表面処理技報
耐熱性のあるアルミニウム陽極酸化皮膜―耐熱クラックレス超硬質アルマイト TAF TR 皮膜の諸特性―
東榮電化工業株式会社相模原工場 第 1 事業部技術課
要旨 アルミニウム陽極酸化皮膜すなわちアルマイト皮膜は，100℃以上の高温度域で使用するとクラックが発生してしまう事が知られている．高耐熱特殊アルマイト「TAF TR 処理」によって得られた皮膜は，高温下でもクラックすることがないため，高温下でもアルマイト皮膜本来の絶縁性や表面保護性などの基本的な特性を確保できる．また，この TAF TR 処理は Hv550 という硬質アルマイト以上の皮膜硬さを得ることが可能であるほか，黒色仕様の「TAF TR BK 処理」は高温下や紫外線環境下でも黒色を保持可能である．これらの特殊アルマイト処理は，軽量化，信頼性向上，生産性向上などを目的として，主に各種摺動部品や，絶縁部品，反射防止製品など様々な用途への実用拡大が期待されている．

キーワード

アルミニウム，陽極酸化処理，アルマイト，めっき，耐熱性，耐紫外線，黒色，低反射・反射防止，クロムフリー，重金属フリー，クラックレス，防塵，パーティクル発生防止，剥がれ防止，超硬質，耐摩耗，摺動性，絶縁性，光学部品，半導体製造装置，検査装置，産業用機械・治具

1．陽極酸化皮膜の耐熱性ついて化，熱伝導などの面では優位性があり，特に絶縁性付
与，黒色化，反射防止，放熱性向上，耐磨耗性向上

アルミニウムの表面処理として最も一般的な表面処理などの用途では耐熱性のあるアルマイト処理技術が強の一つに陽極酸化処理すなわちアルマイト処理がある．

く求められた．

古くから鍋・やかんなどの調理器具，サッシなどの建材

そのような中，開発されたアルマイト処理が「TAF TRに使われており，身の回りを見渡せば日用品やスマー処理 1）」である．TAF TR 処理は，特殊な条件下で陽トフォンなどの電子機器の筐体，照明器具などに多く極酸化処理を行うことにより，従来の課題であった，使われている．その他にも，カメラの鏡筒などの精密光「母材が膨張することにより発生する応力」を緩衝させ，学部品，医療機器，車輌，搬送機器，電子機器・半導高温下でもクラックすることのない皮膜を得ることが可体製造装置，産業機械摺動部品・治具などの一部で能である．

使用される．
アルマイト皮膜は 100℃以上の高温度域で使用すると，3．アルマイト皮膜の各種性能試験と TAF TR お
よび TAF TR BK の諸特性母材であるアルミニウム合金との線熱膨張係数の差がもたらす応力により，クラック（ひび割れ）が発生してしまう事が知られている．クラックが発生すると，母材であ①加熱試験による耐クラック性の評価るアルミニウム合金が露出し，最悪の場合はアルマイト（ 1） 供試料として ，A5052 材（ 50mm×100mm×皮膜が剥離し表面保護の機能を完全に失う．
その為，従来ではアルミニウム合金部品を 100℃以上t1mm）を使用し，表面処理は，一般アルマイト（硫で使用する場合の表面処理は，耐熱性のあるめっき酸浴-陽極酸化処理），シュウ酸アルマイト（シュウ酸処理や蒸着を選択したり，材料自体をステンレス製や浴-陽極酸化処理），硬質アルマイト（硫酸浴-硬質樹脂製にしたりするなどの対処がされていた．

陽極酸化処理），TAF TR 処理，一般黒アルマイト（硫酸浴-黒色陽極酸化処理），TAF TR BK の 6 種

2．耐熱性アルマイト「TAF TR 処理」の開発を行った．
（2）これらの試料を 150℃，250℃，350℃に加熱した

一方で，アルマイト処理やアルミニウム合金の使用は，電気炉の中に投入後 1 時間保持し，電気炉の電源処理コスト，母材との密着性や機械的寸法精度，軽量を切り，徐冷した．

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1TOEIDENKA 技報 2018（2）（3）徐冷後の皮膜の様子を観察した．

各試料の試験後の様子を表 1 および図 1 に示す．

表 1．各種アルマイト皮膜の加熱試験後の様子
150℃×1 時間

250℃×1 時間

350℃×1 時間

6.5μm

著しいクラック

著しいクラック

著しいクラック

13.5μm○クラックの発生

著しいクラック

著しいクラック

著しいクラック著しいクラック

変色

変色変色

○

○

○

著しいクラック

著しいクラック

著しいクラック

変色

完全に脱色

完全に脱色

○

○

○

加熱条件
一般アルマイト処理（硫酸浴-陽極酸化処理）
シュウ酸アルマイト処理（シュウ酸浴-陽極酸化処理）
硬質アルマイト（硫酸浴-硬質陽極酸化処理）
TAF TR 処理

40μm

一般黒アルマイト（硫酸浴-黒色陽極酸化処理）
TAF TR BK 処理

40μm

13.9μm6.9μm○はクラックの発生無し

一般アルマイト（硫酸浴-陽極酸化処理）

シュウ酸アルマイト（シュウ酸浴-陽極酸化処理）

硬質アルマイト（硫酸浴-硬質陽極酸化処理）

TAF TR 処理

一般黒アルマイト（硫酸浴-黒色陽極酸化処理）

TAF TR BK

図 1．各種アルマイト皮膜の 1 時間加熱試験後の様子（左から加熱無し，150℃，250℃，350℃）

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2

TOEIDENKA 技報 2018（2）②皮膜の硬さ試験④絶縁破壊試験（1）供試料として，A5052 材と A6061 材（それぞれ（1）供試料として，A1050 材（100mm×100mm×100mm×100mm×t2mm）を使用し，TAF TR 処t1mm）を使用した．

理を行った．

（2）硬質アルマイト（硫酸浴-硬質陽極酸化処理）および TAF TR 処理，また，TAF TR 処理と特殊処理を（2）ビッカース硬さ試験機を用いて皮膜の断面硬さを組合せた「TAF TR 高耐電圧仕様」の処理により 3測定した．

種類の皮膜を得た．更にこれらの皮膜をそれぞれ試験結果を表 2 に示す．参考として JIS H 8603 で定10μm，20μm，30μm，40μm，50μm の厚さめられている硬質アルマイトの要求値を併記する.

違いで作製した．
（3）皮膜－素地間の絶縁破壊試験を実施した．

表 2．TAF TR 処理の皮膜硬さ
JIS 規格A5052542.4

300 以上A6061453.9400 以上

試験結果を図 2 に示す．

3絶縁破壊電圧 [kV (AC) ]TAF TR※マイクロビッカース硬さ（荷重：0.49N）③線粗さ（1）供試料として，A1050 HB 材を使用した．
（2）目標皮膜厚さ 20μm および 50μm として硬質アルマイト（硫酸浴-硬質陽極酸化処理）と TAF TR 処

2.521.5
10.5010理を行った．

20304050

皮膜厚さ [μm]（3）（株）東京精密製「SURFCOM 2000SD」を使用し，得られた皮膜表面の線粗さを測定し，素材の線粗さ硬質アルマイト（硫酸浴-硬質陽極酸化処理）と比較した．

TAF TR処理
TAF TR 高耐電圧仕様

測定結果を表 3 に示す．
図 2．各皮膜における厚さ毎の絶縁破壊電圧
表 3．各種アルマイト皮膜表面の粗さ
膜厚パラメータ
RaRz

Ptμmμmμmμm素地―

0.028

0.307

0.648

硬質アルマイト（硫酸200.167

1.466

2.613

浴-硬質陽極酸化処理）

500.178

1.571

2.998

200.089

0.782

1.365

500.098

0.732

1.155

皮膜種

TAF TR 処理⑤反射率（ 1 ） 供 試 料 と し て ， A5052 材 （ 12mm × 38mm ×t0.1mm）を使用した．
（2）TAF TR BK 処理（低反射仕様）と艶消し黒アルマイト（粗面化エッチング後に硫酸浴-黒色陽極酸化処理）を行った．
（3）島津製作所製 UV-3100PC を用いて，試料表面の分光光度計試験分析を実施した．なお，試験条

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3TOEIDENKA 技報 2018（2）件は下記の通りとした．

測定間隔：1nm
スリット幅：7.5nm（200～890nm），30nm（890～2500nm）

測定モード：拡散反射率測定（正反射光を含む）
測定波長：200～2500nm
入射角：8°

試験結果を図 3 に示す．

4540

拡散反射率 (%)

35302520151050

波長 (nm)TAF TR SBK

通常艶消し黒アルマイト

図 3．各黒色皮膜の拡散反射率

４．TAF TR および TAF TR BK の優位性と実用

TAF TR 処理されたものを使用しているし，製造され展開た半導体を検査するための光学部品には，迷光（意図しない光の反射）を防止するために，高温でも低反射TAF TR 処理の大きな特長はクラックレスであることと，性を維持できる TAF TR BK の低反射仕様が使用さそれが高温域でも保持可能であるということであろう．

れている．

また，黒色仕様である TAF TR BK はクラックレスであ

最近では表面処理技術の調査・見直しを積極的に行ることに加えて高温度域での使用や紫外線照射によるう大手企業も増え，ますます表面処理への要求は多脱色が無いことが強みである．その他の硬さ，線粗さ，様化される中，従来アルマイト処理やコスト高の蒸着な耐電圧などの特性についても前項の試験結果から，どの表面処理に代わる，高温でも使用可能なコストパ従来品より優れている事は明らかである．

フォーマンスの高い表面保護膜として今後も各種用途従来の表面処理からの変更による，性能向上や表面への展開が期待される．

処理コスト削減が可能となり，また，ステンレスから「ア最後に，350℃に加熱した後の TAF TR およびその他ルミニウム合金＋TAF TR 処理」への変更による軽量の一般的なアルマイト皮膜の差を、拡大写真（500 倍／化なども実現できるであろう．用途としては様々である

デジタルマイクロスコープ VHX-700F （株）キーエンス

が，主な例を挙げると，半導体製造装置用の真空チャ製）により示す．

ンバー取付アルミボルトは，締結時および加熱時の皮膜クラック・皮膜脱落による異物混入防止策として，
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4TOEIDENKA 技報 2018（2）▼ 一般アルマイト（硫酸浴-陽極酸化処理）▼ 一般黒アルマイト（硫酸浴-黒色陽極酸化処理）▼ シュウ酸アルマイト（シュウ酸浴-陽極酸化処理）▼ TAF TR BK▼ 硬質アルマイト（硫酸浴-硬質陽極酸化処理）

脚注1）TAF TR 処理および TAF TR BK 処理は東榮電化工業株式会社（神奈川件相模原市）が開発したアルミニウム陽極酸化処理．同社ではこのほか「アルミニウム合金用接着接合下地『TAFAD 処理』」などの特殊表面処理を開発している．これらの表面処理は半導体・電子機器・精密光学部品その他産業機械など様々な分野で実用を拡げている．
▼ TAF TR 処理

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5TOEIDENKA 技報 2018（2）