JP7264783B2 - 潤滑皮膜被覆アルミニウム板 - Google Patents

Description

本発明は、潤滑皮膜が被覆した潤滑皮膜被覆アルミニウム板に関する。

従来、金属板をプレス加工する際には、金型や金属板の破損を防止する目的として、また、金属板の成形性向上を目的として、金属板の表面に潤滑剤を塗布するという処理が施されている。
ここで、プレス加工の対象がアルミニウム板である場合、潤滑剤を塗布した状態でプレス加工を施すと、加工時の熱や圧力によって化学反応が進行し、潤滑剤中の脂肪酸のカルボキシル基や脂肪油のエステル基と、アルミニウム板や金型に由来する金属イオンとが結合した金属石鹸が生成される。その結果、アルミニウム板は、金属石鹸の生成に伴って変色や腐食が発生するだけでなく、変色や腐食が発生した箇所を起点として破損が生じ易くなってしまう。

このような問題を解決すべく、アルミニウム板に好適に用いることができるとともに、アルミニウム板の加工後に脱膜可能な潤滑皮膜、及び、当該潤滑皮膜が被覆したアルミニウム板に関して研究が進められ、以下のような技術が提案されている。

具体的には、特許文献１において、親水基を含有するアルカリ脱膜型ウレタン樹脂と、金属ジルコニウム換算で１～５０ｍｇ／ｍ²の水溶性ジルコニウム化合物と、アルカリ脱膜型ウレタン樹脂１００重量部に対して１～３０重量部であって０．１～３０μｍの平均粒径を有する潤滑剤と、を含有する潤滑皮膜が、基板表面に塗装された潤滑皮膜塗装アルミニウム板が開示されている。そして、この潤滑皮膜塗装アルミニウム板は、アルカリ処理によって潤滑皮膜中のアルカリ脱膜型ウレタン樹脂及び潤滑剤が除去された後に、ＦＴ－ＩＲスペクトルの１７００ｃｍ^－１台に現れるピークの最大吸収率が１％以下で、且つ、金属ジルコニウム換算で０．５ｍｇ／ｍ^２以上のジルコニウム化合物層が残存する、と特許文献１に記載されている。

特開２０１１－５４２５号公報

特許文献１に係るアルミニウム板の潤滑皮膜をはじめ、従来、アルミニウム板に使用する潤滑皮膜については、潤滑性が主に検討されてきた。
本発明者らは、潤滑皮膜被覆アルミニウム板のその他の改善すべき点について検討した結果、潤滑皮膜被覆アルミニウム板を加工する際に皮膜が剥離しカス（例えば、黒色の異物）となるという事象の発生を確認し、このような事象について、これまで十分に検討されていなかったことがわかった。
つまり、潤滑皮膜被覆アルミニウム板に関し、皮膜カスの発生の抑制という観点について改善の余地が存在していた。
ただ、潤滑皮膜被覆アルミニウム板については皮膜カスの発生を抑制するだけではなく、潤滑皮膜被覆アルミニウム板に対して要求されるレベルの高い潤滑性を確保しておく必要がある。

そこで、本発明は、高い潤滑性を発揮するとともに皮膜カスの発生が抑制できる潤滑皮膜被覆アルミニウム板を提供することを課題とする。

本発明に係る潤滑皮膜被覆アルミニウム板は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる基板と、前記基板上に形成された潤滑皮膜と、を備え、前記潤滑皮膜は、アクリル酸系高分子と、水溶性エチレンオキシドと、を含有し、前記水溶性エチレンオキシドに対する前記アクリル酸系高分子の固形分比率が、０．１以上２５．０以下である。

本発明に係る潤滑皮膜被覆アルミニウム板は、高い潤滑性を発揮するとともに皮膜カスの発生を抑制できる。

本実施形態に係る潤滑皮膜被覆アルミニウム板の断面模式図である。 実施例におけるＬＤＨ試験と球頭張出試験を説明する模式図である。 実施例におけるＬＤＨ試験でダイに固定した供試材を上方から見た平面模式図である。 実施例における球頭張出試験でダイに固定した供試材を上方から見た平面模式図である。 実施例における皮膜カス有無試験において使用した金型の断面模式図である。 実施例における摩擦係数試験を説明する模式図である。

以下、適宜図面を参照して、本発明に係る潤滑皮膜被覆アルミニウム板を実施するための形態（実施形態）について説明する。

［潤滑皮膜被覆アルミニウム板］
本実施形態に係る潤滑皮膜被覆アルミニウム板は、図１に示すように、基板１と、基板１上に形成された潤滑皮膜２と、を備える。そして、潤滑皮膜被覆アルミニウム板１０は、潤滑皮膜２の表面にさらに液体油で構成される補助皮膜３を備えていてもよい。

なお、図１では、潤滑皮膜被覆アルミニウム板１０は、基板１の両面に潤滑皮膜２（および補助皮膜３）が形成された構成を示しているが、ニーズに応じて、いずれか一方の面に潤滑皮膜２（および補助皮膜３）が形成された構成としてもよい。さらには、潤滑皮膜被覆アルミニウム板１０は、潤滑皮膜２を基板１の表面（片面または両面）全体に備えなくてもよく、プレス加工領域等に限定的に形成されてもよいし、表面以外の領域（例えば、端部）に形成されてもよい。
以下、本実施形態に係る潤滑皮膜被覆アルミニウム板の基板、潤滑皮膜、補助皮膜について詳細に説明する。

［基板］
基板は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる。そして、基板は、潤滑皮膜被覆アルミニウム板の用途に応じて、例えば、ＪＩＳ Ｈ ４０００：２０１４等に規定される種々の非熱処理型アルミニウム合金又は熱処理型アルミニウム合金から適宜選択される。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）、及び、Ａｌ－Ｍｇ系合金（５０００系）である。熱処理型アルミニウム合金としては、Ａｌ－Ｃｕ－Ｍｇ系合金（２０００系）、Ａｌ－Ｍｇ－Ｓｉ系合金（６０００系）、及び、Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ系合金（７０００系）である。
なお、基板の板厚は、潤滑皮膜被覆アルミニウム板の用途に応じて、適宜設定することができる。

潤滑皮膜被覆アルミニウム板を自動車（詳細には、自動車パネル）に用いる場合、基板は、高強度のものであることが好ましい。このような高強度の基板を構成するアルミニウム合金としては、５０００系、６０００系、７０００系等の耐力が比較的高い汎用合金が挙げられ、必要により調質されたものであってもよい。そして、本実施形態に係る潤滑皮膜被覆アルミニウム板の基板は、５０００系、６０００系のアルミニウム合金であるのが非常に好ましい。

（５０００系のアルミニウム合金）
５０００系のアルミニウム合金の組成の一例として、Ｍｇ：２．５～５．５質量％を含有し、さらに適宜、Ｍｎ：０．６０質量％以下、Ｃｒ：０．３５質量％以下、Ｚｒ：０．５０質量％以下、Ｃｕ：０．５０質量％以下、Ｚｎ：０．５０質量％以下、Ｆｅ：０．７０質量％以下、Ｓｉ：０．４０質量％以下、Ｔｉ：０．３０質量％以下から選択される１種以上を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金が挙げられる。
各元素の含有量の限定理由は以下のとおりである。

（Ｍｇ：２．５～５．５質量％）
Ｍｇは、母相内に固溶することにより加工硬化能を高め、アルミニウム合金素材板としての必要な強度や耐久性を確保する必須元素である。Ｍｇの含有量が２．５質量％以上であれば、この作用効果を十分に発揮することができる。一方、Ｍｇの含有量が５．５質量％以下であれば、耐粒界腐食性（耐食性）の低下を抑制することができる。

（Ｍｎ：０．６０質量％以下）
Ｍｎは、成形加工性向上に寄与する元素である。そして、Ｍｎの含有量が０．６０質量％以下であれば、この元素を含む粗大な晶出物や析出物が少なくなり、成形性が低下するのを抑制することができる。

（Ｃｒ：０．３５質量％以下）
Ｃｒは、成形加工性向上に寄与する元素である。そして、Ｃｒの含有量が０．３５質量％以下であれば、この元素を含む粗大な晶出物や析出物が少なくなり、成形性が低下するのを抑制することができる。

（Ｚｒ：０．５０質量％以下）
Ｚｒは、成形加工性向上に寄与する元素である。そして、Ｚｒの含有量が０．５０質量％以下であれば、この元素を含む粗大な晶出物や析出物が少なくなり、成形性が低下するのを抑制することができる。

（Ｃｕ：０．５０質量％以下）
Ｃｕは、固溶強化によりアルミニウム合金板の強度を高める効果を有する元素である。そして、Ｃｕの含有量が０．５０質量％以下であれば、製造面でもスラブに割れが生じるなどのスラブ鋳造性の低下は起こらず、圧延などに供する健全なスラブが採取できなくなるのを抑制することができる。

（Ｚｎ：０．５０質量％以下）
Ｚｎは、固溶強化によりアルミニウム合金板の強度を高めるとともに、プレス加工性を向上させる効果を有する元素である。そして、Ｚｎの含有量が０．５０質量％以下であれば、板製造後の時間経過とともに強度が上昇する時効硬化現象が顕著に生じてプレス加工性が低下するのを抑制することができる。

（Ｆｅ：０．７０質量％以下、Ｓｉ：０．４０質量％以下、Ｔｉ：０．３０質量％以下）
Ｆｅ、Ｓｉ、Ｔｉは、本発明の効果を妨げない範囲で含有されていてもよい。これらの元素を含有する場合、Ｆｅは、０．７０質量％以下、Ｓｉは、０．４０質量％以下、Ｔｉは、０．３０質量％以下であることが好ましい。

（不可避的不純物）
基板の残部はＡｌ及び不可避的不純物である。そして、不可避的不純物としては、Ｖ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｂ、Ｓｃ等が挙げられ、本発明の効果を妨げない範囲で含有されていてもよい。この場合の元素の含有量は個々に０．１質量％以下、合計で０．３質量％以下である。
そして、前記したＭｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｔｉも不可避的不純物として含有されていてもよく、この場合の元素の含有量は例えば、個々に０．１質量％以下、合計で０．３質量％以下である。

（６０００系のアルミニウム合金）
６０００系のアルミニウム合金の組成の一例として、Ｍｇ：０．２～１．５質量％、Ｓｉ：０．３～２．３質量％、Ｃｕ：１．０質量％以下を含有し、さらに適宜、Ｔｉ：０．１質量％以下、Ｂ：０．０６質量％以下、Ｂｅ：０．２質量％以下、Ｍｎ：０．８質量％以下、Ｃｒ：０．４質量％以下、Ｆｅ：０．５質量％以下、Ｚｒ：０．２質量％以下、Ｖ：０．２質量％以下、Ｚｎ：０．５質量％未満から選択される１種以上を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金が挙げられる。
各元素の含有量の限定理由は以下のとおりである。

（Ｍｇ：０．２～１．５質量％）
Ｍｇは、強度を向上させる効果がある。Ｍｇの含有量が０．２質量％未満では、強度向上の効果が小さい。一方、Ｍｇの含有量が１．５質量％を超えると、成形性を低下させる場合がある。

（Ｓｉ：０．３～２．３質量％）
Ｓｉは、強度を向上させる効果がある。Ｓｉの含有量が０．３質量％未満では、強度向上の効果が小さい。一方、Ｓｉの含有量が２．３質量％を超えると、成形性、熱間圧延性を低下させる場合がある。

（Ｃｕ：１．０質量％以下）
Ｃｕは、強度を向上させる効果がある。しかし、Ｃｕの含有量が１．０質量％を超えると、耐食性を低下させる場合がある。なお、Ｃｕの含有量は０質量％を超えているのが好ましい。

（Ｔｉ：０．１質量％以下）
Ｔｉは、鋳塊の結晶粒を微細にし、成形性を向上させる効果がある。しかし、Ｔｉの含有量が０．１質量％を超えると、粗大な晶出物が形成されるため、成形性を低下させる場合がある。

（Ｂ：０．０６質量％以下）
Ｂは、鋳塊の結晶粒や晶出物を微細にし、成形性を向上させる効果がある。しかし、Ｂの含有量が０．０６質量％を超えると、粗大な晶出物が形成されるため、成形性を低下させる場合がある。

（Ｂｅ：０．２質量％以下）
Ｂｅは、アルミニウム合金の熱間圧延性および成形性を向上させる効果がある。しかし、Ｂｅの含有量が０．２質量％を超えると、前記効果が飽和する。

（Ｍｎ：０．８質量％以下、Ｃｒ：０．４質量％以下、Ｆｅ：０．５質量％以下、Ｚｒ：０．２質量％以下、Ｖ：０．２質量％以下）
Ｍｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｖは、それぞれ強度を向上させる効果がある。しかし、これらの元素の含有量が所定値を超えると、具体的には、Ｍｎは０．８質量％、Ｃｒは０．４質量％、Ｆｅは０．５質量％、Ｚｒは０．２質量％、Ｖは０．２質量％をそれぞれ超えると、いずれも粗大な晶出物が形成されるため、成形性を低下させる場合がある。

（Ｚｎ：０．５質量％未満）
Ｚｎは、本発明の効果を妨げない範囲で含有されていてもよい。Ｚｎの含有量は、０．５質量％未満であることが好ましい。

（不可避的不純物）
基板の残部はＡｌ及び不可避的不純物である。
前記したＣｕ、Ｔｉ、Ｂ、Ｂｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｚｎが不可避的不純物として含有されていてもよく、この場合の元素の含有量は例えば、個々に０．１質量％以下、合計で０．３質量％以下である。
なお、基板の作製に際して、スクラップ材や低純度のアルミニウム地金などを大量に使用した場合には、これらの元素が必然的に混入してしまうため、前記のように本発明の効果を妨げない範囲での含有を許容している。

［潤滑皮膜］
潤滑皮膜は、潤滑組成物を基板の表面に成膜（塗装等）した後、乾燥させることにより形成される皮膜である。
そして、潤滑皮膜は、主成分として、アクリル酸系高分子と水溶性エチレンオキシドとを含有する。

（アクリル酸系高分子）
アクリル酸系高分子は、極性基を含有することによって基板との密着性を高める作用を有し、潤滑皮膜被覆アルミニウム板を加工する際における皮膜カスの発生を抑制する。
そして、アクリル酸系高分子としては、アクリル酸が重合したポリアクリル酸、アクリル酸のアルカリ金属塩、アルカリ酸アンモニア塩、(ポリ)メタアクリル酸、アクリル酸エステル共重合、スチレン・ポリアクリル酸共重合物、Ｎ－メチロールアクリルアミドのアクリルアミド誘導体の重合物等が挙げられる。

（水溶性エチレンオキシド）
水溶性エチレンオキシドは、潤滑皮膜の潤滑性を向上させる作用を有する。
そして、水溶性エチレンオキシドとしては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンベヘニルエーテル等が挙げられる。なお、ポリオキシエチレンアルキルエーテルは、「Ｒ－Ｏ－（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｎ－Ｈ」（式中、Ｒは炭素数２０～２４のアルキル基を示し、ｎは繰り返し単位数である）で示される脂肪族系グリコールエーテル化合物である。

式中のエチレンオキシド（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）の繰り返し単位数であるｎが４０以上であると、ポリオキシエチレンアルキルエーテルの主鎖が長くなり、加工時（例えば、プレス加工時）の基板と金型との間の摩擦を本実施形態に係る潤滑皮膜によって十分に低減させることができる。その結果、潤滑皮膜被覆アルミニウム板の加工時の潤滑性が向上して良好な成形性が得られる。
したがって、式中のエチレンオキシド（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）の繰り返し単位数ｎは、４０以上であることが好ましい。

また、式中の繰り返し単位数ｎが大きくなると、ポリオキシエチレンアルキルエーテルの融点が高くなる。その結果、アルミニウム板の保管中における温度の上昇によって潤滑皮膜を介して板同士が固着してしまうといった現象の発生を抑制して耐ブロッキング性を向上させることができる。加えて、式中の繰り返し単位数ｎが大きくなると、前記した潤滑性についてさらに向上させることができる。
よって、耐ブロッキング性を向上させる観点から、式中の繰り返し単位数ｎは６０以上が好ましく、７０以上がより好ましく、９０以上がさらに好ましく、１００以上が特に好ましい。
なお、融点は、ＪＩＳ Ｋ ２２３５：２００９に準拠して測定することができる。

一方、式中の繰り返し単位数ｎの上限については特に限定されないが、ポリオキシエチレンアルキルエーテル自体の製造困難性やコスト上昇の観点から、例えば、４５０以下、３００以下、２００以下、１５０以下が挙げられる。

式中のＲはアルキル基であるが、炭素数が２０未満であると、潤滑性が不十分となる。一方、炭素数が２４を超えると、入手自体が困難となる。
したがって、式中のＲのアルキル基の炭素数は２０～２４である。

潤滑皮膜に含まれるポリオキシエチレンアルキルエーテルは、１種類であってもよいが、分子量や分子鎖長が異なる２種類以上を含有していてもよい。
ポリオキシエチレンアルキルエーテルが２種類以上である場合、其々のｎの値が、前記したｎの値の所定範囲内となるのが好ましいが、ｎの平均値が前記したｎの値の所定範囲内となっていればよい。また、ポリオキシエチレンアルキルエーテルが２種類以上である場合、其々のＲのアルキル基の炭素数の値が、前記した炭素数の所定範囲内となるのが好ましいが、炭素数の平均値が前記した炭素数の所定範囲内となっていればよい。
なお、ｎの平均値や炭素数の平均値は、例えば、クロマトグラフ等の分析によって同定したのち算出すればよい。

分子量や分子鎖長が異なるポリオキシエチレンアルキルエーテルを２種類以上使用することにより、潤滑組成物の融点（凝固点）を調節して、金型の形状やプレス温度、プレス圧力等、プレス加工条件に好適な潤滑性を有する潤滑組成物を得ることができる。また、潤滑組成物の融点を調節して、気温、地理的要因、保管環境等に好適な潤滑組成物を得ることができる。

（水溶性エチレンオキシドに対するアクリル酸系高分子の固形分比率）
水溶性エチレンオキシドに対するアクリル酸系高分子の固形分比率（＝アクリル酸系高分子の固形分含有量／水溶性エチレンオキシドの固形分含有量）が０．１よりも大きい場合、アクリル酸系高分子の含有量が多くなるため、この潤滑皮膜が形成された潤滑皮膜被覆アルミニウム板は、加工時において皮膜が剥離し難く、かつ、加工後は水性の脱脂液などの使用によって容易に脱膜させることができる。また、この固形分比率が０．１未満の場合には、潤滑皮膜の融点が低下して塗装乾燥後の熱処理において溶融するおそれもある。
一方、この固形分比率が２５．０を超えると潤滑性が低下する。
よって、水溶性エチレンオキシドに対するアクリル酸系高分子の固形分比率は、０．１以上２５．０以下とする。

水溶性エチレンオキシドに対するアクリル酸系高分子の固形分比率は、皮膜カスの発生を抑制する観点から、０．１２５以上が好ましく、１．０以上、２．５以上がさらに好ましい。また、この固形分比率は、潤滑性の低下を抑制する観点から、２０．０以下が好ましく、１５．０以下、１０．０以下、５．０以下がより好ましい。

（アクリル酸系高分子と水溶性エチレンオキシドの固形分含有量）
潤滑皮膜中におけるアクリル酸系高分子と水溶性エチレンオキシドの固形分含有量は、前記した固形分比率を満たせば特に限定されないものの、例えば、アクリル酸系高分子の固形分含有量は、１０～３０質量％（好ましくは１５～２３質量％）であり、水溶性エチレンオキシドの固形分含有量は、２～１０質量％（好ましくは３～７質量％）である。

（潤滑皮膜：その他の成分）
潤滑皮膜を構成する潤滑組成物は、例えば、特公Ｓ５１－００３７０２の例３に記載されているように、アクリル酸系高分子や水溶性エチレンオキシド以外にも各種化合物、スチレン／無水マレイン酸共重合体、ステアリン酸Ｃａ、ステアリン酸Ｚｎ、カルナバ蝋等を適宜含有していてもよい。
また、潤滑皮膜を構成する潤滑組成物は、アクリル酸系高分子および水溶性エチレンオキシドが奏する効果を妨げない範囲で、例えば、酸化防止剤、導電性添加剤、界面活性剤、増粘剤、消泡剤、レベリング剤、分散剤、乾燥剤、安定剤、皮張り防止剤、かび防止剤、防腐剤、凍結防止剤等を適宜含有していてもよい。
なお、潤滑組成物の溶媒は、水、アルコール類、ケトン類等を用いればよい。

酸化防止剤は、ポリオキシエチレンアルキルエーテルの熱分解を防止するため、潤滑組成物に含有させるのが好ましい。詳細には、基板に潤滑皮膜を形成する際、潤滑組成物を加熱溶融して長時間保持すると、ポリオキシエチレンアルキルエーテル構造中のエチレンオキシドが周囲の酸素と反応して徐々に酸化して分解していくが、酸化防止剤は、この分解反応を抑制することができる。

酸化防止剤としては、例えば、セミカルバジド基を有するものやフェノール基を有するものが挙げられる。具体的には、ビュレット－トリ（ヘキサメチレン－Ｎ，Ｎ－ジメチルセミカルバジド）、１，６－ヘキサメチレンビス（Ｎ，Ｎ－メチルセミカルバジド）、２，６－ジ－ｔ－ブチル－４－メチルフェノール、２，２’－メチレンビス（６－ｔ－ブチル－４－メチルフェノール）等を挙げることができる。そして、酸化防止剤の含有量は、潤滑組成物全体に対して２～３質量％が好ましい。

（潤滑皮膜：皮膜量）
潤滑皮膜の皮膜量が０．２０ｇ／ｍ^２以上であると、十分な潤滑性を確保することができる。一方、潤滑皮膜の皮膜量が１．２０ｇ／ｍ^２を超えると、潤滑性の向上の効果が飽和するとともに、下地層の種類によらず接着特性を劣化させるおそれ、および、塗装ムラが発生し易くなるおそれもあり、さらに、皮膜カスが発生する可能性も上昇する。
したがって、潤滑皮膜の皮膜量は、０．２０～１．２０ｇ／ｍ^２が好ましい。そして、潤滑皮膜の皮膜量は、潤滑性の向上の観点から、０．３０ｇ／ｍ^２以上が好ましく、０．４０ｇ／ｍ^２以上がより好ましい。また、潤滑皮膜の皮膜量は、塗装ムラの発生や皮膜カスの発生を抑制する観点から、１．００ｇ／ｍ^２以下が好ましく、０．８０ｇ／ｍ^２以下がより好ましい。

［補助皮膜］
補助皮膜は、液体油を潤滑皮膜の表面に成膜（塗装等）して形成される層であるが、本実施形態に係る潤滑皮膜被覆アルミニウム板において必須の皮膜ではない。

（補助皮膜：成分）
補助皮膜は、石油系炭化水素を主成分とする液体油で構成される。なお、「石油系炭化水素を主成分とする」とは、詳細には、液体油における石油系炭化水素の含有量が５０質量％以上のことであり、６０質量％以上が好ましく、７０質量％以上、８０質量％以上がより好ましい。
石油系炭化水素は特に限定されないが、例えば、炭素数８～１８の鎖式飽和炭化水素等が挙げられる。また、液体油中の石油系炭化水素以外の物質としては、例えば、脂肪酸エステル、防錆剤、極圧剤、界面活性剤等が挙げられる。

（補助皮膜：皮膜量）
補助皮膜の皮膜量が０．３ｇ／ｍ^２以上であると、十分な耐変色性（錆等に基づく基板の変色に対する耐性）を確保することができる。一方、補助皮膜の皮膜量が１．０ｇ／ｍ^２を超えると、耐変色性の向上の効果が飽和するとともに、塗装ムラが発生し易くなるおそれもある。
したがって、補助皮膜の皮膜量は、０．３～１．０ｇ／ｍ^２が好ましい。そして、補助皮膜の皮膜量は、耐変色性の向上の観点から、０．４ｇ／ｍ^２以上が好ましく、塗装ムラの発生を抑制する観点から、０．８ｇ／ｍ^２以下が好ましく、０．６ｇ／ｍ^２以下がより好ましい。

（補助皮膜：動粘度）
補助皮膜を構成する液体油の４０℃における動粘度が１ｃＳｔ未満であると、塗装時の皮膜量の均一性が確保できなくなるおそれがある。一方、補助皮膜を構成する液体油の４０℃における動粘度が７ｃＳｔを超えると、常温での静電塗布方式等での塗装がし難くなってしまう。
したがって、補助皮膜を構成する液体油の４０℃における動粘度は、１～７ｃＳｔであるのが好ましい。そして、補助皮膜を構成する液体油の４０℃における動粘度は、皮膜量の均一性の観点から、２ｃＳｔ以上がより好ましく、塗装の容易性の観点から、６ｃＳｔ以下がより好ましい。
このような液体油としては、ＪＸ製のＰＤ４０００Ｔ（動粘度２ｃＳｔ）、スギムラ化学工業製のプレトンＲ３０３Ｐ（動粘度４ｃＳｔ）等が挙げられる。

（各測定方法）
潤滑皮膜、補助皮膜の皮膜量の測定方法は特に限定されないものの、例えば、赤外膜厚計によって、潤滑皮膜、補助皮膜の膜厚を測定し、事前に求めた各皮膜の重量と各皮膜の膜厚との相関式に基づいて、測定して得られた膜厚の値から、各皮膜の皮膜量を算出すればよい。
また、補助皮膜を構成する液体油の４０℃における動粘度の測定方法は特に限定されないものの、例えば、ＪＩＳ Ｋ ２２８３：２０００に記載の方法等が挙げられる。

［その他の層：化成処理皮膜］
図１に示す潤滑皮膜被覆アルミニウム板１０は、基板１と潤滑皮膜２との間に、化成処理皮膜（図示省略）を備える構成であってもよい。
基板１の表面に化成処理皮膜を形成させることにより、潤滑皮膜２の密着性を向上させることができ、また、化成処理皮膜が環境中の水分の基板１への接触を防止することにより、耐変色性（耐食性）をより向上させることができる。

化成処理皮膜は、クロム（Ｃｒ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）等を無機物として含有する無機酸化物、又は、無機－有機複合化合物からなる化成処理皮膜が挙げられる。
化成処理皮膜の皮膜量、膜厚は特に限定されないが、皮膜量は金属（Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉ）換算で１～１００ｍｇ／ｍ^２であることが好ましく、５～８０ｍｇ／ｍ²であることがより好ましく、膜厚は１～１００ｎｍであることが好ましい。化成処理皮膜の膜厚が１００ｎｍを超えると、潤滑皮膜被覆アルミニウム板の加工性が低下する場合がある。

化成処理皮膜である無機酸化物皮膜は、基板に、リン酸クロメート処理、リン酸ジルコニウム処理、クロム酸クロメート処理等を施して表面に形成される。また、化成処理皮膜である無機－有機複合化合物皮膜は、塗布型クロメート処理または塗布型ジルコニウム処理を行うことにより形成され、アクリル－ジルコニウム複合体等が挙げられる。

なお、化成処理皮膜を形成する化成処理は、前記のものに限定されず、従来公知の処理、例えば、ＴｉＺｒ処理、有機シラン系処理、有機リン系（例えばビニルホスホン酸）処理等であってもよい。

［用途］
本実施形態に係る潤滑皮膜被覆アルミニウム板は、軽量であるとともに、潤滑性（成形性）に優れ、さらに、加工時における皮膜カスの発生が抑制できることから、軽量化が求められるとともに複雑な加工が施される自動車の構成部材、特に自動車用パネルとして好適に用いることができる。

［潤滑皮膜被覆アルミニウム板の製造方法］
次に、本実施形態に係る潤滑皮膜被覆アルミニウム板の製造方法について説明する。
潤滑皮膜被覆アルミニウム板の製造方法は、基板作製工程と、潤滑皮膜形成工程と、を含み、さらに、補助皮膜形成工程を含んでもよい。
以下、各工程について詳細に説明する。

（基板作製工程）
基板作製工程は、圧延によって基板を作製する工程である。具体的には、以下の様な手順で基板を作製することができる。

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）。次に、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易くなる。最終冷間圧延率を５％以上とすることで、成形性の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。

また、上記冷間圧延後に、板平坦度の矯正のためのスキンパス圧延や表面粗さ制御のための放電ダル（ＥＤＴ：Electric Discharge Textured）加工ロールを用いた圧延等の低加工率の冷間圧延を行ってもよい。

（潤滑皮膜形成工程）
潤滑皮膜形成工程は、基板の上に潤滑皮膜を形成する工程である。
潤滑皮膜を形成する方法としては、塗装法が挙げられる。工業的には、ロールコート等によって潤滑組成物を水溶液の状態で基板に塗装し、その後、乾燥させることにより、潤滑皮膜が形成される。

ロールコート方式は、コーターパンに入った水溶液となっている塗料をピックアップロールで持ち上げ、これを直接アプリケーターロールに転写する、またはトランスファーロールに一度転写してからアプリケーターロールに転写し、連続通板させている基板にアプリケーターロールで塗装を行う方法である。ロールコート方式は幅方向および長手方向に均一に塗装できる方式である。
なお、潤滑皮膜の皮膜量（膜厚）を制御する方法としては、塗料の濃度（水系溶媒による希釈濃度）を調整すればよい。すなわち、高濃度に調整された塗料を塗装すれば皮膜量が多く（皮膜が厚く）なり、低濃度に調整された塗料を塗装すれば皮膜量が少なく（皮膜が薄く）なる。また、ロールコート時のピックアップロールとアプリケーターロール（またはトランスファーロール）とのニップ圧を高くすると皮膜が厚くなり、ニップ圧を低くすると皮膜が薄くなる。
潤滑皮膜を形成する方法として塗装法（ロールコート式）を説明したが、特にこの方法に限定されず、例えば、間接帯電式（ベル式）静電塗布法、スプレー式（電界なし）塗布方法、浸漬方法等、従来公知の方法を採用することができる。

基板に塗装された塗料は、炉等で溶媒である水分を揮発乾燥させて塗膜（潤滑皮膜）とする。このとき、加熱温度が高いと塗料（潤滑組成物）中のエチレンオキシドが熱分解するので、基板の到達温度としては１２０℃程度以下とすることが好ましく、効率的に揮発乾燥させるために７０℃程度以上とすることが好ましい。

（補助皮膜形成工程）
補助皮膜形成工程は、潤滑皮膜の上に補助皮膜を形成する工程である。
補助皮膜を形成する方法としては、潤滑皮膜を形成する方法と同様、塗装法等の従来公知の方法が挙げられるとともに、液体油に浸漬させる方法や、液体油を噴き付ける方法等も挙げられる。なお、補助皮膜を形成する方法は潤滑皮膜を形成する方法と異なり、補助皮膜を潤滑皮膜の上に成膜した後において、積極的に加熱し乾燥させる作業は行わない。

（その他の工程）
潤滑皮膜被覆アルミニウム板の製造方法は、以上説明したとおりであるが、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、または前後に、他の工程を含めてもよい。

例えば、基板作製工程において、冷間圧延（スキンパス圧延等も含む）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、冷間圧延終了後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ことが好ましい。この条件で予備時効処理することにより、潤滑皮膜被覆アルミニウム板（基板）の成形性、および、潤滑皮膜を脱膜して塗装し、加熱（ベーキング）した後における強度向上を図ることができる。

また、基板作製工程の後、潤滑皮膜形成工程の前に、前記した化成処理皮膜を形成させる化成処理工程を設けてもよい。
また、基板作製工程の後、潤滑皮膜形成工程の前に、長尺の基板を枚葉状に切断する切断工程を設けてもよい。この場合、潤滑皮膜形成工程、補助皮膜形成工程で、基板の切断面（端面）にも潤滑皮膜、補助皮膜を形成してもよい。
また、基板や樹脂皮膜の表面の異物を除去する異物除去工程や、不良品を除去する不良品除去工程を設けてもよい。

次に、本発明に係る潤滑皮膜被覆アルミニウム板について、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比較して、具体的に説明する。

［供試材作製］
（基板）
基板として、ＪＩＳ Ｈ ４０００：２０１４に規定されている５１８２合金からなる厚さ１ｍｍのアルミニウム合金板を準備し、幅１００ｍｍ×長さ２００ｍｍ（ＬＤＨ試験用）、幅２００ｍｍ×長さ２００ｍｍ（球頭張出試験用）、幅２５ｍｍ×長さ５００ｍｍ（皮膜カス有無試験用）、幅２５ｍｍ×長さ２００ｍｍ（摩擦係数試験用）に切り出した。そして、このアルミニウム板に対して、アルカリ脱脂、水洗、次いで、酸洗浄、水洗を実施した。

そして、酸洗浄後に水洗したアルミニウム板について、フルオロチタネート酸を１５０ｐｐｍおよびフルオロジルコネート酸を２５０ｐｐｍ含有する処理液（５０℃）に任意の時間浸漬した。その後、水洗を行った後、室温の乾燥処理を行った。
なお、供試材７については、酸洗浄後に水洗したアルミニウム板に対して、そのまま乾燥処理を行った。

アクリル酸系潤滑剤と水溶性エチレンオキシド系潤滑剤を１：１、３：１、１：３で混合したものをそれぞれ水に溶解させ、固形分濃度が５～１５％程度の水溶液とした塗料を生成した。そして、供試材１～４については１：１の割合で混合したもの、供試材５については３：１の割合で混合したもの、供試材６については１：３で混合したものを、バーコーター＃４～＃８を用いて表面に塗装した後、基板の到達温度が１００℃になるように炉内で乾燥させ、供試材１～６を準備した。

比較例として、潤滑皮膜を成膜しない供試材７、アクリル酸系潤滑剤のみを塗装した供試材８、および、水溶性ウレタン系潤滑剤のみを塗装した供試材９を準備した。
なお、供試材８、９については、供試材１～６と同様、各潤滑剤を塗装後に基板の到達温度が１００℃になるように炉内で乾燥させた。

使用した「アクリル酸系潤滑剤」は、ミルボンド（登録商標）ＭＣ５６０Ｊ（日油製）であり、「水溶性エチレンオキシド系潤滑剤」は、ノニオンＢ２５０（日油製）であり、「水溶性ウレタン系潤滑剤」は、パスコール（登録商標）ＨＡ－２（明成製）あった。
なお、ミルボンドＭＣ５６０Ｊは、ポリアクリル酸（６０～９０ｗｔ％）、スチレン／無水マレイン酸共重合体（６～２０ｗｔ％）、ステアリン酸塩（３～２３ｗｔ％）、カルバナ蝋（０～６ｗｔ％）で構成され、ノニオンＢ２５０は、ポリオキシエチレンアルキルエーテル（Ｒ－Ｏ－（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｎ－Ｈ、炭素数Ｒが２２、ｎが５０、平均分子量２５００、融点が５３℃）で構成されたものを使用した。

そして、以下の各試験の前に、各供試材の両面に対して液体油（ＰＤ４０００Ｔ（ＪＸ製））を塗布して補助皮膜（０．３～１．０ｇ／ｍ^２）を設けた。
なお、ＰＤ４０００Ｔは、石油系炭化水素を主成分（約８５％含有）とする液体油であって、４０℃における動粘度が２ｃＳｔであった。

次に、皮膜量の測定方法、並びに、ＬＤＨ試験、球頭張出試験、皮膜カス有無試験、および、摩擦係数試験の内容を示す。

［測定方法］
（皮膜量）
まず、赤外膜厚計（ＡＭＥＰＡ社製、ＴＹＰＥ：ＯＦＩＳ２．０、ＶｅｒＮｒ：４．１）によって、供試材の潤滑皮膜の膜厚を測定した。そして、事前に求めた潤滑皮膜の重量と潤滑皮膜の膜厚との相関式に基づいて、測定して得られた潤滑皮膜の膜厚の値から、供試材の潤滑皮膜の皮膜量を算出した。

［試験方法］
（ＬＤＨ試験）
厚さ１ｍｍ×幅１００ｍｍ×長さ２００ｍｍの供試材を用いてＬＤＨ（Limiting Dome Height）試験を実施した。ＬＤＨ試験の概要を図２Ａにおいて模式的に示す。
図２Ａに示すように、穴径φが１０４．５ｍｍ、肩Ｒが６ｍｍのダイに供試材１０を固定し（シワ押え力ＢＨＦ：１０ｔｏｎ）、直径φが１００ｍｍの球頭のポンチを成形速度９０ｍｍ／ｍｉｎで下方から上方に移動させた。
そして、供試材の割れが生じる限界の成形高さを測定した。その結果、成形高さが３５ｍｍ以上のものを合格と評価し、３５ｍｍ未満のものを不合格と評価した。

（球頭張出試験）
厚さ１ｍｍ×幅２００ｍｍ×長さ２００ｍｍの供試材を用いて球頭張出試験を実施した。球頭張出試験の概要を図２Ａにおいて模式的に示す。
図２Ａに示すように、穴径φが１０４．５ｍｍ、肩Ｒが６ｍｍのダイに供試材１０を固定し（シワ押え力ＢＨＦ：１０ｔｏｎ）、直径φが１００ｍｍの球頭のポンチを成形速度９０ｍｍ／ｍｉｎで下方から上方に移動させた。
そして、供試材の割れが生じる限界の成形高さを測定した。その結果、成形高さが３２ｍｍ以上のものを合格と評価し、３２ｍｍ未満のものを不合格と評価した。

なお、ＬＤＨ試験と球頭張出試験では、図２Ａに示した同じダイとポンチを用いて実施しているが、使用する供試材の形状が異なっている。そのため、ＬＤＨ試験の場合は、図２Ｂに示すように、ダイに固定される部分１１の形状が２つの円弧状となるのに対して、球頭張出試験の場合は、図２Ｃに示すように、ダイに固定される部分１１の形状が円周状となる点で異なっている。

（皮膜カス有無試験）
厚さ１ｍｍ×幅２５ｍｍ×長さ５００ｍｍの供試材を用いて皮膜カス有無試験を実施した。皮膜カス有無試験で使用した金型を図３において模式的に示す。なお、図３は金型の断面図であり、図の手前側から奥側の方向における金型の幅は９０ｍｍ、金型の凸部分と凹部分とは当該幅方向に延在する構造であった。そして、この金型の材質はＦＣＤ（ＪＩＳ Ｇ５５０２：２００１）でありＣｒメッキは施されていない。

供試材を、図３の２つの金型で挟み、挟み荷重を４０００Ｎとした状態で、図の上側から下側の方向に引抜速度５００ｍｍ／ｍｉｎで５０ｍｍ（摺動面積２５ｍｍ×５０ｍｍ）引き抜いた。
そして、皮膜カスが発生するか否かを目視で確認した。

（摩擦係数試験）
厚さ１ｍｍ×幅２５ｍｍ×長さ２００ｍｍの供試材で摩擦係数試験を実施した。摩擦係数試験の概要を図４において模式的に示す。
供試材を、長さ３２ｍｍ程度の平坦部を有する一対の金型で両面側から挟み込み、両側から８００、４０００、８０００、１６０００Ｎに加圧した状態で（接触面積：２５ｍｍ×３２ｍｍ）、供試材を長さ方向に金型から引き抜くように速度５００ｍｍ／分で５０ｍｍ移動させた。そして、この試験において、面圧が１、５、１０、２０ＭＰａでの摩擦係数を算出した。
なお、摩擦係数試験で使用した供試材は、端面のバリやタレが結果に影響を与えないよう、端面にミーリング加工を施した。

以下、表１には、各供試材の構成、及び、試験結果を示す。
なお、表１中の試験結果における「－」は、試験を実施していない旨を示している。また、表１中の「固形分比率（アクリル酸系高分子／水溶性エチレンオキシド）」は、前記のとおり、使用したアクリル酸系潤滑剤中のアクリル酸系高分子（ポリアクリル酸）の含有量が範囲で特定されていることから、当該比率も範囲で示している。
一方、表１中の「固形分比率（平均値）」は、「固形分比率（アクリル酸系高分子／水溶性エチレンオキシド）」の最小値と最大値との平均を算出した値である。

［結果の検討］
供試材１～６は、本発明の規定する要件を全て満たしていたことから、ＬＤＨ試験、球頭張出試験が合格という結果となり、かつ、いずれの面圧でも摩擦係数の値が供試材７の値よりも小さくなった。これらの結果から、供試材１～６については、優れた潤滑性を発揮できることが確認できた。
また、供試材２は、本発明の規定する要件を全て満たしていたことから、皮膜カス有無試験において皮膜カスが発生しなかった。
なお、供試材１、３～６については、皮膜カス有無試験を実施しなかったが、供試材２と同様、潤滑皮膜にアクリル酸系高分子を含有させていたことから、皮膜カス有無試験において皮膜カスは発生しないであろうと推察される。

そして、供試材１～４のＬＤＨ試験の結果から、潤滑皮膜の皮膜量が大きくなるにしたがって成形高さも高くなることが確認できるとともに、潤滑皮膜の皮膜量が所定値を超えると成形高さの上昇が止まる（潤滑性に関する効果が飽和する）ことも確認できた。

一方、供試材７は、潤滑皮膜を設けなかったため、ＬＤＨ試験と球頭張出試験が不合格という結果となり、かつ、摩擦係数試験の結果は、いずれの面圧でも摩擦係数の値が大きくなった。つまり、供試材７は、潤滑性に劣ることが確認できた。
供試材８は、潤滑皮膜に水溶性エチレンオキシドを含有させていなかったため、ＬＤＨ試験と球頭張出試験が不合格という結果となり、潤滑性に劣ることが確認できた。
供試材９は、潤滑皮膜にアクリル酸系高分子を含有させていなかったため、皮膜カス有無試験において皮膜カスが発生してしまった。

本発明に係る潤滑皮膜被覆アルミニウム板について実施の形態及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されなければならない。なお、本発明の内容は、前記した記載に基づいて改変、変更することができることは言うまでもない。

１ 基板
２ 潤滑皮膜
３ 補助皮膜
１０ 潤滑皮膜被覆アルミニウム板（アルミニウム板）

Claims (3)

1. アルミニウム又はアルミニウム合金からなる基板と、前記基板上に形成された潤滑皮膜と、を備え、
   前記潤滑皮膜は、アクリル酸系高分子と、Ｒ－Ｏ－（ＣＨ _２ ＣＨ _２ Ｏ） _ｎ －Ｈ」（式中、Ｒは炭素数２０～２４のアルキル基を示し、ｎが４０～４５０の繰り返し単位数である）である水溶性エチレンオキシドと、を含有し、
   前記水溶性エチレンオキシドに対する前記アクリル酸系高分子の固形分比率が、２．５以上２５．０以下であり、
   前記潤滑皮膜の皮膜量が０．２０ｇ／ｍ ^２ 以上１．２０ｇ／ｍ ^２ 以下である潤滑皮膜被覆アルミニウム板。
2. 前記潤滑皮膜の表面に液体油で構成される補助皮膜をさらに備える請求項１に記載の潤滑皮膜被覆アルミニウム板。
3. 自動車パネル用である請求項１又は請求項２に記載の潤滑皮膜被覆アルミニウム板。

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