JPH09241782A - 耐食性アルミニウム合金建材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐食性が優れていると共に、金属光沢が抑制
されているため、美観性が良好であり、更に低コストで
ある耐食性アルミニウム合金建材を提供する。 【解決手段】 耐食性アルミニウム合金建材は、アルミ
ニウム又はアルミニウム合金からなる芯材の片面又は両
面にアルミニウム合金からなる皮材をクラッドして構成
されている。この皮材は、Ｚｎ：５乃至２０重量％を含
有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる。更に必
要に応じて、皮材にＣｕ：０．１乃至２．０重量％及び
Ｍｎ：０．１乃至２．０重量％からなる群から選択され
た１種以上の元素を含有させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、屋根及び外壁材等
に好適のアルミニウム合金材とアルミニウム又はアルミ
ニウム合金材とのクラッド材からなる耐食性アルミニウ
ム合金建材に関し、特に高い耐食性を有すると共に美観
性が良好な耐食性アルミニウム合金建材に関する。な
お、本願明細書においては、以下アルミニウム及びアル
ミニウム合金を総称してアルミニウムという。

【０００２】

【従来の技術】従来より、アルミニウム材はその優れた
特性から缶材等に使用されており、種々の分野で使用さ
れている。特に、土木及び建築分野では、強度、軽量
性、耐食性及び美観性が優れているため、アルミニウム
材が多く使用されている。土木及び建築分野で使用され
るアルミニウム材として、陽極酸化アルミニウム板、カ
ラーアルミ板及び無処理アルミニウム板等がある。

【０００３】陽極酸化アルミニウム板は、アルミニウム
合金板に硫酸溶液中で陽極酸化処理を施すことによって
得られるものであり、アルミニウム合金板の組成及び加
工温度に応じて特有の色調を有する（特公平７−３９６
２１号公報）。このため、美観性が良好であり、また耐
食性が優れているため、この陽極酸化アルミニウム板は
ビル等の外壁材として使用される。

【０００４】カラーアルミ板は、アルミニウム板の表面
にりん酸クロメート処理等の化成処理を施して着色して
得られるものであり、美観性及び耐食性が良好である。
このため、カラーアルミ板は、屋根材、外壁材及び内装
材等として使用されている。

【０００５】無処理のアルミニウム板は屋根材等として
使用されている。アルミニウム板に特に表面処理が施さ
れていない場合でも、耐食性が優れているため、大気中
の塩分濃度が高い海岸地帯においても、無処理のアルミ
ニウム板を使用することが可能である。但し、板表面に
金属光沢があるため、無処理のアルミニウム板の美観性
は、陽極酸化アルミニウム板及びカラーアルミ板のもの
に比して、低いものとなっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来技術には、以下に示す問題点がある。即ち、極めて
耐食性が良好であるため、通常の環境下において、アル
ミニウム材に腐食等による穴あき及び機能喪失が生じる
虞れはないものの、特に腐食環境が厳しい地域、例えば
化学系工場の近傍、活火山地区及び海上では、アルミニ
ウム材に腐食が発生しやすいという問題点がある。ま
た、腐食が発生しにくい地域であっても、屋根の裏側
等、雨等によって腐食原因物質が流失しない部位におい
ては、アルミニウム材に腐食が発生しやすいという問題
点がある。

【０００７】また、建築材料分野においては、アルミニ
ウム材に加え、ステンレス材、銅又は銅合金材及びチタ
ン又はチタン合金材等が、価格、耐食性、美観性及び施
工性を考慮して使用されているが、最も多く使用されて
いる材料は鉄系のものとなっている。

【０００８】鉄板に塗装を施すことによりカラー鉄板が
得られ、近年、塗装塗料の性能が向上したため、このカ
ラー鉄板は、通常の環境下においては、２０年以上の耐
食性を示すようになった。このため、カラー鉄板の耐食
性が実用上問題となることは殆どない。カラーアルミ板
は、軽量であり、施工性が良好であることに加え、海岸
の近く等厳しい腐食環境下での耐食性が良好であるとい
う長所を有するものの、カラー鉄板の耐食性が前述のよ
うに向上したことに加え、カラー鉄板の価格がカラーア
ルミ板の約１／３と安価であるため、カラー鉄板に対す
るカラーアルミ板の優位性が低下しているという問題点
がある。

【０００９】更に、陽極酸化アルミニウム板には酸化皮
膜によって独特の色調があることに加え、耐食性が良好
であるため、ビル等の外壁に使用されているものの、コ
ストが高いという欠点がある。このため、陽極酸化アル
ミニウム板の使用は、高級なイメージを必要とするビル
等に限定されている。

【００１０】上述のように、アルミニウム材は優れた特
性を有するものの、アルミニウム材の使用量を増加さ
せ、他の金属材、特に鉄系材料に替わる材料としてアル
ミニウム材をより一層普及させるためには、大幅なコス
トダウンが要望されている。

【００１１】コストを低減するためには、表面処理を可
及的に簡略することが考えられ、例えば無処理アルミニ
ウム板の使用が考えられる。しかし、特殊な環境下では
無処理アルミニウム板の耐食性が不十分である場合があ
る。これに加え、無処理アルミニウム板には金属光沢が
あるため、この金属光沢が美観性を損なうという欠点が
ある。このため、金属光沢が抑制されたアルミニウム材
が要望されている。

【００１２】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、耐食性が優れていると共に、金属光沢が抑
制されているため、美観性が良好であり、更に低コスト
である耐食性アルミニウム合金建材を提供することを目
的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明に係る耐食性アル
ミニウム合金建材は、アルミニウム又はアルミニウム合
金からなる芯材の片面又は両面にアルミニウム合金から
なる皮材をクラッドして構成された耐食性アルミニウム
合金建材であって、前記皮材は、Ｚｎ：５乃至２０重量
％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるこ
とを特徴とする。

【００１４】本発明に係る他の耐食性アルミニウム合金
建材は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる芯
材の片面又は両面にアルミニウム合金からなる皮材をク
ラッドして構成された耐食性アルミニウム合金建材であ
って、前記皮材は、Ｚｎ：５乃至２０重量％を含有し、
更にＣｕ：０．１乃至２．０重量％及びＭｎ：０．１乃
至２．０重量％からなる群から選択された１種以上の元
素を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるこ
とを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】本願発明者等は、電気的に卑なア
ルミニウム合金材を皮材とし、電気的に貴なアルミニウ
ム又はアルミニウム合金材を芯材として、この皮材を芯
材の片面又は両面にクラッドしてクラッド材とすれば、
このクラッド材は皮材の犠牲陽極効果により高耐食性を
有すると共に、皮材の自己腐食により、クラッド材使用
開始後、短期間のうちに、クラッド材表面の金属光沢が
低減されることを見出した。

【００１６】本発明においては、電気的に卑な皮材とし
て、亜鉛を主成分とし、更に必要に応じて銅及び／又は
マンガンを含有させたアルミニウム合金材を使用する。
一方、電気的に貴な芯材として、アルミニウム又はアル
ミニウム合金材からなる芯材を使用する。

【００１７】以下、本発明における皮材の化学組成の数
値限定理由について説明する。先ず、請求項１に係る耐
食性アルミニウム合金建材の数値限定理由について説明
する。

【００１８】Ｚｎ（亜鉛）：５乃至２０重量％ 皮材中のＺｎは芯材に対して皮材の電位を卑とし、皮材
に犠牲陽極効果を生じさせると共に、実環境下で使用開
始後、皮材の表面光沢を素早く失わせる効果がある。Ｚ
ｎの含有量が５重量％未満では、この犠牲陽極効果が不
十分であり、また光沢の減少速度が不十分となる。一
方、Ｚｎの含有量が２０重量％を超える場合は、表面光
沢を素早く失わせる効果及び犠牲陽極効果が飽和してし
まい、それ以上添加しても、コストが増加するだけで、
無駄である。従って、Ｚｎの含有量は５乃至２０重量％
とする。

【００１９】請求項２に係る耐食性アルミニウム合金建
材では、上述の亜鉛に加え、更に銅及び／又はマンガン
を含有させる。銅及びマンガンの数値限定理由について
説明する。

【００２０】Ｃｕ（銅）及び／又はＭｎ（マンガン）：
０．１乃至２．０重量％ Ｃｕ及びＭｎは皮材の腐食を促進して、皮材の光沢度を
素早く低下させる効果がある。Ｃｕ及び／又はＭｎを含
有する金属間化合物は、Ａｌ−Ｚｎ合金に比して電気化
学的に電位が貴であるため、Ａｌ−Ｚｎ合金材の腐食を
促進して、皮材の光沢度を減少させる。Ｃｕ又はＭｎの
含有量が、０．１重量％未満では、この効果が十分では
ない。一方、Ｃｕ又はＭｎの含有量が２．０重量％を超
える場合は、Ｃｕ及び／又はＭｎを含有する金属間化合
物の電位が芯材の電位よりも貴になってしまい、芯材に
穴があいてしまう。従って、皮材にＣｕ：０．１乃至
２．０重量％及びＭｎ：０．１乃至２．０重量％からな
る群から選択された１種以上の元素を含有させる。

【００２１】次に、芯材の材質について説明する。請求
項１及び２のいずれの耐食性アルミニウム合金建材にお
いても、屋根、外壁及びその他土木建築材としてクラッ
ド材を使用する場合は、必要とされる強度及び成形性が
得られるように、芯材の材質を適宜選定すればよい。従
って、芯材の材質に特に制限はない。但し、クラッド材
の耐食性を良好にするためには、芯材の電極電位は皮材
の電極電位に比して貴であることが必要である。このよ
うな、材質としてＪＩＳ １１００等に規定される１０
００系アルミニウム材、ＪＩＳ ３００３及び３００４
等に規定される３０００系アルミニウム材並びにＪＩＳ
５０５２、５０８２及び５１８２等に規定される５０
００系アルミニウム材を挙げることができる。即ち、通
常の１０００系、３０００系及び５０００系アルミニウ
ム材を芯材として使用する限り、芯材の電極電位は皮材
のＡｌ−Ｚｎ系合金の電極電位に比して貴となり、芯材
の材質が問題となることはない。

【００２２】次に、請求項１及び２に係る耐食性アルミ
ニウム合金建材のクラッド率について説明する。本発明
におけるクラッド率とは、クラッド材全体の厚さと皮材
の厚さとの比である。従って、芯材の両面に皮材をクラ
ッドした場合は、クラッド材全体の厚さと各皮材の厚さ
の総和との比となる。本発明におけるクラッド率は特に
限定されるものではないが、皮材を芯材の片面にクラッ
ドする場合に、クラッド率が１％未満では、皮材の犠牲
陽極効果を長期間に亘って得ることが困難となる。一
方、皮材を芯材の片面にクラッドする場合に、クラッド
率が２０％を超えると、芯材の厚さが薄くなりすぎて、
芯材に穴あきが生じる場合がある。従って、皮材を芯材
の片面にクラッドする場合は、クラッド率を１乃至２０
％とすることが好ましい。また、皮材を芯材の両面にク
ラッドする場合は、片面にクラッドする場合の２倍、即
ち、２乃至４０％とすることが好ましい。

【００２３】なお、屋根等のように表面に加え裏面の腐
食が問題となる部位に本発明におけるクラッド材を使用
する場合は、皮材を芯材の両面にクラッドしたクラッド
材を使用することが好ましい。

【００２４】請求項１及び２に係る耐食性アルミニウム
合金建材における皮材の不可避的不純物としては、Ｓ
ｉ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｔｉ及びＣｒがある。これらの不可避
的不純物のうち、Ｓｉ及びＦｅは、加工性等に影響を及
ぼすことがあるため、Ｓｉ含有量及びＦｅ含有量は、夫
々、０．６重量％以下とする。また、Ｚｒ含有量、Ｔｉ
含有量及びＣｒ含有量は、夫々、０．２重量％以下とす
る。いうまでもまく、不可避的不純物の含有量は可及的
に少ないことが好ましい。

【００２５】また、本発明におけるクラッド材の具体的
形状として、板等を挙げることができる。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の実施例について、その特許請
求の範囲から外れる比較例と比較して説明する。

【００２７】第１実施例 鋳造した後、通常の方法によりソーキングし、更に面削
して芯材（ＪＩＳ ３００４）を得た。同様にして、下
記表１の化学組成を有する皮材を得た。皮材について
は、厚さを調整するため、前述の面削後に加熱圧延を施
した。次に、芯材の片面に皮材を合わせた後、熱間圧延
し、更に冷間圧延して厚さが１ｍｍのクラッド材（実施
例１及び比較例１、２）を得た。クラッド率を下記表１
に示す。なお、クラッド材のクラッド率は、クラッド材
全体の厚さと皮材の厚さとの比を百分率で表示したもの
である。

【００２８】得られたクラッド材にＣＡＳＳ試験を施し
て耐食性を調査すると共に、光沢度を測定した。ＣＡＳ
Ｓ試験の結果は、クラッド材に塩水（ＮａＣｌ ５重量
％）を噴霧し、クラッド材を３カ月放置した後、クラッ
ド材の皮材側の孔食深さを測定して得られたものであ
る。孔食深さの測定は、顕微鏡を使用した焦点深度法に
より実施された。また、光沢度は、地面に対して３０°
の角度となるように、クラッド材の皮材側の面を南に向
け、大気暴露試験を実施して得られたものであり、６カ
月後、クラッド材の表面光沢度を光沢度計により測定し
た結果である。光沢度の測定は、ＪＩＳ Ｚ８７４１に
規定される方法に準じて実施された。得られた孔食深さ
及び光沢度を下記表１に示す。

【００２９】なお、比較例３として、ＪＩＳ ３００４
に規定されるアルミニウム合金材を用意し、このアルミ
ニウム合金材の孔食深さ及び光沢度を測定した。

【００３０】

【表１】

【００３１】上記表１に示すように、実施例１のクラッ
ド材は、腐食試験後の孔食深さが５０μｍと皮材の厚さ
より浅く、優れた耐食性を示している。また、大気暴露
試験後の光沢度が９０と低く、美観性が良好である。

【００３２】一方、比較例１では、Ｚｎの含有量が３０
重量％と本発明の範囲より多くなっている。このため、
孔食深さは５０μｍと実施例１と同一であり、光沢度は
８５と実施例１のものに比して若干低いものの、略等し
くなっている。このように、Ｚｎの含有量は多いもの
の、その効果が飽和に達しており、経済的に無駄であ
る。比較例２では、Ｚｎ含有量が２重量％と低いため、
孔食深さが８０μｍと深く、また光沢度が１１０と高か
った。

【００３３】なお、比較例３はＪＩＳ ３００４に規定
されるアルミニウム材であり、孔食深さが６００μｍと
極めて深く、耐食性が不良であった。また、光沢度は１
４０と高く、美観性が不良であった。

【００３４】第２実施例 Ｚｎに加え、Ｃｕ及び／又はＭｎを含有させた実施例
（実施例２〜７）とその比較例（比較例４〜９）を下記
表２に示す。クラッド材の製造方法並びに孔食深さ及び
光沢度の測定法は、第１実施例と同一である。但し、実
施例５では、芯材にＪＩＳ ５０５２に規定されるアル
ミニウム合金材を使用した。また、実施例６では、クラ
ッド率を１０％として、芯材の片面に皮材をクラッドし
た。更に、実施例７では、芯材の両面に皮材をクラッド
した。このため、実施例７では、皮材１枚当たりのクラ
ッド率は５％であり、皮材の総クラッド率は１０％とな
っている。

【００３５】

【表２】

【００３６】上記表２に示すように、実施例２〜７で
は、皮材がＺｎに加えＣｕ及び／又はＭｎを０．４重量
％含有している。このため、実施例２〜７の孔食深さは
５０μｍと第１実施例の実施例１のものと同一であるも
のの、実施例２〜５、７の光沢度は６１乃至７２と、実
施例１の光沢度９０に比して極めて低くなり、美観性が
極めて良好となった。実施例６はクラッド率が１０％で
あり、皮材の厚さが厚いため、孔食深さが深くなってい
る。但し、孔食はクラッド材の芯材まで達していない。
また、光沢度が６０と極めて低くなり、美観性が極めて
良好であった。

【００３７】なお、実施例７では、皮材を芯材の両面に
クラッドしてある。皮材１枚当たりのクラッド率が５％
と実施例１〜５と同一であるため、実施例７の孔食深さ
は実施例１〜５の孔食深さ５０μｍと同一となった。

【００３８】比較例４〜６では、Ｃｕ及び／又はＭｎの
含有量が、いずれも０．１重量％未満と本発明にて規定
した範囲よりも少ないため、光沢度が８８乃至９５と第
１実施例の実施例１のものと略同一となった。比較例７
では、Ｃｕの含有量が３．０重量％と本発明にて規定し
た範囲より多いため、孔食深さが１２０μｍと深くなっ
た。比較例８では、Ｍｎの含有量が３．０重量％と本発
明にて規定した範囲より多いため、孔食深さが９０μｍ
と深くなった。比較例９では、Ｃｕ及びＭｎの含有量が
３．０重量％と本発明にて規定した範囲より多いため、
孔食深さが２１０μｍと深くなった。比較例１０はクラ
ッド率が１０％のものである。比較例１０では、Ｃｕ及
びＭｎの含有量が３．０重量％と本発明にて規定した範
囲より多いため、実施例７（クラッド率１０％）の孔食
深さ１００μｍに比して、孔食深さが３００μｍと深く
なった。

【００３９】以上のように、Ｚｎに加えてＣｕ及び／又
はＭｎを皮材に含有させる場合は、Ｃｕの含有量を０．
１乃至２．０重量％に設定すると共に、Ｍｎの含有量を
０．１乃至２．０重量％に設定する。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
皮材が亜鉛を含有したアルミニウム合金材からなるの
で、高耐食性を有すると共に、使用開始の初期に光沢度
が低下して美観性が良好な耐食性アルミニウム合金建材
を得ることができる。

【００４１】また、必要に応じてＣｕ及び／又はＭｎを
皮材に含有させる場合は、より一層美観性が良好な耐食
性アルミニウム合金建材を得ることができる。

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から
   なる芯材の片面又は両面にアルミニウム合金からなる皮
   材をクラッドして構成された耐食性アルミニウム合金建
   材であって、前記皮材は、Ｚｎ：５乃至２０重量％を含
   有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなることを特
   徴とする耐食性アルミニウム合金建材。
2. 【請求項２】 アルミニウム又はアルミニウム合金から
   なる芯材の片面又は両面にアルミニウム合金からなる皮
   材をクラッドして構成された耐食性アルミニウム合金建
   材であって、前記皮材は、Ｚｎ：５乃至２０重量％を含
   有し、更にＣｕ：０．１乃至２．０重量％及びＭｎ：
   ０．１乃至２．０重量％からなる群から選択された１種
   以上の元素を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物か
   らなることを特徴とする耐食性アルミニウム合金建材。