JP2008095166A

JP2008095166A - 表面処理アルミニウム材または表面処理アルミニウム合金材、及びそれを使用した建材製品

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Publication number: JP2008095166A
Application number: JP2006281060A
Authority: JP
Inventors: Akira Yamashita; 亮山下; Tatsuya Igusa; 達也井草; Tomoo Motoe; 知雄本江
Original assignee: YKK AP Inc
Current assignee: YKK AP Inc
Priority date: 2006-10-16
Filing date: 2006-10-16
Publication date: 2008-04-24
Anticipated expiration: 2026-10-16
Also published as: JP4790564B2

Abstract

【課題】梨地処理がなされた表面に酸化皮膜と塗膜とを含む複合皮膜を有し、優れた耐食性を有する表面処理アルミニウム材または表面処理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。
【解決手段】表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が２．５μｍ以上になるように梨地処理がなされた表面に、酸化皮膜と、当該酸化皮膜上に最大膜厚が１８μｍ〜３０μｍであり、最小膜厚が７μｍ以上である塗膜とを含む複合皮膜を有する表面処理アルミニウム材または表面処理アルミニウム合金材は、優れた耐食性を有する。従って、上記表面処理アルミニウム材や表面処理アルミニウム合金材は、建材製品などに有用である。
【選択図】なし

Description

本発明は、梨地処理がなされた表面に酸化皮膜と塗膜とを含む複合皮膜を有する表面処理アルミニウム材または表面処理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。

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。

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梨地処理を施した表面に、酸化皮膜と塗膜とを含む複合皮膜を形成させた表面処理アルミニウム材や表面処理アルミニウム合金材が開発されている（例えば、特許文献１〜６参照）。
特許第３３４４９７３号公報特開２００１−５９２００号公報特開２００５−４２１９６号公報特開２００５−４２１９７号公報特開２００５−４２１９８号公報特開２００５−４２１９９号公報

しかしながら、従来の、梨地処理を施した表面に酸化皮膜と塗膜とを含む複合皮膜を形成させた表面処理アルミニウム材や表面処理アルミニウム合金材は、耐食性の面で必ずしも十分ではなかった。

そこで、本発明は、梨地処理がなされた表面に酸化皮膜と塗膜とを含む複合皮膜を有し、優れた耐食性を有する表面処理アルミニウム材または表面処理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。

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、表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が２．５μｍ以上になるように梨地処理がなされた表面に、酸化皮膜を形成させ、その上に最大膜厚が１８μｍ〜３０μｍになるように塗膜を形成させた場合に、塗膜の最小膜厚が５．７μｍ以上であるアルミニウム材やアルミニウム合金材が、優れた耐食性を有することを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明に係る表面処理アルミニウム材または表面処理アルミニウム合金材は、表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が２．５μｍ以上の梨地面に、酸化皮膜と当該酸化皮膜上に形成された塗膜とを含む複合皮膜を有し、前記塗膜の最大膜厚が１８μｍ〜３０μｍであり、前記塗膜の最小膜厚が７μｍ以上であることを特徴とする。なお、前記塗膜の最小膜厚は、７μｍ〜９μｍであることが好ましい。また、前記酸化皮膜の最大膜厚が１０μｍ〜２０μｍであり、前記酸化皮膜の最小膜厚が４．０μｍ以上であることが望ましい。

本発明に係る建材製品は、上述の表面処理アルミニウム材または表面処理アルミニウム合金材を使用したことを特徴とする。

本発明によれば、梨地処理がなされた表面に酸化皮膜と塗膜とを含む複合皮膜を有し、優れた耐食性を有する表面処理アルミニウム材または表面処理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。

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。

＝＝本発明に係る表面処理アルミニウム材及び表面処理アルミニウム合金材＝＝
実施例に示すように、表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が２．５μｍ以上になるように梨地処理がなされた表面に、酸化皮膜を形成させ、その上に最大膜厚が１８μｍ〜３０μｍになるように塗膜を形成させた場合に、塗膜の最小膜厚が５．７μｍ以上であるアルミニウム材やアルミニウム合金材が耐食性能に優れていることがわかった。このことから、表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が２．５μｍ以上の梨地面に、酸化皮膜と、当該酸化皮膜上に最大膜厚が１８μｍ〜３０μｍであり、最小膜厚が７μｍ以上である塗膜とを含む複合皮膜を有する表面処理アルミニウム材または表面処理アルミニウム合金材は、優れた耐食性を有し、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。

ここで、塗膜の最小膜厚を７μｍ以上に限定した理由は、塗膜の最小膜厚が７μｍ未満では、ＪＩＳＨ８６０２（アルミニウムおよびアルミニウム合金の陽極酸化塗装複合皮膜）の表２に規定する種類Ｂの塗装皮膜厚さに適合しないからである。なお、塗膜の平均膜厚は、特に制限されるものではないが、８μｍ以上であることが望ましい。また、塗膜の平均膜厚は、１４μｍ以下であることが好ましく、１２μｍ以下であることが特に好ましい。これは、実施例に示すように、平均膜厚が１４μｍ以下である場合に耐キズ性を得ることができ、平均膜厚が１２μｍ以下である場合に優れた耐キズ性を得ることができるからである。なお、塗膜の平均膜厚を１４μｍ以下にする場合には、塗膜の最小膜厚を１０μｍより厚くすることが困難であり、９μｍ以下になると考えられることから、塗膜の最小膜厚は１０μｍ以下であることが好ましく、７μｍ〜９μｍであることが特に好ましい。

本発明において、梨地面に形成させる酸化皮膜の膜厚は特に制限されるものではないが、経済的観点から膜厚は薄いものが好ましい。酸化皮膜の最小膜厚は、最大膜厚が１０μｍ〜２０μｍになるように酸化皮膜を形成させた場合に４．０μｍ以上であることが好ましい。これは、実施例に示すように、最小膜厚が少なくとも４．０μｍ以上であれば、優れた耐食性を得ることができるからである。なお、酸化皮膜の平均膜厚は、特に制限されるものではないが、９μｍ以上であることが望ましい。

また、本発明において、酸化皮膜及び塗膜を形成させる、梨地処理がなされたアルミニウム材又はアルミニウム合金材の表面は、Ｒａの値が２．５μｍ以上であることが好ましい。Ｒａの値が２．５μｍ未満では表面が滑らかで（凹凸が小さく）、耐キズ性を得ることができないからである。

なお、上述の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。

＝＝上述の表面処理アルミニウム材及び表面処理アルミニウム合金材の製造方法＝＝
次に、本発明に係る表面処理アルミニウム材及び表面処理アルミニウム合金材の製造方法について説明する。

まず、アルミニウムまたはアルミニウム合金の表面を予め脱脂し、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（Ｉ）を用いてＲａを確認する。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、自然酸化皮膜を残してもよい。

次に、梨地処理することによりＲａを２．５μｍ以上にしたアルミニウムまたはアルミニウム合金の表面に酸化皮膜を形成させた後、塗膜の最大膜厚が１８μｍ〜３０μｍになるように塗膜を形成させ、常法により酸化皮膜及び塗膜の最小膜厚及び最大膜厚を確認することにより、本発明に係る表面処理アルミニウム材及び表面処理アルミニウム合金材を製造することができる。なお、必要に応じて、中和（スマット除去）処理、封孔処理、着色処理（例えば、染色法や電解着色法による処理）等の既存の処理を行ってもよい。前記酸化皮膜は、例えば、陽極酸化処理、熱酸化処理、水和酸化処理などの公知の処理を行うことにより形成させることができる。また、前記塗膜は、例えば、電着塗装処理、スプレー塗装などの公知の処理を行うことにより形成させることができる。

上述のアルミニウム合金は、例えば、ＪＩＳＡ６０６３、ＪＩＳＡ１１００等の既存のものを用いることができる。

なお、上述の建材、電気製品のフレームやケーシング、景観材などは、本発明に係る表面処理アルミニウム材及び表面処理アルミニウム合金材を用いて、常法により製造することができる。

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。

脱脂したＪＩＳＡ６０６３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、Ｒａ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を作製した。その後、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最大膜厚が１０μｍ〜２０μｍになるように酸化皮膜を形成し、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て、表１に示す条件で電着を行って最大膜厚が１８〜３０μｍになるように塗膜を形成し、酸化皮膜及び塗膜を有するアルミニウム合金材（サンプルNo.1〜No.15）を製造した。その後、電子顕微鏡を用いて、酸化皮膜及び塗膜の最小膜厚、最大膜厚、平均膜厚を調べた。なお、平均膜厚は、梨地処理したアルミニウム合金材の表面の凹凸部分を除いた膜厚において、１００μｍ以上連続して均一に膜が形成された部分の膜厚を測定し、平均値を算出することにより求めた。その結果を表２に示す。

次に、酸化皮膜及び塗膜を有するアルミニウム合金材に対して、ＪＩＳＨ８６８１−２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。その結果を表３に示す。

表３に示すように、No.1〜No.10のサンプルにおいては、２４０時間でのＲＮ（レイティングナンバー）が９．３以上であり、優れた耐食性を有すること、及びこの耐食性の優劣は、最小塗膜厚と相関を有することが明らかになった。このことから、表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が２．５μｍ以上になるように梨地処理がなされた表面に、酸化皮膜を形成させ、その上に最大膜厚が１８μｍ〜３０μｍになるように塗膜を形成させた場合に、塗膜の最小膜厚が５．７μｍ以上であるアルミニウム材やアルミニウム合金材は優れた耐食性能を発揮できることがわかった。

さらに、表３の結果から、耐キズ性の優劣と塗膜の平均膜厚には相関があることが明らかになり、塗膜の最大膜厚が１８μｍ〜３０μｍであり、塗膜の平均膜厚が１４μｍ以下である場合に耐キズ性を得ることができ、平均膜厚が１２μｍ以下である場合に優れた耐キズ性を得ることができることがわかった。また、塗膜の平均膜厚を１４μｍ以下にする場合には、塗膜の最小膜厚を１０μｍより厚くすることが困難であり、９μｍ以下になると考えられる。

Claims

表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が２．５μｍ以上の梨地面に、酸化皮膜と当該酸化皮膜上に形成された塗膜とを含む複合皮膜を有し、
前記塗膜の最大膜厚が１８μｍ〜３０μｍであり、最小膜厚が７μｍ以上であることを特徴とする表面処理アルミニウム材または表面処理アルミニウム合金材。
前記塗膜の最小膜厚が７μｍ〜９μｍであることを特徴とする請求項１に記載の表面処理アルミニウム材または表面処理アルミニウム合金材。
前記酸化皮膜の最大膜厚が１０μｍ〜２０μｍであり、最小膜厚が４．０μｍ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の表面処理アルミニウム材または表面処理アルミニウム合金材。
請求項１〜３のいずれかに記載の表面処理アルミニウム材または表面処理アルミニウム合金材を使用した建材製品。