(57)【要約】【課題】耐アルコール性が高く、安価なアルミニウム合金部材の製造方法、及びアルミニウム合金部材を提供する。【解決手段】アルミニウム合金の表面にベーマイト処理を行い、ベーマイト層を形成した後、バリア型アルマイト処理を行い、アルミニウム合金とベーマイト層との間にバリア型アルマイト層を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム合金の表面にベーマイト処理を行い、ベーマイト層を形成した後、バリア型アルマイト処理を行い、前記アルミニウム合金と前記ベーマイト層との間にバリア型アルマイト層を形成するアルミニウム合金部材の製造方法。
【請求項２】
アルミニウム合金の表面に、バリア型アルマイト層とベーマイト層とを有すると共に、前記ベーマイト層が前記バリア型アルマイト層よりも表層側となる被膜を備え、当該被膜の表面に形成されるピンホールの数が３．５個／ｃｍ2以下となるように構成してあるアルミニウム合金部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐アルコール性のアルミニウム合金部材の製造方法、及びアルミニウム合金部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、アルミニウム系の材料はアルコールと接触すると、下記化１に示すように、アルミニウムとアルコールとの反応が進行して、アルミニウム系の材料の表面が腐食される。
［化１］
2Al + 6ROH → 2Al(0R)3 + 3H2
2Al(0R)3 + 6H2 → 2Al(OH)3 + 6RH
2Al(OH)3 → Al2O3・H2O + 2H2O
【０００３】
このため、アルミニウム系の材料を、例えば、アルコール燃料を用いる燃料配管や燃料タンク等のようにアルコールと接触する部位に使用する場合には、それらの表面に被膜等を設けて保護している。従来、このような表面処理としては、アルミニウム合金等で形成したアルコール系燃料を使用する内燃機関用のシリンダに対し、クロムやニッケルを含む溶射層、めっき層を設ける方法（例えば、特許文献１参照）が知られている。また、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成したアルコール含有ガソリンを燃料とする筒内直接燃料噴射装置用燃料ポンプの表面に、無電解めっきによりめっき層を形成する方法（例えば、特許文献２参照）もある。これらの方法で形成される溶射層やめっき層は耐アルコール性に優れている。
【０００４】
アルミニウム材料の表面にアルマイト皮膜を形成する方法としては、アルミニウムまたはアルミニウム合金の表面に酸化層を形成し、その後にバリア型アルマイト処理をする方法（例えば、特許文献３参照）が知られている。また、真空装置及びその部品に使用されるアルミニウムまたはアルミニウム合金に対し、ポーラス型陽極酸化処理した後にバリア型陽極酸化処理を行い、ポーラス型陽極酸化皮膜のポア内にバリア型陽極酸化皮膜を形成する方法（例えば、特許文献４参照）も提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１８３１６号公報
【特許文献２】特開２００６−２１４３０１号公報
【特許文献３】特開２００６−３２２０４０号公報
【特許文献４】特開２００５−１０５３００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、前記特許文献１に記載された方法で形成される溶射層や硬質クロムめっき層等のめっき層は、膜厚が厚く、寸法精度も低いため、機械部品においては、さらに後加工が必要になっていた。特にプラズマ溶射による溶射層の場合には、工法の特性から径が小さい円筒形の内面には処理が難しく、用途が限られていた。
【０００７】
前記特許文献２に記載された方法では、亜鉛置換処理工程等の処理工程が多く、処理時間も長いため、手間がかかり、処理コストも高くなるという問題があった。
【０００８】
前記特許文献３及び４に記載されたアルマイト処理は、純アルミニウムに対しては緻密な皮膜を形成できるものの、アルミニウム合金の場合にはその合金成分の周辺で皮膜の成長が阻害されるため、形成される皮膜にピンホール等が生じ、耐アルコール性が低下する虞があった。また、特許文献３に記載された方法では、酸化層を形成する酸化処理に高温の酸性溶液を使用するため、取り扱い難く、処理コストも高くなるという問題もあった。
【０００９】
本発明は上記問題に鑑み案出されたものであり、耐アルコール性が高く、安価なアルミニウム合金部材の製造方法、及びアルミニウム合金部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明に係るアルミニウム合金部材の製造方法の特徴手段は、アルミニウム合金の表面にベーマイト処理を行い、ベーマイト層を形成した後、バリア型アルマイト処理を行い、前記アルミニウム合金と前記ベーマイト層との間にバリア型アルマイト層を形成する点にある。
【００１１】
本手段によれば、アルミニウム合金の表面に、ピンホールが少ない被膜を形成することができるため、耐アルコール性の高いアルミニウム合金部材を製造することができる。
また、本手段では、アルミニウム合金に対し、ベーマイト処理とバリア型アルマイト処理とを行うことにより被膜を形成することができるため、安価で、簡便に、耐アルコール性の高いアルミニウム合金部材を製造することができる。
【００１２】
本発明に係るアルミニウム合金部材の特徴構成は、アルミニウム合金の表面に、バリア型アルマイト層とベーマイト層とを有すると共に、前記ベーマイト層が前記バリア型アルマイト層よりも表層側となる被膜を設け、当該被膜の表面に形成されるピンホールの数を３．５個／ｃｍ2以下となるように構成した点にある。
【００１３】
本構成のように、被膜の表面に形成されるピンホールの数を３．５個／ｃｍ2以下にすることにより、被膜の内部にアルコールが浸透し難くなり、耐アルコール性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明に係るアルミニウム合金部材の製造方法は、アルミニウム合金の表面にベーマイト処理を行い、ベーマイト層を形成した後、バリア型アルマイト処理を行い、前記アルミニウム合金と前記ベーマイト層との間にバリア型アルマイト層を形成するものである。すなわち、本発明者らは、アルミニウム合金に対し、ベーマイト処理とバリア型アルマイト処理とを、この順で行うことにより、ピンホールが少なく、耐アルコール性の高い被膜を形成できることを見出した。この方法によれば、耐アルコール性のアルミニウム合金部材を安価で簡便に製造することができる。また、ベーマイト層を先に形成させて表面を平坦化した後、バリア型アルマイト層を形成させて所定の厚みの被膜を形成させることにより、バリア型アルマイト層のみで同様の厚みの被膜を形成させる場合に比べて、高電圧を印加することなく処理が可能となる。
【００１５】
本発明に使用するアルミニウム合金は、特に限定されないが、例えば、ダイカスト等の鋳造材、鍛造材、溶体化処理・時効処理等の熱処理を行ったもの等を用いることができる。アルミニウム合金の種類としては、銅、マンガン、ケイ素、マグネシウム、亜鉛、ニッケル等の１種または複数種との合金が例示され、特に制限はない。また、アルミニウム合金には、添加物や不純物等が含有していても何ら構わない。
【００１６】
本発明におけるベーマイト処理は、アルミニウム合金に対する水和処理であり、この処理によりアルミニウム合金の表面にベーマイト層を形成することができる。尚、本発明のベーマイト処理によって形成されるベーマイト層とは、ベーマイト（Ａｌ2Ｏ3・Ｈ2Ｏ）からなるものだけでなく、擬ベーマイト（Ａｌ2Ｏ3・ｎＨ2Ｏ）からなるものや、ベーマイトと擬ベーマイトとの混合物からなるものを含むものである。
【００１７】
ベーマイト処理は、一般的な処理条件で行うことができ、特に限定されない。例えば、アルミニウム合金を７０〜１００℃の処理水に１０〜６０分間浸漬させると、アルミニウム合金の表面に好ましくベーマイト層を形成させることができる。処理水としては、純水、アルカリ性水等を用いることができ、その他の添加剤等を含有していてもよい。このように形成されるベーマイト層の厚みは、特に限定はされないが、６０〜４５０ｎｍが好ましい。６０ｎｍより薄くなると、均一な膜厚による被覆形成が困難になる傾向にあり、４５０ｎｍより厚くなると、被膜形成の処理時間に長時間を要することになるため、好ましくない。ベーマイト層の厚みは、ベーマイト処理における処理水の温度、浸漬時間等を適宜設定することにより制御することができる。また、ベーマイト処理の前には、アルミニウム合金に対して、アルカリ性溶液による脱脂処理、エッチング処理、スマット除去処理等の公知の前処理を行うこともできる。
【００１８】
本発明におけるバリア型アルマイト処理は、公知の方法で行うことができ、この処理により、アルミニウム合金とベーマイト層との間にバリア型アルマイト層を形成することができる。バリア型アルマイト処理としては、特に限定されないが、例えば、表面にベーマイト層が形成されたアルミニウム合金を陽極として陰極と共に電解液中に配置し、両極間に２０〜５００Ｖの定電圧を０．５〜６０分間印加する方法等が挙げられる。この場合、電解液としては、例えば、アジピン酸アンモニウム等のアジピン酸塩ホウ酸アンモニウム等のホウ酸塩、燐酸アンモニウム等のリン酸塩、クエン酸塩、酒石酸塩、フタル酸塩等を０〜５０℃で用いることができる。陰極としては、例えば、カーボン、鉛等の導電性材料を用いることができる。バリア型アルマイト層の厚みは、特に限定はされないが、ベーマイト層の厚みと同様に６０〜４５０ｎｍが好ましい。バリア型アルマイト層の厚みは、バリア型アルマイト処理の電圧値、電圧の印加時間等を適宜設定することにより制御することができる。
【００１９】
このような方法により形成されるアルミニウム合金部材では、従来のアルミニウム合金部材に比べて、表面に形成されるピンホールの数が少ない被膜を備えているため、耐アルコール性を向上させることができる。被膜の表面のピンホールの数は、３．５個／ｃｍ2以下が好ましい。
【実施例】
【００２０】
以下に、本発明を用いた実施例を示し、本発明をより詳細に説明する。但し、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
アルミニウム合金として、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系合金（ＡＤＣ１２、Ｓｉ：８〜１２％、Ｃｕ：３％）のブロック材（３０ｍｍ×４０ｍｍ×５ｍｍ）を用い、表面処理を行った後、表面に形成されるピンホールの数、及び耐アルコール性について評価を行った。
ピンホール数の評価方法は、表面処理を行ったブロック材をアリザリンレッドで染色処理した後、表面を２００倍の倍率の光学顕微鏡で観察し、図３に示すように、染色された部分をピンホールとして、その数を調べた。
耐アルコール性の評価方法は、ガソリンに対し、エタノールを２０％添加し、水分を２００ｐｐｍに調製した燃料を耐圧ビンに入れ、その燃料に表面処理を行ったブロック材を浸漬して１２０℃に保持し、１０００時間経過するまでの耐食性の変化を調べた。錆が生成すると水素が発生するため、水素が観察された時点を腐食されたものと見なした。
【００２１】
（実施例１）
ブロック材に対し、弱アルカリ性脱脂液による脱脂処理、水洗、アルカリエッチング処理、水洗を順に行った後、ベーマイト処理として、９０℃の純水に３０分間浸漬した。次いで、バリア型アルマイト処理として、陰極としてカーボン電極、電解液に１０％アジピン酸アンモニア水溶液を用い、液温４０℃でエア撹拌しながら、両極間に１００Ｖの電圧を３０分間印加した。その後、水洗、乾燥を順に行い、ピンホールの数、及び耐アルコール性について調べた。
その結果、表１に示すように、ピンホールの数は６．２８ｃｍ2当たり２２個（３．５個／ｃｍ2）であり、耐アルコール性は試験終了時（１０００時間）まで変化がなかった。
また、処理後のブロック材の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察したところ、図１に示すように、アルミニウム合金であるブロック材の表面に、厚みが１７３ｎｍのバリア型アルマイト層と厚みが４４２ｎｍのベーマイト層とが、この順で形成されていることが確認できた。
【００２２】
（比較例１）
ブロック材に対し、実施例１と同様に、脱脂処理、水洗、エッチング処理、水洗を順に行った後、実施例１と同様の条件でバリア型アルマイト処理のみを行った。その後、水洗、乾燥を順に行い、ピンホールの数、及び耐アルコール性について調べた。
その結果、表１に示すように、ピンホールの数は６．２８ｃｍ2当たり４９個（７．８個／ｃｍ2）であり、耐アルコール性は５００時間で水素の発生が観察された。
【００２３】
（比較例２）
ブロック材に対し、実施例１と同様に、脱脂処理、水洗、エッチング処理、水洗を順に行った後、実施例１と同様の条件で、バリア型アルマイト処理、ベーマイト処理をこの順で行った。
その後、水洗、乾燥を順に行い、ピンホールの数、及び耐アルコール性について調べた。その結果、表１に示すように、ピンホールの数は６．２８ｃｍ2当たり４９個（７．８個／ｃｍ2）であり、耐アルコール性は８００時間で水素の発生が観察された。
また、処理後のブロック材の断面をＳＥＭで観察したところ、この場合にも、図２に示すように、アルミニウム合金であるブロック材の表面に、厚みが１９５ｎｍのバリア型アルマイト層と厚みが２７０ｎｍのベーマイト層とが、この順で形成されていることが確認できた。
【００２４】
（比較例３）
ブロック材に対し、脱脂処理、水洗、エッチング処理、水洗、酸洗、水洗、亜鉛置換、水洗、１５μｍの無電解Ｎｉ−Ｐ処理、水洗、乾燥を順に行い、ブロック材の表面に無電解めっき層を形成した。ピンホールの数、及び耐アルコール性について調べたところ、表１に示すように、ピンホールの数は６．２８ｃｍ2当たり１５個（２．４個／ｃｍ2）であり、耐アルコール性は試験終了時（１０００時間）まで変化がなかった。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
以上のように、本発明に係るアルミニウム合金部材は、従来のアルミニウム合金の表面に無電解めっき層を設けたものと同等の耐アルコール性を有することが確認できた。
【００２７】
本発明に係るアルミニウム合金部材は、高い耐アルコール性を有するため、例えば、アルコール燃料を使用する燃料配管や燃料タンク等の燃料系部品に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施例１に係るアルミニウム合金部材の断面の顕微鏡写真
【図２】比較例２に係るアルミニウム合金部材の断面の顕微鏡写真
【図３】ピンホールの数の評価方法を説明する顕微鏡写真
【図１】
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【図２】
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【図３】
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