(57)【要約】      （修正有）【課題】アルミニウム基材の電食を抑制し、前記アルミニウム基材の表面に高い親水性を有する表面処理が施されたアルミニウム材料を提供する。【解決手段】ブレージングシート付きアルミニウム基板などのアルミニウム基材の表面を洗浄し（Ｓ１１）、エッチング処理を含む下処理を行い（Ｓ１４）、ジメチルスルホン、塩化アルミニウム、アルミナ粒子からなる電解液注でめっき処理を行い（Ｓ１５）、アルミニウム基材の表面に、アルミニウムと無機微粒子とを共析させた複合めっき被膜を形成した後、電気炉にて５８０℃で焼成し（Ｓ１８）アルミニウム基材の表面のロウ材が融解してアルミニウム基材と複合めっき被膜とを強固に固定した表面処理が施されたアルミニウム材料。【選択図】図２
2014043639.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム基材の表面に、アルミニウムと無機微粒子とを共析させた複合めっき被膜が形成されていることを特徴とするアルミニウム材料。
【請求項２】
前記アルミニウム基材は、少なくとも表面の一部がアルミニウムロウ材であることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム材料。
【請求項３】
前記複合めっき被膜を形成したのち、前記アルミニウムロウ材を溶融させたことを特徴とする請求項２に記載のアルミニウム材料。
【請求項４】
前記複合めっき被膜を有するアルミニウム材料表面の中心線平均粗さが、前記複合めっき被膜形成前のアルミニウム材料の表面よりも大きいことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のアルミニウム材料。
【請求項５】
アルミニウム塩及び無機微粒子とが混在している電解溶液中にアルミニウム基材を浸漬し、アルミニウムと無機微粒子とを共析させる工程を備えていることを特徴とするアルミニウム材料の表面処理方法。
【請求項６】
前記アルミニウムと無機微粒子とを共析させる工程が、
前記アルミニウム基材の表面に無機微粒子を電着する工程と、
前記無機微粒子が吸着したアルミニウム基材にアルミニウムをめっきする工程とを備えていることを特徴とする請求項５に記載のアルミニウム材料の表面処理方法。
【請求項７】
請求項１から請求項４のいずれかに記載のアルミニウム材料を少なくとも一部に用いていることを特徴とする熱交換器。
【請求項８】
アルミニウム材料で形成された熱交換器の少なくとも一部を、請求項５又は請求項６に記載のアルミニウム材料の表面処理方法で処理したことを特徴とする熱交換器。
【請求項９】
請求項１から請求項４のいずれかに記載のアルミニウム材料を少なくとも一部に用いていることを特徴とする太陽電池の裏面冷却器。
【請求項１０】
アルミニウム材料で形成した裏面冷却器の表面の少なくとも一部を、請求項５又は請求項６に記載のアルミニウム材料の表面処理方法で処理したことを特徴とする太陽電池の裏面冷却器。
【請求項１１】
請求項１から請求項４のいずれかに記載のアルミニウム材料で形成された冷却器を備えていることを特徴とする冷風器。
【請求項１２】
アルミニウム材料で形成された冷却器の表面の少なくとも一部を、請求項５又は請求項６に記載のアルミニウム材料の表面処理方法で処理したことを特徴とする冷風器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面処理を施したアルミニウム材料に関するものであり、このアルミニウム材料に表面処理を行う表面処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属の表面に表面処理を施すことで、この金属材料で形成された装置の能力を高める或いは能力の低下を抑制することが可能である。
【０００３】
例えば、特開２０１１−１２２７５５号公報では、フィンの表面に、板状無機粒子が分散配置された耐食性被膜と、この耐食性被膜上に親水性被膜を形成し、前記板状無機粒子の一部を前記親水性被膜上に露出させているものが記載されている。このような、複合塗料での処理により、親水性及び耐食性を兼ね備えた金属材料を得ることができる。
【０００４】
このような表面処理を行った金属材料を用いたものとして、例えば、空気調和機の熱交換器がある。前記熱交換器は冷媒が流動する冷媒流路と、冷媒流路と接触配置された熱交換用のフィンとを備えている。前記熱交換器では、前記冷媒が前記冷媒流路を流動するとき、外部の空気と冷媒とが熱交換を行う。
【０００５】
前記熱交換器で内部を流動する冷媒の熱交換を行う場合、前記フィンが冷却される場合がある。このとき、前記フィンの表面には、凝縮水（結露水）が発生し、やがて水滴となる。隣り合うフィンの水滴が接触すると、前記フィンの間に水のブリッジが形成される。水のブリッジは、前記フィンの間を流れる空気では排水されにくく、さらに熱交換器が低温環境内にある場合、ブリッジを形成していた水が凍結し、霜としてフィンに付着する（着霜する）。フィンに着霜があると、通風路が狭くなり、熱交換効率が低下する。
【０００６】
このような熱交換器のフィンの表面に親水性処理が施されていることで、水滴の接触角が小さくなり、水ブリッジが形成されにくくなる。また、親水性処理が施されていることで、水滴が広がり乾燥しやすく、このことからも、前記フィンの熱交換効率の低下を抑制することが可能である。
【０００７】
また、上述したような表面処理は、処理に利用する物質を変更することで、親水性、耐食性、以外の機械的性質を向上させることも可能となっている。そして、空気調和機の熱交換器のような、複雑な形状を有する部材には、軽量、加工が容易、材料価格が安価である等の利点を有することから、従来のフィンアンドチューブ型熱交換器のチューブ材で使用されている銅をアルミニウムに変更することが増えてきている。
【０００８】
一方、従来の表面処理方法として、２００４−７６０３１号公報では、ジメチルスルホンにめっき被膜を形成させるべき金属の無水塩を混合した後、該混合物を加熱し、めっき被膜内に分散相を形成させるための不活性微粒子を添加し撹拌混合しためっき液にて、金属表面に複合めっきを施すものが記載されている。複合めっきにＳｉＯ２等の酸化物微粒子が使われていることから、表面にＳｉＯ2が露出していれば、親水性を付与することができると考えられる。また、この表面処理方法では、基材として銅、鉄などの材料を用い、これらの基材の表面に、平滑なめっき膜ができることが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１１−１２２７５５号公報
【特許文献２】特開２００４−７６０３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特開２０１１−１２２７５５号公報では、フィン表面に吸着する、ロウ材などを洗浄、除去する工程、化成処理により表面に防食処理を施す工程、親水性材料を塗布する工程、膜厚を均一化させる工程及び乾燥する工程等、性能を向上させるためには多数の工程が必要となる。また、特開２０１１−１２２７５５号公報に記載されている親水性膜は、樹脂で形成されているため、親水性膜を形成したのちに高温の熱処理を行うことが難しい。
【００１１】
一方、特開２００４−７６０３１号公報では、金属表面に不活性微粒子が分散された混合めっきを施すことで、耐摩耗性、耐熱性、自己潤滑性等を金属表面に付与している。また、混合めっきは樹脂の親水性膜よりも耐熱性が高く、表面処理後の熱処理が可能となる。しかしながら、このようなめっき処理は、基材（被めっき材料）として鉄、銅等の金属材料が用いられることが多く、アルミニウムが用いられることはほとんどない。
【００１２】
その理由として、アルミニウムは表面に酸化被膜が形成されており、前記酸化被膜が導電性を有していないためである。酸化被膜を除去し、導電性の亜鉛を析出させるようなジンケート処理等の工程が必要で、めっき処理に時間と手間がかかりコストが高くなる。また、アルミニウム材にめっきする材料としてニッケル、クロム、亜鉛等を用いる場合もあるが、いずれの金属もアルミニウムよりもイオン化傾向が低く、アルミニウムで形成された基材の表面にこれらの金属を含むめっき膜を形成すると、電食によってめっき膜よりもアルミニウムからなる基材が先に腐食するため、基材としてアルミニウムを利用するのは困難である。
【００１３】
そこで本発明は、アルミニウム基材の電食を抑制し、前記アルミニウム基材の表面に高い親水性を有する表面処理が施されたアルミニウム材料を提供することを目的とする。
【００１４】
また、アルミニウム基材の電食を抑制し、親水性が高い表面処理を施すことができるアルミニウムの表面処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の発明者は、アルミニウム基材の表面にアルミニウムと無機微粒子とを共析させ、複合めっき被膜を形成することで、アルミニウム基材の表面に複雑な凹凸形状が形成され、親水性を持たせることができる知見を得た。この知見に基づき、本発明は、アルミニウム基材の表面に、アルミニウムと無機微粒子とを共析させた複合めっき被膜が形成されていることを特徴とするアルミニウム材料を提供する。
【００１６】
アルミニウム基材の表面にアルミニウムと無機微粒子とを共析させることで、表面の親水性を高めることができる。また、アルミニウムの基材に析出される金属がアルミニウムであるので、電食によるアルミニウム基材の浸食が発生しにくい。さらに、有機材料が含まれていないため、数百度の高温にさらされても表面の親水機能は維持されるため、高温処理工程に投入しても、問題が生じにくい。
【００１７】
これにより、親水性を発揮することができるアルミニウム材料を提供することが可能である。
【００１８】
上記構成において、前記アルミニウム基材がアルミニウムロウ材であってもよいし、アルミニウムの表面にアルミニウムロウ材を設置した構成であってもよい。
【００１９】
上記構成において、前記複合めっき被膜を形成したのち、前記アルミニウムロウ材を溶融させてもよい。この構成によると、前記アルミニウムロウ材を溶融させることで、表面に析出したアルミニウム及び無機微粒子が固着し、剥離しにくくなるとともに、親水性が高くなる。
【００２０】
上述のアルミニウム材料の表面処理方法として、アルミニウム塩及び無機微粒子とが混在している電解溶液中にアルミニウム基材を浸漬し、アルミニウムと無機微粒子とを共析させる工程を備えているものを挙げることができる。
【００２１】
この構成によると、アルミニウム基材の表面にアルミニウムと無機微粒子とを共析させることができ、表面の親水性を高めることができるとともに、長期間に渡り安定した材料特性を有するアルミニウム材料を製造することが可能である。
【００２２】
上記構成において、アルミニウムと無機微粒子とを共析させる工程が、前記アルミニウム基材の表面に無機微粒子を電着する工程と、前記無機微粒子が吸着したアルミニウム基材にアルミニウムをめっきする工程とを備えていてもよい。この構成によると、前記無機微粒子が前記アルミニウム基材の表面に電着されたときのばらつきによって、前記アルミニウム基材の表面の電流密度が変化する。これにより、部分的に電流密度が高くなる部分が存在し、その部分では、酸化被膜を突き破って電流が流れやすくなる。そのため、アルミニウム基材の酸化被膜を除去することなく、或いは、わずかに除去するだけで、アルミニウムを析出させることができる。つまり、酸化被膜を除去する工程を省く或いは簡略化することができ、それだけ、アルミニウム材料の製造に要する手間と時間を省略することが可能である。
【００２３】
上述のアルミニウム材料を用いた機器として熱交換器、太陽電池の裏面冷却器、冷風器の冷却器（フィン）等を挙げることが可能である。なお、これらの機器は、予め表面処理されたアルミニウム材料で形成するものであってもよいし、組立後、表面処理を行うものであってもよい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によると、アルミニウム基材の表面に、電食の発生を抑えつつめっき膜を成膜し、このめっき膜によって、親水度が向上されたアルミニウム材料を提供することができる。また、このようなアルミニウム材料を製造するめっき膜の成膜方法を提供することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明にかかるアルミニウム材料の概略断面図である。
【図２】本発明にかかるアルミニウム材料の表面処理方法を示すフローチャートである。
【図３】図２に示すアルミニウム材料の製造方法で用いられる表面処理装置の概略図である。
【図４】本発明にかかるアルミニウム材料の表面に形成された複合めっき被膜をＳＥＭで撮影したＳＥＭ画像である。
【図５】図４とは異なる倍率で複合めっき被膜をＳＥＭで撮影したＳＥＭ画像である。
【図６】本発明の実施形態に係る親水処理方法で形成された複合メッキ被膜に、純水を滴下した時の濡れ広がりを示す図である。
【図７】本発明にかかるアルミニウム材料の表面処理方法の他の例を示すフローチャートである。
【図８】本発明にかかる熱交換器の概略図である。
【図９】本発明に係るアルミニウム材料で形成された放熱板を備えた太陽電池の概略構成図である。
【図１０】本発明にかかるアルミニウム材料で形成されたフィンを備えた冷風器の概略構成図である。
【図１１】本発明に係るアルミニウム材料で形成された板材をフィンに用いたときの冷却効果を示す図である。
【図１２】本発明にかかるアルミニウム材料で形成したフィンを用いた冷風器と未処理のアルミニウム材料で形成したフィンを用いた冷風器の冷却効果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
（第１実施形態）
以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は本発明にかかるアルミニウム材料の概略断面図であり、図２は本発明にかかるアルミニウム材料の表面処理方法を示すフローチャートであり、図３は図２に示すアルミニウム材料の製造方法で用いられる表面処理装置の概略図である。
【００２７】
図１に示すように、アルミニウム材料１は、アルミニウム基材１１と、アルミニウム１２と無機微粒子１３とを共析した複合めっき被膜１４とを備えている。複合めっき被膜１４は、アルミニウム基材１１の表面に卵型のアルミニウム１２のめっき層が吸着されており、アルミニウム１２のめっき層が無機微粒子１３によってアルミニウム基材１１に固定された構造を有している。
【００２８】
次に、このようなアルミニウム材料の製造方法について説明する。アルミニウム基材１１としては、ブレージングシート(ロウ材シート)付きアルミニウム基板（日本軽金属製）を用いている。このアルミニウム基材１１を塩基性界面活性剤（Ｍ−２５０Ｌ：シャープマニュファクチャリングシステム製）の１％水溶液（洗浄液）に浸し、２分間超音波洗浄を行う（除去工程：ステップＳ１１）。
【００２９】
この除去工程では、アルミニウム基材の表面に付着した汚れ、油脂、酸化被膜等の被除去物質を除去する。そして除去工程が終了した後、除去工程でアルミニウム基材１１の表面に付着した洗浄液、被除去物質等を取り除くため、純水で洗浄する（洗浄工程：ステップＳ１２）。なお、洗浄工程は、アルミニウム基材１１の表面を流水にさらして洗浄してもよいし、純水が貯められた水槽に浸漬させて洗浄してもよい。
【００３０】
アルミニウム基材１１の洗浄が完了した後、乾燥させる（乾燥工程：ステップＳ１３）。表面の水を乾燥させる方法として、アルミニウム基材１１の表面に空気を吹き付け（送風し）、水分を乾燥させる方法や、１００℃程度に加熱する方法などを挙げることができるが、これに限定されるものではない。
【００３１】
乾燥を行った後、アルミニウム基材１１を図３に示す表面処理装置Ａに取り付け、正バイアスでのエッチング処理を含む下処理を行い（下処理工程：ステップＳ１４）、その後、同じ表面処理装置Ａで負バイアスでのめっき処理を含む表面処理を行う（表面処理工程：ステップＳ１５）。ここで、図３に示す表面処理装置Ａの詳細について説明する。
【００３２】
図３に示すように、表面処理装置Ａは、電解液２（処理液）が貯められた処理槽３、電解液２に浸漬し、被処理物品であるアルミニウム基材１１を取り付ける取付電極４、電解液２に浸漬し、取付電極４及びアルミニウム基材１１と対向して配置される対向電極５、電源装置６及び電解液２を加熱するヒータ７（ホットプレート）を備えている。また、図示は省略しているが、処理槽３の内部には、電解液２を撹拌するための撹拌機が取り付けられている。
【００３３】
電解液２は、ジメチルスルホン（和光純薬製）と、塩化アルミニウム（キシダ化学製）と、アルミナ微粒子（昭和電工製）をモル比で１０ : ３ : ０．７４になるように調整している。
【００３４】
取付電極４はアルミニウム基材１１を導電状態で保持することが可能な電極である。対向電極５は、電解液２に不純物が混入するのを抑制するため、純度の高いアルミニウムＡ１０５０（日本軽金属製）で形成されている。
【００３５】
電源装置６は取付電極４及び対向電極５に電気を供給する電源であり、極性を切り替えることが可能な構成となっている。すなわち、取付電極４を陽極とし対向電極５を陰極とする場合と、取付電極４を陰極とし対向電極５を陽極とする場合とを切り替えることができるようになっている。
【００３６】
処理槽３はヒータ７の上部に配置されており、ヒータ７からの熱で処理槽３の内部に貯められた電解液２を加熱することができる。ヒータ７としては、例えば、ホットプレートを挙げることができるが、これに限定されるものではない。
【００３７】
そして、表面処理装置Ａで、アルミニウム基材１１の下処理又は表面処理を行う場合、電解液２を処理槽３の内部で撹拌しつつ、９０℃以上１２０℃以下の範囲の温度となるように加熱し、ジメチルスルホンと塩化アルミニウムとを加熱溶融している。
【００３８】
このような、表面処理装置Ａを用いて、アルミニウム基材１１の表面処理が行われる。まず、除去工程で除去しきれなかった、アルミニウム基材１１の表面に形成されている酸化被膜を除去する下処理を行う。下処理工程では、アルミニウム基材１１を取り付けた取付電極４を陽極に、対向電極５を陰極となるように電源装置６を駆動する。このとき、１２０秒間、電流密度４００Ａ／ｍ2を保つ。これにより、アルミニウム基材１１の表面はエッチングされ、表面の酸化被膜が除去される（下処理工程）。
【００３９】
そして、酸化被膜を除去したのち、取付電極４を陰極に、対向電極５を陽極とし、電流密度４００Ａ／ｍ2で３００秒間維持した。これにより、アルミニウム基材１１の表面に、電解液２に含まれるアルミナ微粒子とアルミニウムとが共析される（表面処理工程）。つまり、表面処理は、電解液２中で、アルミニウム基材１１の表面にアルミナ微粒子の電着とアルミニウムの電析と同時に行なうものである。
【００４０】
表面処理を施したのち、アルミニウム基材１１を電解液２より引き上げ、乾燥窒素雰囲気中に４８０秒間配置して、アルミニウム基材１１の表面を乾燥させる（乾燥工程：ステップＳ１６）。そして、水洗い（洗浄工程：ステップＳ１７）を行う。
【００４１】
さらに、電気炉（不図示）を用いて洗浄した後のアルミニウム基材１１を５８０℃で１５分間焼成する（焼成工程：ステップＳ１８）。これによりアルミニウム基材１１の表面に設けられている、アルミニウムロウ材が融解し、アルミニウム基材と複合めっき被膜とを強固に固定することができる。
【００４２】
以上の工程を経ることで、表面処理が施された（アルミニウムとアルミナ微粒子の共析による複合めっき被膜が形成された）アルミニウム材料１を得ることができる。アルミニウム材料１の表面に形成された複合めっき被膜にアルミニウムを用いることで、アルミニウム基板との間に電食が発生しにくく、腐食が発生しにくい。また、簡単な方法でアルミニウム基材１１に複合めっき被膜を形成することができる。さらに、この複合めっき被膜は、表面に微細な凹凸を有しており、アルミニウム材料１の表面に親水性を付与することが可能となる。
【００４３】
なお、アルミニウム基材１１の表面の汚れ度合い、酸化被膜の膜厚によっては、洗浄工程を省略し、エッチングを行なう下処理工程から始めるようにしてもよい。
【００４４】
続いて、上述の工程を経て複合めっき被膜が形成されたアルミニウムロウ材付アルミニウム基板を製造し、その表面の凹凸を確認するため走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて撮影した。その結果を、図４及び図５に示す。図４は複合めっき被膜が形成されたアルミニウムロウ材付アルミニウム基板の表面を１０００倍で撮影したＳＥＭ画像であり、図５は複合めっき被膜が形成されたアルミニウムロウ材付アルミニウム基板の表面を５０００倍で撮影したＳＥＭ画像である。
【００４５】
図４及び図５に示すＳＥＭ画像によれば、アルミニウムロウ材付アルミニウム基板の表面に、アルミニウムとアルミナ微粒子の共析による複合めっき被膜が表面に形成されていることが観察される。そして、その複合めっき被膜の表面は、微細構造（凹凸）が形成されていることが観察される。このアルミニウムとアルミナ微粒子とを共析させた複合めっき被膜の微細構造を調べるため、複合めっき被膜が形成されたアルミニウムロウ材付アルミニウム基板の表面粗さを測定した。測定方法及び測定結果について以下に示す。
【００４６】
複合めっき被膜が形成されたアルミニウムロウ材付アルミニウム基板の表面粗さを触針式表面粗さ計（装置名：ＤＥＫＴＡＫ）で測定を行った。その結果、計測長さが２ｍｍであるときの中心線平均粗さＲａは２．０８μｍであった。
【００４７】
また比較のため、複合めっき被膜が形成されていないアルミニウムロウ材付アルミニウム基板の表面の粗さを同条件で測定した。その結果、中心線平均粗さＲａは１．５０μｍであった。このことから、本発明にかかる表面処理方法によって形成されたアルミニウムとアルミナ微粒子との共析による複合めっき被膜は、処理を施さない基材の表面に比べて表面粗さが粗くなっていることがわかる。
【００４８】
さらに、本発明にかかる表面処理方法でアルミナ微粒子とアルミニウムとを共析させた複合めっき被膜が形成されたアルミニウム材料の親水性について評価した。この親水性評価は、評価対象物の表面に１μＬの水滴を滴下し、滴下直後からの経過時間によって、水滴の接触角及び濡れ広がり径を測定した。図６は本発明にかかるアルミニウム材料の表面に水滴を滴下後１０秒ごとの水滴の様子を撮像した図である。そして、測定した結果について表１に示す。なお、図６は水滴を滴下し１０秒後から６０秒後まで１０秒経過ごとに撮像した結果を示している。また、表１には、代表して、１０秒後、３０秒後及び６０秒後のデータを載せている。
【００４９】
なお、以下の親水性の評価では、本発明にかかる実施例１、２及び比較対象である比較例１、２を準備し、それぞれに対し上述の親水性評価を行った。実施例１は本発明にかかる表面処理方法でアルミニウムロウ材付アルミニウム基材表面に、複合めっき被膜が形成されたものである。また、実施例２はアルミニウム（Ａ１０５０）基材の表面に、直接複合めっき被膜が形成したものである。また、アルミニウム（Ａ１０５０）基材のまま（表面処理なし）のものを比較例１、表面にアルミニウムロウ材を配置したアルミニウム基材を比較例２としている。
【００５０】
実施例１、２及び比較例１、２の評価結果を表１に示す。
【表１】
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【００５１】
図６及び表１に示すように、実施例１では、水を滴下した後１０秒後に水滴の接触角が０°になっている。そして、この時の濡れ広がり径が１５ｍｍ〜１６ｍｍとなっており、３０秒後には濡れ広がり径が１８ｍｍ〜２０ｍｍ、６０秒後には蒸散している。実施例１では、１０秒後に水滴の接触角が０°であり、親水性が高いことがわかる。つまり、実施例１のアルミニウム材料では、表面で結露が発生しても、水滴が表面に盛り上がりにくい。また、親水性が高く、時間とともに濡れ広がり径（面積）が大きくなり、蒸発しやすくなっていることがわかる。
【００５２】
また、アルミニウム（Ａ１０５０）基材に複合めっき被膜を形成した、実施例２においても、６０秒後での接触角が３〜６°であった。アルミニウムロウ材付アルミニウム基材表面に、複合めっき被膜を形成した実施例１には及ばないが、高い親水性を有することがわかる。
【００５３】
一方、比較例１（アルミニウム（Ａ１０５０）基材のまま（表面処理なし））では、水滴の滴下１０秒後に接触角が６８°〜８０°であり、比較例１の表面は実施例１の表面に比べて、親水性が低い。なお、比較例１では、親水性が低いので濡れ広がり径の測定は行っていない。また、６０秒経過後も略同じ接触角６８°〜８０°となっていることから、実施例１に比べて蒸散しにくいことがわかる。つまり、比較例１のアルミニウムで結露が発生すると、水滴が材料の表面に盛り上がり、蒸散しにくいのでその水滴が残る。
【００５４】
また、比較例２（表面にアルミニウムロウ材を配置したアルミニウム基材）では、１０秒後に接触角度が５°〜１０°であり、６０秒経過後も同じ接触角５°〜１０°となっている。６０秒後の濡れ広がり径は６ｍｍ〜７ｍｍとなっていた。つまり、比較例２のアルミニウム材料は、比較例１に比べて親水性が高くなっているが、実施例１と比較すると親水性が低い。また、比較例２も実施例１に比べて水滴が蒸散しにくいことがわかる。
【００５５】
以上のことより、本発明のアルミニウム材料（本発明の表面処理方法による表面処理が施されたアルミニウム基板）は従来のアルミニウム材料（比較例１、比較例２）に比べて親水性が高くなっていることがわかる。また、本発明のアルミニウム材料（本発明の表面処理方法による表面処理が施されたアルミニウム基板）は、従来のアルミニウム材料に比べて、水の蒸散を促進する効果が高くなっていることがわかる。
【００５６】
また、上述の実験結果より、アルミニウム基板の表面にアルミニウムロウ材を付着させたアルミニウム基材の表面に本発明の表面処理を施したものと同様に、アルミニウム基板のみで形成されたアルミニウム基材を用いても同様の効果（高い親水性、水の蒸散を促進する）を得ることが可能である。この場合、上述の表面処理工程の後処理工程である、焼成工程は省かれる。
【００５７】
さらに、本実施形態では、アルミニウム基材として、アルミニウム基板の表面にアルミニウムロウ材を付着させたものを用いているが、全体がアルミニウムロウ材で形成されているアルミニウム基材を用いても、同様の効果を得ることが可能である。
【００５８】
（第２の実施形態）
本発明にかかるアルミニウム材料の表面処理方法の他の例について図面を参照して説明する。図７は本発明にかかるアルミニウム材料の表面処理を示すフローチャートである。図７に示すフローチャートでは、下処理工程を省略したとともに、表面処理工程が異なる以外、図２に示すアルミニウム材料の表面処理と同じであり、実質上同じ部分の説明は省略する。
【００５９】
図７に示すように、乾燥が終了したアルミニウム基材１１に無機微粒子（シリカ微粒子）を電着する（電着工程：ステップＳ１５１）。詳しく説明すると、無機微粒子を電着によりアルミニウム基材１１の表面に電着している。無機微粒子として、アルミナ、シリカを挙げることができる。なお、アルミナは正に帯電しているため、無機微粒子を水中において浮遊させ、アルミニウム基材１１に約−４０Ｖの電圧を印加し、アルミナをアルミニウム基材１１に吸着させる。一方、シリカは負に帯電しているため、同様に、水中にアルミニウム基材１１に約＋４０Ｖの電圧を印加し、無機微粒子をアルミニウム基材１１に吸着させる。
【００６０】
そして表面に無機微粒子が吸着したアルミニウム基材１１にアルミニウムを電解めっきする（めっき工程：Ｓ１５２）。アルミニウム電解めっきは、ジメチルスルホン、塩化アルミニウムを混合した電界溶液を９０℃〜１２０℃に加熱溶融させ、１００Ａ／ｍ2から４００Ａ／ｍ2程度の電流密度を維持して、めっきを行う。
【００６１】
このように、アルミニウム基材１１に無機微粒子を吸着させることで、電解めっきを行うときに、無機微粒子が疎になっている部分で電流密度が高くなる。そして、この部分で、酸化被膜を電流が突き抜けやすくなり、アルミニウムが析出しやすくなる。また、めっきにて析出するアルミニウムが、アルミニウム基材１１と無機微粒子との間のバインダーとして作用する。そして、アルミニウム基材１１にアルミニウムと無機微粒子とが混合されためっき膜が形成されるので、上述したような、特徴（高い親水性、水の蒸散を促進する効果）を得ることができる。
【００６２】
（第３実施形態）
本発明にかかるアルミニウム材料を利用した例である熱交換器について図面を参照して説明する。図８は本発明にかかる熱交換器の概略図である。
【００６３】
図８に示すように熱交換器Ｈｔでは、アルミニウム板の片面又は両面にアルミニウムロウ材をクラッドしたブレージングシートを用いている。上述したような第１ヘッダパイプ１０７、第２ヘッダパイプ１０８、偏平チューブ１０９及びフィン１１０を作成する。第１ヘッダパイプ７、第２ヘッダパイプ８及び偏平チューブ９を製造するときは、片面にロウ材がクラッドされたブレージングシートを用いて成形している。このとき、アルミニウムロウ材がクラッドされた面が外面となるように、すなわち、アルミニウムロウ材がクラッドされていない面で冷媒流路を形成している。
【００６４】
そして、第１ヘッダパイプ１０７と第２ヘッダパイプ１０８とを複数本の偏平チューブ１０９で接続し、偏平チューブ９の間にフィン１１０を配置して、熱交換器の形状を組み立てる。その後、熱交換器の形状を保ったまま専用冶具で固定し、加熱する。これにより、表面のアルミニウムロウ材が溶融すると共に、温度が低下することで、各部材をアルミニウムロウ付けにて固定し、熱交換器を製造する。そのため、熱交換器の表面には大量のアルミニウムロウ材フラックスの残渣が付着している。
【００６５】
つまり、ロウ付け工程後の熱交換器Ｈｔの表面には、アルミニウムロウ材のフラックスの残渣が全面的に付着している。このアルミニウムロウ材表面はそれ自体親水性が高いが、上述したように、アルミニウムロウ材の表面にアルミニウム及びアルミナ微粒子の共析による複合めっき被膜を成膜することで、熱交換器Ｈｔ表面の親水性がさらに高くなり、接触角０°の親水性を得ることができる。また、この複合めっき被膜によって熱交換器Ｈｔの表面は水の蒸散を促進する効果も得ることが可能である。熱交換器Ｈｔのフィン１１０の表面が親水性を有しているとともに、蒸散が促進されることで、フィン１１０の間の水滴のブリッジが形成されにくい。
【００６６】
例えば、本発明にかかる表面処理方法で表面処理を行った熱交換器を、室外機に搭載した場合、着霜しにくく、熱交換効率が低下しにくい。これにより、熱交換効率の低下を抑制することが可能である。また、同様の表面処理が施された熱交換器を室内機に搭載した場合、水とびが発生しにくい。これにより、空気調和機の使用時の不快感を低減することが可能である。
【００６７】
なお、熱交換器Ｈｔに本発明にかかる表面処理方法を採用するとき、熱交換器Ｈｔを組み立てたのちに、表面処理を行うポストコート処理としているが、それに限定されるものではない。つまり、本発明にかかる表面処理で形成される、アルミニウムとアルミナ微粒子（無機微粒子）との共析による複合めっき被膜はアルミニウムロウ材よりも溶融温度が高いので、組立前の部材に表面処理を施すプレコート処理とすることも可能である。これにより、熱交換器の製造工程において、表面処理工程の自由度が高くなり、効率のよい製造工程或いは既存の製造ラインを生かした製造ラインとすることができる。
【００６８】
（第４実施形態）
図９は本発明に係るアルミニウム材料で形成された放熱板を備えた太陽電池の概略構成図である。太陽電池Ｓｐは、結晶シリコン系の太陽電池であり、太陽電池Ｓｐと、太陽電池Ｓｐの背面に配置された放熱板Ｈｓ（裏面冷却器）と、放熱板Ｈｓに水を供給するノズルＮｚとを備えている。結晶シリコン系太陽電池Ｓｐは表面温度が上昇すると発電効率が低下する特性を有している。特に日射量の多い夏季には、太陽電池の表面温度が５０〜６０℃になり、定格発電量に比べて１０％以上低下する可能性があるといわれている。
【００６９】
本発明のアルミニウム材料は、上述したように、表面の親水性が高く、表面に付着した水の蒸散を促進している。すなわち、本発明のアルミニウム材料では、表面に付着した水の蒸発が速いことから、その気化熱により放熱が促進されているともいえる。そして、本発明にかかるアルミニウム材料で形成された放熱板Ｈｓを太陽電池Ｓｐの裏面に接触させ、この放熱板ＨｓにノズルＮｚより水を供給する（吹き付ける）ことで、放熱板Ｈｓの親水性により放熱が促進され、太陽電池Ｓｐの温度上昇を抑制することが可能である。
【００７０】
また、太陽電池Ｓｐの外装ケースがアルミニウムで形成されている場合、本発明の表面処理方法を用いて、太陽電池Ｓｐの外装ケースの背面に表面処理を施すことで、外装ケースの背面を放熱板とする（外装ケースと放熱板とを一体化する）ことが可能である。そして、外装ケースの背面と一体化した放熱板（外装ケースの背面）にノズルＮｚより水を吹き付ける構成とすることで、太陽電池Ｓｐの放熱を促進し、太陽電池Ｓｐの温度上昇を抑制することが可能である。
【００７１】
（第５実施形態）
本発明にかかるアルミニウム材料を利用した例である冷風器について図面を参照して説明する。図１０は本発明にかかるアルミニウム材料で形成されたフィンを備えた冷風器の概略構成図である。
【００７２】
図１０に示すように、冷風器Ｃｆは、長方形筒状のフード１１２と、フード１１２の内部に設置されたファン１１３と、同じくフード１１２の内部に配置され、通過する空気を冷却する冷却器であるフィン１１１とを有している。また、冷風器Ｃｆのフィン１１１の下流側には、フィン１１１を通過した気流の温度を測定するセンサである温度プローブ１１４が備えられている。この温度プローブ１１４は、冷風器Ｃｆの動作状態（冷却能力）を検出するセンサである。なお、温度プローブ１１４は、後述の実験でも用いるが、冷却能力の測定が不要な構成の場合、冷却器Ｃｆから省いても構わない。
【００７３】
フード１１２は厚さ４０ｍｍの発泡ポリプロピレン製の板を接合することで、長方形筒状に形成したものである。発泡ポリプロピレン製にすることで、外部温度の影響を減らすことができる。なお、フードの材質はこれに限定されるものではなく、発泡ポリプロピレン以外の樹脂であってもよいし、金属で形成されていてもよい。フード１１２の内部は、空気が流れる風路１１５となっている。そして、ファン１１３が風路１１５の上流側に配置されているとともに、フィン１１１が風路１１５の下流側に配置されている。
【００７４】
ファン１１３は、図示を省略した動力源（例えば、電動モータ）によって回転駆動される。ファン１１３が回転駆動することで、ファン１１３の駆動によって、フード１１２の内部に空気が吸い込まれ、風路１１５の内部に、空気の流れ（気流）が発生する。
【００７５】
冷風器Ｃｆでは、フード１１２の中心軸とファン１１３の中心軸とが一致するように配置されている。なお、ファン１１３が回転駆動することで、風路１１５内にフィン１１１に向かう気流が発生すればよく、ファン１１３の中心軸は必ずしもフード１１２の中心軸と一致する必要はない。
【００７６】
フィン１１１は、本発明にかかるアルミニウム材料で形成された波形状（コルゲート形状）の板部材であり、冷風器Ｃｆでは複数枚のフィン１１１が間隔を開けて配列されている。図１０に示しているように、複数枚のフィン１１１は、フィン１１１の隙間を気流が流れやすいように、フード１１２の内部に配置しされている。なお、冷風器Ｃｆでは、フィン１１１の幅方向が気流の流れ方向であるとともに、左右方向に並んで配置されている。
【００７７】
そして、冷風器Ｃｆでは、フィン１１１の表面に水を供給する給水機構（不図示）が備えられている。そして、フィン１１１の表面では、供給された水が蒸発するときの気化熱で、フィン１１１の間隙を流れる空気から熱を奪い、空気が冷却される。このようにして、冷風器Ｃｆから低温の空気が吐出される。
【００７８】
そして、フィン１１１は、波形状（コルゲート形状）を有していることで水が付着する面積が多くなっており、水の付着量が多くなる。また、上述しているとおり、フィン１１１は本発明にかかるアルミニウム材料で形成されているため、表面の親水性が高く、表面に付着した水の蒸散（蒸発）しやすくなっている。フィン１１１に多くの水が付着するとともに、蒸発が促進されるため、従来の材料で形成されたフィンを用いる場合に比べて、フィン１１１での空気の冷却能力（冷却効率）が高くなる。
【００７９】
なお、フィン１１１の形状は、波板に限定されるものではなく、例えば、折れ線状に折り曲げた形状であってもよいし、平板状であってもよい。フード１１２の内部に配置することができ、フィン１１１の間を空気が流れる構造を広く採用することができる。なお、波板や折れ線形状の板の場合、表面積を大きくすることが可能であるとともに、水が流れ落ちにくく、それだけ、冷却効果を高めることが可能である。
【００８０】
本発明にかかるアルミニウム材料で形成したフィンの冷却能力について実験を行った。以下に、実験を行ったモデルについて説明する。実験を行ったモデルは、図１０に示す冷風器Ｃｆと同様のフード１１２とファン１１３を設けているとともに、本発明にかかるアルミニウム材料を切断した板材をフィン１１１の替わりに配置したものである。
【００８１】
実験に用いた材料及び実験方法について詳しく説明する。は以下のとおりである。まず、フィンとして、本発明にかかるアルミニウム材料を２０ｍｍ×５０ｍｍに切断した板材を用いている。本発明にかかるアルミニウム材料は、ブレージングシート（厚さ９０μｍ：日本軽金属製）の表面に、ジメチルスルホンと塩化アルミニウムとアルミナ微粒子とを混合した溶融塩中で、アルミニウム電解めっきを施した複合めっき被膜（親水膜）を形成している。
【００８２】
この切断した板材で形成されたフィンを複数枚用意し、各板状のフィンに水を付着させるとともに、フード１１２の内部に、風路１１５と平行になるように配列する。そして、ファン１１３を駆動し、風路１１５に気流を発生させ、板状のフィンを通過した空気の温度を温度プローブ１１４で検出する。なお、冷却器Ｃｆとして、板状のフィン１１０を図１０のｙ方向に５ｍｍ間隔で１０枚実装したフィンユニットを１列配置したものと、同様に５ｍｍ間隔で１０枚実装したフィンユニットをｘ方向に２列、合計２０枚配置したものとを用意し、それぞれで実験を行った。
【００８３】
また、実験の条件は次のとおりである。上述した構成の冷風器Ｃｆを温度４０℃、湿度４０％Ｒｈの環境下に配置し、板状のフィンへ約２６℃の水を付着させ、冷風器Ｃｆの吐出口での風速が１ｍ／ｓｅｃとなるようにファン１１３を駆動する。そして、水付着後から所定時間が経過するごとに、冷風器Ｃｆの吐出口での温度（温度プローブ１１４による）を測定した。その結果を、図１１に示す。
【００８４】
図１１は本発明に係るアルミニウム材料で形成された板材をフィンに用いたときの冷却効果を示す図である。図１１に示すグラフは、横軸が本発明にかかるアルミニウム材料で形成された板材（フィン１１１）に水付着した後からの経過時間を、縦軸が冷風器の吐出空気の温度である。
【００８５】
図１１に示すように、本発明にかかるアルミニウム材料で形成した板材１０枚をフィン１１１として用いた場合、冷風器Ｃｆの吐出口での温度は約４．８℃（平均値）下がっている。また、本発明にかかるアルミニウム材料で形成した板材２０枚をフィン１１１として用いた場合、約９．６℃（平均値）下がっている。この結果より、本発明にかかるアルミニウム材料で形成した板材（フィン１１１）に水を付着させて風路に設置した冷風器Ｃｆでは、気化熱により温度が下がることを確認した。
【００８６】
本発明にかかるアルミニウム材料を冷風器のフィンとして用いた場合の効果について、さらなる実験を行い検証した。以下に説明する実験では、実施例３として、本発明にかかるアルミニウム材料で形成された板材をフィン１１１として取り付けた冷風器と、比較例３として、未処理のアルミニウムで形成された板材をフィン１１１として取り付けた冷風器とを用いた。
【００８７】
実験に用いた冷風器は、実施例３及び比較例３ともに、図１０に示す冷風器Ｃｆと同様のフード１１２と、ファン１１３と、温度プローブ１１４とを有している。そして、実施例３の冷風器は、本発明にかかる複合メッキ被膜を有するアルミニウム材料を切断した板材２０枚をフィン１１１として並べて配置している。比較例３の冷風器は、未処理のアルミニウムを実施例３と同じ形状及び大きさに切断した板材２０枚をフィン１１１として並べて配置している。なお、板材の大きさ及び形状は、上述している実験と同じ２０ｍｍ×５０ｍｍの板材である。また、フィン１１１の並べ方も、上述している実験と同じ、すなわち、フィン１１１を図１０のｙ方向に５ｍｍ間隔で１０枚並べたフィンユニットをｘ方向に２列に配置している。
【００８８】
実験の条件は、次のとおりである。フィン１１１に所定の温度の水を付着した実施例３及び比較例３の冷風器を温度４０℃、湿度４０％Ｒｈの環境下に配置し、吐出口での風速が１ｍ／ｓｅｃとなるようにファン１１３を駆動する。そして、温度プローブ１１４を用いて、冷風器からの吐出空気の温度を測定する。本実験では、実施例３及び比較例３のそれぞれのフィン１１１に約２６℃、約３０℃、約３５℃及び約４０℃の水を付着させたときの吐出空気の温度を、温度プローブ１１４で計測した。
【００８９】
実施例３と比較例３との比較のため、温度プローブ１１４で測定された温度のうち最低の温度と最高の温度の差である温度低下の最大値を採用している。温度低下の最大値が大きいほど冷却効果が高いといえる。そして、実施例３と比較例３とで、温度低下の最大値を比較することで、本発明にかかるアルミニウム材料で形成したフィンと未処理のアルミニウム材料で形成したフィンとの冷却効果を比較している。その実験結果を図１２に示している。図１２は本発明にかかるアルミニウム材料で形成したフィンを用いた冷風器と未処理のアルミニウム材料で形成したフィンを用いた冷風器の冷却効果を示すグラフである。図１２は縦軸が温度低下の最大値、横軸が付着させた水の温度（付着水の水温）を示している。
【００９０】
図１２に示すように、付着水の温度にかかわらず、実施例３の温度低下の最大値が比較例３の温度低下の最大値よりも大きくなっている。これは、実施例３の冷風器の方が比較例３の冷風器よりも冷却効果が高くなっていることを示している。
【００９１】
また、比較例３では、フィン１１１に付着させる水の温度が上昇するほど、冷却効果が減少する傾向を示している。一方で、実施例３は環境温度（４０℃）に近い温度の水をフィン１１１に付着した場合、同等の冷却効果を発揮していることも分かった。
【００９２】
以上のことから、本発明にかかるアルミニウム材料を冷風器のフィンとして用いることで、未処理のアルミニウムを冷風器のフィンとして用いる場合に比べて、冷風器の冷却効果が高くなることがわかった。また、冷風器がフィンに供給する水の温度が環境温度に近くなるような構成の場合（例えば、長時間の連続運転を行う場合や別の機器を冷却した水を再利用する場合等）、本発明にかかるアルミニウム材料で形成されたフィンを搭載した冷風器では、付着する水の温度上昇による冷却効果の低下を抑制できることがわかった。
【００９３】
以上のことより、本発明にかかるアルミニウム材料で形成したフィンを備えた冷風器の方が未処理のアルミニウムで形成したフィンを備えた冷風器に比べ、吐出空気の冷却効果が高く、消費電力を低く抑え、省エネルギー化が可能である。
【００９４】
また、上記実施形態では、複合メッキ被膜が形成されたアルミニウム材料を形成した後、切断してフィン１１１を形成するものとしているが、予めフィン１１１を形成した後、本発明にかかる処理方法でフィン１１１の表面に複合メッキ被膜を形成するようにしてもよい。
【００９５】
また、以上に示した実施形態では、周囲を流れる空気を水の気化熱で冷却する冷風器の冷却器であるフィンについて説明しているが、これに限定されるものではなく、表面に付着した水分等の液体が蒸発するときの気化熱で、周囲の空気や物品を冷却するような冷却器にも利用可能である。
【００９６】
例えば、本実施形態にかかる冷風器において、フード１１２の少なくとも内面を、本発明にかかるアルミニウム材料で形成し、フード１１２も冷却器の一部として利用してもよい。本発明にかかるアルミニウム材料を加工して、フード１１２を作製してもよいし、アルミニウムで形成したフード１１２の本発明にかかる表面処理方法で、本発明にかかるアルミニウム材料と同じ複合メッキ被膜を成膜するようにしてもよい。
【００９７】
このような、フード１１２を冷却器の一部として用いる冷風器Ｃｆにおいて、不図示の給水機構は、フィン１１１、フード１１２それぞれに、水を供給するような構成であってもよいし、フィン１１１に供給した水がフード１１２の流入するような或いはフード１１２に供給した水がフィン１１１に流入するような構成であってもよい。
【００９８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこの内容に限定されるものではない。また本発明の実施形態は、発明の趣旨を逸脱しない限り、種々の改変を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明は、空気調和機の省エネルギー化、省スペース化を可能とする、パラレルフロー型の熱交換器や表面に付着した水等の液体が蒸発するときの気化熱で冷却を行う冷却器等の表面処理として好適である。
【符号の説明】
【０１００】
１  アルミニウム材料
１１  アルミニウム基材
１２  アルミニウム
１３  無機微粒子
２  電解液
３  処理槽
４  取付電極
５  対向電極
６  電源装置
７  ヒータ
８  撹拌機
１０７  第１ヘッダパイプ
１０８  第２ヘッダパイプ
１０９  偏平チューブ
１１０  フィン
１１１  フィン
１１２  フード
１１３  ファン
１１４  温度プローブ
１１５  風路
【図１】
2014043639.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2014043639.tif 000011
【図１２】
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【図４】
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【図５】
2014043639.tif 000014
【図６】
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