JP2812791B2 - 耐食性に優れた塗装ａ１またはａ１合金材 - Google Patents
耐食性に優れた塗装ａ１またはａ１合金材Info
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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、塗装後耐食性が良好であり自動車、車輌、
家庭電気製品等の外板材や建材等として有用な塗装Alま
たはAl合金材に関するものである。
家庭電気製品等の外板材や建材等として有用な塗装Alま
たはAl合金材に関するものである。
［従来の技術］ 自動車や家庭用各種電気製品等の外板材等としては、
従来より防食対策として純ZnめっきやZn合金めっきを施
したZn系めっき鋼板が広く用いられている。ところが最
近特に自動車分野において、燃費向上および排ガス低減
といった観点から軽量化の要請が高まり、こうした要望
に沿うものとしてAlまたはAl合金（以下、Al合金で代表
する）が注目されている。Al合金材は軽量であるばかり
か、素材自体の耐食性が優れたものであり、大いに期待
されているが、外板材等として電着塗装等を施した後の
塗装後耐食性が意外に悪く、特に腐食環境下では短期間
のうちに糸錆が発生するという欠点があるため、必ずし
も期待通りとは言えない。
従来より防食対策として純ZnめっきやZn合金めっきを施
したZn系めっき鋼板が広く用いられている。ところが最
近特に自動車分野において、燃費向上および排ガス低減
といった観点から軽量化の要請が高まり、こうした要望
に沿うものとしてAlまたはAl合金（以下、Al合金で代表
する）が注目されている。Al合金材は軽量であるばかり
か、素材自体の耐食性が優れたものであり、大いに期待
されているが、外板材等として電着塗装等を施した後の
塗装後耐食性が意外に悪く、特に腐食環境下では短期間
のうちに糸錆が発生するという欠点があるため、必ずし
も期待通りとは言えない。
糸錆の発生機構および成長機構については未だ完全に
解明されている訳ではないが、糸錆発生の主原因の１つ
はAl合金に対する塗膜密着性不良にあると考えられてい
る。即ちAl合金材の表面は緻密な酸化物よりなる不働態
皮膜で覆われているので、この上に塗料を塗布してもAl
合金素地との間に直接的な塗膜結合を形成するものとは
ならない。また鋼板等の塗装性改善法として汎用されて
いる燐酸塩処理をAl合金材に施したとしても、Al合金材
表面に存在する不働態皮膜によって化成処理が妨げら
れ、満足な燐酸塩皮膜は形成されない。
解明されている訳ではないが、糸錆発生の主原因の１つ
はAl合金に対する塗膜密着性不良にあると考えられてい
る。即ちAl合金材の表面は緻密な酸化物よりなる不働態
皮膜で覆われているので、この上に塗料を塗布してもAl
合金素地との間に直接的な塗膜結合を形成するものとは
ならない。また鋼板等の塗装性改善法として汎用されて
いる燐酸塩処理をAl合金材に施したとしても、Al合金材
表面に存在する不働態皮膜によって化成処理が妨げら
れ、満足な燐酸塩皮膜は形成されない。
そこでこうした問題を解消するため、Al合金材の表面
にZn系めっき等を施し、その上を燐酸塩処理することに
よって塗膜密着性を高める方法が提案され（特開昭61−
157693号）、それなりの成果を得ている。ところがこの
方法では、糸錆の発生時期は遅らせることができるもの
の、腐食環境下では比較的早い時期に塗膜膨れが起こ
り、この部分が起点となって腐食が急速に進行すること
が確認された。
にZn系めっき等を施し、その上を燐酸塩処理することに
よって塗膜密着性を高める方法が提案され（特開昭61−
157693号）、それなりの成果を得ている。ところがこの
方法では、糸錆の発生時期は遅らせることができるもの
の、腐食環境下では比較的早い時期に塗膜膨れが起こ
り、この部分が起点となって腐食が急速に進行すること
が確認された。
［発明が解決しようとする課題］ 本発明は上記の様な事情に着目してなされたものであ
って、その目的は、従来の塗装Al合金材に見られる糸錆
の問題を解消すると共に塗膜の膨れ現象を阻止すること
のできる耐食性の良好な塗装Al合金材を提供しようとす
るものである。
って、その目的は、従来の塗装Al合金材に見られる糸錆
の問題を解消すると共に塗膜の膨れ現象を阻止すること
のできる耐食性の良好な塗装Al合金材を提供しようとす
るものである。
［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決することのできた本発明に係る塗装Al
合金材の構成は、AlまたはAl合金よりなる基地の表面
に、純Znまたは純Feよりなるめっき金属を燐酸塩と反応
させることによって生成した燐酸亜鉛および／または燐
酸亜鉛鉄からなる皮膜のみが形成され、更にその上に塗
装皮膜が形成されているところに要旨を有するものであ
る。
合金材の構成は、AlまたはAl合金よりなる基地の表面
に、純Znまたは純Feよりなるめっき金属を燐酸塩と反応
させることによって生成した燐酸亜鉛および／または燐
酸亜鉛鉄からなる皮膜のみが形成され、更にその上に塗
装皮膜が形成されているところに要旨を有するものであ
る。
［作用］ Zn系めっきは、元々鉄鋼材の耐食性を高める為の技術
として開発されたものであるが、他方前記公開公報（特
開昭61−157693号）に開示された発明では、Al合金材の
燐酸塩処理性を高めて塗膜密着性を改善するための手段
として利用されている。即ちZn系めっき層に期待される
作用効果は後者ではかなり異なったものとなっている。
そこでめっき層の作用効果について追究したところ、鉄
鋼材の場合は、Zn系めっきの後で燐酸塩処理を行なった
後においても、鉄鋼材の耐孔あき性を確保するためにZn
系めっき層を残存させることが必要であるが、Al合金材
の場合はそれ自身が優れた耐孔あき性を有しているの
で、塗膜密着性改善の為の燐酸塩処理を施して密着性の
完全が図られたならば、Zn系めっき層を残存させなけれ
ばならないという必然性は殆んどなく、むしろZn系めっ
き層が残存すると腐食環境下でZn系めっき層自体の腐食
反応を助長して、塗膜膨れの原因になるので、Zn系めっ
き層は残存させない方が好ましいことが明らかになって
きた。
として開発されたものであるが、他方前記公開公報（特
開昭61−157693号）に開示された発明では、Al合金材の
燐酸塩処理性を高めて塗膜密着性を改善するための手段
として利用されている。即ちZn系めっき層に期待される
作用効果は後者ではかなり異なったものとなっている。
そこでめっき層の作用効果について追究したところ、鉄
鋼材の場合は、Zn系めっきの後で燐酸塩処理を行なった
後においても、鉄鋼材の耐孔あき性を確保するためにZn
系めっき層を残存させることが必要であるが、Al合金材
の場合はそれ自身が優れた耐孔あき性を有しているの
で、塗膜密着性改善の為の燐酸塩処理を施して密着性の
完全が図られたならば、Zn系めっき層を残存させなけれ
ばならないという必然性は殆んどなく、むしろZn系めっ
き層が残存すると腐食環境下でZn系めっき層自体の腐食
反応を助長して、塗膜膨れの原因になるので、Zn系めっ
き層は残存させない方が好ましいことが明らかになって
きた。
また鉄鋼材に適用する場合は、上記の様な理由から燐
酸塩処理後もZn系めっき層を残す必要があり、そのため
めっき層自体の強度も考慮してやや硬質のZn系合金めっ
き材が汎用されている。しかしながらAl合金材に適用す
る場合の如く、燐酸塩処理によりZn金属層を消失させて
しまうという前提に立って考えると、めっき層について
は、燐酸塩処理性改善効果を有するものでありさえすれ
ば良く、強度等は特に要求されない。その上めっき処理
から燐酸塩処理までの間で行なわれることのあるプレス
成形等を考慮すると、めっき材としてはZn合金めっき材
よりも延性の良好な純Znや純Feの方が好ましいと考えら
れる。
酸塩処理後もZn系めっき層を残す必要があり、そのため
めっき層自体の強度も考慮してやや硬質のZn系合金めっ
き材が汎用されている。しかしながらAl合金材に適用す
る場合の如く、燐酸塩処理によりZn金属層を消失させて
しまうという前提に立って考えると、めっき層について
は、燐酸塩処理性改善効果を有するものでありさえすれ
ば良く、強度等は特に要求されない。その上めっき処理
から燐酸塩処理までの間で行なわれることのあるプレス
成形等を考慮すると、めっき材としてはZn合金めっき材
よりも延性の良好な純Znや純Feの方が好ましいと考えら
れる。
本発明は上記知見を基にしてなされたものであって、
Al合金板に比較的薄肉の純Znまたは純Feめっきを施し、
これを燐酸塩処理することによって純Znまたは純Feめっ
き層のすべてを燐酸亜鉛（ホパイト）及び／又は燐酸亜
鉛鉄（ホスホフェライト）に変えてから塗装を施すこと
により、優れた塗膜密着性を確保すると共に、該塗装Al
合金材を腐食環境に曝らした場合でも塗膜膨れが起こら
ず、優れた塗装後耐食性を有する塗装Al合金材を提供す
るものである。
Al合金板に比較的薄肉の純Znまたは純Feめっきを施し、
これを燐酸塩処理することによって純Znまたは純Feめっ
き層のすべてを燐酸亜鉛（ホパイト）及び／又は燐酸亜
鉛鉄（ホスホフェライト）に変えてから塗装を施すこと
により、優れた塗膜密着性を確保すると共に、該塗装Al
合金材を腐食環境に曝らした場合でも塗膜膨れが起こら
ず、優れた塗装後耐食性を有する塗装Al合金材を提供す
るものである。
尚、燐酸塩化成処理剤は燐酸亜鉛や燐酸鉄などの燐酸
塩を主成分とし、これに遊離の燐酸や促進剤を加えたも
のであり、純Znめっき層は燐酸塩処理によって燐酸亜鉛
よりなる皮膜を形成し、一方純Feめっき層は燐酸塩処理
によって燐酸亜鉛鉄または燐酸亜鉛鉄と燐酸亜鉛の混合
物よりなる皮膜を形成する。そして純Znまたは純Feめっ
き層のすべてを上記の様な燐酸塩に変えるには、Znまた
はFeめっき層の肉厚に応じて燐酸塩処理条件を適宜調節
すればよいが、通常の燐酸塩処理条件ですべてを燐酸塩
に変えるには、純Znまたは純Feめっき層を0.9g/m2程度
以下、より好ましくは0.8g/m2程度以下に抑えておくの
がよい。
塩を主成分とし、これに遊離の燐酸や促進剤を加えたも
のであり、純Znめっき層は燐酸塩処理によって燐酸亜鉛
よりなる皮膜を形成し、一方純Feめっき層は燐酸塩処理
によって燐酸亜鉛鉄または燐酸亜鉛鉄と燐酸亜鉛の混合
物よりなる皮膜を形成する。そして純Znまたは純Feめっ
き層のすべてを上記の様な燐酸塩に変えるには、Znまた
はFeめっき層の肉厚に応じて燐酸塩処理条件を適宜調節
すればよいが、通常の燐酸塩処理条件ですべてを燐酸塩
に変えるには、純Znまたは純Feめっき層を0.9g/m2程度
以下、より好ましくは0.8g/m2程度以下に抑えておくの
がよい。
いずれにしてもこれらの燐酸塩皮膜は、その上に塗布
される塗膜に対して優れた密着性を示すものであり、且
つAl合金材表面のめっき層は燐酸塩処理によってすべて
が燐酸亜鉛及び／もしくは燐酸亜鉛鉄に変わっておりめ
っき金属は残されていないので、従来の様に残存めっき
金属の腐食によって塗膜膨れを生ずる恐れもなく、塗装
後耐食性は非常に優れたものとなる。
される塗膜に対して優れた密着性を示すものであり、且
つAl合金材表面のめっき層は燐酸塩処理によってすべて
が燐酸亜鉛及び／もしくは燐酸亜鉛鉄に変わっておりめ
っき金属は残されていないので、従来の様に残存めっき
金属の腐食によって塗膜膨れを生ずる恐れもなく、塗装
後耐食性は非常に優れたものとなる。
燐酸塩皮膜の表面に塗布される塗料の種類は特に限定
されないが、優れた塗膜密着性を得るうえで特に好まし
いのは、分子中に水酸基やアミノ基等の極性基を有する
樹脂を主成分とするものであり、この様な樹脂塗料を使
用すると、塗料中の極性基と燐酸塩皮膜の間で水素結合
が形成され、高レベルの塗膜密着性が与えられる。かか
る樹脂塗料としては、エポキシ系樹脂塗料、アルキドメ
ラミン系樹脂塗料、アクリル系樹脂塗料、ポリブタジエ
ン系樹脂塗料等が例示され、中でもエポキシ系樹脂塗料
およびアルキドメラミン系樹脂塗料は特に好ましいもの
として賞用される。
されないが、優れた塗膜密着性を得るうえで特に好まし
いのは、分子中に水酸基やアミノ基等の極性基を有する
樹脂を主成分とするものであり、この様な樹脂塗料を使
用すると、塗料中の極性基と燐酸塩皮膜の間で水素結合
が形成され、高レベルの塗膜密着性が与えられる。かか
る樹脂塗料としては、エポキシ系樹脂塗料、アルキドメ
ラミン系樹脂塗料、アクリル系樹脂塗料、ポリブタジエ
ン系樹脂塗料等が例示され、中でもエポキシ系樹脂塗料
およびアルキドメラミン系樹脂塗料は特に好ましいもの
として賞用される。
本発明が適用されるAl合金材の形状は一切制限がな
く、最も汎用性の高い板材の他、線材、棒材、管材等に
も同様に適用することができる。
く、最も汎用性の高い板材の他、線材、棒材、管材等に
も同様に適用することができる。
［実施例］ Al板またはAl−Mg系もしくはAl−Si系のAl合金板に対
し置換めっき法によって厚さ0.05〜0.15μｍの純Znまた
は純Feめっきを施し、次いで燐酸塩処理を施すことによ
って、各めっき金属のすべてを燐酸亜鉛及び／もしくは
燐酸亜鉛鉄に変えた。尚燐酸塩処理液としては日本パー
カライジング社製の「パルボンドＵ」を使用し、Alまた
はAl合金板に所定の前処理（脱脂、洗浄）を施した後、
浸漬法によって燐酸塩処理を行なった。
し置換めっき法によって厚さ0.05〜0.15μｍの純Znまた
は純Feめっきを施し、次いで燐酸塩処理を施すことによ
って、各めっき金属のすべてを燐酸亜鉛及び／もしくは
燐酸亜鉛鉄に変えた。尚燐酸塩処理液としては日本パー
カライジング社製の「パルボンドＵ」を使用し、Alまた
はAl合金板に所定の前処理（脱脂、洗浄）を施した後、
浸漬法によって燐酸塩処理を行なった。
得られた燐酸塩処理物の表面に、アルキドメラミン系
樹脂塗料を乾燥膜厚が約20μｍとなる様に塗布し、乾燥
後130℃で20分間焼付け処理を行なって塗装AlまたはAl
合金板を得た。
樹脂塗料を乾燥膜厚が約20μｍとなる様に塗布し、乾燥
後130℃で20分間焼付け処理を行なって塗装AlまたはAl
合金板を得た。
また比較例として、上記方法に準じて純Znまたは純Fe
めっきを施し、その後めっき金属の一部が残る様に軽度
の燐酸塩処理を施した他は上記と同様にして塗装Alまた
はAl合金板を得た。
めっきを施し、その後めっき金属の一部が残る様に軽度
の燐酸塩処理を施した他は上記と同様にして塗装Alまた
はAl合金板を得た。
得られた各共試板について、下記の方法で耐糸錆性お
よび耐塗膜膨れ性を調べた。
よび耐塗膜膨れ性を調べた。
（耐糸錆性） 各共試板の表面にクロスカットを入れ、［塩水噴霧:2
4hr］→［湿潤試験:80％RH×50℃×120hr］→［室温放
置:24hr］を１サイクルとして４サイクル繰り返した
後、発生した糸錆の最大長さにより下記の基準で評価し
た。
4hr］→［湿潤試験:80％RH×50℃×120hr］→［室温放
置:24hr］を１サイクルとして４サイクル繰り返した
後、発生した糸錆の最大長さにより下記の基準で評価し
た。
○：最大糸錆長さ ＜1mm △：最大糸錆長さ １〜4mm ×：最大糸錆長さ 4mm＜ （耐塗膜膨れ性） 各共試板の表面にクロスカットを入れ、塩水噴霧を84
0時間行なった後クロスカット部からの最大膨れ幅を測
定し、下記の基準で評価した。
0時間行なった後クロスカット部からの最大膨れ幅を測
定し、下記の基準で評価した。
○：最大膨れ幅 ＜1mm △：最大膨れ幅 １〜4mm ×：最大膨れ幅 4mm＜ 結果は第１表に一括して示す通りであり、本発明の規
定要件を満たすNo.1〜７は耐糸錆性、耐塗膜膨れ性とも
に良好である。しかしZnまたはFeめっきの後燐酸塩処理
を行なったものでも、基地表面にめっき金属が残ってい
るもの（No.8,9,10,12）では、特に耐塗膜膨れ性が悪
い。またNo.11は燐酸塩処理を行なわなかったものであ
って、やはり耐塗膜膨れ性が劣悪であり、またNo.13は
めっき処理および燐酸塩処理のいずれも行なわなかった
もので、耐糸錆性および耐塗膜膨れ性のいずれも不良で
ある。
定要件を満たすNo.1〜７は耐糸錆性、耐塗膜膨れ性とも
に良好である。しかしZnまたはFeめっきの後燐酸塩処理
を行なったものでも、基地表面にめっき金属が残ってい
るもの（No.8,9,10,12）では、特に耐塗膜膨れ性が悪
い。またNo.11は燐酸塩処理を行なわなかったものであ
って、やはり耐塗膜膨れ性が劣悪であり、またNo.13は
めっき処理および燐酸塩処理のいずれも行なわなかった
もので、耐糸錆性および耐塗膜膨れ性のいずれも不良で
ある。
第1,2図は、下記の基本構成からなる塗装Al合金板に
ついて、燐酸塩皮膜の下層側に残存するめっき金属の量
が耐糸錆性および耐塗膜膨れ性にどの様な影響を与える
かを調べた結果を示したものである。但しこの試験は、
摺動試験（伸び率５％、面圧2kgf/mm2）を行なった後に
塗装を施し、前述の方法に従って最大糸錆長さおよび最
大塗膜膨れ幅により評価した。
ついて、燐酸塩皮膜の下層側に残存するめっき金属の量
が耐糸錆性および耐塗膜膨れ性にどの様な影響を与える
かを調べた結果を示したものである。但しこの試験は、
摺動試験（伸び率５％、面圧2kgf/mm2）を行なった後に
塗装を施し、前述の方法に従って最大糸錆長さおよび最
大塗膜膨れ幅により評価した。
母材:Al−Mg系合金板 めっき成分：純Zn,純Fe,Zn−Fe合金 燐酸塩皮膜：ホパイト（約2.5g/m2） 第1,2図からも明らかである様に、燐酸塩処理後にお
ける純Znめっき金属の残存量が多くなるほど耐糸錆性お
よび耐塗膜膨れ性は悪くなり、特に耐塗装膨れ性に与え
るめっき金属残存量の影響は顕著である。まためっき層
がZn−Fe金属層を形成している場合には、耐糸錆性，耐
塗膜膨れ性が若干劣る。そして該めっき金属残存量を零
とすることにより両性能を著しく高め得ることが分か
る。
ける純Znめっき金属の残存量が多くなるほど耐糸錆性お
よび耐塗膜膨れ性は悪くなり、特に耐塗装膨れ性に与え
るめっき金属残存量の影響は顕著である。まためっき層
がZn−Fe金属層を形成している場合には、耐糸錆性，耐
塗膜膨れ性が若干劣る。そして該めっき金属残存量を零
とすることにより両性能を著しく高め得ることが分か
る。
［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されており、AlまたはAl合金
表面にめっきされた純ZnまたはFeのすべてを燐酸塩処理
によって燐酸塩皮膜に変えてからこの上に塗装すること
により、耐糸錆性および耐塗膜膨れ性の優秀な塗装Alま
たはAl合金材を提供し得ることになった。
表面にめっきされた純ZnまたはFeのすべてを燐酸塩処理
によって燐酸塩皮膜に変えてからこの上に塗装すること
により、耐糸錆性および耐塗膜膨れ性の優秀な塗装Alま
たはAl合金材を提供し得ることになった。
第1,2図は、めっき層の残存量と耐糸錆性および耐塗膜
膨れ性の関係を示すグラフである。
膨れ性の関係を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山村 なぎさ 兵庫県神戸市西区狩場台４―19―17 (56)参考文献 特開 昭61−157693（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C23C 24/00 - 30/00
Claims (1)
- 【請求項１】AlまたはAl合金よりなる基地の表面に、純
Znまたは純Feよりなるめっき金属を燐酸塩と反応させる
ことによって生成した燐酸亜鉛および／または燐酸亜鉛
鉄からなる皮膜のみが形成され、更にその上に塗装皮膜
が形成されていることを特徴とする耐食性に優れた塗装
AlまたはAl合金材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2219345A JP2812791B2 (ja) | 1990-08-20 | 1990-08-20 | 耐食性に優れた塗装ａ１またはａ１合金材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2219345A JP2812791B2 (ja) | 1990-08-20 | 1990-08-20 | 耐食性に優れた塗装ａ１またはａ１合金材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04103776A JPH04103776A (ja) | 1992-04-06 |
| JP2812791B2 true JP2812791B2 (ja) | 1998-10-22 |
Family
ID=16734000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2219345A Expired - Lifetime JP2812791B2 (ja) | 1990-08-20 | 1990-08-20 | 耐食性に優れた塗装ａ１またはａ１合金材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2812791B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0578863A (ja) * | 1991-02-19 | 1993-03-30 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | 自動車用の表面処理Ａｌ系材料、塗装前処理Ａｌ系材料及び塗装前処理方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61157693A (ja) * | 1984-12-28 | 1986-07-17 | Sumitomo Metal Ind Ltd | りん酸塩処理性に優れたＡｌ板 |
-
1990
- 1990-08-20 JP JP2219345A patent/JP2812791B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04103776A (ja) | 1992-04-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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