特開 2019-94553 アルミニウム部材及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2019-94553(P2019-94553A)

(43)【公開日】2019年6月20日

(54)【発明の名称】アルミニウム部材及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   C25D 11/04 20060101AFI20190530BHJP

   C25D 11/06 20060101ALI20190530BHJP

【ＦＩ】

   C25D11/04 313

   C25D11/04 302

   C25D11/06 B

   C25D11/06 C

   C25D11/06 D

   C25D11/04 101H

【審査請求】有

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2017-227482(P2017-227482)

(22)【出願日】2017年11月28日

(11)【特許番号】特許第6474878号(P6474878)

(45)【特許公報発行日】2019年2月27日

(71)【出願人】

【識別番号】000107538

【氏名又は名称】株式会社ＵＡＣＪ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100135633

【弁理士】

【氏名又は名称】二宮 浩康

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】布村 順司

(57)【要約】

【課題】従来よりも簡便な一次処理のみで白色度の高いアルミニウム部材及びその製造方法を提供する。
【解決手段】アルミニウム又はアルミニウム合金からなる母材と母材の表面上に１００μｍ以下の厚さの陽極酸化被膜とを有するアルミニウム部材であって、陽極酸化被膜は母材の表面上に形成された１０〜１５０ｎｍの厚さのバリア層と、バリア層上に形成された６μｍ以上の厚さのポーラス層とを有し、ポーラス層はバリア層との境界からポーラス層の厚さ方向に伸びる第１の孔と、第１の孔に連通すると共に前記ポーラス層の厚さ方向をポーラス層の表面に向かって放射状に分岐して伸びる第２の孔とを有するアルミニウム部材。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

アルミニウム又はアルミニウム合金からなる母材と、
前記母材の表面上に、１００μｍ以下の厚さの陽極酸化被膜と、
を有するアルミニウム部材であって、
前記陽極酸化被膜は、
前記母材の表面上に形成された１０〜１５０ｎｍの厚さのバリア層と、
前記バリア層上に形成された６μｍ以上の厚さのポーラス層と
を有し、
前記ポーラス層は、
前記ポーラス層とバリア層の境界から、前記ポーラス層の厚さ方向に伸びる第１の孔と、
前記第１の孔に連通すると共に前記ポーラス層の厚さ方向をポーラス層の表面に向かって放射状に分岐して伸びる第２の孔と、
を有する、アルミニウム部材。

【請求項2】

前記第２の孔が、前記母材の表面となす角度は３０〜８５度である、請求項１に記載のアルミニウム部材。

【請求項3】

前記アルミニウム部材を前記陽極酸化被膜の表面側から測定した時のハンター白色度が７０〜９０である、請求項１又は２に記載のアルミニウム部材。

【請求項4】

前記第１の孔の平均径は１０〜１５０ｎｍであり、かつ、隣り合う前記第１の孔の平均間隔は２５〜４００ｎｍである、請求項１から３までの何れか１項に記載のアルミニウム部材。

【請求項5】

アルミニウム又はアルミニウム合金からなる母材を準備する工程と、
前記母材に対して、濃度が０．０１〜２．０ｍｏｌ・ｄｍ^−３の無機酸及び有機カルボン酸からなる群から選択された第１の酸又は第１の酸の塩と、濃度が０．０１〜５．０ｍｏｌ・ｄｍ^−３の無水酸からなる第２の酸と、を含む電解液中で、前記母材に対して、電流密度が５〜３０ｍＡ・ｃｍ^−２、電解液の温度が０〜８０℃の条件で陽極酸化処理を行う工程と、
を有する、アルミニウム部材の製造方法。

【請求項6】

前記第２の酸が、二リン酸、三リン酸及びポリリン酸からなる群から選択された少なくとも一種の無水酸である、請求項５に記載のアルミニウム部材の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アルミニウム部材及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

建材や電子機器の筐体等の意匠性が要求される用途において、不透明白色を有するアルミニウム部材が望まれている。不透明白色は、アルミニウム部材の陽極酸化処理において使用される一般的な染色および着色方法によっては達成することが困難な色調である。そこで、従来から、不透明白色を有するアルミニウム部材の製造方法が提案されている。特許文献１は、バリア型陽極酸化処理後に電流回復を伴うポーラス型陽極酸化処理を行い、被膜構造を変化させることにより、不透明白色を有するアルミニウム部材を製造する方法を開示する。特許文献２は、陽極酸化処理により形成された細孔に顔料を充填することによりアルミニウム部材を着色する方法を開示する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開昭５３−０８７９４５号公報

【特許文献2】特開２０１７−２５３８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、従来の不透明白色を有するアルミニウム部材を製造する方法は、二次処理以上の処理工程が必要であるなど複雑な電解工程が必要であった。また、交流電解に必要な高額の設備投資を行わなければならないといった設備上の問題もあった。更に、従来のアルミニウム部材の製造方法では、いまだ十分な白色度のアルミニウム部材が得られていなかった。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、従来よりも簡便な一次処理で得られる、白色度の高いアルミニウム部材、及びその製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するため、本願発明は以下の各実施態様を有する。

【0007】

[１]アルミニウム又はアルミニウム合金からなる母材と、
前記母材の表面上に、１００μｍ以下の厚さの陽極酸化被膜と、
を有するアルミニウム部材であって、
前記陽極酸化被膜は、
前記母材の表面上に形成された１０〜１５０ｎｍの厚さのバリア層と、
前記バリア層上に形成された６μｍ以上の厚さのポーラス層と
を有し、
前記ポーラス層は、
前記ポーラス層とバリア層の境界から、前記ポーラス層の厚さ方向に伸びる第１の孔と、
前記第１の孔に連通すると共に前記ポーラス層の厚さ方向をポーラス層の表面に向かって放射状に分岐して伸びる第２の孔と、
を有する、アルミニウム部材。

【0008】

[２]前記第２の孔が、前記母材の表面となす角度は３０〜８５度である、上記[１]に記載のアルミニウム部材。

【0009】

[３]前記アルミニウム部材を前記陽極酸化被膜の表面側から測定した時のハンター白色度が７０〜９０である、上記[１]又は[２]に記載のアルミニウム部材。

【0010】

[４]前記第１の孔の平均径は１０〜１５０ｎｍであり、かつ、隣り合う前記第１の孔の平均間隔は２５〜４００ｎｍである、上記[１]から[３]までの何れか１項に記載のアルミニウム部材。

【0011】

[５]アルミニウム又はアルミニウム合金からなる母材を準備する工程と、
前記母材に対して、濃度が０．０１〜２．０ｍｏｌ・ｄｍ^−３の無機酸及び有機カルボン酸からなる群から選択された第１の酸又は第１の酸の塩と、濃度が０．０１〜５．０ｍｏｌ・ｄｍ^−３の無水酸からなる第２の酸と、を含む電解液中で、前記母材に対して、電流密度が５〜３０ｍＡ・ｃｍ^−２、電解液の温度が０〜８０℃の条件で陽極酸化処理を行う工程と、
を有する、アルミニウム部材の製造方法。

【0012】

[６]前記第２の酸が、二リン酸、三リン酸及びポリリン酸からなる群から選択された少なくとも一種の無水酸である、上記[５]に記載のアルミニウム部材の製造方法。

【発明の効果】

【0013】

従来よりも簡便な一次処理で得られる、白色度の高いアルミニウム部材、及びその製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】一実施形態のアルミニウム部材を模式的に表す図である。

【図2】実施例３における、陽極酸化被膜の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により撮影した写真である。

【図3】実施例３における、陽極酸化被膜と母材の境界断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により撮影した写真である。

【図4】実施例３における、ポーラス層表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により撮影した写真である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

１．アルミニウム部材
アルミニウム部材は、母材と、母材の表面上に陽極酸化被膜とを有する。以下では、一実施形態に係るアルミニウム部材を構成する各部を説明する。

【0016】

（母材）
母材は、アルミニウムから構成されていてもよく、アルミニウム合金から構成されていてもよい。母材の材質は、アルミニウム部材の用途に応じて適宜、選択することができる。例えば、アルミニウム部材の強度を高くする観点からは、５０００系アルミニウム合金または６０００系アルミニウム合金を母材とすることが好ましい。また、陽極酸化処理後の白色度をより高くする観点からは、陽極酸化処理による着色が起こりにくい１０００系アルミニウム合金または６０００系アルミニウム合金を母材とすることが好ましい。

【0017】

（陽極酸化被膜）
陽極酸化被膜は、母材の表面上に形成された１０〜１５０ｎｍの厚さのバリア層と、バリア層上に形成された６μｍ以上の厚さのポーラス層とを有する。陽極酸化被膜は全体として、１００μｍ以下の厚さを有する。陽極酸化被膜の厚さが１００μｍを超えると、電解時間が長くなり生産性の低下を招く上に、不均一成長に伴うムラが発生して外観不良となる。陽極酸化被膜は全体として、８０μｍ以下の厚さを有することが好ましい。

【0018】

バリア層は１０〜１５０ｎｍの厚さを有することにより、干渉による着色を抑制し、白色度を高くすることができる。

【0019】

ポーラス層は６μｍ以上の厚さを有する。ポーラス層の厚さが６μｍ未満になると、乱反射による光の拡散が不十分となるため、陽極酸化被膜が透明になりやすい。そして、陽極酸化被膜が透明になると、アルミニウム部材の色調が母材の色調に近くなるため好ましくない。ポーラス層の厚さは６μｍ以上１００μｍ未満が好ましく、８〜７５μｍがより好ましく、１０〜５０μｍが更に好ましい。

【0020】

ポーラス層は、第１及び第２の孔を有する。第１の孔は、ポーラス層とバリア層の境界からポーラス層の厚さ方向に伸びる。このように第１の孔は、ポーラス層のバリア層側（ポーラス層とバリア層の境界及びその近傍）に位置し、ポーラス層の厚さ方向（母材の表面に略垂直な方向）に伸びる。

【0021】

第２の孔は、第１の孔に連通すると共にポーラス層の厚さ方向をポーラス層の表面に向かって放射状に分岐して伸びる。すなわち、第２の孔は、ポーラス層の表面に近づくにつれて、一つの孔から所定の角度で分岐して一つ以上の孔が伸びる、更にこの孔から所定の角度で分岐して一つ以上の孔が伸びる、というように一つの孔から分岐した一つ以上の孔が所定の角度範囲に広がって存在する。第２の孔は、ポーラス層の厚さ方向に沿ってポーラス層の表面に向かって、逆樹枝状に広がって伸長する。このように、第２の孔は、ポーラス層の表面側（ポーラス層の表面及びその近傍）に位置する。「ポーラス層の表面」とは、ポーラス層の互いに対向する二つの面のうちバリア層に接する面と反対の面を意味する。ポーラス層をその厚さ方向に平行な断面で見た時、母材側からポーラス層の表面側に向かって順に、第１の孔及び第２の孔が存在する。一実施形態のアルミニウム部材はポーラス層中に第２の孔を有することによって、ポーラス層内に入射した光の乱反射による光の拡散が起こり、アルミニウム部材の白色度を高くすることができる。

【0022】

第２の孔が母材の表面となす角度は、３０〜８５度であることが好ましく、３５〜８０度であることがより好ましく、４０〜７５度であることが更に好ましい。第２の孔が母材の表面となす角度が３０度以上であることにより、ポーラス層内に入射した光が透過しにくく、陽極酸化被膜を不透明にすることができる。第２の孔が母材の表面となす角度が８５度以下の場合、乱反射による光の拡散が十分に起こり、陽極酸化被膜を不透明にすることができる。

【0023】

図１（ａ）は、一実施形態のアルミニウム部材を表す概略図である。図１（ａ）に示すように、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる母材１の表面上に、陽極酸化被膜２が形成されている。陽極酸化被膜２は、バリア層１０と、ポーラス層１１とを有する。ポーラス層１１は、互いに対向する二つの面（バリア層１０に接する境界面１１ａ、面１１ａに対向する反対側の表面１１ｂ）を有する。ポーラス層１１内のバリア層側には、面１１ａから１１ｂに向かう方向１５に伸びる第１の孔１３が位置する。ポーラス層の表面１１ｂの側には、第２の孔１４が位置する。なお、第１の孔１３のそれぞれに連通するように第２の孔１４が存在するが、図１（ａ）では模式的に一部の第２の孔１４のみを示している。第２の孔１４は、方向１５に沿って面１１ｂまで放射状に広がって伸びる逆樹枝状の形態となっている。

【0024】

図１（ｂ）は、第２の孔１４を示す拡大図である。図１（ｂ）に示すように、第２の孔１４ａから枝分かれして第２の孔１４ｂが存在し、第２の孔１４ｂから更に枝分かれして第２の孔１４ｃが存在する。第２の孔１４ｃから更に枝分かれして、第２の孔１４ｄ〜１４ｆが存在する。このように、第２の孔１４は、方向１５に沿って放射状に広がって伸びており、第２の孔１４を、ポーラス層の厚さ方向に平行な断面で見た時、逆樹枝状の形状を有する。第２の孔１４ａ〜１４ｆが母材の表面との間になす角度は、図１（ｂ）に示すように、点線と各々の第２の孔１４ａ〜１４ｆとの間の角度ａ〜ｆとして表される。第２の孔と母材との間の角度は鋭角で規定され、８５度以下となる。なお、ポーラス層中の孔と母材表面との間の角度が８５度よりも大きく９０度以下となる場合、該孔は分岐していたとしても第２の孔に該当しない。

【0025】

第１の孔は母材の表面上のポーラス層内に、５μｍ以上の厚さにわたって存在することが好ましい。第１の孔が、ポーラス層内に５μｍ以上の厚さにわたって存在することにより、光が被膜を透過し、母材の金属光沢による白色度の低下を抑制することができる。

【0026】

第２の孔は、ポーラス層内に、１μｍ以上の厚さにわたって存在することが好ましい。第２の孔が、ポーラス層内に１μｍ以上の厚さにわたって存在することにより、光の乱反射が促進され、白色度を向上させることができる。

【0027】

アルミニウム部材を陽極酸化被膜の表面側から測定した時のハンター白色度は７０〜９０であることが好ましく、７５〜９０であることがより好ましく、８０〜９０であることが更に好ましい。なお、ハンター白色度とは、ＪＩＳ Ｐ８１２３に準拠して得られる数値を意味する。ハンター白色度が大きいほど、白色性が高くなる。アルミニウム部材のハンター白色度が７０〜９０であることにより、アルミニウム部材は好適な不透明白色を有し、優れた意匠性を有することができる。

【0028】

第１の孔の平均径は１０〜１５０ｎｍであることが好ましく、また、隣り合う第１の孔の平均間隔は２５〜４００ｎｍであることが好ましい。第１の孔の平均径が１０〜１５０ｎｍであり、かつ、隣り合う第１の孔の平均間隔が２５〜４００ｎｍである場合には、ポーラス層に入射した光をより効果的に拡散させることができるため、陽極酸化被膜の透明感をより低下させることができる。その結果、アルミニウム部材の白色度をより高くすることができる。

【0029】

２．アルミニウム部材の製造方法
一実施形態のアルミニウム部材の製造方法は、母材を準備する工程、及び母材に対して陽極酸化処理を行う工程を有する。従来は、陽極酸化処理を行うために、一次処理と、該一次処理とは異なる電解液を用いた二次処理を行う必要があった。また、場合によっては更に、異なる電解液を用いた三次以上の処理を行う必要があった。これに対して、一実施形態のアルミニウム部材の製造方法では、従来よりも簡便な一次処理で白色度の高いアルミニウム部材を提供することができる。以下では、各工程について、詳細に説明する。

【0030】

（母材を準備する工程）
最初に、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる母材を準備する。アルミニウム合金としては特に限定されないが、１０００系アルミニウム合金、５０００系アルミニウム合金、または６０００系アルミニウム合金を挙げることができる。

【0031】

（母材に対して陽極酸化処理を行う工程）
陽極酸化処理の条件は、母材の表面上に１０〜１５０ｎｍの厚さのバリア層と、バリア層上に６μｍ以上の厚さを有すると共に第１及び第２の孔を有するポーラス層とを有する陽極酸化被膜が形成される条件に設定する。なお、第１の孔は、バリア層側に位置し、ポーラス層の厚さ方向に伸びる孔である。また、第２の孔は、ポーラス層の表面側に位置し、ポーラス層の厚さ方向をポーラス層の表面に向かって放射状に分岐して伸びる孔である。

【0032】

陽極酸化処理を行う前に、必要に応じて、母材に対して脱脂処理や研磨処理等の下地処理を行ってもよい。例えば、下地処理としてアルカリ脱脂処理を行うことにより、陽極酸化被膜のグロス値を低くし、艶のない白色を呈するアルミニウム部材を得ることができる。また、下地処理として化学研磨、機械研磨及び電解研磨等の研磨処理を行うことにより、陽極酸化処理のグロス値を高くし、艶のある白色を呈するアルミニウム部材を得ることができる。アルミニウム部材の白色度及びグロス値をより高くする観点からは、陽極酸化処理を行う前に、母材に電解研磨処理を行うことが好ましい。

【0033】

陽極酸化処理には、濃度が０．０１〜２．０ｍｏｌ・ｄｍ^−３の無機酸及び有機カルボン酸からなる群から選択された第１の酸又は第１の酸の塩と、濃度が０．０１〜５．０ｍｏｌ・ｄｍ^−３の無水酸からなる第２の酸と、を含む電解液を用いる。無機酸及び有機カルボン酸からなる群から選択された第１の酸又は第１の酸の塩は、バリア層表面の凹部上で被膜の形成と溶解を行い、被膜の厚み方向に伸びる孔を形成する作用を有する。一方で、無水酸である第２の酸は、凹部の壁面上に繊維状に伸びる構造を形成する作用を有する。そこで、一実施形態のアルミニウム部材の製造方法では、第１の酸又はその塩、並びに第２の酸を含む電解液を用いることにより、これらの物質が相乗的に作用し、第１及び第２の孔を有するポーラス層が形成されるものと考えられる。

【0034】

第１の酸である無機酸及びその塩としては特に限定されないが、硫酸、リン酸、リン酸塩、シュウ酸、シュウ酸塩、クロム酸、クロム酸塩からなる群より選択された少なくとも一種の物質を挙げることができる。

【0035】

第１の酸である有機カルボン酸及びその塩としては、環状オキソカルボン酸、酒石酸、マレイン酸及びその塩などを挙げることができる。環状オキソカルボン酸は、クロコン酸、ロジゾン酸、スクアリン酸であることが好ましい。

【0036】

第２の酸である無水酸としては特に限定されないが、無水トリメリット酸、無水フタル酸、無水マレイン酸、無水ピロメリット酸、二リン酸、三リン酸、及びポリリン酸からなる群から選択された少なくとも一種の物質を挙げることができる。これらの無水酸の中でも、規則的な形状の第２の孔を安定的に形成できることから、二リン酸、三リン酸、及びポリリン酸からなる群から選択された少なくとも一種の物質を用いることが好ましい。

【0037】

電解液中の第１の酸及び第１の酸の塩の濃度は、０．０１〜２．０ｍｏｌ・ｄｍ^−３とする。第１の酸及び第１の酸の塩の濃度が、０．０１ｍｏｌ・ｄｍ^−３よりも低いと母材の陽極酸化処理を有効に行うことができず、２．０ｍｏｌ・ｄｍ^−３よりも高いと電解液の溶解力が高くなり、ポーラス層の被膜を成長させることが困難となる。電解液中の第１の酸及び第１の酸の塩の濃度は、０．０５〜１．５ｍｏｌ・ｄｍ^−３とすることが好ましい。

【0038】

電解液中の第２の酸の濃度は、０．０１〜５．０ｍｏｌ・ｄｍ^−３とする。第２の酸の濃度が、０．０１ｍｏｌ・ｄｍ^−３よりも低いとポーラス層内に第２の孔を形成することが困難であり、５．０ｍｏｌ・ｄｍ^−３よりも高いと第２の孔を周期的に形成することができず、ポーラス層が薄くなる。このため、第２の酸の濃度を０．０１〜５．０ｍｏｌ・ｄｍ^−３とすることにより、ポーラス層を一定の膜厚まで十分に成長させると共にポーラス層上に周期的に第２の孔を形成することができ、アルミニウム部材の白色度を向上させることができる。

【0039】

陽極酸化処理時の電流密度は、５〜３０ｍＡ・ｃｍ^−２とする。陽極酸化処理時の電流密度は、５〜２０ｍＡ・ｃｍ^−２とするのが好ましく、１０〜２０ｍＡ・ｃｍ^−２とするのがより好ましい。電流密度を５ｍＡ・ｃｍ^−２以上とすることにより、ポーラス層の成膜速度を早くして十分な膜厚を得ることができる。また、電流密度を３０ｍＡ・ｃｍ^−２以下とすることにより、陽極酸化反応が均一に起こるため、焼けや白色ムラの発生を防止できる。

【0040】

陽極酸化処理時の電解液の温度は０〜８０℃とする。陽極酸化処理時の電解液の温度は２０℃〜６０℃が好ましい。電解液の温度が、０℃以上であることにより第２の孔を形成しやすくなり、８０℃以下であるとポーラス層が適度な速度で溶解するため膜厚が厚くなり、アルミニウム部材の白色度を向上させることができる。

【0041】

また、陽極酸化処理時の電解時間は、１０〜６００分が好ましく、２０〜３００分がより好ましく、３０〜１２０分がさらに好ましい。電解時間が１０分以上であると膜厚が厚くなり、６００分以下であると生産効率をよくすることができる。
なお、母材に対して陽極酸化処理を行った後、必要に応じて封孔処理等の後処理を行ってもよい。

【実施例】

【0042】

以下では、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜、その構成を変更することができる。

【0043】

下記表１及び２に示すアルミニウム合金からなる母材を準備し、表１及び２に示す条件で陽極酸化処理を行い、実施例１〜３１及び比較例１〜１１のアルミニウム部材を作成した。

【0044】

【表1】

【0045】

【表2】

【0046】

上記表１及び２で作成した実施例１〜３１及び比較例１〜１１のアルミニウム部材について、下記表３〜６のように各特性を測定した。なお、白色度、外観不良及び被膜構造の観察については以下のように行った。

【0047】

＜ハンター白色度＞
ＪＩＳ Ｚ８７８１−４：２０１３規定の国際照明委員会（ＣＩＥ）で規格化されたＬ^＊ａ^＊ｂ^＊を測色計で測定し、下記式によりハンター白色度に換算したものを用いて評価した。
ハンター白色度＝１００−｛（１００−Ｌ^＊）^２＋a^＊２＋ｂ^＊２｝^１／２

【0048】

＜白色ムラ＞
陽極酸化処理後のサンプルを目視で外観観察し、均一に陽極酸化されているものを「○」、白色ムラの程度が低いものを「△」、多くの白色ムラが発生したもの又は陽極酸化されていないものを「×」とした。

【0049】

＜陽極酸化被膜の構造の観察＞
陽極酸化被膜の厚さは、陽極酸化被膜の断面を樹脂に包埋し、鏡面研磨したサンプルを光学顕微鏡で観察して測定した。

【0050】

バリア層、ポーラス層、ポーラス層中の第１の孔および第２の孔が存在する部分の厚さ、第２の孔が母材表面となす角度、第１の孔の平均径、隣り合う第１の孔の平均間隔については、ＦＥ−ＳＥＭ（ＳＵ−８２３０：日立製作所製）を使用して、陽極酸化被膜の表面及び断面の観察を行った結果を利用して測定した。断面の観察には、陽極酸化処理後のサンプルをＶ字曲げすることで生じた被膜の割れに対して傾斜をつけて観察した。

【0051】

より具体的には、ポーラス層の厚さ、ポーラス層中の第１の孔および第２の孔が存在する部分の厚さ、第２の孔が母材表面となす角度は、図２に示すような陽極酸化被膜および母材の連続断面写真から測定した。母材表面に対して垂直方向に成長している陽極酸化被膜が、図１の模式図に示すような枝分れを開始する点を枝分れの起点とし、その起点から母材までの厚さを第１の孔が存在する部分の厚さとした。最終的に、ＳＥＭ像一視野あたりの任意の第１の孔１０点の平均値を第１の孔が存在する部分の厚さとして測定した。枝分れの起点から陽極酸化被膜の表面までの厚さを第２の孔が存在する部分の厚さとして算出した。最終的に、ＳＥＭ像一視野あたりの任意の第２の孔１０点の平均値を第２の孔が存在する部分の厚さとして測定した。このように算出した第１の孔と第２の孔が存在する部分の厚さの合計をポーラス層の厚さとした。第２の孔が母材表面となす角度は、枝分れの起点とその起点を含む第１の孔と母材表面とがなす垂直線と平行線を枝分れの起点に引き、その平行線と第２の孔とがなす角度を算出し、ＳＥＭ像一視野あたりの任意の１０点平均を第２の孔が母材表面となす角度とした。

【0052】

バリア層の厚さは図３に示す母材と陽極酸化被膜の界面を高倍率で観察し、測定した。ＳＥＭ像一視野あたりの任意のバリア層１０点の厚さを算出し, その平均値をバリア層厚さとした。また、陽極酸化被膜の厚さは、バリア層の厚さとポーラス層の厚さの合計の厚さとした。

【0053】

第１の孔の平均径はＳＥＭ像一視野あたりの任意の１０点の孔の幅を計測し、その平均値を第１の孔の平均径とした。同一のＳＥＭ像から、任意の１０点の孔の間隔を計測しその平均を隣り合う第１の孔の平均間隔とした。

【0054】

【表3】

【0055】

【表4】

【0056】

【表5】

【0057】

【表6】

【0058】

図２及び４はそれぞれ、実施例３で作成したアルミニウム部材断面及び表面をＳＥＭにより撮影した写真である。また、図３は、実施例３で作成したアルミニウム部材の陽極酸化被膜と母材との境界をＳＥＭにより撮影した写真である。図２〜４に示すように、実施例３のアルミニウム部材は、アルミニウム母材１上に、陽極酸化被膜２が形成されていることが分かる。また、陽極酸化被膜２内には、第１の孔１３及び第２の孔１４が形成されていることが分かる。

【0059】

実施例１〜３１では、アルミニウム合金からなる母材と、母材の表面上に１００μｍ以下の厚さの陽極酸化被膜とを有するアルミニウム部材を作成した。この陽極酸化被膜は、母材の表面上に形成された１０〜１５０ｎｍの厚さのバリア層と、バリア層上に形成された６μｍ以上の厚さのポーラス層とを有し、ポーラス層は第１及び第２の孔を有する。また、実施例１〜３１では、準備したアルミニウム合金からなる母材に対して、濃度が０．０１〜２．０ｍｏｌ・ｄｍ^−３の硫酸、リン酸、リン酸塩、シュウ酸、シュウ酸塩、クロム酸、又はクロム酸塩（第１の酸又は第１の酸の塩）と、濃度が０．０１〜５．０ｍｏｌ・ｄｍ^−３の二リン酸、三リン酸、又はポリリン酸（無水酸からなる第２の酸）と、を含む電解液中で、母材に対して電流密度が５〜３０ｍＡ・ｃｍ^−２、電解液の温度が０〜８０℃の条件で陽極酸化処理を行うことにより、アルミニウム部材を作成した。このため、実施例１〜３１のアルミニウム部材は高いハンター白色度を有すると共に白色ムラについても「○」であった。

【0060】

これに対して、比較例１では、母材に対して、下地処理として５質量％のＮａＯＨを用いてアルカリ脱脂を行ったのみであり陽極酸化処理を行わなかったためポーラス層が形成されず、白色ムラが「×」でありハンター白色度も低かった。
同様に、比較例２では、電解液中の硫酸濃度が低いため母材の陽極酸化処理を行うことができなかった。このため、ポーラス層が形成されず、白色ムラが「×」でありハンター白色度も低かった。
比較例３では、電解液中の硫酸濃度が高すぎるため、バリア層の厚さが８ｎｍ、ポーラス層の厚さが５μｍと何れの層も薄くなった。比較例３のアルミニウム部材の白色ムラについては「○」であったものの、低いハンター白色度となった。

【0061】

比較例４では、電解液中の二リン酸の濃度が低いためポーラス層中に第２の孔が形成されず、白色ムラは「○」であったものの低いハンター白色度となった。
比較例５では、電解液中の二リン酸の濃度が高いためポーラス層の厚さは５μｍと薄くなり、白色ムラは「○」であったものの低いハンター白色度となった。
比較例６では、電解液の液温が低いためポーラス層中に第２の孔は形成されず、白色ムラは「○」であったものの低いハンター白色度となった。

【0062】

比較例７では、電解液の温度が高いため、陽極酸化被膜の溶解が促進されることでポーラス層が４．５μｍと薄くなり、白色ムラは「○」であったものの低いハンター白色度となった。
比較例８では、陽極酸化処理時の電流密度が低いため、陽極酸化被膜全体の成長速度が低下し、ポーラス層の厚さが１．５μｍと薄くなり、白色ムラは「○」であったものの低いハンター白色度となった。

【0063】

比較例９及び１０では、第２の酸を用いなかったため第２の孔が形成されず、白色ムラは「○」であったものの低いハンター白色度となった。
比較例１１では、第２の酸の代わりにリン酸を用いたため第２の孔が形成されず、白色ムラは「○」であったものの低いハンター白色度となった。

【符号の説明】

【0064】

１ 母材
２ 陽極酸化被膜
１０ バリア層
１１ ポーラス層
１３ 第１の孔
１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ、１４ｆ 第２の孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【手続補正書】

【提出日】2018年6月12日

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

アルミニウム又はアルミニウム合金からなる母材と、
前記母材の表面上に、１００μｍ以下の厚さの陽極酸化被膜と、
を有するアルミニウム部材であって、
前記陽極酸化被膜は、
前記母材の表面上に形成された１０〜１５０ｎｍの厚さのバリア層と、
前記バリア層上に形成された６μｍ以上の厚さのポーラス層と
を有し、
前記ポーラス層は、
前記ポーラス層とバリア層の境界から、前記ポーラス層の厚さ方向に伸びる第１の孔と、
前記第１の孔に連通すると共に前記ポーラス層の厚さ方向をポーラス層の表面に向かって放射状に分岐して伸びる第２の孔と、
を有する、アルミニウム部材。

【請求項2】

前記第２の孔が、前記母材の表面となす角度は３０〜８５度である、請求項１に記載のアルミニウム部材。

【請求項3】

前記アルミニウム部材を前記陽極酸化被膜の表面側から測定した時のハンター白色度が７０〜９０である、請求項１又は２に記載のアルミニウム部材。

【請求項4】

前記第１の孔の平均径は１０〜１５０ｎｍであり、かつ、隣り合う前記第１の孔の平均間隔は２５〜４００ｎｍである、請求項１から３までの何れか１項に記載のアルミニウム部材。

【請求項5】

アルミニウム又はアルミニウム合金からなる母材を準備する工程と、
前記母材に対して、濃度が０．０１〜２．０ｍｏｌ・ｄｍ^−３の無機酸及び有機カルボン酸からなる群から選択された第１の酸又は第１の酸の塩と、濃度が０．０１〜５．０ｍｏｌ・ｄｍ^−３の、二リン酸、三リン酸及びポリリン酸からなる群から選択された少なくとも一種の無水酸からなる第２の酸と、を含む電解液中で、前記母材に対して、電流密度が５〜３０ｍＡ・ｃｍ^−２、電解液の温度が０〜８０℃の条件で陽極酸化処理を行う工程と、
を有する、アルミニウム部材の製造方法。

【手続補正書】

【提出日】2018年11月14日

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

アルミニウム又はアルミニウム合金からなる母材と、
前記母材の表面上に、１００μｍ以下の厚さの陽極酸化被膜と、
を有するアルミニウム部材であって、
前記陽極酸化被膜は、
前記母材の表面上に形成された１０〜１５０ｎｍの厚さのバリア層と、
前記バリア層上に形成された６μｍ以上の厚さのポーラス層と
を有し、
前記ポーラス層は、
前記ポーラス層とバリア層の境界から、前記ポーラス層の厚さ方向に伸びる第１の孔と、
前記第１の孔に連通すると共に前記ポーラス層の厚さ方向をポーラス層の表面に向かって放射状に分岐して伸びる第２の孔であって前記母材の表面となす角度は３０〜８５度である第２の孔と、
を有する、アルミニウム部材。

【請求項2】

前記アルミニウム部材を前記陽極酸化被膜の表面側から測定した時のハンター白色度が７０〜９０である、請求項１に記載のアルミニウム部材。

【請求項3】

前記第１の孔の平均径は１０〜１５０ｎｍであり、かつ、隣り合う前記第１の孔の平均間隔は２５〜４００ｎｍである、請求項１又は２に記載のアルミニウム部材。

【請求項4】

アルミニウム又はアルミニウム合金からなる母材と、
前記母材の表面上に、１００μｍ以下の厚さの陽極酸化被膜と、
を有するアルミニウム部材であって、
前記陽極酸化被膜は、
前記母材の表面上に形成された１０〜１５０ｎｍの厚さのバリア層と、
前記バリア層上に形成された６μｍ以上の厚さのポーラス層と
を有し、
前記ポーラス層は、
前記ポーラス層とバリア層の境界から、前記ポーラス層の厚さ方向に伸びる第１の孔と、
前記第１の孔に連通すると共に前記ポーラス層の厚さ方向をポーラス層の表面に向かって放射状に分岐して伸びる第２の孔と、
を有する、アルミニウム部材の製造方法であって、
アルミニウム又はアルミニウム合金からなる母材を準備する工程と、
前記母材に対して、濃度が０．０１〜２．０ｍｏｌ・ｄｍ^−３の無機酸及び有機カルボン酸からなる群から選択された第１の酸又は第１の酸の塩と、濃度が０．０１〜５．０ｍｏｌ・ｄｍ^−３の、二リン酸、三リン酸及びポリリン酸からなる群から選択された少なくとも一種の無水酸からなる第２の酸と、を含む電解液中で、前記母材に対して、電流密度が５〜３０ｍＡ・ｃｍ^−２、電解液の温度が０〜８０℃の条件で陽極酸化処理を行う工程と、
を有する、アルミニウム部材の製造方法。