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アルマイトって何?





「アルマイト」という言葉を初めて聞いた方や、なんとなく聞いたことはあるけど、「アルマイト」と「めっき」の違いがよく解らないという方に必見です。


◆目次◆


→ アルマイトとは何か?

→ アルマイトの起源

→ アルマイトの規格

→ アルマイトの用途・使用分野

→ アルマイトの構造

→ アルマイトの化学反応

→ アルマイトの原料

→ アルマイトとめっきの違い

→ カラーアルマイトとは

→ アルマイトの封孔処理とは

→ 特殊機能アルマイトの研究




 

 

アルマイトとは何か?




アルマイト(陽極酸化処理)とは、アルミニウムを陽極(+極)で電解処理して人工的に酸化皮膜(アルミの酸化物)を生成させる表面処理のことです。アルマイトの主成分は非晶質アルミナ(Al2O3)であると言われています。

アルミニウムは酸素と結びつきやすく、空気に触れていると非常に薄い酸化皮膜を作ります。

この自然に作られる皮膜で保護されているので一般的に錆びにくい、いわゆる耐食性が良いといわれています。しかし、この皮膜は非常に薄いので、環境によっては化学反応で腐食してしまいます。

そのため表面を保護する表面処理、すなわちアルマイトが必要となります。


 
アルマイト


 

アルマイトの起源




「アルマイト(Alumite)」は理化学研究所によってアルミニウムに対するシュウ酸水溶液中の陽極酸化処理法の研究がなされ、1931年にアルミニウムの陽極酸化皮膜を応用して作ったいろいろな物品につける名前として商標登録されました。

「アルマイト」は、現在の国内ではアルミニウムの陽極酸化処理や、処理によって得られた酸化皮膜を総称して使われています。


 

アルマイトの規格




日本工業規格としてはJIS H8601「アルミニウム及びアルミニウム合金の陽極酸化皮膜」(ISO7599対応)、JIS H8603「アルミニウム及びアルミニウム合金の硬質陽極酸化皮膜」(ISO10074対応)及びJIS H0202「アルミニウム表面処理用語」(ISO7583対応)があります。


 

アルマイトの用途・使用分野


 

酸化アルミニウムは硬くて耐久性に優れますが、強酸や強アルカリに対しては溶解したり腐食する場合があります。また、アルミニウムはイオン化傾向の高い金属であるため、安定な酸化物であるとしても、海水や醤油(食塩などの電解質)に曝される場合、または、鉄や銅などの金属に湿潤状態で接触すると腐食しやすくなります。

アルマイトを利用した家庭用製品には弁当箱、やかん、鍋などがあります。アルミニウム製の建材、光学部品、電車や航空機の内装品、自動車部品、光学部品、半導体部品、照明機器、医療機器、各種のネームプレートや化粧板などに幅広く用いられています。

アルマイト処理にも種類があり、その種類によって皮膜の性能をある程度調整することが可能です。
部品の用途や皮膜の要求性能に合わせて表面処理の種類を選ぶ事が重要です。

詳しくはこちらを御覧ください→ リンク 「用途から見るアルマイト」


アルマイトの構造




アルマイトの皮膜の厚さは、電解液中で通電した際の単位面積あたりの総電流量によって凡そ決まります。

アルマイトは図のようなハニカム構造をしており、一つ一つの微細孔(ポア)の直径は数十ナノメートルになります。

微細孔の 長さは皮膜の厚さとほぼ一致しますが、皮膜底部(アルミ素地側)にはバリア層が存在し、貫通はしていません。

アルマイトの 主成分は酸化アルミ(アルミナ)ですが、母材となる合金の成分や、電解液組成分が若干含有されています。


素地 バリア層の発生 ポア(微細孔の発生) ポアの成長 反応は皮膜の表面(ポアの開口部)ではなく皮膜-素地の境界(ポア底部)で起きています。
 
アルマイトの構造


 


 

アルマイトの化学反応




 アルマイトは上述の通り、アルミニウムを陽極とした電気化学的方法で人工的に酸化皮膜を生成させる処理です。すなわち、アルミニウムを陽極として硫酸電解液中で、電気分解すると、

陽極反応として、

Al  Al3+ + 3e-
OH-  O2- + H+
HSO4-  SO42- + H+
 
2Al3+ +  3O2- Al2O3 ※Al2O3=アルマイト
Al3+ +  SO42- Al2(SO4)3  

陰極反応として、

H+ + e- H2

の反応が起こっています。

陽極における微細孔の内部でも同時に次のような反応が進んでいます。



 

アルマイトの原料




上の化学反応式から判るように、アルマイトの原料は

・アルミニウム(またはアルミニウム合金)
・電解水溶液(上式は硫酸電解液の例)

になります。


 

アルマイトとめっきの違い




アルマイトとめっきは、実は全く違うものです。

アルマイトと(電気)めっきには、金属が陰極と陽極どちらで電解するかの違いがあります。
アルマイトは陽極での電解になりますが、めっきは表面処理をしたい金属を陰極として電解し、電解液の金属イオンを還元析出することで表面処理を行います。


また、アルマイトはアルミの表面(元々の素地面)から上に成長皮膜、下に浸透皮膜というように上下に成長しています。一律に成長するので、元のアルミ表面が凸凹だった場合凸凹のままアルマイトがかかります。 表面を塗装のように平らにならす効果はありません。 

また、一度アルマイトをかけたものを再アルマイトする場合、肉痩せしてしまいます。それは、この浸透皮膜を化学的にいったん全て落とす必要があるからです。 
一方、メッキの方は被メッキ物上に順番に他の金属を乗せていくので全く別の理屈でできているといえます。



アルマイトの寸法





 

カラーアルマイトとは




アルマイト皮膜を生成させた直後に染料液中に浸漬すると、染料が孔(ポア)内部に吸着し、製品を着色することができます。

染料の濃度・温度や染色時間、またはアルマイト皮膜の厚さにより染料の吸着量が異なり、 染料の吸着量が多い程、濃色になります。

弊社のカラーアルマイトはこちら→「意匠性の追究!カラーバリエーション無限大のアルマイト








 

アルマイトの封孔処理とは




アルマイト皮膜には無数の微細孔が有るため、十分な耐食性を確保するために封孔処理を行います。

アルマイト皮膜の封孔処理とは、皮膜にある無数の孔(ポア)内部に「ベーマイト」と呼ばれる水和酸化物を生成・析出さ せる事によって、アルマイト皮膜表面を化学的に不活性な状態にする処理のことです。

封孔処理には酢酸ニッケルや酢酸コバルトなどの金属塩を用いる方法や、沸騰水・加圧蒸気を使用する方法が有ります。(※加圧蒸気封孔は弊社では取り扱っていません)








 

特殊機能アルマイトの研究




アルミニウムは製造業の競争力を支える基盤材料として、欠かす事のできない重要な役割を担ってきました。
昨今の環境問題の高まりの中で、アルミニウムの特性への期待はより大きくなり、同時に様々な解決すべき課題も見つかってきました。
東榮電化工業はこのような課題を解決したり、アルミニウムの特性を最大限に活かすために、表面技術を通じてお客様の幅広いニーズに応えていきます。

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