JPH04218681A - アルミニウムと鋼材を組み合わせた成形物の表面処理方法および処理液 - Google Patents

アルミニウムと鋼材を組み合わせた成形物の表面処理方法および処理液

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JPH04218681A
JPH04218681A JP40373090A JP40373090A JPH04218681A JP H04218681 A JPH04218681 A JP H04218681A JP 40373090 A JP40373090 A JP 40373090A JP 40373090 A JP40373090 A JP 40373090A JP H04218681 A JPH04218681 A JP H04218681A
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aluminum
phosphate
forming
steel plate
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Yasunobu Matsushima
松島 安信
Shigeo Tanaka
田中 成夫
Daijiro Tani
谷 大二郎
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Nihon Parkerizing Co Ltd
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】近年例えば自動車は、軽量化のた
めにアルミニウム板が車体の一部に使用される趨勢にあ
る。この際には、アルミニウム板は鋼板または亜鉛合金
メッキ鋼板、合金化亜鉛メッキ鋼板、亜鉛メッキ鋼板等
(本明細書では亜鉛系メッキ鋼板と略記する)と溶接、
接着、ボルト締め等により組み合わせて成形物とする。 本発明はアルミニウムと鋼材を組み合わせたこれ等の成
形物に、優れた耐食性、塗装性、電着塗装性の被膜を形
成する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】リン酸塩被膜は、耐食性、塗装性、電着
塗装性が優れているために、アルミニウムや鋼板や亜鉛
系メッキ鋼板の塗装下地として好ましい。
【0003】アルミニウムと鋼板または亜鉛系メッキ鋼
板を組み合わせた成形物のリン酸塩被膜の形成は、従来
はアルミニウム板と鋼板または亜鉛系メッキ鋼板のそれ
ぞれに予め別個に化成被膜を形成し、クロメート被膜を
形成したアルミニウム板とリン酸塩被膜を形成した鋼板
または亜鉛系メッキ鋼板とを組み合わせて成形物として
いた。しかしアルミニウム板と鋼材に別個に化成被膜を
予め形成し、後で組み合わせる方法では、化成被膜の形
成工程およびアルミニウムと鋼材の接合組合せ工程が複
雑となる。
【0004】アルミニウム板にリン酸塩被膜を形成する
には、弗化物を含有するリン酸塩処理液が専ら使用され
ている。しかしこの方法はリン酸塩被膜の形成処理に際
しAl3+イオンが処理液中に増加し、リン酸塩被膜の
形成性(化成性)が短時間で顕著に劣化するという問題
点があり、リン酸塩被膜を形成するコストが高い。また
弗化物を含有する処理液の廃棄処分は公害問題があり好
ましくない。
【0005】アルミニウム板に予めクロメート被膜を形
成し、その後でリン酸塩被膜の形成処理を行うと、処理
液中へのAl3+イオンの溶出は低減する。しかしこの
方法はCr6+を含有する処理排水の公害問題があり好
ましくない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、格別の処理
を施していないアルミニウム板と、格別の処理を施して
いない鋼板または亜鉛系メッキ鋼板とを組み合わせて成
形物とし、この成形物に耐食性、塗装性、電着塗装性が
優れたリン酸塩被膜を形成する方法を提供するものであ
る。また本発明は、リン酸塩被膜の形成に際して、処理
液中にAl3+イオンの溶出を防止し長時間に亘って優
れたリン酸塩被膜形成性を保持することができるリン酸
塩被膜の形成方法を提供するものである。更に本発明は
、F−やCr6+の公害問題を軽減する、アルミニウム
と鋼材を組み合わせた成形物の表面処理方法を開示する
ものである。
【0007】
【課題を解決するための手段および作用】本発明では、
アルミニウム板と鋼板または亜鉛系メッキ鋼板を組み合
わせた成形物を処理する。アルミニウムとしては、例え
ば1S,2S等の純アルミニウムや52S,56S等の
耐食アルミニウム−マグネシウム合金や3S等のアルミ
ニウム−マンガン系合金や、61S,63S等のアルミ
ニウム−マグネシウム合金や、14S,17S,24S
等のジュラルミンや、74S,75S等の超々ジュラル
ミン等を用いる事ができる。またアルミニウム板として
は例えばプレス加工等によって成形されたアルミニウム
板も使用できる。鋼板としてはJIS  G3113,
3134,3135,3131,3141等の熱間圧延
鋼板および冷間圧延鋼板が、また亜鉛系メッキ鋼板とし
はJIS  G  3302,3313等の亜鉛メッキ
鋼板や各種の亜鉛合金メッキ鋼板や合金化亜鉛メッキ鋼
板等が使用できる。これ等の鋼板や亜鉛系メッキ鋼板も
、例えばプレス成形加工等を施したものであってもよい
【0008】アルミニウム板と鋼板または亜鉛系メッキ
鋼板とは、機械的接合や溶接や接着やボルト締め等の各
種の接合方法により接合し組み合わせて成形物とする。
【0009】本発明では、この成形物に金属の一次被膜
を形成する。この一次被膜は、アルミニウムと鋼材を組
み合わせた成形物に、W,Ni,Fe,Co等の薄い被
膜を形成することによって得られる。
【0010】成形物に一次被膜を形成する際は、先ず成
形物を通常の方法で脱脂、洗浄する。例えば炭酸ソーダ
25g/lと燐酸ソーダ25g/lと界面活性剤とWO
42−,Co2+,Fe2+,Fe3+及びNi2+の
いずれかと、錯化剤とを含有する温溶液に成形物を30
秒〜5分間浸漬し、水洗すると、成形物の表面の油脂や
酸化被膜が除去されて、金属の一次被膜がアルミニウム
表面に得られる。既に述べた如く、本発明の一次被膜は
、リン酸塩被膜の形成用の処理液中にAl3+イオンが
溶出する事を抑え、また成形物のアルミニウムの表面や
亜鉛系メッキ鋼板の表面や鋼板の表面に優れたリン酸塩
被膜が形成され得る状態とするために行う。
【0011】本発明者等の知見によると、タングステン
、コバルト、鉄、ニッケルから選ばれる金属塩と、錯化
剤と、アルカリビルダーと、界面活性剤とを含有するア
ルカリ性溶液を一次被覆を形成する処理液として用い、
成形物にこの処理液をスプレーしあるいは成形物をこの
処理液中に浸漬する事によって、成形物の表面を優れた
リン酸塩被膜を形成できる表面に調整する事ができる。 この処理によると、アルミニウムの表面は前記の金属の
薄い一次被膜により覆われるが、この一次被膜は、密着
性や耐食性の優れた燐酸塩被膜の下地となる。またこの
一次被膜は燐酸塩被膜を形成するに際し、Al3+イオ
ンが処理液中への溶出するのを抑止する。
【0012】この一次被膜の形成処理によると、亜鉛系
メッキ鋼板の表面も前記の金属の薄い一次被膜により掩
われるが、この一次被膜により、亜鉛系メッキ鋼板の表
面は密着性や耐食性の優れた燐酸塩被膜の下地となる。 またこの一次被膜の形成処理により、鋼板の表面は洗浄
され且つ活性化されて、密着性や耐食性の優れた燐酸塩
被膜の下地表面を与える。
【0013】本発明の一次被膜形成処理液には、タング
ステン、コバルト、鉄、ニッケル等の金属をイオンとし
て含有せしめる。上記の金属の内コバルト、鉄及びニッ
ケルは、例えば塩化物、硫酸塩、リン酸塩、硝酸塩等の
金属塩として、またタングステンについてはアルカリ金
属のタングステン酸塩として添加することができる。本
発明者等の知見によるとこれ等の金属塩は単独であるい
は2種以上を、金属として溶液に対して0.01〜3g
/l添加することによって、好ましい一次被膜をアルミ
ニウム表面に形成することができる。
【0014】錯化剤は、これ等の金属をアルカリ性の処
理液中でイオンとして含有せしめるために加える。無機
系の錯化剤としては例えばポリリン酸塩、アンモニア等
を用いる事ができ、また有機系の錯化剤としては、例え
ばマロン酸、フマル酸等のジカルボン酸類、クエン酸、
グルコン酸等のヒドロキシカルボン酸類、グリシン等の
アミノ酸類、アセチルアセトン等のヒドロキシルカルボ
ン酸類、ソルビトール等のポリヒドロキシ脂肪族化合物
又はそれらのアルカリ塩等を用いることができる。錯化
剤は、前記の金属を錯化するのに十分な量を含有せしめ
る。
【0015】界面活性剤とアルカリビルダーは、成形物
のアルミニウムの表面や亜鉛系メッキの表面や鋼板の表
面を脱脂、活性化し、一次被膜の形成を促進するために
用いる。界面活性剤としては非イオン系が使用に適して
おり、例えば多価アルコール系、ポリオキシエチレン系
及びポリオキシプロピレン系等を使用する事ができる。 またアルカリビルダーとしては例えば炭酸ソーダ、重炭
酸ソーダ、第3リン酸ソーダ、第2リン酸ソーダ、硼砂
、亜硝酸ソーダ、オルソケイ酸ソーダ、メタケイ酸ソー
ダ、硝酸ソーダ等を用いることができる。本発明者等の
知見によると、界面活性剤は溶液に0.1〜10g/l
、アルカリビルダーは溶液に5〜50g/l含有させる
事によって、脱脂され、一次被膜の形成は促進され、ま
た鋼板の表面は活性化される。
【0016】前記の一次被膜を形成する処理液はアルカ
リ性であるが、溶液のPHの調整は、例えばアルカリ金
属の水酸化物、炭酸塩、リン酸塩、ポリリン酸塩、硼酸
塩、珪酸塩や、アンモニア等を添加する事によって行う
。溶液のPH値は特に限定するものではないが、前記の
金属の一次被膜はアルミニウムや亜鉛の一次処理液中へ
の溶出に伴って形成されるため、迅速に一次被膜を形成
するには、強塩基性とする事が好ましい。
【0017】前記の一次被膜を形成する処理液には更に
亜硝酸塩例えば亜硝酸ソーダ等を好ましくは0.1〜5
g/l添加する事ができる。一次被膜の形成に際してア
ルカリ性の前記の一次被膜処理液を用いると、成形物の
アルミニウムの表面が過度にエッチングされ易い。この
際には一次被膜の処理液に、更に亜硝酸塩を添加するこ
とによって、アルミニウムの表面のエッチングが抑制さ
れ、アルミニウムの表面に均一な厚さの一次被膜を形成
することができる。
【0018】本発明の処理液に、更にりん酸塩処理の表
面調整剤として用いられているコロイドチタン化合物を
チタンとして1ppm〜100ppm添加することがで
きる。コロイドチタン化合物は、例えば硫酸とチタンの
化合物やりん酸とチタンの化合物を苛性ソーダや苛性カ
リ等で中和して得られた化合物である。
【0019】
【実施例】本発明者等は、幅:300mm,長さ:30
0mm,厚さ:0.8mmの純アルミニウム板と、これ
と同寸法の溶融亜鉛メッキ鋼板とを図1に示す如く5ヶ
所点溶接して、試験片を作成した。この試験片各50枚
宛に表1の番号1,2,3,4の処理を施して、リン酸
塩被膜を形成した。番号1,2,3は本発明の試験片で
、脱脂兼1次被膜の形成→水洗→リン酸塩の2次被膜の
形成→水洗→強制乾燥  で処理した。脱脂兼1次被膜
処理液とリン酸塩被膜処理液の組成は表1の如くである
。リン酸塩被膜の形成に際しては、リン酸塩被膜処理液
50リットルを処理槽に収納し、途中で処理液の成分を
調整しないで、脱脂兼1次被膜形成処理を行った試験片
を2分/枚の浸漬時間で、連続して50枚、逐次リン酸
塩処理液に浸漬した。
【0020】リン酸塩被膜の形成処理が20枚目の試験
片と50枚目の試験片における、リン酸塩被膜の形成処
理の結果を表2に示した。またリン酸塩被膜の形成処理
が50番目の試験片には、電着塗料(HB2000L,
関西ペイント(株))を電着し糸錆促進試験を行いその
結果を表2に示した。尚糸錆促進試験方法は、カチオン
電着塗膜面にスクラッチ疵を入れ、1%H2O2を含む
30℃の1.0N  HCl水溶液に1分間浸漬後室内
乾燥し、次いで40℃で湿度が85%の雰囲気に240
時間放置したものである。表1および表2で番号4は脱
脂兼一次被膜形成処理を行わなかった比較材である。
【0021】表2の番号1,2,3にみられる如く、本
発明の試験片では、リン酸塩処理が50枚目の処理材で
あっても、亜鉛メッキ面にもアルミニウム面にも十分な
厚さのリン酸塩被膜を形成することができ、またリン酸
塩被膜処理液中のAl3+イオンの濃度は低い。しかし
比較材4は、リン酸塩被膜の形成量が不十分で、リン酸
塩被膜形成処理液中のAl3+イオンの濃度が高かった
【0022】本発明者等は更に、先に述べたと同じ寸法
の純アルミニウム板と、これと同寸法の鋼板とを図1に
示す如く5ヶ所点溶接して、試験片を製作した。この試
験片各50枚宛に表1の番号5〜9の処理を施して、リ
ン酸塩被膜を形成した。脱脂兼一次被膜の形成処理およ
びリン酸塩被膜の形成処理の条件は表1の如くである。 尚リン酸塩被膜の形成は、番号1,2,3で述べたと同
様に、50リットルの処理液に連続して50枚、逐次浸
漬して行った。リン酸塩被膜の形成処理が20枚目の試
験片と50枚目の試験片における、リン酸塩被膜の形成
処理と糸錆促進試験の結果を表2に示した。表1および
表2で番号9は脱脂兼一次被膜形成処理を行わなかった
比較材である。
【0023】表2の番号5,6,7,8にみられる如く
、本発明の試験材では、リン酸塩処理が50枚目の処理
材であっても、鋼板面にもアルミニウム面にも十分な厚
さのリン酸塩被膜を形成することができ、またリン酸塩
被膜処理液中のAl3+イオンの濃度は低い。しかし比
較材9は、リン酸塩被膜の形成量が不十分で、リン酸塩
被膜形成処理液中のAl3+イオンの濃度が高かった。
【0024】
【表1】
【0025】
【表2】
【0026】
【発明の効果】本発明によると、アルミニウム板と鋼板
または亜鉛メッキ鋼板のそれぞれに、予めリン酸塩被膜
を形成させなくても、アルミニウム板と鋼板または亜鉛
メッキ鋼板とを組み合わせた成形物を成形後に処理する
ことによって、成形物のアルミニウム表面にも鋼板表面
または亜鉛系メッキ鋼板表面にも優れた性能のリン酸塩
被膜を形成することができる。
【0027】また本発明によると、リン酸塩被膜を形成
する処理液中へのAl3+イオンの溶出が抑制されて、
従来のアルミニウムにリン酸塩被膜を形成する場合に比
べて、リン酸塩被膜を形成する処理液の被膜形成力を長
期間に亘って維持する事ができる。本発明によるとF−
やCr6+に起因する公害問題が軽減しあるいは解消さ
れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】は実施例で用いた成形物の説明図である。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アルミニウム板と鋼板または亜鉛系メッキ
    鋼板とを組み合わせた成形物に、タングステン、コバル
    ト、鉄及びニッケルから選ばれる金属の一次被膜を形成
    し、更にリン酸塩化成処理を行ってリン酸塩の二次被膜
    を形成させることを特徴とする、アルミニウムと鋼材を
    組み合わせた成形物の表面処理方法。
  2. 【請求項2】金属の一次被膜を形成する方法が、タング
    ステン、コバルト、鉄及びニッケルから選ばれる1種ま
    たは2種以上の金属塩と、錯化剤と、アルカリビルダー
    と、界面活性剤とを含有するアルカリ性の処理液を、ア
    ルミニウムと鋼板または亜鉛系メッキ鋼板とを組み合わ
    せた成形物に接触させる方法である、請求項1に記載の
    アルミニウムと鋼材を組み合わせた成形物の表面処理方
    法。
  3. 【請求項3】アルミニウム板と鋼板または亜鉛系メッキ
    鋼板とを組み合わせた成形物にリン酸塩被膜を形成させ
    るに先立って、アルミニウムと鋼板または亜鉛系メッキ
    鋼板とを組み合わせた成形物を処理する処理液であって
    、タングステン、コバルト、鉄及びニッケルから選ばれ
    る1種または2種以上の金属塩と、錯化剤と、アルカリ
    ビルダーと、界面活性剤とを含有しアルカリ性であるこ
    とを特徴とする、処理液。
  4. 【請求項4】処理液が、更に亜硝酸塩を含有することを
    特徴とする、請求項3に記載の処理液。
  5. 【請求項5】処理液が、更にコロイドチタン化合物を含
    有することを特徴とする、請求項3または4に記載の処
    理液。
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