特表 2024-508517 軽金属基板を保護するプロセス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-02-27

(54)【発明の名称】軽金属基板を保護するプロセス

(51)【国際特許分類】

   C25D 11/06 20060101AFI20240219BHJP

   C25D 11/04 20060101ALI20240219BHJP

   C25D 11/30 20060101ALI20240219BHJP

   C25D 11/26 20060101ALI20240219BHJP

【ＦＩ】

C25D11/06 A

C25D11/04 101E

C25D11/06 Z

C25D11/30

C25D11/26 302

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023553330

(86)(22)【出願日】2022-03-02

(85)【翻訳文提出日】2023-10-19

(86)【国際出願番号】 NZ2022050024

(87)【国際公開番号】W WO2022186706

(87)【国際公開日】2022-09-09

(31)【優先権主張番号】63/155,708

(32)【優先日】2021-03-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/237,518

(32)【優先日】2021-08-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】519054080

【氏名又は名称】シーラス マテリアルズ サイエンス リミティド

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100108903

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 和広

(74)【代理人】

【識別番号】100123593

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 宣夫

(74)【代理人】

【識別番号】100208225

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 修二郎

(74)【代理人】

【識別番号】100217179

【弁理士】

【氏名又は名称】村上 智史

(72)【発明者】

【氏名】クリストファー ウィリアム グード

(72)【発明者】

【氏名】フェンヤン ホウ

(57)【要約】

基材を、その基材用に構成された、伝導性が制御されたプラズマ電解酸化（ＰＥＯ）浴内に置くこと；ここで、ＰＥＯ浴は、窒素含有有機化合物を含む；及び、一定時間にわたって電圧を適用して、厚さ約１～約１００ミクロン（μｍ）の実質的に連続した窒化物含有ＰＥＯ層又は窒素化合物含有ＰＥＯ層を、基材上に作り出すこと、に関する方法が開示されている。基材は、好ましくはマグネシウム、チタン、アルミニウムである。ＰＥＯ処理は、好ましくは、アルカリ性条件下で、かつ約１６０ボルト未満の電圧において、実施される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

以下のステップを含む方法：
基板を、前記基板用に構成された、伝導性が制御されたプラズマ電解酸化浴（ＰＥＯ浴）内に置くこと；ここで、前記ＰＥＯ浴が、窒素含有有機化合物を含むこと、及び、
電圧を、一定時間にわたって適用して、厚さ約１～１００μｍの実質的に連続した窒化物含有ＰＥＯ層又は窒素化合物含有ＰＥＯ層を、前記基板上に作り出すこと。

【請求項2】

適用される前記電圧が、約１６０ボルト未満である、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記電圧が適用される、前記一定時間が、少なくとも約１００秒である、請求項１又は請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記ＰＥＯ浴が、８を超えるｐＨを有する、アルカリ性ＰＥＯ浴である、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項5】

前記窒素含有有機化合物が、第一級、第二級又は第三級アミンである、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

前記窒素含有有機化合物が、重合時に窒素含有伝導性ポリマーを形成するモノマーである、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項7】

前記窒素含有有機化合物が、アニリン、ピロール、トリエチルアミン又はそれらの組み合わせから選択されうる、請求項５又は請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記窒素含有有機化合物が、アニリンでありうる、請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項9】

前記基材が、マグネシウム基材、チタン基材、又はアルミニウム基材である、請求項１～ら８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

前記ＰＥＯ浴が、約５～８０ｇ／Ｌの、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムのうち少なくとも１種を含む、請求項１～９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

前記ＰＥＯ浴が、約１０～９０ｇ／Ｌのメタケイ酸二ナトリウムをさらに含む、請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法。

【請求項12】

前記ＰＥＯ浴が、約１～４０ｇ／Ｌのクエン酸ナトリウムをさらに含む、請求項１～１１のいずれか一項に記載の方法。

【請求項13】

前記ＰＥＯ浴が、約２～３０ｍｌ／Ｌの過酸化水素をさらに含む、請求項１～１２のいずれか一項に記載の方法。

【請求項14】

前記ＰＥＯ浴が、約０．１Ｍ～１Ｍの、重合時に窒素含有伝導性ポリマーを形成するモノマー、又は約０．１Ｍ～１Ｍの窒素含有有機化合物を、さらに含む、請求項１～１３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項15】

前記ＰＥＯ浴が、約０．１ｍＭ～１Ｍの界面活性剤をさらに含む、請求項１～１４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項16】

基材前処理ステップをさらに含む、請求項１～１５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項17】

前記ＰＥＯ浴が、室温に維持される、請求項１～１６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項18】

以下のステップを含む方法：
マグネシウム、チタン又はアルミニウム基材を前処理すること；
前記基材を、脱イオン水を用いて洗浄すること；
前記基材を、前記基材用に構成された、伝導性が制御されたＰＥＯ浴内に置くこと；ここで、前記ＰＥＯ浴が、窒素含有有機化合物を含むこと、及び、
電圧を、一定時間にわたって適用して、厚さ約１～約１００μｍの実質的に連続した窒化物含有ＰＥＯ層又は窒素化合物含有ＰＥＯ層を、前記基材上に作り出すこと。

【請求項19】

前記前処理ステップが、下記のうち少なくとも１つを含む、請求項１８に記載の方法：前記基材を酸性浴中で処理すること、前記基材を機械的に粗くすること、又は前記基材をアルカリ性浴中で洗浄すること。

【請求項20】

前記ＰＥＯ浴が、約５～８０ｇ／Ｌの、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムのうち少なくとも１種を含む、請求項１８又は請求項１９に記載の方法。

【請求項21】

前記ＰＥＯ浴が、約１０～９０ｇ／Ｌのメタケイ酸二ナトリウムをさらに含む、請求項１８～２０のいずれか一項に記載の方法。

【請求項22】

前記ＰＥＯ浴が、約１～４０ｇ／Ｌのクエン酸ナトリウムをさらに含む、請求項１８～２１のいずれか一項に記載の方法。

【請求項23】

前記ＰＥＯ浴が、約２～３０ｍｌ／Ｌの過酸化水素をさらに含む、請求項１８～２２のいずれか一項に記載の方法。

【請求項24】

前記ＰＥＯ浴が、約０．１Ｍ～１Ｍの、重合時に窒素含有伝導性ポリマーを形成するモノマー、又は約０．１Ｍ～１Ｍの窒素含有有機化合物を、さらに含む、請求項１８～２３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項25】

前記ＰＥＯ浴が、約０．１ｍＭ～１Ｍの界面活性剤をさらに含む、請求項１８～２４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項26】

前記電圧が、約１６０ボルト未満のピーク電圧を有する、請求項１８～２５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項27】

前記ＰＥＯ浴の前記伝導性が、約１０Ａ／ｄｍ^２未満の電流密度において、任意のマイクロアーク発生電圧を、ＰＥＯ処理の際、約１６０Ｖ未満に制限するように制御される、請求項１８～２６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項28】

請求項１～２７のいずれか一項に記載の方法に従って作り出されたＰＥＯコーティング基材であって、前記ＰＥＯコーティング基材が、厚さ約１～１００μｍの実質的に連続した窒化物含有層を含む、ＰＥＯコーティング基材。

【請求項29】

厚さ約１～１００μｍの実質的に連続した窒化物含有層又は窒素化合物含有層を有するＰＥＯコーティング基材であって、前記実質的に連続した窒化物含有層が、ＰＥＯ処理の際に、約１６０Ｖ未満の電圧かつ約１０Ａ／ｄｍ^２未満の電流密度において形成された、ＰＥＯコーティング基材。

【請求項30】

前記基材が、アルミニウム、チタン又はマグネシウムである、請求項２９に記載のＰＥＯコーティング基材。

【請求項31】

以下のステップを含む方法：
基材を、前記基材用に構成された、伝導性が制御されたアルカリ性ＰＥＯ浴内に置くこと；ここで、前記ＰＥＯ浴が、窒素含有有機化合物を含むこと、及び、
電圧を、一定時間にわたって適用して、厚さ約１～約１００μｍのＰＥＯ層を、前記基材上に作り出すこと。

【請求項32】

適用される前記電圧が、約１６０ボルト未満である、請求項３１に記載の方法。

【請求項33】

前記電圧が適用される、前記一定時間が、少なくとも約１００秒である、請求項３１又は請求項３２に記載の方法。

【請求項34】

前記アルカリ性ＰＥＯ浴が、８を超えるｐＨを有する、請求項３１～３３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項35】

前記窒素含有有機化合物が、重合時に窒素含有伝導性ポリマーを形成するモノマーである、請求項３１～３４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項36】

前記窒素含有有機化合物が、第一級、第二級又は第三級アミンである、請求項３１～３５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項37】

前記窒素含有有機化合物が、アニリン、ピロール、トリエチルアミン又はそれらの組み合わせから選択される、請求項３５又は請求項３６に記載の方法。

【請求項38】

前記窒素含有有機化合物が、アニリンである、請求項３１～３７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項39】

前記基材が、マグネシウム基材、チタン基材又はアルミニウム基材である、請求項３１～３８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項40】

前記ＰＥＯ浴が、約５～８０ｇ／Ｌの、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムのうち少なくとも１種を含む、請求項３１～３９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項41】

前記ＰＥＯ浴が、約１０～９０ｇ／Ｌのメタケイ酸二ナトリウムをさらに含む、請求項３１～４０のいずれか一項に記載の方法。

【請求項42】

前記ＰＥＯ浴が、約１～４０ｇ／Ｌのクエン酸ナトリウムをさらに含む、請求項３１～４１のいずれか一項に記載の方法。

【請求項43】

前記ＰＥＯ浴が、約２～３０ｍｌ／Ｌの過酸化水素をさらに含む、請求項３１～４２のいずれか一項に記載の方法。

【請求項44】

前記ＰＥＯ浴が、約０．１Ｍ～１Ｍの、重合時に窒素含有伝導性ポリマーを形成するモノマー、又は約０．１Ｍ～１Ｍの窒素含有有機化合物を、さらに含む、請求項３１～４３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項45】

前記ＰＥＯ浴が、約０．１ｍＭ～１Ｍの界面活性剤をさらに含む、請求項３１～４４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項46】

基材前処理ステップをさらに含む、請求項３１～４５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項47】

前記ＰＥＯ浴が、室温に維持される、請求項３１～４６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項48】

以下のステップを含む方法：
マグネシウム、チタン又はアルミニウム基材を前処理すること；
前記基材を、脱イオン水を用いて洗浄すること；
前記基材を、前記基材用に構成された、伝導性が制御されたアルカリ性ＰＥＯ浴内に置くこと；ここで、前記陽極酸化済浴が、窒素含有有機化合物を含むこと、及び、
電圧を、一定時間にわたって適用して、厚さ約１～約１００μｍのＰＥＯ層を、前記基材上に作り出すこと。

【請求項49】

前記前処理ステップが、下記のうち少なくとも１つを含む、請求項４８に記載の方法：前記基材を酸性浴中で処理すること、前記基材を機械的に粗くすること、又は前記基材をアルカリ性浴中で洗浄すること。

【請求項50】

前記ＰＥＯ浴が、約５～８０ｇ／Ｌの、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムのうち、少なくとも１種を含む、請求項４８又は請求項４９に記載の方法。

【請求項51】

前記ＰＥＯ浴が、約１０～９０ｇ／Ｌのメタケイ酸二ナトリウムをさらに含む、請求項４８～５０のいずれか一項に記載の方法。

【請求項52】

前記ＰＥＯ浴が、約１～４０ｇ／Ｌのクエン酸ナトリウムをさらに含む、請求項４８～５１のいずれか一項に記載の方法。

【請求項53】

前記ＰＥＯ浴が、約２～３０ｍｌ／Ｌの過酸化水素をさらに含む、請求項４８～５２のいずれか一項に記載の方法。

【請求項54】

前記ＰＥＯ浴が、約０．１Ｍ～１Ｍの、重合時に窒素含有伝導性ポリマーを形成するモノマー、又は約０．１Ｍ～１Ｍの窒素含有有機化合物をさらに含む、請求項４８～５３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項55】

前記ＰＥＯ浴が、約０．１ｍＭ～１Ｍの界面活性剤をさらに含む、請求項４８～５４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項56】

前記電圧が、約１６０ボルト未満のピーク電圧を有する、請求項４８～５５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項57】

前記ＰＥＯ浴の前記伝導性が、約１０Ａ／ｄｍ^２未満の電流密度において、任意のマイクロアーク発生電圧を、ＰＥＯ処理の際、約１６０Ｖ未満に制限するように制御される、請求項１８～２６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項58】

請求項３１～５７のいずれか一項に記載の方法に従って作り出された陽極酸化済基材であって、前記陽極酸化済基材が、厚さ約１～１００μｍの実質的に連続した窒化物含有層を含む、陽極酸化済基材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

陽極酸化は、軽金属基板、例えば、マグネシウム及びその合金、アルミニウム及びその合金、並びにチタン及びその合金などを、保護する方法として広く用いられている、電解不動態化プロセスである。陽極酸化は、典型的には、ＤＣ（直流電流）、パルスＤＣ、又はＡＣ（交流電流）を用いる酸性浴を、陽極（アノード）と、不動態である又は安定している陰極（カソード）、例えば、ステンレス鋼上のチタン、との間に用いる。アルミニウム及びチタンの陽極酸化は、細孔の規則的な配列を作り出し、これは、環境バリアを提供するために封止される必要がある。

【背景技術】

【0002】

細孔の封止は、装飾コーティング（装飾皮膜）を作り出す染色ステップを含んでよく、多くの場合、酢酸ニッケル溶液又は沸騰水を用いる。沸騰水は、酸化物を水和させることによって、かつ膨潤させることによって、細孔を封止する。一般的に保護フィルム（保護膜）は、厚いコーティングであり、例えばアルミニウム上の硬質陽極酸化などである。

【0003】

代替的には、金属性封止を、米国特許第１０，５１９，５６２号明細書に記載されているように、電解的又は自己触媒的に細孔内に堆積しうる。

【0004】

アニリン及びその他の伝導性ポリマーを、酸性浴中において陽極酸化処理で堆積してよく、アルミニウムの細孔を、伝導性ポリマー及び金属酸化物ナノ粒子のいずれかとの組み合わせを用いて封止する方法が、米国特許第５，９８０，７２３号明細書及び国際公開第２００９０９８３２６号に開示されている。このような封止は、優れた耐腐食性をもたらす。

【0005】

マイクロアーク酸化（ＭＡＯ）又はプラズマ電解酸化（ＰＥＯ）は、電気化学的表面処理であり、これは、４００Ｖをはるかに超える高電位を用いて、軽金属及びそれらの合金上、とりわけ商業用途ではマグネシウム上に、自然に発生する不動態化層を、電気化学的に改変する。このプロセスは、高電位を有するアルカリ性浴を用いて放電を発生させ、基板の内側と外側から成長する酸化物層の性質を改変して、密着性のある、硬質連続バリア層を作り出す。

【0006】

ＭＡＯ／ＰＥＯは、頻繁にエネルギーを大量に消費し、多くの場合、コーティング（皮膜）を作り出すために、クロム酸及びフッ化物などの有毒化学物質を必要とする。

【0007】

アルカリ性低電圧ＰＥＯ浴内に窒素含有有機化合物を導入することは、知られておらず、アークによって改変されたＰＥＯ表面上における、ポリマーの重合が、ケイ酸塩、酸化物、窒化物、及びポリマーを組み合わせたコーティングを生成することは、知られていない。

【0008】

軽金属基板を、低エネルギーを用いる穏和な化学反応から堆積された薄いフィルム（膜）を用いて、直接保護するプロセスが必要とされている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本明細書で例示する態様によれば、コーティングを、マグネシウム、アルミニウム及びチタン基板上に作り出す方法が、提供される。その態様の１つの特徴は、基板を、伝導性が制御されたプラズマ電解酸化（ＰＥＯ）浴中に置くことであり、その組成は、基板に依存し、窒素含有有機分子を含む。電圧を、一定時間適用して、実質的に連続した窒化物含有ＰＥＯ層又は窒素化合物含有ＰＥＯ層を、厚さ約１～１００ミクロン（μｍ）で、基板上に作り出す。一実施形態では、基板は前処理される。

【課題を解決するための手段】

【0010】

一実施形態では、ＰＥＯ浴はアルカリ性である。一実施形態では、アルカリ性ＰＥＯ浴は、１種以上の水酸化物を含む。さらなる実施形態では、ＰＥＯ浴は、１種以上の金属塩、伝導性ポリマーのモノマー若しくは他の窒素含有有機化合物、界面活性剤、及び酸化剤、又はそれらの組み合わせをさらに含みうる。

【0011】

一実施形態では、窒素含有有機化合物は、モノマーであり、これは、重合時に窒素含有伝導性ポリマーを形成する。

【0012】

一実施形態では、ＰＥＯ浴は、界面活性剤を含む。一実施形態では、界面活性剤は、ＳＤＳである。

【0013】

一実施形態では、電圧を適用する一定時間は、最大約１０００秒である。

【0014】

一実施形態では、ＰＥＯ浴の伝導率は、約１０Ａ／ｄｍ^２未満の電流密度において、マイクロアーク発生電圧を、ＰＥＯ処理の際、約１６０Ｖ未満に制限するように制御される。

【0015】

一実施形態では、基板上に吸着される、浴の高分子量有機塩成分が、ＰＥＯ処理の伝導性を制御する。

【0016】

別の態様では、本明細書で定義される方法に従って作り出された、ＰＥＯ処理済基板が提供され、このＰＥＯ処理済基板は、厚さ約１～１００ミクロン（μｍ）の実質的に連続した窒化物含有層又は窒素化合物含有層を有する。一実施形態では、ＰＥＯ基板は、実質的に連続した窒化物含有層を有する。

【0017】

別の態様では、厚さ約１～約１００ミクロン（μｍ）の実質的に連続した窒化物含有層又は窒素化合物含有層を有し、ＰＥＯの際、マイクロアーク発生によって、約１６０Ｖ未満で、かつ約１０Ａ／ｄｍ^２未満の電流密度で形成された、ＰＥＯ処理済基板が提供される。

【0018】

一実施形態では、基板は、アルミニウム、チタン又はマグネシウムである。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図１は、マグネシウム、アルミニウム又はチタン上にコーティングを作り出す方法のフロー図である。

【0020】

【図2】図２は、ある先行技術の方法に従って作り出されたＰＥＯコーティングのＳＥＭ画像である。

【0021】

【図3】図３は、伝導性ポリマー成分を含まない浴中で作り出したコーティングの光学顕微鏡画像及びＳＥＭ画像である。

【0022】

【図4】図４は、伝導性ポリマーコーティングを含む浴中で作り出されたコーティングの光学顕微鏡画像とＳＥＭ画像である。

【0023】

【図5】図５（ａ）は、アニリンを含むコーティングのＸＲＤ分析であり、図５（ｂ）は伝導性ポリマーを含まないコーティングのＸＲＤ分析である。

【0024】

【図6】図６は、第一ＤＯＥ分析に関して選択されたＤＯＥ結果データである

【0025】

【図7】図７は、Ａｌ基板及びＴｉ基板に関して選択された結果データである

【0026】

【図8】図８は、伝導性ポリマー成分を含む場合かつ含まない場合の、Ａｌ基板上に作り出されたコーティングのＳＥＭ画像を示している。

【0027】

【図9】図９は、伝導性ポリマー成分を含む場合かつ含まない場合の、Ｔｉ基板上に作り出されたコーティングのＳＥＭ画像及びＸＰＳ分析を示している。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下の説明は、多数の例示的な構成、パラメータなどを述べる。しかしながら、このような説明は、本発明の範囲を限定することを意図するものではないが、代わりに例示的な実施形態の説明として提供されるものであることを認識すべきである。

【0029】

定義

【0030】

本明細書の各例において、本発明の説明、実施形態、及び実施例において、用語「～を有する」、「～を含む」などは、限定することなく、拡大的に読まれるものとする。したがって、文脈上明らかにそうでないことが要求されない限り、本明細書及び特許請求の範囲全体を通じて、「～を有する」、「～を有している」などの語は、排他的な意味とは対照的に包括的な意味、すなわち、「～を含むが、～に限定されない。」の意味で解釈される。

【0031】

本明細書で用いる「約」という用語は、所定の値又は範囲の２０％以内、より好ましくは１０％以内、最も好ましくはなお５％以内を意味する。代替的には、「約」という用語は、対数が１以内（すなわち、所与の値の１０倍以内）、好ましくは所与の値の２倍以内を意味する。

【0032】

「窒素含有有機化合物」という用語は、１個以上の窒素原子を有する有機化合物を意味する。適切な窒素含有有機化合物として、アニリン、ピロール及びトリエタノールアミンなどの、第一級、第二級又は第三級窒素原子が挙げられるが、これらに限定されない。適切な窒素含有有機化合物として、重合により窒素含有伝導性ポリマーを形成する、窒素含有モノマーが挙げられる。

【0033】

「実質的に連続した窒化物含有層」という用語は、基板表面の少なくとも約９５％にわたって分布する、１種以上の窒化物化合物を含む層を意味する。この層は、基板表面の少なくとも約９６％、少なくとも約９７％、少なくとも約９８％、少なくとも約９９％、又は１００％にわたって分布していてよいことを理解されたい。

【0034】

窒化物含有化合物が、ＰＥＯ層において具体的に言及されている一方で、他の窒素含有化合物が除外されるわけではないことを理解されたい。陽極酸化済層はまた、基板金属の酸化物若しくは基板金属の酸窒化物、及び／又はケイ酸塩を含んでもよく、これらは、ＰＥＯ処理の一部として形成されることをさらに理解されたい。

【0035】

本明細書に記載された実施例は、酸化物、窒化物、ケイ酸塩、及びポリマーコーティングを、マグネシウム、アルミニウム、又はチタン基板上に発達させるプロセスを提供する。上述したように、ＰＥＯ処理を用いてこれらの金属をコーティングする従来の試みは、様々な理由のために失敗したか、又は望ましくない。例えば、従来の方法は、一般的に有毒な化学物質を含むプロセスを用いうるし、エネルギーを大量に消費するＰＥＯ処理を用いうるし、比較的高価でありうる。

【0036】

本開示は、コーティングを、マグネシウム、チタン又はアルミニウム合金基板上に発達させるプロセスを提供し、これは、有毒化学物質の使用を排除し、従来の方法よりもエネルギーの大量消費を抑え、比較的安価である。基板は、前処理されていてよく、例えば、このプロセスは、基板を機械的又は化学的に研磨及び／又は脱脂するステップを含んでいてよい。約１ミクロン（μｍ）～約１００ミクロン（μｍ）のフィルムを、プラズマ電解酸化によって、基板上に、下記を含むＰＥＯ浴から、堆積しうる：水酸化ナトリウム又は水酸化カリウム、メタケイ酸二ナトリウム、クエン酸ナトリウム、過酸化水素、界面活性剤、伝導性ポリマーのモノマー、窒素含有有機化合物、連続した陽極酸化済層を作り出すための他の添加剤、又はそれらの任意の組み合わせ。

【0037】

このようにして作り出されたＰＥＯ層は、米国出願第６３／０１５４１１号明細書（参照によりその全体が本明細書に含まれる）に記載されているように、伝導性を有しうるし、さらに、電着される、自己触媒的に堆積される、陽極酸化的に堆積される、電子コーティングされる、又は塗布されるコーティングのための基板を形成しうる。

【0038】

図１は、窒化物及びポリマーを含有するＰＥＯ層をマグネシウム上に作り出すための例示的な方法１００を示す。方法１００は、プロセッサー又はコントローラーの制御下で、処理設備内の様々な装置又はツールによって実行されうる。

【0039】

ブロック１０２において、方法１００が開始される。ブロック１０４において、方法１００は、基板を前処理しうる。一実施形態では、基板は、マグネシウムの鍛造合金又は鋳造合金でありうる、マグネシウム基板であってよい。このようなマグネシウム基板の例として、ＡＺ８０若しくはＺＫ６０又は任意の適切なマグネシウム合金が挙げられる。一実施形態では、基板は、任意の適切なマグネシウム合金であってよい。代替的な実施形態では、基板は、アルミニウム基板であってよい。アルミニウム基板の例として、２０００系、３０００系、４０００系、５０００系、６０００系、及び７０００系のアルミニウム合金が挙げられる。代替的な実施形態では、基板はチタン基板であってよい。チタン基板の例として、Ｔｉ－Ｔ１、Ｔｉ－Ｔ２など、又は任意の適切なチタン合金が挙げられる。

【0040】

一実施形態では、前処理は、１つ以上のプロセスを含みうる。前処理プロセスとして、濃硝酸浴若しくは希硫酸浴中で、基板を化学的に処理すること、エメリーペーパー、サンドブラスト若しくはビーズブラストを通して、基板を機械的に粗くすること、並びに／又は約３～１５分間にわたって、約１０～２０グラム／リットル（ｇ／Ｌ）の炭酸ナトリウム及び約１５～２０ｇ／Ｌのリン酸ナトリウム、約１０～２０ｇ／Ｌのケイ酸ナトリウム、及び約１～３ｇ／Ｌの市販のＯＰ－１０界面活性剤を含むアルカリ浴中で、摂氏約６０～８０度（℃）で、基板を洗浄すること、が挙げられる。

【0041】

表面を機械的に粗くすることは、ＰＥＯ層と基板との向上した付着性を提供しうる。この付着性は、後に堆積される機能表面層内で生じる引張力の存在下で、さらに向上しうる。機械的に粗くすることは、最大１２００グリットの適切な粒度のエメリーペーパーを用いることによって達成されうる。一実施形態では、サンドブラスト又はビーズブラストは、ＰＥＯ層を生成するための適切な表面を、作り出しうる。

【0042】

ブロック１０６において、方法１００は、基板を洗浄しうる。基板は、陽極酸化される前に洗浄されうる。基板は、脱イオン（ＤＩ）水中ですすぐことによって洗浄されうる。一実施形態では、基板は、エタノール又はアセトンの溶液中で超音波洗浄されうる。基板を洗浄するとき、洗浄ステップは、表面上に任意の酸化物層が生成されるのを防ぐ必要がある。換言すれば、基板を洗浄することは、表面上に新たな酸化物層が生成されないようにする必要がある。

【0043】

ブロック１０８において、方法１００は、基板の性質に従ってＰＥＯ浴を選択する。例えば、ＰＥＯ浴の組成は、マグネシウム基板、チタン基板又はアルミニウム基板の組成に応じて選択されうる。浴組成は、約５～８０ｇ／Ｌの水酸化ナトリウム又は約５～８０ｇ／Ｌの水酸化カリウム、約１０～９０ｇ／Ｌのメタケイ酸二ナトリウム、約０～４０ｇ／Ｌのクエン酸ナトリウム、約２～３０ｍｌ／Ｌの過酸化水素、約０．０５ｍＭ（ｍｍｏｌ／Ｌ）～１Ｍ（ｍｏｌ／Ｌ）のＳＤＳ、及び約０．１Ｍ（ｍｏｌ／Ｌ）～１Ｍ（ｍｏｌ／Ｌ）の伝導性ポリマーのモノマー又は窒素含有有機化合物から選択されうる。

【0044】

特定の実施形態では、モノマーは、アニリンであってよく、他の実施形態では、ピロールであってよく、さらなる実施形態では、モノマーは、トリエタノールアミンであってよい。いずれの場合も、モノマーは、窒素を含有するはずでる。

【0045】

ＡＺ８０基板に関する一実施形態では、浴は、３５ｇ／ＬのＮａＯＨ、６０ｇ／ＬのＮａ_２ＳｉＯ_３、２４ｇ／Ｌのクエン酸ナトリウム、６ｍＬ／Ｌの過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）、３．７ｍＬ／Ｌのアニリン、及び０．０５ｍｍｏｌ／ＬのＳＤＳを含む。

【0046】

ここでＮａＯＨはまた、アルカリ性環境を提供し、これは、マグネシウム（Ｍｇ）基板を保護し、かつＭｇＯを形成する酸化反応を助ける。ケイ素の供給源であるＮａ_２ＳｉＯ_３は、フィルム内でＭｇ_２ＳｉＯ_４を発達させる。いずれの要素も浴の伝導性に影響し、このようにして、ＰＥＯのピーク電圧は、濃度が高いほど低い電圧を有する。クエン酸ナトリウムは、反応の均一性を、基板上に吸着することによって改善する。アニリンは、窒化反応の窒素源である一方で、ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）は、界面活性剤であり、これは、窒素含有有機化合物を、この例ではアニリンを、浴全体にわたって均一に分布させるのを助ける。最後に、Ｈ_２Ｏ_２は、コーティングの均一性を改善する酸化プロセスを助ける。

【0047】

別の実施形態では、基板は、６０６１アルミニウム、他のアルミニウム合金、又はチタン合金のいずれかであり、浴は、４５ｇ／ＬのＮａＯＨ、６０ｇ／ＬのＮａ_２ＳｉＯ_３、２４ｇ／Ｌのクエン酸ナトリウム、６ｍｌ／Ｌの過酸化水素、４．９ｍｌ／Ｌのアニリン、及び０．０５ｍｍｏｌ／ＬのＳＤＳを含む。ブロック１１０において、方法１００は、基板を、下記のうち少なくとも１種を含む浴中に置いて、ＰＥＯ層を作り出す：水酸化ナトリウム又はメタケイ酸二ナトリウム。一実施形態では、ＰＥＯ浴は、加熱及び／又は冷却装置内にあってよく、それによって、安定した溶液温度を維持する。一実施形態では、ＰＥＯ浴は、ステンレス鋼対極を含みうる。一実施形態では、直流電流（ＤＣ）電源が、ＰＥＯ処理を行うために、電圧及び電流を供給しうる。一実施形態では、パルスＤＣ電源が、ＰＥＯ電力を供給しうる。

【0048】

一実施形態では、ＰＥＯ浴を、１８℃～３０℃で運用しうる。一実施形態では、ＰＥＯ浴を、約２５℃の温度に維持しうる。

【0049】

一実施形態では、基板は、ＡＺ８０マグネシウムであり、定電流であるＰＥＯ電流を採用しうる。一実施形態では、定電流を、０．５～６アンペア／平方デシメートル（Ａ／ｄｍ^２）に維持しうる。一実施形態では、電流を、１Ａ／ｄｍ^２に制限しうる。

【0050】

代替的な実施形態では、基板は、６０６１アルミニウム又はＴ１チタンであり、一定のＰＥＯ電流を採用しうる。一実施形態では、定電流を、約０．５～約１０アンペア／平方デシメートル（Ａ／ｄｍ^２）に維持しうる。一実施形態では、電流を、約４Ａ／ｄｍ^２に制限しうる。

【0051】

一実施形態では、ＰＥＯ電流密度及び浴組成が、ＰＥＯ電圧応答曲線を制御する。一実施形態では、ＡＺ８０マグネシウム基板に関するＰＥＯ電圧応答曲線は、図６の６０１の、３つの領域を有する。時間０から、６０１の点「Ａ」までの領域は、陽極層の初期成長に対応する。一実施形態では、この時間は好ましくは６０秒未満である。６０１の、点Ａから点Ｂまでの領域は、高密度の小さなアークが陽極表面全体にわたって発達する、初期アーク期間に対応し、この期間の長さは、主に浴化学によって制御される。一実施形態では、点Ａから点Ｂまでの期間は、６０秒～２４０秒、好ましくは１２０秒超である。６０１の、点Ｂを越えた領域、すなわち約５００秒までの領域は、広く分布した大きなアーク放電に対応し、平均電圧は、主にコーティング厚さ及び浴組成に依存する。一実施形態では、平均電圧は、７０～１３０Ｖ、８０～１２０Ｖ、好ましくは１００Ｖ未満である。

【0052】

一実施形態では、ＰＥＯ浴中のイオン濃度及び有機剤レベルの組み合わせを、ピーク電圧を制御するために用いうる。一実施形態では、有機剤は、クエン酸二ナトリウムでありうる。クエン酸二ナトリウムは、大きな分子であり、これは、基板表面上に吸着して、伝導性を制限しうる一方で、ＮａＯＨは、ともに伝導性を促進する伝導性イオンである。

【0053】

一実施形態では、アーク放電が最初に発生する電圧、及びその電圧を持続するのに必要な電流密度は、主として酸化コーティング（酸化皮膜）の絶縁耐力、コーティングの厚さ、及びＰＥＯ浴の伝導性の関数である。

【0054】

本開示におけるＰＥＯフィルム（ＰＥＯ膜）の厚さは、約１～約１００ミクロン（μｍ）でありうる。しかしながら、厚さはまた、４ミクロン（μｍ）～１０ミクロン（μｍ）でありうる。一実施形態では、厚さは、４ミクロン（μｍ）～８ミクロン（μｍ）でありうる。

【0055】

ＰＥＯを上記の条件で１５分間にわたって用いる結果、約６ミクロン（μｍ）のＰＥＯフィルムが得られる。

【0056】

ブロック１１２において、方法１００は、基板をすすぐステップを含む。基板のＰＥＯ層を、ＤＩ水中ですすいでよく、又はエタノール中で超音波洗浄してよい。

【0057】

ブロック１１４において、方法１００は、基板に対してより強い保護を提供するか、又はコーティングに対して装飾的な態様を提供するかのいずれかのために、さらなるコーティングを選択する。例えば、一実施形態では、さらなるコーティングは、電解又は自己触媒的に堆積された、金属コーティング（金属皮膜）、例えばニッケル、銅、銀、コバルト、スズ、又はこれらの金属の合金などの金属コーティング、を含んでよく、それによって、改善された耐腐食性又は他の機能特性を提供する。別の実施形態では、さらなるコーティングは、装飾的態様を提供するための、ｅコート、パウダーコート、又は他のポリマーコーティングでありうる。代替的な実施形態では、さらなるコーティングは、耐腐食性を改善するための伝導性ポリマーコーティングでありうる。

【0058】

ブロック１２０において、方法１００は終了する。

【0059】

図２は、マグネシウム合金上の典型的なＰＥＯ表面を示す。コーティングは、連続的であるが、コーティングプロセスの典型的なクラッキング（ひび割れ）を提示する。これらのクラックは、腐食の侵入口を提供するため、高いエネルギー消費を必要とする、非常に厚いコーティングのみが、基板に対する十分な保護を提供する。

【0060】

図３は、７０ｇ／ＬのＮａＯＨ、６０ｇ／ＬのＮａ_２ＳｉＯ_３、１２ｇ／Ｌのクエン酸ナトリウム、及び６ｍＬ／ＬのＨ_２Ｏ_２を含む浴から作り出されたコーティングのＳＥＭ画像３０２を示す。これは、さらなる金属性層の堆積に適した多孔性伝導性表面である。ＳＥＭ／ＥＤＳ分析である、３０１は、コーティングの組成を示している。主成分は、ＰＥＯ処理によって発生したＭｇＯとして、マグネシウム及び酸素である。ケイ酸マグネシウム、ケイ酸ナトリウム、二酸化ケイ素のいずれとしてでもある、ケイ素は、ＰＥＯ浴の一部を形成するケイ酸二ナトリウムに由来する。アルミナとしてのアルミニウムは、マグネシウム基板内で合金化されたアルミニウムから形成される。試料中の炭素は、不純物であるか、又はアーク中におけるクエン酸ナトリウムの分解に起因するものである。

【0061】

図４は、コーティングされたＭｇ基板である、４０１の例を示しており、これは、本開示の特定の態様に従って、図３におけるコーティング（７０ｇ／ＬのＮａＯＨ、６０ｇ／ＬのＮａ_２ＳｉＯ_３、１２ｇ／Ｌのクエン酸ナトリウム、及び６ｍＬ／ＬのＨ_２Ｏ_２）の方法と同一の方法から、０．２Ｍ（ｍｏｌ／Ｌ）のアニリンを添加して、作り出される。関連する光学顕微鏡画像である、４０３は、均一なコーティングを示しており、ここで、明るい領域が、下方の基板の結晶構造に対応している。ＳＥＭ画像である、４０４は、ＳＥＭ画像３０２とは、明らかに対照的であり、ＳＥＭ画像４０４において、その微細構造は、実質的に均一であり、限られた多孔性を有する。

【0062】

４０２におけるＳＥＭ／ＥＤＳ分析は、コーティング上の組成を示し、図３におけるコーティングとは異なり、マグネシウム、ケイ素、及びアルミニウムは、同程度のレベルである一方で、酸素は著しく低く、窒素が存在している。図５（ａ）は、一態様による、アニリンを含む陽極酸化済コーティングのＸＲＤ分析を示し、図５（ｂ）は、同一の浴からのアニリンを含まないコーティングの比較ＸＲＤ分析を示す。分かりうるように、アニリン強化コーティングは、予想されるように窒化マグネシウム（Ｍｇ_３Ｎ_２）に対するＸＲＤピークを含み、これは、最もエネルギーの低い窒化反応である。ポリアニリン（ＰＡＮＩ）に対するピークもまた、様々な酸化物のピークとともに存在している。ＭｇＯ_ｘＮ_ｙに関連するピークも見られ、これは、一部のＭｇＯが、ＰＥＯアークにおいて変換されたことを示している。

【0063】

図８は、コーティングされたＡｌ基板の例を示す。８０１は、図３におけるコーティングの方法と同一の方法から、本開示の特定の態様に従って作り出される。８０２は、図４におけるコーティングの方法と同一の方法を介して作り出された、コーティングされたＡｌ基板の例である。８０１及び８０２におけるＳＥＭ画像は、それぞれ、伝導性ポリマー成分である、アニリンを含まないＰＥＯ浴内で処理したＡｌ６０６１合金と、アニリンを含むＰＥＯ浴内で処理したＡｌ６０６１合金との、形態における違いを示している。アニリンを含むＰＥＯ浴内で処理したＡｌ６０６１合金は、より均一な形態及び細孔分布を示している。８０１において観察された、表面クラックは、アニリン処理コーティング上ではあまり目立たない。

【0064】

図９は、コーティングされたＴｉ基板の例を示している。９０１及び９０２におけるＳＥＭ画像は、それぞれ、伝導性ポリマー成分である、アニリンを含まないＰＥＯ浴を用いて処理したＴｉ基板、及びアニリンを含むＰＥＯ浴を用いて処理したＴｉ基板のものである。９０１は、図３におけるコーティングの方法と同一の方法から作り出されたたものである。９０２は、図４におけるコーティングの方法と同一の方法を用いて作り出された、コーティングされたＴｉ基板の例である。９０１におけるコーティングは、ＰＥＯ処理されたＴｉ基板の、典型的な細孔及び形態を提示する。画像９０２におけるコーティングは、アニリンを含むＰＥＯ浴を用いてＴｉ基板を処理することが、細孔分布における均一性を高めたことを示している。アニリン含有浴を用いた処理ではまた、９０１におけるコーティングには存在しない、応力誘起表面クラックも発生した。

【0065】

図９の、９０３及び９０４は、９０２におけるコーティングからＮ １ｓ及びＴｉ ２ｐに関して収集されたＸＰＳスペクトルを示す。ピーク分析は、アニリン含有電解液中でのＰＥＯ処理が、コーティング内の窒化物（９０５）及び炭化物（９０６）含有量の発達を助けたことを示す。

【0066】

コーティング中に窒化物及び炭化物が存在するのは予想外である；なぜなら、これらの化合物の形成は、典型的には、下記の式に示すように高温反応だからである：

【0067】

【化1】

【0068】

【化2】

【0069】

【化3】

【0070】

【化4】

【0071】

【化5】

【0072】

窒化物又は炭化物の形成は、まずＭｇ／Ａｌ／Ｔｉ又はＭｇＯ／ＡｌＯ／Ｔｉ－Ｏ表面上へのアニリンの陽極電気化学的堆積によって進行すると理解される。マイクロアーク放電の局所的な高エネルギーは、発達中のポリアニリンから窒素又は炭素を剥ぎ取り、それを金属と結合させて、観察される窒化物及び炭化物を生成するのに、十分である。Ｍｇ_３Ｎ_２は、優勢な窒化物である；なぜなら、これは、最も低い温度を要求する反応だからである。検出されたＭｇ（ＯＨ）_２のピークは、Ｍｇ_３Ｎ_２の水和から発達したものと考えられる。ＴｉＮ、ＴｉＣ、ＡｌＮ、及びＡｌＣは、ＰＥＯ処理をされたＴｉ基板及びＡｌ基板上で、同じ様式で発達すると考えられる。

【0073】

図４のＳＥＭ／ＥＤＳ分析４０２において分かりうるように、伝導性ポリマーが、コーティング内には、ＥＤＳ分析において炭素の低いレベルによって示されているようにほとんど残っていない。

【実施例1】

【0074】

以下の実施例は、特定の動作条件を指摘し、本開示の実施を説明するものである。しかしながら、これらの実施例は、本開示の範囲を限定するものとして考慮されるべきではない。実施例は、ＰＥＯ浴発達の態様、金属性インターロック層の特徴、及びマグネシウム基板に対して良好な腐食保護を提供するコーティング積層体の製造を、具体的に説明するために選択される。

【0075】

実施例１ － アニリンを用いたマグネシウムに関するプロセスの第一最適化

【0076】

実験計画（ＤＯＥ）プロセスを採用して、コーティング最適化の第一レベルを行った。この実験計画（ＤＯＥ）プロセスを、ここで説明する。ＤＯＥは、２段階で進められ、第一ＤＯＥは、２レベル分析であり、プロセスを概ね最適化するために、浴化学及びＰＥＯパラメータを調べた。

【0077】

第一ＤＯＥを実行する際、３つの適合条件が検討され、これらは下記の通りである：外観；エネルギー消費量（ＥＣ）；及び－腐食性能の代用として－コーティングの開回路電位（ＯＣＰ）。表１は、ＤＯＥに関する条件及びＤＯＥの結果を示す。この実験は、因子間の相互関係の分析を含むことに留意されたい。外観スコアは、主観的に決定され、１～１６で採点される（１６が好ましい外観スコアである）一方で、他の因子は、客観的に決定された。

【0078】

【表1】

【0079】

各実験のために、新たな２００ｍＬのＰＥＯ溶液を生成した；化学物質の濃度を、表１に示すように、ｇ／Ｌ、ｍＬ／Ｌ、又はｍＭｏｌで表している。浴温は、２５℃で一定に保ち、浴を、磁気攪拌棒を用いて６００ｒｐｍで攪拌した。対極は、ステンレス鋼板であった。

【0080】

試料は、厚さ１ｃｍの、２ｃｍ×３ｃｍのＡＺ８０マグネシウムクーポンである。クーポンは、８００グリットまで機械的に研磨され、２ｍｍの絶縁Ａｌワイヤーを有する、陽極接続のための穴が開けられた。穴及びワイヤーは、接続入口点の周囲をエポキシで封止された。

【0081】

ＯＣＰを、２つの電極セル内で１０分間にわたって測定して、その変化を観察した。

【0082】

エネルギーは、平均電圧に、確立された電流を乗じることによって求められた。電圧情報は、データロガーによって５秒ごとに記録された。

【0083】

図６は、最適な性能を提供した試料Ｔ６に注目した、ＤＯＥの選択結果を示している。６０１は、試料Ｔ６に関する電圧ＰＥＯ処理曲線を示しており、ここで「Ａ」と記された点は、第一ＰＥＯ処理領域の終了を表し、この際に、初期酸化層が連続的になり、アークが始まる。点「Ｂ」は、初期の低強度アークプロセスが完了する、第二ＰＥＯ処理領域の終了である。Ｔ６を実験における他の試料と比較すると、Ａ－Ｂ間の電圧は、長期にわたって非常に安定しており、これは、高品質のＰＥＯフィルムが形成されていることを示す。

【0084】

図６のグラフ６０２は、エネルギー消費量、浴中化学物質濃度、及び外観の組み合わせを表すＤＯＥ変数に対する、めっきされた試料ＯＣＰのチャートを示す。ここで「Ｔ６」とラベル付けされた点は、最も低いＯＣＰ及び人工的なＤＯＥパラメータの最低値を同時に示している。６０３は、この試料のＯＣＰ時間曲線であり、（他のサンプルとは異なり）ＯＣＰは経時的に比較的安定しており、初期の傾斜は、おそらくコーティング内の多孔点であり、これは、時間とともに不動態化する。

【0085】

図６における画像６０４は、コーティングの均一な性質を示す、表面の２００倍の光学画像である。

【0086】

実施例２ － アニリンを用いたマグネシウム（Ｍｇ）に関するプロセスの第二最適化

【0087】

第二ＤＯＥは、コーティング性能をさらに最適化するために実施された。このプロセスは、試料「Ｔ６」に関するパラメータを中心とした、プロセスをさらに最適化する３段階分析である。調査したパラメータ及び得られた結果を表２に示す。この実験では、下記のパラメータが一定であった：ＳＤＳ及び２４ｍＬ／Ｌのクエン酸ナトリウム、０．０５ｍＭｏｌのＳＤＳ、１Ａ／ｄｍ^２の電流密度、２５℃の浴温、１５分のＰＥＯ処理時間、６００ｒｐｍの磁気攪拌による攪拌。

【0088】

【表2】

【0089】

評価された結果は、ＯＣＰ及び腐食保護であった。ＯＣＰは、分析的に測定された。腐食は、試料を５重量％のＮａＣｌ水溶液中に浸漬した状態で、孔食までの時間として、主観的に測定された。試料５は、５時間後に孔食が発生しておらず、最良であった。

【0090】

観察されうるように、浴組成及びプロセスをさらに改良することによって、ＯＣＰは、最初の実験より大幅に減少した。

【0091】

実施例３ アニリンを用いたアルミニウム（Ａｌ）に関するプロセス

【0092】

簡単な実験が、マイクロアーク発達窒化物をアルカリ陽極酸化浴からＡｌ基板上に堆積させるプロセスに関する能力を検証するため、行われた。

【0093】

２ｃｍ×３ｃｍの６０６１基板を、脱脂し、研磨した。

【0094】

４５ｇ／ＬのＮａＯＨ、６０ｇ／ＬのＮａ_２ＳｉＯ_３、２４ｇ／Ｌのクエン酸ナトリウム、６ｍＬ／Ｌの過酸化水素、４．９ｍＬ／Ｌのアニリン、及び０．０５ｍｍｏｌ／ＬのＳＤＳを含有するＰＥＯ浴を、各試料用に新たに生成した。

【0095】

ＰＥＯは、４Ａ／ｄｍ^２の定電流で１５分間にわたって行われた。図７の７０１は、陽極酸化プロセスに関する電圧時間曲線を示しており、マグネシウムＰＥＯ処理との類似性を明確に示している。

【0096】

図７の７０２は、ＳＥＭ画像を示しており、７０３は、コーティングのＳＥＭ／ＥＤＳ分析であり、コーティング中の窒素の存在を、Ｓｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｏとともに示している。Ｓｉのレベルは、コーティングのほとんどが、ケイ酸アルミニウム及び酸化アルミニウムを含むことを、示唆している。窒化物は、アルミニウムのものである。

【0097】

実施例４ アニリン用いたチタン（Ｔｉ）に関するプロセス

【0098】

簡単な実験はまた、アルカリ性ＰＥＯ浴からＴｉ基板上に、マイクロアーク発達窒化物を含有する表面を堆積するプロセスに関する能力を検証するため、行われた。

【0099】

１ｃｍ×３ｃｍのチタン基板を、研磨し、脱脂した。

【0100】

４５ｇ／ＬのＮａＯＨ、６０ｇ／ＬのＮａ_２ＳｉＯ_３、２４ｇ／Ｌのクエン酸ナトリウム、６ｍＬ／Ｌの過酸化水素、４．９ｍＬ／Ｌのアニリン、及び０．０５ｍｍｏｌ／ＬのＳＤＳを含有するＰＥＯ浴を、各試料用に新たに生成した。

【0101】

ＰＥＯを、４Ａ／ｄｍ^２の定電流で１５分間にわたって行った。図７の７０４は、ＰＥＯ処理に関する電圧時間曲線を示しており、マグネシウムＰＥＯ処理との類似性を明確に示している。

【0102】

図７の７０５は、ＳＥＭ画像を示しており、７０６は、コーティングのＳＥＭ／ＥＤＳ分析であり、コーティング中の窒素の存在を、Ｓｉ、Ｎａ、Ｃａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｏとともに示している。Ｓｉのレベルは、コーティングのほとんどが、ケイ酸チタン及び酸化チタンを含むことを、示唆している。窒化物はチタンのものである。

【0103】

ＰＥＯ処理されたＴｉ基板（図９の９０２）に関する、図９の９０３及び９０４内のＸＰＳスペクトルは、コーティング中のＴｉの炭化物及び窒化物の存在を示している。この結果は、ＰＥＯ浴化学に対するアニリンの添加が、コーティング中のチタンの炭化物及び窒化物の発達を助けたことを示唆している。

【0104】

上記の開示された特徴及び他の特徴並びに機能の変形例、又はそれらの代替を、多くの他の異なる系又は用途内に組み合わせてよいことを理解されたい。現在予見されていない、又は予期されていない様々な代替、修正、変形、又は改良が、当業者によってその後なされうるが、これらもまた、以下の特許請求の範囲によって包含されることが意図される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【国際調査報告】