JP2771279B2 - リン酸亜鉛処理性に優れた成形加工用アルミニウム合金板 - Google Patents

リン酸亜鉛処理性に優れた成形加工用アルミニウム合金板

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JP2771279B2 JP1245439A JP24543989A JP2771279B2 JP 2771279 B2 JP2771279 B2 JP 2771279B2 JP 1245439 A JP1245439 A JP 1245439A JP 24543989 A JP24543989 A JP 24543989A JP 2771279 B2 JP2771279 B2 JP 2771279B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は成形加工用アルミニウム合金板に係り、より
詳しくは、自動車パネル材、家電パネル材等のように、
プレス成形加工した後、化成処理、電着塗装、仕上げ塗
装等の表面処理が施される用途に適する表面処理(リン
酸亜鉛処理)性に優れた成形加工用アルミニウム合金板
に関するものである。
(従来の技術及び解決しようとする課題) 従来、自動車パネル材、家電パネル材等を一例とする
各種成形加工用アルミニウム合金圧延板としては、一般
に成形加工性を向上させるため、ロール表面をショット
ブラスト法や放電加工法で粗面化させたRDC仕上げ面を
有するアルミニウム合金板が使用されている。
これらアルミニウム合金板は、まずプレス成形され、
次いで脱脂後、化成処理し、電着塗装、仕上げ塗装等の
表面処理が施されるのが一般的である。
このうち、化成処理は、塗膜の密着性、耐食性を向上
させると共に塗装後の外観性(鮮映性)を良くする等、
塗装材の表面処理の効果をより効率的に得るために行わ
れるものである。
現在、自動車用パネル材等は鋼が主体であり、化成処
理は主にリン酸亜鉛処理が行われており、アルミニウム
製パネル材も同一ラインを通板できることが要求されて
いる。
しかし、化成処理、特にリン酸亜鉛処理を上記表面形
態を持つアルミニウム合金板に適用した場合、リン酸亜
鉛の付着に筋状のムラが発生する等、不均一化を起こ
し、塗装後の鮮映性の低下、塗膜密着性や耐食性の不良
等、多くの問題があった。
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためにな
されたものであって、化成処理で均一なリン酸亜鉛付着
が得られる等、優れた表面処理(リン酸亜鉛処理)性を
有すると共に、塗装後の仕上り性を良くし、更に従来の
RDCの優れた成形性をも有する成形加工用アルミニウム
合金板を提供することを目的とするのである。
(課題を解決するための手段) 前記目的を達成するため、本発明者らは、リン酸亜鉛
処理性が良くない原因の究明に努めると共に、その対応
策を見い出すべく鋭意研究を重ねた。
その結果、上記表面形態を持つアルミニウム合金板表
面は粗度が非常に粗く、且つ凹凸がランダムで、水平部
分の占める割合が少ないことが原因であることが判明
し、この原因究明の結果に鑑み、板表面形態を特定の手
段によってコントロールすることにより、従来のRDCの
優れた特性を劣化させずにリン酸亜鉛処理性を顕著に向
上し、更に塗装後の仕上り性を向上し得ることを見い出
し、ここに本発明をなしたものである。
すなわち、本発明は、研磨により表面が粗面化された
圧延ロールで圧延されたアルミニウム合金板表面の少な
くとも圧延方向と直角方向の平均粗さ(Ra)が0.35μm
以下で、かつ、最大粗さ(Rmax)が5μm以下となるよ
うに圧延ロールにて表面粗さが調整されていることを特
徴とする表面処理性に優れた成形加工用アルミニウム合
金板を要旨とするものである。
また、他の本発明は、前記アルミニウム合金板につ
き、更に、レーザー加工された圧延ロールで圧延し転写
されたアルミニウム合金板表面の微視的形態が、平坦な
山頂部を有する円形台形状の山部とその周囲を取り囲む
溝状の谷部とからなる圧痕と、平坦な山頂部とほゞ同等
の高さを有する中間平坦部とで構成された表面形態にお
いて、山頂部及び中間平坦部が前記表面粗さを有し、か
つ、圧痕の平均的外径が100〜300μm、ピッチが150〜5
00μmで、更に溝状谷部の幅(W)が20μm≦W≦75μ
m、深さ(d)が3μm≦d≦20μmを満足することを
特徴とする表面処理性に優れた成形加工用アルミニウム
合金板を要旨とするものである。
以下に本発明を更に詳細に説明する。
(作用) まず、従来、表面処理性が良好でなかった原因につい
て本発明者らが検討した結果について述べる。
前記の如く、従来のアルミニウム合金板の表面性状調
整方法は、ショットピーニング等々により粗面化された
圧延ロールにより、アルミニウム合金圧延板の表面をダ
ル仕上面としていた。
一方、本発明では、研磨により表面調整した圧延ロー
ルを用いてアルミニウム合金板の表面性状を調整するの
である。その際、表面性状の調整基準としては、圧延板
表面の平均粗さ(Ra)と最大粗さ(Rmax)を採用し、評
価する。
更に、他の本発明では、該アルミニウム合金板につ
き、更に、レーザー加工により表面調整した圧延ロール
を用いて板の表面性状を調整するのである。その際、表
面性状の調整基準は、圧延板に転写された圧痕の径及び
ピッチ、円形台形部の山部を囲む溝状の谷部の幅及び谷
の深さを採用し、評価する。
前者のように、研磨により表面調整した圧延ロールに
より圧延された圧延板の表面の状態は、第1図(a)に
示す如く、粗度が粗く、凹凸がランダムで、水平部分の
占める割合が少なく、圧延方向に延びている。すなわ
ち、一定の長さlの間での凸部の数が少なく、深さも深
い。
本発明者らは試験研究によれば、表面粗度が化成処
理、特にリン酸亜鉛析出反応と密接な関係にあり、凹凸
部の凸部にリン酸亜鉛の核が生成し易く、凹部の先端が
比較的鋭って、しかも間隔が狭い部分では、所定時間内
では析出反応が起こり難いことが判明した。
その結果、表面平均粗さ(Ra)を0.35μm以下、最大
粗さ(Rmax)を5μm以下にすることにより、第1図
(b)に示す如く、凹部の深さが浅くなり、且つ一定の
長さlの間での凸部の数も多くなり、リン酸亜鉛の結晶
核生成が多くなり、反応が均一になり、このため稠密
で、しかも小さな結晶ができる。したがって、筋模様の
発生が防止でき、しかも仕上げ塗装後の仕上り性(鮮映
性)が優れることが判明した。
次に、後者のように、レーザー加工により表面調整し
た圧延ロールにより圧延されたアルミニウム合金板の表
面圧痕の状態は、第2図に示す如く、円形台形状の平坦
な山頂部を有する山部と周囲を取囲む、溝状の谷部とか
らなる圧痕部分と、平坦な山頂部とほゞ同等の高さを有
する中間平坦部とに区別され、レーザー加工条件を調整
することにより容易に調整できる。また、溝状の谷部の
深さ、幅は圧延条件によっても調整することができる。
本発明者らは試験研究によれば、溝状谷部の幅(W)
が20μm≦W≦75μm、深さが3μm≦d≦20μm、好
ましくは8〜16μmの範囲とすることにより、リン酸亜
鉛の溝部におけるムラがなくなり、更に、圧痕の径を10
0〜300μm、ピッチを150〜500μmの範囲に調整するこ
とにより、良好な鮮映性が得られることが判明した。な
お、深さが3μm未満の場合、リン酸亜鉛の付着性、鮮
映性は良いが、成形性が劣ることが判った。
勿論、山頂部及び中間平坦部の表面粗さは、前述の研
磨により表面が粗面化された圧延ロールで圧延されたア
ルミニウム合金板の表面粗さの条件を有している。
なお、本発明のアルミニウム合金の材質は特に制限さ
れず、用途に応じた種々の成分系、組成のものが可能で
ある。また、他の圧延条件、塗装条件等も制限されない
ことは云うまでもない。
(実施例) 次に本発明の実施例を示す。
実施例1 プレス成形加工用に多用されているAl-Mg系の5182合
金(Mg含有量4.5wt%以上)につき、研磨条件を変えた
圧延ロールを使用して圧延し、板表面部の平均粗さ(R
a)と最大粗さ(Rmax)を変えたアルミニウム合金圧延
板(板厚1.0mm)を製造し、供試材とした。
次いで、この供試材について、塗装前の下地処理とし
てリン酸亜鉛処理を実施した後、塗装膜を付与し、下地
処理であるリン酸亜鉛処理後の表面筋模様、均一性、塗
装後の仕上り性(鮮映性、密着性)等を調査した。その
結果を第1表に示す。
なお、リン酸亜鉛処理方法と塗装方法は、自動車パネ
ル材に対して一般に使用されている方法を採用した。そ
の詳細を以下に示す。
リン酸亜鉛処理及び塗装方法 75mm×150mmの試験片→脱脂(弱アルカリ脱脂剤、50
℃×30秒)→水洗→表面調整(市販コロイドチタン液、
RT×20秒)→リン酸亜鉛処理(市販液、40℃×2分)→
水洗→乾燥→カチオン電着塗装(市販液、170℃×30分
焼付、膜厚15〜20μm)→中塗り(140℃×30分焼付、
膜厚25μm)→上塗(140℃×30分焼付、膜厚25μm)
の工程により処理した。
リン酸亜鉛の付着均一性 リン酸亜鉛処理後、外観目視観察及びSEM観察にて調
査し、○(良好)、△(やゝ良)、×(不良)にて評価
した。
鮮映性の評価 塗装後の試験片を携帯用鮮明度測定装置を用い、鮮映
性を評価した。
塗膜密着性 塗装後の試験片を沸騰純水中に30分浸漬した後、取り
出し、その直後に2mmピッチのゴバン目をカッターナイ
フにより100目切り、セロテープ剥離テストを行ない、
塗膜密着性を評価した。
第1表に示すように、本発明範囲内に板表面の粗さを
調整した材料はいずれも、リン酸亜鉛処理後、表面に筋
模様の発生がなく、付着が均一であった。SEM観察の結
果、本発明材はリン酸亜鉛結晶が小さく稠密であった。
また、塗装後、鮮映性、塗膜密着性も優れることが確認
された。
実施例2 実施例1において、良好な結果が得られた第1表のN
o.3圧延板を、更に、圧延ロール表面にレーザー加工に
より種々に調整した圧延ロールを用いて圧延し、圧痕の
外径、ピッチ、溝幅、溝深さ等を変えたアルミニウム合
金圧延板を製造し、供試材とした。
次いで、この供試材について、実施例1の場合と同
様、塗装前の下地処理としてリン酸亜鉛処理を実施した
後、塗装膜を付与し、下地処理であるリン酸亜鉛処理後
の付着均一性、塗装後の仕上り性(鮮映性)等を調査し
た。
その結果を第2表に示す。
ここで、リン酸亜鉛処理及び塗装方法と、リン酸亜鉛
の付着均一性及び鮮映性の評価は実施例1の場合と同様
の要領にて行った。
なお、圧痕の外径、ピッチ及び溝幅は板表面のSEM観
察により測定した。また、溝深さは顕微鏡を用い、焦点
深度測定法により測定した。
第2表に示すように、本発明範囲内に圧痕の外径、ピ
ッチ、溝状の谷部幅及び深さを調整した材料はいずれ
も、リン酸亜鉛処理後の付着ムラがなく均一で、しかも
塗装後の鮮映性が優れることが確認された。
(発明の効果) 以上詳述したように、本発明によれば、研磨により表
面が粗面化された圧延ロールを用い、或いは更にレーザ
ー加工された圧延ロールを用いてアルミニウム合金板の
表面性状が調整されているので、RDC仕上げ面を有する
圧延材の優れたプレス成形性を損なうことなく、優れた
処理(リン酸亜鉛処理)性、塗装後の鮮映性を得ること
ができる。特に成形加工後の表面処理が重要視される自
動車パネル、家電パネル等の需要分野において、下地処
理性、塗装仕上り性に優れるアルミ素材を提供できる効
果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)、(b)はアルミニウム合金板の表面粗さ
を説明する図で、(a)は従来の場合を示し、(b)は
本発明の場合を示し、 第2図(a)、(b)はアルミニウム合金板表面に圧痕
がある状態を示す図で、(a)は平面図であり、(b)
は(a)のA−A′線断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B21J 3/00 B21B 1/22,27/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】研磨により表面が粗面化された圧延ロール
    で圧延されたアルミニウム合金板表面の少なくとも圧延
    方向と直角方向の平均粗さ(Ra)が0.35μm以下で、か
    つ、最大粗さ(Rmax)が5μm以下となるように圧延ロ
    ールにて表面粗さが調整されていることを特徴とするリ
    ン酸亜鉛処理性に優れた成形加工用アルミニウム合金
    板。
  2. 【請求項2】請求項1に記載のアルミニウム合金板につ
    き、更に、レーザー加工された圧延ロールで圧延して転
    写されたアルミニウム合金板表面の微視的形態が、平坦
    な山頂部を有する円形台形状の山部とその周囲を取り囲
    む溝状の谷部とからなる圧痕と、平坦な山頂部とほゞ同
    等の高さを有する中間平坦部とで構成された表面形態に
    おいて、山頂部及び中間平坦部が請求項1に記載の表面
    粗さを有し、かつ、圧痕の平均的外径が100〜300μm、
    ピッチが150〜500μmで、更に溝状谷部の幅(W)が20
    μm≦W≦75μm、深さ(d)が3μm≦d≦20μmを
    満足することを特徴とするリン酸亜鉛処理性に優れた成
    形加工用アルミニウム合金板。
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