多くのメーカーが同じ課題に直面しています。それは、アルミニウム部品に、剥がれたり、色あせたり、簡単に傷がついたりしない、深みのある耐久性のある黒色仕上げを施すことです。標準的なコーティングは磨耗する可能性があります。塗料は必ずしもうまく接着しません。顧客は、きれいでプロフェッショナルに見える、長持ちする結果を求めています。そこで黒アルマイトの出番です。黒アルマイト加工は、金属の自然な表面を強化し、色を加え、性能を一挙に向上させます。
ブラックアルマイトは、アルミニウムの外観と性能を変えます。塗装せずに色を加えることができるのです。この記事では、黒アルマイトがどのように機能し、どのような場合に使用するのかがよくわかるように、ステップごとに説明します。
アルミ黒アルマイト処理とは？
アルミ黒アルマイト処理は、アルミニウムに硬く着色した表面を形成するプロセスである。金属は酸浴に入れられ、電気に接続される。これにより表面に酸化層が形成される。黒い染料は、この層がまだ開いている間に加えられる。その後、部品を密閉して色を閉じ込め、保護する。
陽極酸化処理により、アルミニウムは耐摩耗性と耐食性に優れています。また、表面の色持ちも良くなります。新しい層は金属の一部であり、単に上に乗っているわけではありません。そのため、塗装のように色が欠けたり剥がれたりすることはありません。
酸化皮膜が形成された後、アルミニウム部分は黒い染料浴に入る。酸化皮膜の気孔が染料に浸される。その後、部品は熱水または特殊な薬品で密閉される。これにより気孔が閉じ、黒色が固定される。その結果、きれいで、均一で、長持ちする黒色仕上げとなる。
正しいアルミニウム素材の選択
すべてのアルミニウム合金がアルマイト処理中に同じ結果をもたらすわけではありません。うまくいくものもあります。他のものは、特に黒色染料では、しみやムラになることがあります。
陽極酸化に適したアルミニウム合金
ほとんどのアルミニウム合金は陽極酸化処理することができます。最も良い結果が得られるのは、通常、純アルミニウムと5xxxまたは6xxxシリーズです。5052、6061、6063のような合金は安定した酸化層を形成し、染料をよく吸収します。
より良い黒色仕上げをもたらす合金
深みのある豊かな黒色には6061がよく使われる。滑らかで均一な酸化皮膜が得られる。5052も性能が良く、耐食性に優れています。これらの合金は染料を均一に吸収し、シーリング後はより濃く均一な仕上がりになります。
黒色陽極酸化を避けるべき合金
アルミニウム合金の中には、銅、シリコン、鉄を多く含むものがあります。これらの元素は、陽極酸化処理を妨げる可能性があります。例えば、2024や7075は、陽極酸化処理後にしみや灰色がかった外観になることがあります。きれいな黒色仕上げが必要な場合は、2xxxおよび7xxxシリーズの合金は避けるべきです。
黒アルマイト処理の仕組み
黒アルマイト処理にはいくつかの工程があります。そのひとつひとつが、最終的な色、耐久性、仕上げの質に影響します。どの工程も省略したり急いだりすると、仕上がりが悪くなることがあります。
ステップ1：表面処理
部品はまず洗浄され、表面の油分、汚れ、酸化物を除去する。このステップでは、アルカリ性クリーナーまたは弱酸性洗浄剤を使用する。表面がきれいだと、酸化皮膜が均一に形成されやすくなる。
ステップ2：エッチングとデスマット
エッチングは表面の薄い層を取り除き、均一なテクスチャーを作ります。また、傷や小さな欠陥も取り除きます。次にデスマット処理が行われます。銅やシリコンなどの合金元素が残した残留物を取り除きます。
ステップ3：陽極酸化（電気化学的酸化）
洗浄された部品は酸浴（通常は硫酸）に入れられる。浴槽に直流電流が流れる。アルミニウムが陽極となる。酸素が表面と反応し、厚い酸化層を形成する。この層は多孔質で、後で染料を染み込ませることができる。
ステップ4：染色（ブラックの場合）
部品は黒い染料溶液に浸される。開いた孔が染料を吸収する。染料に浸す時間は、色の濃さに影響する。通常、時間が長いほど深い黒になる。
ステップ5：シーリング
染色後、パーツは密閉される。この工程で気孔を閉じ、黒色を閉じ込める。シーリングは耐食性も向上させる。シーリングは、熱水、蒸気、または化学シーラントで行われます。一度シーリングされると、アルマイト表面は複雑で長持ちするようになります。
プロセス機器と要件
黒アルマイト処理には、特殊な工具と安全対策が必要です。適切なセットアップを行うことで、高品質な結果を保証し、危険からあなたを守ります。
陽極酸化処理タンクのセットアップ
アルマイト浴には、耐薬品性のあるタンクを使用する。ポリプロピレンまたは鉛ライニングのスチールタンクが最適です。サイズは部品によって異なります。
タンクに硫酸溶液を入れる。酸1部に蒸留水3部を混ぜる。酸が飛び散らないように、酸には決して水を加えず、常にゆっくりと水を注ぐ。
電源と備品
直流電源は不可欠です。ほとんどのアルミ陽極酸化処理では、12～18ボルトの間に設定する。電流密度は1平方フィートあたり12アンペア程度が望ましい。
部品を保持するために、チタン製またはアルミ製のラックを使用する。電気的接触が良好であることを確認する。カソード（負極）は、鉛またはステンレス鋼を使用する。
換気と安全装備
酸のヒュームは危険です。換気の良い場所で作業するか、ヒュームフードを使用してください。耐酸性手袋、ゴーグル、エプロンを着用する。
こぼれた場合に備えて、重曹のような中和剤を近くに置いておく。洗眼器を用意しておく。化学薬品による火傷やヒュームは深刻なリスクである。
黒アルマイト処理の種類
黒アルマイト処理にはいくつかの種類があります。それぞれ異なる方法または材料を使用し、異なる表面結果が得られます。適切なタイプは、部品の機能と環境によって異なります。
タイプI（クロム酸アルマイト処理）
これは硫酸の代わりにクロム酸を使用する。より薄い酸化皮膜を形成する。航空宇宙部品によく使用される。耐食性は良いが、染料をよく吸収しない。そのため、深い黒色仕上げには不向きです。
タイプII（硫酸アルマイト処理）
これは最も一般的なタイプである。適度な酸化皮膜を形成し、通常0.0002″から0.001″です。染料をよく吸収し、黒アルマイトの標準的な選択です。耐久性、色の濃さ、コストのバランスが取れています。
タイプIII硬質陽極酸化処理またはハードコート陽極酸化処理)
このタイプは、0.002″まではるかに厚い酸化皮膜を形成します。高い耐摩耗性が必要な場合に使用される。黒く染めることもできますが、孔が深い分、より多くの染料を必要とします。よりマットでダークな色調になります。
PTFE（テフロン）含浸陽極酸化処理
このバージョンは、アルマイト処理後の酸化皮膜にPTFEを添加しています。表面の摩擦を下げ、耐摩耗性を高める。摺動部品に役立つ。仕上げは黒色でもよいが、色よりも機能を重視する。
ブラックアルマイトを選ぶ理由
黒アルマイトは、実用的な利点を備えているため、多くの産業で最良の選択となっています。その理由は以下の通りです：
高い美的外観
この工程は、高級でプロフェッショナルに見える、深みのある均一な黒色仕上げを作り出します。とは異なり ペイント時間が経っても欠けたり剥がれたりしません。色が表面に浸透するため、傷が目立ちにくい。そのため、外観が重要な消費者製品、電子機器、建築部材に最適です。
耐腐食性
アルマイト層は、錆や酸化に対する保護バリアを形成します。未処理のアルミニウムよりも過酷な天候、化学薬品、海水への暴露に耐えます。この耐久性により、屋外用途、海洋機器、工業部品に最適です。
コスト効率が良い
アルマイト加工は、長い目で見れば、多くの代替仕上げよりも手頃な価格です。最小限のメンテナンスしか必要とせず、色あせや磨耗することなく何年も長持ちします。また、このプロセスは、製造コストを大幅に増加させることなく、アルミニウム部品に付加価値を与えます。
熱的に安定
ブラックアルマイトは、塗装面よりも熱処理に優れています。高温でも寸法安定性を保ちながら赤外線を反射します。この耐熱性により、ヒートシンク、自動車部品、照明器具などに適しています。
黒アルマイト処理における一般的な問題とその解決方法
アルマイト処理における些細なミスも、最終的な仕上がりに影響します。以下は、よくある問題とその解決方法です。
色ムラや色あせ
これは通常、酸化被膜が均一でない場合に起こる。これは、洗浄が不十分であったり、電流が一定していなかったりすることが原因である。これを解決するには、アルマイト処理前に表面を十分にクリーニングしてください。また、プロセス中の電圧と温度が安定していることを確認してください。
アルミニウムの孔食または焼き付き
ピッティングは表面に小さな穴として現れる。不純物や酸の濃度が高すぎることが原因となる。焦げは、高電流や冷却不良が原因であることが多い。これらを避けるには、浴を清潔に保ち、酸の強さを監視し、冷却システムを使用して熱を制御する。
染料の接着不良
染料がうまく付着しない場合は、孔が閉じているか、深さが十分でない可能性がある。これは、アルマイト処理時間が短すぎるか、温度が高すぎる場合に起こります。より深い気孔を形成するには、アルマイト処理時間を少し延ばし、浴温を下げる。気孔を開いた状態に保つため、アルマイト処理後は必ずすぐに染色してください。
黒色酸化物と黒色陽極酸化の比較
この2つの仕上げは似ているように見えますが、その効果は全く異なります。部品の用途によって、それぞれに利点と限界があります。
プロセス
黒アルマイト処理は電気化学的プロセスです。酸化皮膜を形成することでアルミニウムの表面を変化させる。黒い染料をその層に加え、密封します。
ブラックオキサイド は化学処理である。スチールやステンレスの表面に反応する。黒く仕上がりますが、アルマイトのように表面を作り上げることはありません。
素材適合性
黒アルマイト処理はアルミニウムに有効です。スチールや鉄には効かない。黒色酸化皮膜は鉄、ステンレス、銅、その他いくつかの金属に使用されますが、アルミニウムには使用されません。
耐久性
黒アルマイト処理により、耐摩耗性と耐食性が向上。酸化皮膜はより強固で耐久性が高い。黒アルマイトには最低限の保護しかなく、通常は耐食性を向上させるためにオイルやワックスでコーティングされます。
外観
どちらもつや消しの黒色仕上げ。しかし、黒アルマイトの方がよりきれいで均一な仕上がりになる傾向がある。黒アルマイトの場合、トップコートを塗らないと、くすんで見えたり、不均一に見えたりすることがある。
コストと用途
ブラックオキサイドの方が安くて速い。見た目は重要だが、性能はそれほど重要でない場合に使用される。黒アルマイト処理はコストがかかるが、耐久性に優れ、長期間の使用に適している。
黒アルマイトが使用される場所？
黒アルマイトは、多くの産業で人気があります。すっきりとした外観で、摩耗に強く、過酷な環境でも優れた性能を発揮します。
家電とガジェット
ノートパソコン、スマートフォン、カメラボディ、オーディオ機器には、ブラックアルマイト仕上げのハウジングがよく使われている。この仕上げは高級感を与えます。また、指紋や傷、日常使用による色あせにも強い。
自動車トリムと部品
ブラック・アルマイト仕上げのパーツは、インテリア・トリム、ノブ、アンダー・ザ・フード・コンポーネントに使用されている。この仕上げは熱や摩耗に耐える。また、まぶしさを抑え、洗練されたデザインに仕上がります。
航空宇宙および防衛用途
航空機部品、ドローン、ミリタリーギアにはブラックアルマイトが有効です。この仕上げは軽量で耐食性があり、光を反射しません。部品の耐久性を維持し、目立たないようにするのに役立ちます。
建築・装飾部品
ドアフレーム、 パネルそして ハンドル 黒アルマイトを使うことが多い。この表面は屋外でもよく持ちこたえる。腐食に強く、日光や雨にさらされてもその色を保ちます。
より良い黒アルマイトの結果を得るためのヒント
安定した高品質の結果を得るためには、最初から最後まで入念な管理が必要です。以下のヒントは、少量生産と大量生産の両方を改善するのに役立つ。
陽極酸化前のマスキング技術
部品の一部には、導電性または非コーティングのままにしておく必要がある場合があります。アルマイト処理の前に、マスキングテープやアルマイト処理専用のワックスを使って、それらの部分をふさぎます。マスキングテープを均等に貼り、しっかりと押さえます。こうすることで、漏れを防ぎ、シャープなエッジラインを確保することができます。
適切なサプライヤーや機器の選択
温度、電流、タイミングを正確に制御できる装置を使用する。外注する場合は、黒アルマイト処理に実績のあるサプライヤーを選ぶこと。品質を確認するため、仕上げの見本や試運転を見せてもらいましょう。
大規模生産における一貫性
バッチ間のばらつきは、大量生産では問題となる。薬液槽を清潔に保ち、安定したレベルに保つ。毎回同じフィクスチャーとセットアップを使用してください。成功した結果を繰り返すために、各バッチの設定を記録する。プロセス時間や温度の小さな変化でさえ、色調に影響を与えることがある。
結論
黒アルマイト処理は、アルミニウム部品に強度と耐摩耗性を与え、魅力的な仕上がりにします。黒アルマイト処理は、酸化皮膜を形成し、黒色染料を添加し、表面を密閉するという段階的な工程を経て行われます。適切な合金を選び、各工程を管理し、適切な装置を使用することが、良い結果を得るための鍵です。
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ケビン・リー
レーザー切断、曲げ加工、溶接、表面処理技術を専門とし、板金加工において10年以上の実務経験があります。シェンゲンのテクニカルディレクターとして、複雑な製造上の課題を解決し、各プロジェクトにおける革新と品質の向上に尽力しています。
