニウム部材に優れた意匠性を付与することができる。
 粗さ曲線要素の平均長さRSmに対する算術平均粗さRaの比として、算術平均粗さRaと粗さ曲線要素の平均長さRSmとの関係式が、0.1≦Ra/RSm≦1.2を満たすことが好ましく、0.2≦Ra/RSm≦1.1を満たすことがより好ましく、0.3≦Ra/RSm≦1.0を満たすことがさらに好ましい。高さ方向の粗さを表す算術平均粗さRaと、横方向の粗さを示す粗さ曲線要素の平均長さRSmとの比であるRa/RSmは、粗さ曲線の鋭さを表す。算術平均粗さRaと粗さ曲線要素の平均長さRSmとの関係式が、0.1≦Ra/RSm≦1.2を満たすことにより、陽極酸化被膜に照射した光を効率的に散乱させることができ、ハンター白色度が向上するため、観察者はアルミニウム部材をより白く視認できる傾向にある。
<アルミニウム部材の製造方法>
 本発明に係るアルミニウム部材の製造方法は、母材を準備する工程と、母材に対して特定の電解液中で陽極酸化処理を行う工程とを有する。すなわち、一次処理として所定の陽極酸化処理が行われれば、該一次処理とは異なるさらなる電解液の使用、陽極酸化処理後に続く他の複雑な処理等、さらなる二次処理、三次処理を行わなくても所望とする高い白色度を有するアルミニウム部材を作製することができる。このように、本発明に係るアルミニウム部材の製造方法では、簡便な一次処理で白色度の高いアルミニウム部材を提供することができるため、より効率的に白色度の高いアルミニウム部材を製造することができる。以下、一実施形態に係るアルミニウム部材の製造方法における各工程について、詳細に説明する。
 (母材を準備する工程)
 最初に、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる母材を準備する。アルミニウム合金としては特に限定されないが、上述のように、1000系アルミニウム合金、5000系アルミニウム合金及び6000系アルミニウム合金を挙げることができる。
 (母材に対して陽極酸化処理を行う工程)
 陽極酸化処理は、母材に対して、(a)無機酸及び有機カルボン酸からなる群から選択される第1の酸又はその塩と、(b)無水酸である第2の酸とを含む電解液中で行う。陽極酸化処理により、母材の表面上に、所定の厚さのバリア層と、バリア層上に所定の厚さのポーラス層とを有する陽極酸化被膜が形成される。陽極酸化処理の条件は、母材の表面上に陽極酸化被膜全体として、6~100μmの厚さに形成される条件に設定することが好ましい。
 無機酸及び有機カルボン酸からなる群から選択される第1の酸又はその塩は、主に母材の表面上で被膜の形成と溶解のために使用され、無水酸である第2の酸は、主に陽極酸化被膜の表面上で溶解と再形成を行うために使用される。このように、陽極酸化処理において、特定の第1の酸又はその塩と、特定の第2の酸の両方を含む電解液を使用することにより、これらの物質が相乗的に作用し、意匠性に優れ、ハンター白色度が60~90のアルミニウム部材を陽極酸化処理による一次処理で作製することができる。
 第1の酸としての無機酸又はその塩は、特に限定されるものではないが、例えば、硫酸、リン酸、クロム酸及びこれらの塩からなる群より選択された少なくとも一種の無機酸又はその塩を挙げることができる。
 第1の酸である有機カルボン酸又はその塩としては、シュウ酸、環状オキソカルボン酸、酒石酸、マレイン酸及びこれらの塩などを挙げることができる。環状オキソカルボン酸は、例えば、クロコン酸、ロジゾン酸又はスクアリン酸であることが好ましい。
 第2の酸である水和物を含まない無水の酸としての無水酸は、特に限定されるものではないが、無水トリメリット酸、無水フタル酸、無水マレイン酸、無水ピロメリット酸、二リン酸、三リン酸及びポリリン酸からなる群から選択される少なくとも一種の無水酸を挙げることができる。これらの無水酸の中でも、バッファー効果により安定的に処理しやすい点から、二リン酸、三リン酸及びポリリン酸からなる群から選択される少なくとも一種の無水酸であることが好ましい。
 電解液中の第1の酸又はその塩の濃度は、0.01~2.0mol・dm-3であり、0.05~1.5mol・dm-3であることが好ましい。第1の酸又はその塩の濃度が0.01mol・dm-3未満では、母材の陽極酸化処理を処理面積全体に渡って均一に行うことができず、陽極酸化被膜に照射した光を均一に散乱させることができないため、外観不良(白色ムラ)を生じやすい。一方、第1の酸又はその塩の濃度が2.0mol・dm-3を超えると、溶液粘度が増大し母材の陽極酸化処理を処理面積全体に渡って均一に行うことが困難である。また、電解液の溶解力が高くなり、陽極酸化被膜を成長させるために電流密度が過剰となるため、粗さ曲線要素の平均粗さRSmが大きくなる。そのため、光を均一に散乱させることができず、外観不良(白色ムラ)が生じやすい。
 電解液中の第2の酸の濃度は、主に算術平均粗さRaに寄与し、0.01~5.0mol・dm-3であり、0.1~2.5mol・dm-3であることが好ましい。第2の酸の濃度が、0.01mol・dm-3未満では、陽極酸化被膜の表面上で溶解と再形成を有効に行うことができず、陽極酸化被膜の表面に所望の算術平均粗さRaを有する凹凸構造(表面の粗さ曲線)が得られない。そのため、光を十分に散乱させることができず、高い白色度が得られにくい。一方、第2の酸の濃度が5.0mol・dm-3を超えると、溶液粘度が増大し母材の陽極酸化処理を処理面積全体に渡って均一に行うことが困難であり、外観不良(白色ムラ)が生じやすくなる。そのため、第2の酸の濃度を0.01~5.0mol・dm-3の範囲に制御することにより、高い白色度を有し、さらには表面の粗さ曲線が均一である意匠性に優れたアルミニウム部材を得ることができる。
 陽極酸化処理時の電解時間は、主に算術平均粗さRaに寄与し、10~600分であることが好ましく、30~300分であることがより好ましい。電解時間が10分未満では、陽極酸化被膜の膜厚が薄く、所望の厚さの陽極酸化被膜が得られない傾向にある。一方、電解時間が600分を超えても算術平均粗さRaはほとんど変化せず、生産効率が悪いため好ましくない。
 陽極酸化処理時の電流密度は、主に粗さ曲線要素の平均粗さRSmに寄与し、5~30mA・cm-2であることが好ましく、10~30mA・cm-2であることがより好ましい。電流密度が5mA・cm-2以上であることにより、陽極酸化被膜の成膜速度を早めつつ、十分な厚さの陽極酸化被膜を得ることができる。また、電流密度が30mA・cm-2以下であることにより、母材の表面上での陽極酸化被膜の形成と溶解をより緻密に行うことができ、粗さ曲線要素の平均粗さRSmが大きくなり過ぎることを抑制できる。
 陽極酸化処理時の電解液の温度(液温)は、主に粗さ曲線要素の平均粗さRSmに寄与し、0~80℃であることが好ましく、20~80℃であることがより好ましい。電解液の温度が0℃以上であることにより、陽極酸化被膜の成膜速度を早めつつ、十分な厚さの陽極酸化被膜を得ることができる。また、電解液の温度が80℃以下であることにより、母材の表面上での陽極酸化被膜の形成と溶解を緻密に行うことができ、粗さ曲線要素の平均粗さRSmが大きくなり過ぎることを抑制できる。
 このように、陽極酸化処理の条件、特に、電解液中の第1の酸又はその塩の濃度、第2の酸の濃度、さらには陽極酸化処理時の電解時間、電流密度及び電解液の温度を調整することにより、粗さ曲線の鋭さを表すRa/RSmの比を所望の範囲に制御することができる。
 陽極酸化処理を行う前に、必要に応じて、母材に対して脱脂処理、研磨処理等の下地処理を行ってもよい。例えば、下地処理としてアルカリ脱脂処理を行うことにより、陽極酸化被膜のグロス値を低くし、艶のない白色を呈するアルミニウム部材を得ることができる。一方、下地処理として化学研磨、機械研磨、電解研磨等の研磨処理を行うことにより、陽極酸化処理のグロス値を高くし、艶のある白色を呈するアルミニウム部材を得ることができる。アルミニウム部材の白色度及びグロス値をより高くする観点からは、陽極酸化処理を行う前に、母材に電解研磨処理を行うことが好ましい。尚、母材に対して陽極酸化処理を行った後、必要に応じて封孔処理等の後処理を行ってもよい。
 以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下に示す例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜その構成を変更することができる。
 下記表1及び2に示すアルミニウム合金からなる母材を準備し、表1及び2に示す条件で母材に対して陽極酸化処理を行い、実施例1~34及び比較例2~8のアルミニウム部材を作製した。一方、比較例1では、母材に対して陽極酸化処理を行わなかった。尚、表1中に母材合金種として記載されている「1100」は1000系アルミニウム合金であり、「5052」は5000系アルミニウム合金であり、「6063」は6000系アルミニウム合金である。また、下地処理として、アルカリ脱脂は5質量%のNaOHを用いて行い、化学研磨はリン酸と硫酸を7:3の体積割合で混合した溶液を用いて行い、機械研磨はバフ研磨機を用いて行い、電解研磨は氷酢酸と過塩素酸を4:1の体積割合で混合した溶液を用いて行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
















Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 上記表1及び2で作成した実施例1~34及び比較例1~8のアルミニウム部材について、下記に示す測定及び評価を行った。これらの測定及び評価結果を表3及び4に示す。ハンター白色度、白色ムラ及び陽極酸化被膜の粗さは、以下のように測定した。表3及び4中の「判定」については、白色ムラがなくハンター白色度が70以上である場合を「◎」、白色ムラがなくハンター白色度が60以上70未満である場合を「○」、ハンター白色度が60未満である場合及び/又は白色ムラがある場合を「×」とした。
<ハンター白色度>
 得られたアルミニウム部材について、JIS Z8781-4:2013に規定の国際照明委員会(CIE)で規格化されたLを測色計で測定し、下記式によりハンター白色度に換算して評価した。
 ハンター白色度=100-{(100-L+a*2+b*21/2
<白色ムラ>
 陽極酸化処理後の各実施例、比較例のサンプルを目視で外観観察した。10cmのサンプルにおける外観観察により、陽極酸化が均一にされている場合を「○」、白色ムラが発生した場合又は陽極酸化がされていない場合を「×」と評価した。
<陽極酸化被膜の粗さ>
 陽極酸化処理後の各実施例、各比較例のサンプルについて、レーザー顕微鏡(「LEXT-OLS3000」、オリンパス株式会社製)を用いて陽極酸化被膜の表面粗さを測定した。その際、陽極酸化被膜の表面の任意の箇所における128μm×96μmの視野について、圧延目方向に対し水平及び平行に線分析をそれぞれ3本行い、合計6本の平均値を算出した。これを5視野にて測定し、その平均値を算術平均粗さRa及び粗さ曲線要素の平均長さRSmとして算出した。また、算出した算術平均粗さRaを粗さ曲線要素の平均長さRSmで除した値を、粗さ曲線の鋭さRa/RSmとして算出した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003






Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 図2は、実施例3で作製したアルミニウム部材断面が有する陽極酸化被膜の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)により撮影した画像を示す。図2に示すように、実施例3のアルミニウム部材は、母材1上に、陽極酸化被膜2が形成されていることが分かる。
 表1及び3に示されるように、アルミニウム合金からなる母材に対して、所定の第1の酸又はその塩と、所定の第2の酸の両方を含む電解液中で陽極酸化処理を行うことにより得られた実施例1~34のアルミニウム部材では、陽極酸化被膜が、母材の表面上に形成されていることが確認された。また、実施例1~34のアルミニウム部材では、算術平均粗さRaが0.1μm以上であり、粗さ曲線要素の平均長さRSmが10μm以下であり、ハンター白色度が60~90であり、かつ白色ムラの評価も全て「○」であった。このため、実施例1~34では、高い白色度を示し、かつ白ムラの発生も抑制されていることから外観特性に優れたアルミニウム部材を得ることができた。特に、実施例3~34では、70以上の高いハンター白色度を示していることから、より白色度が高いアルミニウム部材を得ることができた。
 一方、比較例1では、母材に対して、下地処理として5質量%のNaOHを用いてアルカリ脱脂を行ったのみであり陽極酸化処理を行わなかった。そのため、母材は陽極酸化されていないことから、陽極酸化被膜が形成されておらず、得られたアルミニウム部材のハンター白色度も低かった。
 比較例2では、電解液中に第1の酸又はその塩に相当する材料の濃度が低すぎるため、母材の陽極酸化処理を処理面積全体に渡って均一に行うことができなかった。また、電解液中に第2の酸に相当する材料が含まれていないため、算術平均粗さRaが小さくなり、光を十分に散乱させることができなかった。そのため、得られたアルミニウム部材において白色ムラが発生し、ハンター白色度も低かった。
 比較例3では、電解液中に第2の酸に相当する材料の濃度が低すぎるため、算術平均粗さRaが小さく、光を十分に散乱させることができなかった。そのため、得られたアルミニウム部材において陽極酸化は均一にされていたものの、ハンター白色度は低かった。
 比較例4では、電解液中に第1の酸又はその塩に相当する材料が過剰に含まれているため、溶液粘度が増大し母材の陽極酸化処理を処理面積全体に渡って均一に行うことができなかった。また、電解液の溶解力が高くなり、陽極酸化被膜を成長させるために電流密度が過剰となるため、粗さ曲線要素の平均粗さRSmが大きくなり、光を十分に散乱させることができなかった。そのため、得られたアルミニウム部材において白色ムラが発生し、ハンター白色度も低かった。
 比較例5では、電解液中に第1の酸又はその塩に相当する材料が過剰に含まれているため、溶液粘度が増大し母材の陽極酸化処理を処理面積全体に渡って均一に行うことができなかった。また、電解液の溶解力が高くなり、陽極酸化被膜を成長させるために電流密度が過剰となるため、粗さ曲線要素の平均粗さRSmが大きくなった。加えて、電解液中に第2の酸に相当する材料が含まれていないため、算術平均粗さRaが小さくなり、比較例4よりも光を十分に散乱させることができなかった。そのため、得られたアルミニウム部材において白色ムラが発生し、ハンター白色度もより低かった。
 比較例6では、Ra/RSmは所定の範囲を満たしたものの、電解液中に第2の酸に相当する材料が含まれていないため、算術平均粗さRaが小さくなり、光を十分に散乱させることができなかった。そのため、得られたアルミニウム部材において陽極酸化は均一にされていたものの、高いハンター白色度を得ることができなかった。
 比較例7では、電解液中に第1の酸又はその塩に相当する材料が過剰に含まれているため、溶液粘度が増大し母材の陽極酸化処理を処理面積全体に渡って均一に行うことができなかった。また、電解液の溶解力が高くなり、陽極酸化被膜を成長させるために電流密度が過剰となるため、粗さ曲線要素の平均粗さRSmは大きくなったものの、Ra/RSmは所定の範囲内であった。そのため、陽極酸化被膜に照射した光を効率的に散乱させることができ、ハンター白色度は向上した。その結果、得られたアルミニウム部材において高いハンター白色度を得ることはできたものの、白色ムラが発生していた。
 比較例8では、Ra及びRSmは所定の値を満たしたものの、電解液中に第2の酸に相当する材料が過剰に含まれていたため、溶液粘度が増大し母材の陽極酸化処理を処理面積全体に渡って均一に行うことができなかった。一方で、Ra/RSmは所定の範囲内であったため、陽極酸化被膜に照射した光を効率的に散乱させることができ、ハンター白色度は向上した。そのため、得られたアルミニウム部材において高いハンター白色度を得ることができたものの、白色ムラが発生していた。
1 母材
2 陽極酸化被膜
3 バリア層
4 ポーラス層

Claims (6)

  1.  アルミニウム又はアルミニウム合金からなる母材と、該母材の表面上に陽極酸化被膜とを有し、
     前記陽極酸化被膜の表面側から測定したアルミニウム部材の、算術平均粗さRaが0.1μm以上であり、粗さ曲線要素の平均長さRSmが10μm以下であり、かつハンター白色度が60~90であることを特徴とする、アルミニウム部材。
  2.  前記算術平均粗さRaと前記粗さ曲線要素の平均長さRSmとの関係式が、0.1≦Ra/RSm≦1.2を満たし、前記陽極酸化被膜の表面側から測定した前記アルミニウム部材のハンター白色度が70~90である、請求項1に記載のアルミニウム部材。
  3.  アルミニウム又はアルミニウム合金からなる母材を準備する工程と、
     前記母材に対して、(a)無機酸及び有機カルボン酸からなる群から選択される第1の酸又はその塩と、(b)無水酸である第2の酸とを含む電解液中で陽極酸化処理を行う工程と、を有し、
     前記第1の酸又はその塩の濃度が0.01~2.0mol・dm-3であり、
     前記第2の酸の濃度が0.01~5.0mol・dm-3であることを特徴とする、アルミニウム部材の製造方法。
  4.  前記陽極酸化処理を行う工程において、
     電流密度が5~30mA・cm-2である、請求項3に記載のアルミニウム部材の製造方法。
  5.  前記陽極酸化処理を行う工程において、
     電解液の温度が0~80℃である、請求項3又は4に記載のアルミニウム部材の製造方法。
  6.  前記陽極酸化処理を行う工程において、
     電解時間が10~600分である、請求項3~5までのいずれか1項に記載のアルミニウム部材の製造方法。
PCT/JP2019/045621 2018-11-30 2019-11-21 アルミニウム部材及びその製造方法 WO2020110903A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020217013015A KR102491981B1 (ko) 2018-11-30 2019-11-21 알루미늄 부재 및 그 제조 방법
CN201980080813.7A CN113195797A (zh) 2018-11-30 2019-11-21 铝构件及其制造方法
US17/332,779 US20210285120A1 (en) 2018-11-30 2021-05-27 Aluminum member and method of manufacturing aluminum member

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018-225543 2018-11-30
JP2018225543A JP6584626B1 (ja) 2018-11-30 2018-11-30 アルミニウム部材及びその製造方法

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US17/332,779 Continuation US20210285120A1 (en) 2018-11-30 2021-05-27 Aluminum member and method of manufacturing aluminum member

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020110903A1 true WO2020110903A1 (ja) 2020-06-04

Family

ID=68095317

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/045621 WO2020110903A1 (ja) 2018-11-30 2019-11-21 アルミニウム部材及びその製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20210285120A1 (ja)
JP (1) JP6584626B1 (ja)
KR (1) KR102491981B1 (ja)
CN (1) CN113195797A (ja)
WO (1) WO2020110903A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7435405B2 (ja) 2020-10-23 2024-02-21 日本軽金属株式会社 アルミニウム部材及びその製造方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6585863B1 (ja) * 2019-01-23 2019-10-02 株式会社Uacj アルミニウム部材及びその製造方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61281897A (ja) * 1985-06-08 1986-12-12 Nippon Paint Co Ltd アルミニウム又はアルミニウム合金の前処理方法
JPS63145795A (ja) * 1986-12-08 1988-06-17 Nippon Paint Co Ltd アルミニウム又はアルミニウム合金の前処理方法
JP2014524843A (ja) * 2011-05-13 2014-09-25 マイラン・グループ 乾式接着剤
JP2017075383A (ja) * 2015-10-16 2017-04-20 株式会社Uacj アルミニウム部材及びその製造方法
JP3211272U (ja) * 2014-06-23 2017-07-06 アップル インコーポレイテッド 多孔性酸化厚膜の干渉着色
JP2018531325A (ja) * 2015-10-30 2018-10-25 アップル インコーポレイテッドApple Inc. 向上した特徴を有する陽極被膜

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5387945A (en) 1977-01-12 1978-08-02 Fuji Satsushi Kogyo Kk Whitening treatment method of surface of aluminium or aluminium alloy material
JP2017025384A (ja) 2015-07-23 2017-02-02 株式会社サクラクレパス 着色アルミニウム成形体及びその製造方法
JP7248399B2 (ja) * 2018-09-14 2023-03-29 株式会社Lixil アルミニウム形材、建具及びアルミニウム形材の製造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61281897A (ja) * 1985-06-08 1986-12-12 Nippon Paint Co Ltd アルミニウム又はアルミニウム合金の前処理方法
JPS63145795A (ja) * 1986-12-08 1988-06-17 Nippon Paint Co Ltd アルミニウム又はアルミニウム合金の前処理方法
JP2014524843A (ja) * 2011-05-13 2014-09-25 マイラン・グループ 乾式接着剤
JP3211272U (ja) * 2014-06-23 2017-07-06 アップル インコーポレイテッド 多孔性酸化厚膜の干渉着色
JP2017075383A (ja) * 2015-10-16 2017-04-20 株式会社Uacj アルミニウム部材及びその製造方法
JP2018531325A (ja) * 2015-10-30 2018-10-25 アップル インコーポレイテッドApple Inc. 向上した特徴を有する陽極被膜

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7435405B2 (ja) 2020-10-23 2024-02-21 日本軽金属株式会社 アルミニウム部材及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20210285120A1 (en) 2021-09-16
KR102491981B1 (ko) 2023-01-26
CN113195797A (zh) 2021-07-30
JP2020084307A (ja) 2020-06-04
JP6584626B1 (ja) 2019-10-02
KR20210070339A (ko) 2021-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6604703B2 (ja) アルミニウム部材及びその製造方法
WO2020110903A1 (ja) アルミニウム部材及びその製造方法
US11932956B2 (en) Aluminum member and method of manufacturing the same
EP0215422B1 (de) Verfahren zur elektrochemischen Aufrauhung von Aluminium für Druckplattenträger
CN109837579B (zh) 铝部件及其制造方法
US11549190B2 (en) Aluminum member and method of manufacturing aluminum member
Vera et al. Evaluation of the influence of texture and microstructure of titanium substrates on TiO2 anodic coatings at 60 V
US20230212776A1 (en) Aluminum member and manufacturing method thereof
US20210348293A1 (en) Aluminum member and method of manufacturing aluminum member
JP3816754B2 (ja) グレー系色複合皮膜を有するアルミニウム材及びアルミニウム合金材並びにその製造方法
JP7435405B2 (ja) アルミニウム部材及びその製造方法
JP7394594B2 (ja) アルミニウム形材、アルミニウム形材の製造方法
WO2023089824A1 (ja) アルミニウム部材及びその製造方法
TW202405256A (zh) 鋁構件及其製造方法
JP2002030484A (ja) グレー系色複合皮膜を有するアルミニウム材及びアルミニウム合金材並びにその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19889459

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20217013015

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19889459

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1