JPS5825759B2

JPS5825759B2 - ヨウキサクサンカノコウノウリツカホウホウ

Info

Publication number: JPS5825759B2
Application number: JP14853175A
Authority: JP
Inventors: 省三水本; 元雄川崎; 靖那賀; 秀美縄舟
Original assignee: Uemera Kogyo Co Ltd
Current assignee: Uemera Kogyo Co Ltd
Priority date: 1975-12-15
Filing date: 1975-12-15
Publication date: 1983-05-30
Also published as: JPS5272338A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、アルミニウムまたはアルミニウム合金の陽
極酸化を高能率的に行う方法に関する。

評言すれば、アルミニウムまたはアルミニウム合金（以
下、両者を一括してｌ？と略記する。

）に化成する、酸化被膜を溶解する能力の大きい電解液
、例えば硫酸などを用い、常温ないし加温状態において
陽極に対し振巾０．１〜２００ｍＴＩＬ１振動数１〜１
２０Ｈｚの振動を与え、陽極表面において電解液の乱流
を生じせしめつつ電解処理することからなるＡＡの陽極
酸化方法に関するものである。

従来、Ａｌに耐食性、耐摩耗性、密着性および着色性を
付与する目的で陽極酸化法が実施されており、それぞれ
の目的に合致する被膜の形成が行なわれている。

しかし、従来法によると処理に長時間を要し、しかも形
成可能な被膜量に限界があるなどの技術上の大きな欠点
があった。

さて、陽極酸化被膜の生成速度は、被膜の化成速度と電
解液への溶解速度との差であり、前記化成速度および溶
解速度は電流密度および処理温度を上昇すれば増大する
ことが知られている。

従って、Ａｌの陽極酸化において電流密度を高くすれば
、被膜の化成速度が大きくなり、ち密な被膜が得られる
ことになる。

しかしその反面、Ａｌの表面における電解液の局部的温
度の上昇が発生しやすく、これによって被膜の溶解速度
も大きくなることは避けられず、その結果、生成速度と
生成量にも自づと限度がある。

Ａ７の陽極酸化は、通常室温において０．５〜２Ａ／ｄ
ｉの電流密度を採用して数十分間処理を行い最大３０μ
程度の被膜を使用目的に応じ形成できる。

また特に硬質被膜が要求される場合には、５°Ｃ〜−１
０℃、１〜２Ａ７’ｄｔｒｔ’という条件が採用さ
れる。

しかし、被膜の生成効率を上げるため、電解液を冷却す
る方法は、設備とランニングに多大の費用を要し経済的
制約を受け、また被膜の生成速度と生成量を増大させる
という面でも決して満足できる方法ではなかった。

本発明者等は、上記従来法に見られる欠点を解消するた
め基礎実験を行い、陽極酸化中にＡＡの表面に発生する
大量の熱を速やかに取り除くことが必要であることを知
り得た。

そこで、さらに実験と研究を続けた結果、Ａｌを陽極酸
化するに当って、酸化被膜の溶解能力の大きい電解液を
用い常温ないし６０℃程度までの加熱状態において陽極
に対し振巾０．１〜２−００ｍｙｒｔ、振動数１〜１
２０Ｈ２の振動を与え陽極表面において電解液の乱流を
生じせしめつつ電解処理を行うことが、極めて効果的で
あることを多数の実験により確認した。

本発明は上記実験結果に基づいて完成をみたものである
○ 本発明をＡｌの陽極酸化に実施すれば、高電流密度の操
作が可能となり、陽極酸化を高速、高能率に行い得るこ
とになる。

また生成被膜の量も顕著に向上でき、しかも６０℃程度
までの高温操作によって低電圧の処理も可能であり、こ
れによって消費電力の節減もできるなどの効果もある。

従って本発明は、この種の作業に画期的方法を提供する
と考える。

さらに本発明について詳細に説明すると、本発明の陽極
酸化と類似の金属表面処理が、メッキ工程において、電
解液の空気攪拌、溶液循環、超音波攪拌あるいは被処理
物の揺動という形を採用して高電流密度で行なわれてい
る。

しかし、Ａｌの陽極酸化においては、前記メッキの場合
とは被膜の生成機構が全く異るためか、複雑な形状の品
物に均二被膜を形成する際に、空気または揺動によりゆ
るく攪拌する方法が実施されているだけで、高速、高能
率化を目的とする攪拌は全く考慮されていなかった。

ＡＡＩ’の陽極酸化に前記メッキの場合と同様の攪拌方
式を採用すれば、その表面に発生する熱の拡散を速め、
被膜の生成速度を僅かながら増大できることは事実であ
る。

しかし、従来の攪拌方式によっては、高温または高電流
密度において陽極酸化を行ったとしても、被膜の生成を
直接支配するＡｌの表面近くの熱の移動、すなわちＡ１
表面の電解液の拡散を十分効果的には行い得ないため、
飛躍的効果を期待できなかった。

ところが、本発明のようにＡ７と電解液との平均移動速
度（振巾と振動数との積の２倍である。

）が２、０ｍｍｌｓｅｃ以上、好適には１００ｍｍ
１ｓｅｃ以上の振動を与えることにより、Ａｌの表面
において電解液の乱流を形成させ、陽極酸化中に生ずる
熱を速かに拡散できるようなせば、高電流密度での作業
においても、Ａ１表面の温度上昇を実質的に防止し、高
能率に陽極酸化を行い得ることになる。

しかも上記２０ｍｍｌｓｅｃ以上の平均移動速度は
、公知のパイブレーク−によって容易に達成でき、本発
明の実施には全く支障がない。

つぎに本発明において陽極に与える振巾と振動数につい
て述べると、振巾０．１〜２００１ｎ７ｎ１振動数１〜
１２０Ｈｚの振動であり、それらの積の２倍が１００以
上である範囲が好適である。

本発明において、このように数値を限定した理由は、ま
ず振巾については０．１間以下では見かけ上静止状態と
なり、前記した乱流効果を果し得ないことを実験的に認
めたからであり、一方、２００ｍｍ以上にすると、浴の
大きな波立ちと飛沫の発生などにより実施がむづかしく
なり、また被処理物の治具への固定が困難になるなどの
欠点がみられたからである。

また振動数については、ＩＨ２以下においてはＡｌの表
面に乱流が生ずる最低平均移動速度を得る場合に、大き
な振巾が必要となり、その結果、電解浴の波立ち、Ａｌ
のラッキングの困難性と共にエネルギー的損失が大きく
なる欠点があり、一方、１２０Ｈｚ以上とすれば、平均
移動速度を上げることになり、エネルギー的損失が大き
く、有効でないことを認めたからである。

つぎに陽極酸化における本発明の高速振動の効果は、使
用する電解質の種類、電流密度、温度などによっても異
なるが、通常２０ｍｍｌｓ６ｃ程度からＡＡの表面
において電解液は層流から乱流に変わり、攪拌の効果が
顕著となる。

すでに本発明者らは、Ａｌの表面における溶液の動きが
層流である場合には、電解によって発生する熱の移動量
は流速のＱ、５乗に比例し、これが乱流である場合には
、その０．７乗に比例することを実験によって確認して
いる。

そして、本発明の高速振動は、単にＡＡと電解液との平
均移動速度を増大させることから生れるとは予想し得な
いほど電解により発生する熱の除去に有効であると言っ
ても過言ではない。

従って、本発明の高速攪拌の条件は、振動数１〜１２０
Ｈ２％振巾０．１〜２００間の範囲にあり、振動数と
振巾の積の２倍（平均移動速度）が２０１好ましくは１
００ｍｍｌｓ＆Ｃ以上であり、Ａ１表面で電解溶液
の乱流を生ずることを必要とした。

また、このような高速攪拌の効果は、電解液としてＡｌ
上に形成される酸化被膜を溶解する能力の大きい例えば
、下表に掲げた種類および濃度の電解液が好適である。

（注）表記のアルカリ浴は、炭酸すｈＩＪウム、リン
酸ナトリウム、メタホウ酸ナトリウムなどの浴である。

これらの電解溶液は、化成した被膜を通してのバリア一
層への到達能力が犬で、被膜化成能力の太きいものであ
るが、同時に、電解中に発生する熱による逆反応、すな
わち、化成した被膜の溶解速度の増加度合も犬である。

従って、これらの溶液においては、高速攪拌による熱の
除去による被膜生成効率の向上が大きく、高能率で厚い
被膜を形成するのに好適である。

１例として１５％硫酸を電解液とし、無攪拌状態で３０
℃においてＡｌを陽極酸化する場合、被膜量は最適電流
密度６Ａ／ｄｍ２で最大０．５ｇ／ｄｍであるのが、同
じような処理を、振巾１．２ｍｍ、振動数６０Ｈｚの
条件で行うと被膜量は最適電流密度２０Ａ／ｄｍ”にお
いて最大３ｇ／ｄｒＩ７″と増加する。

すなわち、陽極振動の採用により６倍量の被膜の形成が
でき、しかも処理速度を３倍以上となし得る。

つぎに陽極酸化被膜の生成効率（実際に生成した被膜と
陽極酸化に要した電気量から計算によって求めた理論的
被膜生成量との比をいう。

）について説明する。

生成効率は、電流密度によって異なり、また通電時間を
長くすると低下してくるが、上記浴条件においては、無
攪拌の場合は生成効率が約６Ａ／ｄ−のときが最高で、
振動処理では５０Ａ／ｄｒ１１″以上において効率よく
生成が行なわれる。

さらに、前記した１５％硫酸浴中で３０℃で無攪拌にお
いて陽極酸化した場合に通電量を１０．６０．１００Ａ
ｍｍ／ｄｍというように増大させて行くと、生成効率は
８０％、７０％、５０％と順次低下し、それ以上にする
と急激に低下することがわかった。

一方、同一浴条件で振巾２５ｍ４振動数１０Ｈｚの陽極
振動を行いＩＯＡ／ｄｉの条件で陽極酸化し、電気量を
５０．４００．６００゜９００Ａｉｍ／ｄｉという
ように増大させると生成効率は９０％、８０％、７５％
、５０％を示した。

すなわち、後者によれば前者に較べて実際１０倍以上の
陽極酸化被膜の形成が可能ということになる。

また、成る一定の電流密度においてＡＡの表面に酸化処
理を行えば、陽極の振動条件（振巾と振動数）によって
生成効率と通電量による効率の降下度合は異なる。

従って、陽極酸化に当っては、上記条件を適正とするよ
う考慮すべきである。

以上の説明によって、本発明を理解されたと考えるが、
以下、実施例を掲げて、さらに本発明を具体的に説明す
る。

実施例１１５重量％の硫酸を電解溶液とし、振動モーターの振動
子に直結させである治具に、試片として清浄となした２
ｓアルミニウム板を固定し、振巾１間、振動数１０Ｈｚ
で試片を振動させつつ、３０℃で陽極酸化処理を行った
。

１５Ａ／ｄｍの電流密度のとき、３０分間で最大被膜が
得られ、その値は約６０μであった。

比較のために、試片の振動を止めて、電解溶液を空気攪
拌を行いつつ上記と同様の処理を行ったところ、最大被
膜５０μがＩＯＡ／ｄｍ”、６０分で得られた。

実施例２実施例１と同様１５重量％の硫酸を電解液とし、振動モ
ーターの振動子に直結させである治具に、試片として清
浄となした２ｓアルミニウム板を固定し、振巾５７ｎ１
１Ｌ１振動数１０Ｈｚで振動させつつ３０℃、１０Ａ／
ｄｉで定電流電解を行ったところ、６０分後、試片上に
厚さ１２０μの硬質で無色の良好な酸化被膜を形成でき
た。

比較のため、振動を止めて、上記と同一試片に対し同一
条件で無攪拌状態において陽極処理を施したところ、１
０分後に８μの陽極酸化被膜の形成がみられたが、それ
以後は膜厚が減少して行くことを認めた。

実施例３実施例１で述べたと同一の電解液および装置を用いて、
振巾５０間、振動数６０Ｈｚで陽極を振動させつつ３０
℃、５０Ａ／ｄｍで２８アルミニウム試片に対して電解
処理を行ってみたところ、２５分後に厚み２５０μの良
好な酸化被膜を形成し得た。

比較のため、上記陽極振動にかえて空気攪拌を行い、同
一試片に対し同一条件で電解を行ったところ、被膜の生
成量は最大２３μに止まった。

実施例４４重量％のシュウ酸を電解液とし、実施例１において述
べたと同様の装置を用い、振巾１００１ｎ１１Ｌ１振動
数５Ｈｚ１温度５０℃、２ｓアルミニウムを陽極とし
て陽極電流密度５０Ａ／ｄｍにおいて電解処理を行った
ところ、６分後に厚み５０μの良好な酸化被膜を形成し
得た。

これと比較のため、陽極振動にかえて空気攪拌を行いつ
つ同一試片に対し、同一の条件で電解を行ってみたとこ
ろ、被膜の生成量は２０μ厚みに止まることを知り得た
。

実施例５８重量％のクロム酸を電解液とし、実施例１と同様の装
置を用い、振巾Ｑ、５ｍａｌ、振動数１００Ｈ；
ＩＡ温度４０℃となし、２ｓアルミニウムを陽極として
陽極電流密度４０Ａ／ｄｍｊにおいて電解処理を行
ってみたところ、１０分後に厚み５０μの良好な酸化被
膜を形成し得た。

これと比較するため、陽極振動にかえて空気攪拌を行い
、上記と同一試片に対し、同一条件で電解を行ってみた
ところ、被膜の生成量は２０μ厚みに止まった。

上記実施例１〜５から本発明の陽極振動は、Ａｌ上に高
速、高能率で厚い酸化被膜を形成させるため有効である
ことは明白である。

Claims

【特許請求の範囲】

１アルミニウムまたはアルミニウム合金を陽極酸化す
るに当り、化成する酸化被膜を溶解する能力の大きい電
解液を用い、常温ないし加温状態において陽極に対し振
巾０．１〜２００ｍｍ、振動数１〜１２０Ｈｚの振動を
与え、陽極表面において電解液の乱流を生じせしめつつ
電解処理することを特徴とする陽極酸化の高能率化方法
。