JPH03146688A - 亜鉛メッキアルミニウム板の製造方法 - 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】 産業上の利用分野 この発明は自動車のボデー等に使用される表面処理アル
ミニウム板の製造方法に関し、特にリン酸亜鉛処理を施
して使用される用途の亜鉛メッキアルミニウム板の製造
方法に関するものである。

従来の技術 従来、自動車のボデーには鋼板が使用されるのが通常で
あった。この種の自動車ボデー用鋼板としては、普通鋼
板、高張力鋼板のほか、亜鉛メッキ鋼板や合金化亜鉛メ
ッキ鋼板などの表面処理鋼板が使用されている。これら
のうち、亜鉛メッキ鋼板や合金化亜鉛メッキ鋼板などの
表面処理鋼板は、耐食性が優れていることから、特に耐
食性が要求される部位あるいは車種などに推奨される。

ところでこのような鋼板を用いた自動車のボデーの組立
て製造ラインにおいては、ボデー用鋼板をプレス加工等
により所定の形状に成形して各ボデーパーツとした後、
各ボデーパーツを組立てるとともにスポット溶接し、そ
の後、組立てられたボデーに対して脱脂処理を施してか
ら、鋼板と塗膜との密着性向上および耐食性向上を目的
として、一種の化成処理であるリン酸亜鉛処理を施し、
その後電着塗装および通常のスプレー塗装を行なうのが
一般的である。

一方、最近では自動車の燃費向上のための車体軽量化を
主目的として、アルミニウム板を自動車のボデーに使用
することが多くなっている。この場合、自動車のボデー
全体をアルミニウム化することは未だ稀であり、一般に
は鋼板とアルミニウム板とを併用するのが通常である。

このような鋼板とアルミニウム板とを併用して自動車ボ
デーの組立て製造を行なうためには、前述の鋼板のみの
場合と同じラインを用いることが要望されているすなわ
ち、成形した鋼板からなるボデーパーツと成形したアル
ミニウム板からなるボデーパーツを組立てて溶接し、ボ
デーを作成した後、そのボデー全体に対して脱脂処理を
施してからリン酸亜鉛処理を施し、その後電着塗装やス
プレー塗装を行なうことが望まれる。このようにすれば
、鋼板とアルミニウム板とを併用する場合でも新たに別
の組立て製造ラインを新設しなくて済み、しかも工程の
連続性も保たれるから、製造コスト面で有利となる。し
かしながらこの場合はアルミニウム板に対しても鋼板と
同時にリン酸亜鉛処理が施されることになるため、次の
ような問題が生じる。

すなわち、アルミニウム板にリン酸亜鉛処理を施した場
合、アルミニウム板表面にリン酸亜鉛皮膜が充分に生成
されないばかりでなく、ＡＩ板表面が溶解して、リン酸
亜鉛処理浴中にＡＩイオンが溶出してしまう。そのため
、前述のように自動車用ボデーとして一体化した鋼板と
アルミニウム板に同時にリン酸亜鉛処理する際には、ア
ルミニウム板から溶出したＡＩイオンによって鋼板表面
へのリン酸亜鉛皮膜の生成も阻害されてしまい、その結
果充分な耐食性および塗膜の充分な密着性が得られなく
なってしまう問題が生じる。

このような問題を解決する方法としては、既に特開昭６
１−１５７６９３号において、リン酸亜鉛処理性に優れ
たアルミニウム板を製造する方法が提案されている。こ
の提案の方法は、予めアルミニウムの表面にＺｎメッキ
層、ｚｎ合金メッキ層もしくはＦｅ合金メッキ層のいず
れかを　Ｉｇ／−以上の付着量で形成しておくものであ
り、このようにＺｎメッキ層等を形成しておくことによ
って、後のリン酸亜鉛処理時にアルミニウム板からＡ！
イオンが浴中へ溶出せず、そのためアルミニウム板と鋼
板とを併用したボデーに対してリン酸亜鉛処理を施す場
合でも鋼板に充分にリン酸亜鉛皮膜を生成することがで
き、しかもアルミニウム板自体の表面にもリン酸亜鉛皮
膜を生成することができるとされている。

発明が解決しようとする課題 しかしながら前述のような特開昭６１−１５７６９３号
の提案の方法を実際に適用しようとする場合、次のよう
な問題がある。すなわち、アルミニウムやアルミニウム
合金の表面に電気メッキを施すことは、他の金属に電気
メッキを施す場合と比較して格段に困難であり、前記提
案の公報中に示されているような通常の硫酸亜鉛洛中で
アルミニウム板に電気メッキを施しただけの場合は、密
着性の極めて劣るメッキ皮膜しか生成されない。

その密着性の程度の低さは、セロテープでも簡単に皮膜
が剥離してしまうほどである。そのため特に成形前にメ
ッキを施しておくプレコート板の場合には、成形加工時
等においてメッキ皮膜が破れ、そのため前述のような自
動車ボデーの組立て製造ラインでは、リン酸亜鉛処理時
にそのメッキ皮膜が破れた部分からＡ！イオンが溶出し
てしまう。

すなわち、折角リン酸亜鉛処理性向上のためにＺｎメッ
キ層等のメッキ層を形成しておいても、実際にはメッキ
層の密着性の低さのためにリン酸亜鉛処理性を改善する
ことは困難であった。

ところで一般にアルミニウムに対する電気メッキにおい
て、メッキ層の密着性を増す方法としては、前処理とし
て中間層を形成しておくことが行なわれている。例えば
亜鉛メッキ層を形成する場合の中間層生成前処理として
は、ジンケート処理が代表的である。しかしながらこの
ようなジンケート処理等によって中間層を生成させた後
に改めて電気亜鉛メッキを施すことは、生産性を著しく
低くする問題がある。特にプレコート板として、コイル
状のアルミニウム板を処理する場合に適用することは工
業的に不適当である。したがってジンケート処理などに
よって中間層を形成してから電気亜鉛メッキを施す方法
は、自動車のボデー用アルミニウム板の如く大量処理す
る場合に適用することは困難であった。

この発明は以上の事情を背景としてなされたもので、リ
ン酸亜鉛処理性を向上させるべくアルミニウム板に亜鉛
メッキ層を形成するにあたって、ジンケート処理などに
よる中間層の生成を要することなく、密着性や皮膜均一
性が良好な亜鉛メッキ層を、高能率、低コストで生成さ
せ得る方法を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 本発明者等は鋭意実験・検討を重ねた結果、塩酸等の塩
素化合物と亜鉛の無機酸塩とを、Ｚｎ”イオン濃度およ
びｐＨが所定の範囲内となるように含有する洛中でアル
ミニウム板に対して電気亜鉛メッキを施すことによって
、前述の目的を達成し得ることを見出し、この発明をな
すに至った。

具体的には、この発明は表面にリン酸亜鉛処理を施して
使用される用途の亜鉛メッキアルミニウム板を製造する
方法において、アルミニウム板表面に脱脂処理を施した
後、塩素化合物と亜鉛の無機酸塩とを、浴中のＺｎ２＋
イオン濃度が０．１〜７５ｇ／ｌの範囲内、ｐＨが３．
５以下となるように含有するメッキ浴で電気亜鉛メッキ
を施すことを特徴とするものである。

作　　　用 この発明の方法では、アルミニウム板に脱脂処理を施し
た後、塩素化合物と亜鉛の無機酸塩とを含有するメッキ
浴で電気メッキを行なう。このとき、メッキ浴は、Ｚｎ
２＋イオン濃度が０．１〜７５ｇ７ｉ、ｐｖ＋が３．５
以下となるように調整する。

このようなメッキ洛中にアルミニウム板を浸漬し、その
アルミニウム板を陰極として通電すれば、塩素化合物に
由来するメッキ洛中のＣＩ−イオンと上記ｐＨに調整し
たこにより存在するＨ１イオンとによりアルミニウム板
の表層が溶解されつつ、Ｚｎ２＋イオンが金属亜鉛とし
て陰極であるアルミニウム板表面に電解析出し、亜鉛メ
ッキ皮膜が生成される。このとき、前述のようにＣＩ−
イオンとＨ＋イオンとによりアルミニウム板の表層が溶
解されて活性な面が露呈されるから、亜鉛の電解析出は
活性な面になされ、そのため亜鉛メッキ皮膜はアルミニ
ウム板に対して高い密着性をもって生成される。すなわ
ち、特にジンケート処理等によって予め中間層を生成し
ておかなくても、電気メッキのみによって密着性が良好
でかつ皮膜均一性も良好な亜鉛メッキ皮膜が形成される
。

このようにして亜鉛メッキ層が形成されたアルミニウム
板は、その後に塗装前処理としてリン酸亜鉛処理を施す
にあたっても、表面に亜鉛層を有するためアルミニウム
がリン酸亜鉛処理浴中に溶解することがなく、そのため
例えば鋼板を併用して組立てた自動車ボデーに対してリ
ン酸亜鉛処理を施す際でもＡＩイオンにより鋼板表面の
リン酸亜鉛処理皮膜の生成が阻害されることがなく、し
かもアルミニウム板（亜鉛メッキ層表面）に対してもリ
ン酸亜鉛処理皮膜が充分に生成される。

ここで、この発明の方法におけるメッキ浴のｐＨが３．
５を越えればアルミニウム板に対する充分な溶解作用が
得られない。またメッキ洛中のＺｎ”イオン濃度がＯ，
Ｉｇ／１未満では亜鉛メッキ層の生成速度が遅くなって
処理に長時間を要するようになり、一方りｎ’°イオン
濃度が７５ｇ／ｊ’を越えれば、飽和溶解度以上となっ
て塩が溶解せずに底にたまり、かえって悪影響を及ぼす
。したがってメッキ浴のＺｎ’＋イオン濃度は０．１〜
７５ｇ／Ｊの範囲内とし、ｐＨは　３，５以下とした。

発明の実施のための具体的な説明 この発明で対象となるアルミニウム板の成分１ｆｌ成は
、リン酸亜鉛処理を施される用途であれば特に限定され
ず、純アルーミニウム板のほか各種のアルミニウム合金
板が対象となる。特にこの発明では自動車ボデー用に使
用されるＡｌ−Ｍｇ系合金（ＪＩ３５０００番系合金ン
、ＡＪ−Ｍｇ−３ｉ系合金（Ｉｔｓ　６０００番系合金
）に好適に適用することができる。

この発明の方法による電気亜鉛メッキをアルミニウム板
に施す段階は、プレス加工等により所要の形状に成形し
た後でも良いが、プレコート板として成形前の段階、特
にコイル状の段階で適用する場合に大きな効果が得られ
る。すなわち、この発明の方法によれば密着性の著しく
優れた亜鉛メッキ層が得られるから、メッキ後に成形加
工を施しても亜鉛メッキ層が剥離したりすることがなく
、そのためその後のリン酸亜鉛処理でもＡ／イオンがリ
ン酸亜鉛処理洛中に溶出することが確実に防止され、し
かも高能率で処理できるためコイル状のアルミニウム板
に対して連続処理することが可能となるからである。

アルミニウム板に対して最初に施す脱脂処理には、アル
ミニウム板表面の油脂分を除去するのみならず、表面を
エツチングして酸化物を除去するような脱脂処理剤を用
いることが望ましく、例えばリン酸ソーダ系脱脂剤ある
いは苛性ソーダ等を用いることができる。

脱脂後は一旦水洗を行なってから表面のスマットを除去
するためのデスマット処理を行ない、その後再び水洗し
てから電気亜鉛メッキを行なうことが望ましい。

電気亜鉛メッキにおけるメッキ浴に使用される亜鉛の無
機酸塩としては、塩化亜鉛（ｚｎＣ１２）が好適である
が、このほかＺｎＳＯ４゜（ＮＨ４）２　ＺｎＣＩａ等
も使用することができる。もちろん２種以上の亜鉛の無
機酸塩を混合しても良い。またメッキ浴に使用される塩
素化合物としては、塩酸（ＨＣｊ）が好適であるが、こ
のほかＡ　Ｉ　Ｃｌ　２　、　　ＨＣＩ　Ｏ、Ｉ（ＣＩ
　Ｏ□。

ＨＣｌ０３等も使用することができる。さらにメッキ浴
には、通常の電気亜鉛メッキ浴に添加される添加剤、例
えば塩化アンモニウム（Ｎ）１４　ＣＡ’）Ｈ３ＢＯ３
、Ｎａ）、Ｓ０４、その他各種光沢剤が含有されていて
も良い。なおここで塩素化合物としてＨＣＩを用いる場
合、メッキ浴のＨＣ１濃度は０．０１〜　ＩＮ程度とす
ることが望ましい。

電気メッキの際の電流密度は、一般的な電気亜鉛メッキ
の場合と同程変であれば良く、特に限定されないが、通
常は５〜３０Ａ／ｄａｒ程度とすれば良い。また生成さ
せる亜鉛メッキ皮膜の厚みは任意であるが、通常は０．
１〜１０ＩｉＩｎ程度とすれば良い。

このようにして電気亜鉛メッキを施した後には、常法に
したがって水洗および乾燥を行ない、亜鉛メッキアルミ
ニウム板製品とするのが通常である。

実　　施　　例 成分組成がＭ　ｇ　Ｏ，ｌ１５ｖｔ％、Ｓ　ｉ　Ｏ，９
１１ｖｊ％、ＣｕＯ，２７ｖｊ％、Ｍ　ｎ　Ｏ，３８ｖ
１％、残部が実質的に八！よりなるアルミニウム合金（
＾Ａ６［１１Ｇ相当合金）の板に対して、リン酸ソーダ
系脱脂剤を用いて脱脂処理を行なった後水洗し、さらに
デスマット処理を行なった後再び水洗した。次いで塩化
亜鉛と塩酸の混合水溶液、もしくはさらにそれに添加剤
としてＮＨ４Ｃ７を添加した水溶液をメッキ浴として用
いて、電気亜鉛メッキを行なった。ここで、各メッキ浴
の成分組成を、Ｚｎ’−イオン濃度、Ｃ！−イオン濃度
、ＨＣＡ’濃度、ｐｎで第１表の本発明例１〜６に示す
。また電気亜鉛メッキにおける電流密度、時間、および
メッキ皮膜生成厚みを第１表中に併せて示す。なお電気
亜鉛メッキ後は水洗および乾燥を行なった。

一方、比較例として次の比較例１〜３に示す方法で、前
記同様な成分組成のアルミニウム板に対する処理を行な
った。

比較例１ニ アルミニウム板に対して前記同様に脱脂処理を行なった
後、水洗し、第１表中に示すように塩酸を添加しない塩
化亜鉛の水溶液にＮＨ４Ｃｌを添加した電気亜鉛メッキ
浴を用いて電気亜鉛メッキを行ない、その後水洗および
乾燥を行なった。

比較例２ニ アルミニウム板に対して前記同様に脱脂処理を施した後
、水洗し、さらにデスマット処理を施した後、水洗して
ジンケート処理を行なった。このジンケート処理として
は、Ｚｎ置換処理後、硝酸による酸洗を施し、さらにＺ
ｎ置換を行なうダブルジンケート処理法を適用した。そ
の後、水洗してから、比較例１の場合と同様に塩酸を添
加しない電気亜鉛メッキ浴を用いて電気亜鉛メッキを施
し、さらに水洗して乾燥させた。

比較例３： この比較例３は、アルミニウム板に対して全くメッキ等
の表面処理を行なわなかったものである。

以上の本発明例１〜６および比較例１〜３による板につ
いて、各種の皮膜性能（但し比較例３については、アル
ミニウム板の表面性能）を調べたので、その結果を第２
表に示す。

なお第２表中に示される各皮膜性能のうち、「密着性」
は、皮膜に基盤目状の切り込みを入れてセロテープで剥
離させる試験を行ない、剥離が生じなかった割合で評価
した。また「成形後の密着性」は、プレス加工を施した
後の状態で外観を観察し、皮膜の剥離が全く生じなかっ
た場合にＯ印を、若干の剥離が生じた場合にΔ印を、顕
著に剥離が生じた場合にＸ印を付した。さらに「溶接性
」は抵抗スポット溶接における溶接性を評価した。また
「化成処理性」は、鋼板とともにリン酸亜鉛処理を施し
て、鋼板表面へのリン酸亜鉛処理皮膜の生成状態とリン
酸亜鉛処理浴の劣化状態を評価した。「耐糸錆性」はＡ
ＳＴＭ　Ｄ２０８３の方法に準拠して、糸端長さで評価
した。また「能率性」は処理に要する時間で評価した。

さらに「皮膜均一性」は、外観観察により皮膜厚みの均
一性を評価した。

第 表 第２表から明らかなように、本発明例１〜６の場合は、
皮膜の密着性が優れており、そのため化成処理性（リン
酸亜鉛処理性）も優れており、またその他の皮膜性能も
良好であって、しかも処理能率も優れている。一方、塩
酸を添加しない電気亜鉛メッキ浴を用いて電気亜鉛メッ
キを施した比較例１の場合は、皮膜の密着性が劣り、そ
のためリン酸亜鉛処理性も劣っている。またダブルジン
ケート処理を施して中間層を生成させてから比較例１と
同様の電気亜鉛メッキを行なった比較例２の場合、皮膜
の密着性は良好であったが、処理能率の点で問題がある
。

発明の効果 以上の実施例からも明らかなように、この発明の方法に
よれば、ジンケート処理などによる中間層の形成を要す
ることなく、電気メッキのみにてアルミニウム板の表面
に密着性、皮膜均一性の優れた亜鉛メッキ皮膜を形成す
ることができる。したがってこの発明の方法により亜鉛
メッキ皮膜が形成されたアルミニウム板は、その後に成
形加工等を施してもメッキ皮膜が剥離したり破れたりす
ることがなく、そのため後のリン酸亜鉛処理時において
アルミニウム板のＡ／が溶解してＡＡ’イオンが処理洛
中に溶出することが確実に防止されるため、リン酸亜鉛
処理性も優れ、特にアルミニウム板と鋼板とを同時にリ
ン酸亜鉛処理する場合でも鋼板表面に確実にリン酸亜鉛
処理皮膜を形成することができる。またこの発明の方法
では、前述のようにジンケート処理などによる中間層の
形成を要しないため、生産性が高いとともに設備コスト
も低く、したがって量産規模で連続処理するに適してお
り、特にコイル状のアルミニウム板を連続処理するに好
適である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 表面にリン酸亜鉛処理を施して使用される用途の亜鉛メ
   ッキアルミニウム板を製造する方法において、 アルミニウム板表面に脱脂処理を施した後、塩素化合物
   と亜鉛の無機酸塩とを、浴中のＺｎ＾２＾＋イオン濃度
   が０．１〜７５ｇ／ｌの範囲内、ｐＨが３．５以下とな
   るように含有するメッキ浴で電気亜鉛メッキを施すこと
   を特徴とする亜鉛メッキアルミニウム板の製造方法。