JP3176515B2 - 表面処理アルミニウム板 - Google Patents

表面処理アルミニウム板

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、表面に潤滑性を有する
皮膜が設けられた表面処理アルミニウム板に関し、特に
家電製品のシャーシ等のようにプレス成形等の成形加工
が施され、又は成形加工後に更に塗装が施されて使用さ
れる表面処理アルミニウム板に関する。
【0002】
【従来の技術】アルミニウム又はアルミニウム合金板
(以下、単に「アルミニウム板」という)は、耐食性及
び美観(意匠性)が優れていると共に軽量であることか
ら、家庭用電化製品のシャーシ又は各種容器類等に幅広
く使用されている。
【0003】しかし、アルミニウム板は、冷延鋼板及び
表面処置鋼板に比して成形性が悪く、プレス成形等よっ
て素材表層の剥離が発生しやすく、また剥離片が金型に
付着する所謂ビルドアップ現象も発生しやすいという欠
点がある。更に、アルミニウム板は硬度が鋼等に比して
低いため、鋼と同一の条件で成形加工すると表面に疵が
付きやすく、耐疵付性が悪いという欠点もある。このた
め、従来は、アルミニウム板を成形加工する際に潤滑油
を塗布することにより成形性を向上させ、成形加工後に
有機溶剤によりアルミニウム板を脱脂洗浄して表面に残
留する潤滑油を除去することが行われていた。
【0004】ところで、近年、環境保護等の観点から溶
剤の使用が規制され、従来の潤滑油に替えて低粘度の揮
発性潤滑油を使用し、有機溶剤による脱脂洗浄工程を省
略する傾向にある。また、潤滑油を使用しないで成形加
工することも提案されている。しかし、潤滑油を使用し
ない場合は勿論、揮発性潤滑油を使用する場合でも成形
性を向上させる効果が十分でなく、成形加工時に焼付き
及び疵が発生しやすいという問題点がある。
【0005】このような問題点を解消するために、アル
ミニウム板の表面に予め潤滑性を有する皮膜を形成して
おき、この皮膜により成形加工時の潤滑性を確保し成形
性を向上させた表面処理アルミニウム板が提案されてい
る。即ち、特開昭63−59530号、特開平1−12
2432号及び特開平3−134094号ではアルミニ
ウム板の表面を潤滑剤を混合した樹脂で被覆することが
提案されており、特開昭62−268636号等ではア
ルミニウム板の表面をコロイダルシリカを混合した樹脂
で被覆することが提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、潤滑剤
を混合した樹脂でアルミニウム板の表面を被覆する方法
では、皮膜の硬さが十分でなく、成形加工時に皮膜の焼
付きが生じやすく、また耐疵付性も十分でないという問
題点がある。一方、コロイダルシリカを混合した樹脂で
アルミニウム板の表面を被覆する方法では、皮膜の焼付
きを回避でき耐疵付性も十分であるものの、コロイダル
シリカの硬度が高いため、成形加工時に金型に疵が付き
やすく、また金型の摩耗が激しいという問題点がある。
【0007】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、耐疵付性が高く、成形加工時の焼付きを防
止できると共に金型の摩耗を抑制できる成形性が優れた
表面処理アルミニウム板を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係る表面処理ア
ルミニウム板は、平均粒子径が1乃至10μmのタルク
粉末を30乃至70重量%の割合で含有する樹脂の皮膜
を表面に形成したことを特徴とする。
【0009】なお、本願においてアルミニウム板とは、
純アルミニウム板の外にアルミニウム合金板を含むもの
とする。
【0010】
【作用】本発明に係る表面処理アルミニウム板は、その
表面にタルク粉末を含有する樹脂の皮膜が形成されてい
る。タルク粉末は、その化学組成が含水珪酸マグネシウ
ム(3MgO3・4SiO2・H2O)であり、水和化合
物であるため水に容易に分散させることが可能である。
このため、表面処理を施すための処理浴が容易に作成で
き、皮膜中にタルク粉末を均一に分散させることができ
る。また、タルク粉末は、モース硬度が1.5と比較的
軟質な鉱物であり、且つ耐摩耗性及び潤滑性が優れてい
る。更に、タルク粉末は不活性であると共に親水性がな
いため、種々の環境下においても皮膜が変質しないとい
う特性がある。
【0011】従って、アルミニウム板の表面にタルク粉
末を含有する樹脂の皮膜を形成することにより、アルミ
ニウム板に潤滑性を付与することができ、成形加工時の
材料(アルミニウム板)の滑り込みが良好となり、成形
性が著しく向上する。また、皮膜中に分散したタルク粉
末により、皮膜の硬さも十分に確保することができ、潤
滑剤と樹脂との混合物等の有機化合物のみの皮膜と比較
して、成形加工時の焼付きを確実に防止できると共に、
耐疵付性も向上する。更に、タルク粉末は、コロイダル
シリカ等と比較すると硬度が極めて低いため、成形金型
に疵を付ける虞れがなく、金型の摩耗も少ない。
【0012】タルク粉末は、平均粒子径が小さく粒子径
のばらつきが少ないものほど摩耗性及び潤滑性が良好で
ある。しかし、タルク粉末の平均粒子径が1μm未満の
場合は粒子径のばらつきが大きくなり、摩耗性及び潤滑
性が低下する。一方、タルク粉末の平均粒子径が10μ
mを超えると、成形加工時にタルク粉末が皮膜から欠落
し、皮膜剥離が発生しやすくなると共に、欠落した粉末
が金型に付着するビルドアップ現象が発生する。このた
め、タルク粉末の平均粒子径は1乃至10μmであるこ
とが必要である。
【0013】また、皮膜中のタルク粉末の含有率は、3
0乃至70重量%であることが必要である。皮膜中のタ
ルク粉末の含有率が30重量%未満の場合は、タルク粉
末による潤滑性の向上効果が十分でなく、成型性を改善
する効果が少ない。また、この場合は、皮膜硬さが十分
でなく、成形加工時に皮膜の焼付きが発生しやすいと共
に、耐疵付性も満足できるものではない。一方、皮膜中
のタルク粉末の含有率が70重量%を超える場合は、樹
脂量が少なすぎて皮膜中にタルク粉末を十分に固定する
ことができず、成形加工時にタルク粉末が皮膜から欠落
し、その結果皮膜剥離が発生しやすくなると共に、ビル
ドアップ現象が発生する。このため、皮膜中のタルク粉
末の含有率は30乃至70重量%であることが必要であ
る。
【0014】更に、皮膜の膜厚は1乃至15μmであ
り、且つタルク粉末の平均粒子径以上であることが好ま
しい。皮膜の膜厚が1μm未満の場合及びタルク粉末の
平均粒子径未満の場合は、皮膜中にタルク粉末を十分に
固定することができなくなり、成形加工時にタルク粉末
が皮膜から欠落する。また、皮膜の膜厚が15μmを超
える場合は、皮膜の密着性が低下し、皮膜剥離が発生し
やすくなると共に、ビルドアップ現象が発生する。
【0015】なお、本発明においては、樹脂の種類は特
に限定されるものではないが、アルミニウム板との密着
性及び耐食性を確保するために、エポキシ系樹脂、ウレ
タン系樹脂及びアクリル系樹脂からなる群から選択され
た1種の樹脂を単独で使用するか、又はこれらの樹脂の
うち2種以上を混合して使用することが好ましい。
【0016】また、本発明におけるアルミニウム板は、
その組成等は特に限定されるものではなく、プレス成形
等の成形加工に供し得るものであれば純アルミニウム又
は種々の組成のアルミニウム合金板を使用することがで
きる。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例について、その特許請
求の範囲から外れる比較例と比較して説明する。
【0018】先ず、アルミニウム合金板(材質:505
2合金、厚さ:1mm、質別:H32)を用意し、この
アルミニウム合金板を脱脂及び水洗した後、十分に乾燥
させた。その後、アルミニウム合金板の表面上に下記表
1〜3に示すタルク粉末を含有する樹脂の皮膜を形成
し、表面処理アルミニウム合金板を得た。但し、比較例
27,55,83は樹脂のみの皮膜を形成した表面処理
アルミニウム合金板、比較例28,56,84はタルク
粉末に替えてコロイダルシリカを含有する樹脂の皮膜を
形成した表面処理アルミニウム合金板、比較例85,8
6は表面処理を施していないアルミニウム合金板であ
る。
【0019】次に、図1に示す平板摺動試験方法によ
り、これらの実施例及び比較例の各アルミニウム合金板
の潤滑性、皮膜の焼付き状況及び耐疵付性を調べた。即
ち、供試材3であるアルミニウム合金板を平板ダイス
1,2の間に配置し、ダイス2を一定の加圧力Pでダイ
ス1に向けて加圧することにより、供試材3をダイス
1,2間に挟み込んだ。そして、供試材3をダイス1,
2の接触面に平行の方向に引抜き、そのときの引抜き荷
重Fを測定した。平板摺動試験時の各条件を以下に示
す。 加圧力 ;1800N 引抜き速度;300mm/分 引抜き長さ;50mm 潤滑条件 ;無塗油(比較例85のみ粘度が4cstの
低粘度油を塗油)。
【0020】そして、下記数式1により動摩擦係数μを
計算し、この動摩擦係数により潤滑性を評価した。
【0021】
【数1】 動摩擦係数μ=F(引抜き荷重)/2P(加圧力)
【0022】また、平板摺動試験後の供試材の表面の皮
膜の焼付き状況を調べると共に、外観を目視観察するこ
とにより、耐疵付性を評価した。その結果を、表4〜6
にまとめて示す。但し、皮膜の焼付き状況は、焼付きが
ない場合を○、若干の焼付きが発生した場合を△、著し
い焼付きが発生した場合を×で示した。また、耐疵付性
は、疵がない場合を○、小さな疵が発生した場合を△、
大きな疵が発生した場合を×で示した。
【0023】次に、以下の条件で円筒深絞り試験を行
い、限界絞り比を調べることにより成形性を評価した。
その結果を、表4〜6に併せて示す。 装置 ;エリクセン万能試験機 しわ押さえ力;0.6ton ポンチ直径 ;φ50mm ポンチ肩R ;4.5mm ダイス肩R ;6.0mm 成形速度 ;800mm/分 潤滑条件 ;無塗油(比較例85のみ粘度4cstの
低粘度油を塗油)。
【0024】次に、以下の条件で連続打抜き試験を行
い、10000パンチ後のポンチの重量減少率により、
成形金型の摩耗性を評価した。その結果を、表4〜6に
併せて示す。但し、摩耗性評価は、重量減少率が30p
pm以下の場合を○、30ppmを超え100ppm以
下の場合を△、100ppmを超える場合を×で示し
た。 ポンチ直径;φ30mm ダイス直径;φ32mm ポンチ肩R;1.0μm以下 ダイス肩R;1.0μm以下 ポンチ重量;1000g 成形速度 ;300spm 潤滑条件 ;無塗油(比較例85のみ粘度4cstの低
粘度油を塗油)
【0025】
【表1】
【0026】
【表2】
【0027】
【表3】
【0028】
【表4】
【0029】
【表5】
【0030】
【表6】
【0031】表4〜6から明らかなように、実施例1〜
12,29〜40,57〜68は、いずれも動摩擦係数
が0.12以下と低く、成形性、耐疵付性及び成形金型
の摩耗性のいずれにおいても良好な結果が得られ、皮膜
の焼付きも防止することができた。一方、比較例13,
15,17,19,41,43,45,47,69,7
1,73,75は、皮膜中のタルク粉末含有率が20%
と低すぎるため、潤滑性が不十分で成形性の向上効果が
満足できるものではなく、皮膜の焼付きが発生し、皮膜
硬さが低すぎるため耐疵付性も満足できるものではなか
った。
【0032】比較例14,16,18,20,42,4
4,46,48,70,72,74,76は、皮膜中の
タルク粉末含有率が80%と高すぎるため、成形加工時
において粉末の欠落が生じ、皮膜の焼付きが発生した。
また、金型の摩耗性も満足できるものではなかった。
【0033】比較例21〜23,49〜51,77〜7
9は、タルク粉末の平均粒子径が0.5μmと小さく粒
子径のばらつきが大きいため、潤滑性が十分でなく、成
形性及び金型の摩耗性も満足できるものではなかった。
【0034】比較例24〜26,52〜54,80〜8
2は、タルク粉末の平均粒子径が20μmと大きすぎる
ため、成形加工時において粉末の欠落が生じ、皮膜の焼
付きが発生した。また、金型の摩耗性も満足できるもの
でなかった。
【0035】比較例27,55,83は樹脂のみの皮膜
であり、動摩擦係数が大きく潤滑性が悪いものであり、
著しい焼付きが発生した。また、皮膜硬さが低すぎるた
め、耐疵付性も満足できるものではなかった。
【0036】比較例28,56,84はコロイダルシリ
カを含む皮膜であり、潤滑性及び成形性は良好であるも
のの、金型の摩耗性が極めて悪いものであった。
【0037】低粘度油を塗油した比較例85は耐疵付性
が極めて悪く、皮膜の焼付きが発生し、金型の摩耗性も
満足できるものでなかった。無処理材である比較例86
は、著しい皮膜の焼付きが発生し、耐疵性も極めて悪い
ものであった。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る表面処
理アルミニウム板は、その表面にタルク粉末を含有する
樹脂の皮膜が設けられているから、皮膜の硬度が高く、
潤滑性、成形性及び耐疵付性が良好であると共に焼付き
を防止でき、更に金型の摩耗を抑制できるという効果を
奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】平板摺動試験方法を示す模式図である。
【符号の説明】
1,2;平板ダイス 3;供試材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI B32B 27/40 B32B 27/40 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B32B 1/00 - 35/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平均粒子径が1乃至10μmのタルク粉
    末を30乃至70重量%の割合で含有する樹脂の皮膜を
    表面に形成したことを特徴とする表面処理アルミニウム
    板。
  2. 【請求項2】 前記樹脂が、エポキシ系樹脂、ウレタン
    系樹脂及びアクリル系樹脂からなる群から選択された少
    なくとも1種の樹脂であることを特徴とする請求項1に
    記載の表面処理アルミニウム板。
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