表面處理鋁材及其制造方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本國際申請要求2012年9月21日在日本專利局提交的日本發(fā)明專利申請第 2012-208423號的優(yōu)先權(quán)，所述日本發(fā)明專利申請的全部內(nèi)容通過引用而并入本文。
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，已知有用樹脂對鋁材表面進行覆蓋的技術(shù)。在該技術(shù)中，需要提高鋁材與覆 蓋其表面的樹脂（以下稱為覆蓋樹脂）的密合性，從而提議了各種方法。例如，提議了通 過浸蝕而在鋁材的表面形成凹凸的方法（專利文獻1)、在鋁材表面形成勃姆石的方法（專 利文獻2、3)、在鋁材的表面形成微小的凹凸，并使反應性官能團存在于鋁材的表面的方法 (專利文獻4)等。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0006] 專利文獻
[0007] 專利文獻1 :日本特開第2002-120002號公報
[0008] 專利文獻2 :日本特開平第5-25574號公報
[0009] 專利文獻3 :W01997/035716號公報
[0010] 專利文獻4 :日本特開第2003-170531號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 發(fā)明要解決的問題
[0012] 但是，在專利文獻1-4記載的方法中，在鋁材的表面處理之后經(jīng)過一段時間再進 行樹脂覆蓋的情況下，鋁材與覆蓋樹脂的密合性會變得不充分。
[0013] 本發(fā)明的一個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)過一段時間再進行樹脂覆蓋的情況下，與覆蓋樹脂的密合性也很高。
[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)明的一個方面的表面處理鋁材在形成多個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)過一段時間再進行樹脂覆蓋的情況下，與覆蓋樹脂的密合 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行樹脂覆蓋工序，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脂的密合性會進一步提升。
[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 的所述多個凹部的面積為所述表面的面積的15%以上。
[0022] 并且，通過本發(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)過一段時 間再進行樹脂覆蓋的情況下，與覆蓋樹脂的密合性也很高。因此，不一定要在表面處理鋁材 的制造工序之后緊接著進行樹脂覆蓋工序，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脂的 密合性會進一步提升。
[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 理鋁材與覆蓋樹脂的密合性會進一步提升。
【附圖說明】
[0025] 圖1是表示在凹部（凹處）1進行標記的區(qū)域7的剖面圖。
[0026] 圖2A-2D是對表面處理鋁材的表面進行拍攝的、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間為300秒的情形下的SEM像。
[0027] 圖3是表示通過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] 附圖標記的說明
[0029] 1…凹部；3…表面；5…點；7…區(qū)域
【具體實施方式】
[0030] 對本發(fā)明的實施方式進行說明。多個凹部例如可以通過浸蝕處理而形成。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] 多個凹部的面積為整個表面的面積（假設(shè)表面處理鋁材的表面為平坦時的面積） 的15%以上。通過為15%以上，使表面處理鋁材與覆蓋樹脂的密合性提升。多個凹部的面 積越大，表面處理鋁材與覆蓋樹脂的密合性越會提升。多個凹部的面積例如可以為整個表 面的面積的20%以上、30%以上、或者40%以上。
[0032] 多個凹部的面積可以按照以下（i)-(iii)的順序算出。
[0033] (i)取得對表面處理鋁材的表面進行拍攝的、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），并進行標記（填充）。
[0035] (iii)利用圖像處理軟件（株式會社尼利可制的LUZEX AP)，算出如上標記的面 積。
[0036] 其中，在上述（ii)中，所要標記的部分為：如圖1所示，在凹部1的周圍，以與鋁材 的平均表面3相比開始凹下的點5為界線的區(qū)域7。
[0037] 水合氧化鋁（勃姆石）層例如可以通過使60°C以上的溫水、沸水、以及水蒸氣中的 任一個與錯材相接觸而形成。水合氧化錯層的膜厚為5nm以上1000 nm以下，優(yōu)選為20nm 以上200nm以下。通過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脂的密合性會提升。此外，水合氧化鋁層的 膜厚為20nm以上時，能夠以水合氧化鋁層更均勻地覆蓋鋁材表面，并且會減少表面處理鋁 材與覆蓋樹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題，但是，通過為 1000 nm以下，能夠減少形成水合氧化鋁層所需要的時間以及能量。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對應于形成水合氧化鋁層的處理時間而 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行測量。即，在形成水合氧化鋁層后的表面處理 鋁材中，通過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，自與相當深處的鋁濃度相比，鋁濃度為 1/2的點到最表面的距離。而⑶-OES所用的裝置可以為RIGAKU制的GDA750。并且，⑶-OES 的測量條件可設(shè)定如下。
[0040] 電力：25W
[0041] 氣氣壓：3. 5hpa
[0042] 陽極直徑：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進行除灰工序而獲得。
[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 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，測量條件可設(shè)定如下。
[0045] 電力：25W
[0046] 氬氣壓：3. 5hpa
[0047] 陽極直徑：2. 5mmC>
[0048] 除灰工序為例如去除堿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。通過進行除灰工序，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極氧化皮膜，也可以 不存在陽極氧化皮膜。
[0050] 實施例
[0051] 1.表面處理鋁材的制造
[0052] 作為鋁材使用JIS-A6063。在通過弱堿性脫脂液對該鋁材進行脫脂后，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（多個凹部）。其中，在該氫氧化鈉水溶液 中進行浸漬的工序為凹部形成工序的一個實施方式。
[0053] 接下來，對鋁材進行水洗，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實施方式。
[0054] 然后，再次對鋁材進行水洗后，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的純水中的工序為水合氧化鋁層形成工序的一個實施方式。
[0055] 通過以上工序?qū)Ρ砻嫣幚礓X材進行制造。該制造方法中，通過對將鋁材浸漬于氫 氧化鈉水溶液中的時間和浸漬于85°C的純水中的時間進行了各種變更，而制造了 S1-S7這 7種表面處理鋁材。S1-S7的處理條件如表1所示。
[0056] [表 1]
【主權(quán)項】
1. 表面處理鋁材，其特征在于， 具有形成有多個凹部的表面，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為：使60°C以上的溫水、沸水、以及水蒸氣中的任一個與 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
【公開號】CN104736741
【申請?zhí)枴緾N201380048836
【發(fā)明人】高砂志朗
【申請人】株式會社Uacj
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2013年8月2日
【公告號】EP2899296A1, WO2014045733A1