(57)【要約】【課題】  通常の陽極酸化処理に加えて、フッ化物を含有する電解溶液により、陽極酸化処理を行うことで、ポアの底部及び側面に皮膜を生成して、耐蝕性の向上を図ることを目的とする。また、その後に行われる封孔処理を行う場合には、より完全な状態でポアを塞ぐことを可能とすることを目的とする。また、封孔処理の際に生成された酸化アルミニウムの水和物の結合状態を、更に、強化することを目的とする。【解決手段】  アルミニウム又はその合金に、実質的にフッ化物を含有しない電解溶液を使用して、第１の陽極酸化処理を施し、次いで、フッ化物を含有する電解溶液により、第２の陽極酸化処理を施すことを特徴とする。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム又はその合金に、実質的にフッ化物を含有しない電解溶液を使用して、第１の陽極酸化処理を施し、次いで、フッ化物を含有する電解溶液により、第２の陽極酸化処理を施すことを特徴とするアルミニウム又はアルミニウム合金の表面処理方法。
【請求項２】
前記第２の陽極酸化処理に使用する電解溶液は、アルカリ性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又はアルミニウム合金の表面処理方法。
【請求項３】
前記第２の陽極酸化処理に使用する電解溶液は、フッ化アンモニウムを含有する電解溶液であることを特徴とする請求項１又は２に記載のアルミニウム又はアルミニウム合金の表面処理方法。
【請求項４】
前記第２の陽極酸化処理の後に、更に、封孔処理を行うことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のアルミニウム又はアルミニウム合金の表面処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム及びその合金の陽極酸化皮膜の耐蝕性向上のための表面処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム及びその合金は、軽量なこと、機械加工が容易なこと、比較的安価なこと等の理由により、家庭用品から産業用機材に亘って広く利用されている。このアルミニウム及びその合金は、表面が比較的腐食を受けやすいために、陽極酸化処理が施されることが多い。
前記表面に形成された陽極酸化皮膜は、多孔質であるが故に、そのポア（凹）部分に腐食性物質が侵入して、腐食が起こる場合がある。より耐蝕性を必要とする場合には、通常、前記ポアに対して封孔処理を行うようにしている。
前記封孔処理は、通常、被処理物を、純水或いは酢酸ニッケル等の金属塩を含有する水溶液に浸漬するか、加圧された水蒸気に接触させる等して、ポア内壁の水酸化アルミニウムが水和反応して膨張する現象を利用して行われる（例えば、特許文献１）。
しかしながら、従来の封孔処理において、陽極酸化皮膜の膜厚が厚いと、ポアの奥まで封孔処理が適切に行われにくいという問題があった。また、水和物が比較的弱い結合状態にあるため、加熱したときに壊れやすく、耐蝕性が低下するという問題があった。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−９７７０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、本発明は、通常の陽極酸化処理に加えて、フッ化物を含有する電解溶液により、陽極酸化処理を行うことで、ポアの底部及び側面に皮膜を生成して、耐蝕性の向上を図ることを目的とする。また、その後に行われる封孔処理を行う場合には、より完全な状態でポアを塞ぐことを可能とすることを目的とする。また、封孔処理の際に生成された酸化アルミニウムの水和物の結合状態を、更に、強化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明者等は、鋭意検討の結果、下記の解決手段を見いだした。
即ち、本発明のアルミニウム又はその合金の表面処理方法は、請求項１に記載の通り、アルミニウム又はその合金に、実質的にフッ化物を含有しない電解溶液を使用して、第１の陽極酸化処理を施し、次いで、フッ化物を含有する電解溶液により、第２の陽極酸化処理を施すことを特徴とする。
また、請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載のアルミニウム又はその合金の表面処理方法において、前記第２の陽極酸化処理に使用する電解溶液は、アルカリ性であることを特徴とする。
また、請求項３に記載の本発明は、請求項１又は２に記載のアルミニウム又はアルミニウム合金の表面処理方法において、前記第２の陽極酸化処理に使用する電解溶液は、フッ化アンモニウムを含有する電解溶液であることを特徴とする。
また、請求項４に記載の本発明は、請求項１乃至３の何れかに記載のアルミニウム又はアルミニウム合金の表面処理方法において、前記第２の陽極酸化処理の後に、更に、封孔処理を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、通常の陽極酸化皮膜を形成した後に、フッ化物を含有する電解溶液中で更に陽極酸化処理を行うことにより、耐蝕性を向上させることができる。
また、陽極酸化皮膜の膜厚が厚い場合でも、通常の封孔処理に比較して、ポアをより完全に封じることが可能になる。このため耐蝕性が向上する。しかも、第２の陽極酸化処理をすることにより形成された皮膜は、フッ化物であるため、より強固な水和物を作ることになる。このため高温で加熱しても封孔処理の効果が落ちにくくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
上記の通り、本発明は、アルミニウム又はその合金に、実質的にフッ化物を含有しない電解溶液を使用して、第１の陽極酸化処理を施し、次いで、フッ化物を含有する電解溶液により、第２の陽極酸化処理を施すことを特徴とするものである。
第１の陽極酸化処理は、アルミニウム表面処理用語における陽極酸化皮膜細胞を形成する通常の陽極酸化処理をいう。この第１の陽極酸化処理に使用する電解溶液は、実質的にフッ化物を含まない電解溶液であり、具体例を挙げると、硫酸、リン酸、シュウ酸、クロム酸、スルフォン酸の何れか、或いは、これらの混合溶液からなるものが挙げられる。また、電解電圧は、例えば、１０〜２００Ｖの範囲とすることができる。この第１の陽極酸化処理により、アルミニウム又はその合金の表面には、２０〜１００μｍ程度の膜厚、硬度３００〜８００Ｈｍｖ程度の皮膜が形成される。
【０００８】
第２の陽極酸化処理は、フッ化物を含有する電解溶液中で行われる電解処理をいう。この処理により、ポア内部に、更なる陽極酸化皮膜が生成され、ポアの径を小さくするとともに、電解によって生成されるフッ化物により、ポアの表面の活性を増加し、水和物の結合を強くすることができる。
この第２の陽極酸化処理に使用する電解溶液は、フッ化物を含有する電解液であれば制限はないが、アルカリ性であることが好ましく、更に、好ましくはｐＨ９．５〜１１の範囲とすることが好ましい。ポア内部を活性化し、封孔処理を効果的に行うことができるからである。その濃度については、０．０５〜０．３Ｍの範囲とすることが好ましい。尚、フッ化物として、フッ化アンモニウムを使用することが好ましい。
この電解溶液の具体的な組成の一例を挙げると、（ＮＨ4Ｃ4Ｈ4Ｏ6）Ｃ4Ｈ4Ｏ6を０．１Ｍ、（ＮＨ4）2ＣＯ3を０．１Ｍ、金属塩を０．０２Ｍ、ＮＨ4ＯＨを２．３Ｍ及び（ＮＨ4）Ｆを０．３Ｍの割合で配合したものを挙げることができる。また、電解電圧は、例えば、１０〜５００Ｖの範囲とすることができる。
【０００９】
上記処理後、通常の封孔処理を行いポアを塞ぐことが好ましい。これにより、従来の封孔処理に比べて、更に強固な封孔処理をすることができ、陽極酸化皮膜の耐蝕性が著しく向上させることができる。封孔処理の具体的な例としては、純水による封孔、酢酸ニッケルを含む溶液による封孔、蒸気による封孔等の方法を挙げることができる。
【００１０】
また、本発明の処理は、陽極酸化皮膜の膜厚が厚い時により有効であり、例えば、第１の陽極酸化処理により形成される膜厚が２０μ以上の場合であっても、ポアの奥まで封孔処理を適切に行うことができる。
【実施例】
【００１１】
（実施例１）
６０６１Ｔ６製のアルミニウム基材に対して、濃度１４０ｇ／Ｌのスルフォン酸電解溶液により、電解電圧を６０Ｖとして、第１の陽極酸化処理を行い、厚さ５０μｍの皮膜を形成した後に、濃度０．１Ｍのフッ化アンモニウム溶液により、電解電圧を５００Ｖとして、第２の陽極酸化処理を行い、更に１２０℃で３０分間蒸気封孔を行ったものを実施例１とした。
【００１２】
（比較例１）
実施例１と同じ条件で、第１の陽極酸化処理のみを、実施例１と同じ基材に対して行った。
【００１３】
（比較例２）
実施例１と同じ条件で、第１の陽極酸化処理と封孔処理とを、実施例１と同じ基材に対して行った。
【００１４】
（比較試験１）
上記実施例１、比較例１及び２の処理物に対して、皮膜の耐蝕性を評価するために、キャス試験（JIS H 8681-2:1999準拠）を行った。この試験は、一般に陽極酸化皮膜の欠陥部を評価する方法であり、銅塩を含む噴霧雰囲気中に処理物を一定時間暴露した後、さびの発生状況を観察し、各段階の腐食状況を示した標準図と照合し、腐食の程度を評価するものである。その結果を表１に示す。尚、腐食程度を表す１から１０までのレイティングナンバーは、値が小さいほど腐食が進んでいることを表す。本試験では、処理物を暴露する時間として、最長の７２時間で評価を行った。
【００１５】
【表１】
2006348368.tif 000002
【００１６】
上記表１から、実施例１は、腐食の発生がなく一番優れていることがわかった。
【００１７】
（比較試験２）
次に、上記実施例１、比較例１及び２の処理物に対して、耐アルカリ性を評価するために、起電力式耐アルカリ試験（JIS H 8681-1:1999 6）を行った。この試験は、起電力測定試験装置を用いて処理物に水酸化ナトリウム溶液を接触させ、皮膜の溶解の終点を電気的に測定するものであり、時間が長いほど耐アルカリ性が優れていることになる。その結果を表２に示す。
【００１８】
【表２】
2006348368.tif 000003
【００１９】
表２から、実施例１は、耐アルカリ性に優れていることがわかった。
【００２０】
（比較試験３）
次に、上記実施例１、比較例１及び２の処理物に対して、耐硫酸性を評価するために、処理物を硫酸溶液に浸漬し、所定時間経過後に取り出して、皮膜の膜厚を測定し、浸漬前の膜厚と比較して減少量を測定した。その結果を、表３に示す。
【００２１】
【表３】
2006348368.tif 000004
【００２２】
表３から、実施例１は、耐硫酸性に優れていることがわかった。
【００２３】
（比較試験４）
次に、上記実施例１、比較例１及び２の処理物に対して、加熱後の耐硫酸性を評価するために、処理物を３５０℃で５時間加熱した後、硫酸溶液に浸漬し、所定時間経過後に取り出して皮膜の膜厚を測定し、浸漬前の膜厚と比較して減少量を測定した。その結果を、表４に示す。
【００２４】
【表４】
2006348368.tif 000005
【００２５】
蒸気封孔のみを行った比較例２は、上記説明した表３では、７２時間後でも７６％の皮膜が残留していたが、表４を見ると、加熱後では２４時間で全皮膜が溶解してしまった。これに対して、実施例１は、８８％の皮膜が残留しており、加熱後の耐硫酸性に優れていることがわかった。
【００２６】
（比較試験４）
次に、上記実施例１、比較例１及び２の処理物に対して、プラズマエッチング試験を行い、皮膜の削れ量を測定し、その結果を表５に示す。
【００２７】
【表５】
2006348368.tif 000006
【００２８】
表５から、相対削れ量が実施例１は、少ないことがわかった。従って、実施例１の処理物を使用して成膜装置を構成した場合には、ダストの発生が少ないことになる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、真空雰囲気下等で使用されるＣＶＤ装置、ＰＶＤ装置、ドライエッチング装置等を構成する部材の処理に使用することができる。