(57)【要約】【課題】ニッケル塩を含有しない封孔処理液であって、ニッケル塩を含有する封孔処理液を用いた場合と同程度の耐食性、封孔度等の封孔性能を付与することができ、しかも、酢酸ニッケル封孔を行う場合に比べ、比較的低い温度で封孔処理を行うことが可能である、新規なアルミニウム合金の陽極酸化皮膜の封孔処理液及び封孔処理方法を提供する。【解決手段】エタノールアミン化合物、並びにスルホン酸塩型アニオン性界面活性剤及び硫酸エステル塩型アニオン性界面活性剤からなる群より選ばれた少なくとも１種のアニオン性界面活性剤を含有する水溶液からなるアルミニウム合金の陽極酸化皮膜用封孔処理液、及び該封孔処理液中にアルミニウム合金の陽極酸化皮膜を有する物品を浸漬することを特徴とするアルミニウム合金の陽極酸化皮膜の封孔処理方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
エタノールアミン化合物、並びにスルホン酸塩型アニオン性界面活性剤及び硫酸エステル塩型アニオン性界面活性剤からなる群より選ばれた少なくとも１種のアニオン性界面活性剤を含有する水溶液からなるアルミニウム合金の陽極酸化皮膜用封孔処理液。
【請求項２】
エタノールアミン化合物を０．１〜５０ｇ／Ｌ、アニオン性界面活性剤を０．０１〜３０ｇ／Ｌ含有するｐＨ７．５〜９．８の水溶液である請求項１に記載のアルミニウム合金の陽極酸化皮膜用封孔処理液。
【請求項３】
エタノールアミン化合物が、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン及びトリエタノールアミンからなる群より選ばれた少なくとも１種である請求項１又は２に記載のアルミニウム合金の陽極酸化皮膜用封孔処理液。
【請求項４】
アニオン性界面活性剤が、疎水基として、アルキル基、フェニル基、アルキルフェニル基、ナフチル基、アルキルナフチル基、又はこれらの基が互いにエーテル結合若しくはエステル結合で結合した基を有するものである請求項１〜３のいずれかに記載のアルミニウム合金の陽極酸化皮膜用封孔処理液。
【請求項５】
アニオン性界面活性剤が、アルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩、アルキルエーテル硫酸エステル塩及びアルキル硫酸エステル塩からなる群より選ばれた少なくとも１種である請求項１〜４のいずれかに記載のアルミニウム合金の陽極酸化皮膜用封孔処理液。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のアルミニウム合金の陽極酸化皮膜用封孔処理液中に、アルミニウム合金の陽極酸化皮膜を有する物品を浸漬することを特徴とするアルミニウム合金の陽極酸化皮膜の封孔処理方法。
【請求項７】
封孔処理液の液温が６５〜１００℃である請求項６に記載のアルミニウム合金の陽極酸化皮膜の封孔処理方法。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の方法により封孔処理されたアルミニウム合金の陽極酸化皮膜を有する物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム合金の陽極酸化皮膜用封孔処理方法、及び該封孔処理液を用いる封孔処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム合金の陽極酸化皮膜には、汚れ防止、耐食性の向上等を達成するため封孔処理を施すのが一般的である。封孔処理方法としては、沸騰水封孔、水蒸気封孔、常温封孔、酢酸ニッケル水溶液を用いて封孔処理を行う酢酸ニッケル封孔等が知られている（下記非特許文献１参照）。
【０００３】
中でも、沸騰水封孔に比べて皮膜の耐食性が得られやすく、水蒸気封孔に比べて作業効率に優れており、常温封孔に比べて液管理がしやすい等の理由により、酢酸ニッケル封孔が特に用いられている。
【０００４】
しかしながら、近年、ニッケルアレルギーや微粉末性のニッケル塩の有毒性が問題になっていることから、ニッケル塩を用いない封孔処理方法によって、酢酸ニッケル封孔と同程度の耐食性、封孔度等の封孔性能を有する陽極酸化皮膜を製造することが望まれている。
【０００５】
また、酢酸ニッケル封孔は、通常、９０℃以上の高温の封孔浴を用いて行われており、省エネルギー、封孔浴の高温に対する安全性等の観点から比較的低い温度で封孔可能な封孔処理方法も望まれている。
【０００６】
以前から、ニッケル塩を用いない封孔処理方法が提案されている（下記特許文献１等参照）。特許文献１には、マグネシウム等のアルカリ土類金属を含む封孔処理液を用いた封孔処理方法が記載されているが、酢酸ニッケル封孔の場合と同様に高温の封孔浴を用いて行われる封孔処理である。
【０００７】
また、比較的低温での封孔としては常温封孔があるが、常温封孔はフッ化ニッケルなどのニッケル塩を用いて行うものであるためニッケルフリーの封孔処理ではないという問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特表２０００−５１１９７２号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】軽金属出版社編  アルミニウム表面技術便覧  金属塩封孔処理の項
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、ニッケル塩を含有しない封孔処理液であって、ニッケル塩を含有する封孔処理液を用いた場合と同程度の耐食性、封孔度等の封孔性能を付与することができ、しかも、酢酸ニッケル封孔を行う場合に比べ、比較的低温で封孔処理を行うことが可能な新規なアルミニウム合金の陽極酸化皮膜の封孔処理液及び封孔処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、上記した目的を達成すべく鋭意研究を重ねてきた。その結果、アルミニウム合金の陽極酸化皮膜をエタノールアミン化合物及び特定のアニオン系界面活性剤を含有する封孔処理液に浸漬することによって、ニッケル塩を含有する封孔処理液を用いた場合と同程度の耐食性、封孔度等の封孔性能を付与することができ、しかも酢酸ニッケル封孔を行う場合に比べ、比較的低い温度で封孔処理を行うことが可能となることを見出し、ここに本発明を完成するに至った。
【００１２】
即ち、本発明は、下記のアルミニウム合金の陽極酸化皮膜用封孔処理液、及び該封孔処理液を用いる封孔処理方法を提供するものである。
項１．  エタノールアミン化合物、並びにスルホン酸塩型アニオン性界面活性剤及び硫酸エステル塩型アニオン性界面活性剤からなる群より選ばれた少なくとも１種のアニオン性界面活性剤を含有する水溶液からなるアルミニウム合金の陽極酸化皮膜用封孔処理液。
項２．  エタノールアミン化合物を０．１〜５０ｇ／Ｌ、アニオン性界面活性剤を０．０１〜３０ｇ／Ｌ含有するｐＨ７．５〜９．８の水溶液である上記項１に記載のアルミニウム合金の陽極酸化皮膜用封孔処理液。
項３．  エタノールアミン化合物が、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン及びトリエタノールアミンからなる群より選ばれた少なくとも１種である上記項１又は２に記載のアルミニウム合金の陽極酸化皮膜用封孔処理液。
項４．  アニオン性界面活性剤が、疎水基として、アルキル基、フェニル基、アルキルフェニル基、ナフチル基、アルキルナフチル基、又はこれらの基が互いにエーテル結合若しくはエステル結合で結合した基を有するものである上記項１〜３のいずれかに記載のアルミニウム合金の陽極酸化皮膜用封孔処理液。
項５．  アニオン性界面活性剤が、アルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩、アルキルエーテル硫酸エステル塩及びアルキル硫酸エステル塩からなる群より選ばれた少なくとも１種である上記項１〜４のいずれかに記載のアルミニウム合金の陽極酸化皮膜用封孔処理液。
項６．  上記項１〜５のいずれかに記載のアルミニウム合金の陽極酸化皮膜用封孔処理液中に、アルミニウム合金の陽極酸化皮膜を有する物品を浸漬することを特徴とするアルミニウム合金の陽極酸化皮膜の封孔処理方法。
項７．  封孔処理液の液温が６５〜１００℃である上記項６に記載のアルミニウム合金の陽極酸化皮膜の封孔処理方法。
項８．  上記項６又は７に記載の方法により封孔処理されたアルミニウム合金の陽極酸化皮膜を有する物品。
【００１３】
以下、本発明について、詳細に説明する。
【００１４】
封孔処理液
本発明の封孔処理液は、エタノールアミン化合物、並びにスルホン酸塩型アニオン性界面活性剤及び硫酸エステル塩型アニオン性界面活性剤からなる群より選ばれた少なくとも１種のアニオン系界面活性剤を含有する水溶液からなるものである。
【００１５】
エタノールアミン化合物としては、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、及びトリエタノールアミンの各種エタノールアミン化合物を使用できる。中でも、トリエタノールアミンが好ましい。これらのエタノールアミン化合物は、一種単独又は二種以上混合して用いることができる。
【００１６】
本発明の封孔処理液では、エタノールアミン化合物の濃度が低すぎる場合には、十分な耐食性及び封孔度が得られないので好ましくない。また、濃度が高すぎる場合には、シミ状ムラなどの外観不良が発生しやすく、やはり好ましくない。よって、このような観点からエタノールアミン化合物の濃度は、０．１〜５０ｇ／Ｌ程度とすることが好ましく、０．３〜２０ｇ／Ｌ程度とすることがより好ましい。
【００１７】
アニオン性界面活性剤としては、親水基がスルホン酸塩であるスルホン酸塩型アニオン性界面活性剤、又は親水基が硫酸エステル塩である硫酸エステル塩型アニオン性界面活性剤であれば特に限定なく使用できる。このようなアニオン性界面活性剤としては、疎水基としてアルキル基、フェニル基、アルキルフェニル基、ナフチル基、アルキルナフチル基等を有するスルホン酸塩型アニオン性界面活性剤、同様の疎水基を有する硫酸エステル塩型アニオン性界面活性剤等が例示される。これらの疎水基は、互いにエーテル結合又はエステル結合で結合したものであってもよい。
【００１８】
また、このようなアニオン性界面活性剤としては、アルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩等のスルホン酸塩型アニオン性界面活性剤；アルキルエーテル硫酸エステル塩、アルキル硫酸エステル塩等の硫酸エステル塩型アニオン性界面活性剤が好ましい。
【００１９】
アルキルスルホン酸塩、アルキルエーテル硫酸エステル塩やアルキル硫酸エステル塩等に含まれるアルキル基としては、炭素数６〜３０程度の直鎖又は分岐の高級アルキル基が挙げられる。このような高級アルキル基の具体例としては、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、ノナデシル、イコサニル、トリアコンタニル等が挙げられる。
【００２０】
アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩やアルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩等における置換基として含まれるアルキル基としては、炭素数１〜２０程度の直鎖又は分岐のアルキル基が挙げられる。このようなアルキル基の具体例としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、ノナデシル、イコサニル等が挙げられる。
【００２１】
また、塩の形態としては、水溶性の塩であれば特に限定されないが、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩、アンモニウム塩、アミン塩などが挙げられる。これらのアニオン性界面活性剤は、一種単独又は二種以上混合して用いることができる。
【００２２】
本発明の封孔処理液では、アニオン性界面活性剤の濃度が低すぎる場合には、十分な耐汚染性及び封孔度が得られないので好ましくない。また、濃度が高すぎる場合には、シミ状ムラなどの外観不良が発生しやすく、やはり好ましくない。よって、このような観点からアニオン性界面活性剤の濃度は、０．０１〜３０ｇ／Ｌ程度とすることが好ましく、０．０５〜２０ｇ／Ｌ程度とすることがより好ましい。
【００２３】
本発明の封孔処理液は、ｐＨが７．５〜９．８程度の範囲内にあることが好ましく、８．０〜９．５程度の範囲内にあることがより好ましい。ｐＨがこの範囲内にある場合には、後述する条件で封孔処理を行うことによって、陽極酸化皮膜の外観を損なうことなく、耐食性、封孔度等の封孔性能を向上させることができる。これに対してｐＨが低すぎると、十分な耐汚染性、耐食性、封孔度等が得られないので好ましくない。一方、ｐＨが高すぎる場合には、シミ状ムラなどの外観不良が発生しやすく、やはり好ましくない。封孔処理液のｐＨは、例えば、酢酸、硝酸、硫酸等の酸類の水溶液；アンモニア水、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム等のアルカリ類の水溶液を用いて上記ｐＨ範囲となるように調整すればよい。
【００２４】
本発明の封孔処理液は、封孔性能や液の使用実用性を向上させるために、必要に応じて、ｐＨ緩衝剤、ｐＨ調整剤、分散剤、防かび剤、錯化剤等の添加剤成分を含んでいてもよい。添加剤としては、例えば、酢酸、酢酸塩、硝酸、硝酸塩、アンモニア、アンモニウム塩等のｐＨ緩衝剤又はｐＨ調整剤；ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物ナトリウム塩等のスルホン酸系分散剤；安息香酸、安息香酸塩等の防カビ剤；クエン酸、クエン酸塩等の錯化剤などが挙げられる。
【００２５】
封孔処理方法
本発明の封孔処理方法では、処理対象物はアルミニウム合金の陽極酸化皮膜を有する物品である。
【００２６】
処理対象とするアルミニウム合金の陽極酸化皮膜は、一般的なアルミニウム合金に硫酸、シュウ酸等を用いた公知の陽極酸化法を適用して得られたアルミニウム合金の陽極酸化皮膜であればよい。アルミニウム合金としては特に限定的ではなく、各種のアルミニウム主体の合金を陽極酸化の対象とすることができる。アルミニウム合金の具体例としては、ＪＩＳに規定されているＪＩＳ−Ａ  １千番台〜７千番台で示される展伸材系合金、ＡＣ、ＡＤＣの各番程で示される鋳物材、ダイカスト材等を代表とするアルミニウム主体の各種合金群等が挙げられる。
【００２７】
アルミニウム合金に施される陽極酸化法としては、例えば、硫酸濃度が１００ｇ／Ｌ〜４００ｇ／Ｌ程度の水溶液を用い、液温を０〜３０℃程度として、０．５〜４Ａ／ｄｍ２程度の陽極電流密度で電解を行う方法が挙げられる。
【００２８】
また、本発明の封孔処理方法においては、アルミニウム合金の陽極酸化皮膜に電解着色を施したものを処理対象としてもよい。
【００２９】
電解着色方法としては、公知の着色技術の方法を採用できる。例えば、陽極酸化を行った後、電解着色浴に浸漬し、二次電解を行うことにより陽極酸化皮膜に着色を施すことができる。電解着色浴としては、ニッケル塩−ホウ酸浴、ニッケル塩−スズ塩−硫酸浴などを例示できる。
【００３０】
本発明の封孔処理方法では、上記したアルミニウム合金の陽極酸化皮膜を有する物品を被処理物として用い、前述した封孔処理液中に被処理物を浸漬すればよい。また、必要に応じて、アルミニウム合金の陽極酸化皮膜を有する物品に電解着色等を施した後、十分に水洗を行い、前述した封孔処理液中に被処理物を浸漬してもよい。これにより、被処理物のアルミニウム合金の陽極酸化皮膜の耐食性、封孔度等の封孔性能を大きく向上させることができる。
【００３１】
また、本発明の封孔処理方法では、前述した封孔処理液を用いることにより、酢酸ニッケル封孔を行う場合に比べ、比較的低温で封孔処理を行うことができる。封孔処理温度は酢酸ニッケル封孔を行う場合と同様に９０℃以上であってもよく、６５〜１００℃程度であることが好ましい。熱エネルギー削減、作業安全性、封孔性能等の観点から、７０〜８５℃程度であることがより好ましい。
【００３２】
封孔処理時間は、通常、処理対象とする陽極酸化皮膜の膜厚により決定することができる。処理時間が極端に短い場合には十分な耐食性、封孔度、及び耐汚染性の向上が認められない。また、処理時間が極端に長い場合には、カブリなどの外観不良が生じ、陽極酸化皮膜の外観を損なうことがあるので好ましくない。このため、封孔処理時間は、通常、膜厚（μｍ）数×１〜５分程度の封孔処理時間とすればよく、膜厚（μｍ）数×１．５〜３分程度の封孔処理時間とすることが好ましい。例えば、陽極酸化皮膜の膜厚が１０μｍであるならば、浸漬時間は１５〜３０分程度とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の封孔処理液は、ニッケル塩を含有しない、エタノールアミン化合物及び特定のアニオン性界面活性剤を含有する封孔処理液であり、アルミニウム合金の陽極酸化皮膜に対して、ニッケル塩を含有する封孔処理液を用いた場合と同程度の耐食性、封孔度等の封孔性能を付与することができ、さらに酢酸ニッケル封孔を行う場合に比べ、比較的低い温度で封孔処理を行うことが可能となる。
【００３４】
よって、本発明の封孔処理液を用いて封孔処理を行うことによって、ニッケル塩を含有する封孔処理液を用いることなく、封孔性能に優れたアルミニウム合金の陽極酸化皮膜を形成することが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
【００３６】
以下の製造条件に従って、下記の実施例及び比較例に用いる陽極酸化を施したアルミニウム合金試験片を製造した。
【００３７】
アルミニウム合金の試験片（ＪＩＳ  Ａ１１００Ｐ板材）を弱アルカリ性脱脂液（奥野製薬工業（株）製  トップアルクリーン１０１（商品名）の３０ｇ／Ｌ水溶液、浴温：６０℃）に３分間浸漬して脱脂し、水洗した後、硫酸を主成分とする陽極酸化浴（遊離硫酸１８０ｇ／Ｌ及び溶存アルミ８．０ｇ／Ｌを含む）で陽極酸化（浴温：２０±１℃、陽極電流密度：１Ａ／ｄｍ２、電解時間：３０分間、膜厚：約１０μｍ）した。得られた陽極酸化皮膜を水洗し、９８％硫酸１００ｍＬ／Ｌを含む酸活性浴（浴温：室温）に１分間浸漬して酸活性し、水洗を行うことにより、陽極酸化を施したアルミニウム合金試験片（以下、「陽極酸化済試験片」という）を得た。
【００３８】
実施例１
上記製造条件に従って製造した陽極酸化済試験片を、トリエタノールアミンを３ｇ／Ｌ、２−メチル−７−エチルウンデカン−４−硫酸エステルナトリウムを１ｇ／Ｌ含み、酢酸でｐＨ８．５に調整した水溶液からなる封孔処理液（浴温：７０℃）に２０分間浸漬して封孔処理を行い、その後、水洗及び乾燥を行った。
【００３９】
実施例２
上記製造条件に従って製造した陽極酸化済試験片を、トリエタノールアミンを３ｇ／Ｌ、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムを１ｇ／Ｌ含み、酢酸でｐＨ８．５に調整した水溶液からなる封孔処理液（浴温：７０℃）に２０分間浸漬して封孔処理を行い、その後、水洗及び乾燥を行った。
【００４０】
比較例１
上記製造条件に従って製造した陽極酸化済試験片を、酢酸ニッケル系封孔剤（奥野製薬工業（株）製  トップシールＨ−２９８（商品名））を４０ｍＬ／Ｌ含むｐＨ５．６の水溶液からなる封孔処理液（浴温：９０℃）に１０分間浸漬して封孔処理を行い、その後、水洗及び乾燥を行った。
【００４１】
比較例２
上記製造条件に従って製造した陽極酸化済試験片を、沸騰したイオン交換水からなる封孔処理液に１０分間浸漬して封孔処理を行い、その後、水洗及び乾燥を行った。
【００４２】
比較例３
上記製造条件に従って製造した陽極酸化済試験片を、トリエタノールアミンを３ｇ／Ｌ含み、酢酸でｐＨ８．５に調整した水溶液からなる封孔処理液（浴温：７０℃）に２０分間浸漬して封孔処理を行い、その後、水洗及び乾燥を行った。
【００４３】
比較例４
上記製造条件に従って製造した陽極酸化済試験片を、２−メチル−７−エチルウンデカン−４−硫酸エステルナトリウムを１ｇ／Ｌ含み、酢酸及び水酸化ナトリウム水溶液でｐＨ８．５に調整した水溶液からなる封孔処理液（浴温：７０℃）に２０分間浸漬して封孔処理を行い、その後、水洗及び乾燥を行った。
【００４４】
比較例５
上記製造条件に従って製造した陽極酸化済試験片を、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムを１ｇ／Ｌ含み、酢酸及び水酸化ナトリウム水溶液でｐＨ８．５に調整した水溶液からなる封孔処理液（浴温：７０℃）に２０分間浸漬して封孔処理を行い、その後、水洗及び乾燥を行った。
【００４５】
試験例
上記実施例１、２及び比較例１〜５で得られた試験片について、以下の方法で耐食性試験及び封孔度試験を行った。その結果を表１に示す。
１．耐食性試験
ＪＩＳ  Ｈ  ８６８１−１：１９９９（アルミニウム及びアルミニウム合金の陽極酸化皮膜の耐食性試験方法  第１部：耐アルカリ試験−アルカリ滴下試験）に準拠して、各試験片に水酸化ナトリウム水溶液を滴下し、アルミニウム合金の陽極酸化皮膜が溶け去るまでの時間を測定した。秒数が大きいほど、耐食性が高いことを示す。
２．封孔度試験
ＪＩＳ  Ｈ  ８６８３−２：１９９９（アルミニウム及びアルミニウム合金の陽極酸化皮膜の封孔度試験方法  第２部：リン酸−クロム酸水溶液浸漬試験）に準拠して、各試験片をリン酸−クロム酸水溶液に浸漬し、単位面積あたりの試験片の質量減少を測定した。数値が小さいほど、封孔度が良いことを示す。
【００４６】
【表１】
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【００４７】
表１から明らかなように、実施例１及び２のエタノールアミン化合物及びアニオン性界面活性剤を含有する封孔処理液を用いて封孔処理を行った場合には、比較例１の酢酸ニッケルを含有する封孔処理液を用いて封孔処理した場合に比べて比較的低い温度で封孔処理を行ったにもかかわらず、比較例１と同程度の良好な耐食性及び封孔度を示すことが確認できた。