JP2016008331A - 高耐アルカリ性アルミニウム部材及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】陽極酸化皮膜の耐アルカリ性を向上させたアルミニウム及びアルミニウム合金部材の提供を目的とする。【解決手段】アルミニウム又はアルミニウム合金の表面に陽極酸化皮膜層を有し、前記陽極酸化皮膜層の上に、シロキサンガラス成分が９０質量％以上のコーティング層を有し、前記コーティング層は、厚み０．５〜５．０μｍ，付着量０．４〜５．０ｇ／ｍ２であることを特徴とする。【選択図】 図１
Description
本発明は、耐アルカリ性に優れたアルミニウム又はアルミニウム合金からなる部材に関する。
アルミニウム又はアルミニウム合金は、そのままで外装部品として使用するには耐食性が不充分であることから、陽極酸化皮膜処理が行われている。
この種の陽極酸化皮膜は、酸性に対しての耐食性は相対的に優れるものの、アルカリ性に対しては表面が白化しやすく、例えば自動車等の外装部品に適用するには不充分であった。
建材の分野にあっては、陽極酸化皮膜を形成後に電着塗装を施すことで耐アルカリ性を向上させているが、この電着塗膜はキズ付きやすく、この種のアルミニウム材を自動車部品に用いると洗車時にキズが付き、剥がれやすい問題がある。
また、特許文献１，２には、陽極酸化皮膜の上にシランカップリング剤を塗布し、その上に塗装する技術を開示するが、ここでシランカップリング剤は、塗膜の密着性を向上させるのが目的であって、シランカップリング剤のみでは耐食性が不充分である。
特許文献３には、アルコキシシランとＨＣｌの混合アルコール溶液に陽極酸化皮膜を浸漬する技術を開示する。
しかし、同技術は陽極酸化皮膜の微細孔中にＳｉＯ２を充填させるのが目的であり、陽極酸化皮膜の上にコーティング層を形成できるものではない。
この種の陽極酸化皮膜は、酸性に対しての耐食性は相対的に優れるものの、アルカリ性に対しては表面が白化しやすく、例えば自動車等の外装部品に適用するには不充分であった。
建材の分野にあっては、陽極酸化皮膜を形成後に電着塗装を施すことで耐アルカリ性を向上させているが、この電着塗膜はキズ付きやすく、この種のアルミニウム材を自動車部品に用いると洗車時にキズが付き、剥がれやすい問題がある。
また、特許文献１，２には、陽極酸化皮膜の上にシランカップリング剤を塗布し、その上に塗装する技術を開示するが、ここでシランカップリング剤は、塗膜の密着性を向上させるのが目的であって、シランカップリング剤のみでは耐食性が不充分である。
特許文献３には、アルコキシシランとＨＣｌの混合アルコール溶液に陽極酸化皮膜を浸漬する技術を開示する。
しかし、同技術は陽極酸化皮膜の微細孔中にＳｉＯ２を充填させるのが目的であり、陽極酸化皮膜の上にコーティング層を形成できるものではない。
本発明は、陽極酸化皮膜の耐アルカリ性を向上させたアルミニウム及びアルミニウム合金部材の提供を目的とする。
本発明に係る高耐アルカリ性アルミニウム部材は、アルミニウム又はアルミニウム合金の表面に陽極酸化皮膜層を有し、前記陽極酸化皮膜層の上に、シロキサンガラス成分が９０質量％以上のコーティング層を有し、前記コーティング層は、厚み０．５〜５．０μｍ，付着量０．４〜５．０ｇ／ｍ２であることを特徴とする。
ここで、シロキサンガラス成分が９０質量％以上とは、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉシロキサン結合を有するガラス状の成分が９０質量％以上占めるコーティング層であることをいう。
このようなコーティング層は、アルコキシシロキサン化合物が５０質量％以上の高濃度の塗料を陽極酸化皮膜の上に塗布し、乾燥させることで得られる。
アルコキシシロキサンは、塗布面にて加水分解し、常温硬化する。
シロキサンガラス成分が９０質量％以上占めると、透明で硬い皮膜層となる。
シロキサンガラス成分がさらに９５質量％以上となると、より透明度が増す。
このようなコーティング層は、アルコキシシロキサン化合物が５０質量％以上の高濃度の塗料を陽極酸化皮膜の上に塗布し、乾燥させることで得られる。
アルコキシシロキサンは、塗布面にて加水分解し、常温硬化する。
シロキサンガラス成分が９０質量％以上占めると、透明で硬い皮膜層となる。
シロキサンガラス成分がさらに９５質量％以上となると、より透明度が増す。
本発明において、陽極酸化皮膜は湯洗処理又は半封孔処理された硫酸電解皮膜又はシュウ酸電解皮膜であると、シロキサンガラスのコーティング層の密着性が向上する。
また、本発明においては、陽極酸化皮膜は着色皮膜であってよい。
また、本発明においては、陽極酸化皮膜は着色皮膜であってよい。
本発明に係る高耐アルカリ性アルミニウム部材の製造方法は、アルミニウム又はアルミニウム合金の表面に厚み５〜２０μｍの陽極酸化皮膜を形成するステップと、次に７０〜８５℃の温水にて５〜３０分間の湯洗処理又は半封孔処理するステップと、次に、アルコキシシロキサン塗料を塗布及び乾燥するステップとを有することを特徴とする。
ここで、硫酸電解皮膜とは、硫酸水溶液中で陽極酸化皮膜を形成することをいい、シュウ酸電解皮膜とは、シュウ酸水溶液を電解液に用いたものをいう。
また、陽極酸化皮膜を形成した後に着色処理し、次に前記湯洗処理又は半封孔処理するステップを有するようにしてもよい。
着色には、いわゆる二次電解着色や染色が含まれる。
ここで、硫酸電解皮膜とは、硫酸水溶液中で陽極酸化皮膜を形成することをいい、シュウ酸電解皮膜とは、シュウ酸水溶液を電解液に用いたものをいう。
また、陽極酸化皮膜を形成した後に着色処理し、次に前記湯洗処理又は半封孔処理するステップを有するようにしてもよい。
着色には、いわゆる二次電解着色や染色が含まれる。
本発明に係るアルミニウム又はアルミニウム合金部材は、陽極酸化皮膜の上にシロキサンガラスからなるコーティング層を有するので、酸性環境下における耐食性のみならず、耐アルカリ性にも優れる。
また、透明で艶があり、従来の陽極酸化皮膜の質感やアルミニウム表面の金属光沢を維持できる。
また、透明で艶があり、従来の陽極酸化皮膜の質感やアルミニウム表面の金属光沢を維持できる。
本発明に係るアルミニウム又はアルミニウム合金部材の製造例及びその評価結果を説明する。
アルミニウム合金の押出材を硫酸水溶液中にて電解処理し、常法に従い陽極酸化皮膜を形成した。
皮膜の膜厚は、１０μｍであった。
次に図１の表に示すように８０℃〜９５℃の温水に５〜２０ｍｉｎ浸漬処理した。
上記の温水処理した後に乾燥させた後、アルコキシシロキサン塗料を塗布し、常温乾燥させた。
ここで、評価に用いたアルコキシシロキサンが５０質量％以上含有する塗料は、株式会社ジェイ・エス・ピー社製の商品名「トップノッチコートＴＮ−７０００」を用いた。
なお、塗布する量は厚みを変化させ、乾燥した後のガラス質コーティング層の厚みを図１の表に示した。
アルミニウム合金の押出材を硫酸水溶液中にて電解処理し、常法に従い陽極酸化皮膜を形成した。
皮膜の膜厚は、１０μｍであった。
次に図１の表に示すように８０℃〜９５℃の温水に５〜２０ｍｉｎ浸漬処理した。
上記の温水処理した後に乾燥させた後、アルコキシシロキサン塗料を塗布し、常温乾燥させた。
ここで、評価に用いたアルコキシシロキサンが５０質量％以上含有する塗料は、株式会社ジェイ・エス・ピー社製の商品名「トップノッチコートＴＮ−７０００」を用いた。
なお、塗布する量は厚みを変化させ、乾燥した後のガラス質コーティング層の厚みを図１の表に示した。
品質目標としては、自動車の外装部品に適用できるように密着性及び耐アルカリ性の目標を下記のとおり設定した。
＜密着性＞
試験片を４０℃の純水に３６０時間浸漬した後に、ガラス質コーティング層に１ｍｍマス目の碁盤目を入れ、セロハンテープによる剥がれ試験を実施し、剥がれ０／１００を評価「○」とした。
＜耐アルカリ性＞
試験片を１／１０Ｎの水酸化ナトリウム水溶液（２０℃）に２０分間浸漬し、その後洗浄乾燥した。
これにより、変色が認められないものを評価「○」とした。
＜密着性＞
試験片を４０℃の純水に３６０時間浸漬した後に、ガラス質コーティング層に１ｍｍマス目の碁盤目を入れ、セロハンテープによる剥がれ試験を実施し、剥がれ０／１００を評価「○」とした。
＜耐アルカリ性＞
試験片を１／１０Ｎの水酸化ナトリウム水溶液（２０℃）に２０分間浸漬し、その後洗浄乾燥した。
これにより、変色が認められないものを評価「○」とした。
図１の表に示した結果から、次のことが明らかになった。
（１）陽極酸化皮膜処理後の温水浸漬が８０℃×５分の条件で実施例１，比較例２で示すように密着性が評価「○」となった。
これに対して温水浸漬９０℃×２０分では、比較例３に示すように密着性が不充分であった。
このことから、陽極酸化皮膜の封孔度が進行すると密着性が低下することから、陽極酸化皮膜中に残る酸の洗浄を目的とした湯洗レベル、又は封孔が完全に進行していない半封孔レベルが良いと言える。
よって、湯洗処理又は半封孔処理は、７０〜８５℃の温水に５〜３０分間浸漬するのが好ましい。
なお、浸漬時間を５〜２０分間程度にするには、７５〜８５℃の温水がよい。
（１）陽極酸化皮膜処理後の温水浸漬が８０℃×５分の条件で実施例１，比較例２で示すように密着性が評価「○」となった。
これに対して温水浸漬９０℃×２０分では、比較例３に示すように密着性が不充分であった。
このことから、陽極酸化皮膜の封孔度が進行すると密着性が低下することから、陽極酸化皮膜中に残る酸の洗浄を目的とした湯洗レベル、又は封孔が完全に進行していない半封孔レベルが良いと言える。
よって、湯洗処理又は半封孔処理は、７０〜８５℃の温水に５〜３０分間浸漬するのが好ましい。
なお、浸漬時間を５〜２０分間程度にするには、７５〜８５℃の温水がよい。
次に耐アルカリ性については、比較例２のガラス質コーティング層の厚み０．４μｍでは目標をクリアーすることができなかったから、このガラス質コーティング層は０．５〜５．０μｍの範囲がよい。
この範囲の付着量は、０．４〜５．０ｇ／ｍ２であった。
この範囲の付着量は、０．４〜５．０ｇ／ｍ２であった。
本実施例は、硫酸水溶液を用いた硫酸電解皮膜１０μｍであったが、自動車の外装部品として使用するには、皮膜厚さが５〜２０μｍの範囲が好ましく、同様の膜厚のシュウ酸電解皮膜であってもよい。
また、アルミニウム合金素材は、バフ研磨等の機械的仕上げや化学研磨，電解研磨等の化学的仕上げが施されていてもよい。
このようにアルミニウム素材を光輝仕上げしてあると、本発明に係る表面処理にて光輝性を維持しつつ、耐アルカリ性に優れる。
また、陽極酸化皮膜に二次電解着色や染色により、着色を施してあってもよい。
また、アルミニウム合金素材は、バフ研磨等の機械的仕上げや化学研磨，電解研磨等の化学的仕上げが施されていてもよい。
このようにアルミニウム素材を光輝仕上げしてあると、本発明に係る表面処理にて光輝性を維持しつつ、耐アルカリ性に優れる。
また、陽極酸化皮膜に二次電解着色や染色により、着色を施してあってもよい。
Claims (5)
- アルミニウム又はアルミニウム合金の表面に陽極酸化皮膜層を有し、
前記陽極酸化皮膜層の上に、シロキサンガラス成分が９０質量％以上のコーティング層を有し、
前記コーティング層は、厚み０．５〜５．０μｍ，付着量０．４〜５．０ｇ／ｍ２であることを特徴とする高耐アルカリ性アルミニウム部材。 - 前記陽極酸化皮膜は湯洗処理又は半封孔処理された硫酸電解皮膜又はシュウ酸電解皮膜であることを特徴とする高耐アルカリ性アルミニウム部材。
- 前記陽極酸化皮膜は着色皮膜であることを特徴とする請求項１又は２記載の高耐アルカリ性アルミニウム部材。
- アルミニウム又はアルミニウム合金の表面に厚み５〜２０μｍの陽極酸化皮膜を形成するステップと、
次に７０〜８５℃の温水にて５〜３０分間の湯洗処理又は半封孔処理するステップと、
次に、アルコキシシロキサン塗料を塗布及び乾燥するステップとを有することを特徴とする高耐アルカリ性アルミニウム部材の製造方法。 - 前記陽極酸化皮膜を形成した後に着色処理し、
次に前記湯洗処理又は半封孔処理するステップを有することを特徴とする請求項４記載の高耐アルカリ性アルミニウム部材の製造方法。
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