JP2011156825A - Aluminum resin-coated material, manufacturing method thereof and hybrid material laminate made up of aluminum resin-coated material and steel - Google Patents

Aluminum resin-coated material, manufacturing method thereof and hybrid material laminate made up of aluminum resin-coated material and steel Download PDF

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宮島知久
Yuichi Tanaka
田中祐一
Toshiaki Kobayashi
小林敏明
Masahiro Kurata
倉田正裕
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hybrid material laminate which shows excellent bonding strength and galvanic corrosion by making a mechanical clinching of an aluminum resin-coated material having excellent strength, moldability and corrosion resistance, with a steel. <P>SOLUTION: The aluminum resin-coated material is composed of an aluminum material and a coat with a dry thickness of 0.5 to 10 μm formed on the surface of the aluminum material. The coat contains: an aqueous urethane resin; 1 to 10 pts.wt. of silica having an average particle diameter of 0.01 to 0.05 μm based on 100 pts.wt. of the solid content of the aqueous urethane resin; and 1 to 30 pts.wt. of a lubricant having an average particle diameter of 0.1 to 0.5 μm based on 100 pts.wt. of the solid content of the water urethane resin. In addition, the concentration of silica which is present in the coating film of up to 0.1 μm inclusive in the thickness direction from the interface of the coat with the aluminum material, is higher than the concentration of the silica which is present on the surface side of the coat. Also, the hybrid material laminate consisting of the aluminum resin-coated material and the steel and the methods for manufacturing the aluminum resin-coated material and the hybrid material laminate are provided. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、自動車、鉄道車両などの輸送分野、機械部品、建築構造物等におけるアルミニウム材と鋼材との異種金属部材同士の異材積層体に用いるアルミニウム樹脂塗装材及び当該異材積層体、ならびに、これらの製造方法に関する。   The present invention relates to an aluminum resin coating material used for a dissimilar material laminate of dissimilar metal members of an aluminum material and a steel material in the transportation field of automobiles, railway vehicles, etc., machine parts, building structures, etc., and the dissimilar material laminate, and these It relates to the manufacturing method.

アルミニウム材及びアルミニウム合金材(以下、総称して「アルミニウム材」と記す)は、耐食性が良好で軽量であることから、飲料缶材料、建材、電機及び電子部品を含む家電材、ならびに、自動車材等の用途に広く適用されている。特に自動車材の分野においては、車体の軽量化を図るために、アルミニウム材やアルミニウム合金材などで形成されたアルミルーフパネルなどの車輌用部材が利用されている。異種金属であるアルミニウム製の車輌用部材と鉄製の車輌用部材とを接合させる場合、抵抗スポット溶接機などの従来設備を用いた溶接法による接合では、接合界面に脆い金属間化合物が生成され、継手強度が低く信頼性に欠ける問題があった。   Aluminum materials and aluminum alloy materials (hereinafter collectively referred to as “aluminum materials”) have good corrosion resistance and are lightweight, so that beverage can materials, building materials, home appliance materials including electric and electronic parts, and automobile materials It is widely applied to such uses. In particular, in the field of automobile materials, in order to reduce the weight of the vehicle body, vehicle members such as an aluminum roof panel formed of an aluminum material or an aluminum alloy material are used. When joining a vehicle member made of aluminum, which is a dissimilar metal, and a steel vehicle member, joining by a welding method using conventional equipment such as a resistance spot welder generates a brittle intermetallic compound at the joint interface, There was a problem that the joint strength was low and the reliability was lacking.

そこで、異種金属部材間の接合強度を融接法による接合で確保するために、異種金属部材をトランジションピースを介して接合する技術が開発されている。しかしながら、トランジションピースが高価であるためコスト的に実施が困難であった。また、セルフピアシングリベット(SPR)を用いて異種金属部材を機械的に接合させる方法も実用化されている。しかしながら、これについてもリベットが高価でコスト的に問題があった。   Therefore, in order to ensure the bonding strength between different metal members by bonding by fusion welding, a technique for bonding different metal members via a transition piece has been developed. However, since the transition piece is expensive, implementation is difficult in terms of cost. A method of mechanically joining dissimilar metal members using a self-piercing rivet (SPR) has also been put into practical use. However, this also has a problem in terms of cost because the rivet is expensive.

そこで、アルミニウム合金材料の塑性変形によるメカニカルクリンチ接合により、異種金属部材を機械的に接合させる技術が注目されている。メカニカルクリンチ接合は異種金属接合において低コストで、接合時間が短く、更に異種金属同士の溶融による接触部がないため、容易に部材の交換が可能な利点を有する。図4に、アルミニウム材と鋼材とをTOX接合した断面の模式図を、図5に、アルミニウム材と鋼材とをTOG−L−LOC接合した断面の模式図を示す。両図において、1はアルミニウム材を、2は鋼材を、6は接合面を示す。   Therefore, a technique for mechanically joining dissimilar metal members by mechanical clinch joining by plastic deformation of an aluminum alloy material has attracted attention. Mechanical clinch joining has the advantages of low cost, dissimilar metal joining, short joining time, and no contact part due to melting of dissimilar metals, so that members can be easily replaced. FIG. 4 shows a schematic diagram of a cross section in which an aluminum material and a steel material are TOX joined, and FIG. 5 shows a schematic diagram of a cross section in which the aluminum material and a steel material are TOG-L-LOC joined. In both figures, 1 indicates an aluminum material, 2 indicates a steel material, and 6 indicates a joint surface.

しかしながら、このように異種金属同士を接合させた場合には、両者の当接個所では、微小な隙間に浸入した雨水等の電解質によって電食が引き起こされる。この電食は車体の外観錆となって美観を損ねるばかりか、車室内への雨水の浸入の原因ともなる。このため、電食環境下において異種金属が直接接触しないように耐候性に優れ、電食の発生を防止する電気絶縁性シール剤を介在させて両者を接合する手段が用いられていた。   However, when dissimilar metals are joined together in this way, electrolytic corrosion is caused by an electrolyte such as rainwater that has entered a minute gap at the contact point between the two metals. This electric corrosion not only deteriorates the appearance of the car body but also causes the intrusion of rainwater into the passenger compartment. For this reason, there has been used means for joining both materials with an electrical insulating sealing agent that has excellent weather resistance and prevents the occurrence of electrolytic corrosion so that different metals do not directly contact in an electrolytic corrosion environment.

特許文献1には、自動車材として多用される鍍金鋼板を機械的にかしめ接合することが記載されている。このかしめ接合では、加工冶具であるパンチにカジリが発生し易く金型寿命が短いこと、更に高強度な鋼板に対してアルミニウム材がかしめであるインターロックを形成し難いという問題点があった。また、アルミルーフをスチール製車体に接合する場合のようにパネル剛性が小さい場合には、2つの異種金属からなる車輌用部材間で熱膨張率差及びシール剤の硬化収縮により、パネル(車輌用部材)外表面に局部的な歪みが発生するという問題もあった。   Patent Document 1 describes that a plated steel plate frequently used as an automobile material is mechanically caulked and joined. In this caulking joining, there is a problem that galling is likely to occur in a punch as a processing jig, the die life is short, and it is difficult to form an interlock in which an aluminum material is caulked on a high-strength steel plate. Also, when the panel rigidity is small, as in the case of joining an aluminum roof to a steel vehicle body, the panel (vehicle use) is caused by the difference in thermal expansion coefficient and the curing shrinkage of the sealant between two different metal parts for vehicles. Member) There was also a problem that local distortion occurred on the outer surface.

そこで、熱硬化工程を経ずに絶縁性フィルム又はテープを異種金属部材の間に挟んで機械的に接合することも試みられたが、接合部分が2次元的、3次元的に変化する場合には、その接合面形状に対してフィルムやテープが追従できないという問題があった。さらに、接合部分が一次的な形状であっても接合部分にフィルムやテープを貼り付ける作業は煩雑で作業効率を低下させるという問題もあった。   Therefore, an attempt has been made to mechanically join an insulating film or tape between different kinds of metal members without going through a thermosetting process, but when the joining portion changes two-dimensionally or three-dimensionally. However, there was a problem that a film or a tape could not follow the shape of the joint surface. Furthermore, even if the joining portion has a primary shape, the work of attaching a film or tape to the joining portion is complicated and there is a problem that the working efficiency is lowered.

特許文献2には、アルミニウム材との塗膜密着性が弱いか又は非接着の絶縁シール層を備えた異種金属の接合構造が記載されている。アルミニウム材とスチール材では、融点や線膨張係数などの物性が異なるために冶金的接合(スポット溶接等の溶融接合)は採用されず、機械的な接合が採用されている。しかしながら、機械的接合による異種金属接合では、かしめ及びインターロックのような複雑な形状の接合部を形成し難いという問題があった。   Patent Document 2 describes a joining structure of dissimilar metals having a coating film adhesion with an aluminum material or a non-adhesive insulating seal layer. Aluminum materials and steel materials are different in physical properties such as melting point and linear expansion coefficient, so metallurgical joining (melt joining such as spot welding) is not adopted, and mechanical joining is adopted. However, in the dissimilar metal joining by the mechanical joining, there is a problem that it is difficult to form a joint part having a complicated shape such as caulking and interlocking.

特開2001−099113号公報JP 2001-099113 A 特開2002―284045号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-284045

本発明は、優れた成形性及び耐食性を有するアルミニウム樹脂塗装材の提供を目的とする。更に係るアルミニウム樹脂塗装材と鋼材とをメカニカルクリンチ接合して、異種金属による接触腐食が抑制され、接合強度と接合性とに優れた異材積層体を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the aluminum resin coating material which has the outstanding moldability and corrosion resistance. It is another object of the present invention to provide a dissimilar material laminate in which contact corrosion due to dissimilar metals is suppressed and the bonding strength and bondability are excellent by mechanical clinch joining of the aluminum resin coating material and the steel material.

本発明者等は、樹脂、シリカ、潤滑剤を必須の構成要素とする塗膜を表面に形成したアルミニウム材と鋼材とを接合して積層体にする際に、アルミニウム材との界面から厚さ方向に0.1μmまでに存在するシリカの濃度が、それよりも表面側に存在するシリカの濃度より高い場合に、アルミニウム材と鋼材との間の塗膜の耐食性によって両者の電気絶縁性が向上し、異材積層体の接触腐食が抑制されることを見出した。そして、このような接触腐食の抑制により、優れた接合強度が得られることが判明した。更に、シリカ濃度が塗膜表面側で低いことから塗膜の潤滑性が損なわれず、その結果、鋼材との優れた接合性が得られることも判明した。   When the present inventors join a steel material with an aluminum material on which a coating film containing resin, silica, and lubricant as essential constituents is joined to form a laminated body, the thickness from the interface with the aluminum material When the concentration of silica existing up to 0.1 μm in the direction is higher than the concentration of silica existing on the surface side, the corrosion resistance of the coating film between the aluminum material and the steel material improves both electrical insulation properties And it discovered that the contact corrosion of a dissimilar material laminated body was suppressed. It has been found that excellent bonding strength can be obtained by suppressing such contact corrosion. Furthermore, since the silica concentration was low on the coating film surface side, it was also found that the lubricity of the coating film was not impaired, and as a result, excellent bondability with the steel material was obtained.

本発明は請求項1において、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム材と、当該アルミニウム材の少なくとも一方の面に形成され0.5〜10μmの乾燥厚さを有する塗膜とを備え、当該塗膜は、水性ウレタン樹脂と、0.01〜0.05μmの平均粒径を有し前記水性ウレタン樹脂の固形分100重量部に対して1〜10重量部のシリカと、0.1〜0.5μmの平均粒径を有し前記水性ウレタン樹脂の固形分100重量部に対して1〜30重量部の潤滑剤とを含み、前記アルミニウム材との界面から厚さ方向に0.1μmまでの塗膜中に存在するシリカの濃度が、それよりも表面側に存在するシリカの濃度よりも高いことを特徴とするアルミニウム樹脂塗装材とした。   The present invention includes, in claim 1, an aluminum material made of aluminum or an aluminum alloy, and a coating film formed on at least one surface of the aluminum material and having a dry thickness of 0.5 to 10 μm. An aqueous urethane resin having an average particle diameter of 0.01 to 0.05 μm, 1 to 10 parts by weight of silica with respect to 100 parts by weight of the solid content of the aqueous urethane resin, and 0.1 to 0.5 μm In a coating film having an average particle size of 1 to 30 parts by weight of a lubricant with respect to 100 parts by weight of the solid content of the water-based urethane resin, up to 0.1 μm in the thickness direction from the interface with the aluminum material The aluminum resin coating material is characterized in that the concentration of silica present in is higher than the concentration of silica present on the surface side.

本発明は請求項2では、塗膜表面から深さ方向に0.1μmまでの塗膜中に存在する潤滑剤の濃度を、それよりも深い塗膜中に存在する潤滑剤の濃度よりも高くした。また、請求項3では、塗膜中に含有されるシリカをカルシウムイオン交換シリカとした。   According to the present invention, in claim 2, the concentration of the lubricant present in the coating film having a depth of 0.1 μm in the depth direction from the coating film surface is set higher than the concentration of the lubricant present in the coating film deeper than that. did. In claim 3, the silica contained in the coating film is calcium ion exchanged silica.

本発明は請求項4において、請求項1又は2に記載のアルミニウム樹脂塗装材と鋼材とを、前記アルミニウム樹脂塗装材の塗膜が鋼材と接するように重ね、パンチ側をアルミニウム樹脂塗装材としダイ側を鋼材として配置し、前記アルミニウム樹脂塗装材と鋼材とをメカニカルクリンチにより接合することを特徴とする異材積層体とした。   According to a fourth aspect of the present invention, the aluminum resin coating material according to claim 1 and the steel material are stacked so that the coating film of the aluminum resin coating material is in contact with the steel material, and the punch side is an aluminum resin coating material. The side was arranged as a steel material, and the aluminum resin coating material and the steel material were joined by mechanical clinching to obtain a dissimilar material laminate.

また、本発明は請求項5において、請求項3に記載のアルミニウム樹脂塗装材と鋼材とを、前記アルミニウム樹脂塗装材の塗膜が鋼材と接するように重ね、パンチ側をアルミニウム樹脂塗装材としダイ側を鋼材として配置し、前記アルミニウム樹脂塗装材と鋼材とをメカニカルクリンチにより接合することを特徴とする異材積層体とした。   Further, according to the present invention, in claim 5, the aluminum resin coating material according to claim 3 and the steel material are stacked so that the coating film of the aluminum resin coating material is in contact with the steel material, and the punch side is an aluminum resin coating material. The side was arranged as a steel material, and the aluminum resin coating material and the steel material were joined by mechanical clinching to obtain a dissimilar material laminate.

本発明は請求項6において、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム材の少なくとも一方の面に、水性ウレタン樹脂と、0.01〜0.05μmの平均粒径を有し前記水性ウレタン樹脂の固形分100重量部に対して1〜10重量部のシリカと、0.1〜0.5μmの平均粒径を有し前記水性ウレタン樹脂の固形分100重量部に対して1〜30重量部の潤滑剤とを含む水性塗料を塗布し、60〜80℃で5〜20秒間保持する加熱保持過程を含む乾燥工程で厚さ0.5〜10μmの塗膜を形成することを特徴とするアルミニウム樹脂塗装材の製造方法とした。また、請求項7では、塗膜中に含有されるシリカをカルシウムイオン交換シリカとした。   The present invention according to claim 6 has an aqueous urethane resin and an average particle diameter of 0.01 to 0.05 μm on at least one surface of an aluminum material made of aluminum or an aluminum alloy, and has a solid content of 100 of the aqueous urethane resin. 1 to 10 parts by weight of silica with respect to parts by weight, 1 to 30 parts by weight of lubricant having an average particle size of 0.1 to 0.5 μm and 100 parts by weight of the solid content of the aqueous urethane resin; An aluminum resin coating material characterized in that a coating film having a thickness of 0.5 to 10 μm is formed by a drying process including a heating and holding process in which a water-based paint is applied and held at 60 to 80 ° C. for 5 to 20 seconds. It was set as the manufacturing method. In claim 7, the silica contained in the coating film is calcium ion exchanged silica.

本発明によって、成形性及び耐食性に優れたアルミニウム樹脂塗装材が提供される。このようなアルミニウム樹脂塗装材と鋼材とをメカニカルクリンチ接合した異材積層体は、塗膜の絶縁効果により異種金属の接触腐食を抑制でき、これにより優れた接合強度が得られ、更に優れた接合性が付与される。   By this invention, the aluminum resin coating material excellent in a moldability and corrosion resistance is provided. This dissimilar laminate with mechanically clinch-bonded aluminum resin coating material and steel can suppress the contact corrosion of dissimilar metals due to the insulating effect of the coating film, resulting in excellent bonding strength and even better bonding properties Is granted.

本発明に係るアルミニウム樹脂塗装材における元素のGDS測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the GDS measurement result of the element in the aluminum resin coating material which concerns on this invention. 本発明に係るアルミニウム樹脂塗装材におけるポリエチレンワックスの分布を表す模式図である。It is a schematic diagram showing distribution of the polyethylene wax in the aluminum resin coating material which concerns on this invention. 本発明に係る異材積層体の製造方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing method of the dissimilar-material laminated body which concerns on this invention. アルミニウム材と鋼とをTOX接合した断面の模式図である。It is the schematic diagram of the cross section which carried out TOX joining of the aluminum material and steel. アルミニウム材と鋼とをTOG−L−LOC接合した断面の模式図である。It is a schematic diagram of the cross section which carried out TOG-L-LOC joining of the aluminum material and steel.

以下、本発明を各要素に分けて詳述する。
(1)アルミニウム樹脂塗装材
本発明に係るアルミニウム樹脂塗装材は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム材の少なくとも一方の面に、水性ウレタン樹脂、シリカ、潤滑剤を必須構成要素とする0.5〜10μmの乾燥厚さを有する塗膜を備える。
Hereinafter, the present invention will be described in detail for each element.
(1) Aluminum resin coating material The aluminum resin coating material according to the present invention has an aqueous urethane resin, silica, and a lubricant as essential constituent elements on at least one surface of an aluminum material made of aluminum or an aluminum alloy. A coating having a dry thickness of 10 μm is provided.

A.アルミニウム材
本発明に用いるアルミニウム材には、純アルミニウム材、ならびに、鉄、銅、マンガン、珪素、マグネシウム、亜鉛、クロム、ニッケル等を1種又は2種以上含有するアルミニウム合金材を用いることができる。アルミニウム材の厚さは特に限定されるものではないが、0.1〜3mmのものが好適に用いられる。
A. Aluminum material As the aluminum material used in the present invention, a pure aluminum material and an aluminum alloy material containing one or more of iron, copper, manganese, silicon, magnesium, zinc, chromium, nickel and the like can be used. . Although the thickness of an aluminum material is not specifically limited, A 0.1-3 mm thing is used suitably.

本発明を適用するに当たっては、製造工程においてアルミニウム材の表面に付着した油分が塗膜の形成に悪影響を及ぼす虞があることから、これらを除去する目的でアルカリ性水溶液及び/又は酸性水溶液による脱脂処理を行うことが好ましい。また、アルミニウム材の表面に存在する酸化皮膜が厚い場合には、酸化皮膜の凝集破壊により他の部材との接合強度が損なわれる。酸化皮膜を除去する方法としても、アルカリ性水溶液及び/又は酸性水溶液を用いた洗浄処理が挙げられる。脱脂処理や洗浄処理に用いるアルカリ性水溶液としては水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等が用いられ、酸性水溶液としては硫酸、硝酸、リン酸、フッ酸、硝酸とフッ酸の混合液等が用いられる。これらの脱脂処理や洗浄処理には、通常のアルミニウム処理法として行われる方法が用いられ、通常市販される処理液を用いてもよい。   In applying the present invention, since the oil adhering to the surface of the aluminum material in the manufacturing process may adversely affect the formation of the coating film, degreasing treatment with an alkaline aqueous solution and / or an acidic aqueous solution is performed for the purpose of removing them. It is preferable to carry out. Further, when the oxide film present on the surface of the aluminum material is thick, the bonding strength with other members is impaired due to the cohesive failure of the oxide film. As a method for removing the oxide film, a cleaning treatment using an alkaline aqueous solution and / or an acidic aqueous solution may be mentioned. Sodium hydroxide, potassium hydroxide, or the like is used as the alkaline aqueous solution used for the degreasing treatment or cleaning treatment, and sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, hydrofluoric acid, a mixed solution of nitric acid and hydrofluoric acid, or the like is used as the acidic aqueous solution. In these degreasing treatments and cleaning treatments, a method performed as a normal aluminum treatment method is used, and a commercially available treatment solution may be used.

B.塗膜
本発明に係る塗膜は水性ウレタン樹脂、シリカ及び潤滑剤を必須成分とし、これらを含有する水性塗料をアルミニウム基板に塗布、乾燥することで得られる。塗膜厚は、乾燥状態において0.5〜10μmである。0.5μm未満では塗膜が薄すぎるために成形時にかじりが生じ成形性を満足することができない。また、10μmを超える場合には乾燥後の塗膜から剥離粉が発生し、成形性に欠けるだけでなく強度や耐食性も不足する。また、金型のメンテナンス頻度の増加や作業環境の悪化にも繋がる。
B. Coating Film The coating film according to the present invention is obtained by applying an aqueous urethane resin, silica and a lubricant as essential components, and applying and drying an aqueous coating containing these on an aluminum substrate. The coating thickness is 0.5 to 10 μm in the dry state. If the thickness is less than 0.5 μm, the coating film is too thin and galling occurs during molding, so that the moldability cannot be satisfied. On the other hand, when the thickness exceeds 10 μm, peeling powder is generated from the dried coating film, which not only lacks moldability but also lacks strength and corrosion resistance. In addition, the maintenance frequency of the mold is increased and the working environment is deteriorated.

B−1.水性ウレタン樹脂
本発明に使用される水性ウレタン樹脂は、水溶性の高分子ウレタン及びウレタン樹脂の水系エマルション樹脂を言うものとする。
B-1. Aqueous Urethane Resin The aqueous urethane resin used in the present invention refers to a water-soluble polymer urethane and an aqueous emulsion resin of urethane resin.

ウレタン樹脂は多価イソシアネートと多価アルコール及び酸性基等を有する2官能性活性水素含有化合物を、従来公知の方法により重合することによって得られる。上記多価イソシアネートとしては特に限定されず、例えばエチレンジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、シクロヘキサン−1,4−ジイソシアネート、4,4´−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、p−キシリレンジイソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−トルエンジイソシアネート、2,6−トルエンジイソシアネート、4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4´−ジフェニルメタンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート、1,5−ナフチレンジイソシアネート等を挙げることができる。更にこれらの混合物が使用可能である。   The urethane resin can be obtained by polymerizing a polyfunctional isocyanate, a polyhydric alcohol, a bifunctional active hydrogen-containing compound having an acidic group and the like by a conventionally known method. The polyvalent isocyanate is not particularly limited. For example, ethylene diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, cyclohexane-1,4-diisocyanate, 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate, p-xylylene diisocyanate, 1 , 4-phenylene diisocyanate, 2,4-toluene diisocyanate, 2,6-toluene diisocyanate, 4,4-diphenylmethane diisocyanate, 2,4'-diphenylmethane diisocyanate, polymethylene polyphenylene polyisocyanate, 1,5-naphthylene diisocyanate, etc. Can be mentioned. Furthermore, mixtures of these can be used.

上記多価アルコールとしては特に限定されず、従来ポリウレタンエマルション合成原料として知られているものを使用することができ、例えばエチレングリコ一ル、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ジエチレングリコ一ル、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノール、グリセロール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ポリエステルポリオール、ポリエステルポリアミドポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリチオエ一テルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリアセタールポリオール、ポリオレフィンポリオール、ポリシロキサンポリオール等を挙げることができる。   The polyhydric alcohol is not particularly limited, and those conventionally known as polyurethane emulsion synthesis raw materials can be used. For example, ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, diethylene glycol, neo Examples include pentyl glycol, cyclohexanedimethanol, glycerol, trimethylolpropane, pentaerythritol, polyester polyol, polyester polyamide polyol, polyether polyol, polythioether polyol, polycarbonate polyol, polyacetal polyol, polyolefin polyol, polysiloxane polyol, and the like. .

上記酸性基を有する2官能性活性水素含有化合物としては特に限定されず、従来アニオン性ポリウレタンエマルションの合成原料として知られているものを使用することができ、例えば、2.2−ジメチロールプロパン酸、2.2−ジメチロールブタン酸、リシンシスチン、3,5−ジアミノ安息香酸等を挙げることができる。   The bifunctional active hydrogen-containing compound having an acidic group is not particularly limited, and those conventionally known as synthetic raw materials for anionic polyurethane emulsions can be used. For example, 2.2-dimethylolpropanoic acid can be used. 2.2-dimethylolbutanoic acid, lysine cystine, 3,5-diaminobenzoic acid and the like.

本発明に使用する水性樹脂の合成方法は特に限定されず、工業的に使用されている方法で合成されたものが使用できる。また、本発明に係わる水性ウレタン樹脂を水酸化ナトリウム、若しくは水酸化カリウム等で中和して使用することができる。   The method for synthesizing the aqueous resin used in the present invention is not particularly limited, and those synthesized by industrially used methods can be used. The aqueous urethane resin according to the present invention can be used after neutralizing with sodium hydroxide, potassium hydroxide or the like.

ウレタン樹脂の他にも性能を劣化させない範囲でアクリル樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリビニルアルコール樹脂等を加えてもよい。水性ウレタン樹脂はホモジナイザー、ミキサー等を用いて水中に溶解又は分散させることで水性塗料とする。   In addition to the urethane resin, an acrylic resin, a polyester resin, a polyvinyl alcohol resin, or the like may be added as long as the performance is not deteriorated. The aqueous urethane resin is dissolved or dispersed in water using a homogenizer, a mixer or the like to form an aqueous paint.

B−2.シリカ
本発明では塗膜の強度、成形性及び耐食性の向上を目的として、シリカを塗膜に添加する。本発明で塗膜中に含有されるシリカは水性ウレタン樹脂の固形分100重量部に対して1〜10重量部であり、好ましくは3〜7重量部である。シリカの平均粒径は0.01〜0.05μmであり、0.01〜0.03μmが好ましい。シリカの配合量が1重量部未満では十分な強度や耐食性が得られない。一方、10重量部を超えると塗膜が脆くなり、これまた十分な強度や耐食性が得られない。また、成形時にかじりが生じ易くなるため、成形性にも劣る。平均粒径が0.01μm未満では十分な強度や耐食性が得られず、0.05μmを超えると塗膜が脆くなり、これまた十分な強度や耐食性が得られない。また、成形時にかじりが生じ易くなるため、成形性にも劣る。
B-2. Silica In the present invention, silica is added to the coating film for the purpose of improving the strength, moldability and corrosion resistance of the coating film. In the present invention, the silica contained in the coating film is 1 to 10 parts by weight, preferably 3 to 7 parts by weight, based on 100 parts by weight of the solid content of the aqueous urethane resin. The average particle diameter of silica is 0.01 to 0.05 μm, preferably 0.01 to 0.03 μm. If the amount of silica is less than 1 part by weight, sufficient strength and corrosion resistance cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 10 parts by weight, the coating film becomes brittle, and sufficient strength and corrosion resistance cannot be obtained. In addition, since galling is likely to occur during molding, the moldability is also poor. If the average particle size is less than 0.01 μm, sufficient strength and corrosion resistance cannot be obtained, and if it exceeds 0.05 μm, the coating film becomes brittle, and sufficient strength and corrosion resistance cannot be obtained. In addition, since galling is likely to occur during molding, the moldability is also poor.

シリカとしては、コロイダルシリカやヒュームドシリカなどを用いることができる。コロイダルシリカとしては、例えば、日産化学工業(株)製のスノーテックスO、スノーテックスOS、スノーテックスOXS、スノーテックスOUP、スノーテックスAK、スノーテックスO40、スノーテックスOL、スノーテックスOL40、スノーテックスOZL、スノーテックスXS、スノーテックスS、スノーテックスNXS、スノーテックスNS、スノーテックスN、スノーテックスQAS−25、スノーテックスLSS−35、スノーテックスLSS−45、スノーテックスLSS−75、触媒化成工業(株)製のカタロイドS、カタロイドSI−350、カタロイドSI−40、カタロイドSA、カタロイドSN、旭電化工業(株)製のアデライトAT−20〜50、アデライトAT−20N、アデライトAT−300、アデライトAT−300S、アデライトAT20Q等を用いることができる。   As the silica, colloidal silica or fumed silica can be used. Examples of colloidal silica include Snowtex O, Snowtex OS, Snowtex OXS, Snowtex OUP, Snowtex AK, Snowtex O40, Snowtex OL, Snowtex OL40, Snowtex OZL manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. , Snowtex XS, Snowtex S, Snowtex NXS, Snowtex NS, Snowtex N, Snowtex QAS-25, Snowtex LSS-35, Snowtex LSS-45, Snowtex LSS-75, Catalyst Kasei Kogyo Co., Ltd. ) Cataloid S, Cataloid SI-350, Cataloid SI-40, Cataloid SA, Cataloid SN, Adelite AT-20-50, Adelite AT-20N, Adelite AT-300, manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd. Delight AT-300S, can be used ADELITE AT20Q like.

本発明では、上記の他にもコロイダルシリカ表面をカルシウム、亜鉛、コバルト、鉛、ストロンチウム、リチウム、バリウム、マンガン等のカチオンで置換したイオン交換コロイダルシリカを用いることができる。コロイダルシリカ中のシリコンイオンを交換した、イオン交換コロイダルシリカは腐食環境において、置換したカルシウム等の金属イオンがシリカ表面から放出され、放出された金属イオンがアルミニウム材表面を保護することで防錆作用が現れると考えられている。本発明においては、耐食性の観点から、このようなイオン交換コロイダルシリカ、特にカルシウムイオン交換コロイダルシリカを使用することが好ましい。カルシウムイオン交換コロイダルシリカのカルシウム含有量は2〜15%の範囲であることが好ましい。カルシウムイオン交換コロイダルシリカとしては例えばSHIELDEX(W.
R. Grace & Co.、富士シリア化学等)がある。
In the present invention, in addition to the above, ion-exchange colloidal silica in which the surface of the colloidal silica is substituted with cations such as calcium, zinc, cobalt, lead, strontium, lithium, barium, and manganese can be used. Ion exchange colloidal silica, which exchanges silicon ions in colloidal silica, releases metal ions such as substituted calcium from the silica surface in a corrosive environment, and the released metal ions protect the aluminum material surface to prevent rust. It is thought that appears. In the present invention, it is preferable to use such ion exchange colloidal silica, particularly calcium ion exchange colloidal silica, from the viewpoint of corrosion resistance. The calcium content of the calcium ion exchange colloidal silica is preferably in the range of 2 to 15%. Examples of calcium ion exchange colloidal silica include SHIELDEX (W.
R. Grace & Co. , Fuji Syria Chemical, etc.).

塗膜の特徴として、塗膜中におけるシリカ濃度に分布が存在することが挙げられる。図1に、アルミニウム樹脂塗装材における各元素のGDS測定結果を示す。スパッタ時間2.6sに対応するのがアルミニウム材1の素地が露出する面、すなわち、アルミニウム材1と塗膜3との界面Iである。図において界面Iから右側がアルミニウム材1であり、左側が塗膜3である。スパッタ時間0sに対応するのが塗膜3の表面である。界面Iから塗膜側に0.1μmまで(図中L)に存在するシリカの濃度が、これよりも塗膜表面側に存在するシリカの濃度よりも高くするものである。シリカが塗膜表面に偏って少なく分布することにより、潤滑性を損なうことがなく、かつ、かじり発生の少ない良好な成形性が得られる。また、アルミニウム材1との界面Iから所定部分のシリカが多く存在する部分では、緻密構造となり塗膜強度と耐食性が増す。   A characteristic of the coating film is that there is a distribution in the silica concentration in the coating film. In FIG. 1, the GDS measurement result of each element in an aluminum resin coating material is shown. Corresponding to the sputtering time of 2.6 s is the surface where the substrate of the aluminum material 1 is exposed, that is, the interface I between the aluminum material 1 and the coating film 3. In the figure, the right side from the interface I is the aluminum material 1, and the left side is the coating film 3. The surface of the coating film 3 corresponds to the sputtering time of 0 s. The concentration of silica existing from the interface I to 0.1 μm on the coating film side (L in the figure) is higher than the concentration of silica existing on the coating film surface side. When silica is unevenly distributed on the surface of the coating film, good moldability with little galling can be obtained without impairing lubricity. Further, in a portion where a large amount of a predetermined portion of silica exists from the interface I with the aluminum material 1, a dense structure is formed, and the coating strength and corrosion resistance are increased.

B−3.潤滑剤
本発明で潤滑皮膜中に添加する潤滑剤は、0.1〜0.5μmの平均粒径を有する。このような潤滑剤は、ポリオレフィン系ワックス及びフッ素樹脂の少なくとも一方を用いるのが好ましい。ポリオレフィン系ワックスとしては、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、変性ポリエチレン等、又はこれらの混合物が挙げられる。フッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリヘキサフルオロポリプレン、ポリフッ化ビニリデン等、又はこれらの混合物が挙げられる。ポリオレフィン系ワックス及びフッ素樹脂の何れも、水中に安定して分散するものが用いられる。この他にもマイクロクリスタリン、ラノリン、カルナバ、脂肪酸、脂肪酸エステル、脂肪族アルコール等、水性ウレタン樹脂と相溶しない潤滑性物質を、塗膜の性能を劣化させない範囲でポリオレフィン系ワックスやフッ素樹脂に加えて用いてもよい。
B-3. Lubricant The lubricant added to the lubricating film in the present invention has an average particle size of 0.1 to 0.5 μm. As such a lubricant, it is preferable to use at least one of a polyolefin wax and a fluororesin. Examples of the polyolefin wax include polyethylene wax, polypropylene wax, modified polyethylene, and the like, or a mixture thereof. Examples of the fluororesin include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyhexafluoropolyprene, polyvinylidene fluoride, and the like, or a mixture thereof. As the polyolefin wax and fluororesin, those that are stably dispersed in water are used. In addition, lubricating substances that are incompatible with aqueous urethane resins, such as microcrystalline, lanolin, carnauba, fatty acids, fatty acid esters, and aliphatic alcohols, are added to polyolefin-based waxes and fluororesins within a range that does not degrade the performance of the coating film. May be used.

潤滑剤の平均粒径が0.1μm未満では、十分な摩擦係数の低減が図れず、塗膜の成形性を満足できない。また、平均粒径が0.5μmを超えると、潤滑皮膜からの脱離が多くなり塗膜の強度、耐食性及び成形性に劣る。潤滑剤の添加量は、水性ウレタン樹脂の固形分100重量部に対して1〜30重量部である。1重量部未満では十分な成形性が得られず、30重量部を超える場合には塗膜の強度低下が生じ、潤滑剤の脱離による成形性や耐食性にも欠ける。   When the average particle size of the lubricant is less than 0.1 μm, the friction coefficient cannot be sufficiently reduced, and the formability of the coating film cannot be satisfied. On the other hand, when the average particle size exceeds 0.5 μm, the detachment from the lubricating film increases, resulting in poor coating strength, corrosion resistance and moldability. The addition amount of the lubricant is 1 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solid content of the aqueous urethane resin. If it is less than 1 part by weight, sufficient moldability cannot be obtained, and if it exceeds 30 parts by weight, the strength of the coating film is reduced, and the moldability and corrosion resistance due to the desorption of the lubricant are also lacking.

本発明に用いる塗膜では、塗膜中における潤滑剤濃度に分布が存在することが好ましい。SEM写真による塗膜中の潤滑剤濃度を、模式的に表したものを図2に示す。図2に示すように、塗膜3の表面31から深さ方向に0.1μmまで(図中M)の塗膜3中に存在する潤滑剤7の濃度を、それよりも深い塗膜中に存在する潤滑剤7の濃度よりも高くするものである。潤滑剤7が塗膜表面31側に偏って多く存在することで、塗膜の潤滑性能が向上する。その結果、かじり発生の少ないより良好な成形性が得られる。   In the coating film used in the present invention, it is preferable that a distribution exists in the lubricant concentration in the coating film. A schematic representation of the lubricant concentration in the coating film by SEM photograph is shown in FIG. As shown in FIG. 2, the concentration of the lubricant 7 existing in the coating film 3 from the surface 31 of the coating film 3 to 0.1 μm in the depth direction (M in the figure) is increased in the coating film deeper than that. The concentration is higher than the concentration of the existing lubricant 7. The presence of a large amount of lubricant 7 on the coating film surface 31 side improves the lubrication performance of the coating film. As a result, better moldability with less galling can be obtained.

本発明に用いる塗膜は、上記水性ウレタン樹脂、シリカ及び潤滑剤を溶媒に溶解又は分散した水性塗料を用いて形成される。濃度は適宜選択されるが、水性ウレタン樹脂についてば、溶媒1リットルに対して60〜70gが好ましい。水性塗料には、金属酸化物、導電性添加剤、界面活性剤、増粘剤、消泡剤、レベリング剤、分散剤、乾燥剤、安定剤、皮張り防止剤、かび防止剤、防腐剤、凍結防止剤等を、塗膜性能を低下させない範囲内で目的に応じ添加することができる。塗料の溶媒は水を主体とするが、塗装性改善等を目的として、必要に応じてアルコール、ケトン、セロソルブ系の水性有機溶剤を塗膜性能が損なわれない範囲で加えてもよい。   The coating film used in the present invention is formed using an aqueous paint in which the water-based urethane resin, silica, and lubricant are dissolved or dispersed in a solvent. Although a density | concentration is selected suitably, 60-70g is preferable with respect to 1 liter of solvent about water-based urethane resin. Water-based paints include metal oxides, conductive additives, surfactants, thickeners, antifoaming agents, leveling agents, dispersants, drying agents, stabilizers, antiskinning agents, antifungal agents, preservatives, An antifreezing agent or the like can be added according to the purpose within a range not deteriorating the coating film performance. The solvent of the paint is mainly water, but for the purpose of improving the paintability, alcohol, ketone, cellosolve-based aqueous organic solvent may be added as necessary so long as the coating film performance is not impaired.

C.アルミニウム樹脂塗装材の作製方法
次に、本発明のアルミニウム樹脂塗装材の作製方法について述べる。
本発明のアルミニウム樹脂塗装材は、水性ウレタン樹脂、シリカ、潤滑剤を所定の配合組成で含有する水性塗料をアルミニウム材に塗布した後、到達板温度60〜80℃で5〜20秒間保持する加熱保持過程を含む乾燥工程で乾燥させることで塗膜を形成することにより作製できる。上記水性塗料の塗布方法としてはロールコート法、ロールスクイズ法、エアナイフ法、ケミコーター法、浸漬法、スプレー法、バーコート法等を利用できる。塗膜の均一性に優れ、生産性が良好なロールコーター法を適用することが好ましい。
C. Next, a method for producing the aluminum resin coating material of the present invention will be described.
The aluminum resin coating material of the present invention is a heating method in which an aqueous paint containing a water-based urethane resin, silica, and lubricant in a predetermined composition is applied to an aluminum material, and then held at a reaching plate temperature of 60 to 80 ° C. for 5 to 20 seconds. It can produce by forming a coating film by making it dry in the drying process including a holding process. As a method for applying the water-based paint, a roll coating method, a roll squeeze method, an air knife method, a chemicoater method, a dipping method, a spray method, a bar coating method, or the like can be used. It is preferable to apply a roll coater method which is excellent in the uniformity of the coating film and has good productivity.

到達板温度60〜80℃で5〜20秒間保持する加熱保持過程において、アルミニウム材上の塗料中にアルミニウム材からアルミニウムイオンが溶け出し、このアルミニウムイオンによってシリカのゲル化が促進される。この時、水性ウレタン樹脂もゲル化したシリカにアルミニウムイオンと共に取り込まれることで緻密な塗膜構造が形成される。そして、この緻密な構造を保ったまま塗膜を完全に乾燥させることで、アルミニウム材との密着性に優れ、高強度でかじり発生の少ない良好な成形性と、優れた耐食性を有する塗膜が得られる。   In the heating and holding process of holding at a reaching plate temperature of 60 to 80 ° C. for 5 to 20 seconds, aluminum ions are dissolved from the aluminum material into the paint on the aluminum material, and gelation of silica is promoted by the aluminum ions. At this time, a water-based urethane resin is also taken into the gelled silica together with aluminum ions to form a dense coating film structure. And, by completely drying the coating film while maintaining this dense structure, a coating film having excellent adhesion with an aluminum material, high moldability with little galling, and excellent corrosion resistance can be obtained. can get.

溶媒が蒸発することで塗料粘度が上昇して溶媒の対流が抑制され、シリカの所望の分布状態が維持され易くなる。シリカの比重は樹脂塗膜よりも大きいため、到達板温度60〜80℃で5〜20秒間保持されることにより、樹脂が乾燥により固化する前にアルミニウム材界面付近に沈降してこの部分において多く偏在することになる。これにより、塗膜の表面側ではシリカの存在を少なくすることができるので潤滑性を損なうことなく、かじりが抑制された良好な成形性が得られる。一方、塗膜のより深いアルミニウム材との界面から0.1μmまでの領域においては、シリカに富み緻密な構造が形成されることで、アルミニウム材との優れた密着性と、十分な強度と、水分の浸透し難い優れた耐食性が塗膜に付与される。このようにして形成された塗膜は、アルミニウム材界面から0.1μmまでに存在するシリカの濃度が、それよりも表面側に存在するシリカの濃度より高くなる。   As the solvent evaporates, the viscosity of the paint increases, convection of the solvent is suppressed, and the desired distribution state of silica is easily maintained. Since the specific gravity of silica is greater than that of the resin coating film, it is held at a reaching plate temperature of 60 to 80 ° C. for 5 to 20 seconds, so that the resin settles near the aluminum material interface before solidifying by drying, and much in this part. It will be unevenly distributed. Thereby, since the presence of silica can be reduced on the surface side of the coating film, good moldability in which galling is suppressed can be obtained without impairing lubricity. On the other hand, in the region from the interface with the deeper aluminum material of the coating film to 0.1 μm, a dense structure rich in silica is formed, and excellent adhesion with the aluminum material, sufficient strength, Excellent corrosion resistance that does not allow moisture to penetrate is imparted to the coating film. In the coating film formed in this way, the concentration of silica existing from the aluminum material interface to 0.1 μm is higher than the concentration of silica existing on the surface side.

表面エネルギーが小さく水性塗料と相溶性を有しない潤滑剤は、シリカのゲル化に伴って塗膜の表面側に押し出される形で表面側に多く偏在させるのが好ましい。これによって、潤滑性を更に向上させることができる。また、溶媒が蒸発することで塗料粘度が上昇して溶媒の対流が抑制され、潤滑剤の所望の分布状態が維持され易くなることもシリカと同様である。このように、塗膜表面から深さ方向に0.1μmまでの塗膜中に存在する潤滑剤の濃度を、それよりも深い塗膜中に存在する潤滑剤の濃度よりも高くするのが好ましい。   It is preferable that a large amount of the lubricant having a small surface energy and not compatible with the water-based paint is unevenly distributed on the surface side in such a manner that the lubricant is extruded to the surface side of the coating film as the silica gels. Thereby, the lubricity can be further improved. Similarly to silica, evaporation of the solvent increases the viscosity of the paint, suppresses convection of the solvent, and makes it easier to maintain the desired distribution of the lubricant. Thus, it is preferable to make the concentration of the lubricant present in the coating film from the surface of the coating film to the depth of 0.1 μm in the depth direction higher than the concentration of the lubricant present in the coating film deeper than that. .

乾燥工程の加熱保持過程において、到達板温度が60℃未満の場合には、シリカの偏在に必要なアルミニウムイオンの溶出が起こる前に溶媒が蒸発することで塗料粘度が上昇し、シリカの偏在が不十分なままで塗膜の構造が固定されてしまう。その結果、塗膜表面におけるシリカ濃度の低減が達成できず、潤滑性が損なわれて成形性が劣ってしまう。到達板温度が80℃を超える場合には、溶媒の蒸発が早過ぎるためにシリカの偏在が十分に進行する前にその分布が固定されてしまう。その結果、これまた塗膜表面におけるシリカ濃度の低減が達成できず、潤滑性が損なわれて十分な成形性が得られない。更に到達板温度が80℃を超える場合には、潤滑剤の偏在も十分に進行する前にその分布が固定されてしまう。その結果、塗膜表面に潤滑剤が多く存在する状態を達成できず、潤滑性向上の観点から好ましくない。   In the heating and holding process of the drying step, if the ultimate plate temperature is less than 60 ° C., the solvent evaporates before the elution of aluminum ions necessary for the uneven distribution of silica occurs, the viscosity of the paint increases, and the uneven distribution of silica occurs. The structure of the coating film is fixed while it is insufficient. As a result, the silica concentration on the coating film surface cannot be reduced, the lubricity is impaired, and the moldability is inferior. When the ultimate plate temperature exceeds 80 ° C., the solvent is evaporated too early, and the distribution is fixed before the uneven distribution of silica sufficiently proceeds. As a result, a reduction in the silica concentration on the coating film surface cannot be achieved, and the lubricity is impaired and sufficient moldability cannot be obtained. Further, when the ultimate plate temperature exceeds 80 ° C., the distribution is fixed before the uneven distribution of the lubricant sufficiently proceeds. As a result, a state where a large amount of lubricant is present on the coating film surface cannot be achieved, which is not preferable from the viewpoint of improving lubricity.

加熱保持過程において保持時間が5秒未満の場合には、シリカの偏在に必要なアルミニウムイオンの溶出が起こる前に溶媒が蒸発することで塗料粘度が上昇し、シリカの偏在が不十分なままで塗膜の構造が固定されてしまう。その結果、塗膜表面のシリカ濃度の低減が達成できず、潤滑性が損なわれて成形性が劣ってしまう。加熱保持時間が20秒を超える場合には、これ以上の時間保持しても塗膜中の分布は特に変化しない。そのため生産性の観点から上限を20秒とした。   If the holding time is less than 5 seconds in the heating and holding process, the viscosity of the paint increases due to the solvent evaporating before the elution of aluminum ions necessary for the uneven distribution of silica occurs, and the uneven distribution of silica remains insufficient. The structure of the coating film is fixed. As a result, the silica concentration on the coating film surface cannot be reduced, the lubricity is impaired, and the moldability is inferior. When the heating and holding time exceeds 20 seconds, the distribution in the coating film does not change even if the holding time is longer than this. Therefore, the upper limit is set to 20 seconds from the viewpoint of productivity.

乾燥工程の加熱保持過程後において、到達板温度が100℃以上で1秒以上の乾燥過程を設けるのが好ましい。到達板温度が100℃未満で乾燥時間が1秒未満の場合には、乾燥が不十分となる場合があり、その結果、塗膜中の水分によって腐食が進行して耐食性が劣る場合がある。到達板温度の上限は特に規定しないが、塗膜を構成する成分が変質するような高温では目的の塗膜性能を得られないことから、250℃以下とすることが好ましい。乾燥時間が5分を超える場合には、それ以上乾燥しても特に変化がなく、生産性の観点から5分間を上限とするのが好ましい。加熱保持過程及び乾燥過程では、熱風乾燥炉、誘導加熱炉、赤外線炉等を利用することができる。   After the heating and holding process in the drying process, it is preferable to provide a drying process in which the ultimate plate temperature is 100 ° C. or higher and is 1 second or longer. When the ultimate plate temperature is less than 100 ° C. and the drying time is less than 1 second, drying may be insufficient. As a result, corrosion may progress due to moisture in the coating film, resulting in poor corrosion resistance. The upper limit of the ultimate plate temperature is not particularly defined, but it is preferably 250 ° C. or lower because the desired coating film performance cannot be obtained at a high temperature at which the components constituting the coating film are altered. When the drying time exceeds 5 minutes, there is no particular change even after drying for a longer time, and the upper limit is preferably 5 minutes from the viewpoint of productivity. In the heating and holding process and the drying process, a hot air drying furnace, an induction heating furnace, an infrared furnace, or the like can be used.

(鋼材)
本発明に用いる鋼材には、鉄、ならびに、炭素、珪素、マンガン、燐、硫黄等を1種又は2種以上含有する鋼材を用いることができる。鋼材の厚さは特に限定されるものではないが、0.6〜1mmのものが好適に用いられる。本発明を適用するに当たっては、製造工程において鋼材の表面に付着した油分若しくは鋼材の発錆を防ぐために防錆油が塗布された状態で用いてもよい。また、亜鉛鍍金や合金化溶融亜鉛鍍金、アルミニウム鍍金など各種鍍金層が施された鍍金鋼板を用いてもよい。
(Steel)
As the steel material used in the present invention, a steel material containing one or more of iron and carbon, silicon, manganese, phosphorus, sulfur and the like can be used. Although the thickness of steel materials is not specifically limited, A thing of 0.6-1 mm is used suitably. In applying this invention, you may use in the state in which the antirust oil was apply | coated in order to prevent the oil component adhering to the surface of steel materials in the manufacturing process, or the rusting of steel materials. Further, a plated steel sheet provided with various plating layers such as zinc plating, alloyed hot dip galvanizing, and aluminum plating may be used.

(異材積層体)
本発明に係る異材積層体は、上記のアルミニウム樹脂塗装材と鋼材とを、アルミニウム樹脂塗装材の塗膜が鋼材と接するように重ね、これらをメカニカルクリンチにより接合して得られる。
(Dissimilar laminate)
The dissimilar material laminate according to the present invention is obtained by stacking the above-described aluminum resin coating material and steel material so that the coating film of the aluminum resin coating material is in contact with the steel material, and joining them by mechanical clinch.

D.メカニカルクリンチ接合
本発明に用いるメカニカルクリンチ接合は、アルミニウム合金材料の塑性変形によるクリンチにより、アルミニウム材及び鋼材からなる異種金属部材を機械的に接合させる方法である。素材的な制約がなく、しかも簡便な接合法であり、スポットクリンチ接合、TOX接合、TOG-L-LOC接合等が使用されている。この接合方法は、複数の板状材を重ね、ダイを背当てにしてパンチにより局部的に押し込み、上下の積層材を機械的にクリンチ接合させるものである。接合に要するエネルギー消費量が少なく、有害ガスの発生や他の環境汚染も少ない。また、各種コーティング材に適用できるばかりでなく、材質や板厚の異なるものにも対応できるので、自動車、家電製品、建材等の分野に広く使用されようとしている。
D. Mechanical clinch joining The mechanical clinch joining used in the present invention is a method of mechanically joining dissimilar metal members made of an aluminum material and a steel material by clinching by plastic deformation of an aluminum alloy material. There are no material restrictions and it is a simple joining method, and spot clinching joining, TOX joining, TOG-L-LOC joining, etc. are used. In this joining method, a plurality of plate-like materials are stacked, a die is placed on the back, and the punch is locally pushed by a punch to mechanically clinch the upper and lower laminated materials. The energy consumption required for joining is low, and the generation of harmful gases and other environmental pollution are also low. Moreover, since it can be applied not only to various coating materials but also to materials having different materials and thicknesses, it is widely used in fields such as automobiles, home appliances, and building materials.

E.積層構造
本発明に係る異材積層体は、アルミニウム樹脂塗装材と鋼材のメカニカルクリンチ接合により作製される。図3に示すように、アルミニウム樹脂塗装材1と鋼材2を、塗膜3が鋼材2と接するように重ね(図3−(a))、パンチ4側にアルミニウム樹脂塗装材1を、ダイ5側に鋼材を配置する。次に、パンチ4を上方から押し込んで、ダイ5との間でアルミニウム樹脂塗装材1と鋼材2を変形させる(図3−(b))。最後に、パンチ4を引き上げることによって接合が完了する(図3−(c))。接合面6に、アルミニウム樹脂塗装材1に予め形成された塗膜3が存在することにより、その表面はシリカの存在が少ないので接合時の潤滑性が損なわれない。これによりメカニカルクリンチ接合時のかしめ形成が容易となり、接合強度が増す。また、接合面に存在する塗膜の耐食性に基づく電気絶縁性によって、異種金属が接触することによって発生する接触腐食(電食)が抑制される。すなわち、接合部のかしめ形状に塗膜の表面部分が追従しても、アルミニウム材と塗膜の界面からの所定部分には緻密に形成されたシリカに富んだ部分が存在するので、これによりアルミニウム材がコーティングされアルミニウム材と鋼材の電気絶縁性が保持されて電食が抑制されるものである。なお、潤滑剤を塗膜表面に多く偏在させることにより、複雑な接合部かしめ形状にアルミニウム材が更に追従し易くなる。
E. Laminated structure The dissimilar material laminate according to the present invention is produced by mechanical clinch joining of an aluminum resin coating material and a steel material. As shown in FIG. 3, the aluminum resin coating material 1 and the steel material 2 are stacked so that the coating film 3 is in contact with the steel material 2 (FIG. 3- (a)), the aluminum resin coating material 1 is placed on the punch 4 side, and the die 5 Place steel on the side. Next, the punch 4 is pushed in from above, and the aluminum resin coating material 1 and the steel material 2 are deformed between the die 5 (FIG. 3B). Finally, joining is completed by pulling up the punch 4 (FIG. 3- (c)). The presence of the coating film 3 formed in advance on the aluminum resin coating material 1 on the joining surface 6 does not impair the lubricity at the time of joining because there is little silica on the surface. This facilitates caulking formation during mechanical clinching bonding, and increases the bonding strength. Moreover, the contact corrosion (electric corrosion) which generate | occur | produces when a dissimilar metal contacts is suppressed by the electrical insulation based on the corrosion resistance of the coating film which exists in a joint surface. That is, even if the surface portion of the coating follows the caulking shape of the joint, a predetermined portion from the interface between the aluminum material and the coating has a densely formed silica-rich portion. The material is coated so that the electrical insulation between the aluminum material and the steel material is maintained, and galvanic corrosion is suppressed. In addition, by making a lot of lubricants unevenly distributed on the surface of the coating film, it becomes easier for the aluminum material to follow a complicated joint caulking shape.

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本実施例は一例に過ぎず本発明を限定するものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, a present Example is only an example and does not limit this invention.

実施例1〜34及び比較例1〜13
アルミニウム材として、板厚1.2mmのA6022アルミニウム合金板を用いた。アルミニウム合金板に対して樹脂塗装を施す前に、下記A1〜A3の洗浄を行い供試材とした。
水性塗料の水性ウレタン樹脂としては、アデカボンタイター−HUX320(株式会社ADEKA製)を用い、シリカには下記のものを用いた。また、潤滑剤には、ポリエチレンワックス、PTFEを用いた。シリカと潤滑剤は、表1、2に示す添加量とした。表1、2に示す添加量は、水性ウレタン樹脂の固形分100重量部に対する重量部である。水性塗料の溶媒には水を用い、水性ウレタン樹脂、シリカ及び潤滑剤を水に溶解又は分散して水性塗料を調製した。なお、塗料中の水の量は、表1、2に示す塗膜厚が得られるように適宜選択した。
Examples 1-34 and Comparative Examples 1-13
As the aluminum material, an A6022 aluminum alloy plate having a thickness of 1.2 mm was used. Before applying the resin coating to the aluminum alloy plate, the following A1 to A3 were washed to obtain test materials.
Adekabon titer-HUX320 (manufactured by ADEKA Corporation) was used as the water-based urethane resin of the water-based paint, and the following were used as the silica. Moreover, polyethylene wax and PTFE were used for the lubricant. Silica and lubricant were added in amounts shown in Tables 1 and 2. The addition amounts shown in Tables 1 and 2 are parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solid content of the aqueous urethane resin. Water was used as a solvent for the aqueous paint, and an aqueous paint was prepared by dissolving or dispersing an aqueous urethane resin, silica and a lubricant in water. The amount of water in the coating was appropriately selected so that the coating thicknesses shown in Tables 1 and 2 were obtained.

このようにして調製した水性塗料を、供試材の両面にバーコーターで塗布し、熱風乾燥炉での加熱保持過程と乾燥過程とからなる乾燥工程を経ることで片面に塗膜が形成されたアルミニウム樹脂塗装板の試料を作製した。乾燥工程における加熱保持過程と乾燥過程の条件は、表1、2に示す通りである。   The water-based paint thus prepared was applied to both sides of the test material with a bar coater, and a coating film was formed on one side through a drying process consisting of a heating and holding process in a hot air drying furnace and a drying process. A sample of an aluminum resin coated plate was prepared. Tables 1 and 2 show the conditions of the heating and holding process and the drying process in the drying process.

Figure 2011156825
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Figure 2011156825
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鋼板として、板厚1.0mmの冷延圧延板(SPCC)を用いた。上述のようにして作製したアルミニウム合金樹脂塗装板と前記鋼板を、引張試験用試験片形状と耐食性試験片形状にそれぞれ加工した。引張試験用試験片形状に加工したアルミニウム合金樹脂塗装板と前記鋼板を塗膜が鋼板と接するように重ね合わせてメカニカルクリンチを実施した。メカニカルクリンチの方法としてTOX接合(トックス−リックス プレソテクニック)を用いて、異材積層体を作製した。耐食性試験片形状に加工したアルミニウム合金樹脂塗装板と鋼板についても同様に、TOX接合を用いて異材積層体を作製した。   As the steel plate, a cold-rolled rolled plate (SPCC) having a thickness of 1.0 mm was used. The aluminum alloy resin-coated plate and the steel plate produced as described above were processed into a tensile test specimen shape and a corrosion resistance test specimen shape, respectively. Mechanical clinch was performed by superimposing the aluminum alloy resin-coated plate processed into the shape of a test piece for a tensile test and the steel plate so that the coating film was in contact with the steel plate. A dissimilar material laminate was prepared using TOX bonding (Tox-Rix presso technique) as a mechanical clinch method. Similarly, for the aluminum alloy resin-coated plate and steel plate processed into the corrosion resistance test piece shape, a dissimilar material laminate was produced using TOX bonding.

アルミニウム板の洗浄方法を以下に記す。
A1:40℃市販のアルカリ脱脂剤(水酸化ナトリウム系)に10秒間浸漬+40℃、
10%硝酸に10秒間浸漬
A2:40℃、5%水酸化ナトリウム水溶液に10秒間浸漬
A3:40℃、10%硝酸に10秒間浸漬
The method for cleaning the aluminum plate is described below.
A1: 40 ° C immersion in a commercially available alkaline degreasing agent (sodium hydroxide type) for 10 seconds + 40 ° C,
Immerse in 10% nitric acid for 10 seconds A2: Immerse in 40% at 5 ° C, 5% aqueous sodium hydroxide solution A3: Immerse in 10% nitric acid at 40 ° C for 10 seconds

使用したシリカを以下に示す。
B1:AEROSIL200(乾式シリカ、日本アエロジル社製)
B2:SHIELDEX(カルシウムイオン交換シリカ、W.R.Grace社製)
The silica used is shown below.
B1: AEROSIL200 (dry silica, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.)
B2: SHIELDEX (calcium ion exchange silica, manufactured by WR Grace)

上記のようにして調製したアルミニウム合金樹脂塗装板の試料を、下記の通りに測定、評価した。
1)塗膜安定性
アルミニウム合金樹脂塗装板の密着性と強度を表す指標として、塗膜安定性を評価した。アルミニウム材上に形成した塗膜にセロハンテープを貼り付け、剥がしたセロハンテープへの剥離粉付着の有無を目視により確認した。下記の基準で評価した。
○:剥離粉の付着無し
×:剥離粉の付着有り
○を合格とし、×を不合格とした。
A sample of the aluminum alloy resin coated plate prepared as described above was measured and evaluated as follows.
1) Coating film stability The coating film stability was evaluated as an index representing the adhesion and strength of an aluminum alloy resin-coated plate. A cellophane tape was affixed to the coating film formed on the aluminum material, and the presence or absence of release powder adhered to the peeled cellophane tape was visually confirmed. Evaluation was made according to the following criteria.
○: No adhesion of release powder ×: Adhesion of release powder ○ was accepted and x was rejected.

2)塗膜中のシリカ成分の分布
アルミニウム合金樹脂塗装板の試料を100mm×100mmに切断した。試料上の塗膜における深さ方向のシリカの分布として、シリコン原子分布をGD−OESを用いて測定した。測定結果を、下記基準a、bにより分類した。GD−OES装置は、堀場製作所製JY5000RFを用い、アノード径φ4mmで測定した。また、測定条件としてアルゴンガス雰囲気圧力600Pa、出力30W、シリコン原子の検出波長0.288μm、シリコン原子の検出感度を決定する光電子増倍管の加速電圧を999Vとした。測定後にスパッタリングにより掘られた穴の深さをスパッタリング時間で割ることでスパッタリング速度を求め、スパッタリング時間を塗膜深さに換算した。
a:アルミニウム材との界面から0.1μmまでの塗膜中に存在するシリコン原子濃度
が、それよりも表面側に存在するシリカの濃度よりも高い
b:アルミニウム材との界面から0.1μmまでの塗膜中に存在するシリコン原子濃度
が、それよりも表面側に存在するシリカの濃度以下
2) Distribution of silica component in coating film A sample of an aluminum alloy resin coated plate was cut into 100 mm × 100 mm. As the distribution of silica in the depth direction in the coating film on the sample, the silicon atom distribution was measured using GD-OES. The measurement results were classified according to the following criteria a and b. The GD-OES apparatus used JY5000RF by Horiba, Ltd., and measured with an anode diameter of 4 mm. As measurement conditions, the argon gas atmosphere pressure was 600 Pa, the output was 30 W, the detection wavelength of silicon atoms was 0.288 μm, and the acceleration voltage of the photomultiplier tube for determining the detection sensitivity of silicon atoms was 999 V. After the measurement, the depth of the hole dug by sputtering was divided by the sputtering time to obtain the sputtering rate, and the sputtering time was converted to the coating film depth.
a: The concentration of silicon atoms present in the coating film from the interface with the aluminum material to 0.1 μm is higher than the concentration of silica present on the surface side b: From the interface with the aluminum material to 0.1 μm The concentration of silicon atoms present in the paint film is less than the concentration of silica present on the surface side.

3)接合強度
アルミニウム合金樹脂塗装板及び鋼板を100mm×30mmに切断し、40mm×30mmの部分でラップさせた。トックス−リックス プレソテクニック(株)社製「FKS−1−0701」を使用し、パンチ品番「10.200.298379」、ダイ品番「14.00.258052」、成型速度60ストローク/分にて、パンチ側をアルミニウム合金樹脂塗装材、ダイ側を鋼材として積層部にTOX接合を施し、160mm×30mmの異材積層体試験片を作製し試験片の引張せん断強度を測定した。下記基準で評価した。
○:引張せん断強度≧1500N
△:1500N>引張せん断強度≧1000N
×:引張せん断強度<1000N
○を合格とし、△と×を不合格とした。
3) Joining strength The aluminum alloy resin-coated plate and the steel plate were cut into 100 mm × 30 mm and lapped at a portion of 40 mm × 30 mm. Using “FKS-1-0701” manufactured by Tox-Rix Pressotechnics Co., Ltd., punch part number “10.200.2298379”, die part number “14.00.2558052”, molding speed 60 strokes / minute Then, TOX bonding was performed on the laminated portion with the aluminum alloy resin coating material on the punch side and the steel side on the die side, a 160 mm × 30 mm dissimilar material laminate test piece was prepared, and the tensile shear strength of the test piece was measured. Evaluation was made according to the following criteria.
○: Tensile shear strength ≧ 1500 N
Δ: 1500 N> tensile shear strength ≧ 1000 N
X: Tensile shear strength <1000 N
○ was accepted and Δ and × were rejected.

4)耐食性試験
アルミニウム樹脂塗装板及び鋼板を150mm×60mmに切断し150mm×30mmラップさせ、トックス−リックス プレソテクニック(株)社製「FKS−1−0701」を使用し、パンチ品番「10.200.298379」、ダイ品番「14.00.258052」、成型速度60ストローク/分にて、パンチ側をアルミニウム樹脂塗装材、ダイ側を鋼材として積層部にTOX接合を施し、150mm×90mmの異材積層体試験片を作製した。次いで、これに化成処理及び電着塗装処理を施した後、試験片のエッジを白色ペイント(日本ペイント製)でシールし、この試験片をSAE−J2334に準拠したサイクル腐食試験(0.5%NaCl+0.1%CaCl+0.075%NaHCOの25℃水溶液に浸漬→60℃、50%RH以下で乾燥→50℃、98%RH以上での湿潤)を30サイクル行い、この試験後に接合部を剥離して観察し、アルミニウム材の最大腐食深さを測定して耐食性を評価した。下記の基準で評価した。
◎:0.1mm未満
○:0.1mm以上0.2mm未満
×:0.2mm以上
◎と○を合格とし、×を不合格とした。
4) Corrosion resistance test An aluminum resin coated plate and a steel plate are cut into 150 mm × 60 mm, wrapped 150 mm × 30 mm, and “FKS-1-0701” manufactured by Tox-Rix Pressotechnics Co., Ltd. is used. 200.298379 ", die part number" 14.00.2558052 ", molding speed 60 strokes / min, punch side with aluminum resin coating material, die side with steel material, and TOX joining to the laminated part, 150mm x 90mm dissimilar material A laminate test piece was prepared. Next, after chemical conversion treatment and electrodeposition coating treatment were applied to this, the edge of the test piece was sealed with white paint (manufactured by Nippon Paint), and this test piece was subjected to a cycle corrosion test (0.5%) in accordance with SAE-J2334. 30 cycles of NaCl + 0.1% CaCl 2 + 0.075% NaHCO 3 in a 25 ° C. aqueous solution → 60 ° C., drying at 50% RH or less → 50 ° C., wet at 98% RH or more) The corrosion resistance was evaluated by measuring the maximum corrosion depth of the aluminum material. Evaluation was made according to the following criteria.
A: Less than 0.1 mm B: 0.1 mm or more and less than 0.2 mm X: 0.2 mm or more A and B were accepted and x was rejected.

アルミニウム合金樹脂塗装板についての塗膜安定性と塗膜構造(潤滑塗膜中のシリカ成分の分布)、ならびに、異材積層体についての接合強度と耐食性を評価した結果を、表3、4に示す。   Tables 3 and 4 show the results of evaluation of coating film stability and coating film structure (distribution of silica components in the lubricating coating film) for the aluminum alloy resin-coated plate, and bonding strength and corrosion resistance of the dissimilar material laminate. .

Figure 2011156825
Figure 2011156825

Figure 2011156825
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実施例1〜34では、アルミニウム合金樹脂塗装板についての塗膜安定性が合格であり、塗膜構造も良好であった。また、異材積層体についての接合強度と耐食性も、合格であった。   In Examples 1-34, the coating film stability about an aluminum alloy resin coating board was a pass, and the coating-film structure was also favorable. Moreover, the joint strength and corrosion resistance of the dissimilar material laminate were also acceptable.

比較例1では、塗膜厚が薄過ぎたためTOX接合によるかしめが形成され難く、アルミニウム合金樹脂塗装板の塗膜安定性に劣った。これによって、異材積層体の接合強度と耐食性も劣った。
比較例2では、塗膜厚が厚過ぎたため塗膜にクラックが生じ塗膜の脱落が著しく、アルミニウム合金樹脂塗装板の塗膜安定性が劣った。これによって、金属接触部が局所的に起こり、異材積層体の耐食性が劣った。
比較例3では、塗膜中のシリカの粒径が大き過ぎたため塗膜からの脱落が著しく塗膜にクラックが発生し、アルミニウム合金樹脂塗装板の塗膜安定性が劣った。これによって、異材積層体の接合強度と耐食性が劣った。
比較例4では、塗膜中のシリカ含有量が少な過ぎたため、アルミニウム合金樹脂塗装板の塗膜安定性に劣った。これによって、異材積層体の耐食性が劣った。
比較例5では、塗膜中のシリカ含有量が多過ぎたため塗膜が脆くなり、アルミニウム合金樹脂塗装板の塗膜安定性が劣った。これによって、接合部で塗膜にクラックが生じ、異材積層体の接合強度と耐食性が劣った。
比較例6では、潤滑剤の粒径が小さ過ぎたため十分なかしめができず、アルミニウム合金樹脂塗装板の塗膜安定性に劣った。これによって、異材積層体の接合強度が劣った。
比較例7では、潤滑剤の粒径が大き過ぎたために塗膜からの脱落が著しく塗膜にクラックが発生し、アルミニウム合金樹脂塗装板の塗膜安定性が劣った。これによって、異材積層体の接合強度と耐食性が劣った。
比較例8では、潤滑剤の添加量が少な過ぎたため十分なかしめができず、アルミニウム合金樹脂塗装板の塗膜安定性に劣った。これによって、異材積層体の接合強度が劣った。
比較例9では、潤滑剤の添加量が多過ぎたため塗膜の強度が低下し、アルミニウム合金樹脂塗装板の塗膜安定性が劣った。これによって、異材積層体の接合強度も劣った。
比較例10では、塗膜の加熱保持過程における温度が低過ぎたため、塗膜表面のシリカ濃度がアルミニウム材との界面附近よりも高くなった。これにより、アルミニウム合金樹脂塗装板の塗膜安定性が劣った。そして、塗膜にクラックが生じ、これに水分が侵入することにより異種金属接触腐食が発生した。その結果、異材積層体の接合強度と耐食性が劣った。
比較例11では、保持時間が短いため、塗膜表面のシリカ濃度がアルミニウム材との界面附近よりも高くなった。これにより、アルミニウム合金樹脂塗装板の塗膜安定性が劣った。そして、塗膜にクラックが生じ、これに水分が侵入することにより異種金属接触腐食が発生した。その結果、異材積層体の接合強度と耐食性が劣った。
比較例12では、塗膜中のシリカの粒径が小さ過ぎたため、アルミニウム合金樹脂塗装板の塗膜安定性に劣った。これによって、異材積層体の耐食性が劣った。
比較例13では、塗膜の加熱保持過程における温度が高過ぎたため、塗膜表面のシリカ濃度がアルミニウム材との界面附近よりも高くなった。アルミニウム合金樹脂塗装板の塗膜安定性が劣った。そして、塗膜にクラックが生じ、これに水分が侵入することにより異種金属接触腐食が発生した。その結果、異材積層体の接合強度と耐食性が劣った。
In Comparative Example 1, since the coating thickness was too thin, caulking due to TOX bonding was difficult to form, and the coating stability of the aluminum alloy resin coated plate was poor. As a result, the bonding strength and corrosion resistance of the dissimilar material laminate were also inferior.
In Comparative Example 2, since the coating film thickness was too thick, the coating film was cracked and the coating film dropped out significantly, and the coating stability of the aluminum alloy resin coated plate was inferior. Thereby, a metal contact part occurred locally and the corrosion resistance of the dissimilar material laminated body was inferior.
In Comparative Example 3, since the silica particle size in the coating film was too large, the coating film dropped out significantly, and the coating film was cracked, and the coating stability of the aluminum alloy resin coated plate was poor. Thereby, the joining strength and corrosion resistance of the dissimilar material laminate were inferior.
In Comparative Example 4, since the silica content in the coating film was too small, the coating film stability of the aluminum alloy resin coated plate was poor. Thereby, the corrosion resistance of the dissimilar material laminate was inferior.
In comparative example 5, since there was too much silica content in a coating film, the coating film became weak and the coating-film stability of the aluminum alloy resin coating board was inferior. As a result, cracks occurred in the coating film at the joint, and the joint strength and corrosion resistance of the dissimilar material laminate were inferior.
In Comparative Example 6, since the particle size of the lubricant was too small, sufficient caulking could not be performed, and the coating stability of the aluminum alloy resin coated plate was poor. Thereby, the joining strength of the dissimilar material laminate was inferior.
In Comparative Example 7, since the lubricant particle size was too large, the coating film dropped out significantly and cracks occurred in the coating film, and the coating stability of the aluminum alloy resin coated plate was inferior. Thereby, the joining strength and corrosion resistance of the dissimilar material laminate were inferior.
In Comparative Example 8, since the amount of lubricant added was too small, sufficient caulking was not possible, and the coating stability of the aluminum alloy resin coated plate was poor. Thereby, the joining strength of the dissimilar material laminate was inferior.
In Comparative Example 9, since the amount of lubricant added was too large, the strength of the coating film was reduced, and the coating film stability of the aluminum alloy resin coated plate was inferior. Thereby, the joining strength of the dissimilar material laminate was also inferior.
In Comparative Example 10, since the temperature in the heating and holding process of the coating film was too low, the silica concentration on the coating film surface was higher than near the interface with the aluminum material. Thereby, the coating-film stability of the aluminum alloy resin coating board was inferior. Then, cracks were generated in the coating film, and the invasion of moisture into the coating film caused dissimilar metal contact corrosion. As a result, the bonding strength and corrosion resistance of the dissimilar material laminate were inferior.
In Comparative Example 11, since the holding time was short, the silica concentration on the coating film surface was higher than that near the interface with the aluminum material. Thereby, the coating-film stability of the aluminum alloy resin coating board was inferior. Then, cracks were generated in the coating film, and the invasion of moisture into the coating film caused dissimilar metal contact corrosion. As a result, the bonding strength and corrosion resistance of the dissimilar material laminate were inferior.
In Comparative Example 12, since the particle size of the silica in the coating film was too small, the coating film stability of the aluminum alloy resin coated plate was inferior. Thereby, the corrosion resistance of the dissimilar material laminate was inferior.
In Comparative Example 13, since the temperature in the heating and holding process of the coating film was too high, the silica concentration on the coating film surface was higher than near the interface with the aluminum material. The coating stability of the aluminum alloy resin coated plate was poor. Then, cracks were generated in the coating film, and the invasion of moisture into the coating film caused dissimilar metal contact corrosion. As a result, the bonding strength and corrosion resistance of the dissimilar material laminate were inferior.

優れた塗膜安定性、成形性及び耐食性を有するアルミニウム樹脂塗装材を提供できる。更に、係るアルミニウム樹脂塗装材と鋼材とをメカニカルクリンチ接合して、異種金属による接触腐食が抑制され、かつ、接合強度と接合性に優れた異材積層体を提供できる。   An aluminum resin coating material having excellent coating film stability, moldability and corrosion resistance can be provided. Furthermore, the aluminum resin coating material and the steel material are mechanically clinched to provide a dissimilar material laminate in which contact corrosion due to dissimilar metals is suppressed and which has excellent bonding strength and bondability.

1……アルミニウム樹脂塗装材、アルミニウム材
2……鋼材
3……塗膜
31……塗膜表面
4……パンチ
5……ダイ
6……接合面
7……潤滑剤
I……アルミニウム材と塗膜との界面
L……界面から塗膜表面側に1μmまでの部分
M……塗膜表面から深さ方向に1μmまでの部分
1 ... Aluminum resin coating material, aluminum material 2 ... Steel material 3 ... Coating film 31 ... Coating film surface 4 ... Punch 5 ... Die 6 ... Joint surface 7 ... Lubricant I ... Coating with aluminum material Interface with the film L …… Part from the interface to the surface of the coating up to 1 μm M …… Part from the surface of the coating to the depth of 1 μm

Claims (7)

アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム材と、当該アルミニウム材の少なくとも一方の面に形成され0.5〜10μmの乾燥厚さを有する塗膜とを備え、当該塗膜は、水性ウレタン樹脂と、0.01〜0.05μmの平均粒径を有し前記水性ウレタン樹脂の固形分100重量部に対して1〜10重量部のシリカと、0.1〜0.5μmの平均粒径を有し前記水性ウレタン樹脂の固形分100重量部に対して1〜30重量部の潤滑剤とを含み、前記アルミニウム材との界面から厚さ方向に0.1μmまでの塗膜中に存在するシリカの濃度が、それよりも表面側に存在するシリカの濃度よりも高いことを特徴とするアルミニウム樹脂塗装材。   An aluminum material made of aluminum or an aluminum alloy; and a coating film formed on at least one surface of the aluminum material and having a dry thickness of 0.5 to 10 μm. 1 to 10 parts by weight of silica having an average particle diameter of 01 to 0.05 μm and 100 parts by weight of the solid content of the aqueous urethane resin, and the aqueous particle having an average particle diameter of 0.1 to 0.5 μm 1 to 30 parts by weight of a lubricant with respect to 100 parts by weight of the solid content of the urethane resin, and the concentration of silica present in the coating film from the interface with the aluminum material to 0.1 μm in the thickness direction, An aluminum resin coating material characterized by being higher than the concentration of silica present on the surface side. 前記塗膜表面から深さ方向に0.1μmまでの塗膜中に存在する潤滑剤の濃度が、それよりも深い塗膜中に存在する潤滑剤の濃度よりも高い、請求項1に記載のアルミニウム樹脂塗装材。   The concentration of a lubricant present in a coating film having a depth of 0.1 μm from the surface of the coating film to a depth of 0.1 μm is higher than the concentration of a lubricant present in a coating film deeper than that. Aluminum resin coating material. 前記シリカがカルシウムイオン交換コロイダルシリカである、請求項1又は2に記載のアルミニウム樹脂塗装材。   The aluminum resin coating material according to claim 1 or 2, wherein the silica is calcium ion exchange colloidal silica. 請求項1又は2に記載のアルミニウム樹脂塗装材と鋼材とを、前記アルミニウム樹脂塗装材の塗膜が鋼材と接するように重ね、パンチ側をアルミニウム樹脂塗装材としダイ側を鋼材として配置し、前記アルミニウム樹脂塗装材と鋼材とをメカニカルクリンチにより接合することを特徴とする異材積層体。   The aluminum resin coating material and the steel material according to claim 1 or 2 are stacked so that the coating film of the aluminum resin coating material is in contact with the steel material, the punch side is disposed as the aluminum resin coating material, and the die side is disposed as the steel material, A dissimilar material laminate in which an aluminum resin coating material and a steel material are joined by mechanical clinch. 請求項3に記載のアルミニウム樹脂塗装材と鋼材とを、前記アルミニウム樹脂塗装材の塗膜が鋼材と接するように重ね、パンチ側をアルミニウム樹脂塗装材としダイ側を鋼材として配置し、前記アルミニウム樹脂塗装材と鋼材とをメカニカルクリンチにより接合することを特徴とする異材積層体。   The aluminum resin coating material according to claim 3 and a steel material are stacked such that the coating film of the aluminum resin coating material is in contact with the steel material, the punch side is disposed as the aluminum resin coating material, and the die side is disposed as the steel material, and the aluminum resin is disposed. A dissimilar material laminate in which a coating material and a steel material are joined by mechanical clinch. アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム材の少なくとも一方の面に、水性ウレタン樹脂と、0.01〜0.05μmの平均粒径を有し前記水性ウレタン樹脂の固形分100重量部に対して1〜10重量部のシリカと、0.1〜0.5μmの平均粒径を有し前記水性ウレタン樹脂の固形分100重量部に対して1〜30重量部の潤滑剤とを含む水性塗料を塗布し、60〜80℃で5〜20秒間保持する加熱保持過程を含む乾燥工程で厚さ0.5〜10μmの塗膜を形成することを特徴とするアルミニウム樹脂塗装材の製造方法。   An aqueous urethane resin and an average particle diameter of 0.01 to 0.05 μm on at least one surface of an aluminum material made of aluminum or an aluminum alloy, and 1 to 10 relative to 100 parts by weight of the solid content of the aqueous urethane resin Applying an aqueous paint containing 1 part by weight of silica and 1 to 30 parts by weight of a lubricant with respect to 100 parts by weight of the solid content of the aqueous urethane resin having an average particle size of 0.1 to 0.5 µm, A method for producing an aluminum resin coating material, comprising forming a coating film having a thickness of 0.5 to 10 µm by a drying step including a heating and holding step of holding at 60 to 80 ° C for 5 to 20 seconds. 前記シリカがカルシウムイオン交換コロイダルシリカである、請求項6に記載のアルミニウム樹脂塗装材の製造方法。   The manufacturing method of the aluminum resin coating material of Claim 6 whose said silica is a calcium ion exchange colloidal silica.
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