JP2010084198A - アルミホイールの表面処理方法及びアルカリエッチング液 - Google Patents

Abstract

【課題】耐食性に優れるアルミホイールを提供することができる、アルミホイールの表面処理方法を実現する。
【解決手段】本発明のアルミホイールの表面処理方法は、ショットブラストを施していないアルミホイールに対して、アルカリエッチング液を用いて、Ａ６０６１Ｐアルミニウム材でのエッチング量が３〜１５ｇ／ｍ^２となるエッチング処理を行った後に、脱脂工程、水洗工程、酸洗工程、水洗工程、皮膜化成工程、水洗工程、純水洗工程、乾燥工程、粉体塗装工程とをこの順で行い、アルカリエッチング液はＫＯＨ及び／又はＮａＯＨと、界面活性剤と、縮合リン酸のアルカリ金属塩と、キレート剤とを含み、ＫＯＨ及び／又はＮａＯＨの濃度は合計で１０〜４０ｇ／Ｌであり、界面活性剤の濃度は０．５〜５ｇ／Ｌであり、縮合リン酸のアルカリ金属塩の濃度は１〜１０ｇ／Ｌであり、キレート剤の濃度は０．５〜５ｇ／Ｌである。
【選択図】なし

Description

本発明は、アルミホイールの表面処理方法、並びに当該方法で使用されるアルカリエッチング液に関するものである。

アルミニウム基材やアルミニウム合金基材（以下、総称して「アルミニウム系基材」と記す）は、素材自体に光輝性があり、軽量であるため、これらの特性を生かして様々な分野で利用が拡大している。例えば、自動車用ホイールは鉄製のものが主流であったが、自動車の高級化、軽量化が要求されるようになってからアルミニウム合金基材からなるアルミホイールの需要が高まっている。

アルミニウム基材をアルミホイールに鋳造成型した場合、その表面には鋳造時に用いられる離型剤や、鋳造時に生成する強固な酸化膜等の汚れや、表面に偏析するＣｕやＦｅやＭｇ等の電気化学的不均一の原因となる不純物が付着している。これら不純物は、アルミホイールへの塗膜の密着性を低下させたり、耐食性を低下させる要因となったりする。このため、アルミホイールを塗装する前に、塗装の前処理を行うことにより上記不純物を除去する必要がある。

上記不純物を除去するために、従来、アルミニウム系基材を鋳造成型したアルミホイールに対してショットブラストによる処理が行われている（例えば、引用文献１参照）。
特開２００４−３１５８６４号公報（２００４年１１月１１日公開）

しかしながら、上記方法では、ショットブラストを行うため、最終的に得られるアルミホイールの耐食性が低下する場合があるという問題を生じる。

具体的には、一般的にショットブラストの材質は多くの場合鉄やステンレスであるため、ショットブラスト後のアルミホイール表面には、しばしばＦｅやＣｒが残存しており、その後施される脱脂、酸洗、皮膜化成、後処理等の通常の表面処理ではＦｅやＣｒや偏析物をアルミホイールから完全に除去しきれず、塗膜後の耐食性が低下する場合があった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、耐食性に優れるアルミホイールを提供することができる、アルミホイールの表面処理方法を実現することにある。

本発明者は上記課題を解決するために、ショットブラストを行うことなく、表面に付着している不純物を良好に除去することができる、アルミホイールの表面を処理する方法について鋭意検討を行った。その結果、所定の組成のアルカリエッチング液を用いて、所定エッチング量のアルカリエッチングを行うことにより、ショットブラストを行うことなく表面に付着している不純物を良好に除去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。

即ち、本発明に係るアルミホイールの表面処理方法は、上記課題を解決するために、ショットブラストを施していないアルミホイールに対して、アルカリエッチング液を用いて、ＪＩＳアルミニウム合金記号Ａ６０６１Ｐのアルミニウム材を使用して測定したエッチング量が３ｇ／ｍ^２以上１５ｇ／ｍ^２以下の範囲内となる条件でエッチング処理を行った後に、脱脂工程、水洗工程、酸洗工程、水洗工程、皮膜化成工程、水洗工程、純水洗工程、及び乾燥工程をこの順で行い、上記乾燥工程の後、更に、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、エポキシ−ポリエステル系樹脂、又はポリエステル系樹脂を主成分とする粉体塗料を用いて塗装する粉体塗装工程を行い、上記アルカリエッチング液は、水酸化カリウム及び／又は水酸化ナトリウムと、界面活性剤と、縮合リン酸のアルカリ金属塩と、キレート剤とを含み、アルカリエッチング液中の上記水酸化カリウム及び／又は水酸化ナトリウムの濃度は合計で１０ｇ／Ｌ以上４０ｇ／Ｌ以下の範囲内であり、アルカリエッチング液中の上記界面活性剤の濃度は０．５ｇ／Ｌ以上５ｇ／Ｌ以下の範囲内であり、アルカリエッチング液中の上記縮合リン酸のアルカリ金属塩の濃度は１ｇ／Ｌ以上１０ｇ／Ｌ以下の範囲内であり、アルカリエッチング液中の上記キレート剤の濃度は０．５ｇ／Ｌ以上５ｇ／Ｌ以下の範囲内であることを特徴としている。

上記方法によれば、上記組成のアルカリエッチング液により所定のエッチングを行うため、ショットブラスト処理を行うことなく、アルミホイール表面の離型剤、酸化膜等の不純物を除去することができる。更には、アルミホイール表面に偏析しているＣｕ、Ｆｅ、Ｍｇ等の電気化学的に不均一な部分を形成し得る不純物も除去することができる。従って、上記方法によれば、耐食性に優れるアルミホイールを提供することができるという効果を奏する。

更には、キレート剤によりアルミニウムイオンがキレートされるため、アルカリエッチング液中でのアルミニウムイオンの蓄積によるエッチング速度の低下を抑制することができる。また、界面活性剤により、アルミニウム表面に油分が存在していても、エッチング液のアルミニウム表面に対する濡れ性の低下を抑制することができる。このため、連続して長時間アルミホイールの表面処理を行うことができる。

また、粉体塗装により厚塗りが可能であるため、より耐食性に優れるアルミホイールを提供することができる。

本発明に係るアルミホイールの表面処理方法では、上記アルカリエッチング液は、珪酸ナトリウムを更に含み、アルカリエッチング液中の上記珪酸ナトリウムの濃度が０．１ｇ／Ｌ以上２ｇ／Ｌ以下の範囲内であることが好ましい。当該方法によれば、アルミホイール表面の不純物をより良好に除去することができるため、より耐食性に優れるアルミホイールを提供することができるという更なる効果を奏する。

本発明に係るアルミホイールの表面処理方法では、上記アルカリエッチング液の遊離アルカリ度が５ｍＬ以上２０ｍＬ以下の範囲内であることが好ましい。当該方法によれば、より耐食性に優れるアルミホイールを提供することができるという更なる効果を奏する。

本発明に係るアルミホイールの表面処理方法では、上記エッチング処理を行った後、上記脱脂工程の前に、水洗工程、酸処理工程、及び水洗工程をこの順で行うことが好ましい。当該方法によれば、アルミホイール表面の不純物や、当該表面に偏析する、Ｃｕ、Ｆｅ等の不純物をより良好に除去することができる。また、当該不純物等を除去し、化成皮膜を形成した後に、粉体塗装を行うため、より耐食性に優れるアルミホイールを提供することができる。

本発明に係るアルミホイールの表面処理方法では、上記酸処理工程で用いる酸性処理液は、硝酸及び硫酸からなる群から選択される少なくとも１種を含み、上記酸性処理液の遊離酸度が６ｍＬ以上１５ｍＬ以下の範囲内であることが好ましい。当該方法によれば、アルミホイール表面に残存するアルカリエッチング液が中和されるため、塗膜との密着性の低下の原因となるアルカリ成分を除去することができる。これにより、より耐食性に優れるアルミホイールを提供することができる。

本発明に係るアルミホイールの表面処理方法では、上記皮膜化成工程で用いる化成処理液は、主成分として、ヘキサフルオロジルコニウム塩及び／又はヘキサフルオロチタニウム塩を含み、且つｐＨが２．５以上４．０以下の範囲内であることが好ましい。当該方法によれば、より耐食性に優れるアルミホイールを提供することができる。

本発明に係るアルミホイールの表面処理方法では、上記皮膜化成工程で用いる化成処理液は、Ｚｒ化合物及びＴｉ化合物からなる群から選択される少なくとも１種を含み、上記皮膜化成工程で形成する化成皮膜量が、Ｚｒに換算した量とＴｉに換算した量との合計が４ｍｇ／ｍ^２以上４０ｍｇ／ｍ^２以下の範囲内となるように、上記化成処理を行うことが好ましい。当該方法によれば、皮膜形成により、酸化膜の成長を抑制できるため、塗膜密着性の低下を抑制でき、その結果、耐食性の低下を抑制することができる。このため、より耐食性に優れるアルミホイールを提供することができる。

本発明に係るアルミホイールの表面処理方法では、上記エッチング処理は、上記アルカリエッチング液の温度が３０℃以上５０℃以下の範囲内であり、且つ３０秒以上４８０秒以下の範囲内の時間で処理を行うことが好ましい。当該方法によれば、低コストで耐食性に優れるアルミホイールを提供することができるという更なる効果を奏する。

本発明に係るアルカリエッチング液は、上記本発明に係るアルミホイールの表面処理方法に使用するアルカリエッチング液であり、水酸化カリウム及び／又は水酸化ナトリウムと、界面活性剤と、縮合リン酸のアルカリ金属塩と、キレート剤とを含み、アルカリエッチング液中の上記水酸化カリウム及び／又は水酸化ナトリウムの濃度は合計で１０ｇ／Ｌ以上４０ｇ／Ｌ以下の範囲内であり、アルカリエッチング液中の上記界面活性剤の濃度は０．５ｇ／Ｌ以上５ｇ／Ｌ以下の範囲内であり、アルカリエッチング液中の上記縮合リン酸のアルカリ金属塩の濃度は１ｇ／Ｌ以上１０ｇ／Ｌ以下の範囲内であり、アルカリエッチング液中の上記キレート剤の濃度は０．５ｇ／Ｌ以上５ｇ／Ｌ以下の範囲内であることを特徴としている。

上記構成によれば、上記本発明に係るアルミホイールの表面処理方法に使用することにより、ショットブラスト処理を行うことなく、アルミホイール表面の離型剤、酸化膜等の不純物を除去することができる。更には、アルミホイール表面に偏析しているＣｕ、Ｆｅ、Ｍｇ等のアルミニウムと電気化学的に不均一な部分を形成し得る不純物も除去することができる。従って、上記構成によれば、耐食性に優れるアルミホイールを提供することができるという効果を奏する。

更には、キレート剤によりアルミニウムイオンがキレートされるため、アルカリエッチング液中でのアルミニウムイオンの蓄積によるエッチング速度の低下を抑制することができる。また、界面活性剤により、アルミニウム表面に油分が存在していても、エッチング液のアルミニウム表面に対する濡れ性の低下を抑制することができる。このため、連続して長時間アルミホイールの表面処理を行うことができる。

本発明に係るアルミホイールの表面処理方法は、以上のように、ショットブラストを施していないアルミホイールに対して、アルカリエッチング液を用いて、ＪＩＳアルミニウム合金記号Ａ６０６１Ｐのアルミニウム材を使用して測定したエッチング量が３ｇ／ｍ^２以上１５ｇ／ｍ^２以下の範囲内となる条件でエッチング処理を行った後に、脱脂工程、水洗工程、酸洗工程、水洗工程、皮膜化成工程、水洗工程、純水洗工程、及び乾燥工程をこの順で行い、上記乾燥工程の後、更に、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、エポキシ−ポリエステル系樹脂、又はポリエステル系樹脂を主成分とする粉体塗料を用いて塗装する粉体塗装工程を行い、上記アルカリエッチング液は、水酸化カリウム及び／又は水酸化ナトリウムと、界面活性剤と、縮合リン酸のアルカリ金属塩と、キレート剤とを含み、アルカリエッチング液中の上記水酸化カリウム及び／又は水酸化ナトリウムの濃度は合計で１０ｇ／Ｌ以上４０ｇ／Ｌ以下の範囲内であり、アルカリエッチング液中の上記界面活性剤の濃度は０．５ｇ／Ｌ以上５ｇ／Ｌ以下の範囲内であり、アルカリエッチング液中の上記縮合リン酸のアルカリ金属塩の濃度は１ｇ／Ｌ以上１０ｇ／Ｌ以下の範囲内であり、アルカリエッチング液中の上記キレート剤の濃度は０．５ｇ／Ｌ以上５ｇ／Ｌ以下の範囲内であることを特徴としている。

このため、耐食性に優れるアルミホイールを提供することができるという効果を奏する。

また、本発明に係るアルカリエッチング液は、以上のように、上記本発明に係るアルミホイールの表面処理方法に使用するアルカリエッチング液であり、上記組成であることを特徴としている。

このため、耐食性に優れるアルミホイールを提供することができるという効果を奏する。

本発明の実施の一形態について説明すれば、以下の通りである。

尚、本明細書では、「重量」は「質量」と同義語として扱い、「重量％」は「質量％」と同義語として扱う。また、範囲を示す「Ａ〜Ｂ」は、Ａ以上Ｂ以下であることを示し、リットルを「Ｌ」と略する場合があり、「ｐｐｍ」はｍｇ／Ｌを意味する。

本明細書における「遊離アルカリ度」とは、アルカリエッチング液を２ｍＬ採取し、純水を５０ｍＬ加え、フェノールフタレインを指示薬として５〜６滴加えた液を、当該液の色がピンク色から無色になるまで１／１０ＮのＨＣｌで滴定した場合に要する１／１０ＮのＨＣｌのｍＬ数を意味する。また、本明細書における「遊離酸度」とは、酸性処理液を２ｍＬ採取し、純水を５０ｍＬ加え、ブロムクレゾールグリーンを指示薬として５〜６滴加えた液を、当該液の色が黄色から青色になるまで１／１０ＮのＮａＯＨで滴定した場合に要する１／１０ＮのＮａＯＨのｍＬ数を意味する。

また、本明細書で挙げられている各種物性は、特に断りの無い限り後述する実施例に記載の方法により測定した値を意味する。

本実施の形態に係るアルミホイールの表面処理方法は、主にアルカリエッチング処理工程（エッチング処理）、脱脂工程、水洗工程、酸洗工程、水洗工程、皮膜化成工程、水洗工程、純水洗工程、及び乾燥工程を、この順で行い、当該乾燥工程の後、更に、粉体塗装工程を行う方法である。

本実施の形態に係るアルミホイールの表面処理方法は、これらの工程を含んでいれば、他の工程を更に含んでいてもよい。例えば、本実施の形態に係るアルミホイールの表面処理方法では、更に、上記アルカリエッチング処理工程の後、上記脱脂工程の前に、水洗工程、酸処理工程、及び水洗工程をこの順で行うことが好ましく、これにより、アルミホイール表面の偏析物の除去をより確実に行うことができる。更には、上記皮膜化成工程後の水洗工程と純水洗工程との間に後処理工程を行うことも好ましく、上記アルカリエッチング処理工程の前に更に脱脂工程を行うことも好ましい。

尚、上記「アルミホイール」は、アルミニウム系基材を鋳造成型した、ショットブラストを施していないアルミホイールを意味し、当該「アルミニウム系基材」とは、少なくともアルミニウム基材若しくはアルミニウム合金基材を含む、アルミニウムを主として含む基材全般を意図している。

（ｉ）アルカリエッチング処理工程
上記アルカリエッチング処理工程は、ショットブラストを施していないアルミホイールを、アルカリエッチング液を用いて、ＪＩＳアルミニウム合金記号Ａ６０６１Ｐのアルミニウム材を使用して測定したエッチング量が３ｇ／ｍ^２以上１５ｇ／ｍ^２以下の範囲内となる条件でエッチング処理を行う工程である。

（ａ）アルカリエッチング液
上記アルカリエッチング液は、水酸化カリウム及び／又は水酸化ナトリウムと、界面活性剤と、縮合リン酸のアルカリ金属塩と、キレート剤とを含む。

上記アルカリエッチング液における水酸化カリウム及び／又は水酸化ナトリウムの濃度は、合計で１０〜４０ｇ／Ｌの範囲内であり、１５〜３５ｇ／Ｌの範囲内であることが好ましい。１０ｇ／Ｌ未満では、目的のエッチング量を達成するのに長時間を要するばかりでなく、アルミホイール表面の離型剤や偏析物を完全に除去できないため、十分な塗膜密着性や耐食性が得られない。また、上記濃度が４０ｇ／Ｌを超えても、エッチング速度はそれほど向上しないため、経済性を考慮すると４０ｇ／Ｌで十分である。

上記界面活性剤としては、非イオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤が挙げられる。

上記非イオン界面活性剤として具体的には、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン／ポリオキシプロピレン共重合体のアルキルエーテル等が挙げられる。上記アニオン系界面活性剤として具体的には、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、脂肪酸カリウム、脂肪酸ナトリウム、アルファスルホ脂肪酸エステルナトリウム、アルキル硫酸エステルナトリウム、アルキルエーテル硫酸エステルナトリウム、アルキルスルホン酸ナトリウム等が挙げられる。上記界面活性剤は、１種類のみ用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。

上記ポリオキシエチレンアルキルエーテルにおけるアルキル基の炭素数は１０〜１６であることが好ましく、オキシエチレン基の付加モル数は５〜２０モルの範囲内であることが好ましい。

上記アルカリエッチング液における上記界面活性剤の濃度は、０．５〜５ｇ／Ｌの範囲内であり、好ましくは１〜４ｇ／Ｌの範囲内である。０．５ｇ／Ｌ未満では、僅かな油分の蓄積（例えば、１００〜５００ｍｇ／Ｌ程度）でアルミホイール表面へのアルカリ液の濡れ性が極端に低下し、十分に汚れの除去ができなくなり、その結果局部的なエッチングが起こり易く、塗膜密着性及び耐食性が悪化する。一方、上記濃度が５ｇ／Ｌであると、油分が５，０００ｍｇ／Ｌ蓄積した場合でもアルカリ液の濡れ性は良好であるが、この濃度を超えてもそれ以上の効果は期待できず、排水のＣＯＤが高くなるため、環境面からも好ましくない。

上記縮合リン酸のアルカリ金属塩としては、具体的には、トリポリリン酸ナトリウム、ピロリン酸ナトリウム、ピロリン酸カリウム等が挙げられる。これらは１種のみ用いてもよいし、２種以上併用してもよい。

上記アルカリエッチング液における上記縮合リン酸のアルカリ金属塩の濃度は、１〜１０ｇ／Ｌの範囲内であり、好ましくは１．５〜８ｇ／Ｌの範囲内である。１ｇ／Ｌ未満では、アルミホイール表面に偏在しているＭｇの除去が不完全となり、最終的に得られるアルミホイールの耐食性が悪化する。一方、１０ｇ／Ｌを越えてもＭｇの除去性は向上しないため、経済的に好ましくない。

上記キレート剤としては、アルミニウムイオンをキレートすることができるキレート剤であれば特には限定されないが、例えば、ヘプトグルコン酸、グルコン酸、クエン酸、酒石酸、エチレンジアミン４酢酸のアルカリ金属塩が挙げられる。これらは１種のみ用いてもよいし、２種以上併用してもよい。

上記アルカリエッチング液における上記キレート剤の濃度は、０．５〜５ｇ／Ｌである。０．５ｇ／Ｌ未満では、アルミニウムイオンのエッチング液への蓄積（例えば、１，０００ｐｐｍ〜２，０００ｐｐｍ）によるエッチング速度の低下が著しく、離型剤やＣｕ、Ｆｅ等の偏析物の除去が不完全となり、最終的に得られるアルミホイールの耐食性が低下する。一方、５ｇ／Ｌを越えても偏析物の除去性は殆ど向上しないため、経済的に好ましくなく、処理液のＣＯＤも高くなるため環境面からも好ましくない。

上記アルカリエッチング液は、更に、珪酸ナトリウムを０．１〜２ｇ／Ｌの濃度で含むことが好ましい。当該珪酸ナトリウムとしては、例えば、メタ珪酸ナトリウム、オルソ珪酸ナトリウム、Ｊ珪酸ソーダ ２号、Ｊ珪酸ソーダ ３号、Ｊ珪酸ソーダ ４号が挙げられ、これらの１種のみ用いてもよいし、２種以上併用してもよい。

上記アルカリエッチング液に、珪酸ナトリウムを０．１ｇ／Ｌ以上含ませることにより、アルミホイール表面の汚れ除去性が良くなる。また、珪酸ナトリウムの上記濃度が２ｇ／Ｌを超えると、エッチング速度が低下してくるため、エッチング時間を長くしたり、処理温度を上げる必要が生じて工業上不利益となる。

（ｂ）エッチング条件
上記アルカリエッチング処理工程は、ＪＩＳアルミニウム合金記号Ａ６０６１Ｐのアルミニウム材を使用して測定したエッチング量が３〜１５ｇ／ｍ^２の範囲内となる条件で行われる。３ｇ／Ｌ未満では、アルミホイール表面の離型剤、油分、及び耐食性に影響を与えるＣｕ、Ｆｅ及びＭｇの除去が不十分となり、十分な耐食性が得られない。また、１５ｇ／ｍ^２を超えてもそれ以上の耐食性の向上効果が得られず、ハブ穴のサイズが変化したり、タイヤ装着時に気密性が得られなかったりする等の不具合が起こる場合がある。

上記アルカリエッチング処理工程における処理温度や処理時間については上記エッチング重量を達成することができれば特に限定されず、エッチング重量が上記範囲内となるように条件を設定すればよい。通常、処理温度３０〜５０℃の範囲内、処理時間３０〜４８０秒の範囲内で使用することが実用的であり好ましい。

処理温度が５０℃を超えると、エッチング速度は速くなるが、処理液が乾き易くなり、白く乾いた反応生成物がアルミホイール表面に固着する場合がある。この反応生成物は、その後の工程を経ても除去することができず、最終的に得られるアルミホイールの外観不良を引き起こすことがある。

上記アルカリエッチング液の遊離アルカリ度は５〜２０ｍＬの範囲内であることが好ましい。遊離アルカリ度が５ｍＬ以上であれば、２，０００ｐｐｍ程度の僅かなアルミニウムイオンのエッチング液への蓄積でエッチング速度が極端に低下することを抑制できるため、処理液を頻繁に更新する必要がなく、経済的であり実用的である。また、遊離アルカリ度が２０ｍＬ以下であれば、十分なエッチング速度を達成することができ、薬剤濃度が高くなることによるコストアップを抑制することができる。

以上のように、上記アルカリエッチング処理工程により、離型剤や強固な酸化膜等の汚れを除去することができるため、ショットブラストのようにＦｅやＣｒをアルミホイール表面に残留させることなく、その後の皮膜化成のための均質な下地を形成することができる。また、素材表面が電気化学的に均一になるため耐食性を大幅に向上させることができる。

（ii）酸処理工程
上記酸処理工程は、酸性溶液（酸性処理液）によって、アルミホイールの表面を中和処理する工程である。酸処理工程において、アルミホイールの表面を処理する方法は、特に限定されるものではなく、アルミホイールの処理に用いられている従来公知の方法を用いることができる。

上記酸性溶液としては、硝酸、硫酸を主成分とする水溶液であることが好ましい。この場合、上記酸性処理液は、１０，０００〜８０，０００ｐｐｍの硝酸及び／又は硫酸を含有していることが好ましい。

上記酸性処理液の遊離酸度は６ｍＬ以上１５ｍＬ以下の範囲内であることが好ましい。

（iii）水洗工程
上記水洗工程は、アルミホイール表面に残存する各種処理液を水で洗い流す工程である。アルミホイールの表面を水洗する方法は、特に限定されるものではなく、アルミホイールの処理に用いられている従来公知の方法を用いればよい。

（iv）脱脂工程
上記脱脂工程は、アルミホイールの表面に付着した油分を除去する工程である。脱脂工程において、アルミホイールの表面を脱脂する方法は、特に限定されるものではなく、アルミニウム基材の表面の脱脂処理に用いられる従来公知の方法を用いればよい。

上記脱脂工程では、具体的には、アルカリ珪酸塩を主成分とする脱脂剤や、アルカリホウ酸塩を主成分とする脱脂剤等の、アルミニウムに対してほとんどエッチングしないタイプの脱脂剤を好適に使用することができる。上記脱脂工程は、当該溶液にアルミホイールを浸漬したり、該溶液をアルミホイールにスプレーしたりして行うことができる。

（ｖ）酸洗処理
上記酸洗工程は、酸性の洗浄剤によって、脱脂後に形成された酸化膜や表面に残ったＭｇを皮膜化成の直前に除去する工程である。酸洗工程において、アルミホイールの表面を洗浄する方法は、特に限定されるものではなく、アルミホイールの処理に用いられている従来公知の方法を用いることができる。

上記酸洗理工程で用いる酸洗処理液（酸性の洗浄剤）には、硝酸及び硫酸からなる群から選択される少なくとも１種を含むことが好ましい。

（vi）皮膜化成工程
上記皮膜化成工程は、上記酸洗工程で処理されたアルミホイールの表面に、塗膜との密着性や耐食性を向上させるための化成皮膜を形成させる工程である。皮膜化成工程における具体的な化成処理としては、特に限定されるものではなく、アルミホイールの表面に施される従来公知の化成処理を行えばよい。

上記化成処理に用いる処理液としては、ヘキサフルオロジルコニウム塩及び／又はヘキサフルオロチタニウム塩を主成分とする酸化ジルコニウム及び／又は酸化チタン系処理液が好適に使用できる。また、リン酸とヘキサフルオロジルコニウム塩を主成分とするリン酸ジルコニウム系処理液を使用してもよい。この場合、酸化ジルコニウム及び／又は酸化チタン系処理液におけるＺｒ化合物の含有量は、Ｚｒ換算で０．０１〜０．５ｇ／Ｌの範囲内であることが好ましく、上記化成処理液におけるＴｉ化合物の含有量は、Ｔｉ換算で０．０１〜０．５ｇ／Ｌの範囲内であることが好ましい。また、上記化成処理は、形成される皮膜量が、Ｚｒ及び／又はＴｉに換算して、Ｚｒ及びＴｉの合計量で４〜４０ｍｇ／ｍ^２の範囲内となるように行うことが好ましい。また、リン酸Ｚｒ系処理の場合は、Ｚｒに換算して３〜１５ｍｇ／ｍ^２の範囲内であることが好ましい。

各々の皮膜量が上記下限未満の場合では、表面処理後塗装するまでの放置期間が長くなった場合に、酸化アルミニウム膜が成長し、厚くなった酸化アルミニウム膜が脆いため、塗膜密着性が低下するばかりでなく、耐食性も低下する。また、上記上限を超えた場合には、酸化アルミニウム膜は成長しないが、形成されるＺｒ系皮膜が厚くなりすぎ、塗膜形成時に加わる応力に耐えられず、皮膜内部で凝集破壊を起こし易くなるため、密着性が低下し、耐食性も低下する。

上記処理液はｐＨが２．５〜４．０の範囲内であることが好ましい。

（vii）後処理工程
上記後処理工程は、上記皮膜化成工程において処理したアルミホイールに対して、上記皮膜化成工程でアルミホイールの表面に形成された化成皮膜の表面に、後処理剤を用いて反応型の薄膜を形成させる工程である。

上記後処理剤としては、サーフコートＣＸ４６６１（商品名、日本ペイント社製）が挙げられる。

（viii）純水洗工程
上記純水洗は、工業的には、電導度２０μＳ／ｃｍ以下のイオン交換水を用いて行う。アルミホイールの表面を純水洗する方法は、特に限定されるものではなく、従来公知の方法を用いればよい。

（ix）乾燥工程
乾燥工程は、純水洗後のアルミホイールを乾燥する工程である。乾燥工程における具体的な乾燥方法としては、特に限定されるものではなく、アルミホイールに施される従来公知の乾燥方法を採用することができる。

（ｘ）粉体塗装工程
上記粉体塗装工程は、上記処理後のアルミホイールの表面に粉体塗装を行う工程である。粉体塗料を用いることにより、厚塗りが可能となり、耐食性をより向上させることができる。当該粉体塗料の樹脂成分としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、エポキシ−ポリエステル樹脂、ポリエステル樹脂が挙げられる。

以上のように、本実施の形態のアルミホイールの表面処理方法は、ショットブラストを行わないので、ＦｅやＣｒ等のショット残渣がホイール表面に残らず、上述した各工程を行うことにより、鋳物表面に偏析する微量のＣｕ，Ｆｅ、Ｍｇ、更には離型剤の成分であるＳｉ化合物やＣａ化合物をアルミホイールの表面から除去できるので、均一な皮膜（例えば、Ｚｒ系及び／又はＴｉ系の皮膜）を形成することができる。その結果、その後に施される塗装で形成される塗膜との密着性が良好で、且つ素材表面が電気化学的に均一になるため、従来のショットブラストを行う方法と比較して耐食性が大幅に向上する。

以下、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。尚、「％（Ｗ／Ｖ）」の単位は、「ｇ／ｄＬ」を意味している。

〔エッチング重量〕
溶剤脱脂したウエザオサイズ（７ｃｍ×１５ｃｍ）のＪＩＳアルミニウム合金記号Ａ６０６１Ｐのアルミニウム板の重量を精密天秤で測定した後、実施例及び比較例の条件でアルカリエッチング処理を行い、水洗、乾燥して、精密天秤で測定した。アルカリエッチング処理前後の重量差から１ｍ^２当たりのエッチング重量を算出した。

〔皮膜量（Ｚｒに換算した量とＴｉに換算した量）〕
実施例及び比較例によって得られた、Ｚｒ皮膜量及びＴｉ皮膜量は、蛍光Ｘ線分析装置（製品名：「ＺＳＸ Ｐｒｉｍｕｓ」、（株）リガク社製）を用いて皮膜量既知の標準板を使用する検量線法により測定した。尚、当該皮膜量は塗装前の試験片の表面を切削して平らにした意匠面に皮膜化成したものに対して測定を行った。

〔耐水二次密着性〕
塗装を施した試験片を４０℃の脱イオン水中に２４０時間浸漬した。浸漬後に鋭利なカッターナイフで２ｍｍ間隔の基盤目を１００個切り、基盤目部にセロテープＬパック２４（商品名、ニチバン社製）を貼り付けて引き剥がし、塗膜が残った基盤目の個数を数えた（全く剥がれなかった場合を１００／１００と表示）。

〔ＣＡＳＳ試験〕
塗装を施した試験片の表面にカッターナイフでクロスカットを入れ、ＣＡＳＳ試験に２４０時間供した後、カット部からの片側最大膨れ幅、若しくは錆幅を測定した。

尚、上記ＣＡＳＳ試験は、酢酸でｐＨ３．０に調整したＮａＣｌ水溶液（５０ｇ／Ｌ）に、ＣｕＣｌ_２（０．２０５ｇ／Ｌ）を添加した溶液を用い、５０℃のＣＡＳＳ試験装置で試験を行った（ＪＩＳ Ｈ８５０２）。

〔耐糸錆試験〕
塗装を施した試験片の表面にカッターナイフでクロスカットを入れた後、ＣＡＳＳ試験を２４時間行った後、水洗を行わずに、６０℃、相対湿度８２％の湿潤試験機に６７２時間入れた後、カット部からの片側膨れ幅が大きいものから順に２０箇所測定し、その平均値を求めた（発生個数が２０個より少ない場合は、全発生個数の片側膨れ幅の平均を表記した）。

〔実施例１〕
アルミニウム合金（ＪＩＳ呼称：ＡＣ−４Ｃのアルミニウム鋳造合金）を鋳造後、熱処理を施して製造したアルミホイール鋳造品を試験片とした（ショットブラスト処理なし）。表１に示すアルカリエッチング水溶液を用いて、表１に記載の条件で上記試験片を処理し、その後水洗した。

その後、表１に示す酸処理水溶液を用いて、２５℃で３０秒間スプレー処理（スプレー圧力：０．１ＭＰａ）し、その後水洗を行った。

次に、アルカリ珪酸塩系ノンエッチングタイプの脱脂剤であるサーフクリーナーＣ２９４（商品名、日本ペイント社製）を３％（Ｗ／Ｖ）になるように調整した水溶液により、５０℃で２分間スプレーして脱脂し、その後、水洗を行った。

次いで、硝酸を主成分とする酸性主剤であるサーフクリーナーＣＰ４３２５（商品名、日本ペイント社製）を５％（Ｗ／Ｖ）、及び酸性フッ化物を主成分とする酸洗助剤であるサーフクリーナーＣＨ７２７５（商品名、日本ペイント社製）を０．５％（Ｗ／Ｖ）含む水溶液により、４０℃で１分間スプレー処理（スプレー圧力：０．１ＭＰａ）し、その後、水洗を行った。

続いて、アルサーフＣＸ４７０７Ａ（商品名、日本ペイント社製）（酸化Ｚｒ／酸化Ｔｉ共存系ノンクロム皮膜化成剤）を０．５％（Ｗ／Ｖ）含む水溶液（ｐＨ３．０）を用い、４０℃で１分間スプレー処理（スプレー圧力：０．１ＭＰａ）して皮膜化成した（皮膜化成工程）。その後、水洗、及び純水洗を行い、１２０℃で１０分間乾燥した。

尚、上記水洗及び純水洗は、常温（２０℃）で３０秒間０．１ＭＰａの条件でスプレーすることにより行った。

上記乾燥の後、塗装を行った。当該塗装は、下塗りとして、エポキシ−ポリエステル系粉体塗料（商品名：ビリューシア ＨＢ−２０００、日本ペイント社製）を用い、最終的な膜厚が１００〜１２０μｍとなるように塗布し、被塗物の温度１６０℃で２０分間保持して焼付けを行った。その後、溶剤型アクリル系ベース塗料（商品名：「スーパーラック ＡＳ７０ １１ＳＶ−１４」、日本ペイント社製）を完成膜厚で２５μｍになるように塗布し、続いて、溶剤型アクリルクリア塗料（商品名：「スーパーラック ５０００ ＡＷ−１０」、日本ペイント社製）を完成膜厚で２５μｍになるように塗装した後、被塗物温度１４０℃で２０分保持させて焼付けを行った。

以上のようにして得られたアルミホイールを切断して各種評価を行った。結果を表１に示す。尚、上記各種評価は、アルミホイールの意匠面に対して行った。

〔実施例２〜５、７〜１２、比較例１〜６〕
アルカリエッチング処理、酸処理、脱脂処理、酸洗処理、並びに化成処理を、表１〜５に記載の条件で行ったこと以外は実施例１と同様の操作を行い、アルミホイールの表面処理及び塗装を行った。その後、アルミホイールを切断して各種評価を行った。結果を表１〜５に示す。

尚、表１〜５には、酸洗工程、化成処理工程については使用した薬剤のみ記載した。実施例２〜５，７〜１２、比較例１〜６では、何れも実施例１と同様に各工程の処理を行った。また、実施例８では酸処理を行っておらず、比較例１ではアルカリエッチング及び酸処理を行っておらず、比較例６では脱脂処理及び酸洗処理を行っていない。

また、実施例１０については、エポキシ−ポリエステル系粉体塗料（商品名：ビリューシア ＨＢ−２０００、日本ペイント社製）の代わりにアクリル系粉体塗料（商品名：パウダックスＡ ４００、日本ペイント社製）を用いて下塗りを行った。

また、脱脂処理を、アルカリホウ酸塩系ノンエッチングタイプの脱脂剤である「サーフクリーナーＣ５０８６」（商品名、日本ペイント社製）により行う場合は、４％（Ｗ／Ｖ）の水溶液で、５５℃、３分スプレー処理を行うことにより脱脂を実施した。更には、「アルサーフ ５０１Ｍ」（リン酸Ｚｒ系ノンクロム皮膜化成処剤）により化成処理を行う場合は、２％（Ｗ／Ｖ）の水溶液（ｐＨ３．０）を用いて、４０℃で１分間スプレー処理（スプレー圧力：０．１ＭＰａ）を行うことにより化成処理を実施し、「サーフダイン ＥＣ３２００Ｍ」（酸化Ｚｒ系ノンクロム処理剤）により化成処理を行う場合は、１．２％（Ｗ／Ｖ）の水溶液（ｐＨ３．８）を用いて、４０℃で５０秒間スプレー処理（スプレー圧力：０．１ＭＰａ）を行うことにより化成処理を実施した。

表１〜５中の「Ａｌ蓄積量」及び「油分量」は、アルカリエッチングを連続使用した時に蓄積するＡｌ及び油分の量を想定して、アルカリエッチング液に予め添加した量を表す。「Ａｌ蓄積量」は、Ａｌ箔をアルカリエッチング液に溶解させた液の濃度をＩＣＰ（プラズマ発光分析装置）で実測して求めた。尚、実施例２〜１２、比較例２〜５、比較例７の油分量は、実ラインで使用しているクーラント液の不揮発分から求めた油分量を基に決定した。

〔実施例６、比較例７〕
表２、５に記載の条件で、アルカリエッチング処理、酸処理、脱脂処理、酸洗処理、及び化成処理を行ったこと、並びに、化成処理の後に、サーフコートＣＸ４６６１（商品名、日本ペイント社製）の０．０２％（Ｗ／Ｖ）水溶液を用いて、５０〜６０℃の温度で３０秒間後処理を行ったこと以外は実施例１と同様の操作を行い、アルミホイールの表面処理及び塗装を行った。その後、アルミホイールを切断して各種評価を行った。結果を表２、５に示す。尚、表２、５には、酸洗工程、化成処理工程、後処理工程については使用した薬剤のみ記載した。

表１〜５中、界面活性剤１〜５は、以下の化合物
界面活性剤１：ポリオキシエチレンアルキルエーテル
界面活性剤２：ポリオキシプロピレンアルキルエーテル
界面活性剤３：アルキルエーテル硫酸エステルナトリウム
界面活性剤４：ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレン共重合体のアルキルエーテル
界面活性剤５：アルファスルホ脂肪酸エステルナトリウム
をそれぞれ示す。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明のアルミホイールの表面処理方法は、耐食性に優れるアルミホイールを提供することができる。このため、各種アルミホイールの表面処理に好適に使用することができる。

Claims (9)

1. ショットブラストを施していないアルミホイールに対して、アルカリエッチング液を用いて、ＪＩＳアルミニウム合金記号Ａ６０６１Ｐのアルミニウム材を使用して測定したエッチング量が３ｇ／ｍ^２以上１５ｇ／ｍ^２以下の範囲内となる条件でエッチング処理を行った後に、脱脂工程、水洗工程、酸洗工程、水洗工程、皮膜化成工程、水洗工程、純水洗工程、及び乾燥工程をこの順で行い、
   上記乾燥工程の後、更に、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、エポキシ−ポリエステル系樹脂、又はポリエステル系樹脂を主成分とする粉体塗料を用いて塗装する粉体塗装工程を行うアルミホイールの表面処理方法であって、
   上記アルカリエッチング液は、水酸化カリウム及び／又は水酸化ナトリウムと、界面活性剤と、縮合リン酸のアルカリ金属塩と、キレート剤とを含み、
   アルカリエッチング液中の上記水酸化カリウム及び／又は水酸化ナトリウムの濃度は合計で１０ｇ／Ｌ以上４０ｇ／Ｌ以下の範囲内であり、
   アルカリエッチング液中の上記界面活性剤の濃度は０．５ｇ／Ｌ以上５ｇ／Ｌ以下の範囲内であり、
   アルカリエッチング液中の上記縮合リン酸のアルカリ金属塩の濃度は１ｇ／Ｌ以上１０ｇ／Ｌ以下の範囲内であり、
   アルカリエッチング液中の上記キレート剤の濃度は０．５ｇ／Ｌ以上５ｇ／Ｌ以下の範囲内であることを特徴とするアルミホイールの表面処理方法。
2. 上記アルカリエッチング液は、珪酸ナトリウムを更に含み、
   アルカリエッチング液中の上記珪酸ナトリウムの濃度が０．１ｇ／Ｌ以上２ｇ／Ｌ以下の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載のアルミホイールの表面処理方法。
3. 上記アルカリエッチング液の遊離アルカリ度が、５ｍＬ以上２０ｍＬ以下の範囲内であることを特徴とする請求項１又は２に記載のアルミホイールの表面処理方法。
4. 上記エッチング処理を行った後、上記脱脂工程の前に、水洗工程、酸処理工程、及び水洗工程をこの順で行うことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のアルミホイールの表面処理方法。
5. 上記酸処理工程で用いる酸性処理液は、硝酸及び硫酸からなる群から選択される少なくとも１種を含み、
   上記酸性処理液の遊離酸度が６ｍＬ以上１５ｍＬ以下の範囲内であることを特徴とする請求項４に記載のアルミホイールの表面処理方法。
6. 上記皮膜化成工程で用いる化成処理液は、主成分として、ヘキサフルオロジルコニウム塩及び／又はヘキサフルオロチタニウム塩を含み、且つｐＨが２．５以上４．０以下の範囲内であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のアルミホイールの表面処理方法。
7. 上記皮膜化成工程で用いる化成処理液は、Ｚｒ化合物及びＴｉ化合物からなる群から選択される少なくとも１種を含み、
   上記皮膜化成工程で形成する化成皮膜量が、Ｚｒに換算した量とＴｉに換算した量との合計が４ｍｇ／ｍ^２以上４０ｍｇ／ｍ^２以下の範囲内となるように、上記化成処理を行うことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のアルミホイールの表面処理方法。
8. 上記エッチング処理では、上記アルカリエッチング液の温度が３０℃以上５０℃以下の範囲内であり、且つ３０秒以上４８０秒以下の範囲内の時間で処理を行うことを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載のアルミホイールの表面処理方法。
9. 請求項１〜８の何れか１項に記載のアルミホイールの表面処理方法に使用するアルカリエッチング液であり、
   水酸化カリウム及び／又は水酸化ナトリウムと、界面活性剤と、縮合リン酸のアルカリ金属塩と、キレート剤とを含み、
   アルカリエッチング液中の上記水酸化カリウム及び／又は水酸化ナトリウムの濃度は合計で１０ｇ／Ｌ以上４０ｇ／Ｌ以下の範囲内であり、
   アルカリエッチング液中の上記界面活性剤の濃度は０．５ｇ／Ｌ以上５ｇ／Ｌ以下の範囲内であり、
   アルカリエッチング液中の上記縮合リン酸のアルカリ金属塩の濃度は１ｇ／Ｌ以上１０ｇ／Ｌ以下の範囲内であり、
   アルカリエッチング液中の上記キレート剤の濃度は０．５ｇ／Ｌ以上５ｇ／Ｌ以下の範囲内であることを特徴とするアルカリエッチング液。