JPH06330386A - 硬質陽極酸化皮膜の形成方法および硬質陽極酸化皮膜形成用アルミニウム合金 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アルミニウム合金に硬質陽極酸化皮膜を形成
するにあたり、常温の電解浴を用いて、膜厚方向に均一
な高い硬度を有する皮膜を形成する。 【構成】 硫酸に対し不溶性もしくは難溶性でかつ粒径
が０．０１〜３μｍの範囲内の金属間化合物析出物が１
×１０⁴ 個／mm² 以上の密度で分散しているアルミニウ
ム合金、例えばＡｌ−Ｍｎ系合金、あるいはＡｌ−Ｍｎ
−Ｍｇ系合金等を基材とし、その基材表面に、１２℃〜
３０℃の浴温の硫酸電解浴によって陽極酸化処理を施し
て、Hv３５０以上の硬質陽極酸化皮膜を形成する方法。
またこのような方法に用いるＡｌ−Ｍｎ系合金、Ａｌ−
Ｍｎ−Ｍｇ系合金を規定した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、各種精密機械器具の
部品あるいは摺動部品など、硬さや耐摩耗性が要求され
る部材として使用されるアルミニウム合金材料につい
て、Hv３５０以上の硬質陽極酸化皮膜を形成する方法、
およびその硬質陽極酸化皮膜形成用のアルミニウム合金
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】主として軽量性が要求される精密機械器
具部品や摺動部品などとして、従来からアルミニウム合
金材料が広く使用されているが、この場合表面に高硬度
を与えたり、良好な耐摩耗性を与えるために、硬質陽極
酸化皮膜を形成することが多い。

【０００３】硬質陽極酸化皮膜は、一般にはHv３５０以
上の硬さの陽極酸化皮膜を称しており、このような硬質
陽極酸化皮膜を形成する方法としては、従来一般には低
温法が広く採用されている。この低温法は、硫酸をベー
スとする電解浴を用い、浴温を１０℃以下の低温とする
とともに、電流密度を３〜５Ａ／dm² と高い値として、
比較的短時間で陽極酸化を行なうものであり、このよう
に低温、高電流密度、短時間の処理によって電解浴によ
る化学的侵食を抑制し、硬質の陽極酸化皮膜を得ること
ができる。工業的にはＪＩＳ １０００番系の純アルミ
ニウム系Ａｌ合金、あるいは５０５２合金などの耐食合
金などについて、例えば浴温５℃、１０〜１５％濃度の
硫酸浴を用い、電流密度３Ａ／dm² 、処理時間６０分で
５０μｍ厚程度の硬質陽極酸化皮膜が得られ、この場合
の硬質陽極酸化皮膜の硬さは表面硬さがHv３５０〜４０
０程度、皮膜断面の硬さは皮膜と地金との境界近くでHv
４００〜４５０程度となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述のように低温法に
よって硬質陽極酸化皮膜を形成した場合、皮膜の厚さ方
向に硬度差が生じ、厚さ方向の全域にわたって均一に高
硬度とすることができない問題がある。すなわち、皮膜
の内部すなわち地金に近い部分では高硬度が得られる
が、皮膜の上部すなわち表面近くの部分は、硬度が低く
なる現象が生じる。これは、硬質陽極酸化皮膜の厚み方
向の各部分のうち、地金に近い内部は電解浴に直接曝さ
れていないため硬質となっているが、表面付近は電解浴
に直接曝されて、処理期間中に化学的、電気化学的溶解
作用を受けて溶解し、特にポアの部分でその開口端付近
が拡径されてしまい、表面付近の部分が軟質化してしま
うために生じる現象であり、従来の通常の低温法による
硬質陽極酸化処理では避けることができない現象であっ
た。

【０００５】そこで特に表面まで均一に硬質であること
が要求される航空機部品や超精密寸法部品等の場合に
は、軟質な表面層を例えば厚さ２０μｍ程度にわたって
研削除去して表面に硬質な部分を露出させ、これらの部
品に使用することも行なわれているが、この場合には余
計な工程が必要となって大幅なコストアップを招かざる
を得ず、そこでこのような切削を要しないように厚み方
向に均一に硬質な硬質陽極酸化皮膜を生成する方法の開
発が強く望まれている。

【０００６】また前述のような低温法によって硬質陽極
酸化皮膜を形成した場合、低温で酸化皮膜が成長する際
に体積膨張が生じるため、皮膜中に微小なクラック（ひ
び割れ）が発生することを避け得ない。そしてこのよう
に皮膜に微小なクラックが存在する材料を例えば摺動部
品に使用した場合には円滑な摺動運動が妨げられること
があり、またクラックの部分が腐食発生の起点となるた
め耐食性が低下してしまうなど、硬質陽極酸化皮膜とし
ての本来の機能を充分に発揮できなくなる問題がある。
さらに前述のように皮膜中の微小なクラックは耐熱性に
も悪影響を与える。すなわち、本来陽極酸化皮膜は硬質
であるほどクラックが生じやすいが、前述のように微小
なクラックが生じた陽極酸化皮膜が１５０℃程度以上の
高温に曝されれば、いわゆるヒートショックによりクラ
ックが急激に成長し、機械的性質が低下するばかりでな
く、電気絶縁性などの電気的特性が劣化するとともに、
耐食性などの化学的特性も悪化するなど、種々の問題が
生じる。

【０００７】さらにまた、前述のような低温法による硬
質陽極酸化皮膜形成においては、電解液を低温に冷却す
るための冷却装置や、電解浴槽を低温に保持するための
断熱構造などを必要とし、そのため設備コスト、ランニ
ングコストが高くならざるを得ない問題もある。

【０００８】一方、前述のような低温法の欠点を解消す
るため、従来から種々の方法が考えられており、例えば
硫酸にシュウ酸等の有機酸を添加することによって化学
的電解力を小さくする方法も知られているが、この場合
にはコストアップを招くとともに生産性の低下を招き、
根本的な解決とはならない。また陽極酸化処理における
電流波形を交直重畳波形その他の特殊波形としたり、あ
るいは定電圧電解を行なうなど、種々の方法が試みられ
てはいるが、いずれも前述のような問題を満足できる程
度まで解決することは困難であった。

【０００９】この発明は以上の事情を背景としてなされ
たもので、皮膜の厚み方向に均一な高硬度を有する硬質
陽極酸化皮膜を、特に大きなコスト上昇を招くことなく
形成することができ、しかも陽極酸化処理時に微小クラ
ックが生じるおそれが少ないとともに陽極酸化処理後の
クラックの発生、成長も少ない硬質陽極酸化皮膜を形成
する方法を提供することを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前述のような問題を解決
するため本発明者等が鋭意実験・検討を重ねた結果、陽
極酸化皮膜を形成すべきアルミニウム合金基材として、
硫酸に対して不溶性もしくは少なくとも難溶性の金属間
化合物からなる微細な析出物が均一に分散しているアル
ミニウム合金を用いて硫酸電解浴にて陽極酸化処理を行
なうことによって、常温付近の浴温でも従来の低温法に
よる場合と同等以上の高硬度を有しかつ厚み方向に均一
に高硬度を有する硬質陽極酸化皮膜を形成することがで
き、しかもその場合にはクラックの発生、成長も少ない
ことを見出し、この発明をなすに至った。

【００１１】具体的には、請求項１の発明の硬質陽極酸
化皮膜の形成方法は、硫酸に対し不溶性もしくは難溶性
でかつ粒径が０．０１〜３μｍの範囲内の金属間化合物
析出物が１×１０⁴ 個／mm² 以上の密度で分散している
アルミニウム合金を基材とし、その基材表面に、１２℃
〜３０℃の浴温の硫酸電解浴によって陽極酸化処理を施
して、Hv３５０以上の硬質陽極酸化皮膜を形成すること
を特徴とするものである。

【００１２】また請求項２の発明の方法は、請求項１の
発明の硬質陽極酸化皮膜の形成方法において、基材のア
ルミニウム合金として、Ｍｎ０．３〜４．３wt％を含有
し、残部がＡｌおよび不可避的不純物よりなるＡｌ−Ｍ
ｎ系合金を用い、前記金属間化合物析出物がＡｌ−Ｍｎ
系のものとされていることを特徴とするものである。

【００１３】さらに請求項３の発明の方法は、請求項１
に記載の発明の硬質陽極酸化皮膜の形成方法において、
基材のアルミニウム合金として、Ｍｎ０．３〜４．３wt
％、Ｍｇ０．０５〜６．０wt％を含有し、残部がＡｌお
よび不可避的不純物よりなるＡｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系合金を
用い、前記金属間化合物析出物がＡｌ−Ｍｎ系のものと
されていることを特徴とするものである。

【００１４】また請求項４、請求項５の発明は、いずれ
も上述のような硬質陽極酸化皮膜形成のために用いられ
るアルミニウム合金について規定したものである。

【００１５】すなわち請求項４の発明の硬質陽極酸化皮
膜形成用アルミニウム合金は、Ｍｎ０．３〜４．３wt％
を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物よりなり、
粒径が０．０１〜３μｍの範囲内の金属間化合物析出物
が１×１０⁴ 個／mm² 以上の密度で分散していることを
特徴とするものである。

【００１６】また請求項５の発明の硬質陽極酸化皮膜形
成用アルミニウム合金は、Ｍｎ０．３〜４．３wt％、Ｍ
ｇ０．０５〜６．０wt％を含有し、残部がＡｌおよび不
可避的不純物よりなり、粒径が０．０１〜３μｍの範囲
内の金属間化合物析出物が１×１０⁴ 個／mm² 以上の密
度で分散していることを特徴とするものである。

【００１７】

【作用】硫酸に不溶性もしくは難溶性の微細な金属間化
合物析出物が分散しているアルミニウム合金材料に対
し、硫酸電解浴中で陽極酸化処理を施せば、分散してい
る金属間化合物析出物は、溶解ボイドやホールを形成す
ることなく、実質的に溶解せずにそのまま陽極酸化皮膜
中に残留していく。

【００１８】一般に陽極酸化皮膜の生成過程では、アル
ミニウム合金材料の表面から多数のポアが生成され、そ
のポアのアルミニウム合金材料内部への成長に伴なって
酸化皮膜の成長（皮膜厚みの増大）が進む。この過程に
おいて、従来一般のアルミニウム合金の場合には、後述
する図２、図３に示すようにポアは表面に対しほぼ垂直
に成長して行き、ポア構造が整列構造となるが、この発
明の場合には、硫酸電解浴に対し不溶性もしくは難溶性
の微細な金属間化合物析出物が分散しているため、後述
する図１に示すように、その金属間化合物の析出物粒子
を避けるように屈折しかつ細かく枝分かれしながらポア
の成長が進行し、非整列化されたポア構造となる。この
ようにポアが屈折しかつ細かく枝分かれした非整列ポア
構造では、クラックが生じにくくなるともに、仮にクラ
ックが発生してもその伝播、成長が微細に枝分かれした
ポアによって阻止され、その結果、総合的にクラックの
発生、成長のおそれが少なくなる。

【００１９】また、陽極酸化の過程において金属間化合
物析出物の部分が溶解されず、かつ最終的に所望の厚み
となった陽極酸化皮膜中に多数の微細な金属間化合物析
出物粒子が分散しているため、電解浴を特に１０℃以下
の低温としなくても、常温付近（１２〜３０℃）の硫酸
電解浴によって充分にHv３５０以上の高硬度を有しかつ
厚み方向に均一に高硬度を有する陽極酸化皮膜が形成さ
れる。

【００２０】このように常温付近の硫酸電解浴でも高硬
度を有しかつ厚み方向に均一に高硬度を有する陽極酸化
皮膜が形成される理由を、従来の一般的な硬質陽極酸化
皮膜の形成の場合と比較して図１〜図３を参照しつつ以
下に説明する。

【００２１】図２は従来の低温法により理想的な硬質陽
極酸化皮膜が生成されたと仮定した場合の皮膜の状況と
皮膜厚さ方向の硬さ分布を示す図、図３は従来の低温法
により実際に硬質陽極酸化皮膜を生成した場合の現実の
皮膜の状況と皮膜厚さ方向の硬さ分布を示す図、図１は
この発明に従って硬質陽極酸化皮膜を生成した場合の皮
膜の状況と皮膜厚さ方向の硬さ分布を示す図であり、各
図において１はアルミニウム合金基材（地金）、２は陽
極酸化皮膜、３はポアであり、また特に図１において４
は金属間化合物析出物粒子である。

【００２２】図２の（Ａ）に示すように、従来の低温法
でも、理想的には陽極酸化皮膜２の表面付近が溶解され
ないことを目標としており、このような理想的な場合に
は、図２の（Ｂ）に示すように陽極酸化皮膜２の厚さ方
向の硬さ分布は均一に高い水準となる筈である。しかし
ながら実際には、従来の通常の低温法による場合、図３
の（Ａ）に示すように皮膜２の表面が電解浴にて溶解さ
れ、特にポア３の開口端周縁部付近が溶解されて、ポア
３の開口端が拡大した状態となる。特に厚い陽極酸化皮
膜を形成しようとする場合には、長時間処理によって皮
膜表面が電解浴に曝される時間が長くなるため、皮膜表
面の溶解量が多くなってしまう。このようになった状態
は、恰も陽極酸化皮膜の上層部分（表面層部分）が崩壊
しかかっているような状態と言うことができ、したがっ
て皮膜上層部に荷重が加われば上層部がグズグズと崩壊
する状態となり、硬さ測定値として低い値となってしま
う。そのため皮膜の厚さ方向の硬度分布としては、図３
の（Ｂ）に示されているように皮膜内部では比較的高硬
度を保つが、表面近くの上層部で極端に硬度が低下して
しまうのである。またこの場合、電解浴の硫酸濃度を高
めたり、浴温を高くすれば、処理中における表面の溶解
量が増大してしまい、その結果、高硬度でかつ厚膜の陽
極酸化皮膜を形成することは困難となってしまう。なお
この場合、ポア３は既に述べたように表面からほぼ垂直
に内部へ向って整列状態で成長している。

【００２３】これに対しこの発明の場合は、図１（Ａ）
に示しているように、硫酸に不溶性もしくは難溶性の微
細な金属間化合物析出物粒子４が分散しているため、表
面からの化学的溶解は少なく、かつ既に述べたようにポ
ア３が屈折しかつ枝分かれした非整列構造となっている
ことも化学的溶解を遅らせる一因となり、その結果表面
から内部までほぼ均一な硬さの皮膜が得られる。また、
前述のように皮膜内に微細に金属間化合物析出物粒子が
分散しているため、その周囲のアルミニウムマトリック
スの陽極酸化時の体積膨張に伴なって分散析出物粒子と
周囲のマトリックスとの間の接触圧力が増加し、また皮
膜内のポア構造が前述のように非整列構造となることも
分散析出物粒子と周囲のマトリックスとの接触圧力の増
大に寄与し、その結果皮膜全体としては圧縮方向の内部
応力が大きくなり、高硬度を示すことになる。したがっ
て以上から、図１の（Ｂ）に示すように高硬度でかつ膜
厚方向に均一な高硬度を有する皮膜が得られることにな
る。そして、前述のように硫酸電解浴に実質的に溶解し
ない金属間化合物析出物粒子の存在とそれに伴なうポア
構造の非整列化によって膜厚方向に均一に高い硬度が得
られるところから、電解浴の温度を常温付近の相対的に
高い温度としても、また電解浴の硫酸濃度を高めて浴の
導電度を大きくしても高い硬度が得られることになる。

【００２４】ここで、金属間化合物析出物の粒径が０．
０１μｍ未満では、前述のような析出物粒子の分散によ
る効果が得られず、一方３μｍを越える粗大な金属間化
合物析出物は、１×１０⁴ 個／mm² 以上の高密度で分散
させることが困難となって、金属間化合物析出物の分散
による効果が期待できなくなるから、金属間化合物析出
物の粒径は０．０１〜３μｍの範囲内とした。また金属
間化合物析出物の分布密度が１×１０⁴ 個／mm² 未満で
も前述のような効果が得られないから、１×１０⁴ 個／
mm² 以上の分布密度とする必要がある。

【００２５】またこの発明で用いるアルミニウム合金の
成分組成は、要は硫酸電解浴に対して不溶性もしくは難
溶性を示すような金属間化合物を析出するものであれば
良く、基本的には限定されるものではないが、前述の効
果を確実かつ充分に発揮させ、併せて後述するように遠
赤外線放射特性の向上効果を得るためには、Ａｌ−Ｍｎ
系もしくはＡｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系の合金を用いることが好
ましい。これらのＡｌ−Ｍｎ系もしくはＡｌ−Ｍｎ−Ｍ
ｇ系合金の場合、例えばＡｌ₆ Ｍｎ、Ａｌ₆ （ＭｎＦ
ｅ）、αＡｌＭｎ（Ｆｅ）ＳｉなどのＡｌ−Ｍｎ系金属
間化合物が析出し、これらはいずれも硫酸に対し不溶性
もしくは少なくとも難溶性であるから、前述のように陽
極酸化皮膜をその厚さ方向に均一に高硬度化するのに寄
与する。またこれらのＡｌ−Ｍｎ系もしくはＡｌ−Ｍｎ
−Ｍｇ系合金においては、前述のようなＡｌ−Ｍｎ系金
属間化合物を前述の径、分布密度で分散させることによ
って、優れた遠赤外線放射特性を得ることができ、遠赤
外線ヒータその他各種の遠赤外線放射部材に好適に用い
ることができる。

【００２６】Ａｌ−Ｍｎ系合金としては、請求項２にお
いて規定したように、Ｍｎ０．３〜４．３wt％を含有
し、残部がＡｌおよび不可避的不純物よりなる成分組成
とすることが適当である。またＡｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系合金
としては、請求項３において規定したように、Ｍｎ０．
３〜４．３wt％、Ｍｇ０．０５〜６．０wt％を含有し、
残部がＡｌおよび不可避的不純物よりなる成分組成とす
ることが適当である。

【００２７】これらのＡｌ−Ｍｎ系合金、Ａｌ−Ｍｎ−
Ｍｇ系合金における成分組成の限定理由を以下に述べ
る。

【００２８】Ｍｎ：ＭｎはＡｌ−Ｍｎ系金属間化合物を
生成し、前述のように陽極酸化皮膜を膜厚方向に均一に
高硬度化させるに寄与するとともに、遠赤外線特性の向
上に寄与する。ここで、Ｍｎ量が０．３wt％未満では充
分な量のＡｌ−Ｍｎ系金属間化合物を析出させて前述の
効果を得ることが困難であり、一方Ｍｎが４．３wt％を
越えれば、圧延性、成形性が低下する。したがってもＭ
ｎ量は０．３〜４．３wt％とした。

【００２９】Ｍｇ：ＭｇはＡｌ−Ｍｎ系金属間化合物の
析出を促進し、前述のような析出状態を達成するに寄与
する。特にＭｎ量が比較的少ない場合には、Ｍｇ量を多
くすることがＡｌ−Ｍｎ系金属間化合物の析出を促進し
て前述のような析出状態を得るに有効である。但しＭｇ
量が６．０wt％を越えれば圧延性、成形性が低下し、実
用的でなくなり、一方Ｍｇ量が０．０５wt％未満ではＭ
ｇ添加による前述の効果が得られない。したがってＭｇ
を添加する場合のＭｇ量範囲は０．０５〜６．０wt％の
範囲内とした。

【００３０】以上の各成分の残部は、基本的にはＡｌお
よび不可避的不純物とすれば良い。ここでアルミニウム
合金における不可避的不純物の代表的なものとしてＦ
ｅ，Ｓｉがあり、またＦｅ，Ｓｉは合金の用途によって
は積極添加することもあるが、この発明で使用するＡｌ
−Ｍｎ系合金もしくはＡｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系合金では、Ｆ
ｅを０．５wt％以下、Ｓｉを２．０wt％以下に規制する
ことが望ましい。

【００３１】さらに、通常のアルミニウム合金において
は、鋳塊の結晶粒微細化のために少量のＴｉを単独で、
あるいは微量のＢと組合せて添加することがあるが、こ
の発明で用いるＡｌ−Ｍｎ系合金もしくはＡｌ−Ｍｎ−
Ｍｇ系合金にも、０．００３〜０．１５wt％のＴｉを単
独でもしくは１〜１００ppm のＢと組合せて添加しても
良い。

【００３２】このほか、Ｍｇを含有する系のアルミニウ
ム合金においては、溶湯の酸化を防止するために微量の
Ｂｅを添加することが従来から行なわれているが、この
発明で用いるＡｌ−Ｍｎ系合金もしくはＡｌ−Ｍｇ−Ｍ
ｎ系合金の場合にも５００ppm 程度以下のＢｅを添加す
ることは特に支障ない。

【００３３】さらに一般のＡｌ−Ｍｎ系合金もしくはＡ
ｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系合金においては、Ｎｉ，Ｃｒ，Ｚｒ，
Ｖ，Ｃｕ，Ｚｎ等が含まれることがあり、この発明で用
いるＡｌ−Ｍｎ系合金もしくはＡｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系合金
の場合も、Ｎｉ１．０wt％未満、Ｃｒ０．３wt％未満、
Ｚｒ０．３wt％未満、Ｖ０．３wt％未満、Ｃｕ１．０wt
％未満、Ｚｎ１．０wt％未満であれば金属間化合物の析
出状態に本質的な影響を与えないから、これらの範囲内
で１種または２種以上を含有することが許容される。

【００３４】この発明の方法において、陽極酸化処理
は、１２〜３０℃の浴温の硫酸電解浴を用いて行なう。
ここで浴温が１２℃未満では、電解液の冷却装置や浴槽
の低温保持のための断熱構造などが必要となり、経済的
な不利を招く。既に述べたようにこの発明では常温付近
の浴温でも膜厚方向に均一な高硬度を有する陽極酸化皮
膜を形成し得ることが最大の特徴であり、１２℃以上の
浴温でも従来の低温法による場合と同等以上の高硬度を
有し、かつ従来の低温法による場合よりも格段に厚さ方
向に均一な硬度を有する陽極酸化皮膜を形成することが
できる。なお３０℃を越える高温の電解浴では、処理中
の溶解現象が激しくなって、この発明で目的とする高硬
度の陽極酸化皮膜が得られなくなる。

【００３５】また硫酸電解浴は、要は硫酸を主体とする
ものであれば良く、硫酸のほかに公知の若干の添加剤を
含むことは許容される。さらに陽極酸化処理時の電流と
しては、直流交流、交直併用、交直重畳波形など任意の
波形を用いることができるが、経済性等の観点からは直
流が好ましい。また電流密度は従来の一般的な範囲で良
い。

【００３６】なお陽極酸化皮膜の膜厚は、用途に応じて
定めれば良く、特に限定されるものではないが、一般に
は少なくとも３μｍ以上、また耐摩耗性が要求される部
材としては１０μｍ以上とするのが通常である。但しこ
の発明の場合、既に述べたように陽極酸化皮膜は膜厚方
向にほぼ均一に高硬度を有し、表面付近で特に急激に硬
さが低下することが少ないため、従来行なっていたよう
に陽極酸化皮膜の表層部分の軟質な部分を機械的に除去
し、内層の高硬度の部分を露出させて使用する必要がな
く、その意味からは陽極酸化処理時の皮膜厚みは相対的
に薄くても足りることになる。

【００３７】

【実施例】

実施例１ Ｍｎ２．０４wt％、Ｍｇ０．５１wt％、Ｆｅ０．１３wt
％を含有し、残部が実質的にＡｌよりなるＡｌ−Ｍｎ−
Ｍｇ系合金を連続鋳造圧延法によって７mm厚に鋳造した
後、１mm厚に冷間圧延し、４００℃×２時間焼鈍し、１
×１００×１００mmの試片を切出し、試料１とした。同
時に比較材として、市販のＪＩＳ １１００合金の１mm
厚の板から同寸法の試片を切出し、試料２とし、また同
じく比較材として、市販のＪＩＳ ５０５２合金の１mm
厚の板から同寸法の試片を切出し、試料３とした。

【００３８】なお試料１は粒径０．１〜１．０μｍ程度
のＡｌ−Ｍｎ系金属間化合物析出物が、分布密度２．８
×１０⁴ 個／mm² で分散しており、一方試料２および試
料３はいずれも金属間化合物析出物が実質的に析出して
いなかった。

【００３９】これらの各試料について、１５ vol％Ｈ₂
ＳＯ₄ の硫酸電解浴を用い、浴温を０℃、５℃、１０
℃、１５℃、２０℃、２５℃の種々の温度に異ならしめ
て、各浴温において電流密度３Ａ／dm² 、電解時間６０
分にて陽極酸化処理を行なった。

【００４０】各浴温で陽極酸化処理を行なった各試料１
〜３について、陽極酸化皮膜の膜厚を調べるとともに、
陽極酸化皮膜の表面硬さおよび皮膜断面の各位置におけ
る硬さを調べた。硬さはマイクロビッカース硬度計を用
いて荷重５０ｇで各位置それぞれ５点測定し、平均値を
求めた。また皮膜断面の各位置の硬さは、それぞれアル
ミニウム地金との境界位置から表面を向って１０μｍの
位置、３０μｍの位置、４５μｍの位置で測定した。そ
の結果を表１に示す。

【００４１】

【表１】

【００４２】表１から明らかなように適切にＡｌ−Ｍｎ
系金属間化合物が析出している試料１の場合には、陽極
酸化処理時の浴温が０〜２５℃のいずれの場合も表面硬
さ、断面各位置の硬さがほぼ均一に高い硬度を示してい
る。特に浴温が１５℃、２０℃、２５℃と常温に近い場
合、試料２、試料３では表面に近い部分が急激に軟化す
る傾向を示したのに対し、試料１の場合はこれらの浴温
でもほぼ均一に高い硬度を示した。

【００４３】実施例２ Ｍｎ２．５３wt％、残部実質的にＡｌよりなるＡｌ−Ｍ
ｎ系合金について、実施例１の試料１と同様にして試料
４を作成した。この試料４は、粒径０．１〜０．３μｍ
程度のＡｌ−Ｍｎ系金属間化合物が分布密度２．３×１
０⁴ 個／mm² で分散していることが確認された。

【００４４】この試料４について、電解浴温度を２０℃
とし、その他の条件は実施例１と同一として陽極酸化処
理を施した。陽極酸化皮膜の膜厚および表面硬さ、断面
各位置の硬さを調べた結果を表２に示す。

【００４５】

【表２】

【００４６】表２から明らかなように、Ａｌ−Ｍｎ系金
属間化合物が適切に分散しているＡｌ−Ｍｎ系合金であ
る試料４の場合も、常温付近の２０℃の電解浴での陽極
酸化処理によって膜厚方向に均一に高硬度を有する陽極
酸化皮膜が得られた。

【００４７】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、この発明
の方法によれば、１２〜３０℃の常温付近の浴温での陽
極酸化処理によって、膜厚方向にほぼ均一に高い硬度を
有する硬質陽極酸化皮膜を形成することができ、したが
って従来の低温法の如く電解液の冷却装置や電解浴槽の
低温保持構造などを必要とせず、そのため低コストで硬
質陽極酸化皮膜を得ることができ、また得られる硬質陽
極酸化皮膜は、膜厚方向にほぼ均一に高い硬度を有する
ことから、従来一部で適用されていた如く表面付近の軟
質部分を機械的に除去する必要もなくなり、その意味か
らも低コスト化を図ることができる。さらにこの発明の
方法によれば、陽極酸化皮膜のポア構造が細かく屈折し
かつ枝分かれした非整列構造となるため、陽極酸化処理
時のクラックの発生およびその後の熱や外部応力による
クラックの発生、成長が少なく、したがって機械的、電
気的、化学的に安定した特性を有する硬質陽極酸化皮膜
を得ることができる。

【００４８】またこの発明の硬質陽極酸化皮膜形成用ア
ルミニウム合金を用いれば、上述のような優れた特性を
有する硬質陽極酸化皮膜を安定かつ確実に形成すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明により形成される硬質陽極酸化皮膜を
説明するための図で、（Ａ）は皮膜断面構造の模式図、
（Ｂ）はそれに対応する皮膜厚さ方向の硬さ分布を示す
線図である。

【図２】従来の低温法により硬質陽極酸化皮膜を形成し
た場合の理想的な状況を説明するための図で、（Ａ）は
皮膜断面構造の模式図、（Ｂ）はそれに対応する皮膜厚
さ方向の硬さ分布を示す線図である。

【図３】従来の低温法により硬質陽極酸化皮膜を実際に
形成した場合の現実の状況を説明するための図で、
（Ａ）は皮膜断面構造の模式図、（Ｂ）はそれに対応す
る皮膜厚さ方向の硬さ分布を示す線図である。

【符号の説明】

１ アルミニウム合金基材（地金） ２ 陽極酸化皮膜 ３ ポア ４ 金属間化合物析出物粒子

フロントページの続き (72)発明者 松本 秀一 東京都江東区木場１丁目５番１号 株式会 社フジクラ内 (72)発明者 岡田 健三 東京都中央区日本橋室町４丁目３番18号 スカイアルミニウム株式会社内 (72)発明者 松尾 守 東京都中央区日本橋室町４丁目３番18号 スカイアルミニウム株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 硫酸に対し不溶性もしくは難溶性でかつ
   粒径が０．０１〜３μｍの範囲内の金属間化合物析出物
   が１×１０⁴ 個／mm² 以上の密度で分散しているアルミ
   ニウム合金を基材とし、その基材表面に、１２℃〜３０
   ℃の浴温の硫酸電解浴によって陽極酸化処理を施して、
   Hv３５０以上の硬質陽極酸化皮膜を形成することを特徴
   とする、硬質陽極酸化皮膜の形成方法。
2. 【請求項２】 前記基材のアルミニウム合金が、Ｍｎ
   ０．３〜４．３wt％を含有し、残部がＡｌおよび不可避
   的不純物よりなり、かつ前記金属間化合物析出物がＡｌ
   −Ｍｎ系金属間化合物である、請求項１に記載の硬質陽
   極酸化皮膜の形成方法。
3. 【請求項３】 前記基材のアルミニウム合金が、Ｍｎ
   ０．３〜４．３wt％、Ｍｇ０．０５〜６．０wt％を含有
   し、残部がＡｌおよび不可避的不純物よりなり、かつ前
   記金属間化合物析出物がＡｌ−Ｍｎ系金属間化合物であ
   る、請求項１に記載の硬質陽極酸化皮膜の形成方法。
4. 【請求項４】 Ｍｎ０．３〜４．３wt％を含有し、残部
   がＡｌおよび不可避的不純物よりなり、粒径が０．０１
   〜３μｍの範囲内の金属間化合物析出物が１×１０⁴ 個
   ／mm² 以上の密度で分散していることを特徴とする、硬
   質陽極酸化皮膜形成用アルミニウム合金。
5. 【請求項５】 Ｍｎ０．３〜４．３wt％、Ｍｇ０．０５
   〜６．０wt％を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純
   物よりなり、粒径が０．０１〜３μｍの範囲内の金属間
   化合物析出物が１×１０⁴ 個／mm² 以上の密度で分散し
   ていることを特徴とする、硬質陽極酸化皮膜形成用アル
   ミニウム合金。