JP2009114472A - 表面調整アルミニウム鋳造物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】表面調整アルミニウム鋳造物の製造方法において、少なくとも一種の有機ビルダー及び/又はキレート剤を含有するアルカリ性表面調整液をアルミニウム鋳造物に適用する工程を含み、当該工程で使用する前記アルカリ性表面調整液について、表調活性度(CD;mol/l)を0.05≦CD≦2.3の範囲内とし、光沢係数(CE;g/mol)を2.8≦CE≦90の範囲内とすることを特徴とする製造方法。
【選択図】なし
Description
0.05≦CD≦2.3
2.8≦CE≦90
第一法:JIS K 0102.15.2に基づく酸消費量での測定値。
第二法:JIS K 0102.22に基づくTOC測定の無機体炭素量測定により無機C量を求めた後、Na2CO3としての水酸化ナトリウムとして換算した数値と、JIS K 0102.58に基づくアルミニウム測定によりアルミニウム濃度を求めた後、NaAl(OH)4としての水酸化ナトリウムとして換算した数値との合計値。
本最良形態に係るアルカリ性表面調整液は、少なくとも1種のアルカリ金属の成分(A)、少なくとも1種の炭酸塩、重炭酸塩、アルミニウム塩の成分(B)、少なくとも1種の有機ビルダー及び/又はキレート剤の成分(C)を含む。以下、各成分について詳述する。尚、以下の成分(A)〜(C)は、溶媒である水を除去したときの固形物として規定されているが、当該アルカリ性表面調整液においては一部又は全部が解離して存在することになる。
成分(A)としては、ナトリウム及びカリウムの水酸化物、珪酸塩、アルミン酸塩、リン酸塩及び縮合リン酸塩からなる群より選ばれる少なくとも1種以上が使用できる。ここで、アルカリ金属の成分(A)の濃度は、ナトリウム及び/又はカリウムとしては1〜100g/Lであることが好適であり、2〜50g/Lであることがより好適である。1g/L未満ではエッチング力が不十分であり高温・長時間の処理が必要となり効率的ではなく、また100g/Lを超える濃度としても効果が飽和に達し経済的ではない。
成分(B)は、少なくとも1種の炭酸塩、重炭酸塩、アルミニウム塩である。ここで、当該成分は、表面調整液に新液当初から含められていてもよく、或いは、表面調整液の使用により蓄積される結果含有されることとなってもよい(大気中の二酸化炭素に由来して、炭酸塩や重炭酸塩が蓄積し、アルミニウム鋳造物に由来して、アルミニウム塩が蓄積する)。好適な濃度としては、適用するラインに応じた平衡濃度等がひとつの目安となるが、例えば炭酸塩としてNa2CO3を添加する場合には0.5〜4.0g/lが良好であり、アルミニウム塩としてNaAl(OH)4を添加する場合には10〜200g/lが良好である。炭酸塩や重炭酸塩としては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸アルミニウム、重炭酸アンモニウム、重炭酸ソーダ、重炭酸カリウム等がある。また、アルミニウム塩としては、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム等がある。
成分(C)は、表面調整後のアルミニウム鋳造品に対して良好な表面外観、つまり、良好な表面平滑性及び意匠性を付与する成分である。ここで、成分(C)の内、有機ビルダーとしては、(C1)水溶性ビニルモノマーとして少なくともアクリル酸、マレイン酸、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸及びこれらのアルカリ金属塩からなる群より選ばれた1種以上からなるビニル重合物及び/又はビニル共重合物、(C2)水溶性ビニルモノマーとして少なくともアクリル酸、マレイン酸、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸及びこれらのアルカリ金属塩からなる群より選ばれた1種以上と、非水溶性ビニルモノマーとからなるビニル共重合物であり、かつ水溶性ビニルモノマーと非水溶性ビニルモノマーとのモル比が水溶性ビニルモノマー/(水溶性ビニルモノマー+非水溶性ビニルモノマー)=0.2〜1.0である、(C1)及び/又は(C2)から選ばれた1種以上であることが好ましい。
本最良形態に係る表面調整液は、通常水溶液の表面張力を低下させ、アルミニウム鋳造物表面に対する濡れ性を向上させるために、使用する通常の界面活性剤を含有していてもよい。界面活性剤としては特に限定するものではなく、ノニオン性、アニオン性、カチオン性、両性界面活性剤から選ばれる1種以上が使用できるが、好ましくはノニオン性界面活性剤から選ばれる1種以上、より好ましくはHLB=5〜16であるノニオン性界面活性剤から選ばれる1種以上を任意に使用することができる。
本最良形態に係るアルカリ性表面調整液は、好適には、成分(A)〜成分(C)を含む表面調整液の水酸化ナトリウム換算含有量(CA)が0.1mol/L〜4.0mol/Lであり、成分(B)の水酸化ナトリウム換算含有量(CB)が0.01mol/L〜1.5mol/Lである。
次に、本最良形態に係る表面調整アルミニウム鋳造物の製造方法を説明する。ここで、当該製造方法に関し、原料であるアルミニウム鋳造物、製造プロセス(特に表面調整工程)、最終産物である表面調整アルミニウム鋳造物の順に詳述することとする。
本最良形態に係る製造方法において使用されるアルミニウム鋳造物は、特に制限はなく、例えば、アルミニウムと銅、マグネシウム、亜鉛、鉄、珪素等から選ばれる少なくとも1種の元素との合金鋳造物であって、アルミニウムの含有量が50質量%以上のものを挙げることができる。具体的には、建材、装飾品、自動車・二輪車部品及びアルミホイール等に使用されているJIS規格におけるAC1〜8(A〜C)、及びADC1〜12等のアルミニウム合金が挙げられる。これらの中でもアルミホイール等に使用されているAC1〜8について本発明が特に有効である。
本最良形態に係る表面調整アルミニウム鋳造物の製造方法は、アルミニウム鋳造物にアルカリ性表面調整液を適用する表面調整工程を必須的に含み、例えば、前述したショットブラスト工程やアルミニウム鋳造物の一部を切削する切削工程等を任意的に含む。ここで、表面調整工程以外の工程は当該分野での周知事項であり、本明細書で特記しなくともその内容は明らかであるので、当業者は実施可能であると共にその範囲も明確である。そこで、以下では表面調整工程を中心に詳述することとする。ここで、「適用」とは、例えば、表面調整液のスプレー処理、浸漬処理、流しかけ処理又はこれらの組み合わせを挙げることができる。
本製造方法で得られた表面調整アルミニウム鋳造物は、処理外観不良又は塗装後の皮膜性能不良が殆ど無いという性質(意匠外観保持性能)を有する。また、本製造方法で得られた表面調整アルミニウム鋳造物は、飛躍的に高められた塗装密着性及び塗装後耐食性を有する。このように、処理当初におけるCDとCEを前述した規定数値内に設定することで、当該表面調整アルミニウム鋳造物は、優れた性能(処理外観や塗装後の性能)を発揮する。更に、連続処理の際にCD管理とCE管理をすることで、ラインで製造した複数の表面調整アルミニウム鋳造物のいずれもが、処理外観や塗装後の皮膜性能が相互にばらつかない状況で、前述の優れた性能を有することとなる。具体的には、実施例の表2に示すように、当初10個の表面調整アルミニウム鋳造物の処理後外観は非常に良好であったが、当該液をCD管理とCE管理をせずにそのまま使用し続けると、初期の性能を維持できないことが判明した。そこで、処理に従い当該液のCD管理とCE管理の幅を小さくすることで、所定の良好な結果を得ることができた。
本製造方法で得られた表面調整アルミニウム鋳造物は、ノンクロメート化成処理済みアルミニウム鋳造物や塗装済みアルミニウム鋳造物を製造する一原料として利用可能である。具体的には、鋳造時に使用した離型剤や鋳造時に発生したバリ等を除去するためのショットブラスト・バレル研磨・ブラシ研磨工程、必要な寸法精度や平滑性を得るために鋳造物表面の一部を切削する切削加工工程、ノンクロメート化成処理を行う前処理工程(これによりノンクロメート化成処理済みアルミニウム鋳造物が製造)、塗装工程(これにより塗装済みアルミニウム鋳造物が製造)、という各工程に付すことにより、ノンクロメート化成処理済みアルミニウム鋳造物や塗装済みアルミニウム鋳造物が製造される。その他、当該鋳造物に対して熱処理を行う場合と熱処理を行わない場合がある。また、各工程の間に、水洗、酸洗、脱脂処理という汎用工程が存在する場合もある。以下、各工程を説明する。
基本処理工程は、ショットブラスト→切削→表面調整→塗装前処理→塗装である。但し、実施例と比較例では表面調整条件が相違し、これについては後述する。まず、実施例と比較例で共通する条件を説明する。
(2)ショットブラスト:鉄ショットを用い、表面粗さを5〜10μmに調整した。
(3)切削:表面粗さを1〜5μmになる様に調整した。
(4)塗装前処理:脱脂、水洗、酸洗、水洗、化成処理、水洗、純水洗、乾燥(120℃、20分)の順に従い処理を行った。
(4−1)脱脂:市販のアルカリ系脱脂剤FC−359(日本パーカライジング(株)製)を用い、50℃で2分間スプレー処理を行った。
(4−2)酸洗:市販の酸洗剤PL−5552(日本パーカライジング(株)製)を用い、50℃で1分間スプレー処理を行った。
(4−3)化成処理:市販のジルコンニウム系6価クロムフリー化成処理剤(日本パーカライジング(株)製)を用い、45℃で1分間スプレー処理を行った。
(5)塗装:市販の粉体塗料エバクラッド5600(関西ペイント(株)社製)を用いて膜厚100μm、焼き付け160℃20分を行った後、市販の溶剤塗料マジクロンALCベースクリアー(関西ペイント(株)社製)を用いて膜厚30μmで塗装し、次いで、市販の溶剤塗料マジクロンALCクリアー(関西ペイント(株)社製)を用いて膜厚で30μm塗装した後、焼き付け140℃20分を行った。
◎ :表面が均一な光沢である。
○ :表面が均一な光沢である(表面が均一な光沢ではあるが、◎に比べると光沢性が多少落ちる)。
△ :多少ムラがある。
× :ひどくムラが目立つ。
表2の試験にあたっては、所定の処理液のCD及びCEの管理の状態を変更しながら、処理を続け、10個目、100〜110個目、200〜210個目のアルミニウム鋳造物の表面処理外観を調査した。
・1stADH:1次密着性試験
鋭利なカッターで2mm間隔の碁盤目を100個切り、碁盤目部を粘着性のあるセロファンテープで剥離を行い、碁盤目の状態を確認した。
・2ndADH:耐水2次密着性試験
塗装板を40℃の脱イオン水に240時間浸漬し、その後、鋭利なカッターで2mm間隔の碁盤目を100個切り、碁盤目部を粘着性のあるセロファンテープで剥離を行い、碁盤目の状態を確認した。
・SST:塩水噴霧試験
鋭利なカッターでクロスカットを入れた塗装板を5%−NaCl水溶液で840時間噴霧(JIS−Z−2371に準ずる)し、噴霧終了後にクロスカット部からの両側最大膨れ幅を測定した。
・CASS試験
鋭利なカッターでクロスカットを入れた塗装板を5%−NaCl−塩化銅−酢酸水溶液で240時間噴霧(JIS−Z−2371に準ずる)し、噴霧終了後にクロスカット部からの両側最大膨れ幅を測定した。
・1stADH:1次密着性試験
テープ剥離後の剥離個数
・2ndADH:耐水2次密着性試験
テープ剥離後の剥離個数
・SST:塩水噴霧試験
両側最大膨れ幅:0.0〜0.5mm:◎
0.5〜1.0mm:○
1.0〜2.0mm:△
2.0mm≦ :×
・CASS試験
両側最大膨れ幅:0.0〜1.5mm:◎
1.5〜3.0mm:○
3.0〜5.0mm:△
5.0mm≦ :×
Claims (6)
- 表面調整アルミニウム鋳造物の製造方法において、少なくとも一種の有機ビルダー及び/又はキレート剤を含有するアルカリ性表面調整液をアルミニウム鋳造物に適用する工程を含み、当該工程で使用する前記アルカリ性表面調整液について、下記第一法で測定した場合の水酸化ナトリウム換算含有量(CA;mol/l)から下記第二法で測定した場合の水酸化ナトリウム換算含有量(CB;mol/l)を減じた値である表調活性度(CD;mol/l)と、前記少なくとも一種の有機ビルダー及び/又はキレート剤の濃度(CC;g/l)を前記表調活性度(CD;mol/l)で除した値である光沢係数(CE;g/mol)のいずれもが、下記条件を充足するよう設定することを特徴とする製造方法。
0.05≦CD≦2.3
2.8≦CE≦90
第一法:JIS K 0102.15.2に基づく酸消費量での測定値。
第二法:JIS K 0102.22に基づくTOC測定の無機体炭素量測定により無機C量を求めた後、Na2CO3としての水酸化ナトリウムとして換算した数値と、JIS K 0102.58に基づくアルミニウム測定によりアルミニウム濃度を求めた後、NaAl(OH)4としての水酸化ナトリウムとして換算した数値との合計値。 - 前記表面調整アルミニウム鋳造物を連続的に製造する際、前記表調活性度(CD)及び前記光沢係数(CE)をそれぞれ一定範囲にコントロールする、請求項1記載の製造方法。
- 前記表調活性度(CD)を一定範囲にコントロールするため、アルカリ金属成分を前記アルカリ性表面調整液に補充する工程と、前記光沢係数(CE)を一定範囲にコントロールするため、前記少なくとも一種の有機ビルダー及び/又はキレート剤を前記アルカリ性表面調整液に補充する工程と、を更に含む、請求項2記載の製造方法。
- 前記有機ビルダーが、(C1)水溶性ビニルモノマーとして少なくともアクリル酸、メタアクリル酸、マレイン酸、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸及びこれらのアルカリ金属塩からなる群より選択される一種以上からなるビニル重合物及び/又はビニル共重合物、(C2)水溶性ビニルモノマーとして少なくともアクリル酸、メタアクリル酸、マレイン酸、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸及びこれらのアルカリ金属塩からなる群より選ばれた一種以上と、非水溶性ビニルモノマーとからなるビニル共重合物であり、かつ、水溶性ビニルモノマーと非水溶性ビニルモノマーとのモル比が水溶性ビニルモノマー/(水溶性ビニルモノマー+非水溶性ビニルモノマー)=0.2〜1.0である、(C1)及び/又は(C2)から選択された一種以上であり、前記キレート剤が、酒石酸、クエン酸、リンゴ酸、グリコール酸、グルコン酸、ヘプトグルコン酸、エチレンジアミン四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、L−グルタミン酸二酢酸、及びこれらのアルカリ金属塩からなる群から選択された一種以上である、請求項1〜3のいずれか一項記載の製造方法。
- 請求項1〜4のいずれか一項記載の製造方法により得られた表面調整アルミニウム鋳造物に対してノンクロメート化成処理を施す工程を含むことを特徴とする、ノンクロメート被膜形成アルミニウム鋳造物の製造方法。
- 前記アルカリ性表面調整液を前記アルミニウム鋳造物に適用する前に当該アルミニウム鋳造物にショットブラスト処理を施す工程を更に含むか、前記アルカリ性表面調整液を前記アルミニウム鋳造物に適用した後の前記表面調整アルミニウム鋳造物にショットブラスト処理を施す工程を更に含む、請求項5記載の製造方法。
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