JPH06116738A - スポット抵抗溶接性、耐食性および加工性に優れたアルミニウム材料 - Google Patents
スポット抵抗溶接性、耐食性および加工性に優れたアルミニウム材料Info
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- JPH06116738A JPH06116738A JP26611692A JP26611692A JPH06116738A JP H06116738 A JPH06116738 A JP H06116738A JP 26611692 A JP26611692 A JP 26611692A JP 26611692 A JP26611692 A JP 26611692A JP H06116738 A JPH06116738 A JP H06116738A
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C22/82—After-treatment
- C23C22/83—Chemical after-treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C22/05—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
- C23C22/68—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous solutions with pH between 6 and 8
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Abstract
(57)【要約】
【目的】スポット溶接性、耐食性および加工性に優れた
アルミニウム材料の提供。 【構成】第１層としてアルミニウム材料表面を温水、温
水溶液または飽和水蒸気中で加熱することにより形成さ
れる厚さ０．０１μｍ〜５μｍのアルミニウム酸化物お
よび／またはアルミニウム水酸化物の層を有し、その上
に無機潤滑粒子０．０５〜３０重量％および／または有
機潤滑粒子０．０５〜２０重量％を合計で０．０５〜４
０重量％含有する固形潤滑皮膜を付着量が片面で０．１
〜５g/m2となるように形成してなる第２層を有すること
を特徴とするスポット抵抗溶接性、耐食性および加工性
に優れたアルミニウム材料。
アルミニウム材料の提供。 【構成】第１層としてアルミニウム材料表面を温水、温
水溶液または飽和水蒸気中で加熱することにより形成さ
れる厚さ０．０１μｍ〜５μｍのアルミニウム酸化物お
よび／またはアルミニウム水酸化物の層を有し、その上
に無機潤滑粒子０．０５〜３０重量％および／または有
機潤滑粒子０．０５〜２０重量％を合計で０．０５〜４
０重量％含有する固形潤滑皮膜を付着量が片面で０．１
〜５g/m2となるように形成してなる第２層を有すること
を特徴とするスポット抵抗溶接性、耐食性および加工性
に優れたアルミニウム材料。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、主として自動車用軽量
化素材として使用されるアルミニウムまたはアルミニウ
ム合金製材料、特にスポット溶接性および加工性に優れ
たアルミニウム材料に関する。
化素材として使用されるアルミニウムまたはアルミニウ
ム合金製材料、特にスポット溶接性および加工性に優れ
たアルミニウム材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、地球環境問題、特にＣＯ2 による
地球温暖化防止対策等の観点から、自動車の燃費を向上
するために自動車車体の軽量化が積極的に推進されてい
るが、その中でも材料の信頼性、加工性、リサイクル利
用等の面でアルミニウム合金が脚光を浴び、最近では自
動車車体の内外板にもこれらが適用されつつある。
地球温暖化防止対策等の観点から、自動車の燃費を向上
するために自動車車体の軽量化が積極的に推進されてい
るが、その中でも材料の信頼性、加工性、リサイクル利
用等の面でアルミニウム合金が脚光を浴び、最近では自
動車車体の内外板にもこれらが適用されつつある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来よ
りこのような自動車車体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を抱えている。 溶接性不良 アルミニウム合金板を自動車車体として組み立てる際に
はそのほとんどがスポット溶接されるがアルミニウム合
金板はスポット溶接性、とりわけ電極寿命が鋼板に比べ
て極端に劣るため、車体の生産効率の著しい低下を招い
ているのが現状である。
りこのような自動車車体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を抱えている。 溶接性不良 アルミニウム合金板を自動車車体として組み立てる際に
はそのほとんどがスポット溶接されるがアルミニウム合
金板はスポット溶接性、とりわけ電極寿命が鋼板に比べ
て極端に劣るため、車体の生産効率の著しい低下を招い
ているのが現状である。
【０００４】すなわち、アルミニウム合金板のスポット
抵抗溶接では溶着現象が起こりやすいことおよび同一の
電極で適正なナゲットを得ることができる溶接打点数が
著しく短いため、溶着が起こる前や適正ナゲットができ
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、また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
影響を及ぼしている。
抵抗溶接では溶着現象が起こりやすいことおよび同一の
電極で適正なナゲットを得ることができる溶接打点数が
著しく短いため、溶着が起こる前や適正ナゲットができ
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、また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
影響を及ぼしている。
【０００５】アルミニウム合金が自動車のようなスポッ
ト抵抗溶接性による大量生産品に実用化されだしたのは
ごく最近であるため、上記のような問題を解決するため
の適正な手段の提案は極めて少ないが、例えば特開昭６
０−１８７４８３号公報にはアルミニウム板接合面の酸
化皮膜厚さを陽極処理にて制御することによる改善法が
提供されている。また、自動車用アルミニウム合金板へ
の適用を目的としたものではないが、例えば特開昭５３
−６２５２号、特開昭５３−４８９５４号、特開昭５３
−４８９５５号の各公報にはアルミニウム接合面にＺ
ｎ，Ｔｉおよびステンレス鋼薄膜を介在させることによ
る改善法が、特開昭５７−４３８９号公報にはＣｒ，Ｎ
ｉ，Ｃｕ，Ａｇめっきを施すことによる改善法が開示さ
れている。
ト抵抗溶接性による大量生産品に実用化されだしたのは
ごく最近であるため、上記のような問題を解決するため
の適正な手段の提案は極めて少ないが、例えば特開昭６
０−１８７４８３号公報にはアルミニウム板接合面の酸
化皮膜厚さを陽極処理にて制御することによる改善法が
提供されている。また、自動車用アルミニウム合金板へ
の適用を目的としたものではないが、例えば特開昭５３
−６２５２号、特開昭５３−４８９５４号、特開昭５３
−４８９５５号の各公報にはアルミニウム接合面にＺ
ｎ，Ｔｉおよびステンレス鋼薄膜を介在させることによ
る改善法が、特開昭５７−４３８９号公報にはＣｒ，Ｎ
ｉ，Ｃｕ，Ａｇめっきを施すことによる改善法が開示さ
れている。
【０００６】しかし、陽極酸化処理皮膜のみの制御によ
る改善法は均一処理が難しく、かつその効果が不安定で
あり実用的ではない。また、Ｚｎ，Ｔｉ，ステンレス鋼
薄膜の介在による改善法は自動車用には適用が困難であ
り、Ｃｒ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ａｇめっきを施すことによる改
善法はこれらのめっきのアルミニウム合金への密着性が
極めて悪く実用的でないという問題がある。
る改善法は均一処理が難しく、かつその効果が不安定で
あり実用的ではない。また、Ｚｎ，Ｔｉ，ステンレス鋼
薄膜の介在による改善法は自動車用には適用が困難であ
り、Ｃｒ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ａｇめっきを施すことによる改
善法はこれらのめっきのアルミニウム合金への密着性が
極めて悪く実用的でないという問題がある。
【０００７】加工性不良 またアルミニウムは、鋼板に比較して伸びが小さく、か
つ軟らかいため型かじりを起し易く、プレス加工性が劣
るという重大な欠点がある。鋼板の代表としてＳＰＣＣ
を例にとると伸び４５％、ｒ値１．４で限界絞りＬＤＲ
は２．１５に達するが、一方アルミニウム合金板はＪＩ
Ｓ Ａ ５１８２を例にとると伸び３０％、ｒ値０．７
でＬＤＲは１．８にしか達しない。このようにアルミニ
ウム合金板の成形性が著しく劣るため、自動車車体への
適用には大きな制約があった。すなわち、アルミニウム
合金板の車体パネルへの適用例としてはフードのような
軽加工の部材に限定され、より複雑でかつ強加工を伴う
部材への適用は不可能であった。
つ軟らかいため型かじりを起し易く、プレス加工性が劣
るという重大な欠点がある。鋼板の代表としてＳＰＣＣ
を例にとると伸び４５％、ｒ値１．４で限界絞りＬＤＲ
は２．１５に達するが、一方アルミニウム合金板はＪＩ
Ｓ Ａ ５１８２を例にとると伸び３０％、ｒ値０．７
でＬＤＲは１．８にしか達しない。このようにアルミニ
ウム合金板の成形性が著しく劣るため、自動車車体への
適用には大きな制約があった。すなわち、アルミニウム
合金板の車体パネルへの適用例としてはフードのような
軽加工の部材に限定され、より複雑でかつ強加工を伴う
部材への適用は不可能であった。
【０００８】耐食性不良 塗装後過酷環境により促進耐久試験を行なうと糸状の腐
食（糸錆び腐食： Filiform corrosion ) が生じやす
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てくる。
食（糸錆び腐食： Filiform corrosion ) が生じやす
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てくる。
【０００９】本発明は上記アルミニウム材料の欠点を克
服し、スポット抵抗溶接時における電極寿命、すなわち
連続打点性、耐食性およびプレス成形性を従来のアルミ
ニウム材料に比べ格段に向上し、しかも工業的に容易か
つ経済的に製造できるアルミニウム材料を提供すること
を目的としている。
服し、スポット抵抗溶接時における電極寿命、すなわち
連続打点性、耐食性およびプレス成形性を従来のアルミ
ニウム材料に比べ格段に向上し、しかも工業的に容易か
つ経済的に製造できるアルミニウム材料を提供すること
を目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】まず、スポット溶接性の
改善については下記の知見に基づいている。すなわち、
アルミニウム合金板を同一の銅系電極を用いて連続的に
スポット抵抗溶接を繰り返し実施すると、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
命がつきるが、アルミニウム合金板の場合には鋼板の場
合に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。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、アルミニウム合金
板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共に堆積し、
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
でスパークを起し、この際に電極が虫食い状に欠損して
いくことおよび接合面でのアルミニウム合金板表面の絶
縁性酸化皮膜が迅速な溶着を阻害していることを見いだ
した。このようなアルミニウム合金板の特有の現象が電
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。
改善については下記の知見に基づいている。すなわち、
アルミニウム合金板を同一の銅系電極を用いて連続的に
スポット抵抗溶接を繰り返し実施すると、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
命がつきるが、アルミニウム合金板の場合には鋼板の場
合に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。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、アルミニウム合金
板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共に堆積し、
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
でスパークを起し、この際に電極が虫食い状に欠損して
いくことおよび接合面でのアルミニウム合金板表面の絶
縁性酸化皮膜が迅速な溶着を阻害していることを見いだ
した。このようなアルミニウム合金板の特有の現象が電
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。
【００１１】またこのような電極面側のスパーク発生、
接合面側での溶着不良は、圧延ままのアルミニウム材表
面の酸化膜層の不均一性によって助長されるとの知見を
得た。
接合面側での溶着不良は、圧延ままのアルミニウム材表
面の酸化膜層の不均一性によって助長されるとの知見を
得た。
【００１２】このため、アルミニウム材表面のアルミニ
ウム酸化物および／または水酸化物層の膜厚コントロー
ルが重要となり、本発明においては０．０１〜５μｍと
規定する。なお電極接触面側がスポット溶接接合面側の
２／３以下の厚さになるように調整することでいっそう
良好な溶接性を確保することが可能である。
ウム酸化物および／または水酸化物層の膜厚コントロー
ルが重要となり、本発明においては０．０１〜５μｍと
規定する。なお電極接触面側がスポット溶接接合面側の
２／３以下の厚さになるように調整することでいっそう
良好な溶接性を確保することが可能である。
【００１３】また塗装後の耐食性については、通常アル
ミニウム性ボディーの塗装材に発生する糸錆は、表面の
傷等塗膜の欠陥部を起点としたものであり、塩素等が存
在する腐食環境下にて腐食性物質がアルミ素地に達し、
アルミ素地を腐食することが主な原因である。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重要であり、この点からも本
発明ではアルミニウム酸化物および／または水酸化物の
膜厚を０．０１〜５μｍにコントロールすることで充分
な耐食性を得ることができた。
ミニウム性ボディーの塗装材に発生する糸錆は、表面の
傷等塗膜の欠陥部を起点としたものであり、塩素等が存
在する腐食環境下にて腐食性物質がアルミ素地に達し、
アルミ素地を腐食することが主な原因である。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重要であり、この点からも本
発明ではアルミニウム酸化物および／または水酸化物の
膜厚を０．０１〜５μｍにコントロールすることで充分
な耐食性を得ることができた。
【００１４】一方、プレス成形性について、本質的には
アルミニウムの伸びを向上させることが重要であるが、
同一材料であっても表面の潤滑性を向上させることによ
り成形性を向上させうるとの知見を得、かつこの潤滑性
向上対策には粉末状準滑剤を含有する固形潤滑皮膜を被
覆することが非常に有効であることがわかった。
アルミニウムの伸びを向上させることが重要であるが、
同一材料であっても表面の潤滑性を向上させることによ
り成形性を向上させうるとの知見を得、かつこの潤滑性
向上対策には粉末状準滑剤を含有する固形潤滑皮膜を被
覆することが非常に有効であることがわかった。
【００１５】すなわち、上記目的を達成するために本発
明によれば、第１層としてアルミニウム材料表面を温
水、温水溶液または飽和水蒸気中で加熱することにより
形成される厚さ０．０１μｍ〜５μｍのアルミニウム酸
化物および／またはアルミニウム水酸化物の層を有し、
その上に無機潤滑粒子０．０５〜３０重量％および／ま
たは有機潤滑粒子０．０５〜２０重量％を合計で０．０
５〜４０重量％含有する固形潤滑皮膜を付着量が片面で
０．１〜５g/m2となるように形成してなる第２層を有す
ることを特徴とするスポット抵抗溶接性、耐食性および
加工性に優れたアルミニウム材料が提供される。
明によれば、第１層としてアルミニウム材料表面を温
水、温水溶液または飽和水蒸気中で加熱することにより
形成される厚さ０．０１μｍ〜５μｍのアルミニウム酸
化物および／またはアルミニウム水酸化物の層を有し、
その上に無機潤滑粒子０．０５〜３０重量％および／ま
たは有機潤滑粒子０．０５〜２０重量％を合計で０．０
５〜４０重量％含有する固形潤滑皮膜を付着量が片面で
０．１〜５g/m2となるように形成してなる第２層を有す
ることを特徴とするスポット抵抗溶接性、耐食性および
加工性に優れたアルミニウム材料が提供される。
【００１６】前記第２層の固形潤滑皮膜がアルカリ脱脂
処理によって容易に除去され得るプレコートワックスま
たはアクリル樹脂共重合体を主成分とした皮膜であるの
が好ましい。
処理によって容易に除去され得るプレコートワックスま
たはアクリル樹脂共重合体を主成分とした皮膜であるの
が好ましい。
【００１７】特に前記無機潤滑粒子は、平均粒径２０μ
ｍ以下の二硫化モリブデンおよび／または窒化ホウ素粉
末であり、前記有機潤滑粒子は平均粒径２０μｍ以下で
かつ融点７０℃以上のワックスであり、これら潤滑性粉
末を固形潤滑皮膜中に均一に分散させて塗布するのが好
ましい。
ｍ以下の二硫化モリブデンおよび／または窒化ホウ素粉
末であり、前記有機潤滑粒子は平均粒径２０μｍ以下で
かつ融点７０℃以上のワックスであり、これら潤滑性粉
末を固形潤滑皮膜中に均一に分散させて塗布するのが好
ましい。
【００１８】
【作用】以下に本発明をさらに詳細に説明する。本発明
におけるアルミニウム材料とは、アルミニウムやアルミ
ニウム合金などのアルミニウム材料を広く包含し、その
形態は、板材、棒材、缶材など任意である。
におけるアルミニウム材料とは、アルミニウムやアルミ
ニウム合金などのアルミニウム材料を広く包含し、その
形態は、板材、棒材、缶材など任意である。
【００１９】本発明においては上述したアルミニウム材
料を温水、温水溶液または飽和水蒸気中で加熱すること
で形成される酸化皮膜の幾何学的構造は処理条件によっ
て決まるものであり特に限定はしない。
料を温水、温水溶液または飽和水蒸気中で加熱すること
で形成される酸化皮膜の幾何学的構造は処理条件によっ
て決まるものであり特に限定はしない。
【００２０】またアルミニウム酸化物および／またはア
ルミニウム水酸化物は、通常、Al2O 3 ，AlOOH ，Al(OH)
3 等に、結晶水がついた状態で生成するが、本皮膜では
結晶水の有無は特に問題とはならない。また、皮膜形成
処理の前処理は特に実施する必要がなく、圧延後直接皮
膜形成処理を行ってもよいが、通常はアルミニウム製造
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ことが望ましい。こ
れらのアルカリエッチング処理、酸洗処理としては通常
アルミニウム材の処理法として行われている方法でよ
く、市販の処理液を使用することも可能である。
ルミニウム水酸化物は、通常、Al2O 3 ，AlOOH ，Al(OH)
3 等に、結晶水がついた状態で生成するが、本皮膜では
結晶水の有無は特に問題とはならない。また、皮膜形成
処理の前処理は特に実施する必要がなく、圧延後直接皮
膜形成処理を行ってもよいが、通常はアルミニウム製造
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ことが望ましい。こ
れらのアルカリエッチング処理、酸洗処理としては通常
アルミニウム材の処理法として行われている方法でよ
く、市販の処理液を使用することも可能である。
【００２１】本発明において、第１層の膜厚を０．０１
〜５μｍとしたのは、０．０１μｍ未満では所望の電気
抵抗が得られず溶接性を低下させるとともに、アルミ素
地にたいする防食効果が不十分となり耐食性に乏しくな
ってしまう。５μｍを超えると電気抵抗が大きくなりす
ぎ溶接が不可能になってしまう。また、電極接触面側の
膜厚がスポット溶接面側の２／３以下の厚さになるよう
に調整することで、電極面側でのスパーク発生防止およ
びアルミの電極面上への溶着防止に大きな効果がある。
〜５μｍとしたのは、０．０１μｍ未満では所望の電気
抵抗が得られず溶接性を低下させるとともに、アルミ素
地にたいする防食効果が不十分となり耐食性に乏しくな
ってしまう。５μｍを超えると電気抵抗が大きくなりす
ぎ溶接が不可能になってしまう。また、電極接触面側の
膜厚がスポット溶接面側の２／３以下の厚さになるよう
に調整することで、電極面側でのスパーク発生防止およ
びアルミの電極面上への溶着防止に大きな効果がある。
【００２２】一方、第２層として形成される固形潤滑皮
膜は、プレコートワックスまたはアクリル樹脂共重合体
に無機潤滑粒子および／または有機潤滑粒子を含有させ
てなるものである。無機潤滑粒子としては、例えば二硫
化モリブデン、窒化ホウ素粉末の１種または２種の混合
物が用いられる。これらの混合物はあまり過小では潤滑
効果が少なく過剰では油の粘度を上げ塗布作業に不都合
を生じるため０．０５〜３０重量％に限定した。また、
平均粒径が２０μｍを超える粒子では分散性が悪く、塗
油後の均一性が低下するため、平均粒径２０μｍ以下に
するのがよい。有機潤滑粒子は合成ワックス、天然ワッ
クスいずれを用いてもよいが、融点７０℃未満のワック
スでは、極圧状態での粘性が小さくなりすぎて潤滑効果
が十分でないため融点７０℃以上にするのがよい。ま
た、添加量および平均粒径は前記無機潤滑粒子と同様な
理由によりそれぞれ０．０５〜３０重量％、平均粒径２
０μｍ以下に限定した。なお無機潤滑粒子と有機潤滑粒
子を併用する場合は添加量の限界は４０重量％までに上
昇するが、それ以上では塗布作業に不都合を生じるため
に０．０５〜４０重量％までに限定した。
膜は、プレコートワックスまたはアクリル樹脂共重合体
に無機潤滑粒子および／または有機潤滑粒子を含有させ
てなるものである。無機潤滑粒子としては、例えば二硫
化モリブデン、窒化ホウ素粉末の１種または２種の混合
物が用いられる。これらの混合物はあまり過小では潤滑
効果が少なく過剰では油の粘度を上げ塗布作業に不都合
を生じるため０．０５〜３０重量％に限定した。また、
平均粒径が２０μｍを超える粒子では分散性が悪く、塗
油後の均一性が低下するため、平均粒径２０μｍ以下に
するのがよい。有機潤滑粒子は合成ワックス、天然ワッ
クスいずれを用いてもよいが、融点７０℃未満のワック
スでは、極圧状態での粘性が小さくなりすぎて潤滑効果
が十分でないため融点７０℃以上にするのがよい。ま
た、添加量および平均粒径は前記無機潤滑粒子と同様な
理由によりそれぞれ０．０５〜３０重量％、平均粒径２
０μｍ以下に限定した。なお無機潤滑粒子と有機潤滑粒
子を併用する場合は添加量の限界は４０重量％までに上
昇するが、それ以上では塗布作業に不都合を生じるため
に０．０５〜４０重量％までに限定した。
【００２３】
【実施例】以下に本発明を実施例に基づき具体的に説明
する。 （実施例）自動車用材料として使用されている代表的な
アルミニウム合金である厚さ１ｍｍのＪＩＳ Ａ ５１
８２（Ａｌ−０．３％Ｍｎ−４．５％Ｍｇ）合金板を用
い、まずアルミニウム合金板表面を１，１，１トリクロ
ルエタンで蒸気脱脂後、市販のアルカリ系洗浄剤による
エッチング、水洗、硝酸酸洗によるスマット除去、水洗
を行ない表１に示すような方法で酸化処理を施した。
する。 （実施例）自動車用材料として使用されている代表的な
アルミニウム合金である厚さ１ｍｍのＪＩＳ Ａ ５１
８２（Ａｌ−０．３％Ｍｎ−４．５％Ｍｇ）合金板を用
い、まずアルミニウム合金板表面を１，１，１トリクロ
ルエタンで蒸気脱脂後、市販のアルカリ系洗浄剤による
エッチング、水洗、硝酸酸洗によるスマット除去、水洗
を行ない表１に示すような方法で酸化処理を施した。
【００２４】次に市販のプレコートワックスであるカオ
ールーブＷ−２（花王株式会社製）をベースとし、６０
℃に加温溶解させ、これに無機潤滑粉および／または有
機潤滑粉を添加混合し、表２の割合に調合した溶融ワッ
クス中に６０℃に加温した上記合金板（１ｍｍ×１００
×２００）を浸漬・引き上げ後空冷・乾燥した。塗布量
は浸漬・引き上げ速度および空冷・乾燥速度を調整する
ことにより任意に調整した。なお、塗布後の板の重量と
その板を脱脂・洗浄後の重量との差から測定した。また
潤滑粉は事前にボールミルで粉砕し、粒度調整した。粒
度の測定はガラス板上に該潤滑被膜を形成させ、直接光
学顕微鏡で観察する方法によって測定した。
ールーブＷ−２（花王株式会社製）をベースとし、６０
℃に加温溶解させ、これに無機潤滑粉および／または有
機潤滑粉を添加混合し、表２の割合に調合した溶融ワッ
クス中に６０℃に加温した上記合金板（１ｍｍ×１００
×２００）を浸漬・引き上げ後空冷・乾燥した。塗布量
は浸漬・引き上げ速度および空冷・乾燥速度を調整する
ことにより任意に調整した。なお、塗布後の板の重量と
その板を脱脂・洗浄後の重量との差から測定した。また
潤滑粉は事前にボールミルで粉砕し、粒度調整した。粒
度の測定はガラス板上に該潤滑被膜を形成させ、直接光
学顕微鏡で観察する方法によって測定した。
【００２５】次に市販のアルカリ可溶性高分子潤滑被膜
剤ミルボンドＭＣ−５６０Ｊ（日本油脂株式会社製）を
ベースとし、これに無機潤滑粉および／または有機潤滑
粉を添加混合したものも同時に表２に示す。該剤は水系
塗料のためワックスの種類によっては長時間の均一分散
は困難であるものもあったが、強撹拌後直ちに合金板を
浸漬塗布し、乾燥することによって均一分散させた皮膜
が得られた。乾燥は８０℃の熱風乾燥とし、塗布量の調
整は塗料溶液への水添加量を変えることにより調整し
た。塗布量の測定、潤滑粉の調製は前記と同様である。
剤ミルボンドＭＣ−５６０Ｊ（日本油脂株式会社製）を
ベースとし、これに無機潤滑粉および／または有機潤滑
粉を添加混合したものも同時に表２に示す。該剤は水系
塗料のためワックスの種類によっては長時間の均一分散
は困難であるものもあったが、強撹拌後直ちに合金板を
浸漬塗布し、乾燥することによって均一分散させた皮膜
が得られた。乾燥は８０℃の熱風乾燥とし、塗布量の調
整は塗料溶液への水添加量を変えることにより調整し
た。塗布量の測定、潤滑粉の調製は前記と同様である。
【００２６】なお表２のワックスは以下のものを用い
た。 ワックス１ サンノプコ社製 ＳＮワックス２２−ＳＦ ワックス２ サンノプコ社製 ＳＬ５０６ ワックス３ 安原油脂工業社製 アローワックス ワックス４ 同上ワックスの撹拌・粉砕時間を短くしたもの ワックス５ 日本石油社製 ＰＯワックスＨ−１０ なお前処理用薬剤 アルソフト１０８、デスマットＮ−
２０は市販のアルミニウム板用前処理液で奥野製薬工業
社製のものである。
た。 ワックス１ サンノプコ社製 ＳＮワックス２２−ＳＦ ワックス２ サンノプコ社製 ＳＬ５０６ ワックス３ 安原油脂工業社製 アローワックス ワックス４ 同上ワックスの撹拌・粉砕時間を短くしたもの ワックス５ 日本石油社製 ＰＯワックスＨ−１０ なお前処理用薬剤 アルソフト１０８、デスマットＮ−
２０は市販のアルミニウム板用前処理液で奥野製薬工業
社製のものである。
【００２７】（加工性の試験と評価方法）表面処理後の
アルミニウム合金板の加工性は７０ｍｍφに打ち抜いた
各サンプルを径３３φの高速円筒絞り加工（加工速度５
００mm/sec）し、加工できずに割れたものを不良（×
印）、かじりは生じたが加工できたものを普通（△）、
ほとんどかじりを生じずに加工できたものを良好（○）
として判定した。
アルミニウム合金板の加工性は７０ｍｍφに打ち抜いた
各サンプルを径３３φの高速円筒絞り加工（加工速度５
００mm/sec）し、加工できずに割れたものを不良（×
印）、かじりは生じたが加工できたものを普通（△）、
ほとんどかじりを生じずに加工できたものを良好（○）
として判定した。
【００２８】（溶接性試験と評価方法）被覆処理後のア
ルミニウム合金板の電極寿命はインバーター直流溶接機
を用いて下記の電極および溶接条件にて評価した。評価
は溶着するまでの打点数またはナゲット径が４√ｔ
（ｔ：板厚）を下回るまでの打点数のいずれかの少ない
打点数でその効果を判定した。評価基準はその打点数が
５００点未満を不良（×）、５００〜１０００点を普通
（△）、１０００〜１５００点を良好（○）、１５００
点超えを優良（◎）とした。 （電極） ・形 状 ：円錐台頭（ＣＦ）型 ・先端径 ：５．０ｍｍφ ・材 質 ：Ｃｒ−Ｃｕ（溶接条件） ・加 圧 ：１５０ｋｇｆ ・初期加圧時間：２０／５０秒 ・通電時間 ：６／５０秒 ・保持時間 ：５／５０秒 ・溶接電流 ：１５ｋＡ
ルミニウム合金板の電極寿命はインバーター直流溶接機
を用いて下記の電極および溶接条件にて評価した。評価
は溶着するまでの打点数またはナゲット径が４√ｔ
（ｔ：板厚）を下回るまでの打点数のいずれかの少ない
打点数でその効果を判定した。評価基準はその打点数が
５００点未満を不良（×）、５００〜１０００点を普通
（△）、１０００〜１５００点を良好（○）、１５００
点超えを優良（◎）とした。 （電極） ・形 状 ：円錐台頭（ＣＦ）型 ・先端径 ：５．０ｍｍφ ・材 質 ：Ｃｒ−Ｃｕ（溶接条件） ・加 圧 ：１５０ｋｇｆ ・初期加圧時間：２０／５０秒 ・通電時間 ：６／５０秒 ・保持時間 ：５／５０秒 ・溶接電流 ：１５ｋＡ
【００２９】（塗装後耐食性）処理後のコイルから７０
×１５０ｍｍのテストピースを切り出し、弱アルカリ系
脱脂剤を用いて４３℃×２分の脱脂を行ない、水洗を行
なった後、コロイダルチタン系の液にて室温×３０秒の
表面調整を行ない、そのままの状態で市販のリン亜鉛処
理液にて４３℃×２分の化成処理を行なった。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、さらに吹き付けによる中塗り、上塗り塗装を行なっ
たサンプルを作製した。このときの総合塗装膜厚は１０
０μｍであった。
×１５０ｍｍのテストピースを切り出し、弱アルカリ系
脱脂剤を用いて４３℃×２分の脱脂を行ない、水洗を行
なった後、コロイダルチタン系の液にて室温×３０秒の
表面調整を行ない、そのままの状態で市販のリン亜鉛処
理液にて４３℃×２分の化成処理を行なった。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、さらに吹き付けによる中塗り、上塗り塗装を行なっ
たサンプルを作製した。このときの総合塗装膜厚は１０
０μｍであった。
【００３０】このサンプル表面にアルミ素地まで達する
クロスカットを入れ、ＪＩＳ Ｚ２３７１による塩水噴
霧を２４時間行い、その後５０℃×９５％ＲＨ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
ら発生した糸錆びの最大長さを測定した。判定は、糸錆
び長さ４ｍｍ以上を不良（×）、２〜４ｍｍを普通
（○）、２ｍｍ以下を良好（◎）とした。
クロスカットを入れ、ＪＩＳ Ｚ２３７１による塩水噴
霧を２４時間行い、その後５０℃×９５％ＲＨ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
ら発生した糸錆びの最大長さを測定した。判定は、糸錆
び長さ４ｍｍ以上を不良（×）、２〜４ｍｍを普通
（○）、２ｍｍ以下を良好（◎）とした。
【００３１】本発明例および比較例を表３にまとめて示
す。表１〜３から明らかなように、本発明はアルミニウ
ム合金板のスポット溶接性および加工性の改善に極めて
効果があることがわかる。
す。表１〜３から明らかなように、本発明はアルミニウ
ム合金板のスポット溶接性および加工性の改善に極めて
効果があることがわかる。
【００３２】これに対して比較例１は酸化物および／ま
たは水酸化物層が薄すぎて溶接性、耐食性が悪く、比較
例２〜４は潤滑粉添加量が少ないために十分な加工性が
得られない。比較例５〜７，９，１０は潤滑粉添加量が
多すぎて溶接性が劣化している。比較例８は皮膜付着量
が少なすぎて、充分な加工性が得られない。比較例１１
は付着量が多すぎて溶接性を損なっている。比較例１２
は酸化物および／または水酸化物層が厚すぎて溶接性が
悪い。
たは水酸化物層が薄すぎて溶接性、耐食性が悪く、比較
例２〜４は潤滑粉添加量が少ないために十分な加工性が
得られない。比較例５〜７，９，１０は潤滑粉添加量が
多すぎて溶接性が劣化している。比較例８は皮膜付着量
が少なすぎて、充分な加工性が得られない。比較例１１
は付着量が多すぎて溶接性を損なっている。比較例１２
は酸化物および／または水酸化物層が厚すぎて溶接性が
悪い。
【００３３】
【表１】
【００３４】
【表２】
【００３５】
【表３】
【００３６】
【表４】
【００３７】
【表５】
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によればア
ルミニウム板またはアルミニウム合金板の表面に酸化物
および／または水酸化物層を形成し、その表面に粉末状
潤滑粒子を含む固形潤滑皮膜を形成することによって、
スポット抵抗溶接性およびプレス加工性は著しく改善さ
れる。これによって、プレス成形とスポット溶接性によ
って加工される自動車部品用など溶接構造体の生産性が
著しく向上し、かつ品質の安定性も高まることが期待で
きる。
ルミニウム板またはアルミニウム合金板の表面に酸化物
および／または水酸化物層を形成し、その表面に粉末状
潤滑粒子を含む固形潤滑皮膜を形成することによって、
スポット抵抗溶接性およびプレス加工性は著しく改善さ
れる。これによって、プレス成形とスポット溶接性によ
って加工される自動車部品用など溶接構造体の生産性が
著しく向上し、かつ品質の安定性も高まることが期待で
きる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 戸 塚 信 夫 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者 上 杉 康 治 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者 西 山 直 樹 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内 (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 難波江 元 広 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 (4)
- 【請求項１】第１層としてアルミニウム材料表面を温
水、温水溶液または飽和水蒸気中で加熱することにより
形成される厚さ０．０１μｍ〜５μｍのアルミニウム酸
化物および／またはアルミニウム水酸化物の層を有し、
その上に無機潤滑粒子０．０５〜３０重量％および／ま
たは有機潤滑粒子０．０５〜２０重量％を合計で０．０
５〜４０重量％含有する固形潤滑皮膜を付着量が片面で
０．１〜５g/m2となるように形成してなる第２層を有す
ることを特徴とするスポット抵抗溶接性、耐食性および
加工性に優れたアルミニウム材料。 - 【請求項２】前記第２層の固形潤滑皮膜がアルカリ脱脂
処理によって容易に除去され得るプレコートワックスま
たはアクリル樹脂共重合体を主成分とした皮膜である請
求項１に記載のスポット抵抗溶接性、耐食性および加工
性に優れたアルミニウム材料。 - 【請求項３】前記第２層中の無機潤滑粒子が平均粒子径
２０μｍ以下の二硫化モリブデンおよび／または窒化ホ
ウ素粉末である請求項１または２に記載のスポット抵抗
溶接性、耐食性および加工性に優れたアルミニウム材
料。 - 【請求項４】前記第２層中の有機潤滑粒子が平均粒径２
０μｍ以下でかつ融点７０℃以上のワックスである請求
項１〜３のいずれかに記載のスポット抵抗溶接性、耐食
性および加工性に優れたアルミニウム材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26611692A JPH06116738A (ja) | 1992-10-05 | 1992-10-05 | スポット抵抗溶接性、耐食性および加工性に優れたアルミニウム材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26611692A JPH06116738A (ja) | 1992-10-05 | 1992-10-05 | スポット抵抗溶接性、耐食性および加工性に優れたアルミニウム材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06116738A true JPH06116738A (ja) | 1994-04-26 |
Family
ID=17426550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26611692A Withdrawn JPH06116738A (ja) | 1992-10-05 | 1992-10-05 | スポット抵抗溶接性、耐食性および加工性に優れたアルミニウム材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06116738A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007100201A (ja) * | 2005-10-07 | 2007-04-19 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | 成形用アルミニウム合金板及びその製造方法、並びに成形用アルミニウム合金板の加工方法 |
-
1992
- 1992-10-05 JP JP26611692A patent/JPH06116738A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007100201A (ja) * | 2005-10-07 | 2007-04-19 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | 成形用アルミニウム合金板及びその製造方法、並びに成形用アルミニウム合金板の加工方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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