表面处理铝材及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种实施了表面处理的纯铝材或铝合金材（以下，记为"铝材"）及其 制造方法，详细而言，涉及一种表面处理铝材及其制造方法，该表面处理铝材在表面的一部 分形成有耐蚀性优异的耐蚀性氧化皮膜层，在未形成有该耐蚀性氧化皮膜层的表面的部位 形成有粘接性和密合性优异的多孔性氧化皮膜层。
【背景技术】
[0002] 铝材轻质且具有适度的机械特性，并且具有优异的美感、成型加工性、耐蚀性等特 征，因此可广泛使用于各种容器类、结构材料、机械部件、电子部件等。通过对这些铝材的一 部分实施表面处理，能够赋予和提高耐蚀性、耐磨耗性、树脂密合性、粘接性、亲水性、拨水 性、抗菌性、创意性、红外线放射性、高反射性等机能，广泛利用。
[0003] 例如，作为提高耐蚀性和耐磨耗性的表面处理法，广泛使用阳极氧化处理（所谓 的阳极氧化铝处理）。具体而言，如非专利文献1、2中所记载的，通过将铝材浸渍于酸性电 解浴并利用直流电流进行电解处理而形成阳极氧化皮膜，根据用途提出了各种处理方法。
[0004] 另外，尤其是作为使树脂密合性提高的表面处理法，专利文献1中提出了一种碱 交流电解法。即，使用浴温35~85°C的碱性溶液，在以电流密度4~50A/dm 2、电量超过 80C/dm2的时间，进行交流电解处理。由此获得形成有膜厚5〇〇~5000A的氧化皮膜的印刷 接线用基板。
[0005] 现有技术文献
[0006] 非专利文献
[0007] 非专利文献1 : 7S二夕厶/、y卜'、7、、y夕第7版，179~190页，2007年，一般社 団法人日本7Λ協会
[0008] 非专利文献2 :日本工业规格JIS Η8601，《7;Ρ S二夕厶及S二夕厶合金① 陽極酸化皮膜》（1999)
[0009] 专利文献
[0010] 专利文献1 :日本特开平5-191001号公报
【发明内容】
[0011] 发明所要解决的课题
[0012] 如上所述的现有技术中，直接接线于铝材进行电解处理之后，使铝材本身成为电 极。因此，表面处理对铝材触及电解溶液的区域整体实施。
[0013] 对铝材的一部分实施赋予树脂密合性的表面处理时，用掩蔽胶带等被覆不实施处 理的表面部分。对未被被覆的部分实施表面处理，因此，树脂密合性提高。然而，由于在表 面处理后除去了被覆的部分未实施表面处理，因此，该部分如预设那样，未被赋予树脂密合 性，存在未获得耐蚀性的问题。
[0014] 此时，对错材表面的一部分实施提高树脂密合性的表面处理后，必须对未实施表 面处理的部分进行赋予耐蚀性的表面处理。因此，再度被覆实施了提高树脂密合性的表面 处理的部分，进行第2次的表面处理。因此，进行2次被覆不仅导致成本提高，还存在另外 需要进行第2次表面处理的工序从而降低生产性的问题。
[0015] 用于解决课题的方法
[0016] 本发明的发明人为了解决上述课题而重复进行了研究，结果发现了一种仅在特定 部分形成耐蚀性氧化皮膜且在未形成耐蚀性氧化皮膜的部分形成具有密合性的多孔性氧 化皮膜的表面处理铝材，以及同时形成这些耐蚀性氧化皮膜与多孔性氧化皮膜的表面处理 铝材的制造方法，从而完成了本发明。
[0017] 即，本发明在权利要求1中为一种表面处理铝材，其特征在于，包括：铝材、形成于 该铝材表面的一部分且具有单层结构的耐蚀性氧化皮膜、和形成于上述铝材表面的未形成 耐蚀性氧化皮膜的部位的多孔性氧化皮膜；上述耐蚀性氧化皮膜具有10~IOOnm的厚度， 设由FT-IR分析得到的峰吸收波数为b (cm ^、峰吸收波数b的峰吸收率为a(% )时，满足 I < a < 95且b多3a+710的关系，上述多孔性氧化皮膜包括形成于表面侧且厚度为20~ 500nm的多孔型铝氧化皮膜层、和形成于基材侧且厚度为3~30nm的阻隔型铝氧化皮膜层， 在上述多孔型铝氧化皮膜层形成有直径5~30nm的小孔，形成于铝材表面的多孔性氧化皮 膜整体中，上述多孔型铝氧化皮膜层与阻隔型铝氧化皮膜层的合计厚度的变动幅度在该合 计厚度的算术平均值的±50%以内。
[0018] 本发明在权利要求2为如权利要求1中，上述峰吸收波数b (cm》为来自Al-O的 最强伸缩振动的峰的波数，出现于720 < b < 995的范围。
[0019] 本发明在权利要求3为如权利要求1或2中，上述多孔型铝氧化皮膜层的小孔的 总孔面积相对于表观上的表面积的比为25~75%。
[0020] 本发明在权利要求4中为一种表面处理铝材的制造方法，其特征在于：使用要表 面处理的铝材的电极、对电极和接线于上述铝材电极的导电材，将pH9~13、液温35~ 85°C且溶存铝浓度为5ppm以上、1000 ppm以下的碱性水溶液作为电解溶液，在频率10~ 100Hz、电流密度4~50A/dm 2和电解时间5~60秒的条件下进行交流电解处理，由此在与 对电极对置的上述铝材表面形成多孔性氧化皮膜，并同时在与接线于铝材电极的导电材对 置的上述铝材表面形成耐蚀性氧化皮膜。
[0021] 本发明在权利要求5为如权利要求4中，上述要表面处理的铝材电极与对电极均 为平板状，电解溶液中的上述接线于铝材电极的导电材的面积为欲形成耐蚀性氧化皮膜的 面积的80~150%，上述导电材与错材的距离为1~50mm。
[0022] 本发明在权利要求6为如权利要求4或5中，上述接线于铝材电极的导电材由不 锈钢材或铜材构成。
[0023] 本发明在权利要求7为如权利要求4~6中的任一项中，将导电材配置于上述铝 材电极的一个面侧，使其与该面对置，将对电极配置于铝材电极的另一个面侧，使其与该面 对置，由此在铝材电极的上述一个面形成耐蚀性氧化皮膜，在上述另一个面形成多孔性氧 化皮膜。
[0024] 本发明在权利要求8为如权利要求4~6中的任一项中，将对电极配置于上述铝 材电极的另一个面侧，使其与该面对置，将导电材配置在该另一个面与对电极之间，使其与 铝材电极的另一个面的一部分对置，将上述对电极配置成与互补于铝材电极的另一个面的 上述一部分的其它部位对置，由此在铝材电极的另一个面的上述一部分形成耐蚀性氧化皮 膜，在铝材电极的上述其它部位形成多孔性氧化皮膜。
[0025] 发明的效果
[0026] 通过本发明，可提供一种表面处理铝材及其制造方法，该表面处理铝材的特征在 于，在表面的一部分形成有耐蚀性氧化皮膜，在未形成有耐蚀性氧化皮膜的部位形成有具 有密合性的多孔性氧化皮膜。
【附图说明】
[0027] 图1是本发明的表面处理铝材的一部分的剖面示意图。
[0028] 图2是本发明的表面处理铝材的其它部位的剖面示意图。
[0029] 图3是显示本发明的铝材的电解装置的一实施方式的前视图。
[0030] 图4是显示本发明的铝材的电解装置的另一实施方式的前视图。
【具体实施方式】
[0031] 以下，依序说明本发明的细节。
[0032] 如图1所示，在本发明的表面处理铝材1的表面的一部分形成有耐蚀性氧化皮膜 3。另外，如图2所示，在未形成有耐蚀性氧化皮膜3的铝材2的表面部位形成有多孔性氧 化皮膜4。
[0033] A.关于铝材
[0034] 作为本发明中使用的铝材，可以使用纯铝或铝合金。铝合金的成分并无特别限制， 能够使用包括JIS中规定的合金的各种合金。就形状而言，无特别限制，从能够稳定形成处 理皮膜的观点考虑，适合使用平板状。
[0035] B.关于铝材表面的耐蚀性氧化皮膜结构
[0036] 如图1所示，在本发明中使用的铝材2的表面的一部分形成厚度为10~lOOnm、优 选为20~80nm的不定形的耐蚀性氧化皮膜3。该耐蚀性氧化皮膜3为单层结构的皮膜。若 为非单层结构的多层结构，表层与中间层之间发生间隙腐蚀，因此无法显示充分的耐蚀性。 另外，也能够在铝材2整面形成耐蚀性氧化皮膜3。耐蚀性氧化皮膜3的厚度小于IOnm时， 无法获得充分的耐蚀性。另一方面，超过IOOnm时则难以控制耐蚀性氧化皮膜厚度，发生处 理不均。
[0037] 该耐蚀性氧化皮膜3的膜质通过以FT-IR(傅立叶转换式红外线分光光度计）进 行分析时的红外线吸收光谱的峰吸收波数b (cm ^、以及由该峰吸收波数中的基线得到的峰 吸收率（a% )而赋予特征。这里，峰吸收波数b(cm 4是来自Al-O的最强伸缩振动的峰的 吸收波数。此外，峰吸收波数b (cm》通常出现于720彡b彡995的范围。
[0038] 在本发明中所使用的耐蚀性氧化皮膜中，规定：利用FT-IR进行分析时的上述峰 吸收率 a(% )为I < a < 95、优选为2 < a < 75。该峰吸收率小于1%时，耐蚀性氧化皮 膜的厚度小于l〇nm，使耐蚀性不足。该峰吸收率若超过95%，则耐蚀性氧化皮膜的厚度超 过100nm，难以控制耐蚀性氧化皮膜厚度，容易引发处理不均。此外，在本发明中，峰吸收率 a(% )与峰吸收波数b(cm》满足b彡3a+710、优选为b彡3a+720的关系。不满足该关系 时，耐蚀性氧化皮膜的皮膜形状变成多孔质形状，导致耐蚀性降低。
[0039] C.关于铝材表面的多孔性氧化皮膜结构
[0040] 如图2所示，在未形成有耐蚀性氧化皮膜的部位的铝材表面形成有多孔性氧化皮 膜4。多孔性氧化皮膜4包括铝材2的基材侧的阻隔型铝氧化皮膜层41和表层侧的多孔型 铝氧化皮膜层42。
[0041] C-L多孔型铝氧化皮膜层
[0042] 多孔型铝氧化皮膜层42的厚度为20~500nm。小于20nm时，厚度不充分，因此后 述的小孔结构的形成容易变得不充分，使粘接力或密合力降低。另一方面，若超过500nm，多 孔型铝氧化皮膜层本身容易凝集破坏而使粘接力或密合力降低。多孔型铝氧化皮膜层42 的