JP5968956B2 - Aluminum alloy plate, joined body and automobile member using the same - Google Patents
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Description
本発明は、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アルミニウム合金板、これを用いた接合体および自動車用部材に関する。 The present invention relates to an aluminum alloy plate, and more particularly, to an aluminum alloy plate that can be suitably used for vehicles such as automobiles, ships, and aircraft, and particularly for automobile panels, and a joined body and an automobile member using the same.
従来から、自動車、船舶、航空機等の輸送機の部材として、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。特に、近年のCO2排出等の地球環境問題を意識して、部材の軽量化による燃費の向上が求められており、比重が鉄の約1/3であり、かつ優れたエネルギ吸収性を有するアルミニウム合金板の使用が増加している。 Conventionally, various aluminum alloy plates have been widely used as members of transportation equipment such as automobiles, ships, and aircrafts according to the characteristics of each alloy. In particular, in consideration of recent global environmental problems such as CO 2 emission, there is a demand for improvement in fuel consumption by reducing the weight of members, the specific gravity is about 1/3 that of iron, and excellent energy absorption. The use of aluminum alloy plates is increasing.
例えば、自動車用部材として用いられているアルミニウム合金板としては、JIS5000系のAl−Mg系合金板、JIS6000系のAl−Mg−Si系合金板等のMg含有アルミニウム合金板が挙げられる。これらのアルミニウム合金板の接合方法としては、溶接や接着剤による接着またはその両者が併用されている。溶接が点や線で接合するのに対し、接着剤による接着は面全体で接合するので、接合強度がより高くなって、自動車の衝突安全性等の面で有利なため、近年、接着剤による接着が増加傾向である。 For example, examples of the aluminum alloy plate used as an automobile member include Mg-containing aluminum alloy plates such as a JIS 5000-based Al—Mg-based alloy plate and a JIS 6000-based Al—Mg—Si-based alloy plate. As a method for joining these aluminum alloy plates, welding, adhesion by an adhesive, or both are used in combination. While welding is joined at points and lines, bonding with adhesives joins the entire surface, so the bonding strength is higher and it is advantageous in terms of automobile crash safety, etc. Adhesion tends to increase.
一方で、接着剤で接合したアルミニウム合金製自動車用部材は、使用中に水分、酸素、塩化物イオン等がその接合部に浸入することで、次第に、接着剤層とアルミニウム合金板との界面が劣化し、界面剥離が生じ、接着強度が低下するとういう問題があった。 On the other hand, an aluminum alloy automobile member joined with an adhesive gradually enters an interface between moisture, oxygen, chloride ions, etc. during use, so that the interface between the adhesive layer and the aluminum alloy plate gradually increases. There was a problem that it deteriorated, interfacial peeling occurred, and the adhesive strength decreased.
接着剤層を有するアルミニウム合金製自動車用部材の接着耐久性を向上させる方法としては、アルミニウム合金板の表面近傍に存在して界面剥離の原因となる力学的に弱い酸化皮膜を、接着剤を塗布する前に酸洗で事前に除去する方法(例えば、特許文献1参照)、アルミニウム合金板の表面近傍を陽極酸化して、酸化皮膜にアンカー効果をもたらすような表面形態を付与する方法、アルミニウム合金板の表面を温水処理して、酸化皮膜のMg量およびOH量を調整する方法(例えば、特許文献2、3参照)が当業者間で一般的に知られている。
As a method of improving the adhesion durability of aluminum alloy automotive parts having an adhesive layer, a mechanically weak oxide film that exists near the surface of the aluminum alloy plate and causes interface peeling is applied with an adhesive. A method of removing in advance by pickling before performing (for example, refer to Patent Document 1), a method of anodizing the vicinity of the surface of an aluminum alloy plate, and providing a surface form that provides an anchor effect to the oxide film, an aluminum alloy A method of adjusting the Mg amount and OH amount of an oxide film by treating the surface of the plate with warm water (see, for example,
特許文献1に記載された酸洗を行う方法では、合金成分であるMgを多く含有する力学的に弱い酸化皮膜が除去されるため、初期の界面剥離が防止され、接着強度が改善される。しかしながら、水分、酸素、塩化物イオン等が浸透してくる高温湿潤環境(劣化環境)にさらされると、酸化皮膜除去面に合金成分であるCuが濃縮し、そのCuによって接着剤層の劣化が加速する銅害と呼ばれる現象が発生する。その結果、アルミニウム合金板の素地(基板)に水分等が浸透してくることがあり、界面が劣化して、界面剥離を起こして接着強度が低下するという問題がある。
In the method of pickling described in
また、陽極酸化を行う方法では、界面の劣化、剥離を防止するためには、接着耐久性を十分に向上させるための表面形態が付与される酸化皮膜を厚く形成する必要があるため、皮膜形成に長時間を要し、生産効率が悪くなるという問題がある。 In addition, in the method of anodizing, in order to prevent the deterioration and peeling of the interface, it is necessary to form a thick oxide film to which a surface form for sufficiently improving the adhesion durability is formed. However, it takes a long time, and there is a problem that production efficiency deteriorates.
また、特許文献2、3に記載された温水処理を行う方法では、初期の接着強度、湿潤後の二次密着性は改善されるものの、高温湿潤環境にさらされると界面の水和、基材の溶解により、界面の劣化が進み、界面剥離が発生し、接着強度が低下するという問題がある。
In addition, in the method of performing the warm water treatment described in
本発明は、前記課題を解決するためのものであり、高温湿潤環境にさらされても、接着剤の接合界面での界面剥離が発生し難く、したがって接着強度が低下し難い、接着耐久性に優れたアルミニウム合金板、これを用いた接合体および自動車用部材を提供することを課題とする。 The present invention is for solving the above-mentioned problems, and even when exposed to a high-temperature and humid environment, interface peeling at the bonding interface of the adhesive is unlikely to occur, and therefore, the adhesive strength is unlikely to decrease and the adhesion durability is improved. It is an object of the present invention to provide an excellent aluminum alloy plate, a joined body using the same, and an automobile member.
前記課題を解決するため、本発明に係る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基板と、前記アルミニウム合金基板の表面に形成された表面酸化皮膜とを備え、前記表面酸化皮膜は、ジルコニウム量が0.01〜10原子%、マグネシウム量が0.1原子%以上10原子%未満、窒素量が6.9原子%以上17原子%未満であることを特徴とする。 In order to solve the above problems, an aluminum alloy plate according to the present invention includes an aluminum alloy substrate containing magnesium and a surface oxide film formed on the surface of the aluminum alloy substrate, and the surface oxide film has an amount of zirconium. Is 0.01 to 10 atomic%, the amount of magnesium is 0.1 atomic% or more and less than 10 atomic%, and the amount of nitrogen is 6.9 atomic% or more and less than 17 atomic%.
このような構成によれば、所定量のジルコニウムおよびマグネシウムを含有する表面酸化皮膜を備えるため、アルミニウム合金板を接着部材で接合した際、高温湿潤環境にさらされても、接着部材と表面酸化皮膜との界面における水和が抑制できると共に、アルミニウム合金基板の溶出を抑制できる。その結果、界面剥離が抑制でき、接着強度の低下が抑制できる。また、ジルコニウムとマグネシウムの両者の含有量を制御するため、接着部材を構成する接着剤の種類に影響されず、従来からアルミニウム合金板を接合する際に用いられてきた接着剤全般において、界面剥離が抑制でき、接着強度の低下が抑制できる。また、表面酸化皮膜の窒素量が所定範囲であるため、表面酸化皮膜の窒素と接着剤に含まれている成分との反応が抑制され、アルミニウム合金板の接合の際、接着強度の低下がさらに抑制できる。 According to such a configuration, since the surface oxide film containing a predetermined amount of zirconium and magnesium is provided, even when the aluminum alloy plate is joined with the adhesive member, the adhesive member and the surface oxide film are exposed even when exposed to a high-temperature wet environment. Hydration at the interface with the aluminum alloy can be suppressed, and elution of the aluminum alloy substrate can be suppressed. As a result, interfacial peeling can be suppressed and a decrease in adhesive strength can be suppressed. In addition, since the content of both zirconium and magnesium is controlled, it is not affected by the type of adhesive that constitutes the adhesive member, and interfacial debonding has been applied to all adhesives conventionally used when joining aluminum alloy plates. Can be suppressed, and a decrease in adhesive strength can be suppressed. In addition, since the amount of nitrogen in the surface oxide film is within a predetermined range, the reaction between nitrogen in the surface oxide film and components contained in the adhesive is suppressed, and when the aluminum alloy plate is joined, the adhesive strength is further reduced. Can be suppressed.
本発明に係るアルミニウム合金板は、前記表面酸化皮膜の表面に、接着剤からなる接着剤層をさらに備えることが好ましい。
このような構成によれば、アルミニウム合金板が接着剤層をあらかじめ備えるため、アルミニウム合金板を用いて接合体または自動車用部材を作製する際、アルミニウム合金板の表面での接着部材の形成作業を省略できる。
The aluminum alloy plate according to the present invention preferably further includes an adhesive layer made of an adhesive on the surface of the surface oxide film.
According to such a configuration, since the aluminum alloy plate is provided with the adhesive layer in advance, when forming a joined body or an automobile member using the aluminum alloy plate, the operation of forming the adhesive member on the surface of the aluminum alloy plate is performed. Can be omitted.
本発明に係るアルミニウム合金板は、前記表面酸化皮膜のジルコニウム量(Zr量)とマグネシウム量(Mg量)との比率(Zr量/Mg量)が0.0025〜80であることが好ましい。 In the aluminum alloy plate according to the present invention, the ratio (Zr amount / Mg amount) of the zirconium amount (Zr amount) and the magnesium amount (Mg amount) of the surface oxide film is preferably 0.0025 to 80.
このような構成によれば、表面酸化皮膜がジルコニウム量とマグネシウム量との比率が所定範囲であるため、接着部材(接着剤層)と表面酸化皮膜との界面における水和がさらに抑制できると共に、アルミニウム合金基板の溶出をさらに抑制できる。その結果、界面剥離がさらに抑制でき、接着強度の低下がさらに抑制できる。 According to such a configuration, since the ratio of the amount of zirconium and the amount of magnesium in the surface oxide film is within a predetermined range, hydration at the interface between the adhesive member (adhesive layer) and the surface oxide film can be further suppressed, The elution of the aluminum alloy substrate can be further suppressed. As a result, interfacial peeling can be further suppressed, and a decrease in adhesive strength can be further suppressed.
本発明に係るアルミニウム合金板は、前記アルミニウム合金基板が、Al−Mg系合金、Al−Cu−Mg系合金、Al−Mg−Si系合金またはAl−Zn−Mg系合金からなることが好ましい。 In the aluminum alloy plate according to the present invention, the aluminum alloy substrate is preferably made of an Al—Mg alloy, an Al—Cu—Mg alloy, an Al—Mg—Si alloy, or an Al—Zn—Mg alloy.
このような構成によれば、アルミニウム合金基板をマグネシウム含有量が比較的多い合金種から構成した場合には、基板表面にマグネシウムが濃化して接着界面に弱境界層が発生し易いが、基板表面に形成された表面酸化皮膜のマグネシウム量を所定範囲に制御、具体的には濃化したマグネシウムを除去して所定範囲に制御されるため、基板をマグネシウム含有量が比較的多い合金種で構成しても、界面剥離が抑制でき、接着強度の低下を抑制できる。 According to such a configuration, when the aluminum alloy substrate is composed of an alloy type having a relatively high magnesium content, magnesium is concentrated on the substrate surface, and a weak boundary layer is likely to be generated at the adhesion interface. Since the magnesium content of the surface oxide film formed on the surface is controlled within a predetermined range, specifically, the concentrated magnesium is removed and controlled within the predetermined range, the substrate is made of an alloy species having a relatively high magnesium content. However, interfacial peeling can be suppressed, and a decrease in adhesive strength can be suppressed.
本発明に係る接合体は、接着剤層を備えていない前記アルミニウム合金同士が、接着剤からなる接着部材を介して、接合された接合体であって、前記接着部材は、2つの前記アルミニウム合金板の表面酸化皮膜側に接合され、2つの前記アルミニウム合金板の表面酸化皮膜のそれぞれは、前記接着部材を介して互いに対向するように配置されていることを特徴とする。 The joined body according to the present invention is a joined body in which the aluminum alloys not provided with an adhesive layer are joined to each other via an adhesive member made of an adhesive, and the adhesive member includes the two aluminum alloys. Bonded to the surface oxide film side of the plate, each of the surface oxide films of the two aluminum alloy plates is arranged to face each other with the adhesive member interposed therebetween.
また、本発明に係る接合体は、接着剤層を備えていない前記アルミニウム合金板からなる第1アルミニウム合金板に、接着剤からなる接着部材を介して、アルミニウム合金からなる第2アルミニウム合金板が接合された接合体であって、前記接着部材は、前記第1アルミニウム合金板の表面酸化皮膜側に接合されていることを特徴とする。 In the joined body according to the present invention, the second aluminum alloy plate made of an aluminum alloy is connected to the first aluminum alloy plate made of the aluminum alloy plate not provided with an adhesive layer via an adhesive member made of an adhesive. It is a joined body, wherein the adhesive member is joined to the surface oxide film side of the first aluminum alloy plate.
また、本発明に係る接合体は、接着剤層を備えた前記アルミニウム合金板の接着剤層側に、接着剤層を備えていない前記アルミニウム合金板が接合された接合体であって、2つの前記アルミニウム合金板の表面酸化皮膜のそれぞれは、前記接着剤層を介して互いに対向するように配置されていることを特徴とする。 Moreover, the joined body according to the present invention is a joined body in which the aluminum alloy plate not provided with the adhesive layer is joined to the adhesive layer side of the aluminum alloy plate provided with the adhesive layer. Each of the surface oxide films of the aluminum alloy plate is disposed so as to face each other with the adhesive layer interposed therebetween.
さらに、本発明に係る接合体は、接着剤層を備えた前記アルミニウム合金板からなる第1アルミニウム合金板に、アルミニウム合金からなる第2アルミニウム合金板が接合された接合体であって、前記第2アルミニウム合金板は、前記第1アルミニウム合金板の接着剤層側に接合されていることを特徴とする。 Furthermore, the joined body according to the present invention is a joined body in which a second aluminum alloy plate made of an aluminum alloy is joined to a first aluminum alloy plate made of the aluminum alloy plate provided with an adhesive layer, The 2 aluminum alloy plate is bonded to the adhesive layer side of the first aluminum alloy plate.
このような構成によれば、所定量のジルコニウムおよびマグネシウムを含有する表面酸化皮膜を備えたアルミニウム合金板で構成され、そのアルミニウム合金板(第1アルミニウム合金板)の表面酸化皮膜側に接着部材または接着剤層が接合されているため、接合体を自動車用部材に用いた際、高温湿潤環境にさらされても、接着部材または接着剤層と、表面酸化皮膜との界面における水和が抑制できると共に、アルミニウム合金基板の溶出を抑制できる。その結果、界面剥離が抑制でき、接着強度の低下が抑制できる。また、ジルコニウム量とマグネシウム量の両者の含有量を制御するため、接着部材または接着剤層を構成する接着剤の種類に影響されず、従来からアルミニウム合金板を接合する際に用いられてきた接着剤全般において、界面剥離が抑制でき、接着強度の低下が抑制できる。 According to such a structure, it is comprised with the aluminum alloy plate provided with the surface oxide film containing predetermined amounts of zirconium and magnesium, and the adhesive member or the aluminum oxide plate (first aluminum alloy plate) on the surface oxide film side Since the adhesive layer is bonded, hydration at the interface between the adhesive member or the adhesive layer and the surface oxide film can be suppressed even when the bonded body is used in an automobile member, even if it is exposed to a high-temperature wet environment. At the same time, elution of the aluminum alloy substrate can be suppressed. As a result, interfacial peeling can be suppressed and a decrease in adhesive strength can be suppressed. In addition, since the contents of both the zirconium content and the magnesium content are controlled, it is not affected by the type of adhesive constituting the adhesive member or the adhesive layer, and has been conventionally used for joining aluminum alloy plates. In general agents, interfacial peeling can be suppressed, and a decrease in adhesive strength can be suppressed.
本発明に係る自動車用部材は、前記接合体から製造されることを特徴とする。
このような構成によれば、前記のような接合体から製造されるため、自動車用部材が高温湿潤環境にさらされても、自動車用部材を構成する接合体において、接着部材または接着剤層と、表面酸化皮膜との界面における水和が抑制できると共に、アルミニウム合金基板の溶出を抑制できる。その結果、界面剥離が抑制でき、接着強度の低下が抑制できる。
The automotive member according to the present invention is manufactured from the joined body.
According to such a configuration, since it is manufactured from the above-described joined body, even if the automotive member is exposed to a high-temperature and humid environment, in the joined body constituting the automotive member, the adhesive member or the adhesive layer Further, hydration at the interface with the surface oxide film can be suppressed, and elution of the aluminum alloy substrate can be suppressed. As a result, interfacial peeling can be suppressed and a decrease in adhesive strength can be suppressed.
本発明によれば、高温湿潤環境にさらされても、接着剤の接合界面での界面剥離が発生し難く、したがって接着強度が低下し難い、接着耐久性に優れた、かつ、その接着耐久性が接着剤の種類に影響されないアルミニウム合金板、これを用いた接合体を提供できる。また、接着耐久性に優れた自動車用部材を提供できる。 According to the present invention, even when exposed to a high-temperature and humid environment, it is difficult for interface peeling at the bonding interface of the adhesive to occur, and therefore, the adhesive strength is unlikely to decrease, the adhesion durability is excellent, and the adhesion durability. However, it is possible to provide an aluminum alloy plate that is not affected by the type of adhesive, and a joined body using the same. Moreover, the member for motor vehicles excellent in adhesion durability can be provided.
≪アルミニウム合金板≫
以下、本発明に係るアルミニウム合金板について、図1(a)を参照して具体的に説明する。図1(a)に示すように、アルミニウム合金板10は、アルミニウム合金基板1(以下、基板と称す)と、この基板1の表面に形成された表面酸化皮膜2とを備えている。なお、表面酸化皮膜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、形成した酸化皮膜をジルコニウム塩水溶液で表面処理することにより、酸化皮膜に二酸化ジルコニウムが付着あるいは入り込み、かつ、酸化皮膜のマグネシウム量が制御された皮膜として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、いわゆる片面、両面が含まれる。
以下、アルミニウム合金板10の各構成について説明する。
≪Aluminum alloy plate≫
Hereinafter, the aluminum alloy plate according to the present invention will be specifically described with reference to FIG. As shown in FIG. 1A, an
Here, the surface of the
Hereinafter, each structure of the
<基板>
基板1は、アルミニウム合金からなり、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
具体例を挙げると、アルミニウム合金板10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、2000系、5000系、6000系、7000系等のマグネシウムを比較的多く含有し、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
<表面酸化皮膜>
表面酸化皮膜2は、高温湿潤環境にさらされた場合でも接着耐久性の向上を図るために、基板1の表面に、所定量のジルコニウム、マグネシウムおよび窒素を含有する皮膜として形成されるものである。なお、表面酸化皮膜2の形成は、ここでは、後記する表面酸化皮膜形成工程S2(図2参照)において、加熱処理により基板1の表面に酸化皮膜を形成した後に、酸化皮膜の表面をジルコニウム塩水溶液で表面処理を行った酸化皮膜の全体で表面酸化皮膜2を形成している。
<Surface oxide film>
The
(ジルコニウム量)
表面酸化皮膜2は、ジルコニウム量が0.01〜10原子%の範囲として有している。表面酸化皮膜2のジルコニウム量が0.01〜10原子%となるようにジルコニウムを含有させることで、表面酸化皮膜2の水、酸素、塩化物イオンなどの劣化因子に対する安定性が増し、接着剤と表面酸化皮膜2の界面における水和が抑制されると共に、基板1の溶出が抑制される。その結果、アルミニウム合金板10の接着耐久性が向上する。表面酸化皮膜2のジルコニウム量が0.01原子%未満であると、効果がなく、10原子%を超えると効果が飽和する。ジルコニウム量は、0.02〜8原子%が好ましく、0.04〜6原子%がより好ましい。ジルコニウムを表面酸化皮膜2へ含有させる方法としては、例えば、硝酸ジルコニウム、硫酸ジルコニウム、酢酸ジルコニウムのようなジルコニウム塩の水溶液で表面酸化皮膜2を表面処理することが挙げられる。また、表面酸化皮膜2のジルコニウム量を調整するためには、表面処理の処理時間、温度、表面処理液の濃度、pHを調整することで所望のジルコニウム量にすることができる。
(Zirconium content)
The
(マグネシウム量)
表面酸化皮膜2は、マグネシウム量が0.1原子%以上10原子%未満の範囲として有している。
基板1を構成するアルミニウム合金は、通常、合金成分としてマグネシウムを含有している。そして、基板1の表面に形成された表面酸化皮膜2においては、その表面にマグネシウムが濃化した状態で存在し、そのマグネシウムが接着界面の弱境界層となり初期の接着耐久性が低下する。また、水分、酸素、塩化物イオンなどが浸透してくる高温湿潤環境においては、接着剤との界面の水和、基板1の溶解の原因となり、アルミニウム合金板10の接着耐久性を低下させる。したがって、表面酸化皮膜2の表面処理により、マグネシウム量を10原子%未満に調整して接着耐久性を向上させる。マグネシウム量は、8原子%未満が好ましく、6原子%未満がより好ましい。マグネシウム量の下限値は、経済性の観点から0.1原子%以上である。表面酸化皮膜2のマグネシウム量を調整する調整方法としては、例えば、硝酸、硫酸などの酸や、ジルコニウム塩など水溶液で表面酸化皮膜2を表面処理し、表面処理の処理時間、温度、表面処理液の濃度やpHを調整することで所望のマグネシウム量にすることができる。すなわち、表面酸化皮膜2のマグネシウムが酸やジルコニウム塩水溶液に溶解することによって、表面酸化皮膜2のマグネシウム量が調整される。
(Magnesium content)
The
The aluminum alloy constituting the
また、表面酸化皮膜2のジルコニウム量とマグネシウム量をそれぞれ単独で制御することでも、制御しないよりは接着耐久性の向上効果はみられる。しかし、表面酸化皮膜2のジルコニウム量とマグネシウム量のどちらか一方の制御であると、接着剤の種類によって改善効果が見られない場合もあり、安定した接着耐久性を発現しない。接着剤の種類によっては、接着耐久性がマグネシウム量に敏感に影響する接着剤もあり、また、ジルコニウム量に敏感に影響する接着剤もあるので、全般的な熱硬化系の接着剤における接着耐久性の向上のためにはジルコニウム量とマグネシウム量を両方制御することが重要である。
Further, even if the zirconium amount and the magnesium amount of the
また、表面酸化皮膜2は、ジルコニウム量(Zr量)とマグネシウム量(Mg量)との比率(Zr量/Mg量)が0.0025〜80であることが好ましい。比率(Zr量/Mg量)が所定範囲であることによって、接着剤と表面酸化皮膜2との界面における水和がさらに抑制できると共に、基板1の溶出をさらに抑制できる。その結果、界面剥離がさらに抑制でき、アルミニウム合金板10の接着強度の低下がさらに抑制でき、接着耐久性がさらに向上する。
Further, the
(窒素量)
表面酸化皮膜2は、ジルコニウム量、マグネシウム量と合わせて、窒素量が17原子%未満の範囲である。表面酸化皮膜2の窒素量が17原子%未満であることによって、アルミニウム合金板10の接着耐久性が安定的にさらに向上する。表面酸化皮膜2の窒素量が17原子%以上であっても、ある程度の接着耐久性は得られるが、17原子%未満のものに比べ安定的な接着耐久性を得ることができない。表面酸化皮膜2中の窒素は、表面処理液中のコンタミ成分(例えばアミノ酸のような窒素含有化合物やアンモニウム塩)、表面処理液としてのジルコニウム硝酸塩、表面処理液のpH調整のために添加した硝酸に由来する成分である。表面酸化皮膜2の窒素量が17原子%以上である場合、具体的には、表面処理液中のコンタミ成分や硝酸イオンが多い場合には、表面酸化皮膜2中の窒素と接着剤に含まれている成分とが反応し、硬化時に接着剤が変質し、アルミニウム合金板10の接着耐久性が低下しやすくなる。表面酸化皮膜2の窒素量は、16原子%未満が好ましく、15原子%未満がさらに好ましい。
(Nitrogen content)
The
また、表面酸化皮膜2は、前記した所定量のジルコニウムと、前記した所定量のマグネシウムと、前記した所定量の窒素とを含有し、合わせて、ハロゲンおよびリンを実質的に含有しないものであることが好ましい。ハロゲンおよびリンを実質的に含有しないとは、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%未満であることを意味する。そして、表面酸化皮膜2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、表面酸化皮膜2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。
Further, the
さらに、表面酸化皮膜2は、前記の元素(ジルコニウム、マグネシウム、窒素、ハロゲンおよびリン)のほかに、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、15〜80原子%である。不純物としてはC、Si、Ca、Fe、Cu、Mn、Ti、Zn、Ni等が挙げられ、Cであれば10原子%未満、その他の不純物であれば7原子%未満の含有量は許容される。
In addition to the above elements (zirconium, magnesium, nitrogen, halogen, and phosphorus), the balance of the
(膜厚)
この表面酸化皮膜2は、その膜厚が1〜30nmであることが好ましい。膜厚が1nm未満では、基板1を作製する際に使用される防錆油、および、アルミニウム合金板10から接合体(図3(a)〜(d)参照)および自動車用部材(図示せず)を作製する際に使用されるプレス油中のエステル成分の吸着が抑制される。そのため、表面酸化皮膜2が無くても、アルミニウム合金板10の脱脂性、化成処理性、接着耐久性が確保されるが、表面酸化皮膜2の膜厚を1nm未満に制御するには過度の酸洗浄等が必要となり、生産性に劣り、実用性が低下し易い。一方、表面酸化皮膜2の膜厚が30nmを超える場合には、皮膜量が過剰のために表面に凹凸ができ易く、結果的に化成ムラが生じ易く、化成性が低下し易い。なお、膜厚のさらに好ましい範囲は10〜20nmである。
(Film thickness)
The
なお、表面酸化皮膜2の膜厚は、後記する表面酸化皮膜形成工程S2(図2参照)における加熱処理により形成される酸化皮膜によって決定される要因が大きい。そして、後記するジルコニウム塩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が付着あるいは入り込み、かつ、酸化皮膜に含有されるマグネシウム量が制御されるため、大部分は加熱処理で形成された酸化皮膜の膜厚で決められる。なお、酸化皮膜の膜厚は加熱温度によって制御される。また、加熱処理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、酸化マグネシウムを主成分とする皮膜である。
The film thickness of the
(表面酸化皮膜中の元素量および膜厚測定法)
基板1の表面に形成された表面酸化皮膜2中の元素量(ジルコニウム量、マグネシウム量、窒素量、ハロゲン量、リン量等)は、GD−OES(グロー放電発光分析装置(Glow Discharge Optical Emission Spectroscopy))によって測定され、表面酸化皮膜2の深さ方向プロファイルにおいて酸素量の測定値が15原子%以下となる深さまで測定した際の所定元素の測定最大値を元素量とした。また、GD−OESは、表面酸化皮膜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において酸素量の測定値が15原子%以下となる深さを表面酸化皮膜2の膜厚とすることができる。なお、元素量および膜厚は、表面酸化皮膜2の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。なお、ジルコニウム量は、表面酸化皮膜2の二酸化ジルコニウム量から求めることもできる。つまり、二酸化ジルコニウム量を求め、その求めた二酸化ジルコニウム量から所定の演算によりジルコニウム量を算出する。
(Element amount and thickness measurement method in surface oxide film)
The amount of elements (zirconium amount, magnesium amount, nitrogen amount, halogen amount, phosphorus amount, etc.) in the
また、元素量および膜厚の測定法は、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)等でもよい。 In addition, the element amount 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.
図1(b)に示すように、本発明に係るアルミニウム合金板10Aは、表面酸化皮膜2の表面に、接着剤からなる接着剤層3をさらに備えることが好ましい。
<接着剤層>
この接着剤層3を構成する接着剤としては、特に限定されるものではなく、従来からアルミニウム合金板を接合する際に用いられてきた接着剤を用いることができる。例えば、熱硬化型のエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等が挙げられる。接着剤層3の厚さは、特に限定されるものではないが、10〜500μmが好ましく、50〜200μmがより好ましい。接着剤層3の厚さが10μm未満の場合には、アルミニウム合金板10Aと、他の接着剤層を備えていないアルミニウム合金板10(図1(a)参照)とを接着剤層3を介して高い接着耐久性で接合できない場合がある。すなわち、後記する図3(c)の接合体20Bの接着耐久性が低下する場合がある。接着剤層3の厚さが500μmを超える場合には、凝集破壊強度が小さくなる場合がある。
As shown in FIG. 1B, the
<Adhesive layer>
The adhesive constituting the
≪アルミニウム合金板の製造方法≫
次に、前記した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、アルミニウム合金板の構成については、図1(a)、(b)を参照する。
≪Aluminum alloy sheet manufacturing method≫
Next, a method for manufacturing the aluminum alloy plate will be described with reference to FIG. For the configuration of the aluminum alloy plate, refer to FIGS. 1 (a) and 1 (b).
アルミニウム合金板10の製造方法は、基板作製工程S1と、表面酸化皮膜形成工程S2とを含むものである。以下、各工程について説明する。
The manufacturing method of the
<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
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.
<表面酸化皮膜形成工程>
表面酸化皮膜形成工程S2は、前工程S1で作製された基板1の表面に表面酸化皮膜2を形成させる工程である。そして、例えば、基板1を加熱処理し、それに続いて表面処理を行うことによって、表面酸化皮膜2のジルコニウム量、マグネシウム量および窒素量を所定範囲に調整する工程である。
<Surface oxide film formation process>
The surface oxide film forming step S2 is a step of forming the
(加熱処理)
加熱処理は、基板1を400〜580℃に加熱して、基板1の表面に、表面酸化皮膜2を構成する酸化皮膜を形成するものである。また、加熱処理は、アルミニウム合金板10の強度を調整するものでもある。なお、加熱処理は、加熱速度100℃/分以上の急速加熱とすることが好ましい。
(Heat treatment)
In the heat treatment, the
そして、加熱処理は、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(最終焼鈍)における加熱処理である。
The heat treatment is a solution treatment when the
加熱温度400℃以上に急速加熱することで、アルミニウム合金板10の強度、および、その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、表面酸化皮膜2を構成する膜厚: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。
By rapidly heating to a heating temperature of 400 ° C. or higher, the strength of the
(表面処理)
表面処理は、酸化皮膜が形成された基板1の表面に表面処理を行うもので、この表面処理によって、前記加熱処理で形成された酸化皮膜、すなわち、酸化皮膜が表面処理された表面酸化皮膜2のジルコニウム量、マグネシウム量および窒素量が所定範囲に調整される。
(surface treatment)
In the surface treatment, the surface of the
表面処理では、表面処理液として、濃度が0.01〜15質量%、pHが5未満のジルコニウム塩水溶液を用いる。また、表面処理では、pHを調整するために硝酸、硫酸などの酸を添加してもよい。さらに、表面処理では、処理温度が10〜90℃、処理時間が1〜200秒である。この表面処理では、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ジルコニウム塩水溶液を吹き付けること、ジルコニウム塩水溶液中を通過させること、または、ジルコニウム塩水溶液に浸漬することにより、基板1の表面処理を行うようにしている。また、表面処理液としては、含有する窒素量が17原子%未満である。または、ハロゲンおよびリンを含有しないものを用いることが好ましい。
In the surface treatment, a zirconium salt aqueous solution having a concentration of 0.01 to 15% by mass and a pH of less than 5 is used as the surface treatment liquid. In the surface treatment, an acid such as nitric acid or sulfuric acid may be added to adjust the pH. Furthermore, in the surface treatment, the treatment temperature is 10 to 90 ° C., and the treatment time is 1 to 200 seconds. In this surface treatment, for example, the
表面処理液として、0.01〜15質量%のジルコニウム塩水溶液を用いることで、表面酸化皮膜2のジルコニウム量が0.01〜10原子%、かつ、マグネシウム量が0.1原子%以上10原子%未満となる。ジルコニウム塩水溶液の濃度が0.01質量%未満では、表面酸化皮膜2のジルコニウム量が少なく(0.01原子%未満)、かつ、マグネシウム量が多くなり(10原子%以上)、アルミニウム合金板10の接着耐久性が確保できない。一方、ジルコニウム塩水溶液の濃度が15質量%を超えると、表面酸化皮膜2のジルコニウム量が多く(10原子%を超える)、または、マグネシウム量が少なくなり(0.1原子%未満)、接着耐久性の向上効果が飽和する。ジルコニウム塩水溶液の濃度は、0.01〜15質量%が好ましい。
By using a 0.01-15 mass% zirconium salt aqueous solution as the surface treatment liquid, the
表面処理液としてのジルコニウム塩水溶液のpHが5を超えると、表面処理液の安定性が低下し、表面処理液中に沈殿が発生し易くなる。表面処理液中に沈殿が発生すると、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。表面処理液としてのジルコニウム塩水溶液のpHは5未満が好ましい。
When the pH of the zirconium salt aqueous solution as the surface treatment liquid exceeds 5, the stability of the surface treatment liquid is lowered, and precipitation is likely to occur in the surface treatment liquid. If precipitation occurs in the surface treatment liquid, the precipitate is pushed into the plate surface of the
表面処理液としてのジルコニウム塩水溶液の処理温度が10℃未満または処理時間が1秒未満では、表面酸化皮膜2のジルコニウム量が0.01原子%未満、かつ、マグネシウム量が10原子%以上となり、アルミニウム合金板10の接着耐久性が確保できない。一方、ジルコニウム塩水溶液の処理温度が90℃を超えると、または、処理時間が200秒を超えると、表面酸化皮膜2のジルコニウム量が10原子%を超え、または、マグネシウム量が0.1原子%未満となり、接着耐久性の向上効果が飽和する。ジルコニウム塩水溶液の処理温度は10〜90℃、処理時間は1〜200秒が好ましい。
When the treatment temperature of the zirconium salt aqueous solution as the surface treatment liquid is less than 10 ° C. or the treatment time is less than 1 second, the zirconium content of the
表面処理液としてのジルコニウム塩水溶液の窒素量が17原子%以上であっても、本発明のアルミニウム合金板10の接着耐久性は達成できるが、窒素量が17原子%未満の場合と比べると、安定的な接着耐久性の向上を得ることができない。また、表面処理液としてのジルコニウム塩水溶液がハロゲンおよびリンを含有しないとは、前記したように、GD−OES等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、表面処理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、表面処理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。なお、表面処理液における窒素量、ハロゲン量およびリン量の制御は、表面処理液のジルコニウム量およびマグネシウム量を濃度や処理条件により制御する際に同時に行う。
Even if the amount of nitrogen in the zirconium salt aqueous solution as the surface treatment liquid is 17 atomic% or more, the adhesion durability of the
また、前記したジルコニウム塩水溶液での表面処理に先立って、表面酸化皮膜2からのマグネシウム除去を目的として、すなわち、表面酸化皮膜2のマグネシウム量を0.1原子%以上10原子%未満とするために、表面処理液として硝酸、硫酸等の酸を用いた表面処理、いわゆる酸洗浄を行ってもよい。そして、酸洗浄の条件としては、酸濃度が0.5〜6N、pHが1未満、洗浄温度が20〜80℃、洗浄時間が1〜100秒が好ましい。
Further, prior to the surface treatment with the above-described zirconium salt aqueous solution, for the purpose of removing magnesium from the
次に、接着剤層3を備えたアルミニウム合金板10Aの製造方法について説明する。アルミニウム合金板10Aの製造方法は、基板作製工程S1と、表面酸化皮膜形成工程S2と、接着剤層形成工程S3とを含むものである。基板作製工程S1、表面酸化皮膜形成工程S2は前記のとおりであるので、説明を省略する。
Next, a manufacturing method of the
<接着剤層形成工程>
接着剤層形成工程S3は、前記工程S2で形成された表面酸化皮膜2の表面に、接着剤からなる接着剤層3を形成させる工程である。接着剤層3の形成方法については、特に限定されるものではないが、例えば、接着剤が固体である場合には、これを溶剤に溶解させて溶液とした後に、また、接着剤が液状である場合にはそのまま、表面酸化皮膜2の表面に噴霧したり塗布する方法が挙げられる。
<Adhesive layer forming step>
The adhesive layer forming step S3 is a step of forming the
アルミニウム合金板10、10Aの製造方法は、以上説明したとおりであるが、アルミニウム合金板10、10A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、前記表面酸化皮膜形成工程S2または接着剤層形成工程S3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、例えばアルミニウム合金板10、10A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 manufacturing method of the
In addition, for example, a foreign matter removing step for removing foreign matter on the surface of the
そして、製造されたアルミニウム合金板10、10Aは、接合体の作製前または自動車用部材への成形前、その表面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、本発明に係るアルミニウム合金板10、10A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、アルミニウム合金板10、10A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。
The manufactured
Next, a method for applying press oil to the
As a method of applying the press oil, for example, the
≪接合体≫
次に、本発明に係る接合体について説明する。なお、以下では、アルミニウム合金板10、10Aは、片面に表面酸化皮膜2を備えるもの(図1(a)、(b)参照)で説明する。
図3(a)に示すように、接合体20は、2つのアルミニウム合金板10、10と、接着部材11とを備える。具体的には、接合体20は、アルミニウム合金板同士10、10が、接着部材11を介して接合されている。そして、接着部材11は、その一面は一方のアルミニウム合金板10の表面酸化皮膜2側に接合され、その他面は他方のアルミニウム合金板10の表面酸化皮膜2側に接合されている。その結果、2つのアルミニウム合金板10、10の表面酸化皮膜2、2のそれぞれは、接着部材11を介して互いに対向するように配置されることとなる。
≪Joint body≫
Next, the joined body according to the present invention will be described. In the following description, the
As shown in FIG. 3A, the joined
<アルミニウム合金板>
アルミニウム合金板10については、前記したとおりであるので説明を省略する。
<接着部材>
接着部材11は、接着剤からなるもので、前記した接着剤層3と同様なものである。具体的には、接着部材11は、熱硬化型のエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等の接着剤からなる。また、接着部材11の厚さは、特に限定されるものではないが、好ましくは10〜500μm、より好ましくは50〜200μmである。
<Aluminum alloy plate>
Since the
<Adhesive member>
The
接合体20では、前記したように、接着部材11の両面が、所定量のジルコニウムおよびマグネシウムを含有する表面酸化皮膜2に接合されているため、接合体20を自動車用部材に用いた際、高温湿潤環境にさらされても、接着部材11と表面酸化皮膜2との界面の接着強度の低下が抑制され、接着耐久性が向上する。加えて、接着部材11を構成する接着剤の種類に影響されず、従来からアルミニウム合金板の接合に用いられている接着剤全般において界面での接着耐久性が向上する。
In the joined
図3(b)に示すように、接合体20Aは、前記した接合体20の2つのアルミニウム合金板10、10(図3(a)参照)の一方に第2アルミニウム合金板12を用いたものである。具体的には、アルミニウム合金板10からなる第1アルミニウム合金板10aに、接着部材11を介して、アルミニウム合金からなる第2アルミニウム合金板12が接合され、接着部材11は、第1アルミニウム合金板10aの表面酸化皮膜2側に接合されている。なお、第1アルミニウム合金板10aはアルミニウム合金板10からなり、アルミニウム合金板10は前記したとおりであるので、説明を省略する。
As shown in FIG. 3 (b), the joined
<第2アルミニウム合金板>
第2アルミニウム合金板12は、前記した基板1と同様なもので、具体的には、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なる。
<Second aluminum alloy plate>
The second
接合体20Aでは、接着部材11の片面が表面酸化皮膜2側に接合されているため、前記した接合体20と同様に、接合体20Aを自動車用部材に用いた際、高温湿潤環境にさらされても、界面での接着耐久性が向上し、加えて、接着耐久性は接着剤の種類に影響されない。
In the joined
図3(c)に示すように、接合体20Bは、接着剤層3を備えたアルミニウム合金板10A(図1(b)参照)と、接着剤層3を備えていないアルミニウム合金板10とを備える。具体的には、アルミニウム合金板10Aの接着剤層3側に、アルミニウム合金板10の表面酸化皮膜2が接合されたものである。その結果、2つのアルミニウム合金板10A、10の表面酸化皮膜2、2のそれぞれは、アルミニウム合金板10Aの接着剤層3を介して互いに対向するように配置されることとなる。なお、2つのアルミニウム合金板10A、10については、前記したとおりであるので説明を省略する。
As shown in FIG. 3C, the joined
接合体20Bでは、接着剤層3の両面が表面酸化皮膜2側に接合されているため、前記した接合体20と同様に、接合体20Bを自動車用部材に用いた際、高温湿潤環境にさらされても、界面での接着耐久性が向上し、加えて、接着耐久性は接着剤の種類に影響されない。
In the joined
図3(d)に示すように、接合体20Cは、前記した接合体20Bの接着剤層3を備えていないアルミニウム合金板10(図3(c)参照)の代わりに第2アルミニウム合金板12を用いたものである。具体的には、接着剤層3を備えたアルミニウム合金板10Aからなる第1アルミニウム合金板10Aaに、アルミニウム合金からなる第2アルミニウム合金板12が接合されたものであって、第2アルミニウム合金板12は、第1アルミニウム合金板10Aaの接着剤層3側に接合されている。なお、第1アルミニウム合金板10Aaはアルミニウム合金板10Aからなり、アルミニウム合金板10Aは前記したとおりであるので、説明を省略する。また、第2アルミニウム合金板12は、前記したとおりであるので説明を省略する。
As shown in FIG. 3D, the joined body 20C includes a second
接合体20Cでは、接着剤層3の片面が表面酸化皮膜2側に接合されているため、前記した接合体20と同様に、接合体20Cを自動車用部材に用いた際、高温湿潤環境にさらされても、界面での接着耐久性が向上し、加えて、接着耐久性は接着剤の種類に影響されない。
In the joined body 20C, since one surface of the
接合体20、20A〜20Cの製造方法、具体的には接合方法は、従来公知の接合方法が用いられる。そして、接着部材11の形成方法は、特に限定されるものではないが、例えば、予め接着剤によって作製した接着部材11を用いてもよいし、接着剤を表面酸化皮膜2の表面に噴霧または塗布することによって形成してもよい。なお、接合体20、20A〜20Cは、アルミニウム合金板10、10Aと同様に、自動車用部材への成形前、その表面にプレス油を塗布してもよい。
As a manufacturing method of the joined
接合体20、20A〜20Cにおいて、図示しないが、アルミニウム合金板10、10A(第1アルミニウム合金板10a、10Aa)として両面に表面酸化皮膜2を備えるものを用いた場合には、接着部材11または接着剤層3を介して、アルミニウム合金板10、10A(第1アルミニウム合金板10a、10Aa)または第2アルミニウム合金板12をさらに接合することが可能となる。
In the joined
≪自動車用部材≫
次に、本発明に係る自動車用部材について説明する。
図示しないが、自動車用部材は、前記した接合体20、20A〜20Cから製造されるものである。そして、自動車用部材は、例えば、自動車用パネル等である。また、自動車用部材の製造方法は、特に限定されるものではないが、従来公知の製造方法を用いる。例えば、前記した接合体20、20A〜20Cに切断加工、プレス加工等を施して所定形状の自動車用部材を製造する。
なお、自動車用部材は、前記した接合体20、20A〜20Cから製造されるため、高温湿潤環境にさらされても、界面での接着耐久性が向上する。
≪Automobile parts≫
Next, the automotive member according to the present invention will be described.
Although not shown, the automobile member is manufactured from the above-described joined
In addition, since the member for motor vehicles is manufactured from above-described joined
次に、本発明の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 aluminum alloy plate 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.
JIS規定の6022規格(Mg:0.55質量%、Si:0.95質量%)の6000系アルミニウム合金を用いて、前記した製造方法により、アルミニウム合金冷延板(板厚1mm)を作製した。この冷延板の0.2%耐力は230MPaであった。そして、この冷延板を長さ100mm×幅25mmに切断して基板とした。この基板をアルカリ脱脂し、基板を実体到達温度550℃まで加熱処理し、冷却した後、硝酸を添加してpHを4未満に調整した硝酸ジルコニウムを0.01〜15質量%含有する水溶液に10〜80℃で2〜20秒浸漬することによって、基板の両面にジルコニウム量、マグネシウム量および窒素量が制御された表面酸化皮膜が形成されたアルミニウム合金板を作製した。次いで、水洗・乾燥して、供試材(No.1〜13)とした。ただし、供試材(No.1)は、硝酸ジルコニウム水溶液への浸漬を行わなかった。 An aluminum alloy cold-rolled sheet (plate thickness: 1 mm) was produced by the above-described manufacturing method using a JIS standard 6022 standard (Mg: 0.55 mass%, Si: 0.95 mass%). . The 0.2% proof stress of this cold-rolled sheet was 230 MPa. And this cold-rolled board was cut | disconnected to length 100mm x width 25mm, and it was set as the board | substrate. The substrate was degreased with alkali, and the substrate was heat-treated to an actual temperature of 550 ° C., cooled, and then added to an aqueous solution containing 0.01 to 15% by mass of zirconium nitrate adjusted to a pH of less than 4 by adding nitric acid. By dipping at ˜80 ° C. for 2 to 20 seconds, an aluminum alloy plate having a surface oxide film in which the amount of zirconium, the amount of magnesium and the amount of nitrogen were controlled was formed on both surfaces of the substrate. Subsequently, it washed with water and dried and it was set as the test material (No. 1-13). However, the specimen (No. 1) was not immersed in an aqueous zirconium nitrate solution.
前記の供試材(No.1〜13)について、表面酸化皮膜のジルコニウム(Zr)、マグネシウム(Mg)、窒素(N)、ハロゲン、リン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、供試材(No.1〜13)の全てにおいてハロゲン、リンは検出されず、Mg、Zr、N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。
For the above test materials (Nos. 1 to 13), the content of zirconium (Zr), magnesium (Mg), nitrogen (N), halogen, and phosphorus in the surface oxide film was determined by high-frequency glow discharge optical emission spectrometry (GD-OES). (Holiba Joban Yvon, Model JY-5000RF)). The results are shown in Table 1.
In all of the test materials (Nos. 1 to 13), halogen and phosphorus were not detected, and when the total content of Mg, Zr, and N did not reach 100 atomic%, O, Al, and trace impurities were added. Contains.
次に、供試材(No.1〜13)を用いて、以下の評価を行った。その結果を表1に示す。
<凝集破壊率(接着耐久性)>
図4(a)、(b)に示すように、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によりラップ長13mm(接着面積:25mm×13mm)となるように重ね合わせ貼り付けた。ここで用いた接着剤Aは熱硬化型エポキシ樹脂系接着剤(ビスフェノールA型エポキシ樹脂量30〜40%、バリウムフェライト添加あり)、接着剤Bは熱硬化型エポキシ樹脂系接着剤(ビスフェノールA型エポキシ樹脂量40〜50%、バリウムフェライト添加なし)である。そして、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分間、室温で乾燥させて、その後、170℃で20分間加熱し、熱硬化処理を実施した。その後、室温で24時間静置して接着試験体を作製した。
Next, the following evaluation was performed using the test materials (No. 1 to 13). The results are shown in Table 1.
<Cohesive failure rate (adhesion durability)>
As shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), the end of two specimens (25 mm wide) having the same configuration was wrapped with a thermosetting epoxy resin adhesive at a wrap length of 13 mm (adhesion area: 25 mm × 13 mm). Adhesive A used here is a thermosetting epoxy resin adhesive (bisphenol A type epoxy resin amount 30-40%, with barium ferrite added), and adhesive B is a thermosetting epoxy resin adhesive (bisphenol A type). The amount of epoxy resin is 40 to 50%, and barium ferrite is not added. And it adjusted by adding a trace amount glass bead (particle diameter 150 micrometers) to an adhesive agent so that the film thickness of an adhesive bond layer might be set to 150 micrometers. After superposition, they were dried at room temperature for 30 minutes, and then heated at 170 ° C. for 20 minutes to carry out a thermosetting treatment. Then, it left still at room temperature for 24 hours, and produced the adhesion test body.
作製した接着試験体を、初期と、50℃、相対湿度95%の高温湿潤環境に10日間保持後との2つの試験条件で、引張試験機にて50mm/分の速度で引張り、接着部分の接着剤の凝集破壊率を評価した。凝集破壊率は下記の式(1)の様に求めた。式(1)において、接着試験体の引張後の片側を試験片A、もう片方を試験片B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)
なお、各試験条件とも3本ずつ作製し、凝集破壊率は3本の平均値とした。また、評価基準は、凝集破壊率が60%未満を不良「×」、60%以上80%未満をやや不良「△」、80%以上90%未満を良好「○」、90%以上を優れている「◎」とした。
The prepared adhesion test specimen was pulled at a speed of 50 mm / min with a tensile tester under the two test conditions of an initial stage and after being held for 10 days in a high-temperature and humid environment of 50 ° C. and 95% relative humidity. The cohesive failure rate of the adhesive was evaluated. The cohesive failure rate was determined by the following equation (1). In the formula (1), one side after the tension of the adhesion test body was a test piece A, and the other side was a test piece B.
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)
Three test pieces were prepared for each test condition, and the cohesive failure rate was an average value of the three. Further, the evaluation standard is that the cohesive failure rate is less than 60% as bad “x”, 60% to less than 80% is slightly bad “Δ”, 80% to less than 90% is good “◯”, and 90% or more is excellent. “◎”.
表1に示すように、比較例である硝酸ジルコニウム水溶液への浸漬を行わなかった供試材(No.1)は、初期および高温湿潤後の両者において、凝集破壊率が不良であった。また、比較例であるMg量、N量を制御した供試材(No.2)、Zr量、N量を制御した供試材(No.3)は、凝集破壊率の若干の改善が見られるものの、接着剤の種類によっては高温湿潤後の改善効果が見られなかった。 As shown in Table 1, the test material (No. 1) that was not immersed in the zirconium nitrate aqueous solution as a comparative example had a poor cohesive failure rate both at the initial stage and after high-temperature wetting. Moreover, the test material (No. 2) in which the Mg content and N content were controlled and the test material (No. 3) in which the Zr content and N content were controlled showed a slight improvement in the cohesive failure rate. However, depending on the type of adhesive, the improvement effect after high temperature wetting was not observed.
一方、実施例である供試材(No.4〜11、13)は、Zr量、Mg量およびN量を適切に制御することで、初期および高温湿潤後の両者において、凝集破壊率が良好「○」以上の評価であった。また、Zr量およびMg量を好ましい範囲に制御することで(供試材(No.6〜9))、高温湿潤後でも優れた凝集破壊率(「◎」)を示した。なお、Zr量およびMg量が好ましい範囲である場合でも、N量が所定の範囲を超える場合(参考例である供試材(No.12))には、高温湿潤後の凝集破壊率が良好「○」にとどまった。したがって、N量を制御することで、接着耐久性が安定的にさらに向上することが確認された。 On the other hand, the test materials (Nos. 4 to 11 and 13) as examples have good cohesive failure rates both in the initial stage and after high temperature wetness by appropriately controlling the Zr amount, Mg amount and N amount. The evaluation was “◯” or higher. Further, by controlling the amount of Zr and the amount of Mg within preferable ranges (sample materials (Nos. 6 to 9)), an excellent cohesive failure rate (“」 ”) was exhibited even after high temperature wetting. In addition, even when the amount of Zr and the amount of Mg are within the preferable ranges, when the amount of N exceeds the predetermined range (the test material (No. 12) which is a reference example), the cohesive failure rate after high temperature wetting is good. Stayed at "○". Therefore, it was confirmed that the adhesion durability was further stably improved by controlling the N amount.
以上、本発明に係るアルミニウム合金板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 aluminum alloy plate according to the present invention has been described in detail with reference to the embodiments and examples. However, the gist of the present invention is not limited to the above-described contents, and the scope of the right is described in the claims. Must be interpreted on the basis of Needless to say, the contents of the present invention can be modified and changed based on the above description.
1 アルミニウム合金基板(基板)
2 表面酸化皮膜
3 接着剤層
10、10A アルミニウム合金板
10a、10Aa 第1アルミニウム合金板
11 接着部材
12 第2アルミニウム合金板
20、20A、20B、20C 接合体
1 Aluminum alloy substrate (substrate)
2
Claims (9)
前記接着部材は、2つの前記アルミニウム合金板の表面酸化皮膜側に接合され、2つの前記アルミニウム合金板の表面酸化皮膜のそれぞれは、前記接着部材を介して互いに対向するように配置されていることを特徴とする接合体。 The aluminum alloy plates according to claim 1 are joined bodies via an adhesive member made of an adhesive,
The adhesive member is bonded to the surface oxide film side of the two aluminum alloy plates, and each of the surface oxide films of the two aluminum alloy plates is arranged to face each other with the adhesive member interposed therebetween. A joined body characterized by.
前記接着部材は、前記第1アルミニウム合金板の表面酸化皮膜側に接合されていることを特徴とする接合体。 A joined body in which a second aluminum alloy plate made of an aluminum alloy is joined to a first aluminum alloy plate made of the aluminum alloy plate according to claim 1 via an adhesive member made of an adhesive,
The bonded body is characterized in that the adhesive member is bonded to the surface oxide film side of the first aluminum alloy plate.
2つの前記アルミニウム合金板の表面酸化皮膜のそれぞれは、前記接着剤層を介して互いに対向するように配置されていることを特徴とする接合体。 A bonded body in which the aluminum alloy plate according to claim 1 is bonded to the adhesive layer side of the aluminum alloy plate according to claim 2,
Each of the surface oxide films of the two aluminum alloy plates is disposed so as to face each other with the adhesive layer interposed therebetween.
前記第2アルミニウム合金板は、前記第1アルミニウム合金板の接着剤層側に接合されていることを特徴とする接合体。 A joined body in which a second aluminum alloy plate made of an aluminum alloy is joined to the first aluminum alloy plate made of the aluminum alloy plate according to claim 2,
The second aluminum alloy plate is bonded to the adhesive layer side of the first aluminum alloy plate.
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