JPH04358084A - プレス成形性及び塗装後耐食性に優れた表面処理ＡｌまたはＡｌ合金材 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプレス成形及び塗装して
製品化される自動車等の車輌や家庭用電気製品等の分野
において用いられる、優れたプレス成形性及び塗装後耐
食性を有するＡｌまたはＡｌ合金材に関するものである
。

【０００２】

【従来の技術】ＡｌまたはＡｌ合金材（以下、Ａｌ合金
材で代表する）は優れた耐食性及び意匠性を有し、且つ
軽量であることから、家庭用電気製品や建築材等の幅広
い分野に用いられている。また最近では自動車などの車
輌分野においても、公害防止及び省資源等の観点から燃
費向上、すなわち車体軽量化に対する要求が強まり、従
来の鋼板に比べて軽いＡｌ合金材が注目を集めている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これらの用途において
はプレス成形等の加工を行なうことが多いが、Ａｌ合金
材は従来この分野で使用されてきた冷延鋼板に比べてプ
レス成形性に劣るという問題がある。またＡｌ合金材は
表面に安定な酸化物皮膜が形成されているため、表面の
反応性が非常に小さい。即ちＡｌ合金材は表面を活性化
させる為の前処理なしでは十分な化成処理性を得ること
ができず、従ってＡｌ合金材は一般に塗装性及び塗装後
耐食性に劣るという欠点を有している。

【０００４】本発明は上記のような問題点に鑑みてなさ
れたものであり、プレス成形性及び塗装後耐食性に優れ
たＡｌ合金材を提供しようとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係るプレス成形
性及び塗装後耐食性に優れた表面処理Ａｌ合金材は表面
の１％以上がＦｅ系めっきで被覆されており、且つ該め
っき層中にＰおよび／またはＢを０．００１　〜３０％
含有するか、あるいはこれらと共にＮｉ，Ｃｏ，Ｚｎ，
Ｃｒ，Ｍｎ，Ｗ，Ｍｏよりなる群から選択される少なく
とも１種の元素を３０％以下含有するところに要旨が存
在する。また、Ａｌ合金基材とＦｅ系めっき層の間に、
下地層としてＺｎ系めっき層またはアルマイト層を形成
しておけば、Ｆｅ系めっき層とＡｌ合金基材との密着性
が高められ、プレス成形性及び塗装後耐食性を一段と高
めることができる。

【０００６】

【作用】本発明者らはＡｌ合金板のプレス成形性につい
て種々の観点から検討を行なった。その結果無処理のＡ
ｌ合金板では、高面圧下で加工工具との間で優れた摺動
性（潤滑性または滑り性）を保持することが難しく、プ
レス成形時に焼き付き等の不都合を生ずる原因の一つに
なっていることが判明した。従ってプレス成形性を向上
させるためには、被プレス成形材料の表面層が高面圧下
においても摺動性を保持するものであることが重要であ
ると考えられた。

【０００７】従来より表面処理鋼板のプレス成形性につ
いては、様々な観点から検討されており、Ｆｅ−Ｚｎ合
金めっきを施すことにより、Ｚｎめっき鋼板に比べてプ
レス成形性等が向上することが知られている。そこで本
発明者らは、Ａｌ合金材のプレス成形性の改善を目的と
してＦｅめっきをＡｌ合金材に施すことを試みたが、Ｆ
ｅ単独めっきではプレス成形性の向上に限界があること
を知った。

【０００８】そこで更に研究を進めた結果、Ｆｅ系めっ
き中にＰおよび／またはＢを３０％以下の比率で含有さ
せるか、或はこれらに加えてＮｉ，Ｃｏ，Ｚｎ，Ｃｒ，
Ｍｎ，Ｗ，Ｍｏよりなる群から選択される少なくとも１
種の元素（以下、Ｘで表わすことがある）を３０％以下
含有させると表面の摺動性が著しく向上し、さらにその
潤滑性は高面圧下においても有効に発揮されることを見
出した。

【０００９】これは、Ｆｅ系めっき層にＰやＢ或はこれ
らと共にＸを含有させることにより、めっき硬さが上昇
して被加工面の摺動性が向上すると共に耐焼付き性が改
善され、且つめっき層を構成する各元素、即ちＦｅ、Ｐ
及び／又はＢ並びにＸの有する夫々の潤滑効果が相乗的
に発揮されたためと考えられる。

【００１０】本発明者らの検討によれば、上記含有率範
囲のＰ及び／またはＢ、或はこれらとＸを含むＦｅ系め
っき層の硬さは、ビッカース硬さ（Ｈｖ）で２５０以上
であり、Ｆｅめっき（Ｈｖ１００〜１５０）に対してか
なり上昇している。また、表面摺動性の指針となる見か
けの摩擦係数（μ；動摩擦係数）は、Ｆｅ−２０％Ｚｎ
めっきでは、およそ０．１　〜０．２　であるが、上記
成分組成の要件を満たすＦｅ系めっきを施したものでは
、めっき条件によっては見かけ摩擦係数を０．１　以下
に低減することができ、これは無処理Ａｌ合金板の摩擦
係数に比べてもかなり小さい。

【００１１】また前述の様にＡｌ合金材は自然酸化皮膜
によって表面が覆われており、塗装前処理であるりん酸
塩処理性が十分でない。その結果、そのままりん酸塩処
理、あるいは塗装を行なっても十分な塗膜密着性（塗装
性）、塗装後耐食性を得ることが難しかった。この様な
問題に対して本発明者らは先にＺｎ系或はＦｅ系めっき
をＡｌ合金板上に施すことが塗装後耐食性等の改善に有
効であることを見出し、既に出願した。

【００１２】本発明においては、めっき層がＦｅを含有
するので、塗装前処理であるりん酸塩処理性や電着塗装
性が確保され、更にＰやＢ或はこれらと共にＸを含有す
ることによりプレス成形性が高められており、成形加工
後もめっき層の剥離がほとんど見られないので、より優
れた塗装性及び塗装後耐食性が得られる。

【００１３】上記の様な本発明による効果を得るために
は、Ｆｅ系めっき層中にＰおよび／またはＢを０．００
１　〜３０％含有させる必要がある。含有率が低すぎる
場合は添加したことによる効果が十分得られず、一方、
上限については作用効果上格別の制約はないが、金属学
的に３０％以上含有させることは困難である。

【００１４】またＸは、Ｐ及び／またはＢを含む上記Ｆ
ｅ系めっき層を更に硬質化して摺動性や耐焼付き性を更
に改善する効果を発揮するが、多過ぎると塗装性及び塗
装後耐食性がかえって悪くなることがあるので、３０％
以下に抑えるべきである。

【００１５】更に上記の効果を有効に発揮させるには、
Ａｌ合金材の表面を上記Ｆｅ系めっきによって少なくと
も１％（面積）以上、好ましくは１０％以上被覆するこ
とが必要であり、これらを満たさない場合には、本発明
によるめっき効果が得られない場合がある。

【００１６】本発明に係る表面処理Ａｌ合金材の製造方
法については、特に制限されるものではないが、例えば
置換めっき法や化学めっき法、電気めっき法等の他、こ
れらを組合せた方法が可能であり、めっき浴の中にＦｅ
塩と共にりん酸塩やほう酸塩あるいはＮｉ，Ｃｏ，Ｚｎ
，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｗ，Ｍｏの可溶性有機もしくは無機塩を
含有させておき、適正なめっき条件でめっきを行なうこ
とによって、前述の成分組成を満足するＦｅ系めっきを
得ることができる。めっきを施した後に熱処理等を行な
うことにより、めっき層をさらに硬質化してめっき層の
摺動性を更に改善することも有効である。

【００１７】上記の様に本発明では、Ａｌ合金材表面に
形成されるＦｅ系めっき層の成分組成を特定すると共に
、その被覆面積率を特定したところに１つの特徴を有す
るものであるが、更に該Ｆｅ系めっき層の下地層として
Ｚｎ系めっき層を形成しておけば、Ｆｅ系めっき層のＡ
ｌ合金基材に対する密着性が高められ、プレス成形性を
更に高めることができる。また下地層としてアルマイト
層を形成しておけば、アルマイト層自身が硬質であるこ
ととも相まって摺動性が一層改善され、やはりプレス成
形性を更に改善することが可能となる。

【００１８】下地層として形成されるＺｎ系めっき層の
構成材としては、Ｚｎ含量が５０％以上、より好ましく
は８０％以上であるものが好ましく、たとえば実質的に
Ｚｎのみからなる純Ｚｎ、あるいは他の成分としてＦｅ
，Ｃｒ，Ｍｇ，Ｓｉ等の合金成分を１種または２種以上
含むＺｎ合金、更にはこれらのＺｎ系めっき層を置換め
っき法や電気めっき法等によって形成する際にめっき浴
中に補助剤として添加されるＳｉＯ２　，Ａｌ２　Ｏ３
　，Ａｌ（ＯＨ）３　等がＺｎめっき層中に少量混入し
たものであっても構わない。

【００１９】これらのＺｎ系めっきの中でも下地層とし
て特に好ましいのは、Ｚｎ含量が８０〜９５％、Ｆｅ含
量が２０〜３％のＺｎ−Ｆｅ系合金、あるいはこれらと
共に２〜１０％のＳｉＯ２　、Ａｌ２　Ｏ３　、Ａｌ（
ＯＨ）３　等のセラミックス分を含むＺｎ−Ｆｅ−セラ
ミックス系複合めっき材である。

【００２０】尚本発明が適用されるＡｌ合金基材として
はＣｕ，Ｍｎ，Ｓｉ，Ｍｇ，Ｚｎ，Ｃｒ，Ｎｉ等の１種
もしくは２種以上を合金成分として含む種々のＡｌ合金
が包含され、その形状も最も一般的な板状物のほか、棒
状、線状、管状等の種々の形状のものが包含される。

【００２１】以下、実施例を挙げて本発明をより具体的
に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるもの
ではなく、前・後記の趣旨に基づいて適宜変更して実施
することは、本発明の範囲に含まれる。

【００２２】

【実施例】Ａｌ板、及びＡｌ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｓｉ系の
Ａｌ合金板に置換めっき法、化学めっき法、電気めっき
法及びこれらを組合せた方法によってめっきを施し、さ
らに一部のものには熱処理を加え、得られた材料につい
て、プレス成形性及び塗装後耐食性を下記の方法で評価
した。結果を表１に示す。 ＜プレス成形性＞エリクセン円筒深絞り試験による最大
絞り荷重によって評価した。 評価：○　　優；冷延鋼板以下 △　　良；冷延鋼板と同等 ×　　劣；冷延鋼板以上

【００２３】＜塗装後耐食性＞各めっき処理材の表面に
対し、常法に従ってりん酸塩処理を施した後、エポキシ
系塗料（日本ペイント社製）を用いて電着塗装またはス
プレー塗装（厚さ約２０μｍ）を施し、次いで塗膜にめ
っき層表面に達するクロスカットを入れた後、下記の腐
食サイクル試験を８サイクル実施し、クロスカット部か
らの塗膜ふくれ幅にて評価した。 評価：○　　優 △　　良 ×　　劣

【００２４】

【表１】

【００２５】表１に示されるように、Ｎｏ．１〜１４は
いずれも本発明の規定要件を充足する実施例であり、Ｎ
ｏ．１〜１１はＰまたはＢを０．００１　〜３０％含有
し、或はこれらと共にＮｉ，Ｃｏ，Ｚｎなどを含有する
Ｆｅ系めっきが施されており、またＮｏ．１２〜１４は
、下地層としてＺｎ系めっき層或はアルマイト層を形成
したものであり、いずれも優れたプレス成形性及び塗装
後耐食性が得られている。

【００２６】一方、Ｎｏ．１５〜２３はいずれも本発明
の規定要件のいずれかを欠如する比較例であり、Ｎｏ．
１５はＰ及びＢを含有していないので、またＮｏ．１６
〜１８はＦｅ系めっきの被覆率が不足するので、Ｎｏ．
１９はＦｅ系めっき中のＮｉ含量が多過ぎるので、Ｎｏ
．２０及び２１はＦｅ系めっきでないので、更にＮｏ．
２２はＦｅ系めっき層中にＰ及びＢが含まれていないの
で、夫々プレス成形性及び塗装後耐食性が劣っている。 尚Ｎｏ．２３は何らの表面処理も施されておらないＡｌ
合金材であり、プレス成形性及び塗装後耐食性のいずれ
も劣悪である。

【００２７】

【発明の効果】本発明による表面処理Ａｌ合金材は、Ｐ
および／またはＢを含有するか、或はこれらと共にＮｉ
，Ｃｏ，Ｚｎ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｗ，Ｍｏなどを含有するＦ
ｅ系めっきを施し、もしくはその下地層としてＺｎ系め
っき層またはアルマイト層を形成することにより、潤滑
性及び化成処理性等が改善されているので、優れたプレ
ス成形性及び塗装後耐食性を得ることができる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　表面の１％以上がＦｅ系めっきで被覆
   されており、且つ該めっき層がＰおよび／またはＢを０
   ．００１　〜３０％含有することを特徴とするプレス成
   形性及び塗装後耐食性に優れた表面処理ＡｌまたはＡｌ
   合金材。
2. 【請求項２】　　表面の１％以上がＦｅ系めっきで被覆
   されており、且つ該めっき層が、Ｎｉ，Ｃｏ，Ｚｎ，Ｃ
   ｒ，Ｍｎ，Ｗ，Ｍｏよりなる群から選択される少なくと
   も１種の元素を３０％以下含有すると共に、Ｐおよび／
   またはＢを０．００１　〜３０％含有することを特徴と
   するプレス成形性及び塗装後耐食性に優れた表面処理Ａ
   ｌまたはＡｌ合金材。
3. 【請求項３】　　ＡｌまたはＡｌ合金基材とＦｅ系めっ
   き層の間に、下地層としてＺｎ系めっき層またはアルマ
   イト層が形成されたものである請求項１または２記載の
   表面処理ＡｌまたはＡｌ合金材。