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アルマイト(陽極酸化)について

アルマイト(陽極酸化)のあゆみ

「アルマイト*」の名でも知られるアルミニウムの陽極酸化皮膜処理は、日本が誇る世界的な技術です。
アルミニウムは活性な金属であり、大気中では酸素と結合して自然に表面に薄い酸化アルミニウムの皮膜を形成します。この酸化アルミニウムは、それ以上変化しないという性質を持っているので、内側のアルミニウムを保護する役目をもち、そのために、一般にアルミニウムが腐食しにくいといわれるわけです。

自然に生成する酸化皮膜はたいへん薄い(約1nm)ものですが、人工的に厚くて強固な酸化皮膜をつくる電気化学的表面処理が、陽極酸化皮膜処理です。実際には、電解液(硫酸、しゅう酸、その他の有機酸)の中にアルミニウム製品を入れ、これを陽極として弱い直流、交流または、交直流の電流を流すと、表面に酸化皮膜が形成されます。この時、電解液の種類・濃度・温度・電流密度などの電解条件やアルミ合金の種類をいろいろに組合せることによって、シルバー、ゴールド、アンバー、黒などの色を出したり(発色・着色)、耐摩耗性を付与した、より硬い皮膜をつくることもできます。

酸化皮膜の表面には、たくさんの小さな穴(直径0.01~0.05μm、60~800個/μ )があいています。
これを圧力容器に入れて、蒸気を吹込み圧力を加えるか、またはふっとう水の中に入れて、穴の表層部に水酸化アルミニウムを形成させて穴を密閉し表面をなめらかにします。この処理を封孔処理といい、このとき染料を穴にしみ込ませて着色することもできます。なお、アルマイトにおける着色方法として交流電解着色法や、自然発色法などがあります。

※弊社では、酢酸ニッケルによる封孔が標準となります。その他の封孔をご指定される場合は、ご相談ください。

Kellerの陽極酸化モデル図
日本アルミニウム協会 「アルミの基礎知識より」
http://www.aluminum.or.jp/basic/index.html

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アルマイト(陽極酸化)の歴史をひも解く

アルミニュームに陽極酸化皮膜が生成することは1846年頃ファラデーが 発表しているといわれる。わが国では理化学研究所創立当初(大正6年)から鯨井研究室でこの研究が行われ、大正12年12月20日鯨井恒太郎、植木栄により「アルミニューム電気絶縁性皮膜の製法」が、続いて同28日「アルミニューム並みにアルミ合金の防銹法」が特許出願された。これが日本で当初の陽極酸化皮膜に関する特許である。その後、耐食性のすぐれた酸化皮膜の製法が確立された。
昭和6年には理化学研究所がしゅう酸法による陽極酸化皮膜を「アルマイトAlmite」と命名し、登録商標とした。
昭和7年日本アルミニューム製造所、翌8年那須アルミニュームよりアルマイト製品が発売され、さらに昭和9年にはアルマイト加工を専業とする理研アルマイトが設立され、委託加工を始めた。こうして弁当箱、湯沸し、なべなどのアルマイト製品が一般に市販されるようになって、アルマイトという名称が普及し、陽極酸化とアルマイトは同義語として用いられるようになった。


一方この間、英国において1923年(大正12年)ベングーフ、スチュアートによるクロム酸法が発明され、わが国では日本エナニュームが最初に工業化を手がけた。クロム酸法は器物への利用は少なく、ジュラルミンに対する特性から航空機に利用された。また同年米国のフリックによって開発された硫酸法(アルミライト法)は、わが国ではアルマイト法に押されてあまり使用されなかったが、昭和10年ごろより一部実施され、その後戦争中しゅう酸不足のため、多くなった。しかし、陽極酸化皮膜の代名詞になったアルマイトがあまりに普及し、一般の人々の間ではアルマイトは黄色いという観念があったため、茶染めなどによって、しゅう酸法に似せていた例も多かった。戦後はまたしゅう酸法が復活したが昭和30年代に入ると器物、カメラなどに染色品が多くなり染着性の良い硫酸皮膜が多くなった。

昭和20年代の後半になると電解研磨法、化学研磨法が発達し、装飾品などでは金色アルマイトがブームとなった。

昭和30年代後半に入ると、サッシやカーテンウォールなどのアルミニューム建材が急速に成長し、この波に乗って自然発色法や浅田法などの電解着色法が次々に開発され、カラー製品のブームの基礎を作った。またアルミサッシには、昭和45年にJISA4706の制定とともに、皮膜状にクリア塗装した複合皮膜が一般にも広く用いられるようになっている。

昭和50年代後半には、陽極酸化皮膜上にホワイト電着塗装が住宅建材などに用いられ、昭和60年代に、黒色、グレー色、原色各色のクリアの電着塗装が、機器部品、装飾品などに用いられる。
低温浴や特殊な混酸浴、特殊波形の電源などを用いて、硬く、厚い皮膜を生成させる方法を硬質皮膜法といい、特に機械部品など耐摩耗性の要求される製品に用いられている。硬質皮膜法は、昭和30年ごろから実用化されていたが、40年代後半から需要が増大するとともに、各種の電解法も開発され、昭和60年硬質皮膜の業界規格ができ、ISO規格にもまとめられている。
またアルミニウム鋳物・ダイカストに対する表面処理の研究も組織的に行われ、自動車、機械などの広範な分野に用いられている。

陽極酸化皮膜の新しい用途として、最近、太陽熱の選択吸収性、潤滑性、磁気特性などの皮膜の特殊な物性を利用する機能アルマイトが、注目を集めている。

電化皮膜工業株式会社 アルミ表面処理ノートより
軽金属製品協会
東京アルミサーフト研究会 著

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