(57)【要約】      （修正有）【課題】アルマイト処理において、アルマイト皮膜の形成と同時にアルマイト皮膜に潤滑性を与え、更にその潤滑性を維持する着色法の提供。【解決手段】陽極酸化工程をシリコン系潤滑剤を含む特定の処理液中行い、アルマイト皮膜を形成すると同時にアルマイト皮膜に潤滑性を与える潤滑アルマイト皮膜を生成し、さらに、この潤滑アルマイト皮膜がされたワークを無機あるいは有機の染料液に浸漬し、任意に染色することができるアルミニウムの表面処理方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウムの陽極酸化工程において、アルマイト皮膜を形成すると同時にアルマイト皮膜に潤滑性を与え、その後に着色処理をして、表面の潤滑性を維持しつつ着色することがきるアルミニウムの表面処理方法。
【請求項２】
アルマイト皮膜を形成すると同時にアルマイト皮膜に潤滑性を与える請求項１の陽極酸化工程を以下の表１の形成条件で行う陽極酸化方法。
【表１】
2014084481.tif 000007
（表１において、／Literは、電解液１リットル中においての意味であり、硫酸のｍｌは、市販硫酸の容量を示す。Ｖは電圧、Ａは電流を示す。）
【請求項３】
アルミニウムの材質及び使用目的により、アルマイト皮膜を形成すると同時にアルマイト皮膜に潤滑性を与えるアルマイト皮膜の形成条件を、表１の範囲内で変化させて行う請求項１又は請求項２のいずれかの陽極酸化工程。
【請求項４】
アルマイト皮膜を形成すると同時にアルマイト皮膜に潤滑性を与える陽極酸化工程の後に、無機又は有機の染料液に浸漬し、アルマイト皮膜の潤滑性を維持しつつ、多様な色に染色する請求項１のアルミニウムの表面処理方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかの表面処理方法を使用して生産したアルミニウム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潤滑性を有することを特徴とする着色アルマイト皮膜とその生産方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム（アルミニウムとした場合にはアルミニウム合金も含まれる。また強調する場合にはアルミニウム合金とする場合もある。以下同じ）は、一部のダイカストやジュラルミンを除いて、表面処理として陽極酸化が行われる。陽極酸化とは、希硫酸やシュウ酸（蓚酸）などを電解液に用いて、被加工物であるアルミニウムを陽極として電気分解することにより、アルミニウムの表面を電気化学的に酸化させ、酸化アルミニウムの皮膜を生成させる方法であり、この操作をアルマイト又はアルマイト処理、生成した酸化皮膜をアルマイト皮膜ともいわれている。このアルマイト皮膜は、非常に微細な無数の孔が形成され、この無数の孔の中に染料を吸着させ、あるいは金属を析出させることにより、アルミニウムの金属感を持った任意のカラーを着色している。また、アルミニウム合金は、その強度により輸送機器部品としても多く採用され、摺動部にも使用され、その表面は潤滑性が要求される場合もあり、アルマイト皮膜に潤滑材を含浸させ、潤滑性を与える方法も検討されている。
【０００３】
本願発明者は、アルマイト加工等について研究を重ね、現在はアルマイト処理等を業として行う会社を経営している。アルマイト処理は、前述のように、硫酸あるいは蓚酸又は硫酸と蓚酸の混酸の電解液中にて陽極酸化し、その後に着色あるいは潤滑化の作業を行ってきた。表面の着色方法、潤滑化方法等について先行技術は多く見受けられる。しかし、着色と潤滑化はアルマイト処理とは別の工程にて行われ、さらにアルマイト皮膜を潤滑化した後で着色することは困難であると考えられていた。
【０００４】
アルマイトの着色に関する先行技術は多く見受けられる。例えば、着色濃度の変化を有するグラデーション着色部を容易に、しかも確実に形成可能な陽極酸化皮膜の着色方法として、表面に多数の微細な孔を有する陽極酸化皮膜を形成する陽極酸化工程と、染料を含有する染色液に陽極酸化皮膜を接触させることで陽極酸化皮膜を染色する染色工程と、染色工程後に多数の微細な孔を封じる封孔工程とを有する陽極酸化皮膜の着色方法（特許文献１）、陽極酸化処理をしたアルミニウムの着色方法として、特定の化学構造を有する２種類の金属錯塩染料（いずれも、クロム、コバルト又は鉄を含む。）を、所定の割合（７０〜９０：３０〜１０重量部）で配合した染料組成物を用いて陽極酸化処理アルミニウムの着色を行う方法（特許文献２）等がある。
【０００５】
また、潤滑化に関する先行技術としては、アルマイト処理後、迅速に処理が可能な自己潤滑性を有するアルマイト皮膜の形成方法として、アルミニウム母材にアルマイト処理を施した後、モリブデンイオンを含有する水溶液中で前記アルマイト処理したアルミニウム母材を陰極として電解を行い、アルマイト皮膜の微細孔中にモリブデンイオンを集積するか、又はモリブデンイオンを含有する水溶液中に浸漬してアルマイト皮膜の微細孔中にモリブデンイオンを含浸させ、次いで硫黄化合物含有ガス雰囲気中に曝して微細孔中にモリブデン硫化物を形成させ、自己潤滑性を有するアルマイト皮膜の製造方法（特許文献３）、アルミニウムおよびマグネシウム並びにその合金表面に優れた潤滑性を有する皮膜を形成する方法として、アルミニウム及びマグネシウム並びにその合金の表面に陽極酸化皮膜を形成した後、反応性界面活性剤を含むポリテトラフルオロエチレンの分散水溶液から、電気化学的もしくは、化学的に吸着させ、乾燥することを特徴とする潤滑皮膜の形成方法（特許文献４）、潤滑油を使用しないで、アルミニウム或いはアルミニウム合金製の摺動用部品の潤滑性向上を目的として、アルミニウム或いはアルミニウム合金の陽極酸化処理皮膜中に潤滑性のモリブデン硫化物が含浸され、かつその上にパーフルオロアルキル化合物の電着層からなる潤滑性皮膜が形成する方法（特許文献５）等が見受けられる。
【０００６】
さらに、着色と潤滑性の双方を備えた先行技術としては、着色したアルマイトの潤滑処理を行うため、アルミニウム材から成る被加工物を陽極酸化処理を行った後、被加工物を染料液中に浸漬して着色処理工程を行うと共に、被加工物を酢酸ニッケルの溶液中に浸漬して陽極酸化皮膜の孔の封孔処理工程を行い、この後、被加工物をフッ素樹脂系の潤滑処理剤の溶液中に浸漬して陽極酸化皮膜の表面に潤滑処理剤の粒子を吸着させる潤滑処理工程を行う方法（特許文献６）が見出された。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−２７０３５１号公報
【特許文献２】特開２００８−４５２０８号公報
【特許文献３】特開２０００−４５０９６号公報
【特許文献４】特開２００７−１３８２３２号公報
【特許文献５】特開２００５−１４６３６６号公報
【特許文献６】特開平７−１１４９３号公報
【０００８】
以上のように、アルマイト皮膜の潤滑化は、アルマイト処理をした後にモリブデンイオンを含浸させる、あるいはアルマイト皮膜上にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を積層等するもので、アルマイト処理後に潤滑化の工程を加えるものであった。また、表面の潤滑化と着色のためには、陽極酸化皮膜の孔を封ずる封孔処理後に、染料液中に浸漬して着色処理を行い、さらにフッ素樹脂系の潤滑処理剤の溶液中に浸漬して潤滑剤の粒子を吸着させる潤滑処理を行うものであり、アルマイト処理後に多くの工程を要し、時間がかかりコストアップの要因ともなるものであった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
これまで硫酸あるいは蓚酸又は硫酸と蓚酸の混酸の電解液を用いてアルマイト処理を行ってきたが、本発明者は、この電解液に他の成分を投入し、アルマイト皮膜の形成と同時にアルマイト皮膜に潤滑性を与えることができないか思案していた。更にこうして生成した潤滑性を備えるアルマイト皮膜が容易に着色できることが望まれた。そこで、本発明者は、この課題解決のため研究を重ね本発明をするに至った。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、アルマイト処理において、アルマイト皮膜の形成と同時にアルマイト皮膜に潤滑性を与え、その潤滑性を維持したまま着色する方法を提供するものである。
【００１１】
すなわち、第１発明は、アルミニウムの陽極酸化工程において、アルマイト皮膜を形成すると同時にアルマイト皮膜に潤滑性を与え、その後に着色処理をして、表面の潤滑性を維持しつつ着色することがきるアルミニウムの表面処理方法である。
【００１２】
前述のように、アルミニウムとした場合にはアルミニウム合金も含まれる。図１に示すアルミニウムの表面処理の工程にあるように、脱脂・水洗後、被加工物であるアルミニウム（以下ワークとする。）を陽極として電解液中で表面を酸化し、微細な酸化皮膜を形成する。この酸化皮膜は、アルマイト皮膜といわれ耐食性を有し、白錆びの発生や孔蝕を防ぐことになる。
【００１３】
本願に係る発明は、陽極酸化工程において、耐食性を有するアルマイト皮膜に更に潤滑性を有する機能を持たせるようにしたものである。
物体が互いに接触して、相互運動し摩擦力が生ずる。この摩擦力による悪影響を低減するため、適切な潤滑が必要となる。個体の潤滑材として黒鉛（グラファイト）、二硫化モリブデン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等があり先行技術においてもアルマイト皮膜上に含浸あるいは塗布され使用されている。本願では、係る個体の潤滑材を使用することなく、陽極酸化工程において耐食性を有し、更に潤滑性の機能を持たせるアルマイト皮膜を形成するものである。
尚、表面処理とした場合には、脱脂、水洗等表面に対する一連の作業を意味し、陽極酸化、着色等も含まれる。また、本願の陽極酸化工程により生成した耐食性を有し更に潤滑性の機能を持たせるアルマイト皮膜を潤滑アルマイト皮膜、この操作を潤滑アルマイトとし、潤滑アルマイト皮膜が形成する電解液の成分、電圧等の管理条件を形成条件とすることもある。また、陽極酸化によりアルマイト皮膜は生成されるため、できた皮膜を生成皮膜と称する場合もある。
【００１４】
アルマイト皮膜に潤滑性を持たせるため、黒鉛（グラファイト）や二硫化モリブデンを含浸させた場合には、材料の種類、膜厚条件により、茶、黒等の限定した着色はできないことはないが、困難であるといわざるを得ない。また、アルマイト処理後のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の含浸による潤滑化では、その後の着色では、色が鮮やかに出ないという難点がある。本願では、こうした難点を解決し、潤滑性のあるアルマイト皮膜に、潤滑性を維持したまま着色できるという特徴がある。
【００１５】
続いて、第２発明は、アルマイト皮膜を形成すると同時にアルマイト皮膜に潤滑性を与える第１発明の陽極酸化工程を以下の表１の形成条件で行う陽極酸化方法である。
【表１】
2014084481.tif 000002
（表１において、／Literは、電解液１リットル中においての意味であり、硫酸のｍｌは、市販硫酸の容量を示す。Ｖは電圧、Ａは電流示す。）
【００１６】
表１において、処理時間は、アルマイト皮膜の膜厚に関係するが、約１５分から４０分である。シリコン系潤滑剤は、エマルジョン溶液であり離型剤等としても使用されることもある。
【００１７】
続いて、第３発明は、アルミニウムの材質及び使用目的により、アルマイト皮膜を形成すると同時にアルマイト皮膜に潤滑性を与えるアルマイト皮膜の形成条件を、表１の範囲内で変化させて行う第１発明又は第２発明のいずれかの陽極酸化工程である。
【００１８】
アルミニウムを主成分とするアルミニウム合金は、その用途、副成分の含有量等により、国際アルミニウム合金名が使用され、日本工業規格(JIS)においても、一部に取り入れられている。例えば、ＡＣが鋳物用、ＡＤＣがダイカスト用、ＡＪが軸受鋳物用等として表わされ、次に番号が付されている。このようにアルミニウムのワークといっても多くの種類があり、また、顧客によりその仕様も様々である。表１の潤滑アルマイト皮膜の形成条件において、液組成や温度条件他広い管理幅を持たせているが、これは、アルミニウムのワークの種類や顧客の仕様により適切な条件を選択するためである。
【００１９】
続いて、第４発明は、アルマイト皮膜を形成すると同時にアルマイト皮膜に潤滑性を与える陽極酸化工程の後に、無機又は有機の染料液に浸漬し、アルマイト皮膜の潤滑性を維持しつつ、多様な色に染色する第１発明のアルミニウムの表面処理方法である。
【００２０】
アルマイト皮膜を潤滑化させたときには、前述のように、その皮膜上に着色ができないとはいえないが困難になる。しかし、本願の陽極酸化工程により生成した、耐食性を有し更に潤滑性の機能を持たせたアルマイト皮膜は、任意な色に着色することができる。着色に使用する染色液は、無機材料、有機材料あるいはこれらの混合物等いずれも使用でき、係る染料液にワークを浸漬することにより、アルマイト皮膜上に任意な着色をすることができる。尚、本願の表面処理工程では、着色後に封孔処理を行う。
【００２１】
続いて、第５発明は、第１発明から第４発明のいずれかの表面処理方法を使用して生産したアルミニウム製品である。
【００２２】
アルミニウムの用途は広く、本願の潤滑アルマイト皮膜を形成し、さらにこれに着色した製品が多く生産されると考えられ、係る本願の方法により生産した製品も保護するものである。
【発明の効果】
【００２３】
第１発明では、アルマイト皮膜の形成と同時にアルマイト皮膜に潤滑性を与えることにより、表面処理工程が短縮されコスト低減となる。第２発明では第１発明の陽極酸化工程でのアルマイト処理条件を所定範囲に限定し、潤滑アルマイト皮膜の品質を一定にすることができる。第３発明では、各種のアルミニウム材料、あるいは顧客の様々な仕様に対し一定品質のアルマイト皮膜を提供できる。第４発明では、希望する色にアルマイト皮膜上に着色することができる。第５発明では、本願の方法により生産された製品の保護を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、アルミニウムの表面処理の工程例である。
【図２】図２は、本願の表面処理の工程図である。
【図３】図３は、本願の表面処理方法により生産した製品例である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に本願の実施例を示す。
【実施例１】
【００２６】
図１に本願の表面処理の工程、図２にその工程の設備を示す。この工程に従い生成した潤滑アルマイト皮膜と他のアルマイト処理による比較を以下の表２示す。
【表２】
2014084481.tif 000003
摩擦係数は、ポールオンディスク法により測定した。ポールオンディスク法とは、摩耗試験方法の一つであって回転する円盤状試験片に球形試験片を一定荷重で押しつけて摺動させる試験方法である。摩擦力とは接触する物体が相互に動く又は動き出そうとするとき相手から受ける力であり、摩擦係数とは、摩擦力の荷重に対する比をいう。本願の潤滑アルマイト皮膜の摩擦係数は、平均値をとったものである。
【実施例２】
【００２７】
各アルミニウム材料を用いて、本願の潤滑アルマイト皮膜の形成条件に従い生成した潤滑アルマイトの実施結果を以下の表３から表５に示す。
【表３】
2014084481.tif 000004
【表４】
2014084481.tif 000005
【表５】
2014084481.tif 000006
表５の潤滑アルマイト実施例３では、アルミニウム材料Ａ６０６１と同じ形成条件でアルミニウム材料Ａ７０７５も行い、その生成皮膜の皮膜厚等も本表の下段に示した。
【実施例３】
【００２８】
上記表３から表５の潤滑アルマイト処理をしたサンプルを陽極酸化皮膜用の無機及び有機の着色液に浸漬した後、封孔処理をして外観を検査したが、各色ともに染色され、更に潤滑性を有していることも確認した。本願の表面処理工程により作製した製品を図３に示す。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本願の特徴は、陽極酸化工程において、アルマイト皮膜の形成と同時にその皮膜に潤滑性を与えることができ、さらに任意な色での着色性も良好である。生産工程もこれまでのものと比較し少ないことから、コストも低減し、需要が期待される。
【図１】
2014084481.tif 000008
【図２】
2014084481.tif 000009
【図３】
2014084481.tif 000010