アルミニウムを陽極酸化する方法

アルマイト加工は工場でしかできない仕事だと思っていた。しかし、手順を勉強した結果、適切なセットアップがあれば、誰でもその仕組みを理解できることを知った。

アルマイト処理は、多段階の電気化学的処理で、天然の酸化皮膜を厚くし、耐食性、耐久性、仕上げを向上させます。

洗浄からシーリングまでの全工程を理解した時点で、航空宇宙、建設、家電製品でこれほど広く使われている理由をようやく理解することができた。

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アルミニウムを陽極酸化する手順とは？

初めてアルマイト加工について調べたとき、分かりにくいと思った。化学薬品、工程、ワイヤーが多すぎる。しかし、私はそれを単純な段階に分けた。

陽極酸化処理には、洗浄、エッチング、デスマット、酸浴での陽極酸化処理、オプションの着色、シーリングが含まれる。

ここでは、アルミニウム部品を準備し、アルマイト処理する際に私が行うことを段階的に説明します。

1.クリーニング

私はまず、アルミニウムの表面をクリーニングし、油脂や汚れ、酸化を取り除くことから始める。通常、ディグリーザーか弱アルカリ性のクリーナーを使います。残留物が残っているとアルマイト仕上げを台無しにしてしまうので、このステップは非常に重要です。

• 一般的なクリーナー食器用洗剤、シンプルグリーン、リン酸三ナトリウム
• 十分にすすぐ きれいな水で

2.エッチング

次に、水酸化ナトリウム溶液を使ってアルミニウムをエッチングする。エッチングは表面の薄い層を取り除き、傷や欠陥を均一にします。

• ソリューション:5-10% NaOH（灰汁）と水を混合したもの
• 時間:3～5分
• エッチング後は必ずすすいでください。

エッチングは、わずかにマットな表面を作り出し、アルマイト層に均一な下地を与える。

3.デスムッティング

エッチングの後、黒や灰色の残留物（スマット）が残ることがよくあります。私はこの残留物を溶かすために硝酸溶液に部品を浸します。

• ソリューション20-30% 硝酸水溶液
• 時間:1～2分
• 十分にすすぐ

このステップは、銅、シリコン、亜鉛を含むアルミニウム合金の場合は特に重要です。

4.陽極酸化（電解段階）

ここからがプロセスの真骨頂だ。洗浄した部品を硫酸の電解液に浸し、直流電流を流します。アルミニウム部品が陽極（＋）となり、鉛またはアルミニウムの陰極（-）が回路を完成させる。

• ソリューション:15-20%硫酸＋蒸留水
• 電圧:12～18ボルト（DC）
• 現在:0.03～0.06アンペア/平方インチ
• 時間:30～90分
• 温度:ほとんどの仕上げの場合、15～25°C（60～75°F

電気分解中に放出された酸素がアルミニウムと反応し、多孔質の酸化層を形成する。この層が後に染色やシールに使われる。

5.オプショナル・カラーリング

特定の色が必要な場合は、アルマイトの直後に部品を染めます。染料が多孔質の表面に入り込み、化学的に結合します。

• 染料アニリン系、金属塩系、布用染料
• 時間:加熱した染料浴で5～15分
• 密封する前によく洗う

6.シーリング

染料やクリア仕上げを固定し、酸化膜を保護するために、私はパーツを熱水か酢酸ニッケル溶液に浸して密閉する。

• 沸騰水法20～30分
• コールドニッケルシールより速いが耐久性は劣る

この最終工程は、耐食性と仕上げの耐久性を高めるために非常に重要である。

陽極酸化処理概要表

ステップ	目的	使用したソリューションまたはツール
クリーニング	グリース、汚れを取り除く	ディグリーザー、洗剤
エッチング	表面キズの除去	NaOH（灰汁）溶液
デスマット	合金残渣の溶解	硝酸溶液
陽極酸化処理	多孔質酸化物層の形成	硫酸＋直流電流
カラーリング	オプション：酸化膜に色をつける	染料（アニリン、金属塩など）
シーリング	毛穴を閉じ、表面を保護する	熱湯またはニッケルシール

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アルミニウム陽極酸化処理に使用される溶液とは？

アルマイト処理について初めて読んだとき、化学物質の名前に圧倒された。しかし、そのリストはそれほど長くはなく、ほとんどが簡単に見つかることがわかった。

陽極酸化の主要な溶液には、陽極酸化用の硫酸、エッチング用の水酸化ナトリウム、デスマット用の硝酸、封止用の水がある。

私が使っているもののリストだ：

1.硫酸（h-sO?）

これはII型陽極酸化用の標準電解液です。蒸留水で15-20%程度に希釈して使用する。

• 多孔質酸化物層を形成
• 安定した温度管理が必要
• 化学用品店で購入可能

2.水酸化ナトリウム (NaOH)

これはアルミニウムをエッチングするために使用される。酸化膜や表面の傷を分解します。

• 強い苛性
• オーブンクリーナー、排水管洗浄剤に使用
• 5-10%希釈で使用するのが最適

3.硝酸（HNO?）

エッチング後のアルミニウム、特に銅や亜鉛との合金のデスマットに使用される。

• アルミニウム以外の残留物を溶解
• 強力な酸化剤
• 取り扱いは慎重に

4.酢酸ニッケルまたは沸騰水

シーリングにはどちらかを使う：

• 沸騰蒸留水（95～100） 20～30分
• コールドニッケルシール (75-90°F)で処理時間を短縮することができる。

どちらも気孔を閉じ、耐食性を向上させる。

ケミカル・ソリューション・テーブル

ソリューション	目的	安全な取り扱いのヒント
硫酸	主アルマイト浴	常に酸を水に加える。
NaOH	エッチング	手袋と保護メガネの着用
硝酸	デスマット	換気の良い場所で使用する
酢酸ニッケル	シーリング	蒸気の吸入を避ける

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アルミニウムはどのくらい酸浴中にいるべきか？

初めてアルミニウムをアルマイトしたとき、どれくらいの時間放置すればいいのかわからなかった。その結果、ムラができてしまった。その後、それぞれのパーツのサイズや目標がタイミングに影響することを学んだ。

標準的な陽極酸化処理（タイプII）の場合、アルミニウムは、電流密度と希望する酸化皮膜の厚さに応じて、酸浴中に30～90分間とどまる必要があります。

アルマイトの時間を決める方法はこうだ：

• 薄いコーティング（5～10ミクロン）:30分
• 標準コーティング（10-25ミクロン）:45～60分
• ハードコーティング（タイプIII、25-100ミクロン）低温で最大2時間

時間を左右する要因

• 電流密度:電流が多いほど酸化物の成長が速くなります。私は1平方インチあたり約0.03アンペアを使用しています。
• 酸の強さ:より強い酸はプロセスを早めることができる。
• 温度:温度が低いと反応は遅くなるが、層の硬度は向上する。

小さな部品の場合、私は45分から始めて、シールする前に仕上がりをチェックすることが多い。

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クリア・アルマイト仕上げを実現するには？

私はいつも、天然アルミニウムのクリーンでブラッシュ仕上げの外観が好きだった。色をつけずに、その外観を保つにはどうしたらいいのだろうと考えていた。

クリアなアルマイト仕上げを実現するために、私は高純度のアルミニウムを使用し、硫酸浴を管理し、染料を使用しない適切な封孔処理方法を用いている。

私が重視しているのは以下の点だ：

1.高純度アルミニウムの使用

銅、シリコン、亜鉛の少ない合金の方が良い結果が得られる。私が好むのは

• 6063（優れた仕上げ）
• 5052（強度と外観に優れる）

アルマイト処理すると黒ずむ2024や7075は避けること。

2.一貫した表面処理

アルマイトをする前に、サテンや反射性の表面にしたい場合は、アルミニウムを機械的に磨いたり、ブラシをかけたりします。それからいつも通り洗浄し、エッチングする。

3.コントロールバスの温度と電圧

私は浴槽を冷やし（～18℃）、12～15ボルトで一定に保つ。そうすることで、透明で細かい孔の空いた酸化皮膜が形成されます。

4.染料を使わない

私は着色の段階は完全に省略する。酸化皮膜は自然なシルバーグレーになる。前に磨けば、明るいままです。

5.表面をシールする

私は熱湯か酢酸ニッケルで密封する。こうすることで気孔が閉じ、後で汚れが入るのを防ぐことができる。

クリア陽極酸化チェックリスト

ステップ	キー・アクション
金属の選択	高純度アルミニウムを使用
表面仕上げ	アルマイト処理前の研磨またはブラシ
陽極酸化浴	硫酸、12～15V、～18°C
カラーリングをスキップする	染料不使用-自然なシルバーの外観を保つ
シーリング	水で30分茹でる

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結論

アルミニウムのアルマイト加工は、金属を酸に浸す以上のものだと私は理解している。表面を変化させる正確で多段階のプロセスなのです。適切な洗浄、アルマイト液、タイミング、シーリングによって、見た目も性能もコントロールできる。クリアな仕上がりを求めても、大胆な色合いを求めても、そのプロセスは同じです。