JPH0125831B2

JPH0125831B2 -

Info

Publication number: JPH0125831B2
Application number: JP57148745A
Authority: JP
Inventors: Shichiro Furukawa; Yutaka Nakagishi; Shigeru Yamato
Original assignee: Okuno Chemical Industries Co Ltd
Current assignee: Okuno Chemical Industries Co Ltd
Priority date: 1982-08-26
Filing date: 1982-08-26
Publication date: 1989-05-19
Also published as: CA1215018A; US4444628A; JPS5938389A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、アルミニウム合金鋳物及びアルミニ
ウム合金ダイカストの表面処理法に関し、更に詳
しくは、アルミニウム合金鋳物及びアルミニウム
合金ダイカストに均一な陽極酸化皮膜を形成させ
た後、これを均一に染色させる方法に関する。アルミニウム（以下単にAlと記す）の合金鋳
物は、砂型、金型、シエルモールド等に溶湯を流
し込んで鋳造されており、Al合金ダイカストは、
溶湯に圧力を加えて金型に高速度で注入し、成型
されている。Al合金鋳物及びAl合金ダイカスト
は、JISH5205及びJISH5302に夫々規定された組
成を有しており、一般的な展伸材に比してSi，
Mg，Cu，Fe等の添加金属元素量が非常に多い。
これ等の添加成分は、鋳造性、切前性等を大巾に
改善するが、一方では、湯じわ、湯境、巣穴等の
原因となり、表面処理後の外観を損う要因の一つ
ともなつている。又、化学研摩後においても上記
合金の陽極酸化処理は、困難であり、陽極酸化皮
膜形成能のある一部の合金を除いては、鋳造のま
ま使用するか或いは含銅シルミン系合金等の場合
の様に塗装による表面処理を行なつている。これ
等合金の陽極酸化処理が困難であるのは、主とし
て以下の如き理由によるものと考えられる。 (イ) Al展伸材に比してSi等の添加元素量が大な
る為、陽極酸化処理に際し、Si濃度の高い表層
部のいわゆるチル層におけるこれ等元素の挙動
が不均一となる。 (ロ) 巣穴、非金属介在物の存在等の鋳造欠陥が存
在し、更に結晶粒の不均一、湯流れ模様等の鋳
造組成上の不均一が存在する。これ等合金の表面処理性改善の為には、種々の
提案がなされているが、いずれも十分に満足すべ
きものとは言い難い。例えば、特公昭54−31744
号公報には、弗酸又は弗酸化合物を主成分とする
浴によるAl合金ダイカストの処理方法が開示さ
れているが、この方法も、(a)合金中の添加成分の
みならずAl自体をも激しく溶解させるので、粗
面化が進行し、精密機械部品等の場合には寸法精
度上問題を生ずる、(b)陽極酸化後に染色を行なう
場合、染料の吸着量が少ない、(c)複雑な形状を有
するAlダイカスト成形品は、前工程からの水を
常に含んでいるが、この水分が浴液中の水分含有
量を大きく変動させる。この為、反応速度が大き
く変つて被処理製品の粗面度が不均一となつて、
寸法精度が低下する、等の点で改善の余地が残さ
れている。特公昭56−47274号公報においては、
加熱処理によつて金属結晶学的に合金を均質化し
ているが、この方法では、含銅シルミン系ダイカ
スト等の表面処理性を改善することは出来ない。本発明者は、Al合金鋳物及びAl合金ダイカス
トの表面処理における問題点に鑑みて種々研究を
重ねた結果、常法による脱脂を終えた素材に対し
リン酸を主成分とする浴液により化学研摩を行な
い、次いで振動バレル処理及び／又はブラスト処
理により表面素地調整を行なう場合には、処理性
が著るしく改善され、陽極酸化及び染色処理を容
易に行ない得ることを見出した。本発明は、この
様な新知見に基いて完成されてものである。本発明は、特許請求の範囲第１項乃至第３項に
開示された３つの本発明（以下本願第一発明の様
に記す）を包含するので、以下各発明について
夫々詳述する。以下において、単に、“％”とあ
る場合には、“重量％”を示すものとする。本願第一発明 (1) Al合金鋳物又はダイカスト素材をリン酸を
主成分とする浴液により化学研摩する。化学研
摩浴としては、Al展伸材の化学研摩に通常使
用されているリン酸系浴を使用することが出来
る。浴組成、研摩条件等の若干を例示すれば、
以下の通りである。 (i) 素材を89％H₃PO₄40〜80％、HNO₃2〜60
％及び残余水からなる浴中で温度80〜100℃
程度、時間６〜120秒程度化学研摩した後、
水洗する。酸化窒素発生防止の為には、尿
素、氷酢酸等を浴に添加する場合もある。 (ii) H₃PO₄（比重1.697）40〜80％、HNO₃（比
重1.42）２〜10％及び残余水からなる浴中で
温度90〜110℃程度、時間30〜240秒程度化学
研摩した後、水洗する。酸化窒素発生防止の
為尿素等を添加する場合もあることは、前記
と同様である。 (iii) H₃PO₄（比重1.697）50〜80％、HNO₃（比
重1.42）５〜20％及びCH₃COOH（比重1.06）
３〜20％からなる浴中温度90〜110℃程度で
適当時間化学研摩し、水洗する。酸化窒素発
生防止の為には添加剤を使用しても良い。 (iv) H₃PO₄（比重1.697）70〜80％、硝酸（比重
1.42）、３〜５％酢酸（比重1.06）、硝酸銅
0.05〜1W／Ｖ％及び残余水からなる浴中で
温度90〜100℃程度、時間60〜300秒程度化学
研摩し、水洗する。酸化窒素発生防止につい
ては、上記と同様にすることが出来る。 (2) 次いで、化学研摩を終えたAl合金鋳物又は
Al合金ダイカストの素材を振動バレル処理及
びブラスト処理の少なくとも一方の処理に供
し、表面素地調整を行なう。 (i) 振動バレル処理による場合は、種々の寸法
及び形状のメデイア（金属球、プラスチツ
ク、ケイ石、人造エメリ等）及びコンパウン
ド（石ケン、グリセリン、界面活性剤等を混
合したもの）と素材とを回転型バレル、振動
型バレル、ジヤイロ仕上げ用バレル等のバレ
ルに収容し、研摩により表面素地調整を行な
う。生産性、コスト等の観点からは、スチー
ルボールをメデイアとする振動型バレルによ
る処理が有利である。 (ii) ブラスト処理による場合は、金属製（シヨ
ツト、キヤストンアイアン、スチールシヨツ
ト、スチールグリツド等）、非金属製（ケイ
石、カーボランダム、ガラスビーズ等）、有
機材料製（ソフトグリツド、プラスチツクビ
ーズ等）の研摩剤を空気とともに（乾式法）
或いは水とともに（温式法）圧縮空気により
素材に吹きつけて、素材の研摩を行なう。本
発明方法においては、研摩面の仕上りが美し
く且つ巣穴等への微細な研摩粒の侵入を防止
し得ることから、ガラスビーズ、プラスチツ
クビーズ、ガラス繊維等の非金属系研摩剤を
使用する湿式法の方がより好ましい。 (3) 振動バレル処理及び／又はブラスト処理によ
る表面素地調整を終えたAl合金鋳物又はAl合
金ダイカストの素材は、Al展伸材に対し通常
行なわれていると同様の脱脂、活性化、陽極酸
化、染色及び封孔の各処理を順次施される。こ
れ等各処理の代表的な例を示せば、以下の通り
である。 (1) 脱脂硫酸、硝酸、しゆう酸の少くとも１種及
び／又は界面活性剤を含む比較的無侵食性の
脱脂処理で、例えば次の組成及び条件で処理
する。 (i) 硫酸30wt％ノニオン性活性剤1wt％ 40℃、３分 (ii) 硫酸20wt％硝酸10wt％ノニオン性活性剤1wt％ 35℃、５分 (2) 陽極酸化硫酸、しゆう酸、有機酸の少くとも１種以
上を含む溶液で直流、交流、交直重畳、パル
スなど一般的に実施している方法で、例えば
以下の組成及び条件で処理する。 (i) 硫酸18wt％ 20〜25℃、１〜1.5A／ｄm² 30〜60分、直流 (ii) 硫酸20wt％しゆう酸0.2wt％ 15℃、2A／ｄm²、直流 (3) 染色一般に市販されているアルミニウム陽極酸
化染色用染料を使用し、指定された条件で染
色する。例えば、 (i) TACブラツク−415、1wt％ PH5.6、50℃、10分 (ii) TACブルー502、0.5wt％ PH6.0、55℃、５分 (4) 封孔染色皮膜の封孔処理剤としては酢酸ニツケ
ルを主成分とした封孔剤を使用する。例え
ば、トツプシールDX−200、0.7wt％ 95℃、10分、PH5.6 本願第二発明 (1) リン酸を主成分とする浴液による素材の化学
研摩は、本願第一発明の場合と同様にして行な
う。 (2) 次いで、化学研摩を終えたAl合金鋳物又は
Al合金ダイカストの素材を弗酸及び弗素化合
物の少なくとも１種を含む浴液で処理する。弗
素化合物としては、NaF，KF，NH₄F，
NH₄HF₂，KHF₂等が溶解性、価格等の点で工
業的に有利であるが、強酸性溶液で可溶性のケ
イ弗化物、フツ化金属塩等も使用可能である。
弗酸及び／又は弗素化合物の濃度は、弗素イオ
ン濃度として１〜20％程度とすることが好まし
い。処理温度及び処理時間は、弗素イオン濃度
等により異なるが、通常０〜40℃程度及び５〜
180秒程度とすることが好ましい。弗酸及び／
又は弗素化合物を含む浴液には、硝酸３〜40％
程度並びに必要ならば硫酸10〜30％程度を併用
する。更に又、反応の抑制、反応速度の調整、
NOXの発生抑制（硝酸を併用する場合）等の
目的で、ポリビニルピロリドン等の水溶性高分
子物質、界面活性剤、尿素、スルフアミン酸塩
等を弗酸系浴液に添加することを妨げない。弗
酸及び／又は弗素化合物を含む浴液の若干及び
処理条件を例示すれば、以下の通りである。 (i) 55％弗酸 62％硝酸水 10〜40℃×20〜180秒３〜10％５〜20％残余 (ii) 55％弗酸発煙硝酸 10〜30℃×３〜60秒０〜30％ 70〜90％ (iii) 50％酸性弗化アンモニウム硝酸硫酸残余 10〜30℃×10〜60秒 50〜75％ 15〜30％１〜15％水 (3) 次いで、弗酸及び／又は弗素化合物を含む浴
液による処理を終えたAl合金鋳物又はAl合金
ダイカストの素材を本願第一発明と同様の振動
バレル処理及び／又はブラスト処理に供し、表
面素地調整を行なう。 (4) 表面素地調整を終えた素材は、本願第一発明
と同様にして、脱脂、陽極酸化、染色及び封孔
の各処理に供される。本願第三発明 (1) リン酸を主成分とする浴液によるAl合金鋳
物及びAl合金ダイカストの素材の化学研摩は、
本願第一発明の場合と同様にして行なう。 (2) 化学研摩を終えた素材は、弗酸及び弗素化合
物の少なくとも１種、リン酸並びに硝酸を含有
する浴液で処理される。本浴液を構成する各成
分について詳述すれば、以下の通りである。 (i) 弗酸及び弗素化合物は、夫々単独で使用し
ても良く、或いは２種以上を併用しても良
い。使用する弗素化合物としては、本願第二
発明で使用すると同様のものを使用し得る。
弗酸及び／又は弗素化合物の量は、弗素イオ
ンとして浴液中２〜15％とすることが好まし
い。これ等の量が２％未満では、表面処理効
果が十分に発揮されない為、反応速度が遅
く、被処理物表面からのスマツト除去が不十
分であり、製品としての外観が劣る。15％を
上回る場合には、NOXの発生量が急激に増
大し、作業条件を悪化させる。 (ii) リン酸の量は、浴液中35〜75％とすること
が好ましい。リン酸の量が35％未満の場合に
は、スマツトの除去が十分でなく、NOX発
生量も増大するのに対し、75％を上回ると、
反応速度が遅くなる。 (iii) 硝酸の量は、浴液中２〜25％とすることが
好ましい。硝酸の量が２％未満の場合には、
反応速度が遅く、スマツトの除去が十分に行
なわれ得ず、製品の外観が劣る。一方、硝酸
の量が25％を超えるとNOXの発生量が大と
なり、作業条件を劣化させる。尚、本浴液には、アルミニウム合金展伸材の
浴液に加えられている公知の添加剤を併用する
ことを妨げない。即ち、反応を抑制し、NOX
の発生を減少させ、反応速度を調整する等の目
的で、ポリビニルピロリドン等の水浴性高分子
物質、界面活性剤、尿素、スルフアミン酸塩、
酢酸、酢酸塩、グアニジン塩、カルバメート等
を本発明浴液に添加することにより、更に効果
を改善することが出来る。本浴液による処理は、通常次の様にして実施
される。弗酸及び弗素化合物の少なくとも１
種、リン酸、並びに硝酸を含有する水溶液中に
被処理材料たるアルミニウム合金鋳物又はアル
ミニウム合金ダイカストを温度40℃以下、好ま
しくは15〜30℃程度、時間10〜180秒程度の条
件で浸潰し、表面処理する。 (3) 次いで、上記浴液による処理を終えたAl合
金鋳物又はAl合金ダイカストの素材を本願第
一発明と同様の振動バレル処理及び／又はブラ
スト処理に供し、表面素地調整を行なう。 (4) 表面素地調整を終えた素材は、次いで本願第
一発明と同様にして、脱脂、陽極酸化、染色及
び封孔の各処理に供される。尚、本願第一発明乃至第三発明においては、
必要に応じ脱脂処理を行なうことを妨げない。
即ち、Al合金ダイカスト及び鋳物を金型鋳造
する場合、使用する離形剤の種類によつては
（例えば油、シリコンオイル等）、これが加熱に
より成形品の表面に強固に付着することがあ
る。離形剤が付着した状態で、成形品の処理を
行なう場合には、成形品に染色ムラ等を生じや
すいので、脱脂処理が必要となる。脱脂浴は、
通常Al展伸材に用いられているものを使用す
ることが出来るが、アルカリ性脱脂浴は、素材
の溶解量が大きいので、処理条件に留意する必
要がある。実用的には、硫酸、硝酸、有機酸、
及びこれ等の混酸等の酸の水溶液及び／又は界
面活性剤の水溶液により脱脂し、水洗すること
が好ましい。本発明方法によれば、以下の如き顕著な効果
が達成される。 (a) 化学研摩時にAl自体がほとんど溶解され
ないので、粗面化による製品寸法精度の低下
という問題を生じない。 (b) 弗酸及び弗素化合物により更に処理を行な
う本願第二発明においても、処理時間を短縮
し得るので、製品の粗面化による寸法精度の
低下は生じない。 (c) 被処理製品の巣穴、湯じわ、湯境等の表面
欠陥が効果的に除去され且つ均一に染色され
るので、外観に優れた製品が得られる。 (d) 被処理製品の染料吸着量が多く、且つ染色
不良も少ない。以下実施例及び比較例を示し、本発明方法の特
徴とするところをより一層明らかにする。尚、実施例及び比較例に示す試験結果は、以下
の様にして判定した。１染料吸着量染色後封孔処理を終えたダイカスト用アルミニ
ウム合金（JISH5302，ADC12）の成型品（重さ
38.95〜39.45ｇ、表面積128.5cm²）を10％NaOH水
溶液に浸漬して陽極酸化皮膜を溶解し、皮膜に吸
着されていた染料の吸光度を求め、染料吸着量を
求めた。２寸法精度重さ38.95〜39.45ｇ、表面積128.5cm²のADC12
の成型品を所定の浴液により処理した後、重量減
少量を測定し、ADC12の比量を勘案して溶出厚
（μm）を算出した。３染色不良率前記と同様のADC12の成型品を所定の浴液に
より処理し、次いで染色した後、未染色部の表面
積を100分率で示した。尚、この結果は、試料10
個についての平均値である。４湯じわ、湯境等の発生率前記と同様のADC12の成型品10個を所定の浴
液により処理した後、湯じわ、湯境等の表面欠陥
の残存している成型品の個数を100分率で示した。５染色性封孔処理までの全工程を終えた前記と同様の
ADC12の成型品について下記の基準に従つて肉
眼により判定した。 ◎…均一に染色されていて、全体的に染色ムラ
による濃淡が全くない。〇…ほぼ均一に染色されていて、全体的にも染
色ムラによる濃淡はほとんどない。 △…染色が若干不均一で、全体的に染色ムラに
よる濃淡が認められる。 ×…染色が不均一で、全体的に染色ムラによる
濃淡が顕著に認められる。６表面光沢所定の浴液により処理された染色後のADC12
の成型品について下記の基準に従つて肉眼により
判定した。 ◎…光沢が非常に良い。〇…光沢が良い。 △…光沢が若干ある。 ×…光沢が全くない。実施例１ (i) ADC12の成型品を温度50℃の20％硫酸に４
分間浸漬した後水洗して、脱脂を行なう（以下
の各実施例及び比較例においても、脱脂は同様
にして行なう）。 (ii) 脱脂後の成型品を85％リン酸82.5％、62％硝
酸7.0％、Cu（NO₃）₂0.5％及び残余水からなる
100℃の浴液に１分間浸漬し、化学研摩を行な
う。 (iii) 化学研摩後の成型品を振動バレル研摩機（敷
島チツプトン(株)製、型式CL−50）により10分
間研摩する。 (iv) 研摩後の成型品を上記(i)と同様にして再度脱
脂処理する。 (v) 成型品を硫酸180ｇ／を含む浴に浸漬し、
温度23±１℃、電圧18V、電流密度1.5A／ｄm²
の条件下に50分にわたり陽極酸化処理を行な
う。 (vi) 陽極酸化処理を終えた成型品を染料(A)〔保土
谷化学工業(株)製、TACブラツク419〕10ｇ／
を含む染色浴又は染料(B)〔保土谷化学工業(株)
製、TACブルー502〕10ｇ／を含む染色浴又
は染料(C)〔保土谷化学工業(株)製、TACオレン
ジ302〕５ｇ／を含む染色浴に浸漬し、60℃
で10分間染色処理する。 (vii) 染色処理を終えた成型品を酢酸ニツケル系封
孔剤（奥野製薬工業(株)製、トツプシールDX−
200〕７ｇ／を含む封孔処理浴に95℃で10分
間浸漬処理する。かくして得られた処理品を前記の要領で判定し
た結果は、第１表に示す通りである。実施例２ (i) ADC12の成型品を実施例１と同様に脱脂す
る。 (ii) 脱脂した成型品を実施例１と同様に化学研摩
に供する。 (iii) 化学研摩を終えた成型品を硝酸（62％）３容
量部及び弗酸（48％）１容量部を含む20℃の浴
液に30秒間浸漬する。 (iv) 上記成型品を実施例１と同様にして振動バレ
ル研摩する。 (vi) 研摩後の成型品を実施例１と同様にして順次
脱脂、陽極酸化、染色及び封孔処理に供する。得られた処理品の各性能は、第１表に示す通
りである。比較例１ (i) ADC12の成型品を実施例１と同様に脱脂す
る。 (ii) 脱脂後の成型品を50％酸性弗化アンモニウム
60％、硝酸21％、硫酸10％及び残余水からなる
浴液に30℃で１分間浸漬する。 (iii) 上記成型品を実施例１と同様にして順次振動
バレル研摩、脱脂、陽極酸化、染色及び封孔処
理する。かくして得られた処理品の判定結果は、第１表
に示す通りである。比較例２比較例１において、(ii)の浴液として50％酸性弗
化アンモニウム30％、硝酸21％、硫酸10％及び残
余水からなる浴液を使用する以外は、同様にして
成型品の処理を行なう。得られた処理品の各性能は、第１表に示す通り
である。

【表】実施例３実施例１の振動バレル研摩に代えてブラスト処
理による研摩を行なう以外は、実施例１と同様に
してADC12の成型品を表面処理した。ブラスト
処理は、腐食防止剤を５ｇ／含有し、150メツ
シユ通過のガラスビーズを懸濁する水を４Kg／cm²
の圧力でノズルから成型品に吹付けて行なつた。
結果は、第２表に示す通りである。実施例４実施例２の振動バレル研摩に代えてブラスト処
理による研摩を行なう以外は、実施例２と同様に
してADC12の成型品の表面処理を行なつた。ブ
ラスト処理は、実施例３と同様にして行なつた。
結果は、第２表に示す通りである。

【表】実施例５アルミニウム合金鋳物AC4B及びAC8C並びに
アルミニウム合金ダイカストADC3及びADC12
の成型品を硫酸20％及びノニオン界面活性剤１％
を含む浴に40℃で３分間浸漬して脱脂を行なつ
た。次いで、各成型品をリン酸65％、酸性弗化ア
ンモニウム10％、硝酸10％及び残部水からなる浴
により30℃で90秒間処理した後、実施例１又は実
施例３と同様にして振動バレル研摩又はブラスト
研摩し、更に硫酸20％溶液中で温度23℃、電圧16
〜19V、電流密度１〜2A／ｄm²の条件下に40分
間にわたり陽極酸化処理を行なつた。次に、該成
型品を下記染色浴(A)〜(D)のいずれかに浸漬し、60
℃で10分間染色処理した後、酢酸ニツケルを１％
含む浴に95℃で10分間浸漬して封孔処理した。結
果は、No.１〜６として第３表に示す通りである。
又、No.７〜14は、比較例１〜４と同様にして前処
理したものについての結果を示す。染色浴(A)：商標名「TACブラツク419」（保土
谷化学(株)製）10ｇ／を含む。染色浴(B)：商標名「TACブルー502」（保土谷
化学(株)製）10ｇ／を含む。染色浴(C)：商標名「TACオレンジ302」（保土
谷化学(株)製）５ｇ／を含む。染色浴(D)：商標名「TACブラツク415」（保土
谷化学(株)製）10ｇ／を含む。

【表】

Claims

【特許請求の範囲】１アルミニウム合金鋳物又はアルミニウム合金
ダイカストをリン酸を主成分とする浴液により化
学研摩し、次いで振動バレル処理及び／又はブラ
スト処理により表面素地調整した後、脱脂、陽極
酸化、染色及び封孔の各処理を順次行なうことを
特徴とするアルミニウム合金鋳物又はアルミニウ
ム合金ダイカストの表面処理法。２アルミニウム合金鋳物又はアルミニウム合金
ダイカストをリン酸を主成分とする浴液により化
学研摩し、次いで弗酸及び弗素化合物の少なくと
も１種を含む浴液で処理し、更に振動バレル処理
及び／又はブラスト処理により表面素地調整した
後、脱脂、陽極酸化、染色及び封孔の各処理を順
次行なうことを特徴とするアルミニウム合金鋳物
又はアルミニウム合金ダイカストの表面処理法。３アルミニウム合金鋳物又はアルミニウム合金
ダイカストをリン酸を主成分とする浴液により化
学研摩し、次いで弗酸及び弗素化合物の少なくと
も１種、リン酸並びに硝酸を含有する浴液で処理
し、更に振動バレル処理及び／又はブラスト処理
により表面素地調整した後、脱脂、陽極酸化、染
色及び封孔の各処理を順次行なうことを特徴とす
るアルミニウム合金鋳物又はアルミニウム合金ダ
イカストの表面処理法。