JPH0413894A - 自動車用アルミニウム合金塗装用材及びその製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明はアルミニウム合金塗装用材に係り、特にアルミ
ニウム合金材を自動車用アルミニウム合金塗装材料とし
て使用した場合、リン酸亜鉛処理に際し、処理浴を汚染
したり、疲労させたりしない下地処理されており、且つ
塗装焼付けした後はアルミニウム合金材と樹脂塗膜との
密着性に優れ、腐食性の厳しい環境の使用にも耐えるア
ルミニウム合金塗装用材及びその製造方法に関する。

［従来の技術］ 従来、自動車のポデーには鋼板が使用されるのが通常で
あった５、この種の自動車ポデー用鋼板としては、普通
鋼板、高張力鋼板のほか、亜鉛メツキ鋼板や合金化亜鉛
メツキ鋼板等の表面処理鋼板が使用されている。

これらのうら、亜鉛メツキ鋼板や合金化亜鉛メツキ鋼板
等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等に使用されてい
た。

ところでこのような鋼板を用いた自動車のポデーの組み
立て製造ラインにおいては、ポ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ポデーパーツとした後
、各ポデーパーツを組み立てると共にスポット溶接し、
その後組み立てられたポ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及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
の後電着塗装及び通常のスプレー塗装を行なうのが一般
的である。

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ポデーの外装板に
使用することが多くな−っている。この場合、自動車の
ポデー全体をアルミニウム化することは未だ稀であり、
−Ｍ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ポ
デーの組み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ポデーパーツと成形し
たアルミニウム板からなるポデーパーツを組み立てて溶
接し、ポデーを作成した後、そのポ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
新たに別の組み立て製造ラインや塗装ラインを新設しな
（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、アルミニウムが溶解して、リン
酸亜鉛処理洛中にアルミニウムイオンが生成してしまう
ため、前述のように自動車用ポデーとして一体化した鋼
板とアルミニウム板からなるポデーにリン酸亜鉛処理す
ると、溶出したアルミニウム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
充分な耐食性及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
１−９６０７４号において、アルミニウム材と鋼材が組
み合わされた製品の化成処理方法が提案されている。

この方法はあらかじめアルミニウムの表面にクロメート
層を形成しておくものであり、このようにクロメート層
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アルミニウムが洛中に溶出せず、ア
ルミニウム板と鋼板とを併用したポデーに対してリン酸
亜鉛処理を施す場合でも、アルミニウムイオンの妨害を
受けることなく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はリン
酸亜鉛処理後においてもクロメート層が存在するとされ
ている。

しかしながら、特開昭６１−９６０７４号において提案
されているクロメ−１・処理法は処理液が主としてクロ
ム酸塩、リン酸塩、フッ酸等から構成されており、これ
らは人体に非常に有害であるため大規模な排水処理設備
投資を必要とするばかりでなく、環境保全の面からノン
クロム処理が望まれている。

また、アルミニウム合金板にクロメート処理をする場合
、ライン構成が脱脂→水洗→デイスマットー水洗→化成
処理−水洗と工程が長い上に、処理時間も長くコストの
高い設備が必要とされていた。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は自動車用アルミニウム合金塗装用材として、 ■　プレス等の加工により下地がクラックしたり、剥離
がなく密着性に優れているものであること ■　リン酸亜鉛処理で、処理浴をアルミニウムイオンで
汚染したり、疲労さぜたりせず、また鋼板のリン酸亜鉛
処理を妨害しないこと■　リン酸亜鉛処理後においても
塗膜密着性の高いアルミニウム材であること ■　塗料（樹脂）の選択の自由度が高いことを目標とし
た。

また、このアルミニウム合金塗装用材の製造法として、 ■　使用する原材料は環境汚染性がないこと■　処理時
間、工程数などが短く、生産性の高い方法であること ■　設備コスト、ランニングコストが低い方法であるこ
と を目標とし、従来の下地処理されたアルミニウム合金材
とは異なった極めて高性能のアルミニウム合金材の提供
と、それを製造する方法の研究を行ない本発明を完成し
たものである。

「課題を解決するための手段」 本発明は、膜厚５００〜５０００人のアルカリ性水溶液
中にて交流電解処理によって得られた酸化皮膜を形成さ
せたことを特徴とする自動車用アルミニウム合金塗装用
材を提供することにある。

更に、該自動車用アルミニウム合金塗装用材は、アルミ
ニウム合金材をｐ、Ｈ９〜１３、浴温３５〜８５℃のア
ルカリ性水溶液中、電流密度４−５０　Ａ　／　ｄ　ｍ
　２にて電気πが８０　ｃ　／　ｄ　ｍ　２を越え、酸
化皮膜の厚さ５０００Å以下となる時間、交流電解処理
を行なう製造方法により得ることができる。

本発明によるアルカリ交流電解で得られる酸化皮膜は、
ボア径が大きく　（直径約２００人、通常の硫酸陽極酸
化皮膜では５０人程度）、多数の枝分かれ構造を有して
いる。そのため塗料等を塗布した場合、ボア内部まで侵
入し易いので、高いアンカー効果が得られ、塗膜とアル
ミニウム板との間で強い密着性が得られる。

本発明の対象となるアルミニウム合金は特に制限を加え
る必要はないが、主として５０００系及び６０００系が
用いられている。

本発明において、酸化皮膜の膜厚が５００〜５０００人
と薄いこと、また枝別れを有する細孔構造となっている
結果、該酸化皮膜は柔軟性に冨み、プレス等の加工を行
なっても該酸化皮膜にクラック、剥離はほとんどなく、
結果として塗膜密着性に優れることになる。

しかし、５００Å以下ではボアの長さが短いため、充分
なアンカー効果が期待できず、密着性は低下する。

一方、酸化皮膜の厚さの」−眼である５０００人は、厚
くなることにより本発明の効果は享受でき、障害は特に
ないが、通常の処理条件で得られる厚さの上限としてこ
の程度が限度であり、これ以上厚くしても特にメリット
はない。

本発明に使用するアルカリ水溶液としては、特に限定し
ないが、通常リン酸ナトリウム、リン酸カリ・クム、ビ
ロリン酸ナトリウム、ビロリン酸カリウム、リン酸＋水
酸化ナトリウムといったリン酸塩を含むものが好ましい
。リン酸塩を含有する液の場合は、ボア径が大きくなり
易いので特に高い密着性が得られる。他に炭酸ナトリウ
ム、炭酸カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム
等の水溶液、もしくはそれらの２種以上の混合溶液を用
いることが望ましく、また脱脂性を向上させるために界
面活性剤を含んでいても良い。

また、その電解液の望ましい水素イオン指数（ｐ　Ｉ−
１）は９−１３、好ましくはｐＨ１Ｏ−１２である。

ｐ　Ｈ９未満では脱脂性が劣り、アルミニウム合金板表
面の圧延油、酸化皮膜の溶解除去が出来ない。また浴電
圧が上昇して不均一な電解が生じ易いから好ましくなく
、一方ｐＨ１３を越えれば溶解性が強すぎて生成する溶
解残渣の気泡による除去が不充分なだけでなく、密着性
に優れた多孔性酸化皮膜が形成されなくなるので避ける
べきである。

電解処理の際のアルカリ性溶液の浴温は、通常は３５〜
８５℃の範囲内である。３５℃未満の低温では脱脂−洗
浄効果が不充分になり易く、−万８５℃を越えれば溶解
性が強すぎて必要な厚みの陽極酸化皮膜が得られ難くな
る。なお、３５〜８５℃の範囲内でも、特に６０〜８０
℃の範囲内が好ましい。

交流電解時の電流密度は４〜５０Ａ／ｄｍ２好ましくは
５〜３０　、Ａ　／　ｄ　ｍ　２である。

４　Ａ　／　ｄ　ｍ　２未満では電解時発生する気泡の
量が不充分で表面の清浄化効果が劣り、密着・四に優れ
た多孔［生酔化皮膜の生成が不充分であるのて好ましく
ない。

５０　Ａ　／　ｄ　ｍ　２を越えると電解電圧が高くな
りすぎ、漏電を起こし易くなるだけでなく、反応熱によ
る「焼け」等の外観ムラが発生し易いので好ましくない
。

交流電解は総電気量が８０　ｃ　／　ｄ　ｍ　２を越え
ることとなる時間行なう必要がある。総電気量が８０　
ｃ　／　ｄ　ｍ　２以下であると多孔性酸化皮膜が所定
の厚さまで生成しないので、その上に形成させる塗膜と
の密着性が充分でない１、 電流密度が高いほど短時間にて充分な塗膜密着性を得る
ことが出来るが、電圧が高くなるため大型電源が必要と
なる。

極性は交流波形でなければならない。

なお、５１８２合金等の表面に厚い自然酸化皮膜をもつ
材料を処理する際には、あらかじめ酸性水溶液等で自然
酸化皮膜を溶解除去した後に電解処理を行なうようにす
ると電解液ライフの延長及び酸化皮膜の均一性に効果的
である。

電解前の清浄化処理は必要に応じて行なうこともてきる
。

［作　用］ この発明では、３５〜８５℃という高温のアルカリ性溶
液中で交流を用いて電解処理を行なう。

このような電解処理によって、以下に詳細に述べるよう
にアルミニウム材の表面が強力に脱脂・洗浄されると同
時に、塗膜密着性が優れた多孔性酸化皮膜が生成される
。

すなわち、先ず脱脂・洗浄作用について述べれば、アル
カリ性溶液はそれ自体で脱脂性を有しているに加え、高
温であるため、脱脂性はより強力となっている。しかも
交流による電解では、アノード反応時には酸素ガスが発
生する一方、カソード反応時には水素ガスが発生するか
ら、アノード反応時にはアルミニウム合金材表面に付着
している有機物の酸化による脱脂・洗浄作用が働き、カ
ソード反応時は板表面での水素気泡の膨張による機械的
洗浄作用が働く。したがって、高温のアルカリ性溶液中
での交流電解処理によれば、上述の各作用が相乗的に機
能して、強力な脱脂・洗浄効果が発揮され、極めて短時
間で、塗膜密着性に悪影響を与えるアルミニウム合金板
表面の圧延油、塊状に生成した熱酸化皮膜を完全に除去
すると同時に、清浄な表面を持つ膜厚５００〜５０００
人の塗膜密着性の優れた多孔性酸化皮膜を形成するもの
である。

更に、本発明では高温のアルカリ性水溶液中にて、交流
による電解処理を行なっているため、高電流密度での電
解が可能となり、高速に化学反応が起こる。

すなわち、高温のアルカリ性水溶液による酸化皮膜の溶
解反応と極性が陽極での酸化皮膜の生成反応が高速で起
こる。酸化皮膜表面の溶解反応と交流電流による断続的
な酸化皮膜成長とによって生成する酸化皮膜は、−船釣
な酸性水溶液にて直流電解により陽極酸化処理した酸化
皮膜に比べると非常に多孔質なものとなる。

この多孔性酸化皮膜の生成は、アルカリ性水溶液中にて
交流電解処理によって初めてその実現が可能となるもの
である。

すなわち、一般的な直流電流による電解処理では浴電圧
が急激に上昇し、酸化皮膜生成に必要な高電流密度の電
解が不可能となる。また、一般に陽極酸化皮膜を形成す
るのに使われているリン酸、硫酸等の酸化水溶液では、
バリヤー型の酸性皮膜が生成し易いため、高電流密度電
解にて短時間処理するためにはアルカリ性水溶液に比し
、５倍以上もの高電圧が必要となるため工業化が非常に
困難なものとなっているからである。

このようにアルカリ性水溶液中にて交流電解処理を施し
て形成した酸化皮膜は、表面が清浄であり、また非常に
多孔質な構造となるため樹脂塗膜との密着性が著しく改
善され得るものであり、そのために耐食性が著しく向上
するのである。

また、この酸化皮膜の生成は鋼板とアルミニウム板を組
み合わせて化成処理であるリン酸亜鉛処理をしたときに
アルミニウム板からアルミニウムが浴中に溶出するのを
防ぐので、鋼板に充分にリン酸亜鉛皮膜ができ、リン酸
曲鉛処理性を向上させるのである。

そしてまた、脱脂洗浄と多孔性酸化皮膜の生成が同一槽
内で同一の電解処理によって行なわれ、しかもその電解
時間も短いため従来よりも全体として作業時間が著しく
短縮され、生産性が向上すると共に設備コストも著しく
安価となる。また、り四ｌ＼のような人体に有害な物質
を使用しないので操業面及び環境保全り大きな利点にな
る。

また、この交流電解脱脂処理は、材＋で１を成形して組
み立てた後に実施してもよく、アルミニウム材料のみの
１合は塗装下地として使用しても可能である。

［実施例］ 成分組成がＭｇ　　０．８５ｗｔ；％、Ｓｉｎ。

９８　ｗ　ｔ％、Ｃ１１０，２７ｗし％、Ｍｎ　　　Ｏ
。

３８ｗｔ％、残部が実質的にＡ！よりなるアルミニウム
合金（Ａ　Ａ　６０１０相当合金）の板を用い、実施例
、比較例に示す塗装下地処理を行なった。ここで交流電
解脱脂にＪ３ける電流密度、電気量、電解液のｐＨ、温
度、生成した酸化膜厚を第１表中に併せて示す。

なお、塗装下地処理後には水洗及び乾燥を行ない、リン
酸亜鉛浴（市販グラノシン　２５００）で処理した後、
電着塗装（エポキシ樹脂：２０ｕｍ）、中塗塗装（メラ
ミンアルキッド樹脂、３５ＩＬｍ）、上塗塗装（メラミ
ンアルキッド樹脂：３５　ｆｔ　ｍ　）を行なった。

なお、第２表中に示される各皮膜性能のうぢ「化成処理
性」は、鋼板と共にリン酸亜鉛処理を施し−Ｃ，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。

［塗膜密着性Ｊは、塗膜に］、ｍｍ間隔でカットして作
った］、　ＯＸ　１０個の基盤目状の切り込みを入れ、
セロテープで剥離さぜる試験を行ない、剥離が生しなか
った割合で評価した。

「耐糸錆性」はＡＳＴＭ　　Ｄ２０８３の方法に準拠し
て、糸錆長さ（０・１ｍｍ以下、△　３ｒｎｍ以トー１
Ｘ　：　３ｍｍを越える）で評価した。

「能率性」は下地の処理に要する時間で評価した。

（実施例Ｊ） ７谷部７０℃の２％Ｎａ４Ｐ２Ｏ７のｐＨが１０５の水
溶液中にて、交流電流密度９Ａ／ｄｍ２（正弦波形５０
Ｈｚ）にて２６．２秒電解処理を行なった。（総電気量
１５０ｃ／ｄｍ２）（実施例２） 電解処理を１７．４秒（総電気量］、００Ｃ／ｄｍ２）
行なった以外は実施例１と同一の処理を行なった。

（実施例３） 交流電流密度２６　Ａ　／　ｄ　ｍ　”で９．１秒（総
電気量１５０ｃ／ｄｍ２）電解処理を行なった以外は実
施例１と同一の処理を行なった。

（実施例４） 交流電流密度７　Ａ　／　ｄ　ｍ　２で２２．４秒（総
電気量Ｌ　ＯＯｃ　／　ｄ　ｍ　２）電解処理を行なっ
た以外は実施例１と同一の処理を行なった。

（実施例５） 浴温４０℃の２％Ｎａ２ＣＯ３のｐ、　Ｈが１２の水溶
液中にて、電解処理を行なった以外は実施例１と同一の
処理を行なった。

（比較例１） 電解処理を１５．７秒（総電気量８０ｃ／ｄｍ２）とし
た以外は実施例１と同一の処理を行なった。

（比較例２） 浴温９０℃の水溶液中にて電解処理を行なった以外は実
施例１と同一の処理を行なった。

（比較例３） 浴温４０”Ｃの２％Ｎ　ａ　Ｏｔ［のｐＨが１４の水溶
液中にて電解処理を行なった以外は実施例１と同一の処
理を行なった。

（比較例４） アルカリ系脱脂液にて脱脂し、水洗、デイスマット、水
洗後、皮膜中のクロム量が５０　ｍ　ｇ　／ｍ２となる
ようにクロム酸クロメート処理を行なった。

（比較例５） アルカリ系脱脂液にて脱脂し、水洗後、デイスマット、
水洗を行なった。

（実施例６） アルミニウム合金として５１８２を用いた以外は実施例
５と同一の処理を行なった。

（実施例７） アルミニウム合金として１１００を用いた以外は実施例
５と同一処理を行なった。

以上の実施例１〜７及び比較例１〜５について、製造条
件及びそれぞれの皮膜の性能を第１表及び第２表に示す
。

（以下余白） 第１表 第２表から明らかなように、実施例１〜７の場合は化成
処理性が優れ、塗膜密着性も優れていることから耐糸錆
性も優れており、また処理能率も優れている。

［発明の効果１ 以上の実施例からも明らかなように、この発明の交流電
解処理によってアルミニウム表面に酸化皮膜を有するア
ルミニウム合金塗装用材はリン酸亜鉛処理時において、
アルミニウム板のアルミニウムが処理洛中に溶出するこ
とが確実に防止され処理浴を汚染しないため、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、このアルミニウム表面の酸化皮膜は薄く且つ多孔
性であるために、加工に際してクラックや剥離を生ぜず
、塗膜密着性が非常に優れているのて耐糸錆性も良好で
ある。

またこのアルミニウム材の製造方法は、環境汚染性がな
く、工程が短い十に短時間で処理できるので能率的であ
り、コストも安くできる。

特にクロメート処理のように人体に非常に有害なりロム
酸を使用しないため工業化が容易であるといった利点が
ある。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）膜厚５００〜５０００Åのアルカリ性水溶液中に
   て交流電解処理によって得られた酸化皮膜を有すること
   を特徴とする自動車用アルミニウム合金塗装材。
2. （２）アルミニウム合金材を、ｐＨ９〜１３、浴温３５
   〜８５℃のアルカリ性水溶液中、電流密度４〜５０Ａ／
   ｄｍ＾２にて、電気量が８０ｃ／ｄｍ＾２を越え、酸化
   皮膜の厚さ５０００Å以下となる時間、交流電解処理を
   行なうことを特徴とする自動車用アルミニウム合金塗装
   材の製造方法。