JP6169333B2 - Surface-treated metal material, method for producing surface-treated metal material, and bonded structure - Google Patents

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Description

本発明は、表面処理金属材、表面処理金属材の製造方法及び接合構造体に関する。   The present invention relates to a surface-treated metal material, a method for producing the surface-treated metal material, and a bonded structure.

自動車や鉄道車両等の輸送機械分野を始めとして、異種の金属材を接触させた状態で溶接等により部分的に接合させた部材や部品が広く用いられている。しかし、異種の金属材を接触させた部材等には、異種金属接触腐食(ガルバニック腐食)が発生するケースが多い。この異種金属接触腐食とは、腐食電位が卑な金属材がアノード、貴な金属材がカソードとなって電池を構成し、卑な金属材の方の腐食が促進される現象である。例えば、異種の金属材として鉄鋼材とアルミニウム合金材とを接触させた場合には、アルミニウム合金材の腐食が促進される。この場合の腐食速度は、アルミニウム合金材を単独で使用する場合よりも極めて大きくなり、早期に穴あき等の損傷を引き起こす。従って、異種の金属材を接触させた部材等を用いる場合には、このような異種金属接触腐食の発生を低減させることが重要である。   In the field of transport machinery such as automobiles and railway vehicles, members and parts that are partially joined by welding or the like in a state where different kinds of metal materials are in contact with each other are widely used. However, there are many cases where different metal contact corrosion (galvanic corrosion) occurs in a member brought into contact with a different metal material. This dissimilar metal contact corrosion is a phenomenon in which a metal material having a low corrosion potential serves as an anode and a noble metal material serves as a cathode to constitute a battery, and corrosion of the base metal material is promoted. For example, when a steel material and an aluminum alloy material are brought into contact as different kinds of metal materials, corrosion of the aluminum alloy material is promoted. In this case, the corrosion rate is much higher than when the aluminum alloy material is used alone, and damage such as perforation is caused at an early stage. Therefore, when using a member or the like in contact with different kinds of metal materials, it is important to reduce the occurrence of such different metal contact corrosion.

この異種金属接触腐食の発生を低減させる手段としては、アルミニウム合金材の表面に特定の有機酸塩等を含有する防食層を形成する方法や(特開2010−144223号公報及び特開2010−242195号公報参照)、特定の樹脂を含有する樹脂被膜を形成する方法(特開2011−140067号公報参照)が開発されている。しかし、上記各方法においても、例えば被覆欠陥からの腐食集中により孔食進展が生じうるなど、防食機能の持続性が十分であるとは言い難い。   As a means for reducing the occurrence of this different metal contact corrosion, a method of forming a corrosion prevention layer containing a specific organic acid salt or the like on the surface of an aluminum alloy material (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-144223 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-242195). And a method for forming a resin film containing a specific resin (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-140067) has been developed. However, even in each of the above methods, it is difficult to say that the sustainability of the anticorrosion function is sufficient, for example, pitting corrosion can occur due to corrosion concentration from coating defects.

特開2010−144223号公報JP 2010-144223 A 特開2010−242195号公報JP 2010-242195 A 特開2011−140067号公報JP 2011-140067 A

本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、優れた耐接触腐食性を有し、かつ、この持続性にも優れる表面処理金属材及び接合構造体、並びにこのような表面処理金属材の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made on the basis of the above-mentioned circumstances, has a surface-treated metal material and a joined structure having excellent contact corrosion resistance and excellent in this durability, and such a surface. It aims at providing the manufacturing method of a processing metal material.

発明者は、チタン等の第4族元素を含有する酸化被膜が、持続性に優れる高い耐接触腐食性を有することを見出し本発明の完成に至った。   The inventor has found that an oxide film containing a Group 4 element such as titanium has high contact corrosion resistance with excellent sustainability, and has completed the present invention.

すなわち、上記課題を解決するためになされた発明は、
アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム母材、及び
このアルミニウム母材の表面に形成される酸化被膜
を備え、上記アルミニウム母材よりも腐食電位が貴である金属母材を備える相手金属材と接合されて用いられる表面処理金属材であって、
上記酸化被膜が第4族元素を含有することを特徴とする。
That is, the invention made to solve the above problems is
An aluminum base material made of aluminum or an aluminum alloy, and an oxide film formed on the surface of the aluminum base material, and joined with a counterpart metal material having a metal base material having a corrosion potential nobler than that of the aluminum base material. A surface-treated metal material used,
The oxide film contains a Group 4 element.

当該表面処理金属材は、第4族元素を含有する酸化被膜を備えることで、優れた耐接触腐食性を有し、かつ、この持続性にも優れる。当該表面処理金属材がこのような性質を有する理由は定かではないが、例えば、第4族元素がアルミニウムと他方の母材金属との間の電位差を減少させることや、第4族元素の酸化物がアルミニウムとの高い結合性を有し強固な酸化被膜が形成さることなどが推測される。   The surface-treated metal material is provided with an oxide film containing a Group 4 element, thereby having excellent contact corrosion resistance and excellent sustainability. Although the reason why the surface-treated metal material has such a property is not certain, for example, the group 4 element reduces the potential difference between aluminum and the other base metal, or the oxidation of the group 4 element. It is presumed that the product has a high bonding property with aluminum and a strong oxide film is formed.

上記酸化被膜が、上記第4族元素を含有する酸性溶液の上記アルミニウム母材表面への接触により形成されていることが好ましい。このようにすることで、第4族元素を含有し、機能の持続性に優れる酸化被膜を比較的容易に形成することができる。   It is preferable that the oxide film is formed by contact of the acidic solution containing the Group 4 element with the surface of the aluminum base material. By doing in this way, the oxide film which contains a group 4 element and is excellent in the sustainability of a function can be formed comparatively easily.

上記酸化被膜の表面に形成される樹脂被膜をさらに備えることが好ましい。このようにすることで、上記樹脂被膜が酸化被膜を保護し、かつ、腐食電流の量を減らすこと等により、防食機能及びその持続性をより高めることができる。   It is preferable to further include a resin film formed on the surface of the oxide film. By doing in this way, the said resin film protects an oxide film, and by reducing the quantity of a corrosion current etc., a corrosion prevention function and its sustainability can be improved more.

本発明の表面処理金属材の製造方法は、
アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム母材を備え、上記アルミニウム母材よりも腐食電位が貴である金属母材を備える相手金属材と接合されて用いられる表面処理金属材の製造方法であって、
上記アルミニウム母材の表面に第4族元素を含有する酸性溶液を接触させる工程
を有することを特徴とする。
The method for producing the surface-treated metal material of the present invention is as follows.
A method for producing a surface-treated metal material comprising an aluminum base material made of aluminum or an aluminum alloy and used by being joined to a counterpart metal material having a metal base material having a corrosion potential nobler than that of the aluminum base material,
It has the process of making the acidic solution containing a Group 4 element contact the surface of the said aluminum base material.

当該製造方法によれば、耐接触防食性及びその持続性に優れた表面処理金属材料を、比較的容易に製造することができる。   According to the manufacturing method, a surface-treated metal material excellent in contact corrosion resistance and durability can be manufactured relatively easily.

上記酸性溶液のpHは1以上5以下が好ましい。このようなpHの酸性溶液を用いることで、この酸性溶液が適度にアルミニウム母材の表面部分等と反応し、効果的に上記酸化被膜を形成することができる。   The pH of the acidic solution is preferably 1 or more and 5 or less. By using an acidic solution having such a pH, the acidic solution can appropriately react with the surface portion of the aluminum base material and the like to effectively form the oxide film.

本発明の接合構造体は、
当該表面処理金属材、及び
この表面処理金属材の表面側に隣接して対向配置され、上記アルミニウム母材よりも腐食電位が貴である金属母材を備える相手金属材
を備え、
上記アルミニウム母材と上記金属母材とが電気的に導通した状態で接合されている接合構造体である。
The bonded structure of the present invention is
The surface-treated metal material, and an opposing metal material adjacent to the surface side of the surface-treated metal material, the metal material having a metal base material having a corrosion potential more precious than the aluminum base material,
It is a joint structure in which the aluminum base material and the metal base material are joined in an electrically conductive state.

当該接合構造体は、当該表面処理金属材を備えるため、異種金属接触によるアルミニウム母材の腐食発生を長期間抑制することができる。   Since the joint structure includes the surface-treated metal material, the occurrence of corrosion of the aluminum base material due to dissimilar metal contact can be suppressed for a long period of time.

上記金属母材が鉄鋼材であるとよい。このように相手金属材の金属母材として、従来より多用されている鉄鋼材を用いることで、当該接合構造体は、輸送機械等の部材や部品として広く用いることができる。   The metal base material may be a steel material. As described above, by using a steel material that has been frequently used as the metal base material of the counterpart metal material, the joint structure can be widely used as a member or a part of a transport machine or the like.

上記鉄鋼材が溶融亜鉛めっき鋼材であることがさらに好ましい。溶融亜鉛めっき鋼材を用いることで、耐接触腐食性をより高めることができる。   More preferably, the steel material is a hot dip galvanized steel material. By using the hot dip galvanized steel material, the contact corrosion resistance can be further enhanced.

上記相手金属材が、上記表面処理金属材と対向する側の上記金属母材表面に形成される樹脂被膜をさらに備えることが好ましい。このように金属母材表面に樹脂被膜を形成することで、腐食電流の量を減少させ、アルミニウム母材の腐食発生をより低減させることができる。   It is preferable that the counterpart metal material further includes a resin film formed on the surface of the metal base material facing the surface-treated metal material. By forming a resin film on the surface of the metal base material in this way, the amount of corrosion current can be reduced and the occurrence of corrosion of the aluminum base material can be further reduced.

上記相手金属材が備える樹脂被膜が、安息香酸、グルタミン酸塩、アニシジン、グリシン、グリシン塩、キノリノール、フタル酸塩、アジピン酸塩及び酢酸塩からなる群より選択される少なくとも1種を含有するとよい。上記樹脂被膜にこれらの化合物を含有させることで、上記化合物がインヒビターとして機能し、アルミニウム母材の腐食発生をさらに低減させることができる。   The resin coating provided in the counterpart metal material may contain at least one selected from the group consisting of benzoic acid, glutamate, anisidine, glycine, glycine salt, quinolinol, phthalate, adipate, and acetate. By containing these compounds in the resin coating, the compounds function as inhibitors, and the occurrence of corrosion of the aluminum base material can be further reduced.

以上説明したように、本発明の表面処理金属材は、優れた耐接触腐食性を有し、かつ、この持続性にも優れる。また、本発明の表面処理金属材の製造方法は、このような表面処理金属材を比較的容易に製造することができる。従って、本発明の表面処理金属材及びこれを備える接合構造体は、自動車や鉄道車両等の輸送機械などの部材や部品等に広く用いることができる。   As described above, the surface-treated metal material of the present invention has excellent contact corrosion resistance and is excellent in this sustainability. Moreover, the manufacturing method of the surface treatment metal material of this invention can manufacture such a surface treatment metal material comparatively easily. Therefore, the surface-treated metal material of the present invention and the joint structure including the same can be widely used for members and parts of transport machines such as automobiles and railway vehicles.

本発明の表面処理金属材の第一実施形態を示す模式的断面図。The typical sectional view showing the first embodiment of the surface treatment metal material of the present invention. 本発明の表面処理金属材の第二実施形態を示す模式的断面図。The typical sectional view showing the second embodiment of the surface treatment metal material of the present invention. 本発明の接合構造体の一の実施形態を示す模式的断面図。The typical sectional view showing one embodiment of the joined structure of the present invention. 実施例で用いた接触腐食模擬試験体を示す模式的平面図Schematic plan view showing a contact corrosion simulation test body used in the examples 図4の接触腐食模擬試験体を示すA−A線矢視模式的断面図。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view taken along line AA showing the contact corrosion simulation test body of FIG. 4.

以下、適宜図面を参照にしつつ、本発明の表面処理金属材、表面処理金属材の製造方法及び接合構造体の実施の形態を詳説する。   Hereinafter, embodiments of the surface-treated metal material, the method for producing the surface-treated metal material, and the bonded structure according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.

<表面処理金属材>
(第一実施形態)
図1の表面処理金属材1は、アルミニウム母材2及びこのアルミニウム母材2の表面に形成される酸化被膜3を備える。
<Surface-treated metal material>
(First embodiment)
A surface-treated metal material 1 in FIG. 1 includes an aluminum base material 2 and an oxide film 3 formed on the surface of the aluminum base material 2.

上記アルミニウム母材2は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる。上記アルミニウムからなるアルミニウム母材は、純アルミニウム材である。上記アルミニウム合金としては、JIS5000系のAl−Mg系合金、JIS6000系のAl−Mg−Si系合金、Al−Zn−Mg系合金、Al−Si系合金、Al−Cu系合金等を挙げることができる。これらの中でも、マグネシウム含有アルミニウム合金が好ましい。アルミニウム母材2としてマグネシウム含有アルミニウム合金を用いることで、当該表面処理材料1の軽量化を図ること等ができる。   The aluminum base material 2 is made of aluminum or an aluminum alloy. The aluminum base material made of aluminum is a pure aluminum material. Examples of the aluminum alloy include JIS 5000 series Al-Mg series alloys, JIS 6000 series Al-Mg-Si series alloys, Al-Zn-Mg series alloys, Al-Si series alloys, Al-Cu series alloys, and the like. it can. Among these, magnesium-containing aluminum alloys are preferable. By using a magnesium-containing aluminum alloy as the aluminum base material 2, the surface treatment material 1 can be reduced in weight.

上記アルミニウム母材2の形状としては、特に限定されず、板状、棒状、その他任意の形状とすることができる。   The shape of the aluminum base material 2 is not particularly limited, and may be a plate shape, a rod shape, or any other shape.

上記酸化被膜3は第4族元素を含有する。当該表面処理金属材1は、第4族元素を含有する表面処理層3を備えることで、優れた耐接触腐食性を有し、かつ、この持続性にも優れる。   The oxide film 3 contains a Group 4 element. The surface-treated metal material 1 is provided with the surface-treated layer 3 containing a Group 4 element, thereby having excellent contact corrosion resistance and excellent durability.

上記第4族元素とは、Ti(チタン)、Zr(ジルコニウム)、Hf(ハフニウム)及びRf(ラザホージウム)である。これらの中でも、生産性等の点から、Ti、Zr及びHfが好ましく、Ti及びZrがさらに好ましい。なお、上記酸化被膜3には、1種又は2種以上の第4族元素が混合して含有されていてもよい。   The Group 4 elements are Ti (titanium), Zr (zirconium), Hf (hafnium), and Rf (Razahodium). Among these, Ti, Zr and Hf are preferable from the viewpoint of productivity and the like, and Ti and Zr are more preferable. The oxide film 3 may contain a mixture of one or two or more Group 4 elements.

上記第4族元素の酸化被膜3中の含有形態としては特に限定されず、単体金属の粒子として含有されている形態、金属酸化物(例えば、TiO等)として存在する形態、その他の化合物の粒子として含有されている形態等を挙げることができる。これらの中でも、金属酸化物として存在することが好ましい。さらには、この酸化被膜3が実質的に第4族元素の酸化物から形成されていることが好ましい。この場合、酸化被膜3及びこれに含有される第4族元素がアルミニウム母材2の表面に強く固着でき、耐接触腐食性の持続性を高めることができる。 The form of inclusion in the oxide film 3 of the Group 4 element is not particularly limited. The form contained as single metal particles, the form present as a metal oxide (for example, TiO 2 or the like), and other compounds. The form etc. which are contained as particle | grains can be mentioned. Among these, it is preferable to exist as a metal oxide. Furthermore, it is preferable that the oxide film 3 is substantially formed of an oxide of a Group 4 element. In this case, the oxide film 3 and the Group 4 element contained therein can be firmly fixed to the surface of the aluminum base material 2, and the durability of the contact corrosion resistance can be increased.

第4族元素の付着量は酸化被膜における金属元素の原子数比として、第4族元素の合計が3原子%以上あればよい。付着量としては第4族元素の合計で2mg/m以上あればよい。付着量の上限は特に限定されないが、コスト、製造性の観点で、100mg/m以下であればよい。 The adhesion amount of the Group 4 element may be a total of Group 4 elements of 3 atomic% or more as the atomic ratio of the metal elements in the oxide film. The adhesion amount may be 2 mg / m 2 or more in total for the Group 4 elements. The upper limit of the adhesion amount is not particularly limited, but may be 100 mg / m 2 or less from the viewpoint of cost and manufacturability.

上記酸化被膜3における第4族元素以外の成分としては、アルミニウム及び酸素が挙げられる。上記酸化被膜3中には、これら以外の成分が含有されていてもよい。   Components other than the Group 4 element in the oxide film 3 include aluminum and oxygen. The oxide film 3 may contain components other than these.

上記酸化被膜3の膜厚(平均膜厚)の下限としては、特に限定されないが、5nmが好ましく、10nmがより好ましく、20nmがさらに好ましく、40nmが特に好ましい。一方、この膜厚の上限としても、特に限定されないが、200nmが好ましく、150nmがより好ましい。この膜厚が上記下限未満の場合は、耐接触腐食性の持続性が十分に高まらない場合がある。逆に、この膜厚が上記上限を超える場合は、持続性の向上効果が頭打ちとなり、製造コスト等の上昇等も生じる。   Although it does not specifically limit as a minimum of the film thickness (average film thickness) of the said oxide film 3, 5 nm is preferable, 10 nm is more preferable, 20 nm is further more preferable, 40 nm is especially preferable. On the other hand, the upper limit of the film thickness is not particularly limited, but is preferably 200 nm, and more preferably 150 nm. When this film thickness is less than the above lower limit, the durability of contact corrosion resistance may not be sufficiently increased. On the contrary, when the film thickness exceeds the upper limit, the effect of improving the sustainability reaches its peak, and the manufacturing cost increases.

上記酸化被膜3の膜厚は、任意の5点において深さ方向に沿って元素分析を行い、表面から酸素の含有量が15原子%を下回るまでの深さの平均値とする。上記元素分析は、グロー放電発光分光分析により行うことができる。なお、上記酸化被膜の表面にさらに他の膜が存在する場合も、上記方法に準じて測定した値とする。   The film thickness of the oxide film 3 is an elemental analysis along the depth direction at any five points, and the average value of the depth from the surface until the oxygen content falls below 15 atomic%. The elemental analysis can be performed by glow discharge emission spectroscopic analysis. In addition, when another film exists on the surface of the oxide film, the value measured according to the above method is used.

上記酸化被膜3の形成方法としては特に制限されず、例えば、(1)上記第4族元素を含有する酸性溶液の上記アルミニウム母材2表面へ接触させる方法、(2)第4族元素を含むアルミニウム母材2を用い、この母材2表面を酸化させる方法、(3)気相成膜法等を用いて、アルミニウム母材2表面へ酸化被膜3を積層させる方法等を挙げることができる。これらの中でも、上記(1)の方法が好ましい。上記(1)の方法を用いることで、比較的容易に長期の安定性に優れる酸化被膜3を形成することができる。また、接触時間や溶液のpHを調整することなどにより、容易に酸化被膜3の膜厚の調整することができる。   The method for forming the oxide film 3 is not particularly limited, and includes, for example, (1) a method of bringing the acidic solution containing the Group 4 element into contact with the surface of the aluminum base material 2 and (2) a Group 4 element. Examples include a method of oxidizing the surface of the base material 2 using the aluminum base material 2, and a method of stacking the oxide film 3 on the surface of the aluminum base material 2 using (3) a vapor phase film forming method. Among these, the method (1) is preferable. By using the method (1), the oxide film 3 having excellent long-term stability can be formed relatively easily. Moreover, the film thickness of the oxide film 3 can be easily adjusted by adjusting the contact time or the pH of the solution.

上記(1)の方法における接触の方法としては、例えば、上記アルミニウム母材2を上記酸性溶液中に浸漬する方法や、上記アルミニウム母材2の表面に上記酸性溶液を塗布する方法等が挙げられる。なお、上記アルミニウム母材2の表面に上記酸性溶液を接触させる前に、例えばこの母材2をフッ酸及び硝酸からなる混酸水溶液に浸漬した後、イオン交換水で洗浄するなどの前処理を施してもよい。   Examples of the contact method in the method (1) include a method of immersing the aluminum base material 2 in the acidic solution and a method of applying the acidic solution to the surface of the aluminum base material 2. . Before bringing the acidic solution into contact with the surface of the aluminum base material 2, for example, the base material 2 is immersed in a mixed acid aqueous solution composed of hydrofluoric acid and nitric acid and then subjected to a pretreatment such as washing with ion exchange water. May be.

上記酸性溶液中において、第4族元素は通常イオンとして存在する。上記イオンは、単独の金属イオンであってもよいし、フッ素などが配位した錯イオンであってもよい。   In the acidic solution, the Group 4 element is usually present as an ion. The ion may be a single metal ion or a complex ion coordinated with fluorine or the like.

上記酸性溶液における第4族元素の濃度としては、特に限定されないが、0.005%以上5%以下が好ましい。濃度を上記範囲とすることで、十分な耐久性を有し、耐接触腐食性に優れる酸化被膜3を効果的に形成することができる。   The concentration of the Group 4 element in the acidic solution is not particularly limited, but is preferably 0.005% or more and 5% or less. By setting the concentration within the above range, it is possible to effectively form the oxide film 3 having sufficient durability and excellent contact corrosion resistance.

上記酸性溶液は、例えば、可溶性の第4族元素塩:硝酸塩、硫酸塩、ハロゲン化物錯体塩(ヘキサフルオロ錯体塩、ヘキサクロロ錯体塩等)などを含み、pH調整のための酸(硝酸、硫酸、フッ酸、塩酸など)、アルカリ(水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニアなど)等により調製することができる。   The acidic solution includes, for example, a soluble group 4 element salt: nitrate, sulfate, halide complex salt (hexafluoro complex salt, hexachloro complex salt, etc.), etc., and an acid for adjusting pH (nitric acid, sulfuric acid, It can be prepared with hydrofluoric acid, hydrochloric acid, etc.), alkali (sodium hydroxide, potassium hydroxide, ammonia, etc.) and the like.

上記酸性溶液のpHとしては、1以上5以下が好ましく、2以上4以下がさらに好ましい。このようなpHの酸性溶液を用いることで、この酸性溶液が適度にアルミニウム母材2の表面部分等と反応し、効果的に酸化被膜3を形成することができる。この酸性溶液のpHが1未満の場合は、形成させる酸化被膜3がこの酸性溶液により溶けやすくなり、膜形成が不十分となることがある。逆に、この酸性溶液のpHが5を超える場合は、アルミニウム母材2又はアルミニウム母材2の表面領域に元々形成されている酸化被膜が溶けにくく、第4族元素を含有する酸化被膜3の形成に時間がかかることとなる。なお、このpHの調整は、水酸化ナトリウムやアンモニア水などのアルカリや、硝酸やフッ酸などの酸を用いることにより行うことができる。   The pH of the acidic solution is preferably 1 or more and 5 or less, more preferably 2 or more and 4 or less. By using an acidic solution having such a pH, the acidic solution can react with the surface portion of the aluminum base material 2 and the like to form the oxide film 3 effectively. When the pH of the acidic solution is less than 1, the oxide film 3 to be formed is easily dissolved by the acidic solution, and film formation may be insufficient. Conversely, when the pH of the acidic solution exceeds 5, the aluminum base material 2 or the oxide film originally formed on the surface region of the aluminum base material 2 is difficult to dissolve, and the oxide film 3 containing a Group 4 element is not easily dissolved. It takes time to form. The pH can be adjusted by using an alkali such as sodium hydroxide or aqueous ammonia, or an acid such as nitric acid or hydrofluoric acid.

当該表面処理金属材1は、上記アルミニウム母材2よりも腐食電位が貴である金属母材を備える相手金属材と接合されて用いられる。当該表面処理金属材1は、上述したように第4族元素を含有する表面処理層3を備えることで、優れた耐接触腐食性を有し、かつ、この持続性にも優れる。従って、当該表面処理金属材1は、自動車や鉄道車両等の輸送機械や、構造物等の部材や部品として好適に用いることができる。   The surface-treated metal material 1 is used by being joined to a mating metal material including a metal base material having a corrosion potential nobler than that of the aluminum base material 2. As described above, the surface-treated metal material 1 includes the surface-treated layer 3 containing a Group 4 element, thereby having excellent contact corrosion resistance and excellent durability. Therefore, the surface-treated metal material 1 can be suitably used as a transport machine such as an automobile or a railway vehicle, or a member or part such as a structure.

(第二実施形態)
図2の表面処理金属材4は、アルミニウム母材2、このアルミニウム母材2の表面に形成される酸化被膜3、及びこの酸化被膜3の表面に形成される樹脂被膜5を備える。この表面処理金属材4が備えるアルミニウム母材2及び酸化被膜3は、図1の表面処理金属材1が備えるものと同じなので、同一番号を付して説明を省略する。
(Second embodiment)
The surface-treated metal material 4 in FIG. 2 includes an aluminum base material 2, an oxide film 3 formed on the surface of the aluminum base material 2, and a resin film 5 formed on the surface of the oxide film 3. Since the aluminum base material 2 and the oxide film 3 provided in the surface-treated metal material 4 are the same as those provided in the surface-treated metal material 1 shown in FIG.

上記樹脂被膜5は、酸化被膜3の表面に積層されている。このようにすることで、上記樹脂被膜5が酸化被膜3を保護し、かつ、腐食電流の量を減らすこと等により、当該表面処理金属材4の防食機能及びその持続性等をより高めることができる。   The resin film 5 is laminated on the surface of the oxide film 3. By doing in this way, the said resin film 5 protects the oxide film 3, and reduces the amount of corrosion current etc., and can improve the anticorrosion function of the said surface treatment metal material 4, its sustainability, etc. more. it can.

上記樹脂被膜5の膜厚(平均膜厚)としては、特に制限されないが、0.1μm以上5μm以下が好ましい。この膜厚が0.1μm未満の場合は、被覆が不十分でピンホールが生じやすくなるなど、樹脂被膜5の被覆による効果が十分に奏されないおそれがある。逆に、この膜厚が5μmを超えると、抵抗スポット溶接等が困難となりうる。   Although it does not restrict | limit especially as a film thickness (average film thickness) of the said resin film 5, 0.1 micrometer or more and 5 micrometers or less are preferable. When this film thickness is less than 0.1 μm, the effect of the coating of the resin coating 5 may not be sufficiently exhibited, such as insufficient coating and easy pinholes. Conversely, if this film thickness exceeds 5 μm, resistance spot welding or the like may be difficult.

上記樹脂被膜5を形成する樹脂としては、特に限定されないが、ポリオレフィン系、ポリウレタン系及びエポキシ系の樹脂が好ましい。これらの樹脂を用いることで、耐接触腐食性等をより効果的に発揮させることができる。樹脂は、1種又は2種以上を混合して用いることができる。上記樹脂被膜5における樹脂の含有率としては、特に限定されないが、20質量%以上100質量%以下が好ましい。樹脂含有率が20質量%未満の場合は、十分な被膜が形成されず、ピンホール等が生じる場合がある。   The resin for forming the resin film 5 is not particularly limited, but polyolefin-based, polyurethane-based, and epoxy-based resins are preferable. By using these resins, contact corrosion resistance and the like can be more effectively exhibited. Resin can be used 1 type or in mixture of 2 or more types. Although it does not specifically limit as content rate of the resin in the said resin film 5, 20 mass% or more and 100 mass% or less are preferable. When the resin content is less than 20% by mass, a sufficient film may not be formed, and pinholes may occur.

上記樹脂被膜5は、シリカを含有することが好ましい。上記樹脂被膜がシリカを含有することで、耐接触防食性等をさらに向上させることができる。上記樹脂被膜5におけるシリカの含有率としては、特に制限されないが、例えば5質量%以上80質量%以下が好ましい。上記シリカの種類としては、特に制限されず、公知の乾式シリカ、コロイダルシリカ等を用いることができる。   The resin film 5 preferably contains silica. When the resin coating contains silica, contact corrosion resistance and the like can be further improved. Although it does not restrict | limit especially as a content rate of the silica in the said resin film 5, For example, 5 mass% or more and 80 mass% or less are preferable. The type of the silica is not particularly limited, and known dry silica, colloidal silica, and the like can be used.

上記樹脂被膜5には、金属材料の腐食を抑制するインヒビターが含有されていることも好ましい。上記インヒビターとしては、特に限定されないが、例えば安息香酸、グルタミン酸塩、アニシジン、グリシン、グリシン塩、キノリノール、フタル酸塩、アジピン酸塩及び酢酸塩等を挙げることができる。これらの化合物は、樹脂被膜中から腐食環境に溶解して、表面処理金属材4又は相手金属材の表面に付着し腐食速度を減少させたり、アルミニウム母材2と相手金属材の金属母材との電位差を減少させるといった機能を有する。上記インヒビターの樹脂被膜5における含有率としては、例えば0.1質量%以上20質量%以下とすることができる。   It is also preferable that the resin coating 5 contains an inhibitor that suppresses corrosion of the metal material. Examples of the inhibitor include, but are not limited to, benzoic acid, glutamate, anisidine, glycine, glycine salt, quinolinol, phthalate, adipate, and acetate. These compounds dissolve in the corrosive environment from the resin coating and adhere to the surface of the surface-treated metal material 4 or the counterpart metal material to reduce the corrosion rate, or the aluminum base material 2 and the metal base material of the counterpart metal material Has a function of reducing the potential difference between the two. The content of the inhibitor in the resin coating 5 can be, for example, 0.1% by mass or more and 20% by mass or less.

上記樹脂被膜5の形成方法としては、特に制限されない。例えば、樹脂等の成分を含む塗工液を、酸化被膜3の表面に塗布し、乾燥させることで樹脂被膜5を形成することができる。   The method for forming the resin coating 5 is not particularly limited. For example, the resin film 5 can be formed by applying a coating liquid containing a component such as a resin to the surface of the oxide film 3 and drying it.

<表面処理金属材の製造方法>
本発明の表面処理金属材の製造方法は、
アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム母材を備え、上記アルミニウム母材よりも腐食電位が貴である金属母材を備える相手金属材と接合されて用いられる表面処理金属材の製造方法であって、
上記アルミニウム母材の表面に第4族元素を含有する酸性溶液を接触させる工程
を有することを特徴とする。
<Method for producing surface-treated metal material>
The method for producing the surface-treated metal material of the present invention is as follows.
A method for producing a surface-treated metal material comprising an aluminum base material made of aluminum or an aluminum alloy and used by being joined to a counterpart metal material having a metal base material having a corrosion potential nobler than that of the aluminum base material,
It has the process of making the acidic solution containing a Group 4 element contact the surface of the said aluminum base material.

当該製造方法によれば、耐接触防食性及びその持続性に優れた表面処理金属材料を、比較的容易に製造することができる。当該製造方法の詳細は、表面処理金属材1における酸化被膜3の形成方法として上述したとおりである。   According to the manufacturing method, a surface-treated metal material excellent in contact corrosion resistance and durability can be manufactured relatively easily. The details of the manufacturing method are as described above as the method for forming the oxide film 3 in the surface-treated metal material 1.

<接合構造体>
図3の接合構造体11は、表面処理金属材1及びこの表面処理金属材1の表面側に隣接して対向配置される相手金属材6を備える。上記表面処理金属材1は、図1の表面処理金属材1と同様であるので、同一番号を付して説明を省略する。
<Joint structure>
The bonding structure 11 of FIG. 3 includes a surface-treated metal material 1 and a counterpart metal material 6 that is disposed adjacent to the surface side of the surface-treated metal material 1. The surface-treated metal material 1 is the same as the surface-treated metal material 1 in FIG.

上記相手金属材6は、金属母材7及び樹脂被膜8を備える。   The counterpart metal material 6 includes a metal base material 7 and a resin coating 8.

上記金属母材7は、アルミニウム母材2よりも腐食電位が貴である。上記金属母材7は、このようにアルミニウム母材2よりも腐食電位が貴である金属材であれば特に制限されず、鉄鋼材、チタン材、上記アルミニウム母材2よりも腐食電位が貴であるアルミニウム材等を用いることができる。これらの中でも、上記金属母材7が鉄鋼材であるとよい。このように相手金属材6の金属母材7として、従来より多用されている鉄鋼材を用いることで、当該接合構造体11は、輸送機械等の部材や部品として広く用いることができる。   The metal base material 7 has a higher corrosion potential than the aluminum base material 2. The metal base material 7 is not particularly limited as long as the metal base material 7 has a corrosion potential nobler than that of the aluminum base material 2 as described above, and has a corrosion potential nobler than the steel base material, titanium material, and the aluminum base material 2 described above. A certain aluminum material etc. can be used. Among these, the metal base material 7 is preferably a steel material. As described above, by using a steel material that has been widely used as the metal base material 7 of the counterpart metal material 6, the joint structure 11 can be widely used as a member or a part of a transport machine or the like.

上記鉄鋼材としては、特に限定されず、鋼板用鋼材、機械構造用鋼材等を用いることができる。上記鉄鋼材としては、少なくとも一方の表面(表面処理金属材1と対向する側の面)に形成された亜鉛含有めっき層を有するものが好ましい。このように亜鉛含有めっき層を備えることで、耐接触腐食性が向上する。上記亜鉛含有めっき層は、溶融亜鉛めっき、合金化溶融亜鉛めっき、電気亜鉛めっき、Zn−Alめっき、Zn−Feめっき、Zn−Niめっき、Zn−Crめっき、Zn−MgめっきなどのZnを含む2元系以上の合金めっきを用いて形成することができる。また、亜鉛含有めっき層中に金属酸化物やポリマーなどを分散させた分散めっき、例えば、シリカを分散させたZnめっきなどを用いることができる。また、異種の亜鉛含有めっき層を2層以上積層させた複層めっきを適用してもよい。   It does not specifically limit as said steel material, The steel material for steel plates, the steel material for machine structures, etc. can be used. As said steel material, what has a zinc containing plating layer formed in at least one surface (surface of the side facing the surface treatment metal material 1) is preferable. By providing the zinc-containing plating layer in this manner, the contact corrosion resistance is improved. The zinc-containing plating layer contains Zn such as hot dip galvanizing, alloyed hot dip galvanizing, electrogalvanizing, Zn-Al plating, Zn-Fe plating, Zn-Ni plating, Zn-Cr plating, Zn-Mg plating. It can be formed using binary or higher alloy plating. Further, dispersion plating in which a metal oxide, a polymer, or the like is dispersed in a zinc-containing plating layer, for example, Zn plating in which silica is dispersed can be used. Moreover, you may apply the multilayer plating which laminated | stacked two or more types of different zinc containing plating layers.

これらの中でも、上記亜鉛含有めっき層が溶融亜鉛めっきにより形成された、いわゆる溶融亜鉛めっき鋼材が好ましい。溶融亜鉛めっき鋼材を用いることで、耐接触腐食性をより高めることができる。   Among these, a so-called hot dip galvanized steel material in which the zinc-containing plating layer is formed by hot dip galvanizing is preferable. By using the hot dip galvanized steel material, the contact corrosion resistance can be further enhanced.

上記金属母材7の形状としては、特に限定されず、板状、棒状、その他任意の形状とすることができる。   The shape of the metal base material 7 is not particularly limited, and may be a plate shape, a rod shape, or any other shape.

上記樹脂被膜8は、上記表面処理金属材1と対向する側の上記金属母材7表面に形成されている。このように金属母材7表面に樹脂被膜8を形成することで、腐食電流の量を減少させ、アルミニウム母材2の腐食発生をより低減させることができる。   The resin coating 8 is formed on the surface of the metal base material 7 on the side facing the surface-treated metal material 1. By forming the resin coating 8 on the surface of the metal base material 7 in this way, the amount of corrosion current can be reduced and the occurrence of corrosion of the aluminum base material 2 can be further reduced.

上記樹脂被膜8の膜厚(平均膜厚)としては、特に制限されないが、0.1μm以上5μm以下が好ましい。この膜厚が0.1μm未満の場合は、被覆が不十分でピンホールが生じやすくなるなど、樹脂被膜8の被覆による効果が十分に奏されないおそれがある。逆に、この膜厚が5μmを超えると、抵抗スポット溶接等が困難となる。   The film thickness (average film thickness) of the resin film 8 is not particularly limited, but is preferably 0.1 μm or more and 5 μm or less. When this film thickness is less than 0.1 μm, the effect of coating with the resin coating 8 may not be sufficiently exhibited, such as insufficient coating and easy pinholes. Conversely, when this film thickness exceeds 5 μm, resistance spot welding or the like becomes difficult.

上記樹脂被膜8を形成する樹脂としては、特に限定されないが、ポリオレフィン系、ポリウレタン系及びエポキシ系の樹脂が好ましい。これらの樹脂を用いることで、耐接触腐食性等をより効果的に発揮させることができる。樹脂は、1種又は2種以上を混合して用いることができる。上記樹脂被膜8における樹脂の含有率としては、特に限定されないが、20質量%以上100質量%以下が好ましい。樹脂含有率が20質量%未満の場合は、十分な被膜が形成されず、ピンホール等が生じる場合がある。   The resin for forming the resin film 8 is not particularly limited, but polyolefin-based, polyurethane-based, and epoxy-based resins are preferable. By using these resins, contact corrosion resistance and the like can be more effectively exhibited. Resin can be used 1 type or in mixture of 2 or more types. Although it does not specifically limit as a resin content rate in the said resin film 8, 20 mass% or more and 100 mass% or less are preferable. When the resin content is less than 20% by mass, a sufficient film may not be formed, and pinholes may occur.

上記樹脂被膜8は、シリカを含有することが好ましい。上記樹脂被膜がシリカを含有することで、耐接触防食性等をさらに向上させることができる。上記樹脂被膜8におけるシリカの含有率としては、特に制限されないが、例えば5質量%以上80質量%以下が好ましい。上記シリカの種類としては、特に制限されず、公知の乾式シリカ、コロイダルシリカ等を用いることができる。   The resin film 8 preferably contains silica. When the resin coating contains silica, contact corrosion resistance and the like can be further improved. Although it does not restrict | limit especially as a content rate of the silica in the said resin film 8, For example, 5 mass% or more and 80 mass% or less are preferable. The type of the silica is not particularly limited, and known dry silica, colloidal silica, and the like can be used.

上記樹脂被膜8には、金属材料の腐食を抑制するインヒビターが含有されていることも好ましい。上記インヒビターとしては、特に限定されないが、例えば安息香酸、グルタミン酸塩、アニシジン、グリシン、グリシン塩、キノリノール、フタル酸塩、アジピン酸塩及び酢酸塩が好ましい。これらの化合物は、樹脂被膜中から腐食環境に溶解して、表面処理材1又は相手金属材6の表面に付着し腐食速度を減少させたり、アルミニウム母材2と金属母材7との電位差を減少させるといった機能を有する。   It is also preferable that the resin film 8 contains an inhibitor that suppresses corrosion of the metal material. The inhibitor is not particularly limited, but for example, benzoic acid, glutamate, anisidine, glycine, glycine salt, quinolinol, phthalate, adipate and acetate are preferable. These compounds dissolve in the corrosive environment from the resin coating and adhere to the surface of the surface treatment material 1 or the counterpart metal material 6 to reduce the corrosion rate, or cause a potential difference between the aluminum base material 2 and the metal base material 7. It has a function of reducing.

上記インヒビターの中でも、塩としての化合物(グルタミン酸塩、グリシン塩、フタル酸塩、アジピン酸塩及び酢酸塩)が好ましく、グリシン塩及びフタル酸塩がさらに好ましい。これらの塩は水溶性に優れ、樹脂被膜の形成を水性の塗工液で行った際の均一分散性が高い。従って、これらの塩を用いることで、樹脂被膜8全体において均一に耐接触腐食防止能を発揮させることができる。   Among the inhibitors, compounds as salts (glutamate, glycine salt, phthalate, adipate and acetate) are preferable, and glycine salt and phthalate are more preferable. These salts are excellent in water solubility and have high uniform dispersibility when the resin film is formed with an aqueous coating solution. Therefore, by using these salts, the ability to prevent contact corrosion can be exhibited uniformly throughout the resin coating 8.

上記塩としては、例えば、カリウム塩、ナトリウム塩、アンモニウム塩等を挙げることができる。これらのインヒビター(化合物)は、1種又は2種以上を混合して用いることができる。   As said salt, potassium salt, sodium salt, ammonium salt etc. can be mentioned, for example. These inhibitors (compounds) can be used alone or in combination of two or more.

上記インヒビターの樹脂被膜8における含有率としては、例えば0.1質量%以上20質量%以下とすることができる。   The content of the inhibitor in the resin coating 8 can be, for example, 0.1% by mass or more and 20% by mass or less.

上記樹脂被膜8の形成方法としては、特に制限されない。例えば、樹脂等の成分を含む塗工液を、金属母材7の表面に塗布し、乾燥させることで樹脂被膜8を形成することができる。   The method for forming the resin film 8 is not particularly limited. For example, the resin coating 8 can be formed by applying a coating liquid containing a component such as a resin to the surface of the metal base material 7 and drying it.

当該接合構造体11において、上記表面処理金属材1と相手金属材6とは、それぞれに形成された孔に貫通するリベット9によって接合されている。上記リベット9は金属製であり、このリベット9により上記アルミニウム母材2と金属母材7とが電気的に導通している。   In the joint structure 11, the surface-treated metal material 1 and the counterpart metal material 6 are joined by rivets 9 penetrating through holes formed in the respective surfaces. The rivet 9 is made of metal, and the aluminum base material 2 and the metal base material 7 are electrically connected by the rivet 9.

当該接合構造体11は、当該表面処理金属材1を備えるため、異種金属接触によるアルミニウム母材2の腐食発生を長期間抑制することができる。従って、当該接合構造体11は、自動車や鉄道車両等の輸送機械や、構造物等の部材や部品として好適に用いることができる。   Since the joint structure 11 includes the surface-treated metal material 1, the occurrence of corrosion of the aluminum base material 2 due to the contact with different metals can be suppressed for a long period of time. Therefore, the joint structure 11 can be suitably used as a transport machine such as an automobile or a railway vehicle, or a member or part such as a structure.

(その他の実施形態)
なお、本発明の表面処理金属材、表面処理金属材の製造方法及び接合構造体は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明の表面処理金属材において、アルミニウム母材の全面に酸化被膜が形成されていてもよい。また、本発明の表面処理金属材及び接合構造体における相手金属材において、さらに別の層を有していてもよい。さらには、本発明の接合構造体において、表面処理金属材と相手金属材とは、リベット以外に、ボルトや溶接などによって接合されていてもよい。いずれの場合においても、耐接触腐食を長期間発揮することができるという本発明の効果を発揮させることができる。
(Other embodiments)
In addition, the surface treatment metal material of this invention, the manufacturing method of a surface treatment metal material, and a joining structure are not limited to the said embodiment. For example, in the surface-treated metal material of the present invention, an oxide film may be formed on the entire surface of the aluminum base material. Further, the surface-treated metal material and the mating metal material in the bonded structure of the present invention may further have another layer. Furthermore, in the joint structure of the present invention, the surface-treated metal material and the counterpart metal material may be joined by bolts, welding, or the like in addition to the rivets. In any case, the effect of the present invention that the contact corrosion resistance can be exhibited for a long time can be exhibited.

以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples.

<実施例1:接触腐食模擬試験体(接合構造体)の作製>
(酸性溶液の調製)
ヘキサフルオロジルコニウムを含む水溶液に水酸化ナトリウムを添加することで、pH2〜4、濃度0.01〜0.05%の範囲内の酸性溶液を得た。
(表面処理金属材の作製)
アルミニウム母材としてのアルミニウム板(JIS6000系マグネシウム含有アルミニウム合金、幅70mm×長さ150mm×厚み1.2mm)の表面に上記酸性溶液を塗布し、乾燥させることで、酸化被膜を形成した。さらに、この酸化被膜の表面に、ポリウレタン系樹脂溶液を塗布し、乾燥させることで、上記酸化被膜表面に樹脂被膜を形成し、表面処理金属材を得た。
(相手金属材の作製)
金属母材としての亜鉛含有めっき鉄鋼板(幅70mm×長さ80mm×厚み1.0mm)の表面にポリウレタン系樹脂溶液を塗布し、乾燥させることで樹脂被膜を形成し、相手金属材を得た。
<Example 1: Preparation of contact corrosion simulation test body (joint structure)>
(Preparation of acidic solution)
By adding sodium hydroxide to an aqueous solution containing hexafluorozirconium, an acidic solution having a pH of 2 to 4 and a concentration of 0.01 to 0.05% was obtained.
(Production of surface-treated metal material)
The above acidic solution was applied to the surface of an aluminum plate (JIS6000-based magnesium-containing aluminum alloy, width 70 mm × length 150 mm × thickness 1.2 mm) as an aluminum base material, and dried to form an oxide film. Further, a polyurethane resin solution was applied to the surface of the oxide film and dried to form a resin film on the surface of the oxide film, thereby obtaining a surface-treated metal material.
(Production of mating metal material)
A polyurethane-based resin solution was applied to the surface of a zinc-containing plated steel sheet (width 70 mm × length 80 mm × thickness 1.0 mm) as a metal base material, and a resin film was formed by drying to obtain a counterpart metal material .

上記表面処理金属材と相手金属材とを用いて図4及び図5に示す接触腐食模擬試験体20(接合構造体)を作製した。接触腐食模擬試験体20は、接触腐食を精度良く評価するため、得られた表面処理金属材21(アルミニウム板)のほぼ中央部表面(図4に示す位置)に、スペーサー22を介して、相手金属材23(鋼板)を積層させた。なお、表面処理金属材21と相手金属材23とは、それぞれ上述の処理が施された面同士が対面するように積層させた。上記スペーサー22は、厚さ0.1mmのポリテトラフルオロエチレン板を用いた。表面処理金属材21と相手金属材23との外側面同士を電気的に導通するよう、導電テープ24(型番1170、幅10mm×長さ80mm×厚み0.1mm、住友スリーエム社製)を貼着させた。なお、抵抗スポット溶接やセルフピアスリベット等により接合した接合構造体では、鋼板及びアルミニウム板に歪みが生じ、鋼板とアルミニウム板との間隔が不均一となる。そこで、接触腐食模擬試験体20では、このような間隔不均一を防ぐため、上述のように導電テープ24を用いた接合により間隔の一定性を確保した。さらに、相手金属材23の外面側にシール25(図5にのみ示す)を施した。表面処理金属材21(アルミニウム板)と相手金属材23(鋼板)とを、4つのクリップ26で固定し、接触腐食模擬試験体20を完成させた。   Using the surface-treated metal material and the counterpart metal material, a contact corrosion simulation test body 20 (joined structure) shown in FIGS. 4 and 5 was produced. In order to accurately evaluate the contact corrosion, the contact corrosion simulation test body 20 is provided on the surface (position shown in FIG. 4) of the surface-treated metal material 21 (aluminum plate) with a spacer 22 on the surface. A metal material 23 (steel plate) was laminated. The surface-treated metal material 21 and the counterpart metal material 23 were laminated so that the surfaces subjected to the above-described treatments face each other. As the spacer 22, a polytetrafluoroethylene plate having a thickness of 0.1 mm was used. A conductive tape 24 (model number 1170, width 10 mm × length 80 mm × thickness 0.1 mm, manufactured by Sumitomo 3M Limited) is attached so that the outer surfaces of the surface-treated metal material 21 and the counterpart metal material 23 are electrically connected to each other. I let you. In a joined structure joined by resistance spot welding, self-piercing rivets, or the like, the steel plate and the aluminum plate are distorted, and the distance between the steel plate and the aluminum plate is not uniform. Therefore, in the contact corrosion simulation test body 20, in order to prevent such a non-uniform spacing, the uniformity of the spacing is ensured by joining using the conductive tape 24 as described above. Further, a seal 25 (shown only in FIG. 5) was applied to the outer surface side of the counterpart metal material 23. The surface-treated metal material 21 (aluminum plate) and the mating metal material 23 (steel plate) were fixed with four clips 26 to complete the contact corrosion simulation test body 20.

<実施例2〜7及び比較例1〜3>
アルミニウム母材(アルミニウム板)における酸性溶液の塗布(塗工処理)の有無、酸化被膜の膜厚及び樹脂被膜の有無、並びに金属母材(鋼板)における樹脂被膜の有無、及びこの樹脂被膜への添加剤の有無及び種類を表1のとおりに変えたこと以外は、実施例1と同様にして、実施例2〜7及び比較例1〜3の各接触腐食模擬試験体(接合構造体)を得た。なお、酸化被膜の膜厚は、酸性溶液の濃度、pH、温度、処理時間を変化させることで調整した。上記酸性溶液としては、ヘキサフルオロジルコニウム及び/又はヘキサフルオロチタニウムを含む水溶液に、水酸化ナトリウムを添加することで、pH2〜4、濃度0.01〜0.05%の範囲に調整したものを適宜用いた。また、実施例6及び7においては、ポリウレタン系樹脂溶液中に、フタル酸アンモニウム又はグリシンナトリウムを固形分換算で1質量%含有させた。
<Examples 2-7 and Comparative Examples 1-3>
Presence or absence of application (coating treatment) of acidic solution in aluminum base material (aluminum plate), presence or absence of oxide film thickness and resin coating, presence or absence of resin coating on metal base material (steel plate), and application to this resin coating Except having changed the presence or absence and kind of additive as Table 1, it carried out similarly to Example 1, and each contact corrosion simulation test body (joining structure) of Examples 2-7 and Comparative Examples 1-3. Obtained. The film thickness of the oxide film was adjusted by changing the concentration, pH, temperature, and treatment time of the acidic solution. As the acidic solution, an aqueous solution containing hexafluorozirconium and / or hexafluorotitanium and adjusted to a pH of 2 to 4 and a concentration of 0.01 to 0.05% by adding sodium hydroxide is appropriately used. Using. In Examples 6 and 7, 1% by mass of ammonium phthalate or sodium glycine was contained in the polyurethane resin solution in terms of solid content.

<評価:腐食試験>
得られた上記接触腐食模擬試験体に、腐食試験として、複合サイクル試験(JIS−H8502の中性塩水噴霧サイクル試験)を30サイクル(10日間)(8hr/サイクル)と、塩水噴霧試験を3000時間(125日間)を実施した。腐食試験後の試験体に対して、解体及び腐食生成物の除去を行った後、アルミニウム板(表面処理金属材)の腐食による侵食深さを測定した。
なお、腐食生成物の除去は下記の条件で実施した。
・アルミニウム板側の腐食生成物の除去
60℃の30%硝酸水溶液に10分浸漬
侵食深さの測定は、鋭利な先端を有するダイヤルゲージを使用して行った。鋼板とアルミニウム板とが重ね合わさった部分の侵食深さの最大値を測定した。腐食試験はn=3で実施し、それぞれの最大値の平均値を侵食深さとした。比較例1の侵食深さを1としたときの0.6以上を××、0.6以上0.4未満を×、0.2以上0.4未満を△、0.1以上0.2未満を○、0.1未満を◎として評価した。結果を表1に示す。
<Evaluation: Corrosion test>
The obtained contact corrosion simulation test specimen was subjected to a composite cycle test (JIS-H8502 neutral salt spray cycle test) for 30 cycles (10 days) (8 hr / cycle) and a salt spray test for 3000 hours as corrosion tests. (125 days). The dismantling and removal of the corrosion products were performed on the specimen after the corrosion test, and then the erosion depth due to the corrosion of the aluminum plate (surface-treated metal material) was measured.
The corrosion product was removed under the following conditions.
-Removal of corrosion product on the aluminum plate side Immersion in 30% nitric acid aqueous solution at 60 ° C for 10 minutes The erosion depth was measured using a dial gauge having a sharp tip. The maximum value of the erosion depth of the portion where the steel plate and the aluminum plate were overlapped was measured. The corrosion test was performed with n = 3, and the average value of the maximum values was defined as the erosion depth. When the erosion depth of Comparative Example 1 is 1, 0.6 or more is xx, 0.6 or more and less than 0.4 is x, 0.2 or more and less than 0.4 is Δ, 0.1 or more and 0.2 Less than 0 was evaluated as ○, and less than 0.1 was evaluated as ◎. The results are shown in Table 1.

Figure 0006169333
Figure 0006169333

表1に示されるように、実施例1〜7の接合構造体は、長期間持続可能な高い耐接触腐食性を有することが分かる。   As Table 1 shows, it turns out that the joining structure of Examples 1-7 has high contact corrosion resistance sustainable for a long period of time.

以上説明したように、本発明の本発明の表面処理金属材は、優れた耐接触腐食性を有し、かつ、この持続性にも優れる。従って、本発明の表面処理金属材及びこれを備える接合構造体は、自動車や鉄道車両等の輸送機械や構造物などの部材や部品等に広く用いることができる。   As described above, the surface-treated metal material of the present invention of the present invention has excellent contact corrosion resistance and is excellent in this sustainability. Therefore, the surface-treated metal material of the present invention and the joint structure including the same can be widely used for members and parts such as transportation machines and structures such as automobiles and railway vehicles.

1、4 表面処理金属材
2 アルミニウム母材
3 酸化被膜
5 樹脂被膜
6 相手金属材
7 金属母材
8 樹脂被膜
9 リベット
11 接合構造体
20 接触腐食模擬試験体
21 表面処理金属材(アルミニウム板)
22 スペーサー
23 相手金属材(鋼板)
24 導電テープ
25 シール
26 クリップ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 4 Surface treatment metal material 2 Aluminum base material 3 Oxide film 5 Resin film 6 Partner metal material 7 Metal base material 8 Resin film 9 Rivet 11 Joint structure 20 Contact corrosion simulation test body 21 Surface treatment metal material (aluminum plate)
22 Spacer 23 Counter metal material (steel plate)
24 conductive tape 25 seal 26 clip

Claims (7)

アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム母材、及び
このアルミニウム母材の表面に形成される酸化被膜
を備え、上記アルミニウム母材よりも腐食電位が貴である金属母材を備え、上記アルミニウム母材の表面に形成される上記酸化被膜と対向する側の上記金属母材の表面に形成される樹脂被膜を備える相手金属材と接合されて用いられる表面処理金属材であって、
上記酸化被膜の表面に形成される樹脂被膜をさらに備え、
上記酸化被膜が実質的に第4族元素の金属酸化物からなり、
上記酸化被膜の平均膜厚が5nm以上200nm以下、上記樹脂皮膜の平均膜厚が0.1μm以上5μm以下であることを特徴とする表面処理金属材。
An aluminum base material made of aluminum or an aluminum alloy, and an oxide film formed on the surface of the aluminum base material, a metal base material having a corrosion potential nobler than that of the aluminum base material, and a surface of the aluminum base material It is the above oxide film and the side facing the metal matrix Ru provided with a resin film is joined to the mating metallic material surface-treated metal material used to be formed on the surface of which is formed,
Further comprising a resin film formed on the surface of the oxide film,
The oxide film substantially consists of a metal oxide of a Group 4 element,
An average film thickness of the oxide film is 5 nm or more and 200 nm or less, and an average film thickness of the resin film is 0.1 μm or more and 5 μm or less.
アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム母材を備え、上記アルミニウム母材よりも腐食電位が貴である金属母材を備え、上記アルミニウム母材の表面に形成される酸化被膜と対向する側の上記金属母材の表面に形成される樹脂被膜を備える相手金属材と接合されて用いられる表面処理金属材の製造方法であって、
上記アルミニウム母材の表面に第4族元素を含有する酸性溶液を接触させ、実質的に第4族元素の金属酸化物からなる上記酸化被膜を形成する工程と、
上記酸化被膜の表面に樹脂被膜を形成する工程と
を有し、
上記酸化被膜の平均膜厚が5nm以上200nm以下、上記樹脂皮膜の平均膜厚が0.1μm以上5μm以下であることを特徴とする表面処理金属材の製造方法。
An aluminum base material made of aluminum or an aluminum alloy, a metal base material having a corrosion potential nobler than that of the aluminum base material, and the metal base on the side facing the oxide film formed on the surface of the aluminum base material a method of manufacturing a surface treated metal material used is joined to the mating metallic material Ru comprising a resin film formed on the surface of the wood,
Contacting an acidic solution containing an element of Group 4 on the surface of the aluminum base material, the step of forming the oxide film made of a metal oxide essentially the Group 4 element,
Forming a resin film on the surface of the oxide film,
An average film thickness of the oxide film is 5 nm to 200 nm, and an average film thickness of the resin film is 0.1 μm to 5 μm.
上記酸性溶液のpHが1以上5以下である請求項2に記載の表面処理金属材の製造方法。   The method for producing a surface-treated metal material according to claim 2, wherein the acidic solution has a pH of 1 or more and 5 or less. 請求項1に記載の表面処理金属材、及び
この表面処理金属材の表面側に隣接して対向配置され、上記アルミニウム母材よりも腐食電位が貴である金属母材を備え、上記アルミニウム母材の表面に形成される上記酸化被膜と対向する側の上記金属母材の表面に形成される樹脂被膜を備える相手金属材
を備え、
上記アルミニウム母材と上記金属母材とが電気的に導通した状態で接合されている接合構造体。
The surface-treated metal material according to claim 1, and a metal base material that is disposed adjacent to the surface side of the surface-treated metal material and has a corrosion potential nobler than that of the aluminum base material, and the aluminum base material It includes a mating metal material formed on the surface of the Ru with a resin coating formed on the surface of the metal base material of the oxide coating and the opposite side,
A joined structure in which the aluminum base material and the metal base material are joined in an electrically conductive state.
上記金属母材が鉄鋼材である請求項4に記載の接合構造体。   The joint structure according to claim 4, wherein the metal base material is a steel material. 上記鉄鋼材が溶融亜鉛めっき鋼材である請求項5に記載の接合構造体。   The joined structure according to claim 5, wherein the steel material is a hot-dip galvanized steel material. 上記相手金属材が備える樹脂被膜が、安息香酸、グルタミン酸塩、アニシジン、グリシン、グリシン塩、キノリノール、フタル酸塩、アジピン酸塩及び酢酸塩からなる群より選択される少なくとも1種を含有する請求項4、請求項5又は請求項6に記載の接合構造体。 The resin coating provided in the counterpart metal material contains at least one selected from the group consisting of benzoic acid, glutamate, anisidine, glycine, glycine salt, quinolinol, phthalate, adipate and acetate. The joined structure according to claim 5 or claim 6 .
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