JP5968637B2 - Surface-treated aluminum alloy plate and manufacturing method thereof - Google Patents

Surface-treated aluminum alloy plate and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP5968637B2
JP5968637B2 JP2012029775A JP2012029775A JP5968637B2 JP 5968637 B2 JP5968637 B2 JP 5968637B2 JP 2012029775 A JP2012029775 A JP 2012029775A JP 2012029775 A JP2012029775 A JP 2012029775A JP 5968637 B2 JP5968637 B2 JP 5968637B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
concentration
aluminum alloy
substrate
oxide film
alloy plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2012029775A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2013166975A (en
Inventor
真 俵
真 俵
伸郎 服部
伸郎 服部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
Priority to JP2012029775A priority Critical patent/JP5968637B2/en
Publication of JP2013166975A publication Critical patent/JP2013166975A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5968637B2 publication Critical patent/JP5968637B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Description

本発明は、表面処理が施されたアルミニウム合金板に係り、自動車、船舶、航空機等の車両用、特に自動車パネルに好適に使用することができる表面処理アルミニウム合金板およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a surface-treated aluminum alloy plate, and more particularly, to a surface-treated aluminum alloy plate that can be suitably used for vehicles such as automobiles, ships, and aircraft, and particularly for automobile panels, and a method for manufacturing the same.

周知の通り、従来から、自動車、船舶、航空機あるいは車両等の輸送機、機械、電気製品、建築、構造物、光学機器、器物の部材や部品用として、各種アルミニウム合金板が、合金毎の各特性に応じて汎用されている。そして、近年、排気ガス等による地球環境問題に対して、自動車車体の軽量化による燃費の向上が追求されていることから、従来使用されていた鉄鋼材料に代わって、比重が鉄の約1/3であり、優れたエネルギー吸収性を有するアルミニウム合金板の自動車車体への使用が増加している。   As is well known, various aluminum alloy plates have been conventionally used for each alloy for transporting machines such as automobiles, ships, airplanes or vehicles, machines, electrical products, architecture, structures, optical instruments, equipment members and parts. It is widely used depending on the characteristics. And in recent years, in response to global environmental problems caused by exhaust gas, etc., the improvement of fuel efficiency has been pursued by reducing the weight of automobile bodies. Therefore, instead of steel materials that have been used in the past, specific gravity is about 3 and the use of aluminum alloy plates having excellent energy absorption for automobile bodies is increasing.

アルミニウム合金板を自動車パネルとして用いる場合には、成形性、溶接性、接着性、化成処理性、塗装後の耐食性、美観等が要求される。そして、アルミニウム合金板を用いて自動車パネルを製造する方法は、1)成形(所定寸法への切り出し、所定形状へのプレス成形)、2)接合(溶接および/または接着)、3)化成処理(洗浄剤による脱脂→表面調整→リン酸亜鉛処理)、4)塗装(電着塗装による下塗り→中塗り→上塗り)、であり、従来の鋼板を用いる場合と基本的に同じである。   When an aluminum alloy plate is used as an automobile panel, formability, weldability, adhesion, chemical conversion treatment, corrosion resistance after painting, aesthetics, and the like are required. And the method of manufacturing an automobile panel using an aluminum alloy plate is as follows: 1) molding (cutting out to a predetermined dimension, press molding to a predetermined shape), 2) joining (welding and / or bonding), 3) chemical conversion treatment ( Degreasing with cleaning agent → surface adjustment → zinc phosphate treatment), 4) coating (undercoating by electrodeposition coating → intermediate coating → overcoating), which is basically the same as when using a conventional steel plate.

一方で、自動車部品のモジュール化が進行しつつあり、アルミニウム合金板自体が製造されてから、前記の自動車パネルの製造工程や車体製造工程に入るまでの期間がこれまでより長くなる傾向がある。自動車部品のモジュール化とは、自動車メーカーにおいて車体に直接取り付けていた個々の部品を、部品会社において事前にサブアセンブリーしてから車体に取り付ける方法である。このモジュール化を行なうことは、自動車メーカーにおける難作業を簡素化して生産効率を上げることが主な目的であり、生産工程の短縮、仕掛品を削減する効果もある。自動車部品のモジュール化により、部品会社の負担は増加するが、自動車会社と部品会社の全体としてのコスト低減に効果があり、結果的に自動車のコスト削減に寄与している。   On the other hand, modularization of automobile parts is progressing, and there is a tendency that a period from when the aluminum alloy plate itself is manufactured until the automobile panel manufacturing process and the vehicle body manufacturing process are started becomes longer. The modularization of automobile parts is a method in which individual parts that have been directly attached to a vehicle body at an automobile manufacturer are sub-assembled in advance at a parts company and then attached to the car body. This modularization is mainly aimed at simplifying difficult work for automobile manufacturers and increasing production efficiency, and also has the effect of shortening the production process and reducing work in progress. The modularization of automobile parts increases the burden on the parts company, but it is effective in reducing the cost of the automobile company and the parts company as a whole, and consequently contributes to the cost reduction of the automobile.

そして、アルミニウム合金板自体が製造されてから前記の製造工程に入るまでの期間がこれまでより長くなるため、アルミニウム合金板の表面保護の観点から、アルミニウム合金板に防錆油を塗油する処理が行われる。しかし、このような場合、どうしてもアルミニウム合金板の表面特性が経時変化し、アルミニウム合金板の脱脂性、化成処理性へ悪影響を及ぼすことが問題となっている。すなわち、アルミニウム合金板の表面特性の経時変化に伴い、化成処理時の脱脂性が悪化し、化成処理皮膜が付着し難くなり、結果的に塗装後の耐食性に影響を及ぼすこととなる。加えて、接着剤で接合したアルミニウム合金製自動車パネルでは、使用中に水分や酸素、あるいは塩分等が接合部に侵入することで、接着剤とアルミニウム合金板との界面が経時劣化して界面剥離が発生し、接着強度が低下することが問題となっている。   And since the period from the time when the aluminum alloy plate itself is manufactured until it enters the above manufacturing process becomes longer than before, from the viewpoint of protecting the surface of the aluminum alloy plate, a process of applying rust preventive oil to the aluminum alloy plate Is done. However, in such a case, the surface characteristics of the aluminum alloy plate inevitably change over time, and there is a problem that the aluminum alloy plate has an adverse effect on the degreasing and chemical conversion properties. That is, as the surface characteristics of the aluminum alloy plate change with time, the degreasing property during the chemical conversion treatment deteriorates and the chemical conversion treatment film becomes difficult to adhere, resulting in an influence on the corrosion resistance after coating. In addition, in aluminum alloy automobile panels joined with adhesives, moisture, oxygen, or salt content penetrates into the joints during use, causing the interface between the adhesive and the aluminum alloy plate to deteriorate over time and cause interface peeling. Is generated, and the adhesive strength is a problem.

このため、従来、アルミニウム合金板の表面に形成された酸化皮膜、特にMgを含有する酸化皮膜を洗浄等で除去することによって、脱脂性、化成処理性および接着性を向上させることが行われている(例えば、特許文献1〜5参照)。しかしながら、酸化皮膜を完全に除去することは難しく、表面特性の経時変化が少ない表面安定性に優れたものを得ることは困難であった。また、酸化皮膜を完全に除去するには強力に洗浄する必要があるため、生産性に劣り、経済的ではなかった。   For this reason, conventionally, the degreasing property, the chemical conversion treatment property and the adhesion property have been improved by removing the oxide film formed on the surface of the aluminum alloy plate, particularly the oxide film containing Mg, by washing or the like. (For example, see Patent Documents 1 to 5). However, it has been difficult to completely remove the oxide film, and it has been difficult to obtain an excellent surface stability with little change in surface characteristics over time. Moreover, since it was necessary to wash | clean strongly in order to remove an oxide film completely, it was inferior to productivity and was not economical.

そこで、アルミニウム合金板の酸化皮膜のMg量とOH量を調整し、酸化皮膜の調整後14日以内に防錆油を塗油することが行われている(例えば、特許文献6参照)。また、アルミニウム合金板の表面に、リン酸塩皮膜とその上に形成された酸化アルミニウム膜とからなる表面皮膜を形成し、この表面皮膜(酸化アルミニウム膜)の上に防錆油を塗油することも行われている(例えば、特許文献7参照)。   Then, the Mg amount and OH amount of the oxide film of an aluminum alloy plate are adjusted, and antirust oil is applied within 14 days after the adjustment of the oxide film (see, for example, Patent Document 6). Further, a surface film composed of a phosphate film and an aluminum oxide film formed thereon is formed on the surface of the aluminum alloy plate, and antirust oil is applied on the surface film (aluminum oxide film). (For example, refer to Patent Document 7).

特開平06−256980号公報Japanese Patent Laid-Open No. 06-256980 特開平06−256881号公報Japanese Patent Laid-Open No. 06-256881 特開平05−070741号公報Japanese Patent Laid-Open No. 05-070741 特開平04−214835号公報Japanese Patent Laid-Open No. 04-214835 特開平02−115385号公報Japanese Patent Laid-Open No. 02-115385 特開2006−200007号公報JP 2006-200007 A 特許第2744697号公報Japanese Patent No. 2744697

しかしながら、アルミニウム合金板の表面特性の経時変化は、アルミニウム合金板の製造直後から一週間程度までの変化量が最も大きく、その後の変化は比較的少ない。したがって、特許文献6に記載されたアルミニウム合金板においては、表面調整後14日以内に防錆油を塗油するため、アルミニウム合金板の表面保護が不十分となる場合があり、目的とする脱脂性、化成処理性および接着性が得られないという問題がある。また、特許文献7に記載されたアルミニウム合金板においても、その表面皮膜の構成が塗油後一週間放置したサンプル評価結果によって特定されるものであるため、目的とする脱脂性、化成処理性および接着性が得られないという問題がある。   However, the time-dependent change in the surface characteristics of the aluminum alloy plate is the greatest in the amount of change from immediately after the production of the aluminum alloy plate to about one week, and the change thereafter is relatively small. Therefore, in the aluminum alloy plate described in Patent Document 6, since the antirust oil is applied within 14 days after the surface adjustment, the surface protection of the aluminum alloy plate may be insufficient, and the intended degreasing There exists a problem that property, chemical conversion treatment property, and adhesiveness cannot be obtained. In addition, in the aluminum alloy plate described in Patent Document 7, the structure of the surface film is specified by the sample evaluation result left for one week after oil application, so that the desired degreasing property, chemical conversion treatment property and There is a problem that adhesiveness cannot be obtained.

本発明は、前記課題を解決するものであり、アルミニウム合金板自体が製造されてから自動車パネル等の製造工程に入るまでの期間が長くなっても、脱脂性、化成処理性および接着性に優れる表面処理アルミニウム合金板およびその製造方法を提供することを課題とする。   The present invention solves the above-described problems, and is excellent in degreasing properties, chemical conversion treatment properties, and adhesive properties even if the period from the production of an aluminum alloy plate itself to the production process of an automobile panel or the like becomes longer. It is an object of the present invention to provide a surface-treated aluminum alloy plate and a method for producing the same.

前記課題を解決するため、本発明に係る表面処理アルミニウム合金板は、マグネシウムを含有するアルミニウム合金からなる基板と、この基板の表面に形成された酸化皮膜と、を備えた表面処理アルミニウム合金板であって、前記酸化皮膜は、膜厚が1〜30nmであり、マグネシウム濃度が1〜20原子%、ジルコニウム濃度が0.2〜10原子%、シリコン濃度が2〜10原子%、ハロゲン濃度およびリン濃度がそれぞれ0.1原子%未満である構成とした。
なお、「ハロゲン濃度およびリン濃度がそれぞれ0.1原子%未満」とは、後記するように、実質的にハロゲンおよびリンを含有しないことを意味する。そして、ハロゲンおよびリンを含有しないとは、蛍光X線およびGD−OESでハロゲンおよびリンを測定した際、測定できないこと、すなわち、測定限界未満であることを意味する。
In order to solve the above problems, a surface-treated aluminum alloy plate according to the present invention is a surface-treated aluminum alloy plate comprising a substrate made of an aluminum alloy containing magnesium and an oxide film formed on the surface of the substrate. The oxide film has a thickness of 1 to 30 nm, a magnesium concentration of 1 to 20 atomic%, a zirconium concentration of 0.2 to 10 atomic%, a silicon concentration of 2 to 10 atomic%, a halogen concentration and a phosphorus concentration. Each of the concentrations was less than 0.1 atomic%.
Note that “the halogen concentration and the phosphorus concentration are each less than 0.1 atomic%” means that substantially no halogen and phosphorus are contained, as will be described later. And not containing halogen and phosphorus means that when measuring halogen and phosphorus with fluorescent X-rays and GD-OES, it cannot be measured, that is, less than the measurement limit.

このような構成によれば、基板の表面に形成されたジルコニウムおよびシリコンを含有する酸化皮膜を備えることで、従来行われていた酸洗浄等を行わずに、脱脂性、化成処理性および接着性が向上する。特に、酸化皮膜において、二酸化ジルコニウム換算量で規定する付着量が所定範囲であることで、表面処理皮膜が防錆油の吸着を抑制するため、化成処理工程における脱脂時に防錆油およびプレス油が十分に除去でき、良好な水濡れ性が維持される。その結果、脱脂不良(水濡れ性不良)に起因した化成処理ムラの発生が抑制される。加えて、酸化皮膜の全体を形成する表面処理皮膜と酸化皮膜が強固に結合されているため、表面処理アルミニウム合金板と接着剤との間で界面剥離が発生することが抑制される。また、特に、酸化皮膜において、シリコン量が所定範囲であることで、ジルコニウム皮膜単独と比較して密着性が強化され、表面処理アルミニウム合金板と接着剤との間で界面剥離が発生することが抑制される。また、酸化皮膜の全体における表面処理皮膜がハロゲンおよびリンを含有しないことで、表面処理アルミニウム合金板を製造する際、ハロゲンおよびリンを含有しない表面処理液を使用することとなり、製造設備への負荷が軽減されると共に、環境への影響も少なくなる。 According to such a configuration, by providing an oxide film containing zirconium and silicon formed on the surface of the substrate, it is possible to perform degreasing, chemical conversion, and adhesion without performing acid cleaning or the like that has been conventionally performed. Will improve. In particular, in the oxide film, the surface treatment film suppresses the adsorption of the rust-preventing oil because the adhesion amount specified in terms of zirconium dioxide is within a predetermined range. It can be removed sufficiently and good water wettability is maintained. As a result, the occurrence of chemical conversion unevenness due to poor degreasing (bad wettability) is suppressed. In addition, since the surface treatment film and the oxide film to form a total oxide film is firmly bonded, interfacial peeling between the surface-treated aluminum alloy sheet and the adhesive is prevented from occurring. In particular, in the oxide film, when the silicon amount is within a predetermined range, adhesion is enhanced as compared with the zirconium film alone, and interfacial peeling may occur between the surface-treated aluminum alloy plate and the adhesive. It is suppressed. In addition, since the surface treatment film in the entire oxide film does not contain halogen and phosphorus, a surface treatment solution that does not contain halogen and phosphorus is used when producing a surface-treated aluminum alloy sheet, which imposes a load on the production equipment. Is reduced and the environmental impact is reduced.

本発明に係る表面処理アルミニウム合金板の製造方法は、圧延によって前記基板を作製する基板作製工程と、前記基板を400〜580℃に加熱して前記基板の表面に酸化皮膜を形成する加熱工程と、前記酸化皮膜が形成された前記基板を冷却して、前記酸化皮膜の表面に表面処理を施す冷却工程とを含み、前記冷却工程において、ハロゲン濃度およびリン濃度がそれぞれ0.1原子%未満であり、硝酸ジルコニウム濃度が0.005〜5g/Lであり、シランカップリング剤濃度が0.001〜1g/Lであり、pHが1〜5の混合水溶液を冷却液として用いることを特徴とする。また、前記基板がAl−Cu−Mg系合金(2000系)、Al−Mg−Si系合金(6000系)、または、Al−Zn−Mg系合金(7000系)である熱処理型アルミニウム合金からなり、前記加熱工程自体が前記基板に溶体化処理を施す溶体化処理工程であって、前記冷却工程自体が、前記酸化皮膜が形成された前記基板に焼入処理を施す焼入工程であることが好ましい。 The method for producing a surface-treated aluminum alloy plate according to the present invention includes a substrate production step for producing the substrate by rolling, and a heating step for heating the substrate to 400 to 580 ° C. to form an oxide film on the surface of the substrate. Cooling the substrate on which the oxide film is formed, and subjecting the surface of the oxide film to a surface treatment, wherein the halogen concentration and the phosphorus concentration are each less than 0.1 atomic% in the cooling step Yes, a zirconium nitrate concentration is 0.005 to 5 g / L, a silane coupling agent concentration is 0.001 to 1 g / L, and a mixed aqueous solution having a pH of 1 to 5 is used as a coolant. . The substrate is made of a heat-treatable aluminum alloy in which the substrate is an Al—Cu—Mg alloy (2000 series), an Al—Mg—Si alloy (6000 series), or an Al—Zn—Mg alloy (7000 series). The heating process itself is a solution treatment process for subjecting the substrate to a solution treatment, and the cooling process itself is a quenching process for subjecting the substrate on which the oxide film has been formed to a quenching process. preferable.

このような手順によれば、表面処理アルミニウム合金板の製造方法では、所定温度で加熱する加熱工程を行うことで、基板の表面に所定膜厚の酸化皮膜が形成されると共に、表面処理アルミニウム合金板の強度が調整される。また、表面処理アルミニウム合金板の製造方法では、所定の混合水溶液で冷却する冷却工程を行うことで、酸化皮膜の表面に表面処理を施して、その表面処理を施したことで形成される皮膜を備えた基板となる。また、表面処理アルミニウム合金板の製造方法では、冷却工程において、ハロゲンおよびリンを含有しない表面処理液を冷却液として用いるため、ハロゲン及びリンを処理するための製造設備が必要ないので、製造設備への負荷が軽減されると共に、環境への影響も少なくなる。なお、熱処理型アルミニウム合金としては、Al−Cu−Mg系合金(2000系)、Al−Mg−Si系合金(6000系)、Al−Zn−Mg系合金(7000系)が知られている。   According to such a procedure, in the method for producing a surface-treated aluminum alloy plate, an oxide film having a predetermined film thickness is formed on the surface of the substrate by performing a heating step of heating at a predetermined temperature, and the surface-treated aluminum alloy The strength of the board is adjusted. Moreover, in the manufacturing method of the surface treatment aluminum alloy plate, the surface formed on the surface of the oxide film is subjected to a cooling process of cooling with a predetermined mixed aqueous solution, and the film formed by performing the surface treatment is formed. It becomes the board provided. Moreover, in the manufacturing method of a surface treatment aluminum alloy plate, since the surface treatment liquid which does not contain a halogen and phosphorus is used as a cooling liquid in the cooling step, a production facility for treating halogen and phosphorus is not necessary. The impact on the environment is reduced and the environmental impact is reduced. As heat-treatable aluminum alloys, Al-Cu-Mg alloys (2000 series), Al-Mg-Si alloys (6000 series), and Al-Zn-Mg alloys (7000 series) are known.

本発明の表面処理アルミニウム合金板は、脱脂性、化成処理性および接着性に優れると共に、製造設備への負荷を軽減でき、環境対応に優れる。
また、本発明に係る表面処理アルミニウム合金板の製造方法は、脱脂性、化成処理性および接着性に優れると共に、製造設備への負荷を軽減でき、環境対応に優れた表面処理アルミニウム合金板を製造できる。また、本発明に係る製造方法は、従来行われていた酸洗浄等を省略できるため、コストダウンを図ることができる。
また、処理液にシランカップリング剤を添加することにより、製造される表面処理アルミニウム合金板において、更なる接着性の向上を図ることができる。
The surface-treated aluminum alloy plate of the present invention is excellent in degreasing properties, chemical conversion properties, and adhesiveness, and can reduce the load on manufacturing equipment, and is excellent in environmental response.
In addition, the method for producing a surface-treated aluminum alloy plate according to the present invention produces a surface-treated aluminum alloy plate that is excellent in degreasing properties, chemical conversion treatment properties, and adhesiveness, and that can reduce the load on production equipment and is environmentally friendly. it can. Moreover, since the manufacturing method according to the present invention can omit the conventional acid cleaning and the like, the cost can be reduced.
Further, by adding a silane coupling agent to the treatment liquid, it is possible to further improve the adhesion in the manufactured surface-treated aluminum alloy plate.

本発明に係る表面処理アルミニウム合金板の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the surface treatment aluminum alloy plate which concerns on this invention. 本発明に係る表面処理アルミニウム合金板の製造方法を示す工程フローである。It is a process flow which shows the manufacturing method of the surface treatment aluminum alloy plate which concerns on this invention.

≪表面処理アルミニウム合金板≫
以下、本発明に係る表面処理アルミニウム合金板について、図1を参照して具体的に説明する。図1に示すように、本発明に係る表面処理アルミニウム合金板10は、基板1と、この基板1の表面に形成された皮膜2とを備えている。なお、皮膜2は、後記するように、製造方法においては、初めに酸化皮膜を形成し、その後、形成した酸化皮膜の表面に硝酸ジルコニウム(正式名:二硝酸酸化ジルコニウム、慣用名:オキシ硝酸ジルコニウム、硝酸ジルコニル、硝酸ジルコン等)とシランカップリング剤(市販のエポキシ系,アミン系など種類は限定されない)の混合水溶液を接触させ、冷却とともに表面処理を施すことにより、全体として皮膜2を形成するようにしている。
なお、ここで、基板1の表面とは、基板1の表面の少なくとも一面を意味し、いわゆる表面、裏面が含まれる。
以下、表面処理アルミニウム合金板の各構成について説明する。
≪Surface treatment aluminum alloy sheet≫
Hereinafter, the surface-treated aluminum alloy plate according to the present invention will be specifically described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, a surface-treated aluminum alloy plate 10 according to the present invention includes a substrate 1 and a film 2 formed on the surface of the substrate 1. As will be described later, in the manufacturing method, the film 2 is formed by first forming an oxide film, and then zirconium nitrate (formal name: zirconium dinitrate oxide, common name: zirconium oxynitrate) on the surface of the formed oxide film. , Zirconyl nitrate, zircon nitrate, etc.) and a mixed aqueous solution of a silane coupling agent (commercially available epoxy-based, amine-based and the like are not limited), and a surface treatment is performed together with cooling to form film 2 as a whole. I am doing so.
Here, the surface of the substrate 1 means at least one surface of the surface of the substrate 1 and includes a so-called front surface and back surface.
Hereinafter, each configuration of the surface-treated aluminum alloy plate will be described.

<基板>
基板1は、アルミニウム合金からなり、その板厚は表面処理アルミニウム合金板10の用途に応じて適宜設定される。また、基板1の材料となるアルミニウム合金も、表面処理アルミニウム合金板10の用途に応じて、JISに規定される、またはJISに近似する種々の非熱処理型アルミニウム合金または熱処理型アルミニウム合金から適宜選択される。なお、非熱処理型アルミニウム合金は、純アルミニウム(1000系)、Al−Mn系合金(3000系)、Al−Si系合金(4000系)およびAl−Mg系合金(5000系)であり、熱処理型アルミニウム合金は、Al−Cu−Mg系合金(2000系)、Al−Mg−Si系合金(6000系)およびAl−Zn−Mg系合金(7000系)である。
<Board>
The substrate 1 is made of an aluminum alloy, and the plate thickness is appropriately set according to the use of the surface-treated aluminum alloy plate 10. Also, the aluminum alloy used as the material of the substrate 1 is appropriately selected from various non-heat-treatable aluminum alloys or heat-treatable aluminum alloys specified by JIS or similar to JIS, depending on the use of the surface-treated aluminum alloy plate 10 Is done. Non-heat treatment type aluminum alloys are pure aluminum (1000 series), Al-Mn series alloys (3000 series), Al-Si series alloys (4000 series) and Al-Mg series alloys (5000 series). Aluminum alloys are an Al-Cu-Mg alloy (2000 series), an Al-Mg-Si alloy (6000 series), and an Al-Zn-Mg alloy (7000 series).

具体例を挙げると、表面処理アルミニウム合金板を自動車用に用いる場合では、0.2%耐力が100MPa以上の高強度の基板であることが好ましい。このような特性を満足する基板を構成するアルミニウム合金としては、通常、この種の構造部材用途に汎用される、5000系、6000系、7000系等の耐力が比較的高い汎用合金であって、必要により調質されたアルミニウム合金が好適に用いられる。優れた時効硬化能や合金元素量が比較的少なくスクラップのリサイクル性や成形性にも優れている点では、6000系アルミニウム合金を用いることが好ましい。   As a specific example, when the surface-treated aluminum alloy plate is used for automobiles, it is preferably a high-strength substrate having a 0.2% proof stress of 100 MPa or more. As an aluminum alloy that constitutes a substrate satisfying such characteristics, it is a general-purpose alloy having a relatively high proof stress such as 5000 series, 6000 series, 7000 series, etc., which is generally used for this type of structural member application, A tempered aluminum alloy is preferably used if necessary. It is preferable to use a 6000 series aluminum alloy in terms of excellent age-hardening ability and a relatively small amount of alloying elements and excellent scrap recyclability and formability.

好適なアルミニウム合金の組成の一例として、Mg:0.2〜1.5質量%、Si:0.3〜2.3質量%、Cu:1.0質量%以下を含有し、更に、Ti:0.1質量%以下、B:0.06質量%以下、Be:0.2質量%以下、Mn:0.8質量%以下、Cr:0.4質量%以下、Fe:0.5質量%以下、Zr:0.2質量%以下、V:0.2質量%以下から選択される1種以上を含有し、残部がAlおよび不可避的不純物からなるアルミニウム合金が挙げられる。各元素の数値限定理由は以下のとおりである。   As an example of a composition of a suitable aluminum alloy, Mg: 0.2-1.5 mass%, Si: 0.3-2.3 mass%, Cu: 1.0 mass% or less are contained, and further Ti: 0.1% by mass or less, B: 0.06% by mass or less, Be: 0.2% by mass or less, Mn: 0.8% by mass or less, Cr: 0.4% by mass or less, Fe: 0.5% by mass Hereinafter, an aluminum alloy containing at least one selected from Zr: 0.2% by mass or less and V: 0.2% by mass or less, with the balance being made of Al and inevitable impurities may be mentioned. The reasons for limiting the numerical value of each element are as follows.

(Mg:0.2〜1.5質量%)
Mgは、強度を向上させる効果がある。Mgの含有量が0.2質量%未満では、強度向上の効果が小さい。一方、Mgの含有量が1.5質量%を超えると、成形性が低下しやすくなる。
(Mg: 0.2-1.5% by mass)
Mg has the effect of improving strength. When the Mg content is less than 0.2% by mass, the effect of improving the strength is small. On the other hand, if the Mg content exceeds 1.5% by mass, the moldability tends to decrease.

(Si:0.3〜2.3質量%)
Siは、強度を向上させる効果がある。Siの含有量が0.3質量%未満では、強度向上の効果が小さい。一方、Siの含有量が2.3質量%を超えると、成形性、熱間圧延性が低下しやすくなる。
(Si: 0.3-2.3 mass%)
Si has an effect of improving strength. When the Si content is less than 0.3% by mass, the effect of improving the strength is small. On the other hand, if the Si content exceeds 2.3 mass%, the formability and hot rollability are likely to deteriorate.

(Cu:1.0質量%以下)
Cuは、強度を向上させる効果がある。しかし、Cuの含有量が1.0質量%を超えると、耐食性が低下しやすくなる。
(Cu: 1.0% by mass or less)
Cu has the effect of improving strength. However, if the Cu content exceeds 1.0% by mass, the corrosion resistance tends to decrease.

(Ti:0.1質量%以下、B:0.06質量%以下、Be:0.2質量%以下、Mn:0.8質量%以下、Cr:0.4質量%以下、Fe:0.5質量%以下、Zr:0.2質量%以下、V:0.2質量%以下から選択される1種以上) (Ti: 0.1 mass% or less, B: 0.06 mass% or less, Be: 0.2 mass% or less, Mn: 0.8 mass% or less, Cr: 0.4 mass% or less, Fe: 0.0. 5% by mass or less, Zr: 0.2% by mass or less, V: one or more selected from 0.2% by mass or less)

Tiは、鋳塊の結晶粒を微細にし、成形性を向上させる効果がある。しかし、Tiの含有量が0.1質量%を超えると、粗大な晶出物の形成により、成形性が低下しやすくなる。
Bは、鋳塊の結晶粒や晶出物を微細にし、成形性を向上させる効果がある。しかし、Bの含有量が0.06質量%を超えると、粗大な晶出物の形成により、成形性が低下しやすくなる。
Ti has the effect of making the crystal grains of the ingot finer and improving the formability. However, if the Ti content exceeds 0.1% by mass, the formability tends to decrease due to the formation of coarse crystals.
B has the effect of making the crystal grains and crystallized matter of the ingot fine and improving the formability. However, if the content of B exceeds 0.06% by mass, the formability tends to decrease due to the formation of coarse crystals.

Beは、熱間圧延性および成形性を向上させる効果がある。しかし、Beの含有量が0.2質量%を超えると、効果が飽和する。
Mn、Cr、Fe、Zr、Vは、強度を向上させる効果がある。しかし、含有量がそれぞれ、0.8質量%、0.4質量%、0.5質量%、0.2質量%、0.2質量%を超えると、粗大な晶出物の形成により、成形性が低下しやすくなる。
Be has the effect of improving hot rollability and formability. However, when the content of Be exceeds 0.2% by mass, the effect is saturated.
Mn, Cr, Fe, Zr, and V have the effect of improving strength. However, when the content exceeds 0.8% by mass, 0.4% by mass, 0.5% by mass, 0.2% by mass, and 0.2% by mass, respectively, formation of coarse crystallized products leads to molding. It becomes easy to fall.

なお、不可避的不純物としては、Ca、Zn、Ni等が挙げられる。   Inevitable impurities include Ca, Zn, Ni and the like.

<皮膜の構成>
皮膜2は、脱脂性の向上、化成処理のムラの低減、及び接着性の向上を行なうために、基板1の表面に、所定の成分で所定の膜厚で形成されるものである。なお、皮膜2の形成は、ここでは、酸化皮膜を加熱工程により作成した後に、所定の混合水溶液を用いた冷却工程により酸化皮膜上に表面処理を行い、その表面処理を行った酸化皮膜の全体で皮膜2を形成している。すなわち、皮膜2は、基板1の表面に形成された酸化皮膜と、この酸化皮膜の表面および内部のいずれか一方以上に形成された表面処理皮膜と、を兼備する混成皮膜である。
<Composition of film>
The film 2 is formed on the surface of the substrate 1 with a predetermined thickness with a predetermined component in order to improve the degreasing property, reduce the unevenness of the chemical conversion treatment, and improve the adhesion. Here, the formation of the film 2 is performed by performing a surface treatment on the oxide film by a cooling process using a predetermined mixed aqueous solution after the oxide film is formed by the heating process, and the entire oxide film subjected to the surface treatment. The film 2 is formed. That is, the film 2 is a hybrid film that combines an oxide film formed on the surface of the substrate 1 and a surface treatment film formed on at least one of the surface and the inside of the oxide film.

(膜厚)
この皮膜2は、その膜厚を1〜30nmの範囲として基板1に形成している。皮膜2は、その膜厚が1nm未満では、防錆油およびプレス油中のエステル成分の吸着が抑制されるため、表面処理皮膜が無くても脱脂性、化成処理性及び接着性は確保されるが、全体として膜厚を1nm未満に制御するには酸洗浄等が必要となる。そのため、生産性に劣り、実用的ではない。一方、皮膜の膜厚が30nm超の場合、皮膜量が過剰のために表面に凹凸ができ、結果的に化成ムラが生じ、化成処理性が低下する。なお、膜厚の好適な範囲は10〜20nmである。
(Film thickness)
This film 2 is formed on the substrate 1 with a film thickness in the range of 1 to 30 nm. When the film 2 has a film thickness of less than 1 nm, adsorption of ester components in the rust preventive oil and press oil is suppressed, and therefore, degreasing, chemical conversion and adhesiveness are ensured even without a surface treatment film. However, acid cleaning or the like is required to control the film thickness to less than 1 nm as a whole. Therefore, it is inferior in productivity and is not practical. On the other hand, when the film thickness is more than 30 nm, the surface is uneven due to the excessive film amount, resulting in chemical unevenness and chemical conversion processability. In addition, the suitable range of a film thickness is 10-20 nm.

皮膜2の膜厚は、後記する加熱工程により形成した酸化皮膜により決定される要因が大きい。そのため、後記する冷却工程により冷却液として使用される所定の混合水溶液による表面処理では、酸化皮膜に二酸化ジルコニウムおよびシリコンが付着あるいは入り込むような状態となるため、大部分は酸化皮膜の膜厚で決められる。   The film thickness of the film 2 is largely determined by the oxide film formed by the heating process described later. For this reason, surface treatment with a predetermined mixed aqueous solution used as a cooling liquid in the cooling process described later results in a state in which zirconium dioxide and silicon adhere to or enter the oxide film, and the majority is determined by the film thickness of the oxide film. It is done.

(マグネシウム濃度)
皮膜2は、マグネシウム濃度を1〜20原子%の範囲となるようにしている。皮膜2は、基板1にマグネシウムの成分を含んでいた場合には、そのマグネシウム濃度を1原子%未満に抑制することが困難であり、そのための処理が必要になってしまう。一方、マグネシウム濃度が20原子%超の場合、所定の混合水溶液を用いた本発明の処理を行っても脱脂性や化成処理性等を確保することができない。なお、皮膜2におけるマグネシウム濃度の好適な範囲は2〜15原子%である。また、皮膜2中のマグネシウム濃度は、基板1に含まれるマグネシウム量や製造条件により制御されるが、特に、ここでは、基板1に含まれるマグネシウム量(0.2〜1.5質量%)を制御することと、後記する製造方法により皮膜2のマグネシウム濃度を1〜20原子%の範囲にコントロールしている。
(Magnesium concentration)
The film 2 has a magnesium concentration in the range of 1 to 20 atomic%. When the substrate 2 contains a magnesium component, it is difficult to suppress the magnesium concentration to less than 1 atomic%, and processing for that is required. On the other hand, when the magnesium concentration exceeds 20 atomic%, the degreasing property, chemical conversion property, etc. cannot be ensured even if the treatment of the present invention using a predetermined mixed aqueous solution is performed. In addition, the suitable range of the magnesium concentration in the film 2 is 2 to 15 atomic%. Further, the magnesium concentration in the film 2 is controlled by the amount of magnesium contained in the substrate 1 and the manufacturing conditions. In particular, here, the amount of magnesium contained in the substrate 1 (0.2 to 1.5% by mass) is determined. The magnesium concentration of the film 2 is controlled in the range of 1 to 20 atomic% by controlling and the manufacturing method described later.

(ジルコニウム濃度)
皮膜2は、ジルコニウム濃度を0.2〜10原子%の範囲として有している。皮膜2は、ジルコニウム濃度が0.2原子%未満の場合、プレス油中のエステル成分の吸着を抑制することができず、脱脂性や化成処理性等の所望の性能を得られない。一方、皮膜2は、ジルコニウム濃度が10原子%超の場合、表面のジルコニウムが多すぎ、化成処理反応が阻害されて化成処理ムラが生じ、化成処理性が低下する。なお、ジルコニウム濃度の好適な範囲は0.4〜8原子%である。ジルコニウム濃度の制御は、後記する冷却工程で使用する混合水溶液中の硝酸ジルコニウム濃度等により行なうことができる。
(Zirconium concentration)
The film 2 has a zirconium concentration in the range of 0.2 to 10 atomic%. When the zirconium concentration is less than 0.2 atomic%, the coating 2 cannot suppress the adsorption of the ester component in the press oil and cannot obtain desired performance such as degreasing and chemical conversion properties. On the other hand, when the zirconium concentration of the coating 2 is more than 10 atomic%, the surface has too much zirconium, and the chemical conversion treatment reaction is inhibited, resulting in chemical conversion treatment unevenness and chemical conversion treatment performance is lowered. In addition, the suitable range of a zirconium density | concentration is 0.4-8 atomic%. The zirconium concentration can be controlled by the concentration of zirconium nitrate in the mixed aqueous solution used in the cooling step described later.

(シリコン濃度)
皮膜2は、シリコン濃度を2〜10原子%の範囲として有している。皮膜2は、シリコン濃度が2原子%未満の場合、皮膜の密着性が強化されず、接着性についての所望の性能を得られない。一方、皮膜2は、シリコン濃度が10原子%超の場合、表面のシリコンが多すぎ、化成処理反応が阻害されて化成処理ムラが生じ、化成処理性が低下する。また、表面が汚染され易くなり脱脂性が低下する。なお、シリコン濃度の好適な範囲は4〜8原子%である。シリコン濃度の制御は、後記する冷却工程で使用する混合水溶液中のシランカップリング剤の濃度等により行なうことができる。
(Silicon concentration)
The film 2 has a silicon concentration in the range of 2 to 10 atomic%. When the silicon concentration of the coating 2 is less than 2 atomic%, the adhesion of the coating is not strengthened and the desired performance with respect to adhesiveness cannot be obtained. On the other hand, when the silicon concentration is more than 10 atomic%, the coating 2 has too much silicon on the surface, and the chemical conversion treatment reaction is hindered, resulting in chemical conversion treatment unevenness and chemical conversion treatment performance is lowered. Further, the surface is easily contaminated and the degreasing property is lowered. In addition, the suitable range of silicon concentration is 4-8 atomic%. The silicon concentration can be controlled by the concentration of the silane coupling agent in the mixed aqueous solution used in the cooling step described later.

そして、皮膜2は、前記した所定のマグネシウム濃度と、前記した所定のジルコニウム濃度と、前記した所定のシリコン濃度と、を有し、合わせて、ハロゲンおよびリンを含有しないものである。例えば、ハロゲンおよびリンを測定した際、フッ素:0.1原子%未満、塩素:0.1原子%未満、臭素:0.1原子%未満、ヨウ素:0.1原子%未満、アスタチン:0.1原子%未満、リン:0.1原子%未満である。さらに、ハロゲンについては、各元素の合計においても、0.1原子%未満である。表面処理皮膜がハロゲンを含有する場合には、ハロゲンに対応する製造設備に負荷がかかる。また、表面処理皮膜がリンを含有する場合には、表面処理液を排液する際に沈殿が生じ易く、環境を汚染し易い。   The coating 2 has the above-described predetermined magnesium concentration, the above-described predetermined zirconium concentration, and the above-described predetermined silicon concentration, and does not contain halogen and phosphorus. For example, when halogen and phosphorus are measured, fluorine: less than 0.1 atomic%, chlorine: less than 0.1 atomic%, bromine: less than 0.1 atomic%, iodine: less than 0.1 atomic%, astatine: 0.0. Less than 1 atomic%, phosphorus: less than 0.1 atomic%. Furthermore, about halogen, the total of each element is also less than 0.1 atomic%. When the surface treatment film contains halogen, a load is imposed on the production equipment corresponding to the halogen. Moreover, when the surface treatment film contains phosphorus, precipitation tends to occur when the surface treatment liquid is drained, and the environment is likely to be contaminated.

さらに、皮膜2は、上記の元素(マグネシウム、ジルコニウム、シリコン、ハロゲン及びリン)を含むほか、残部が酸素、アルミニウムおよび不純物からなる。酸素、アルミニウムの好ましい含有量はそれぞれ、20〜65原子%である。不純物としてはC、Ca、Fe、Cu、Mn、Ti、Zn、Ni等が挙げられ、Cであれば5原子%未満、その他の不純物であれば0.5原子%未満の含有量は許容される。   Further, the coating 2 contains the above elements (magnesium, zirconium, silicon, halogen, and phosphorus), and the balance consists of oxygen, aluminum, and impurities. Preferable contents of oxygen and aluminum are 20 to 65 atomic%, respectively. Impurities include C, Ca, Fe, Cu, Mn, Ti, Zn, Ni, etc. Content of less than 5 atomic percent is acceptable for C, and content of less than 0.5 atomic percent is acceptable for other impurities. The

なお、皮膜2の加熱工程により形成される酸化皮膜は、基板1の表面に形成される凸凹状の多孔質皮膜であり、基板1が6000系合金からなる場合には、酸化マグネシウムを主成分とする皮膜である。酸化皮膜の膜厚は、ここでは、1〜30nmであって、表面処理アルミニウム合金板10の製造過程(加熱工程)における加熱温度によって制御している。酸化皮膜の膜厚が1nm未満では、防錆油およびプレス油中のエステル成分の吸着が抑制されるため、表面処理皮膜が無くても脱脂性、化成処理性および接着性は確保されるが、膜厚を1nm未満に制御するには酸洗浄等が必要となる。そのため、生産性に劣り、実用的ではない。一方、酸化皮膜の膜厚が30nmを超えると、皮膜2を設けても化成処理性を確保することができない。また、酸化皮膜の膜厚は、10〜20nmが好ましい。   In addition, the oxide film formed by the heating process of the film 2 is an uneven porous film formed on the surface of the substrate 1. When the substrate 1 is made of a 6000 series alloy, magnesium oxide is the main component. It is a film to do. Here, the film thickness of the oxide film is 1 to 30 nm, and is controlled by the heating temperature in the manufacturing process (heating process) of the surface-treated aluminum alloy plate 10. When the film thickness of the oxide film is less than 1 nm, the adsorption of the ester component in the rust preventive oil and press oil is suppressed, so that the degreasing property, the chemical conversion property and the adhesiveness are ensured even without the surface treatment film, In order to control the film thickness to less than 1 nm, acid cleaning or the like is required. Therefore, it is inferior in productivity and is not practical. On the other hand, if the thickness of the oxide film exceeds 30 nm, the chemical conversion property cannot be ensured even if the film 2 is provided. The film thickness of the oxide film is preferably 10 to 20 nm.

また、酸化皮膜の表面に行う表面処理は、酸化皮膜の表面に、ハロゲン濃度およびリン濃度がそれぞれ0.1原子%未満、すなわちハロゲンおよびリンを含有しない所定の混合水溶液を冷却工程で使用することで行なっている。また、表面処理において、ジルコニウム濃度およびシリコン濃度は、表面処理アルミニウム合金板10の製造過程(冷却工程)における冷却条件によって制御する。表面処理によりジルコニウム濃度が0.2原子%未満では、凹凸状の酸化皮膜を十分にカバーしきれず、また、酸化皮膜を十分にカバーできても、酸化皮膜におけるZr成分が不足するため、脱脂性、化成処理性および接着性が確保できない。一方、表面処理によるジルコニウム濃度が10原子%を超えた場合、脱脂性の向上効果は飽和し、しかも、ジルコニウムの分布が不均一になりやすく、化成処理性が低下するおそれがある。また、表面処理によるジルコニウム濃度は0.4〜0.8原子%が好ましい。また、表面処理によりシリコン濃度が2原子%未満では、凹凸状の酸化皮膜を十分にカバーしきれず、また、たとえ酸化皮膜を十分にカバーできたとしても、酸化皮膜におけるSi成分が不足するため、接着性が確保できない。一方、表面処理によるシリコン濃度が10原子%を超えた場合、接着性の向上効果は飽和し、しかも、シリコンの分布が不均一になりやすく、化成処理性が低下するおそれがあるとともに、脱脂性も低下するおそれがある。また、表面処理によるシリコン濃度は4〜8原子%が好ましい。   In addition, the surface treatment performed on the surface of the oxide film uses a predetermined mixed aqueous solution that does not contain halogen and phosphorus in the cooling step on the surface of the oxide film. It is done in. In the surface treatment, the zirconium concentration and the silicon concentration are controlled by the cooling conditions in the manufacturing process (cooling step) of the surface-treated aluminum alloy plate 10. If the zirconium concentration is less than 0.2 atomic% by the surface treatment, the uneven oxide film cannot be sufficiently covered, and even if the oxide film can be sufficiently covered, the Zr component in the oxide film is insufficient, so that the degreasing property is eliminated. , Chemical conversion processability and adhesiveness cannot be secured. On the other hand, when the zirconium concentration by the surface treatment exceeds 10 atomic%, the effect of improving the degreasing property is saturated, and the zirconium distribution tends to be non-uniform, which may reduce the chemical conversion treatment property. The zirconium concentration by the surface treatment is preferably 0.4 to 0.8 atomic%. In addition, when the silicon concentration is less than 2 atomic% by the surface treatment, the uneven oxide film cannot be sufficiently covered, and even if the oxide film can be sufficiently covered, the Si component in the oxide film is insufficient, Adhesion cannot be secured. On the other hand, when the silicon concentration by the surface treatment exceeds 10 atomic%, the effect of improving the adhesiveness is saturated, and the silicon distribution is likely to be non-uniform, so that the chemical conversion treatment property may be lowered and the degreasing property is decreased. May also decrease. Further, the silicon concentration by the surface treatment is preferably 4 to 8 atomic%.

<皮膜中の元素濃度及び膜厚測定法>
表面処理アルミニウム合金板10の板表面の皮膜2中の元素濃度(マグネシウム濃度、ジルコニウム濃度、シリコン濃度、ハロゲン、リン等の濃度)は、GD−OES(グロー放電発光分析装置(Glow Discharge Optical Emission Spectroscopy))よって測定され、皮膜2の膜厚さ測定後、深さ方向プロファイルにおいて所定元素濃度の平均値を算出することができる。また、GD−OESは、皮膜2の膜厚についても測定することが可能である。すなわち、GD−OESにより測定した、深さ方向プロファイルでの最大ジルコニウム濃度の半値の時の深さを皮膜の厚さとすることができる。なお、元素濃度および膜厚は、皮膜2表面における数箇所の測定結果の平均値とすることができるのはいうまでもない。
<Element concentration and film thickness measurement method in film>
The element concentration (magnesium concentration, zirconium concentration, silicon concentration, concentration of halogen, phosphorus, etc.) in the film 2 on the surface of the surface-treated aluminum alloy plate 10 is GD-OES (Glow Discharge Optical Emission Spectroscopy). )), And after measuring the film thickness of the coating 2, the average value of the predetermined element concentrations can be calculated in the depth profile. GD-OES can also measure the film thickness of the film 2. That is, the depth at the half value of the maximum zirconium concentration in the depth direction profile measured by GD-OES can be used as the thickness of the film. In addition, it cannot be overemphasized that element concentration and a film thickness can be made into the average value of the several measurement result in the membrane | film | coat 2 surface.

また、元素濃度及び膜厚の測定法は、GD−OESと同精度を持つ測定法であれば、特にGD−OESに限定されず、AES(オージェ電子分光法)、XPS(X線光電子分光法)などでも良い。表面処理によるジルコニウム濃度についても、マグネシウム濃度やシリコン濃度と同様な測定方法を使用することができる。また、ジルコニウム濃度は、皮膜2の二酸化ジルコニウム濃度から求めることもできる。つまり、二酸化ジルコニウム濃度を求め、その求めた二酸化ジルコニウムから所定の演算によりジルコニウム濃度が求められる。   In addition, the element concentration and film thickness measurement methods are not particularly limited to GD-OES as long as they have the same accuracy as GD-OES, and are not limited to GD-OES. AES (Auger electron spectroscopy), XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) ) Etc. For the zirconium concentration by the surface treatment, the same measurement method as that for the magnesium concentration and the silicon concentration can be used. The zirconium concentration can also be determined from the zirconium dioxide concentration of the coating 2. In other words, the zirconium dioxide concentration is obtained, and the zirconium concentration is obtained from the obtained zirconium dioxide by a predetermined calculation.

≪表面処理アルミニウム合金板の製造方法≫
次に、本発明に係る表面処理アルミニウム合金板の製造方法について、図2を参照して説明する。なお、表面処理アルミニウム合金板の構成については、図1を参照する。
≪Method for producing surface-treated aluminum alloy sheet≫
Next, the manufacturing method of the surface treatment aluminum alloy plate which concerns on this invention is demonstrated with reference to FIG. In addition, refer to FIG. 1 for the configuration of the surface-treated aluminum alloy plate.

表面処理アルミニウム合金板10の製造方法は、基板作製工程S1と、加熱工程S2と、冷却工程S3とを含むものである。そして、加熱工程S2における加熱温度と、冷却工程S3における混合水溶液中の所定元素の濃度およびpHを規定したものである。
以下、各工程について説明する。
The manufacturing method of the surface treatment aluminum alloy plate 10 includes a substrate manufacturing step S1, a heating step S2, and a cooling step S3. And the heating temperature in heating process S2 and the density | concentration and pH of the predetermined element in the mixed aqueous solution in cooling process S3 are prescribed | regulated.
Hereinafter, each step will be described.

<基板作製工程>
基板作製工程S1は、圧延によって基板1を作製する工程である。具体的には、以下のような手順で基板1を作製することが好ましい。
<Substrate manufacturing process>
The substrate manufacturing step S1 is a step of manufacturing the substrate 1 by rolling. Specifically, it is preferable to produce the substrate 1 by the following procedure.

所定の組成を有するアルミニウム合金を連続鋳造により溶解、鋳造して鋳塊を製造し(溶解鋳造工程)、前記製造された鋳塊に均質化熱処理を施す(均質化熱処理工程)。次に、前記均質化熱処理された鋳塊に、熱間圧延を施して熱延板を製造する(熱間圧延工程)。次いで、熱延板に300〜580℃で荒焼鈍または中間焼鈍を行い、最終冷間圧延率5%以上の冷間圧延を少なくとも1回施して、所定の板厚の冷延板(基板1)を製造する(冷間圧延工程)。荒焼鈍または中間焼鈍の温度を300℃以上とすることで、成形性向上の効果がより発揮され、580℃以下とすることで、バーニングの発生による成形性の低下を抑制しやすくなる。最終冷間圧延率を5%以上とすることで、成形性向上の効果がより発揮される。なお、均質化熱処理、熱間圧延の条件は、特に限定されるものではなく、熱延板を通常得る場合の条件でよい。また、中間焼鈍は行わなくてもよい。   An aluminum alloy having a predetermined composition is melted and cast by continuous casting to produce an ingot (melting casting step), and the produced ingot is subjected to homogenization heat treatment (homogenization heat treatment step). Next, the ingot subjected to the homogenization heat treatment is hot-rolled to produce a hot-rolled sheet (hot-rolling step). Next, the hot-rolled sheet is subjected to rough annealing or intermediate annealing at 300 to 580 ° C., and cold-rolling at a final cold rolling rate of 5% or more is performed at least once to obtain a cold-rolled sheet having a predetermined thickness (substrate 1). Is manufactured (cold rolling process). By setting the temperature of rough annealing or intermediate annealing to 300 ° C. or higher, the effect of improving the moldability is more exhibited, and by setting it to 580 ° C. or lower, it becomes easy to suppress a decrease in moldability due to the occurrence of burning. By making the final cold rolling rate 5% or more, the effect of improving the formability is more exhibited. In addition, the conditions of homogenization heat processing and hot rolling are not specifically limited, The conditions in the case of obtaining a hot rolled sheet normally may be sufficient. Further, intermediate annealing may not be performed.

<加熱工程>
加熱工程S2は、基板1を400〜580℃に加熱して、基板1の表面に酸化皮膜を形成する工程である。また、加熱工程S2は、表面処理アルミニウム合金板10の強度を調整する工程でもある。なお、加熱工程S2は、加熱速度100℃/分以上の急速加熱とすることが好ましい。
<Heating process>
The heating step S2 is a step of heating the substrate 1 to 400 to 580 ° C. to form an oxide film on the surface of the substrate 1. Moreover, heating process S2 is also a process of adjusting the intensity | strength of the surface treatment aluminum alloy plate 10. FIG. The heating step S2 is preferably rapid heating at a heating rate of 100 ° C./min or more.

そして、加熱工程S2は、基板1が熱処理型アルミニウム合金からなる場合には溶体化処理工程であって、基板1が非熱処理型アルミニウム合金からなる場合には、焼鈍工程(最終焼鈍工程)における加熱工程である。   The heating step S2 is a solution treatment step when the substrate 1 is made of a heat-treatable aluminum alloy. When the substrate 1 is made of a non-heat-treatable aluminum alloy, the heating step S2 is performed in the annealing step (final annealing step). It is a process.

(加熱温度:400〜580℃)
加熱温度400℃以上に急速加熱することで、表面処理アルミニウム合金板10の強度、および、その表面処理アルミニウム合金板10の塗装後加熱(ベーキング)した後の強度がより高くなる。加熱温度580℃以下に急速加熱することで、バーニングの発生による成形性の低下が抑制される。また、加熱温度400〜580℃で加熱することで、基板1の表面に所定膜厚(1〜30nm)の酸化皮膜が形成される。なお、強度を向上させる観点から、保持時間は、3〜30秒が好ましい。
(Heating temperature: 400-580 ° C)
By rapid heating to a heating temperature of 400 ° C. or higher, the strength of the surface-treated aluminum alloy plate 10 and the strength after heating (baking) of the surface-treated aluminum alloy plate 10 are further increased. By rapidly heating to a heating temperature of 580 ° C. or less, a decrease in moldability due to the occurrence of burning is suppressed. Further, by heating at a heating temperature of 400 to 580 ° C., an oxide film having a predetermined film thickness (1 to 30 nm) is formed on the surface of the substrate 1. In addition, from the viewpoint of improving the strength, the holding time is preferably 3 to 30 seconds.

<冷却工程>
冷却工程S3は、酸化皮膜が形成された基板1を冷却して、酸化皮膜の表面に表面処理を施している、すなわち、冷却処理と表面処理とを同時に行なう工程である。なお、冷却工程S3は、冷却速度100℃/分以上で100℃まで急速冷却することが好ましい。100℃までの冷却速度を100℃/分以上とすることで、成形性の低下がより抑制されると共に、ベーキング後の強度がより高くなる。
<Cooling process>
The cooling step S3 is a step in which the substrate 1 on which the oxide film is formed is cooled and the surface treatment is performed on the surface of the oxide film, that is, the cooling treatment and the surface treatment are performed simultaneously. In addition, it is preferable that the cooling step S3 is rapidly cooled to 100 ° C. at a cooling rate of 100 ° C./min or more. By setting the cooling rate to 100 ° C. at 100 ° C./min or more, a decrease in moldability is further suppressed, and the strength after baking becomes higher.

そして、冷却工程S3は、基板1が熱処理型アルミニウム合金からなる場合には焼入工程であって、基板1が非熱処理型アルミニウム合金からなる場合には、焼鈍工程(最終焼鈍工程)における冷却工程である。   The cooling step S3 is a quenching step when the substrate 1 is made of a heat-treatable aluminum alloy, and when the substrate 1 is made of a non-heat-treatable aluminum alloy, the cooling step in the annealing step (final annealing step). It is.

冷却工程S3では、冷却液として、ハロゲン濃度およびリン濃度がそれぞれ0.1原子%未満、すなわちハロゲンおよびリンを含有せず、硝酸ジルコニウム濃度が0.005〜5g/Lであり、シランカップリング剤の濃度が0.001〜1g/Lであり、pHが1〜5の混合水溶液を用いる。また、冷却工程S3では、冷却時間が1〜30秒であることが好ましい。この冷却工程S3では、例えば、酸化皮膜が形成された基板1に対して、シャワーや噴霧することで混合水溶液を吹き付けることや、または、混合水溶液中を通過させることにより、基板1の冷却を行なうようにしている。   In the cooling step S3, as the cooling liquid, the halogen concentration and the phosphorus concentration are each less than 0.1 atomic%, that is, no halogen and phosphorus are contained, the zirconium nitrate concentration is 0.005 to 5 g / L, and the silane coupling agent A mixed aqueous solution having a concentration of 0.001 to 1 g / L and a pH of 1 to 5 is used. In the cooling step S3, the cooling time is preferably 1 to 30 seconds. In the cooling step S3, for example, the substrate 1 is cooled by spraying the mixed aqueous solution by showering or spraying the substrate 1 on which the oxide film is formed, or by allowing the mixed aqueous solution to pass therethrough. I am doing so.

(ハロゲン濃度およびリン濃度がそれぞれ0.1原子%未満(ハロゲンおよびリンを含有しない))
本発明において、冷却液としての混合水溶液が、ハロゲン濃度およびリン濃度がそれぞれ0.1原子%未満、すなわちハロゲンおよびリンを含有しないとは、前記したように、蛍光X線およびGD−OESでハロゲンおよびリンを測定した際、測定できないこと、すなわち、測定限界未満であることを意味する。そして、冷却液がハロゲンを含有する場合には、製造設備に負荷がかかる。また、冷却液がリンを含有する場合には、表面処理液を排液する際に沈殿が生じ易く、環境を汚染し易い。
(Halogen concentration and phosphorus concentration are each less than 0.1 atomic% (does not contain halogen and phosphorus))
In the present invention, the mixed aqueous solution as the cooling liquid has a halogen concentration and a phosphorus concentration of less than 0.1 atomic%, that is, does not contain halogen and phosphorus, as described above. When phosphorus and phosphorus are measured, it means that they cannot be measured, that is, less than the measurement limit. And when a cooling fluid contains a halogen, a load is applied to manufacturing equipment. Further, when the cooling liquid contains phosphorus, precipitation is likely to occur when the surface treatment liquid is drained, and the environment is easily contaminated.

(硝酸ジルコニウム濃度:0.005〜5g/L)
冷却液として硝酸ジルコニウムが所定濃度の混合水溶液を用いることで、表面処理を行うことで皮膜2のジルコニウム濃度が所定範囲(0.2〜10原子%)となる。混合水溶液中の硝酸ジルコニウムの濃度が0.005g/L未満では、表面処理によるジルコニウム濃度が小さく(0.2原子%未満)、表面処理アルミニウム合金板10の脱脂性、化成処理性および接着性が確保できない。一方、混合水溶液中の硝酸ジルコニウムの濃度が5g/Lを超えると、表面処理によるジルコニウム濃度が大きく(ジルコニウム濃度10原子%を超える)、脱脂性、化成処理性および接着性の向上効果が飽和する。また、化成処理性が低下する。混合水溶液中の硝酸ジルコニウムの濃度は、0.05〜0.5g/Lが好ましい。
(Zirconium nitrate concentration: 0.005 to 5 g / L)
By using a mixed aqueous solution having a predetermined concentration of zirconium nitrate as the cooling liquid, the zirconium concentration of the coating 2 falls within a predetermined range (0.2 to 10 atomic%) by performing surface treatment. When the concentration of zirconium nitrate in the mixed aqueous solution is less than 0.005 g / L, the zirconium concentration by the surface treatment is small (less than 0.2 atomic%), and the surface treatment aluminum alloy sheet 10 has a degreasing property, a chemical conversion treatment property, and an adhesion property. It cannot be secured. On the other hand, when the concentration of zirconium nitrate in the mixed aqueous solution exceeds 5 g / L, the zirconium concentration by the surface treatment is large (zirconium concentration exceeds 10 atomic%), and the effect of improving degreasing, chemical conversion treatment, and adhesiveness is saturated. . Moreover, chemical conversion processability falls. The concentration of zirconium nitrate in the mixed aqueous solution is preferably 0.05 to 0.5 g / L.

(シランカップリング剤濃度:0.001〜1g/L)
冷却液としてシランカップリング剤が所定濃度の混合水溶液を用いることで、表面処理を行うことで皮膜2のシリコン濃度が所定範囲(2〜10原子%)となる。シランカップリング剤の濃度が0.001g/L未満では、表面処理によるシリコン濃度が小さく(2原子%未満)、表面処理アルミニウム合金板10の接着性が確保できない。一方、シランカップリング剤の濃度が1g/Lを超えると、表面処理によるシリコン濃度が大きく(シリコン濃度10原子%を超える)、脱脂性および化成処理性が低下する。また、薬剤コストも嵩む。シランカップリング剤の濃度は、0.01〜0.1g/Lが好ましい。
(Silane coupling agent concentration: 0.001 to 1 g / L)
By using a mixed aqueous solution in which the silane coupling agent has a predetermined concentration as the cooling liquid, the silicon concentration of the film 2 falls within a predetermined range (2 to 10 atomic%) by performing the surface treatment. When the concentration of the silane coupling agent is less than 0.001 g / L, the silicon concentration by the surface treatment is small (less than 2 atomic%), and the adhesion of the surface-treated aluminum alloy plate 10 cannot be ensured. On the other hand, when the concentration of the silane coupling agent exceeds 1 g / L, the silicon concentration by the surface treatment is large (the silicon concentration exceeds 10 atomic%), and the degreasing and chemical conversion treatment properties are deteriorated. In addition, the drug cost increases. The concentration of the silane coupling agent is preferably 0.01 to 0.1 g / L.

(pH:1〜5)
冷却液としての混合水溶液のpHが1未満では、表面処理が適正にできず、表面処理アルミニウム合金板10の脱脂性、化成処理性および接着性が確保できない。一方、pHが5を超えると、冷却液の安定性が低下し、冷却液中に沈殿が発生し易くなる。冷却液中に沈殿が発生すると、表面処理アルミニウム合金板10の板表面に沈殿が異物として押し込まれ、外観不良となるため、好ましくない。冷却水としての混合水溶液のpHは、2〜4が好ましい。
(PH: 1-5)
When the pH of the mixed aqueous solution as the cooling liquid is less than 1, the surface treatment cannot be properly performed, and the degreasing property, the chemical conversion property and the adhesiveness of the surface-treated aluminum alloy plate 10 cannot be ensured. On the other hand, when the pH exceeds 5, the stability of the cooling liquid is lowered and precipitation is likely to occur in the cooling liquid. If precipitation occurs in the coolant, the precipitate is pushed into the surface of the surface-treated aluminum alloy plate 10 as a foreign substance, resulting in poor appearance. As for pH of the mixed aqueous solution as cooling water, 2-4 are preferable.

このように、冷却工程において、混合水溶液を冷却液として使用し、加熱後の基板1、すなわち、表面に酸化皮膜が形成された基板1を冷却すると共に表面処理を行うことで、酸洗浄等により表面の酸化皮膜を除去する必要がない。そのため、従来行われていた酸洗浄等を行う必要がなく、酸洗浄等のラインを省略することができる。さらに、冷却処理と表面処理とを同一工程で行うことができるため、製造コストをさらに削減することができる。   Thus, in the cooling step, the mixed aqueous solution is used as a cooling liquid, and the heated substrate 1, that is, the substrate 1 having an oxide film formed on the surface is cooled and surface-treated, thereby performing acid cleaning or the like. There is no need to remove the oxide film on the surface. Therefore, it is not necessary to perform acid cleaning or the like that is conventionally performed, and a line for acid cleaning or the like can be omitted. Furthermore, since the cooling treatment and the surface treatment can be performed in the same process, the manufacturing cost can be further reduced.

表面処理アルミニウム合金板10の製造方法は、以上説明したとおりであるが、表面処理アルミニウム合金板10の製造を行うにあたり、前記各工程に悪影響を与えない範囲において、前記各工程の間あるいは前後に、他の工程を含めてもよい。例えば、前記冷却工程の後に予備時効処理を施す予備時効処理工程を設けてもよい。予備時効処理は、72時間以内に40〜120℃で8〜36時間の低温加熱することにより行うのが好ましい。この条件で予備時効処理することにより、成形性、および、ベーキング後の強度向上を図ることができる。
その他、例えば表面処理アルミニウム合金板10の板表面の異物を除去する異物除去工程や、各工程で発生した不良品を除去する不良品除去工程等を含めてもよい。
The method of manufacturing the surface-treated aluminum alloy plate 10 is as described above. However, when the surface-treated aluminum alloy plate 10 is manufactured, the process is performed between or before and after each step as long as the steps are not adversely affected. Other steps may be included. For example, a preliminary aging treatment step of performing a preliminary aging treatment after the cooling step may be provided. The preliminary aging treatment is preferably performed by heating at 40 to 120 ° C. for 8 to 36 hours at a low temperature within 72 hours. By performing the pre-aging treatment under these conditions, it is possible to improve moldability and strength after baking.
In addition, for example, a foreign matter removing step for removing foreign matter on the surface of the surface-treated aluminum alloy plate 10 and a defective product removing step for removing defective products generated in each step may be included.

そして、製造された表面処理アルミニウム合金板10は、成形前にプレス油が塗布される。プレス油は、エステル成分を含有するものが主に使用される。
次に、本発明に係る表面処理アルミニウム合金板10にプレス油を塗布する方法について説明する。
プレス油の塗布の方法としては、例えば、エステル成分としてオレイン酸エチルを含有するプレス油に、表面処理アルミニウム合金板10を浸漬させるだけでよい。エステル成分を含有するプレス油を塗布する方法や条件は、特に限定されるものではなく、通常のプレス油を塗布する方法や条件が広く適用できる。また、エステル成分もオレイン酸エチルに限定されるものではなく、ステアリン酸ブチルやソルビタンモノステアレート等、様々なものを利用することができる。
And the surface treatment aluminum alloy plate 10 manufactured is apply | coated with press oil before shaping | molding. As the press oil, one containing an ester component is mainly used.
Next, a method for applying press oil to the surface-treated aluminum alloy plate 10 according to the present invention will be described.
As a method for applying the press oil, for example, the surface-treated aluminum alloy plate 10 may be simply immersed in a press oil containing ethyl oleate as an ester component. The method and conditions for applying the press oil containing the ester component are not particularly limited, and general methods and conditions for applying the press oil can be widely applied. Further, the ester component is not limited to ethyl oleate, and various materials such as butyl stearate and sorbitan monostearate can be used.

次に、本発明の表面処理アルミニウム合金板について、本発明の要件を満たす実施例と、本発明の要件を満たさない比較例と、を対比させて具体的に説明する。   Next, the surface-treated aluminum alloy sheet of the present invention will be specifically described by comparing an example that satisfies the requirements of the present invention with a comparative example that does not satisfy the requirements of the present invention.

表面処理アルミニウム合金板は、Aとして、その成分が6022規格(Si:0.8〜1.5質量%,Mg:0.45〜0.7質量%,Cu:0.01〜0.11質量%),Bとして、6016規格(Si:1.0〜1.5質量%,Mg:0.25〜0.6質量%,Cu:0.2質量%),Cとして、6111規格(Si:0.6〜1.1質量%,Mg:0.5〜1.0質量%,Cu:0.5〜0.9質量%)の市販品3種の6000系アルミニウム合金板を用いて、前記した製造方法により、サイズが25mm幅×100mm長さ×1mm厚さの基材を作製した(表1参照)。   The surface-treated aluminum alloy sheet has a component of A as 6022 standard (Si: 0.8 to 1.5 mass%, Mg: 0.45 to 0.7 mass%, Cu: 0.01 to 0.11 mass) %), B as 6016 standard (Si: 1.0 to 1.5 mass%, Mg: 0.25 to 0.6 mass%, Cu: 0.2 mass%), and C as 6111 standard (Si: 0.6-1.1% by mass, Mg: 0.5-1.0% by mass, Cu: 0.5-0.9% by mass) using three types of 6000 series aluminum alloy plates, A substrate having a size of 25 mm width × 100 mm length × 1 mm thickness was produced by the manufacturing method (see Table 1).

次に、この基材を実体到達温度480〜580℃まで加熱し、加温せずに常温である、硝酸を添加してpHを2〜4に調整した、硝酸ジルコニウム濃度0.05〜0.5g/Lおよびシランカップリング剤濃度0.01〜0.1g/Lの混合水溶液に5〜20秒間浸漬して冷却した後、水洗・乾燥して、両面に酸化皮膜を形成し、かつ表面処理を行った表面処理アルミニウム合金板を作製した。この表面処理アルミニウム合金板の両面に、市販自動車用洗浄プレス油(鉱油系、動粘度1〜7cSt)を0.1〜2g/m塗布して供試材とした。
ただし一部については、以下に述べるとおり、製造条件を適宜変更した。このようにして供試材(No.1〜24)を作製した。
Next, this base material was heated to an actual temperature of 480 to 580 ° C., and was heated to room temperature, and nitric acid was added to adjust the pH to 2 to 4, and the zirconium nitrate concentration was 0.05 to 0.00. After being immersed and cooled in a mixed aqueous solution of 5 g / L and a silane coupling agent concentration of 0.01 to 0.1 g / L for 5 to 20 seconds, washed with water and dried to form an oxide film on both sides, and surface treatment A surface-treated aluminum alloy plate was prepared. On both surfaces of this surface-treated aluminum alloy plate, 0.1 to 2 g / m 2 of a commercially available automotive cleaning press oil (mineral oil type, kinematic viscosity 1 to 7 cSt) was applied as a test material.
However, as described below, the manufacturing conditions were appropriately changed as described below. In this way, test materials (No. 1 to 24) were produced.

供試材(No.1〜12)の作製においては、基板の加熱温度(実体到達温度)、混合水溶液の硝酸ジルコニウム濃度およびシランカップリング剤濃度、混合水溶液の接触時間を、前記範囲内で適宜調整した。供試材(No.13)については、混合水溶液による冷却(表面処理)を施さず、水冷によって冷却し、本発明の表面処理を行わなかった。
供試材No.14については,加熱温度590℃、硝酸ジルコニウム濃度0.05g/L、シランカップリング剤濃度0.01g/Lの混合水溶液を用いて処理を行った。
供試材No.15については,加熱温度500℃、硝酸ジルコニウム濃度0.004g/L、シランカップリング剤濃度0.05g/Lの混合水溶液を用いて処理を行った。
In the preparation of the test materials (Nos. 1 to 12), the heating temperature (substance temperature) of the substrate, the zirconium nitrate concentration and the silane coupling agent concentration of the mixed aqueous solution, and the contact time of the mixed aqueous solution are appropriately within the above ranges. It was adjusted. The specimen (No. 13) was not cooled by the mixed aqueous solution (surface treatment), was cooled by water cooling, and the surface treatment of the present invention was not performed.
Specimen No. No. 14 was treated with a mixed aqueous solution having a heating temperature of 590 ° C., a zirconium nitrate concentration of 0.05 g / L, and a silane coupling agent concentration of 0.01 g / L.
Specimen No. No. 15 was treated using a mixed aqueous solution having a heating temperature of 500 ° C., a zirconium nitrate concentration of 0.004 g / L, and a silane coupling agent concentration of 0.05 g / L.

供試材(No.16、17)については、加熱処理後に酸洗浄、強酸洗浄を行い、本発明の表面処理を行わなかった。
供試材(No.18)については、加熱温度500℃とし、混合水溶液の代わりに、濃度が0.5g/Lのリン酸二水素アルミニウム水溶液を用いた。
供試材No.19については,加熱温度500℃、硝酸ジルコニウム濃度6g/L、シランカップリング剤濃度0.05g/Lの混合水溶液を用いて処理を行った。
供試材No.20については,加熱温度590℃、硝酸ジルコニウム濃度1g/L、シランカップリング剤濃度0.05g/Lの混合水溶液を用いて処理を行った。
About the test material (No. 16, 17), the acid cleaning and the strong acid cleaning were performed after the heat treatment, and the surface treatment of the present invention was not performed.
For the sample material (No. 18), the heating temperature was 500 ° C., and an aqueous solution of aluminum dihydrogen phosphate having a concentration of 0.5 g / L was used instead of the mixed aqueous solution.
Specimen No. No. 19 was treated using a mixed aqueous solution having a heating temperature of 500 ° C., a zirconium nitrate concentration of 6 g / L, and a silane coupling agent concentration of 0.05 g / L.
Specimen No. No. 20 was treated using a mixed aqueous solution having a heating temperature of 590 ° C., a zirconium nitrate concentration of 1 g / L, and a silane coupling agent concentration of 0.05 g / L.

供試材No.21については、濃度10g/Lのハロゲン含有Zr系水溶液による表面処理を行なった。なお、ここでは、環境および設備への負荷等を考慮して常温で処理を行う一方、反応性を考慮して濃度を高めに設定してある。
供試材No.22については、加熱温度500℃、硝酸ジルコニウム濃度0.3g/L、シランカップリング剤濃度0.0008g/Lの混合水溶液を用いて処理を行った。
供試材No.23については、加熱温度500℃、硝酸ジルコニウム濃度0.3g/L、シランカップリング剤濃度1.2g/Lの混合水溶液を用いて処理を行った。
供試材No.24については、加熱温度500℃、硝酸ジルコニウム濃度0.3g/Lの水溶液を用いて処理を行った。
Specimen No. For No. 21, surface treatment was performed with a halogen-containing Zr-based aqueous solution having a concentration of 10 g / L. Here, the treatment is performed at room temperature in consideration of the environment and the load on the facility, etc., while the concentration is set higher in consideration of the reactivity.
Specimen No. No. 22 was treated with a mixed aqueous solution having a heating temperature of 500 ° C., a zirconium nitrate concentration of 0.3 g / L, and a silane coupling agent concentration of 0.0008 g / L.
Specimen No. For No. 23, the treatment was performed using a mixed aqueous solution having a heating temperature of 500 ° C., a zirconium nitrate concentration of 0.3 g / L, and a silane coupling agent concentration of 1.2 g / L.
Specimen No. For No. 24, the treatment was performed using an aqueous solution having a heating temperature of 500 ° C. and a zirconium nitrate concentration of 0.3 g / L.

前記のようにして得られた供試材について、皮膜の膜厚およびMg、Zr,Si,ハロゲン、Pの含有量を高周波グロー放電発光分光分析(GD−OES(ホリバ・ジョバンイボン社製、型式JY−5000RF))によって測定した。その結果を表1に示す。なお、Mg、Zr,Si,ハロゲン、Pの含有量の合計が100原子%にならない場合には、OやAl、微量不純物を含んでいる。また、表中「−」は、成分を含有しないもの、あるいは測定できないものを示す。   With respect to the test material obtained as described above, the film thickness of the film and the contents of Mg, Zr, Si, halogen, and P were determined by high-frequency glow discharge optical emission spectrometry (GD-OES (manufactured by Horiba Joban Yvon, Model JY-5000RF)). The results are shown in Table 1. When the total content of Mg, Zr, Si, halogen, and P does not reach 100 atomic%, O, Al, and a small amount of impurities are included. Moreover, "-" in a table | surface shows the thing which does not contain a component or cannot measure.

供試材(No.1〜12、13〜17、19、20、22〜24)の皮膜は、ハロゲン、リン共に含有していなかった。供試材(No.18)の表面処理による皮膜は、ハロゲンを含有せず、皮膜の深さ方向プロファイルでのリン含有量の平均値は9原子%であった。また、供試材No.21は、表面処理による皮膜がリンを含有していないが、ハロゲンを0.7原子%含有していた。   The films of the test materials (No. 1 to 12, 13 to 17, 19, 20, 22 to 24) contained neither halogen nor phosphorus. The film by the surface treatment of the test material (No. 18) contained no halogen, and the average value of the phosphorus content in the depth profile of the film was 9 atomic%. In addition, specimen No. In No. 21, the film formed by the surface treatment did not contain phosphorus, but contained 0.7 atomic% of halogen.

次に、前記の供試材を用いて、以下の評価を行った。その結果を表1に示す。
<脱脂性(水濡れ面積率)>
各供試材を、15〜35℃で50〜90%RHの環境室内に6ヶ月放置した。そして、6ヶ月後に、市販自動車用の炭酸ソーダ系脱脂浴に40℃×2分間浸漬(スターラーによる攪拌あり)し、30秒間水洗(流水)した後の供試材面積に対する水濡れ面積率(表裏の平均)を測定した(良好な程、高い数値となり、完全に水濡れする場合は100%となる)。これにより、化成処理時の水濡れ性、すなわち、脱脂性を評価することができる。各供試材は、それぞれ3枚とし、水濡れ面積率は、これらの平均値とした。なお、湿潤環境室内に保持する前の初期値は全て100%であった。水漏れ面積率が80%以上のものを、脱脂性が良好、80%未満のものを、脱脂性が不良とした。
Next, the following evaluations were performed using the above-described test materials. The results are shown in Table 1.
<Degreasing (Water wetted area ratio)>
Each specimen was left for 6 months in an environmental chamber of 50 to 90% RH at 15 to 35 ° C. After 6 months, the water wetted area ratio (front and back) with respect to the area of the test material after being immersed in a carbonated sodium carbonate degreasing bath for commercial vehicles at 40 ° C. for 2 minutes (with stirring by a stirrer) and washed for 30 seconds (running water) (The average of) was measured (the better, the higher the value, and 100% when completely wetted). Thereby, the water wettability at the time of a chemical conversion treatment, ie, a degreasing property, can be evaluated. Each test material was made into 3 sheets, respectively, and the water-wetting area rate was made into the average value of these. The initial value before being held in the humid environment chamber was 100%. Degreasability was judged to be poor when the water leakage area ratio was 80% or more, and the degreasing property was good, and less than 80%.

<化成処理性(化成処理ムラ有無)>
各供試材を、炭酸ソーダ系脱脂浴に40℃×2分間浸漬(スターラーによる攪拌あり)して、供試材表面を脱脂処理した。次に、室温の亜鉛系表面調整浴に1分間浸漬(スターラーによる攪拌あり)した後、35℃リン酸亜鉛浴に2分間浸漬(スターラーによる攪拌あり)して、供試材表面を化成処理した。そして、化成処理後の供試材表面に発生する化成処理ムラを目視にて観察し、化成処理性を評価した。化成処理性の評価において、化成処理ムラの発生が無かったものを、表中「なし」と記して、化成処理性が良好とし、化成処理ムラが発生したものを、表中「あり」と記して、化成処理性が不良とした。
<Chemical conversion processability (presence or absence of chemical conversion process unevenness)>
Each test material was immersed in a sodium carbonate-based degreasing bath at 40 ° C. for 2 minutes (with stirring by a stirrer) to degrease the surface of the test material. Next, after immersing in a zinc-based surface conditioning bath at room temperature for 1 minute (with stirring by a stirrer), it was immersed in a 35 ° C. zinc phosphate bath (with stirring by a stirrer) for 2 minutes to subject the sample surface to chemical conversion treatment. . And the chemical conversion treatment nonuniformity which generate | occur | produces on the surface of the test material after chemical conversion treatment was observed visually, and chemical conversion property was evaluated. In the evaluation of chemical conversion treatment, those with no occurrence of chemical conversion treatment are marked as `` None '' in the table, and those with good chemical conversion treatment and chemical conversion treatment unevenness are marked with `` Yes '' in the table. Therefore, the chemical conversion processability was poor.

<接着性(凝集破壊率)>
構成が同じ2枚の供試材(25mm幅)の端部を、熱硬化型エポキシ樹脂系接着剤(サンスター技研株式会社製、ペンギンセメント#1086)を介して、ラップ長13mm(接着面積:25mm×13mm=325mm)となるように重ね合わせた。なお、接着剤層の膜厚が150μmとなるように微量のガラスビーズ(粒径150μm)を接着剤に添加して調節した。重ね合わせてから30分、室温で乾燥させて、次いで、170℃で20分間加熱して接着剤を硬化させた。その後、さらに室温で24時間静置して、接着試験体とした。
<Adhesiveness (cohesive failure rate)>
The end portions of two test materials (25 mm width) having the same configuration are wrapped with a thermosetting epoxy resin adhesive (manufactured by Sunstar Giken Co., Ltd., Penguin Cement # 1086) with a wrap length of 13 mm (bonding area: 25 mm × 13 mm = 325 mm 2 ). Note that a small amount of glass beads (particle size: 150 μm) was added to the adhesive to adjust the thickness of the adhesive layer to 150 μm. It was dried at room temperature for 30 minutes after being superposed, and then heated at 170 ° C. for 20 minutes to cure the adhesive. Then, it left still at room temperature for 24 hours, and was set as the adhesion test body.

得られた接着試験体を、50℃、95%RHの湿潤雰囲気中に15日間保持した後、引張試験機にて50mm/分の速度で引張り、下記の式(1)に基づいて、接着部分の接着剤層の凝集破壊率(非界面剥離率)を算出した。なお、凝集破壊率は、接着試験体3本の平均値とした。また、式(1)において、接着試験体の一方を試験片A、他方を試験片Bとする。凝集破壊率が80%以上のものを接着性が良好、80%未満のものを接着性が不良とした。
凝集破壊率(%)=100−{(試験片Aの界面剥離面積/試験片Aの接着面積)×1
00}+{(試験片Bの界面剥離面積/試験片Bの接着面積)×100}・・・(1)
The obtained adhesion test specimen was held in a humid atmosphere of 50 ° C. and 95% RH for 15 days, and then pulled at a rate of 50 mm / min with a tensile tester. The cohesive failure rate (non-interface peeling rate) of the adhesive layer was calculated. The cohesive failure rate was an average value of three adhesion test specimens. Moreover, in Formula (1), let one of the adhesion test bodies be the test piece A and the other be the test piece B. A material having a cohesive failure rate of 80% or more was considered to have good adhesion, and a material having a cohesive failure rate of less than 80% was considered to have poor adhesion.
Cohesive failure rate (%) = 100 − {(interface peel area of test piece A / bonding area of test piece A) × 1
00} + {(interface peel area of test piece B / bonding area of test piece B) × 100} (1)

Figure 0005968637
Figure 0005968637

表1に示すように、供試材No.1〜12(実施例)は、本発明の構成を満たすため、脱脂性、化成処理性および接着性が良好であった。
一方、供試材No.13〜24(比較例)は、本発明の構成を満たさないため、以下の結果となった。
As shown in Table 1, the test material No. Since 1-12 (Example) satisfy | fills the structure of this invention, the degreasing | defatting property, chemical conversion treatment property, and adhesiveness were favorable.
On the other hand, the test material No. Since 13-24 (comparative example) did not satisfy the configuration of the present invention, the following results were obtained.

供試材No.13は、表面処理をしていないため、脱脂性、化成処理性および接着性が不良であった。供試材No.14は、皮膜の膜厚が上限値を超えているため、化成処理性が不良であった。供試材No.15は、表面処理による皮膜のジルコニウム濃度が下限値未満のため、脱脂性、化成処理性及び接着性が不良であった。供試材No.16は、皮膜の膜厚が本発明の範囲内であったが、マグネシウム濃度が比較的低い酸洗材であり、本発明の表面処理を行っていないためジルコニウム濃度およびシリコン濃度を測定できず、接着性が不良であった。   Specimen No. Since No. 13 was not surface-treated, the degreasing property, the chemical conversion property and the adhesiveness were poor. Specimen No. In No. 14, the film thickness of the film exceeded the upper limit value, so the chemical conversion treatment was poor. Specimen No. No. 15 had poor degreasing properties, chemical conversion properties, and adhesiveness because the zirconium concentration of the coating by surface treatment was less than the lower limit. Specimen No. No. 16, the film thickness of the film was within the range of the present invention, but the magnesium concentration is a relatively low pickling material, and since the surface treatment of the present invention was not performed, the zirconium concentration and the silicon concentration could not be measured, Adhesion was poor.

供試材No.17は、マグネシウム濃度が下限値未満で、かつ、ジルコニウム濃度およびシリコン濃度を測定できない状態となるより強力な洗浄である強酸洗浄を行ったものである。酸化皮膜の膜厚が下限値未満であるため、脱脂性、化成処理性および接着性は良好であるが、強酸洗浄を行ったため、生産性に劣っていた。したがって、供試材No.17による表面処理アルミニウム合金板は、経済的ではなく、実用に適さないものであった。
供試材No.18は、冷却液としてリン酸二水素アルミニウム水溶液を用いたため、脱脂性および化成処理性は良好であったが、接着性が不良であった。また、冷却液が沈殿し易く排液処理性が悪かった。
Specimen No. No. 17 is obtained by performing strong acid cleaning which is a stronger cleaning in which the magnesium concentration is less than the lower limit value and the zirconium concentration and the silicon concentration cannot be measured. Since the film thickness of the oxide film is less than the lower limit value, the degreasing property, the chemical conversion treatment property and the adhesiveness are good, but since the strong acid cleaning was performed, the productivity was inferior. Therefore, the test material No. The surface-treated aluminum alloy sheet according to No. 17 was not economical and not suitable for practical use.
Specimen No. No. 18 used an aqueous solution of aluminum dihydrogen phosphate as the cooling liquid, and therefore had good degreasing properties and chemical conversion properties, but had poor adhesion. Further, the cooling liquid was liable to precipitate, and the drainage processability was poor.

供試材No.19は、ジルコニウム濃度が上限を超えているため、化成処理性が不良であった。供試材No.20は、マグネシウム濃度が上限を超えているため、脱脂性、化成処理性および接着性が不良であった。
供試材No.21は、ハロゲンを含むZr系による表面処理を行ったため、脱脂性、化成処理性および接着性は良好であるが、環境及び設備負荷が高くなってしまう。したがって、供試材No.21による表面処理アルミニウム合金板は、経済的ではなく、実用に適さないものであった。
Specimen No. No. 19 had poor chemical conversion properties because the zirconium concentration exceeded the upper limit. Specimen No. No. 20 had poor degreasing properties, chemical conversion properties and adhesiveness because the magnesium concentration exceeded the upper limit.
Specimen No. No. 21 was surface-treated with a halogen-containing Zr system, so that the degreasing property, chemical conversion property and adhesiveness are good, but the environment and equipment load increase. Therefore, the test material No. The surface-treated aluminum alloy plate according to No. 21 was not economical and not suitable for practical use.

供試材No.22は、シリコン濃度が下限値未満のため、接着性が不良であった。供試材No.23は、シリコン濃度が上限を超えているため、脱脂性、化成処理性が不良であった。供試材No.24は、シリコンを含有していないため、接着性が不良であった。   Specimen No. No. 22 had poor adhesion because the silicon concentration was less than the lower limit. Specimen No. No. 23 had poor degreasing and chemical conversion properties because the silicon concentration exceeded the upper limit. Specimen No. Since No. 24 did not contain silicon, its adhesiveness was poor.

以上、本発明に係る表面処理アルミニウム合金板およびその製造方法について実施の形態および実施例を示して詳細に説明したが、本発明の趣旨は前記した内容に限定されることなく、その権利範囲は特許請求の範囲の記載に基づいて解釈しなければならない。なお、本発明の内容は、前記した記載に基づいて改変・変更等することができることはいうまでもない。   As described above, the surface-treated aluminum alloy plate and the manufacturing method thereof according to the present invention have been described in detail with reference to the embodiments and examples, but the gist of the present invention is not limited to the above-described contents, It should be interpreted based on the description of the claims. Needless to say, the contents of the present invention can be modified and changed based on the above description.

1 基板
2 皮膜
10 表面処理アルミニウム合金板
1 Substrate 2 Coating 10 Surface-treated aluminum alloy plate

Claims (3)

マグネシウムを含有するアルミニウム合金からなる基板と、この基板の表面に形成された酸化皮膜と、を備えた表面処理アルミニウム合金板であって、
前記酸化皮膜は、膜厚が1〜30nmであり、マグネシウム濃度が1〜20原子%、ジルコニウム濃度が0.2〜10原子%、シリコン濃度が2〜10原子%、ハロゲン濃度およびリン濃度がそれぞれ0.1原子%未満であることを特徴とする表面処理アルミニウム合金板。
A surface-treated aluminum alloy plate comprising a substrate made of an aluminum alloy containing magnesium and an oxide film formed on the surface of the substrate,
The oxide film has a thickness of 1 to 30 nm, a magnesium concentration of 1 to 20 atomic%, a zirconium concentration of 0.2 to 10 atomic%, a silicon concentration of 2 to 10 atomic%, a halogen concentration and a phosphorus concentration, respectively. A surface-treated aluminum alloy sheet characterized by being less than 0.1 atomic%.
請求項1に記載の表面処理アルミニウム合金板の製造方法であって、
圧延によって前記基板を作製する基板作製工程と、
前記基板を400〜580℃に加熱して前記基板の表面に酸化皮膜を形成する加熱工程と、
前記酸化皮膜が形成された前記基板を冷却して、前記酸化皮膜の表面に表面処理を施す冷却工程とを含み、
前記冷却工程において、ハロゲン濃度およびリン濃度がそれぞれ0.1原子%未満であり、硝酸ジルコニウム濃度が0.005〜5g/Lであり、シランカップリング剤濃度が0.001〜1g/Lであり、pHが1〜5の混合水溶液を冷却液として用いることを特徴とする表面処理アルミニウム合金板の製造方法。
It is a manufacturing method of the surface treatment aluminum alloy plate according to claim 1,
A substrate production step of producing the substrate by rolling;
Heating the substrate to 400-580 ° C. to form an oxide film on the surface of the substrate;
Cooling the substrate on which the oxide film is formed, and a cooling step of performing a surface treatment on the surface of the oxide film,
In the cooling step, the halogen concentration and the phosphorus concentration are each less than 0.1 atomic%, the zirconium nitrate concentration is 0.005 to 5 g / L, and the silane coupling agent concentration is 0.001 to 1 g / L. A method for producing a surface-treated aluminum alloy plate, wherein a mixed aqueous solution having a pH of 1 to 5 is used as a cooling liquid.
前記基板がAl−Cu−Mg系合金(2000系)、Al−Mg−Si系合金(6000系)、または、Al−Zn−Mg系合金(7000系)である熱処理型アルミニウム合金からなり、前記加熱工程自体が前記基板に溶体化処理を施す溶体化処理工程であって、前記冷却工程自体が前記酸化皮膜が形成された前記基板に焼入処理を施す焼入工程であることを特徴とする請求項2に記載の表面処理アルミニウム合金板の製造方法。 The substrate is made of a heat-treatable aluminum alloy that is an Al—Cu—Mg alloy (2000 series), an Al—Mg—Si alloy (6000 series), or an Al—Zn—Mg alloy (7000 series), The heating process itself is a solution treatment process for subjecting the substrate to a solution treatment, and the cooling process itself is a quenching process for quenching the substrate on which the oxide film is formed. The manufacturing method of the surface treatment aluminum alloy plate of Claim 2.
JP2012029775A 2012-02-14 2012-02-14 Surface-treated aluminum alloy plate and manufacturing method thereof Expired - Fee Related JP5968637B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012029775A JP5968637B2 (en) 2012-02-14 2012-02-14 Surface-treated aluminum alloy plate and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012029775A JP5968637B2 (en) 2012-02-14 2012-02-14 Surface-treated aluminum alloy plate and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013166975A JP2013166975A (en) 2013-08-29
JP5968637B2 true JP5968637B2 (en) 2016-08-10

Family

ID=49177595

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012029775A Expired - Fee Related JP5968637B2 (en) 2012-02-14 2012-02-14 Surface-treated aluminum alloy plate and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5968637B2 (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6143431B2 (en) * 2012-09-20 2017-06-07 株式会社神戸製鋼所 Aluminum alloy plate, joined body and automobile member using the same
JP2015157967A (en) * 2014-02-21 2015-09-03 株式会社神戸製鋼所 Aluminum alloy sheet, conjugate and automotive member
JP6247135B2 (en) * 2014-03-28 2017-12-13 株式会社神戸製鋼所 Aluminum member for joining
JP2016089261A (en) * 2014-11-11 2016-05-23 株式会社神戸製鋼所 Aluminum alloy material, conjugate, automotive member, and manufacturing method of aluminum alloy material
WO2017038573A1 (en) * 2015-09-02 2017-03-09 株式会社神戸製鋼所 Aluminum alloy material, bonded body, automotive member, method for producing aluminum alloy material, and method for producing bonded body
CN105986266B (en) * 2015-12-26 2018-06-01 包头市三隆稀有金属材料有限责任公司 Tungsten cathode laser multilayer cladding restorative procedure
CN111247257B (en) 2017-10-23 2022-11-04 诺维尔里斯公司 Reactive quench solution and method of use
JP2019157155A (en) * 2018-03-07 2019-09-19 株式会社神戸製鋼所 Surface treatment aluminum material and method for manufacturing the same
CN113969400A (en) * 2021-10-29 2022-01-25 安徽兆鑫铝业科技有限公司 Preparation method of aluminum alloy curtain wall plate

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2841262B1 (en) * 2002-06-20 2005-01-28 Pechiney Rhenalu SURFACE TREATMENT METHOD FOR ALUMINUM ALLOY TILES AND BANDS
CN101240420A (en) * 2007-02-07 2008-08-13 日产自动车株式会社 Surface-modified metal member and method of modifying metal surface
JP2010222659A (en) * 2009-03-24 2010-10-07 Kobe Steel Ltd Aluminum alloy material and method of manufacturing the same
PL2458031T3 (en) * 2009-07-02 2020-01-31 Henkel Ag & Co. Kgaa Chromium- and fluorine-free chemical conversion treatment solution for metal surfaces, metal surface treatment method, and metal surface coating method
JP5745788B2 (en) * 2010-06-29 2015-07-08 株式会社神戸製鋼所 Surface-treated aluminum alloy plate and manufacturing method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013166975A (en) 2013-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5968637B2 (en) Surface-treated aluminum alloy plate and manufacturing method thereof
JP6143431B2 (en) Aluminum alloy plate, joined body and automobile member using the same
JP5745788B2 (en) Surface-treated aluminum alloy plate and manufacturing method thereof
JP5745791B2 (en) Surface-treated aluminum alloy plate
Bloeck Aluminium sheet for automotive applications
JP6457193B2 (en) Aluminum alloy material and bonded body with excellent adhesion durability, or automobile parts
KR101516472B1 (en) Aluminum alloy plate, and bonding material and member for automobile using the same
JP5969087B2 (en) Surface-treated aluminum alloy plate
KR101469324B1 (en) Aluminium alloy plate for a vehicle, bonded body using the same and vehicular member
JP2016047947A (en) Aluminum alloy sheet excellent in filiform rust resistance
JP5968956B2 (en) Aluminum alloy plate, joined body and automobile member using the same
JP2014173123A (en) Surface-treated aluminum alloy sheet and method of manufacturing the same
JP2010222659A (en) Aluminum alloy material and method of manufacturing the same
JP5276263B2 (en) Aluminum alloy material for automobiles with excellent surface stability
JP2017155289A (en) Method for manufacturing surface treated aluminum alloy plate
JP6278882B2 (en) Surface-treated aluminum alloy plate and manufacturing method thereof
JP5192986B2 (en) Aluminum alloy material with excellent surface stability
JP6290042B2 (en) Aluminum alloy material and bonded body with excellent adhesion durability, or automobile parts
JP5661602B2 (en) Aluminum alloy plate for automobile, joined body and automobile member using the same
JP5969086B2 (en) Surface-treated aluminum alloy plate and manufacturing method thereof
US20050205167A1 (en) Method for surface treatment of sheets and strips of aluminium alloy
JP2011202264A (en) Surface treated aluminum alloy material
JP2010270372A (en) Method for manufacturing aluminum alloy material superior in surface stability
JP6721406B2 (en) Aluminum alloy material, aluminum alloy material with adhesive resin layer, method for producing aluminum alloy material, and method for producing aluminum alloy material with adhesive resin layer
JP6247135B2 (en) Aluminum member for joining

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140901

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150427

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150512

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150708

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20151201

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20160531

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160628

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160706

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5968637

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees