JPH05271955A - 成形性、溶接性、耐食性に優れたアルミニウム板 - Google Patents

成形性、溶接性、耐食性に優れたアルミニウム板

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JPH05271955A
JPH05271955A JP9723892A JP9723892A JPH05271955A JP H05271955 A JPH05271955 A JP H05271955A JP 9723892 A JP9723892 A JP 9723892A JP 9723892 A JP9723892 A JP 9723892A JP H05271955 A JPH05271955 A JP H05271955A
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JP
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aluminum
weldability
corrosion resistance
plate
coating
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JP9723892A
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Motohiro Nanbae
元広 難波江
Yoji Ishida
洋治 石田
Toshio Tani
俊夫 谷
Masaaki Kurihara
正明 栗原
Osamu Kato
治 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Furukawa Aluminum Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Aluminum Co Ltd
Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 特に自動車ボディー用として使用されるアル
ミニウム板の成形性不良、溶接性不良、塗装後の耐食性
不良を改善し、品質の向上を図る。 【構成】 アルミニウム又はアルミニウム合金板の表面
に、金属塩の形態でMn、Moの1種又は2種を、金属
換算で5〜200mg/m2 含有した皮膜を形成したアル
ミニウム板。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車構造用部材、特
にボディー用として用いられるアルミニウム又はアルミ
ニウム合金板に関するもので、成形性、溶接性、耐食性
に優れたものである。
【0002】
【従来の技術】自動車の燃費向上、高性能化を目的とし
た車体重量の低減が要求される中、従来使用されている
鉄鋼材料にかわって比重が鉄の約1/3であるアルミニ
ウム材料の使用が増えつつある。アルミニウムは軽量で
あるばかりでなく、耐食性、加工性、表面処理性等に優
れ、更に再生が容易であることから自動用材料として最
も注目されており、現在、ボディー、ホイール、バンパ
ー、熱交換器、エンジン等に用いられており、更に他の
応用範囲も増えている。
【0003】このようにアルミニウム材料を自動車ボデ
ィーとして用いる場合、その製造方法、工程は従来の鉄
及び鉄鋼材料を用いた場合と基本的には同じであり、成
形性、溶接性、接着性、塗装後の耐食性、美観等が要求
される。
【0004】以下にボディーの製造工程について説明す
る。 成形:コイルもしくはコイルから所定の寸法に切断し
た板より所定の形状に成形する。↓ 接合:溶接及び/又は接着にて周辺部品と接合する。
その際従来の鉄及び鉄鋼材と組合わされて次工程へ流れ
る。↓ 表面処理 i )脱脂:アルカリ系洗浄剤を使用 ↓ ii )水洗 ↓ iii)表面調整:コロイダルチタン酸塩処理 ↓ iv )化成処理:りん酸亜鉛処理 ↓ v )水洗 ↓→ 場合によってはクロム酸系溶液による「後処
理」を中間で行う。 vi )乾燥↓ 塗装 i )下塗り(電着塗装) ↓ ii )中塗り ↓ iii)上塗り↓ 艤装
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで従来よりこの
ような自動車ボディー用として供されるアルミニウム材
料は以下に示すような問題点を抱えている。
【0006】成形性不良:自動車ボディー用として現
在主流の鉄鋼材と比較するとアルミ材は軟質、且つ伸び
が小さい為型かじりを起こしやすく、割れ、肌荒れ等が
生じ易いことから、成形性に劣る。
【0007】溶接性不良:スポット溶接時、アルミニ
ウム材は電極寿命が鉄鋼に比べて極端に劣る為、車体の
生産効率が著しく低下する。即ち、アルミニウム材のス
ポット溶接では溶着現象が起こり易いこと、及び同一の
電極で適切なナゲットを得ることができる溶接打点数が
著しく短い為、溶着が起こる前や適切なナゲットができ
なくなる前に電極形状をドレッシングによって整えた
り、あるいは新品電極と交換する頻度も多くなり、この
ことが溶接効率ひいては自動車車体の生産効率に多大な
る影響を及ぼしている。
【0008】耐食性不良:塗装後過酷環境により促進
耐久試験を行うと糸状の腐食(糸錆腐食:Filifo
rm corrorsion)が生じ易く、外観上美観
を損なうばかりでなく、さらに進行した場合には機能上
問題を生じる。
【0009】特に上記はアルミニウム材のみ単独に自
動車ボディーとして使用される場合よりも、鉄鋼材料と
組み合わされて使用される場合(塗装の下地処理である
化成処理がりん酸亜鉛処理の場合)の方が発生頻度も多
く、且つその程度も激しい。
【0010】このような問題点を解決するため本発明者
等はアルミ素材表面をエッチングすることにより上記特
性を向上させる方法を既に提案した(特願平3−253
126号)。しかしながらこの方法はある程度の効果は
あるものの、必ずしも満足するレベルにはなかった。
【0011】
【課題を解決するための手段】そこで本発明者等は上記
問題点につき種々検討の結果、それぞれ問題となってい
る特性について以下の知見を得た。
【0012】成形性 アルミニウム材は鋼板に比較して摩擦係数が大きく、プ
レス金型に凝着し易い性質を持つ為成形性が劣り、これ
を改善する為にはアルミ表面に高硬度と潤滑性を付与す
る処理が有効である。この高硬度で且つ潤滑性を付与す
る方法としては樹脂処理が既に見いだされているが、樹
脂処理はコスト的に高価であり、汎用性に欠ける。又、
めっき等異種金属を被覆する方法は耐食性、リサイクル
性に問題があることから種々検討の結果、アルミニウム
表面に化学皮膜を形成することが有効であることがわか
った。化学皮膜はそれ自身摩擦係数が小さく、成形油と
の親和性が良いからである。
【0013】溶接性 アルミニウム材を同一の銅系電極を用いて連続的にスポ
ット溶接を繰り返すと、電極先端の通電径が打点と共に
拡大し、これにともなう板中の電流密度の低下によって
ナゲット径も減少し、ついには電極寿命となるが、アル
ミニウム材の場合は鋼板と比べてその電極先端径の拡大
速度が著しく大きいことに特徴がある。
【0014】したがってこのような現象に着目し、その
原因について鋭意検討した結果、アルミニウム材の連続
打点溶接の場合には電極先端の通電部に溶融アルミニウ
ムが付着し、その酸化物が打点とともに堆積し、これが
絶縁層を形成してついには電極とこの絶縁層の間でスパ
ークを起こし、その際に電極が虫食い状に欠損してゆく
ことを見いだした。そしてこのようなアルミニウム材の
特有現象が電極先端径の拡大を促進し、電極寿命が極端
に劣化するとの知見を得た。よってスパークの原因とな
る不均一な酸化物を除去し、均一で適切な電気抵抗が得
られるようにすることが重要であり、その為には化学皮
膜の膜厚コントロールが有効との知見を得た。
【0015】塗装後の耐食性 通常アルミニウム製ボディーの塗装材に発生する糸錆
は、表面の傷等塗膜欠陥部を起点としたものであり、塩
素等存在する腐食環境下にて腐食性物質がアルミ素地に
到達しアルミ素地を腐食することが主な原因であること
がわかった。よってアルミニウム素地に対して強力な防
食効果が得られるような皮膜を形成させることが解決の
重要ポイントであり、化学皮膜の膜質及び膜厚が大きく
影響することがわかった。
【0016】以上の知見に基づいて、本発明は成形性、
溶接性、塗装後耐食性を向上させ、優れた品質の自動車
ボディー用のアルミニウム板を開発したものである。
【0017】即ち本発明は、アルミニウム又はアルミニ
ウム合金板の表面に、金属塩の形態でMn、Moの1種
又は2種を、金属換算で5〜200mg/m2 含有させた
皮膜を形成したことを特徴とするものである。
【0018】また本発明の他の1つは、スポット溶接に
より互いに接合されるアルミニウム又はアルミニウム合
金板において、該板の表面に金属塩の形態でMn、Mo
の1種又は2種を、金属換算で5〜200mg/m2 含有
させた皮膜を形成し、さらにスポット溶接の際の接合面
側の皮膜中の上記金属元素の含有量をスポット溶接の電
極接触面側の皮膜中の上記金属元素の含有量の1.5倍
以上としたことを特徴とするものである。
【0019】
【作用】このようにアルミニウム板の表面に形成する皮
膜を構成する金属塩としてMn又はMoの1種以上を金
属換算で5〜200mg/m2 含有させたのは、Mn又は
Moのうち1種以上をこの範囲で含有すると塗装後の耐
食性に優れるからである。尚さらに詳細に述べると、そ
の含有量が5mg/m2 未満ではアルミ素地に対する防食
効果が不充分であるばかりでなく、所望の電気抵抗が得
られず溶接性を低下させてしまい、他方200mg/m2
を越えると電気抵抗が大きすぎる為、溶接不可となるか
らである。
【0020】本発明におけるアルミニウム板とはアルミ
ニウム合金を含むものであり、板材に限らず押出し材、
鋳物等製造方法は特に限定しない。
【0021】また上記皮膜を形成するための化学処理の
前処理としては特に実施する必要がなく、圧延後直接処
理しても良いが、通常は上記化学処理前にアルミニウム
材製造工程中に生成した不均一皮膜を除去する目的で、
酸、アルカリ中でのエッチング、酸溶液中でのスマット
(不溶解性残渣)除去を適宜選択して行う。
【0022】また本発明ではスポット溶接時のアルミニ
ウム板の電極接触面側と接合面側の化学皮膜の中のMn
及び/又はMoの含有量を変化させる、即ち、電極接触
面側の含有量を接合面側の2/3以下にする。これは電
極面側のスパーク発生及びアルミの電極面上への溶着防
止に有効である。さらに接合面側のみこのような化学皮
膜を形成し、電極接触面側には化学皮膜を形成させな
い、いわゆる片面処理も溶接性向上に効果がある。
【0023】発明アルミニウム板を得る処理はコイルよ
り所定の寸法に切り出した板にて処理を行ってもよい
が、コイルにて連続的に実施した方が効率も良く、生産
性にも寄与する。
【0024】
【実施例】以下に本発明の実施例を示すが、本発明がこ
のような実施例の記載によって何ら制約を受けるもので
はないことは言うまでもない。又、本発明には以下の実
施例の他にも、更には上記の具体的記述以外にも、本発
明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基
づいて種々なる変更、修正、改良等を加え得るものであ
ることが理解されるべきである。
【0025】JIS A5182(Al−0.3Mn−
4.5Mg)を溶解、鋳造、均質化処理、熱間圧延、冷
間圧延、仕上げ焼鈍により1.0mmの板厚にコイル連続
処理にて仕上げた。その後市販のアルカリ系洗浄剤によ
るエッチング、水洗、硝酸によるスマット除去、水洗を
行い、さらに表1に示す組成の処理液で化学処理を行っ
て表1に示す性状の皮膜を表面に形成した。その後これ
らアルミニウム合金板について以下に示す試験を行っ
た。
【0026】(1) 成形性試験:表面に0.5g/m2
洗浄油を塗布した後、70mmφに打ち抜いたサンプルを
径33mmφの高速円筒絞り加工(加工速度500mm/se
c)を行い、円筒側面にかじり又は/及び割れが発生し
たものを不良(×)、これら欠陥が発生しなかったもの
を良(○)として表1に示した。
【0027】(2) 溶接性試験:電極寿命を下記条件にて
評価した。評価は溶着するまでの打点数又はナゲット径
が4×t1/2 (t:板厚)を下回るまでの打点数のいず
れか少ない打点数で判定した。判定基準としては打点数
が500点未満を不良(×)、500〜1000を普通
(△)、1000〜2000を良好(○)、2000点
以上を最良(◎)として表1に示した。
【0028】 溶接機:インバーター式直流溶接機 溶接条件:加圧 150kgf 電 極:形状 円錐台頭(CF)型 初期加圧時間 20/50秒 先端径 5.0mmφ 通電時間 6/50秒 材質 Cr−Cu 保持時間 5/50秒 溶接電流 15kA
【0029】(3) 塗装後耐食性試験:化学処理後コイル
から70×150mmの板を切り出し、弱アルカリ系脱脂
剤を用いて43℃×2分の脱脂を行い、水洗を行った
後、コロイダルチタン系の液にて室温×30秒の表面調
整を行い、そのままの状態で市販のりん酸亜鉛処理液に
て43℃×2分の化成処理を行った。その後、水洗、乾
燥を行なった後、カチオン電着塗装による下塗り、さら
に吹きつけによる中塗り、上塗りを行って試験サンプル
を作製した。トータル塗膜厚は100μmである。
【0030】そのサンプル表面にアルミ素地迄達するク
ロスカット(×印)を入れ、JISZ 2371による
塩水噴霧試験を24時間行い、その後50℃、95%の
湿潤雰囲気にて2000時間放置した後に、クロスカッ
ト部から発生した糸錆(糸状腐食)最大長さを測定し
た。判定は糸錆長さ4mm以上を不良(×)、2〜4mmを
普通(△)、2mm以下を良好(○)として表1に示し
た。
【0031】
【表1】 注)アロジン 401−45は市販液(日本パーカライ
ジング製):りん酸クロメート系
【0032】表1によれば、本発明板はいずれも従来の
アルミニウム合金板に比べて成形性、溶接性、塗装後の
耐食性のすべてにおいて優れている。これに対して皮膜
中のMnの金属換算含有量が5mg/m2 未満の比較板 N
o.5、皮膜中のMoの金属換算含有量が200mg/m2
を越え、さらに接合面側の膜厚が電極面側の膜厚の1.
5倍に満たない比較板 No.6及び皮膜中にMn又はMo
を含有していない比較板 No.7は、いずれかの特性が劣
っていることがわかる。
【0033】
【発明の効果】このように本発明によれば、従来特に自
動車ボディー用として供されるアルミニウム板において
問題であった成形性不良、溶接性不良、塗装後耐食性不
良が改善されるので、自動車の車体重量の低減や燃費向
上の顕著な効果を有する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石田 洋治 東京都千代田区丸の内2丁目6番1号 古 河アルミニウム工業株式会社内 (72)発明者 谷 俊夫 東京都千代田区丸の内2丁目6番1号 古 河アルミニウム工業株式会社内 (72)発明者 栗原 正明 東京都千代田区丸の内2丁目6番1号 古 河アルミニウム工業株式会社内 (72)発明者 加藤 治 東京都千代田区丸の内2丁目6番1号 古 河アルミニウム工業株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルミニウム又はアルミニウム合金板の
    表面に、金属塩の形態でMn、Moの1種又は2種を、
    金属換算で5〜200mg/m2 含有させた皮膜を形成し
    たことを特徴とする成形性、溶接性、耐食性に優れたア
    ルミニウム板。
  2. 【請求項2】 スポット溶接により互いに接合されるア
    ルミニウム又はアルミニウム合金板において、該板の表
    面に金属塩の形態でMn、Moの1種又は2種を、金属
    換算で5〜200mg/m2 含有させた皮膜を形成し、さ
    らにスポット溶接の際の接合面側の皮膜中の上記金属元
    素の含有量をスポット溶接の電極接触面側の皮膜中の上
    記金属元素の含有量の1.5倍以上としたことを特徴と
    する成形性、溶接性、耐食性に優れたアルミニウム板。
JP9723892A 1992-03-24 1992-03-24 成形性、溶接性、耐食性に優れたアルミニウム板 Pending JPH05271955A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006527306A (ja) * 2003-06-11 2006-11-30 アルカン レナリュ アルミニウム合金の板材および帯材のための表面処理方法

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