表面处理铝材及其制造方法和该表面处理铝材/树脂层的接合体技术

本发明专利技术的课题在于：提供遍及铝材整面、长期树脂密合性优异的表面处理铝材、以及此种表面处理铝材的稳定的制造方法。解决课题的方法在于：提供一种表面处理铝材及其制造方法，该表面处理铝材的特征在于：含有铝材和形成于其至少任一表面的氧化覆膜，上述氧化覆膜由形成于表面侧、厚度为20～500nm的多孔性铝氧化覆膜层和形成于基质侧、厚度为3～30nm的阻挡型铝氧化覆膜层构成，上述多孔性铝氧化覆膜层形成有直径为5～30nm的小孔，上述氧化覆膜所含的水分在10μg/cm2以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种实施了表面处理的铝材及其制造方法和该表面处理铝材/树脂层的接合体，详细而言，涉及遍及铝材整面、长期的粘接性和密合性优异的表面处理铝材、和此种表面处理铝材的稳定的制造方法、以及粘接性和密合性优异的该表面处理铝材/树脂层的接合体。
技术介绍
纯铝材或铝合金材(以下，记为“铝材”)为轻量且具有适度的机械特性，并且具有美感、成形加工性、耐蚀性等优异的特征，因而广泛用于各种容器类、结构材、机械零件等。这些铝材可以直接使用，另一方面也可以通过实施各种表面处理来附加和提高耐蚀性、耐摩耗性、树脂密合性、亲水性、拨水性、抗菌性、创意性、红外放射性、高反射性等功能而使用。例如，作为提高耐蚀性和耐摩耗性的表面处理法，广泛使用阳极氧化处理(所谓的氧化铝膜处理)。具体而言，如非专利文献1、2所记载，将铝材浸渍于酸性电解液中利用直流电流进行电解处理，从而在铝材表面形成厚度数～数十μm的阳极氧化覆膜，根据用途已提出各种处理方法。另外，特别是作为提高树脂密合性的表面处理法，提出了如专利文献1所述的碱交流电解法。即，在铝材表面形成氧化覆膜，该氧化覆膜由厚度为20～500nm的多孔性铝氧化覆膜层和形成于基质侧、厚度为3～30nm的阻挡型铝氧化覆膜层构成，上述多孔性铝氧化覆膜层形成有直径为5～30nm的小孔，该铝材表面整体的上述多孔性铝氧化覆膜层与阻挡型铝氧化覆膜层的合计厚度的变动幅度在该合计厚度的算术平均值的±50％以内。具体而言，使用铝材的电极和对电极，将pH9～13、液温35～80℃且溶解铝浓度在5ppm以上1000ppm以下的碱性水溶液作为电解溶液，在频率20～100Hz、电流密度4～50A/dm2以及电解时间5～60秒的条件下进行交流电解处理，从而获得上述氧化覆膜。然而，即使是使用专利文献1的技术、在相同电解条件下进行处理，仍然有在经过长时间后看到树脂密合性降低的情况。具体而言，例如在常温、常压下经过5年至10年的接合部件中，会看到因树脂密合性降低所造成的剥离等发生。现有技术文献非专利文献非专利文献1：铝业指南(AluminiumHandbook)第7版、179～190页、2007年、一般社团法人日本铝业协会(JapanAluminiumAssociation)非专利文献2：日本工业规格JISH8601、“铝和铝合金的阳极氧化覆膜”(1999)专利文献专利文献1：国际公开WO2013/118870号
技术实现思路
专利技术所要解决的课题本专利技术目的在于：提供遍及铝材整面、长期粘接性和密合性优异的表面处理铝材和此种表面处理铝材稳定的制造方法以及粘接性和密合性优异的该表面处理铝材/树脂层的接合体。用以解决课题的方法本专利技术人等为了解决上述课题，基于专利文献1重复改良研究，其结果发现，经过长时间后的粘接性和密着性的降低受到存在于多孔性铝氧化覆膜层内部的极微量水分影响。而且发现，为了提高性能，通过碱溶液中的交流电解处理形成上述氧化覆膜后，使形成有氧化覆膜的铝材暴露在超过150℃的气氛中可有效去除上述水分。即，本专利技术的项1为一种表面处理铝材，其特征在于：含有铝材和形成于其至少任一表面的氧化覆膜，上述氧化覆膜由形成于表面侧、厚度为20～500nm的多孔性铝氧化覆膜层和形成于基质侧、厚度为3～30nm的阻挡型铝氧化覆膜层构成，上述多孔性铝氧化覆膜层形成有直径为5～30nm的小孔，上述氧化覆膜所含的水分在10μg/cm2以下。另外，本专利技术的项2为，在项1中，上述多孔性铝氧化覆膜层和阻挡型铝氧化覆膜层的合计厚度的变动幅度在该合计厚度的算术平均值的±50％以内。本专利技术的项3为一种表面处理铝材的制造方法，其用于制造项1所述的表面处理铝材，该制造方法的特征在于：使用要表面处理的铝材的电极和对电极，将pH9～13、液温35～85℃的碱性水溶液作为电解溶液，在频率10～100Hz、电流密度4～50A/dm2以及电解时间5～300秒的条件下，进行交流电解处理，由此在与对电极相对的上述铝材表面形成氧化覆膜，使已形成该氧化覆膜的铝材暴露在超过150℃的气氛中。另外，本专利技术的项4为，在项3中，上述碱性水溶液的电解溶液含有5ppm以上1000ppm以下的溶解铝。本专利技术的项5为，在项3或4中，在将多孔性铝氧化覆膜层厚度设为L(nm)、将气氛温度设为T(℃)时，暴露在上述超过150℃的气氛中的时间t(秒)满足t≥20×L/T的关系。另外，本专利技术的项6为，在项3～5的任一项中，从交流电解处理结束开始、直到暴露在超过150℃的气氛中已形成氧化覆膜的铝材的表面温度达到150℃为止的时间在24小时以内。此外，本专利技术的项7为，在项3～6的任一项中，上述气氛的相对湿度在50％以下。本专利技术的项8为一种表面处理铝材/树脂层的接合体，其特征在于：在项1或2所述的表面处理铝材的经表面处理的表面接合有树脂层。本专利技术的项9为，在项8中，上述树脂层所使用的树脂具有选自氨基、酰胺基、酯基、羧基、环氧基和羟基中的至少1种极性官能团。本专利技术的项10为，在项9中，上述树脂的红外线吸收光谱中，波数νcm-1时的吸收率以I(ν)表示时，下述式1的值在0.01以上3.0以下。专利技术效果根据本专利技术，能够在铝材表面整体形成对树脂等表现长期稳定的高粘接性和高密合性的氧化覆膜，因此能够获得粘接性和密合性优异的表面处理铝材、以及粘接性和密合性优异的该表面处理铝材/树脂层的接合体。具体而言，使铝材表面的氧化覆膜为多孔性铝氧化覆膜层和阻挡型铝氧化覆膜层的二层结构。而且，通过形成于铝材的表面侧的具有20～500nm的厚度且具有直径5～30nm的小孔的多孔性铝氧化覆膜层，抑制其本身的内聚破坏并同时使其表面积增大，由此提高与树脂等接合物的粘接性和密合性。另外，通过形成于铝材的基质侧的具有3～30nm的厚度的阻挡型铝氧化覆膜层，将铝基质与多孔性铝氧化覆膜层结合，提高粘接性和密合性。另外，通过将氧化覆膜所含的水分限制在10μg/cm2以下，树脂等接合物与多孔性铝氧化覆膜层接触的面积增大，同时能够减少经过长时间后在多孔性铝氧化覆膜内部生成的水蒸气量，其结果是能够长期维持高的粘接性和密合性。并且，通过使铝材表面整体的氧化覆膜的合计厚度的变动幅度在该合计厚度的算术平均值的±50％以内，能够遍及铝材表面整体发挥优异的粘接性和密合性。如此制得的表面处理铝材由于其优异的粘接性，通过在处理面覆盖树脂等接合物，能够适用于各种用途。在此，使用树脂作为接合物时，热固化性树脂和热塑性树脂的任一种都适用，与本专利技术特定的形成于处理面的氧化覆膜相结合而赋予各种效果。通常，铝材与树脂的接合体与铝材相比其树脂的热膨胀率较大，因此容易发生界面的剥离或断裂。然而，在本专利技术的表面处理铝材与树脂的接合体中，因为其密合性高，所以因热膨胀率的差而在接合界面产生的应力会以表面处理铝材和/或树脂的内部应力蓄积。其结果能够抑制界面处的剥离或断裂。本专利技术的表面处理铝材与热塑性树脂的接合体作为轻量且高刚性的复合材料而适合使用。另外，本专利技术的表面处理铝材与热固化性树脂的接合体可以适用于印刷配线基板用途等。此外，在本专利技术的表面处理铝材的制造方法中，通过适当设定交流电解处理条件，并在电解处理后以适当的条件进行加热处理，能够稳定制造上述表面处理铝材。附图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种表面处理铝材，其特征在于：其含有铝材和形成于其至少任一表面的氧化覆膜，所述氧化覆膜由形成于表面侧、厚度为20～500nm的多孔性铝氧化覆膜层和形成于基质侧、厚度为3～30mn的阻挡型铝氧化覆膜层构成，所述多孔性铝氧化覆膜层形成有直径为5～30nm的小孔，所述氧化覆膜所含的水分在10μg/cm2以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.18 JP 2014-1480511.一种表面处理铝材，其特征在于：其含有铝材和形成于其至少任一表面的氧化覆膜，所述氧化覆膜由形成于表面侧、厚度为20～500nm的多孔性铝氧化覆膜层和形成于基质侧、厚度为3～30mn的阻挡型铝氧化覆膜层构成，所述多孔性铝氧化覆膜层形成有直径为5～30nm的小孔，所述氧化覆膜所含的水分在10μg/cm2以下。2.如权利要求1所述的表面处理铝材，其特征在于：所述多孔性铝氧化覆膜层和阻挡型铝氧化覆膜层的合计厚度的变动幅度在该合计厚度的算术平均值的±50％以内。3.一种表面处理铝材的制造方法，其用于制造权利要求1所述的表面处理铝材，该制造方法的特征在于：使用要表面处理的铝材的电极和对电极，将pH9～13、液温35～85℃的碱性水溶液作为电解溶液，在频率10～100Hz、电流密度4～50A/dm2以及电解时间5～300秒的条件下，进行交流电解处理，由此在与对电极相对的所述铝材表面形成氧化覆膜，使已形成该氧化覆膜的铝材暴露在超过150℃的气氛中。4.如权利要求3所述的表面处理铝材的制造方法，其特征在于：所述碱性水溶液的电解...

【专利技术属性】
技术研发人员：长谷川真一，三村达矢，小山高弘，村冈佑树，
申请(专利权)人：株式会社UACJ，
类型：发明
国别省市：日本;JP