JPH08108502A - プレス加工性とスポット溶接性に優れたアルミニウム合金板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】有機潤滑樹脂処理によるアルミニウム合金板の
良好なプレス加工性の向上効果を損なうことなくそのス
ポット溶接性を著しく改善し、現有の鋼板用製造ライン
でも使用可能なレベルにまで両者の特性を向上させた有
機潤滑樹脂被覆アルミニウム合金板の提供。 【構成】アルミニウム合金原板表面に第１層として金属
Ｃｒ換算で１．０〜２０．０ｍｇ／ｍ² のクロメート被
膜を有し、その上部に第２層として有機潤滑剤を６０重
量％超え、９５重量％以下を含有する有機樹脂被膜を、
乾燥膜厚として０．０５〜０．９０μｍ設けることによ
り、上記目的を達成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車車体等に好適
な、優れたスポット溶接性とプレス加工性とを兼備した
有機樹脂処理アルミニウム合金板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、地球環境問題から自動車車体を軽
量化する要求が高まっている。そのため、重量に対する
強度の高いアルミニウム合金板の利用が検討され、いく
つかの部品に対してはすでに実用化されている。しかし
ながら、アルミニウム合金板は、鋼板に比して極めて成
形性が悪いため、自動車車体への利用はボンネットのよ
うな軽加工の部材に限定され、より複雑でかつ強加工が
行われるドア材等への利用は困難であるとされている。

【０００３】アルミニウム合金板の成形性が悪いのは、
素材のアルミニウム合金板自体の成形性が悪いことに加
えて、アルミニウムが低融点で軟質であるため、プレス
金型に多用されている鋳鉄等との親和力が強く、金型に
凝着しやすい性質を有するために、摺動性が悪いことに
起因している。

【０００４】また、アルミニウム合金板は、スポット溶
接時の電極寿命が鋼板に比べて劣るため、これを利用す
る車体の生産効率を悪くしている。すなわち、アルミニ
ウム合金板のスポット溶接では、電極とアルミニウム合
金板との溶着現象が起こりやすく、また、同一の電極で
ナゲット部の適切な剪断強度を得ることができる連続打
点数が著しく短い。そのため、溶着が起こる前や、適切
なナゲットが形成できなくなる前に、電極先端形状をド
レッシングによって整えたり、新しい電極と交換する頻
度が多くなる。そのため、生産効率の著しい低下を招い
ているのが現状である。このように、従来低かったアル
ミニウム合金板の成形性およびスポット抵抗溶接性を向
上すべく、種々の努力がなされている。

【０００５】先ず、アルミニウム合金板の成分、組織の
観点からの改善技術としては、例えば、特開昭６１−１
３０４５２号公報、特開平３−２８７７３９号公報には
Ｆｅ、Ｓｉ量の上限を制限すると同時にＭｇの添加量を
多くすることにより、伸び特性を改善して加工性を向上
する製造法の開示や、特開平４−１２３８７９号公報に
開示されているような、アルミニウム合金板表面の酸化
被膜の厚さを適正電気抵抗値に制御して、電極寿命を向
上させる技術がある。

【０００６】しかし、特開昭６１−１３０４５２号公
報、特開平３−２８７７３９号公報のごとく高延性合金
とするには、その原料として高価な高純度の地金を用い
ることが不可欠であり、コストパフォーマンスが格段に
低くなると共に、価格が上昇するに見合った加工性の大
幅な向上効果がない問題がある。他方、特開平４−１２
３８７９号公報のごとく表面電気抵抗値の制御は、溶接
性改善には有効であるものの、加工性の改善は全く期待
できない問題がある。

【０００７】自動車の製造過程での優先度を勘案する
と、まず、アルミニウム合金板の加工性の改善が必要で
あると考えられるが、このような観点から、アルミニウ
ム合金板の成形性を潤滑樹脂被膜を施すことにより改善
する試みが行なわれている。例えば、特開平６−１８４
５８７号、同６−３０５０７４号の各公報には水溶性有
機潤滑樹脂処理、すなわち、脱膜型（プレス加工後リン
酸塩化成処理工程での脱脂過程で被膜が溶解除去）固形
潤滑剤を設けることによる改善技術が開示されている。
しかし、これら脱膜型潤滑樹脂被膜では溶接性の劣化は
避けがたく、かつ樹脂の除去が不完全で、リン酸塩化成
処理の不良が発生し易い問題や裸アルミニウム合金板以
上の耐食性（耐糸錆腐食性）の付与ができない問題があ
る。

【０００８】また、特開平４−２６８０３８号および同
６−５５１３７号の各公報にはＺｎ系めっき鋼板に適用
されている有機潤滑樹脂被膜、すなわち、クロメート処
理されたアルミニウム合金板上に、ベース樹脂にワック
スやフッ素系樹脂等の有機潤滑剤を添加してなる非脱膜
型の、潤滑鋼板用の樹脂をそのままアルミニウム合金板
に利用した技術が開示されている。ところが、これらの
技術は、いずれも耐食性およびプレス加工性の改善のみ
を意図しており、全くスポット溶接性が考慮されておら
ず、有機樹脂被膜を形成する前のアルミニウム合金板に
比べ、著しくスポット溶接性が劣化する欠点を有してい
る。

【０００９】この欠点を改善する技術としては、樹脂の
薄膜化と樹脂への導電助剤の添加が考えられる。例え
ば、特開平３−１８９３６号公報には、アルミニウム合
金原板の表面に、塗布する有機樹脂の膜厚を極めて制限
し、薄く形成することによる改善技術が開示されている
が、この場合には、樹脂に有機潤滑剤が含有されていな
いため、当然のことながら十分なプレス成形性を得るこ
とはできない問題がある。また、特開平５−３０９３３
１号および同３１１４５４号の各公報には、潤滑鋼板で
も利用されているリン化鉄等の導電助剤（例えば、特公
昭６２−７３９３８号公報等）を潤滑樹脂中に添加する
技術が開示されているが、このような導電助剤の添加に
よる溶接性の改善効果は十分ではなく、かつ添加する無
機導電助剤のなかには加工性を劣化させたり、潤滑樹脂
の塗工性を阻害（ローピングの発生等）する問題があ
る。

【００１０】なお、特開平５−３０９３３１号および同
３１１４５４号の各公報の技術では、加工性をより高め
るために有機潤滑剤（実施例から特にフッ素樹脂を対象
としていると考えられるが）の含有量を通常より高くし
ている特徴がある。しかし、本技術では開示していない
が、それによる溶接性の改善が予想されるものの、本技
術の添加範囲では、その改善効果は極めて小さいという
問題がある。

【００１１】アルミニウム合金板を自動車の車体板に使
用した場合には、プレス成形性と共に優れたスポット溶
接性を有することが重要である。特に、プレス成形性改
善のためにアルミニウム合金板に有機被膜を形成した場
合には、従来の潤滑鋼板用の有機被膜ではその高い電気
抵抗のために、スポット溶接性が実用に耐え得ないレベ
ルにまで劣化する問題が発生する。これは電気抵抗が鋼
板と比べて極端に小さい（約１／４）ことに起因するア
ルミニウム合金板固有の問題であるが、従来の潤滑鋼板
用の有機被膜の応用や多少の変更では、アルミニウム合
金板のプレス加工性とスポット溶接性の両方を高度に両
立して改善することは極めて困難であるのが現状であっ
た。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
従来技術の問題点を解決することにあり、有機潤滑樹脂
処理によるアルミニウム合金板の良好なプレス加工性の
向上効果を損なうことなくそのスポット溶接性を無機導
電助剤の添加なく著しく改善し、現有の鋼板用製造ライ
ンでも使用可能なレベルにまで両者の特性を向上させ
た、非脱膜型の有機潤滑樹脂を被覆したアルミニウム合
金板を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、有機潤滑
樹脂処理を施してプレス成形性を改善したアルミニウム
合金板を自動車車体に利用するに当たって、スポット溶
接性の問題点について鋭意検討し、以下の知見を得たこ
とに基づいて本発明を完成したものである。

【００１４】潤滑鋼板に形成される有機潤滑樹脂被膜
（以下、有機被膜とする）は、通常１０％前後の有機潤
滑剤を含有している。このような有機被膜を有するアル
ミニウム合金板は、有機被膜の電気抵抗が極めて高く、
有機被膜は通常１０¹⁵Ω・ｃｍ前後の体積固有抵抗を有
する。また、有機被膜を１μｍ程度の薄膜としても、や
はり１０¹⁰Ω以上の層間抵抗となるため、樹脂層での発
熱が過大であって、そのためスポット溶接性が著しく劣
化する問題が発生する。この点に関し、より詳細に検討
したところ、有機被膜の膜厚を従来より小さくし、かつ
有機被膜中の有機潤滑剤の含有量を従来より大幅に高め
ることが、スポット溶接抵抗の低減に極めて有効である
との新規な知見を得た。

【００１５】しかも、上記有機被膜の改善に加え、有機
樹脂と同様にスポット溶接の抵抗要因であるアルミニウ
ム合金板表面の酸化被膜の厚さ、および下地処理として
施すクロメート被膜の厚さを規定値以下に制限すること
により、スポット溶接性をより改善できることが判明し
た。また、有機被膜の膜厚を小さくすることは、この被
膜形成によるプレス加工性の向上効果を低下させる可能
性があるが、前述の有機被膜中の有機潤滑剤の含有量を
格段に多くすることで、溶接性の向上と相俟って、プレ
ス加工性にも有機潤滑剤の効能が増大するため向上でき
る。その結果、より良好にプレス加工性とスポット溶接
性とを両立できることが判明した。

【００１６】本発明は、上記知見に基づいて完成された
ものであり、すなわち、アルミニウム合金原板表面に第
１層として金属Ｃｒ換算で１．０〜５０．０ｍｇ／ｍ²
のクロメート被膜を有し、その上部に第２層として有機
潤滑剤を６０重量％超、９５重量％以下を含有する有機
樹脂被膜を、乾燥膜厚として０．０２〜０．９０μｍ設
けたことを特徴とするプレス加工性とスポット溶接性に
優れたアルミニウム合金板を提供するものである。

【００１７】ここで、前記アルミニウム合金板表面の酸
化膜の厚さが１００Å以下であるのが好ましい。また、
前記有機潤滑剤が平均分子量が９００〜１５０００で、
密度が０．９３以上の高密度ポリエチレンであるのが好
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
のプレス加工性とスポット溶接性に優れたアルミニウム
合金板（以下、アルミニウム合金板とする）に使用され
るアルミニウム合金原板には特に限定はなく、公知の各
種のアルミニウム合金板が全て利用可能である。中でも
特に、現在自動車用に使用されている、または使用が検
討されているJIS 5000系およびJIS 6000系のアルミニウ
ム合金板は好適に利用され、また、JIS H4000 に規定さ
れる各種のアルミニウム合金板も好適に利用される。

【００１９】本発明に使用される前記のアルミニウム合
金原板（以下、原板とする）は、その表面粗度が、Ｒａ
（JIS B0601 に規定する中心線平均粗さ）で０．８μｍ
以下であることが望ましい。

【００２０】アルミニウム合金板のプレス加工性はその
表面の摺動性を向上させることによって向上させ得、こ
の摺動性向上にはアルミニウム合金板表面に有機潤滑剤
を含有する有機被膜を形成することが極めて有効であ
る。本発明においては、有機被膜の有効性は、表面粗度
を小さくするほど、従来より少ない膜厚（有機被膜の塗
布量）でプレス加工性を向上できる効果を有する。

【００２１】また、通常はスポット溶接性の劣化を改善
するには、形成する有機被膜の膜厚を小さくすることが
有効であるものの、これは、プレス加工性の劣化を招
く。しかしながら、本発明においては、有機被膜に含有
させる有機潤滑剤の含有量の増加でその劣化を防止でき
る。

【００２２】本発明のアルミニウム合金板においては、
原板のＲａを０．８μｍ以下とすることにより、より好
ましくは、原板のＲａを０．５μｍ以下とすることが、
膜厚を薄くしてスポット溶接性をより向上できると共
に、プレス加工性をより向上させるために好ましい。

【００２３】さらに、本発明のアルミニウム合金板にお
いては、溶接抵抗を低下させてスポット溶接性を向上さ
せるため、かつ均一なクロメート層を形成させるため
に、エッチング処理等によって、原板の製造工程におい
て、その表面に形成された不均一な酸化物層の一部ある
いはほとんどを除去し、その厚さを１００Å以下とする
のが好ましい。原板表面の酸化膜の厚さを１００Å以
下、より好ましく５０Å以下とすることにより、スポッ
ト溶接性をより向上することができる。

【００２４】エッチング処理としては、アルカリ水溶液
により表面のアルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃）層を除去するアル
カリエッチング処理、または酸性水溶液中で主としてマ
グネシア（ＭｇＯ）層を除去する酸洗処理、またはアル
カリエッチング処理後酸洗処理を行なう処理のいずれか
を用いればよい。これらのアルカリエッチング処理、酸
洗処理としては、通常アルミニウム合金の処理方法とし
て行な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。例えば、アルカリエッチング処理と
しては、苛性ソーダ、苛性カリなどを、酸洗処理として
は、硫酸、リン酸、硝酸、フッ酸、硝酸とフッ酸の混合
液などを用いることができる。

【００２５】なお、アルミニウム合金板中には、特にＡ
ｌ−Ｍｇ系合金の中には表面酸化被膜が主に酸溶解性の
ＭｇＯで構成され、後述する強酸性クロメート液でのク
ロメート処理過程でＭｇＯが溶解、除去され酸化被膜の
厚さが１００Å以下となる場合もあるので、この場合は
前記の酸化膜の除去処理を省略することも可能である。

【００２６】また、原板にＢｅ等の酸化抑制元素を添加
すると、焼鈍過程での酸化被膜の生成が抑制されるた
め、このような原板では酸化被膜の厚さが１００Å以下
となることもあるので、この場合も前記の酸化膜の除去
処理を省略することも可能である。

【００２７】本発明においては、このような原板にクロ
メート処理を施し、クロメート被膜を形成する。クロメ
ート処理の方法は通常行なわれる処理法でよく、例えば
反応型クロメート処理、塗布型クロメート処理、電解ク
ロメート処理などのいずれの方法でもよいが、処理の容
易さの観点からは反応型クロメート処理または塗布型ク
ロメート処理が好ましい。

【００２８】反応型クロメート処理は、クロム酸、リン
酸、硝酸、フッ化水素酸等を含有する強酸性溶液中で浸
漬、水洗、乾燥処理するものであるが、鋼板用と異なり
フッ化水素酸を１〜２０重量％程度含み、アルミニウム
合金板の活性度を高める必要がある。なお、反応型クロ
メート処理によって形成されるクロメート被膜には、ク
ロム酸クロメート被膜やリン酸クロメート被膜等がある
が、いずれであっても特性上の差異はない。

【００２９】一方、塗布型クロメート処理によるクロメ
ート被膜は、部分的に還元されたクロム酸を主成分と
し、リン酸、アクリル系樹脂、シリカ粒子などの１種以
上を含む水溶液を用いて直接ロールコータ法で塗布した
り、この水溶液に原板を浸漬またはスプレー法により塗
布した後、エアーナイフ法、ロール絞り法で付着量調整
後、水洗することなく１００〜２００℃で焼付け乾燥さ
せることで形成することができる。

【００３０】なお、塗布型クロメート被膜では、その付
着形態が偏在する（凹部に多くなる）特性を有するた
め、その付着量は多くすることが好ましい。また、その
クロメート被膜中にアルカリ可溶性のクロムの含有率が
多くなる特徴があるが、耐食性には有利であるが、その
量が多すぎると自動車の塗装工程などでクロム溶出が問
題となる場合があるので、脱脂等でアルカリ溶液に溶解
しないクロムを、全体クロム付着量の７０重量％以上と
するのが望ましい。

【００３１】また、塗布型クロメートでは、金属微粉末
（亜鉛、アルミニウム等）、リン化鉄、酸化錫、カーボ
ンブラック等の導電助剤を添加することが可能であり、
クロメート層の導電性を高めることによる溶接性の向上
が計れ、また、シリカ、アルミナ、モリブデン塩、タン
グステン塩等を添加することで耐食性や潤滑樹脂被膜の
密着性を向上させることができるため、これらの顔料を
必要に応じて適宜添加することができる。

【００３２】クロメート被膜の付着量は、金属Ｃｒ換算
で１．０〜５０．０ｍｇ／ｍ² 、好ましくは５〜２５ｍ
ｇ／ｍ² である。クロメート被膜の付着量を１．０ｍｇ
／ｍ² 以上とすることにより、リン酸亜鉛化成処理での
素地アルミニウムの溶出を好適に防止できると共に、上
層の有機被膜の密着性を十分なものとすることができ
る。また、クロメート被膜の付着量が多くなると、スポ
ット溶接性が低下する傾向にあるが、付着量を５０．０
ｍｇ／ｍ² 以下とすることにより、十分なスポット溶接
性を安定して確保することができる。

【００３３】本発明のアルミニウム合金板においては、
クロメート被膜の上部に、有機潤滑剤を６０重量％超、
９５重量％以下含有する有機被膜を、乾燥膜厚として
０．０２〜０．９０μｍ形成する。

【００３４】有機被膜は、基本的に、ベース樹脂と有機
潤滑剤とから構成される。ベース樹脂としては、公知の
潤滑鋼板用の溶剤系および水系樹脂が各種利用可能であ
り、例えば、エポキシ樹脂、アルキド樹脂、アクリル樹
脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポ
リビニルブチラール樹脂、ポリエステル樹脂およびこれ
らの変性樹脂（例えば、ウレタン変性エポキシ樹脂、ア
クリル変性ウレタン樹脂等）の１種または２種以上の樹
脂が用いられる。溶接性、電着塗装の密着性の観点から
はエポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、
ポリエステル系樹脂またはその混合樹脂が好ましい。こ
れらのベース樹脂としては、各種の市販品も好適に利用
可能である。

【００３５】また、ベース樹脂に添加される有機潤滑剤
としては、一般にワックスと呼ばれているもので、常温
〜２００℃で溶融し、その溶融粘度が低い有機物であっ
て、植物系、動物系、鉱物系の天然ワックスや石油ワッ
クス、合成炭化水素系の合成ワックスおよびこれらの酸
化および／または変性ワックスなどを用いることができ
る。例えば、モンタンワックス、パラフィンワックス、
マイクロクリスタリンワックス等の天然ワックスや、フ
ィッシャートロプッシュワックス、ポリエチレンワック
ス、ポリプロピレンワックス等の合成ワックスが例示さ
れる。ここで、合成ワックスとしてはテフロン（フッ素
系樹脂、例えば、ポリ４フッ化エチレン樹脂、ポリフッ
化ビニル樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂）ワックスも
あるが、テフロンワックスは加工性向上への効果は大き
いものの、溶接時に溶融せず、溶接性に悪影響を与える
ため、単独で用いることは好ましくない。

【００３６】特にこれらの中でも、ポリエチレンワック
スはプレス加工性の向上への有効性が高くかつ安価であ
ることから好ましく、またプレス洗浄油に溶解や膨潤を
起こしにくい、化学的に安定な分子量が９００〜１５０
００で、密度が０．９３以上の高密度ポリエチレンがよ
り好ましい。有機潤滑剤としては、各種の市販品も好適
に利用可能である。

【００３７】さらに、特に限定はないが、使用する有機
潤滑剤の融点（または軟化点）は６０〜１５０℃の範囲
が望ましく、その融点が６０℃未満では、プレス加工時
の極圧状態下で有機潤滑剤の流動性が高くなりすぎるた
めに加工性の向上効果が少なくなり、逆に１５０℃を超
えるとスポット溶接抵抗が増大化するため好ましくな
い。また、自動車のプレス加工では連続プレス時に金型
温度が変化し、そのためワックス性能が変化する可能性
があるため、その対策として融点（又は軟化点）の異な
るワックスを２種以上併用することが有効である。

【００３８】本発明のアルミニウム合金板においては、
有機被膜中の有機潤滑剤の含有率はスポット溶接性の改
善の点で極めて重要であって、６０重量％を超えて９５
重量％以下含有させることが必須条件である。その作用
機構は現在のところ不明確なところもあるが、以下のよ
うに推定される。すなわち、有機潤滑剤、特にポリエチ
レンを代表とする低融点の有機潤滑剤は、スポット溶接
の初期過程で溶融および揮発し、容易に通電点を形成す
るため溶接抵抗に寄与しないのである。この事実は本発
明者らの検討では、溶接抵抗値が有機被膜中の有機潤滑
剤の含有量によらず、ベース樹脂の膜厚のみに相関する
という、従来知られていなかった結果から確認されてい
る。そのため、有機被膜の膜厚を小さくし、かつ有機被
膜中の有機潤滑剤の含有量を大幅に高めることによっ
て、スポット溶接性と成形性とを両立させたアルミニウ
ム合金板を実現することができる。

【００３９】有機被膜中に有機潤滑剤をその含有率が６
０重量％以下では、スポット溶接性の改善効果が少な
く、９５重量％を超えると、塗布した有機被膜がプレス
加工時に脱落し易くなり、電着塗装の密着性にも悪影響
が出てくるため好ましくない。従って、本発明では、有
機潤滑剤の含有率を６０重量％超、９５重量％以下に限
定する。好ましい有機潤滑剤の含有率は６５〜９０重量
％である。

【００４０】本発明のアルミニウム合金板では、有機潤
滑剤が有機被膜（ベース樹脂）への必須添加成分である
が、その他にも、必要に応じて、体質顔料（炭酸塩、珪
酸塩等）、防錆顔料（シリカ、クロム酸塩、リン酸塩、
鉛塩等）、防錆剤（アミン化合物、フェノール性カルボ
ン酸等）、導電顔料（カーボン、リン化鉄、酸化錫
等）、着色顔料（酸化チタン、カーボン等）、分散安定
剤等の各種の添加剤を１種以上配合してもよい。なお、
これらの添加剤を添加する場合には、有機潤滑剤の含有
率は有機被膜全体で６０重量％超、９５重量％以下とす
ればよい。

【００４１】これらの有機潤滑剤を含有する有機被膜の
厚さは、乾燥膜厚で０．０２〜０．９０μｍであり、よ
り好ましくは０．１０〜０．５０μｍである。有機被膜
の厚さが０．０２μｍ未満ではプレス加工性の向上効果
が充分ではなく、０．９０μｍを超えるとスポット溶接
性が低下するため０．０２〜０．９０μｍの範囲とし
た。

【００４２】なお、上述した、本発明の有機被膜処理ア
ルミニウム合金板の加工性は、プレス洗浄油を塗布した
場合を前提としているが、無塗油の場合にも有効であ
り、かつ高粘度や極圧剤（例えば、ステアリン酸カルシ
ウム等）を添加した高潤滑性の油を塗油した場合にはよ
り加工性を向上できる。

【００４３】これらの有機被膜を形成する方法には特に
限定はなく、適当な溶媒にベース樹脂および有機潤滑剤
を溶解（あるいは分散）し、さらに、必要に応じて添加
剤を加えて有機潤滑樹脂塗料を調製し、ロールコート
法、カーテンフローコート法等の公知の方法で塗布し、
焼き付ければよい。なお、塗装後の塗膜焼付け条件は特
に限定されないが、板温最高到達温度として８０〜１８
０℃の範囲が良好な性能を有するアルミニウム合金板を
製造でき、かつ短時間で熱効率よく処理ができることか
ら好ましい。

【００４４】本発明のアルミニウム合金板は、通常、両
面に上記のような有機被膜を有するが、必要に応じて片
面のみに上記のような樹脂被膜を被覆し、他の片面を無
処理のアルミニウム合金板のままやエッチング面または
クロメート被膜のみを形成させることも可能である。

【００４５】以上、本発明のアルミニウム合金板および
その製造方法について詳細に説明したが、本発明はこれ
に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲におい
て、各種の改良や変更を行なってもよいのはもちろんで
ある。

【００４６】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づき具体的に説明
する。

【００４７】（実施例１）JIS A5182-O 材およびJIS A6
111-T4材を用いて、圧延時のロール粗度を変えることで
表面粗度を種々調整した、板厚１ｍｍのアルミニウム合
金原板を作製した。この原板に、エッチング処理を施し
て原板表面の酸化被膜厚さを調整し、その後、これらに
反応型クロメート処理を行なってクロメート被膜を形成
した。

【００４８】その上層に、下記に示す各種のベース樹脂
と有機潤滑剤とを含有する有機潤滑樹脂塗料をロールコ
ート法にて塗布し、板温最高到達温度１５０℃で焼き付
けを行ない、有機（潤滑樹脂）被膜を作製した。このよ
うにして作製した各種のアルミニウム合金板について、
プレス加工性、スポット溶接性および後塗装密着性を調
査した。

【００４９】なお、各アルミニウム合金板の原板の表面
粗度測定法（１）、エッチング処理条件および酸化被膜
の膜厚の測定法（２）、クロメート処理条件および付着
量の測定法（３）、有機被膜の組成および乾燥膜厚の測
定法（４）、さらにプレス加工性の測定法とその評価方
法（５）、スポット溶接性の測定方法とその評価方法
（６）、および後塗装密着性（塗装性）の測定法とその
評価方法（７）は、以下の通りである。各条件とその評
価結果を表１に示す。

【００５０】（１）表面粗度の測定（中心線平均粗さ
（Ｒａ）） アルミニウム合金原板の表面粗度をJIS B0601 に準拠し
て、３次元粗度計にて測定した。この場合のＲａ（３次
元）は以下の式のごとく表される。

【００５１】

【数１】 ここで、Ｓ＝Ｌ×Ｌで、ｆ（ｘ，ｙ）は表面粗度曲線を
示す関数である。

【００５２】（２）エッチング処理条件 アルミニウム合金原板表面の酸化被膜を除去、制御する
ために以下の処理条件でエッチング処理を行なった。ま
た、処理後の酸化被膜の厚さは蛍光Ｘ線分析法での酸素
強度から測定した。 処理法Ａ；脱脂＋２５℃、１０％硫酸浸漬処理

【００５３】（３）クロメート処理条件 エッチング処理を施したアルミニウム合金原板に直ちに
以下の条件でクロメート処理を行なった。また、処理後
のクロメート被膜の付着量は蛍光Ｘ線分析法でのクロム
強度から測定し、クロメート付着量は金属クロム換算で
表示した。 処理条件Ａ；反応型クロム酸クロメート処理（日本パー
カライジング社製 アルクロム ７１３）

【００５４】（４）有機（潤滑樹脂）被膜の組成および
乾燥膜厚 有機被膜の乾燥膜厚は、蛍光Ｘ線分析法での炭素強度か
ら測定した。また、表１において有機被膜の組成を示す
記号は、下記のとおりである。 ベース樹脂 Ａ； エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ社製 エピコ
ート１００７） 有機潤滑剤 Ａ；ポリエチレン（三洋化成工業社製 サンワックス１
５１−Ｐ） （分子量；１０００、密度；０．９３）

【００５５】（５）プレス加工性試験とその評価法 試料表面にプレス洗浄油（杉村化学社製 Ｒ３０３Ｐ）
を塗布した後、径７０ｍｍφに打ち抜いた各サンプルを
ポンチ径３３ｍｍφの高速円筒絞り加工（加工速度５０
０ｍｍ／ｓｅｃ）した。成形性の評価は加工後円筒試片
側面に割れが発生したものを不良（×）、割れは発生し
ないがかじりが発生したものを普通（○）、これらの欠
陥が生じなかったものを良好（◎）とした。

【００５６】（６）スポット溶接性の試験とその評価法 処理後のアルミニウム合金板の電極寿命は、単相交流溶
接機を用いて下記の電極および溶接条件で評価した。評
価は、溶着するまでの打点数またはナゲットの剪断強度
が１４３ｋｇｆ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（×）、５００〜１５００点を普
通（○）、１５０１点以上を良好（◎）とした。 ［電極］ ・形 状 ：ドーム（ＤＲ）型 ・先端径：６．０ｍｍφ ・先端曲率：４０ｍｍＲ ・材 質：Ｃｕ−Ｃｒ ［溶接条件］ ・加 圧 ：３００ｋｇｆ ・初期加圧時間：３０／５０秒 ・通電時間：３／５０秒 ・保持時間 ：１／５０秒 ・溶接電流：２５ｋＡ

【００５７】（７）後塗装密着性（塗装性）試験とその
評価法 電着塗装密着性は各種のアルミニウム合金板をリン酸亜
鉛化成処理（日本パーカライジング社製 ＰＢ−Ｌ３０
２０；アルミ仕様）工程を通した後、カチオン電着塗装
（日本ペイント社製 Ｕ−６００）を２０μｍ施し、１
７０℃、２０分間焼付硬化後、４０℃の純水中に１０日
間浸漬した後、２ｍｍ碁盤目テープ剥離試験（１００メ
ッシュ）を行ない、残存塗膜数で評価した。密着性の評
価基準は、残存塗膜数１００を良好（◎）、８０〜９９
を普通（○）、７９以下を不良（×）とした。

【００５８】

【表１】

【００５９】表１の結果から明らかなように、本発明例
はいずれも有機樹脂被膜中の有機潤滑剤の含有率が高い
ため優れたスポット溶接性を有している。しかしなが
ら、比較例は有機潤滑剤の含有率が高すぎるため後塗装
密着性が悪い欠点を有している。なお、Ｎｏ．４は表面
粗度（Ｒａ）が０．８μｍを超えているため加工性が多
少悪くなっているが、高い特性を要求される用途以外で
あれば、通常使用に問題はない。

【００６０】（実施例２）JIS A5182-O 材およびJIS A6
111-T4材を用いて、実施例１とほぼ同様にして表２に示
す条件で各種有機樹脂被覆アルミニウム合金板を作製
し、評価した。各条件およびその評価結果を表２に示
す。また、実施例１と異なる条件のみの詳細を示す。

【００６１】（２）エッチング処理条件 実施例２では、実施例１でのエッチング（処理法Ａ）に
加えて、以下の条件でも行なった。 処理法Ｂ；脱脂＋７０℃、５％ＮａＯＨ浸漬処理＋２５
℃、１０％硝酸浸漬処理 処理法Ｃ；脱脂＋２５℃、１０％リン酸浸漬処理 処理法Ｄ；脱脂のみ

【００６２】（３）クロメート処理条件 実施例２では、実施例１でのクロメート処理（処理条件
Ａ）に加えて、以下の条件でも行なった。 処理条件Ｂ；塗布型クロム酸クロメート処理（日本パー
カライジング社製 ジンクロム Ｒ１４１５Ａ） 処理条件Ｃ；反応型リン酸クロメート処理（日本パーカ
ライジング社製 アルクロム Ｋ７０２）

【００６３】（４）有機（潤滑樹脂）被膜の組成および
乾燥膜厚 実施例２では、実施例１での有機被膜（ベース樹脂Ａ、
有機潤滑剤Ａ）に加えて、以下の有機被膜も用いた。 ベース樹脂 Ｂ； ウレタン樹脂（三菱化成社製 マイテック ＢＬ
−１００） Ｃ； アクリル樹脂（三菱レイヨン社製 ダイナール
ＢＲ１０６） Ｄ； ポリエステル樹脂（三井東圧化学社製 アルマテ
ックスＰ６４６） Ｅ； フェノール樹脂（大日本インキ化学社製 スーパ
ーベッカーサイト） Ｆ； ポリビニルブチラール樹脂（電気化学工業社製
デンカブチラール）有機潤滑剤 Ｂ； ポリエチレン（三井石油化学工業社製 ハイワッ
クス８００Ｐ） （分子量；８０００、密度；０．９６） Ｃ； ポリエチレン（三井石油化学工業社製 ハイワッ
クス１００Ｐ） （分子量；８０００、密度；０．９６） Ｄ；Ｂ＋Ｃ（混合比 ５０：５０） Ｅ；Ｂ＋テフロン（旭硝子社製 ルブロン ＬＰ−１０
０） Ｆ；ポリエチレン（自家製、分子量；１８０００、密
度；０．９２） Ｇ；ポリエチレン（自家製、分子量；８００、密度；
０．８０） Ｈ；ポリプロピレン（三洋化成工業社製 ビスコール５
５０Ｐ）

【００６４】（５）プレス加工性試験とその評価法 試料表面にプレス洗浄油（杉村化学社製 Ｒ３０３Ｐ）
を塗布した後、径９５ｍｍφに打ち抜いた各サンプルを
ポンチ径５０ｍｍφ（肩Ｒ；８ｍｍ）で、押さえ圧（Ｂ
ＨＦ）を変えて高速円筒絞り加工（加工速度５００ｍｍ
／ｓｅｃ）を行なった。成形性の評価はＡ５１８２合金
板ではＢＨＦが５ｔｏｎを超えて絞り抜けたものを良好
（◎）、２〜５ｔｏｎを普通（○）、２ｔｏｎ未満を不
良（×）とした。また、Ａ６１１１合金板では４ｔｏｎ
を超えて絞り抜けたものを良好（◎）、２〜４ｔｏｎを
普通（○）、２ｔｏｎ未満を不良（×）とした。

【００６５】（６）スポット溶接性の試験とその評価法 処理後のアルミニウム合金板の電極寿命は、単相交流溶
接機を用い、以下の電極および溶接条件で評価した。評
価は、溶着するまでの打点数またはＪＩＳ Ｚ３１３６
に基づく溶接部の剪断強度（溶接継手剪断強度）がＪＩ
Ｓ Ｚ３１４０規定でのＡ級強度１７６ｋｇｆ／ｓｐｏ
ｔ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１０００点
未満を不良（×）、１０００〜２０００点を普通
（○）、２００１点以上を良好（◎）とした。 ［電極］ ・形 状 ：ドーム（ＤＲ）型 ・先端曲率：８０ｍｍＲ ・材 質：Ｃｕ−Ｃｒ ［溶接条件］ ・加 圧 ：４００ｋｇｆ ・初期加圧時間：３０／５０秒 ・通電時間：３／５０秒 ・保持時間 ：１／５０秒 ・溶接電流：２９ｋＡ

【００６６】（７）後塗装密着性（塗装性）試験とその
評価法 電着塗装密着性は各種のアルミニウム合金板にプレス洗
浄油（Ｒ３０３Ｐ）を塗油後、リン酸亜鉛化成処理（日
本パーカライジング社製 ＰＢ−Ｌ３０２０；アルミ仕
様、脱脂工程を含む）工程を通した後、カチオン電着塗
装（日本ペイント社製 Ｕ−６００）を２０μｍ、中塗
り（関西ペイント社製 ＫＰＸ５０）を３５μｍ、上塗
り（関西ペイント社製 Ｂ５３１）を３５μｍ施し、そ
の後４０℃の純水中に１０日間浸漬した後、２ｍｍ碁盤
目テープ剥離試験（１００メッシュ）を行ない、残存塗
膜数で評価した。密着性の評価基準は、残存塗膜数１０
０を良好（◎）、８０〜９９を普通（○）、７９以下を
不良（×）とした。

【００６７】

【表２】

【００６８】

【表３】

【００６９】

【表４】

【００７０】

【表５】

【００７１】

【表６】

【００７２】表２の結果から明らかなように、本発明例
はいずれも良好なプレス加工性とスポット溶接性を兼備
しているのに対して、比較例はプレス加工性、スポット
溶接性または後塗装密着性のいずれかが悪い。なお、本
実施例の中には表面粗度、酸化膜厚、クロメート付着
量、ベース樹脂種、有機潤滑種およびその含有率や有機
樹脂被膜厚さが最適範囲から外れるため、加工性、溶接
性、塗装性のいずれかが普通レベルのものもあるが、そ
れぞれに高い特性を要求される用途以外であれば、通常
の使用には問題ない。

【００７３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明のア
ルミニウム合金板は、プレス加工性とスポット溶接性と
が共に優れたアルミニウム合金板であり、軽量化が要求
されている自動車車体などに、特に好適に利用可能であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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所内 (72)発明者 池 田 倫 正 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所内 (72)発明者 橋 口 耕 一 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所内 (72)発明者 松 本 義 裕 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所内 (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 河電気工業株式会社内 (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 河電気工業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アルミニウム合金原板の表面に第１層とし
   て金属Ｃｒ換算で１．０〜５０．０ｍｇ／ｍ² のクロメ
   ート被膜を有し、その上部に第２層として有機潤滑剤を
   ６０重量％超、９５重量％以下含有する有機樹脂被膜
   を、乾燥膜厚として０．０２〜０．９０μｍ設けたこと
   を特徴とするプレス加工性とスポット溶接性に優れたア
   ルミニウム合金板。
2. 【請求項２】前記アルミニウム合金板表面の酸化膜の厚
   さが、１００Å以下であることを特徴とする請求項１に
   記載のプレス加工性およびスポット溶接性に優れたアル
   ミニウム合金板。
3. 【請求項３】前記有機潤滑剤が、平均分子量が９００〜
   １５０００で、密度が０．９３以上の高密度ポリエチレ
   ンであることを特徴とする請求項１および２に記載のプ
   レス加工性およびスポット溶接性に優れたアルミニウム
   合金板。