导电性优异的铝金属材料及其制造方法与流程

本发明涉及导电性优异的铝金属材料及其制造方法。

背景技术：

1、铝阳极氧化覆膜(以下称为电化铝)作为电绝缘材料而进行了开发，通过进行装饰技术、耐腐蚀技术、硬度/耐磨耗性技术等的改良而逐渐承担当今的铝发展的一部分任务。例如，利用装饰和耐腐蚀技术，有大厦的彩色面板、窗框的彩色窗扇、日用百货的彩色化等，利用硬度的技术，呈现需要滑动性的机械部件的轻量化，利用耐腐蚀技术，室外的屋外设备、水中照相机等呈现轻量化，在多个方面使用铝。今后，为了使铝发展至当今的程度以上，原材料的开发自不用说，还迫切需要打破阳极氧化覆膜的出发点即绝缘材料，利用其导电性、磁性等以及轻量容易加工的优势，进军至电气、电子、半导体领域，期望开发出在现有特性的基础上还具有导电性的阳极氧化覆膜并加以实用。例如，阳极氧化覆膜不会出现因静电导致的火花而使电子电路破损的事故、智能手机、卫星广播、出租车无线电等中使用的中波～极超短波的磁场屏蔽效果，其通过对表面进行镀敷来加以应对，但镀液的处理和废弃、再生时会产生重金属，在应对lca方面存在问题，期望能够解决该问题且能够应对lca的覆膜。

2、关于对电化铝的阳极氧化覆膜赋予导电性，提出了在包含硝酸根离子的阳极氧化浴中进行处理的方法(专利文献1)。记载了：通过该方法而达成的导电性以电阻值计为105～6ω以上的水平，且具备抗静电功能，可利用于各种计算机相关制品，但在实用方面，在防止因静电所致的火花而使电子电路破损的事故、发挥出智能手机、卫星广播、出租车无线电等中使用的中波～极超短波的磁场屏蔽效果方面呈现不充分的性能。该文献中没有表面硬度的相关记载，实际上仅能够表现出hv280左右的硬度，在硬质电化铝的利用领域中，硬度不足而无法利用，需要改良。

3、电化铝的阳极氧化覆膜由多孔层和阻隔层(无孔层)形成。电化铝最初由理化学研究所作为绝缘材料而进行开发，并发展至今。但是，在1970～80年代，作为使硫酸覆膜变硬的方法，由金属材料研究提出了示出下述内容的论文，在去除阻隔层并利用电解着色技术使金属析出至表面时，确认到其具有导电性(非专利文献1)。

4、非专利文献1中记载了：将电解液设为硫酸，将制作覆膜时的最终电压从15～20v一口气降低至0.05v附近，进而，在切断开关后，将阻隔层溶解后再进行ni电析，达成hv50～100左右的硬度增加。并且报告了：在al基体(素地)与覆膜表面之间存在基于测试仪的导通。但是，基于该制法的镍电析的覆膜硬度最大仅为hv450，进而，最大缺点是作为电化铝的最大特征的耐腐蚀性完全消失，因此是难以实用的制品。另一方面，在不对阳极氧化覆膜的耐腐蚀性产生影响的锌电析中，完全或基本不有助于提高覆膜硬度，至多是达成hv330的程度，作为硬质电化铝，是完全不充分的硬度。

5、现有技术文献

6、专利文献

7、专利文献1：日本再公表专利wo 00/01865公报

8、非专利文献

9、非专利文献1：金属表面材料vol33,no5232-237(1982)

10、公开内容

11、发明所要解决的课题

12、本发明的目的在于，作为对以往无法使用的电化铝赋予导电性和硬度且轻量的材料，提供其制造方法。

13、用于解决课题的手段

14、在实施方式中，涉及具有由铝或其合金形成的阳极氧化覆膜的材料及其制造方法，所述阳极氧化覆膜具备电阻为1×10-2ω以下的性能，进而覆膜截面硬度具有hv470以上的硬度。

15、涉及具有由铝或其合金形成的阳极氧化覆膜的材料及其制造方法，其中，关于实施方式中的电阻测定方法，基于在低电阻测定中优异的直流方式四端子法(电压下降法)，利用电阻计rm3548(日置电机公司制)测定表面与基体之间的电阻时，为1×10-2ω以下，并且，关于覆膜截面硬度，利用jis-z2244(维氏硬度试验)方法在载荷为0.098n(10grf)、保持时间为15秒的条件下进行测定时，具有hv470以上的硬度。

16、在实施方式中，具有表面与基体之间的电阻为1×10-2ω以下，覆膜截面硬度为hv470以上的性能，进而，在300℃下实施2星期的耐热试验时的加热前与加热后的色差(δe)为3.0以下，优选为2.5以下，在500℃-1小时的耐热试验中，加热前与加热后的色差(δe)也为3.0以下，优选为2.5以下，关于覆膜表面的裂纹，在空气中、200℃下加热30分钟后，通过目视从正面观察时观察不到裂纹。本发明的覆膜是导电性、硬度、耐热性优异的由铝或其合金形成的材料及其制造方法。

17、发明效果

18、根据本公开，可提供具有高导电性且硬度和耐久性较为优异的铝金属材料及其制造方法。

技术实现思路

技术特征：

1.由铝或其合金形成的材料，其特征在于，其具有阳极氧化覆膜，该阳极氧化覆膜具备表面与基体之间的电阻为1×10-2ω以下的性能，且覆膜截面硬度在维氏硬度试验中为hv470以上。

2.根据权利要求1的由铝或其合金形成的材料，其特征在于，其具有阳极氧化覆膜，该阳极氧化覆膜在盐水喷雾试验中进行720小时，材料的耐腐蚀性为rn(等级数)7以上。

3.根据权利要求1或2中任一项的由铝或其合金形成的材料，其特征在于，其具有阳极氧化覆膜，关于阳极氧化覆膜表面的裂纹，在200℃下且空气中加热30分钟后，通过目视从正面观察时观察不到裂纹。

4.根据权利要求1、2或3中任一项的由铝或其合金形成的材料，其特征在于，其具有阳极氧化覆膜，具有铝或其合金的阳极氧化覆膜的材料的电磁波屏蔽效果在频率500khz～1ghz的范围内为30db以上。

5.根据权利要求1～4中任一项的由铝或其合金形成的材料，其特征在于，其具有阳极氧化覆膜，关于阳极氧化覆膜的耐热性，在300℃且2星期的耐热试验中，加热前与加热后的色差(δe)为3.0以下。

6.根据权利要求1～5中任一项的由铝或其合金形成的材料，其特征在于，其具有阳极氧化覆膜，关于阳极氧化覆膜的耐热性，在500℃且1小时的耐热试验中，加热前与加热后的色差(δe)为3.0以下。

7.根据权利要求1～6中任一项的由铝或其合金形成的材料，其特征在于，其具有阳极氧化覆膜，关于阳极氧化覆膜的红外线放射率，将被测定物质的测定温度设为100℃，将黑体的放射率设为100％(1.00)时的总放射率在波长3～6μm的中红外线区域内为75％(0.75)以上，在波长3～25μm的中～远红外线区域内为80％(0.80)以上。

8.权利要求1～7中任一项的由铝或其合金形成的材料，其特征在于，其是覆膜的厚度为6～50μm且色调为浅褐色～深褐色系～黑色系的阳极氧化覆膜。

9.具有阳极氧化覆膜的由铝或其合金形成的材料的制造方法，其特征在于，

10.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于，所述材料具有阳极氧化覆膜，该阳极氧化覆膜具备表面与基体之间的电阻为1×10-2ω以下的性能，且覆膜截面硬度在维氏硬度试验中为hv470以上。

11.根据权利要求9或10所述的制造方法，其特征在于，关于铝或其合金的阳极氧化处理的电流或电压波形，使用直流波形、交流波形、交直叠加波形、脉冲波形、pr脉冲波形中的单独1种或2种以上的组合波形。

12.根据权利要求9～11所述的制造方法，其特征在于，电解方法的第一电解是使用有机系和/或无机系的电解液，在液体温度为0～40℃、电流密度为0.6～3.0a/dm2的条件下进行10～120分钟的电解，第二电解是在同一液体中，从最终电压起至0v为止，反复进行降低1～10v、保持10～120秒、降低1～10v、保持10～120秒的操作而阶段性地降低至10v，在10～60秒的保持时间后，按照5v、3v、2v、1v依次降低，直至0v为止，此时的保持时间设为20～120秒，合计进行5～60分钟后，充分进行水洗，进而，第三电解是在碱性电解液中，进行液体温度为0～30℃、电压为1～100v、时间为2～20分钟的电解，在充分进行水洗后，作为第四电解，在包含金属的酸性溶液中，在液体温度为10～40℃、电流密度为0.1～2.0a/dm2、电解时间为2～60分钟的条件下进行。

技术总结
本发明的课题是开发对铝的阳极氧化覆膜赋予导电性且具有硬质电化铝(硬質アルマイト)以上的硬度的材料。本发明是下述材料，其通过将铝的阳极氧化覆膜利用作为绝缘材料的阻隔层去除后，制作通电性良好的覆膜，进而将金属析出，由此保持1×10<supgt;‑2</supgt;Ω以下的电阻，具有HV470以上的作为覆膜的硬度，并改善耐腐蚀性等，从而实现作为铝材而言在以往并不存在的实用，低电阻且硬度优异。该材料可通过实施4个阶段的电解来制造。

技术研发人员：田中成宪,秋本政弘
受保护的技术使用者：第一工艺公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15