JP2002086055A - 溶接性樹脂被覆アルミニウム合金部材の製造方法 - Google Patents

溶接性樹脂被覆アルミニウム合金部材の製造方法

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JP2002086055A
JP2002086055A JP2000285990A JP2000285990A JP2002086055A JP 2002086055 A JP2002086055 A JP 2002086055A JP 2000285990 A JP2000285990 A JP 2000285990A JP 2000285990 A JP2000285990 A JP 2000285990A JP 2002086055 A JP2002086055 A JP 2002086055A
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coated
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Shinichi Ogura
新一 小倉
Hitoshi Kazama
仁 風間
Masataka Kumada
正隆 熊田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アルミニウム合金に損傷の無い溶接性樹脂被
覆アルミニウム合金部材を製造でき、樹脂被膜が熱可塑
性樹脂からなる場合にも有効な溶接性樹脂被覆アルミニ
ウム合金部材の製造方法を提供する。 【解決手段】 本発明の溶接性樹脂被覆アルミニウム合
金部材の製造方法は、熱間押出し成形したアルミニウム
合金に樹脂被膜を被覆して樹脂被覆アルミニウム合金部
材を作製し、樹脂被膜をウォータージェットにより剥離
させて溶接部を形成することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は溶接性樹脂被覆アル
ミニウム合金部材の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】アルミニウム合金に樹脂被膜を被覆した
樹脂被覆アルミニウム合金部材は、自動車用窓ガラスの
フレーム、アルミサッシ等に広く用いられている。樹脂
被覆アルミニウム合金部材を溶接するためには、部材の
一部にアルミニウム合金が露出した溶接部を形成する必
要がある。従来、このような溶接部はサンドブラストに
より樹脂被膜を剥離して形成されてきた。サンドブラス
トで用いる研磨材としては、クルミ殻を砕いたもの、
砂、鉄等が挙げられる。
【0003】しかしながら、サンドブラストにより樹脂
被膜を除去する場合、研磨材によりアルミニウム合金の
表面に損傷が生じ、その結果、アルミニウム部材の耐食
性が低下してしまうことが多い。特に、金属研磨材を使
用すると残留した研磨材により電食が発生しやすい。加
えてサンドブラストは伸びの小さい熱硬化性樹脂からな
る被膜を除去する場合には有効であるが、熱可塑性樹脂
の被膜を剥離する場合には剥離効率が低く、且つ樹脂が
発熱により炭化してしまう場合がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、アル
ミニウム合金に損傷の無い溶接性樹脂被覆アルミニウム
合金部材を製造でき、樹脂被膜が熱可塑性樹脂からなる
場合にも有効な溶接性樹脂被覆アルミニウム合金部材の
製造方法を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題に鑑み鋭意研究
の結果、本発明者らは、樹脂被膜を剥離する際にウォー
タージェットを用いることにより、アルミニウム合金に
損傷の無い溶接性樹脂被覆アルミニウム合金部材が得ら
れることを発見し、本発明に想到した。
【0006】すなわち、本発明の溶接性樹脂被覆アルミ
ニウム合金部材の製造方法は、熱間押出し成形したアル
ミニウム合金に樹脂被膜を被覆して樹脂被覆アルミニウ
ム合金部材を作製し、樹脂被膜をウォータージェットに
より剥離させて溶接部を形成することを特徴とする。
【0007】本発明の溶接性樹脂被覆アルミニウム合金
部材の製造方法は樹脂被膜が熱可塑性樹脂からなる場合
にも好適に利用できる。また、本発明の製造方法は、樹
脂被覆アルミニウム合金部材を(A)アルミニウム合金を3
50〜530℃で熱間押出し成形する成形工程、(B)大気中、
成形したアルミニウム合金を900秒以内に表面温度240〜
340℃まで冷却する冷却工程、及び(C)アルミニウム合金
の表面上に樹脂を塗布し冷却して樹脂被膜を形成する樹
脂被覆工程を含む方法により作製し、その一部に溶接部
を形成する際に特に好ましく利用できる。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の溶接性樹脂被覆アルミニ
ウム合金部材の製造方法においては、樹脂被覆アルミニ
ウム合金部材の樹脂被膜をウォータージェットにより剥
離させ、溶接部を形成する。ウォータージェットを用い
ることにより、アルミニウム合金表面に損傷が生じるこ
となく樹脂被膜を除去することができる。
【0009】本発明において、樹脂被覆アルミニウム合
金部材は熱間押出し成形したアルミニウム合金に樹脂被
膜を被覆したものであり、特に限定されない。アルミニ
ウム合金はJIS規格A6063、2024、7075等であってよく、
樹脂被膜をなす樹脂はオレフィン系樹脂、スチレン系樹
脂、アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹
脂、その変性樹脂等であってよい。また、それらの樹脂
のいずれかを含むポリマーアロイも使用でき、ポリフッ
化ビニリデン、エチレン-テトラフルオロエチレン共重
合体、アイオノマー等やそれらの混合物であってもよ
い。本発明の製造方法は樹脂被膜が熱可塑性樹脂からな
る場合にも好適に利用できる。
【0010】樹脂被覆アルミニウム合金部材の大きさや
樹脂被膜の厚みも特に限定されない。例えば自動車にお
いては、通常、縦横3〜100mm、厚み0.5〜5mm程度のア
ルミニウム合金押出し材に、厚さ2〜150μm程度の樹脂
被膜を被覆したものを用いるが、本発明の製造方法はこ
のような樹脂被覆アルミニウム合金部材に溶接部を形成
する場合にも利用できる。
【0011】ウォータージェットは公知のものでよい。
例えば厚さ2〜150μm程度の樹脂被膜を剥離する場合
は、ノズル径を0.18〜0.45mm、水圧を1000〜1500kg/c
m2、照射角度を30〜90°、照射距離を10〜50mm、ノズル
偏心径を3〜15mm、ノズル回転数を500〜2500rpmとする
のが好ましい。このような条件とすることで、剥離速度
を10mm/秒以上としても完全な剥離が可能となる。
【0012】本発明の製造方法は、樹脂被覆アルミニウ
ム合金部材を(A)アルミニウム合金を350〜530℃で熱間
押出し成形する成形工程、(B)大気中、成形したアルミ
ニウム合金を900秒以内に表面温度240〜340℃まで冷却
する冷却工程、及び(C)アルミニウム合金の表面上に樹
脂を塗布し冷却して樹脂被膜を形成する樹脂被覆工程を
含む方法により作製し、その一部に溶接部を形成する際
に特に好ましく利用できる。樹脂被覆工程の後に熱処理
等を施してもよい。この方法によれば、樹脂被膜の密着
性に優れた樹脂被覆アルミニウム合金部材が得られる。
この方法により得られる樹脂被覆アルミニウム合金部材
のアルミニウム合金表面は酸化されており、且つ水和物
を形成していない。以下、この方法について詳述する。
【0013】(A)成形工程 まず、アルミニウム合金を熱間押出し成形する。押出し
の際の温度は350〜530℃とすればよく、450〜500℃とす
るのが好ましい。押出し温度が350℃未満であると押出
しが困難であり、530℃を超えると押出し材表面に加工
発熱による部分溶融が発生するため好ましくない。
【0014】(B)冷却工程 次に、大気中、アルミニウム合金を900秒以内に表面温
度240〜340℃まで冷却する。より好ましくは、アルミニ
ウム合金を300秒以内に表面温度260〜340℃まで冷却す
る。この条件下で冷却することにより好ましい活性表面
を有するアルミニウム合金を得ることができる。
【0015】冷却は単に放置して行ってもよく、また冷
却ガスや冷媒を用いて行ってもよい。水和物の形成を防
ぎ、且つ密着性をコントロールするためには、乾燥空気
を冷却ガスとして用いるのが好ましい。乾燥空気の温度
は通常、室温〜50℃とすればよい。
【0016】(C)樹脂被覆工程 続いて、冷却したアルミニウム合金の表面上に樹脂を塗
布し、冷却して樹脂被膜を形成する。樹脂の塗布は大気
中で行ってよく、乾燥空気中で行うのが好ましい。空気
の湿度が高いと、アルミニウム合金の表面上に水和物が
形成されやすく、加えて樹脂の加水分解が起こる場合も
あるため、好ましくない。
【0017】樹脂の塗布方法としては、一般的な浸漬
法、樹脂のTダイ押出しによるカーテンコーティング法
等が利用できる。樹脂は溶融状態で塗布しても粉体塗装
してもよいが、加熱により溶融状態として塗布するのが
好ましい。粉体状の樹脂を用いる場合はアルミニウム合
金の温度を高く(400℃程度)する必要があるため、樹
脂が劣化しやすく十分な密着性が得られない場合があ
る。また、溶融状態の樹脂を塗布することにより、粉体
塗装を行う場合よりも低コスト化が可能である。
【0018】樹脂を加熱により溶融状態として塗布する
場合、樹脂の温度は230〜330℃とするのが好ましく、24
0〜300℃とするのがより好ましい。樹脂温度が230℃未
満であると樹脂粘度が高く塗布が困難であり、一方、33
0℃を超えると樹脂の劣化が著しい。
【0019】樹脂被膜は200℃以上の融点を持つ熱可塑
性樹脂からなるのが好ましい。この熱可塑性樹脂はポリ
エステル樹脂若しくはポリアミド樹脂又はその変性樹
脂、或いはそれを含むポリマーアロイであるのが好まし
く、ポリブチレンテレフタレートであるのがより好まし
い。このような熱可塑性樹脂を用いた場合、アルミニウ
ム合金の表面上に熱可塑性樹脂を塗布した後、該樹脂が
溶融している状態を1.5秒以上保持してから冷却して樹
脂被膜を形成することにより、樹脂被膜中の熱可塑性樹
脂を部分的に熱分解させるのが好ましい。この熱分解に
より、アルミニウム合金と樹脂被膜との密着性が改善さ
れる。溶融状態保持時間は、より好ましくは1.8秒以上
とする。
【0020】例えば、樹脂としてポリブチレンテレフタ
レートを用いる場合、塗布後に溶融状態を1.5秒以上保
持することにより、ポリブチレンテレフタレートが部分
的に下記式(I)のように熱分解し、カルボキシル基を形
成する。このカルボキシル基がアルミニウム合金表面の
活性部位に配位したり結合を形成したりすることによ
り、樹脂とアルミニウム合金との密着性が向上する。熱
分解により樹脂の分子量が低下するが、通常分子量低下
による悪影響はみられない。
【0021】
【化1】
【0022】樹脂塗布後の冷却は、空冷又は水冷、或い
は単に空気中に放置して行うことができ冷却速度も特に
限定されないが、水冷により急冷するのが好ましい。急
冷することにより結晶性が良くなり、密着性が向上す
る。
【0023】
【実施例】アルミニウム合金(JIS規格A6063)を450℃
で熱間押出し成形し、縦横25mm、厚み3mmの成形品を得
た。次に、25℃の乾燥空気を冷却ガスとして用い、大気
中でアルミニウム合金成形品を6秒間で300℃に冷却し
た。続いて冷却したアルミニウム合金成形品を、溶融状
態とした280℃のポリブチレンテレフタレート(PBT、帝
人株式会社製「C7000」)に浸漬し、その表面上にPBTを
塗布した。塗布後、樹脂が溶融している状態を1.8秒保
持してから水冷し、樹脂被膜を被覆して樹脂被覆アルミ
ニウム合金部材を作製した。樹脂被膜の厚さは40μmで
あった。
【0024】次いで、高橋金属株式会社製ウォータージ
ェットを用いて、作製した樹脂被覆アルミニウム合金部
材に溶接部を形成した。なお、ウォータージェットのノ
ズル径は0.18mmであり、水圧は1150kg/cm2、照射角度は
90°、照射距離は20mm、ノズル偏心径は11mm、ノズル回
転数は2500rpmとした。樹脂被膜の剥離速度は30mm/秒と
した。
【0025】得られた溶接性樹脂被覆アルミニウム合金
部材の写真を図1に示す。図1より明らかなように、本
発明の製造方法によれば、アルミニウム合金に損傷を与
えることなく樹脂被覆アルミニウム合金部材に溶接部を
形成することができる。比較のために、研磨材としてク
ルミ等を用いたサンドブラストにより、上記のように作
製した樹脂被覆アルミニウム合金部材に溶接部を形成し
た溶接性樹脂被覆アルミニウム合金部材を図2に示す。
いずれの部材にも、アルミニウム合金表面の損傷や樹脂
の炭化がみられる。
【0026】剥離速度及び照射距離を変更したこと以外
は上記と同様の条件下、溶接部を形成した。剥離状況を
図3に示す。図3に示す破線より下の領域では完全な剥
離が可能であり、破線より上の領域では完全には剥離で
きない。即ち、例えば照射距離を10mmとすると、完全に
樹脂被膜を剥離するためには剥離速度を28mm/秒程度以
下とする必要がある。図3より明らかなように、照射距
離を5〜30mm程度とした場合、20mm/秒以上の剥離速度
で樹脂被膜を剥離することが可能である。
【0027】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の製造方法
によればアルミニウム合金に損傷の無い溶接性樹脂被覆
アルミニウム合金部材を製造できる。本発明の製造方法
は樹脂被膜が熱可塑性樹脂からなる場合にも有効であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の製造方法により製造した溶接性樹脂
被覆アルミニウム合金部材を示す写真である。
【図2】 従来のサンドブラストにより溶接部を形成し
て製造した溶接性樹脂被覆アルミニウム合金部材を示す
写真である。
【図3】 本発明の製造方法において、樹脂被膜を完全
に剥離可能な剥離速度及び照射距離の関係を示すグラフ
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C22F 1/00 613 C22F 1/00 613 683 683 692 692B 694 694B (72)発明者 熊田 正隆 埼玉県和光市中央一丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内 Fターム(参考) 4D075 BB20Z DB07 DC01 DC13 EA17

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱間押出し成形したアルミニウム合金に
    樹脂被膜を被覆して樹脂被覆アルミニウム合金部材を作
    製し、前記樹脂被膜をウォータージェットにより剥離さ
    せて溶接部を形成することを特徴とする溶接性樹脂被覆
    アルミニウム合金部材の製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の溶接性樹脂被覆アルミ
    ニウム合金部材の製造方法において、前記樹脂被膜が熱
    可塑性樹脂からなることを特徴とする溶接性樹脂被覆ア
    ルミニウム合金部材の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2に記載の溶接性樹脂被覆
    アルミニウム合金部材の製造方法において、前記樹脂被
    覆アルミニウム合金部材は(A)前記アルミニウム合金を3
    50〜530℃で熱間押出し成形する成形工程、(B)大気中、
    成形した前記アルミニウム合金を900秒以内に表面温度2
    40〜340℃まで冷却する冷却工程、及び(C)前記アルミニ
    ウム合金の表面上に樹脂を塗布し冷却して前記樹脂被膜
    を形成する樹脂被覆工程を含む方法により作製すること
    を特徴とする溶接性樹脂被覆アルミニウム合金部材の製
    造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010046831A (ja) * 2008-08-19 2010-03-04 Toyota Motor Corp 樹脂と金属との接合方法および装置

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