JPH06192887A - 高温で使用される金属部品のための保護被覆 - Google Patents

高温で使用される金属部品のための保護被覆

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JPH06192887A
JPH06192887A JP4238809A JP23880992A JPH06192887A JP H06192887 A JPH06192887 A JP H06192887A JP 4238809 A JP4238809 A JP 4238809A JP 23880992 A JP23880992 A JP 23880992A JP H06192887 A JPH06192887 A JP H06192887A
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oxide
aluminum
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JP4238809A
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Joseph Yahalom
ヨーゼフ・ヤハローム
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    • C25D11/02—Anodisation
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    • C25D11/02—Anodisation
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 表面陽極酸化が可能な金属からなる部品の
（ａ）表面を陽極酸化して、該金属の酸化物の表面層を
形成し；（ｂ）該部品が使用中にさらされる最高温度に
少なくとも等しい、低くとも２５０℃であり、形成され
た酸化物表面層に亀裂を生じさせる温度で熱処理して、
金属を露出させ；（ｃ）該金属の酸化物が、主として
（ｂ）で生じた金属露出面で生ずるように、また亀裂を
封鎖するように陽極酸化を行うことを特徴とする、金属
部品の保護被覆方法、およびそのようにして形成された
保護被覆を有する金属部品。 【効果】 金属酸化物が金属に投錨するような構造をと
って金属に固着するので、高温における腐食性雰囲気に
長期間耐えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、陽極酸化を受けること
ができる金属の表面を保護する方法に関する。より詳細
には、本発明は、絶縁層を作ることにより、アルミニウ
ム、チタンおよびジルコニウムまたはそれらの合金から
なる群より選択される金属の表面を保護する方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】アルミニウム、チタンまたはジルコニウ
ムなどの活性金属は、その保護が不十分であると、使用
中、高温により表面の保護被覆に亀裂が生じた場合に、
局所的かつ貫通性になりがちな急速な腐食を最終的に招
くおそれがあることは周知である。
【０００３】半導体製造技術ならびにその他の技術分野
においては、金属製の構造部品の表面を腐食から保護
し、それらに望みの性質、たとえば絶縁特性および誘電
特性、さらには表面の硬さを付与するために、それらの
部品の表面を表面層で被覆することがしばしばなされて
いる。
【０００４】このような用途に特に好都合なタイプの表
面層は、金属表面の酸化によって作られる、保護される
べき金属の酸化物の層である。酸化は、それぞれの金属
を酸化媒体中に浸漬することによって、化学的に実施す
ることもできるし、陽極酸化、すなわち陽極処理として
知られる方法によって、電気化学的に実施することもで
きる。陽極酸化の方法においては、被覆を施されるべき
金属を電解質の槽に浸漬し、外部の直流電源の陽極に接
続する。その陰極は、同じ槽に浸漬された補助電極に接
続する。
【０００５】陽極酸化によって表面に作られた酸化物膜
の構造は、金属、電解質の性質、その濃度および温度な
らびに印加した電圧に依存する。
【０００６】たいていの場合、アルミニウムの陽極酸化
については、用いられる電解質は酸性であり、通常は硫
酸であるが、他の酸、たとえばクロム酸、リン酸または
乳酸が使用されることも多い。アルミニウムの場合に酸
性の電解質を使用すると、得られる酸化物は多孔質にな
る。孔は、金属表面に対して垂直に延びることが知られ
ている。各孔は、通常「バリヤー層」と呼ばれる薄い緻
密な酸化物層により、金属から隔てられている。孔間の
距離、それらの直径およびバリヤー層の厚さは、印加し
た電圧、酸の種類および濃度ならびに温度によって決ま
る。一般に、温度および濃度が低くなり、電圧が高くな
るほど、得られる孔は幅が狭くなり、数も少なくなる。
したがって、このような酸化物の機械的性質は高まる。
多孔質の陽極酸化物膜の耐食性を増すためには、その後
の処理によって孔を封止することが多い。もっとも簡単
な処理は、酸化物を熱湯に浸漬し、水和によってその体
積を増大させる方法である。
【０００７】アルミニウムを使用する特別な用途、たと
えばバリヤー型の膜が必要とされる場合には、中性の電
解質を使用する。典型的な電解質は、クエン酸アンモニ
ウム、酒石酸アンモニウムなどの化合物の水溶液であ
る。中性電解質中で形成された酸化物は、緻密で非孔質
である。さらにまた、いずれかのタイプの槽によってア
ルミニウム以外の多数の陽極酸化性金属上に形成される
酸化物もまた、緻密で非孔質である。
【０００８】公知の陽極酸化技術によって作られる酸化
物膜を金属の腐食保護に使用することは、低い温度に限
られる。酸化した金属を高温度にさらすと、通常は、金
属と酸化物との間の膨張率の差（例：酸化アルミニウム
について５×１０-6／℃、アルミニウム金属について２
５×１０-6／℃）による引張応力によって、酸化物層に
亀裂が生じる。このような亀裂が、腐食性環境の下にあ
る未保護の金属を攻撃するための道筋をつけ、腐食の貫
通を生ずるのを許すことになり、その結果、部品への構
造損傷、ならびに酸化物層の付着力の損失および剥離を
生じさせることになる。それに加え、そのような温度で
は、多孔質の陽極酸化膜を封止するために使用される水
が蒸発して、膜が、腐食性環境による損傷を受けやすい
状態に戻る。
【０００９】過去４０年間、腐食の問題は、ジェットエ
ンジン、核エネルギーおよびコンピュータ製造における
発展により、大きく度合を強めている。たとえば、化学
蒸着（ＣＶＤ）室中のフッ素化ガスのようなきわめて腐
食性の環境と組み合わされる半導体やその他の産業の加
工室、または航空機エンジンの熱部品および高い飛行速
度にさらされる航空機の外部部品において、高い温度は
ごく普通である。原子炉に関連するある種の機器におい
ては、金属が腐食性薬品および高温にさらされるだけで
なく、原子炉の金属が、金属の物理特性、たとえば延性
に変化を誘発するおそれのある水素およびジュウテリウ
ムにさらされる。
【００１０】したがって、公知の陽極酸化方法は、この
ような状況の下では保護の役に立つことができない。そ
こで、特に摂氏数百度の高温で作動しているときに、こ
のような機器の重要な部品に故障が頻繁に発生し、腐食
による金属の損耗が急速に生じる。このことが、結果と
して、部品を頻繁に交換する必要性、製造時間の損失お
よび腐食生成物の粒子によるマイクロ電子回路の汚染を
順次生じさせる。超音速航空機においては、熱分解によ
る絶縁酸化物被覆の損失により、金属の融解さえも生じ
るおそれがある。
【００１１】上記のように問題点を簡潔に考察しただけ
でも、高温で使用した後でも長期間持続する酸化物層に
よる、金属を十分に保護するための改良された方法が求
められていることが、明確に示されている。
【００１２】Suzukiらへの米国特許第3,551,303 号は、
電気絶縁の目的のために、アルミニウムまたはアルミニ
ウム合金の上に陽極酸化物膜を形成する方法に関する。
Suzukiらの特許によって解決される問題は、本発明が取
り上げる問題とは異なる。Suzukiらの特許は、陽極酸化
物膜が可撓性をほとんど有さず、曲げを加えた場合のよ
うなわずか０．４〜５％の表面の伸びでも亀裂を発生す
るという問題を取り上げている。このような引張応力を
受けると、形成された亀裂の開口が広すぎる場合に、亀
裂が膜の絶縁特性を低下させる。この特許が指摘するよ
うに、膜の付着特性が優れているため、アルミニウムか
ら膜が実際に剥離する問題はない。唯一の欠点は、導体
を、その直径または厚さの約２０倍を超えない曲率半径
で曲げたときに、膜の破壊電圧が低くなることである。
Suzukiらの特許の発明では、まず、目的とする最終的な
膜の厚さよりも薄い陽極酸化物膜を、アルミニウムまた
はアルミニウム合金の表面に形成することにより、この
問題を解決している。次に、膜を伸ばすことにより、あ
るいは、陽極酸化物膜を有する導体を急速な温度変化に
さらし、アルミニウムまたはアルミニウム合金の熱膨張
率と、陽極酸化物膜の熱膨張率との差を利用することに
より、陽極酸化物膜の区域に亀裂を意図的に形成する。
熱処理の具体的な程度はどこにも開示されていない。意
図的な亀裂形成に続き、陽極酸化を再び実施して、陽極
酸化物膜の厚さを最初の亀裂形成時の厚さを上回るもの
にする。Suzukiらの方法によると、先に形成した亀裂
は、使用中に曲げられる際に、薄い酸化物に形成された
亀裂に典型的であるように、数を増し、開口を狭めなが
ら、厚い酸化物膜を通過して金属にまで達する。
【００１３】Aronson らへの米国特許第4,052,273 号
は、多孔質の焼結タンタル材料を陽極酸化する方法であ
って、漏電の少ない多孔質のタンタルコンデンサのペレ
ットまたは金属塊を製造するのに好適な方法を開示して
いる。そのようなペレットを目的とする所定の最大電圧
で陽極酸化した後、陽極酸化槽から取り出し、１５０〜
３００℃で少なくとも３分間加熱し、それから陽極酸化
槽に戻して、さらに電流を通す。加熱および再陽極酸化
の段階を繰り返し行なってもよい。この熱処理の唯一の
目的は、コンデンサ陽極の漏電を低減することである。
Fresiaへの米国特許第4,781,802 号が、同様な方法を開
示している。
【００１４】特開昭60-33,393 号公報は、アルミニウム
またはアルミニウム合金を電気分解的に着色する方法で
あって、アルミニウムまたはアルミニウム合金をリン酸
溶液中で陽極酸化的に電気分解して陽極酸化物層を形成
し、金属塩を含有する電解液中で交流によって電気分解
し、３００〜４００℃で熱処理し、リン酸槽に浸漬して
アルミニウムまたはアルミニウム合金を室温にまで急冷
し、ついでリン酸溶液中で陽極酸化的に電気分解するこ
とによる方法を開示している。この方法の唯一の目的
は、他に類を見ない着色効果をもたらすことである。
【００１５】Denning らへの米国特許第3,864,220 号
は、ジルコニウムまたはジルコニウム合金からなる原子
炉構造部品の水素脆化を軽減するための方法を開示して
いる。まず部品を表面陽極酸化し、次に酸化性雰囲気中
で熱処理する。それに続く再陽極酸化の段階はない。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、先行
技術の問題を解決することである。
【００１７】本発明のさらなる目的は、高温で使用した
後にも長期間持続する酸化物層により、金属の腐食また
は水素脆化に対する十分な保護を得るための改良された
方法を提供することである。
【００１８】本発明のさらなる目的は、高温および熱サ
イクルの条件下でさえ腐食から保護される、多孔質の酸
化アルミニウム層を有する部品を製造するための方法を
提供することである。
【００１９】本発明のさらに別の目的は、アルミニウ
ム、チタンまたはジルコニウムなどの金属を、高温およ
び熱サイクルの条件下にある金属を保護する緻密で非孔
質の酸化物層（アルミニウムの場合には任意に厚い多孔
質層を上に配する）によって保護することである。
【００２０】本発明のさらなる目的は、そのような改善
された陽極酸化層をその上に有する金属部品を提供する
ことである。
【００２１】本発明のこれらおよびその他の目的は、以
下に記す本発明の概要、図面の説明および好ましい実施
態様の詳細な説明により、いっそう理解されるであろ
う。
【００２２】
【課題を解決するための手段】本発明は、陽極酸化性金
属（以下、「金属」という）、好ましくはアルミニウ
ム、チタンおよびジルコニウムまたはそれらの合金より
選択される金属からなる部品を製造するための、陽極酸
化技術によってそれらの金属に少なくとも二つの別々の
酸化処理を加え、それらの酸化段階の合間に熱処理を加
える方法からなる。熱処理は、個々の金属部品を実際に
使用する際の温度と少なくとも同じ高さの温度で実施す
べきである。そのような温度とは、酸化物層に亀裂を生
じさせるに十分な温度であり、好ましくは２５０℃を超
える温度である。この方法を使用することにより、後の
使用の際の熱サイクルの間におけるそのような層の剥離
を完全に除くことができ、層が剥離した場合には亀裂を
介して生じるであろう腐食を防止しうることが見出され
た。第一の酸化物層を熱処理することが、酸化物中に亀
裂の形成を誘発する。追加的な酸化段階が、新たな酸化
物によって亀裂の底を封鎖し、酸化物と金属表面との間
に投錨した形を形成するための根を作り出す。あらかじ
め選択したある種の環境の下では、アルミニウムの場合
には、多孔質酸化物膜の下にある金属の表面全体を覆う
バリヤー層を厚くし、耐腐食性をいっそう高めてもよ
い。層を厚くする段階は、第一の熱処理の前に実施する
ことが好ましいが、最終の陽極酸化段階に先立つ最後の
熱処理の前であれば、どの時点で実施してもよい。
【００２３】本発明の方法によって得られたアルミニウ
ム感受体での実験は、タングステンＣＶＤ室中、４７５
℃における腐食性環境に対し、従来の陽極酸化による被
覆を施された感受体の場合よりも、実際に数倍長く耐え
うることを示した。
【００２４】好ましい実施態様では、金属部品を二度、
陽極酸化を施し、そのつど、次いで熱処理を施し、最終
的に再び陽極酸化する。
【００２５】陽極酸化処理は、酸性の槽、中性の槽また
はアルカリ性の槽のいずれにおいて実施してもよい。そ
れぞれの技術は当該技術において公知である。金属がア
ルミニウムであって、最初の槽が酸性である場合、最終
の陽極酸化段階を中性の槽で実施すると、より緻密な酸
化物で、望ましく、したがって好ましいものが得られる
ことが見出された。
【００２６】本発明を用いて最適な成果を得て、熱サイ
クルに対する所望の抵抗を備えた、均一性が高く、保護
力の強い酸化物被覆を製するためには、熱処理段階だけ
でなく、陽極酸化サイクルをも注意深く制御しなければ
ならない。
【００２７】図１に示すように、酸性媒体中、アルミニ
ウム基板を陽極酸化すると、酸化アルミニウムの多孔質
の表面層１が形成され、バリヤー層２が孔と酸化されな
いアルミニウムの面との間にできる。これらの孔は１０
μm 程度の深さであり、バリヤー層は０．０２μm 程度
の厚さであることができる。
【００２８】厳しい腐食条件が優勢である場合には、２
回を越える陽極酸化段階を、それぞれの段階の後に熱処
理を施しながら行い、その後で追加的な陽極酸化段階を
実施してもよい。
【００２９】いくつかの陽極酸化段階を使用しても、熱
処理は一度で十分な場合もある。これらの場合、熱処理
は、そのような熱処理によって生じる亀裂を封鎖するよ
うに、最後の陽極酸化段階の前に実施すべきである。こ
の実施態様を図２〜４に示す。図２は、図１に示す陽極
酸化面を、そのバリヤー層の厚さを増すために、第二の
陽極酸化処理したものを示す。中性媒体中での第二の陽
極酸化処理により、バリヤー層を、図２のバリヤー層２
ａのような、約０．５μm の厚さのものに増大しうるこ
とがわかった。その部品が究極的な使用状況においてさ
らされると予測される温度と少なくとも同じ高さの温度
で熱処理を施した後、図３に示すように、バリヤー層２
ａを貫通するように亀裂４が形成される。実際には、亀
裂は、図３に示すように、数がもっと少なく、間がもっ
と離れたものになる。熱処理の後に追加の陽極酸化を実
施すると、発生した亀裂４の底が、アルミニウム基板３
中に形成された陽極酸化物５の半円筒体によって封鎖さ
れる。これらの半円筒体５は、酸化物層を金属中に投錨
した形を形成するための根として働く。さらに、部品を
腐食性状況にさらしたとしても、孔および亀裂が形成し
た半円筒体によって封鎖されているため、そのような開
口部のおかげで、金属の基板が腐食性環境に直接に通じ
ることがない。
【００３０】図１〜４に示す実施態様は、アルミニウム
のような金属を使用するときにのみ当てはまる特別な場
合である。このような金属を使用し、陽極酸化槽が酸性
であるときは、図１に示すような多孔質の酸化物層が得
られ、その多孔質酸化物層を中性条件下で追加の陽極酸
化を行うと、図２に示すような、厚さの増したバリヤー
層が得られる。しかし、図２に示すように、熱処理の前
に中性槽の中で第二の陽極酸化を実施することによっ
て、バリヤー層の厚さを増す段階を加える必要はない。
図１の酸化物膜を熱処理するならば、バリヤー層に亀裂
が形成する。次いで中性槽の中で陽極酸化を施すなら
ば、緻密な酸化物の半円筒体が亀裂の下に形成して、投
錨による固着効果および封鎖効果を与える。同様に、熱
処理に続いて最後の陽極酸化段階を酸性媒体中で実施す
るならば、追加の多孔質酸化アルミニウムの半円筒体が
亀裂の下に形成して、投錨による固着効果および封鎖効
果を提供する。
【００３１】金属がアルミニウムであり、初期の陽極酸
化槽が中性である場合、あるいは他の陽極酸化性金属を
適当な条件下に使用する場合、陽極酸化とともに、緻密
で非孔質の酸化物膜が形成される。熱処理の後、第二の
陽極酸化段階は、それが最初の陽極酸化の電圧を大きく
は上回らない電圧（好ましくは同じ電圧またはそれ未満
の電圧）で起こると仮定すると、酸化物層の厚さを大き
く増大させることはないが、電流が亀裂を介して金属に
じかに達するため、亀裂の下に投錨による固着および封
鎖のための半円筒体を形成するであろう。
【００３２】最後の陽極酸化段階の電圧を高めることに
よって、酸化物の厚さを増大させることが可能である。
しかし、そうすることに大きな利点はない。実際、層全
体にわたって厚さを増大させるとき、その成長は本質的
に一方向的となり、新たな酸化物中に亀裂が再び生じる
おそれがある。したがって、本発明の好ましい実施態様
では、最後の熱処理と、最後の陽極酸化段階との間に、
酸化物層またはバリヤー膜の厚さを大きく増大させる段
階はない。したがって、これにより、指定の各段階から
本質的になる本願の方法請求項は、最後の熱処理段階と
最後の陽極酸化段階との間に酸化物層の実質的な増大を
生じさせうる段階を明らかに除外するものと考えられ
る。
【００３３】本発明の好ましい実施態様は、特に金属が
タンタルであり、最終製品がコンデンサ陽極である場合
に、多孔質の金属基板の使用を除外する。本発明の好ま
しい目的は、高温にさらされる環境および／または熱サ
イクルの条件で使用される金属部品、あるいはたとえば
原子炉中など、多量の水素もしくはジュウテリウムにさ
らされる金属部品の腐食を防ぐことである。本発明にし
たがって処理されると、そのような部品は、大幅に改善
された耐腐食性を有するようになる。
【００３４】本発明は、金属塩を含有する電解液中で交
流によって電気分解する段階を包含する、アルミニウム
を電気的に着色する方法をこれ以上包含することを意図
しない。したがって、これにより、指定の各段階から本
質的になる方法請求項は、陽極酸化層を有するアルミニ
ウムまたはアルミニウム合金を、金属塩を含有する電解
液中で交流によって電気分解する段階を明らかに除外す
るものと考えられる。
【００３５】Denning らへの米国特許第3,864,220 号
は、酸化物膜が部品の表面に付与されるということを述
べる以外、なぜ熱処理が水素含有量を減少させるのかは
説明していない。しかし、酸化物膜は、陽極酸化段階に
より、部品の表面にすでに付与されている。Denning ら
の特許を検討する当業者は、Denning らの方法にもう一
つの陽極酸化段階を加える理由を思いつかないであろ
う。そのうえ、Denning らは、陽極酸化およびその後の
熱処理は、水素含有量を１８５％（２．４から１．３
に）しか改善しないことを開示している。以下に示す実
施例７は、陽極酸化ならびにその後の熱処理および追加
の陽極酸化が、陽極酸化（二度実施）だけの場合より
も、水素含有量を２，０００％（１００ppm から５ppm
に）改善することを立証している。
【００３６】陽極酸化処理は、酸性、アルカリ性または
中性の媒体の技術によって実施される。本発明は、特定
の陽極酸化媒体そのものに関するものではなく、基板に
与えられる保護を改善するような方法でそのような媒体
を使用する新規な方法に関するものである。本発明の陽
極酸化段階には、いかなる公知の媒体および陽極酸化条
件を使用してもよい。
【００３７】酸性媒体の場合、使用する酸は、たいてい
の場合、硫酸、シュウ酸、乳酸、クロム酸、リン酸およ
びそれらの混合物より選択される。酸性媒体を使用する
とき、処理の条件は、一般に次のとおりである。 （１）酸の濃度、１０〜２０重量％ （２）電流密度、１０〜５０mA/cm2 （３）陽極酸化槽の温度、−５〜６０℃
【００３８】中性媒体の場合、使用する溶液は、当該技
術において使用される公知の試薬、たとえばクエン酸ア
ンモニウム、酒石酸アンモニウム、ホウ酸アンモニウム
などより選択される。処理の条件は、一般に次のとおり
である。 （１）溶液の濃度、０．０００１〜１Ｍ （２）電流密度、０．１〜１０mA/cm2 （３）陽極酸化槽の温度、０〜６０℃
【００３９】本発明を、アルミニウム、ジルコニウムお
よびチタンまたはそれらの合金に関して説明してきた
が、本方法は、陽極酸化が可能な他の金属または合金に
ついてもうまく利用しうることが、理解されるであろ
う。
【００４０】
【発明の効果】本発明によって処理された金属部品は、
保護されるべき金属の酸化物が、表面層と、その表面層
より金属に投錨するような構造をとって金属に固着す
る。そのため、高温の腐食性雰囲気または熱サイクルを
伴う腐食性雰囲気に長期間さらされても、該金属部品
は、腐食や水素脆化より保護される。本発明を適用され
た金属部品は、半導体製造装置、ジェットエンジン、原
子炉をはじめとする、高温または熱サイクル下での耐食
性が必要な用途に、広く用いることができる。
【００４１】
【実施例】以下、本発明をいくつかの実施例によって説
明する。なお、これらの実施例は、本発明のいっそうの
理解のために提示するものであり、その範囲を限定する
意図はない。当業者であれば、本明細書を検討した後、
変更または変形を加えることができるであろう。そのよ
うな変更または変形は、冒頭の請求項によってのみ限定
される本発明の一部と見なされるべきである。
【００４２】実施例１および２は、本発明を説明するも
のではなく、本発明による処理を施されていないアルミ
ニウム板の挙動を示す比較目的にのみ提示するものであ
ることを指摘しなければならない。別段指定のない限
り、記載の濃度はすべて重量％による。
【００４３】実施例１（比較例） ６０６１アルミニウムの板を、１５％硫酸溶液中、２５
℃で、２０mA/cm2の電流密度により、３０分間、１６Ｖ
で陽極酸化した。この板を、フッ素ガス中、２５０℃で
２４時間試験した。板は激しい攻撃を受けており、白色
の粉末で覆われていることが見出された。
【００４４】実施例２（比較例） 実施例１と同じアルミニウム板を、０．０１Ｍクエン酸
アンモニウム溶液中、２２℃で、１mA/cm2の電流密度に
より、２５分後に２００Ｖの最終電圧が得られるまで陽
極酸化した。この板を、フッ素ガス中、２５０℃で２４
時間試験した。板は激しい攻撃を受けており、白色の粉
末で覆われていることが見出された。
【００４５】実施例３ 実施例１の実験を繰り返し、同じ条件の下で陽極酸化処
理を実施した。
【００４６】その後、陽極酸化した板を３００℃で約１
５分間加熱し、再度、０．０１Ｍクエン酸アンモニウム
溶液中、２２℃で、１mA/cm2の電流密度により、２５分
後に２００Ｖの最終電圧が得られるまで陽極酸化した。
【００４７】処理された板を、フッ素ガス中、２５０℃
で２４０時間試験した。腐食作用は見られなかった。
【００４８】実施例４ 実施例１の実験を繰り返し、同じ条件の下で第一の陽極
酸化処理を実施した。
【００４９】次いで、陽極酸化した板を、再度、０．０
１Ｍクエン酸アンモニウム溶液中、２２℃で、１mA/cm2
の電流密度により、２５分後に２００Ｖの最終電圧が得
られるまで陽極酸化した。
【００５０】二度にわたって陽極酸化した板を５００℃
で約１５分間加熱し、さらに三度目として、上記の第二
の陽極酸化段階のクエン酸アンモニウム溶液中で陽極酸
化した。
【００５１】得られた板を、フッ素ガス環境中、４８０
℃で２４０時間試験した。腐食作用は見られなかった。
【００５２】実施例５ 実施例３に記載されたような実験を繰り返した。しかし
今回は、第二段階の陽極酸化を、第一の陽極酸化段階と
同じ条件の下、１５％硫酸溶液中、２２℃で実施した。
【００５３】処理によって得られた板をフッ素ガス中、
２５０℃で試験したが、腐食作用は見られなかった。
【００５４】実施例６ 実施例２の実験を繰り返し、同じ条件の下で陽極酸化処
理を実施した。次いで、陽極酸化した板を３００℃で約
１５分間加熱し、再度、０．０１Ｍクエン酸アンモニウ
ム中で２００Ｖまで陽極酸化した。
【００５５】この板を、フッ素ガス中、２５０℃で２４
０時間試験した。腐食作用は見られなかった。
【００５６】実施例７ エタノール４７％、水２５％、グリセリン１５％、乳酸
（８５％）８％、リン酸（８５％）４％およびクエン酸
１％を含有する（すべて容量％）溶液中、ジルコニウム
管を、２５℃で１時間、２５０Ｖで陽極酸化した。
【００５７】形成された酸化物層を有する管を空気中、
４５０℃で加熱し、さらに、第一の陽極酸化処理と同じ
条件を使用して再び陽極酸化した。
【００５８】得られた管を、純水を含有するオートクレ
ーブ中、４００℃および１０MPa で１４日間試験した。
管の水素含有量は５ppm 未満であることが見出された。
【００５９】最終の陽極酸化の前に熱処理を施さず、同
じ陽極酸化段階を二度実施した比較対照の実験では、管
は１００ppm の水素を含有することが見出された。
【００６０】実施例８ チタン板試料を、０．１Ｍ硫酸ナトリウム溶液中、２９
℃で、１２．５mA/cm2の電流密度により、３分間陽極酸
化した。処理の間、電圧は１４０Ｖに達した。
【００６１】得られた板を４００℃で３０分間加熱し、
その後、第一の酸化物層の場合と同じ組成および同じ条
件の槽を使用して再び陽極酸化した。
【００６２】酸化物の塗膜は、２５℃〜３８０℃の熱サ
イクルの間にも金属に付着したまま留まることがわかっ
た。同様な板を用いながらも中間の加熱処理を除いた実
験では、酸化物層はフレーク状に見え、剥離した。
【００６３】具体的な実施態様に関する前記の説明は、
本発明のおよその本質を十分に表すため、他者でさえ、
現時点の知識を適用することにより、一般的な概念から
逸脱することなく、そのような具体的な実施態様を容易
に変更したり、異なる用途に応用したりすることができ
る。したがって、そのような応用および変更は、開示さ
れた実施態様の同等物の意味および範囲にあると理解さ
れるものとする。本明細書に用いられる言い回しまたは
術語は、説明のためのものであり、限定的なものではな
いことを理解しなければならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】酸性媒体中でアルミニウム上に形成された陽極
酸化物被覆を概略的に示す図であり、金属（３）との界
面に形成されたバリヤー層（２）の上に、多孔質層
（１）がある状態を示すものである。
【図２】図１の被覆に、第二の陽極酸化物層が中性溶液
中で形成され、バリヤー層が厚くなった後の状態を、概
略的に示す図である。
【図３】４５０℃で熱処理した後に酸化物層に発生した
亀裂の外観を、概略的に示す図である。
【図４】熱処理後の金属の表面、中性媒体中で形成され
た新たな陽極酸化物による、発生した亀裂の底の封鎖、
ならびに金属中に形成した投錨による固着のための酸化
物の根を示す図である。
【符号の説明】
１ 多孔質層 ２ バリヤー層 ２ａ バリヤー層 ３ 金属 ４ 亀裂 ５ 半円筒体

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 表面陽極酸化が可能な金属からなる機械
    部品に表面保護層を提供して、そのような金属部品を腐
    食性状況から保護するための方法であって、 (a) 該金属部品の表面を陽極酸化によって酸化させて、
    保護されるべき金属の酸化物の表面層を形成し； (b) 該部品を、その部品が使用中に受けるように意図さ
    れた最高温度に少なくとも等しい、低くとも２５０℃で
    あり、形成された酸化物表面層に亀裂を生じさせるに十
    分な温度で熱処理することにより、保護されるべき金属
    を露出させ； (c) 陽極酸化され、熱処理された該部品の表面を、保護
    されるべき金属の酸化物が主に金属が露出する区域に形
    成されるような条件の下に、別の陽極酸化段階を受けさ
    せて、追加の酸化物が、酸化物の表面層から金属に投錨
    した形を形成し、該亀裂の下に追加の酸化を生じさせる
    ことによって該亀裂を封鎖するようにして、金属が露出
    しないようにする、各段階から本質的になることを特徴
    とする方法。
  2. 【請求項２】 段階(b) および(c) を少なくとも一度は
    繰り返す段階を追加的に含む請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 該金属を、アルミニウム、チタン、ジル
    コニウムおよびそれらの合金からなる群より選択する請
    求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 該段階(a) を酸性媒体中で実施する請求
    項１記載の方法。
  5. 【請求項５】 該酸性媒体を、硫酸、リン酸、乳酸、シ
    ュウ酸、クロム酸およびそれらの混合物からなる群より
    選択する請求項４記載の方法。
  6. 【請求項６】 該段階(a) を中性またはアルカリ性の媒
    体中で実施する請求項１記載の方法。
  7. 【請求項７】 該金属が、表面陽極酸化が可能なアルミ
    ニウムまたはアルミニウム合金である請求項１記載の方
    法。
  8. 【請求項８】 該金属が、表面陽極酸化が可能なチタ
    ン、ジルコニウムまたはそれらの合金である請求項１記
    載の方法。
  9. 【請求項９】 表面陽極酸化が可能なアルミニウムまた
    はアルミニウム合金の部品に表面保護層を生じさせて、
    そのような金属部品を腐食性状況から保護するための方
    法であって、 (a) 該アルミニウムまたはアルミニウム合金の部品の表
    面を酸性媒体中で陽極酸化によって酸化させて、孔とア
    ルミニウムまたはアルミニウム合金との間にバリヤー層
    を有する多孔質の酸化表面層を形成し； (b) 段階(a) から得られた部品を中性媒体中で陽極酸化
    によって酸化させて、バリヤー層の厚さを増大させ； (c) 金属部品を、その部品が使用中に受けるように意図
    された最高温度に少なくとも等しい、低くとも２５０℃
    であり、形成された酸化物表面層に亀裂を生じさせるに
    十分な温度で熱処理することにより、保護されるべき金
    属を露出させ； (d) 陽極酸化され、熱処理された部品の表面を、保護さ
    れるべき金属の酸化物が主に金属が露出する区域に形成
    されるような条件の下に、別の陽極酸化段階を受けさせ
    て、追加の酸化物が、酸化物の表面層から金属に投錨し
    た形を形成し、該亀裂の下に追加の酸化を生じさせるこ
    とによって該亀裂を封鎖するようにして、金属が露出し
    ないようにする、各段階を含むことを特徴とする方法。
  10. 【請求項１０】 該段階(c) および(d) を少なくとも一
    度は繰り返す段階をさらに含む請求項９記載の方法。
  11. 【請求項１１】 請求項１記載の方法によって製造され
    ることを特徴とする保護された金属機械部品。
  12. 【請求項１２】 請求項９記載の方法によって製造され
    ることを特徴とする保護されたアルミニウムまたはアル
    ミニウム合金の部品。
  13. 【請求項１３】 請求項１０記載の方法によって製造さ
    れることを特徴とする保護されたアルミニウムまたはア
    ルミニウム合金の部品。
  14. 【請求項１４】 表面陽極酸化が可能な金属からなる機
    械部品の表面を陽極酸化して、そのような金属機械部品
    を腐食性状況から保護し、該機械部品を約２５０℃を超
    える温度の腐食性状況にさらすことを含む方法におい
    て、該陽極酸化の段階が、 (a) 該金属部品の表面を陽極酸化によって酸化させて、
    保護されるべき金属の酸化物の表面層を形成し； (b) 該部品を、その部品が該暴露段階で受けるべき最高
    温度に少なくとも等しい、形成された表面酸化物層に亀
    裂を生じさせるに十分な温度で熱処理することにより、
    保護されるべき金属を露出させ； (c) 陽極酸化され、熱処理された該部品の表面を、保護
    されるべき金属の酸化物が主に金属が露出する区域に形
    成されるような条件の下に、別の陽極酸化段階を受けさ
    せて、追加の酸化物が、酸化物の表面層を金属に投錨し
    た形を形成し、該亀裂の下に追加の酸化を生じさせるこ
    とによって該亀裂を封鎖するようにして、金属が露出し
    ないようにする、各段階を含むことを特徴とする方法。
JP4238809A 1991-08-18 1992-08-17 高温で使用される金属部品のための保護被覆 Pending JPH06192887A (ja)

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