アルミニウム合金の熱伝導率と膨張率
アルミニウム合金がエンジニアリングに不可欠なのはなぜでしょうか？アルミニウム合金の熱伝導率と膨張率は、エレクトロニクスから航空宇宙まで、さまざまな用途で重要な役割を果たしています。この記事では、アルミニウム合金の具体的な特性について説明します。
アルミニウム合金はなぜアルマイト処理されるのですか？アルマイト処理は、アルミニウムの耐食性と美観を向上させるだけでなく、表面の硬度も高めます。この記事では、アルミニウム合金のアルマイト処理の背後にある科学、関連するさまざまな表面処理方法、およびそれらが最終製品の耐久性と外観にどのような影響を与えるかについてご案内します。この重要な工業プロセスの正確な技術と利点を発見してください。
低密度; 優れた可塑性; 強化が容易; 良導電性; 耐腐食性; リサイクル可能; 溶接可能; 表面処理が容易。
1) 腐食特性：
(1) 酸性腐食：アルミニウムは様々な酸に対して異なる腐食挙動を示す。一般に、酸化性の濃酸では不動態化皮膜が形成され耐食性に優れるが、希酸では「孔食」現象が起こる。局部腐食；
(2) アルカリ腐食：アルカリ溶液中で、アルカリが酸化アルミニウムと反応してアルミン酸ナトリウムと水を生成し、さらにアルミニウムと反応してアルミン酸ナトリウムと水素を生成する。一般的な腐食；
(3) 中性腐食：中性の塩溶液中では、アルミニウムは不動態であるか、特定の陽イオンまたは陰イオンの影響により腐食する。孔食。
2) 腐食の形態：
孔食、電解腐食、隙間腐食、 粒界腐食糸状腐食、剥離腐食など。
孔食：最も一般的な腐食形態で、その程度は媒体と合金に関係する。
ガルバニック腐食：接触腐食、異種（バイメタル）金属腐食。電解質溶液中で、2つの金属または合金が接触（導通）すると、より陰性の金属の腐食が促進される一方、より陽性の金属は腐食から保護される。
隙間腐食：2つの表面が接触し、隙間が形成されることで発生する。この部分に酸素が溶け込むことで酸素濃縮セルが形成され、隙間内の腐食につながる。
粒界腐食：不適切な熱処理に関連する、 合金元素 または金属間化合物が粒界に沿って析出し、粒界に対して陽極として働き、腐食セルを形成する。
糸状腐食：皮膜下腐食の一種で、皮膜の下にミミズ状に発生する。この皮膜は塗装皮膜やその他の皮膜であることがあり、一般に陽極酸化皮膜の下では発生しない。糸状腐食は合金組成、塗装前の前処理、湿度、温度、塩化物などの環境要因に関係する。
剥離腐食：剥離腐食とも呼ばれる。
表面の機械的前処理 (機械研磨 またはサンディングなど）、化学的前処理または化学的処理（化成処理または化学めっきなど）、電気化学的処理（陽極酸化処理または電気めっきなど）、物理的処理（溶射、エナメルガラス化、その他の物理的表面改質技術）など。
エナメル質のガラス化：無機物質の混合物を溶かして、融点の異なるガラス状の物質にすること。
耐食性、硬度・耐摩耗性、装飾性、有機皮膜と電着層の密着性、電気絶縁性、透明性、機能性。
(1)良好な外観状態と表面仕上げの品質を高める。
(2) 製品のグレードを向上させる。
(3) 溶接の衝撃を軽減する。
(4) 装飾効果を生み出す。
(5) きれいな表面を得ること。
(1) 研磨剤の種類と粒度の選択：
これは、被削材の硬度、表面状態、品質要求に基づいており、表面が硬いほど、または粗いほど、使用する研磨材は硬く粗くなります。
(2) 研磨は多段階で行い、砥石に対するワークの圧力は中程度にする。
(3) 新しい砥石は、砥粒を付着させる前に、バランスをとるために予備的に砥石を削る必要がある。
(4) 研磨剤は定期的に交換すること。
(5) 合金材料は、さまざまなニーズに応じて選択すべきである。
(6) 適切な砥石速度を選択する必要があり、一般的に10～14m/sに制御される。
(7) 研磨効果は、研磨剤、砥石の剛性、砥石の回転速度、工作物と砥石の接触圧力、実務経験、熟練技術などの要因に依存する。
研磨： 布砥石を研磨剤で接着した後の作業。目的 バリ取りキズ、腐食斑点、砂目、気孔、およびワークピース表面のその他の明らかな欠陥。
研磨： 柔らかい布ホイールやフェルトホイールに研磨ペーストを塗った後の作業。
よくある問題：「スコーチ」マーク。
原因がある：
(1)砥石、研磨剤、研磨剤の選択が不適切；
(2)不適切な力による研磨；
(3) 長時間の研磨；
(4) 研削中の過熱。
対策
(1)希アルカリ溶液でわずかにアルカリエッチングする；
(2) 弱酸性エッチング：クロム酸-硫酸溶液、10%硫酸溶液などを加熱後に使用する；
(3）3wt%のNa2CO3と2wt%のNa3PO4、溶液は40~50℃の温度で5分間処理され、重度の場合は10~15分まで延長することができる。
上記の洗浄と乾燥処理の後、精密研磨ホイールまたは 鏡面研磨 ホイール
予防だ：
適切な研削砥石と琢磨砥石を使用する；適切な琢磨剤を使用する；工作物と琢磨砥石の研削時間を適切に制御する。
1) 脱脂方法：
酸性脱脂、アルカリ脱脂、有機溶剤脱脂。目的：アルミニウム表面の油脂、ほこり、その他の汚れを除去し、より均一なアルカリ洗浄を可能にすることで、陽極酸化皮膜の質を向上させる。
2) 原理
(1) 酸性脱脂の原理：H2SO4、H3PO4、HNO3をベースとした酸性脱脂溶液中で、油脂は加水分解を受け、グリセリンと対応する高級脂肪酸を生成し、脱脂の目的を達成する。
(2) アルカリ脱脂の原理：アルカリが油と反応して可溶性石鹸を生成する。この鹸化反応により、油とアルミ材表面の結合を除去し、脱脂の目的を達成する。
(3) 有機溶剤脱脂の原理：油が有機溶剤に溶けやすいことを利用し、鹸化した油も鹸化していない油も溶かすことができる。この方法は脱脂力が強く、短時間で脱脂でき、アルミニウムを腐食させないため、脱脂の目的を達成できる。
1) 目的 を使用して表面汚染物質を除去し、アルミニウム表面の自然酸化皮膜を完全に除去し、純粋な金属素地を露出させ、その後の本処理に備える。 表面処理 プロセスだ。
2) アルカリ洗浄の3大欠点： ざらざらした外観、斑点、筋。
3) 外観
(1)粗い外観：サンドブラスト加工でよくある問題。 アルミニウム材料 アルカリ洗浄では、多くの場合、元のアルミニウム材料の構造欠陥（大きな粒または大きな金属間化合物の析出物）が原因である。
原因A：押出用アルミニウム棒の元の結晶粒径が大きい。B：アルミニウム棒の加熱温度が高すぎるか、押出速度が速すぎる。C：押出機のトン数が小さすぎる。D:押出後の急冷が不十分である。E：アルカリ洗浄速度が速すぎる。
対策押出製品の出口温度を制御する、押出後の焼入れを強化する、アルカリ洗浄速度を合理的に制御する等。
(2) 斑点：致命的な欠陥 アルミニウム表面処理後工程に支障をきたすか、スクラップとして処分する。
原因がある：
A：鋳造棒の溶解時に添加する再生アルミニウムの割合が高すぎる。Al2O3は融点が2050℃と高く、製錬時に溶融せず粉々になるだけで、アルカリ洗浄時の浸食で雪の結晶のような腐食斑ができる。対策陽極酸化皮膜中の再生アルミニウムの割合を制御し、10%未満にする；溶融物の精錬とスラグ除去、鋳造前に溶融物を約25分間休ませ、溶融物をろ過する、など。
B：水中の塩素イオン含有量が多い。アルミ材の材質が悪く、使用水中の塩素イオン含有量も高い場合、アルカリ洗浄時やアルカリ洗浄前後の水洗浄時に腐食斑が発生する。対策元のアルミニウム材料の品質を改善する；国家基準を満たした水道水を使用する；スケール除去に硝酸または硝酸＋硫酸を使用する；水槽のニッケルに1~5g/Lの硝酸を添加することも、塩化物イオンの腐食作用を効果的に抑制することができる。
C：大気腐食。沿岸部の大気環境、腐食性雰囲気の製錬炉のそば、雨天などに3日程度置かれたアルミ材は、表面に腐食痕やシミが発生することが多い。対策元のアルミニウム材料が陽極酸化されるサイクル時間を短くする；陽極酸化された元のアルミニウム材料を乾燥した風通しの良い環境に置く；長期間の設置や雨天の場合、元のアルミニウム材料に適切な被覆処理を行うなど。
D：押し出し「ホットスポット」。アルミニウム材料が放電台上の熱伝導性黒鉛ローラーと接触し、異なる局所冷却速度により、アルミニウム材料に析出相（Mg2Si相、温度範囲400～250℃）が形成され、インターバルスポットを呈する。対策押し出し排出テーブルの運転速度を制御する（アルミニウムの押し出し速度より大きくする）、黒鉛ローラーの代わりに熱伝導率の低い他の耐熱材料を使用する、ガン風の急冷力を借りる、押し出し出口アルミニウム材料を速やかに250℃以下にする。
(3) ストリーク：(3)ストリーク：アルカリ洗浄の工程条件や操作が不適切（アルカリ洗浄速度が速すぎたり、搬送速度が遅すぎたり）なために発生するアルカリ洗浄ストリークの不良。対策A：搬送速度を速くする。B：アルカリ洗浄浴の温度を下げる。C：浴中のNaOH濃度を下げる。D:アルミ材の密度が高すぎる。
目的 表面ダストを除去し、その後のアルマイト浴の汚染を防ぎ、酸化皮膜の品質を向上させる。
方法： 硝酸の除塵、硫酸の除塵、
フッ化物砂表面処理は、フッ化物イオンを使用してアルミニウムの表面に極めて均一で高密度の点腐食を生じさせる酸腐食プロセスである。
欠陥と対策：
(1)表面に傷がある：槽内に析出物が多く、フッ化物イオン濃度が低い場合、反応強度が弱い。析出物が析出したり、表面に長く留まったりして、フッ化物イオンの正常な腐食を阻害する。
対策タンク内の過剰な沈殿物を除去し、アルミニウムの密度を下げ、適量の二フッ化アンモニウムと添加剤を加え、フッ化物イオンの濃度を上げ、反応強度を上げる。
(2)表面が砂になりにくい：タンク液が直前の酸脱脂で汚染されPHが低下し、フッ化物イオンや添加剤の濃度が不足している。
対策アンモニアやフッ化アンモニウムでPH値を調整し、二フッ化アンモニウムや添加剤などを加える。
(3)表面の砂粒が粗すぎる：槽内のフッ化物イオン濃度が高すぎるか、添加剤が不足しているか、処理時間が長すぎる。
対策：対応策を講じて管理する。
(4) 表面光沢にばらつきがある：タンクのプロセス条件が適切に制御されていないか、添加剤の選択が不適切であるか、アルミニウムの材質に問題がある。
対策：対応策を講じて管理する。
(5)部分的に砂が出ない：局部に複合酸化膜がある。
対策研磨、バフ研磨、再酸洗浄、アルカリ洗浄などの工程フローを調整する。
1) 化学研磨： アルミニウム表面の選択的溶解を制御することで、微細な突起は凹部よりも速く溶解し、滑らかで明るい表面を実現する。
2) 電気化学研磨電解研磨とも呼ばれる。原理は化学研磨に似ており、表面の突起部分を選択的に溶解して平滑にする。違いは外部電流を流すことで、処理時間を短縮することができる。
3）共通点： どちらも同じ研磨メカニズムを使っているが、違いはある：電気化学研磨は加工中に電流を流すが、化学研磨は化学酸化剤を使用する。
機械研磨に比べ、化学研磨と電気化学研磨には次のような利点がある：
(1)装置がシンプルで、プロセスパラメーターの制御が容易、コスト削減、表面が明るい；
(2)大型部品や大量の小型部品、複雑な形状のワークの加工が可能；
(3）よりきれいな表面、よい耐食性の残りの機械磨く塵無し；
(4) 化学研磨表面の鏡面反射率はより高く、金属の質感はより良好で、表面に粉状の「霜」が形成されない。
1）化学研磨の欠点と対策（リン酸-硫酸-硝酸プロセスを例にして）
(1) 明るさ不足：による影響 アルミニウムの組成硝酸の含有量など。
対策：高純度のアルミニウムを使用し、硝酸の濃度を管理し、アルミニウムを乾燥させてから研磨する。
(2) 白い沈殿物：アルミニウムが過剰に溶解しているため、浴中の含有量を管理する必要がある。
対策浴中の溶存アルミニウム量を通常の範囲内に調整する。
(3) 表面が粗い：硝酸含有量が高すぎ、反応が激しすぎる、またはCu含有量が高すぎる。
対策：硝酸含有量の厳格な管理、原料の内部品質の向上、添加物の削減など。
(4) 転移腐食：化学研磨後の水洗工程への移行が遅い場合に発生する。
対策：速やかに水に移して洗い流す。
(5) 孔食：表面にガスが蓄積してガスポケットを形成するため、または硝酸やCuの含有量が低いために発生する。
対策部品を適切に装填し、ワークの傾きを大きくし、攪拌を強化してガスを逃がす。表面を十分に洗浄し、硝酸含有量を管理する、など。
2）電解研磨の欠点と対策（リン酸-硫酸-クロム酸プロセスを例として）
(1) 電気ヤケ：導電性表面積の不足、接触不良、過度の急激な電圧上昇、過度の電流密度によるもの。対策：被加工物と電気器具の接触が良好であること、大電流に対応できる十分な接触面積があること、過度の急激な電圧上昇を避けること。
(2)ダークスポット：電流密度が低いか、送電線の局所的な分布が不均一であることが原因。対策：過負荷を避け、送電線が届かないデッドゾーンの防止を目指す。
(3)ガス縞：ガスが抜けることによって発生する。対策：ローディングの際、ワークのあらゆる面を斜めにし、装飾面をカソードに向かって垂直に置き、ガスの蓄積を避ける。
(4) 氷の結晶のような付着物：浴中のアルミニウム含有量が高いか、リン酸含有量が高いためにリン酸アルミニウムの沈殿物が生成する。対策：浴中の溶解アルミニウム量を減らすか、リン酸含有量を下げる。
(1) バリアタイプ： シールドタイプまたはブロッキング層酸化皮膜とも呼ばれ、金属表面に密着し、緻密で気孔のない薄い皮膜で、厚さは酸化電圧によって決まり、0.1μmを超えず、主に電解コンデンサに使用される。
(2) 多孔質タイプ： 2層の酸化膜で構成され、最下層はバリア膜と同じ緻密で孔のない薄い酸化膜構造のブロッキング層で、厚さは電圧に依存し、主要部分は多孔質層構造で、その厚さは通電量に依存する。
(ブロッキング層：多孔質酸化膜の多孔質層とアルミニウム金属を隔てるバリア膜特性および形成規則を有する酸化膜を指す)
多孔質陽極酸化皮膜の組成：ブロッキング層と多孔質層；ブロッキング層の構造と形成規則はバリア型酸化皮膜と同等；多孔質層の生成規則、構造と組成はブロッキング層とは全く異なる。
1) ブロッキング層の厚さ： 外部から印加する酸化電圧に依存し、酸化時間には関係しない。成膜速度または成膜比δb/Va；バリア酸化膜の成膜速度は、多孔質酸化膜のブロッキング層の成膜速度よりも大きい。
多孔質層の厚さ：総厚＝多孔質層＋ブロッキング層；総厚は、電流密度と酸化時間の積（すなわち、通過した電気量）に正比例する。
2) ブロッキング層の組成： 緻密で気孔のないアモルファス酸化物。
多孔質層の組成：アモルファスAl2O3。
3) ブロッキング層の構造： 二層構造。外層：溶液陰イオンを含み、内層：純粋な酸化アルミニウムを主成分とする。
多孔質層の構造：外層：γ-Al2O3とα-AlOOHを含む；内層：アモルファスAl2O3、酸化膜への水の浸入は徐々にボーマイトα-AlOOHに変化する。
アルミニウム硫酸におけるパラメータの影響 陽極酸化処理
(1) 硫酸濃度の影響：
酸化皮膜バリア層の厚さ、電解液の導電性、酸化皮膜の溶解効果、酸化皮膜の耐食性、その後の気孔封止の質に影響する。
高濃度は酸化膜の溶解効果が大きく、バリア層が薄くなり、一定の電流密度を維持するのに必要な電圧が低下する。
高濃度の硫酸は、一定の電流を維持するために低い電圧を必要とするが、酸化皮膜には大きな影響を与える。硫酸の濃度と温度が高くなると、必要な電圧は低下する。
しかし、硫酸濃度が高くなると、酸による酸化皮膜の侵食が進む。硫酸濃度が高くなると、効率が低下する。すなわち、一定の厚さの酸化皮膜を得るために、より多くの電力を消費することになる。硫酸濃度が高くなると、皮膜の耐食性と耐摩耗性が低下する。
(2) 浴温の影響：
1)浴温がある範囲内で上昇すると、得られる酸化皮膜の種類は減少し、皮膜は柔らかくなるが明るくなる；
2) 浴温が高いと、酸化皮膜の外層の孔径やテーパーが大きくなり、シールが難しくなり、また、シールの "フロスト "が発生しやすくなる。
3）浴温を高くして得られる酸化皮膜は染まりやすいが、色の濃さの均一性を保つのが難しく、一般的な染色皮膜の酸化温度は20～25℃である；
4)浴温を下げて得られる酸化皮膜は硬度が高く耐摩耗性が良いが、メンテナンス時に同じ電流密度を維持するには高い電圧が必要で、一般的な皮膜は18～22℃を使用する。
15μmより厚い膜では、浴温が上昇すると膜質と金属損率が著しく低下し、膜外層の硬度も低下する。
温度は酸化皮膜の質に大きく影響し、15℃以上ではいずれも非結晶の柔らかい皮膜ができる。温度が低いと緻密な酸化皮膜が得られる。温度が上がると、膜の硬度は低下する。
硬度が高く、耐摩耗性に優れた皮膜を得るためには、低温アルマイト処理を施す必要がある。3004合金を除き、一般に合金の耐食性は20℃が最も優れている。温度が上昇するにつれて耐食性は低下し、40℃で最低となる。
(3) 酸化電圧の影響：
電圧は酸化膜の孔の大きさを決定する：低電圧-孔の大きさが小さい、孔が多い-孔の大きさが大きい、孔が少ない。
(ある範囲内では、高電圧は緻密で均一な酸化膜の形成に寄与する）。一定電圧下では、酸化時間が長くなるにつれて電流密度は減少する。
一定の電流を維持するために必要な電圧が高ければ高いほど、酸化の過程で放出される熱量が多くなり、酸化膜の性能の安定にはつながらない。電流が一定の場合、温度が低いほど電圧は高くなる)。
(4) 酸化電流の影響：
酸化電流は生産効率に直接影響する。
(大電流では静電容量の大きなコンデンサが必要となり、膜厚の変動が大きく、ワークに "焼け "が発生しやすい）。低電流では酸化時間が長くなり、皮膜の耐食性、耐摩耗性が低下する。最適電流は1.2~1.8A/dm2である。
硫酸濃度が高いほど、浴液の導電率は向上し、同じ電圧下での電流密度は大きくなる。アルミニウムの含有量が増加すると、浴液の抵抗が増加し、導電率が低下する)。
(5) 浴溶液の攪拌の影響：
陽極酸化浴溶液の温度と濃度を均一にするため、特に大電流を使用する場合、フィルムと浴溶液の界面で大量の熱が発生し、攪拌によって界面温度が低下する。
(6) 酸化時間の影響：
定電流酸化では、一定時間内の酸化膜厚の増加は時間に正比例する。(電解液濃度、浴液温度、電流密度、酸化膜厚、要求性能等による）
1) 硫酸プロセス： 低製造コスト; 高いフィルム透明性; 優れた耐食性と耐摩耗性; 容易な電解および化学着色。
2) クロム酸プロセス： 酸化皮膜の厚さは平均的で、表面は粗く、皮膜は柔らかく、耐摩耗性は硫酸皮膜より劣るが、弾力性はある。
3) シュウ酸プロセス 酸化皮膜は気孔率が低く、硫酸皮膜よりも耐食性、耐摩耗性、電気絶縁性に優れているが、コストが高い。
4）リン酸プロセス： 酸化膜は薄く、孔が大きい。
1) AC 電流効率が低く、酸化皮膜の耐食性に劣り、硬度が低い。
2) DC： 製造コストが高い; 膜の透明度が高い; 耐食性と耐摩耗性が良い; 電解着色と化学着色が容易。
主に酸化皮膜の耐摩耗性、耐食性、光沢、電解質伝導性に影響する。
(1) アルミニウムイオン：
1~10g/Lの濃度は有益だが、10g/Lを超えると影響が出る。アルミニウムイオンの濃度が高くなると電流が減少し、着色が難しくなります。アルミニウムの含有量が高くなると、不溶性のアルミニウム塩がアルミニウムのワークピース、タンク壁、熱交換器の表面に析出し、製品の外観や熱交換の効率に影響を与えます。
(2) 陽イオン Fe、MN、Cu、Ni など：
Fe：有害な不純物で、主に硫酸とアルミニウムに由来する。Fe含有量が25〜50μg/gを超えると、酸化皮膜の輝度低下、皮膜の軟化など多くの問題が発生する。
Mn：その影響はFeと似ているが、それほど顕著ではない。
CuとNi：主にアルミニウム合金に由来し、その効果は類似しており、含有量が100μg/gを超えると酸化皮膜の耐食性が低下する。
(3) リン酸塩、硝酸塩、塩化物などの陰イオン：
リン酸塩：化学研磨後の洗浄不足によるもので、含有量が少ない（ppmレベル）場合は影響は大きくない。含有量が多い場合の主な危険は、リン酸塩が酸化皮膜に吸着され、封水時に放出されることであり、5μg/gを超えると封水品質を損なう。
硝酸塩：主に前工程後の洗浄不足や浴中の市販硫酸に由来する。含有量が30μg/gを超えると輝度に悪影響を及ぼし、高すぎると浴の溶解性が増し、成膜に不利になる。
塩化物：主に使用する水に由来し、水道水の塩化物含有量は多い。Cl-とF-が50μg/gを超えると、酸化皮膜により腐食斑が発生する。
硬質陽極酸化皮膜の作成は、原理、装置、プロセスにおいて通常の陽極酸化と基本的な違いはない。具体的な技術的手段は若干異なる。その違いは、酸化過程における酸化皮膜の溶解速度を抑えることにある。
硬質陽極酸化皮膜は、膜厚が厚く、硬度が高く、耐摩耗性に優れ、気孔率が低く、絶縁破壊電圧が高いが、表面の平滑性はやや悪い。
(印加電圧が高く、濃度が低く、処理時間が長いと、皮膜は厚く、硬く、耐摩耗性があり、絶縁破壊電圧が高く、気孔率が低く、気孔径が大きく、表面平滑性が悪くなる)
(1)浴温が低い：5℃以下、低いほど皮膜は硬くなる。通常の硫酸アルマイトの浴温は20℃前後。
(2)低浴濃度：一般的に硫酸の浴濃度は15%以下、通常の陽極酸化の浴濃度は20%前後である。
(3) 硫酸浴への有機酸の添加：シュウ酸、酒石酸、クエン酸など。
(4)高印加電流/電圧：2~5A/dm2、25~100V。通常の陽極酸化は1.0~1.5A/dm2、18V以下。
(5) 徐々に電圧を上げる操作方法：段階的加圧。
(6) パルス電源または特殊波形電源の使用：高Cu合金または高Siの場合 鋳造アルミニウム 合金だ。
1) Sn塩電解着色プロセス：
SnSO4が主な着色塩である。陽極酸化皮膜の微細孔内でSn2+イオンが還元されることで発色する。
利点Sn塩は不純物耐性がよく、電解着色溶液の分配能力が強く、工業制御が簡単である。交流Sn塩着色には固有の難点がない。短所：Sn2+は安定性が悪く、色差や色相のコントロールが難しい。
2）ニッケル塩電解着色処理：
Sn塩電解着色プロセスと同様に、Niを析出させて着色する。利点Ni塩電解着色は高速で、浴液の安定性が良い。欠点：浴液中の不純物の影響を受けやすい。
1) ACカラーリング。
メリット直流電解着色における酸化皮膜剥離のリスクを克服。デメリットAC着色では、アノード電圧がカソード着色反応速度に影響し、アノード電流密度およびカソード電流密度が低下するため、着色速度が遅くなる。
2) DCカラーリング。
利点着色速度が速い、電気エネルギー利用率が高い。デメリット直流電解着色では酸化皮膜が剥離する危険性がある。
(1) 硫酸溶液中で得られるアルミニウムの陽極酸化皮膜は、無色で多孔質である；
(2)酸化膜は一定の厚みを持つ必要があり、その厚みは7μm以上でなければならない；
(3)酸化皮膜は一定の空隙率と吸着性を持つ必要がある；
(4) 酸化被膜は完全で均一で、傷、砂目、点腐食などの欠陥がないこと；
(5)酸化皮膜自体が適切な色調を有し、粒度ムラや激しい偏析などの金属組織差がないこと。
(1) 有機染色は、物理的吸着と化学的吸着を含む物質吸着の理論に基づいている。
物理的吸着：静電気力によって分子やイオンを吸着する。酸化皮膜の組成はアモルファス酸化アルミニウムであり、アルミニウム基板に近い緻密なバリア層が内側に、外側に釣鐘状に成長する多孔質構造が上側にあり、優れた物理吸着性能を示す。色素分子が膜の細孔に入り込むと、細孔壁に吸着する。
化学的吸着：化学的な力による吸着。この時、有機色素分子は酸化アルミニウムと化学反応し、化学結合によりフィルムの細孔内に存在する。
このタイプの吸着には、酸化膜が染料分子上のスルホン基と共有結合を形成する、酸化膜が染料分子上のフェノール基と水素結合を形成する、酸化膜が染料分子と錯体を形成する、などがある。
(2) 無機物の染色メカニズム：染色時、酸化被膜を無機塩水溶液に一定の順序で浸漬し、さらに別の無機塩水溶液に順次浸漬することで、これらの無機物が被膜の細孔内で化学反応を起こし、水不溶性の着色化合物を生成する。これが酸化皮膜の細孔を埋めて密閉し、皮膜層に色を与える。
工程の流れ前処理 - 陽極酸化 - 洗浄 - アンモニア中和またはその他の処理 - 洗浄 - 染色 - 洗浄 - シール処理 - 乾燥。
標準：
1) 染色しやすい濃度：淡色は一般的に0.1~1g/Lにコントロールされるが、濃色は2~5g/L、黒は10g/L以上を必要とする；
2) 染料溶液の温度：一般的に50~70℃で管理される；
3) 染料溶液のPH値：PHの範囲は5~6である；
4) 染色時間：通常5~15分。
(1) 硫酸ナトリウムの効果：硫酸ナトリウムは染色速度を遅くし、この効果は染料イオン中の硫黄基の増加、特に金属錯体染料で増加する。
(2) 塩化ナトリウムの影響：孔食（白い斑点）の主な原因。ピッティングはカソード電流により抑制される。
(3) 界面活性剤の影響非イオン性界面活性剤は染色に影響を与えないが、ブラックMLWのようなカチオン性界面活性剤は染色を遅くするので、脱脂剤にイオン性界面活性剤を添加するのは、アニオンの中に染色を助長しないものがあるので適さない。
(4) 3価アルミニウムイオンの影響：少量のAl3+は多くの染料溶液に影響を及ぼさないが、500~1000ug/gに達しない限り、青が赤に変わるなどの変色を引き起こす可能性がある。
(5) 重金属イオンの影響。
(6) 陰イオンの影響。
(7)細菌の作用による染色への影響：染色液中で細菌が増殖し、染色液にカビが生える。最初は染液の表面に小さな気泡ができる。そのまま放置すると、不溶性の着色粒子が気泡の周りに集まり、異常染色の原因となる。
肉眼で見える場合は、表面に浮遊しているカビ状物質を除去し、ジクロロフェノールG4のような適切な殺菌剤を0.05～0.10g/L添加し、エタノール溶液に溶かして水槽に加える。
染料溶液を捨てる必要がある場合もある。このときは、殺菌剤や次亜塩素酸水溶液でタンク壁面を洗浄し、再構成する。
(8)不溶性不純物の染色への影響：染料液がどうしても油汚れを持ち、被加工物を汚染し、染色に花を咲かせることがある。
この時、吸油紙で吸着除去するか、少量の非イオン界面活性剤を加えて油滴を分散させ、染料液の表面に油滴が集まらないようにする。
一般的に室温で操作し、通常は2段階で行う。まず最初の溶液に5~10分間浸し、次にすすいで2番目の溶液にさらに5~10分間浸し、希望の色に仕上げる。
一般的な無機染色工程の基準。
| カラー | ソリューション・コンポーネント： | 濃度/(g/L) | カラーソルトの製造 |
| ブルー | ① [K4鉄(CN)6.3H2O] FeCl3または[Fe2(SO4)2] | 30~50 40~50 | フェリシアン化鉄（プルシアンブルー） |
| ブラック | CoAc2] KMnO4] | 50~100 15~25 | 酸化コバルト |
| イエロー | PbAc2.3H2O] ② [K2Cr2O7] | 100~200 50~100 | クロム酸鉛 |
| ホワイト | PbAc2.3H2O] Na2SO4] | 10~50 10~50 | 硫酸鉛 |
| ブラウン | ① [K3鉄(CN)6] CuSO4.5H2O] | 10~50 10~100 | フェロシアン化銅 |
| ゴールド | [NH4Fe(C2O4)2(Ph=4.8~5.3、35~50℃、2分) | 10（シャロー） 25（ディープ） |
1）色は適用されない。
解決策
a) 顔料を変える
b) PHを調整する
c) フィルムの厚みを増す
d) 時間内に染める
e) 正しい顔料を選ぶ。
2) 色がつかない、または色が薄い部分がある。
解決策
a) 保護措置の強化
b) 顔料濃度を高める
c) フィルムの厚みを増す
d) ワークをクランプし、位置を調整する
e) 染料溶液の変更
f) 顔料の溶解を改善する。
3) 染色後、表面が白く曇って見える。
解決策
a) 水蒸気を除去する
b) フェージング溶液の濃度を調整する
c) フェージング時間を短くする。
4) 染色後、色が開花する。
解決策
a) PHを調整し、洗浄を強化する
b) 顔料の溶解を改善する
c) 染料溶液の温度を下げる。
5) 染色後にシミがある。
解決策
a) 試料の表面を水で洗い流す。
b) 染料溶液をろ過する
c) 酸化後のワークを水槽に入れる。
d) 保護を強化する。
6) 染色後は色落ちしやすい。
解決策
a) PHを高める
b) 染料浴の温度を上げ、染色時間を延長し、シーリング浴のPHを調整し、シーリング時間を延長する。
7) 染色された表面は簡単にこすり落とすことができる。
解決策
a) 再酸化
b) 染料溶液の温度を上げる
c) 酸化温度を上げる。
8) 染めた後の色が濃すぎる。
解決策
a) 染料溶液を希釈する
b) 温度を下げる
c) 時間を短縮する。
1.シーリング
アルミニウムの陽極酸化処理後の酸化皮膜に行われる化学的または物理的な処理で、気孔率と吸着能力を低下させる。
シーリングの主な原則は以下の通り：
(1)水和反応、(2)無機充填、(3)有機充填。
2.熱シール技術
熱シールの技術は、酸化アルミニウムの水和反応によって達成され、非晶質の酸化アルミニウムをボーマイト（Al2O3-H2O(AlOOH)）として知られる水和酸化アルミニウムに変化させる。
サーマル・シール機構の本質は水和反応であり、しばしば「水和-サーマル・シール」と呼ばれる。
3.水和反応の役割
これは30%の体積膨張を引き起こし、増加した体積は酸化皮膜の微細孔を埋めて密閉するため、導電率を低下させ（インピーダンスを増加させ）、誘電率を大きくする一方で、耐汚染性と耐食性を向上させる。
4.水中の不純物の影響
1) シーリングの効率は、水質とPHコントロールに大きく左右される；
2）一般的な不純物：SiO2、H2SiO3 3）対策：イオン交換。
5.沸騰水シールパラメーターとコールドシールパラメーターの比較
1) 沸騰水シールの温度：一般的に95度以上。コールドシールは室温。
2) 沸騰水シールのPH値：最適範囲は5.5~6.5。コールド・シーリングの範囲も5.5~6.5で、工業的には6が最適である。
3) 沸騰水シールの時間：膜厚、孔径、シール品質試験要求によって異なる。コールドシールは一般的に10~15分と規定されている。
1) 外観と色の違い：
検査方法：目視および機器による検出。
長所と短所目視検査は簡単だが、試料の形状や大きさ、光の強さに影響されやすい。機器による検出は、目視検査の欠点を解決し、反射光の色の測定に適している。
2) 酸化膜の厚さ：
測定方法：
a）断面厚み顕微鏡測定法：膜厚5μm以上、垂直。
b) 分光ビーム顕微鏡測定法：膜厚5μm以上、酸化膜屈折率1.59～1.62。
c) 質量減少法：膜厚5μm以下、溶解法、表面密度、封止前後の酸化膜密度（硫酸液酸化）が2.6g/cmと2.4g/cm。3.
d) 渦電流法：薄膜には適さない。
3）シーリング品質：
a) 指紋検査。
b) 酸処理後の染色斑の品質。Cuが2%以上、Siが4%以上の含有量には適さない。
c) ホスホクロム酸の実験。
4) 耐食性：
a) 塩水噴霧腐食試験。
b) SO2 湿潤雰囲気腐食試験。
c) マチュ腐食試験。
d) 湿熱腐食試験。
e) 落下アルカリ腐食試験。
5) 化学的安定性：
a) 耐酸性試験。
b) 耐アルカリ性試験
c) モルタル抵抗試験。
6) 耐候性：
a) 自然暴露試験。
b) 人工促進耐候試験。
7) 硬度：
a) 圧痕硬度。
b) 鉛筆の硬度。
c) 微小硬度。
8) 耐摩耗性：
a) サンドブラスト試験機による耐摩耗性。
b) ホイール摩耗試験機によって検出された耐摩耗性。
c) 落砂試験機による耐摩耗性。
9)接着：
a) グリッドカット実験。
b) 装置実験：スクラッチ法。
10) 機械的性質：
a) 耐衝撃性。
b) 曲げ抵抗。
c) 疲労性能。
d) 接合強度。
e) 変形破壊に対する耐性。
f) ヒートクラック 抵抗がある。
11) 電気絶縁： 絶縁破壊電圧法。
12)反射的なパフォーマンス。
13)その他
a) コーティングの重合性能。
b) 耐沸騰水性。
c) 加工性。
合金組成、膜厚、高分子皮膜の硬化条件、陽極酸化条件、封孔条件など。
MachineMFGの創設者として、私は10年以上のキャリアを金属加工業界に捧げてきました。豊富な経験により、板金加工、機械加工、機械工学、金属用工作機械の分野の専門家になることができました。私は常にこれらのテーマについて考え、読み、執筆し、常にこの分野の最前線にいようと努力しています。私の知識と専門知識をあなたのビジネスの財産にしてください。
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