JPH0678588B2 - アルミニウムの表面処理方法 - Google Patents

アルミニウムの表面処理方法

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JPH0678588B2
JPH0678588B2 JP28746687A JP28746687A JPH0678588B2 JP H0678588 B2 JPH0678588 B2 JP H0678588B2 JP 28746687 A JP28746687 A JP 28746687A JP 28746687 A JP28746687 A JP 28746687A JP H0678588 B2 JPH0678588 B2 JP H0678588B2
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    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F11/00Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent
    • C23F11/08Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent in other liquids
    • C23F11/10Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent in other liquids using organic inhibitors
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    • C23F11/149Heterocyclic compounds containing nitrogen as hetero atom

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、アルミニウムの表面処理方法に係り、耐食性
且つ光反射性に優れた表面保護皮膜の形成に好適なアル
ミニウムの表面処理方法に関する。
〔従来の技術〕
アルミニウムは大気中において、安定な酸化皮膜で覆わ
れているが、酸性及びアルカリ性環境下では腐食され易
く、また一般条件下においても長期にわたつて使用する
場合には、十分な耐食性を維持できない。したがつて、
アルミニウムの使用に関しては、何らかの表面処理が必
要である。
防食を目的としたアルミニウムの表面処理方法には、無
機系溶液により処理する方法及び有機系溶液により処理
する方法がある。
無機系溶液として代表的なものは、電解質溶液中でアル
ミニウムを陽極として電解する陽極酸化処理、クロム酸
塩、リン酸−クロム酸塩系等の溶液中に浸漬し、化成皮
膜を形成させる化成処理等がある。
一方、有機系溶液処理としては、塗装及び有機溶液によ
る浸漬処理がある。例えば、特開昭50−44945号、同50
−44946号各公報に記載のように、それぞれ炭素原子が
1〜20個で分子中にカルボキシル基を1〜20個もつ一般
式ACH2CH2CB(C6H5)CH2CH2COOH(A及びBは同一又は
異なり、カルボニル基を含む原子団である)で示される
置換エナント酸と脂肪族アミンとを含む化合物を金属類
に接触させる方法がある。
また、特開昭55−113348号公報に記載のように、半導体
素子及びリードフレームの少なくとも一方の表面にアル
ミキレート化合物を塗布する方法がある。
更に、特開昭61−287155号公報に記載のように、半導体
素子及びこれに対する電気的接続部材の一部の表面に金
属トリアゾール類の有機物の反応生成物から成る保護層
を形成する方法がある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記従来技術のうち、無機系溶液処理である陽極酸化処
理及び化成処理においては、アルミニウム表面に強固な
皮膜を形成できる利点を有する反面、処理浴中にクロム
イオン、フツ素イオン等の有害物質を含むため、環境汚
染並びに人体に関する毒性、及び廃水処理等の問題が付
随する。そのため、多大な設備を要し、電力の消費が多
く、経済的にも不利である。
一方、有機系溶液処理である有機溶液による浸漬処理法
は、比較的簡易で毒性の低い表面処理法として知られて
いる。その抑制作用機構は、陽イオンとなつた有機物が
金属面の負荷電部分に吸着する物理吸着、電子供与基と
金属との間の化学吸着による。しかしながら、単純な金
属表面への吸着のため、溶液中においては抑制効果を示
すが、別環境、例えば大気中などでは十分な耐食性を示
さない。
また、アルミキレート化合物を塗布する方法は、アルミ
キレート化合物を塗布した後、ベーク処理を行い、アル
ミニウム表面に酸化アルミニウム皮膜を形成することを
目的としている。しかしながら、高温でベーク処理を行
うため、アルミキレート化合物が破壊され、逆に耐食性
を低下させる可能性がある。
更に、金属表面に金属とトリアゾール類の有機物の保護
層を形成させる方法は、金属と有機物間の強固な化学結
合に着眼した耐食性の高い金属表面を得る方法である。
しかしながら、アルミニウムに関しては、トリアゾール
類は酸性環境下では高い耐食性を示すものの、アルカリ
性環境下では効果のないことが確認された。
更に、一般に耐食性向上を目的とした表面処理法におい
ては、素地金属を保護するため何らかの皮膜を付着させ
ている。このため、処理後の光反射率が著しく低下す
る。従来の陽極酸化処理、有機物による浸漬処理等は、
処理後のアルミニウム表面の光反射率に比べ、著しく低
下することが問題となる。
本発明の目的は、上記従来の技術問題点を解決し、アル
ミニウム表面にキレート結合による耐食性且つ反射率の
高い安定なAlキレート化合物皮膜を形成することによ
り、アルミニウムの耐食信頼性を著しく向上させ、更に
アルミニウム表面の光反射率を低下させない表面処理方
法を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明を概説すれば、本発明はアルミニウムの表面処理
方法に関する発明であつて、アルミニウムの表面処理に
おいて、アルミニウムを、8−ヒドロキシキノリン(以
下、オキシンと略記する)を少なくとも0.001重量%含
有し、そのpHが3.5〜10.0の範囲にある処理溶液と接触
させることを特徴とする。
本発明者らは、酸性からアルカリ性の幅広い領域で抑制
効果の高いオキシンについて検当した結果、高耐食性を
示すばかりか、オキシン濃度、pHを制御することによ
り、光射率の著しく高いアルミニウム表面が得られるこ
とを見出した。
前記目的は、アルミニウム表面をキレート化剤であるオ
キシンと接触させ、耐食性且つ反射性の優れたAl−オキ
シンキレート化合物皮膜を形成することにより達成され
る。
本発明においては、比較的簡便な有機溶液による処理に
おいて、アルミニウムの吸着結合に比べ格段に結合力の
大きいキレート結合により、アルミニウム表面に難溶性
錯体を形成させる。すなわち、アルミニウムのキレート
の安定度定数に着眼し、安定度定数の著しく大きなオキ
シンをアルミニウムと接触させ、Al−オキシンのち密な
キレート皮膜を形成することにより、耐食信頼性を向上
させる。更に、オキシン濃度、pHを制御することによ
り、光反射性に優れたアルミニウムの表面処理方法を提
供するものである。
オキシンは次のような作用によりアルミニウムに高耐食
性且つ高光反射性を付与する。
すなわち、酸性溶液中ではオキシンはフエノール型をと
り、アルミニウムと作用して、HO−のHと置換し、Nと
配位結合して五員環のAl−オキシンキレート(I)を形
成する。一方、アルカリ性溶液中では、オキシンはキノ
ン型をとり、アルミニウムと作用して、Nと結合し、O
と配位結合してAl−オキシンキレート(II)を形成す
る。
上記のように形成されたAl−オキシンキレートの安定度
は非常に大きく、このため腐食性環境においても安定
で、アルミニウム素地の保護作用が強いため、高い耐食
性を発揮する。
更に、オキシンの水溶液の代りに、アルコール等の有機
溶媒を用いると、更に次のような作用により、より一層
の耐食性が発揮される。すなわち、処理液中に水分が存
在しないため、処理後の水分残留の影響は極めて小さ
い。更に有機物は有機溶媒に溶解し易いので、揮発性溶
媒に溶かした溶液を使えば、処理後の洗浄工程の省力化
が図れる点等の工程上優れた利点がある。
オキシンはpHが3.5〜10.8に調整された溶液中で最も安
定なAl−オキシンキレートを形成する。すなわち、上記
のpH範囲の処理浴中でアルミニウム表面に形成されるキ
レート化合物皮膜は、難溶性で保護力が高く、耐食性が
格段に向上する。
更に、オキシンは少なくとも、0.001重量%含有すれ
ば、耐食性の高いAl−オキシンキレート化合物皮膜が形
成される。オキシンは水に溶解しにくいため、処理液を
加温してやれば、適量のオキシンが溶解し、Al−オキシ
ンキレートが得やすくなる。
また、アルミニウムは紫外から赤外までほぼ一定で、90
%近い大きな反射率を示す。通常アルミニウムを表面処
理すると、アルミニウム表面上に保護膜が形成されるた
め、光反射率は50%以下と格段に低下する。しかしなが
ら、オキシン濃度を0.01〜0.05重量%とし、酸性溶液に
おいて処理すると、処理前の反射率と比較して、ほぼ同
程度の高い反射率を得ることができる。
以上のことから、キレート化剤であるオキシンによる表
面処理方法は、処理浴中のpH、濃度の調整により、アル
ミニウム表面に耐食性且つ反射性の高い保護皮膜を形成
する。また、公害問題も解決され、比較的簡便で低コス
ト等の利点も有する。
〔実施例〕
以下、本発明を実施例により、更に具体的に説明する
が、本発明はこれら実施例に限定されない。
実施例1 99.99%アルミニウム板(面積:10cm2)を酢酸−過塩素
酸浴中で電解研磨し、水洗、乾燥したものを試験片とし
た。この試験片を0.01重量%、pH9に調整したオキシ水
溶液中に、常温及び80℃で10分間浸漬し、水洗、乾燥し
た。この試験片を80℃の3%食塩水に浸漬し、200時間
腐食試験した。その結果を第1表に示す。第1表は比較
例として、従来法の中で、トリカルバリル酸−N−メチ
ルイミドについて、同様の表面処理を施したもの、及び
表面処理を施さないアルミニウムについて腐食した結果
も示す。
第1表より明らかなように、本発明によるオキシン処理
したアルミニウムは、処理しないものに比べ、腐食量が
格段に小さく、耐食性の高いキレート皮膜が形成されて
いることがわかる。それに対し、従来方法によるトリガ
ルバリル酸−N−メチルイミドによる処理は、本発明に
よるオキシン処理に比べ腐食量が大きく、十分な耐食性
を示していないことがわかる。
実施例2 実施例1と同様なアルミニウム試験片を、オキシン(0.
01重量%)処理pHを変えて、80℃の3%食塩水で200時
間腐食試験した結果を第1図に示す。比較例として、表
面処理を施さない腐食量をpH(横軸)と腐食量(μm、
縦軸)との関係で示すグラフである。第1図より明らか
なように、本発明によるオキシン処理は、pH3.5〜10.0
の範囲において腐食量が格段に小さく、十分な耐食性を
示していることがわかる。
実施例3 実施例1と同様なアルミニウム試験片を、オキシン(pH
9)処理濃度を変えて、80℃の3%食塩水で200時間腐食
試験した結果を第2図に示す。比較例として、表面処理
を施さない腐食量を破線で示す。すなわち、第2図はオ
キシン重量%を変えた処理後の腐食量をオキシン重量%
(横軸)と腐食量(μm、縦軸)との関係で示したグラ
フである。第2図より明らかなように、本発明によるオ
キシン処理は、0.001重量%以上含有すれば十分な耐食
性を示し、安定なキレート皮膜を形成していることがわ
かる。
実施例4 実施例1と同様なアルミニウム試験片を、オキシンを0.
015重量%、pH4.0に調整し、この処理浴中に80℃で20分
間浸漬した。処理前の反射率を1としたときの処理後及
び腐食試験後の反射率を第2表に示す。比較例として、
表面処理を施ささない場合及び従来表面処理による光反
射率も示す。
第2表より明らかなように、本発明によるオキシン処理
は、処理前の反射率の0.9以上の高い値を示し、処理後
及び腐食試験後の光反射率は処理前のアルミニウムに比
べて、ほとんど変化がなく、反射率の低下が著しく小さ
いことを示している。それに対し、従来方法による硫酸
を電解液とする陽極酸化処理及びベンゾトリアゾールに
よる処理は、本発明によるオキシン処理に比べ、処理後
及び腐食試験後の光反射率が格段に小さく、表面処理に
より反射率が著しく低下することがわかる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、公害問題を解決し、簡便でしかも耐食
性且つ光反射性の優れたアルミニウム表面処理方法を提
供することができ、これにより、アルミニウムの耐食信
頼性且つ光反射性を著しく向上することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はpHを変えたオキシン処理後の腐食量を示すグラ
フ、第2図はオキシン重量%を変えた処理後の腐食量を
示すグラフである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アルミニウムの表面処理において、アルミ
    ニウムを、8−ヒドロキシキノリンを少なくとも0.001
    重量%含有し、そのpHが3.5〜10.0の範囲にある処理溶
    液と接触させることを特徴とするアルミニウムの表面処
    理方法。
  2. 【請求項2】該処理後のアルミニウムの反射率が80%以
    上となるように、該処理溶液中の8−ヒドロキシキノリ
    ンの濃度及びpHを制御する特許請求の範囲第1項記載の
    アルミニウムの表面処理方法。
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JP3077193B2 (ja) * 1990-11-23 2000-08-14 株式会社デンソー アルミニウム表面に耐食性化成皮膜を形成する方法
US5545307A (en) * 1995-04-06 1996-08-13 International Business Machines Corporation Process for patterned electroplating
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CN103184447B (zh) * 2013-03-26 2015-04-08 大连理工大学 一种铝及其合金表面自修复防腐蚀转化膜及其制备方法

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