KR20230092884A

KR20230092884A - 알루미늄 부재 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20230092884A
Application number: KR1020237011000A
Authority: KR
Inventors: 다카유키 야마구치; 요시히로 다구치
Original assignee: 니폰게이긴조쿠가부시키가이샤
Priority date: 2020-10-23
Filing date: 2021-10-14
Publication date: 2023-06-26
Also published as: JP7435405B2; CN116457506A; US20240035187A1; JP2022069083A; WO2022085548A1; TW202217081A

Abstract

알루미늄 부재(1)는, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성되는 기재(10)를 구비한다. 알루미늄 부재(1)는, 기재(10)의 표면(11)과 접하는 배리어층(21)과, 배리어층(21)의 기재(10)와는 반대 측의 면에 접하는 제1 포러스층(22)과, 제1 포러스층(22)의 배리어층(21)과는 반대의 면에 접하고, 제1 포러스층(22)과 접하는 면에서 노출되는 표면(24)을 향하여 정렬되어 직선상으로 연장되는 복수의 구멍을 갖는 제2 포러스층(23)을 포함하는 양극 산화 피막(20)을 구비한다. 제1 포러스층(22)은 복수의 분기되는 구멍 및 제2 포러스층(23)보다도 큰 평균 구멍 직경의 복수의 구멍 중 적어도 어느 한쪽을 갖는다.

Description

알루미늄 부재 및 그 제조 방법

본 개시는, 알루미늄 부재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

근년, 예를 들어 휴대 기기나 퍼스컴 하우징을, 종이와 같은 백색의 외관으로 하고자 하는 요망이 증가하고 있다. 이러한 요망에 부응하기 위해서, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성된 기재의 표면에 양극 산화 피막을 형성함으로써, 알루미늄 부재의 외관을 백색으로 하는 시도가 이루어지고 있다.

특허문헌 1에는, 기재의 표면의 산술 평균 높이 Sa가 0.1㎛ 내지 0.5㎛이고, 최대 높이 Sz가 0.2㎛ 내지 5㎛이고, 조도 곡선 요소의 평균 길이 RSm이 0.5㎛ 내지 10㎛인 알루미늄 부재가 개시되어 있다.

일본 특허 제6525035호 공보

특허문헌 1의 알루미늄 부재에 의하면, 기재의 산술 평균 높이 Sa, 최대 높이 Sz 및 조도 곡선 요소의 평균 길이 RSm을 소정의 범위 내로 함으로써, 백색의 외관을 갖는 알루미늄 부재가 얻어진다. 그러나, 비스듬하게 본 경우의 백색도를 향상시키고, 또한 종이에 가까운 외관을 갖는 알루미늄 부재가 요구되고 있다.

본 개시는, 이러한 종래 기술이 갖는 과제를 감안하여 이루어진 것이다. 그리고, 본 개시의 목적은, 백색을 갖고, 각도 의존성이 낮은 알루미늄 부재 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 개시의 제1 양태에 관한 알루미늄 부재는, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성되는 기재를 구비한다. 알루미늄 부재는, 기재의 표면과 접하는 배리어층과, 배리어층의 기재와는 반대 측의 면에 접하는 제1 포러스층과, 제1 포러스층의 배리어층과는 반대인 면에 접하고, 제1 포러스층과 접하는 면으로부터 노출되는 표면을 향하여 정렬되어 직선상으로 연장되는 복수의 구멍을 갖는 제2 포러스층을 포함하는 양극 산화 피막을 구비한다. 제1 포러스층은 복수의 분기되는 구멍 및 제2 포러스층보다도 큰 평균 구멍 직경의 복수의 구멍 중 적어도 어느 한쪽을 갖는다.

본 개시의 제2 양태에 관한 알루미늄 부재의 제조 방법은, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성되는 기재를, 정렬되어 직선상으로 연장되는 복수의 구멍을 형성 가능한 전해액으로 제1 양극 산화하는 제1 양극 산화 공정을 포함한다. 상기 방법은, 제1 양극 산화된 기재를 전해액으로 제2 양극 산화하는 제2 양극 산화 공정을 포함한다. 제2 양극 산화의 전해액은, 복수의 분기되는 구멍 및 직선상으로 연장되는 복수의 구멍보다도 큰 평균 구멍 직경을 갖는 복수의 구멍 중 적어도 어느 한쪽을 형성 가능한 전해액이다.

본 개시에 의하면, 백색을 갖고, 각도 의존성이 낮은 알루미늄 부재 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.

도 1은, 본 실시 형태에 관한 알루미늄 부재의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 2는, 본 실시 형태에 관한 알루미늄 부재의 제조 방법의 일례를 도시하는 도면이다.
도 3은, 고니오포토미터를 사용하여 백색도의 각도 의존성을 평가하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 4는, 실시예 1, 비교예 1 및 참고예(카피 용지)의 각도 의존성을 나타내는 그래프이다.
도 5는, 실시예 12의 알루미늄 부재의 단면을 FIB(집속 이온빔) 가공하고, TEM(투과형 전자 현미경)으로 2,550배로 확대한 화상이다.
도 6은, 실시예 12의 알루미늄 부재의 단면을 FIB(집속 이온빔) 가공하고, TEM(투과형 전자 현미경)으로 19,500배로 확대한 화상이다.
도 7은, 실시예 12의 알루미늄 부재의 단면을 FIB(집속 이온빔) 가공하고, TEM(투과형 전자 현미경)으로 43,000배로 확대한 화상이다.
도 8은, 비교예 6의 알루미늄 부재의 단면을 FIB(집속 이온빔) 가공하고, TEM(투과형 전자 현미경)으로 2,550배로 확대한 화상이다.
도 9는, 비교예 6의 알루미늄 부재의 단면을 FIB(집속 이온빔) 가공하고, TEM(투과형 전자 현미경)으로 19,500배로 확대한 화상이다.
도 10은, 비교예 6의 알루미늄 부재의 단면을 FIB(집속 이온빔) 가공하고, TEM(투과형 전자 현미경)으로 43,000배로 확대한 화상이다.
도 11은, 비교예 7의 알루미늄 부재의 단면을 FIB(집속 이온빔) 가공하고, TEM(투과형 전자 현미경)으로 2,550배로 확대한 화상이다.
도 12는, 비교예 7의 알루미늄 부재의 단면을 FIB(집속 이온빔) 가공하고, TEM(투과형 전자 현미경)으로 19,500배로 확대한 화상이다.
도 13은, 비교예 7의 알루미늄 부재의 단면을 FIB(집속 이온빔) 가공하고, TEM(투과형 전자 현미경)으로 43,000배로 확대한 화상이다.

이하, 도면을 사용하여 본 실시 형태에 관한 알루미늄 부재 및 알루미늄 부재의 제조 방법에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 도면의 치수 비율은 설명의 편의상 과장되어 있고, 실제의 비율과는 다른 경우가 있다.

[알루미늄 부재]

도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태의 알루미늄 부재(1)는, 기재(10)와, 양극 산화 피막(20)을 구비한다. 이하에 있어서, 이들의 구성 요소를 설명한다.

(기재(10))

기재(10)는, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성된다. 기재(10)는, 예를 들어 1000계 합금, 3000계 합금, 5000계 합금, 6000계 합금 또는 7000계 합금으로 형성되어 있어도 된다. 기재(10)는, 0질량％ 내지 10질량％의 마그네슘과, 0.1질량％ 이하의 철과, 0.1질량％ 이하의 규소를 함유하고, 잔부가 알루미늄 및 불가피 불순물인 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성되어도 된다. 기재(10)는, 0질량％ 내지 10질량％의 마그네슘과, 0.1질량％ 이하의 철과, 0.1질량％ 이하의 규소와, 10질량％ 이하의 아연을 함유하고, 잔부가 알루미늄 및 불가피 불순물인 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성되어도 된다.

마그네슘은 반드시 기재(10)에 함유되어 있을 필요는 없지만, 기재(10)가 마그네슘을 함유하고 있으면, 알루미늄과 마그네슘이 고용하여, 기재(10)의 강도를 향상시킬 수 있다. 또한, 마그네슘의 함유량을 10질량％ 이하로 함으로써, 기재(10)의 내식성의 저하를 억제하면서, 기재(10)의 강도를 향상시킬 수 있다. 마그네슘의 함유량은, 0.5질량％ 이상인 것이 바람직하고, 1질량％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 마그네슘의 함유량은, 8질량％ 이하인 것이 바람직하고, 5질량％ 이하인 것이 보다 바람직하다.

철 및 규소는 알루미늄과 고용하기 어렵다. 그 때문에, 기재(10)가 이들의 원소를 함유하는 경우, 이들의 원소는 양극 산화 피막(20) 내에 철 또는 규소를 포함하는 제2 상으로서 석출하기 쉽다. 양극 산화 피막(20)이 이들과 같은 제2 상을 함유하는 경우, 양극 산화 피막(20) 내를 투과하는 광의 일부가 제2 상에 흡수되기 때문에, 알루미늄 부재(1)가 황색을 띤 색과 같이 보여 버리는 경우가 있다. 기재(10)는 0.05질량％ 이하의 철을 함유하고 있는 것이 바람직하다. 또한, 기재(10)는 0.05질량％ 이하의 규소를 함유하고 있는 것이 바람직하다.

아연은 반드시 기재(10)에 함유되어 있을 필요는 없지만, 기재(10)가 아연을 함유하고 있으면, 기재(10)의 강도를 유지할 수 있다. 또한, 아연의 함유량을 10질량％ 이하로 함으로써, 기재(10)의 강도를 유지하면서 알루미늄 부재(1)의 외관이 손상되지 않는다. 아연의 함유량은 8질량％ 이하인 것이 바람직하다.

기재(10)는 불가피 불순물을 함유하고 있어도 된다. 본 실시 형태에 있어서, 불가피 불순물이란, 원료 중에 존재하거나, 제조 공정에 있어서 불가피하게 혼입되거나 하는 것을 의미한다. 불가피 불순물은, 본래는 불필요한 것이지만, 미량이고, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 중의 특성에 영향을 미치지 않기 때문에, 허용되고 있는 불순물이다. 알루미늄 또는 알루미늄 합금 중에 함유될 가능성이 있는 불가피 불순물은, 알루미늄, 마그네슘, 철 및 규소 이외의 원소이다. 알루미늄 또는 알루미늄 합금 중에 함유될 가능성이 있는 불가피 불순물로서는, 예를 들어 구리, 망간, 크롬, 아연, 티타늄, 갈륨, 붕소, 바나듐, 지르코늄, 납, 칼슘 및 코발트 등을 들 수 있다. 불가피 불순물의 양은, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 중에 합계로 0.5질량％ 이하인 것이 바람직하고, 0.2질량％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.15질량％ 이하가 더욱 바람직하고, 0.10질량％ 이하가 특히 바람직하다. 또한, 불가피 불순물로서 포함되는 개개의 원소의 함유량은 0.05질량％ 이하인 것이 바람직하고, 0.03질량％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.01질량％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

기재(10)는 양극 산화 피막(20)측의 표면(11)에 요철을 갖고 있어도 된다. 알루미늄 부재(1)는, 표면(11)에 형성된 요철에 의해 양극 산화 피막(20)을 투과하는 광을 확산 반사할 수 있다. 표면(11)의 요철은, 후술하는 조면화 처리에 의해 형성할 수 있다. 기재(10)의 표면(11)의 산술 평균 높이 Sa는 0.1㎛ 내지 0.5㎛이고, 최대 높이 Sz는 0.2㎛ 내지 5㎛이고, 조도 곡선 요소의 평균 길이 RSm은 0.5㎛ 내지 10㎛인 것이 바람직하다.

산술 평균 높이 Sa를 0.1㎛ 이상으로 함으로써, 양극 산화 피막(20)을 투과한 광이 기재(10)의 표면(11)에서 확산 반사되기 때문에, 알루미늄 부재(1)를 비스듬하게 본 경우의 백색도를 더 높게 할 수 있다. 또한, 산술 평균 높이 Sa를 0.5㎛ 이하로 함으로써, 양극 산화 피막(20)을 투과한 광이 기재(10)의 표면(11)의 요철 사이에서 포착되는 것을 억제할 수 있기 때문에, 알루미늄 부재(1)의 외관이 회색이 되는 것을 억제할 수 있다. 산술 평균 높이 Sa는 0.4㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다. 산술 평균 높이 Sa는, ISO25178에 준하여 측정할 수 있다.

최대 높이 Sz를 0.2㎛ 이상으로 함으로써, 양극 산화 피막(20)을 투과한 광이 기재(10)의 표면(11)에서 확산 반사되기 때문에, 알루미늄 부재(1)를 비스듬하게 본 경우의 백색도를 더 높게 할 수 있다. 또한, 최대 높이 Sz를 5㎛ 이하로 함으로써, 양극 산화 피막(20)을 투과한 광이 기재(10)의 표면(11)의 요철 사이에서 포착되는 것을 억제할 수 있기 때문에, 알루미늄 부재(1)의 외관이 회색이 되는 것을 억제할 수 있다. 최대 높이 Sz는, 1㎛ 이상인 것이 보다 바람직하고, 4.7㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다. 최대 높이 Sz는, ISO25178에 준하여 측정할 수 있다.

조도 곡선 요소의 평균 길이 RSm을 0.5㎛ 이상으로 함으로써, 기재(10)의 표면(11)의 요철의 피치가 너무 작아지지 않기 때문에, 양극 산화 피막(20)을 투과한 광이 기재(10)의 표면(11)의 요철 사이에서 포착되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 알루미늄 부재(1)의 외관이 회색이 되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 조도 곡선 요소의 평균 길이 RSm을 10㎛ 이하로 함으로써, 기재(10)의 표면(11)의 요철의 피치가 너무 커지지 않는다. 그 때문에, 양극 산화 피막(20)을 투과한 광이 기재(10)의 표면(11)에서 확산 반사되고, 알루미늄 부재(1)를 비스듬하게 본 경우의 백색도를 더 높게 할 수 있다. 조도 곡선 요소의 평균 길이 RSm은, 5㎛ 이상인 것이 보다 바람직하고, 9.5㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다. 조도 곡선 요소의 평균 길이 RSm은, JIS B0601: 2013(ISO 4287: 1997, Amd.1: 2009)에 준하여 측정할 수 있다.

기재(10)의 표면(11)의 산술 평균 높이 Sa, 최대 높이 Sz 및 조도 곡선 요소의 평균 길이 RSm은, 기재(10)로부터 양극 산화 피막(20)을 제거함으로써 측정할 수 있다. 또한, 기재(10)의 표면(11)의 요철은 양극 산화에 의해 매끄러워지기 때문에, 양극 산화 전의 기재(10)의 표면(11)의 요철과 양극 산화 후의 기재(10)의 표면(11)의 요철과는 형상이 다르게 되어 있을 우려가 있다. 그 때문에, 본 실시 형태에서는, 양극 산화 피막(20) 제거 후의 기재(10)의 표면(11)의 형상을 측정하고 있다. 기재(10)로부터 양극 산화 피막(20)을 제거하는 방법은 특별히 한정되지는 않는다. 예를 들어 JIS H8688: 2013(알루미늄 및 알루미늄 합금의 양극 산화 피막의 단위 면적당의 질량 측정 방법)에 준하여, 알루미늄 부재(1)를 인산크롬산(VI) 용액에 침지하고, 양극 산화 피막(20)을 용해하여 제거할 수 있다.

기재(10)의 형상이나 두께는 특별히 한정되지는 않고, 용도에 따라서 적절히 변경할 수 있다. 또한, 기재(10)는, 가공 처리 또는 열처리 등이 되어 있어도 된다.

(양극 산화 피막(20))

양극 산화 피막(20)은, 기재(10)의 표면(11)에 마련된다. 이러한 양극 산화 피막(20)에 의해, 내식성이나 내마모성 등을 향상시킬 수 있다. 양극 산화 피막(20)은, 배리어층(21)과, 제1 포러스층(22)과, 제2 포러스층(23)을 포함한다.

배리어층(21)은 기재(10)의 표면(11)과 접하고 있다. 배리어층(21)은 치밀한 무공질의 층이다. 배리어층(21)의 두께는 특별히 한정되지는 않지만, 예를 들어 1nm 이상이어도 되고, 10nm 이상이어도 된다. 또한, 배리어층(21)의 두께는, 500nm 이하여도 되고, 300nm 이하여도 된다.

배리어층(21)은, 산화알루미늄을 포함하고 있다. 또한, 배리어층(21)은, 알루미늄 및 산소 외에, 양극 산화에서 사용한 전해액의 용액 성분에서 유래되는 원소인, 황, 탄소, 나트륨, 칼륨, 인, 규소, 암모니아의 구성 원소인 질소 등의 원소를 포함하고 있어도 된다. 포러스 타입 전해액을 조합한 2단 전해법에 의해 생성한 배리어층(21) 및 제1 포러스층(22)에서는, 전해액 성분에서 얻어진 피막 자체의 색조 및 입사광의 굴절에 의해, 알루미늄 부재(1)의 백색도를 더 높게 할 수 있다.

제1 포러스층(22)은 배리어층(21)의 기재(10)와는 반대 측의 면에 접하고 있다. 제1 포러스층(22)은 복수의 분기되는 구멍을 갖고 있어도 된다. 제1 포러스층(22)의 각 구멍은 나무 형상 구조를 갖고 있고, 제1 포러스층(22)에는 배리어층(21)의 표면으로부터 제2 포러스층(23)을 향해서 분기되면서 연장되는 복수의 구멍이 마련되어도 된다. 제1 포러스층(22)은, 배리어층(21)의 표면으로부터 제2 포러스층(23)을 향하여 연장되는 직선상의 구멍이 마련되어 있고, 직선상의 구멍으로부터 분기되는 구멍이 마련되어 있어도 된다. 제1 포러스층(22)의 복수의 구멍의 평균 구멍 직경은, 예를 들어 5nm 내지 350nm의 범위 내이다. 제1 포러스층(22)의 평균 구멍 직경은, 10nm 이상이어도 되고, 20nm 이상이어도 된다. 또한, 제1 포러스층(22)의 평균 구멍 직경은, 300nm 이하여도 된다. 제1 포러스층(22)의 복수의 구멍의 평균 구멍 직경은, 제2 포러스층(23)의 복수의 구멍의 평균 구멍 직경보다도 커도 된다.

제1 포러스층(22)의 두께는, 특별히 한정되지는 않지만, 10nm 이상 5000nm 이하인 것이 바람직하다. 제1 포러스층(22)의 두께를 10nm 이상으로 함으로써, 알루미늄 부재(1)의 흼을 보다 향상시킬 수 있다. 제1 포러스층(22)의 두께를 5000nm 이하로 함으로써, 양극 산화 피막(20)을 형성한 때의 백색도를 높은 상태에서 유지할 수 있다. 제1 포러스층(22)의 두께는, 50nm 이상이어도 되고, 100nm 이상이어도 된다. 제1 포러스층(22)의 두께는, 4000nm 이하여도 되고, 3500nm 이하여도 된다.

제1 포러스층(22)은, 산화알루미늄을 포함하고 있다. 또한, 제1 포러스층(22)은, 알루미늄 및 산소 외에, 양극 산화의 전해액에서 유래되는 황산, 인산 및 이들의 염류, 옥살산, 살리실산, 시트르산, 말레산 및 타르타르산 등과 같은 카르복실기를 포함하는 산 그리고 이들의 염류, 그리고, 규산염, 암모늄염 등의 화합물을 포함하고 있어도 된다. 염으로서는, 나트륨염 및 칼륨염 등을 들 수 있다. 제1 포러스층(22)이 상기 원소를 포함함으로써, 제1 포러스층(22)이 백색이 되는 점에서, 백색도가 더욱 높은 알루미늄 부재(1)가 얻어진다.

제2 포러스층(23)은, 제1 포러스층(22)의 배리어층(21)과는 반대의 면에 접한다. 제2 포러스층(23)은, 제1 포러스층(22)과 접하는 면에서 노출되는 표면(24)을 향하여 정렬되어 직선상으로 연장되는 복수의 구멍을 갖는다. 제2 포러스층(23)의 구멍은, 제1 포러스층(22)의 구멍과 이어져 있어도 된다. 제2 포러스층(23)의 복수의 구멍의 평균 구멍 직경은, 예를 들어 5nm 내지 200nm의 범위 내이다. 제2 포러스층(23)의 평균 구멍 직경은, 8nm 이상이어도 되고, 10nm 이상이어도 된다. 또한, 제2 포러스층(23)의 평균 구멍 직경은, 100nm 이하여도 되고, 50nm 이하여도 되고, 30nm 이하여도 된다.

제2 포러스층(23)의 두께는, 특별히 한정되지는 않지만, 2㎛ 이상 50㎛ 이하인 것이 바람직하다. 제2 포러스층(23)의 두께를 2㎛ 이상으로 함으로써, 기재(10) 상에 생성된 양극 산화 피막(20)의 간섭색을 억제할 수 있고, 알루미늄 부재(1)의 L^*값을 향상시킬 수 있다. 제2 포러스층(23)의 두께를 50㎛ 이하로 함으로써, 양극 산화 피막(20)을 형성할 때의 용해를 저감할 수 있다. 제2 포러스층(23)의 두께는, 5㎛ 이상이어도 되고, 8㎛ 이상이어도 된다. 또한, 제2 포러스층(23)의 두께는, 25㎛ 이하여도 되고, 15㎛ 이하여도 된다.

제2 포러스층(23)은, 산화알루미늄을 포함하고 있다. 또한, 제2 포러스층(23)은, 산화알루미늄에 추가하여, 양극 산화의 전해액에서 유래되는 황산, 아미드황산, 인산 및 이들의 염류, 옥살산, 살리실산, 시트르산, 말레산 및 타르타르산 등과 같은 카르복실기를 포함하는 산 그리고 이들의 염류, 그리고, 규산염, 암모늄염 등의 화합물을 포함하고 있어도 된다. 염으로서는, 나트륨염 및 칼륨염 등을 들 수 있다. 제2 포러스층(23)이 상기 화합물을 포함함으로써, 제2 포러스층(23)의 투명성이 높아지는 점에서, 제1 포러스층(22)에서 확산된 광을 투과하기 쉬워지고, 백색도를 높은 상태에서 유지한 알루미늄 부재(1)가 얻어진다.

제1 포러스층(22)은 복수의 분기되는 구멍 및 제2 포러스층(23)보다도 큰 평균 구멍 직경의 복수의 구멍 중 적어도 어느 한쪽을 갖는다. 즉, 제1 포러스층(22)은, 복수의 분기되는 구멍을 갖고 있어도 되고, 제2 포러스층(23)보다도 큰 평균 구멍 직경의 복수의 구멍을 갖고 있어도 되고, 제2 포러스층(23)보다도 큰 평균 구멍 직경의 복수의 분기되는 구멍을 갖고 있어도 된다. 이에 의해, 제1 포러스층(22)에서의 확산 반사를 촉진하고, 백색도의 각도 의존성을 저감할 수 있다. 또한, 본 명세서에 있어서, 평균 구멍 직경은, 투과형 전자 현미경으로 알루미늄 부재(1)의 단면을 관찰하여 10이상의 구멍을 측정한 평균값이다.

제1 포러스층(22)의 복수의 구멍 및 제2 포러스층(23)의 복수의 구멍의 산화알루미늄의 수화물은, 아세트산니켈계의 봉공제, 불화니켈계의 봉공제, 규산계의 봉공제 및 온수 그리고 이들의 수증기에 의한 봉공 방법으로 봉공되어 있어도 되고, 봉공되어 있지 않아도 된다. 또한, 봉공 처리 대신에 투명의 유기계 재료, 무기계 재료, 복합 재료로 코팅되어도 된다. 유기계 재료의 코팅의 예로서는, 아크릴 수지, 우레탄 수지 및 불소 수지와 같은 수지 코팅 등을 들 수 있다. 무기계 재료의 코팅 예로서는, DLC(Diamond-like Carbon), 규소 등의 금속이 스퍼터링된 스퍼터막 및 가부시키가이샤 디·앤드·디제의 파미에이트(등록 상표) 시리즈 등으로 코팅된 무기 성분을 함유하는 무기 코팅막 등을 들 수 있다. 복합 재료의 코팅 예로서는, 수지와 무기 물질을 포함하는 코팅 등을 들 수 있다.

양극 산화 피막(20)이 노출되는 표면(24)의 산술 평균 높이 Sa는 0㎛ 내지 0.45㎛인 것이 바람직하다. 표면(24)의 산술 평균 높이 Sa를 0.45㎛ 이하로 함으로써 양극 산화 피막(20)의 표면(24)에서 광의 일부가 반사되기 때문에, 알루미늄 부재(1)의 백색도를 보다 향상시킬 수 있다. 산술 평균 높이 Sa는, ISO25178에 준하여 측정할 수 있다. 또한, 양극 산화 피막(20)의 표면(24)의 산술 평균 높이 Sa는, 표면(24)을 연마하거나 하여 조정할 수 있다.

양극 산화 피막(20)측에서 측정한 알루미늄 부재(1)의 L^*a^*b^*표색계에 있어서의 L^*값은 82.5 내지 100이고, a^*값은 -1 내지 +1이고, b^*값은 -1.5 내지 +1.5인 것이 바람직하다. L^*a^*b^* 표색계에 있어서의 L^*값, a^*값 및 b^*값은, JIS Z8781-4: 2013(색 측정-제4부: CIE1976 L*a*b* 색 공간)에 준하여 구할 수 있다. L^*값, a^*값 및 b^*값은 색채 색차계 등을 사용하여 측정할 수 있고, 확산 조명 수직 수광 방식(D/0), 시야각 2°, C 광원과 같은 조건에서 측정할 수 있다.

L^*값을 82.5 이상으로 함으로써, 명도가 향상되는 점에서, 알루미늄 부재(1)의 백색도를 보다 향상시킬 수 있다. 또한, L^*값의 상한은 특별히 한정되지는 않고, L^*의 최댓값인 100이다.

또한, a^*값을 -1 내지 +1, b^*값을 -1.5 내지 +1.5로 함으로써, 채도가 0에 가까워지는 점에서, 알루미늄 부재(1)가 적색, 황색, 녹색, 청색 등을 띠는 것을 억제할 수 있고, 알루미늄 부재(1)의 백색도를 보다 향상시킬 수 있다. 또한, a^*값은 -0.8 내지 +0.8, b^*값은 -0.8 내지 +0.8인 것이 바람직하다.

고니오포토미터를 사용하여 양극 산화 피막(20)측의 반사 강도를 -80도 내지 +10도의 검출기 각도로 측정한 경우에 있어서, 최소 반사 강도에 대한 최대 반사 강도의 비가 400 이하인 것이 바람직하다. 상기 비가 400 이하이면, 다양한 각도에서 알루미늄 부재(1)를 본 경우라도 백색으로 보이기 때문에, 백색도의 각도 의존성을 더 낮게 할 수 있다. 상기 비는 작을수록 바람직하기 때문에, 상기 비의 하한값은 1이다.

이상 대로, 본 실시 형태에 관한 알루미늄 부재(1)는, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성되는 기재(10)와, 양극 산화 피막(20)을 구비한다. 양극 산화 피막(20)은, 기재(10)의 표면(11)과 접하는 배리어층(21)과, 배리어층(21)의 기재(10)와는 반대 측의 면에 접하는 제1 포러스층(22)을 포함한다. 양극 산화 피막(20)은, 제1 포러스층(22)의 배리어층(21)과는 반대인 면에 접하고, 제1 포러스층(22)과 접하는 면에서 노출되는 표면(24)을 향하여 정렬되어 직선상으로 연장되는 복수의 구멍을 갖는 제2 포러스층(23)을 포함한다. 제1 포러스층(22)은 복수의 분기되는 구멍 및 제2 포러스층(23)보다도 큰 평균 구멍 직경의 복수의 구멍 중 적어도 어느 한쪽을 갖는다.

제2 포러스층(23)은, 직선상으로 연장되는 복수의 구멍을 갖기 때문에 투광성이 높고, 입사광의 대부분이 제2 포러스층(23)에서 흡수되지 않고 제1 포러스층(22)까지 도달한다. 제1 포러스층(22)은 복수의 분기되는 구멍 및 제2 포러스층(23)보다도 큰 평균 구멍 직경의 복수의 구멍 중 적어도 어느 한쪽을 갖는다. 그 때문에, 제1 포러스층(22)을 통과한 광이 제1 포러스층(22)에서 확산 반사된다. 기재(10)의 표면(11)에서 반사된 광은, 제1 포러스층(22)에서 더 확산 반사되고, 제2 포러스층(23)을 통과한다. 그 때문에, 본 실시 형태의 알루미늄 부재(1)는, 백색도의 각도 의존성이 낮다고 추정된다. 또한, 상술한 바와 같이, 제2 포러스층(23)의 투광성은 높고, 많은 광이 제2 포러스층(23)에서 흡수되지 않고 기재(10)의 표면(11)에서 반사되기 때문에, 백색도가 높은 알루미늄 부재(1)가 얻어진다. 알루미늄 부재(1)는, 종이와 같은 백색의 외관을 갖기 때문에, 예를 들어 스마트폰이나 퍼스컴 등의 하우징에 바람직하게 사용할 수 있다.

[알루미늄 부재의 제조 방법]

알루미늄 부재(1)의 제조 방법은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 조면화 처리 공정 S1과, 에칭 공정 S2와, 제1 양극 산화 공정 S3과, 제2 양극 산화 공정 S4와, 봉공 처리 공정 S5를 포함하고 있다. 이하, 각 공정에 대하여 상세하게 설명한다.

(조면화 처리 공정 S1)

조면화 처리 공정 S1에서는, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성되는 기재(10)의 표면(11)에 요철을 형성한다. 조면화 처리 공정 S1은 필수적인 공정이 아니지만, 알루미늄 부재(1)의 외관을 보다 백색으로 할 수 있다. 요철을 형성하는 기재(10)는, 예를 들어 소정의 원소를 갖는 용탕의 조제, 주조, 압연, 열처리 등에 의해 제작해도 된다. 또한, 요철을 형성하는 기재(10)는, 주조 후, 압연 후 또는 열처리 후, 특별한 표면 처리를 하지 않고, 그대로 사용해도 된다. 또한, 요철을 형성하는 기재(10)는, 프라이즈반에 의한 연삭, 그리고, 에머리지, 버프 연마, 화학 연마 및 전해 연마 등에 의해 표면(11)을 연마하여 사용해도 된다. 요철을 형성하는 기재(10)의 표면(11)은, 산술 평균 높이 Sa를 100nm 미만 정도로 연마해도 된다. 기재(10)의 표면(11)의 산술 평균 높이 Sa를 100nm 미만으로 함으로써 기재(10)의 명도가 높아진다. 그 때문에, 표면(11)의 요철 형성, 에칭 공정 S2, 제1 양극 산화 공정 S3 및 제2 양극 산화 공정 S4를 거쳐도, 보다 종이에 가까운 백색 외관을 갖는 알루미늄 부재(1)를 얻을 수 있다.

기재(10)의 표면(11)의 요철은 예를 들어 블라스트 처리로 형성해도 된다. 블라스트 처리에서는, 기재(10)의 표면(11)에 입자를 충돌시켜서 요철을 형성할 수 있다. 블라스트 처리의 방법은 특별히 한정되지는 않고, 예를 들어 웨트 블라스트 및 드라이 블라스트 중 적어도 어느 한쪽을 사용할 수 있다. 조면화 처리 공정 S1에서는 20㎛ 이하의 평균 입자경을 갖는 입자를 기재(10)의 표면(11)에 충돌시켜서 요철을 형성하는 것이 바람직하다. 평균 입자경을 20㎛ 이하로 함으로써, 양극 산화 피막(20)을 통과한 광이 기재(10)의 표면(11)의 요철에서 흡수되는 것을 억제할 수 있고, 알루미늄 부재(1)의 외관을 보다 백색으로 할 수 있다.

블라스트 처리의 입자의 평균 입자경은, 10.5㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다. 한편, 평균 입자경의 하한은 특별히 한정되지는 않지만, 2㎛ 이상인 것이 바람직하다. 평균 입자경을 2㎛ 이상으로 함으로써, 기재(10)의 표면(11)에 적절하게 요철이 형성되는 점에서, 양극 산화 피막(20)을 통과해 온 광을 확산 반사시킬 수 있다. 그 때문에, 각도를 바꾸어서 비스듬하게 본 경우에도, 알루미늄 부재(1)가 희게 보이기 때문에, 알루미늄 부재(1)를 종이와 같은 백색으로 할 수 있다. 또한, 평균 입자경은, 체적 기준에 있어서의 입도 분포의 누적값이 50％일 때의 입자경을 나타내고, 예를 들어 레이저 회절·산란법에 의해 측정할 수 있다.

블라스트 처리에 사용되는 입자로서는, 예를 들어 탄화규소, 탄화붕소, 질화붕소, 알루미나, 지르코니아 등을 포함하는 세라믹 비즈, 스테인리스, 스틸 등을 포함하는 금속 비즈, 나일론, 폴리에스테르, 멜라민 수지 등을 포함하는 수지 비즈, 유리 등을 포함하는 글래스 비즈 등을 들 수 있다. 또한, 웨트 블라스트의 경우에는, 입자를 물 등의 액체에 섞어서 기재(10)에 분사할 수 있다. 블라스트 처리 시의 분사 압력, 입자 총 수 등의 조건은 특별히 한정되지는 않고, 기재(10)의 상태 등에 따라 적절히 변경할 수 있다.

기재(10)의 표면(11)에 요철을 형성하는 방법은 블라스트 처리에 한정되지는 않고, 레이저 가공 및 조면화 처리제 등을 사용한 에칭 처리 등의 다른 방법으로 형성해도 된다. 레이저 가공에서는, 기재(10)의 표면(11)에 레이저광을 조사함으로써 요철을 형성한다. 기재(10)의 표면(11)의 오목부 및 볼록부의 직경, 깊이 및 피치 등은, 레이저광의 스폿 직경, 파장, 출력, 주파수 및 펄스폭, 기재(10)에 대한 레이저광의 이동 속도 등을 조절함으로써 변경할 수 있다. 에칭 처리에 의한 조면화 처리는, 예를 들어 오꾸노 세야꾸 고교 가부시키가이샤의 아르사텐(등록 상표) OL-25 등의 불화물을 함유한 약품을 사용하여 에칭 처리함으로써 요철을 형성한다. 기재(10)의 표면(11)의 오목부의 깊이 및 볼록부의 높이 등은, 에칭액의 온도, 농도 및 시간 등을 조절함으로써 변경할 수 있다.

(에칭 공정 S2)

에칭 공정 S2는, 필수적인 공정이 아니지만, 조면화 처리 공정 S1에서 형성된 기재(10)의 표면(11)의 요철의 각을 제거하고, 요철을 매끄럽게 할 수 있다. 에칭의 조건은 특별히 한정되지는 않고, 백색도가 높은 알루미늄 부재(1)가 얻어지면 된다.

에칭 공정 S2에서는, 조면화된 기재(10)를, 산성 용액 및 알칼리성 용액 중 적어도 어느 한쪽에 의해 에칭하는 것이 바람직하다. 산성 용액으로서는, 예를 들어 염산, 황산 및 질산 등의 수용액을 사용할 수 있다. 또한, 알칼리성 용액으로서는, 예를 들어 수산화나트륨, 수산화칼륨 및 탄산나트륨 등의 수용액을 사용할 수 있다. 산성 용액 및 알칼리성 용액의 농도 등은 특별히 한정되지는 않지만, 수산화나트륨 수용액을 사용하는 경우, 예를 들어 10g/L 내지 100g/L이어도 된다.

에칭 시간이나 에칭 온도도 특별히 한정되지는 않고, 기재(10)의 상태나 에칭액에 따라서 적절히 조정할 수 있다. 일례를 들면, 에칭 시간은 5초 내지 90초, 에칭 온도는 40℃ 내지 60℃이다.

(제1 양극 산화 공정 S3)

제1 양극 산화 공정 S3에서는, 요철이 형성된 기재(10)를, 정렬되어 직선상으로 연장되는 복수의 구멍을 형성 가능한 전해액으로 제1 양극 산화한다. 제1 양극 산화에서 사용되는 전해액은, 제2 포러스층(23) 중에 스트레이트상의 복수의 구멍을 형성 가능하면 특별히 한정되지는 않는다. 전해액은, 예를 들어 황산, 아미드황산, 카르복실기를 포함하는 산 그리고 이들의 염으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 전해질을 포함하는 수용액이어도 된다. 카르복실기를 포함하는 산으로서는, 옥살산, 살리실산, 시트르산, 말레산 및 타르타르산으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 산을 들 수 있다. 이들 중에서도, 제1 양극 산화의 전해액은 황산, 아미드황산 및 카르복실기를 갖는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 것이 바람직하다. 제1 양극 산화의 전해액은 산성 전해액인 것이 바람직하고, 전해액의 pH는 예를 들어 0 내지 2이다. 전해액에 있어서의 상기 전해질의 농도는, 예를 들어 10g/L 내지 600g/L이다.

제1 양극 산화의 조건은 특별히 제한되지는 않고, 기재(10)의 상태 등에 따라 적절히 조정할 수 있다. 전해액의 온도는, 예를 들어 0℃ 내지 30℃여도 된다. 전류 밀도는, 예를 들어 1mA/㎠ 내지 50mA/㎠여도 된다. 전해 시간은, 예를 들어 10분 내지 50분이어도 된다.

(제2 양극 산화 공정 S4)

제2 양극 산화 공정 S4에서는, 제1 양극 산화된 기재(10)를 전해액으로 제2 양극 산화한다. 제2 양극 산화의 전해액은, 복수의 분기되는 구멍 및 상기 직선상으로 연장되는 복수의 구멍보다도 큰 평균 구멍 직경을 갖는 복수의 구멍 중 적어도 어느 한쪽을 형성 가능한 전해액이다. 제2 양극 산화 공정 S4에서 사용되는 전해액은, 제1 포러스층(22) 중에 복수의 분기되는 구멍 및 상기 직선상으로 연장되는 복수의 구멍보다도 큰 평균 구멍 직경을 갖는 복수의 구멍 중 적어도 어느 한쪽을 형성 가능하면 특별히 한정되지는 않는다. 전해액은, 예를 들어 타르타르산 등과 같은 카르복실기를 갖는 화합물, 인산, 크롬산, 붕산 및 이들의 염으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 전해질을 포함하는 수용액이어도 된다. 이들 중에서도, 제2 양극 산화의 전해액은, 카르복실기를 갖는 화합물 및 인산 그리고 이들의 염으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 제2 양극 산화의 전해액은 타르타르산염 수용액인 것이 바람직하다. 타르타르산염 수용액은, 적어도 복수의 분기되는 구멍을 형성할 수 있다. 또한, 제2 양극 산화의 전해액은 인산 수용액인 것도 바람직하다. 인산 수용액은 상기 직선상으로 연장되는 복수의 구멍보다도 큰 평균 구멍 직경을 갖는 복수의 구멍을 형성할 수 있다. 제2 양극 산화의 전해액은 나트륨, 칼륨 및 암모니아로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 함유하고 있어도 된다. 제2 양극 산화의 전해액은 산성 또는 알칼리성 전해액이어도 된다. 제2 양극 산화의 전해액이 알칼리성 전해액인 경우, 전해액의 pH는 예를 들어 9 내지 14이다. 전해액을 알칼리성으로 하기 위해서, 전해액에 수산화나트륨 등을 혼합해도 된다. 전해액에 있어서의 상기 전해질의 농도는, 예를 들어 0.5g/L 내지 200g/L이다.

제2 양극 산화의 조건은 특별히 제한되지는 않고, 기재(10)의 상태 등에 따라 적절히 조정할 수 있다. 일례를 들면, 전해액의 온도는, 예를 들어 0℃ 내지 40℃여도 된다. 전압은, 예를 들어 2V 내지 500V여도 된다. 단위 면적당의 전기량은, 예를 들어 0.05C/㎠ 내지 40C/㎠여도 된다. 전해 시간은, 예를 들어 0.1분 내지 180분이어도 된다.

(봉공 처리 공정 S5)

봉공 처리 공정 S5는 필수적인 공정은 아니지만, 제1 포러스층(22)의 구멍 및 제2 포러스층(23)의 구멍의 산화알루미늄의 수화물을 봉공함으로써, 알루미늄 부재(1)의 내식성을 향상시킬 수 있다. 봉공 처리는 공지된 방법으로 실시할 수 있고, 예를 들어 고온의 수증기, 아세트산니켈 수용액 또는 불화니켈 등등을 사용하여 실시할 수 있다.

이상 대로, 본 실시 형태에 관한 알루미늄 부재(1)의 제조 방법은, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성되는 기재(10)를, 정렬되어 직선상으로 연장되는 복수의 구멍을 형성 가능한 전해액으로 제1 양극 산화하는 제1 양극 산화 공정 S3을 포함한다. 상기 방법은, 제1 양극 산화된 기재(10)를 전해액으로 제2 양극 산화하는 제2 양극 산화 공정 S4를 포함한다. 제2 양극 산화의 전해액은, 복수의 분기되는 구멍 및 직선상으로 연장되는 복수의 구멍보다도 큰 평균 구멍 직경을 갖는 복수의 구멍 중 적어도 어느 한쪽을 형성 가능한 전해액이다.

상기 방법은, 제1 양극 산화 공정 S3 및 제2 양극 산화 공정 S4를 포함하기 때문에, 양극 산화 피막(20)이 형성된다. 제1 양극 산화 공정 S3에서는 정렬되어 직선상으로 연장되는 복수의 구멍이 양극 산화 피막(20)에 형성된다. 제2 양극 산화 공정 S4에서는 복수의 분기되는 구멍 및 직선상으로 연장되는 복수의 구멍보다도 큰 평균 구멍 직경을 갖는 복수의 구멍 중 적어도 어느 한쪽이 양극 산화 피막(20)에 형성된다. 그 때문에, 제1 양극 산화 공정 S3 및 제2 양극 산화 공정 S4에 의해, 배리어층(21)과, 제1 포러스층(22)과, 제2 포러스층(23)을 포함하는 양극 산화 피막(20)이 형성된다. 따라서, 상기 방법에 의해 상술한 알루미늄 부재(1)를 제조할 수 있다.

실시예

이하, 본 실시 형태를 실시예 및 비교예에 의해 더욱 상세하게 설명하지만, 본 실시 형태는 이들에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

(조면화 처리)

압연 및 어닐링한 두께 3mm의 5000계 알루미늄 합금판을, 길이 50mm 및 폭 50mm로 잘라낸 것을 기재로 하였다. 5000계 알루미늄 합금은, 마그네슘 4.31질량％, 철 0.02질량％ 및 규소 0.02질량％를 함유하고, 잔부가 알루미늄(Al) 및 불가피 불순물이다.

상기 기재에 드라이 블라스트로 입자를 충돌시켜, 기재의 표면에 요철을 형성하였다. 입자는, 가부시키가이샤 후지 세이사쿠쇼제의 후지 랜덤 WA 입자 번호 1200(알루미나 입자, 최대 입자경 27.0㎛ 평균 입자경 9.5±0.8㎛)을 사용하였다. 블라스트 처리 후, 기재를 200g/L의 질산 수용액에 실온(약 20℃)에서 3분간 침지시켜서 탈지하였다.

(에칭)

요철이 형성된 기재를, 온도 50℃에서 농도 50g/L의 수산화나트륨 수용액에 60초간 침지해서 에칭한 후, 농도 200g/L의 질산 수용액에 실온(약 20℃)에서 2분간 침지하여 스멋을 제거하였다.

(제1 양극 산화)

에칭된 기재를, 농도 180g/L의 황산을 포함하는 pH0의 산성 수용액에 침지하고, 온도 18℃, 전류 밀도 15mA/㎠ 및 전해 시간 33분의 전해 조건에서 제1 양극 산화하였다.

(제2 양극 산화)

제1 양극 산화된 부재를, 농도 106g/L의 타르타르산 이나트륨·2수화물과 농도 3g/L의 수산화나트륨을 함유하는 pH13의 알칼리성 수용액에 침지시켰다. 그리고, 상기 부재를, 온도 5℃, 전압 100V, 전기량 1C/㎠, 승압 속도 1V/초 및 전해 시간 약 4분의 전해 조건에서 제2 양극 산화하였다.

(봉공 처리)

제2 양극 산화된 부재를, 아세트산니켈계 봉공재에 의해 90℃에서 30분간 봉공 처리하였다. 이와 같이 하여, 본 예의 알루미늄 부재를 제작하였다.

[실시예 2]

제2 양극 산화의 전압을 160V로 한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 본 예의 알루미늄 부재를 제작하였다.

[실시예 3]

기재로서 압연 및 T6 처리한 7000계 알루미늄 합금판을 사용한 것 이외에는 실시예 2와 마찬가지로 알루미늄 부재를 제작하였다. 상기 7000계 알루미늄 합금판은, 0질량％ 내지 10질량％의 마그네슘과, 0.1질량％ 이하의 철과, 0.1질량％ 이하의 규소와, 10질량％ 이하의 아연을 함유하고, 잔부가 알루미늄 및 불가피 불순물이다.

[실시예 4]

기재를 블라스트 처리하지 않고, 제2 양극 산화의 전압을 20V로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 알루미늄 부재를 제작하였다.

[실시예 5]

기재를 블라스트 처리하지 않고, 제2 양극 산화의 전압을 40V로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 알루미늄 부재를 제작하였다.

[실시예 6]

기재를 블라스트 처리하지 않고, 제2 양극 산화의 전압을 80V로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 알루미늄 부재를 제작하였다.

[실시예 7]

기재를 블라스트 처리하지 않고, 제2 양극 산화의 전압을 120V로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 알루미늄 부재를 제작하였다.

[실시예 8]

기재를 블라스트 처리하지 않고, 제2 양극 산화의 전압을 160V로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 알루미늄 부재를 제작하였다.

[실시예 9]

기재를 블라스트 처리하지 않고, 제2 양극 산화의 전압을 200V로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 알루미늄 부재를 제작하였다.

[실시예 10]

기재를 블라스트 처리하지 않고, 제2 양극 산화의 전압을 240V로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 알루미늄 부재를 제작하였다.

[실시예 11]

제1 양극 산화된 부재를, 농도 98g/L의 인산 수용액(pH1)에 침지시켰다. 그리고, 상기 부재를, 온도 5℃, 전압 100V, 전기량 1C/㎠, 승압 속도 1V/초 및 전해 시간 약 4분의 전해 조건에서 제2 양극 산화하였다. 상기 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여 알루미늄 부재를 제작하였다.

[비교예 1]

제2 양극 산화를 하지 않고, 제1 양극 산화된 부재를 봉공 처리한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 본 예의 알루미늄 부재를 제작하였다.

[비교예 2]

에칭된 기재를, 농도 106g/L의 타르타르산 이나트륨·2수화물과 농도 4g/L의 수산화나트륨을 함유하는 pH13의 수용액에 침지시켰다. 그리고, 상기 부재를, 온도 5℃, 전압 160V, 전기량 20C/㎠, 승압 속도 1V/초 및 전해 시간 약 4분의 조건에서 양극 산화한 후, 봉공 처리하였다. 상기 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 알루미늄 부재를 제작하였다.

[비교예 3]

기재를 블라스트 처리하지 않은 것 이외에는, 비교예 2와 마찬가지로 하여 알루미늄 부재를 제작하였다.

[비교예 4]

기재를 블라스트 처리하지 않은 것 이외에는, 비교예 1과 마찬가지로 하여 알루미늄 부재를 제작하였다.

[비교예 5]

에칭된 기재를, 농도 98g/L의 인산 수용액(pH1)에 침지시켰다. 그리고, 상기 부재를, 온도 5℃, 전압 100V, 전기량 20C/㎠, 승압 속도 1V/초 및 전해 시간 약 4분의 전해 조건에서 양극 산화하였다. 상기 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여 알루미늄 부재를 제작하였다.

[평가]

각 예에서 얻어진 알루미늄 부재의 기재 표면의 요철, 제1 포러스층 및 제2 포러스층의 평균 구멍 직경, 알루미늄 부재의 색조 그리고 백색도의 각도 의존성을 이하와 같이 평가하였다.

(산술 평균 높이 Sa 및 최대 높이 Sz)

먼저, JIS H8688: 2013에 준하여, 상기와 같이 하여 얻어진 알루미늄 부재를 인산크롬산(VI) 용액에 침지하고, 양극 산화 피막을 용해시켜서 제거하였다. 이어서, 기재의 양극 산화 피막측의 표면의 산술 평균 높이 Sa 및 최대 높이 Sz를, 브루커·AXS 가부시키가이샤의 3차원 백색 간섭형 현미경 ContourGT-I를 사용하여, ISO25178에 준하여 측정하였다. 산술 평균 높이 Sa 및 최대 높이 Sz는, 측정 범위를 60㎛×79㎛, 대물 렌즈를 115배, 내부 렌즈를 1배의 조건에서 측정하였다.

(조도 곡선 요소의 평균 길이 RSm)

먼저, JIS H8688: 2013에 준하여, 상기와 같이 하여 얻어진 알루미늄 부재의 양극 산화 피막을 인산크롬산(VI) 용액에 용해시켜서 제거하였다. 이어서, 기재의 양극 산화 피막측의 표면에 있어서의 조도 곡선 요소의 평균 길이 RSm을, 브루커·AXS 가부시키가이샤의 3차원 백색 간섭형 현미경 ContourGT-I를 사용하여, JIS B0601: 2013에 준하여 측정하였다. 조도 곡선 요소의 평균 길이 RSm은, 컷오프 λc를 80㎛, 대물 렌즈를 115배, 내부 렌즈를 1배, 측정 거리를 79㎛의 조건에서 측정하였다.

(평균 구멍 직경)

알루미늄 부재의 단면을 투과형 전자 현미경으로 관찰하고, 포러스층의 평균 구멍 직경을 측정하였다.

(색조)

JIS Z8722에 준거하여, 코니카 미놀타 재팬 가부시키가이샤제의 색채 색차계 CR400을 사용하여, 양극 산화 피막의 표면으로부터 알루미늄 부재의 색조를 색 측정하고, L^*값, a^*값 및 b^*값을 구하였다. 색조는, 조명·수광 광학계를 확산 조명 수직 수광 방식(D/0), 관찰 조건을 CIE2° 시야 등색 함수 근사, 광원을 C 광원 및 표색계를 L^*a^*b^*의 조건에서 측정하였다.

(각도 의존성)

알루미늄 부재의 백색도의 각도 의존성을, 닛카 덴소쿠 가부시키가이샤제의 고니오포토미터(GP-2형)를 사용하여 평가하였다. 구체적으로는, 도 3에 도시한 바와 같이, 알루미늄 부재(101)에 대하여 광을 조사하고, 검출기(102)가 수광하는 광의 강도를 측정하였다. 검출기(102)는, 알루미늄 부재(101)를 중심으로 하여 소정의 거리를 두고 회전 가능하게 마련되어 있다. 입사광(103)의 입사각이 45도 및 반사광(104)의 반사각이 45도의 위치에 검출기(102)가 배치되는 경우를 검출기 각도 0도로 하였다. 검출기 각도가 -80도 내지 +30도의 범위에 있어서 0.5도 간격으로 알루미늄 부재(101)가 반사하는 반사광(104)의 양극 산화 피막측의 반사 강도를 측정하였다. 그리고, 검출기 각도가 -80도 내지 +10도의 범위에 있어서의 최소 반사 강도에 대한 최대 반사 강도(최대 반사 강도/최소 반사 강도)의 비를 산출하였다. 상기 비가 400 이하인 경우에는 각도 의존성이 「양호」라고 판정하고, 상기 비가 400보다 큰 경우에는 각도 의존성이 「부(否)」라고 판정하였다.

표 1에 나타내는 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 11의 알루미늄 부재에서는, L^*값이 85 내지 100이고, a^*값이 -1 내지 +1이고, b^*값이 -1.5 내지 +1.5였다. 또한, 도 4에 도시하는 바와 같이, 실시예 1의 알루미늄 부재는, 비교예 1의 알루미늄 부재와 비교하여 검출기 각도 -80도 내지 -40도에 있어서의 반사 강도가 크고, 참고예의 카피 용지와 같이 광의 반사 강도의 각도 의존성이 낮았다. 또한, 실시예 1 내지 실시예 11의 알루미늄 부재에서는, 고니오포토미터를 사용하여 상기 양극 산화 피막측의 반사 강도를 -80도 내지 +10도의 검출기 각도로 측정한 경우에 있어서, 최소 반사 강도에 대한 최대 반사 강도의 비가 400 이하였다.

한편, 비교예 1 내지 비교예 5의 알루미늄 부재에서는, 제1 양극 산화 및 제2 양극 산화를 실시하지 않았기 때문에, L^*값이 낮거나, 또는, 각도 의존성이 높았다. 비교예 2, 비교예 3 및 비교예 5와 같이, 복수의 분기되는 구멍 또는 직선상으로 연장되는 복수의 구멍보다도 큰 평균 구멍 직경을 갖는 복수의 구멍의 형성을 목적으로 하는 전해액을 사용한 양극 산화만으로는 높은 L^*값을 갖는 알루미늄 부재가 얻어지지 않는다. 또한, 비교예 1 및 비교예 4와 같이, 황산 수용액을 사용한 양극 산화만으로는 높은 L^*값을 갖는 알루미늄 부재가 얻어지지만, 각도 의존성이 낮은 알루미늄 부재가 얻어지지 않는다. 그 때문에, 이들의 2종류의 양극 산화에 의해, 백색도가 높고, 백색도의 각도 의존성이 낮은 알루미늄 부재가 얻어진다고 추정된다.

이어서, 투과형 전자 현미경으로 단면을 관찰하기 위하여 알루미늄 부재를 이하와 같이 하여 제작하였다.

[실시예 12]

제1 양극 산화의 전해 시간을 11분으로 하고, 제2 양극 산화의 전해 시간을 80초로 하고, 봉공 처리를 실시하지 않은 것 이외에는 실시예 2와 마찬가지로 하여 알루미늄 부재를 제작하였다.

[비교예 6]

제2 양극 산화를 실시하지 않은 것 이외에는 실시예 12와 마찬가지로 하여 본 예의 알루미늄 부재를 제작하였다.

[비교예 7]

제1 양극 산화를 실시하지 않고, 제2 양극 산화의 전압을 110V, 전해 시간을 11분으로 한 것 이외에는 실시예 12와 마찬가지로 하여 알루미늄 부재를 제작하였다.

도 5, 도 6 및 도 7은, 실시예 12의 알루미늄 부재의 단면을 FIB(집속 이온빔) 가공하고, 투과형 전자 현미경으로 2,550배, 19,500배 및 43,000배로 각각 확대한 화상이다. 도 8, 도 9 및 도 10은, 비교예 6의 알루미늄 부재의 단면을 FIB(집속 이온빔) 가공하고, 투과형 전자 현미경으로 2,550배, 19,500배 및 43,000배로 각각 확대한 화상이다. 도 11, 도 12 및 도 13은, 비교예 7의 알루미늄 부재의 단면을 FIB(집속 이온빔) 가공하고, 투과형 전자 현미경으로 2,550배, 19,500배 및 43,000배로 각각 확대한 화상이다. 도 5 내지 도 13에 도시하는 바와 같이, 제1 포러스층은 복수의 분기되는 구멍을 갖고, 제2 포러스층은 직선상으로 연장되는 복수의 구멍을 갖는 것을 알 수 있다. 도 5 내지 도 13 그리고 도시하지 않은 EDS(에너지 분산형 X선 분광법)에 의한 원소 분석의 결과로부터, 양극 산화 피막은, 제2 양극 산화에서 유래되는 배리어층 및 제1 포러스층이 기재의 표면에 형성되어 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 제1 양극 산화에서 유래되는 제2 포러스층이 제1 포러스층의 표면에 형성되어 있는 것을 알 수 있었다.

또한, 실시예 1 내지 실시예 10의 알루미늄 부재에 대해서도, 제1 포러스층은 복수의 분기되는 구멍을 갖고, 제2 포러스층은 직선상으로 연장되는 복수의 구멍을 갖고 있었다. 실시예 11의 알루미늄 부재에 대해서는, 제2 포러스층은 직선상으로 연장되는 복수의 구멍을 갖고 있었지만, 제1 포러스층은 복수의 분기되는 구멍을 갖고 있지 않았다. 그러나, 제1 포러스층은, 표 1에 나타내는 바와 같이, 제2 포러스층보다도 큰 평균 구멍 직경의 복수의 구멍을 갖고 있었다. 이상의 결과로부터, 제1 포러스층과 제2 포러스층을 구비하고, 제1 포러스층이 복수의 분기되는 구멍 및 제2 포러스층보다도 큰 평균 구멍 직경의 복수의 구멍 중 적어도 어느 한쪽을 갖는 알루미늄 부재는, 백색을 갖고, 각도 의존성이 낮은 것을 알 수 있다.

일본 특허 출원 제2020-178051호(출원일: 2020년 10월 23일)의 전체 내용은, 여기에 원용된다.

이상, 본 실시 형태를 실시예 및 비교예에 의해 설명했지만, 본 실시 형태는 이들에 한정되는 것은 아니고, 본 실시 형태의 요지 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다.

1: 알루미늄 부재
10: 기재
11: 표면
20: 양극 산화 피막
21: 배리어층
22: 제1 포러스층
23: 제2 포러스층
24: 표면

Claims

알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성되는 기재와,
상기 기재의 표면과 접하는 배리어층과, 상기 배리어층의 상기 기재와는 반대 측의 면에 접하는 제1 포러스층과, 상기 제1 포러스층의 상기 배리어층과는 반대의 면에 접하고, 상기 제1 포러스층과 접하는 면에서 노출되는 표면을 향하여 정렬되어 직선상으로 연장되는 복수의 구멍을 갖는 제2 포러스층을 포함하는 양극 산화 피막을
구비하고,
상기 제1 포러스층은 복수의 분기되는 구멍 및 상기 제2 포러스층보다도 큰 평균 구멍 직경의 복수의 구멍 중 적어도 어느 한쪽을 갖는, 알루미늄 부재.
제1항에 있어서, 상기 양극 산화 피막측에서 측정한 상기 알루미늄 부재의 L^*a^*b^* 표색계에 있어서의 L^*값은 82.5 내지 100이고, a^*값은 -1 내지 +1이고, b^*값은 -1.5 내지 +1.5인, 알루미늄 부재.
제1항 또는 제2항에 있어서, 고니오포토미터를 사용하여 상기 양극 산화 피막측의 반사 강도를 -80도 내지 +10도의 검출기 각도로 측정한 경우에 있어서, 최소 반사 강도에 대한 최대 반사 강도의 비가 400 이하인, 알루미늄 부재.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기재의 표면의 산술 평균 높이 Sa는 0.1㎛ 내지 0.5㎛이고, 최대 높이 Sz는 0.2㎛ 내지 5㎛이고, 조도 곡선 요소의 평균 길이 RSm은 0.5㎛ 내지 10㎛인, 알루미늄 부재.
알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성되는 기재를, 정렬되어 직선상으로 연장되는 복수의 구멍을 형성 가능한 전해액으로 제1 양극 산화하는 제1 양극 산화 공정과,
상기 제1 양극 산화된 기재를 전해액으로 제2 양극 산화하는 제2 양극 산화 공정을
포함하고,
상기 제2 양극 산화의 전해액은, 복수의 분기되는 구멍 및 상기 직선상으로 연장되는 복수의 구멍보다도 큰 평균 구멍 직경을 갖는 복수의 구멍 중 적어도 어느 한쪽을 형성 가능한 전해액인, 알루미늄 부재의 제조 방법.
제5항에 있어서, 상기 제1 양극 산화의 전해액은 산성 전해액이고, 상기 제2 양극 산화의 전해액은 산성 또는 알칼리성 전해액인, 알루미늄 부재의 제조 방법.
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 기재의 표면에 요철을 형성하는 조면화 처리 공정을 더 구비하고,
상기 제1 양극 산화 공정에서는 상기 요철이 형성된 기재를 제1 양극 산화하는, 알루미늄 부재의 제조 방법.
제7항에 있어서, 상기 조면화 처리 공정에서는 20㎛ 이하의 평균 입자경을 갖는 입자를 상기 기재의 표면에 충돌시켜서 상기 요철을 형성하는, 알루미늄 부재의 제조 방법.
제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 양극 산화의 전해액은 황산, 아미드황산 및 카르복실기를 갖는 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는, 알루미늄 부재의 제조 방법.
제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 양극 산화의 전해액은 카르복실기를 갖는 화합물 및 인산 그리고 이들의 염으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는, 알루미늄 부재의 제조 방법.
제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 양극 산화의 전해액은 나트륨, 칼륨 및 암모니아로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 함유하는, 알루미늄 부재의 제조 방법.