JP2008530362A - リン酸陽極酸化アルミニウムの封孔処理方法 - Google Patents

Abstract

耐蝕性を向上させ、接着結合特性を維持するための、リン酸陽極酸化アルミニウム及びアルミニウム合金の封孔被覆方法。 当該処理方法は、リン酸陽極酸化アルミニウム及びその合金を、酸性溶液１リットルあたり約０．０１〜２２グラムの水溶性３価クロム化合物、約０．０１〜１２グラムの六フッ化ジルコン酸アルカリ金属塩、約０．０〜１２グラムの少なくとも１の四フッ化ケイ酸アルカリ金属塩及び／または六フッ化ホウ酸アルカリ金属塩、約０．００１〜１０グラムの少なくとも１の水溶性２価亜鉛化合物、及び０．０〜１０グラムの水溶性濃化剤及び／または水溶性界面活性剤を含む酸性水溶液で後処理することを含む。
【選択図】なし

Description

（政府関係であることの陳述）
本発明はアメリカ合衆国政府の職員によってなされたものであり、それはアメリカ合衆国政府によって政府目的で製造または使用され、その製品またはその使用のためのいかなるロイヤリティの支払いも発生しない。

本発明はリン酸陽極処理されたアルミニウム及びその合金上に薄膜または被膜を形成させるための処理方法に関する。前記被膜系にはリン酸陽極酸化アルミニウム、追加の後処理または封孔被膜、好適には粘着結合プライマーまたは他の追加被膜を含む。リン酸陽極酸化アルミニウム被膜は非常に多孔性に富み、そのため耐蝕性が劣る性質がある。しかし、この被膜は優れた接着性を有する。従って、この陽極酸化被膜は、接着性を妨害しないよう耐蝕性を高める後処理または封孔被膜を施すことにより有用になりうる。本発明の性能・特徴により、リン酸陽極酸化被膜を、現在実用化されていない無塗装に対する用途、腐蝕しやすく痛みやすいクロム酸陽極酸化アルミニウム及びＦＰＬエッチング（いずれもクロム酸を含む）を代替する用途、非クロム酸系の結合プライマーの使用へ置き換えた全ての接着結合への用途、及び他の陽極酸化被膜と比較して被膜の消耗や重量を減少させることができる一般的な用途に使用できる。

本発明はリン酸陽極酸化アルミニウムの耐蝕性を維持改善する処理方法に関する。特に、本発明は、リン酸陽極酸化アルミニウム及び陽極酸化アルミニウム合金の封孔処理方法に関する。３価クロム後処理（ＴＣＰ）処理方法には、有効量の少なくとも１の水溶性３価クロム化合物、六フッ化ジルコン酸アルカリ金属塩、少なくとも１の四フッ化ホウ酸アルカリ金属塩及び／または六フッ化ケイ酸塩、少なくとも１の２価亜鉛化合物、及び有効量の水溶性濃化剤及び／または水溶性界面活性剤を含有する酸性水溶液を含む。

陽極酸化アルミニウムは通常、多様な封孔過程及び組成物を用いる処理方法により、陽極酸化後に封孔されるかまたは後処理される。現状の陽極酸化アルミニウムに適用される高性能な後処理方法または封孔剤は、６価クロムを用いた化学処理に基づくものである。６価クロムは猛毒であり発がん性を有することが知られている。そのため、これらの保護膜形成に用いられる溶液及び被膜自体は有毒である。しかし、この薄膜または被膜は接着性がよく、陽極酸化アルミニウムの耐蝕性が向上する。典型的には、封孔被膜は昇温して陽極酸化被膜上に形成するものであり、通常は浸漬または噴霧処理方法により付着させる。軍事目的または商業目的の仕様で後処理が必要となる場合があり、それぞれにおいて施される被膜が異なりうる。すなわち、アルミニウムの化成被膜の場合のように、全ての陽極酸化アルミニウムに対して唯一の「後処理」の仕様しか存在しない訳ではない。

また、環境法、行政命令及び地方安全衛生（ＯＳＨ）規制により、軍事的及び商業的利用者は６価クロムを使用しない処理法を探索している。陽極酸化アルミニウムの場合、陽極酸化薄膜及び基板金属は比較的に無害である。但し６価クロム処理がさらに要求される場合には、これらの被膜は有毒になる。陽極酸化アルミニウムの被膜に用いられる他の組成物には６価クロムを含まないものも存在するが、これらの技術的性能は６価クロムを用いた被膜よりも劣っている。さらに、６価クロムの使用は規制が厳しくなるに従い、より高価なものになりつつある。将来、ＥＰＡ（経済連携協定）により制約が課せられると高コストのため入手不可能になりうる。このように、現存する６価クロム処理は、優れた耐蝕性及び塗料のようなコーティングとの接着結合性を低コストで提供する点で技術的性能がぬきんでている一方、ライフサイクルコスト、環境面及びＯＳＨの観点からは、６価クロム被膜は人間及び環境の両者に有害である。

接着結合に関しては、リン酸陽極酸化はクロム酸陽極酸化の代替技術として導入された。リン酸陽極酸化被膜は優れた接着結合性能を提供するが、アルミニウム層の腐蝕を十分防ぐことはできない。通常であれば陽極酸化封孔剤を他の種々の陽極酸化被膜に適用して耐蝕性能を向上させるが、リン酸陽極酸化被膜の場合は、接着結合性能が著しく低下するために一般には適用しない。その結果、リン酸陽極酸化被膜の耐蝕処理はクロム酸結合プライマーまたは汎用プライマーによってなされることとなる。リン酸陽極酸化被膜は柱状構造でかつ多孔性であるという特徴を有し、このために接着結合性能が向上する。しかし、柱状、多孔質の構造は同時に腐蝕性も向上させるため、特にリン酸陽極酸化被膜では防蝕が困難となる。例えば、軍用機に広く用いられるリン酸陽極酸化した「ハニカム」構造のコア材料は、保護被膜に傷がつくと使用中にすぐ腐蝕するため、陽極酸化被膜の接着結合性能に悪影響を与えないような耐蝕封孔剤が有用となりうる。

本発明は室温またはそれ以上の温度、すなわち約９３℃（華氏２００度）以下の温度におけるリン酸陽極酸化アルミニウム及びその合金の後処理または封孔処理方法に関する。より具体的には、本発明は耐蝕性を向上させ、塗装接着等の接着結合性を維持するための、リン酸陽極酸化アルミニウム及びその合金の後処理方法に関する。本発明の３価クロム後処理（ＴＣＰ）組成物は、約ｐＨ２．５〜５．５、好ましくは２．５〜４．５、３．４〜４．０の酸性水溶液を含み、前記酸性水溶液１リットルあたりに約０．０１〜２２グラムの水溶性３価クロム組成物、約０．０１〜１２グラムの六フッ化ジルコン酸アルカリ金属塩、約０．０〜１２または０．００１〜１２グラムの四フッ化ホウ酸アルカリ金属塩、六フッ化ケイ酸アルカリ金属塩、種々の組合せまたは任意の割合の混合物から選択される少なくとも１のフッ素化合物、０．００１〜１０グラムの水溶性２価亜鉛化合物、０〜１０グラム、好適には０〜２グラムの少なくとも１の水溶性濃化剤、０〜１０グラム、好適には０〜２．０グラムの少なくとも１の水溶性の非イオン性、カチオン性、アニオン性界面活性剤または保湿剤を含む。

このように本発明は、リン酸陽極酸化アルミニウム及びその合金の接着性を維持し耐蝕性を向上させるための処理に用いる、３価クロム化合物、六フッ化ジルコン酸アルカリ金属塩、四フッ化ホウ酸塩及び／または六フッ化ケイ酸塩を含む酸性水溶液を提供する。

本発明の別の目的は、リン酸陽極酸化アルミニウム及びその合金を封孔するための、有効量の３価クロム塩及び六フッ化ジルコン酸塩を含む約２．５〜５．５の範囲のｐＨを有する安定な酸性水溶液を提供することである。

さらに本発明は、室温以上の温度において、リン酸陽極酸化アルミニウム及びその合金を封孔処理するための約３．７〜４．０の範囲のｐＨを有する安定な酸性水溶液であって、３価クロム塩及び六フッ化ジルコン酸塩を含み、実質的に６価クロムを含まない酸性水溶液を提供する。

本発明のこれら及び他の目的物は、添付の図１〜９（写真）と共に詳細な説明を参照することによって明確になるであろう。

より具体的には、本発明は、約２．５〜５．５の範囲のｐＨ、好適には約２．５〜４．５または３．７〜４．０の範囲のｐＨを有する酸性水溶液を用いてリン酸陽極酸化アルミニウム及びその合金を封孔し、陽極酸化アルミニウムの接着結合性を維持し、耐蝕性を向上させるための処理方法に関する。前記処理方法は、約０．０１〜２２グラム、好適には約４．０〜８．０グラム、例えば６グラムの少なくとも１の水溶性３価クロム組成物、約０．０１〜１２グラム、好適には６．０〜１２グラム、例えば８．０グラムの少なくとも１の六フッ化ジルコン酸アルカリ金属塩、約０．０〜１２または約０．００１〜１２グラムの、好適には約０．１２〜１．２グラム、例えば０．２４〜０．３６グラムの少なくとも１の四フッ化ホウ酸アルカリ金属塩、六フッ化ケイ酸アルカリ金属塩及び種々の組合せまたは任意の割合の混合物から選択される少なくとも１のフッ素化合物、及び０．００１〜１０グラム、好適には０．１〜５．０グラムまたは１．０〜２．０グラムの硫酸亜鉛等の少なくとも１の水溶性２価亜鉛化合物を含む酸性水溶液を用いることを含む。

ある特定の処理において、リン酸陽極酸化されるアルミニウムの物理的特性（例えば陽極酸化層の物理的サイズ等）によっては、溶液に濃化剤を添加して溶液の蒸発を低下させ、噴霧及び塗布工程中における至適な薄膜の形成を補助する場合もある。これはまた塗装の接着性を低下させる粉末を形成しにくくする。さらに、濃化剤の添加は、大面積への適用において適切な薄膜形成を補助し、前段階からの処理方法中に基板上に残存する洗浄水の希釈効果を和らげる働きがある。この添加物により、すじの無い、色見のよい耐蝕性の薄膜が得られる。水溶性濃化剤としてはセルロース化合物等が知られ、１リットルの水溶液あたり約０．０から１０グラム、好適には０．０〜２０グラム、より好適には０．５〜１．５グラムの範囲、例えば１．０グラムの量を酸性水溶液中に存在させてもよい。陽極酸化アルミニウムの特徴によっては、有効量の少なくとも１の水溶性界面活性剤または保湿剤を、酸性水溶液１リットルあたり約０．０〜１０グラム、好適には０．０〜２．０グラム、より好適には０．５〜１．５グラムの範囲、例えば１．０グラムの量を酸性水溶液に添加してもよい。これらの水溶性界面活性剤または保湿剤は公知であり、非イオン性、カチオン性、アニオン性界面活性剤からなる群から選択される。

３価クロムは水溶性の３価クロム化合物として、好適には３価クロム塩として添加される。具体的には、本発明の酸性水溶液を調製する際に、クロム塩を溶液に添加して、原子価がプラス３価である水溶状態のクロムとなるようにすることが好都合である。例えば、好適なクロム化合物としては、Ｃｒ_２（ＳＯ_４）_３、（ＮＨ_４）Ｃｒ（ＳＯ_４）_２、ＫＣｒ_２（ＳＯ_４）_２及びこれらの化合物の任意の混合物または組合せの形で溶液中に調製することができる。アルミニウム基材は、リン酸陽極酸化アルミニウムまたは重量比６０％以上のアルミニウムを含む陽極酸化アルミニウム合金のいずれかである。好適な３価クロムの濃度は、１リットルの水溶液あたり約４．０〜８．０グラムの範囲または６．０グラムである。３価クロム化合物がこれらの好適な範囲で存在すると特に良好な結果が得られることが分かっている。金属フッ化ジルコン酸塩の酸性溶液への好適な添加量は、溶液１リットルあたり約６．０〜１０グラムの範囲または８．０グラムである。

リン酸陽極酸化アルミニウムの処理または封孔は、室温付近の低温または約９３．３℃以下の温度で実施することができる。加熱器具が不要になる点で、室温での処理が望ましい。封孔被膜は当業者に公知の風乾、例えばオーブン乾燥、強制風乾、赤外線ランプへの露出等で行ってもよい。本発明の趣旨において、リン酸陽極酸化アルミニウム及び陽極酸化アルミニウム合金という用語には、当業者に公知の方法によりリン酸陽極酸化されたアルミニウム及びその合金が含まれる。

いくつかの処理では、四フッ化ホウ酸アルカリ金属塩及び／または六フッ化ケイ酸塩が、当該化合物の溶解度の上限以内で１リットルあたり０．００１グラムの低濃度の量において酸性溶液に添加される。例えば、フッ化ジルコン酸塩の重量を基準として、約５０重量％のフッ化ケイ酸塩が添加される。換言すれば、１リットルあたり８．０グラムのフッ化ジルコン酸塩、１リットルあたり約４．０グラムのフッ化ケイ酸塩が当該溶液に添加される。例えば、変法としては、フッ化ジルコン酸塩の重量を基準として約０．０１〜１００重量％のフッ化ホウ酸塩を添加する。好適には、フッ化ジルコン酸塩塩の重量を基準として約１〜１０重量％、例えば約３重量％のフッ化ホウ酸塩を添加する。具体例としては、１リットルあたり約８．０グラムのフッ化ホウ酸カリウム塩、１リットルあたり約６．０グラムの塩基性硫酸クロム（ＩＩＩ）、１リットルあたり約０．１〜５．０グラムの２価硫酸亜鉛、及び１リットル中約０．１２〜１．２グラムの四フッ化ホウ酸カリウム塩及び／または六フッ化ケイ酸塩を含む。フッ化ホウ酸塩及び／または六フッ化ケイ酸塩のような安定剤添加により、ｐＨが約２．５〜５．５の間に維持され溶液が安定化するという重要な結果が得られる。しかし、ｐＨを約２．５〜５．５以下の範囲、例えば約３．２５〜３．５に維持するために、前処理液に有効量の希釈酸または塩基を添加してｐＨを微調節する必要が生じる場合もありうる。

前記組成物または酸性溶液には、２価亜鉛化合物を含まない組成物と比較しリン酸陽極酸化被膜の耐蝕性をさらに向上させるために、亜鉛化合物を含めてもよい。当該溶液中の成分は水中で混合され、それ以上の化学的操作をせずに使用できる。０．００１〜１０グラムの範囲内の必要な濃度において水中に溶解させ、溶液中で他の化合物と共存できる化合物であればいかなる２価亜鉛でも供給できる。特に好適な成分としては、例えば、酢酸亜鉛、テルル化亜鉛、テトラフルオロホウ酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛、六フッ化ケイ酸亜鉛、硫酸亜鉛等、及びそれらの任意の割合での組合せが挙げられる。

以下の実施例は、本発明の安定な封孔被膜溶液、並びにリン酸陽極酸化アルミニウム及びその合金の耐蝕性を向上させつつ接着特性を維持するための、当該溶液の使用を示すものである。

＜実施例１＞ＴＣＰ５ＰＺ２
溶液１リットルあたり約３．０グラムの塩基性硫酸クロム（ＩＩＩ）、約４．０グラムの六フッ化ジルコン酸カリウム塩及び約１．０グラムの硫酸亜鉛を含む、リン酸陽極酸化アルミニウム及びアルミニウム合金の後処理に用い、耐蝕有色被膜を形成させる約３．４５〜４．０の範囲のｐＨを有する安定酸性水溶液。

＜実施例２＞ＴＣＰ５Ｂ３
溶液１リットルあたり約３．０グラムの塩基性硫酸クロム（ＩＩＩ）、約４．０グラムの六フッ化ジルコン酸カリウム塩及び約０．１２グラムの四フッ化ホウ酸亜鉛塩を含む、リン酸陽極酸化アルミニウム及びアルミニウム合金の後処理に用い、耐蝕被膜を形成させる安定酸性水溶液。

＜実施例３＞ＴＣＰ５Ｂ３Ｚ４
溶液１リットルあたり約３．０グラムの塩基性硫酸クロム（ＩＩＩ）、約４．０グラムの六フッ化ジルコン酸カリウム塩、約０．１２グラムの四フッ化ホウ酸亜鉛塩及び約２．０グラムの硫酸亜鉛を含む、リン酸陽極酸化アルミニウム及びアルミニウム合金の後処理に用い、耐蝕有色被膜を形成させる安定酸性水溶液。

表１に、リン酸陽極酸化アルミニウム合金の後処理に用いる本発明の３実施例の腐蝕性評価を、実施例２の被膜組成物と比較して示す。実施例３（ＴＣＰ５Ｂ３Ｚ４）及び実施例１（ＴＣＰ５ＰＺ２）は平均してより高い評価を示した。

表１ ＡＳＴＭ Ｂ１１７塩水噴霧による１０００時間暴露後の、封孔剤処理済２０２４−Ｔ３アルミニウム合金リン酸陽極酸化物の耐蝕性

＜実施例４＞
１リットルあたり３．０グラムの塩基性硫酸クロム（ＩＩＩ）、１リットルあたり４．０グラムの六フッ化ジルコン酸カリウム塩を脱イオン水に添加した。希釈水酸化カリウムまたは希硫酸を用い、ｐＨ３．２５〜３．６０の状態で１４日間維持した。１４日後、ｐＨ３．９０±０．０５に調製し一晩静置した。溶液を使用に供した。

＜実施例５＞
１リットル中３．０グラムの塩基性硫酸クロム（ＩＩＩ）、同４．０グラムの六フッ化ジルコン酸カリウム塩、同０．１２グラムの四フッ化ホウ酸カリウム塩を脱イオン水に添加した。溶液を１０日程度またはｐＨが３．７５〜４．００の間に上昇するまで保持した。溶液を使用に供した。

＜実施例６＞
実施例４において、最初の混合中に１リットルあたり１．０グラムの硫酸亜鉛を添加した。溶液を使用に供した。

＜実施例７＞
実施例４において、最初の混合中に１リットルあたり２．０グラムの硫酸亜鉛を添加した。溶液を使用に供した。

＜実施例８＞
以下のように、リン酸陽極酸化アルミニウムの後処理を行い、被膜を形成させた。全体を通じ、ＡＳＴＭ Ｄ３９３３「構造接着結合（リン酸陽極酸化）のためのアルミニウム表面処理標準手順」によるリン酸陽極酸化処理方法に従った。７．６ｃｍ×２５．４ｃｍ×０．８ｃｍ（３インチ×１０インチ×０．３２インチ）のアルミニウム合金パネルをリン酸陽極酸化処理方法にて陽極酸化した直後に、脱イオン水で２回パネルを洗浄した。水洗直後、実施例６または実施例７のいずれかの溶液に常温で１０分間、パネルを浸漬した。浸漬の直後、脱イオン水で２回洗浄した。パネルを常温で風乾した後、ＡＳＴＭ Ｂ １１７に従い中性塩水噴霧法に供した。被検パネルは試験負荷中１５℃の棚に保持した。無封孔リン酸陽極酸化（ＰＡＡ）パネルを参照として、被検被覆物に併置し試験した。

図２及び図３（写真）に、実施例５及び実施例６の組成物による特性を示す。図１（写真）に、ＡＳＴＭ Ｂ １１７中性塩水噴霧法による暴露後の無封孔ＰＡＡパネルを示す。図２及び図３の後処理により、図１の後処理を行わないものと比較して耐蝕性が向上した。

＜実施例９＞
被検物を実施例８と同様に陽極酸化させた。本実施例においては、実施例５及び実施例７の組成物（溶液）を３７．８℃（華氏１００°）に加熱し、パネルを合計１０分間浸漬した。図４及び図５（写真）に、ＡＳＴＭ Ｂ １１７中性塩水噴霧法に１０００時間暴露後の腐蝕特性を示す。実施例７の組成物では、実施例５の組成物と比較して耐蝕性が明らかに向上していた。

＜実施例１０＞
被検物を実施例８と同様に陽極酸化させた。本実施例においては、実施例５及び実施例７の組成物（溶液）を２３．８℃（華氏７５°）の室温条件に維持し、パネルを合計４０分間浸漬した。図６及び図７（写真）に、ＡＳＴＭ Ｂ １１７中性塩水噴霧法による１０００時間暴露後の耐蝕特性を示す。

＜実施例１１＞
被検物を実施例８と同様に陽極酸化させた。本実施例においては、実施例５及び実施例６の組成物（溶液）を６５．６℃（華氏１５０°）に加熱し、パネルを合計５分間浸漬した。図６及び図７（写真）に、ＡＳＴＭ Ｂ １１７中性塩水噴霧法による１０００時間暴露後の耐蝕特性を示す。表２に、ＡＳＴＭ Ｄ １６５４による数値評価に基づく、各実施例の耐蝕性能の結果を比較して示す。ＡＳＴＭ評価法上の最良スコアは１０であり、これは被検パネルに腐蝕がほとんど存在しないことを意味する。評価が１まで下がるときは、パネル表面のほぼ１００％が腐蝕したことを表す。表２のデータから、リン酸陽極酸化アルミニウム及びその合金の後処理または封孔において、本発明の処理方法は従来法に比べて明らかに向上している。

表２ 前記組成物（溶液）及び本発明の処理方法により処理されたパネルの腐蝕数値評価はＡＳＴＭ Ｄ １６５４に基づき、最高１０（無腐蝕）から後処理のない最低１（完全腐蝕）の評価値に渡る。評価値は、各条件における評価パネル３枚の平均値を掲載してある。

本発明の目的においては、水溶性界面活性剤または保湿剤を、１リットル中約０〜１０グラム、好適には約０．５〜１．５グラムの範囲で３価クロム溶液に添加することができる。前記界面活性剤を水溶液に添加すると、処理組成物の広がりを防止する表面張力が低下してぬれ性が向上し、被覆表面の被膜が均一になる。界面活性剤としては非イオン性、アニオン性及びカチオン性界面活性剤からなる群から選択される少なくとも１の水溶性組成物が挙げられる。必要な濃度において溶解しうる公知の水溶性界面活性剤としては、モノカルボキシイミドアゾリン、アルキル硫酸ナトリウム塩（ＤＵＰＯＮＯＬ（登録商標））、トリデシロキシポリ（アルキルエノキシエタノール）エトキシ化またはプロポキシ化アルキルフェノール（ＩＧＥＰＡＬ（登録商標））、アルキルスルホンアミド、硫酸アルカリール、パルミチックアルカノールアミド（ＣＥＮＴＲＯＬ（登録商標））、オクチルフェニルポリエトキシエタノール（ＴＲＩＴＯＮ（登録商標））、ソルビタンモノパルミテート（ＳＰＡＮ（登録商標））、ドデシルフェニルポリエチレングリコールエーテル（例えばＴＥＲＧＩＴＲＯＬ（登録商標））、アルキルピロリドン、ポリアルコキシ化脂肪酸エステル、アルキルベンゼンスルホン酸及びこれらの混合物が挙げられる。他の公知の水溶性界面活性剤としては、アルキルフェノールアルキルオキシレート、好適にはノニルフェノールエフィルオキシレートであって、フェニル環に少なくとも１のスルホン酸置換基及び脂肪族アミンを伴うエチレンオキシド付加物を有する種々のアニオン性界面活性剤が挙げられる。他の公知の水溶性界面活性剤は、「界面活性剤及び界面活性作用系」（第３版カーク・オスマー化学大事典、ジョン・ワイリー＆サンズ社出版）に示されている。

表面積が広いために浸漬できない場合や、垂直面に噴霧する場合には、表面における水溶液との接触条件を維持するために濃化剤を添加する。使用する濃化剤としては水溶性無機及び有機濃化剤が公知であり、例えば３価クロム溶液に対して有効量（酸性溶液１リットルあたり０〜１０グラム、好適には０．５〜１．５グラムの範囲）を添加できる。好適な濃化剤の具体例としては、セルロース化合物、例えばヒドロキシプロピルセルロース（クルセル等）、エチルセロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、メチルセルロース及びこれらの混合物が挙げられる。次いで好適な濃化剤としては、コロイド状シリカ、ベントナイト等の粘土、でんぷん、アラビアガム、トラガカントゴム、寒天及び種々の組合せ等の水溶性無機濃化剤が挙げられる。

通常のリン酸陽極酸化法により表面処理した後、前記溶液を浸漬、噴霧または塗布により適用できる。前記溶液は６５℃まで加温可能であり、浸漬によりリン酸陽極酸化非膜の耐蝕性をさらに向上させるのが最適である。液温及び溶液濃度により、溶液滞留時間を約１〜６０分で調整できる。滞留後、残存溶液を基板から叩き落とすか、または脱イオン水で十分に洗い流す。良好な性能を発揮させるための、積層した薄膜への追加的な化学的操作は必要ない。しかし、強力な酸化溶液を用いると薄膜の耐蝕性が向上しうる。さらに耐蝕性が向上するのは、薄膜中において３価クロムから６価クロムが生じるためであると推定される。水溶性封孔組成物は、浸漬タンクの代替として設計された噴霧タンクから噴霧してもよい。そうすれば実際の化合物量は約３７８０リットル（１０００ガロン）から約１１４〜１８９リットル（３０〜５０ガロン）に減少する。

本発明の他の特徴は、この保護封孔被膜により、リン酸陽極酸化アルミニウムの耐蝕性が、硫酸、クロム酸、ホウ酸−硫酸または他の公知の組成物による陽極酸化物の封孔と同等またはそれ以上となることである。この可能性はこれまで存在せず、従来リン酸陽極酸化を使用できなかった腐食性の環境においても、それが応用できるという新たな潜在的用途を提供するものである。リン酸陽極酸化アルミニウムは、被覆重量が典型的には他の被覆の１０分の１〜５０分の１である点で非常に有利である。これは顕著な構造用アルミニウム合金の軽量化及び金属疲労の低減をもたらす。さらに、本発明により、クロム酸陽極酸化に代替する接着結合品として現在導入されているリン酸陽極酸化被覆の特性を向上させることができる可能性が生じる。従来、後処理されないままのリン酸陽極酸化被覆は、耐蝕性は劣るが接着特性は優れていると言われていた。しかしながら本発明は、陽極酸化アルミニウムの耐蝕性を向上させる一方で、当該被覆の接着結合強度を維持するものである。本発明における用語「溶解性」及び「水溶性」とは、少なくとも本明細書記載の濃度で、本発明の溶液に使用された化合物を含有できるだけの水溶性を意味する。

本発明は多くの具体的な実施例により記載されているが、下記請求項において特定される本発明の範囲を逸脱することなく、他の変形や修正なすことができることは明らかである。

ＡＳＴＭ−Ｂ１１７塩水噴霧試験により２４時間（１日）暴露させた、後処理なしのリン酸陽極酸化アルミニウム２０２４−Ｔ３の写真である。 ＡＳＴＭ−Ｂ１１７塩水噴霧試験により９６時間（４日）暴露させた後の、実施例５の組成物で後処理（約２３．９℃、１０分浸漬）したリン酸陽極酸化アルミニウム２０２４−Ｔ３の写真である。 ＡＳＴＭ−Ｂ１１７塩水噴霧試験により９６時間（４日）暴露させた後の、実施例６の組成物で後処理（約２３．９℃、１０分浸漬）したリン酸陽極酸化アルミニウム２０２４−Ｔ３の写真である。 ＡＳＴＭ−Ｂ１１７塩水噴霧試験により１０００時間（４２日）暴露させた後の、実施例５の組成物で後処理（約３７．８℃、１０分浸漬）したリン酸陽極酸化アルミニウム２０２４−Ｔ３の写真である。 ＡＳＴＭ−Ｂ１１７塩水噴霧試験により１０００時間（４２日）暴露させた後の、実施例７の組成物で後処理（約３７．８℃、１０分浸漬）したリン酸陽極酸化アルミニウム２０２４−Ｔ３の写真である。 ＡＳＴＭ−Ｂ１１７塩水噴霧試験により１０００時間（４２日）暴露させた後の、実施例５の組成物で後処理（約２３．９℃、４０分浸漬）したリン酸陽極酸化アルミニウム２０２４−Ｔ３の写真である。 ＡＳＴＭ−Ｂ１１７塩水噴霧試験により１０００時間（４２日）暴露させた後の、実施例７の組成物で後処理（約２３．９℃、４０分浸漬）したリン酸陽極酸化アルミニウム２０２４−Ｔ３の写真である。 ＡＳＴＭ−Ｂ１１７塩水噴霧試験により１０００時間（４２日）暴露させた後の、実施例５の組成物で後処理（約６５．６℃、５分浸漬）したリン酸陽極酸化アルミニウム２０２４−Ｔ３の写真である。 ＡＳＴＭ−Ｂ１１７塩水噴霧試験により１０００時間（４２日）暴露させた後の、実施例６の組成物で後処理（約６５．６℃、５分浸漬）したリン酸陽極酸化アルミニウム２０２４−Ｔ３の写真である。

Claims (20)

1. リン酸陽極酸化アルミニウム及びアルミニウム合金の封孔処理方法であって、溶液１リットルあたり約０．０１〜２２グラムの３価クロム化合物、約０．０１〜１２グラムの範囲の六フッ化ジルコン酸アルカリ金属塩、約０．０〜１２グラムの範囲の四フッ化ホウ酸アルカリ金属塩、六フッ化ケイ酸アルカリ金属塩及びこれらの混合物の群から選択される少なくとも１のフッ素化合物、約０．００１〜１０グラムの範囲の少なくとも１の２価亜鉛化合物、０．０〜約１０グラムの範囲の少なくとも１の水溶性濃化剤、並びに０．０〜約１０グラムの少なくとも１の水溶性界面活性剤を含む約２．５〜５．５のｐＨの範囲の酸性水溶液で陽極酸化アルミニウム及び合金を処理し、、耐蝕性を向上させ接着結合強度を維持する処理方法。
2. 前記水溶液のｐＨが約３．７〜４．０の範囲であり前記水溶液の温度が室温付近から９３．３℃の範囲である、請求項１の処理方法。
3. 前記３価クロム化合物が約４．０〜８．０グラムの範囲の水溶性化合物であり、前記六フッ化ジルコン酸塩が約６．０〜１０グラムの範囲の水溶性化合物であり、前記フッ素化合物が約０．１２〜１．２グラムの範囲の水溶性化合物である、請求項２の処理方法。
4. 前記濃化剤が約０．５〜１．５グラムの範囲であり、前記界面活性剤が約０．５〜１．５グラムの範囲である、請求項３の処理方法。
5. リン酸陽極酸化アルミニウム及びアルミニウム合金の封孔処理方法であって、溶液１リットルあたり約４．０〜８．０グラムの範囲の３価クロム化合物、約６．０〜１０グラムの範囲の六フッ化ジルコン酸アルカリ金属塩、約０．００１〜１２グラムの範囲の四フッ化ホウ酸アルカリ金属塩、六フッ化ケイ酸アルカリ金属塩及びこれらの混合物の群から選択される少なくとも１のフッ素化合物、約０．００１〜１０グラムの範囲の少なくとも１の２価亜鉛化合物、０．０〜約１０グラムの範囲の少なくとも１の水溶性濃化剤、並びに０．０〜約１０グラムの少なくとも１の水溶性界面活性剤を含む約３．７〜４．０ｐＨの範囲の酸性水溶液で陽極酸化アルミニウム及び合金を処理し、耐蝕性を向上させ、接着結合強度を維持する処理方法。
6. 前記フッ素化合物が前記溶液中に約０．２４〜０．３６グラム存在し、前記陽極酸化処理されたアルミニウムがその後に９３．３℃以下の温度で水洗される、請求項５の処理方法。
7. 前記濃化剤が前記酸性溶液１リットルあたり約０．５〜１．５グラムの範囲の量で存在するセルロース化合物である、請求項５の処理方法。
8. 前記クロム塩が硫酸クロム（ＩＩＩ）である、請求項５の処理方法。
9. 前記ジルコン酸アルカリ金属塩が六フッ化ジルコン酸カリウム塩である、請求項５の処理方法。
10. 前記３価クロム塩が約４．０〜８．０グラムの範囲の硫酸クロムであり、前記六フッ化ジルコン酸塩が約６．０〜１０グラムの範囲の六フッ化ジルコン酸カリウム塩であり、前記四フッ化ホウ酸塩が約０．２４〜０．３６グラムの範囲である、請求項５の処理方法。
11. 前記濃化剤が約０．５〜１．５グラムの範囲のセルロース化合物である、請求項１０の処理方法。
12. 前記亜鉛化合物が酢酸亜鉛である、請求項５の処理方法。
13. 前記クロム塩が硫酸クロム（ＩＩＩ）であり、前記２価亜鉛化合物が硫酸亜鉛である、請求項１１の処理方法。
14. 前記水溶性界面活性剤が水溶性非イオン性、アニオン性、カチオン性からなる群から選択される、請求項１１の処理方法。
15. 前記亜鉛化合物が２価の硫酸亜鉛である、請求項１４の処理方法。
16. 前記硫酸亜鉛が約０．１〜５．０グラムの範囲の量において水溶液中に存在する、請求項１５の処理方法。
17. 前記クロム塩が約４．０〜８．０グラムの範囲の量において水溶液中に存在し、四フッ化ホウ酸アルカリ金属塩と六フッ化ケイ酸塩の前記混合物が約０．００１〜１２グラムの範囲の量において水溶液中に存在する、請求項５の処理方法。
18. 前記亜鉛化合物が約０．１〜５．０の範囲の量において溶液中に存在する硫酸亜鉛である、請求項１７の処理方法。
19. 請求項１の封孔処理方法により被覆されたリン酸陽極酸化アルミニウム及びアルミニウム合金。
20. 請求項５の封孔処理方法により被覆されたリン酸陽極酸化アルミニウム及びアルミニウム合金。
    

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