JP4590796B2

JP4590796B2 - Bright aluminum parts and manufacturing method thereof

Info

Publication number: JP4590796B2
Application number: JP2001215381A
Authority: JP
Inventors: 直明北川; 勲雄安東
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2001-07-16
Filing date: 2001-07-16
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2021-07-16
Also published as: JP2003025495A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光輝化金属材料部品、例えばアルミホイールのような自動車外装部品およびその製造方法に関し、特に、自動車外装部品などとして使用に耐える表面光輝化処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、金属材料表面を光輝化処理するために、一般に、電気クロムメッキ法が用いられてきた。電気クロムメッキ法による表面処理では、高い反射率や高級感がある外観と、優れた耐摩耗性、耐食性などが得られ、自動車用のアルミホイールの他に、フロントグリル、ドアノブ、ガーニッシュ、エンブレム等に広く用いられてきた。
【０００３】
しかし、電気クロムメッキ法は廃水処理等の環境対策が必要なため、近年には、電気クロムメッキ法に代わる方法が各種検討されている。また、鋳物材に電気クロムメッキを形成するには、研磨工程が複雑になり、コストが上がり、性能が不充分であるという問題がある。
【０００４】
自動車用アルミホイールでは、電気クロムメッキ法によらないで光輝化処理を行うために、塗膜中にアルミ粉やアルミフレークを混入させることにより、メッキ調外観を得る方法も用いられている。しかし、この方法では反射率が低く、電気クロムメッキ法に代わるものではなかった。
【０００５】
一方、最近は、アルミニウムホイールの外観が自動車の意匠に重要な役割を果たしており、意匠の多様性の需要が高まっている。
【０００６】
しかし、電気クロムメッキ法では、アルミホイール全面が光輝化されるのであり、部分的な光輝化処理や、任意色の部分と、光輝化処理の部分との組み合わせなどが得られない。一般的には、塗装法によって任意の色調を出しているアルミホイールもあるが、光輝化処理と組み合わされた製品はみられない。
【０００７】
そこで、これらの従来方法を改良した方法が、特開昭６２−１３５６５号公報および特開平９−２９０２１３号公報に提案された。
【０００８】
特開昭６２−１３５６５号公報には、表面に着色ベースコート層を設け、該着色ベースコート層の上に、膜厚が約２０〜２５０Åの金属薄膜を真空メッキした着色真空メッキが記載されている。該金属薄膜は、ベースコート層の色が透けて見えるように、厚さが設定され、これは、クロムメッキ色に似せるために行われる。
【０００９】
また、特開平９−２９０２１３号公報では、アルミ合金ホイールの素地に、所定の色か、クリアの樹脂層と所定の色のベースコートとの何れか少なくとも一つからなる下地層に、厚さが０．０４〜１．１μｍの金属または金属化合物の薄い層（例えば、アルミニウムの乾式メッキ層）、さらに、クリア塗装のトップコート層を、順に形成することが記載されている。この構成で、下地層の所定の色が、金属または金属化合物の薄い層（アルミニウムの乾式メッキ層）を透過するので、金属の地の色（例えばアルミ合金の色）が消え、一般的に好まれる所定の色（例えば黒系統、メッキ色）を下地層により出すことができ、高級感がある外観が得られる。そのために、アルミニウムの乾式メッキ層の膜厚が、１．１μｍ以下と規定される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前者の特開昭６２−１３５６５号公報では、製品の平面部にも、最大で２５０Åの膜厚しか成膜しないので、下地が透けてしまい、充分なクロムメッキ外観が得られない。側面部は平面部より膜厚が薄くなるので、さらにクロムメッキ外観と違う色調になり、アルミホイール全体として意匠的に優れない製品になってしまう。
【００１１】
後者の特開平９−２９０２１３号公報でも、例えばアルミニウムの乾式メッキ層を通して、下地のアンダーコートの色を出すために、アルミニウムの膜厚が０．０４〜１．１μｍと規定されており、膜厚が１．１μｍを超えると下地の色が透過しにくくなる。また、膜厚が０．５μｍを超えると成膜時間が長期になり、真空チャンバー内の酸素、窒素およびアルゴンが、膜中に取り込まれ、膜成長が変化し、外観が曇ってくる欠点がある。
【００１２】
これらの公報では、下地の透けを利用して、クロムメッキ外観を得ようとしている。しかし、アルミホイールの各部の膜厚が規定されていないため、成膜するまでは全体の外観が分からないし、人の目には薄ぼやけて見えたり、金属色が強くなって見える問題があった。
【００１３】
さらに、クロムメッキの外観のみでは、意匠的に多くのユーザニーズに対応できず、従来技術では、多色ホイールのための表面処理や、部分的に色調が変化するような光輝化表面処理はできなかった。
【００１４】
従って、本発明は、クロムメッキ外観を有するだけでなく、見る角度で、クロムメッキの外観と、任意の有色を有する外観との両方が得られ、意匠的に優れた光輝化アルミホイールを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の光輝化アルミ部品は、アルミニウム鋳造部品に、粉体塗装層およびアンダーコート層からなる樹脂塗装膜と、有色外観を有する金属の薄膜もしくは金属外観を有する薄膜と、透明保護膜とを順に被覆する。
【００１６】
前記粉体塗装層は、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ系樹脂、およびウレタン系樹脂からなる群から選ばれた一種以上で、層厚が２０〜２００μｍであり、前記アンダーコート層は、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂を主剤とし架橋剤としてメラミン樹脂を用いて、熱硬化反応させて形成する塗膜、またはポリオールとイソシアネートを反応させるウレタン塗膜であり、膜厚が１０〜４０μｍである。
【００１７】
前記アンダーコート層が黒、白、オレンジ、金色、銀色などの有色の顔料または染料を含有することが望ましい。あるいは、前記アンダーコート層の上あるいは下にかかる有色の顔料または染料を塗布するのが好ましい。顔料または染料を有する層は、２０〜３０μｍの厚さが好ましい。
【００１８】
有色外観を有する金属の薄膜は、窒化チタンや、各種窒化膜、銅、銅合金、金、金合金を、金属外観を有する薄膜は、クロム、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル合金などをスパッタリングなどにより形成する。
【００１９】
本発明の光輝化アルミ部品の平面部では、前記薄膜の膜厚が３００〜５００Åで、波長４５０〜９００ｎｍの光で反射率が４０％以上、透過率が５％以下であり、前記光輝化アルミ部品の立て面部、下面部および奥部では、前記薄膜の膜厚が５０〜２００Åで、波長４５０〜９００ｎｍの光で透過率が１０％以上であることが望ましい。
【００２０】
また、前記透明保護膜が、アクリル樹脂を主剤としメラミン樹脂を架橋剤として用いて、１４０〜１６０℃で熱硬化反応させて形成され、膜厚が２０〜４０μｍであることが好ましい。
【００２１】
あるいは、前記透明保護膜が、アクリル・メラニン塗料またはポリエステル・ウレタン塗料を用いて、６０〜１００℃で乾燥させ熱硬化反応させて形成され、膜厚が２０〜３０μｍであることが好ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の光輝化アルミ部品は、典型的には自動車用アルミホイールである。
【００２３】
本発明の光輝化アルミホイールは、以下の手順で製造する。
【００２４】
（１）アルミニウム鋳造ホイールの表面に平滑性を持たせるための粉体塗装層およびアンダーコート層からなる樹脂塗装膜を形成する。
【００２５】
粉体塗装層は、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ系樹脂、およびウレタン系樹脂からなる群から選ばれる一種以上で、層厚が２０〜２００μｍである。アンダーコート層は、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂を主剤としメラミン樹脂を架橋剤として用いて、熱硬化反応させて形成する塗膜、またはポリオールとイソシアネートを反応させるウレタン塗膜であり、膜厚が１０〜４０μｍである。さらに、黒、白、オレンジ、金色、銀色などの有色のメタリック塗料、顔料または染料の塗膜をアンダーコート層の下に１０〜３０μｍ形成するか、前記アンダーコート層の表面側に含有させるとよい。
【００２６】
（２）さらに、アルミホイールの意匠として優れる外観を出すために、有色外観を有する金属の薄膜を、窒化チタンや、各種窒化膜、銅、銅合金、金、金合金などにより、あるいは金属外観を有する薄膜を、クロム、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル合金などにより形成する。
【００２７】
該薄膜の形成方法はスパッタリング法で、平面部には３００〜５００Åの膜厚で、反射率を４０％以上にし、透過率を５％以下にする。立て面部、下面部および奥部には５０〜２００Åの膜厚で、透過率を１０％以上にする。
【００２８】
金属の薄膜や有色の薄膜を真空中で成膜して大気中に曝した時、これらの薄膜の表面は、瞬時に大気の酸素により酸化され、酸化膜を形成する。酸化膜は、通常の膜厚の５０〜１５０Åでは透明であるが、１５０Åを大きく超えると、金属外観を持ち始める。
【００２９】
従って、立て面部や、斜めから見て見えやすい部分に、これらの薄膜が２００Åの膜厚を超えて成膜されないように、マスクで一部を隠したり、スパッタリングターゲットの位置を、製品に対し対向するように配置し、必要な膜厚以上に成膜させないことが重要である。
【００３０】
（３）さらに、透明（または有色）保護膜を形成する。
【００３１】
透明（または有色）保護膜は、アクリル樹脂を主剤とし、メラミン樹脂を架橋剤として使用し、２０〜４０μｍの膜厚を形成し、１４０〜１６０℃で熱硬化させる。または、アクリル・ウレタン塗料を、２０〜３０μｍの膜厚を形成し、６０〜１００℃で乾燥させて反応硬化させて、膜形成する。
【００３２】
なお、前記スパッタ層すなわち薄膜と透明保護膜の間に、エポキシ樹脂のプライマー層を介在させてもよい。
【００３３】
本発明の光輝化アルミホイールの製造方法において、立て面部、下面部および奥部の前記薄膜の膜厚の調整は、アルミホイールを取り付ける位置を調整したり、マスク治具を使用する。従って、平面部の反射率が高く、ホイール正面から見たときに、クロムまたは金属外観や有色金属外観を有し、斜め方向や上方向から見た場合、平面部よりもほとんど金属外観の無い立て面部や奥部の色調（例えば、シルバーグレー、金色など）が目立ち、あたかも２色や多色のアルミホイールのように見えて、意匠的に優れた自動車用の光輝化アルミホイールを提供できる。
【００３４】
（実施例１）
以下の手順で、本発明の光輝化アルミホイールを製造した。
【００３５】
（１）アルミニウム合金ＡＣ４Ｃ鋳物材でできたアルミホイールに、黒皮を除去するためのショットブラストを行った。
【００３６】
（２）クロメート処理で素材に化成被膜を形成し、耐食性を向上させた。
【００３７】
（３）アクリル粉体塗料を静電塗装し、粉体塗装層を１２０μｍ形成し、１７０℃で１時間乾燥した。
【００３８】
（４）ポリエステル・メラミン樹脂に、アルミニウムの粒と、メタリック色にするためグレーの顔料を添加し、充分に撹拌して、エアースプレーガンで塗布し、アンダーコートを３０μｍ形成し、１４０℃で３０分乾燥した。
【００３９】
（５）Ａｌ−２０質量％の焼結ターゲットを用いて、直流マグネトロンスパッタリングで、金属の薄膜を形成した。
【００４０】
アルミホイールを下に、ターゲットを上に、角度がつかないように、それぞれを１０７ｍｍの距離で対向させて固定した。膜厚調整用に、ターゲット前に制御板を配置した。成膜条件は、６．６７ｍＰａ（５×１０^-5Ｔｏｒｒ）まで排気し、アルゴンガスを０．２Ｐａ（１．５×１０^-3Ｔｏｒｒ）になるまで導入した。ターゲット電流３Ａ（印加電圧６５０Ｖ）で、アルミホイールは回転速度９ｒｐｍで回転させ、９０秒コーティングした。
【００４１】
平面部には４００Åの膜厚で、立て面部には１５０Åの膜厚で、金属の薄膜が成膜され、平面部は鏡面の外観であり、立て面部は透明酸化膜が形成され、下地が完全に透過していた。
【００４２】
（６）エポキシ樹脂が主成分のプライマーを、エアースプレーガンで、膜厚を５μｍ形成し、さらに、アクリル・メラミン樹脂のトップコートを、エアースプレーガンで、膜厚を２５μｍ形成し、１４０℃で約３０分乾燥し、透明保護膜を形成した。
【００４３】
得られた光輝化アルミホイールは、正面から見ると、光輝化処理特有の高反射率外観を持ち、側面からはメタリックグレーに見え、意匠に非常に優れていた。
【００４４】
（実施例２）
以下の手順で、本発明の光輝化アルミホイールを製造した。
【００４５】
（１）アルミニウム合金ＡＣ４Ｃ鋳物材でできたアルミホイールに、黒皮を除去するためのショットブラストを行った。
【００４６】
（２）クロメート処理で素材に化成被膜を形成し、耐食性を向上させた。
【００４７】
（３）アクリル粉体塗料を静電塗装し、粉体塗装層を１２０μｍ形成し、１７０℃で１時間乾燥した。
【００４８】
（４）ポリエステル・メラミン樹脂に、アルミニウムの粒と、メタリック色にするため黄色の顔料を添加し、充分に撹拌して、エアースプレーガンで１５μｍ塗布し、さらに透明アンダーコートを２０μｍ形成し、１４０℃で３０分乾燥した。
【００４９】
（５）ニッケル合金であるハステロイＧのターゲットを用いて、直流マグネトロンスパッタリングで、金属の薄膜を形成した。
【００５０】
アルミホイールを下に、ターゲットを上に、角度がつかないように、それぞれを１０７ｍｍの距離で対向させて固定した。膜厚調整用に、ターゲット前に制御板を配置した。成膜条件は、６．６７ｍＰａ（５×１０^-5Ｔｏｒｒ）まで排気し、アルゴンガスを０．２Ｐａ（１．５×１０^-3Ｔｏｒｒ）になるまで導入した。ターゲット電流３Ａ（印加電圧６５０Ｖ）で、アルミホイールは回転速度９ｒｐｍで回転させ、６０秒コーティングした。
【００５１】
平面部には３５０Åの膜厚で、立て面部には１２０Åの膜厚で、金属の薄膜が成膜され、平面部は鏡面の外観であり、立て面部は透明酸化膜が形成され、下地が完全に透過していた。
【００５２】
（６）エポキシ樹脂が主成分のプライマーを、エアースプレーガンで、５μｍの膜厚で形成し、さらに、アクリル・メラミン樹脂のトップコートを、エアースプレーガンで、２５μｍの膜厚で形成し、１４０℃で約３０分乾燥し、透明保護膜を形成した。
【００５３】
得られた光輝化アルミホイールは、正面から見ると、光輝化処理特有の高反射率外観を持ち、側面からはメタリック金色に見え、意匠に非常に優れていた。
【００５４】
（実施例３）
以下の手順で、本発明の光輝化アルミホイールを製造した。
【００５５】
（１）アルミニウム合金ＡＣ４Ｃ鋳物材でできたアルミホイールに、黒皮を除去するためのショットブラストを行った。
【００５６】
（２）クロメート処理で素材に化成被膜を形成し、耐食性を向上させた。
【００５７】
（３）アクリル粉体塗料を静電塗装し、粉体塗装層を１２０μｍ形成し、１７０℃で１時間乾燥した。
【００５８】
（４）ポリエステル・メラミン樹脂に、アルミニウムの粒と、メタリック色にするため黄色の顔料を添加し、充分に撹拌して、エアースプレーガンで１５μｍ塗布し、さらに透明アンダーコートを２０μｍ形成し、１４０℃で３０分乾燥した。
【００５９】
（５）窒化チタンの焼結ターゲットを用いて、直流マグネトロンスパッタリングで、金属の薄膜を形成した。
【００６０】
アルミホイールを下に、ターゲットを上に、角度がつかないように、それぞれを１０７ｍｍの距離で対向させて固定した。膜厚調整用に、ターゲット前に制御板を配置した。成膜条件は、６．６７ｍＰａ（５×１０^-5Ｔｏｒｒ）まで排気し、アルゴンガスを０．２Ｐａ（１．５×１０^-3Ｔｏｒｒ）になるまで導入した。ターゲット電流３Ａ（印加電圧６５０Ｖ）で、アルミホイールは回転速度９ｒｐｍで回転させ、７０秒コーティングした。
【００６１】
成膜の際に、若干窒素ガスを流し、窒化膜の形成をアシストした。
【００６２】
平面部には４００Åの膜厚で、立て面部には１５０Åの膜厚に、金属の薄膜が成膜され、平面部は鏡面の外観であり、立て面部は透明酸化膜が形成され、下地が完全に透過していた。
【００６３】
（６）エポキシ樹脂が主成分のプライマーを、エアースプレーガンで、膜厚を５μｍ形成し、さらに、アクリル・メラミン樹脂のトップコートを、エアースプレーガンで、２５μｍの膜厚に形成し、１４０℃で約３０分乾燥し、透明保護膜を形成した。
【００６４】
得られた光輝化アルミホイールは、正面から見ると、光輝化処理特有の高反射率外観を持つ淡い金色で、側面からは濃いメタリック金色に見え、意匠に非常に優れていた。
【００６５】
（実施例４）
以下の手順で、本発明の光輝化アルミホイールを製造した。
【００６６】
（１）アルミニウム合金ＡＣ４Ｃ鋳物材でできたアルミホイールに、黒皮を除去するためのショットブラストを行った。
【００６７】
（２）クロメート処理で素材に化成被膜を形成し、耐食性を向上させた。
【００６８】
（３）アクリル粉体塗料を静電塗装し、粉体塗装層を１２０μｍ形成し、１７０℃で１時間乾燥した。
【００６９】
（４）ポリエステル・メラミン樹脂に、アルミニウムの粒と、メタリック色にするため緑色の顔料を添加し、充分に撹拌して、エアースプレーガンで１５μｍ塗布し、さらに透明アンダーコートを２０μｍ形成し、１４０℃で３０分乾燥した。
【００７０】
（５）クロム合金であるニクロム（５０：５０）のターゲットを用いて、直流マグネトロンスパッタリングで、金属の薄膜を形成した。
【００７１】
アルミホイールを下に、ターゲットを上に、角度がつかないように、それぞれを１０７ｍｍの距離で対向させて固定した。膜厚調整用に、ターゲット前に制御板を配置した。成膜条件は、６．６７ｍＰａ（５×１０^-5Ｔｏｒｒ）まで排気し、アルゴンガスを０．２Ｐａ（１．５×１０^-3Ｔｏｒｒ）になるまで導入した。ターゲット電流３Ａ（印加電圧６５０Ｖ）で、アルミホイールは回転速度９ｒｐｍで回転させ、６０秒コーティングした。
【００７２】
平面部には３５０Åの膜厚で、立て面部には１２０Åの膜厚で、金属の薄膜が成膜され、平面部は鏡面の外観であり、立て面部は透明酸化膜が形成され、下地が完全に透過していた。
【００７３】
（６）アクリル樹脂にイソシアメートを添加し、シンナーで希釈し、エアースプレーガンで、２５μｍの膜厚に形成し、８０℃で約６０分乾燥し、透明保護膜を形成した。
【００７４】
得られた光輝化アルミホイールは、正面から見ると、光輝化処理特有の高反射率外観を持ち、側面からはメタリック緑色に見え、意匠に非常に優れていた。
【００７５】
（実施例５）
以下の手順で、本発明の光輝化アルミホイールを製造した。
【００７６】
（１）アルミニウム合金ＡＣ４Ｃ鋳物材でできたアルミホイールに、黒皮を除去するためのショットブラストを行った。
【００７７】
（２）クロメート処理で素材に化成被膜を形成し、耐食性を向上させた。
【００７８】
（３）アクリル粉体塗料を静電塗装し、粉体塗装層を１２０μｍ形成し、１７０℃で１時間乾燥した。
【００７９】
（４）ポリエステル・メラミン樹脂に、アルミニウムの粒と、メタリック色にするためグレーの顔料を添加し、充分に撹拌して、エアースプレーガンで１５μｍ塗布し、さらに透明アンダーコートを２０μｍ形成し、１４０℃で３０分乾燥した。
【００８０】
（５）銅−亜鉛合金である真鍮のターゲットを用いて、直流マグネトロンスパッタリングで、金属の薄膜を形成した。
【００８１】
アルミホイールを下に、ターゲットを上に、角度がつかないように、それぞれを１０７ｍｍの距離で対向させて固定した。膜厚調整用に、ターゲット前に制御板を配置した。成膜条件は、６．６７ｍＰａ（５×１０^-5Ｔｏｒｒ）まで排気し、アルゴンガスを０．２Ｐａ（１．５×１０^-3Ｔｏｒｒ）になるまで導入した。ターゲット電流３Ａ（印加電圧６５０Ｖ）で、アルミホイールは回転速度９ｒｐｍで回転させ、３０秒コーティングした。
【００８２】
平面部には３５０Åの膜厚で、立て面部には１２０Åの膜厚で、金属の薄膜が成膜され、平面部は鏡面の外観であり、立て面部は透明酸化膜が形成され、下地が完全に透過していた。
【００８３】
（６）エポキシ樹脂が主成分のプライマーを、エアースプレーガンで、膜厚を５μｍ形成し、さらに、アクリル・メラミン樹脂のトップコートを、エアースプレーガンで、膜厚を２５μｍ形成し、１４０℃で約３０分乾燥し、透明保護膜を形成した。
【００８４】
得られた光輝化アルミホイールは、正面から見ると、光輝化処理特有の高反射率外観を持ち、側面からはメタリックグレーに見え、意匠に非常に優れていた。
【００８５】
（比較例）
（５）の金属薄膜の形成で、１００秒コーティングした以外は、実施例１と同様に光輝化アルミホイールを製造した。
【００８６】
平面部には６００Åの膜厚で、立て面部には２５０Åの膜厚で、金属の薄膜が成膜され、平面部は、高い反射率を有してクロムメッキ外観であり、立て面部は、反射率が３０％で鏡面外観になった。
【００８７】
【発明の効果】
クロムメッキ外観や金色外観を有するだけでなく、正面から見たクロムメッキ外観や金色外観に加えて、斜めから見た任意の有色を有するように、見る角度で異なる外観の意匠的に優れる光輝化アルミホイールが提供できる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a brightened metal material part, for example, an automotive exterior part such as an aluminum wheel and a manufacturing method thereof, and more particularly to a surface brightening treatment method that can be used as an automotive exterior part.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an electrochromic plating method has generally been used to brighten a metal material surface. Surface treatment by electrochrome plating provides high reflectivity and high-grade appearance, and excellent wear resistance and corrosion resistance. In addition to aluminum wheels for automobiles, front grille, door knob, garnish, emblem, etc. Has been widely used.
[0003]
However, since the electrochromic plating method requires environmental measures such as wastewater treatment, various methods for replacing the electrochromic plating method have been studied in recent years. Moreover, in order to form electrochrome plating on a casting material, there is a problem that the polishing process becomes complicated, the cost increases, and the performance is insufficient.
[0004]
In an aluminum wheel for automobiles, in order to perform a brightening process without using an electrochrome plating method, a method of obtaining a plated appearance by mixing aluminum powder or aluminum flakes in a coating film is also used. However, this method has low reflectivity and is not a substitute for the electrochrome plating method.
[0005]
On the other hand, the appearance of aluminum wheels has recently played an important role in automobile design, and the demand for design diversity is increasing.
[0006]
However, in the electrochrome plating method, the entire surface of the aluminum wheel is brightened, and a partial brightening process or a combination of an arbitrary color part and a brightening process part cannot be obtained. In general, there are aluminum wheels that give any color tone by the painting method, but there are no products combined with brightening treatment.
[0007]
Therefore, methods improved from these conventional methods have been proposed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 62-13565 and 9-290213.
[0008]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-13565 describes colored vacuum plating in which a colored base coat layer is provided on the surface, and a metal thin film having a thickness of about 20 to 250 mm is vacuum-plated on the colored base coat layer. The thickness of the metal thin film is set so that the color of the base coat layer can be seen through, and this is done to resemble the chrome plating color.
[0009]
Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 9-290213, the thickness of the base layer of the aluminum alloy wheel is 0 on the base layer made of at least one of a predetermined color or a clear resin layer and a base coat of the predetermined color. It is described that a thin layer (for example, an aluminum dry plating layer) of 0.04 to 1.1 μm of metal or a metal compound, and a clear coat top coat layer are formed in order. With this configuration, the predetermined color of the underlayer is transmitted through a thin layer of metal or metal compound (aluminum dry plating layer), so the color of the metal ground (for example, the color of the aluminum alloy) disappears and is generally preferred. A predetermined color (for example, black color, plating color) can be produced by the underlayer, and a high-quality appearance can be obtained. Therefore, the film thickness of the dry plating layer of aluminum is defined as 1.1 μm or less.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In the former Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-13565, since only a film thickness of 250 mm at the maximum is formed on the flat portion of the product, the base is transparent and a sufficient chrome plating appearance cannot be obtained. Since the film thickness of the side surface portion is thinner than that of the flat surface portion, the color tone is further different from the appearance of chrome plating, and the product as a whole is not excellent in design as an aluminum wheel.
[0011]
In the latter Japanese Patent Laid-Open No. 9-290213, for example, the thickness of the aluminum film is defined as 0.04 to 1.1 μm in order to bring out the color of the underlying undercoat through the dry plating layer of aluminum. If the thickness exceeds 1.1 μm, the color of the ground becomes difficult to transmit. In addition, if the film thickness exceeds 0.5 μm, the film formation time becomes long, and oxygen, nitrogen and argon in the vacuum chamber are taken into the film, film growth changes, and the appearance is cloudy. .
[0012]
In these publications, an attempt is made to obtain a chromium plating appearance by utilizing the transparency of the base. However, because the film thickness of each part of the aluminum wheel is not specified, there is a problem that the whole appearance is not known until the film is formed, and it appears to be faintly visible to the human eye or the metal color looks strong. .
[0013]
Furthermore, the appearance of chrome plating alone does not meet many user needs in terms of design, and the conventional technology does not allow surface treatment for multi-color wheels or brightening surface treatment that partially changes the color tone. There wasn't.
[0014]
Therefore, the present invention provides not only a chrome-plated appearance but also a chrome-plated appearance and an appearance having an arbitrary color at a viewing angle, and provides a bright aluminum wheel that is excellent in design. For the purpose.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The brightened aluminum part of the present invention comprises an aluminum cast part, a resin coating film comprising a powder coating layer and an undercoat layer, a metal thin film having a colored appearance or a thin film having a metal appearance, and a transparent protective film in this order. Cover.
[0016]
The powder coating layer is one or more selected from the group consisting of a polyester resin, an acrylic resin, an epoxy resin, and a urethane resin, and has a layer thickness of 20 to 200 μm. The undercoat layer includes a polyester resin, It is a coating film formed by a thermosetting reaction using an acrylic resin as a main component and a melamine resin as a crosslinking agent, or a urethane coating film in which a polyol and an isocyanate are reacted, and has a film thickness of 10 to 40 μm.
[0017]
The undercoat layer preferably contains a colored pigment or dye such as black, white, orange, gold or silver. Alternatively, it is preferable to apply a colored pigment or dye on or under the undercoat layer. The layer having a pigment or dye preferably has a thickness of 20 to 30 μm.
[0018]
Metal thin films with colored appearance are formed by sputtering titanium nitride, various nitride films, copper, copper alloy, gold, gold alloy, and thin films with metallic appearance are formed by sputtering chromium, aluminum, aluminum alloy, nickel alloy, etc. To do.
[0019]
In the planar portion of the brightened aluminum part of the present invention, the thin film has a thickness of 300 to 500 mm, a light with a wavelength of 450 to 900 nm, a reflectance of 40% or more, and a transmittance of 5% or less. It is desirable that the film thickness of the thin film is 50 to 200 mm and the transmittance is 10% or more with light having a wavelength of 450 to 900 nm at the standing surface portion, the bottom surface portion and the back portion of the component.
[0020]
Moreover, it is preferable that the said transparent protective film is formed by carrying out a thermosetting reaction at 140-160 degreeC using an acrylic resin as a main ingredient and a melamine resin as a crosslinking agent, and a film thickness is 20-40 micrometers.
[0021]
Alternatively, the transparent protective film is preferably formed by drying at 60 to 100 ° C. and thermosetting using an acrylic / melanin paint or a polyester / urethane paint, and the film thickness is preferably 20 to 30 μm.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The brightened aluminum part of the present invention is typically an automotive aluminum wheel.
[0023]
The brightened aluminum wheel of the present invention is manufactured by the following procedure.
[0024]
(1) A resin coating film comprising a powder coating layer and an undercoat layer for imparting smoothness to the surface of an aluminum casting wheel is formed.
[0025]
The powder coating layer is one or more selected from the group consisting of polyester resins, acrylic resins, epoxy resins, and urethane resins, and has a layer thickness of 20 to 200 μm. The undercoat layer is a coating film formed by a thermosetting reaction using a polyester resin and an acrylic resin as a main component and a melamine resin as a crosslinking agent, or a urethane coating film in which a polyol and an isocyanate are reacted. 40 μm. Further, a colored metallic paint such as black, white, orange, gold, silver, etc., a paint film of a pigment or dye may be formed under the undercoat layer in a thickness of 10 to 30 μm, or may be contained on the surface side of the undercoat layer. .
[0026]
(2) Furthermore, in order to produce an excellent appearance as a design of an aluminum wheel, a metal thin film having a colored appearance is made of titanium nitride, various nitride films, copper, copper alloy, gold, gold alloy, or the like. The thin film is formed of chromium, aluminum, an aluminum alloy, a nickel alloy, or the like.
[0027]
The thin film is formed by sputtering, with a film thickness of 300 to 500 mm on the flat surface, a reflectance of 40% or more, and a transmittance of 5% or less. The transmittance is set to 10% or more with a film thickness of 50 to 200 mm on the vertical surface portion, the bottom surface portion, and the back portion.
[0028]
When metal thin films or colored thin films are formed in a vacuum and exposed to the atmosphere, the surfaces of these thin films are instantly oxidized by atmospheric oxygen to form oxide films. The oxide film is transparent at a normal film thickness of 50 to 150 mm, but if it greatly exceeds 150 mm, it starts to have a metallic appearance.
[0029]
Therefore, in order to prevent these thin films from being deposited over 200mm thick on the vertical surfaces and portions that are easily seen from an oblique direction, the mask is partially hidden by the mask, and the position of the sputtering target is opposed to the product. It is important that the film is disposed so as not to have a film thickness exceeding a required film thickness.
[0030]
(3) Further, a transparent (or colored) protective film is formed.
[0031]
The transparent (or colored) protective film has an acrylic resin as a main ingredient and a melamine resin as a crosslinking agent, forms a film thickness of 20 to 40 μm, and is thermally cured at 140 to 160 ° C. Alternatively, an acrylic / urethane paint is formed to a film thickness of 20 to 30 μm, dried at 60 to 100 ° C. and reaction-cured to form a film.
[0032]
An epoxy resin primer layer may be interposed between the sputtered layer, that is, the thin film and the transparent protective film.
[0033]
In the method for manufacturing a brightened aluminum wheel according to the present invention, the film thickness of the thin film on the vertical surface portion, the lower surface portion, and the deep portion is adjusted by adjusting the position where the aluminum wheel is attached or using a mask jig. Therefore, the flat part has a high reflectivity, and when viewed from the front of the wheel, it has a chrome or metal appearance or a colored metal appearance, and when viewed from an oblique direction or an upward direction, there is almost no metal appearance than the flat part. The color tone (for example, silver gray, gold color, etc.) of the surface part and the back part is conspicuous, and it looks like a two-color or multi-color aluminum wheel, and can provide a bright aluminum wheel for automobiles that is excellent in design.
[0034]
Example 1
The bright aluminum wheel of the present invention was manufactured by the following procedure.
[0035]
(1) Shot blasting for removing black skin was performed on an aluminum wheel made of an aluminum alloy AC4C casting material.
[0036]
(2) A chemical conversion film was formed on the material by chromate treatment to improve the corrosion resistance.
[0037]
(3) The acrylic powder coating was electrostatically coated to form a powder coating layer of 120 μm and dried at 170 ° C. for 1 hour.
[0038]
(4) To the polyester / melamine resin, add aluminum particles and a gray pigment to give a metallic color, stir well, apply with an air spray gun, form an undercoat of 30 μm, and 30 at 140 ° C. Dried for minutes.
[0039]
(5) A metal thin film was formed by direct current magnetron sputtering using an Al-20 mass% sintered target.
[0040]
The aluminum wheels were placed on the bottom, the targets were placed on the top, and they were fixed facing each other at a distance of 107 mm so as not to make an angle. A control plate was placed in front of the target for film thickness adjustment. The film formation was performed by evacuating to 6.67 mPa (5 × 10 ⁻⁵ Torr) and introducing argon gas to 0.2 Pa (1.5 × 10 ⁻³ Torr). With a target current of 3 A (applied voltage: 650 V), the aluminum wheel was rotated at a rotation speed of 9 rpm and coated for 90 seconds.
[0041]
A metal thin film having a thickness of 400 mm is formed on the flat surface portion and a thickness of 150 mm on the vertical surface portion, the flat surface portion has a mirror-like appearance, a transparent oxide film is formed on the vertical surface portion, and the base is completely formed It was transparent.
[0042]
(6) A primer mainly composed of an epoxy resin is formed with an air spray gun to a film thickness of 5 μm, and an acrylic / melamine resin top coat is formed with an air spray gun to a film thickness of 25 μm at 140 ° C. The film was dried for about 30 minutes to form a transparent protective film.
[0043]
When viewed from the front, the resulting brightened aluminum wheel had a high reflectance appearance peculiar to the brightening process, and looked metallic gray from the side, and was very excellent in design.
[0044]
(Example 2)
The bright aluminum wheel of the present invention was manufactured by the following procedure.
[0045]
(1) Shot blasting for removing black skin was performed on an aluminum wheel made of an aluminum alloy AC4C casting material.
[0046]
(2) A chemical conversion film was formed on the material by chromate treatment to improve the corrosion resistance.
[0047]
(3) The acrylic powder coating was electrostatically coated to form a powder coating layer of 120 μm and dried at 170 ° C. for 1 hour.
[0048]
(4) To the polyester / melamine resin, add aluminum particles and a yellow pigment to make it metallic, stir well, apply 15 μm with an air spray gun, and further form a transparent undercoat of 20 μm. Dry at 30 ° C. for 30 minutes.
[0049]
(5) A metal thin film was formed by direct current magnetron sputtering using a target of Hastelloy G, which is a nickel alloy.
[0050]
The aluminum wheels were placed on the bottom, the targets were placed on the top, and they were fixed facing each other at a distance of 107 mm so as not to make an angle. A control plate was placed in front of the target for film thickness adjustment. The film formation was performed by evacuating to 6.67 mPa (5 × 10 ⁻⁵ Torr) and introducing argon gas to 0.2 Pa (1.5 × 10 ⁻³ Torr). With a target current of 3 A (applied voltage: 650 V), the aluminum wheel was rotated at a rotation speed of 9 rpm and coated for 60 seconds.
[0051]
A metal thin film is formed with a thickness of 350 mm on the flat surface portion and a thickness of 120 mm on the vertical surface portion, the flat surface portion has a mirror-like appearance, a transparent oxide film is formed on the vertical surface portion, and the base is completely It was transparent.
[0052]
(6) An epoxy resin-based primer is formed with an air spray gun to a film thickness of 5 μm, and an acrylic / melamine resin top coat is formed with an air spray gun to a film thickness of 25 μm. The film was dried at 30 ° C. for about 30 minutes to form a transparent protective film.
[0053]
When viewed from the front, the resulting brightened aluminum wheel had a high reflectance appearance peculiar to the brightening treatment, and looked metallic gold from the side, and was very excellent in design.
[0054]
(Example 3)
The bright aluminum wheel of the present invention was manufactured by the following procedure.
[0055]
(1) Shot blasting for removing black skin was performed on an aluminum wheel made of an aluminum alloy AC4C casting material.
[0056]
(2) A chemical conversion film was formed on the material by chromate treatment to improve the corrosion resistance.
[0057]
(3) The acrylic powder coating was electrostatically coated to form a powder coating layer of 120 μm and dried at 170 ° C. for 1 hour.
[0058]
(4) To the polyester / melamine resin, add aluminum particles and a yellow pigment to make it metallic, stir well, apply 15 μm with an air spray gun, and further form a transparent undercoat of 20 μm. Dry at 30 ° C. for 30 minutes.
[0059]
(5) A metal thin film was formed by direct current magnetron sputtering using a sintered target of titanium nitride.
[0060]
The aluminum wheels were placed on the bottom, the targets were placed on the top, and they were fixed facing each other at a distance of 107 mm so as not to make an angle. A control plate was placed in front of the target for film thickness adjustment. The film formation was performed by evacuating to 6.67 mPa (5 × 10 ⁻⁵ Torr) and introducing argon gas to 0.2 Pa (1.5 × 10 ⁻³ Torr). With a target current of 3 A (applied voltage: 650 V), the aluminum wheel was rotated at a rotation speed of 9 rpm and coated for 70 seconds.
[0061]
During film formation, a slight amount of nitrogen gas was flowed to assist the formation of the nitride film.
[0062]
A metal thin film with a thickness of 400 mm is formed on the flat surface portion and a thickness of 150 mm on the vertical surface portion, the flat surface portion has a mirror appearance, a transparent oxide film is formed on the vertical surface portion, and the base is completely formed It was transparent.
[0063]
(6) A primer mainly composed of epoxy resin is formed with an air spray gun to a film thickness of 5 μm, and an acrylic / melamine resin top coat is formed with an air spray gun to a film thickness of 25 μm. And dried for about 30 minutes to form a transparent protective film.
[0064]
When the front surface of the resulting brightened aluminum wheel was viewed from the front, it was a light gold with a high reflectance appearance peculiar to the brightening treatment, and it looked dark metallic gold from the side.
[0065]
Example 4
The bright aluminum wheel of the present invention was manufactured by the following procedure.
[0066]
(1) Shot blasting for removing black skin was performed on an aluminum wheel made of an aluminum alloy AC4C casting material.
[0067]
(2) A chemical conversion film was formed on the material by chromate treatment to improve the corrosion resistance.
[0068]
(3) The acrylic powder coating was electrostatically coated to form a powder coating layer of 120 μm and dried at 170 ° C. for 1 hour.
[0069]
(4) Add aluminum particles and green pigment to polyester / melamine resin to give metallic color, stir well, apply 15μm with air spray gun, and further form 20μm transparent undercoat, 140 Dry at 30 ° C. for 30 minutes.
[0070]
(5) A thin metal film was formed by direct current magnetron sputtering using a nichrome (50:50) target, which is a chromium alloy.
[0071]
The aluminum wheels were placed on the bottom, the targets were placed on the top, and they were fixed facing each other at a distance of 107 mm so as not to make an angle. A control plate was placed in front of the target for film thickness adjustment. The film formation was performed by evacuating to 6.67 mPa (5 × 10 ⁻⁵ Torr) and introducing argon gas to 0.2 Pa (1.5 × 10 ⁻³ Torr). With a target current of 3 A (applied voltage: 650 V), the aluminum wheel was rotated at a rotation speed of 9 rpm and coated for 60 seconds.
[0072]
A metal thin film is formed with a thickness of 350 mm on the flat surface portion and a thickness of 120 mm on the vertical surface portion, the flat surface portion has a mirror-like appearance, a transparent oxide film is formed on the vertical surface portion, and the base is completely It was transparent.
[0073]
(6) Isocyanate was added to the acrylic resin, diluted with thinner, formed to a film thickness of 25 μm with an air spray gun, and dried at 80 ° C. for about 60 minutes to form a transparent protective film.
[0074]
The resulting bright aluminum wheel had a highly reflective appearance peculiar to the brightening treatment when viewed from the front, and looked metallic green from the side, and was very excellent in design.
[0075]
(Example 5)
The bright aluminum wheel of the present invention was manufactured by the following procedure.
[0076]
(1) Shot blasting for removing black skin was performed on an aluminum wheel made of an aluminum alloy AC4C casting material.
[0077]
(2) A chemical conversion film was formed on the material by chromate treatment to improve the corrosion resistance.
[0078]
(3) The acrylic powder coating was electrostatically coated to form a powder coating layer of 120 μm and dried at 170 ° C. for 1 hour.
[0079]
(4) To the polyester / melamine resin, add aluminum particles and a gray pigment to make it metallic, stir well, apply 15 μm with an air spray gun, and further form a transparent undercoat of 20 μm. Dry at 30 ° C. for 30 minutes.
[0080]
(5) A metal thin film was formed by direct current magnetron sputtering using a brass target which is a copper-zinc alloy.
[0081]
The aluminum wheels were placed on the bottom, the targets were placed on the top, and they were fixed facing each other at a distance of 107 mm so as not to make an angle. A control plate was placed in front of the target for film thickness adjustment. The film formation was performed by evacuating to 6.67 mPa (5 × 10 ⁻⁵ Torr) and introducing argon gas to 0.2 Pa (1.5 × 10 ⁻³ Torr). With a target current of 3 A (applied voltage: 650 V), the aluminum wheel was rotated at a rotation speed of 9 rpm and coated for 30 seconds.
[0082]
A metal thin film is formed with a thickness of 350 mm on the flat surface portion and a thickness of 120 mm on the vertical surface portion, the flat surface portion has a mirror-like appearance, a transparent oxide film is formed on the vertical surface portion, and the base is completely It was transparent.
[0083]
(6) A primer mainly composed of an epoxy resin is formed with an air spray gun to a film thickness of 5 μm, and an acrylic / melamine resin top coat is formed with an air spray gun to a film thickness of 25 μm at 140 ° C. The film was dried for about 30 minutes to form a transparent protective film.
[0084]
When viewed from the front, the resulting brightened aluminum wheel had a high reflectance appearance peculiar to the brightening process, and looked metallic gray from the side, and was very excellent in design.
[0085]
(Comparative example)
A brightened aluminum wheel was produced in the same manner as in Example 1 except that the metal thin film of (5) was coated for 100 seconds.
[0086]
A metal thin film with a thickness of 600 mm is formed on the flat surface portion and a thickness of 250 mm on the vertical surface portion. The flat surface portion has a high reflectivity and has a chrome plating appearance, and the vertical surface portion is reflective. A mirror appearance was obtained at a rate of 30%.
[0087]
【The invention's effect】
In addition to having a chrome-plated appearance and a gold-colored appearance, in addition to a chrome-plated appearance and a gold-colored appearance seen from the front, it has an arbitrarily colored appearance seen from an angle, so that it has an excellent design with a different appearance at different viewing angles. Aluminum wheels can be provided.

Claims

A cast aluminum part having a flat part and a standing part was coated with a resin coating film composed of a powder coating layer and an undercoat layer, a metal thin film having a colored appearance or a thin metal appearance, and a transparent protective film in this order. Bright aluminum parts,
The powder coating layer is at least one selected from the group consisting of a polyester resin, an acrylic resin, an epoxy resin, and a urethane resin, and has a layer thickness of 20 to 200 μm.
The undercoat layer is a polyester resin, with melamine resin as the crosslinking agent and the main agent of the acryl resin, a coating film formed by thermosetting reaction or become a polyol and an isocyanate from the urethane coating is reacted, a thickness of 10 ~40μm der is,
The resin coating film contains a colored pigment or dye in the undercoat layer, or a coating film made of the colored pigment or dye having a thickness of 10 to 30 μm on or under the undercoat layer. Formed, and
A thin film of metal having a colored appearance or a thin film having a metallic appearance is formed by a sputtering method, and in the flat portion of the brightened aluminum part, the thickness of the thin film is 300 to 500 mm, and the light has a wavelength of 450 to 900 nm. The reflectance is 40% or more and the transmittance is 5% or less, and the film thickness of the thin film is 50 to 200 mm and the transmittance is 10% or more with light having a wavelength of 450 to 900 nm at the raised surface portion of the brightened aluminum part. in it, bright of aluminum parts, characterized in that.

The transparent protective film is formed so as to have a film thickness of 20 to 40 μm by thermosetting reaction at 140 to 160 ° C. using an acrylic resin as a main component and a melamine resin as a crosslinking agent, or It is formed using an acrylic / melamine paint or a polyester / urethane paint at a temperature of 60 to 100 ° C. and a thermosetting reaction to form a film thickness of 20 to 30 μm. Brightened aluminum parts.

The brightened aluminum part according to claim 1 or 2, which is an aluminum wheel for automobiles.

An aluminum cast part having a flat portion and a standing surface portion is coated with a resin coating film composed of a powder coating layer and an undercoat layer, a metal thin film having a colored appearance or a thin film having a metal appearance, and a transparent protective film in this order. A method of manufacturing a brightened aluminum part,
A metal thin film having a colored appearance or a thin film having a metal appearance is formed by a sputtering method, and the thin film has a thickness of 300 to 500 mm and light of a wavelength of 450 to 900 nm on a planar portion of the brightened aluminum part. The reflectance is 40% or more and the transmittance is 5% or less, and the film thickness of the thin film is 50 to 200 mm and the light is transmitted with a wavelength of 450 to 900 nm at the rising surface portion of the brightened aluminum part. A method for producing a brightened aluminum part, wherein the rate is 10% or more.