JPS6379998A - 複合アルミニウム製品の製造方法 - Google Patents
複合アルミニウム製品の製造方法Info
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- JPS6379998A JPS6379998A JP18529887A JP18529887A JPS6379998A JP S6379998 A JPS6379998 A JP S6379998A JP 18529887 A JP18529887 A JP 18529887A JP 18529887 A JP18529887 A JP 18529887A JP S6379998 A JPS6379998 A JP S6379998A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、改良されたアルミニウム製品に関する。また
、本発明は、改良されたアルミニウム製品の製造方法に
関する。
、本発明は、改良されたアルミニウム製品の製造方法に
関する。
本発明に基づき、a)アルミニウムの内側層と、b)こ
の内側層を有し、多孔質で粗く結晶性のアルミニウム酸
化物の中間層と、C)もし、必要であれば、これらに限
定されないが、グラフアイト、シリコーン、2硫化モリ
ブデン、ポリマー及びナイロン等のような/Il滑剤の
外側表面を有する、改良された複合アルミニウム製品を
提供する。この表面は、製品の最終的な外観を高め、そ
の機能を改善するものであるが、その製品への被着は、
そのような要求がない場合には、必要がない。複合アル
ミニウム製品の改良点は、2価又は3価の金属のアニオ
ン、カチオン又は両者を有する塩を少なくとも1つ、中
間層にあるアルミニウム酸化物の結晶格子中に吸収させ
、好ましくは実質的に飽和させて、強度と硬度と耐腐食
性が向上したアルミニウム酸化物を有する複合体を形成
する工程より成る。
の内側層を有し、多孔質で粗く結晶性のアルミニウム酸
化物の中間層と、C)もし、必要であれば、これらに限
定されないが、グラフアイト、シリコーン、2硫化モリ
ブデン、ポリマー及びナイロン等のような/Il滑剤の
外側表面を有する、改良された複合アルミニウム製品を
提供する。この表面は、製品の最終的な外観を高め、そ
の機能を改善するものであるが、その製品への被着は、
そのような要求がない場合には、必要がない。複合アル
ミニウム製品の改良点は、2価又は3価の金属のアニオ
ン、カチオン又は両者を有する塩を少なくとも1つ、中
間層にあるアルミニウム酸化物の結晶格子中に吸収させ
、好ましくは実質的に飽和させて、強度と硬度と耐腐食
性が向上したアルミニウム酸化物を有する複合体を形成
する工程より成る。
本発明の他の態様に従い、中間層にあるアルミニウム酸
化物の構造は、アルミニウムの内側の表面上に密に詰っ
た中空管状の樹脂状結晶の形態となっている非常に多孔
質の伸張した結晶より成り、酸の浴中で電解により、製
造の最初から最後まで印加電流を絶え間なく連続的に増
加させて約5〜15ボルトから約65−85ボルトまで
の電圧で約1−3ボルト/分の上昇率として形成する。
化物の構造は、アルミニウムの内側の表面上に密に詰っ
た中空管状の樹脂状結晶の形態となっている非常に多孔
質の伸張した結晶より成り、酸の浴中で電解により、製
造の最初から最後まで印加電流を絶え間なく連続的に増
加させて約5〜15ボルトから約65−85ボルトまで
の電圧で約1−3ボルト/分の上昇率として形成する。
更に本発明の他の態様により、中間層にあるアルミニウ
ム酸化物の結晶格子は、2価又は3価の金属のカチオン
、アニオン又は両者を有する少なくとも1つの塩で実質
的に飽和されており、このための製造工程は、アルミニ
ウム酸化物を脱水して吸湿性とし、次にこのアルミニウ
ム酸化物を塩を含む水溶液又は懸濁液で処理することよ
り成る。
ム酸化物の結晶格子は、2価又は3価の金属のカチオン
、アニオン又は両者を有する少なくとも1つの塩で実質
的に飽和されており、このための製造工程は、アルミニ
ウム酸化物を脱水して吸湿性とし、次にこのアルミニウ
ム酸化物を塩を含む水溶液又は懸濁液で処理することよ
り成る。
酸化処理を施された表面を有するアルミニウム製品は、
良く知られている。表面の低い摩擦と耐腐食性の故に、
このようなアルミニウム製品が工業において非常に有用
なものとなっている。表面に形成された多孔質の粗い結
晶性アルミニウム酸化物の薄い層と多孔質の酸化物の薄
い被膜を有するアルミニウム製品は、特に有用である。
良く知られている。表面の低い摩擦と耐腐食性の故に、
このようなアルミニウム製品が工業において非常に有用
なものとなっている。表面に形成された多孔質の粗い結
晶性アルミニウム酸化物の薄い層と多孔質の酸化物の薄
い被膜を有するアルミニウム製品は、特に有用である。
これは、被膜がアルミニウム基材に非常に強固に付着す
るためであり、この故に高い耐磨耗性を有している。
るためであり、この故に高い耐磨耗性を有している。
例えばU、 S、特許3,533,920と3.574
.071参照。
.071参照。
アルミニウムの軽量で強いという性質と、このようなコ
ーティングされた表面の低い摩擦特性は、一方では例え
ば飛行機や発電装置において価値があるものであるが、
このようなコーティングされたアルミニウム表面の強度
、硬度及び腐食耐性(例えば塩水に対する耐性)は、多
くの適用例では充分とはみなされていない。従って、従
来知られているものよりも、より向上した強度、硬度及
び腐食耐性を持っている、硬い酸化アルミニウム表面に
対する需要がある。
ーティングされた表面の低い摩擦特性は、一方では例え
ば飛行機や発電装置において価値があるものであるが、
このようなコーティングされたアルミニウム表面の強度
、硬度及び腐食耐性(例えば塩水に対する耐性)は、多
くの適用例では充分とはみなされていない。従って、従
来知られているものよりも、より向上した強度、硬度及
び腐食耐性を持っている、硬い酸化アルミニウム表面に
対する需要がある。
本発明の改良された複合製品は、純粋なアルミニウム又
はアルミニウム合金とすることができ、また精練、鋳造
又は鍛造することができるアルミニウム基材より造られ
る。アルミニウム基材の表面を清浄にした後、アルミニ
ウム酸化物が基材アルミニウムと一体となって、不規則
で粗い結晶性で、且つ非常に多孔質となるように、アル
ミニウム酸化物の層を電気分解でアルミニウム基材の表
面に形成する。これによってアルミニウム酸化物層に被
着される、低摩擦材料の表層がアルミニウム酸化物の全
ての隙間と孔を実質的に埋め、且つアルミニウム酸化物
層、従って基材アルミニウムの表面に強固に結合するた
め、改良された機能と外観を有する製品ができる。
はアルミニウム合金とすることができ、また精練、鋳造
又は鍛造することができるアルミニウム基材より造られ
る。アルミニウム基材の表面を清浄にした後、アルミニ
ウム酸化物が基材アルミニウムと一体となって、不規則
で粗い結晶性で、且つ非常に多孔質となるように、アル
ミニウム酸化物の層を電気分解でアルミニウム基材の表
面に形成する。これによってアルミニウム酸化物層に被
着される、低摩擦材料の表層がアルミニウム酸化物の全
ての隙間と孔を実質的に埋め、且つアルミニウム酸化物
層、従って基材アルミニウムの表面に強固に結合するた
め、改良された機能と外観を有する製品ができる。
本発明によれば、アルミニウム酸化物の層は、下記に説
明するように電気分解工程の最初から最後まで印加電流
を絶え間なく、連続的に増加させることにより形成する
。得られた独特の構造は、アルミニウム基材の表面に密
に詰った中空管状の樹脂状結晶の形態をした非常に多孔
質の伸張したアルミニウム酸化物結晶より構成される。
明するように電気分解工程の最初から最後まで印加電流
を絶え間なく、連続的に増加させることにより形成する
。得られた独特の構造は、アルミニウム基材の表面に密
に詰った中空管状の樹脂状結晶の形態をした非常に多孔
質の伸張したアルミニウム酸化物結晶より構成される。
また本発明に基づき、アルミニウム酸化物層は、下記に
説明するように、2価又は3価の金属のアニオン、カチ
オン又は両者を有する1つ又はそれ以」−の塩を含む溶
液又は懸濁液で1回又はそれ以上処理することにより変
更し、冬場がアルミニつム酸化物の結晶格子に吸収され
、好ましくは吸収された塩が実質的にアルミニウム酸化
物の結晶格子中に飽和するようにする。この結果、この
ような水性化合物は、アルミニウム酸化物と、より硬く
、強く、またより腐食耐性のある複合体を形成すると考
えられる。また、アルミニウム酸化物の層をこのような
塩で飽和することによりアルミニウム酸化物の隙間と孔
が塩によって少なくとも部分的には埋められ、これによ
ってアルミニウム酸化物層の密度が増加するものと考え
られる。アルミニウム酸化物をこのように変更するため
に使用できる具体的な塩は、ニッケル、コバルト、鉛、
亜鉛及び銅の低級アルカル塩(例えば酢酸塩、蟻酸塩)
、及びアンモニア、アルカリ金属、アルカリ土類金属の
2クロム酸塩とモリブデン酸塩、そしてアルミニウム表
面をシーリングするために用いられるその他の一般的な
塩でる。この処理において、アルミニウム酸化物層は、
アルミニウム酸化物を脱水することにより1つ又はそれ
以上の塩で飽和させ、次に冬場の水溶液又は懸濁液を用
いて処理して、塩が吸湿性のあるアルミニウム酸化物層
によって吸収されるようにするのが良い。また、好まし
くはアルミニウム酸化物層の変更は、数種の塩を使用し
、アルミニウム酸化物層が実質的に数種の塩で飽和され
るまで各処理間に異なる塩を使用してアルミニウム酸化
物を脱水することにより、1度以上行なうのが良い。次
に、得られた変更されたアルミニウム酸化物層には、上
述した通り、外側のコーティング又は膜を施す。
説明するように、2価又は3価の金属のアニオン、カチ
オン又は両者を有する1つ又はそれ以」−の塩を含む溶
液又は懸濁液で1回又はそれ以上処理することにより変
更し、冬場がアルミニつム酸化物の結晶格子に吸収され
、好ましくは吸収された塩が実質的にアルミニウム酸化
物の結晶格子中に飽和するようにする。この結果、この
ような水性化合物は、アルミニウム酸化物と、より硬く
、強く、またより腐食耐性のある複合体を形成すると考
えられる。また、アルミニウム酸化物の層をこのような
塩で飽和することによりアルミニウム酸化物の隙間と孔
が塩によって少なくとも部分的には埋められ、これによ
ってアルミニウム酸化物層の密度が増加するものと考え
られる。アルミニウム酸化物をこのように変更するため
に使用できる具体的な塩は、ニッケル、コバルト、鉛、
亜鉛及び銅の低級アルカル塩(例えば酢酸塩、蟻酸塩)
、及びアンモニア、アルカリ金属、アルカリ土類金属の
2クロム酸塩とモリブデン酸塩、そしてアルミニウム表
面をシーリングするために用いられるその他の一般的な
塩でる。この処理において、アルミニウム酸化物層は、
アルミニウム酸化物を脱水することにより1つ又はそれ
以上の塩で飽和させ、次に冬場の水溶液又は懸濁液を用
いて処理して、塩が吸湿性のあるアルミニウム酸化物層
によって吸収されるようにするのが良い。また、好まし
くはアルミニウム酸化物層の変更は、数種の塩を使用し
、アルミニウム酸化物層が実質的に数種の塩で飽和され
るまで各処理間に異なる塩を使用してアルミニウム酸化
物を脱水することにより、1度以上行なうのが良い。次
に、得られた変更されたアルミニウム酸化物層には、上
述した通り、外側のコーティング又は膜を施す。
本発明の改良された複合製品の製造において、アルミニ
ウム基材の表面は、最初に従来の方法でよごれ、しみ、
酸化物被膜を除去するために洗浄しておくことができる
。洗浄法は、異なるアルミニウム合金によって変るが、
一般的にはアルミニウムを陽極酸化するために施す従来
の処理方法をこの工程で使用することができる。この点
で、カセイアルカリ (例えば加熱した水酸化ナトリウ
ム溶液)をグリースと酸化被膜を除去するのに使用する
ことができ、また酸(暖めたクロム酸−硝酸溶液)をじ
みを取るために使用することができる。
ウム基材の表面は、最初に従来の方法でよごれ、しみ、
酸化物被膜を除去するために洗浄しておくことができる
。洗浄法は、異なるアルミニウム合金によって変るが、
一般的にはアルミニウムを陽極酸化するために施す従来
の処理方法をこの工程で使用することができる。この点
で、カセイアルカリ (例えば加熱した水酸化ナトリウ
ム溶液)をグリースと酸化被膜を除去するのに使用する
ことができ、また酸(暖めたクロム酸−硝酸溶液)をじ
みを取るために使用することができる。
好ましくは、アルミニウム基材は、p H約9−11、
温度約125− 140下の約4−9 oz、 / g
al、の水酸化ナトリウムと錯体化剤とマスキング剤を
含むキレート化されたアルカリ溶液の入った浴を用いて
、1工程で洗浄するのが良い。
温度約125− 140下の約4−9 oz、 / g
al、の水酸化ナトリウムと錯体化剤とマスキング剤を
含むキレート化されたアルカリ溶液の入った浴を用いて
、1工程で洗浄するのが良い。
洗浄溶液を取り除くためにアルミニウム基材を洗った後
、酸化用酸の入った浴中で電解処理を施すことにより、
アルミニウム酸化物層をアルミニウム基材上に成長させ
ることができる。従来法の通り、基材は、アノードとし
て働き、高い電圧と電流密度は非常に多孔質のアルミニ
ウム酸化物層を形成するために使用することができる。
、酸化用酸の入った浴中で電解処理を施すことにより、
アルミニウム酸化物層をアルミニウム基材上に成長させ
ることができる。従来法の通り、基材は、アノードとし
て働き、高い電圧と電流密度は非常に多孔質のアルミニ
ウム酸化物層を形成するために使用することができる。
アルミニウム酸化物の結晶を電解的に成長させるための
非エツチング酸の浴としては、約4−8容量%の硫酸(
66ボ一メ度)、シュウ酸、ザリチル酸、マロン酸、タ
ンニン酸又はコハク酸のようなカルボン酸が1つ又は2
つ以上がそれぞれ0.5−3%で、好ましくは全量が硫
酸濃度の約115としたもの、及び約5−25g /
gal、の糖(例えばシg糖)を含むものを使用するこ
とができる。また、この浴には高い電圧で浴の電気伝導
度を増加させるために、約0.25−1.71bs、
/ gap、の非常に細かく分割された(例えば約3−
6ミクロン)カーボン粉末を含ませるのが良い。好まし
い浴は、約15−20oz、/gap、の硫酸(66ボ
一メ度)、約2−3 oz、 / gal。
非エツチング酸の浴としては、約4−8容量%の硫酸(
66ボ一メ度)、シュウ酸、ザリチル酸、マロン酸、タ
ンニン酸又はコハク酸のようなカルボン酸が1つ又は2
つ以上がそれぞれ0.5−3%で、好ましくは全量が硫
酸濃度の約115としたもの、及び約5−25g /
gal、の糖(例えばシg糖)を含むものを使用するこ
とができる。また、この浴には高い電圧で浴の電気伝導
度を増加させるために、約0.25−1.71bs、
/ gap、の非常に細かく分割された(例えば約3−
6ミクロン)カーボン粉末を含ませるのが良い。好まし
い浴は、約15−20oz、/gap、の硫酸(66ボ
一メ度)、約2−3 oz、 / gal。
のマロン酸、約2−4 oz、 / gal、のシュウ
酸、約0.5−11bs、/ gal、のカーボン粉末
及び約2−4oz、 /ga1.のショ糖より成るもの
である。
酸、約0.5−11bs、/ gal、のカーボン粉末
及び約2−4oz、 /ga1.のショ糖より成るもの
である。
アルミニウム酸化物層の形成中、酸の浴を激しく振盪し
、浴中に多量の(例えば毎分1ガロン当り、少なくとも
約0.5、好ましくは約1−1.5立方フイート)の空
気を送り込んで浴中を酸素が高濃度に熔解した状態に保
って、浴の振盪と酸素要求を満たす。もし必要であれば
、通常のアルキルアリルポリエーテルアルコールのよう
な湿潤剤、例えば市販に供されているローム・アンド・
ハース■(ベンシルハ゛ニア州フィラデルフィア)の商
標名トリトン−100を浴に添加することもできる。
、浴中に多量の(例えば毎分1ガロン当り、少なくとも
約0.5、好ましくは約1−1.5立方フイート)の空
気を送り込んで浴中を酸素が高濃度に熔解した状態に保
って、浴の振盪と酸素要求を満たす。もし必要であれば
、通常のアルキルアリルポリエーテルアルコールのよう
な湿潤剤、例えば市販に供されているローム・アンド・
ハース■(ベンシルハ゛ニア州フィラデルフィア)の商
標名トリトン−100を浴に添加することもできる。
浴の温度は、約25−80下に保っておくのが好ましく
、より好ましくは26−36’Fとする。また浴の温度
は、酸化物層の電解による形成中、特に高電流密度を使
用している時は、大幅に上昇しないようにする。この製
法を実施する際、アルミニウム基村上に電解で成長させ
るための従来法と共に、約5−130ボルトの電圧と約
10−150amps、/ sq、ftの電流密度を使
用するごとができる。しかしながら、アルミニウム基材
の表面上に密に詰った中空管状の樹脂状結晶の形態で伸
張した結晶と共に、本発明に係るアルミニウム酸化物層
の独特の非常に多孔質の構造を得るためには、アノード
とカソード間に印加する電流を製造の最初から最後まで
絶え間なく連続的に増加させなければならない。
、より好ましくは26−36’Fとする。また浴の温度
は、酸化物層の電解による形成中、特に高電流密度を使
用している時は、大幅に上昇しないようにする。この製
法を実施する際、アルミニウム基村上に電解で成長させ
るための従来法と共に、約5−130ボルトの電圧と約
10−150amps、/ sq、ftの電流密度を使
用するごとができる。しかしながら、アルミニウム基材
の表面上に密に詰った中空管状の樹脂状結晶の形態で伸
張した結晶と共に、本発明に係るアルミニウム酸化物層
の独特の非常に多孔質の構造を得るためには、アノード
とカソード間に印加する電流を製造の最初から最後まで
絶え間なく連続的に増加させなければならない。
好ましくは、アルミニウム合金の組成により電圧は約5
−15ボルトから68−85ボルトに増加させ、電流密
度は約10−30amp、/ sq、ftから約606
0−80a。
−15ボルトから68−85ボルトに増加させ、電流密
度は約10−30amp、/ sq、ftから約606
0−80a。
/sq、ftに増加させ、そして電圧は約1−3、好ま
しくは約2−3ボルト/分で増加させ、また電流密度は
、約1−3、好ましくは1.5−2.5amp。
しくは約2−3ボルト/分で増加させ、また電流密度は
、約1−3、好ましくは1.5−2.5amp。
/ sq、ft、/ min、で増加させる。これによ
り、最初 C に微細なアルミニウム酸化物の結晶がアルミニウム基村
上に高密度で成長し、製造中、電流が増加するに従って
微細な結晶が中空管状の樹脂状結晶を形成する。この点
で、約5−15ボルトの最初の低い電圧、約65−85
ボルトの最後の高い電圧、そして約1−3、好ましくは
約2−3ボルト/分の速度での電圧の上昇を行なうこと
は、非常に重要なことであると考えられる。
り、最初 C に微細なアルミニウム酸化物の結晶がアルミニウム基村
上に高密度で成長し、製造中、電流が増加するに従って
微細な結晶が中空管状の樹脂状結晶を形成する。この点
で、約5−15ボルトの最初の低い電圧、約65−85
ボルトの最後の高い電圧、そして約1−3、好ましくは
約2−3ボルト/分の速度での電圧の上昇を行なうこと
は、非常に重要なことであると考えられる。
少なくとも0.0005インチ、好ましくは少なくとも
約0.01インチから成るアルミニウム合金組成物につ
いては約0.05インチの厚さを有する、適当なアルミ
ニウム酸化物結晶の構造は、電気分解で30分以内で形
成することができる。しかし、この製造工程は、アルミ
ニウム酸化物結晶の構造とアルミニウム合金組成の所要
の厚さにより、これ以下又はこれ以上(例えば約90分
まで)かかることがあるが、製造するのに約20分以上
かからないことが望ましい。好ましくは、本発明に係る
アルミニウム酸化物結晶の構造は、その剛性と硬度に悪
影響を与えない程度の厚さくこれは通常約0.0015
−0.0025インチである)に成長させるのが良い。
約0.01インチから成るアルミニウム合金組成物につ
いては約0.05インチの厚さを有する、適当なアルミ
ニウム酸化物結晶の構造は、電気分解で30分以内で形
成することができる。しかし、この製造工程は、アルミ
ニウム酸化物結晶の構造とアルミニウム合金組成の所要
の厚さにより、これ以下又はこれ以上(例えば約90分
まで)かかることがあるが、製造するのに約20分以上
かからないことが望ましい。好ましくは、本発明に係る
アルミニウム酸化物結晶の構造は、その剛性と硬度に悪
影響を与えない程度の厚さくこれは通常約0.0015
−0.0025インチである)に成長させるのが良い。
次に得られたアルミニウム基材上のアルミニウム酸化物
層の複合体は、脱イオン化し、好ましくは蒸留した水を
用いて完全に洗浄して、酸の浴からの表面に付着した残
渣を除去する。次にこの複合体を乾燥させ、脱水するこ
とにより、アルミニウム酸化物層の結晶格子上に結合し
ている水和水を除去する。この乾燥工程は、従来法によ
り約212下又はこれ以上の温度、且つ約15−25分
の条件で行なうことができる。好ましくは、この乾燥
−工程は、約225−300下の温度で強制的な
空気乾燥炉を用いて行なうことにより、アルミニウム酸
化物の速く、完全な脱水が行なわれるようにする。
層の複合体は、脱イオン化し、好ましくは蒸留した水を
用いて完全に洗浄して、酸の浴からの表面に付着した残
渣を除去する。次にこの複合体を乾燥させ、脱水するこ
とにより、アルミニウム酸化物層の結晶格子上に結合し
ている水和水を除去する。この乾燥工程は、従来法によ
り約212下又はこれ以上の温度、且つ約15−25分
の条件で行なうことができる。好ましくは、この乾燥
−工程は、約225−300下の温度で強制的な
空気乾燥炉を用いて行なうことにより、アルミニウム酸
化物の速く、完全な脱水が行なわれるようにする。
次に好ましくは、得られた吸湿性のアルミニウム酸化物
層は、本発明に基づき、2価又は31i11iの金属の
アニオン、カチオン又は両者を有する塩を1つ以上含む
水溶液又は!!濁液を用いた第1の処理により、変更を
施す。この第1の処理では、塩は、水性媒体と一緒にア
ルミニウム酸化物の吸湿性の結晶格子中に吸収される。
層は、本発明に基づき、2価又は31i11iの金属の
アニオン、カチオン又は両者を有する塩を1つ以上含む
水溶液又は!!濁液を用いた第1の処理により、変更を
施す。この第1の処理では、塩は、水性媒体と一緒にア
ルミニウム酸化物の吸湿性の結晶格子中に吸収される。
この後、下記に説明するように、酸化物層を乾燥した時
、塩からの吸収された金属のアニオン、カチオン又は両
者がアルミニウム酸化物と、より硬く、強く、またより
腐食耐性のある複合体を形成する。この第1の処理を施
す時、コバルトとニッケルの塩(例えば酢酸コバルトと
酢酸ニッケル)のような金属塩を少なくとも2つ含んで
いる水性コロイダル懸濁液の使用が好ましく、また懸濁
液中の塩を若干酸性(例えばp H5−6)に保つため
に、低級アルカン酸(例えば酢酸)のような弱酸を用い
て懸濁液のp Hを調整するのが好ましい。W3濁液中
の脱イオン化した、好ましくは蒸留した水の使用は、水
中の熔解した不純物によるアルミニウム酸化物の汚染を
防くために非常に重要であると考えられる。
、塩からの吸収された金属のアニオン、カチオン又は両
者がアルミニウム酸化物と、より硬く、強く、またより
腐食耐性のある複合体を形成する。この第1の処理を施
す時、コバルトとニッケルの塩(例えば酢酸コバルトと
酢酸ニッケル)のような金属塩を少なくとも2つ含んで
いる水性コロイダル懸濁液の使用が好ましく、また懸濁
液中の塩を若干酸性(例えばp H5−6)に保つため
に、低級アルカン酸(例えば酢酸)のような弱酸を用い
て懸濁液のp Hを調整するのが好ましい。W3濁液中
の脱イオン化した、好ましくは蒸留した水の使用は、水
中の熔解した不純物によるアルミニウム酸化物の汚染を
防くために非常に重要であると考えられる。
懸濁液中の2価及び3価の金属塩の濃度は、特に問題と
はならないが、約2−10g/lの冬場、特に例えば約
3〜8g/lの酢酸ニッケルを約2=5g/lの酢酸コ
バルトと一緒に使用することが好ましい。この処理で水
性塩の懸濁液の温度は特に問題とはならないが、約18
0−2]0°Fに温度を上げることが好ましい。塩の懸
濁液を用いたアルミニウム酸化物層の処理方法も特に問
題とはならない。そして、この第1の処理は、アルミニ
ウム酸化物層をその草月と共に、懸濁液中に例えば約1
0−40分間浸けるだけで良好に行なうことができる。
はならないが、約2−10g/lの冬場、特に例えば約
3〜8g/lの酢酸ニッケルを約2=5g/lの酢酸コ
バルトと一緒に使用することが好ましい。この処理で水
性塩の懸濁液の温度は特に問題とはならないが、約18
0−2]0°Fに温度を上げることが好ましい。塩の懸
濁液を用いたアルミニウム酸化物層の処理方法も特に問
題とはならない。そして、この第1の処理は、アルミニ
ウム酸化物層をその草月と共に、懸濁液中に例えば約1
0−40分間浸けるだけで良好に行なうことができる。
この浸漬の時間は、この第1の処理の間にアルミニウム
酸化物によって吸収される塩の量を制御するように調節
するのが好ましい。この点で、もし1度だけこのような
処理を行なうのであれば、アルミニウム酸化物は、水性
塩の溶液又は懸濁液中で実質的に塩で飽和されるまで、
浸けておかなければならない。しかし、もしこのような
処理を2度以上行なう場合には、アルミニウム酸化物を
第1の処理の間、第1の処理からの所望の量の塩を吸収
するのに充分な程度の時間、浸けておく必要がある。
酸化物によって吸収される塩の量を制御するように調節
するのが好ましい。この点で、もし1度だけこのような
処理を行なうのであれば、アルミニウム酸化物は、水性
塩の溶液又は懸濁液中で実質的に塩で飽和されるまで、
浸けておかなければならない。しかし、もしこのような
処理を2度以上行なう場合には、アルミニウム酸化物を
第1の処理の間、第1の処理からの所望の量の塩を吸収
するのに充分な程度の時間、浸けておく必要がある。
次に得られた、アルミニウム基村上の変更されたアルミ
ニウム酸化物層の複合体は、脱イオン水で完全に洗浄し
、この後旧述した方法で乾燥し、脱水する。次に好まし
くは、生成した吸湿性の7ルミニウム酸化物層は、本発
明に基づき、2価又は3価の金属のアニオン、カチオン
又は両者ををする1つ以上の塩を含む水溶液又は懸濁液
を用いた第2の処理により、変更するのが良い。この第
2の処理では、塩は再び溶液又は懸濁液と共にアルミニ
ウム酸化物の吸湿性の結晶格子中に吸収される。下記に
説明するように、酸化物層を充分乾燥させると、塩から
の吸収された金属アニオン、カチオン又は両者は、アル
ミニウム酸化物とより硬く、より強くそしてより耐腐食
性のある結晶性複合体を形成する。この第2の処理では
、2クロム酸アルカリ金属を唯一の塩として使用するこ
とが好ましい。その水性塩のp Hは、アルカリ金属又
はアルカリ土類金属の水酸化物のような強塩基を使用し
て、溶液を若干酸性(例えば4.5−7のpH)に調節
するのが良い。塩溶液中の脱イオン水の使用は、アルミ
ニウム酸化物の汚染を防止するのに重要であると考えら
れる。この溶液中の強酸、塩及び強塩基の濃度は特に問
題にならないが、例えば約75−125g/lの2クロ
ム酸カリウムと約15−25g/]の水酸化カリウムを
使用することが好ましい。この処理で水性塩溶液の温度
も特に問題とはならないが、約195−205下の温度
が好ましい。アルミニウム酸化物層をこの塩溶液で処理
する方法も特に問題とはならない。そして、この第2の
処理は、アルミニウム酸化物層をその草月と共に、溶液
中に例えば約20−40分浸けるだ(Jで良好に行なう
ことができる。史に、この浸漬の時間は、第2の処理の
間にアルミニウム酸化物によって吸収される塩の量を制
御するように調節するのが好ましい。好ましくは、この
第2の処理は、アルミニウム酸化物を変更するこのよう
な処理の最後として、その浸漬の時間は、アルミニウム
酸化物が第1と第2の処理から結合した塩によって実質
的に飽和されるまで、浸けておくのが良い。
ニウム酸化物層の複合体は、脱イオン水で完全に洗浄し
、この後旧述した方法で乾燥し、脱水する。次に好まし
くは、生成した吸湿性の7ルミニウム酸化物層は、本発
明に基づき、2価又は3価の金属のアニオン、カチオン
又は両者ををする1つ以上の塩を含む水溶液又は懸濁液
を用いた第2の処理により、変更するのが良い。この第
2の処理では、塩は再び溶液又は懸濁液と共にアルミニ
ウム酸化物の吸湿性の結晶格子中に吸収される。下記に
説明するように、酸化物層を充分乾燥させると、塩から
の吸収された金属アニオン、カチオン又は両者は、アル
ミニウム酸化物とより硬く、より強くそしてより耐腐食
性のある結晶性複合体を形成する。この第2の処理では
、2クロム酸アルカリ金属を唯一の塩として使用するこ
とが好ましい。その水性塩のp Hは、アルカリ金属又
はアルカリ土類金属の水酸化物のような強塩基を使用し
て、溶液を若干酸性(例えば4.5−7のpH)に調節
するのが良い。塩溶液中の脱イオン水の使用は、アルミ
ニウム酸化物の汚染を防止するのに重要であると考えら
れる。この溶液中の強酸、塩及び強塩基の濃度は特に問
題にならないが、例えば約75−125g/lの2クロ
ム酸カリウムと約15−25g/]の水酸化カリウムを
使用することが好ましい。この処理で水性塩溶液の温度
も特に問題とはならないが、約195−205下の温度
が好ましい。アルミニウム酸化物層をこの塩溶液で処理
する方法も特に問題とはならない。そして、この第2の
処理は、アルミニウム酸化物層をその草月と共に、溶液
中に例えば約20−40分浸けるだ(Jで良好に行なう
ことができる。史に、この浸漬の時間は、第2の処理の
間にアルミニウム酸化物によって吸収される塩の量を制
御するように調節するのが好ましい。好ましくは、この
第2の処理は、アルミニウム酸化物を変更するこのよう
な処理の最後として、その浸漬の時間は、アルミニウム
酸化物が第1と第2の処理から結合した塩によって実質
的に飽和されるまで、浸けておくのが良い。
勿論、上述した第1と第2の処理を行なう順序は、逆に
することができる。そして、もし必要であり、追加の処
理を施すことにより、アルミニウム酸化物の結晶格子が
塩によって実質的に飽和するのであれば、2価と3価の
金属のアニオン、カチオン又は両者を有する他の塩の水
溶液と懸濁液を用いて追加の最後の処理を施すことがで
きる。
することができる。そして、もし必要であり、追加の処
理を施すことにより、アルミニウム酸化物の結晶格子が
塩によって実質的に飽和するのであれば、2価と3価の
金属のアニオン、カチオン又は両者を有する他の塩の水
溶液と懸濁液を用いて追加の最後の処理を施すことがで
きる。
次に生成した複合体は、上述したように、脱イオン水を
用いて完全に洗浄し、この後乾燥し、素早く脱水する。
用いて完全に洗浄し、この後乾燥し、素早く脱水する。
このように形成され、被着されたアルミニウム酸化物層
には、上述したように従来の塗布法により/Ii!I滑
剤の1つを塗布することができる。
には、上述したように従来の塗布法により/Ii!I滑
剤の1つを塗布することができる。
本製法により製造された複合体の表面は、改良された特
性を有する独特の結合状態を有している。
性を有する独特の結合状態を有している。
この複合体の低摩擦表面は、ロックウェルC目盛りで6
4以」二の硬度を有しており、6061 T6のような
アルミニウム合金から造った複合体製品では1昆68の
表面硬度が得られる。この複合体は、塩水の噴霧に対す
る耐腐食性ではASTM B117−73に基づ(測定
によれば、現在通用可能な基準の全てを少なくとも約5
00%上回るという結果が得られる。
4以」二の硬度を有しており、6061 T6のような
アルミニウム合金から造った複合体製品では1昆68の
表面硬度が得られる。この複合体は、塩水の噴霧に対す
る耐腐食性ではASTM B117−73に基づ(測定
によれば、現在通用可能な基準の全てを少なくとも約5
00%上回るという結果が得られる。
この複合体の表面の耐磨耗性は、ASTM 0658−
81によりC5−17の車と1000mgの負荷を使用
し、70rpmで測定したところによると、この複合体
は僅か4−6 mgの重量の損失だけで10,000回
転持続した。
81によりC5−17の車と1000mgの負荷を使用
し、70rpmで測定したところによると、この複合体
は僅か4−6 mgの重量の損失だけで10,000回
転持続した。
この複合体の表面の耐光性は、^STM−1旧、619
2法及びASTM 02244による測定では水の噴霧
なしで光に対して200時間を越えている。この複合体
の表面は、ASTM旧36−77に基づいて測定した場
合、汚れは見られなかった。この複合体のインピーダン
スは、ASTM B457−67に基づいて測定した場
合、100キロオームを越えており、そのインピーダン
ス/アドミタンスは、+502931による測定では、
最小20マイクロシーメンスである。この複合体の表面
は、そのアルミニウム基材より約12−20倍大きな耐
衝撃力を有している。また、この複合体の表面は、約−
350から+650°Fの実効的な温度範囲内で、その
強度、強靭さ又は自己潤滑特性に著しい変化が生じるこ
とはない。
2法及びASTM 02244による測定では水の噴霧
なしで光に対して200時間を越えている。この複合体
の表面は、ASTM旧36−77に基づいて測定した場
合、汚れは見られなかった。この複合体のインピーダン
スは、ASTM B457−67に基づいて測定した場
合、100キロオームを越えており、そのインピーダン
ス/アドミタンスは、+502931による測定では、
最小20マイクロシーメンスである。この複合体の表面
は、そのアルミニウム基材より約12−20倍大きな耐
衝撃力を有している。また、この複合体の表面は、約−
350から+650°Fの実効的な温度範囲内で、その
強度、強靭さ又は自己潤滑特性に著しい変化が生じるこ
とはない。
本発明とその多くの付随する利益は、」二連した説明に
より理解されるであろう。また、本発明の趣旨を逸脱し
たり、全ての実質的な利益を損なうことなく、本発明の
複合体アルミニウム製品とこの製品の製造方法において
種々の変更や変形が可能であることが明らかであろう。
より理解されるであろう。また、本発明の趣旨を逸脱し
たり、全ての実質的な利益を損なうことなく、本発明の
複合体アルミニウム製品とこの製品の製造方法において
種々の変更や変形が可能であることが明らかであろう。
そして、上述した製品とその製造方法は、単に好ましい
実施例として示したものである。
実施例として示したものである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、a)アルミニウムの内側層と、b)該内側層を持つ
、多孔質で粗く結晶性のアルミニウム酸化物の中間層を
有する複合アルミニウム製品において、 改良点として、中間層にあるアルミニウム酸化物の結晶
格子中に2価又は3価の金属のアニオン、カチオン又は
両方を有する少なくとも1つの塩が吸収されて、強度、
硬度及び耐腐食性が向上したアルミニウム酸化物複合体
が生成することを特徴とする複合アルミニウム製品。 2、塩が、中間層におけるアルミニウム酸化物の結晶格
子中に実質的に飽和することを特徴とする、特許請求の
範囲第1項記載の複合アルミニウム製品。 3、塩がニッケル、コバルト又はクロムの塩であること
を特徴とする、特許請求の範囲第2項記載の複合アルミ
ニウム製品。 4、ニッケル塩、コバルト塩及びクロム塩がアルミニウ
ム酸化物の結晶格子中に吸収されることを特徴とする、
特許請求の範囲第3項記載の複合アルミニウム製品。 5、酢酸ニッケル、酢酸コバルト及び2クロム酸カリウ
ムがアルミニウム酸化物の結晶格子中に吸収されること
を特徴とする、特許請求の範囲第4項記載の複合アルミ
ニウム製品。 6、a)アルミニウムの内側層上に電気分解で該内側層
を有する多孔質で粗く結晶性のアルミニウム酸化物の中
間層を形成して、これによる表面層を形成する工程と、
b)次に、中間層のアルミニウム酸化物の生成した表面
に低摩擦材料の外側層を該中間層に被着する工程を有す
る、複合アルミニウムの製造方法において、 酸の浴中で中間層を電解により形成するための改良され
た方法は、 製造の最初から最後まで絶え間なく連続的に印加電流を
増大させて、約5−15ボルトから約65−85ボルト
の電圧まで約1−3ボルト/分の上昇率とすることを特
徴とする、複合アルミニウム製品の製造方法。 7、電流密度を製造の最初から最後まで約10−30a
mps./sq.ft.から約60−80amps./
sq.ft.まで約1−3amps./sq.ft.m
in.の上昇率で上昇させることを特徴とする、特許請
求の範囲第6項記載の複合アルミニウム製品の製造方法
。 8、電圧は、約2−3ボルト/分の速度で上昇させ、電
流密度は、約1.5−2.5amps./sq.ft.
min.の速度で上昇させることを特徴とする、特許請
求の範囲第7項記載の複合アルミニウム製品の製造方法
。 9、特許請求の範囲第6項記載の製法により形成された
中間層と、アルミニウムの内側層の表面上に密に詰った
中空管状の樹脂状結晶の形態で伸張した結晶より成るア
ルミニウム酸化物構造を有する複合製品。 10、中間層のアルミニウム酸化物の結晶構造の厚さは
、約0.0015−0.0025インチであることを特
徴とする、特許請求の範囲第9項記載の複合製品。 11、a)アルミニウムの内側層上に電気分解で該内側
層を有する多孔質で粗く結晶性のアルミニウム酸化物の
中間層を形成する工程と、b)次に、中間層のアルミニ
ウム酸化物の生成した表面に低摩擦材料の外側層を該中
間層に被着する工程を有する、複合アルミニウム製品の
製造方法において、 改良された方法は、低摩擦材料を被着する前に、アルミ
ニウム酸化物の中間層を2価又は3価の金属のアニオン
、カチオン又は両者を有する塩の少なくとも1つを含む
溶液又は懸濁液を用いて処理することを特徴とする複合
アルミニウム製品の製造方法。 12、塩は実質的にアルミニウム酸化物の結晶格子中に
飽和することを特徴とする、特許請求の範囲第11項記
載の複合アルミニウム製品の製造方法。 13、中間層のアルミニウム酸化物を脱水してこれを吸
湿性とし、この後この吸湿性のアルミニウム酸化物を塩
の水溶液又は懸濁液で処理することを特徴とする、特許
請求の範囲第12項記載の複合アルミニウム製品の製造
方法。 14、塩は、ニッケル又はコバルトの塩であることを特
徴とする、特許請求の範囲第13項記載の複合アルミニ
ウム製品の製造方法。 15、アルミニウム酸化物を酢酸ニッケルと酢酸コバル
トの水性懸濁液を用いて処理することを特徴とする、特
許請求の範囲第14項記載の複合アルミニウム製品の製
造方法。 16、塩を用いたアルミニウム酸化物の酸処理の最初の
脱水の後に、中間層のアルミニウム酸化物を、再び脱水
して吸湿性とし、次にこの吸湿性のアルミニウム酸化物
を塩の水溶液又は懸濁液を用いて第2の処理を施すこと
を特徴とする複合アルミニウム製品の製造方法。 17、最初の処理の塩は、第2番目の処理の塩とは異な
ることを特徴とする、特許請求の範囲第16項記載の複
合アルミニウム製品の製造方法。 18、アルミニウム酸化物を最初の処理で酢酸ニッケル
と酢酸コバルトの水性懸濁液で処理し、第2番目の処理
で2クロム酸カリウムの水溶液で処理することを特徴と
する、特許請求の範囲第17項記載の複合アルミニウム
製品の製造方法。 19、アルミニウム酸化物の中間層を、酸浴中で電解に
よりアルミニウム酸化物層を形成するため、印加電流を
製造の最初から最後まで絶え間なく連続的に増加させて
、約5−15ボルトの電圧まで1−3ボルト/分の上昇
率とすることを特徴とする複合アルミニウム製品の製造
方法。 20、電流密度をアルミニウム酸化物層を形成するため
、製造の初期から最後まで約10−30amps./s
q.ft.から約60−80amps./sq.ft.
まで約1−3amps./sq.ft.min.の上昇
率で増加させることを特徴とする、特許請求の範囲第1
9項記載の複合アルミニウム製品の製造方法。 21、アルミニウム酸化物層を形成するための工程にお
いて、電圧を約2−3ボルト/分の割合で増加させ、ま
た電流密度を約1.5−2.5amps./sq.ft
.min.の割合で増加させることを特徴とする、特許
請求の範囲第20項記載の複合アルミニウム製品の製造
方法。 22、塩がアルミニウム酸化物の結晶格子中に飽和する
ことを特徴とする、特許請求の範囲第21項記載の複合
アルミニウム製品の製造方法。 23、中間層のアルミニウム酸化物を脱水して吸湿性に
する工程と、この後この吸湿性のアルミニウム酸化物を
塩の水溶液又は懸濁液を用いて処理する工程を有するこ
とを特徴とする、特許請求の範囲第22項記載の複合ア
ルミニウム製品の製造方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US88869586A | 1986-07-24 | 1986-07-24 | |
| US888695 | 1986-07-24 | ||
| US041723 | 1987-04-23 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6379998A true JPS6379998A (ja) | 1988-04-09 |
| JPH0250199B2 JPH0250199B2 (ja) | 1990-11-01 |
Family
ID=25393693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18529887A Granted JPS6379998A (ja) | 1986-07-24 | 1987-07-24 | 複合アルミニウム製品の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6379998A (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4928577A (ja) * | 1972-07-14 | 1974-03-14 | ||
| JPS5216974A (en) * | 1975-07-31 | 1977-02-08 | Natl Res Inst For Metals | Method of manufacturing air phase epitachisial growing layer of chemic al compound semiconductor |
| JPS52103336A (en) * | 1976-02-27 | 1977-08-30 | Riken Keikinzoku Kogyo Kk | Aluminum oxide |
| JPS6127476A (ja) * | 1984-07-18 | 1986-02-06 | 株式会社 前川製作所 | 凍結方法 |
-
1987
- 1987-07-24 JP JP18529887A patent/JPS6379998A/ja active Granted
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4928577A (ja) * | 1972-07-14 | 1974-03-14 | ||
| JPS5216974A (en) * | 1975-07-31 | 1977-02-08 | Natl Res Inst For Metals | Method of manufacturing air phase epitachisial growing layer of chemic al compound semiconductor |
| JPS52103336A (en) * | 1976-02-27 | 1977-08-30 | Riken Keikinzoku Kogyo Kk | Aluminum oxide |
| JPS6127476A (ja) * | 1984-07-18 | 1986-02-06 | 株式会社 前川製作所 | 凍結方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0250199B2 (ja) | 1990-11-01 |
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