JP2008095165A - Aluminum material or aluminum alloy material, and building material product using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、皮膜・塗膜の付きまわりがよく、優れた耐食性を発揮することができる梨地面を有するアルミニウム材またはアルミニウム合金材、及びそれを使用した建材製品に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an aluminum material or aluminum alloy material having a satin surface that can provide good corrosion resistance and can exhibit excellent corrosion resistance, and a building material product using the same.
アルミニウム材やアルミニウム合金材は、軽量で耐食性や加工性に優れていることから、窓、ドア、網戸、襖、サッシ、カーテンウォール、パネル、門扉、シャッター、カーポート、フェンス等の建材製品、電気製品のフレームやケーシング、看板等の景観材など、各種分野で利用されている。 Aluminum materials and aluminum alloy materials are lightweight and have excellent corrosion resistance and workability. Therefore, building materials such as windows, doors, screen doors, fences, sashes, curtain walls, panels, gates, shutters, carports, fences, etc. It is used in various fields such as landscape frames such as product frames, casings, and signboards.
近年においては、使用目的に応じて周囲との調和や意匠性等の向上を図る目的で、アルミニウム材やアルミニウム合金材の表面を機械的あるいは化学的に梨地処理する技術が開発されている(例えば、特許文献1〜9参照)。
しかしながら、梨地処理を施したアルミニウム材やアルミニウム合金材の表面が非常に粗い(凹凸が大きい)と、皮膜・塗膜の付きまわり性が悪く、耐食性能が劣るという問題がある。
そこで、本発明は、皮膜・塗膜の付きまわり性がよく、優れた耐食性能を発揮することができる梨地面を有するアルミニウム材またはアルミニウム合金材、及びそれを使用した建材製品を提供することを目的とする。
However, when the surface of the aluminum material or aluminum alloy material subjected to the satin finish is very rough (the unevenness is large), there is a problem that the throwing power of the film / coating film is poor and the corrosion resistance is inferior.
Therefore, the present invention provides an aluminum material or aluminum alloy material having a satin surface that has good throwing power of the film / coating film and can exhibit excellent corrosion resistance, and a building material product using the same. Objective.
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意努力した結果、表面に局所的に深い孔食を設けて、表面の断面ゆがみ(表面の粗さ曲線のスキューネス:Rsk)を−2<Rsk<−0.3としたアルミニウム材やアルミニウム合金材は、皮膜・塗膜の付きまわり性がよく、優れた耐食性能を発揮することができることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of diligent efforts to solve the above problems, the inventors of the present invention locally provided deep pitting corrosion on the surface, and the cross-sectional distortion of the surface (skewness of the surface roughness curve: Rsk) is -2 <Rsk. <-0.3 aluminum materials and aluminum alloy materials have been found to have good coating and coating performance and can exhibit excellent corrosion resistance, and have completed the present invention.
すなわち、本発明に係るアルミニウム材またはアルミニウム合金材は、表面の粗さ曲線のスキューネス(Rsk)が−2<Rsk<−0.3であることを特徴とする。なお、本発明に係るアルミニウム材またはアルミニウム合金材は、Rskが−1.5<Rsk≦−0.53であることが好ましい。 That is, the aluminum material or aluminum alloy material according to the present invention is characterized in that the skewness (Rsk) of the surface roughness curve is −2 <Rsk <−0.3. The aluminum material or aluminum alloy material according to the present invention preferably has Rsk of −1.5 <Rsk ≦ −0.53.
また、本発明に係るアルミニウム材またはアルミニウム合金材は、表面の算術平均粗さ(Ra)が2μm≦Ra<7μmであることが好ましく、Raが2.4μm≦Ra≦5μmであることが特に好ましい。 The aluminum material or aluminum alloy material according to the present invention preferably has a surface arithmetic average roughness (Ra) of 2 μm ≦ Ra <7 μm, and particularly preferably Ra of 2.4 μm ≦ Ra ≦ 5 μm. .
本発明に係る建材製品は、上述のアルミニウム材またはアルミニウム合金材を使用したことを特徴とする。 The building material product according to the present invention is characterized by using the above-described aluminum material or aluminum alloy material.
本発明によれば、皮膜・塗膜の付きまわり性がよく、優れた耐食性能を発揮することができる梨地面を有するアルミニウム材またはアルミニウム合金材、及びそれを使用した建材製品を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an aluminum material or an aluminum alloy material having a pear surface that has good throwing power of a film / coating film and can exhibit excellent corrosion resistance, and a building material product using the same. it can.
上記知見に基づき完成した本発明を実施するための形態を、実施例を挙げながら詳細に説明する。 The form for implementing this invention completed based on the said knowledge is demonstrated in detail, giving an Example.
==本発明に係るアルミニウム材及びアルミニウム合金材==
実施例に示すように、表面の粗さ曲線のスキューネス(Rsk)が所定の範囲内にあるアルミニウム材やアルミニウム合金材に皮膜・塗膜を設けることにより、優れた耐食性能を得ることができることがわかった。このことから、Rskが所定の範囲内にあるアルミニウム材やアルミニウム合金材は、皮膜・塗膜の付きまわり性がよく、優れた耐食性能を発揮できることが示された。
== Aluminum material and aluminum alloy material according to the present invention ==
As shown in the examples, excellent corrosion resistance can be obtained by providing a coating film on an aluminum material or an aluminum alloy material having a skewness (Rsk) of a surface roughness curve within a predetermined range. all right. From this, it was shown that aluminum materials and aluminum alloy materials having Rsk within a predetermined range have good throwing power of coating films and coating films and can exhibit excellent corrosion resistance.
従って、本発明に係るアルミニウム材及びアルミニウム合金材は、Rskの範囲が−2<Rsk<−0.3であることを特徴とする。このようにRskの範囲を限定した理由は、実施例に示すように、Rskが−0.3以上では皮膜・塗膜の付きまわり性が悪く、優れた耐食性能(JIS H 8602の規格に準じたキャス耐食性試験により240時間でRN(レイティングナンバー)9.0より大きい値)を発揮することができないからである。また、Rskが−2以下の表面を作製するのは困難だからである。 Therefore, the aluminum material and the aluminum alloy material according to the present invention are characterized in that the range of Rsk is −2 <Rsk <−0.3. The reason for limiting the range of Rsk as described above is that, as shown in the examples, when Rsk is −0.3 or more, the throwing power of the film / coating film is poor, and excellent corrosion resistance (according to the standard of JIS H 8602) This is because RN (rating number) greater than 9.0 cannot be exhibited in 240 hours by the cast corrosion resistance test. Moreover, it is because it is difficult to produce the surface whose Rsk is -2 or less.
なお、本発明に係るアルミニウム材及びアルミニウム合金材は、Rskの範囲が−1.5<Rsk≦−0.53であることが好ましい。これは、実施例に示すように、Rskが−0.53以下である場合には、皮膜・塗膜の付きまわり性が特に優れ、より優れた耐食性能(JIS H 8602の規格に準じたキャス耐食性試験により240時間でRN9.3以上の値)を発揮することができるからである。また、実施例に示すように、Rskが−1.5以下では、素地(アルミニウムまたはアルミニウム合金)の表面の平滑部と孔食部との境界において、平滑部に対してほぼ垂直に溝が形成されるため、当該素地の表面に皮膜を形成させた際にクラックが発生すると考えられるからである。 In the aluminum material and the aluminum alloy material according to the present invention, the range of Rsk is preferably −1.5 <Rsk ≦ −0.53. As shown in the examples, when Rsk is −0.53 or less, the throwing power of the film / coating film is particularly excellent, and the corrosion resistance is improved (the casting according to the standard of JIS H 8602). This is because a value of RN 9.3 or more can be exhibited in 240 hours by the corrosion resistance test. Further, as shown in the examples, when Rsk is −1.5 or less, a groove is formed substantially perpendicular to the smooth portion at the boundary between the smooth portion and the pitting portion on the surface of the substrate (aluminum or aluminum alloy). Therefore, it is considered that cracks are generated when a film is formed on the surface of the substrate.
また、本発明に係るアルミニウム材及びアルミニウム合金材は、Raの範囲が2μm≦Ra<7μmであることが好ましい。このように下限値を2μmとしたのは、実施例に示すように、2μm未満では素材の表面のキズが目でも確認でき、明度の角度依存性や光沢比が大きく、耐キズ性を得ることができないからである。また、上限値を7μm未満としたのは、Raが7μm以上の表面を作製するのが困難だからである。 In the aluminum material and the aluminum alloy material according to the present invention, the range of Ra is preferably 2 μm ≦ Ra <7 μm. In this way, the lower limit is set to 2 μm, as shown in the examples, if the surface is less than 2 μm, scratches on the surface of the material can be visually confirmed, the angle dependency of brightness and the gloss ratio are large, and scratch resistance is obtained. It is because it is not possible. The reason why the upper limit is less than 7 μm is that it is difficult to produce a surface with Ra of 7 μm or more.
なお、上述のRaの範囲は、2.4μm≦Ra≦5μmであることが特に好ましい。これは、実施例に示すように、Raが2.4μm以上であると優れた耐キズ性を得ることができるからである。また、Raが5μmより大きいと表面が非常に粗く、皮膜・塗膜の付きまわり性が悪くなると考えられるからである。 The Ra range is particularly preferably 2.4 μm ≦ Ra ≦ 5 μm. This is because excellent scratch resistance can be obtained when Ra is 2.4 μm or more, as shown in the Examples. Further, if Ra is larger than 5 μm, it is considered that the surface is very rough and the throwing power of the film / coating film is deteriorated.
ここで、上述のRaは、表面の算術平均粗さを表す。Raは、下式(I)に示すように、測定長さlにおけるZ(x)の絶対値の平均である。なお、式(I)中の「Z(x)」は表面の粗さ曲線を意味する。
また、上述のRskは、表面の粗さ(断面)曲線のスキューネス、すなわち、表面の粗さ曲線の高さ方向におけるかたよりの程度を表すもので、+値は山側に、−値は谷側にかたよった表面を有することを意味する。Rskは、平均値のまわりの3次モーメントを二乗平均平方根の三乗で正規化すること(下式(II))で、あるいは、測定長さlにおけるZ(x)の三乗平均を二乗平均平方根の三乗で割ること(下式(III))で、算出することができる。なお、式(II)あるいは式(III)中の「Rq」は二乗平均平方根粗さ(測定長さlにおけるZ(x)の二乗平均平方根)、すなわち、標準偏差を意味し、「Z(x)」は表面の粗さ曲線を意味する。
以上のように、本発明に係るアルミニウム材及びアルミニウム合金材は、皮膜・塗膜の付きまわり性がよく、優れた耐食性能を発揮することができるので、窓、ドア、網戸、襖、サッシ、カーテンウォール、パネル、門扉、シャッター、カーポート、フェンス等の建材製品、電気製品のフレームやケーシング、看板等の景観材などに有用である。なお、これらの建材、電気製品のフレームやケーシング、景観材などは常法によって製造することができる。 As described above, since the aluminum material and the aluminum alloy material according to the present invention have good coating and coating performance and can exhibit excellent corrosion resistance, windows, doors, screen doors, bags, sashes, It is useful for building materials such as curtain walls, panels, gates, shutters, carports, and fences, as well as for landscape materials such as frames and casings of electrical products and signs. These building materials, frames and casings of electrical products, landscape materials, etc. can be manufactured by conventional methods.
==本発明に係るアルミニウム材及びアルミニウム合金材の製造方法==
次に、本発明に係るアルミニウム材及びアルミニウム合金材の製造方法について説明する。
本発明に係るアルミニウム材及びアルミニウム合金材は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金の表面を予め脱脂した後、酸エッチング処理やアルカリエッチング処理などの化学的梨地処理、あるいは、ブラスト処理などの機械的梨地処理などの公知の梨地処理を行い、上述の式を用いてRaとRskとを確認することにより得ることができる。
なお、化学的梨地処理を行う場合には、酸エッチング処理を行った後、アルカリエッチング処理を行うことが好ましい。また、梨地処理を行う前に予めアルカリエッチング処理を行って自然酸化皮膜を除去してもよいが、アルカリエッチング処理を行わずに梨地処理を行い、自然酸化皮膜を残すことが望ましい。
上述のアルミニウム合金は、例えば、JIS A 6063、JIS A 1100等の既存のものを用いることができる。
== Production Method of Aluminum Material and Aluminum Alloy Material According to the Present Invention ==
Next, the manufacturing method of the aluminum material and aluminum alloy material which concern on this invention is demonstrated.
The aluminum material and the aluminum alloy material according to the present invention, for example, after degreasing the surface of aluminum or aluminum alloy in advance, chemical matte treatment such as acid etching treatment or alkali etching treatment, or mechanical satin treatment such as blast treatment Can be obtained by performing a known satin treatment such as the above and confirming Ra and Rsk using the above formula.
In addition, when performing a chemical finish, it is preferable to perform an alkali etching process after performing an acid etching process. Further, the natural oxide film may be removed by performing an alkali etching process in advance before performing the satin treatment, but it is desirable to perform the satin treatment without performing the alkali etching process and leave the natural oxide film.
As the above-mentioned aluminum alloy, for example, existing ones such as JIS A 6063 and JIS A 1100 can be used.
以下に本発明を実施例によって具体的に説明する。なお、これらの実施例は本発明を説明するためのものであって、本発明の範囲を限定するものではない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples. These examples are for explaining the present invention, and do not limit the scope of the present invention.
[実施例1]
脱脂したJIS A 6063のアルミニウム合金を酸性電解液中で電解することにより酸エッチング処理を行い、続いて苛性ソーダ溶液に浸漬してアルカリエッチング処理を行った後中和処理し、表面形状が表1に示すような梨地面を有する各アルミニウム合金材(サンプルNo.1〜No.8)を作製した。なお、素地光沢は、JIS Z8741の鏡面光沢度測定方法に準じて60度鏡面光沢度を測定し、光沢計としてはハンディ光沢計<グロスチェッカ>IG-320(株式会社堀場製作所製)を用いた。
The degreasing aluminum alloy of JIS A 6063 is electrolyzed in an acidic electrolyte solution, and then acid etching treatment is performed, followed by immersion in a caustic soda solution, alkali etching treatment, and neutralization treatment. Each aluminum alloy material (samples No. 1 to No. 8) having a textured surface as shown was produced. The base gloss was determined by measuring the 60 ° specular gloss according to the method of measuring the specular gloss of JIS Z8741, and a handy gloss meter <Gloss Checker> IG-320 (manufactured by Horiba, Ltd.) was used as the gloss meter. .
次に、各アルミニウム合金材を硫酸浴中で電圧13.0V,30分間陽極酸化処理して酸化皮膜を形成し、ニッケル溶中で電圧10.0V,60秒間交流着色を行った後に、アルミ電着塗料を用い、電圧240V,120秒間電着を行って塗膜を形成し、皮膜及び塗膜を有するアルミニウム合金材を製造した。その後、これらの皮膜及び塗膜を有するアルミニウム合金材に対して、JIS H 8681−2の方法に準じたキャス耐食性試験、及び耐キズ性能試験を行った。なお、耐キズ性能試験は、皮膜及び塗膜を有するアルミニウム合金材の表面に対して、垂直方向に150gの荷重を0.5mmダイヤモンドヘッドにかけてキズをつけ、その後、肉眼にてキズの目立ちにくさを判断することにより評価した。なお、評価は、滑らかな表面(Ra=0.42, Rsk=0)に陽極酸化塗装複合皮膜を形成させたアルミニウム合金材に対して、上述と同様にキズをつけて比較した結果差異がみられない場合を「×」とし、全体的にはまだまだキズが目立つが見る角度によっては目立たないことがある場合を「△」とし、全体的にはキズが目立たないが見る角度によってははっきりとキズが確認できる場合を「○」と、キズがほとんど目立たない場合を「◎」とした。 Next, each aluminum alloy material was anodized in a sulfuric acid bath at a voltage of 13.0 V for 30 minutes to form an oxide film, and after AC coloring in nickel solution at a voltage of 10.0 V for 60 seconds, an aluminum electrodeposition paint Was used, electrodeposition was performed at a voltage of 240 V for 120 seconds to form a coating film, and an aluminum alloy material having the coating film and the coating film was produced. Thereafter, a cast corrosion resistance test and a scratch resistance test in accordance with the method of JIS H 8681-2 were performed on the aluminum alloy material having these films and coating films. In the scratch resistance test, the surface of the aluminum alloy material having a film and a coating film was scratched by applying a load of 150 g in a vertical direction to a 0.5 mm diamond head, and then the scratch was not noticeable with the naked eye. It was evaluated by judging. In addition, the evaluation shows no difference as a result of comparing the aluminum alloy material having the smooth surface (Ra = 0.42, Rsk = 0) with an anodized coating composite film with scratches as described above. If the case is “x”, scratches are still conspicuous on the whole, but it may be inconspicuous depending on the viewing angle, and “△” indicates that the scratch is not conspicuous overall, but the scratch is clearly confirmed depending on the viewing angle The case where it was possible was marked with “◯”, and the case where scratches were hardly noticed was marked with “◎”.
また、これらの皮膜及び塗膜を有するアルミニウム合金材に対して、変角式色差計(光源はD65を用い、表色系はLab系のL*値を採用)を用いて、図1に示すように、材料の表面に対して光を45°の角度で入射させた際に正反射する光の角度を0°として、入射光側に15, 25, 45, 75及び110°の受光角でのL*値(明度)をそれぞれ測定して角度依存性を調べ、光沢比(測定した受光角において、最も高いL*値と最も低いL*値との比)を算出した。その結果を表2、表3及び図2に示す。
No.1〜No.6のサンプルにおいては、表3に示すように、240時間でのRNが9.0より大きく、皮膜・塗膜の付きまわり性がよく、優れた耐食性能を発揮できることが明らかになった。このことから、Rskが−0.3未満であるアルミニウム材またはアルミニウム合金材は、皮膜・塗膜の付きまわり性がよく、優れた耐食性能を発揮できることがわかった。 In the samples No.1 to No.6, as shown in Table 3, the RN in 240 hours is larger than 9.0, the throwing power of the coating film is good, and the excellent corrosion resistance can be exhibited. It was revealed. From this, it was found that an aluminum material or an aluminum alloy material having an Rsk of less than −0.3 has good coating and coating performance and can exhibit excellent corrosion resistance.
また、No.3〜No.8のサンプルにおいては、表2及び図2に示すように、明度の角度依存性や光沢比が小さく、どの角度から観察しても表面光沢や色調、素材感がほぼ同じように見えることが明らかになった。さらに、表3に示すように、No.3〜No.8のサンプルにおいては耐キズ性に優れ、特に、No.3〜No.6のサンプルは、Raが低くても(すなわち、表面の凹凸が小さくても)耐キズ性を発揮できることが明らかになった。また、No.1のサンプルにおいては、明度の角度依存性や光沢比が大きく、素材の表面のキズが目でも確認でき、耐キズ性を得ることができないことが明らかになった。これらのことから、耐キズ性の面からRaは2μm以上が好ましく、2.4μm以上が特に好ましいことがわかった。 In addition, as shown in Table 2 and Fig. 2, the samples No. 3 to No. 8 have low angle dependency of brightness and gloss ratio, and surface gloss, color tone, and texture can be observed from any angle. It became clear that it looked almost the same. Furthermore, as shown in Table 3, the samples No. 3 to No. 8 are excellent in scratch resistance, and in particular, the samples No. 3 to No. 6 have low Ra (that is, surface irregularities). It was revealed that scratch resistance can be exhibited (even if is small). In addition, in the sample No. 1, the angle dependency of brightness and the gloss ratio were large, and scratches on the surface of the material could be visually confirmed, and it was revealed that scratch resistance could not be obtained. From these, it was found that Ra is preferably 2 μm or more, particularly preferably 2.4 μm or more from the viewpoint of scratch resistance.
[実施例2]
次に、脱脂したJIS A 6063のアルミニウム合金を苛性ソーダ溶液に浸漬して自然酸化皮膜を除去し、酸溶液、苛性ソーダ溶液の順で各溶液に浸漬してエッチング処理した後中和処理し、表面形状が表4に示すような梨地面の各アルミニウム合金材(サンプルNo.9〜No.17)を作製した。
Next, the degreased JIS A 6063 aluminum alloy is immersed in a caustic soda solution to remove the natural oxide film, and then immersed in each solution in the order of an acid solution and a caustic soda solution, followed by an etching treatment, followed by a neutralization treatment. Each of the aluminum alloy materials (samples No. 9 to No. 17) having a textured surface as shown in Table 4 was prepared.
次に、各アルミニウム合金材を硫酸浴中で電圧13.0V,30分間陽極酸化処理して酸化皮膜を形成し、ニッケル溶中で電圧10.0V,60秒間交流着色を行った後に、アルミ電着塗料を用い、電圧240V,120秒間電着を行って塗膜を形成し、皮膜及び塗膜を有するアルミニウム合金材を製造した。その後、これらの皮膜及び塗膜を有するアルミニウム合金材に対して、実施例1に記載の方法と同様にキャス耐食性試験を行った。また、皮膜及び塗膜を有する各アルミニウム合金材の表面にクラックが発生していないかどうかを確認した。その結果を表5に示す。
表5に示すように、No.9〜No.17のサンプルにおいては、240時間でのRNが9.3以上であり、皮膜・塗膜の付きまわり性がよく、優れた耐食性能を発揮できることが明らかになった。このことから、Rskが−0.53以下であるアルミニウム材またはアルミニウム合金材は、皮膜・塗膜の付きまわり性が特に優れ、より優れた耐食性能を発揮できることがわかった。 As shown in Table 5, in the samples No. 9 to No. 17, the RN in 240 hours is 9.3 or more, the covering property of the film / coating film is good, and the excellent corrosion resistance can be exhibited. Became clear. From this, it was found that the aluminum material or aluminum alloy material having Rsk of −0.53 or less has particularly excellent throwing power of the coating film / coating film and can exhibit more excellent corrosion resistance.
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