JP2000038634A - りん酸亜鉛処理性及び耐糸錆性が優れた自動車パネル用アルミニウム合金材 - Google Patents

りん酸亜鉛処理性及び耐糸錆性が優れた自動車パネル用アルミニウム合金材

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JP2000038634A
JP2000038634A JP10205413A JP20541398A JP2000038634A JP 2000038634 A JP2000038634 A JP 2000038634A JP 10205413 A JP10205413 A JP 10205413A JP 20541398 A JP20541398 A JP 20541398A JP 2000038634 A JP2000038634 A JP 2000038634A
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Japan
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aluminum alloy
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zinc phosphate
alloy material
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Makoto Tawara
真 俵
Osamu Takezoe
修 竹添
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Shinko Alcoa Yuso Kizai KK
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Shinko Alcoa Yuso Kizai KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 塗装前の下地処理におけるりん酸亜鉛処理性
が優れ、塗装後の塗膜の密着性及び耐糸錆性を向上させ
ることができるりん酸亜鉛処理性及び耐糸錆性が優れた
自動車パネル用アルミニウム合金材を提供する。 【解決手段】 アルミニウム合金材は、Mg:0.3乃
至1.5重量%、Si:0.2乃至1.5重量%、C
u:0.035乃至0.095重量%、Mn:0.03
乃至0.2重量%、Cr:0.02乃至0.2重量%、
Fe:0.05乃至0.2重量%及びTi:0.005
乃至0.2重量%を含有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は製造の際に塗装が施
される自動車パネルに使用される自動車パネル用アルミ
ニウム合金材に関し、特に、塗装前の下地処理としての
りん酸亜鉛処理における処理性及び塗装後の耐糸錆性が
優れたアルミニウム合金材に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、パネル材等の自動車用部品に使用
されるアルミニウム合金板は、プレス加工及び曲げ加工
等の成形加工が施された後、電着塗装及び仕上げ塗装等
の塗装を施されて製造されている。塗装前には、塗装性
向上のために下地処理としてりん酸亜鉛処理が施され、
塗装中には、塗膜の強度向上及びアルミニウム合金板の
強度向上のために焼付けが施される。
【0003】近時、省エネルギ及びコストダウンの観点
から焼付温度の低下及び焼付時間の短縮が進められてお
り、低い温度及び短い時間の焼付けによっても高い強度
が得られるAl−Mg−Si系アルミニウム合金板が検
討されている。
【0004】一方、現在の自動車においては、ファッシ
ョン化及び高性能化が進められており、自動車製造後の
塗装外観等の外観仕上がり性、塗膜密着性及び塗装後の
耐糸錆性の向上が要求されている。このため、これらの
特性に良好な影響を及ぼす塗装前のりん酸亜鉛処理にお
けるりん酸亜鉛処理性が良好であることが要求されてい
る。しかし、一般にはパネル材等の自動車用部品には主
に鋼板が使用されているが、鋼板による自動車パネルの
製造に使用される製造ラインを使用して、鋼板と共にア
ルミニウム合金板にりん酸亜鉛処理を施した場合には、
アルミニウム合金板のりん酸亜鉛処理性、塗膜密着性及
び耐糸錆性が鋼板と比して劣ってしまう。
【0005】そこで、Mg:3.5乃至10重量%、Z
n:0.5乃至2重量%を含有するAl−Mg−Zn系
アルミニウム合金板が提案されている(特公昭62−5
4855号公報)。この従来のアルミニウム合金板にお
いては、りん酸亜鉛処理により板表面にりん酸亜鉛結晶
が生成しやすく、塗膜密着性及び耐糸錆性が良好であっ
た。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来のAl−Mg−Zn系アルミニウム合金板は所期の目
的は達成したものの、近時の更なるりん酸亜鉛処理性、
塗膜密着性及び耐糸錆性の向上への要請に応えることは
困難となった。
【0007】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、塗装前の下地処理におけるりん酸亜鉛処理
性が優れ、塗装後の塗膜の密着性及び耐糸錆性を向上さ
せることができるりん酸亜鉛処理性及び耐糸錆性が優れ
た自動車パネル用アルミニウム合金材を提供することを
目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係るりん酸亜鉛
処理性及び耐糸錆性が優れた自動車パネル用アルミニウ
ム合金材は、Mg:0.3乃至1.5重量%、Si:
0.2乃至1.5重量%及びCu:0.035乃至0.
095重量%を含有し、残部がAl及び不可避的不純物
からなる組成を有することを特徴とする。
【0009】本発明においては、更に、Mn:0.03
乃至0.2重量%及びCr:0.02乃至0.2重量%
からなる群から選択された少なくとも1種を含有しても
よい。
【0010】また、Fe:0.05乃至0.2重量%を
含有してもよく、Ti:0.005乃至0.2重量%を
含有してもよい。
【0011】本願発明者等が前記課題を解決すべく、鋭
意実験研究を重ねた結果、Cuを含有しないか、又はM
gの含有量が著しく低いAl−Mg−Si系アルミニウ
ム合金材において、Mg含有量を低減することにより、
成形性が改善され、更にCuの含有量を適切な範囲内に
納めることにより、優れたりん酸亜鉛処理性及び耐糸錆
性を得ることができることを見出した。そして、本発明
においては、Mg、Si及びCuの含有量が適切な範囲
内にあるので、塗装前の下地処理におけるりん酸亜鉛処
理性が優れ、塗装後の塗膜の密着性及び耐糸錆性が高
い。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るアルミニウム
合金材に含有される化学成分及びその組成限定理由につ
いて説明する。
【0013】Mg:0.3乃至1.5重量% MgはSiと共同してアルミニウム合金材の強度上昇に
寄与すると共に、りん酸亜鉛結晶の付着性向上に寄与す
る元素である。アルミニウム合金材中のMg含有量が
0.3重量%未満であると、りん酸亜鉛結晶の付着性が
低下すると共に、アルミニウム合金材の強度が低下す
る。一方、Mg含有量が1.5重量%を超えると、りん
酸亜鉛結晶の付着性の改善効果は高いが、アルミニウム
合金材の成形性が低下する。従って、アルミニウム合金
材中のMg含有量は0.3乃至1.5重量%とする。
【0014】Si:0.2乃至1.5重量% Siはりん酸亜鉛処理性には寄与しないが、強度上昇に
有効な元素である。アルミニウム合金材中のSi含有量
が0.2重量%未満であると、強度上昇の効果が低い。
一方、Si含有量が1.5重量%を超えると、成形性が
低下し、ミクロ割れが発生しやすくなる。従って、アル
ミニウム合金材中のSi含有量は0.2乃至1.5重量
%とする。
【0015】Cu:0.035乃至0.095重量% Cuはりん酸亜鉛結晶の付着性向上に寄与する元素であ
り、Mgと共存することにより、その効果は更に向上す
る。アルミニウム合金材中のCu含有量が0.035重
量%未満であると、その効果が低い。一方、Cu含有量
が0.095重量%を超えると、塗装後の耐糸錆性が劣
化する。従って、アルミニウム合金材中のCu含有量は
0.035乃至0.095重量%とする。
【0016】Mn:0.03乃至0.2重量% Mnはりん酸亜鉛結晶の付着性向上及び結晶粒の微細化
に寄与する元素であり、選択的に含有される。アルミニ
ウム合金材中のMn含有量が0.03重量%未満である
と、いずれの効果も低くなってしまう。一方、Mn含有
量が0.2重量%を超えると、りん酸亜鉛結晶の付着性
はそれ以上に向上せず、却って成形性が劣化しやすい。
従って、アルミニウム合金材中のMn含有量は0.03
乃至0.2重量%であることが望ましい。
【0017】Cr:0.02乃至0.2重量% CrはMnと同様に、りん酸亜鉛結晶の付着性向上及び
結晶粒の微細化に寄与する元素であり、選択的に含有さ
れる。アルミニウム合金材中のCr含有量が0.02重
量%未満であると、いずれの効果も低くなってしまう。
一方、Cr含有量が0.2重量%を超えると、Mnと同
様に、りん酸亜鉛結晶の付着性はそれ以上に向上せず、
却って成形性が劣化しやすい。従って、アルミニウム合
金材中のCr含有量は0.02乃至0.2重量%である
ことが望ましい。
【0018】Fe:0.05乃至0.2重量% Feはりん酸亜鉛処理性及び強度上昇に有効な元素であ
り、選択的に含有される。アルミニウム合金材中のFe
含有量が0.05重量%未満であると、いずれの効果も
得にくい。一方、Fe含有量が0.2重量%を超える
と、粗大な晶出化合物が生じ、りん酸亜鉛皮膜の均一性
(りん酸亜鉛結晶の結晶粒径及び結晶分布の均一性)が
低下しやすい。また、耐糸錆性も低下しやすい。従っ
て、アルミニウム合金材中のFe含有量は0.05乃至
0.2重量%であることが望ましい。
【0019】Ti:0.005乃至0.2重量% Tiは鋳造組織を微細化し、熱処理時の再結晶抑制作用
によりアルミニウム合金材の結晶微細化に寄与する元素
であり、選択的に含有される。アルミニウム合金材中の
Ti含有量が0.005重量%未満であると、その効果
が低くなってしまう。一方、Ti含有量が0.2重量%
を超えると、Feと同様に、粗大な晶出化合物が生じ、
りん酸亜鉛結晶の結晶粒径の均一性が低下しやすい。従
って、アルミニウム合金材中のTi含有量は0.005
乃至0.2重量%であることが望ましい。
【0020】なお、不可避的不純物として、0.2重量
%以下のZr、0.3重量%以下のV、0.01重量%
以下のB、0.1重量%以下のBe又は0.002重量
%以下のNa等が総量で0.5重量%以下アルミニウム
合金材中に含有されていても、本発明により得られるり
ん酸亜鉛処理性及び耐糸錆性には、特性上何ら支障は生
じない。
【0021】
【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具体的に説明す
る。
【0022】先ず、下記表1乃至3に示す組成を有する
アルミニウム合金材を通常の方法により溶製し厚さが5
0mmの鋳塊とした後、この鋳塊に550℃で4時間の
均質化処理を施した。次に、280乃至500℃で板厚
が5mmとなるまで熱間圧延した後、板厚が1mmとな
るまで冷間圧延した。次いで、冷間圧延されたアルミニ
ウム合金板を600℃/分の昇温速度で550℃まで急
速加熱し、その温度で20秒間保持した後、800℃/
分の平均降温速度で急冷して試験材とした。
【0023】上記の熱処理後、各実施例及び比較例の試
験材から縦150mm、横70mmの短冊状の試験片を
切り出し、これに市販の弱アルカリ脱脂剤を使用して4
5℃で2分間の脱脂を行った。次いで、水洗し、市販の
コロイダルチタン液を使用して室温で20秒間の表面調
整を行った。そして、市販の薬剤を使用し塗装前の下地
処理として42℃で2分間のりん酸亜鉛処理を行った。
【0024】次に、水洗及び乾燥を行った後、市販のカ
チオン電着塗料を使用した170℃で30分間の焼付に
より下塗りを行った。次いで、市販の塗料を使用した1
40℃で30分間の焼付により中塗りを行った後、市販
の塗料を使用した140℃で30分間の焼付により上塗
りを行った。このような塗装後の塗膜の膜厚は100μ
mである。
【0025】
【表1】
【0026】
【表2】
【0027】
【表3】
【0028】次に、各実施例及び比較例について、りん
酸亜鉛処理によるりん酸亜鉛結晶の付着性、塗膜密着
性、耐糸錆性及び成形性の評価を行った。
【0029】りん酸亜鉛結晶の付着性の評価において
は、先ず、りん酸亜鉛処理後の試験片の重量を測定した
後、室温の濃硝酸液にこれを1分間浸漬してりん酸亜鉛
結晶を剥離した。次に、水洗及び乾燥を施した後、再度
試験片の重量を測定した。そして、りん酸亜鉛結晶の剥
離前後の試験片の重量差を表面積1m2当たりに換算
し、これを付着量とした。この結果、付着量が1.3g
/m2以上であるものを○、0.7g/m2以上1.3g
/m2未満であるものを△、0.7g/m2未満であるも
のを×とした。
【0030】塗膜密着性の評価においては、先ず、塗装
後の試験片を50℃の純水中に10日間浸漬した後、市
販のカッタを使用して基体であるアルミニウム合金板ま
で達する縦横2mm間隔の碁盤目状の切れ目を塗膜に入
れた。そして、塗膜にセロテープを貼付した後、これを
剥がし塗膜の残存率を求めた。この結果、残存率が95
%以上であるものを○、90%以上95%未満であるも
のを△、90%未満であるものを×とした。
【0031】耐糸錆性の評価においては、先ず、市販の
カッタを使用して基体であるアルミニウム合金板まで達
する長さが100mmの×形状の切れ目を塗膜に入れ
た。次に、35℃で1日間の塩水噴霧と、45℃、湿度
75%で10日間の湿潤保持とを4回繰り返した。そし
て、×状の切れ目からの糸錆の最大長さを測定した。こ
の結果、最大長さが2mm以下であるものを○、2mm
を超え4mm以下であるものを△、4mm以上であるも
のを×とした。
【0032】成形性の評価においては、りん酸亜鉛処理
前の試験材について、次の条件で円筒絞り試験を行っ
た。試験片の直径は85mm、ポンチ径は40mm、シ
ワ押え力は2.5トン、潤滑油は粘度が5cStの市販
防錆油、成形速度は120mm/分である。この結果、
成形高さが18mm以上であるものを○、16mm以上
18mm未満であるものを△、16mm未満であるもの
を×とした。これらの結果を下記表4乃至6に示す。
【0033】
【表4】
【0034】
【表5】
【0035】
【表6】
【0036】上記表4乃至6に示すように、実施例1乃
至28においては、アルミニウム合金板が適切な化学組
成を有しているので、りん酸亜鉛処理性、塗膜密着性、
耐糸錆性及び成形性が優れていた。
【0037】一方、比較例29及び30においては、C
uが含有されていないか、又はCuの含有量が本発明範
囲の下限未満であるので、りん酸亜鉛処理性が劣ってい
た。比較例31及び32においては、Cuの含有量が本
発明範囲の上限を超えているので、耐糸錆性が低かっ
た。
【0038】比較例33においては、Mgの含有量が本
発明範囲の下限未満であるので、成形性が低かった。一
方、比較例34においては、Mgの含有量が本発明範囲
の上限を超えているので、成形性が劣っていた。
【0039】比較例35においては、Siの含有量が本
発明範囲の下限未満であるので、成形性が低かった。一
方、比較例36においては、Siの含有量が本発明範囲
の上限を超えているので、成形性が劣っていた。
【0040】比較例37においては、Mn、Fe及びC
rの含有量が本発明範囲の下限未満であると共に、Ti
が含有されていないので、りん酸亜鉛処理性が劣ってい
た。
【0041】比較例38においては、Mnの含有量が本
発明範囲の上限を超えているので、成形性が低かった。
【0042】比較例39においては、Feの含有量が本
発明範囲の上限を超えているので、耐糸錆性が劣ってい
た。
【0043】比較例40においては、Crの含有量が本
発明範囲の上限を超えているので、成形性が低かった。
【0044】比較例41においては、Tiの含有量が本
発明範囲の上限を超えているので、りん酸亜鉛処理性が
低かった。
【0045】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
アルミニウム合金材の化学組成を適切なものに規定して
いるので、塗装前の下地処理におけるりん酸亜鉛処理性
が優れ、塗装後の塗膜の密着性及び耐糸錆性を向上させ
ることができるりん酸亜鉛処理性及び耐糸錆性が優れた
自動車パネル用アルミニウム合金材を得ることができ
る。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Mg:0.3乃至1.5重量%、Si:
    0.2乃至1.5重量%及びCu:0.035乃至0.
    095重量%を含有し、残部がAl及び不可避的不純物
    からなる組成を有することを特徴とするりん酸亜鉛処理
    性及び耐糸錆性が優れた自動車パネル用アルミニウム合
    金材。
  2. 【請求項2】 Mn:0.03乃至0.2重量%及びC
    r:0.02乃至0.2重量%からなる群から選択され
    た少なくとも1種を含有することを特徴とする請求項1
    に記載のりん酸亜鉛処理性及び耐糸錆性が優れた自動車
    パネル用アルミニウム合金材。
  3. 【請求項3】 Fe:0.05乃至0.2重量%を含有
    することを特徴とする請求項1又は2に記載のりん酸亜
    鉛処理性及び耐糸錆性が優れた自動車パネル用アルミニ
    ウム合金材。
  4. 【請求項4】 Ti:0.005乃至0.2重量%を含
    有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項
    に記載のりん酸亜鉛処理性及び耐糸錆性が優れた自動車
    パネル用アルミニウム合金材。
JP10205413A 1998-07-21 1998-07-21 りん酸亜鉛処理性及び耐糸錆性が優れた自動車パネル用アルミニウム合金材 Pending JP2000038634A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002090609A1 (en) * 2001-05-03 2002-11-14 Alcan International Limited Process for making aluminum alloy sheet having excellent bendability

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