特許 6604703 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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6604703

(24)【登録日】2019年10月25日

(45)【発行日】2019年11月13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 20060101AFI20191031BHJP

   C25D 11/12 20060101ALI20191031BHJP

【ＦＩ】

   C25D11/04 302

   C25D11/04 101H

   C25D11/04 313

   C25D11/12 Z

   C25D11/12 A

【請求項の数】7

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2015-204819(P2015-204819)

(22)【出願日】2015年10月16日

(65)【公開番号】特開2017-75383(P2017-75383A)

(43)【公開日】2017年4月20日

【審査請求日】2018年6月11日

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 第１２８回春季大会講演概要、４０９−４１０ページ、発行者 一般社団法人軽金属学会、発行日 平成２７年４月１６日 ／ 一般社団法人軽金属学会 第１２８回春季大会、発表日 平成２７年５月１６日 ／ 第１３２回講演大会講演要旨集、１０２ページ、発行者 一般社団法人表面技術協会、発行日 平成２７年８月３１日 ／ 一般社団法人表面技術協会 第１３２回講演大会、発表日 平成２７年９月９日

(73)【特許権者】

【識別番号】000107538

【氏名又は名称】株式会社ＵＡＣＪ

(73)【特許権者】

【識別番号】505254245

【氏名又は名称】小野 幸子

(74)【代理人】

【識別番号】110000648

【氏名又は名称】特許業務法人あいち国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小野 幸子

(72)【発明者】

【氏名】本川 幸翁

(72)【発明者】

【氏名】小澤 武廣

【審査官】 萩原 周治

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−２２３０７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−０３５７９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１５−５２６５９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１６−５３７５１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／００９０５９７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００９−２６３７４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表平０６−５０６９８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３２２０６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 登録実用新案第３２１１２７２（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２５Ｄ １１／０４

Ｃ２５Ｄ １１／１２

Ｃ２５Ｄ １１／１６

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる母材と、
該母材の表面上に形成された陽極酸化皮膜とを有しており、
該陽極酸化皮膜は、
上記母材上に形成された厚さ３００〜８００ｎｍのバリア層と、
該バリア層上に形成され、少なくとも上記バリア層の近傍において枝分かれした多数の孔を有する厚さ１０〜１００μｍの多孔質層とを有しており、
上記孔の平均径は１５０〜４５０ｎｍであり、かつ、隣り合う上記孔の平均間隔は２５０〜７５０ｎｍであり、
上記バリア層と上記母材との界面における、頂部と底部との高さの差が１００ｎｍ以下である、アルミニウム部材。

【請求項2】

上記アルミニウム部材は、ＡＳＴＭ Ｅ３１３−７３の規定による白色度が６０以上である、請求項１に記載のアルミニウム部材。

【請求項3】

請求項１または２に記載のアルミニウム部材の製造方法であって、
アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる母材を準備し、
到達電圧を１００〜３００Ｖに制御したポーラス型陽極酸化処理を上記母材に施すことにより、上記母材の表面上に、バリア層と、該バリア層上に形成された厚さ１０〜１００μｍの多孔質層とからなる陽極酸化皮膜を形成し、
次いで、到達電圧を２００〜５００Ｖに制御したバリア型陽極酸化処理を上記母材に施すことにより、上記バリア層の厚みを３００〜８００ｎｍまで厚くする、アルミニウム部材の製造方法。

【請求項4】

上記ポーラス型陽極酸化処理を、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、ホウ酸及びホウ酸塩からなる群より選ばれる１種または２種以上の電解質の水溶液中で行う、請求項３に記載のアルミニウム部材の製造方法。

【請求項5】

上記ポーラス型陽極酸化処理を、電解質濃度が０．０１〜０．１ｍｏｌ・ｄｍ^-3の浴中で行う、請求項３または４に記載のアルミニウム部材の製造方法。

【請求項6】

上記バリア型陽極酸化処理を、ホウ酸アンモニウム、アジピン酸アンモニウム、シュウ酸チタン酸カリウム、クエン酸アンモニウム、シュウ酸ナトリウム及び酒石酸アンモニウムからなる群より選ばれるいずれか１種または２種以上の電解質の水溶液中で行う、請求項３〜５のいずれか１項に記載のアルミニウム部材の製造方法。

【請求項7】

上記母材に電解研磨処理を行った後に、上記ポーラス型陽極酸化処理を行う、請求項３〜６のいずれか１項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、不透明白色を呈するアルミニウム部材が望まれている。例えば、特許文献１には、Ｃｕ（銅）：０．０５〜４．０％を含むアルミニウム合金材にシュウ酸浴中で陽極酸化処理を施すことにより、不透明白色を呈する陽極酸化皮膜を形成する技術が提案されている。また、特許文献２には、アルミニウム母材と陽極酸化皮膜との界面に凹部形状からなる膜質調整部分を形成することにより、パール調の陽極酸化皮膜を形成する技術が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開昭６３−３５７９５号公報

【特許文献2】特開２０１０−２２９５３７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、従来の技術は、陽極酸化皮膜に入射した光が母材と陽極酸化皮膜との界面等の種々の界面で反射することにより、干渉色が生じやすい。そのため、陽極酸化皮膜がわずかに色味を帯びてしまい、不透明白色を呈する陽極酸化皮膜を得ることが難しいという問題がある。

【0005】

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、従来よりも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しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様は、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる母材と、
該母材の表面上に形成された陽極酸化皮膜とを有しており、
該陽極酸化皮膜は、
上記母材上に形成された厚さ３００〜８００ｎｍのバリア層と、
該バリア層上に形成され、少なくとも上記バリア層の近傍において枝分かれした多数の孔を有する厚さ１０〜１００μｍの多孔質層とを有しており、
上記孔の平均径は１５０〜４５０ｎｍであり、かつ、隣り合う上記孔の平均間隔は２５０〜７５０ｎｍであり、
上記バリア層と上記母材との界面における、頂部と底部との高さの差が１００ｎｍ以下である、アルミニウム部材にある。

【0007】

本発明の他の態様は、前記の態様のアルミニウム部材の製造方法であって、
アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる母材を準備し、
到達電圧を１００〜３００Ｖに制御したポーラス型陽極酸化処理を上記母材に施すことにより、上記母材の表面上に、バリア層と、該バリア層上に形成された厚さ１０〜１００μｍの多孔質層とからなる陽極酸化皮膜を形成し、
次いで、到達電圧を２００〜５００Ｖに制御したバリア型陽極酸化処理を上記母材に施すことにより、上記バリア層の厚みを３００〜８００ｎｍまで厚くする、アルミニウム部材の製造方法にある。

【発明の効果】

【0008】

上記アルミニウム部材は、上記母材上に、厚さ３００〜８００ｎｍの上記バリア層と、厚さ１０〜１００μｍの上記多孔質層とを有する上記陽極酸化皮膜が形成されている。かかる構成を有する上記陽極酸化皮膜は、従来の陽極酸化皮膜に比べて白色度を高くすることができる。これは、例えば以下の理由によるものと考えられる。

【0009】

上記特定の範囲の厚さを有する上記多孔質層は、多孔質層内を通る光を乱反射させることにより、多孔質層から出射する光を十分に拡散させることができる。その結果、上記陽極酸化皮膜の透明感を低下させ、不透明にすることができる。

【0010】

また、上記バリア層は、上記特定の範囲の厚さを有することにより、上記多孔質層と上記バリア層との界面で反射した光と、上記母材と上記バリア層との界面で反射した光との干渉を抑制することができる。その結果、上記陽極酸化皮膜は、干渉による着色を抑制することができる。

【0011】

以上のように、上記陽極酸化皮膜は、上記多孔質層による光の拡散の効果と、上記バリア層による干渉抑制の効果とが相乗的に作用することにより、不透明白色を呈すると考えられる。

【0012】

また、上記製造方法は、上記ポーラス型陽極酸化処理及び上記バリア型陽極酸化処理を順次行うことにより、上記の態様の陽極酸化皮膜を形成することができる。上記ポーラス型陽極酸化処理後の陽極酸化皮膜は、多孔質層の下部に周期的な凹凸形状を持つバリア層を有する。そのため、上記ポーラス型陽極酸化処理を行うだけではバリア層の構造に基づく干渉色が生じるため、不透明白色を呈する陽極酸化皮膜を得ることが難しい。

【0013】

これに対し、上記製造方法においては、上記ポーラス型陽極酸化処理の後に上記バリア型陽極酸化処理を実施する。これにより、上記バリア層を上記特定の範囲内の厚さまで成長させる過程において、上記バリア層の形状を平坦化することができる。その結果、上述したバリア層の周期的な凹凸形状に起因する干渉色の発生を抑制することができる。

【0014】

上記製造方法は、母材の合金種がどのようなものであっても、母材上に上記の態様の陽極酸化皮膜を容易に形成することができる。それ故、上記製造方法によれば、従来の技術よりも白色度の高いアルミニウム部材を容易に作製することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】実施例における、陽極酸化皮膜の例を示す断面図である。

【図2】実施例における、試験体Ｅ２の陽極酸化皮膜の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察した図面代用写真である。

【図3】図２における、バリア層を拡大して観察した図面代用写真である。

【図4】実施例における、試験体Ｃ２の陽極酸化皮膜の断面をＳＥＭにより観察した図面代用写真である。

【図5】図４における、バリア層を拡大して観察した図面代用写真である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

上記アルミニウム部材において、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】

母材上には、厚さ３００〜８００ｎｍのバリア層が形成されている。バリア層の厚みを上記特定の範囲にすることにより、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。バリア層の厚みが３００ｎｍ未満の場合には、干渉による着色を抑制することが難しいため、アルミニウム部材の白色度が低下する。

【0018】

バリア層を厚くするためには、後述するバリア型陽極酸化処理における到達電圧を高くする必要がある。しかし、この到達電圧を過度に高くすると、陽極酸化皮膜の表面での火花放電により、陽極酸化皮膜の絶縁破壊を招く。従って、干渉抑制の効果を得つつ陽極酸化皮膜の絶縁破壊を回避する観点から、バリア層の厚みは３００〜８００ｎｍとする。

【0019】

バリア層は、陽極酸化皮膜のセル、即ち、多孔質層及びバリア層から構成され、内部に１個の孔を有する単位構造に対応する凹凸形状を有していることがある。この場合、凹凸形状の周期や高さによっては、干渉色の発生を招くおそれがある。

【0020】

バリア層の周期的な凹凸形状に起因する干渉色の発生を抑制する観点からは、バリア層と母材との界面における頂部と底部との高さの差は１００ｎｍ以下とする。上記頂部は、通常、隣り合うセルの境界に形成される。また、上記底部は、通常、各セルの中央に形成される。そのため、頂部と底部との高さの差を１００ｎｍ以下にすることにより、セルに対応して形成されるバリア層の周期的な凹凸を低くすることができる。その結果、干渉色の発生をより効果的に抑制し、上記アルミニウム部材の白色度をより向上させることができる。

【0021】

バリア層上には、多数の孔を有する厚さ１０〜１００μｍの多孔質層が形成されている。上記特定の範囲の厚さを有する多孔質層は、光を乱反射させることにより、陽極酸化皮膜の透明感を低下させることができる。多孔質層の厚さが１０μｍ未満の場合には、乱反射による光の拡散が不十分となるため、陽極酸化皮膜が透明になりやすい。そして、陽極酸化皮膜が透明になると、アルミニウム部材の色調が母材の色調に近くなる。以上の結果、多孔質層の厚さが１０μｍ未満の場合には、白色度が低くなり易い。

【0022】

陽極酸化皮膜を不透明にするためには、多孔質層の厚みを厚くすることが好ましい。しかし、多孔質層の厚みを過度に厚くすると生産性の悪化を招く。従って、生産性の悪化を回避しつつ陽極酸化皮膜を不透明にするために、多孔質層の厚みは１０〜１００μｍとする。

【0023】

多孔質層は、多数の孔を有している。多孔質層における孔の平均径は１５０〜４５０ｎｍであり、かつ、隣り合う上記孔の平均間隔は２５０〜７５０ｎｍである。これにより、多孔質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、陽極酸化皮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。

【0024】

多孔質層に形成された孔は、少なくともバリア層の近傍において枝分かれしている。これにより、孔が枝分かれのない直管状を呈する場合に比べて多孔質層の構造が不規則になるため、光をより効果的に拡散させることができる。そして、光の拡散がより効果的に起こる結果、陽極酸化皮膜の透明感をより低下させることができる。それ故、孔が枝分かれしている場合には、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。

【0025】

次に、上記アルミニウム部材の製造方法について説明する。上記アルミニウム部材は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる母材に、ポーラス型陽極酸化処理及びバリア型陽極酸化処理を順次行うことにより、作製することができる。

【0026】

ポーラス型陽極酸化処理を行う前に、必要に応じて、脱脂処理や研磨処理等の下地処理を母材に行ってもよい。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、陽極酸化皮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、ポーラス型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。

【0027】

ポーラス型陽極酸化処理は、酸性〜弱酸性の水溶液中で行われる。具体的には、リン酸、リン酸塩、カルボン酸、カルボン酸塩、クロム酸、クロム酸塩、ホウ酸及びホウ酸塩からなる群より選ばれる１種または２種以上の電解質の水溶液中でポーラス型陽極酸化処理を行うことができる。上記カルボン酸としては、例えばシュウ酸を用いることができる。これらの水溶液中でポーラス型陽極酸化処理を行うことにより、光を効果的に拡散させることができる多孔質層を形成することができる。その結果、得られる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。

【0028】

ポーラス型陽極酸化処理における到達電圧は１００〜３００Ｖとする。ポーラス型陽極酸化処理における到達電圧を上記特定の範囲に制御することにより、多孔質層における孔の平均径及び平均間隔を上記特定の範囲にすることができる。その結果、得られるアルミニウム部材の白色度を高くすることができる。

【0029】

また、ポーラス型陽極酸化処理は、電解質濃度が０．０１〜０．１ｍｏｌ・ｄｍ^-3の浴中で行われることが好ましい。浴中の電解質濃度を上記特定の範囲にすることにより、多孔質層における孔を容易に枝分かれさせることができる。その結果、得られる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。

【0030】

多孔質層における孔を枝分かれさせるためには、電解質濃度を薄くすることが好ましい。この観点からは、電解質濃度を０．１ｍｏｌ・ｄｍ^-3以下にすることが好ましい。しかし、電解質濃度が過度に薄くなると、ポーラス型陽極酸化処理により焼けが発生し、かえって外観の悪化を招くおそれがある。焼けの発生を回避する観点からは、電解質濃度を０．０１ｍｏｌ・ｄｍ^-3以上にすることが好ましい。

【0031】

ポーラス型陽極酸化処理を行った後、到達電圧を２００〜５００Ｖに制御したバリア型陽極酸化処理を上記母材に施すことにより、上記バリア層の厚みを３００〜８００ｎｍまで厚くする。バリア型陽極酸化処理を行った後のバリア層は、ポーラス型陽極酸化処理を行った後のバリア層に比べて平坦になる。例えば、上記特定の条件でバリア型陽極酸化処理を行うことにより、上記バリア層と上記母材との界面における頂部と底部との高さの差を１００ｎｍ以下まで小さくすることができる。そして、このようにバリア層を平坦にすることにより、得られる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。

【0032】

バリア型陽極酸化処理は、中性の水溶液中で行われる。具体的には、ホウ酸アンモニウム、アジピン酸アンモニウム、シュウ酸チタン酸カリウム、クエン酸アンモニウム、シュウ酸ナトリウム及び酒石酸アンモニウムからなる群より選ばれる１種または２種以上の電解質の水溶液中でバリア型陽極酸化処理を行うことが好ましい。これらの水溶液中でバリア型陽極酸化処理を行うことにより、多孔質層の厚みを維持しつつバリア層の厚みを厚くすることができる。また、この場合には、バリア層をより平坦にすることができる。これらの結果、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。

【0033】

以上により、不透明白色を呈するアルミニウム部材を得ることができる。なお、バリア型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。

【0034】

上記アルミニウム部材は、従来技術により陽極酸化皮膜を形成したアルミニウム部材に比べて高い白色度を有する。例えば、１０００系アルミニウムや６０００系アルミニウム合金を母材とするアルミニウム部材は、ＡＳＴＭ Ｅ３１３−７３の規定による白色度を６０以上にすることができる。白色度が６０以上のアルミニウム部材は、建材や電子機器の筐体等の、意匠性が要求される用途に好適である。

【実施例】

【0035】

上記アルミニウム部材の実施例について、図を用いて説明する。なお、本発明は、以下に示す態様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構成を変更することができる。

【0036】

図１に示すように、アルミニウム部材１は、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる母材２と、母材２の表面上に形成された陽極酸化皮膜３とを有している。陽極酸化皮膜３は、母材２上に形成された厚さ３００〜８００ｎｍのバリア層３１と、バリア層３１上に形成され、多数の孔３２１を有する厚さ１０〜１００μｍの多孔質層３２とを有している。

【0037】

本例においては、ＪＩＳ Ａ１１００アルミニウムまたはＪＩＳ Ａ６０６３アルミニウム合金のいずれかよりなる母材２を準備した後、母材２にアルカリ脱脂、化学研磨、機械研磨または電解研磨のいずれかの下地処理を行った。その後、ポーラス型陽極酸化処理及びバリア型陽極酸化処理を順次母材に施し、アルミニウム部材１を作製した。

【0038】

ポーラス型陽極酸化処理は、リン酸、シュウ酸、クロム酸、ホウ酸、ホウ酸塩、アジピン酸塩または酒石酸塩を電解質とする水溶液中で行った。水溶液の電解質濃度は０．０１〜０．１ｍｏｌ・ｄｍ^-3、液温は４０〜８０℃とした。また、ポーラス型陽極酸化処理は、電流密度１００〜３００Ａ・ｍ^-2、到達電圧１００〜３００Ｖの条件で行い、到達電圧を１５〜１５０分間保持した後に処理を完了した。

【0039】

バリア型陽極酸化処理は、ホウ酸アンモニウム、アジピン酸アンモニウム、シュウ酸チタン酸カリウム、クエン酸アンモニウム、シュウ酸ナトリウムまたは酒石酸アンモニウムを電解質とする水溶液中で行った。水溶液の電解質濃度は０．０２〜０．５ｍｏｌ・ｄｍ^-3、液温は１０〜３０℃とした。また、バリア型陽極酸化処理は、電流密度５〜１００Ａ・ｍ^-2、到達電圧２００〜５００Ｖの条件で行い、到達電圧に達した直後に処理を完了するか、あるいは最大で３０分間到達電圧を保持した後に処理を完了した。

【0040】

より詳細には、表１に示す処理条件の組み合わせにより、下地処理、ポーラス型陽極酸化処理及びバリア型陽極酸化処理を順次行い、試験体Ｅ１〜Ｅ３２を作製した。

【0041】

また、本例においては、試験体Ｅ１〜Ｅ３２との比較のため、ポーラス型陽極酸化処理やバリア型陽極酸化処理の処理条件等を表２に示すように変更して試験体Ｃ１〜Ｃ１０を作製した。具体的には、試験体Ｃ１はポーラス型陽極酸化処理を行わずに作製した試験体である。試験体Ｃ２は、バリア型陽極酸化処理を行わずに作製した試験体である。試験体Ｃ３〜Ｃ８は、ポーラス型陽極酸化処理またはバリア型陽極酸化処理の処理条件を上記特定の範囲外とした試験体である。試験体Ｃ９及びＣ１０は、ポーラス型陽極酸化処理またはバリア型陽極酸化処理のいずれかに、強酸性の水溶液である硫酸水溶液を使用した試験体である。

【0042】

走査電子顕微鏡（日本電子株式会社製「ＪＳＭ−６７０１Ｆ」を用いて各試験体の陽極酸化皮膜３の断面を観察した。これにより得られたＳＥＭ像に基づき、多孔質層３２の厚み、バリア層３１の厚み、多孔質層３２における孔３２１の枝分かれの有無、孔３２１の平均径ｗ_ave及び平均間隔ｄ_ave、並びにバリア層３１と母材２との界面３１１における頂部３１２と底部３１３との高さの差ｈ_aveを、以下の方法により算出した。

【0043】

・多孔質層３２の厚み
例えば図２に示すように、陽極酸化皮膜３の厚み方向における全体が視野に入るようにして、陽極酸化皮膜３の断面をＳＥＭにより観察した。得られたＳＥＭ像に基づいて、１視野あたりの多孔質層３２の厚みの平均を算出し、この値を多孔質層３２の厚みとして表３及び表４に記載した。
・バリア層３１の厚み
例えば図３に示すように、バリア層３１の厚み方向における全体が視野に入るようにして、陽極酸化皮膜３の断面をＳＥＭにより観察した。得られたＳＥＭ像に基づいて、個々の孔３２１の底からバリア層３１と母材２との界面３１１の底部までの厚さｔ（図１参照）を計測した。１視野あたりの厚さｔの平均をバリア層３１の厚みとして表３及び表４に記載した。

【0044】

・孔３２１の枝分かれの有無
多孔質層３２の厚みの測定に用いたＳＥＭ像において、１視野中に枝分かれを有する孔３２１が３０％以上確認された場合には枝分かれ有りと判定し、表３及び表４の「孔の枝分かれ」の欄にＡの記号を記載した。また、１視野中の枝分かれを有する孔３２１が３０％未満であった場合には、枝分かれ無しと判定し、表３及び表４の「孔の枝分かれ」の欄にＢの記号を記載した。

【0045】

・孔３２１の平均径ｗ_ave及び平均間隔ｄ_ave
バリア層３１の厚みの測定に用いたＳＥＭ像において、個々の孔３２１の幅ｗ（図１参照）を計測した。そして、１視野あたりに存在する孔３２１の幅ｗの平均を孔３２１の平均径ｗ_aveとして表３及び表４に記載した。
また、上記ＳＥＭ像において、孔３２１の間隔ｄ（図１参照）を計測した。そして、１視野あたりの間隔ｄの平均を孔３２１の平均間隔ｄ_aveとして表３及び表４に記載した。

【0046】

・バリア層３１と母材２との界面３１１における頂部３１２と底部３１３との高さの差ｈ_ave
バリア層３１の厚みの測定に用いたＳＥＭ像において、バリア層３１と母材２との界面３１１の底部３１３を結ぶ直線Ｌを基準とし、この基準から界面３１１の各頂部３１２までの距離ｈ（図１参照）を計測した。そして、１視野あたりの距離ｈの平均を高さの差ｈ_aveとして表３及び表４に記載した。

【0047】

得られた試験体のＡＳＴＭ Ｅ３１３−７３に規定される白色度及びグロス値を、分光測色計（コニカミノルタ株式会社製「ＣＭ−５」）を用いて測定した。その結果を表３及び表４に記載した。

【0048】

【表1】

【0049】

【表2】

【0050】

【表3】

【0051】

【表4】

【0052】

表１及び表３に記載したように、試験体Ｅ１〜Ｅ３２は、ポーラス型陽極酸化処理及びバリア型陽極酸化処理を上記特定の範囲の処理条件で行うことにより作製されたため、多孔質層３２の厚み及びバリア層３１の厚みが上記特定の範囲となった。その結果、これらの試験体は、高い白色度を有していた。

【0053】

高い白色度を有する試験体の陽極酸化皮膜の例として、試験体Ｅ２のＳＥＭ像を図２及び図３に示す。なお、図２は、陽極酸化皮膜の厚み方向の全体が視野に入るようにして断面を観察したＳＥＭ像であり、図３は、図２を拡大してバリア層を観察したＳＥＭ像である。

【0054】

図２に示すように、試験体Ｅ２の多孔質層３２には、表面から厚み方向の略中央まで直管状を呈し、厚み方向の略中央からバリア層３１との界面３１１までの範囲に亘って多数の枝分かれを有する孔３２１が形成されていた。また、図３に示すように、試験体Ｅ２のバリア層３１は、界面３１１における頂部３１２と底部３１３との高さの差が小さく、ポーラス型陽極酸化処理を行った後に形成されるバリア層３１（例えば、図５参照）に比べて平坦であった。

【0055】

グロー放電発光分光分析（ＧＤ−ＯＥＳ）により試験体Ｅ２のバリア層３１をさらに詳細に分析したところ、厚み方向における多孔質層３２側には、陽極酸化処理に用いた電解質のアニオンが混入したアニオン混入層が形成されており、母材２側には、アニオンが混入していないアルミナ層が形成されていることを確認した。アニオン混入層の厚みは、バリア層３１全体の厚みの４０％以下であった。なお、図には示さないが、試験体Ｅ１〜Ｅ３２のアニオン混入層の厚みは、いずれもバリア層３１全体の厚みの５０％以下であった。

【0056】

一方、表２及び表４に示すように、試験体Ｃ１及びＣ２は、ポーラス型陽極酸化処理またはバリア型陽極酸化処理のいずれか一方を行っていないため、試験体Ｅ１〜Ｅ３２に比べて白色度が低くなった。

【0057】

ポーラス型陽極酸化処理のみを行った陽極酸化皮膜の一例として、試験体Ｃ２のＳＥＭ像を図４及び図５に示す。なお、図４は、陽極酸化皮膜の厚み方向の全体が視野に入るようにして断面を観察したＳＥＭ像であり、図５は、バリア層の厚み方向の全体が視野に入るように図４を拡大したＳＥＭ像である。

【0058】

図４に示すように、試験体Ｃ２の多孔質層３２は、試験体Ｅ２と同様に、厚み方向の略中央からバリア層３１との界面までの範囲に亘って多数の枝分かれを有する孔３２１が形成されていた。しかし、図５に示すように、試験体Ｃ２のバリア層３１は、孔３２１を中心とする略半球状を呈しており、試験体Ｅ１〜Ｅ３２に比べて頂部と底部との高さの差が大きかった。また、試験体Ｃ２のバリア層においては、アニオン混入層の厚みが、バリア層全体の厚みの７５％を越えていた。

【0059】

試験体Ｃ３は、ポーラス型陽極酸化処理における電解質濃度が薄かったため、本条件ではポーラス型陽極酸化処理により焼けが発生した。それ故、試験体Ｃ３の白色度は、試験体Ｅ１〜Ｅ３２に比べて低かった。なお、試験体Ｃ３は、例えばポーラス型陽極酸化処理における到達電圧や液温等を変更することにより、焼けの発生を回避することができると考えられる。

【0060】

試験体Ｃ４は、ポーラス型陽極酸化処理における電解質濃度が濃かったため、本条件では枝分かれした孔の割合が少なかった。それ故、試験体Ｃ４の白色度は、試験体Ｅ１〜Ｅ３２に比べて低かった。なお、試験体Ｃ４は、例えばポーラス型陽極酸化処理における到達電圧や液温等を変更することにより、枝分かれした孔の割合を多くすることができると考えられる。

【0061】

試験体Ｃ５は、ポーラス型陽極酸化処理における到達電圧が低かったため、孔の平均径及び平均間隔が上記特定の範囲よりも小さくなった。それ故、試験体Ｃ５の白色度は、試験体Ｅ１〜Ｅ３２に比べて低かった。
試験体Ｃ６は、ポーラス型陽極酸化処理における到達電圧が高かったため、孔の平均径及び平均間隔が上記特定の範囲よりも大きくなった。それ故、試験体Ｃ６の白色度は、試験体Ｅ１〜Ｅ３２に比べて低かった。

【0062】

試験体Ｃ７は、バリア型陽極酸化処理における到達電圧が低かったため、バリア層の厚みを上記特定の範囲まで厚くすることができなかった。また、試験体Ｃ７は、バリア層の成長が不十分だったことにより、試験体Ｅ１〜Ｅ３２に比べて頂部と底部との高さの差が大きかった。それ故、試験体Ｃ７の白色度は、試験体Ｅ１〜Ｅ３２に比べて低かった。
試験体Ｃ８は、バリア型陽極酸化処理における到達電圧が高かったため、処理中に火花放電が発生した。その結果、試験体Ｃ８の白色度は、試験体Ｅ１〜Ｅ３２に比べて低かった。

【0063】

試験体Ｃ９及びＣ１０は、ポーラス型陽極酸化処理またはバリア型陽極酸化処理のいずれかを強酸性の硫酸浴中で行ったため、不透明白色を呈する陽極酸化皮膜を得ることができなかった。

【符号の説明】

【0064】

１ アルミニウム部材
２ 母材
３ 陽極酸化皮膜
３１ バリア層
３２ 多孔質層
３２１ 孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】