铝构件及其制造方法与流程

本发明涉及铝构件及其制造方法，尤其涉及无需二次处理以上的复杂工序、而是通过简单的一次处理即可获得的白度高且白斑被抑制的铝构件及其制造方法。

背景技术：

在建筑材料、电子设备壳体等要求轻量化、外观设计性的用途中，期望使用不透明白色的铝构件。然而，铝构件的阳极氧化处理中应用的常规染色及着色方法难以实现不透明白色这样的色调。因此，一直在研究如何制造具有不透明白色的铝系材料。

专利文献1公开了一种方法，其中，通过在阻挡型阳极氧化处理后进行伴随电流恢复的多孔型阳极氧化处理而改变覆膜结构，从而制造具有白色表面的铝构件。专利文献2公开了一种方法，其中，通过向利用阳极氧化处理形成的细孔内填充颜料而使铝构件着色。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：jp特开昭53-87945号公报；

专利文献2：jp特开2017-25384号公报。

技术实现要素：

发明要解决的问题

然而，具有白色表面的铝构件的以往的制造方法进一步需要二次处理以上的工序等复杂的电解工序。此外，还存在必须投资昂贵设备进行交流电解等的设备上的问题。进而，以往的铝构件的制造方法尚不能获得足够白度的铝构件。此外，从外观设计性的观点出发，期望开发出尽可能抑制白斑且外观特性优异的铝构件。

本发明是鉴于上述问题研究而成的，其目的在于提供一种通过比以往简单的一次处理就能获得的白度高且抑制了白斑的铝构件及其制造方法。

用于解决问题的方案

本发明人为了解决上述问题进行了努力研究，结果发现：针对阳极氧化覆膜的表面粗糙度，通过适当地控制高度方向的粗糙度参数即算术平均粗糙度ra、及横向粗糙度参数即粗糙度曲线要素(roughnesscurveelement)的平均长度rsm，能够提高铝构件的白度，并进一步抑制白斑。

此外，本发明人发现：通过使用具有特定组成的电解液进行铝构件的阳极氧化处理，从而无需经过二次处理以上的复杂工序，而是通过简单的一次处理就能获得白度高且抑制了白斑的铝构件。

本发明的实施方式是一种铝构件，其具有由铝或铝合金形成的母材、及形成于该母材表面上的阳极氧化覆膜，从所述阳极氧化覆膜的表面侧测量的铝构件的算术平均粗糙度ra为0.1μm以上，粗糙度曲线要素的平均长度rsm为10μm以下，且亨特白度为60～90。

本发明的实施方式是一种铝构件，其中，所述算术平均粗糙度ra与所述粗糙度曲线要素的平均长度rsm满足0.1≤ra/rsm≤1.2的关系式，从所述阳极氧化覆膜的表面侧测量的所述铝构件的亨特白度为70～90。

本发明的实施方式是一种铝构件的制造方法，其包括准备由铝或铝合金形成的母材的工序、及在电解液中对所述母材进行阳极氧化处理的工序，所述电解液包含(a)选自无机酸及有机羧酸组成的组中的第1酸或其盐、及(b)作为酸酐的第2酸，所述第1酸或其盐的浓度为0.01～2.0mol·dm^-3，所述第2酸的浓度为0.01～5.0mol·dm^-3。

本发明的实施方式是一种铝构件的制造方法，其中，在进行所述阳极氧化处理的工序中，电流密度为5～30ma·cm^-2。

本发明的实施方式是一种铝构件的制造方法，其中，在进行所述阳极氧化处理的工序中，电解液的温度为0～80℃。

本发明的实施方式是一种铝构件的制造方法，其中，在进行所述阳极氧化处理的工序中，电解时间为10～600分钟。

发明效果

根据本发明，可提供一种通过比以往简单的一次处理就能获得的白度高且抑制了白斑的铝构件及其制造方法。

附图说明

图1是示意性表示本发明涉及的铝构件的一实施方式的示意图。

图2是通过扫描式电子显微镜(sem)对实施例3中获得的铝构件的阳极氧化覆膜的截面进行拍摄的图像。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式进行说明。另，本发明并不限于以下的实施方式，可在不脱离本发明的主旨的范围内以各种形态实施。

＜铝构件＞

本发明涉及的铝构件包括母材、及形成在母材表面上的阳极氧化覆膜。以下，对一实施方式涉及的铝构件的组成部分进行说明。

(母材)

母材只要是由铝或铝合金形成即可，可以为任意一种。母材的材料可根据铝构件的用途适当地选择。例如，从提高铝构件强度的观点出发，母材优选为5000系铝合金或6000系铝合金。此外，从提高阳极氧化处理后的铝构件的白度的观点出发，母材优选为不易因阳极氧化处理而着色的1000系铝合金或6000系铝合金。

(阳极氧化覆膜)

阳极氧化覆膜具有形成在母材表面上的阻挡层、及形成在该阻挡层上的多孔层。阳极氧化覆膜的厚度并无特别限定，整体厚度优选为6～100μm，更优选为6～80μm。若阳极氧化覆膜的厚度超过100μm，则存在以下倾向：电解时间变长，导致生产性降低，而且发生伴随不均匀生长的斑而造成外观不良。

阻挡层的厚度并无特别限定，从抑制干涉引起的着色及进一步提高白度的观点出发，优选为10～150nm。

多孔层的孔从多孔层与阻挡层的交界沿多孔层的厚度方向延伸。此时，也可以朝向多孔层的表面在多孔层的厚度方向分支成辐射状而延伸。即，也可以在规定的角度范围内从一个孔分支出一个以上的孔，如随着接近多孔层的表面，从一个孔以规定角度分支延伸出一个以上的孔，进一步从该分支出的孔以规定角度分支延伸出一个以上的孔。

多孔层的厚度并无特别限定，从抑制干涉引起的着色及进一步提高白度的观点出发，优选为6μm以上且小于100μm，更优选为8～75μm，进一步优选为10～50μm。当多孔层的厚度小于6μm时，由于漫反射引起的光扩散不充分，因此阳极氧化覆膜容易变得透明。若阳极氧化覆膜变得透明，则铝构件整体色调接近母材色调，因此难以获得所需白度。另，将多孔层的厚度的上限值设为小于100μm是基于阳极氧化覆膜的厚度的上限值100μm设置的。

图1是示意性表示本发明涉及的铝构件的一实施方式的示意图。如图1所示，在由铝或铝合金形成的母材1的表面上形成有阳极氧化覆膜2。阳极氧化覆膜2具有形成在母材1表面上的阻挡层3、及形成在阻挡层3上的多孔层4。

(算术平均粗糙度ra)

铝构件具有0.1μm以上的算术平均粗糙度ra。具体而言，从阳极氧化覆膜的表面侧测量的铝构件的算术平均粗糙度ra为0.1μm以上，优选为0.5μm以上，更优选为1.0μm以上。粗糙度曲线的算术平均粗糙度ra是将阳极氧化覆膜的表面的凹凸结构中的粗糙度曲线从中心线折返，并将由该粗糙度曲线与中心线得到的面积除以单位长度的值，也可以说表示比表面积的程度。铝构件的粗糙度曲线的算术平均粗糙度ra越大，则使光散射的面积越大，观察者看到的铝构件越白。这种算术平均粗糙度ra例如可根据jisb0601：2001测量。另一方面，当算术平均粗糙度ra小于0.1μm时，由于使光散射面积少，因此无法减少铝构件固有的色调。结果，无法使照射至阳极氧化覆膜的光充分散射，从而难以获得白度高的铝构件。

铝构件具有10μm以下的粗糙度曲线要素的平均长度rsm。具体而言，从阳极氧化覆膜的表面侧测量的铝构件的粗糙度曲线要素的平均长度rsm为10μm以下，优选为8.0μm以下，更优选为6.0μm以下。粗糙度曲线要素的平均长度rsm表示具有一定以上的高低差的凹凸结构的周期(凹凸的平均间隔)。铝构件的粗糙度曲线要素的平均长度rsm越小，则使光散射的面积越大，观察者看到的铝构件越白。这种粗糙度曲线要素的平均长度rsm例如可根据jisb0601：2001测量。若铝构件的粗糙度曲线要素的平均长度rsm超过10μm，则使光散射的面积少，从而容易表现出铝构件固有的色调。结果，无法使照射至阳极氧化覆膜的光均匀散射，铝构件容易产生白斑。

铝构件具有60～90的亨特白度。具体而言，从阳极氧化覆膜的表面侧测量的铝构件的亨特白度为60～90，优选为70～90，更优选为80～90。另，亨特白度是指通过根据jisp8123的规格获得的亨特白度试验方法所测量的数值。亨特白度越大则铝构件的白度(不透明白度)越高。通过铝构件具有60～90的高亨特白度，从而铝构件具有合适的不透明白色，并且可对铝构件赋予优异的外观设计性。

关于算术平均粗糙度ra相对于粗糙度曲线要素的平均长度rsm的比，算术平均粗糙度ra与粗糙度曲线要素的平均长度rsm的关系式优选满足0.1≤ra/rsm≤1.2，更优选满足0.2≤ra/rsm≤1.1，进一步优选满足0.3≤ra/rsm≤1.0。表示高度方向的粗糙度的算术平均粗糙度ra、与表示横向粗糙度的粗糙度曲线要素的平均长度rsm的比ra/rsm表示粗糙度曲线的尖锐度。算术平均粗糙度ra与粗糙度曲线要素的平均长度rsm的关系式满足0.1≤ra/rsm≤1.2时，可使照射至阳极氧化覆膜的光有效地散射，由于亨特白度提高，因此观察者看到的铝构件更白。

＜铝构件的制造方法＞

本发明涉及的铝构件的制造方法包括准备母材的工序、及在特定的电解液中对母材进行阳极氧化处理的工序。即，只要进行规定的阳极氧化处理作为一次处理，则无需进行使用与该一次处理不同的其它电解液、接阳极氧化处理后的其它复杂的处理等进一步的二次处理、三次处理，就能制作具有所需的高白度的铝构件。由此，在本发明涉及的铝构件的制造方法中，通过简单的一次处理就能提供白度高的铝构件，从而可更有效率地制造白度高的铝构件。以下，对一实施方式涉及的铝构件的制造方法中的各工序进行详细说明。

(准备母材的工序)

首先，准备由铝或铝合金形成的母材。铝合金并无特别限定，如上所述可列举1000系铝合金、5000系铝合金及6000系铝合金。

(对母材进行阳极氧化处理的工序)

在电解液中对母材进行阳极氧化处理，所述电解液包含(a)选自由无机酸及有机羧酸组成的组中的第1酸或其盐、及(b)作为酸酐的第2酸。通过阳极氧化处理在母材表面上形成阳极氧化覆膜，该阳极氧化覆膜具有规定厚度的阻挡层，在阻挡层上形成具有规定厚度的多孔层。阳极氧化处理的条件优选设定为，在母材的表面上阳极氧化覆膜整体形成为6～100μm的厚度。

选自由无机酸及有机羧酸组成的组中的第1酸或其盐主要用于在母材表面上形成覆膜及进行溶解，作为酸酐的第2酸主要用于在阳极氧化覆膜的表面上进行溶解及再次形成。由此，通过在阳极氧化处理中，使用包含特定的第1酸或其盐、及特定的第2酸这两者的电解液，从而能够使这些物质协同作用，并以按照阳极氧化处理的一次处理就能制作外观设计性优异且亨特白度为60～90的铝构件。

作为第1酸的无机酸或其盐并无特别限定，例如可列举选自由硫酸、磷酸、铬酸及它们的盐组成的组中的至少一种无机酸或其盐。

作为第1酸的有机羧酸或其盐可列举草酸、环状氧代羧酸、酒石酸、马来酸及它们的盐等。环状氧代羧酸例如优选为克酮酸(croconicacid)、玫棕酸或方酸。

作为第2酸的不含水合物的无水的酸的酸酐并无特别限定，可列举选自由偏苯三酸酐、邻苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐、均苯四酸酐、二磷酸、三磷酸及多磷酸组成的组中的至少一种酸酐。在这些酸酐之中，从易于利用缓冲效果稳定处理的观点出发，优选为选自由二磷酸、三磷酸及多磷酸组成的组中的至少一种酸酐。

电解液中的第1酸或其盐的浓度为0.01～2.0mol·dm^-3，优选为0.05～1.5mol·dm^-3。当第1酸或其盐的浓度小于0.01mol·dm^-3时，由于无法在整个处理面积上均匀地进行母材的阳极氧化处理，并无法使照射至阳极氧化覆膜的光均匀散射，因此容易发生外观不良(白斑)。另一方面，若第1酸或其盐的浓度超过2.0mol·dm^-3，则溶液粘度增大而难以在整个处理面积上均匀进行母材的阳极氧化处理。并且，由于电解液的溶解力变高，电流密度变得过大以使阳极氧化覆膜生长，因此使得粗糙度曲线要素的平均粗糙度rsm变大。由此，无法使光均匀散射，容易发生外观不良(白斑)。

电解液中的第2酸的浓度主要有助于算术平均粗糙度ra，为0.01～5.0mol·dm^-3，优选为0.1～2.5mol·dm^-3。第2酸的浓度小于0.01mol·dm^-3时，无法在阳极氧化覆膜的表面上有效地进行溶解及再形成，阳极氧化覆膜的表面无法获得具有所需算术平均粗糙度ra的凹凸结构(表面粗糙度曲线)。因此，无法使光充分散射，而难以获得高白度。另一方面，若第2酸的浓度超过5.0mol·dm^-3，则溶液粘度增大而难以在整个处理面积上均匀进行母材的阳极氧化处理，并且容易发生外观不良(白斑)。因此，通过将第2酸的浓度控制在0.01～5.0mol·dm^-3的范围内，而可以获得白度高、表面粗糙度曲线均匀且外观设计性优异的铝构件。

阳极氧化处理时的电解时间主要有助于算术平均粗糙度ra，优选为10～600分钟，更优选为30～300分钟。当电解时间小于10分钟时，具有阳极氧化覆膜的膜厚薄，并且无法获得所需厚度的阳极氧化覆膜的倾向。另一方面，即使电解时间超过600分钟算术平均粗糙度ra基本上也不会变化，并且生产效率差，因此不优选。

阳极氧化处理时的电流密度主要有助于粗糙度曲线要素的平均粗糙度rsm，优选为5～30ma·cm^-2，更优选为10～30ma·cm^-2。通过使电流密度为5ma·cm^-2以上，而可加快阳极氧化覆膜的成膜速度，并同时获得足够厚度的阳极氧化覆膜。此外，通过使电流密度为30ma·cm^-2以下，而可以在母材的表面上更致密地进行阳极氧化覆膜的形成及溶解，并抑制粗糙度曲线要素的平均粗糙度rsm变得过大。

阳极氧化处理时的电解液的温度(液温)主要有助于粗糙度曲线要素的平均粗糙度rsm，优选为0～80℃，更优选为20～80℃。通过使电解液的温度为0℃以上，而可加快阳极氧化覆膜的成膜速度，并同时获得足够厚度的阳极氧化覆膜。此外，通过使电解液的温度为80℃以下，而可以在母材的表面上更致密地进行阳极氧化覆膜的形成及溶解，并且抑制粗糙度曲线要素的平均粗糙度rsm变得过大。

由此，通过调整阳极氧化处理的条件、尤其是调整电解液中的第1酸或其盐的浓度、第2酸的浓度、以及阳极氧化处理时的电解时间、电流密度及电解液的温度，可以将表示粗糙度曲线的尖锐度的ra/rsm的比控制在所需范围内。

在进行阳极氧化处理前，也可以视需要对母材进行脱脂处理、研磨处理等基础处理。例如，作为基础处理进行碱脱脂处理，可降低阳极氧化覆膜的光泽度，获得呈哑光白色的铝构件。另一方面，作为基础处理进行化学研磨、机械研磨、电解研磨等研磨处理，可提高阳极氧化处理的光泽度，获得呈亮白色的铝构件。从进一步提高铝构件的白度及光泽度的观点出发，在阳极氧化处理前，优选对母材进行电解研磨处理。另，对母材进行阳极氧化处理之后，也可以视需要进行封孔处理等后处理。

实施例

以下基于实施例详细说明本发明。另，本发明并不限于以下所示的例子，可以在不破坏本发明主旨的范围内适当地改变其构成。

准备下述表1及2所示的由铝合金形成的母材，在表1及2所示的条件下对母材进行阳极氧化处理，而制作实施例1～34及比较例2～8的铝构件。另一方面，在比较例1中，不对母材进行阳极氧化处理。另，在表1中作为母材合金种类描述的“1100”是1000系铝合金，“5052”是5000系铝合金，“6063”是6000系铝合金。此外，作为基础处理，使用5质量％的naoh进行碱脱脂，使用磷酸与硫酸以7：3体积比混合而成的溶液进行化学研磨，使用抛光研磨机进行机械研磨，使用冰醋酸与高氯酸以4：1体积比混合而成的溶液进行电解研磨。

[表1]

[表2]

对按照上述表1及表2制作的实施例1～34及比较例1～8的铝构件进行下述所示的测量及评估。将测量及评估结果示于表3及表4。亨特白度、白斑及阳极氧化覆膜的粗糙度按照以下方式测量。关于表3及表4中的“判定”，将无白斑且亨特白度为70以上设为“◎”，将无白斑且亨特白度为60以上且小于70设为“○”，将亨特白度小于60及/或有白斑设为“×”。

＜亨特白度＞

对于获得的铝构件，利用比色计测量由jisz8781-4：2013规定的国际照明委员会(cie)规格化的l^*a^*b^*，并根据下式换算成亨特白度进行评估。

亨特白度＝100-{(100-l^*)² a^*2 b^*2}^1/2。

＜白斑＞

目测观察阳极氧化处理后的各实施例、比较例的样品的外观。根据观察10cm²的样品的外观，而将阳极氧化均匀的情况评估为“○”，将发生白斑或未阳极氧化的情况评估为“×”。

＜阳极氧化覆膜的粗糙度＞

对与阳极氧化处理后的各实施例、各比较例的样品，使用激光显微镜(“lext-ols3000”、奥林巴斯株式会社制造)测量阳极氧化覆膜的表面粗糙度。此时，在阳极氧化覆膜的表面的任意部位的128μm×96μm的视野内，相对于轧制晶粒方向水平及平行地分别进行3次线分析，并算出合计6次的平均值。在5个视野内进行上述测量，并将其平均值作为算术平均粗糙度ra及粗糙度曲线要素的平均长度rsm而算出。并且，将算出的算术平均粗糙度ra除以粗糙度曲线要素的平均长度rsm而得到的值作为粗糙度曲线的尖锐度ra/rsm。

[表3]

[表4]

图2表示利用扫描式电子显微镜(sem)对实施例3中制作的铝构件截面包含的阳极氧化覆膜的截面进行拍摄的图像。如图2所示，可知实施例3的铝构件在母材1上形成有阳极氧化覆膜2。

如表1及3所示，在通过对由铝合金形成的母材在包含规定第1酸或其盐、及规定第2酸两者的电解液中进行阳极氧化处理而获得的实施例1～34的铝构件中，确认了在母材的表面上形成有阳极氧化覆膜。此外，在实施例1～34的铝构件中，算术平均粗糙度ra为0.1μm以上，粗糙度曲线要素的平均长度rsm为10μm以下，亨特白度为60～90，白斑评估均为“○”。因此，在实施例1～34中，可获得白度高并抑制了白斑发生从而外观特性优异的铝构件。尤其是，实施例3～34中，表现出70以上的高的亨特白度，因此可获得白度更高的铝构件。

另一方面，在比较例1中，作为基础处理，仅使用5质量％的naoh对母材进行了碱脱脂，并未进行阳极氧化处理。因此，母材并未被阳极氧化，从而未形成阳极氧化覆膜，所得铝构件的亨特白度也低。

在比较例2中，电解液中相当于第1酸或其盐的材料的浓度过低，因此无法在整个处理面积上均匀进行母材的阳极氧化处理。并且，由于电解液中并不包含相当于第2酸的材料，因此算术平均粗糙度ra变小，无法使光充分散射。因此，所得铝构件中发生白斑，亨特白度也低。

在比较例3中，由于电解液中相当于第2酸的材料的浓度过低，因此算术平均粗糙度ra变小，无法使光充分散射。因此，虽然在所得铝构件中阳极氧化是均匀的，但亨特白度低。

在比较例4中，由于电解液中相当于第1酸或其盐的材料过量，因此溶液粘度增大而无法在整个处理面积均匀进行母材的阳极氧化处理。并且，由于电解液的溶解力变高，并且电流密度过大以使阳极氧化覆膜生长，因此粗糙度曲线要素的平均粗糙度rsm变大，无法使光充分散射。因此，在所得铝构件中发生白斑，且亨特白度也低。

在比较例5中，由于电解液中相当于第1酸或其盐的材料过量，因此溶液粘度增大而无法在整个处理面积均匀进行母材的阳极氧化处理。并且，由于电解液的溶解力变高，并且电流密度过大以使阳极氧化覆膜生长，因此粗糙度曲线要素的平均粗糙度rsm变大。此外，电解液中不含相当于第2酸的材料，因此算术平均粗糙度ra变小，与比较例4相比更无法使光充分散射。因此，在所得铝构件中发生白斑，且亨特白度也低。

在比较例6中，虽然ra/rsm满足规定范围，但电解液中不含相当于第2酸的材料，因此算术平均粗糙度ra变小，无法使光充分散射。因此，所得铝构件虽然阳极氧化均匀，但无法获得高亨特白度。

在比较例7中，由于电解液中相当于第1酸或其盐的材料过量，因此溶液粘度增大而无法在整个处理面积均匀进行母材的阳极氧化处理。并且，由于电解液的溶解力变高，电流密度过大以使阳极氧化覆膜生长，因此粗糙度曲线要素的平均粗糙度rsm变大，但ra/rsm处于规定范围内。因此，可使照射至阳极氧化覆膜的光有效散射，亨特白度提高。结果，虽然在所得铝构件中可获得高亨特白度，但发生白斑。

在比较例8中，虽然ra及rsm满足规定值，但电解液中相当于第2酸的材料过量，因此溶液粘度增大而无法在整个处理面积均匀进行母材的阳极氧化处理。另一方面，由于ra/rsm处于规定范围内，因此可使照射至阳极氧化覆膜的光有效散射，并且亨特白度提高。因此，虽然在所得铝构件中可获得高亨特白度，但发生了白斑。

附图标记说明

1母材；2阳极氧化覆膜；3阻挡层；4多孔层。