JPH03140498A - 自動車用Ｍｇ含有Ａｌ材の表面処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、Ｍｇを含有する自動車用／ｌ材のプレス加工
前の表面処理方法に係り、特にプレス加工後のＡｌ−Ｆ
ｅ同時処理方式と併用して、優れた塗装外観および優れ
た塗装後の耐食性を得るための表面処理方法に関するも
のである。

（背景技術） 従来からの鋼板に代えて、アルミニウム（Ａｌ）板材を
、自動車、主として乗用車のボデーパネルに使用するこ
とは、欧米では珍しくないが、我が国では緒についたば
かりで、その実施の例は比較的少なく、Ａｌ板材の大き
な利用分野の一つとして今後の発展が期待されている。

ところで、かかる、１１板材の用途として期待される自
動車のボデーパネルに要求される性能は、主として、耐
食性、塗装外観、成形性および溶接性であり、従来から
の鋼板製のボデーパネルにおいては、これらの性能を満
足するために、プレス成形→熔接・接着→脱脂→リン酸
亜鉛処理→カチオン電着→中塗塗装→上塗塗装の処理工
程が確立されている。

ところが、Ａｌ製のボデーパネルについては、その実施
例が少ないことから、特に我が国においては、その処理
工程が未だ確立されていないのが実情であり、例えば特
開昭６１−９６０７４号公報には、Ａ　ｆ　Ｆｉ材をプ
レス成形して得られたＡｌ製ボデーパネルを、Ａ２専用
のラインでクロメ−ト処理してから、そのクロメート処
理したＡＡ製ボデーパネルを鋼板部材（車体）と組付け
、しかる後、その組付は品を脱脂→リン酸亜鉛処理→カ
チオン電着→中塗塗装→上塗塗装の綱板処理工程に従っ
て処理する手順が提案されているが、かかる公報に開示
の手法においては、Ａｌ専用のラインを必要とするとい
った問題がある上に、排水処理およびハンドリング等の
課題が未だ充分に解決されていないといった事情がある
。

また、プレス加工したＡｌ製ボデーパネルに鋼板部材を
組み付けた後、その鋼板部材を組み付けたＡｌ製ボデー
パネルをそのまま鋼板の処理工程で処理する、所謂Ａｊ
！−Ｆｅ同時処理方弐が、従来から欧米で実施されてお
り、我が国においても、その採用が今後増加する傾向に
あるが、かがるＡ１−Ｆｅ同時処理方式によるＡ／？製
ボデボデーパネル理方式においては、そのＡ／！−Ｆｅ
同時処理の際の脱脂工程においてＡｌ材に脱脂ムラを生
じるといった問題があり、これが、リン酸亜鉛処理更に
は塗装後のムラの原因となって、塗装後の耐食性に悪影
響を及ぼすといった不具合があった。

（解決課題） ここにおいて、本発明は、このような事情を背景として
為されたものであり、その解決すべき課題とするところ
は、前述の如き、Ａｌ−Ｆｅ同時処理方式をＡｌ製ボデ
ーパネルの表面処理方式として採用する場合において、
そのＡｌ−Ｆｅ同時処理の際の脱脂工程における脱脂ム
ラを効果的に抑制乃至は防止して、その脱脂ムラに起因
する塗装ムラ、更には塗装後における耐食性の低下を抑
制し、もって均一な塗装外観および良好な塗装後の耐食
性を得るための表面処理方法、特にＡＡ製ボデーパネル
のプレス加工前に行なって、そのような効果を有利に達
成することのできる表面処理方法を提供することにある
。

（解決手段） そして、本発明は、かかる課題解決のために、Ｍｇを含
有する自動車用Ａｌ材のプレス加工に先立つ表面処理に
おいて、該Ａ　ｌ材を軟化処理した後、無機酸または無
機酸ベースの水溶液を用いて、該Ａｌ材表面の酸化皮膜
および圧延残渣油を除去し、しかる後、３〜２０ｃｓｔ
の防錆油を該Ａｌ材の表面に１００〜１５００ｍｇ／ｒ
ｒｆの割合で付着せしめるようにしたのである。

（作用・具体的構成） ＡＩ２製ボデーパネルをＡｌ−Ｆｅ同時処理方式によっ
て処理する場合において、塗装ムラ及び塗装後の耐食性
の低下の原因となるＡ２製ボデーパネルの脱脂工程での
脱脂ムラの発生原因は、概略、以下のように推定される
。

すなわち、その主な理由は、自動車ボデーパネルのＡ４
２合金として、Ｍｇを含有する５０００系或いは６００
０系の軟化処理材が使用されているところから、そのＡ
ｆ金合金中含まれるＭｇが、Ａｌ材の製造工程中に、Ｍ
ｇＯを含む酸化皮膜層をＡｆ材表面に形成し、このＡ２
材表面に形成されたＭｇＯを含む酸化皮膜層が、Ａｆ−
Ｆｅ同時処理行程における脱脂処理の際の脱脂作用を不
均一にするためであると考えられ、また軟化処理の際の
圧延残渣油が、そのＭｇＯを含む酸化皮膜層内に残留し
て、脱脂処理の際の脱脂作用を不均一にするためである
と考えられる。

また、自動車のボデーパネルには、その使用に際して、
先ず、防錆油が塗布され、次いで、形状によってはプレ
ス油が塗布された後、プレス加工が施され、その後、化
成皮膜処理等の塗装のための表面処理が施されることと
なるが、Ａｌ製ボデーパネルの場合には、生産効率上、
軟化処理されたＡｌ板材がプレス加工後において、＠板
部材と組み付けられて、塗装のための表面処理を施され
るまでの間に、そのＡｌ板材のプレス加工品たるボデー
パネルが、油付き状態のままで、相当期間放置される場
合がある。そして、そのように、化成皮膜処理等の塗装
のための表面処理工程前において、プレス加工品たるボ
デーパネルが相当期間放置される場合には、その長期に
わたる放置の間に、防錆油やプレス油中の低沸点成分が
徐々に揮散して、高沸点、−船釣には、高粘度のオイル
のみがボデーパネル表面に残留、固着するようになり、
その上に更に汚れが付着して、強固でしかも不均一な油
膜が形成されることとなる。そして、この不均一な油膜
が酸化物質と複合化して、高度な脱脂力を必要とする不
均一な層を形成し、この高度な脱脂力を必要とする不均
一な層の存在が、脱脂工程での不均一な脱脂状態を惹起
して、脱脂ムラを更に助長するものと考えられる。

而して、前記脱脂工程における脱脂ムラの主発生原因と
考えられるＭｇＯを含む酸化皮膜層、およびこの酸化皮
膜層内に残留して、脱脂ムラを惹起すると考えられる圧
延残渣油は、特に本発明が対象とする軟化処理材の如き
圧延残渣油の少ない材料については、本発明手法のよう
に、無機酸或いは無機酸を主体とする水溶液（以下、単
に無機酸水溶液という）を用いることにより、効果的に
除去することができ、従って上記脱脂ムラの成因につい
ての推測が妥当であれば、ＭｇＯを含む酸化皮膜層およ
び圧延残渣油に起因して惹き起こされる脱脂ムラを、本
発明手法の採用により、良好に抑制乃至は防止すること
ができる。

なお、ここで、かかる無機酸水溶液を用いた酸処理の具
体的手法としては、無機酸水溶液中にＡｌ製ボデーパネ
ルを直接浸漬させるようにすることが望ましいが、無機
酸水溶液をポデーパネルにスプレー噴射する等、浸漬手
法以外の手法で酸処理を行なうようにしてもよい。浸漬
手法以外の手法によっても、Ａｌ材表面のＭｇＯを含む
酸化皮膜および圧延残渣油を効果的に除去できる手法で
あればよいのである。

また、ここで、かかる酸処理に用いられる無機酸として
は、１〜３０％程度の濃度の硫酸、硝酸、クロム酸、特
に４０〜７０°Ｃ程度の温度のものが工業的に有利に採
用されることとなるが、その濃度範囲および温度範囲以
外の硫酸、硝酸、クロム酸、更にはそれら硫酸、硝酸、
クロム酸以外の無機酸を採用することも、勿論可能であ
る。

更に、上記酸処理に際しては、脱脂力の向上を図る上で
、無機酸水溶液中に界面活性剤を添加することが好まし
く、また無機酸水溶液による酸処理の負担軽減化乃至は
安定化を図る上で、中性脱脂処理およびアルカリ脱脂処
理を適宜組み合わせることが好ましい。

例えば、無機酸水溶液による酸処理に先立って、従来の
中性溶液、例えば中性の界面活性剤で圧延残渣油を予備
脱脂するようにすれば、無機酸水溶液による酸処理の負
担を軽減して、無機酸水溶液による酸処理、換言すれば
、ＭｇＯを含む酸化皮膜および圧延残渣油の除去をより
有効且つ安定して行なって、Ａｌ製ボデーパネルのプレ
ス加工後の脱脂処理工程における脱脂ムラの発生をより
効果的に抑制し、もって優れた塗装外観並びに塗装後の
耐食性をより有効且つ安定的に得ることが可能となるの
である。

また、無機酸水溶液による酸処理に先立って、アルカリ
性溶液を用いた脱脂処理を施せば、酸化皮膜の溶解除去
および素材Ａｌの溶解時に発生する水素ガスによって、
圧延残渣油が浮上除去されるために、その後の酸処理の
負担が軽減するのであり、それ故、Ａｌ製ボデーパネル
のプレス加工後の脱脂処理工程における脱脂ムラの発生
がより効果的に抑制乃至は防止されて、より一層優れた
塗装外観並びに塗装後の耐食性を得ることが可能となる
のである。

更に、無機酸水溶液による酸処理に先立って、上述の如
き中性脱脂処理とアルカリ脱脂処理とを順次施せば、無
機酸水溶液による酸処理の条件をマイルドなものとして
、無機酸水溶液による酸処理を安定化し、もって酸化皮
膜および圧延残渣油を極めて安定的に除去して、表面処
理性能に優れた処理面を極めて安定的に実現し得るので
あり、優れた塗装外観および優れた塗装後の耐久性を得
る上で、著しく有利となるのである。

ところで、上述のようにして酸処理されたＡｌ製ボデー
パネルは、表面活性が高いために、ハンドリング時や放
置時において、汚れが付着し易く、また腐食もされ易い
。しがし、本発明に従えば、かかる酸処理を施されたＡ
ｌ製ボデーパネルには、３〜２０ｃｓｔの低粘度の防錆
油が、塗布乃至はスプレー手法等の適宜の手法で、１０
０〜１５００ｍｇ／ｒｒｆの割合で速やかに付着せしめ
られるため、それらハンドリング時や放置時における汚
れの付着が良好に抑制され、また腐食が良好に防止され
て、優れた表面処理性能が長期にわたって良好に維持さ
れることとなる。

因みに、防錆油の粘度が３ｃｓｔよりも小さくなるか、
その付着量が１００ｍｇ／ｒｒｆよりも少なくなると、
防錆油としての機能が充分果たせなくなり、逆に、防錆
油の粘度が２０ｃｓｔよりも太き（なるか、その付着量
が１５００ｍｇ／ｍを上回るようになると、プレス加工
後のＡＮ−Ｆｅ同時処理の際の脱脂工程において、防錆
油の除去が困難になる等の不具合を生じるために、かか
る防錆油の粘度および付着量は、それぞれ、３〜２０ｃ
ｓｔおよび１００〜１５００ｍｇ／ｒｒｒの範囲に制御
する必要があるのである。

なお、防錆油がこのような形態で付着せしめられたＡｆ
ｆｉ製ボデーパネルは、プレス加工後、所定の鋼板部材
と組み付けられ、その組付は後、脱脂工程を含む鋼板の
処理工程に従って、鋼板部材と一体的に同時処理されて
、その表面に塗装下地皮膜としての化成皮膜が形成され
ることとなり、またその化成皮膜の形成後、公知の如く
、電着塗装、中塗塗装、上塗塗装が施されることとなる
。

このように、本発明手法に従って酸処理が施されると共
に、防錆油が付着せしめられたＡｆ製ボデーパネルは、
Ａｌ２−Ｆｅ同時処理に際して、脱脂ムラの主原因と考
えられるＭｇＯを含む酸化皮膜および圧延残渣油が効果
的に除去されると共に、ハンドリング時や放置時におけ
る汚れの付着や腐食が良好に防止された状態で、Ａ／！
−Ｆｅ同時処理工程に供されることとなるため、かかる
Ａｌ２Ｆｅ同時処理工程での脱脂工程において、脱脂ム
ラの発生が極めて良好に抑制乃至は防止せしめられて、
かかる脱脂工程での脱脂ムラがリン酸亜鉛処理更には塗
装ムラの原因となって、耐食性に悪影響を及ぼすような
ことが良好に回避されるのである。そして、それ故に、
Ａｊ！−Ｆｅ同時処理方式をプレス加工後の表面処理方
式として採用する場合において、本発明手法を併用する
ことにより、塗装外観および塗装後の耐食性を共に大幅
に改善乃至は向上させることが可能となるのである。

なお、以上の説明から明らかなように、本発明は、Ａｌ
２製ボデーパネルを直接の処理対象として為されたもの
であるが、Ａｌ類ボデーパネル以外の自動車用Ｍｇ含有
Ａｌ材の表面処理にも本発明を通用し得ることは、勿論
である。

（実施例） 以下に、本発明の幾つかの実施例を示し、本発明を更に
具体的に明らかにすることとするが、本発明が、そのよ
うな実施例の記載によって、何ら制約を受けるものでな
く、以下の実施例の他にも、更には上述の具体的記述以
外にも、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業
者の有する知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良
等を加え得るものであることが、理解されるべきである
。

なお、以下の実施例中の百分率は、特に断りのない限り
、何れも、重量基準によって示されるものである。

厚さ：１ｍｍの−１動車ボデーパネル用ＡＰ軟化材（Ｍ
ｇ＝４．５％）を供試板材として７個の試料を用意し、
そのうちの４個に下記の条件で本発明手法を通用して、
サンプル１〜４を準備する一方、残りの３個については
、下記の本発明以外の手法を適用して、比較サンプル１
〜３を準備した。

くサンプル１〉 濃度：１０％、温度ニア０°Ｃの硫酸溶液に試料を３分
間浸漬し、水洗・乾燥後、引き続いて５ｃｓｔの粘度の
防錆油を１０００ｍｇ／ｍ２の割合で試料表面に塗布し
て、３ケ月間放置した。

〈サンプル２〉 ６０°Ｃに熱した市販のＡｌ用中性洗剤（デイプソール
Ａ１＃４７）の３％水溶液に試料を２分間浸漬して、予
備脱脂した後、濃度：１０％、温度＝７０°Ｃの硝酸溶
液に試料を１分間浸漬して、乾燥した。そして、その乾
燥した試料に粘度：５ｃｓｔの防錆油を５００ｍｇ／ｒ
ｄの割合で塗布してｚ　ｌケガ間放置した。

くサンプル３〉 市販のケイ酸ソーダ、リン酸ソーダを含むアルカリ系脱
脂剤（濃度＝５％、温度：６０’Ｃ）に試料を２分間浸
漬し、次に、濃度二３％、温度ニア０°Ｃの硫酸溶液に
１分間浸漬して、水洗、乾燥した。そして、その乾燥し
た試料に、粘度：１０ｃｓｔの防錆油を１００ｍｇ／ｒ
ｒ（の割合で塗布し、３ケ月間放置した。

〈サンプル４〉 Ａ２用中性洗剤（デイプソールＡｆ＃４７）の６０°Ｃ
１３％水溶液に試料を２分間浸漬して、予備脱脂を行な
った後、引き続いてケイ酸ソーダ、リン酸ソーダを含む
アルカリ系脱脂剤（濃度：５％、温度二６０℃）に試料
を１分間浸漬して、アルカリ脱脂を行なった。

そして、そのアルカリ脱脂を行なった試料を、濃度：１
％、温度ニア０°Ｃの硫酸溶液に１分間浸漬して、水洗
、乾燥し、その乾燥した試料に粘度：Ｌ８ｃｓｔの防錆
油を３００ｍｇ／ｍ２の割合で塗布して、３ケ月間放置
した。

〈比較サンプル１〉 試料を、無処理のまま、３ケ月間放置した。

く比較サンプル２〉 試料を、市販のケイ酸ソーダ、リン酸ソーダを含むアル
カリ系脱脂剤（濃度：５％、温度＝６０°Ｃ）に２分間
浸漬した後、水洗、乾燥した。そして、その乾燥した試
料に、無機酸による酸処理を施すことなく、１０ｃｓｔ
の粘度の防錆油を５００ｍｇ／ｎ（の割合で塗布して、
３ケ月間放置した。

く比較サンプル３〉 濃度：１０％、温度ニア０°Ｃの硫酸溶液に試料を３分
間浸漬し、水洗・乾燥した後、防錆油を塗布することな
く、３ケ月間放置した。

かかるサンプル１〜４および比較サンプル１〜３につい
て、それらの準備過程において、酸化皮膜処理後の表面
酸化物のオージェ分析を行ない、その結果を第１図乃至
第３図に示した。

この結果から明らかなように、軟化処理後において、脱
脂処理および酸処理の何れもが施されなかった比較サン
プル１については、試料表面のＭｇが最大値で約４０％
存在しく第２図参照）、またアルカリ脱脂処理だけが施
されて、酸処理が施されなかった比較サンプル２につい
ては、試料表面のＭｇが最大約２９％存在しく第３図参
照）、それら比較サンプル１．　２については、何れも
、ＭｇＯを含む酸化皮膜が充分除去されていないことが
認められたが、本発明手法に従うサンプル１〜４の全部
、および比較サンプル３については、試料表面のＭｇの
最大値が何れも約５％に減少しており（第１図参照）、
ＭｇＯを含む酸化皮膜が充分良好に除去されていること
が認められた。

ところで、上述のような処理条件で得られた各サンプル
１〜４および比較サンプル１〜３については、それぞれ
、自動車のＡｆ！−Ｆｅ同時処理を想定して、室内暴露
を１ケ月間行なった後、低粘度防錆油を１０００ｍｇ／
ｒｒｆの割合で塗布し、更に室内暴露を１ケ月間行ない
、その後、Ａｆ−Ｆｅ同時処理工程に従って、脱脂処理
、リン酸亜鉛処理およびカチオン電着を行なった。そし
て、各サンプル１〜４および比較サンプル１〜３につい
て、それぞれ、脱脂処理後の水濡れ性、リン酸亜鉛処理
後の外観、カチオン電着後の外観および塗膜２次密着性
を評価した。

それらの評価結果を下記第１表に示す。

なお、脱脂処理は、脱脂液を遊離アルカリ度１４ポイン
トに調整後、４０°Ｃに熱して、試料を２分間浸漬し、
１分間水洗することによって行ない、脱脂処理後の水濡
れ性は、その水洗の後、試料を空気中に３０秒放置した
後の試料表裏のそれぞれの水濡れ面積の百分率で評価し
た。

また、リン酸亜鉛処理は、リン酸亜鉛系による浸漬方式
により、４０°ｃ×２分間の浸漬処理後、試料を水洗、
乾燥することによって行ない、かかるリン酸亜鉛処理後
の外観は、その乾燥後において、試料表面のＳＥＭ写真
により、評価した。

更に、カチオン電着後の外観は、市販のカチオン電着塗
料を用いた２０μｍの膜厚の電着後において、その外観
を評価した。

また、塗膜２次密着性は、５０°Ｃのイオン交換水に試
料を３０日間浸漬後、ｌ　ｍｍの基盤目剥離テストにて
、基盤目総数に対する塗膜残存数の百分率で評価した。

第　　１ 表 ◎：偵手し　　○：良、　　△：やや劣る。×：劣るか
かる第１表の比較から明らかなように、本発明手法によ
らない比較サンプル１〜３については、何れも、脱脂処
理後の水濡れ性や塗膜２次密着性が充分ではなく、特に
オージェ分析結果によってＭｇＯを含む酸化皮膜の除去
が充分でないと認められた比較サンプル１．２について
は、水濡れ性が著しく劣っており、脱脂処理が必ずしも
充分良好に行なわれていないことが認められると共に、
塗膜２次密着性についても、かなり劣ることが認められ
た。なお、比較サンプル１．２については、リン酸亜鉛
処理後の外観および電着後の外観も、かなり劣っている
ことが認められた。

一方、これに対して、本発明手法が適用されたサンプル
１〜４は、何れも、脱脂処理後の水濡れ性が表裏とも１
００％で、脱脂処理が極めて良好に行なわれたことが認
められ、また塗膜２次密着性についても、各サンプル１
〜４共に、極めて良好な結果が得られることが認められ
た。従って、このことから、本発明手法が適用されたサ
ンプル１〜４については、上塗塗装後の最終塗装外観お
よび最終塗装後の耐食性が、共に著しく優れたものとな
ることが明らかに認識されるのである。

なお、本発明手法が適用されたサンプル１〜４は、リン
酸亜鉛処理後の外観および電着後の外観が、比較サンプ
ル１．２に比べて著しく優れており、また比較サンプル
３と比べた場合にも、リン酸亜鉛処理後の外観が優れて
いることが認められた。

而して、以上の説明から明らかなように、自動車用Ｍｇ
含有Ａｌ材を鋼板処理工程に従って、ＡＱ−Ｆｅ同時処
理する場合には、Ａｌ材表面のトＡｇｏを含む酸化皮膜
の存在およびその酸化皮膜と圧延残渣油との併存が、そ
のＡｌ−Ｆｅ同時処理工程における脱脂工程での脱脂ム
ラの発生、ひいては最終的な塗装外観および塗装後の耐
食性に大きな影響を与え、またＡｌ材のプレス加工前後
の放置時においては、防錆油の塗布の有無乃至塗布形態
が、それら最終的な塗装外観および塗装後の耐食性に大
きな影響を与えるこζが認められるのであり、このこと
から、前記脱脂工程における脱脂ムラの成因についての
推測が妥当であり、その推測に基づいて為された本発明
手法が、Ａｎ−Ｆｅ同時処理の際の脱脂工程における脱
脂ムラの発生を抑制乃至は防止して、良好な塗装外観お
よび塗装後の良好な耐食性を得る上で、極めて有効であ
ることが認められるのである。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、Ｍｇを含む自動車用Ａ
ｌ材のプレス成形加工に先立って、かかるＭｇを含む自
動車用Ａｌ材を本発明手法に従って表面処理するように
すれば、Ａｌ−Ｆｅ同時処理手法を採用する場合におい
て、たとえＡｆｆ材のプレス加工前後の放置期間がある
程度長期にわたる場合にあっても、Ａｆｆ−Ｆｅ同時処
理の際の脱脂工程における脱脂ムラの発生を良好に抑制
乃至は防止して、優れた最終塗装外観を得ることができ
ると共に、その最終的な塗装後における耐久性を大幅に
向上することができるのであり、詩にボデーパネルに適
用した場合において、優れたボデーパネル性能を得るこ
とができるといった効果が得られるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明手法に従って表面処理が施された４つ
のＡｌ材と比較サンプル３のＡｌ材のオージェ分析結果
を示すグラフであり、第２図および第３図は、それぞれ
、比較サンプル１及び比較サンプル２のＡ２材のオージ
ェ分析結果を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　Ｍｇを含有する自動車用Ａｌ材のプレス加工に先立つ
   表面処理において、該Ａｌ材を軟化処理した後、無機酸
   または無機酸ベースの水溶液を用いて、該Ａｌ材表面の
   酸化皮膜および圧延残渣油を除去し、しかる後、３〜２
   ０ｃｓｔの防錆油を該Ａｌ材の表面に１００〜１５００
   ｍｇ／ｍ＾２の割合で付着せしめることを特徴とする自
   動車用Ｍｇ含有Ａｌ材の表面処理方法。