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アルマイト処理について詳しく解説!
アルマイト処理とは

アルマイト処理は、アルミニウムの表面を保護することによって、アルミの耐食性・耐摩耗性を向上させる表面処理加工です。

そもそもアルミは、鉄などと比べて比較的錆びにくいという特徴を持った金属です。
アルミは基本的に酸素と結びつきやすい性質を持っているため、空気中にあるとアルミ表面に酸化被膜を形成します。この酸化被膜がアルミ表面を覆っているため、アルミは周囲の空気から保護され錆が発生しにくくなっているのです。

アルマイト処理は、このようなアルミをさらにアルマイト皮膜で覆うことによって、より一層アルミの表面を保護する表面処理加工です。アルマイト処理がなされたアルミニウムは非常に錆びにくく、さらに耐摩耗性も向上するため外からの刺激にも強い性質を持つことができます。

アルミニウムはもともと加工性の高さや密度の小ささから色々な産業で用いられている金属材質ですが、アルマイト処理をすることによってアルミを用いることのできる分野の幅はさらに広がります。アルマイト処理剤は、産業機械や車両、医療機器から、電子機器やハンド言う対装置にまで非常に幅広く用いられ活躍しています。

アルマイトの特徴

アルマイト皮膜の特徴を簡潔にまとめると以下のようになります。

アルマイト皮膜の特徴
  • 膜厚
硬さ

アルマイト処理によって生じるアルマイト皮膜の大きな特徴として挙げられるのは、高い耐食性と耐摩耗性です。アルマイト皮膜の1番の役割はアルミ表面を保護し、アルミニウムの耐食性と耐摩耗性の向上です。加えて、硬度も高くなります。

アルミニウムはもともと熱伝導率が高く、熱による影響を受けやすい金属ですが、アルマイト処理をすることによって熱伝導率が約1/3程度に低くすることができます。アルミニウムは電気伝導率も比較的高い金属ですが、アルマイト処理をするとアルマイト皮膜に覆われることによって電気を通さなくなります。

また、アルマイト処理によってアルミニウム製品を装飾することも可能です。アルマイト皮膜は基本的に無色透明であるため、アルミ本来の質感を損なうことはありません。
さらに、後述しますが、アルマイト処理にはカラーアルマイトと呼ばれる表面処理法があります。カラーアルマイトを用いれば、自由に色を付けてアルマイト皮膜を生成することができます。つまり、アルマイト処理によってアルミニウムの着色と耐食性などの機能の向上という2つの役割を果たすことができるのです。

アルマイト処理の方法・工程

アルマイト処理の基本的な工程は以下のようになります。
1. アルミ製品を取り付けた治具を、電解液(硫酸または蓚酸)の中に入れる。
2. 治具に電極をつなぎ、プラスの電気を流す。同時に陰極にも電気を流す。
3. 電気分解により、アルミニウムの表面にアルマイト被膜が付着する。

上記の工程によってアルマイト皮膜ができる仕組みを説明します。
1) 電解液中でアルミニウムが酸化されることによって、アルミニウム表面を覆っている酸化皮膜が成長します。
2) 皮膜表面の凹部分に硫酸イオンが入り込むことによって、局部的に皮膜が硫酸アルミとなって溶出し、アルミニウム表面に無数の孔が形成されます。
3) 形成された孔の底で、酸化反応と皮膜の溶出反応とが同時に進行することによって、孔が規則正しくのびます。
4) 皮膜の厚さは、電解に使用された電荷量=電流X時間に比例しますが、孔と孔との距離は電解電圧に比例します。

このような仕組みによってアルミニウム表面にアルマイト皮膜が形成されます。

このようにアルマイト皮膜には無数の微細孔が発生します。そのため、十分な耐食性を確保するために封孔処理という後処理が必要になります。
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。

耐食性の向上を目的とするアルマイト処理であれば上記の封孔処理が必須となりますが、封孔処理を施すと耐摩耗性は低下してしまいます。
そのため、耐食性の向上と耐摩耗性の向上、どちらが主な要求になるのかによって封孔処理の有無が左右されることになります。

硬質アルマイトとは

硬質アルマイトとは、通常のアルマイト皮膜よりも膜厚が厚いアルマイト処理になります。そのため、硬質アルマイトの場合、通常のアルマイト処理よりも高い硬度と耐摩耗性をアルミニウムに付与することができます。具体的には、硬質アルマイトの膜厚は通常のアルマイト処理に比べて5倍以上の厚さになります。

カラーアルマイトとは

カラーアルマイトとは、その名の通り染色したアルマイト処理のことです。前述したように、アルマイト皮膜には無数の孔があります。この穴の部分に染料を浸透させることによってアルマイト皮膜に着色することができるのです。
カラーアルマイトを用いれば、アルミニウムの耐食性および耐摩耗性を向上させるだけでなく、装飾を加えることもできるということです。

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