JPH05214561A - 耐傷付き性に優れた表面処理ＡｌまたはＡｌ合金材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＡｌまたはＡｌ合金材の表面を硬質の表面皮
膜で被覆し、耐傷付き性に優れた表面処理ＡｌまたはＡ
ｌ合金材を得ること。 【構成】 ＡｌまたはＡｌ合金材の表面を、Ｆｅ含有量
が５０重量％以上であり且つ0.02重量％以上であるＣ含
有Ｆｅ基合金めっきで被覆する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐傷つき性に優れた表
面処理ＡｌまたはＡｌ合金（以下、Ａｌ合金で代表する
ことがある）材に関し、この表面処理Ａｌ合金材は、自
動車やその他各種車輛あるいは家庭用電気製品等の外板
用、更には建築材用等として有用である。

【０００２】

【従来の技術】Ａｌ合金材は、軽量で且つ優れた耐食性
や意匠性を有していることから、上記の様な用途を主体
にして幅広く利用されている。殊に最近自動車分野で
は、公害防止、省資源等の観点から車体の軽量化ひいて
は燃費向上を目的としてＡｌ合金材を使用することが増
大しつつある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この様な用途において
は、最終製品としての美感や耐食性等を長期的に維持す
るため耐傷付き性に優れたものであることが求められる
が、Ａｌ合金は汎用の鋼材に比べて軟質であるため小さ
な外力でも簡単に傷付いて美感が著しく損なわれると共
に、該損傷部から発錆して塗膜剥離の原因になるという
欠点がある。本発明はこの様な事情に着目してなされた
ものであって、その目的は、耐傷付き性が良好で優れた
美感や耐食性を長期的に維持し得る様な表面処理Ａｌ合
金材を提供しようとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明に係る表面処理Ａｌ合金材の構成は、Ａ
ｌまたはＡｌ合金材の表面にＦｅ基合金めっきを施して
なる表面処理ＡｌまたはＡｌ合金材において、Ｆｅ基合
金めっきは付着量が0.3g/m² 以上であると共に、Ｆｅ含
有量が50重量％以上で且つＣを0.02重量％以上の含有す
るところに要旨を有するものである。該Ｆｅ基合金めっ
きの中でも、Ｚｎを５〜30重量％含有するＦｅ−Ｚｎ−
Ｃ系合金めっきは特に優れた耐傷付き性改善効果を示
す。

【０００５】

【作用】本発明者らは、かねてよりＡｌ合金材の耐傷付
き性を改善する為の手段として表面に硬質の皮膜を形成
する方向で研究を進めており、種々の皮膜について検討
しているが、中でもＦｅ基合金めっきがＡｌ合金表面の
耐傷付き性を高めるうえで効果的であることを確認して
いる。しかしながらＦｅ基合金めっきのめっき組成によ
ってはその耐傷付き性改善効果に大きなばらまきを生じ
従来のものでは必ずしも十分であるとは言えない。

【０００６】そこでＦｅ基合金めっきの合金組成に焦点
を絞り、その耐傷付き性改善効果を更に高めるべく研究
を進めた。その結果、Ｆｅ含有量が50重量％以上であり
且つＣを0.02重量％以上含有するＦｅ基合金めっきは硬
度が非常に高く、これをＡｌ合金材の表面被覆として形
成することにより耐傷付き性が著しく改善されることを
つきとめた。

【０００７】こうした効果は、以下に示す様な事実か
ら、Ｆｅ基合金めっき中におけるαＦｅの結晶格子内に
Ｃが侵入して格子歪を生じさせ、めっき層を硬質化させ
たためと思われる。即ち本発明者らが確認したところに
よると、Ｃ含有によるめっき層の硬質化効果及びそれに
伴なう耐傷付き性改善効果は、Ｆｅ含有量が50重量％以
上であるＦｅリッチのＦｅ基合金めっきに対しては有効
に発揮されるが、Ｆｅ含有量が50重量％未満であるＦｅ
含有合金あるいはＺｎ，Ｎｉ，Ｃｒ等を主成分とする金
属もしくは合金めっきでは、たとえ適量のＣを含有させ
たとしても上記の様な耐傷付き性改善効果は認められな
い。

【０００８】従って本発明では、Ｆｅ含有量が50重量％
以上であるＦｅ基合金めっきを使用することを前提と
し、且つこの中に0.02重量％以上のＣを含有するＦｅ基
合金めっきが用いられる。ここでＣ含有量を0.02重量％
以上と定めたのは、Ｃ含有量が不足する場合は、Ｆｅリ
ッチのめっき材であってもＣ侵入による前述の様な硬質
化効果が十分に発揮されず、本発明で意図する様な耐傷
付き性改善効果が得られないからである。Ｃ含有量の上
限は特に限定されないが、含有量が多くなりすぎるとめ
っき層が脆弱となり、その後の加工時にパウダリング等
を生じ易くなるのでＣ量は５重量％以下に抑えることが
望まれる。

【０００９】一方Ｆｅ基合金としては、上記Ｆｅ含有率
の要件を満たす限り他の種々の元素を含み得るものであ
り、それらの元素としてはたとえばＺｎ，Ｎｉ，Ｃｒ，
Ｍｎ，Ｃｏ，Ｃｕ等が挙げられ、これらを２種以上含む
ものであってもかまわない。また本発明においては、実
質的にＦｅのみからなりこれに適量のＣが含有されたも
のもＦｅ基合金に包含する。

【００１０】本発明で表面被覆を構成するＦｅ基合金
が、50重量％未満の含有率で種々の合金元素を含み得る
ものであることは上記の通りであるが、これらの中でも
特に好ましいのはＺｎ含量が５〜30重量％であるＦｅ−
Ｚｎ系合金めっきであり、これに適量のＣを含有させた
ものは、耐傷付き性に加えて基材となるＡｌ合金材に対
するめっき被覆の密着性、あるいはその後の加工性等に
おいても非常に優れた効果を発揮する。

【００１１】またＡｌ合金材を塗装して自動車用材料や
建築材料等として使用する場合は、塗装前処理としてり
ん酸塩処理を行なうことが多いが、Ｆｅ基合金めっき中
に適量のＣを含有させると、めっき層中の結晶組織が微
細化して緻密となるため、塗装下地として形成されるり
ん酸塩処理皮膜も非常に緻密なものとなり、ひいては塗
装後耐食性にも好結果をもたらす。この場合、Ｆｅ含有
量が80重量％以上であるＦｅ基合金めっきでは、りん酸
塩処理によって形成される化成皮膜が、フォスフェオラ
イト主体の構造となってＡｌ合金及び塗膜との双方に対
してより良好な密着性を示すため、塗装後耐食性は一層
優れたものとなる。

【００１２】上記の様に本発明では、Ｆｅ含有量及びＣ
含有量の規定された硬質のＦｅ基合金めっきをＡｌ合金
表面に施すことによって表面を硬質化し耐傷付き性を高
めるものであるが、該めっきの付着量が極端に少ない場
合はその効果が有効に発揮されないので、めっき付着量
は0.3g/m² 程度以上、より好ましくは0.5g/m² 程度以上
にすべきである。但しめっき付着量が多くなり過ぎる
と、めっき後の加工々程等でめっき剥離を起こし易くな
るので、10g/m²程度以下に抑えることが望まれる。

【００１３】なおＡｌ合金表面への上記Ｆｅ基合金めっ
きの形成方法は特に限定されず、たとえば化学めっき、
置換めっき、無電解めっき、電気めっき等の湿式めっき
法；蒸着めっき法、ＣＶＤ法、イオンプレーティング法
等の乾式めっき法；あるいはそれらを組合せた方法等を
採用することができる。そして上記のうち湿式めっき法
を採用する場合は、めっき浴中にビタミンＣやクエン酸
等のＣ源を適量含有させることによって、めっき層中に
Ｃとして歩留らせることができ、また乾式法を採用する
場合はめっき雰囲気中に炭化水素ガス等の炭素源を少量
混入させておくことによって、めっき層中にＣを含有さ
せることができる。更にはめっき処理の後でＣイオン注
入等によってめっき層内へＣを含有させることも可能で
ある。

【００１４】ところで上記のＣ含有Ｆｅ基合金よりなる
めっき層は、脱脂洗浄されたＡｌ合金材の表面に直接形
成することも可能であるが、予めＡｌ合金材表面にＺｎ
リッチのＺｎ系めっき層を下地層として形成しておき、
その上に上記のＣ含有Ｆｅ基合金めっき層を形成すれ
ば、該下地層によってＣ含有Ｆｅ基合金めっき層の密着
性が高められ、加工時にめっき層が剥離したりパウダリ
ング等を起こすのを防止することができるので好まし
い。密着性改善の為の下地層としてより好ましいのは、
Ｚｎ含量が50重量％以上、より好ましくは80重量％以上
のＺｎもしくはＺｎ基合金めっきであり、該下地めっき
層中には他の合金成分としてＮｉ，Ｃｒ，Ｍｇ，Ｓｉ等
が少量含まれていてもよく、更にはＳｉ０₂ ，Ａｌ₂ Ｏ
₃ ，Ａｌ（ＯＨ）₃ 等が少量混入していてもよい。

【００１５】また密着性向上効果を有する他の下地層と
してはアルマイト皮膜も有効であり、殊に膜厚が0.5 〜
1.5 μm 程度で且つ空孔率が60〜98％であるアルマイト
皮膜を下地層として形成しておけば、その後の電気めっ
き工程中に、アルマイト皮膜の上記空孔を通してＣ含有
Ｆｅ基合金めっき材が析出して、その表層部に堆積する
ので、硬質でめっき密着性に優れた表面処理Ａｌ合金材
を得ることができる。尚この様な多孔質のアルマイト皮
膜は、Ａｌ合金表面を陽極酸化する方法等によって容易
に得ることができる。

【００１６】本発明が適用されるＡｌ合金基材として
は、Ｃｕ、Ｍｎ、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様々のＡｌ基合金を
包含するが、強度や加工性等の点から最も一般的なのは
Ａｌ−Ｍｇ系合金である。またその形状も、最も一般的
な板状のほか、棒状、線状、管状等、用途・目的に応じ
て種々の形状のものに適用することができる。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
はもとより下記実施例によって限定を受けるものではな
く、前・後記の趣旨に沿って変更実施することは全て本
発明の技術的範囲に包含される。

【００１７】

【実施例】５０００番系Ａｌ合金板を基材として使用
し、その表面に下地層としてＺｎ系皮膜（置換めっき
法）またはアルマイト皮膜（陽極酸化法）を形成した
後、表１に示す方法でＣ含有Ｆｅ基合金めっきを行なっ
た。尚電気めっき法及び置換めっき法を採用したものに
ついては、めっき浴中に５〜４０％のクエン酸を含有さ
せておくことによってめっき層中にＣを含有せしめ、ま
た蒸着めっき法を採用する場合は、カーボン蒸着源を併
用することによってめっき層中にＣを含有させた。得ら
れためっき処理Ａｌ合金板の表面硬度を下記の方法によ
って調べた。

【００１８】＜表面硬度＞ＪＩＳ Ｋ5400 8.4 に定め
る鉛筆硬度試験法に準じて表面硬度を測定した。結果を
めっき組成等と共に表１に一括して示す。 評価基準： ○：優（６Ｈ以上） △：良（５Ｈ） ×：劣（４Ｈ以下）

【００１９】

【表１】

【００２０】表１においてＮo.１〜６はいずれも本発明
の規定要件を全て満たす実施例であり、いずれも高い表
面硬度が得られている。これに対しＮo.７〜９は、以下
に示す如く規定要件のいずれかを欠如する比較例であ
り、いずれも表面硬度が低く耐傷付き性に問題がある。 Ｎo.７：めっき層中のＦｅ含有量が不足するため硬質化
を達成ではない。 Ｎo.８: めっき層中にＣが含有されておらないため硬度
が十分に上がらない。 Ｎo.９: めっき材組成は規定要件を満たしているが、め
っき付着量が不足するため表面硬度向上効果が発揮され
ない。

【００２１】

【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、Ａ
ｌ合金表面をＦｅ含有量及びＣ含有量の特定されたＦｅ
基合金めっきで被覆することによって表面硬度を著しく
高めることができ、めっき製品の耐傷付き性を著しく改
善し得ることになった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２５Ｄ 3/56 Ｄ (72)発明者 植田 利樹 神戸市西区高塚台１丁目５−５ 株式会社 神戸製鋼所西神総合研究地区内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＡｌまたはＡｌ合金材の表面にＦｅ基合
   金めっきを施してなる表面処理ＡｌまたはＡｌ合金材に
   おいて、該Ｆｅ基合金めっきは、付着量を0.3g/m² 以上
   とすると共に、Ｆｅ含有量が50重量％以上で且つＣ含有
   量が0.02重量％以上であることを特徴する耐傷付き性に
   優れた表面処理ＡｌまたはＡｌ合金材。
2. 【請求項２】 上記Ｆｅ基合金めっきが、Ｚｎを５〜30
   重量％含有するＦｅ−Ｚｎ系合金めっきである請求項１
   記載の表面処理ＡｌまたはＡｌ合金材。