(57)【要約】【課題】        本発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金の放熱性を改善すると共に、他の金属又は金属酸化物特性を追加する電解処理方法及びこの方法で得られた新規生成物を提供する。【解決手段】        本発明の解決手段は、アルミニウム又はアルミニウム合金を、シリコン樹脂を含む酸性電解質で直流電解し、その表層の空気だまりをシリコン樹脂で充填すると共に、前記空気だまり及び表層表面にシリコン樹脂複合皮膜を形成させて放熱性を高める事を第一の特徴とし、必要に応じて、この処理で得られた生成物を、更に他の金属又は金属酸化物を含む酸性電解質中で二次的に交流電解し、当該電解質中の金属又は金属酸化物で、前記一次処理により空気だまりに充填しているシリコン樹脂を置換し、此等金属又は金属酸化物の特性と、前記シリコン樹脂複合皮膜内のシリコン樹脂の特性とを、複合的に具備した新規アルミニウム又はアルミニウム合金を提供する事を第二の特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫酸、溶存アルミニウム、及び水を含有する電解液中に、所定量のシリコン樹脂水溶液を添加し、アルミニウム又はアルミニウム合金から成る被加工体を陽極としてこの溶液内で直流にて通電することで、被加工体表面に生成する多孔質内にシリコン樹脂を含浸せしめたシリコン樹脂複合皮膜を形成することを特徴とする複合表面処理方法。
【請求項２】
上記シリコン樹脂水溶液が、シリコン樹脂にＰＨ９乃至１０の（炭素水）を加えて調整されることを特徴する請求項１記載の複合表面処理方法。
【請求項３】
請求項１の複合表面処理方法で生成されたシリコン樹脂複合皮膜を備えたアルミニウム又はアルミニウム合金。
【請求項４】
請求項１又は２記載の複合表面処理方法で得られ、シリコン樹脂複合皮膜を備えたアルミニウム又はアルミニウム合金の被加工体を、硫酸、硼酸、イオン化された金属又は金属化合物、及び水を含有する酸性の電解液中で交流にて通電することで、シリコン樹脂複合皮膜に於ける多孔質内のシリコン樹脂を、上記イオン化された金属又は金属化合物で置換した事を特徴とする複合表面処理方法。
【請求項５】
前記酸性電解液中に加えられるイオン化された金属又は金属化合物が、酸化チタン、白金、銀又は此等に類似の金属又は金属化合物の何れかであることを特徴とする請求項４記載の複合表面処理方法。
【請求項６】
請求項５の表面処理方法で生成された酸化チタン、白金、銀、又は此等に類似の金属の何れかで複合皮膜されたアルミニウム又はアルミニウム合金。
【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の表面処理方法、特にその放熱性と特性を改善する為の処理方法及びその生成物に関する。
【背景技術】
【０００２】        一般に、アルミニウム又はアルミニウム合金を硝酸、硫酸、クロム酸などを含む強酸水溶液の電解質で陽極酸化し、その表面にアルマイト皮膜を形成させて硬度、耐蝕性等を向上させる処理方法は、種々な機器例えば航空機、自動車、船舶、光学、化学機器等の表面処理に広く利用されている。【０００３】        しかしながら、常温下でのこの種の処理のみでは、被処理材の表面層に極めて微細且つ緻密な細孔（通称空気だまり）を発生させて、耐蝕性、耐摩耗性、熱及び電気伝導性等に劣ると云う問題点が残存していた。【０００４】        この様な欠点に鑑み、上記被処理材を更に四弗化エチレン樹脂等で二次的に表面処理し、前記空気だまりを被覆充填し、上記欠点を改善せんとしたが、此の微細な孔の直径に比し、四弗化エチレン樹脂（テフロン）粒子の直径は大きいため、前者を埋めることが出来ず、単に表面のみを被覆したに過ぎないものであった。
従って、爾後の機械加工も出来ず、上記欠点を持った製品のままで使用せねばならなかった。【０００５】        そこで、四弗化エチレン樹脂に代わる組成物として、低重合度のアクリル樹脂組成物を含む酸性電解質の使用が提案され、０Ｃ以上５Ｃ以下の温度で、前記被処理部材を陽極として通電し、その空気だまりを含む表層部にアクリル樹脂組成物を含浸し複合した陽極酸化皮膜を形成し、上記テフロン処理の欠点を改善したとする技術が、以下の二文献に開示されている。
【特許文献１】        特公平１−１９４７９
【特許文献２】        特開平２−９７６９８
【０００６】        更に又、最近開示された下記の特許文献には、上記の如くして得られたアルミ二ウム又はアルミニウム合金の表層酸化皮膜物質を、更に硫酸、硼酸、金属塩及び水より成る電解質内で交流電流で電解し、前記金属塩の金属イオンを、此の一次処理された皮膜内に含浸させ、前記空気だまりのアクリル樹脂を置換し、前記一次処理で存在するこれらの表面のアクリル樹脂複合皮膜と共に、新たな複合金属皮膜を二次的に形成して、此の金属の特性を被処理母材に新たに追加し、その付加価値を高める技術が提案されている。
【特許文献３】        特開２００５−２６４２９０
【０００７】        然しながら、これ等従来技術の内特許文献１及び２の技術は、アルミ二うウム又はアルミ二うウム合金表層の空気だまりを、電解中に電解質内のアクリル樹脂で含浸充填して滞留する空気を追い出すと同時に、その表面をアクリル樹脂で複合被膜するものであるから、当然アクリル樹脂の特性即ち導光性、耐腐蝕性、又は耐磨耗性を付加する事は明らかであるが、その反面、有機合成樹脂の性質から、熱、電気等の伝導性を阻害するので、放熱性を改善する素材でないことも明らかである。【０００８】        従って、この様な技術で得られたアルミニウム又はアルミ二ウム合金を、更に金属塩を含有する酸性電解質中で交流電解し、前記アクリル樹脂複合皮膜上を前記金属塩の金属イオンで置換して更なる二次的複合皮膜を形成しても、先に処理されたアクリル樹脂の一次皮膜の特性の影響は免れず、例え二次処理で複合被覆された金属が銀の如き良好な熱、電気伝導性金属であったとしても、母体自体の放熱性、電導性を改善することは不可能である。【０００９】
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導体の熱を引き出すＣｕ板をその下部に敷くと共に、更にその下に放熱性並びに摺動性の良好なＳｉシートを重ねた上で、最終的に熱伝導性に優れたＡｌ板から矢印（Ｔ）（ｔ）方向に放熱する様に構成する事を常套手段としている。
然しながら、この方法に於いても、各部材の境界表層面上の多孔質の空気だまりの熱抵抗により、放熱アルミ板からの放熱効率は、此等各面を適当に加工しても、満足すべき効果は得られないのが実情である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】        従って本発明の課題は、此の様な従来の半導体放熱方式と上記特許文献開示の技術を参照しつつ改善し、高い熱並びに電気伝導性と、極めて良好な摺動性とを備えたアルミニウム又はアルミニウム合金を生成する複合電解処理方法とその方法で生成された前記新規生成物を提供する事にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】        此の様な課題を解決するために本発明に於いては、上記特許文献開示のアクリル樹脂含有酸性電解質の代わりに、熱伝導性の良いシリコン樹脂を含んだ電解質を使用し、被処理母材表層中の空気だまりにシリコン樹脂を含浸充填し、此の中の空気を駆逐すると同時に、その表面をシリコン樹脂で複合被覆して熱伝導性を高め、当該母材からの放熱効果を向上さすように改良したものである。
斯くて本発明は、アクリル樹脂の特性即ち導光性、耐磨耗性、耐蝕性とは別の良好な放熱性、電導性、摺動性等を備えた新規なアルミ二ウム又はアルミ二ウム合金を提供する事に成功した。【００１２】        更に又、この様に処理して得られたアルミ二ウム又はアルミ二ウム合金は、他の金属又は金属酸化物塩（金、白金、二酸化チタン等の塩）、硫酸、及び硼酸を含む電解質中で交流電気分解され、前記空気だまり中のシリコン樹脂を此の電解質中の金属又は金属酸化物イオンで含浸置換し、これら金属の特性を二次的且つ複合的に追加して、一層その付加価値を高める事を特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】        本発明に依れば、従来方法で電解処理されたアルミ二ウム又はアルミ二ウム合金の表層に存在する微細且つ緻密な空気だまりが、周期律表第４属の金属例えばシリコンより合成されたシリコン樹脂で含浸充填される一方、それらの表面に複合皮膜を形成して空気だまりの熱抵抗を排除すると同時に、此の金属の特性即ち摺動性（潤滑性）及び熱伝導性を母材アルミ二ウムの表層部に追加し、母材全体としての放熱度をひときわ高め、図４に示す如く、半導体機器の従来の放熱システム（図３参照）に比べ、熱引き出し用のＣｕ板とＳｉシートの使用が省略され、半導体に直結した素材として直接使用され得るので、その製品の容量、重量を共に減少させ、小型、軽量化を達成すると共に、組立工程も二工程減少可能なので、その原価も大幅に逓減さす事が可能となる。【００１４】        更に又、この様にして一次処理で得られたアルミ二ウム又はアルミ二ウム合金は、そのシリコン樹脂充填部を酸性金属又は金属酸化物水溶液中で二次的に交流電気分解し、前記水溶液中の金属又は金属酸化物例えば金、白金、二酸化チタン等で含浸置換し、一次処理でシリコン樹脂に依って付加された熱伝導性に加え、前記水溶液中の金属イオン又は金属酸化物イオンの特性、例えば導光性、熱、電気伝導性、耐蝕性、消毒、殺菌、抗菌性、等々の特性を、更に二次的に追加されて、一層その産業上の価値を高めることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】        斯くの如き本発明を実施するための最良の形態は、上記特許文献の処理方法に於いて、一次電解処理に使用する低重合アクリル樹脂の代わりに、安価且つ容易に入手し得る熱伝導性の良好なシリコン樹脂を、弱アルカリ性の炭素水に溶解して利用する事を第一の特徴とし、此の樹脂に依って母材表面の微細且つ緻密な空気だまりを塞ぐと共に、その表面にシリコン樹脂の複合皮膜を形成させて、空気だまりの熱抵抗を排除し、当該母材の放熱効果を向上させる事である。【００１６】        更に又、この様にして得られた放熱性の良好な第一次処理母材は、更に他の金属又は金属酸化物例えば金、白金、二酸化チタン等の優れた特性、即ち良好な電気及び熱伝導性、光沢性、耐蝕性、抗菌性等の特性を、二次的電解処理に依って複合的に含浸追加され、一層その産業的価値を高め、例えば上記半導体機器、精密機械等の放熱、電導素材として極めて有利に使用される。
以下に図面を参照して本発明の好個の実施例を説明する。
【実施例】
【００１７】        本発明のアルミ二ウム又はアルミ二ウム合金の酸性電解水溶液内での直流電解表面処理に於いては、通常の如く前記電解水溶液を満たした電解槽内で、上記アルミ二ウム母財を陽極とし、アルミ二ウム材を陰極として以下の条件で行われた。
【表１】
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この様な電解処理条件下での所定時間の通電により、図１に示す如く、処理母材（２）の表層（１）に形成されていた問題の熱抵抗性の空気だまりは、シリコン樹脂（３）（３）（３）に依って含浸充填されると共に、前記表層上面及び各空気だまりの内面には、（４）（４）・・で示すシリコン樹脂の複合皮膜が形成されるので、当該表層の熱伝導性は著しく向上し、母材本体（２）を経由する熱伝導性（放熱性）は、極めて良好な状態へと改善される。
尚、上記電解水溶液中のシリコン樹脂は、弱アルカリ性（ＰＨ９−１０）の水、特に炭素水に溶解して有利に使用される。
又、図面中の符号（３）は、当該電解中に形成されたバリヤー層を示し、符号（５）は同質のアルミナ表層部を示している。【００１８】        斯くの如く改質されたアルミ二ウム又はアルミ二ュム合金は、更に以下の条件で交流電流に依り二次的に電気分解し、此の電解質中に含まれる特定の金属イオン又は金属酸化物イオンと、上記アルミ二ウム母材空気だまり中のシリコン樹脂とが含浸置換し、一次処理母材の放熱特性に加えて、これ等金属例えば二酸化チタン（光触媒）の特性例えば前記した耐蝕性、抗菌性等を複合的に追加し、一層産業的付加価値を向上させる。
【表２】
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【００１９】        上記の如き条件下での交流電解により、図２に示す如く、二次処理母材（２）上の多孔性表層（１）の空気だまりには、シリコン樹脂を含浸置換した二酸化チタン（７）が充填されており、前記一次処理に依って複合皮膜されたままのシリコン樹脂皮膜の（４）の放熱性と、二酸化チタンの前記特性即ち耐腐蝕性、抗菌性等とを複合的に備えた新たなアルミ二ウム又はアルミ二ウム合金を生成している。
更に又、必要ならば他の金属例えば金、白金、銀、銅等の特性を、上記一次又は二次処理母材に追加したい場合には、これ等の金属塩を当該電解質中に加えて処理すれば、夫々が空気だまりのシリコン樹脂又は二酸化チタンを置換して含浸し、夫々の特性を複合的に備えた新規アルミ二ウム又はアルミ二ウム合金を提供出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一次直流電解処理に依って放熱性が改善されたアルミニウム又はアルミニウム合金の表層部を示す説明断面図である。
【図２】上記一次直流電解処理に依って得られたアルミニウム又はアルミニウム合金を、更に金属又は金属酸化物を含む電解水溶液中で、二次的に交流電解処理して得られた生成物の表層部を示す説明断面図である。
【図３】アルミニウム又はアルミニウム合金を使用した従来の半導体の放熱方式を説明図である。
【図４】本発明の方法で処理されたアルミニウム又はアルミニウム合金板を使用した半導体機器の放熱方式を示す説明である。
【符号の説明】
【００２１】（１）        本発明の一次電解処理アルミニウム又はアルミ二ウム合金の表層部
（２）        アルミニウム又はアルミニウム本体
（３）        シリコン樹脂
（４）        シリコン樹脂複合皮膜
（５）        アルミナ表層部
（６）        バリヤー層
（７）        二酸化チタン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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