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JPH05255890A - Coating material with excellent far-infrared radiation - Google Patents

Coating material with excellent far-infrared radiation

Info

Publication number
JPH05255890A
JPH05255890A JP29722792A JP29722792A JPH05255890A JP H05255890 A JPH05255890 A JP H05255890A JP 29722792 A JP29722792 A JP 29722792A JP 29722792 A JP29722792 A JP 29722792A JP H05255890 A JPH05255890 A JP H05255890A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
oxide film
alloy
layer
far
coating material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP29722792A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuaki Tsuda
哲明 津田
Yasuhiro Yamamoto
康博 山本
Junichi Uchida
淳一 内田
Hirohisa Seto
宏久 瀬戸
Kunihiro Fukui
国博 福井
Shinya Hikino
真也 引野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Industries Ltd filed Critical Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority to US08/005,378 priority Critical patent/US5356724A/en
Publication of JPH05255890A publication Critical patent/JPH05255890A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 350 ℃超の高温環境下でも遠赤外線放射率の
優れた、安易かつ安価に製造できる材料を提供する。 【構成】 基材上に非平衡Al−Mn系合金相を体積率で20
%以上含有する、Mn含有量5〜50重量%のAl−Mn系合金
層を設け、陽極酸化処理によってその表面に、ポア直径
0.01〜2.0 μm、多孔度103 〜1012個/cm2 、Mn/Al重
量比=0.001 〜2.0 、膜厚が0.1 〜100 μmのAl−Mn系
酸化皮膜を形成する。
(57) [Abstract] [Purpose] To provide a material that has excellent far-infrared emissivity and can be manufactured easily and inexpensively even in a high temperature environment of over 350 ° C. [Composition] Non-equilibrium Al-Mn alloy phase on the substrate in volume ratio of 20
% Or more, and an Al-Mn alloy layer with an Mn content of 5 to 50% by weight is provided, and a pore diameter is formed on the surface by anodizing treatment.
An Al-Mn oxide film having a thickness of 0.01 to 2.0 μm, a porosity of 10 3 to 10 12 pieces / cm 2 , an Mn / Al weight ratio of 0.001 to 2.0, and a film thickness of 0.1 to 100 μm is formed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、Al−Mn系被覆材、特に
多孔性Al−Mn系酸化皮膜を有する、遠赤外線放射性に優
れたAl−Mn系被覆材に関する。本発明のAl−Mn系被覆材
は、各種加熱あるいは乾燥用途に用いることができ、加
熱・乾燥効率を改善して省エネルギーに効果を発揮する
ばかりでなく、その加工容易性および軽量性から多くの
新規用途への適用も考えられる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an Al-Mn-based coating material, and more particularly to an Al-Mn-based coating material having a porous Al-Mn-based oxide film and excellent in far infrared radiation. The Al-Mn-based coating material of the present invention can be used for various heating or drying applications, and not only exerts an effect on energy saving by improving heating / drying efficiency, but is also easy to process and light in weight. Application to new uses is also possible.

【0002】[0002]

【従来の技術】遠赤外線とは3〜1000μmの波長領域の
電磁波である。遠赤外線は、水や有機物に吸収されて温
熱効果を生じ、効率的な加熱・乾燥に有効である。ま
た、遠赤外線の作用効果は、熱的作用の他に、水分移動
を容易にする作用もあると言われている。
2. Description of the Related Art Far infrared rays are electromagnetic waves in the wavelength range of 3 to 1000 μm. Far-infrared rays are absorbed by water and organic substances to generate a thermal effect, which is effective for efficient heating and drying. Further, it is said that the action effect of far infrared rays has an action of facilitating the movement of water, in addition to a thermal action.

【0003】後者の作用は、電子レンジに使われるマイ
クロ波 (遠赤外線の隣の波長) が水分子に対して示す作
用と似ている。例えば、水の存在しないアルミホイルは
電子レンジに入れても少しも温かくならないが、水の存
在する物体 (例、食品) を入れると、水の分子が振動し
て熱エネルギーに変換されるため、結果として温度が上
昇し、その温度が更に伝達されて全体が温かくなるので
ある。
The latter action is similar to the action of microwaves (wavelengths next to far infrared rays) used in microwave ovens on water molecules. For example, aluminum foil without water does not become warm even if put in a microwave oven, but when an object with water (e.g. food) is put in, the water molecules vibrate and are converted into heat energy. As a result, the temperature rises, the temperature is further transmitted, and the whole becomes warmer.

【0004】遠赤外線は、電子レンジに使われるマイク
ロ波のように激しく水分子を振動させることはないが、
水分の移動を容易にする働きを有する。そのため、温度
をあまり上げなくても水分の蒸発を活発にし、さらに盛
んな水分の蒸発により蒸発熱を奪うため、表面温度はあ
まり上昇しないといった作用効果を生み出す。
Far infrared rays do not vibrate water molecules violently like microwaves used in microwave ovens,
It has the function of facilitating the movement of water. Therefore, the evaporation of water is activated even if the temperature is not raised so much, and the heat of evaporation is taken away by vigorous evaporation of water, so that the surface temperature does not rise so much.

【0005】このような遠赤外線の温熱効果や水分移動
を容易にする効果を実際に応用するには、遠赤外線の放
射性に優れた材料が必要となる。かかる材料の例とし
て、多孔性のAl−Mn系酸化皮膜がある。従来の多孔性Al
−Mn系酸化皮膜は、溶湯の凝固→圧延→焼鈍という工程
を経て溶製したAl−約2%Mn−約0.5%Mg−約0.1%FeのAl−
Mn系合金板を、周知の硫酸液中での定電流電解処理によ
り陽極酸化することによって、この合金板の表面に約30
μmの膜厚で形成されるものであり、遠赤外線放射性に
優れていることから、加熱・乾燥用途にその応用が図ら
れている。
In order to actually apply the thermal effect of far infrared rays and the effect of facilitating the movement of water, a material having excellent far infrared radiation is required. An example of such a material is a porous Al-Mn oxide film. Conventional porous Al
-Mn-based oxide film is produced by following the steps of solidification, rolling, and annealing of molten metal-about 2% Mn-about 0.5% Mg-about 0.1% Fe Al-
Anodizing a Mn-based alloy plate by constant current electrolytic treatment in a well-known sulfuric acid solution, the surface of the alloy plate was about 30
It is formed with a film thickness of μm and is excellent in far infrared radiation, so that it is applied to heating and drying.

【0006】しかし、この多孔性Al−Mn系酸化皮膜は、
使用環境温度が350 ℃を超える高温領域での遠赤外線放
射率が劣るという欠点を持っている。図2に、上述のAl
−約2%Mn−約0.5%Mg−約0.1%FeのAl−Mn系合金板の電解
処理によって表面に形成されたAl−Mn系酸化皮膜につい
て、その使用環境温度と波長15μmの遠赤外線放射率と
の関係を従来技術として示す。この図からわかるよう
に、使用環境温度が350℃を超えると遠赤外線放射率が
大幅に低減する。
However, this porous Al-Mn oxide film is
It has the drawback of poor far-infrared emissivity in the high temperature range where the operating environment temperature exceeds 350 ° C. In FIG. 2, the above-mentioned Al
-About 2% Mn-About 0.5% Mg-About 0.1% Fe Al-Mn-based oxide film formed on the surface by electrolytic treatment of Al-Mn-based alloy plate, its environmental temperature and far-infrared radiation of wavelength 15μm The relationship with the rate is shown as the prior art. As can be seen from this figure, the far-infrared emissivity is significantly reduced when the operating environment temperature exceeds 350 ° C.

【0007】しかし、乾燥や加熱は350 ℃以上で行われ
ることも多いので、従来のAl−Mn系酸化皮膜を遠赤外線
放射材として利用した乾燥・加熱装置では、その用途が
著しく制限されてしまう。そのため、350 ℃より高温で
も遠赤外線放射率が大幅に低下しない材料が求められて
いた。
However, since drying and heating are often performed at 350 ° C. or higher, the use of the conventional Al-Mn oxide film as a far-infrared radiation material is extremely limited. .. Therefore, there has been a demand for a material that does not significantly reduce the far infrared emissivity even at a temperature higher than 350 ° C.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、350
℃以上の高温環境下でも優れた遠赤外線放射率を示し、
長期間の耐久性を持ち、簡易かつ安価に製造できる新規
な材料を提供することである。本発明の具体的目的は、
350 ℃以上の高温環境下でも0.9 以上の遠赤外線放射率
を保持する多孔性Al−Mn系酸化皮膜で表面が被覆され
た、簡易かつ安価に製造でき、長期耐久性に優れたAl−
Mn系被覆材を提供することである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The object of the present invention is 350
Excellent far-infrared emissivity even in high temperature environments above ℃,
It is an object of the present invention to provide a new material that has long-term durability and can be manufactured easily and inexpensively. The specific object of the present invention is to
The surface is covered with a porous Al-Mn-based oxide film that maintains a far-infrared emissivity of 0.9 or higher even in a high-temperature environment of 350 ° C or higher, and it can be easily and inexpensively manufactured and has excellent long-term durability.
An object is to provide an Mn-based coating material.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的は、下記構成の
本発明により達成される。ここに、本発明は、基材表面
の少なくとも一部に、平均ポア直径0.01〜2.0 μm、多
孔度 103〜1012個/cm2 の多孔性Al−Mn系酸化皮膜を最
表層として有し、この酸化皮膜のMn/Al重量比が 0.001
〜2.0 、膜厚が 0.1〜100 μmであることを特徴とす
る、遠赤外線放射性に優れたAl−Mn系被覆材にある。
The above object can be achieved by the present invention having the following constitution. Here, the present invention has a porous Al-Mn oxide film having an average pore diameter of 0.01 to 2.0 μm and a porosity of 10 3 to 10 12 particles / cm 2 as an outermost layer on at least a part of the surface of the substrate. , The Mn / Al weight ratio of this oxide film is 0.001
.About.2.0 and a film thickness of 0.1 to 100 .mu.m, which is an Al-Mn coating material excellent in far infrared radiation.

【0010】上記多孔性Al−Mn系酸化皮膜は基材の表面
上に直接存在してもよく、或いは基材表面上に下層とし
てMn含有量5〜50重量%のAl−Mn系合金層を有し、その
上層として上記多孔性Al−Mn系酸化皮膜が存在してもよ
い。後者の場合、下層のAl−Mn系合金層は、非平衡Al−
Mn系合金相を体積率で20%以上含有することが好まし
く、このようなAl−Mn系合金層は、めっき手段、例え
ば、塩化アルミニウムを含有する溶融塩の電解めっきに
より容易に形成することができる。
The above porous Al-Mn-based oxide film may be present directly on the surface of the base material, or an Al-Mn-based alloy layer having an Mn content of 5 to 50% by weight may be formed as a lower layer on the surface of the base material. The porous Al-Mn-based oxide film may be present as an upper layer. In the latter case, the lower Al-Mn alloy layer is a non-equilibrium Al-
It is preferable to contain the Mn-based alloy phase in a volume ratio of 20% or more, and such an Al-Mn-based alloy layer can be easily formed by plating means, for example, electrolytic plating of a molten salt containing aluminum chloride. it can.

【0011】本発明のAl−Mn系被覆材は、基材表面の少
なくとも一部に、非平衡Al−Mn系合金相を体積率で20%
以上含有するMn含有量5〜50重量%のAl−Mn系合金層を
形成し、この合金層を電解処理して完全または不完全に
酸化することにより簡便かつ安価に製造することができ
る。
The Al-Mn-based coating material of the present invention comprises a non-equilibrium Al-Mn-based alloy phase in a volume ratio of 20% on at least a part of the surface of the substrate.
By forming an Al-Mn-based alloy layer having an Mn content of 5 to 50% by weight, which is contained as described above, and subjecting the alloy layer to electrolytic treatment to oxidize it completely or incompletely, it can be simply and inexpensively produced.

【0012】[0012]

【作用】、本発明は、本発明者らが検討を重ねた結果見
出した下記知見に基づいて完成されたものである。
The present invention has been completed on the basis of the following findings found as a result of repeated studies by the present inventors.

【0013】(1) Al−Mn系酸化皮膜の平均ポア直径が小
さく、かつポア密度 (多孔度) が高い緻密な多孔性皮膜
であると、遠赤外線放射性が高くなる。しかし、多孔度
の調整だけでは、350 ℃を超える高温での遠赤外線放射
性は改善されない。
(1) When the Al-Mn oxide film has a small average pore diameter and a dense porous film having a high pore density (porosity), far-infrared radiation becomes high. However, adjusting the porosity alone does not improve far-infrared radiation at high temperatures above 350 ° C.

【0014】(2) 母材のAl−Mn系合金中のMn含有量を増
加させ、電解処理により生成するAl−Mn系酸化皮膜中の
Mn/Al重量比を高めてやると、350 ℃を超える高温
(例、 400〜600 ℃) での遠赤外線放射率が改善され
る。
(2) Increasing the Mn content in the base material Al-Mn-based alloy to form an Al-Mn-based oxide film formed by electrolytic treatment
When the Mn / Al weight ratio is increased, high temperatures exceeding 350 ° C
Far infrared emissivity at (eg 400-600 ℃) is improved.

【0015】(3) しかし、従来技術のように、溶製法で
得たAl−Mn系合金を母材とする場合、母材合金中のMn含
有量を高くしても、酸化皮膜中のMn/Al重量比をそれほ
ど増加させることができず、高温での遠赤外線放射率の
改善には限界がある。
(3) However, when the Al--Mn alloy obtained by the melting method is used as the base metal as in the prior art, even if the Mn content in the base alloy is increased, the Mn in the oxide film is increased. Since the / Al weight ratio cannot be increased so much, there is a limit to the improvement of far-infrared emissivity at high temperature.

【0016】(4) これに対し、適当な金属基材の表面に
Al−Mn系合金めっきを施し、このめっき層を母層とし、
これを電解処理して酸化することにより酸化皮膜を形成
すると、酸化皮膜中のMn/Al重量比を容易に高くするこ
とができる。
(4) In contrast, on the surface of a suitable metal substrate
Al-Mn alloy plating is performed, and this plating layer is used as a mother layer,
When an oxide film is formed by electrolytically treating and oxidizing this, the Mn / Al weight ratio in the oxide film can be easily increased.

【0017】(5) Al−Mn系合金めっき皮膜から形成した
酸化皮膜中のMn/Al重量比を高くすることができるの
は、めっき皮膜中の非平衡Al−Mn系合金相の割合が高い
からである。
(5) The Mn / Al weight ratio in the oxide film formed from the Al-Mn alloy plating film can be increased because the proportion of the non-equilibrium Al-Mn alloy phase in the plating film is high. Because.

【0018】(6) この母層となるAl−Mn系合金めっき層
は、電解処理により完全に陽極酸化して、その全体を酸
化皮膜に変換させてもよいが、陽極酸化を不完全に行っ
て未酸化のAl−Mn系合金めっき層を酸化皮膜の下に残存
させると、この合金めっき層に固有の優れた耐食性によ
り基材の耐食性を改善することができる。
(6) The Al-Mn alloy plating layer which is the mother layer may be completely anodized by electrolytic treatment to convert the entire layer into an oxide film, but the anodization is not performed completely. When the unoxidized Al-Mn alloy plating layer is left under the oxide film, the corrosion resistance of the base material can be improved due to the excellent corrosion resistance inherent in this alloy plating layer.

【0019】図1(a) および(b) に、本発明のAl−Mn系
被覆材の構成例を図式的に示す。即ち、本発明のAl−Mn
系被覆材は、図1(a) に示すように、多孔性Al−Mn系酸
化皮膜を、基材の表面に直接有していてもよく、或い
は、図1(b) に示すように、基材の上にAl−Mn系合金層
(例、Al−Mn系合金めっき層) を有し、この合金層の上
に多孔性Al−Mn系酸化皮膜を有していてもよい。なお、
Al−Mn系合金層3が0.05μm以下と極薄である時は、こ
の層は無視でき、実質的に図1(a) に示す基材と酸化皮
膜とのみからなる構造のものと見なすことができる。
1 (a) and 1 (b) schematically show an example of the constitution of the Al--Mn type coating material of the present invention. That is, the Al-Mn of the present invention
The coating material may have a porous Al-Mn oxide film directly on the surface of the base material as shown in FIG. 1 (a), or, as shown in FIG. 1 (b), Al-Mn alloy layer on the substrate
(For example, an Al-Mn-based alloy plating layer), and a porous Al-Mn-based oxide film may be provided on the alloy layer. In addition,
When the Al-Mn alloy layer 3 is as thin as 0.05 μm or less, this layer can be ignored and it should be regarded as having a structure consisting essentially of the base material and oxide film shown in FIG. 1 (a). You can

【0020】本発明の「Al−Mn系被覆材」は、図示の構
成例に限定されるものではない。即ち、基材表面に最表
層として上述したAl−Mn系酸化皮膜を備えた材料であれ
ばよく、酸化皮膜の下層の有無や下層の種類と層数につ
いては限定されない。
The "Al-Mn coating material" of the present invention is not limited to the illustrated constitutional example. That is, any material may be used as long as it has the above-described Al-Mn-based oxide film as the outermost layer on the surface of the base material, and the presence or absence of the lower layer of the oxide film, the type of the lower layer, and the number of layers are not limited.

【0021】基材の材質にも特に制限はなく、用途に応
じて、適当な無機物または有機物を使用すればよい。基
材の形状は、板材、管材、棒材、異形材、成形物など、
用途に応じて適宜選択される。
The material of the base material is not particularly limited, and a suitable inorganic or organic material may be used depending on the application. The shape of the base material is a plate material, a pipe material, a bar material, a profile material, a molded product, or the like.
It is appropriately selected depending on the application.

【0022】好適な基材としては、鋼材、ステンレス鋼
材、亜鉛もしくは亜鉛合金めっき鋼材やAlもしくはAl合
金めっき鋼材などの各種めっき鋼材;ならびにアルミニ
ウム、チタン、ジルコニウム、ニッケル、それらの合金
などの各種非鉄金属材を挙げることができる。さらに
は、セラミックス、プラスチックス、ガラスなども基材
として使用できる。
Suitable base materials include steel materials, stainless steel materials, various plated steel materials such as zinc or zinc alloy plated steel materials and Al or Al alloy plated steel materials; and various non-ferrous materials such as aluminum, titanium, zirconium, nickel and alloys thereof. A metal material can be mentioned. Furthermore, ceramics, plastics, glass, etc. can be used as the substrate.

【0023】基材が導電性を持たないときは、下地処理
として無電解めっき、蒸着めっき等によりメタライジン
グを施せば、基材表面にAl−Mn系合金の母層を電解めっ
きで形成することができる。或いは、下地処理を行わず
に、スパッタリング法やイオンプレーティング法等によ
り真空蒸着めっきを適用してAl−Mn系合金母層を基材表
面に形成してもよい。
When the base material does not have conductivity, if a metallizing process such as electroless plating or vapor deposition plating is performed as a base treatment, a base layer of Al-Mn alloy is formed on the surface of the base material by electrolytic plating. You can Alternatively, the Al—Mn based alloy mother layer may be formed on the surface of the base material by applying vacuum deposition plating by a sputtering method, an ion plating method or the like without performing the base treatment.

【0024】基材は、陽極酸化を受ける母層となるAl−
Mn系合金層と同じ組成のAl−Mn系合金であってもよい。
この場合には、条件によっては、基材自体を陽極酸化す
ることによって、本発明のAl−Mn系被覆材を製造するこ
とも可能となる。
The base material is an Al-layer which becomes a mother layer which undergoes anodization.
It may be an Al-Mn alloy having the same composition as the Mn alloy layer.
In this case, depending on the conditions, the Al—Mn-based coating material of the present invention can be manufactured by anodizing the base material itself.

【0025】基材とその上に被覆されるAl−Mn系酸化皮
膜或いはAl−Mn系合金層との密着性を改善するために、
基材表面に適当な下地処理 (例、Ni、Fe、Coなどによる
プレめっき) を施しておいてもよい。
In order to improve the adhesion between the substrate and the Al-Mn-based oxide film or Al-Mn-based alloy layer coated thereon,
The surface of the base material may be subjected to an appropriate undercoating (eg, pre-plating with Ni, Fe, Co, etc.).

【0026】本発明によれば、かかる基材の表面の少な
くとも一部 (例、管材の場合にはその外周面) が、平均
ポア直径0.01〜2.0 μm、多孔度 103〜1012個/cm2
Mn/Al重量比= 0.001〜2.0 、膜厚 0.1〜100 μmの多
孔性Al−Mn系酸化皮膜で被覆されており、この酸化皮膜
が被覆の最表層を構成する。
According to the present invention, at least a part of the surface of the base material (eg, the outer peripheral surface in the case of a pipe material) has an average pore diameter of 0.01 to 2.0 μm and a porosity of 10 3 to 10 12 pieces / cm 2. 2 ,
It is covered with a porous Al-Mn-based oxide film having a Mn / Al weight ratio of 0.001 to 2.0 and a film thickness of 0.1 to 100 μm, and this oxide film constitutes the outermost layer of the coating.

【0027】ここで、酸化皮膜中のMn/Al重量比とは、
酸化皮膜中に酸化物として含有される全Mn元素と全Al元
素との存在比率を重量比で表わしたものであり、この重
量比はEPMAやXPSによる直接測定またはアルカリ
等で溶解させて水溶液とし、原子吸光発光分析等により
測定できる。
Here, the Mn / Al weight ratio in the oxide film is
The abundance ratio of all Mn elements and all Al elements contained as oxides in the oxide film is expressed by a weight ratio. This weight ratio is measured directly by EPMA or XPS or dissolved by an alkali or the like to prepare an aqueous solution. It can be measured by atomic absorption spectrometry.

【0028】このAl−Mn系酸化皮膜が高温でも優れた遠
赤外線放射性を保持できる理論的根拠は未だ明らかでな
いが、皮膜中のAl酸化物とMn酸化物との混合比 (即ち、
Mn/Al重量比) が 0.001〜2の適正範囲内にあると、複
合酸化物の高温での安定性が増大することと、AlとMnと
の複合酸化物より各々放射される遠赤外線同士が共鳴増
幅されることが関係すると思われる。そのため、図2に
本発明として示すように、350 ℃を越える温度領域でも
遠赤外線放射率が0.9 前後もしくはそれ以上に保持さ
れ、高温での遠赤外線放射率の低下がほとんど起こらな
い。
Although the rationale that this Al-Mn oxide film can retain excellent far infrared radiation even at high temperature is not yet clear, the mixing ratio of Al oxide and Mn oxide in the film (that is,
If the (Mn / Al weight ratio) is within the appropriate range of 0.001 to 2, the stability of the composite oxide at high temperature increases, and the far infrared rays emitted from the composite oxide of Al and Mn are separated from each other. It may be related to resonance amplification. Therefore, as shown in the present invention in FIG. 2, the far-infrared emissivity is maintained at around 0.9 or more even in a temperature range exceeding 350 ° C., and the far-infrared emissivity at high temperature hardly decreases.

【0029】酸化皮膜中のMn/Al重量比が0.001 未満で
は、Mn量が少ないため、高温での遠赤外線放射率が劣化
し、0.9 より低くなる。一方、Mn/Al重量比が2.0 を超
えると、酸化皮膜の加工性が劣化し、Al−Mn系被覆材の
加工が困難となる。Mn/Al重量比の好ましい範囲は0.01
〜1.5 、より好ましくは0.01〜1.0 である。
If the Mn / Al weight ratio in the oxide film is less than 0.001, the Mn content is small and the far infrared emissivity at high temperature deteriorates to be lower than 0.9. On the other hand, if the Mn / Al weight ratio exceeds 2.0, the workability of the oxide film deteriorates, making it difficult to process the Al-Mn coating material. The preferred range of Mn / Al weight ratio is 0.01
˜1.5, more preferably 0.01 to 1.0.

【0030】上記多孔性酸化皮膜の多孔性、即ち、ポア
直径と多孔度は、遠赤外線放射率の主要な支配因子であ
り、これを適正範囲内に調整することにより、優れた遠
赤外線放射性を確保することができる。最表層の多孔性
酸化皮膜の多孔性が遠赤外線放射率の支配因子となるの
は、この皮膜のポア壁およびポア底部より放射された遠
赤外線が、無数のポア中で反射、吸収、回折、干渉等を
複雑に起こすことにより、最表層の酸化皮膜全体より皮
膜の外へ全体として放射される遠赤外線の量が制御され
るためであると考えられる。
The porosity of the above-mentioned porous oxide film, that is, the pore diameter and the porosity, are the main controlling factors of the far-infrared emissivity, and by adjusting it within an appropriate range, excellent far-infrared emissivity can be obtained. Can be secured. The porosity of the outermost layer of the porous oxide film is the controlling factor of the far infrared ray emissivity, the far infrared rays radiated from the pore wall and the bottom of the pore of this film are reflected, absorbed, and diffracted in a myriad of pores. This is considered to be because the amount of far-infrared rays emitted as a whole from the entire outermost oxide film to the outside of the film is controlled by causing complicated interference and the like.

【0031】具体的には、図3および図4に示すよう
に、平均ポア直径0.01〜2.0 μmの微細なポアが 103
1012個/cm2 の多孔度 (ポア密度) で存在している場合
に、遠赤外線放射率0.9 以上の高い遠赤外線放射性を得
ることができ、ポア直径または多孔度がこの範囲をはず
れると、遠赤外線放射性が劣化する。好ましくは、平均
ポア直径が0.05〜1μm、多孔度が 108〜1011個/cm2
である。
Specifically, as shown in FIGS. 3 and 4, fine pores having an average pore diameter of 0.01 to 2.0 μm have a diameter of 10 3 to
When existing with a porosity (pore density) of 10 12 pieces / cm 2 , a high far-infrared emissivity with a far-infrared emissivity of 0.9 or more can be obtained, and when the pore diameter or porosity deviates from this range, Far infrared radiation deteriorates. Preferably, the average pore diameter is 0.05 to 1 μm and the porosity is 10 8 to 10 11 pieces / cm 2.
Is.

【0032】この酸化皮膜のポア直径および多孔度は、
酸化皮膜の表面を走査式電子顕微鏡(SEM) により直接観
察することにより測定することができる。
The pore diameter and porosity of this oxide film are
It can be measured by directly observing the surface of the oxide film with a scanning electron microscope (SEM).

【0033】最表層のAl−Mn系酸化皮膜の厚さは 0.1〜
100 μmの範囲内とする。0.1 μm未満では十分な遠赤
外線放射性が得られず、100 μm超では効果が飽和し、
不経済であるからである。酸化皮膜の膜厚は、好ましく
は1〜100 μm、より好ましくは5〜50μmである。
The thickness of the outermost Al-Mn oxide film is 0.1 to
Within the range of 100 μm. If it is less than 0.1 μm, sufficient far infrared radiation cannot be obtained, and if it exceeds 100 μm, the effect is saturated,
It is uneconomical. The thickness of the oxide film is preferably 1 to 100 μm, more preferably 5 to 50 μm.

【0034】上述したMn/Al重量比および多孔性を有す
るAl−Mn系酸化皮膜は、非平衡Al−Mn系合金相を体積率
で20%以上含有するMn含有量5〜50重量%のAl−Mn系合
金層の酸化により形成することができる。即ち、基材表
面にまずこのAl−Mn系合金層を酸化母層として形成した
後、この母層を酸化すれば、上記Al−Mn系酸化皮膜が形
成される。
The Al-Mn oxide film having the above Mn / Al weight ratio and porosity is an Al-containing Mn content of 5 to 50% by weight containing 20% or more by volume of the non-equilibrium Al-Mn alloy phase. It can be formed by oxidizing the -Mn-based alloy layer. That is, the Al-Mn-based oxide film is formed by first forming the Al-Mn-based alloy layer as an oxidation mother layer on the surface of the substrate and then oxidizing the mother layer.

【0035】この時、母層であるAl−Mn系合金層が完全
に酸化されれば、図1(a) に示すような基材上にAl−Mn
系酸化皮膜が直接被覆されたAl−Mn系被覆材が得られ
る。ただし、現実には母層の完全な酸化は困難で、微量
のAl−Mn合金の残存が避けられない。残存するAl−Mn合
金層が0.05μm厚以下である時は、母層が完全に酸化し
たと考えることができる。一方、合金層の酸化が不完全
であって、合金層の表層部のみが酸化皮膜となり、それ
より下の部分のAl−Mn系合金層が0.05μmを超える厚み
で残存すれば、図1(b) に示すような、基材上に下層の
Al−Mn系合金層と上層のAl−Mn系酸化皮膜とを有するAl
−Mn系被覆材が得られる。
At this time, if the Al-Mn alloy layer, which is the base layer, is completely oxidized, the Al-Mn-based alloy layer on the substrate as shown in FIG.
An Al-Mn-based coating material directly coated with the oxide coating is obtained. However, in reality, it is difficult to completely oxidize the mother layer, and it is inevitable that a trace amount of Al-Mn alloy remains. When the remaining Al-Mn alloy layer has a thickness of 0.05 μm or less, it can be considered that the mother layer is completely oxidized. On the other hand, if the oxidation of the alloy layer is incomplete and only the surface layer of the alloy layer becomes an oxide film, and the Al-Mn alloy layer in the lower part remains with a thickness of more than 0.05 μm, the As shown in b), the lower layer on the substrate
Al having an Al-Mn alloy layer and an upper Al-Mn oxide film
-Mn-based coating material is obtained.

【0036】使用環境が、塩水存在下で高温多湿な雰囲
気にさらされるといった過酷な状況である場合には、図
1(b) に示すようなAl−Mn系酸化皮膜の下層にAl−Mn系
合金層を有する被覆材とすることが好ましい。下層のAl
−Mn系合金層は耐食性に優れているので、過酷な環境下
でも基材を有効に保護することができ、製品寿命の延長
を図ることができるからである。
In a severe environment where the environment of use is exposed to a hot and humid atmosphere in the presence of salt water, an Al-Mn-based oxide film is formed under the Al-Mn-based oxide film as shown in FIG. 1 (b). It is preferable to use a coating material having an alloy layer. Lower layer Al
This is because the -Mn alloy layer has excellent corrosion resistance, so that the base material can be effectively protected even in a harsh environment, and the product life can be extended.

【0037】母層のAl−Mn系合金層のMn含有量が5重量
%未満、または50重量%超では、母層の酸化によりMn/
Al重量比が 0.001〜2.0 の酸化皮膜を得ることが困難と
なると同時に、母層の一部が残留して下層のAl−Mn系合
金層を形成した場合、得られる被覆材の耐食性が劣る。
下層のAl−Mn系合金層のMn含有量が20〜40重量%の範囲
内であると、加工性が良好となるので、母層 (従って、
下層) の好ましいMn含有量は20〜40重量%である。
When the Mn content of the Al-Mn alloy layer of the base layer is less than 5% by weight or more than 50% by weight, Mn /
When it becomes difficult to obtain an oxide film having an Al weight ratio of 0.001 to 2.0, and at the same time, when a part of the mother layer remains to form an underlying Al-Mn-based alloy layer, the resulting coating material has poor corrosion resistance.
When the Mn content of the lower Al-Mn-based alloy layer is in the range of 20 to 40% by weight, the workability is good, so that the mother layer (hence,
The lower layer) preferably has a Mn content of 20 to 40% by weight.

【0038】このAl−Mn系合金層には、AlとMn以外の1
種もしくは2種以上の追加合金元素を含有していてもよ
い。このような追加合金元素として、Cu、Ag、Fe、Co、
Ni、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、Cd、In、Tl、Si、Ge、Sn、P
b、As、Sb、Bi、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、
W、Reがある。
In this Al-Mn alloy layer, other than Al and Mn, 1
It may contain one or more additional alloying elements. Such additional alloying elements include Cu, Ag, Fe, Co,
Ni, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, In, Tl, Si, Ge, Sn, P
b, As, Sb, Bi, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo,
There are W and Re.

【0039】Al−Mn系合金層中の非平衡Al−Mn系合金相
とは、平衡相である結晶相〔例えば、Al6Mn 、Al3Mn 、
fcc-Al (面心立方晶Al) など〕以外のすべての相を意味
し、具体的には、準結晶や非晶質のAl−Mn系合金相を含
むものである。本発明では、酸化皮膜の母層および下層
となるAl−Mn系合金層は非平衡Al−Mn系合金相を体積率
で20%以上含有することが好ましい。このように非平衡
Al−Mn系合金相を多く含むAl−Mn系合金層を母層として
酸化処理すると、得られる酸化皮膜中のMn/Al重量比が
高くなり、高温での遠赤外線放射性が改善される。
The non-equilibrium Al-Mn-based alloy phase in the Al-Mn-based alloy layer means a crystal phase that is an equilibrium phase [for example, Al 6 Mn, Al 3 Mn,
fcc-Al (face-centered cubic Al, etc.), and specifically includes quasi-crystalline and amorphous Al-Mn alloy phases. In the present invention, it is preferable that the Al—Mn alloy layer serving as the base layer and the lower layer of the oxide film contains the non-equilibrium Al—Mn alloy phase in a volume ratio of 20% or more. Thus non-equilibrium
When the Al-Mn-based alloy layer containing a large amount of Al-Mn-based alloy phase is used as the base layer for the oxidation treatment, the Mn / Al weight ratio in the obtained oxide film is increased and the far infrared radiation at high temperature is improved.

【0040】Al−Mn系合金層中に存在する各相は、この
合金層を透過電子顕微鏡(TEM) で観察することにより容
易に識別することができる。従って、合金相中の非平衡
Al−Mn系合金相の体積率は、TEM 観察により直接測定す
ることもできるが、TEM 観察による測定で求めた各平衡
相 (Al6Mn 、Al3Mn 、fcc-Al) の体積率と、X線回折法
で測定したX線散乱強度 (回折ピークの積分強度) は、
図6に示すように一次的な相関関係にあるので、これを
検量線として、X線回折法により比較的容易に平衡相の
体積率を求めることができる。こうして求めた各平衡層
の体積率の総和を100 %から差し引くことにより、残り
の非平衡相の体積率を求めることができる。
Each phase existing in the Al-Mn type alloy layer can be easily identified by observing the alloy layer with a transmission electron microscope (TEM). Therefore, nonequilibrium in the alloy phase
The volume fraction of the Al-Mn alloy phase can be directly measured by TEM observation, but the volume fraction of each equilibrium phase (Al 6 Mn, Al 3 Mn, fcc-Al) obtained by measurement by TEM observation, X-ray scattering intensity (integrated intensity of diffraction peak) measured by X-ray diffraction method is
Since there is a linear correlation as shown in FIG. 6, the volume ratio of the equilibrium phase can be relatively easily obtained by the X-ray diffraction method using this as a calibration curve. By subtracting the total volume ratio of each equilibrium layer thus obtained from 100%, the volume ratio of the remaining non-equilibrium phase can be obtained.

【0041】一般に、めっき皮膜は、めっきのまま (熱
処理を施さない) では熱的に非平衡であって、非平衡相
の割合が非常に高いことが知られている。従って、非平
衡Al−Mn系合金相を体積率で20%以上含有するAl−Mn系
合金層は、溶融塩電解めっき、非水溶媒電解めっきなど
の周知のAl−Mn系合金電解めっき法により容易に形成す
ることができる。かかる熱的に非平衡なAl−Mn系合金層
の成膜は、電解めっき以外に、スパッタリング法やイオ
ンプレーティング法などの乾式めっき法でも可能であ
り、さらには融体急冷法、イオン・ビーム・ミキシング
法、或いは微粉末のメカニカル・アロイング法で実施す
ることもできるので、これらの方法を採用してもよい。
It is generally known that the plating film is thermally non-equilibrium as it is (without heat treatment), and the proportion of the non-equilibrium phase is very high. Therefore, the Al-Mn alloy layer containing the non-equilibrium Al-Mn alloy phase in a volume ratio of 20% or more is formed by a known Al-Mn alloy electrolytic plating method such as molten salt electrolytic plating and non-aqueous solvent electrolytic plating. It can be easily formed. The formation of such a thermally non-equilibrium Al-Mn alloy layer can be performed by a dry plating method such as a sputtering method or an ion plating method in addition to the electrolytic plating, and further, a melt quenching method, an ion beam method. The mixing method or the mechanical alloying method of fine powder can be used, and thus these methods may be adopted.

【0042】しかし、最も簡便で安価な方法は、現状で
は塩化アルミニウムを含む塩化物溶融塩浴を用いた溶融
塩電解めっき法である。適当な溶融塩浴の例は、AlCl3-
KCl-NaCl-MnCl2系、AlCl3-エチル・メチル・イミダゾリ
ウム・クロリド(EMIC)-MnCl2系などである。他の成膜方
法では、非水系や高真空系を用いるため装置費用が高価
となったり、成膜速度が遅く、生産性が低いため、製造
コストが高くなる。
However, the simplest and cheapest method is currently the molten salt electrolytic plating method using a chloride molten salt bath containing aluminum chloride. An example of a suitable molten salt bath is AlCl 3-
Examples include KCl-NaCl-MnCl 2 system and AlCl 3 -ethyl methyl imidazolium chloride (EMIC) -MnCl 2 system. In other film forming methods, a non-aqueous system or a high vacuum system is used, so that the apparatus cost is high, or the film forming rate is low and the productivity is low, so that the manufacturing cost is high.

【0043】母層のAl−Mn系合金層中の非平衡Al−Mn相
の体積率が20%未満では、酸化処理によってMn/Al比の
高い酸化皮膜を形成することが困難であり、その結果、
得られたAl−Mn系被覆材は高温で遠赤外線放射性が低下
する。溶製法で得られるAl−Mn系合金材は一般に熱的平
衡状態にあるので、非平衡Al−Mn系合金相の体積率は表
面でも通常は20%以下である。従って、基材が溶製法で
得たAl−Mn系合金である場合でも、上記のようにめっき
その他の方法で非平衡合金相を体積率で20%以上含有す
るAl−Mn系合金層を表面に別途形成する。或いは、この
基材にアルゴンスパッタリング法などの非平衡化処理を
施すことにり、基材表面における非平衡Al−Mn系合金相
の体積率を20%以上に高めることも可能である。
When the volume ratio of the non-equilibrium Al-Mn phase in the Al-Mn alloy layer of the base layer is less than 20%, it is difficult to form an oxide film having a high Mn / Al ratio by the oxidation treatment. result,
The obtained Al-Mn-based coating material has a low far-infrared radiation property at high temperatures. Since the Al-Mn alloy material obtained by the melting method is generally in a thermal equilibrium state, the volume ratio of the non-equilibrium Al-Mn alloy phase is usually 20% or less even on the surface. Therefore, even when the base material is an Al-Mn-based alloy obtained by the melting method, the surface of the Al-Mn-based alloy layer containing the non-equilibrium alloy phase in a volume ratio of 20% or more by the plating or other method as described above. To be formed separately. Alternatively, it is possible to increase the volume ratio of the non-equilibrium Al—Mn alloy phase on the surface of the base material to 20% or more by subjecting the base material to a non-equilibrium treatment such as an argon sputtering method.

【0044】前述したように、従来技術のAl−Mn系被覆
材が350 ℃を超える高温領域で遠赤外線放射率が劣化す
る原因は、溶製法で得たAl−Mn系合金の母材の表面の非
平衡Al−Mn系合金相の割合が少ないため、母材の酸化処
理により表面に生成した酸化皮膜中のMn/Al重量比が低
いためであると考えられる。
As described above, the cause of the far-infrared emissivity of the Al-Mn-based coating material of the prior art being deteriorated in the high temperature region exceeding 350 ° C. is that the surface of the base material of the Al-Mn-based alloy obtained by the melting method is used. It is considered that this is because the non-equilibrium Al-Mn alloy phase is less in proportion and the Mn / Al weight ratio in the oxide film formed on the surface by the oxidation treatment of the base material is low.

【0045】このように酸化母層であるAl−Mn系合金層
中の非平衡Al−Mn系合金相の割合が少ない (換言する
と、平衡相の割合が多い) と、生成する酸化皮膜中のMn
/Al重量比が低下する理由は、次のように考えられる。
As described above, when the proportion of the non-equilibrium Al—Mn alloy phase in the Al—Mn alloy layer that is the oxidation mother layer is small (in other words, the proportion of the equilibrium phase is large), the oxide film formed is Mn
The reason why the / Al weight ratio decreases is considered as follows.

【0046】例えば、溶製法で得られるような実質的に
熱的平衡状態にあるAl−Mn系合金は、Mnを固溶したAl相
中にAl6Mn 結晶相が分散した二相混合状態をとる。しか
しながら、Al6Mn 結晶相はAl相と比較すると陽極酸化に
対して不活性であるため、電解処理中に酸化を受けにく
く、Al6Mn 結晶相のまま酸化皮膜中に微細に分散する。
そのため、母材合金中のMn含有量を高くしても、Al6Mn
結晶相の量が増えるだけで、酸化皮膜中のMn/Al重量比
の増加に結びつかない。
For example, an Al--Mn alloy in a substantially thermal equilibrium state obtained by the melting method has a two-phase mixed state in which an Al 6 Mn crystal phase is dispersed in an Al phase in which Mn is dissolved. To take. However, since the Al 6 Mn crystal phase is more inert to anodic oxidation than the Al phase, it is less susceptible to oxidation during the electrolytic treatment, and the Al 6 Mn crystal phase remains finely dispersed in the oxide film as it is.
Therefore, even if the Mn content in the base alloy is increased, Al 6 Mn
It only increases the amount of crystalline phase and does not lead to an increase in the Mn / Al weight ratio in the oxide film.

【0047】また、多量のAl6Mn 結晶相が酸化されずに
残ることにより、電解処理で形成される多孔性酸化皮膜
の多孔質構造が不均質となる上、このAl6Mn 結晶相は遠
赤外線放射作用の向上に寄与しないので、350 ℃以下の
温度での遠赤外線放射率も大きくはならない。
Further, since a large amount of the Al 6 Mn crystal phase remains without being oxidized, the porous structure of the porous oxide film formed by the electrolytic treatment becomes inhomogeneous, and the Al 6 Mn crystal phase is distant. Since it does not contribute to the improvement of the infrared radiation effect, the far infrared radiation emissivity at a temperature of 350 ° C or lower does not increase.

【0048】一方、Al−Mn系合金めっき皮膜のように、
結晶相を全くまたはほとんど含まない準結晶もしくは非
晶質のAl−Mn系合金相からなる熱的に非平衡なAl−Mn系
合金層では、Al6Mn 結晶相の析出が抑制され、Mnのほと
んどが金属Mnとして母層中に極めて均一に固溶するよう
になり、このMnはAlと同程度のレベルで陽極酸化を容易
に受けるので、電解処理後に生成する酸化皮膜中のMn/
Al重量比が高くなる。
On the other hand, like the Al-Mn alloy plating film,
The thermally nonequilibrium Al-Mn-based alloy layer consisting of quasicrystals or amorphous Al-Mn system alloy phase containing no or very little crystalline phase, Al 6 Mn crystalline phase precipitation is suppressed, the Mn Most of the metal Mn becomes a solid solution in the mother layer very uniformly, and this Mn easily undergoes anodization at the same level as Al, so Mn / Mn in the oxide film formed after electrolytic treatment
Higher Al weight ratio.

【0049】また、Al6Mn 結晶相が少ないことから、生
成する酸化皮膜は、平均ポア直径が小さく、多孔度の高
い、緻密な多孔質構造となるので、350 ℃以下の温度で
の遠赤外線放射性も高くなる。従って、遠赤外線放射性
が高く、しかも高温でもその高い遠赤外線放射性を保持
することのできるAl−Mn系酸化皮膜を得ることができ
る。
Further, since the Al 6 Mn crystal phase is small, the resulting oxide film has a small average pore diameter, a high porosity, and a dense porous structure. Therefore, far infrared rays at a temperature of 350 ° C. or less are used. Radioactivity is also high. Therefore, it is possible to obtain an Al-Mn-based oxide film having a high far-infrared radiation property and capable of retaining the high far-infrared radiation property even at a high temperature.

【0050】母層となるAl−Mn系合金層の膜厚は特に制
限されず、生成すべき酸化皮膜の膜厚および、必要であ
れば下層として残すべきAl−Mn系合金層の厚みによって
決めればよい。しかし、電解めっき法でこの合金層を形
成する場合には、膜厚が100μmを超えると、めっき皮
膜の表面粗度が増し、デンドライト (dendrite) 状もし
くはパウダー状となるので、母層の膜厚は100 μm以下
とすることが好ましい。他の方法でAl−Mn系合金層を形
成する場合にも、100 μm以上の厚膜はコスト増大につ
ながるので、やはり100 μm以下とすることが望まし
い。
The thickness of the Al-Mn-based alloy layer serving as the base layer is not particularly limited, and is determined by the thickness of the oxide film to be formed and the thickness of the Al-Mn-based alloy layer to be left as a lower layer if necessary. Good. However, when this alloy layer is formed by electroplating, if the film thickness exceeds 100 μm, the surface roughness of the plating film increases and it becomes dendrite-like or powder-like. Is preferably 100 μm or less. Even when the Al-Mn alloy layer is formed by another method, a thick film having a thickness of 100 μm or more leads to an increase in cost, so that the thickness is preferably 100 μm or less.

【0051】Al−Mn系合金層の酸化によるAl−Mn系酸化
皮膜の形成は、上述したMn/Al重量比および多孔性を持
つ酸化皮膜が形成される限り、公知の酸化処理のいずれ
の方法によって行うこともできる。例えば、適当な酸化
剤 (例、高温蒸気、アルカリ、クロム酸) を用いた化学
的酸化処理も可能であるが、経済性を考慮すれば、電気
化学的酸化、即ち、電解処理による陽極酸化によってAl
−Mn系酸化皮膜を形成することが好ましい。
The formation of the Al-Mn-based oxide film by the oxidation of the Al-Mn-based alloy layer can be carried out by any known oxidation treatment as long as the oxide film having the above Mn / Al weight ratio and porosity is formed. It can also be done by. For example, chemical oxidation treatment using an appropriate oxidizing agent (eg, high temperature steam, alkali, chromic acid) is also possible, but considering economic efficiency, electrochemical oxidation, that is, anodization by electrolytic treatment Al
It is preferable to form a -Mn oxide film.

【0052】酸化皮膜中のMn/Al比を所定の範囲に制御
するには、化学的酸化処理ではAl−Mn系合金母層中のMn
含有量の変化によるのがよい。電解処理の場合には、陽
極側電流周波数を1〜1000 Hz の間で調整することによ
り、酸化皮膜中のMn/Al比を所定の範囲に制御すること
ができる。また、表面ポア直径および多孔度を適正範囲
に調節するには、陽極側の電流のデューティ・サイクル
(duty cycle) を20〜80%の範囲で調整すればよい。酸
化皮膜の膜厚は、酸化処理の時間により調整できる。本
発明のようにMn含有率の高いAl−Mn系合金層を電気化学
的に酸化するには、極性を時々反転させる電流反転法
(Periodically Reverse Current) による電解処理が最
適である。電解処理に用いる電解液の調製には、硫酸、
シュウ酸、クロム酸、リン酸、芳香族スルホン酸、リン
酸ナトリウム、フッ化ナトリウム等、AlもしくはAl合金
の電解酸化処理に用いられている種々の公知の電解質が
利用できる。
In order to control the Mn / Al ratio in the oxide film within a predetermined range, the chemical oxidation treatment is carried out by Mn in the Al-Mn alloy base layer.
It is better to change the content. In the case of electrolytic treatment, the Mn / Al ratio in the oxide film can be controlled within a predetermined range by adjusting the current frequency on the anode side between 1 and 1000 Hz. Also, to adjust the surface pore diameter and porosity to the proper range, the duty cycle of the current on the anode side should be adjusted.
Adjust the (duty cycle) in the range of 20-80%. The film thickness of the oxide film can be adjusted by the time of the oxidation treatment. In order to electrochemically oxidize an Al-Mn-based alloy layer having a high Mn content as in the present invention, a current reversal method of occasionally reversing the polarity is used.
The electrolytic treatment by (Periodically Reverse Current) is most suitable. To prepare an electrolytic solution used for electrolytic treatment, sulfuric acid,
Various known electrolytes used for electrolytic oxidation treatment of Al or Al alloys such as oxalic acid, chromic acid, phosphoric acid, aromatic sulfonic acid, sodium phosphate, sodium fluoride and the like can be used.

【0053】[0053]

【実施例】基材として、アルミニウム板、アルミニウム
合金板、チタン板、チタン合金板、ステンレス鋼板、合
金化溶融亜鉛めっき鋼板、溶融アルミニウム合金めっき
鋼板、および蒸着アルミニウムめっき鋼板を使用した。
基材の金属材はいずれも溶製法で製造されたものであっ
た。これらの基材の両面に、次のまたはのいずれか
の方法でAl−Mn系合金めっきを施し、酸化皮膜を形成す
る母層となるAl−Mn系合金めっき層を形成した。
Example As the base material, an aluminum plate, an aluminum alloy plate, a titanium plate, a titanium alloy plate, a stainless steel plate, an alloyed hot dip galvanized steel plate, a hot dip aluminum alloy plated steel plate, and a vapor deposited aluminum plated steel plate were used.
All the metal materials of the base material were manufactured by the melting method. Al-Mn alloy plating was applied to both surfaces of these base materials by either of the following methods to form an Al-Mn alloy plating layer which was a mother layer for forming an oxide film.

【0054】溶融塩電解法によるAl−Mn系合金めっき
層の形成 (試験No. 4 〜26) (a) AlCl3-KCl-NaCl-MnCl2系の溶融塩浴を用い、浴温を
100〜280 ℃の間に保ち、電流密度50 A/dm2の定電流電
解を行った。成膜厚みは通電時間を変化させて調整し、
めっき皮膜中のMn含有量は浴へのMnCl2 添加量により調
整した。
Formation of Al-Mn System Alloy Plating Layer by Molten Salt Electrolysis Method (Test Nos. 4 to 26) (a) Using an AlCl 3 -KCl-NaCl-MnCl 2 system molten salt bath,
The temperature was maintained between 100 and 280 ° C, and constant current electrolysis with a current density of 50 A / dm 2 was performed. The film thickness is adjusted by changing the energization time,
The Mn content in the plating film was adjusted by the amount of MnCl 2 added to the bath.

【0055】(b) 別の溶融塩浴としてAlCl3-EMIC-MnCl2
系の溶融塩浴を用い、浴温を10〜80℃の間に保ち、電流
密度20 A/dm2の定電流電解を行った。成膜厚みおよびめ
っき皮膜中のMn含有量の調整は、上記と同様の方法で行
った。この溶融塩浴中での電解により得られたAl−Mn系
合金めっき層は、上記(a) の溶融塩浴中での電解により
得られたものと実質上同一であることを確認した。次の
電解処理には、(a) の方法で得ためっき材を使用した。
(B) AlCl 3 -EMIC-MnCl 2 as another molten salt bath
A constant temperature electrolysis with a current density of 20 A / dm 2 was performed by using a molten salt bath of the system and keeping the bath temperature at 10 to 80 ° C. The film thickness and the Mn content in the plating film were adjusted in the same manner as above. It was confirmed that the Al-Mn-based alloy plating layer obtained by electrolysis in this molten salt bath was substantially the same as that obtained by electrolysis in the molten salt bath of (a) above. The plated material obtained by the method (a) was used for the next electrolytic treatment.

【0056】スパッタリング法によるAl−Mn系合金め
っき層の形成 (試験No. 27〜31) 溶製法により作製したAl−Mn合金板 (5〜50重量%Mn)
をターゲット材として使用し、真空度10-6〜10-7torrの
真空容器中で、出力150 Wで基材表面にスパッター成膜
を行った。Al−Mn系合金めっき層の膜厚制御は、スパッ
ター時間を調整することで行った。生成するめっき層の
Mn含有率は、ターゲット材中のMn含有量を変更すること
により調整した。
Formation of Al-Mn Alloy Plating Layer by Sputtering Method (Test No. 27 to 31) Al-Mn Alloy Plate (5 to 50% by Weight Mn) Produced by Melting Method
Was used as a target material, and a sputter film was formed on the surface of the base material at an output of 150 W in a vacuum container having a vacuum degree of 10 −6 to 10 −7 torr. The thickness of the Al-Mn alloy plated layer was controlled by adjusting the sputtering time. Generated plating layer
The Mn content was adjusted by changing the Mn content in the target material.

【0057】こうして基材上に形成したAl−Mn系合金め
っき層のMn含有量を皮膜溶解による原子吸光法により、
非平衡Al−Mn系合金相の体積率をTEM により求めた。
The Mn content of the Al-Mn alloy plating layer thus formed on the substrate was measured by an atomic absorption method by film dissolution.
The volume fraction of non-equilibrium Al-Mn alloy phase was determined by TEM.

【0058】このAl−Mn系合金めっき基材を、次いで電
解処理して表面のAl−Mn系合金めっき層の少なくとも表
層部を陽極酸化により酸化皮膜に変換した。電解処理に
使用した電解液は、リン酸5〜20g/l と重クロム酸アン
モニウム10〜30g/l とを含有する水溶液 (pH 3〜5)
であった。この電解液中でめっき基材を10〜100 V、10
〜100 Hzで電解処理し、表面のAl−Mn系合金めっき層を
陽極酸化した。電解処理は、電流反転法を用いてAl−Mn
系合金めっき基材と対向電極 (カーボン) の極性を適宜
逆転させながら行い、陽極側の電流のデューティ・サイ
クルを20〜80%の範囲で調整することによってポア直径
および多孔度を調整した。
This Al-Mn alloy plating base material was then subjected to electrolytic treatment to convert at least the surface layer portion of the surface Al-Mn alloy plating layer into an oxide film by anodic oxidation. The electrolytic solution used for the electrolytic treatment is an aqueous solution containing 5 to 20 g / l of phosphoric acid and 10 to 30 g / l of ammonium dichromate (pH 3 to 5).
Met. In this electrolyte, the plating base material is 10 to 100 V, 10
Electrolytic treatment was performed at -100 Hz to anodize the Al-Mn alloy plating layer on the surface. The electrolytic treatment was carried out using the current reversal method using Al-Mn.
The pore diameter and porosity were adjusted by appropriately reversing the polarities of the base alloy-plated substrate and the counter electrode (carbon) and adjusting the duty cycle of the current on the anode side within the range of 20 to 80%.

【0059】こうして形成した最表層のAl−Mn系酸化皮
膜とその下層として残存するAl−Mn系合金めっき層の膜
厚、ならびに酸化皮膜の平均ポア直径および多孔度を、
SEMによる表面被覆の直接観察により測定した。酸化皮
膜中のMn/Al重量比は、XPSにより測定した。
The thickness of the outermost Al-Mn-based oxide film formed in this way and the remaining Al-Mn-based alloy plating layer as well as the average pore diameter and porosity of the oxide film were
It was measured by direct observation of the surface coating by SEM. The Mn / Al weight ratio in the oxide film was measured by XPS.

【0060】以上の測定結果を、基材の種類と共に、表
1にまとめて示す。なお、下層のAl−Mn系合金層が0.05
μm以下と非常に薄いものは、図1(a) に相当するもの
で、Al−Mn合金層の実質的に全てを酸化皮膜としたもの
である。上記のようにして作製したAl−Mn系被覆材の最
表層Al−Mn系酸化皮膜の遠赤外線放射特性について次の
要領で評価した。結果は同じく表1にまとめて示す。
The above measurement results are summarized in Table 1 together with the type of the substrate. The lower Al-Mn alloy layer is 0.05
A very thin film having a thickness of less than μm corresponds to that shown in FIG. 1 (a), and substantially all of the Al-Mn alloy layer is an oxide film. The far-infrared radiation characteristics of the outermost Al-Mn-based oxide film of the Al-Mn-based coating material produced as described above were evaluated in the following manner. The results are also summarized in Table 1.

【0061】遠赤外線放射率の測定 供試材を500 ℃に保持しつつ、日本分光(株)製IR-810
型赤外分光光度計を使用して測定した。放射率の測定は
波長4〜30μmの範囲で行い、各波長毎の放射率の平均
値で評価した。放射率0.9 以上を合格とした。
Measurement of far-infrared emissivity IR-810 manufactured by JASCO Corporation while maintaining the test material at 500 ° C
Type infrared spectrophotometer. The emissivity was measured in the wavelength range of 4 to 30 μm and evaluated by the average value of the emissivity for each wavelength. An emissivity of 0.9 or higher was passed.

【0062】木材乾燥性能の試験 乾燥機の加熱板に供試材を取り付け、60〜70℃でトド松
材(35 mm厚、100 mm幅、2000 mm 長さ) 10枚を乾燥さ
せ、木材水分が45%から15%まで減少する日数を測定す
ると共に、木材の乾燥後の亀裂や反りを検査した。
Test of Wood Drying Performance A test material was attached to a heating plate of a dryer, and 10 pieces of sea lion pine wood (35 mm thickness, 100 mm width, 2000 mm length) were dried at 60 to 70 ° C. to obtain a wood moisture content. We measured the number of days that the wood fell from 45% to 15% and inspected the wood for cracks and warpage after drying.

【0063】炊飯米の食味評価試験 アルミニウム製の釜の内面に各Al−Mn系被覆を実施例と
同様の方法で形成したものを用いて、またこの被覆を設
けない釜を用いて、それぞれ同一条件で標準米を炊飯
し、50人に試食してもらい比較した。本発明の酸化被膜
を形成した釜で炊飯した方が美味しいと答えたものが45
人以上を○、35人以上を△、25人以下を×とした。
Tasting evaluation test of cooked rice Using an Al-Mn coating formed on the inner surface of an aluminum pot in the same manner as in the example, and using a pot without this coating, the same results were obtained. Standard rice was cooked under the conditions, and 50 people sampled and compared. 45 people answered that it is better to cook rice in a pot with the oxide film of the present invention.
The number of people was ◯, 35 or more was △, and 25 or less was X.

【0064】腐食試験後の遠赤外線放射率の測定 厳しい腐食環境で使用される場合を考慮し、腐食試験後
の遠赤外線放射率をと同様に測定した。腐食試験とし
て、塩水噴霧 (5%食塩水、35℃) →湿潤 (40℃、RH75
%) →室内放置→乾燥 (50℃、RH20%) の複合腐食試験
(各処理は1時間、1サイクルは4時間) を200 サイク
ル実施した。この試験後の遠赤外線放射率と腐食前の遠
赤外線放射率との差が5%以内の場合を○、5〜10%を
△、10%以上を×として評価した。
Measurement of Far-Infrared Emissivity After Corrosion Test Considering the case of use in a severe corrosive environment, the far-infrared emissivity after corrosion test was measured in the same manner as. As a corrosion test, salt spray (5% saline, 35 ℃) → wet (40 ℃, RH75
%) → indoor corrosion → dry (50 ℃, RH20%) complex corrosion test
(Each treatment is 1 hour, 1 cycle is 4 hours), and 200 cycles were carried out. When the difference between the far-infrared emissivity after this test and the far-infrared emissivity before corrosion was within 5%, ◯ was evaluated, 5-10% was evaluated as Δ, and 10% or more was evaluated as x.

【0065】[0065]

【表1】 [Table 1]

【0066】図3〜図5は以上の本例の結果をポア径、
多孔度そしてMn/Al 重量比についてまとめて示すグラフ
である。図3、図4はポア径、多孔度の変化に対する放
射率をそれぞれ示すもので、ポア径0.01〜2.0 μm、多
孔度 103〜1012個/cm2 のとき放射率0.9 以上となるこ
とが分かる。図5は酸化皮膜中のMn/Al重量比に対する
同じく放射率の変化を示すもので、Mn/Al比 0.001〜2.
0 のときに放射率0.9以上となるのが分かる。また、こ
の放射率が0.9 以上の本発明のAl−Mn系被覆材は、トド
松乾燥試験および炊飯試験でいずれも良好な乾燥性能お
よび加熱性能を示し、遠赤外線放射材として有用である
ことが実証された。
FIGS. 3 to 5 show the results of the above example as the pore diameter,
It is a graph which shows collectively about porosity and Mn / Al weight ratio. Figures 3 and 4 show the emissivity with respect to changes in pore diameter and porosity, respectively. When the pore diameter is 0.01 to 2.0 µm and the porosity is 10 3 to 10 12 particles / cm 2 , the emissivity is 0.9 or more. I understand. Figure 5 also shows the change in emissivity with respect to the Mn / Al weight ratio in the oxide film. The Mn / Al ratio 0.001 to 2.
It can be seen that the emissivity is 0.9 or more when 0. Further, the emissivity of Al-Mn-based coating material of the present invention of 0.9 or more shows good drying performance and heating performance in both Todo pine drying test and rice cooking test, and is useful as a far-infrared radiation material. It was proven.

【0067】[0067]

【発明の効果】本発明によれば、350 ℃超の高温環境下
でも遠赤外線放射率の優れた、安易かつ安価に製造でき
る遠赤外線放射材料として有用なAl−Mn系被覆材が得ら
れる。
According to the present invention, it is possible to obtain an Al-Mn-based coating material which is excellent in far-infrared emissivity even in a high temperature environment of more than 350 ° C. and is useful as a far-infrared emitting material which can be produced easily and inexpensively.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の態様の構成概念図である。FIG. 1 is a structural conceptual diagram of an aspect of the present invention.

【図2】従来技術および本発明について使用環境温度と
遠赤外線放射率との関係を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing a relationship between a use environment temperature and a far infrared ray emissivity in the related art and the present invention.

【図3】本発明の実施例の結果を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the results of the examples of the present invention.

【図4】本発明の実施例の結果を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the results of the examples of the present invention.

【図5】本発明の実施例の結果を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the results of the examples of the present invention.

【図6】Al−Mn系合金めっき層の散乱X線回折ピーク積
分強度と各結晶相の体積率との関係を示すグラフであ
る。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the scattered X-ray diffraction peak integrated intensity of the Al—Mn alloy plating layer and the volume fraction of each crystal phase.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 瀬戸 宏久 大阪市中央区北浜4丁目5番33号 住友金 属工業株式会社内 (72)発明者 福井 国博 大阪市中央区北浜4丁目5番33号 住友金 属工業株式会社内 (72)発明者 引野 真也 大阪市中央区北浜4丁目5番33号 住友金 属工業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Hirohisa Seto 4-53-3 Kitahama, Chuo-ku, Osaka City Sumitomo Metal Industries, Ltd. (72) Kunihiro Fukui 4-53-3 Kitahama, Chuo-ku, Osaka Sumitomo Metal Industries, Ltd. (72) Inventor Shinya Hikino 4-53, Kitahama, Chuo-ku, Osaka City Sumitomo Metal Industries, Ltd.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基材表面の少なくとも一部に、平均ポア
直径0.01〜2.0 μm、多孔度 103〜1012個/cm2 の多孔
性Al−Mn系酸化皮膜を最表層として有し、この酸化皮膜
のMn/Al重量比が 0.001〜2.0 、膜厚が 0.1〜100 μm
であることを特徴とする、遠赤外線放射性に優れたAl−
Mn系被覆材。
1. A porous Al—Mn oxide film having an average pore diameter of 0.01 to 2.0 μm and a porosity of 10 3 to 10 12 pores / cm 2 is provided as an outermost layer on at least a part of the surface of the substrate. Mn / Al weight ratio of oxide film is 0.001 to 2.0, film thickness is 0.1 to 100 μm
Al-, which has excellent far-infrared radiation, characterized by
Mn-based coating material.
【請求項2】 前記酸化皮膜の下層として、Mn含有量5
〜50重量%のAl−Mn系合金層をさらに有する、請求項1
記載のAl−Mn系被覆材。
2. An Mn content of 5 as a lower layer of the oxide film
The method according to claim 1, further comprising an Al-Mn alloy layer of about 50% by weight.
The Al-Mn-based coating material described.
【請求項3】 前記Al−Mn系合金層が、非平衡Al−Mn系
合金相を体積率で20%以上含有する、請求項2記載のAl
−Mn系被覆材。
3. The Al according to claim 2, wherein the Al—Mn alloy layer contains a nonequilibrium Al—Mn alloy phase in a volume ratio of 20% or more.
-Mn-based coating material.
【請求項4】 前記Al−Mn系合金層が、溶融塩電解めっ
きにより形成されたものである、請求項3記載のAl−Mn
系被覆材。
4. The Al—Mn according to claim 3, wherein the Al—Mn alloy layer is formed by molten salt electrolytic plating.
System coating material.
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