表面處理鋁材及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種實(shí)施了表面處理的純鋁材或鋁合金材（以下，記為"鋁材"）及其 制造方法，詳細(xì)而言，涉及一種表面處理鋁材及其制造方法，該表面處理鋁材在表面的一部 分形成有耐蝕性優(yōu)異的耐蝕性氧化皮膜層，在未形成有該耐蝕性氧化皮膜層的表面的部位 形成有粘接性和密合性優(yōu)異的多孔性氧化皮膜層。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋁材輕質(zhì)且具有適度的機(jī)械特性，并且具有優(yōu)異的美感、成型加工性、耐蝕性等特 征，因此可廣泛使用于各種容器類(lèi)、結(jié)構(gòu)材料、機(jī)械部件、電子部件等。通過(guò)對(duì)這些鋁材的一 部分實(shí)施表面處理，能夠賦予和提高耐蝕性、耐磨耗性、樹(shù)脂密合性、粘接性、親水性、撥水 性、抗菌性、創(chuàng)意性、紅外線放射性、高反射性等機(jī)能，廣泛利用。
[0003] 例如，作為提高耐蝕性和耐磨耗性的表面處理法，廣泛使用陽(yáng)極氧化處理（所謂 的陽(yáng)極氧化鋁處理）。具體而言，如非專(zhuān)利文獻(xiàn)1、2中所記載的，通過(guò)將鋁材浸漬于酸性電 解浴并利用直流電流進(jìn)行電解處理而形成陽(yáng)極氧化皮膜，根據(jù)用途提出了各種處理方法。
[0004] 另外，尤其是作為使樹(shù)脂密合性提高的表面處理法，專(zhuān)利文獻(xiàn)1中提出了一種堿 交流電解法。即，使用浴溫35~85°C的堿性溶液，在以電流密度4~50A/dm 2、電量超過(guò) 80C/dm2的時(shí)間，進(jìn)行交流電解處理。由此獲得形成有膜厚5〇〇~5000A的氧化皮膜的印刷 接線用基板。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006] 非專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0007] 非專(zhuān)利文獻(xiàn)1 : 7S二夕厶/、y卜'、7、、y夕第7版，179~190頁(yè)，2007年，一般社 団法人日本7Λ協(xié)會(huì)
[0008] 非專(zhuān)利文獻(xiàn)2 :日本工業(yè)規(guī)格JIS Η8601，《7;Ρ S二夕厶及S二夕厶合金① 陽(yáng)極酸化皮膜》（1999)
[0009] 專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0010] 專(zhuān)利文獻(xiàn)1 :日本特開(kāi)平5-191001號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 發(fā)明所要解決的課題
[0012] 如上所述的現(xiàn)有技術(shù)中，直接接線于鋁材進(jìn)行電解處理之后，使鋁材本身成為電 極。因此，表面處理對(duì)鋁材觸及電解溶液的區(qū)域整體實(shí)施。
[0013] 對(duì)鋁材的一部分實(shí)施賦予樹(shù)脂密合性的表面處理時(shí)，用掩蔽膠帶等被覆不實(shí)施處 理的表面部分。對(duì)未被被覆的部分實(shí)施表面處理，因此，樹(shù)脂密合性提高。然而，由于在表 面處理后除去了被覆的部分未實(shí)施表面處理，因此，該部分如預(yù)設(shè)那樣，未被賦予樹(shù)脂密合 性，存在未獲得耐蝕性的問(wèn)題。
[0014] 此時(shí)，對(duì)錯(cuò)材表面的一部分實(shí)施提高樹(shù)脂密合性的表面處理后，必須對(duì)未實(shí)施表 面處理的部分進(jìn)行賦予耐蝕性的表面處理。因此，再度被覆實(shí)施了提高樹(shù)脂密合性的表面 處理的部分，進(jìn)行第2次的表面處理。因此，進(jìn)行2次被覆不僅導(dǎo)致成本提高，還存在另外 需要進(jìn)行第2次表面處理的工序從而降低生產(chǎn)性的問(wèn)題。
[0015] 用于解決課題的方法
[0016] 本發(fā)明的發(fā)明人為了解決上述課題而重復(fù)進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了一種僅在特定 部分形成耐蝕性氧化皮膜且在未形成耐蝕性氧化皮膜的部分形成具有密合性的多孔性氧 化皮膜的表面處理鋁材，以及同時(shí)形成這些耐蝕性氧化皮膜與多孔性氧化皮膜的表面處理 鋁材的制造方法，從而完成了本發(fā)明。
[0017] 即，本發(fā)明在權(quán)利要求1中為一種表面處理鋁材，其特征在于，包括：鋁材、形成于 該鋁材表面的一部分且具有單層結(jié)構(gòu)的耐蝕性氧化皮膜、和形成于上述鋁材表面的未形成 耐蝕性氧化皮膜的部位的多孔性氧化皮膜；上述耐蝕性氧化皮膜具有10~IOOnm的厚度， 設(shè)由FT-IR分析得到的峰吸收波數(shù)為b (cm ^、峰吸收波數(shù)b的峰吸收率為a(% )時(shí)，滿足 I < a < 95且b多3a+710的關(guān)系，上述多孔性氧化皮膜包括形成于表面?zhèn)惹液穸葹?0~ 500nm的多孔型鋁氧化皮膜層、和形成于基材側(cè)且厚度為3~30nm的阻隔型鋁氧化皮膜層， 在上述多孔型鋁氧化皮膜層形成有直徑5~30nm的小孔，形成于鋁材表面的多孔性氧化皮 膜整體中，上述多孔型鋁氧化皮膜層與阻隔型鋁氧化皮膜層的合計(jì)厚度的變動(dòng)幅度在該合 計(jì)厚度的算術(shù)平均值的±50%以內(nèi)。
[0018] 本發(fā)明在權(quán)利要求2為如權(quán)利要求1中，上述峰吸收波數(shù)b (cm》為來(lái)自Al-O的 最強(qiáng)伸縮振動(dòng)的峰的波數(shù)，出現(xiàn)于720 < b < 995的范圍。
[0019] 本發(fā)明在權(quán)利要求3為如權(quán)利要求1或2中，上述多孔型鋁氧化皮膜層的小孔的 總孔面積相對(duì)于表觀上的表面積的比為25~75%。
[0020] 本發(fā)明在權(quán)利要求4中為一種表面處理鋁材的制造方法，其特征在于：使用要表 面處理的鋁材的電極、對(duì)電極和接線于上述鋁材電極的導(dǎo)電材，將pH9~13、液溫35~ 85°C且溶存鋁濃度為5ppm以上、1000 ppm以下的堿性水溶液作為電解溶液，在頻率10~ 100Hz、電流密度4~50A/dm 2和電解時(shí)間5~60秒的條件下進(jìn)行交流電解處理，由此在與 對(duì)電極對(duì)置的上述鋁材表面形成多孔性氧化皮膜，并同時(shí)在與接線于鋁材電極的導(dǎo)電材對(duì) 置的上述鋁材表面形成耐蝕性氧化皮膜。
[0021] 本發(fā)明在權(quán)利要求5為如權(quán)利要求4中，上述要表面處理的鋁材電極與對(duì)電極均 為平板狀，電解溶液中的上述接線于鋁材電極的導(dǎo)電材的面積為欲形成耐蝕性氧化皮膜的 面積的80~150%，上述導(dǎo)電材與錯(cuò)材的距離為1~50mm。
[0022] 本發(fā)明在權(quán)利要求6為如權(quán)利要求4或5中，上述接線于鋁材電極的導(dǎo)電材由不 銹鋼材或銅材構(gòu)成。
[0023] 本發(fā)明在權(quán)利要求7為如權(quán)利要求4~6中的任一項(xiàng)中，將導(dǎo)電材配置于上述鋁 材電極的一個(gè)面?zhèn)?，使其與該面對(duì)置，將對(duì)電極配置于鋁材電極的另一個(gè)面?zhèn)?，使其與該面 對(duì)置，由此在鋁材電極的上述一個(gè)面形成耐蝕性氧化皮膜，在上述另一個(gè)面形成多孔性氧 化皮膜。
[0024] 本發(fā)明在權(quán)利要求8為如權(quán)利要求4~6中的任一項(xiàng)中，將對(duì)電極配置于上述鋁 材電極的另一個(gè)面?zhèn)?，使其與該面對(duì)置，將導(dǎo)電材配置在該另一個(gè)面與對(duì)電極之間，使其與 鋁材電極的另一個(gè)面的一部分對(duì)置，將上述對(duì)電極配置成與互補(bǔ)于鋁材電極的另一個(gè)面的 上述一部分的其它部位對(duì)置，由此在鋁材電極的另一個(gè)面的上述一部分形成耐蝕性氧化皮 膜，在鋁材電極的上述其它部位形成多孔性氧化皮膜。
[0025] 發(fā)明的效果
[0026] 通過(guò)本發(fā)明，可提供一種表面處理鋁材及其制造方法，該表面處理鋁材的特征在 于，在表面的一部分形成有耐蝕性氧化皮膜，在未形成有耐蝕性氧化皮膜的部位形成有具 有密合性的多孔性氧化皮膜。
【附圖說(shuō)明】
[0027] 圖1是本發(fā)明的表面處理鋁材的一部分的剖面示意圖。
[0028] 圖2是本發(fā)明的表面處理鋁材的其它部位的剖面示意圖。
[0029] 圖3是顯示本發(fā)明的鋁材的電解裝置的一實(shí)施方式的前視圖。
[0030] 圖4是顯示本發(fā)明的鋁材的電解裝置的另一實(shí)施方式的前視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 以下，依序說(shuō)明本發(fā)明的細(xì)節(jié)。
[0032] 如圖1所示，在本發(fā)明的表面處理鋁材1的表面的一部分形成有耐蝕性氧化皮膜 3。另外，如圖2所示，在未形成有耐蝕性氧化皮膜3的鋁材2的表面部位形成有多孔性氧 化皮膜4。
[0033] A.關(guān)于鋁材
[0034] 作為本發(fā)明中使用的鋁材，可以使用純鋁或鋁合金。鋁合金的成分并無(wú)特別限制， 能夠使用包括JIS中規(guī)定的合金的各種合金。就形狀而言，無(wú)特別限制，從能夠穩(wěn)定形成處 理皮膜的觀點(diǎn)考慮，適合使用平板狀。
[0035] B.關(guān)于鋁材表面的耐蝕性氧化皮膜結(jié)構(gòu)
[0036] 如圖1所示，在本發(fā)明中使用的鋁材2的表面的一部分形成厚度為10~lOOnm、優(yōu) 選為20~80nm的不定形的耐蝕性氧化皮膜3。該耐蝕性氧化皮膜3為單層結(jié)構(gòu)的皮膜。若 為非單層結(jié)構(gòu)的多層結(jié)構(gòu)，表層與中間層之間發(fā)生間隙腐蝕，因此無(wú)法顯示充分的耐蝕性。 另外，也能夠在鋁材2整面形成耐蝕性氧化皮膜3。耐蝕性氧化皮膜3的厚度小于IOnm時(shí)， 無(wú)法獲得充分的耐蝕性。另一方面，超過(guò)IOOnm時(shí)則難以控制耐蝕性氧化皮膜厚度，發(fā)生處 理不均。
[0037] 該耐蝕性氧化皮膜3的膜質(zhì)通過(guò)以FT-IR(傅立葉轉(zhuǎn)換式紅外線分光光度計(jì)）進(jìn) 行分析時(shí)的紅外線吸收光譜的峰吸收波數(shù)b (cm ^、以及由該峰吸收波數(shù)中的基線得到的峰 吸收率（a% )而賦予特征。這里，峰吸收波數(shù)b(cm 4是來(lái)自Al-O的最強(qiáng)伸縮振動(dòng)的峰的 吸收波數(shù)。此外，峰吸收波數(shù)b (cm》通常出現(xiàn)于720彡b彡995的范圍。
[0038] 在本發(fā)明中所使用的耐蝕性氧化皮膜中，規(guī)定：利用FT-IR進(jìn)行分析時(shí)的上述峰 吸收率 a(% )為I < a < 95、優(yōu)選為2 < a < 75。該峰吸收率小于1%時(shí)，耐蝕性氧化皮 膜的厚度小于l〇nm，使耐蝕性不足。該峰吸收率若超過(guò)95%，則耐蝕性氧化皮膜的厚度超 過(guò)100nm，難以控制耐蝕性氧化皮膜厚度，容易引發(fā)處理不均。此外，在本發(fā)明中，峰吸收率 a(% )與峰吸收波數(shù)b(cm》滿足b彡3a+710、優(yōu)選為b彡3a+720的關(guān)系。不滿足該關(guān)系 時(shí)，耐蝕性氧化皮膜的皮膜形狀變成多孔質(zhì)形狀，導(dǎo)致耐蝕性降低。
[0039] C.關(guān)于鋁材表面的多孔性氧化皮膜結(jié)構(gòu)
[0040] 如圖2所示，在未形成有耐蝕性氧化皮膜的部位的鋁材表面形成有多孔性氧化皮 膜4。多孔性氧化皮膜4包括鋁材2的基材側(cè)的阻隔型鋁氧化皮膜層41和表層側(cè)的多孔型 鋁氧化皮膜層42。
[0041] C-L多孔型鋁氧化皮膜層
[0042] 多孔型鋁氧化皮膜層42的厚度為20~500nm。小于20nm時(shí)，厚度不充分，因此后 述的小孔結(jié)構(gòu)的形成容易變得不充分，使粘接力或密合力降低。另一方面，若超過(guò)500nm，多 孔型鋁氧化皮膜層本身容易凝集破壞而使粘接力或密合力降低。多孔型鋁氧化皮膜層42 的