(57)【要約】 【課題】  ノンクロム化成処理、それに続くアルカリ性の後処理剤による後処理によって発生するアルミナシリカの発生を抑制する表面処理方法を提供する。【解決手段】  アルミニウム素材にノンクロム化成処理を施した後、形成された化成皮膜に、水溶性珪酸塩を含有するアルカリ性の後処理剤でシーラー膜を形成させるアルミニウム材料の表面処理方法であって、前記後処理に続いて、加温・撹拌手段を有する中和槽で洗浄処理を行い、シーラー膜上に残留した後処理剤を中和・除去する。  【選択図】    図１
2007254783.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム素材にノンクロム化成処理を施した後、形成された化成皮膜に、水溶性珪酸塩を含有するアルカリ性の後処理剤でシーラー膜を形成するアルミニウム材料の表面処理方法であって、前記後処理に続いて、加温・撹拌手段を有する中和槽で洗浄処理を行い、シーラー膜上に残留した後処理剤を中和・除去することを特徴とするアルミニウム材料の表面処理方法。
【請求項２】
アルミニウム素材の表面を脱脂剤によって脱脂する第１工程、脱脂剤を粗水洗除去する第２工程、脱脂剤をさらに水洗除去する第３工程、ノンクロム化成処理によって化成皮膜を形成する第４工程、ノンクロム化成処理剤を洗浄除去する第５工程、およびアルカリ性の水溶性珪酸塩を含有する後処理剤によってシーラー膜を形成する第６工程からなるアルミニウム材料の表面処理方法であって、前記第６工程に続いて、さらに、加温、撹拌しながらシーラー膜上に残留した後処理剤を中和・除去する第７工程を付加したことを特徴とするアルミニウム材料の表面処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非クロム系化成処理剤を使用したアルミニウム材料の表面処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム素材を使用した鋳造製品、圧延材料等は、防錆を目的として化成処理を施すことが多い。クロム系化成処理剤は防錆機能に優れるが、重金属であること、および、黄みを帯びた着色があることから、化成皮膜のままで使用する一次防錆製品、あるいは、化成皮膜上にクリア塗料による塗膜を形成しただけのアルミ生地の光沢を生かした製品等の場合には不都合があった。
【０００３】
非クロム系の防錆処理剤、あるいはそれを使用したアルミニウム材料の処理方法については多くの発明がある。例えば、特許文献１には、ジルコニウム化合物および／またはチタニウム化合物と、遊離フッ素イオンを含み、ｐＨが２〜６の表面処理用処理液が開示されている。この特許文献１では、アルミニウム等の金属材料を上記の処理液と接触させ、あるいは、上記処理液中で電解処理して皮膜を形成している。
【０００４】
また、特許文献２には、ヘキサフルオロチタネート、ヘキサフルオロジルコネートの少なくとも一方を含み、ｐＨが２．５〜１０のアルミニウム用化成処理液を被塗物に吹き付けるか浸漬し、その後、洗浄する塗装前処理手段が記載されている。
【０００５】
さらに、特許文献３には、加工されたアルミニウム材料の油除去後、珪酸ソーダを主成分とする薬液に浸漬し、この薬液を除去することなく乾燥する防錆処理方法が記載されている。
【０００６】
そして特許文献４の表面後処理方法では、アルミニウムまたはアルミニウム合金の表面を、ジルコニウム等の金属イオンを含む溶液を用いて化成処理し、次に、メルカプト化合物含有溶液で後処理を行っている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１９０１２１号公報
【特許文献２】特開２００４−１８８６５号公報
【特許文献３】特開平０５−７０９７４号公報
【特許文献４】特開２００２−２７５６４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記ジルコニウム化合物やチタニウム化合物により形成される、いわゆるノンクロム化成皮膜は、クロム系化成皮膜に比較して皮膜強度に劣るため、化成皮膜の上に、さらに、特許文献４に示されるような後処理を施すことがある。中でも、無機系コーティング剤として従来から知られ、特許文献３にも記載されている水溶性珪酸塩（水ガラス）系の処理剤で硬化皮膜を形成する後処理方法が、化成皮膜を保護する上で有利である。
【０００９】
しかし、図２（ａ）に示すように、珪酸塩系の後処理剤が化成皮膜上に残留していると化成皮膜が侵食され、図２（ｂ）に示すように、アルミナとシリカの反応物と思われる白い固着物が発生する。また、白い固着物以外にも、薄いシミや色むらが発生し、結果としてアルミニウム製品の品質を低下させるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため本発明のアルミニウム材料の表面処理方法は、アルミニウム素材にノンクロム化成処理を施した後、形成された化成皮膜に、水溶性珪酸塩を含有するアルカリ性の後処理剤でシーラー膜を形成させるアルミニウム材料の表面処理方法であって、前記後処理に続いて、加温・撹拌手段を有する中和槽で洗浄処理を行い、シーラー膜上に残留した後処理剤を中和・除去するようにした。
【００１１】
具体的には、アルミニウム素材の表面を脱脂剤によって脱脂する第１工程、脱脂剤を粗水洗、除去する第２工程、脱脂剤をさらに水洗除去する第３工程、ノンクロム化成処理によって化成皮膜を形成する第４工程、ノンクロム化成処理剤を洗浄除去する第５工程、およびアルカリ性の水溶性珪酸塩を含有する後処理剤によってシーラー膜を形成する第６工程に、さらに、加温、撹拌しながらシーラー膜上に残留した後処理剤を中和・除去する第７工程を付加する。
【発明の効果】
【００１２】
シーラー膜上に残留した後処理剤を加温、撹拌しながら中和・除去することにより、アルミニウム材料表面に従来発生していた白い固着物、薄いシミや色むらの問題を解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図を参照して説明する。図1は、本発明に係るアルミニウム材料の表面処理設備の一例を示す模式図である。搬送手段１によって搬送されるアルミニウム材料（図示せず）は、純アルミニウムであってもアルミニウム合金であってもよい。また、アルミニウム材料と鉄、銅、マグネシウム等他の金属材料、あるいは、有機、無機高分子材料とのコンポジットであってもよい。
【００１４】
実施例の表面処理設備には７つの槽が設置されている。第１槽は脱脂槽２である。アルミニウム材料には鋳造、圧延等によって機械油や切削屑が付着している。前記脱脂槽２では、上記機械油や切削屑をアルミニウム材料の表面から除去する。脱脂剤としては公知の界面活性剤を適宜使用することができる。
【００１５】
第２槽は粗水洗槽３である。アルミニウム材料に付着して運び込まれる脱脂剤の大部分を洗い落とすための設備である。洗浄水としては工業用水、上水道水等を使用することができる。
【００１６】
続く第３槽は純水洗槽４である。粗水洗槽３で洗浄し切れなかった脱脂剤をさらに洗浄してアルミニウム材料面を清浄化する。洗浄水としては粗水洗槽３と同様、工業用水、上水道水等を使用することができる。
【００１７】
第４槽はアルミニウム材料の表面に化成皮膜を形成するための化成処理槽５である。本図では、純水洗槽４と化成処理槽５との間に搬送手段６を設けているが、これは表面処理設備の全長を短縮するためであって必須ではない。
【００１８】
化成処理槽５で使用する化成処理液としては、従来公知のノンクロム化成処理剤を使用することができる。例えば、フルオロジルコニウム酸、その塩、フルオロチタン酸、その塩等からなる水溶液、あるいは、酸化ジルコニウムや酸化チタン等とフッ化水素酸との混合水溶液等を挙げることができる。
【００１９】
化成処理槽５における化成皮膜の形成方法としては、単に浸漬するだけでも十分であるが、電解処理することも好ましい。なお、純水洗槽４から持ち込まれる水によって化成処理槽５の化成処理液が希薄とならないよう、水洗後の水切り管理は十分に行う必要がある。
【００２０】
第５槽はノンクロム化成処理剤を洗浄、除去する水洗槽７である。洗浄水としては粗水洗槽３、純水洗槽４と同様、工業用水、上水道水等を使用することができる。水洗槽７においても、次の後処理剤の濃度が低下しないよう、水洗後の水切り管理を十分に行う必要がある。
【００２１】
第６槽は化成皮膜の上にシーラー膜を形成するための後処理槽８である。後処理剤としては珪酸ソーダ、珪酸カリ等の水溶性珪酸塩（水ガラス）を使用することができる。また、水ガラスとともに燐酸化合物、炭酸化合物等の硬化剤を併用しても良い。
【００２２】
第７槽は、本発明の特徴である中和・水洗槽９である。この槽は、後処理槽８の後処理剤によって、アルミニウム材料表面に形成された水ガラスを成分とするシーラー膜の表面を洗浄化するものである。すなわちシーラー膜表面に残留する未硬化の後処理剤を中和し、洗浄除去する。
【００２３】
アルミニウム材料のシーラー表面には既述の通り白い固形物が付着したり、薄いシミや色むらが出る場合がある。この現象は形状の複雑なアルミニウム材料、例えば自動二輪車用ヘッドカバー、シリンダ、クランクケース、キャブレター等の鋳造物品に特に顕著である。
【００２４】
このうち、白い固形物は、シーラー膜表面に残留した未硬化の水ガラスが、乾燥によって濃縮され、高濃度のアルカリ性となってシーラー膜表面を侵食し、さらに、その下の化成皮膜をも侵食し、アルミニウム材料素面に迄到達してアルミニウムと反応し、珪酸とアルミニウム酸化物とからなる反応物を形成するものと推定される。
【００２５】
白い固形物の生成を防止するために、リン酸等の酸性水溶液を使用して中和・水洗槽８を酸性に保ち、上記未硬化の水ガラスを中和することが必須である。酸性度は適宜決定・管理すれば良く、例えばｐＨ３〜４である。
【００２６】
また、薄いシミは、中和・水洗槽９内の酸性水溶液が十分にアルミニウム材料の細部に行き渡らず、その結果、中和された水ガラスがシーラー膜表面で濃縮され、これが化成皮膜と反応してシーラー膜表面を溶解させシミとなるものと推定される。このような薄いシミの発生を防ぐために、中和・水洗槽９には撹拌手段を備える。撹拌手段として特に制限はないが、処理するアルミニウム材料を痛める恐れがないエアー・バブリングや超音波が推奨される。
【００２７】
色むらについては、中和・水洗槽９による処理を終わったアルミニウム材料の乾燥速度が遅いと、酸性水溶液が凝縮して薄い色むらとなるものと推定される。これを解決するため、中和・水洗槽９には加温手段を設ける。加温手段に制限はなく汎用のヒーターを利用して酸性水溶液を加温すればよい。温度については、アルミニウム材料を取り出した際に、速やかに乾燥する温度であれば良い。アルミニウム材料の形状によっても異なるが、例えば鋳造品の場合、５０〜７０℃程度であれば、乾燥も早く、作業者にとっても危険がない。
【００２８】
尚、図１は本発明の一例を示したに過ぎず、この図の内容で本発明が限定されるものではない。本発明において必須の工程は、化成処理槽５によるノンクロム化成皮膜の形成、後処理槽８によるシーラー膜の形成、および中和・水洗槽９によるアルミニウム材料の最終調整であり、その他の水洗工程等は適宜追加、削除することができる。また、化成処理槽５、後処理槽８についても、槽形式でなく、スプレー方式を採用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明のアルミニウム処理方法を採用することで、高外観、高耐食性のアルミニウム材料を得ることができる。したがって、本発明の方法は、自動車ホイール、自動二輪車部品を始め、アルミニウムサッシ、アルミニウム缶等、各種アルミニウム製品の表面処理に利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係るアルミニウム材料の表面処理設備の一例を示す模式図
【図２】（ａ）及び（ｂ）はアルミニウム材料の表面処理についての問題点を説明した図
【符号の説明】
【００３１】
１、６…搬送手段、２…脱脂槽、３…粗水洗槽、４…純水洗槽、５…化成処理槽、７…水洗槽、８…後処理槽、９…中和・水洗槽。
【図１】
2007254783.tif 000003
【図２】
2007254783.tif 000004