表面處理鋁材及其制造方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本國(guó)際申請(qǐng)要求2012年9月21日在日本專利局提交的日本發(fā)明專利申請(qǐng)第 2012-208423號(hào)的優(yōu)先權(quán)，所述日本發(fā)明專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用而并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及表面處理鋁材及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 以往，已知有用樹(shù)脂對(duì)鋁材表面進(jìn)行覆蓋的技術(shù)。在該技術(shù)中，需要提高鋁材與覆 蓋其表面的樹(shù)脂（以下稱為覆蓋樹(shù)脂）的密合性，從而提議了各種方法。例如，提議了通 過(guò)浸蝕而在鋁材的表面形成凹凸的方法（專利文獻(xiàn)1)、在鋁材表面形成勃姆石的方法（專 利文獻(xiàn)2、3)、在鋁材的表面形成微小的凹凸，并使反應(yīng)性官能團(tuán)存在于鋁材的表面的方法 (專利文獻(xiàn)4)等。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開(kāi)第2002-120002號(hào)公報(bào)
[0008] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開(kāi)平第5-25574號(hào)公報(bào)
[0009] 專利文獻(xiàn)3 :W01997/035716號(hào)公報(bào)
[0010] 專利文獻(xiàn)4 :日本特開(kāi)第2003-170531號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0012] 但是，在專利文獻(xiàn)1-4記載的方法中，在鋁材的表面處理之后經(jīng)過(guò)一段時(shí)間再進(jìn) 行樹(shù)脂覆蓋的情況下，鋁材與覆蓋樹(shù)脂的密合性會(huì)變得不充分。
[0013] 本發(fā)明的一個(gè)方面希望提供一種表面處理鋁材及其制造方法，以在制造后即使在 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間再進(jìn)行樹(shù)脂覆蓋的情況下，與覆蓋樹(shù)脂的密合性也很高。
[0014] 解決Ι'π!題的摶術(shù)方案
[0015] 本發(fā)明第1方面的表面處理鋁材具有形成有多個(gè)凹部的表面，并且所述表面覆蓋 有厚度5nm以上1000 nm以下的水合氧化鋁層，并且優(yōu)選使所述多個(gè)凹部的面積為所述表面 的面積的15%以上。
[0016] 本發(fā)明的一個(gè)方面的表面處理鋁材在形成多個(gè)凹部和水合氧化鋁層后（即制造 了表面處理鋁材之后），即使在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間再進(jìn)行樹(shù)脂覆蓋的情況下，與覆蓋樹(shù)脂的密合 性也很高。因此，不一定要在表面處理鋁材的制造工序之后緊接著進(jìn)行樹(shù)脂覆蓋工序，所以 工序的自由度變高。
[0017] 作為本發(fā)明第2方面的表面處理鋁材，優(yōu)選使所述水合氧化鋁層滿足以下條件 1-3。在此情形下，表面處理鋁材與覆蓋樹(shù)脂的密合性會(huì)進(jìn)一步提升。
[0018] 條件I :所述水合氧化鋁層厚度方向上的氫濃度的數(shù)據(jù)在表面附近具有頂峰。
[0019] 條件2 :所述水合氧化鋁層厚度方向上的鋁濃度的數(shù)據(jù)具有極小值。
[0020] 條件3 :所述水合氧化鋁層厚度方向上的氧濃度的數(shù)據(jù)具有極大值。
[0021] 本發(fā)明第3方面的表面處理鋁材的制造方法具有凹部形成工序和水合氧化鋁層 形成工序，所述凹部形成工序在鋁材的表面形成多個(gè)凹部，所述水合氧化鋁層形成工序在 所述表面形成厚度5nm以上1000 nm以下的水合氧化鋁層，優(yōu)選使所述凹部形成工序中形成 的所述多個(gè)凹部的面積為所述表面的面積的15%以上。
[0022] 并且，通過(guò)本發(fā)明制造的另一方面的表面處理鋁材，制造之后即使在經(jīng)過(guò)一段時(shí) 間再進(jìn)行樹(shù)脂覆蓋的情況下，與覆蓋樹(shù)脂的密合性也很高。因此，不一定要在表面處理鋁材 的制造工序之后緊接著進(jìn)行樹(shù)脂覆蓋工序，所以工序的自由度變高。
[0023] 所述水合氧化鋁層形成工序例如可以為：使60°C以上的溫水、沸水、以及水蒸氣 中的任一個(gè)與所述鋁材相接觸的工序。在此情形下，所制造的表面處理鋁材與覆蓋樹(shù)脂的 密合性會(huì)進(jìn)一步提升。
[0024] 本發(fā)明第4方面的表面處理鋁材的制造方法中，優(yōu)選在所述水合氧化鋁層形成工 序之前進(jìn)行除灰工序。在此情形下，水合氧化鋁層容易滿足上述條件1-3,所制造的表面處 理鋁材與覆蓋樹(shù)脂的密合性會(huì)進(jìn)一步提升。
【附圖說(shuō)明】
[0025] 圖1是表示在凹部（凹處）1進(jìn)行標(biāo)記的區(qū)域7的剖面圖。
[0026] 圖2A-2D是對(duì)表面處理鋁材的表面進(jìn)行拍攝的、倍率250倍的SEM像。圖2A是在 氫氧化鈉水溶液中的浸漬時(shí)間為〇秒的情形下的SEM像；圖2B是在氫氧化鈉水溶液中的浸 漬時(shí)間為60秒的情形下的SHM像；圖2C是在氫氧化鈉水溶液中的浸漬時(shí)間為120秒的情 形下的SEM像；圖2D是在氫氧化鈉水溶液中的浸漬時(shí)間為300秒的情形下的SEM像。
[0027] 圖3是表示通過(guò)GD-OES(輝光放電光發(fā)射表面分析）取得的、膜厚方向上的鋁濃 度、氫濃度以及氧濃度的數(shù)據(jù)的圖。
[0028] 附圖標(biāo)記的說(shuō)明
[0029] 1…凹部；3…表面；5…點(diǎn)；7…區(qū)域
【具體實(shí)施方式】
[0030] 對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。多個(gè)凹部例如可以通過(guò)浸蝕處理而形成。作為浸 蝕處理，例如可以列舉使鋁材（形成水合氧化鋁層之前的鋁基材）和堿性溶液（例如氫氧 化鈉水溶液）相接觸（例如將鋁材浸漬于堿性溶液中）的處理。凹部例如可以為剖面形狀 是圓形的孔（凹處）。
[0031] 多個(gè)凹部的面積為整個(gè)表面的面積（假設(shè)表面處理鋁材的表面為平坦時(shí)的面積） 的15%以上。通過(guò)為15%以上，使表面處理鋁材與覆蓋樹(shù)脂的密合性提升。多個(gè)凹部的面 積越大，表面處理鋁材與覆蓋樹(shù)脂的密合性越會(huì)提升。多個(gè)凹部的面積例如可以為整個(gè)表 面的面積的20%以上、30%以上、或者40%以上。
[0032] 多個(gè)凹部的面積可以按照以下（i)-(iii)的順序算出。
[0033] (i)取得對(duì)表面處理鋁材的表面進(jìn)行拍攝的、倍率250倍的SEM像。
[0034] (ii)在上述SEM像中抽取直徑5 μπι以上的凹部（凹處），并進(jìn)行標(biāo)記（填充）。
[0035] (iii)利用圖像處理軟件（株式會(huì)社尼利可制的LUZEX AP)，算出如上標(biāo)記的面 積。
[0036] 其中，在上述（ii)中，所要標(biāo)記的部分為：如圖1所示，在凹部1的周圍，以與鋁材 的平均表面3相比開(kāi)始凹下的點(diǎn)5為界線的區(qū)域7。
[0037] 水合氧化鋁（勃姆石）層例如可以通過(guò)使60°C以上的溫水、沸水、以及水蒸氣中的 任一個(gè)與錯(cuò)材相接觸而形成。水合氧化錯(cuò)層的膜厚為5nm以上1000 nm以下，優(yōu)選為20nm 以上200nm以下。通過(guò)使水合氧化皮膜的膜厚為5nm以上，能夠以水合氧化鋁層均勻地覆 蓋鋁材表面。其結(jié)果為，表面處理鋁材與覆蓋樹(shù)脂的密合性會(huì)提升。此外，水合氧化鋁層的 膜厚為20nm以上時(shí)，能夠以水合氧化鋁層更均勻地覆蓋鋁材表面，并且會(huì)減少表面處理鋁 材與覆蓋樹(shù)脂的密合性中的部分偏差。
[0038] 水合氧化鋁層的膜厚即使厚于lOOOnm，密合性方面也不存在問(wèn)題，但是，通過(guò)為 1000 nm以下，能夠減少形成水合氧化鋁層所需要的時(shí)間以及能量。此外，如果水合氧化鋁層 的膜厚為200nm以下的話，水合氧化鋁層的膜厚會(huì)對(duì)應(yīng)于形成水合氧化鋁層的處理時(shí)間而 呈線性增加，因此更為優(yōu)選。
[0039] 水合氧化鋁層的膜厚可以如下進(jìn)行測(cè)量。即，在形成水合氧化鋁層后的表面處理 鋁材中，通過(guò)GD-OES (輝光放電光發(fā)射表面分析），取得膜厚方向上的鋁濃度的數(shù)據(jù)，并將 以下距離作為水合氧化鋁層的膜厚，即在該數(shù)據(jù)中，自與相當(dāng)深處的鋁濃度相比，鋁濃度為 1/2的點(diǎn)到最表面的距離。而⑶-OES所用的裝置可以為RIGAKU制的GDA750。并且，⑶-OES 的測(cè)量條件可設(shè)定如下。
[0040] 電力：25W
[0041] 氣氣壓：3. 5hpa
[0042] 陽(yáng)極直徑：2. 5mmΦ
[0043] 作為水合氧化鋁層，例如優(yōu)選滿足上述條件1-3。滿足該條件1-3的水合氧化鋁層 例如自遠(yuǎn)離鋁材的一側(cè)具有以下3層構(gòu)造，即，氫/鋁比為0. 7以上的層（第1層）、氧/鋁 比為0. 4以上0. 8以下的結(jié)晶性高的疑似勃姆石層（第2層）、以及氧/鋁比為0. 8以上2 以下的結(jié)晶性低的疑似勃姆石層（第3層）。滿足上述條件1-3的水合氧化鋁層可以在水 合氧化鋁層形成工序之前通過(guò)進(jìn)行除灰工序而獲得。
[0044] 上述條件1-3中的氫濃度的數(shù)據(jù)、鋁濃度的數(shù)據(jù)、以及氧濃度的數(shù)據(jù)可以通過(guò) GD-OES(輝光放電光發(fā)射表面分析）而獲得。GD-OES所用的裝置可以為RIGAKU制的 GDA750。此外，測(cè)量條件可設(shè)定如下。
[0045] 電力：25W
[0046] 氬氣壓：3. 5hpa
[0047] 陽(yáng)極直徑：2. 5mmC>
[0048] 除灰工序?yàn)槔缛コ龎A蝕后的溶解殘留物的工序。作為除灰工序，例如可以列舉 使具有酸性活性的溶液（例如硝酸等）與鋁材相接觸的方法。通過(guò)進(jìn)行除灰工序，能夠獲 得滿足上述條件1-3的水合氧化鋁層。
[0049] 在表面處理鋁材中，鋁材與水合氧化鋁層之間既可以存在陽(yáng)極氧化皮膜，也可以 不存在陽(yáng)極氧化皮膜。
[0050] 實(shí)施例
[0051] 1.表面處理鋁材的制造
[0052] 作為鋁材使用JIS-A6063。在通過(guò)弱堿性脫脂液對(duì)該鋁材進(jìn)行脫脂后，將該鋁材浸 漬于50°C的5%的氫氧化鈉水溶液中并形成蝕孔（多個(gè)凹部）。其中，在該氫氧化鈉水溶液 中進(jìn)行浸漬的工序?yàn)榘疾啃纬晒ば虻囊粋€(gè)實(shí)施方式。
[0053] 接下來(lái)，對(duì)鋁材進(jìn)行水洗，并在常溫下將鋁材浸漬于10%的硝酸中。其中，該浸漬 于硝酸的處理為除灰處理的一個(gè)實(shí)施方式。
[0054] 然后，再次對(duì)鋁材進(jìn)行水洗后，將鋁材浸漬于85°C的純水中，以形成水合氧化鋁 層。其中浸漬于85°C的純水中的工序?yàn)樗涎趸X層形成工序的一個(gè)實(shí)施方式。
[0055] 通過(guò)以上工序?qū)Ρ砻嫣幚礓X材進(jìn)行制造。該制造方法中，通過(guò)對(duì)將鋁材浸漬于氫 氧化鈉水溶液中的時(shí)間和浸漬于85°C的純水中的時(shí)間進(jìn)行了各種變更，而制造了 S1-S7這 7種表面處理鋁材。S1-S7的處理?xiàng)l件如表1所示。
[0056] [表 1]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 表面處理鋁材，其特征在于， 具有形成有多個(gè)凹部的表面，并且所述表面覆蓋有厚度5nm以上1000 nm以下的水合氧 化鋁層， 所述多個(gè)凹部的面積為所述表面的面積的15%以上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面處理鋁材，其特征在于， 所述水合氧化鋁層滿足以下條件1-3， 條件1 :所述水合氧化鋁層厚度方向上的氫濃度的數(shù)據(jù)在表面附近具有頂峰； 條件2 :所述水合氧化鋁層厚度方向上的鋁濃度的數(shù)據(jù)具有極小值； 條件3 :所述水合氧化鋁層厚度方向上的氧濃度的數(shù)據(jù)具有極大值。
3. 表面處理鋁材的制造方法，其特征在于，具有： 凹部形成工序，在所述鋁材的表面形成多個(gè)凹部；以及， 水合氧化鋁層形成工序，在所述表面形成厚度5nm以上1000 nm以下的水合氧化鋁層， 所述凹部形成工序中形成的所述多個(gè)凹部的面積為所述表面的面積的15%以上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的表面處理鋁材的制造方法，其特征在于， 所述水合氧化鋁層形成工序?yàn)椋菏?0°C以上的溫水、沸水、以及水蒸氣中的任一個(gè)與 所述鋁材相接觸的工序。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的表面處理鋁材的制造方法，其特征在于， 在所述水合氧化鋁層形成工序之前進(jìn)行除灰工序。
【專利摘要】本發(fā)明提供表面處理鋁材，其特征在于，具有形成有多個(gè)凹部的表面，并且所述表面覆蓋有厚度5nm以上1000nm以下的水合氧化鋁層，所述多個(gè)凹部的面積為所述表面的面積的15％以上。
【IPC分類】C23C22-68, C23C22-78
【公開(kāi)號(hào)】CN104736741
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201380048836
【發(fā)明人】高砂志朗
【申請(qǐng)人】株式會(huì)社Uacj
【公開(kāi)日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2013年8月2日
【公告號(hào)】EP2899296A1, WO2014045733A1