(57)【要約】【課題】外観性に優れたアルマイト被膜が形成可能なアルミニウム被膜の提供。【解決手段】  樹脂部材の表面に導電化膜が形成された導電化樹脂部材および前記導電化樹脂部材との間に隙間を設けて配置された少なくとも表面が導電材料からなる補助部材を備えるカソード電極と、少なくとも表面がアルミニウムからなるアノード電極とを配置し、前記カソード電極と前記アノード電極との間に電圧を印加することにより前記導電化樹脂部材の表面にアルミニウム被膜を形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂部材の表面に導電化膜が形成された導電化樹脂部材および前記導電化樹脂部材との間に隙間を設けて配置された少なくとも表面が導電材料からなる補助部材を備えるカソード電極と、少なくとも表面がアルミニウムからなるアノード電極とを配置し、
前記カソード電極と前記アノード電極との間に電圧を印加することにより前記導電化樹脂部材の表面にアルミニウム被膜を形成する、アルミニウム被膜の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のアルミニウム被膜の製造方法において、
前記アノード電極はアルミニウムメッシュである、アルミニウム被膜の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載のアルミニウム被膜の製造方法において、
電流密度を１０〜３０ｍＡ／ｃｍ２に設定して前記アルミニウム被膜を形成する、アルミニウム被膜の製造方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のアルミニウム被膜の製造方法において、
前記導電化樹脂部材と前記アノード電極との距離は、前記導電化樹脂部材の中央から端部に近づくほど大きく設定されている、アルミニウム被膜の製造方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のアルミニウム被膜の製造方法により製造された前記アルミニウム被膜の表面を陽極酸化処理する、アルマイト被膜の製造方法。
【請求項６】
樹脂部材を表面に有する基材と、
前記基材の表面に形成された導電化金属層と、
前記導電化金属層の表面に形成されたアルミニウム層と、を備え、
前記基材の端部における前記アルミニウム層の厚さが、前記基材の中央部における前記アルミニウム層の厚さの１２０％以下である、アルミニウム被膜付き樹脂部材。
【請求項７】
請求項６に記載のアルミニウム被膜付き樹脂部材において、
前記中央部における前記アルミニウム層の厚さが１５〜４０μｍである、アルミニウム被膜付き樹脂部材。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載のアルミニウム被膜付き樹脂部材の前記アルミニウム層にアルマイト被膜を形成した、アルマイト被膜付き樹脂部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム被膜の製造方法、アルマイト被膜の製造方法、アルミニウム被膜付き樹脂部材およびアルマイト被膜付き樹脂部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、樹脂成形体にアルミニウムをめっきする方法として、特許文献１に記載のようなアルミニウム構造体の製造方法が知られている。特許文献１に記載の製造方法は、各種フィルタや電池用電極などの用途で金属多孔体として好適なアルミニウム構造体の製造方法に関するものであって、三次元網目構造を有する樹脂多孔体である樹脂成形体の表面にアルミニウムめっきすることで、アルミニウム構造体を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−７２３３号公報
【発明の概要】
【０００４】
本発明の第１の態様によるアルミニウム被膜の製造方法は、樹脂部材の表面に導電化膜が形成された導電化樹脂部材および前記導電化樹脂部材との間に隙間を設けて配置された少なくとも表面が導電材料からなる補助部材を備えるカソード電極と、少なくとも表面がアルミニウムからなるアノード電極とを配置し、前記カソード電極と前記アノード電極との間に電圧を印加することにより前記導電化樹脂部材の表面にアルミニウム被膜を形成する。
本発明の第２の態様によるアルマイト被膜の製造方法は、前記第１の態様によるアルミニウム被膜の製造方法により製造された前記アルミニウム被膜の表面を陽極酸化処理する。
本発明の第３の態様によるアルミニウム被膜付き樹脂部材は、樹脂部材を表面に有する基材と、前記基材の表面に形成された導電化金属層と、前記導電化金属層の表面に形成されたアルミニウム層とを備え、前記基材の端部における前記アルミニウム層の厚さが、前記基材の中央部における前記アルミニウム層の厚さの１２０％以下である。
本発明の第４の態様によるアルマイト被膜付き樹脂部材は、第３の態様によるアルミニウム被膜付き樹脂部材の前記アルミニウム層にアルマイト被膜を形成した。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】図１は、樹脂部材の表面へのアルマイト被膜形成の手順を示す図である。
【図２】図２は、アルミめっき処理における電極構造の概略構成を示す図である。
【図３】図３は、補助電極を説明する図である。
【図４】図４は、アルマイト処理を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。本実施の形態は、樹脂部材の表面にアルマイト被膜を形成するための製造法に関するものである。図１は、樹脂部材の表面にアルマイト被膜を形成する際の手順を示す図である。
【０００７】
図１の工程１では、樹脂部材表面の導電化処理を行う。電気めっきでアルミニウムをめっきするにはメッキ対象に通電する必要があるので、非導電性の樹脂部材にアルミめっき処理するためには樹脂部材の表面に導電体の導電化金属層を形成して導電化する必要がある。例えば、無電解めっきにより銅やニッケルなどの金属層を形成する。本実施の形態では、樹脂部材表面に無電解めっきにより銅層を形成して導電化する。
【０００８】
工程２では、工程１で形成した銅層の表面に、電気めっき（電析法）によりアルミニウムめっき層を形成する。
【０００９】
工程３では、アルミニウムめっき層をアルマイト処理（陽極酸化処理）して酸化被膜（アルマイト被膜）を形成する。
【００１０】
ところで、外観性に優れたアルマイト被膜を形成するためには、アルマイト被膜を形成する被処理面の全面にわたって光沢性があり、アルマイト処理に必要なある程度の膜厚以上で厚さむらの無いアルミニウムめっき層を形成することが好ましい。光沢性が不十分であると、良質なアルマイト表面とはならず、外観性に劣る。さらに、アルミニウムめっき層の厚さが不均一だと、応力分布にムラが生じてソリの原因となり、また、外観性にも影響する。また、アルミニウムめっき層が厚過ぎると樹脂部材の表面から剥離しやすいので、アルミニウムめっき層は厚過ぎても良くない。
【００１１】
（アルミめっき処理の詳細説明）
上述したように、樹脂部材の表面に外観性に優れた良質のアルマイト被膜を形成するためには、工程２で形成されるアルミニウムめっき層の品質が重要となる。以下では、本実施の形態におけるアルミめっき処理について説明する。
【００１２】
図２は、アルミめっき処理における電極構造の概略構成を示す図である。図２（ａ）は斜視図であり、図２（ｂ）はカソード電極の形状を示す図である。カソード電極２０は、アルミめっき処理対象である作用極２０１と、アルミめっき処理対象ではない補助電極２０２とを備えている。作用極２０１は、アルミめっき処理対象としての樹脂部材（例えば、ＡＢＳ樹脂板）を導電化処理したものである。ここでは、導電化層として銅層を形成している。補助電極２０２は導電性を有するものであれば特に材質は限定されず、例えば、銅板や、樹脂部材に銅めっきしたもの等が用いられる。作用極２０１と補助電極２０２との間には寸法Ａの隙間が設けられている。
【００１３】
アノード電極２１にはアルミニウムメッシュが用いられる。アルミニウムメッシュの形態は特に問わず、例えば、平織りでも良いし穴あき板等であっても良い。カソード電極２０とアノード電極２１とはスペーサ２２により所定間隔に保たれる。前処理として、作用極２０１および補助電極２０２は、表面を研磨した後に超音波洗浄が施され、アルミニウムメッシュのアノード電極２１は超音波洗浄が施されることとしてもよい。
【００１４】
アルミめっき処理は以下の条件で行った。本実施の形態では、めっき浴としてイミダゾリウム塩系のイオン液体を使用した。また、１，１０−フェナントロリン（Phenanthroline）を添加剤として用いることで、光沢性の向上を図るようにした。
・電解液  ：１−エチル−３メチルイミダゾリウムクロライド−塩化アルミニウム
（ＥＭＩＣ−ＡｌＣｌ３（モル比で１：２ｍｏｌ））
・添加剤  ：１，１０−フェナントロリン（Phenanthroline）、２０ｍＭ（ミリモル）
・温度    ：４０〜６０℃
・電流密度：１０〜３０ｍＡ／ｃｍ２
（より好ましくは１４〜３０ｍＡ／ｃｍ２の範囲に設定するのが良い。）
【００１５】
まず、図２（ｂ）に示した補助電極２０２の機能について図３を参照して説明する。図３（ａ）は、作用極２０１のみが設けられた場合の電流（イオン電流）の様子を模式的に示したものであり、図３（ｂ）は、作用極２０１に加えて補助電極２０２を設けた場合の電流（イオン電流）の様子を模式的に示したものである。上述したように、作用極２０１は、樹脂部材２０１Ａの表面に導電化金属層としての銅層２０１Ｂを形成したものである。めっき浴中では、アノード電極２１であるアルミニウムメッシュからアルミニウムイオンが供給され、矢印で示すようにアノード電極２１からカソード電極を構成する作用極２０１および補助電極２０２へと電流が流れる。本実施の形態では、電流密度が１０〜３０ｍＡｃｍ−２となるように印加電流が制御される。
【００１６】
図３（ａ）に示す構成の場合、作用極２０１の両端部では、アノード電極２１からの電流が外側からも回り込み、電流密度が他の部分よりも増加する傾向となる。その結果、作用極２０１の両端部において、アルミニウムめっき層２２０の厚さが他の部分よりも厚くなってしまうという問題がある。
【００１７】
一方、図３（ｂ）に示すように作用極２０１の両端に補助電極２０２を配置した場合には、補助電極２０２の作用極２０１とは反対側の端部２０２ａにおいては、図３（ａ）の場合と同様に電流が外側からも回り込むが、互いに隣接する補助電極２０２の端部２０２ｂおよび作用極２０１の端部２０１ａの部分では、電流の回り込みが発生しない。その結果、補助電極２０２の端部２０２ａではアルミニウムめっき層２２０の厚さが増大するが、作用極２０１の両端部２０１ａではアルミニウムめっき層２２０の厚さ増大を防止することができる。
【００１８】
本実施の形態では、隙間寸法Ａが大きくなるに従って電流の回り込みの可能性が高くなるので、隙間寸法Ａは小さい方が良い。例えば、隙間寸法Ａを０．５ｍｍ〜１．０ｍｍに設定するのが好ましい。なお、アルミニウム不要な部分や外観性を良くする必要のない部分において、作用極２０１と補助電極２０２とを連結させるような構成としても良い。
【００１９】
図４（ａ）に示すように銅層２０１Ｂの上にアルミニウムめっき層２２０を形成した後、図４（ｂ）に示すようにアルミニウムめっき層２２０を陽極酸化処理してアルマイト被膜２２１を形成する。アルマイト被膜２２１を厚さ２Δ形成した場合、「アルミニウムめっき層２２０＋アルマイト被膜２２１」の厚さは、陽極酸化処理前のアルミニウムめっき層２２０の厚さよりもΔ程度大きくなる。アルマイト被膜２２１は、厚さ方向に延びた微小な孔（ボアー）が多数形成された多孔質層を成している。この孔内に染料を浸透させた後に封孔処理することにより、色付きのアルマイト被膜（カラーアルマイトと呼ばれる）とすることができる。
【００２０】
上述のように、本実施の形態では、樹脂部材の表面に導電化膜が形成された導電化樹脂部材である作用極２０１との間に隙間を設けて補助電極２０２を配置したことにより、作用極２０１の端部におけるアルミニウムめっき層２２０の厚さ増大が抑えられ、膜厚の均一なアルミニウムめっき層を導電化樹脂部材の表面に形成することができる。そのような膜厚の均一なアルミニウムめっき層を陽極酸化処理してアルマイト被膜を形成することで、外観性に優れたアルマイト被膜を樹脂部材の表面に形成することができる。このように樹脂部材の表面にアルマイト被膜を形成することにより、金属部材を用いる場合に比べて軽量化が図れると共に、意匠性向上も図ることができる。
【００２１】
アルミニウムめっき層の膜厚は、良好なアルマイト被膜を得るためにはある程度の膜厚が必要であるが、上述したように膜厚が厚すぎると樹脂部材の表面から剥離しやすい。本実施の形態では、補助電極２０２の効果により作用極２０１の端部における膜厚増大を抑えることで、端部における膜厚が増大することなく全領域を良好な膜厚にすることが容易となる。剥離の生じにくい良好なアルマイト被膜を得るには、アルミニウムめっき層２２０は１５〜４０μｍとするのが好ましい。また、膜厚分布としては、作用極２０１の端部におけるアルミニウムめっき層２２０の厚さを、作用極２０１の中央部におけるアルミニウムめっき層２２０の厚さの１２０％以下とするのが好ましい。
【００２２】
さらに、本実施の形態ではアノード電極２１にアルミニウムメッシュを用いたことにより、アノード電極２１の表面積が増加することでカソード電極２０の電位を下げることができ、アルミニウムメッシュを用いない通常の（板状の）アノード電極を用いた場合と比較して、低い電圧で緻密なアルミニウムめっき層を得ることができる。さらに、Ａｌイオンがメッシュの隙間を通り抜けて作用極２０１に到達しやすくなるという効果もある。その結果、アルミニウムめっき層２２０に関して、光沢性および膜厚均一性の向上を図ることができた。
【００２３】
また、電流密度（単位面積当たりの電流）は、めっきの進行速度とめっきの品質に大きく影響するが、上述した実施形態では、電流密度を１０ｍＡ／ｃｍ２〜３０ｍＡ／ｃｍ２に設定した。このよう低電流密度に設定してアルミニウムめっき層２２０を形成することで微細な構造となり、光沢性の向上が図れる。
【００２４】
上述した実施の形態ではアノード電極２１としてアルミニウムメッシュを用いたが、図２および図３（ｂ）に示すような補助電極２０２を用いる電気めっきは、通常のアノード電極（例えば、アルミニウム板を使用）を用いる場合にも適用することができる。その場合も、図３（ａ）に示したような作用極２０１の端部におけるアルミニウムめっき層２２０の厚さ増大を防止することができる。アルミニウム板をアノード電極に用いる場合には、厚さが均一なアルミニウムめっき層とするために、めっき浴の撹拌を行ったり、作用極２０１とアノード電極２１との距離を作用極２０１の中央から端部に近づくほど大きく設定するようにしても良い。なお、アノード電極２１にアルミニウムメッシュを用いる場合、めっき浴の撹拌は行わなくても良い。
【００２５】
上記では、種々の実施の形態を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００２６】
２０…カソード電極、２１，２１０，２１１…アノード電極、２０１…作用極、２０１Ａ…樹脂部材、２０１Ｂ…銅層、２０２…補助電極、２２０…アルミニウムめっき層、２２１…アルマイト被膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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