JPH06146018A - 塗装性に優れた亜鉛めっき処理アルミニウム及びアルミ ニウム合金板 - Google Patents

塗装性に優れた亜鉛めっき処理アルミニウム及びアルミ ニウム合金板

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JPH06146018A
JPH06146018A JP30212392A JP30212392A JPH06146018A JP H06146018 A JPH06146018 A JP H06146018A JP 30212392 A JP30212392 A JP 30212392A JP 30212392 A JP30212392 A JP 30212392A JP H06146018 A JPH06146018 A JP H06146018A
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JP
Japan
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zinc
aluminum
amount
coating
phosphate
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Application number
JP30212392A
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English (en)
Inventor
Yoshinori Yomura
吉則 余村
Yoichiro Yamanaka
洋一郎 山中
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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  • Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 燐酸塩処理性及び塗装後耐食性に優れた亜鉛
めっきアルミニウム及びアルミニウム合金板。 【構成】 燐酸塩処理に際して、アルミニウム及びアル
ミニウム合金板の表面に亜鉛が存在すると燐酸塩の析出
が多数点で起こり緻密な燐酸塩皮膜が形成される。一
方、存在する亜鉛量が過剰な場合は燐酸塩処理後も金属
亜鉛が残存する、そしてこの残存亜鉛は塗装後耐食性を
低下させる。塗装後耐食性の低下を防ぎ、且つ緻密な燐
酸塩皮膜を形成させるために必要な亜鉛めっきの付着量
は10mg/m2〜400mg/m2 である。 【効果】 燐酸塩処理性及び塗装後耐食性への効果に加
えて、燐酸塩処理に必要とされる弗素の濃度を減ずるこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】車両外板等に、塗装を施して用い
られるアルミニウム及びアルミニウム合金板であって、
優れた塗装性を有し塗装後の耐食性も良い表面処理板に
関する。
【0002】
【従来の技術】自動車の外板用アルミニウム及びアルミ
ニウム合金(以下、単にアルミニウムと称す)板が最も
注目を浴びているが、亜鉛めっき鋼板とアルミニウム板
とが組み合わせ使用されることが多く、アルミニウム板
に亜鉛や亜鉛合金或いは鉄めっきを施した板が従来提案
されている。亜鉛めっきを施したアルミニウム板につい
ては、例えば、特開昭63−166964号公報があ
り、この提案では、付着量0.4g/m2〜5.0g/m2の亜
鉛めっきをアルミニウム板に施すことによって良好な燐
酸塩処理性を付与することができ、従って塗膜の二次密
着性や耐糸錆性に良い結果をもたらすことが開示されて
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、塗膜を
付した後、塗膜下という特殊な環境下では亜鉛めっきが
必ずしも耐食性に良い結果を及ぼすとは限らず、耐食性
を低下させることもあるという問題が生じていた。又、
亜鉛めっきを施さずにアルミニウム裸材に直接塗装しよ
うとすると、塗装前処理の燐酸塩処理において、公害規
制物質である弗素を多量に使用しなければならないとの
問題もあった。
【0004】この発明は、これらの問題を解決するため
に行われたもので、化成処理における亜鉛の作用機構を
考察し亜鉛の必要且つ充分な量を追求した結果に基づい
て、塗装後耐食性を低下させることのない化成処理性の
良い表面処理板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】この目的を達成するため
の手段は、アルミニウム又はアルミニウム合金板の表面
に付着量10mg/m2 以上400mg/m2 以下の亜鉛めっき
を施した塗装性に優れた亜鉛めっき処理アルミニウム及
びアルミニウム合金板である。
【0006】
【作用】燐酸塩処理の目的は、素材の表面に緻密な燐酸
塩皮膜を均一に生成させ、これによって塗膜と素材との
緊密な付着を得ることにある。しかし、素材がアルミニ
ウムの場合、その表面には燐酸塩皮膜が形成され難い。
【0007】その理由は、アルミニウムの表面は酸化さ
れ易いこと、もう一点は燐酸塩処理時に溶出するアルミ
ニウムイオンが燐酸塩の析出を妨げることの二点であ
る。亜鉛めっきによってこの二点は解消するが、塗装後
耐食性に問題を生じることがある。
【0008】この問題について調べると、問題には亜鉛
めっき付着量が関係しており、塗装アルミニウム板が湿
潤環境に長く曝された場合、めっき付着量が多いほど塗
膜傷などを起点にして塗膜下の腐食が進み易いことが判
った。一見奇妙な現象であるが、この結果は次のように
考察される。
【0009】腐食環境において、傷などにより亜鉛とア
ルミニウムの双方が露出した場合、当初は、亜鉛がアノ
ードでアルミニウムがカソードとなって電池を形成する
が、塗膜下のように溶液がとどこおる環境下では、カソ
ードの近傍ではやがてpHが上昇し、アルミニウムの溶
解が容易となる。即ち、電位は逆転する。こうなると、
亜鉛の防食作用は最早期待できず、亜鉛は逆にアルミニ
ウムの腐食を促進する。
【0010】燐酸塩処理後亜鉛めっき層が残らなけれ
ば、この腐食促進作用を防ぐことができる。亜鉛めっき
の付着量を変えた試料について、燐酸亜鉛処理を施した
後、この燐酸亜鉛皮膜を剥離してアルミニウム表面に残
存する亜鉛の量を調べた。この結果を図4に示す。図
は、縦軸に残存亜鉛量を示し、横に亜鉛めっき付着量別
に並べてものである。燐酸亜鉛処理液には弗素イオンが
含まれているが、その濃度が50ppm 、100ppm 、2
00ppm と異なっており、各々網目、斑点、白抜きで区
別してある。
【0011】亜鉛めっき付着量が400mg/m2 以下であ
れば燐酸塩処理後亜鉛は僅かしか残らず、めっき付着量
が10mg/m2 では亜鉛の残存量は零である。しかし、亜
鉛めっき付着量が400mg/m2 を超えると残存量が増
え、付着量が1g/m2の場合では、残存量は400mg/m2
以上にもなる。残存量が100mg/m2 程度より少ないと
塗膜下の腐食は進みにくく、亜鉛めっき付着量が400
mg/m2 以下であれば、塗装後耐食性は良好であるが、亜
鉛めっき量は少ない程好ましく、残存量が50mg/m2
も減ずるめっき着量即ち300mg/m2 以下であれば一層
よい。
【0012】次に、燐酸塩処理におけるZnの作用は、
燐酸塩皮膜の緻密化である。アルミニウムの溶出抑制
は、アルミニウム面を亜鉛で覆ってしまえばよいわけで
あり、これが従来考えられていたことである。
【0013】燐酸塩皮膜形成の機構については、処理液
中で被処理面に局部電池が形成され電池のカーソード側
ではpHが上昇し燐酸塩が析出する。被処理材の表面に
亜鉛が共存すると、異種金属による局部電池が多数形成
されるので燐酸塩の析出開始点が増加し緻密な皮膜が形
成される。したがって、必要な亜鉛量は必ずしもアルミ
ニウム全面を被覆するに足る量ではなく、緻密な燐酸塩
皮膜を形成するに足る量である。
【0014】更に、アルミニウムイオンは液中のアニオ
ンと結合し易くpHの上昇を抑えて燐酸塩皮膜の形成を
妨害する。アルミニウム材を処理する場合には、弗素濃
度を高めた燐酸塩処理液を用い、クリオライト(Na3
AlF6 )やエルパソライト(K2 NaAlF6 )とし
てアルミニウムイオンを沈澱除去している。しかし、弗
素は公害規制の対象となる物質であり、その使用を控え
ることは業界の念願である。
【0015】亜鉛めっき付着量が10mg/m2 以上である
と、良好な燐酸塩皮膜の形成と弗素使用量の削減という
二つの問題を解決することができる。亜鉛めっき付着量
が10mg/m2 以下であると、めっき付着量の場所による
変動が大きくなり確実な効果を保証することが難しい。
なお、亜鉛めっきは上に述べてきたように作用するの
で、その作用原理から判るようにめっき皮膜の亜鉛純度
は重要でなく他の金属を含んだものでもよい。
【0016】
【実施例】Mg:2.1wt% 、Cu;0.6wt% を含む
アルミニウム板に亜鉛めっきを施こした後、燐酸亜鉛処
理を行いその処理性を調べ、更にその上にカチオン電着
塗装を施し塗装後耐食性を調べた。
【0017】亜鉛めっきは次のように行った。前処理と
して、アルカリ脱脂後、硫酸10vol%−硝酸vol%の混酸
に酸性弗化アンモン0.3wt% を添加した液で酸洗を行
った後に電気めっきを施した。めっき条件は以下のよう
である。 浴組成:ZnSO4 ・7H2O 300g/l NH4F・HF 3g/l pH 2.0 浴温 50℃ 電流密度 1.0A/dm2 めっき時間を変え、めっき付着量を各々10mg/m2 、1
00mg/m2 、1000mg/m2 に調整した。
【0018】燐酸亜鉛処理には、NaFを添加すること
によって弗酸イオン濃度を各々50、100、200pp
m とした処理液を用いたが、全ての液にアルミニウムを
80ppm 加えた。これは、処理液の使用頻度が高まり液
中のアルミニウム濃度が増加した場合を想定したもので
ある。処理液温度は43℃、処理時間は2分である。カ
チオン電着塗装では、弗素イオン50ppm を含む燐酸塩
処理液で前処理後、アミノ変性エポキシ樹脂塗料を塗装
し厚さ20μmの塗膜を被覆した。
【0019】燐酸塩処理性は燐酸亜鉛皮膜の付着量及び
その皮膜の緻密さで評価した。付着量は燐酸亜鉛皮膜を
溶解除去し、その前後の重量差より求めた。溶解除去に
は、亜鉛めっき材では重クロム酸アンモニウム剥離液を
又裸材ではクロム酸剥離液を各々用いた。皮膜の緻密さ
は皮膜表面を走査電子顕微鏡で1000倍に拡大して観
察した。
【0020】塗装後耐食性については、塗膜に鋼製カッ
ターナイフでクロスカット傷を入れた後耐食試験を行っ
た。耐食試験では、25℃の0.5%NaCl水溶液を
4時間噴霧した後引続き相対湿度85%、50℃の恒温
恒湿状態に8時間保持するサイクルを200回繰り返し
た。耐食性評価は、塗膜のカット傷に沿って生じた塗膜
膨れの最大幅を測定して行った。
【0021】なお、付着量1.0g/m2の亜鉛めっきを施
した試料及び亜鉛めっきを施さなかった試料(以下、裸
材と称す)についても同様に調査し、この発明による亜
鉛めっきアルミニウム板と比較した。
【0022】調査結果を図1乃至図3に示す。図3は、
燐酸塩皮膜の付着量を調べた結果で、縦軸は燐酸亜鉛付
着量、横軸は燐酸亜鉛処理液中の弗素イオン濃度であ
る。一般に、弗素イオン濃度が高い程皮膜は形成され易
く、塗装下地として適切な燐酸亜鉛付着量は2乃至3g/
m2程度であるといわれている。
【0023】●印で示した裸材では弗素イオン濃度が1
50ppm 程度にならないと満足な皮膜量が得られない。
亜鉛めっき量が10mg/m2 (〇印)、100mg/m2 (▲
印)及び1.0g/m2(◆印)の場合は、弗素イオン濃度
の影響が小さく弗素イオン濃度50ppm でも満足な付着
量が得られている。
【0024】図2は、燐酸亜鉛皮膜の表面を観察しスケ
ッチしたものである。(a)図と(b)図は裸材、
(c)図と(d)図は亜鉛めっき材で亜鉛の付着量は
(c)図が10mg/m2 、(d)図が400mg/m2 であ
る。又、(a)図と(c)図とは弗素イオン濃度50pp
m を含む処理液、(b)図と(d)図は弗素イオン濃度
100ppm を含む処理液で各々処理したものである。
【0025】亜鉛めっき付着量の多い試料を弗素イオン
濃度が高い液で処理した(d)図では燐酸亜鉛の細かい
結晶が緻密に表面を覆っている。これは当然予想される
ことであるが、めっき付着量が少ない試料を弗素イオン
濃度が低い液で処理した(c)図でも遜色なく充分に緻
密な被覆が得られている。
【0026】これに対し、裸材の(a)図と(b)図で
は結晶が粗大で皮膜の形成が悪くアルミニウム表面を充
分に覆い尽くしていない。更に、(a)図と(b)図と
を比べると弗素イオン濃度の高い(b)図の方が被覆の
度合いは高い。図示しなかったが、裸材では(c)図と
同じ被覆度合いの皮膜を得るためには、弗素イオン濃度
を200ppm 以上にしなければならない。
【0027】図1は、塗装後耐食性の調査結果である。
図は、縦軸は最大膨れ幅を表示し、横に亜鉛の残存量別
に棒グラフを描いたものである。亜鉛めっきの付着量が
400mg/m2 までの試料では、最大膨れ幅は2mm以下で
あって、塗膜下で腐食が進行しにくいことを物語ってい
るが、亜鉛めっきの付着量が1000mg/m2 の試料では
前者の数倍に達し、より腐食が進行し易いことを示して
いる。
【0028】
【発明の効果】以上述べてきたように、この発明によれ
ば、表面に燐酸塩化成処理に真実に必要な量だけの亜鉛
めっきを施しているので、確実に塗膜密着性が確保され
ると同時に塗装後の耐食性が良い亜鉛めっきアルミニウ
ム板が得られている。これに加えて、燐酸塩処理に必要
な弗素イオンを低減し得る効果もあり、公害防止及び省
資源の両面でこの発明の効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】亜鉛の残存量と塗装後耐食性との関係を示す棒
グラフである。
【図2】燐酸塩処理皮膜の緻密さを示す燐酸亜鉛結晶の
顕微鏡視野のスケッチである。
【図3】亜鉛めっき付着量と燐酸塩処理後の燐酸亜鉛付
着量との関係を示すグラフである。
【図4】亜鉛めっき付着量と燐酸塩処理後に残存する亜
鉛量との関係を示すグラフである。

Claims (1)

    【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
    表面に付着量10mg/m2 以上400mg/m2 以下の亜鉛め
    っきを施したことを特徴とする塗装性に優れた亜鉛めっ
    き処理アルミニウム及びアルミニウム合金板
JP30212392A 1992-11-12 1992-11-12 塗装性に優れた亜鉛めっき処理アルミニウム及びアルミ ニウム合金板 Pending JPH06146018A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106757189A (zh) * 2015-11-23 2017-05-31 湖南衡阳新澧化工有限公司 一种含硫酸盐的添加剂及其制备方法
JP2018513909A (ja) * 2015-02-19 2018-05-31 アルセロールミタル アルミニウム系被膜および亜鉛被膜で被覆された板からのリン酸塩処理可能な部品の製造方法

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US12571086B2 (en) 2015-02-19 2026-03-10 Arcelormittal Method of producing a phosphatable part from a sheet coated with an aluminum-based coating and a zinc coating
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