JPS58177493A - アルミニウム材料およびアルミニウム被覆部品の陽極酸化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアルミニウム材料およびアルミニウムで被覆さ
れた部品の、水性でアルカリ土類金属て燐酸塩イオンを
含む陽極酸化電解質中での陽極酸化方法に関する。

アルミニウム材料およびアルミニウム被覆部品は、たと
え空気中で５ないし９のｌ）Ｈ領域において安定である
自己不働態化が行われるとしても。

多くの使用目的に対しては十分安定でない。しかしこの
自己不働態化Ｃ巴よる酸化嗅は多くの工業上の使用目的
に対してはなお薄すぎる。それ故その膜を陽極酸化電解
質中で厚くする。

アルミニウムを稀硫酸の使用のもとて（直流硫酸法）、
あるいは稀修酸の使用のもとて（直流修酸法）、あるい
は硫酸・修酸浴中でも陽極酸化することは公知である（
　”　Ｄｉｅ　Ｐｒａｘｉｓ　ｄｅｒ　ａｎｏｄ−ｉｓ
ｃｈｅｎ　（）ｃ）ｒｄａｔｉｏｎ　ｄｅｎ　Ａｌ圓ｉ
ｎｉ記”Ａｌｕｍｉｎｉｕｍｖｅ−ｒｌａｇ　ＧｍｂＨ
Ｄｉｉｇｓ＊１ｄａｒｆ　、　　１９６１年、特に３７
４６および５０ページ）。この方法はたしかにアルミニ
ウム材料に対しては使用できるが、しかしアルミニウム
被覆部品においては、全面にアルミニウム被覆が与えら
れていないときには材料の損傷あるいは少なくとも使用
技術上許容できない材料表面の侵食が起こる。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第２８４２３９６号明細
書からＭａｘ　５ｃｈｅｎｋ著”　Ｗｅｒｋｓｔｏｆ　
ｆ　Ａｌ　−ｕｒｎｉｎｉｕｍ　ｕｎｄ　５ｅｉｎｅ　
Ａｎｏｄｉｓｃｈｅ　０ｘｙｄａｔｉｏｎ”】９４８年
、８０１頁に引用された研究に基づくアルミニウムの光
沢陽極酸化方法が公知である。

アルカリ性の８０℃±１℃の熱さの水性毘沢浴はＭ、５
ｃｈｅｎｋに基づき炭酸ナトリウムと第三燐酸ナトリウ
ムを含む。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第２８４２３９６号明細
書によれば、光沢のある最大４μｍの厚さの酸化アルミ
ニウム膜の生成に対して主成分として燐酸ナトリウムを
含むアルカリ性浴を用いる。

２０ないし９０℃の浴温と０．５７’ｊイし８０　Ａ／
ｄ　ｍ２の電流相変において、アルミニウムあるいはア
ルミニウム合金は光沢酸化される。この方法においては
より高い温度で強い塩を含む電解質において作業される
ことを別としても、この処理（「光沢法」　）がしばし
ば望ましくない輝きすぎる喚をもたらす。

アルミニウムの溶解は酸化物生成より急速に進行するか
ら、上記のドイツ連邦共和国特許出願公開明細書に記載
された方法の場合には長い陽極酸化処理時間においてさ
え４μｍ以ドの酸化アルミニウム模が生じ得るにすぎな
い。その上空気中からのＣＯｌの吸収による炭酸塩量の
増大のために短い浴保持時間の後ですでになお１μｍＪ
ｕ丁のいわゆるフォーミング膜が生ずるにすぎない。こ
こで与えられた陽極酸化条件の下では侵食速度がかなり
高く、それ故アルミニウム被覆された部品においてはア
ルミニウム被覆の薄い部位でアルミニ・クムが陽極酸化
される代りに溶解される。中でもドイツ連邦共和国特許
出願公開第２８４２３９６号明細書に記載された方法に
よっては、その膜厚が工業上経済的根拠から与えられる
アルミニウム被覆の寸法公差は厳守できない。アルミニ
ウム材料も厚い酸化物膜を備えることはできない。

金属材料を保護被覆の形のアルミニウムと組み合わせる
場合、公知の酸性陽極酸化電解質（陽極極性の場合）中
で不十分に被覆された基板表面において１例えば鉄、銅
、ニッケルおよび亜鉛ならびにその合金の場合にそれら
が陽極溶解するから、その薇において特別の問題が生ず
る。そのような材料の場合は従ってアルミニウムが積層
された部品が装飾的見地においてもその機能においても
使えなくなるか破壊されるような強い腐食現象に至る。

この事実は装飾的で機能をもつ表面部分へのアルミニウ
ム被覆の適用を著しく制限し、その結果例えば染色でき
る電気めっきアルミニウムのアルマイト膜の１例えば眼
鏡枠、ライターケース、文房具などへの適用はこれまで
技術的にできるとしても困難であるかあるいは一般に実
現できなかった。

不十分な被覆を持つアルミニウム被層部品の酸性の陽極
酸化浴中で実施される陽極酸化に対しては、陽極酸化の
前に露出部位にいわゆるマスクワニスを備えることが必
要である。陽曙酸化の後にそのようなワニスは、はが丁
か適当な溶剤によって溶解することによって除去される
。アルミニウムが存在しない空洞あるいは孔の場合は、
これを栓などによって密封することにより補助する。こ
の原理的には可能な方法は、１貨的には費用がかかり不
経済である。例えば蝶番を持つ部品（眼鏡）のような種
々の部品においては、いわゆるマスク法はしかし装飾的
な理由（アル゛フィト膜の染色）から役に立たず、従っ
て陽極酸［ヒは原理的に不可能である。

本発明の目的は、アルミニウム材料ならびにアルミニウ
ムで被層された部品、特に鉄材料を上述の欠点を除去し
て硬く耐摩耗性で染色できるより厚い酸化アルミニウム
層、特に１０ないし２０μ鶏の層を、しかもアルミニウ
ム被覆が何かある欠陥個所を有するときにも備えること
にある。欠陥個所としては１例えば被層されない接触個
所か、あるいは異形部品においてはアルミニウム被覆法
の限界のある散布能力に基づいて存在し得る被覆されな
い個所が問題となる。部分的にアルミニウム被覆された
鉄、非鉄金属、ニッケルおよび亜鉛圧力鋳造用材料のよ
うな実用金属上にも基材の破壊なしに陽極酸化に際し厚
い酸化アルミニウム膜が生成されねばならない。

この目的は本発明方法によれば、アルミニウム材料およ
びアルミニウム被覆部品の上にリットル当たり］０ない
し２００りの燐酸三ナトリウムあるいは第三燐酸カリを
含むフォーミング頃を形成しない陽極酸化浴中で、０な
いし１５℃の温度においてＣＯ２を含まないかあるいは
ＣＯ２の′」少ない空気の通流丁で１０ないし２０μ陽
の厚さが望ましい光沢のない陽極酸化膜を生成すること
によって達成される。

本発明に基づくが法によって、アルミニウム材料および
アルミニウム被覆部品、特に鉄、ニッケル、非鉄金属各
材料ならびに亜鉛圧力鋳造用材料からなり部分的にアル
ミニウム被覆された部品もそれが欠陥個所を有するとき
にも使用技術上の不利なしに陽極酸化でき、その結果硬
く、耐摩耗性を有し染色できる酸化膜が生ずる。アルミ
ニウム被覆部品の表面は、光沢がなくて析出されたアル
ミニウム層の外見を有する。生じた酸化膜は何よりも先
ず４μ陽より厚い。それは宥常な硬度と耐摩耗性の点で
特に丁ぐれている。本発明に基づく方法は、中でもアル
ミニウム材料におけるｔ記の慎特性の達成にも適する。

特に好都合な効果はＯないし】０°Ｃの浴作業において
得られる。その浴は直流およびノ（ルス電流により作業
するとよい。

本発明に基づく方法の実施に対しては、５０ないし１５
０９／ｌの燐酸三す）Ｊラムあるいは第三燐酸カリを含
む浴が有効に使用される。

最も一様に見える陽極酸化膜は、陽極酸化浴リットル当
た１月ないし２（ｌの錯化剤１例えばアルカリシアン化
物を添加した場合Ｃ二得られる。浴１リットル当たり］
ないし６ｇのシアン化ナトリウムを添加するのが望まし
い。

本発明に基づく方法はアルミニウム材料、アルミニウム
溶射層、アルミニウム圧延めっき層、力ロライジングア
ルミニウム層、真空蒸着アルミニウム層ならびに特にイ
オンめっきおよび電気めっきアルミニウム層に適する。

「電気めっきアルミニウム」は高純度（９９，９９以上
）、良好な電気伝導度およびビッカース硬さ２０以下の
高い延性のアルミニウムであり、それは１機アルミニク
ム電解質からの析出によって得られる。

例えば外だけがアルミニウム被覆された空洞体ならびに
、例えば原理的に蝶番のすべての個所にアルミニウムを
析出できないような可動の蝶番を持つ器具部品（眼鏡）
のように部分的に露出される面を持つ部分品に１本発明
によれば硬くて耐摩耗性をもち染色可能な酸化アルミニ
ウム膜を１０ないし２０μ島の厚さで有効に備えること
ができる。

次に本発明を実施例と図面について詳細に説明する。

図はアルミニウム層２を有する注鋼からなる眼柳枠４の
蝶番１の実施例を断面で示す。アルミニウム層２の上に
本発明によって設けられた酸化アルミニウム模には符号
３が付せられている。

例１ 先ず鉄Ｆｊ、（５０ＸＪＯＯＸ＋＠ｘ）　ｌ：ｌ−次の
組成＋７）　７　／ｌ／ミニウム電解電解質重解により
光沢のないアルミニウム電気めっき層を設けた。

Ｎａｐ’　　　　　　　７．２５ｉ！１％Ａｔ（Ｃ，Ｈ
り３３９．５０重礒％ トルエン　　　　５３．２５東量％ 浴　温　　　　　約１００℃ アルミニウム層厚さ　　　　約１５μｍ短い洗滌の後に
薄められたソーダ灰汁中の鉄板を次の組成の陽極酸化電
解質中に浸漬する。

３０１　　脱イオン水 １．５　ｋｌ　　Ｎａ、ＰＯ４−１２Ｈ，０そして次の
ように陽極酸化する。

陽極酸化温度　　　　　　５℃ 陽極酸化電圧　　　　　２０ｖ（一定）電流密度　　　
　１．５〜２　Ａ　／　ｄｍ’処理時間　　　　３０分 ｄＯｌを含まぬ圧縮空気による電解質回転約１０μｍの
厚さの透明なアルマイ）［が得られた。アルミニウム被
覆された接触個所は実際に腐食されなかった。

これと比較してドイツ連邦共和国特許出願公開１２８４
２３９６号明細書により２０℃において陽極酸化された
、その前は光沢のなかったアルミニウム表面は光沢のあ
る外観を持った。アルミニウム被覆されない接触個所は
使用上許容できない腐食を示す。その上厚いアルミニウ
ム層の場合にさえも最大３ないｌ、、　４．μ鴇の厚さ
だけのアルマイト暎が生ずるに過ぎない。

例２ 洋銀性の６個の眼鏡枠を例Ｊで示したようなアルミニウ
ム電解質中で約１１７２時間アルミニウム被覆した。平
均のＡ１層厚さは眼鏡のつるおよび眼鏡縁においては約
２０μｓ、それに対し蝶番に接するくさび状部では】な
いし３μ簿であった。

薄いソーダ灰汁中での短い洗滌の後に、眼鏡枠】ないし
３を例１で述べたような隣極酸化浴中で処理した。

それに対し、眼鏡枠４ないし６は洗滌の後に次の組成の
電解質中で処理し、その場合】ないし３の陽極酸化条件
が選ばれた。

３０１　　　　　脱イオン水 １．５　ｋｇ　　−Ｎａ、ＰＯ，・＋　２Ｈ２０９０９
ＮａＣＮ 双方の場合に約１０μ肩のアルマイ）ＩＩ厚さが得られ
た。眼鏡は蝶番に接するくさび状部の外観を除いて一様
であった。

ａＳ枠１ないし３はアルマイ）［の染色の後に一様でな
く見えたのに対し、眼鏡枠４ないし６は一様に見える外
見を呈した。このことがらアルミニウムへの界面におい
て錯化剤が均一な酸化物形成に貢献するとの結論が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明方法を実施した眼伊枠の蝶、各部の断面図で
ある。 ］・・・蝶番、　　２・・・アルミニウム層、　３・・
。 酸化膜、　　４・・・眼鏡枠。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 】）アルミニウム材料およびアルミニウム被覆部品の上
   にリットル当たり１０ないし２００りの燐酸三す）リウ
   ムあるいは第三燐酸カリを含むフォーミング嗅を形１戊
   しない陽画酸化浴中で０ないし＋５℃の温度において。 ＣＯｌを含まないかあるいはＣＯ２の少ない空気の！山
   ｉＲ丁で１０ないし２０μｍの厚さの光沢作用のない酸
   化アルミニウム嗅を生Ｆｊ３２Ｔることを特徴とする水
   性でアルカリ性の燐酸塩を含む陽極酸化電解質中でのア
   ルミニウム材料ノロよびアルミニウム被覆部品の陽極酸
   化ｈ゛法。 ２）陽極酸（ヒ浴を直流あるいはパルス電流により行う
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の陽極酸化
   方法。 ３）　０ないし１０℃において陽極酸化することを特徴
   とする特許請求の範囲＄１項または第２項記載の陽極酸
   化方法。 ４）陽極酸化浴がリットル当たり５０ないし１５０ｇの
   Ｎａ、ＰＯ４−１２Ｈ，ＯあるいはＫ　、　ＰＯ。 ・７Ｈ２０を含むことを特徴とする特許。＾求の範囲第
   １項ないし第３項のいずれかに記載の陽極酸化方法。 ５）浴がそのほかにリットル当たり錯化剤の１ないし２
   ０９を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項ｆ、
   【いし第４項のいずれかに記載の陽極酸化方法。 ６）　浴がリットル当たり１ないし６ｇのシアン化す）
   Ｊラムを含むことを特徴とする特。４請求の範囲第５項
   記載の陽極酸化力法。