JPH07173684A - 金属アルミニウム材料の表面処理方法 - Google Patents

金属アルミニウム材料の表面処理方法

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JPH07173684A
JPH07173684A JP5344594A JP34459493A JPH07173684A JP H07173684 A JPH07173684 A JP H07173684A JP 5344594 A JP5344594 A JP 5344594A JP 34459493 A JP34459493 A JP 34459493A JP H07173684 A JPH07173684 A JP H07173684A
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JP
Japan
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film
treatment
aluminum material
metallic aluminum
aluminum
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JP5344594A
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English (en)
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Kazuo Yokoyama
一男 横山
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YOKOYAMA HYOMEN KOGYO KK
Tohoku Ricoh Co Ltd
Original Assignee
YOKOYAMA HYOMEN KOGYO KK
Tohoku Ricoh Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属アルミニウム材料の表面陽極酸化処理方
法の欠点を解消して、表面硬度の高い、かつ耐磨耗性の
優れた陽極酸化皮膜を形成する方法を提供すること。 【構成】 金属アルミニウム材料の表面を化学的に皮膜
処理または電気化学的に皮膜処理を施した後、該皮膜の
上から陽極酸化処理を行うことを特徴とする金属アルミ
ニウム材料の表面処理方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は金属アルミニウム材料の
表面に陽極酸化皮膜を形成する方法に関し、耐磨耗性に
優れ、表面硬度が大きい陽極酸化皮膜を形成する方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】金属アルミニウム材料は軽量で、優れた
機械的強度を有し、かつ表面は特有の金属光沢を有し、
さらに種々の着色や艶に仕上げることができるので、建
築用板材料、建築用サッシ、車両シャーシ用材料、車両
部品用材料、機械部品用材料その他家庭器具用材料等多
方面の用途に使用されている材料である。しかしなが
ら、金属アルミニウム材料は上記多方面の用途に使用さ
れるに当たって適当な表面処理を施さなければ、酸化さ
れたり、発錆したりして光沢を失うばかりではなく、腐
食は材料本体にまでおよび機械的強度が劣化するに至
る。実際には金属アルミニウム材料を使用した製品は、
材料の段階あるいは製品になった段階で表面処理を行っ
て表面酸化や発錆を防いでいる。かかる表面処理には多
くの方法があり、電気化学的な方法としては、例えば、
陽極酸化、電気メッキや電解発色等が挙げられ、その他
非電気化学的な方法としては化学処理、塗装やメタリコ
ン等の方法が挙げられる。
【0003】最近では、軽量化や省エネルギーの目的の
ために、ますます種々の構造物や製品の軽量化が求めら
れている。例えば、モーターシャフトの軽量化や高層建
築に備える防火器具の軽量化等あらゆる方面で要求され
る特性項目である。従って金属アルミニウム材料はます
ますその重要性を増している。金属アルミニウム材料を
軽量化の目的で、モーターシャフトに使用するような場
合、材料の表面処理は表面酸化や発錆を防止するのみな
らず表面の耐磨耗性の向上も要求される。従来、金属ア
ルミニウム材料の表面酸化や発錆を防止する優れた表面
処理として、電気化学的に行う材料表面の陽極酸化処理
が広く使用されているが、現在のところ陽極酸化皮膜の
耐磨耗性は十分満足できるレベルにあるとはいえず、一
層の改良が要求されるようになった。
【0004】本発明者等は鋭意研究を行い、予め金属ア
ルミニウム材料の表面に化学的に、または電気化学的に
皮膜を形成した後、該皮膜を有する金属アルミニウム材
料を陽極として陽極酸化処理を行うことにより、金属ア
ルミニウム材料の陽極酸化表面の耐磨耗性が著しく向上
することを見いだし本発明に到達した。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、従来
の金属アルミニウム材料の表面陽極酸化処理方法の欠点
を解消して、表面硬度が高く、かつ耐磨耗性の優れた陽
極酸化皮膜を形成する方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題は本発明の金属
アルミニウム材料の表面処理方法によって達成される。
すなわち、 1)金属アルミニウム材料の表面を化学的に皮膜処理を
施した後、該皮膜の上から陽極酸化処理を行うことを特
徴とする金属アルミニウムの表面処理方法。または、
2)金属アルミニウム材料の表面を電気化学的に皮膜処
理を施した後、該皮膜の上から陽極酸化処理を行うこと
を特徴とする金属アルミニウム材料の表面処理方法であ
る。
【0007】本発明の構成は3つのプロセスよりなって
いる。これらプロセスを金属アルミニウム材料が板の形
状である場合について説明する。金属アルミニウム材料
が板の形状である他ブロックその他複雑な製品状態であ
っても本発明の処理方法の技術思想は変わらない。本発
明の金属アルミニウム板の表面処理方法は次のようであ
る。先ず、プロセス(1)必要ならば表面の表面のバフ
仕上げ、脱脂処理、脱脂処理およびエッチング前処理を
行い、次にプロセス(2−1)金属アルミニウム板を化
学的処理剤中に浸漬して、化学的に表面に皮膜を形成す
る。あるいはプロセス(2−2)図1の電解装置を用い
て電解処理を行う。金属アルミニウム板2は殆どの場合
陰極とし、対極としては例えば白金板3を用いる。以上
の処理を行った後、プロセス(3)常法によりを金属ア
ルミニウム板の陽極処理を行う。なお、プロセス(2−
2)で使用する図1の電解装置において、1は電解槽、
2は金属アルミニウム板、3は対極として使用する白金
板、4は電流計、5は整流機、6は電圧計、7は電源で
ある。以上の一連の金属アルミニウム材料の処理が本発
明の処理方法の骨子となっている。
【0008】
【作用】前記金属アルミニウム材料をプロセス(2−
1)および(2−2)により化学的または電気化学的に
処理すると、該材料表面に皮膜を形成する多くの場合、
それによって該材料は着色される。かかる表面皮膜を有
し着色されている金属アルミニウム材料を酸性の電解液
中に浸漬し、通電して陽極電解処理すると、前記皮膜を
乗り越えてアルマイト皮膜が成長する。アルマイト皮膜
の成長につれて、前記の着皮膜の色は薄れてくる。これ
は着色皮膜がアルマイト皮膜で被われるからである。そ
のさい、機構は十分に解明されてはいないが、着色濃度
の薄れに従って金属アルミニウム材料の表面のアルマイ
ト皮膜の硬度が上昇し、磨耗テストによる耐磨耗性が向
上することが確認されている。前記のように化学的に表
面処理や陰極電解処理により材料表面に着色が見られな
い場合であっても、引続いて陽極電解処理し、アルマイ
ト皮膜を成長させると、材料の表面のアルマイト皮膜の
硬度は上昇してくる。
【0009】通常、金属アルミニウム材料を化学的に表
面処理する際には、予めバフ掛けや化学エッチングによ
り表面の清浄化を行うが、必須の処理ではない。また、
電解脱脂液中で、陰極電解して金属アルミニウム材料を
電気化学的に清浄化しても良い。本発明が対象とする金
属アルミニウム材料は、純金属アルミニウムの他、アル
ミニウム−銅、アルミニウム−亜鉛、アルミニウム−マ
グネシウム、アルミニウム−珪素、アルミニウム−銅−
珪素及びアルミニウム−ニッケル合金等アルミニウム合
金材料も含まれる。
【0010】前記金属アルミニウム材料を化学的に表面
処理する例としては、アルミニウムハンドブック(軽金
属協会編 朝倉書店 昭和40年版)864〜873頁
に記載の化学皮膜の処理例を挙げることができる。例え
ば、MBV法、EW法、LW法、Alrock法、Ji
rotka法等が挙げられる。前記方法により金属アル
ミニウム材料の表面に、酸化クロム、酸化モリブデン、
酸化銅、酸化コバルト、酸化亜鉛や酸化珪素等の化学皮
膜を化成することができる。
【0011】前記金属アルミニウム材料を陰極電解処理
する具体な的方法としては、例えば図1に示す様な構成
の電解装置を用いて、電解槽中にモリブデン化合物やク
ロム化合物等金属酸化物の皮膜を形成する重金属化合物
を含む電解液を入れ、(pH値が3ないし8)金属アル
ミニウム材料を陰極として電解すると試料の表面にそれ
ら金属の酸化皮膜が形成する。本発明において、電解液
には水溶性のモリブデン化合物やクロム化合物等の他電
解液の電気伝導性を調節するための塩及びpH値を調節
するための酸、アルカリ及び塩、その他安定剤や色調剤
等が添加されている。
【0012】電気伝導性を調節するための塩の例として
は、硫酸塩、硝酸塩、塩酸塩、しゅう酸塩、りん酸塩、
亜硫酸塩、亜硝酸塩等種々のイオン伝導性の塩を挙げる
ことができるが、電気伝導性を有する塩であれば特に制
限されない。またこれらを2種以上混合して使用しても
良い。pH値を調節するための酸、アルカリ及び塩の例
としては、酸には硫酸、硝酸、塩酸、しゅう酸、りん
酸、ほう酸、メタほう酸、琥珀酸、スルホ琥珀酸、酒石
酸、くえん酸等無機酸及び有機酸を、アルカリには苛性
ソーダ、苛性カリ、炭酸ソーダ、ほう砂、チオシアン化
ナトリウム、アンモニア等、また塩には塩化アンモン、
芒硝、食塩、燐酸ソーダ、燐酸カリ、等を挙げることが
できるが、緩衝作用を示す組み合わせも利用される。こ
のため多くの添加剤が利用され水溶性のものであれば特
に制限されない。電解電流は直流、交流及び交直重畳流
のいずれでも良いが、交直重畳流がが好ましい。交直重
畳流にもいろいろあるが、正弦波交流を重畳したもの、
矩形波に直流を重畳して陰・陽いずれかにバイヤスをか
けたものが適宜に使用される。
【0013】前記プロセス(2−1)およびプロセス
(2−2)において、金属アルミニウム材料を化学的に
表面処理し、または電気化学的に陰極電解処理して、該
材料表面に皮膜を形成した金属アルミニウム材料を、水
洗し、必要ならば、封孔処理し、金属アルミニウム材料
を陽極として常法のようにアルマイト生成処理を行う。
電解電流は直流、交流及び交直重畳流のいずれでも良い
が、波形、電流密度、電圧や電解時間を調節してアルマ
イト皮膜の厚みを調節する。
【0014】アルマイト生成処理において、電解液とし
ては、5〜30%の硫酸、しゅう酸、リン酸、硫酸やし
ゅう酸の混合液、硫酸とスルホコハク酸の様な有機酸と
の混合液等の水溶液が使用される。対極にはアルミニウ
ム、カーボン、ステンレス等の電極が使用される。アル
マイト処理の条件としては一般的には、電解電圧は10
〜80V、電解電流密度は0.5〜5A/dm2 の条件
が挙げられる。電解処理時の温度は5℃から25℃の間
に調節する。アルマイト皮膜の表面硬度はビッカース硬
度(Hv)で、また耐磨耗性は1μmを磨耗させるに要
したマサツ回数(DS/μm)で表示する。
【0015】
【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明を説明する。
しかしながら、以下の実施例は本発明の理解を深めるも
のであり、本発明を制限するためのものでないことはい
うまでもない。 実施例1 1.ダブル・ジンケートによる亜鉛メッキ〔前述のプロ
セス(1)の例〕 アルミニウム板(A1100)を稀NaOHで洗浄し、
下記のメッキ液に常温30秒間浸漬して亜鉛メッキす
る。 苛性ソーダ 120g/リットル 酸化亜鉛 20g/リットル 塩化第二鉄(含水) 2g/リットル ロッシェル塩 50g/リットル 硝酸ナトリウム 1g/リットル 浸漬後、水洗し、1:1HNO3 溶液に10秒間浸漬
し、亜鉛メッキを剥離する。この工程をもう一度繰り返
す。アルミニウム板上には密着の良い亜鉛メッキ層が少
量残存している。
【0016】2.モリブデン酸化物の析出〔前述のプロ
セス(2−2)の例〕 上記1.のダブル・ジンケート処理アルミニウム板を下
記処理液中に浸漬し、2.3V、0.02A/dm2
DC電流密度で陰極電解する。(60℃、pH4〜5) 陰極の前記アルミニウム板上に陰極電解皮膜が析出す
る。皮膜量が増大するにつれて、皮膜の色が紫→黄→赤
→緑→橙を経て2分後に茶褐色になり、やがて黒色にな
る。皮膜は薄くて(1μm)軟らかい(Hv100以
下)。 モリブデン酸アンモン 20g/リットル 硫酸マグネシウム 80g/リットル 3.アルマイト皮膜生成〔前述のプロセス(3)の例〕 上記2.のモリブデン酸化物陰極電解皮膜を有するアル
ミニウム板を水洗した後、20℃で、10%硫酸水溶液
を電解液として、3A/dm2 の電流密度で30分間陽
極酸化処理を行った。最終の陽極酸化皮膜(アルマイト
皮膜)の膜厚は30μm、硬度はHv450、耐磨耗D
S/μmは400であった。
【0017】比較例1〔前述のプロセス(2−1)ある
いはプロセス(2−2)を省いた例〕 ダブル・ジンケートによる亜鉛メッキを施したアルミニ
ウム板(A1100)または清浄にしたアルミニウム板
を、上記モリブデン酸化物の電解析出処理を行うことな
く、水洗した後、直ちに、20℃で、10%硫酸水溶液
を電解液として、3A/dm2 の電流密度で30分間陽
極酸化処理を行った。最終の陽極酸化皮膜の硬度はHv
300、耐磨耗DS/μmは200であった。
【0018】実施例2〔前述(2−2)より(3)にい
たるプロセスの例〕 上記ダブル・ジンケートによる亜鉛メッキを施したアル
ミニウム板(A1100)について、実施例1の場合と
同様の条件でモリブデン酸化物の陰極電解皮膜を生成さ
せ、水洗後スルホコハク酸70g/リットルと6g/リ
ットル硫酸の混合水溶液を電解液として、3A/dm2
の電流密度で30分間陽極酸化処理を行った。最終の陽
極酸化皮膜(アルマイト皮膜)の膜厚は25μm、硬度
はHv600、耐磨耗DS/μmは450であった。
【0019】実施例3〔前述(2−1)より(3)にい
たるプロセスの例〕 アルミニウム板(A1100)について、炭酸ソーダ2
%、クロム酸ソーダ1%の水溶液を用い、90℃、5分
間、MBV法による酸化クロム皮膜の化成を行った。上
記MBV法による酸化クロム化成皮膜を有するアルミニ
ウム板を水洗した後、20℃で、10%硫酸水溶液を電
解液として、3A/dm2 の電流密度で30分間陽極酸
化処理を行った。最終の陽極酸化皮膜(アルマイト皮
膜)の膜厚は30μm、硬度はHv400、耐磨耗DS
/μmは300であった。
【0020】
【発明の効果】予め、化学処理、あるいは陰極電解処理
によって、重金属酸化物や珪素酸化物からなる表面皮膜
を形成した金属アルミニウム材料に陽極酸化処理を行う
本発明の表面処理方法により、金属アルミニウム材料に
アルマイト皮膜を化成し、従来の陽極酸化処理金属アル
ミニウム材料より、著しく表面硬度及び耐磨耗性に優れ
た金属アルミニウム板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の金属表面皮膜の製造に用いた電解処理
装置の説明図である。
【符号の説明】
1 電解槽 2 金属アルミニウム板 3 白金板 4 電流計 5 整流計 6 電圧計 7 電源

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属アルミニウム材料の表面を化学的に
    皮膜処理を施した後、該皮膜の上から陽極酸化処理を行
    うことを特徴とする金属アルミニウム材料の表面処理方
    法。
  2. 【請求項2】 金属アルミニウム材料の表面を電気化学
    的に皮膜処理を施した後、該皮膜の上から陽極酸化処理
    を行うことを特徴とする金属アルミニウム材料の表面処
    理方法。
JP5344594A 1993-12-20 1993-12-20 金属アルミニウム材料の表面処理方法 Pending JPH07173684A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100696000B1 (ko) * 2005-12-30 2007-03-16 주식회사 엘막 알루미늄 합금재의 아노다이징 전해액 조성물

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