(57)【要約】【課題】本発明は、３μｍ以上の皮膜厚さを有する陽極酸化皮膜及びその皮膜を短時間で得ることができ、かつ、硫酸浴を処理浴として用いる陽極酸化処理方法を提供する。【解決手段】硫酸浴中に浸漬した、チタン又はチタン合金部材に電圧を印加することによるチタン又はチタン合金部材の陽極酸化処理方法であって、前記チタン又はチタン合金部材に、正電圧を印加する工程と、蓄積した電荷を除去するために、前記正電圧印加工程の後、負電圧を印加する工程とを繰り返し、前記正電圧を印加する時間を１周期あたり９８０μｓ以下とし、前記負電圧を印加する時間を１周期あたり９８０μｓ以下とすることを特徴とする陽極酸化処理方法を提供する。【選択図】図１
2011168809.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫酸浴中に浸漬した、チタン又はチタン合金部材に電圧を印加することによるチタン又はチタン合金部材の陽極酸化処理方法であって、
前記チタン又はチタン合金部材に、正電圧を印加する工程と、
蓄積した電荷を除去するために、前記正電圧印加工程の後、負電圧を印加する工程と
を繰り返し、
前記正電圧を印加する時間を１周期あたり９８０μｓ以下とし、前記負電圧を印加する時間を１周期あたり９８０μｓ以下とすることを特徴とする陽極酸化処理方法。
【請求項２】
前記正電圧を６０〜１４０Ｖの値で印加し、前記負電圧を−４０〜０Ｖの値で印加することを特徴とする請求項１に記載の陽極酸化処理方法。
【請求項３】
前記正電圧を印加する工程と前記負電圧を印加する工程との間に、前記正電圧を印加する工程と前記負電圧を印加する工程とを切り替える工程を含み、該切り替える工程における待ち時間を０〜２０μｓとすることを特徴とする請求項１又は２に記載の陽極酸化処理方法。
【請求項４】
合計の処理時間が、０．５〜１５分であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の陽極酸化処理方法。
【請求項５】
前記正電圧を印加する工程と前記負電圧を印加する工程を、交流電源、または正電圧印加直流電源と負電圧印加直流電源の組み合わせを用いて交互に実施することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の陽極酸化処理方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の陽極酸化処理方法によって形成されたことを特徴とする陽極酸化皮膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チタン又はチタン合金部材の表面に施す陽極酸化皮膜及びその皮膜を得るための陽極酸化処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
チタン及びチタン合金部材は、高い硬度と強度を備えた軽い金属であり、かつ、耐食性が高く、延性に富むという優れた特性を有することから、広く利用されている。さらに、チタン及びチタン合金部材に陽極酸化処理を施すことによって、着色、耐摩耗性の向上、光触媒の機能が発現されるため、その用途が拡大されている。
【０００３】
従来から、チタン及びチタン合金部材への陽極酸化処理についての研究が進められている。例えば、非特許文献１では、チタン材の表面を着色するための、皮膜厚さが１μｍ以下の皮膜を施す約１５０Ｖ以下の電圧を印加することによる陽極酸化処理方法と、火花発生電圧域（約１００〜２００Ｖ以上）において、皮膜硬さが硬く（約３５０ＨＶ）、皮膜厚さが２〜３μｍの灰色皮膜を施す陽極酸化処理方法が記載されている。
特許文献１では、処理浴として硫酸、リン酸、硝酸、ホウ酸等の無機酸から選択された１種又は２種以上の水溶液からなるものを用い、印加電圧の上限であるピークレベルが火花発生電圧よりも低い約１５０Ｖ以下の電圧を印加することによる、チタン材の表面を着色するための陽極酸化処理方法が開示されている。この印加電圧の開始レベル及び終了レベルは共に０Ｖであり、負電圧は印加されていない。
特許文献２では、処理浴としてアルミン酸イオンを含むアルカリ性電解液を用い、火花放電によるチタン製部材の陽極酸化処理について開示されている。この陽極酸化皮膜の形成工程で流す交流電気の電圧は、正電圧ピークとしては２５０〜４００Ｖであり、負電圧ピークとしては正電圧ピークの３０％以下である。
【０００４】
しかし、従来の陽極酸化処理では、いずれの場合においても処理時間が長く、３０分以上、長いものでは１５０分を超える処理時間を要しており、処理浴として硫酸浴を用いた場合、着色用途向けである１μｍ以下、厚くとも３μｍの厚さを有する皮膜しか得られていない。また、耐摩耗性の向上、光触媒用途向けである３μｍ以上の陽極酸化皮膜は、処理浴として硫酸の単浴を用いた場合には得られていないが、処理浴として他の金属イオンを含む酸浴、アルカリ浴又はフッ化物浴を用いた場合、印加電圧が約１００〜２００Ｖ以上である、火花を伴った陽極酸化処理を施すことにより得られている。しかし、この火花を伴った陽極酸化処理での処理時間は、印加電圧が１００Ｖ程度の場合、１時間を超えることもあり、４００Ｖを超える高電圧の場合でも、３０分以下に処理時間を短縮することは困難であった。また、治具の発熱、焼損、あるいは高電圧高容量の電源が必要である等、設備及び治具に支障をきたしたり、コスト高となったりするといった問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２８７７９７号公報
【特許文献２】特開２００７−９２８５号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】佐藤廣士、山口英俊  他著、「実用表面改質技術総覧」、産業技術サービスセンター、１９９３年３月、２７７頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記事情に鑑み、３μｍ以上の皮膜厚さを有する陽極酸化皮膜及びその皮膜を短時間で得ることができ、かつ、硫酸浴を処理浴として用いる陽極酸化処理方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明によれば、硫酸浴中に浸漬した、チタン又はチタン合金部材に電圧を印加することによるチタン又はチタン合金部材の陽極酸化処理方法であって、前記チタン又はチタン合金部材に、正電圧を印加する工程と、蓄積した電荷を除去するために、前記正電圧印加工程の後、負電圧を印加する工程とを繰り返し、前記正電圧を印加する時間を１周期あたり９８０μｓ以下とし、前記負電圧を印加する時間を１周期あたり９８０μｓ以下とすることを特徴とする陽極酸化処理方法が提供される。
本発明による陽極酸化処理方法によって形成された陽極酸化皮膜が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の陽極酸化処理方法によれば、３μｍ以上の皮膜厚さを有する陽極酸化皮膜を短時間で得ることができる。好ましい態様では、１４０Ｖ以下の低い電圧によって得ることができる。また、条件によっては、他の金属イオンを含まない硫酸浴にて、皮膜硬さが約２５０ＨＶ以上の陽極酸化皮膜を得ることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】電圧印加時間による陽極酸化皮膜の皮膜厚さの変化の関係を示すグラフである。
【図２】電圧印加時間による陽極酸化皮膜の表面状態の変化を示す表面写真である。
【図３】電圧印加時間による陽極酸化皮膜の皮膜硬さの変化の関係を示すグラフである。
【図４】正電圧の違いによる陽極酸化皮膜の皮膜厚さの変化の関係を示すグラフである。
【図５】処理時間による陽極酸化皮膜の皮膜厚さの変化の関係を示すグラフである。
【図６】負電圧の違いによる陽極酸化皮膜の皮膜厚さの変化の関係を示すグラフである。
【図７】実施例１〜３において得られた陽極酸化皮膜のＸＲＤパターンである。
【図８】実施例１〜３において得られた陽極酸化皮膜の断面写真である。
【図９】本発明の陽極酸化処理方法を実施する電解装置の概略図である。
【図１０】本発明の陽極酸化処理方法を実施する電解装置の変形形態を示す概略図である。
【図１１】図１１（Ａ）は、本発明の陽極酸化処理方法を実施する電解装置の変形形態を示す概略図である。図１１（Ｂ）は、この電解装置に用いられる電源回路構成図である。図１１（Ｃ）は、この電源回路構成図により得られる電圧及び電流の波形を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明に係る陽極酸化処理方法について説明する。
本発明における陽極酸化処理の対象となるのは、チタン又はチタン合金部材である。チタン合金には、例えば、ＴＰ２７０、ＴＰ３４０、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ等がある。また、かかるチタン又はチタン合金部材の形状は、板状、棒状等があるが、特に限定されるものではない。チタン又はチタン合金部材の用途としては、軽量で高い強度、高い誘電性の点から、例えば、マフラー用部品、キャパシタ用部品等、耐久性が加わればエンジン用部品等が挙げられる。
【００１２】
本発明では、硫酸浴を用いる。硫酸浴であれば、アルミニウムの陽極酸化で広く使用されているため、安価に調達できるからである。
処理浴の濃度は、１００〜３００ｇ／Ｌの範囲であることが好ましい。処理浴の濃度が低くとも１００ｇ／Ｌ以上であれば、正電圧が６０〜１４０Ｖでの皮膜生成が可能となるからであり、高くとも３００ｇ／Ｌ以下であれば、生成した皮膜を過度に溶解することがないからである。
【００１３】
処理浴は、好ましくは十分な攪拌を行うことができる機構を備えている。発生する泡等による局所的な焼けを防ぐことができるためである。処理液の攪拌を十分に行うことで、皮膜が均一に成長することを補助することができる。
【００１４】
本発明では、チタン又はチタン合金部材に、正電圧を印加する工程と、蓄積した電荷を除去するために、正電圧印加工程の後、負電圧を印加する工程とを繰り返す。
正電圧の印加時間は、１周期あたり９８０μｓ以下であり、その下限値は２０μｓが好ましい。また、８０μｓ以下であることが好ましい。
負電圧の印加時間は、１周期あたり９８０μｓ以下であり、その下限値は２０μｓが好ましい。また、８０μｓ以下であることが好ましい。
このような正電圧及び負電圧の電圧印加時間の範囲で陽極酸化処理を行うことにより、従来法である、厚膜を生成するための、２５０〜４００Ｖの高電圧陽極酸化よりも低い電圧で、皮膜厚さの厚い（３μｍ以上）陽極酸化皮膜を０．５〜１５分の短い処理時間で得ることができる。また、８０μｓ以下の場合には、硬い皮膜（２５０ＨＶ以上）を得ることができる。これは従来法では到達できない驚くべき効果である。
【００１５】
本発明では、６０〜１４０Ｖの値で正電圧を印加することが好ましい。より好ましくは７５〜１４０Ｖの範囲であり、さらに好ましくは９０〜１４０Ｖの範囲である。このような正電圧の範囲で陽極酸化処理を行うことにより、治具の発熱、焼損の防止、又は電源設備のコスト低減を行うことができる。
【００１６】
本発明では、正電圧を印加後、負電圧を−４０〜０Ｖの値で印加して、電荷を除去することが好ましい。より好ましくは−２０〜−５Ｖの範囲である。このような正電圧と負電圧の範囲で電圧を印加し、上記した正電圧及び負電圧の電圧印加時間の範囲で陽極酸化処理を行うことにより、従来法よりも皮膜厚さの厚い（３μｍ以上）陽極酸化皮膜を得ることができる。
【００１７】
正および負の印加電圧波形はサイン波、矩形波（パルス波）、三角波など、特に限定されない。また、繰返し印加する正の最大電圧および負の最低電圧は一定の値とすることが好ましい。均一に皮膜が成長するので、皮膜厚さを処理時間で調節できるためである。
【００１８】
本発明では、正電圧印加と負電圧印加を繰り返すため、正電圧印加から負電圧印加へ、および負電圧印加から正電圧印加へ切り替えることができる。正（負）電圧印加と負（正）電圧印加との切替えのための待ち時間は、０〜２０μｓであることが好ましく、２０μｓであることがより好ましい。これは、電源装置のＩＧＢＴ等の切替え素子の焼損を防ぎ、より安価な切替え素子を使用できるからである。
【００１９】
本発明では、正電圧印加を行った後、正電圧印加をやめ、負電圧印加を行って溜まった電荷を除去し、これらを繰り返し行う。正電圧を印加する工程と負電圧を印加する工程とを繰り返す処理時間は、０．５〜１５分の範囲であることが好ましい。このような処理時間の範囲で陽極酸化処理を行うことにより、従来法よりも皮膜厚さの厚い（３μｍ以上）陽極酸化皮膜を確実に得ることができる。
【００２０】
正電圧印加と負電圧印加の繰り返しを高速で行うために、例えば、電源として交流電源を用いて、正電圧印加と負電圧印加を交互に実施することができる。また、陽極酸化時に陽極酸化用の直流電源に接続し、電荷放電の時に電荷放電用の直流電源に接続を切替えることでも実現できる。この場合、電源は陽極酸化用直流電源（正電圧印加直流電源）と電荷放電用直流電源（負電圧印加直流電源）を高速に切替える切替器を備え、陽極酸化用直流電源、電荷放電用直流電源、切替器の３点を合わせて交直重畳電源として構成することができる。
【００２１】
以上のように、本発明に係る陽極酸化処理方法では、従来の直流法よりも皮膜厚さの厚い陽極酸化皮膜を短時間で得ることができる。また、皮膜硬さが２５０ＨＶ以上の硬質な陽極酸化皮膜を得ることもできる。
【００２２】
本発明の陽極酸化処理方法は、例えば、処理浴と電源とを備える電解装置により実施することができる。図９に本発明の陽極酸化処理方法に用いる電解装置の一例を示す。図９に示す装置は、処理浴２と、陽極電送線３と、対の陰極板４と、陰極電送線５と、電源６とから構成され、主にチタン又はチタン合金部材からなる処理部品１を取り付けることができるようになっている。
処理部品１は、陽極酸化処理対象となるものであり、処理対象となるのは、チタン又はチタン合金部材である。また、処理浴２は、硫酸浴である。
陰極板対４及び４ａは処理部品を中心に、処理浴２中に、対向に配置される。処理浴に浸漬する各陰極板４及び４ａは、処理部品の表面積の２０倍以上の表面積を処理液中に浸漬することができるものが好ましい。均一な皮膜を得るために適切だからである。陰極板の材質としては、特に限定されるものではないが、カーボン、チタン、ステンレス等を用いることができる。
陽極電送線３は、チタン又はチタン合金部材からなる処理部品１を、電源６の陽極側に結線し、陰極電送線５は、陰極板４を電源６の陰極側に結線するものである。陽極、陰極への陽極電送線３、陰極電送線５は、処理部品１及び陰極板４及び４ａの表面積１ｄｍ２あたりに、２０Ａ以上の電流をストレスなく送電できるものを用いることができる。具体的には、電送線としては、銅線、銅板等を用いることができる。
電源６は、処理部品１に正電圧を印加して極短時間で陽極酸化を行う一方、陽極酸化時に皮膜に溜まった電荷を負電圧を印加することによって極短時間に除去するものである。電解装置に用いる電源６は、このような、正電圧の印加と、電荷の除去との切替えを高速で行う機能を有するものであることが好ましい。
【００２３】
次に、図９に示す装置を用いた陽極酸化処理方法の各工程について説明する。
まず、正電圧を印加する工程では、処理浴中に浸漬したチタン又はチタン合金部材からなる処理部品１に陰極電送線５を取り付けて、処理浴２に浸漬し、処理部品１に正電圧を印加して電解処理を行う。
負電圧を印加する工程では、一旦、正電圧印加をやめ、負電圧を印加する。負電圧を印加すると、溜まった電荷が速やかに流れるため、電荷を逃がす時間を短くすることができる。
再び、同様に短時間の正電圧印加を行った後、正電圧印加をやめ、負電圧印加を行って溜まった電荷を除去し、これらの工程を繰り返して、所望の皮膜厚さに到達するまで処理を続ける。なお、皮膜厚さは用途によって異なり、例えば、３〜３０μｍとすることができるが、この範囲には限定されない。
【００２４】
交流電源を用いた一例として、図１０に直流と交流を組み合わせた交直重畳電解処理を行う交直重畳電源６ａを構成要素とする電解装置を示す。交直重畳電源６ａは、処理部品１に正電荷を供給して非常に短い時間で陽極酸化を行う一方、陽極酸化時に皮膜に溜まった電荷を非常に短い時間に逃がすことができる。そのため、本発明の方法を実施する電解装置の電源として使用するのに好適である。特に、図１０に示すように、交流電源６１と直流電源６２を直列に接続した形式の交直重畳電源６ａでは、電源切替時のサージを無くすことができる点でも有利である。このような電解装置においては、陽極電送線３と陰極電送線５は、絡ませたり、絶縁物を介して密着させたりすることが好ましい。周波数による電力損失を防ぐためである。
【００２５】
図１１（Ａ）に、直流電解処理を行う電源６ｂを構成要素とする電解装置を示す。かかる電源６ｂは、陽極酸化用直流電源６３、電荷放電用直流電源６４、切替器６５の３点から構成され、切替器６５により、正電圧印加と負電圧印加との切替えが可能となる。かかる電解装置は、特に、図１０に示す装置と比較して、構成要素を大幅に削減することができ、装置の製作コストを下げることができるといった利点がある。
図１１（Ｂ）に、図１１（Ａ）の具体的な電源回路構成を示す。かかる電源６ｅは、陽極酸化用直流電源６７、電荷放電用直流電源６８、切替器（インバーター）６９の３点から構成され、切替器６９により、正電圧印加と電荷の除去との切替えが可能となる。図１１（Ａ）の電源６ｃは電源６ｅ、陽極酸化用直流電源６３は陽極酸化用直流電源６７、電荷放電用直流電源６４は電荷放電用直流電源６８に、切替器６５は切替器６９にそれぞれ対応する。８１、８２、８４、８５は高速半導体スイッチを示し、ＩＧＢＴ、パワーＭＯＳ・ＦＥＴ等のパワー・デバイスで構成する。
陽極酸化時にはスイッチ８１をＯＮし、陽極酸化用直流電源６７、コンデンサ８３の電荷により陽極酸化を行う。次にスイッチ８２をＯＮし電流を回生させつつ、スイッチ８１をＯＦＦし、電荷放電用直流電源６８への切替え準備を行う。これは、陽極酸化用直流電源６７、電荷放電用直流電源６８とショートさせないように切替えのタイムラグをつける意味もある。電荷放電時にはスイッチ８４をＯＮし、電荷放電用直流電源６８、コンデンサ８６の電荷により、皮膜に溜まった電荷の放電を行う。次にスイッチ８５をＯＮし電流を回生させつつ、スイッチ８４をＯＦＦし、陽極酸化用直流電源６７への切替え準備を行う。これを繰り返すことで陽極酸化処理を行う。これにより図１１（Ｃ）に示す電圧及び電流の波形を得ることができる。
かかる電解装置は、図１１（Ａ）を具体化したものであり、図１０に対し、構成要素を大幅に削減することができ、装置の製作コストを下げることができるといった利点と、図１１（Ａ）における、大容量のコンデンサ８３、８６と、回生用回路を成すスイッチ８２、８５でμｓオーダーの瞬時切替えを可能とし、過電流による衝撃を緩和できるといった利点がある。
【実施例】
【００２６】
以下、実施例等を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
試験例１（電圧印加時間の依存性）
表面積の異なる３種類の純チタンＴＰ３４０Ｈ（表面積はそれぞれ、５５０００ｍｍ２、３００００ｍｍ２、２０００ｍｍ２である。）をテストピースとして、本発明に係る陽極酸化処理方法により陽極酸化処理を行い、電圧印加時間による陽極酸化皮膜の皮膜厚さの変化について試験を行った。処理浴は、２０℃、２００ｇ／Ｌの硫酸浴を用いた。正電圧は１００Ｖ、負電圧は−２Ｖとなるように印加し、これらの正電圧、負電圧の繰り返しを５分間行った。ここで、正負の電圧印加時間は同じ長さをとり、その切替えのための待ち時間を２０μｓとった。よって、ここでの周期は次式のように定めた。
周期（μｓ）＝［電圧印加時間（μｓ）＋待ち時間（μｓ）］×２
得られた陽極酸化皮膜の皮膜厚さについては、Ｆｉｓｃｈｅｒ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製渦電流式膜厚計ＭＭＳ−３ＡＭを用いて、得られた皮膜の表面から皮膜厚さを測定した。
また、表面積が２０００ｍｍ２であるテストピースについては、得られた陽極酸化皮膜の皮膜硬さを測定し、皮膜の表面状態を観察した。
得られた陽極酸化皮膜の皮膜硬さについては、島津製作所製ダイナミック超微小硬度計ＤＵＨ−２１１を用いて、得られた皮膜の表面からの計装化押込み試験による測定値を、ビッカース硬さに換算した値とした。
試験例１の結果を図１〜３、表１〜３に示す。なお、参考として従来の直流法による陽極酸化処理を行った結果についても、図１及び表１に合わせて示す。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
【表２】
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【００２９】
【表３】
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【００３０】
図１及び表１〜３の結果は、９８０μｓ以下のいずれの電圧印加時間においても、従来の直流法よりも皮膜厚さの厚い（３μｍ以上）陽極酸化皮膜が得られることを示している。また、図２及び３の結果は、電圧印加時間を８０μｓ以下とすれば、緻密で硬質な（２５０ＨＶ以上）陽極酸化皮膜が得られることを示している。
【００３１】
試験例２（正電圧の依存性）
純チタンＴＰ３４０Ｈをテストピースとして、本発明に係る陽極酸化処理方法により陽極酸化処理を行い、正電圧の違いによる陽極酸化皮膜の皮膜厚さの変化について試験を行った。処理浴は、２０℃、２００ｇ／Ｌの硫酸浴を用いた。電圧印加時間は４８０μｓとし、各正電圧及び負電圧の印加の繰り返しを５、１０、１５分間行った。得られた陽極酸化皮膜の皮膜厚さについては、試験例１と同様の方法で測定した。試験例２の結果を図４及び５、表４に示す。
【００３２】
【表４】
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【００３３】
図４及び表４の結果は、正電圧が６０〜１４０Ｖのとき、従来の直流法よりも皮膜厚さの厚い（１μｍ以上）陽極酸化皮膜が得られることを示している。正電圧が７５〜１４０Ｖのとき、２μｍ以上の厚さを有する陽極酸化皮膜が得られることが了解される。正電圧が９０〜１４０Ｖのとき、４μｍ以上の厚さを有する陽極酸化皮膜が得られることが了解される。また、図５の結果は、処理時間が５〜１５分のとき、従来の直流法よりも皮膜厚さの厚い（１μｍ以上）陽極酸化皮膜が得られることを示している。
【００３４】
試験例３（負電圧の依存性）
純チタンＴＰ３４０Ｈをテストピースとして、本発明に係る陽極酸化処理方法により陽極酸化処理を行い、負電圧の違いによる陽極酸化皮膜の皮膜厚さの変化について試験を行った。処理浴は、２０℃、２００ｇ／Ｌの硫酸浴を用いた。電圧印加時間は４８０μｓとし、各正電圧及び負電圧の印加の繰り返しを５分間行った。得られた陽極酸化皮膜の皮膜厚さについては、試験例１と同様の方法で測定した。試験例３の結果を図６及び表５に示す。
【００３５】
【表５】
2011168809.tif 000007
【００３６】
図６及び表５の結果は、負電圧が−４０〜０Ｖのとき、５μｍ以上の厚さを有する陽極酸化皮膜が得られることを示している。負電圧が−２０〜−５Ｖのとき、８μｍ以上の厚さを有する陽極酸化皮膜が得られることが了解される。
【００３７】
実施例１
陽極は純チタンＴＰ３４０Ｈをテストピースとし、陰極は純チタン板を使用して、本発明に係る陽極酸化処理方法により陽極酸化処理を行った。処理浴は、２０℃、２００ｇ／Ｌの硫酸浴を用いた。電圧印加時間は４８０μｓ、正電圧は１００Ｖ、負電圧は−２Ｖとなるように印加し、これらの正電圧、負電圧の印加の繰り返しを５分間行った。得られた陽極酸化皮膜の膜厚は、試験例１と同様の方法で測定し、５μｍであった。得られた陽極酸化皮膜についてＸＲＤ分析を行った。また、皮膜の断面写真を撮影した。
【００３８】
実施例２
負電圧を−２０Ｖとして、実施例１と同様の方法で陽極酸化処理を行った。得られた陽極酸化皮膜の皮膜厚さは、試験例１と同様の方法で測定し、８μｍであった。得られた陽極酸化皮膜についてＸＲＤ分析を行った。また、皮膜の断面写真を撮影した。
【００３９】
実施例３
電圧印加時間を５１μｓとして、実施例１と同様の方法で陽極酸化処理を行った。得られた陽極酸化皮膜の皮膜厚さは、試験例１と同様の方法で測定し、５μｍであった。得られた陽極酸化皮膜についてＸＲＤ分析を行った。また、皮膜硬さは、試験例１と同様の方法で測定し、４４０ＨＶであった。
【００４０】
実施例４
電圧印加時間を３０μｓとして、実施例１と同様の方法で陽極酸化処理を行った。得られた陽極酸化皮膜の皮膜厚さは、試験例１と同様の方法で測定し、５μｍであった。また、皮膜硬さは、試験例１と同様の方法で測定し、４２０ＨＶであった。
【００４１】
実施例５
電圧印加時間を３０μｓ、正電圧を６０Ｖ、負電圧を−１５Ｖとなるように印加し、これらの正電圧、負電圧の印加の繰り返しを２分間行い、実施例１と同様の処理浴で陽極酸化処理を行った。得られた陽極酸化皮膜の皮膜厚さは、試験例１と同様の方法で測定し、４μｍであった。
【００４２】
実施例６
電圧印加時間を３０μｓ、正電圧を１００Ｖ、負電圧を−１５Ｖとなるように印加し、これらの正電圧、負電圧の印加の繰り返しを１分間行い、実施例１と同様の処理浴で陽極酸化処理を行った。得られた陽極酸化皮膜の皮膜厚さは、試験例１と同様の方法で測定し、５μｍであった。また、皮膜硬さは、試験例１と同様の方法で測定し、３５８ＨＶであった。
【００４３】
実施例７
電圧印加時間を３０μｓ、正電圧を１２５Ｖ、負電圧を−１５Ｖとなるように印加し、これらの正電圧、負電圧の印加の繰り返しを０．５分間行い、実施例１と同様の処理浴で陽極酸化処理を行った。得られた陽極酸化皮膜の皮膜厚さは、試験例１と同様の方法で測定し、３μｍであった。また、皮膜硬さは、試験例１と同様の方法で測定し、３５９ＨＶであった。
【００４４】
比較例１
陽極は純チタンＴＰ３４０Ｈをテストピースとし、陰極は純チタン板を使用して、直流電解による陽極酸化処理を行った。処理浴は、２０℃、２００ｇ／Ｌの硫酸浴を用いた。電圧は１００Ｖ、処理時間は２０分とした。得られた陽極酸化皮膜の皮膜厚さは、試験例１と同様の方法で測定し、０．５μｍであった。得られた陽極酸化皮膜についてＸＲＤ分析を行った。また、皮膜の断面写真を撮影した。
【００４５】
比較例２
電圧印加時間を４９８０μｓ、負電圧を−２０Ｖとして、実施例１と同様の方法で陽極酸化処理を行った。得られた陽極酸化皮膜の皮膜厚さは、試験例１と同様の方法で測定し、３μｍであった。
実施例１〜７及び比較例１及び２の試験結果を図７及び８、表６に示す。
【００４６】
【表６】
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【００４７】
図７より、実施例１〜７で得られた陽極酸化皮膜は、結晶系がルチル型の酸化チタン皮膜であり、比較例１（従来の直流法）で得られた陽極酸化皮膜は、結晶系がアナターゼ型の酸化チタン皮膜であった。このことから、本発明に係る陽極酸化処理方法によって得られた陽極酸化皮膜は、従来の直流法で得られた陽極酸化皮膜よりも誘電率が高く、硬質であることが確認された。参考として、表７にチタンの結晶構造について示す。
比較例２は、特許文献１と特許文献２を組み合わせて得られる、電圧印加時間を１０００μｓ以上（２０００μｓ以上の周期（５００Ｈｚ以下の周波数））とし、約１００Ｖ以下の電圧を印加することによって陽極酸化処理を行い得られた皮膜である。図２より、得られた皮膜は、粗いポーラス状で、硬さが低く、試験例１と同様の方法では比較できる皮膜硬さを得ることはできなかった。また、特許文献１と特許文献２を組み合わせた電圧印加時間及び周期の範囲では、比較例２と同様の結果であった。これらのことから、特許文献１と特許文献２の組み合わせからは、本案の電圧印加時間、周期の範囲で得られる効果を予測することはできなかったことが確認された。
【００４８】
【表７】
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【００４９】
図８及び表６より、実施例１〜７で得られた陽極酸化皮膜は、比較例１（従来の直流法）で得られた陽極酸化皮膜よりも、皮膜厚さの厚い陽極酸化皮膜が得られた。このことから、本発明に係る陽極酸化処理方法によって得られた陽極酸化皮膜は、従来の直流法で得られた陽極酸化皮膜よりも、皮膜厚さの厚い陽極酸化皮膜が得られることが確認された。
【符号の説明】
【００５０】
１  処理部品
２  電解浴
３  陽極電送線
４、４ａ  対の陰極板
５  陰極電送線
６、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｅ  電源
６１  交流電源
６２  直流電源
６３  陽極酸化用直流電源
６４  電荷放電用直流電源
６５  切替器
６７  陽極酸化用直流電源
６８  電荷放電用直流電源
６９  切替器（インバータースイッチング制御）
８１、８２、８４、８５  スイッチ
８３、８６  コンデンサ
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図２】
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【図８】
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