メッキ前処理方法
【課題】 アルミニウム合金に施すメッキ前処理の工程数を少なくすることが可能なメッキ前処理方法を提供する。
【解決手段】 脱脂と変質層の除去が終了したアルミニウム合金製品の表面に亜鉛置換処理液に浸漬して粗い亜鉛皮膜を形成し、この粗い亜鉛皮膜が形成されたアルミニウム合金製品を陽極として電解を行い、母材のアルミニウム合金から活性な酸素を発生させ、この活性な酸素（Ｏ）により亜鉛（Ｚｎ）とアルミニウム（Ａｌ）とを結合して強固なＡｌ−Ｏ−Ｚｎ被膜を形成する。
【解決手段】 脱脂と変質層の除去が終了したアルミニウム合金製品の表面に亜鉛置換処理液に浸漬して粗い亜鉛皮膜を形成し、この粗い亜鉛皮膜が形成されたアルミニウム合金製品を陽極として電解を行い、母材のアルミニウム合金から活性な酸素を発生させ、この活性な酸素（Ｏ）により亜鉛（Ｚｎ）とアルミニウム（Ａｌ）とを結合して強固なＡｌ−Ｏ−Ｚｎ被膜を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダブロックなどのアルミニウム合金製部材の表面のメッキ前処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム合金製シリンダブロックのピストン摺動面にはＮｉ−ＳｉＣメッキが施される。このメッキ前処理として亜鉛下地被膜が一般に形成される。この亜鉛下地被膜を形成する方法として特許文献１や特許文献２に開示されるダブル亜鉛置換法が知られている。
【０００３】
ダブル亜鉛置換法は図４に示すように、油膜などを脱脂処理したアルミニウム合金素材を亜鉛溶液に浸漬して亜鉛皮膜を形成する。この亜鉛皮膜は凹凸が顕著で直接この上にＮｉ−ＳｉＣなどのメッキ層を形成すると剥離しやすいため、硝酸によって表面のＺｎを溶解して凹凸を小さくするとともに、酸素分子によってＺｎとＡｌを結合し強固なＺｎ−Ｏ−Ａｌ膜を形成する。その後、再度亜鉛溶液に浸漬してＺｎ−Ｏ−Ａｌ膜上に亜鉛皮膜を形成する。
【０００４】
また、アルミニウム材料の表面に耐食性や上塗り塗料との密着性に優れた緻密な皮膜を形成する手段として陽極電解が知られている。特許文献３ではこの陽極電解に用いる電解液として、ジルコニウム、チタン及びバナジウムからなる群より選ばれる少なくとも一種、リン酸類およびゲル化・沈殿防止剤を含有するものが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−３３９７８４号公報
【特許文献２】特開２００１−３４８６８２号公報
【特許文献３】特開２００７−１００１５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１、２に開示されるダブル亜鉛置換法にあっては、亜鉛下地被膜を形成するには、粗い亜鉛置換被膜を形成した後、硝酸などで溶解させて亜鉛を含む不動態被膜とし、この不動態被膜を緻密な亜鉛下地膜に置換するため、最低３回の工程が必要になる。
【０００７】
また特許文献３に開示される方法を亜鉛下地被膜の形成に応用することはできない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決すべく本願のメッキ前処理方法は、脱脂と変質層の除去が終了したアルミニウム合金製品の表面に亜鉛置換処理液に浸漬して粗い亜鉛皮膜を形成し、この粗い亜鉛皮膜が形成されたアルミニウム合金製品をアルカリ溶液を電解液とした電解槽に浸漬して陽極電解を行い、母材のアルミニウム合金から活性な酸素を発生させ、この活性な酸素（Ｏ）により前記亜鉛皮膜を構成する亜鉛（Ｚｎ）とアルミニウム（Ａｌ）とを結合して強固なＡｌ−Ｏ−Ｚｎ被膜を形成する。
【０００９】
前記陽極電解における電解量は１０クーロン／ｄｍ２以上５０クーロン／ｄｍ２以下、電解時間は５秒以上６０秒以下とすることが好ましい。また、電解液としては前工程で用いた亜鉛置換溶液をそのまま用いる。
【発明の効果】
【００１０】
従来にあっては亜鉛下地被膜の形成は、粗い亜鉛皮膜を形成し、この亜鉛皮膜を硝酸などで溶解させて亜鉛を含む不動態被膜とし、この不動態被膜をＺｎ−Ｏ−Ａｌからなる緻密な下地膜に置換するという少なくとも３工程が必要であったが、本発明によればこれを１工程にすることができ、メッキ前処理のサイクルタイムが短縮され効率が大幅に向上する。また、工程数削減に伴って専用及び汎用設備の投資削減ができる。
また、従来では硝酸などの酸によってＺｎ−Ｏ−Ａｌ被膜を形成する酸を発生させていたが、本発明によれば酸処理が不要になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係るメッキ前処理工程の概略図
【図２】メッキ前処理工程のうちの亜鉛皮膜形成工程を説明した図
【図３】密着性の試験方法を説明した図
【図４】従来のメッキ前処理工程の概略図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１に示すように本実施例にあっては、変質層の除去とアルミニウム合金成分の除去（スマットの溶解も含む）を電解処理により１工程で行っている。
【００１３】
この電解処理の条件としては、例えば、濃度１０vol％以上５０vol％以下の硫酸を電解液とし、１０Ａ／ｄｍ２以上１００Ａ／ｄｍ２以下の電流密度で５秒以上３０秒以下の電解時間とするか、電解液として濃度１０vol％以上４０vol％以下のリン酸と濃度３vol％以上１２vol％以下の硝酸との混酸を用い、１０Ａ／ｄｍ２以上１００Ａ／ｄｍ２以下の電流密度で１０秒以上６０秒以下の電解時間とするのが好ましい。
【００１４】
尚、前記アルミニウム合金表面を電解液に浸漬中に、超音波処理を施すことで、表面に残渣が残ることが防げる。
【００１５】
また、変質層の除去とアルミニウム合金成分の除去については、従来のアルカリエッチングと酸洗を用いてもよく、更にはリン酸と硝酸と酸性フッ化アンモニウム（酸性フッ化カリウム）の混合液、リン酸と硝酸との混酸などを用いることで変質層の除去とアルミニウム合金成分の除去を１工程で済ますことも可能である。
【００１６】
また本発明にあっては、前記亜鉛下地皮膜の形成は同一溶液内での電解、即ち、粗い亜鉛皮膜を陽極電解し、電解で発生した活性な酸素によって、Ｚｎ元素とＡｌ元素を結合して緻密なＺｎ−Ｏ−Ａｌ膜を形成するようにしている。
【００１７】
即ち図２に示すように、亜鉛置換処理液に浸漬してアルミニウム合金製品の表面に粗い亜鉛皮膜を形成する。次いでアルミニウム合金製品を陽極として電解を行う。すると、アルミニウム合金から活性な酸素が発生し、この酸素によってＺｎとＡｌとが結合し、緻密なＺｎ−Ｏ−Ａｌ被膜が形成される。その後、緻密なＺｎ−Ｏ−Ａｌ被膜の表面に亜鉛の皮膜が置換によって再度形成される。
【００１８】
以下に上記の電解条件（クーロン／ｄｍ２）について、好ましい範囲を検証した実験結果を示す。
【００１９】
好適か否かの判断はＮｉ−ＳｉＣメッキ膜の密着性を基準として判断した。また、検証は図３に示すＪＩＳ−Ｈ８５０４−１１（押出し試験方法）によって行った。
押出し試験方法は、先ずめっき面に対し裏側から底厚１．５ｍｍを残しφ６．５ｍｍの平底の穴をあけ、次いで、φ２５ｍｍの穴があいた受台の上に試料を乗せ、φ６．３ｍｍのピンを前記平底の穴に刺し込み、打ち抜く。
打ち抜かれた破片部のめっきの状態変化を調べ密着性◎○×の判定を行った。
◎はめっきの剥がれが全く観られない、○は一部にめっきの剥がれが観られる、×は全周にめっきの剥がれが観られる、を表す。
【００２０】
【表１】
【００２１】
【表２】
【００２２】
【表３】
【００２３】
【表４】
【００２４】
【表５】
【００２５】
上記の(表１)〜表（５）から明らかなように、脱脂と変質層の除去が終了したアルミニウム合金製品を陽極電解して、表面に亜鉛皮膜を形成する電解条件としては、電解量を１０クーロン／ｄｍ２以上５０クーロン／ｄｍ２以下、電解時間は５秒以上６０秒以下とするのが好ましい。
尚、電解液温度については７０℃としたが、電解液温度については２０℃以上であればよい。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明に係るメッキ前処理工程は、例えばエンジンのシリンダブロックなどのアルミニウム合金製部材に施すメッキの前処理として利用することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダブロックなどのアルミニウム合金製部材の表面のメッキ前処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム合金製シリンダブロックのピストン摺動面にはＮｉ−ＳｉＣメッキが施される。このメッキ前処理として亜鉛下地被膜が一般に形成される。この亜鉛下地被膜を形成する方法として特許文献１や特許文献２に開示されるダブル亜鉛置換法が知られている。
【０００３】
ダブル亜鉛置換法は図４に示すように、油膜などを脱脂処理したアルミニウム合金素材を亜鉛溶液に浸漬して亜鉛皮膜を形成する。この亜鉛皮膜は凹凸が顕著で直接この上にＮｉ−ＳｉＣなどのメッキ層を形成すると剥離しやすいため、硝酸によって表面のＺｎを溶解して凹凸を小さくするとともに、酸素分子によってＺｎとＡｌを結合し強固なＺｎ−Ｏ−Ａｌ膜を形成する。その後、再度亜鉛溶液に浸漬してＺｎ−Ｏ−Ａｌ膜上に亜鉛皮膜を形成する。
【０００４】
また、アルミニウム材料の表面に耐食性や上塗り塗料との密着性に優れた緻密な皮膜を形成する手段として陽極電解が知られている。特許文献３ではこの陽極電解に用いる電解液として、ジルコニウム、チタン及びバナジウムからなる群より選ばれる少なくとも一種、リン酸類およびゲル化・沈殿防止剤を含有するものが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−３３９７８４号公報
【特許文献２】特開２００１−３４８６８２号公報
【特許文献３】特開２００７−１００１５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１、２に開示されるダブル亜鉛置換法にあっては、亜鉛下地被膜を形成するには、粗い亜鉛置換被膜を形成した後、硝酸などで溶解させて亜鉛を含む不動態被膜とし、この不動態被膜を緻密な亜鉛下地膜に置換するため、最低３回の工程が必要になる。
【０００７】
また特許文献３に開示される方法を亜鉛下地被膜の形成に応用することはできない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決すべく本願のメッキ前処理方法は、脱脂と変質層の除去が終了したアルミニウム合金製品の表面に亜鉛置換処理液に浸漬して粗い亜鉛皮膜を形成し、この粗い亜鉛皮膜が形成されたアルミニウム合金製品をアルカリ溶液を電解液とした電解槽に浸漬して陽極電解を行い、母材のアルミニウム合金から活性な酸素を発生させ、この活性な酸素（Ｏ）により前記亜鉛皮膜を構成する亜鉛（Ｚｎ）とアルミニウム（Ａｌ）とを結合して強固なＡｌ−Ｏ−Ｚｎ被膜を形成する。
【０００９】
前記陽極電解における電解量は１０クーロン／ｄｍ２以上５０クーロン／ｄｍ２以下、電解時間は５秒以上６０秒以下とすることが好ましい。また、電解液としては前工程で用いた亜鉛置換溶液をそのまま用いる。
【発明の効果】
【００１０】
従来にあっては亜鉛下地被膜の形成は、粗い亜鉛皮膜を形成し、この亜鉛皮膜を硝酸などで溶解させて亜鉛を含む不動態被膜とし、この不動態被膜をＺｎ−Ｏ−Ａｌからなる緻密な下地膜に置換するという少なくとも３工程が必要であったが、本発明によればこれを１工程にすることができ、メッキ前処理のサイクルタイムが短縮され効率が大幅に向上する。また、工程数削減に伴って専用及び汎用設備の投資削減ができる。
また、従来では硝酸などの酸によってＺｎ−Ｏ−Ａｌ被膜を形成する酸を発生させていたが、本発明によれば酸処理が不要になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係るメッキ前処理工程の概略図
【図２】メッキ前処理工程のうちの亜鉛皮膜形成工程を説明した図
【図３】密着性の試験方法を説明した図
【図４】従来のメッキ前処理工程の概略図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１に示すように本実施例にあっては、変質層の除去とアルミニウム合金成分の除去（スマットの溶解も含む）を電解処理により１工程で行っている。
【００１３】
この電解処理の条件としては、例えば、濃度１０vol％以上５０vol％以下の硫酸を電解液とし、１０Ａ／ｄｍ２以上１００Ａ／ｄｍ２以下の電流密度で５秒以上３０秒以下の電解時間とするか、電解液として濃度１０vol％以上４０vol％以下のリン酸と濃度３vol％以上１２vol％以下の硝酸との混酸を用い、１０Ａ／ｄｍ２以上１００Ａ／ｄｍ２以下の電流密度で１０秒以上６０秒以下の電解時間とするのが好ましい。
【００１４】
尚、前記アルミニウム合金表面を電解液に浸漬中に、超音波処理を施すことで、表面に残渣が残ることが防げる。
【００１５】
また、変質層の除去とアルミニウム合金成分の除去については、従来のアルカリエッチングと酸洗を用いてもよく、更にはリン酸と硝酸と酸性フッ化アンモニウム（酸性フッ化カリウム）の混合液、リン酸と硝酸との混酸などを用いることで変質層の除去とアルミニウム合金成分の除去を１工程で済ますことも可能である。
【００１６】
また本発明にあっては、前記亜鉛下地皮膜の形成は同一溶液内での電解、即ち、粗い亜鉛皮膜を陽極電解し、電解で発生した活性な酸素によって、Ｚｎ元素とＡｌ元素を結合して緻密なＺｎ−Ｏ−Ａｌ膜を形成するようにしている。
【００１７】
即ち図２に示すように、亜鉛置換処理液に浸漬してアルミニウム合金製品の表面に粗い亜鉛皮膜を形成する。次いでアルミニウム合金製品を陽極として電解を行う。すると、アルミニウム合金から活性な酸素が発生し、この酸素によってＺｎとＡｌとが結合し、緻密なＺｎ−Ｏ−Ａｌ被膜が形成される。その後、緻密なＺｎ−Ｏ−Ａｌ被膜の表面に亜鉛の皮膜が置換によって再度形成される。
【００１８】
以下に上記の電解条件（クーロン／ｄｍ２）について、好ましい範囲を検証した実験結果を示す。
【００１９】
好適か否かの判断はＮｉ−ＳｉＣメッキ膜の密着性を基準として判断した。また、検証は図３に示すＪＩＳ−Ｈ８５０４−１１（押出し試験方法）によって行った。
押出し試験方法は、先ずめっき面に対し裏側から底厚１．５ｍｍを残しφ６．５ｍｍの平底の穴をあけ、次いで、φ２５ｍｍの穴があいた受台の上に試料を乗せ、φ６．３ｍｍのピンを前記平底の穴に刺し込み、打ち抜く。
打ち抜かれた破片部のめっきの状態変化を調べ密着性◎○×の判定を行った。
◎はめっきの剥がれが全く観られない、○は一部にめっきの剥がれが観られる、×は全周にめっきの剥がれが観られる、を表す。
【００２０】
【表１】
【００２１】
【表２】
【００２２】
【表３】
【００２３】
【表４】
【００２４】
【表５】
【００２５】
上記の(表１)〜表（５）から明らかなように、脱脂と変質層の除去が終了したアルミニウム合金製品を陽極電解して、表面に亜鉛皮膜を形成する電解条件としては、電解量を１０クーロン／ｄｍ２以上５０クーロン／ｄｍ２以下、電解時間は５秒以上６０秒以下とするのが好ましい。
尚、電解液温度については７０℃としたが、電解液温度については２０℃以上であればよい。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明に係るメッキ前処理工程は、例えばエンジンのシリンダブロックなどのアルミニウム合金製部材に施すメッキの前処理として利用することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム合金製品の表面に亜鉛下地皮膜を形成するメッキ前処理方法において、脱脂と変質層の除去が終了したアルミニウム合金製品の表面に亜鉛置換処理液に浸漬して粗い亜鉛皮膜を形成し、この粗い亜鉛皮膜が形成されたアルミニウム合金製品を陽極として電解を行い、母材のアルミニウム合金から活性な酸素を発生させ、この活性な酸素（Ｏ）により亜鉛（Ｚｎ）とアルミニウム（Ａｌ）とを結合して強固なＡｌ−Ｏ−Ｚｎ被膜を形成することを特徴とするメッキ前処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載のメッキ前処理方法において、前記陽極電解の電解液は粗い亜鉛皮膜を形成した亜鉛置換処理液をそのまま用いることを特徴とするメッキ前処理方法。
【請求項３】
請求項１に記載のメッキ前処理方法において、前記陽極電解における電解量を１０クーロン／ｄｍ２以上５０クーロン／ｄｍ２以下、電解時間を５秒以上６０秒以下とすることを特徴とするメッキ前処理方法。
【請求項１】
アルミニウム合金製品の表面に亜鉛下地皮膜を形成するメッキ前処理方法において、脱脂と変質層の除去が終了したアルミニウム合金製品の表面に亜鉛置換処理液に浸漬して粗い亜鉛皮膜を形成し、この粗い亜鉛皮膜が形成されたアルミニウム合金製品を陽極として電解を行い、母材のアルミニウム合金から活性な酸素を発生させ、この活性な酸素（Ｏ）により亜鉛（Ｚｎ）とアルミニウム（Ａｌ）とを結合して強固なＡｌ−Ｏ−Ｚｎ被膜を形成することを特徴とするメッキ前処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載のメッキ前処理方法において、前記陽極電解の電解液は粗い亜鉛皮膜を形成した亜鉛置換処理液をそのまま用いることを特徴とするメッキ前処理方法。
【請求項３】
請求項１に記載のメッキ前処理方法において、前記陽極電解における電解量を１０クーロン／ｄｍ２以上５０クーロン／ｄｍ２以下、電解時間を５秒以上６０秒以下とすることを特徴とするメッキ前処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−５７２２５（Ｐ２０１２−５７２２５Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０２６０２（Ｐ２０１０−２０２６０２）
【出願日】平成２２年９月１０日（２０１０．９．１０）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１０日（２０１０．９．１０）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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