アルミアルマイト（陽極酸化処理）とは

アルミアルマイト（陽極酸化処理）とは、アルミニウム素材本来の特性を保護するために行われる表面処理です。その用途は非常に広く、工業用アルミニウム製品のほぼすべてに使用されていると言えます。アルマイトの特徴とメリット・デメリットを見てみましょう。

アルミアルマイト（陽極酸化処理）の特徴
アルミニウムのアルマイトとは、アルミニウムの表面に人工的に酸化皮膜を生成させる加工です。
一般にアルミニウムは錆びにくい金属というイメージがありますが、実はアルミニウム自体はイオン化傾向が高く、水や酸素など様々な化学物質と反応しやすい性質を持っています。そのため、空気と接触すると、空気中の酸素元素と結合して、ボーキサイトとしても知られるアルミナ（AL2O3）と呼ばれる薄い酸化膜が生成され、非常に安定した化学的性質を特徴とします。そのため、抗酸化作用があるだけでなく、液体や酸性物質による侵食にも強く、他の化学反応を起こしにくくなっています。そのため、特別な処理をしなくても、アルミニウム表面の酸化皮膜層が内部を腐食から守る性質を持っています。これが、アルミニウムが錆びない金属とみなされている理由です。したがって、表面に自然に発生する膜によって内部特性が保護されている金属は、不活性状態と呼ばれます。しかし、この自然に発生する酸化膜はわずか2nm程度と非常に薄く、わずかな傷でも内部基板が露出してしまう可能性があります。そのため、十分な防錆効果は期待できません。そこでアルミニウムに電解処理を施し、人工的に厚い酸化皮膜を生成させるのがアルミアルマイトです。アルミニウムは、硫酸、クロム酸以外にも、リン酸、シュウ酸などの酸性水溶液に浸漬することができます。アルミニウムを陽極（陽極）側に置いて電気分解を行うと、陽極で起こる酸化反応によりアルミニウムの表面に酸化皮膜が形成されます。そのため、この処理はアルミニウムアルマイト処理とも呼ばれます。陽極酸化処理とも呼ばれます。アルミニウムのアルマイト処理により生成される酸化皮膜の厚さは5～70μmで、六角形の中心に小さな穴が規則的に並んだ蜂の巣状の構造をしています。アルミニウムのアルマイト処理のもう一つの特徴は、酸化された被加工物には、基材表面から外側に向かって増加する薄膜部分と、基材表面から内側に浸透する部分とが存在することである。そのため、陽極酸化後の部品を陽極酸化する際には、酸化アルミニウム層を一度剥がして基材の厚みを薄くし、薄くする必要があります。二次アルマイト処理によりさらに皮膜が外側に広がり、製品の外形寸法も変化します。例えば、標準的な白色アルミアルマイトの場合、アルミアルマイトの膜厚が約10μmであるため、アルミアルマイト後は表面サイズが外側に約5μm増加する場合があります。なお、貫通のないネジ穴などの袋穴では、事前に脱脂処理を行っていても、穴内に切削油が残留しており、アルミアルマイト処理時にそれらの液が飛散する場合があります。非貫通ねじ穴などの袋状穴では、事前に脱脂処理を行っても、穴内に切削油が残留する場合があります。アルマイト処理中にこれらの溶液が噴出する場合がありますので注意が必要です。
アルミニウムのアルマイト処理の種類
アルミニウムのアルマイト処理は色や表面によっていくつかの種類に分類されます。以下に代表的なものを3つ挙げます。

白色アルミニウムアルマイト：アルミニウムの最も一般的なアルマイト方法です。白くはなりませんが、下地の見た目が若干くすんで見えます。膜厚は約１０μｍである。
ブラックアルミアルマイト：アルミアルマイトを色分けして染色。黒く染めたものをブラックアルミアルマイトといいます。カラーアルミニウムを陽極酸化処理するために最も一般的に使用される方法です。
アルミアルマイト（艶消し）：アルミアルマイト処理の前にサンドブラスト処理を行うと、艶消し効果が得られます。アルミアルマイトの中でも特に装飾性が高く、白だけでなく多色に染めることができます。

アルミニウムアルマイト処理の利点
アルミニウムの腐食を防ぐことに加えて、アルミニウムの陽極酸化処理には他にも多くの利点があります。
脱落しない: アルミニウムの陽極酸化処理は、基材を侵食しながら成長し、一体化します。そのため、電気メッキや溶射とは異なり、酸化皮膜が剥がれる心配がありません。
強い耐食性、耐変色性、耐食性：酸化アルミニウム（AL2O3）の主成分はアルミナであり、化学的性質が安定しており、他の化学物質と反応しにくい性質を持っています。また、酸化皮膜に形成されたハニカム穴を封止することで、より高い耐食性を得ることができます。変色や腐食を防ぎます。
酸化皮膜は非常に硬く、耐摩耗性に優れています。アルミニウム自体は比較的柔らかく、加工や変形がしやすい金属です。表面硬度はHV20～150程度しかありません。しかし、酸化アルミニウムは非常に硬い物質であるため、陽極酸化後のアルミニウムの表面硬度はHV200-600程度まで高めることができます。したがって、耐摩耗性が強いという利点があります。特に膜厚が20μmを超える硬質アルミアルマイト材ではその硬度はHV400を超え、表面硬度はステンレス鋼を上回る場合があります。そのためシャフトなどの摺動部品にも使用できます。
多色に着色でき、見た目も美しい。前述したように、アルミニウムアルマイトによって形成される薄膜には規則的に並んだ微細孔が存在します。染料を吸着することができ、様々な色に着色できるのもアルミアルマイトの利点の一つです。アルミニウム陽極酸化処理の着色は、電解処理後、ハニカム穴を封止する前に、部品を溶解した着色剤溶液に浸漬することによって行われます。そのため、コーティングとは異なる、輝く金属光沢のある美しい表面が得られるのも特徴の一つです。また、アルミアルマイト自体の硬度が高いため、美しい表面が傷つきにくいのも特徴です。そのため、アルマイト処理されたアルミニウム製品は、建築外装や機械外装など、美しい外観が要求される分野で使用されることが多いです。
強力な絶縁性と非導電性：アルミニウムをアルマイト処理することで形成される酸化アルミニウム皮膜は非導電性です。アルミニウム自体は高い導電性を持っていますが、アルミニウムにアルマイト処理を施すと絶縁性を持ちます。逆に、導電性を持たせたい場合には、アルミニウムのアルマイト皮膜を切削等により除去し、基材を露出させることも可能である。
熱伝導率は低いが放熱性が高い：アルミアルマイト加工は熱伝導率が低く、断熱性があります。一方、アルマイトは放射性（遠赤外線など）が高く、放熱性が高いという特徴があります。そのため、アルマイト処理されたアルミニウムはラジエーターなどの放熱部品としてよく使用されます。

アルミアルマイト処理のデメリット
アルミニウムのアルマイト処理には多くの利点がありますが、いくつかの欠点や注意すべき問題もあります。
脆性が高く、靭性が不十分: アルミニウムの陽極酸化処理は、非常に硬い薄膜層を形成します。そのため、アルミニウムのアルマイト自体は靭性が不足し、脆いという欠点を持っています。アルミアルマイト処理後に穴あけ加工や曲げ加工を行うと、皮膜の破れやクラックからのアルミアルマイト皮膜の剥離を引き起こす可能性があります。したがって、アルミニウムのアルマイト処理前に他の機能の処理を完了するのが最善ですが、アルマイト処理後の材料を購入して加工する場合は、酸化皮膜が損傷していないか注意する必要があります。
耐熱性が低い：アルマイト皮膜が脆いため、母材の変形や膨張収縮に耐えられないという欠点があります。特にアルミ基板は熱膨張しやすい素材であるため、100度を超える環境下ではアルマイト皮膜にクラックや剥離が発生する場合があります。陽極酸化アルミニウム自体は安定した堅牢な薄膜層ですが、その下地アルミニウムの特性が必ず影響します。高温や温度変化の激しい環境での使用には適しておりませんのでご注意ください。