(57)【要約】【課題】アルミニウムの表面の金属光沢を抑えて、落ち着いた表面状態に改質する。【解決手段】アルミニウム又はアルミニウム合金からなる基材の表面に、モース硬度が４〜８で粒径が１０〜３００ｎｍの範囲の微粒子が食い込んで面状に並んでなる表面層が形成されており、また表面層が１０ｎｍ〜３００ｎｍの厚みであり、表面の反射物体色（Ｙ，ｘ，ｙ）における反射率（Ｙ）が４０％以下で、色度（ｘ，ｙ）が０．２６〜０．３である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム又はアルミニウム合金からなる基材の表面に、モース硬度が４〜８で粒径が１０〜３００ｎｍの微粒子が食い込んで面状に並んでなる表面層が形成されていることを特徴とする表面改質アルミニウム素材。
【請求項２】
前記表面層が１０ｎｍ〜３００ｎｍの厚みであることを特徴とする請求項１に記載の表面改質アルミニウム素材。
【請求項３】
表面の反射物体色（Ｙ，ｘ，ｙ）における反射率（Ｙ）が４０％以下で、色度（ｘ，ｙ）が０．２６〜０．３であることを特徴とする請求項１または２に記載の表面改質アルミニウム素材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる素材の表面の光沢を改質した表面改質アルミニウム素材に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム又はアルミニウム合金からなる素材の表面を研磨するなどにより、表面を改質することが行われる。
特許文献１には、ジルコニアを含む電解液中において、アルミニウム材の表面にウレタン等の粘弾性体からなる研磨部材を接触回転させながら電解砥粒研磨し、そのアルミニウム材表面の光沢度を向上させることが開示されている。
また、特許文献２には、シリカ、セリア、及びジルコニアからなる群より選択される研磨材と、アルミニウムを酸化させる試薬を含む研磨組成物を用いてアルミニウム基材の表面を化学機械的に研磨することにより鏡面にすることが開示されている。
特許文献３には、コロイド状ジルコニアの水性ゾルからなるアルミニウムディスクの研磨用組成物が開示されており、この研磨用組成物により、オレンジピール、スクラッチ、ピット、突起などの表面欠陥がないということや最大表面荒さが小さいことだけにとどまらず、平均表面粗さにおいても小さな研磨面を得ることができると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３０４４３７７号公報
【特許文献２】特許第５１５５８５８号公報
【特許文献３】特許第３８３１９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
いずれの特許文献開示の技術も、アルミニウム素材の表面を研磨により平滑にして、光沢度を向上させる、あるいは鏡面にする、表面粗さを小さくするものであり、アルミニウムの金属光沢をさらに際立たせる技術と認められる。
【０００５】
しかしながら、近年の携帯電話、情報端末等の急速な発展に伴い、これら携帯電話等の化粧材の表面には多様な外観が求められており、その化粧材としてアルミニウムを用いる場合にも、アルミニウムの金属光沢の向上以外の表面改質も望まれている。また、光学部品の一部にアルミニウムを用いる場合には、むしろ金属光沢を抑えた表面とすることが求められる場合もある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、アルミニウムの表面の金属光沢を抑えて、落ち着いた表面状態に改質することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の表面改質アルミニウム素材は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる基材の表面に、モース硬度が４〜８で粒径が１０〜３００ｎｍの微粒子が食い込んで面状に並んでなる表面層が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
アルミニウム又はアルミニウム合金からなる基材（以下、アルミニウム基材という）の表面に微粒子が食い込んで薄い表面層を形成しているので、アルミニウムの金属光沢が表面層により抑制され、微粒子の構造色により落ち着いた表面状態を呈することができる。
【０００９】
アルミ表面層に微粒子を食い込ませるためには、微粒子をアルミ表面に吹き付ける、又は押し込む必要があるが、適切な硬度とサイズの微粒子でなければ十分な効果は得られない。又、何層も食い込ませることはできず、微粒子１〜２層、多くても数層で構成される。
微粒子は、モース硬度４〜８の範囲で選定する必要がある。４未満の場合、アルミ表面に反射され食い込むことができない。又、８を超えた場合、アルミ表面が削れ固定されなくなる。
微粒子の粒径は１０ｎｍ〜３００ｎｍとされる。微粒子を固定するためには、少なくともその粒径の半分以上食い込ませる必要があるが、３００ｎｍ以上の場合、アルミ表面の破壊が促進し、微粒子が固定できなくなる。又、１０ｎｍ未満の場合、微粒子を吹き付ける、又は押し込む力が分散され、安定した固定状態が得られなくなる。
このような微粒子が１〜数層で表面層を構成していることから、本発明の表面改質アルミニウム素材において、前記表面層は１０ｎｍ〜３００ｎｍの厚みとなる。
【００１０】
本発明の表面改質アルミニウム素材において、表面の反射物体色（Ｙ，ｘ，ｙ）における反射率（Ｙ）が４０％以下で、色度（ｘ，ｙ）が０．２６〜０．３であるとよい。
これにより、アルミニウム基材の金属光沢を適度に抑えて、青味がかった落ち着いた表面状態とすることができる。
【００１１】
本発明の表面改質アルミニウム素材の製造方法は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる基材の表面に、粒径が１０〜３００ｎｍでモース硬度４〜８の微粒子をブラスト処理で吹き付ける事で作成できる。ブラスト処理の条件としては微粒子の粒径、硬度により微調整する必要があるが、一例として空気圧０．２〜１．０ＭＰａ、照射距離１ｍ、照射角度を３０〜８０°とし、１０秒間の噴射を行うことで目的の効果が得られる。
また、上記はあくまでも製造方法の一例であり、アルミニウム基材に所望の微粒子層を形成する方法であれば、他の方法を用いてもよく、これに限定されるものではない。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、アルミニウムの表面の金属光沢を抑えて、落ち着いた表面状態のアルミニウム素材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る表面改質アルミニウム素材の一実施例の断面写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る表面改質アルミニウム素材の実施形態を説明する。
この実施形態の表面改質アルミニウム素材は、図１に示すように、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる基材（アルミニウム基材）の表面に、微粒子が食い込んで面状に並んでなる表面層が形成されている。この表面層の厚みは１０ｎｍ〜３００ｎｍであり、その表面は、反射物体色（Ｙ，ｘ，ｙ）における反射率（Ｙ）が４０％以下で、色度（ｘ，ｙ）が０．２６〜０．３とされる。
【００１５】
アルミニウム基材は、純アルミニウム、アルミニウム合金のいずれにも適用することができ、用途に応じて適切な材料を選択すればよい。
微粒子は、その粒径が１０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内であり、アルミニウム基材の表面に１層〜数層で薄く堆積することにより、厚みが１０ｎｍ〜３００ｎｍの表面層を形成している。
この微粒子の粒径はＳＥＭ観察写真を画像解析し周長円相当径を算出することにより測定される。この粒径が１０ｎｍ未満では、アルミニウム基材の表面に付着できない、又は付着しても、表面光沢を改質させる効果に乏しい。３００ｎｍを超えると、アルミニウム基材の表面破壊が進み、微粒子が固定できない。
【００１６】
この微粒子の表面層は、アルミニウム素材を厚さ方向に切断して、その切断面を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察することにより確認することができる。図１がその断面のＳＥＭ写真であり、アルミニウム基材の表面に１層から、部位によって数層に微粒子が堆積した層が薄く形成され、この微粒子の層によって表面が覆われた状態となっている。また、その微粒子の層の最下部において、微粒子がアルミニウム基材に食い込んでいるのがわかる。
このような微粒子が１〜数層で表面層を構成していることから、表面層は１０ｎｍ〜３００ｎｍの厚みとなる。
【００１７】
微粒子が表面に付着する事により反射物体色（Ｙ，ｘ，ｙ）の反射率（Ｙ）が４０％以下になり、色度（ｘ，ｙ）がそれぞれ０．２６〜０．３となり、青味がかった色で、アルミニウム基材の金属光沢を抑えた落ち着いた表面状態とすることができる。
【００１８】
次に、このような表面改質アルミニウム素材の製造方法の一例について説明すると、アルミニウム基材の表面に粒径が１０〜３００ｎｍの範囲内でモース硬度４〜８である微粒子を空気圧０．２〜１．０ＭＰａ、照射距離１ｍ、照射角度を３０〜８０°で１０秒間のブラスト処理を行うことで作成する事ができる。
その際、前処理としてアルミニウム表面の酸又はアルカリによる表面除去処理、アルミナ等によるブラスト処理、フレームプラズマ等による極表層熱処理を行うことで、微粒子の固定効率を高める事ができる。尚、微粒子が凝集して二次粒子を形成していても特に問題はない。
【００１９】
このようにして製造されたアルミニウム素材は、前述したように、アルミニウム基材の表面に食い込んだ微粒子からなる表面層により、アルミニウム基材の金属光沢を抑えた落ち着いた表面状態とされ、携帯電話、情報端末等の化粧材として好適に用いることができる。あるいは光学部品の一部として、反射を抑えたい部分にも適用することが可能である。
なお、表面層の表面の平滑度は、例えば、表面の算術平均粗さＲａが０．０５〜０．２μｍ、十点平均粗さＲｚが１〜３μｍとされる。
【実施例】
【００２０】
アルミニウム基材として５０５２−Ｈ３４を用い、表1に示す材質、モース硬度、粒径範囲の各種微粒子を用意した。モース硬度はモース硬度計により予め測定しておいた。微粒子の粒径は、平面上に分散させた微粒子を観察倍率１０，０００倍のＳＥＭ観察にて９μｍ×１２μｍ（９０，０００ｎｍ×１２０，０００ｎｍ）の範囲を３視野以上撮影し、画像解析により各条件１，０００個以上の粒子について周長円相当径を測定し、集積して粒子範囲を求めた。このとき、測定対象の粒子はアスペクト比１：１〜３：１のものとし、測定ノイズとみなされる粒径５ｎｍ以下および５０００ｎｍ以上のデータは削除した。  アスペクト比３：１以上の粒子は衝突時のエネルギー分散が大きく安定した表面改質効果が得られない。
用意した微粒子を空気圧０．８ＭＰａ、照射距離１ｍ、照射角度８０°で１０秒間ブラスト処理した。
ブラスト処理後、色彩色度計を用いて反射物体色（Ｙ，ｘ，ｙ）を測定し、色度と反射率を評価した。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
表１から明らかなように、モース硬度４〜８で粒径が１０〜３００ｎｍの範囲内である微粒子でブラスト処理した場合、反射物体色のＹ（反射率）が４０％以下に抑制され、金属光沢が抑制された。又、色度（ｘ，ｙ）が０．３以下となり、青みがかった色合いが得られた。
このうち、試料１を厚さ方向に切断し、その断面をＳＥＭにて観察したところ、図１に示すように、アルミニウム基材の表面に１層から、部位によって数層にわたって微粒子が付着して、薄く層を形成しており、この微粒子の層によって表面が覆われた状態となっていた。この層の下部の微粒子は、アルミニウム基材に食い込んでいるのがわかる。この微粒子の層の厚さを画像により測定したところ、５０ｎｍ〜１００ｎｍであった。
【００２３】
なお、本発明は前記実施形態の構成のものに限定されるものではなく、細部構成においては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【図１】
2015155185.tif 000004