JPH01240675A

JPH01240675A - Ａｌ製自動車ボデーパネルの表面処理方法

Info

Publication number: JPH01240675A
Application number: JP6677988A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Kiyotani; 清谷　明弘; Yoshibumi Hasegawa; 長谷川　義文
Original assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Priority date: 1988-03-19
Filing date: 1988-03-19
Publication date: 1989-09-26

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明はＡ２製自動車ボデーパネルの表面処理方法に係
り、特に均一な塗装外観を得ることの出来る前処理方法
に関するものである。

（背景技術）従来からの鋼板に代えて、アルミニウム（Ａ２）板材を
、自動車、主として乗用車のボデーパネルとして使用す
ることは、欧米では珍しくないが、我が国では緒につい
たばかりであり、その実施の例は比較的少ない。而して
、かかる自動車ボデーパネルへの通用は、これからの発
展が期待されるアルミニウム板材の大きな利用分野の一
つとして期待されているのである。

ところで、自動車ボデーパネルの塗装に先立つ表面処理
、換言すれば塗装前処理に対する要求性能には、耐食性
と外観の美麗さ及び耐候性等があり、従来からの鋼板製
ボデーパネルに対しては、既に脱脂処理→リン酸亜鉛処
理→カチオン電着塗装→中・上塗塗装の処理工程が確立
しているが、Ａｆｆｉｆ製ボデーパネルに対しては実施
例が少ないこともあって、特に我が国では、その処理工
程の確立が検討課題として残されている。

尤も、諸外国、主として米国における量産車のＡＮ製ボ
デーパネルの表面処理として、アルカリ脱脂処理→リン
酸亜鉛処理→クロム酸処理→電着塗装→中・上塗塗装の
工程を採用することが明らかにされているが、このよう
な工程では、耐食性になお問題があるとされているので
ある。

一方、我が国における実施例としては、例えば特開昭６
１−９６０７４号公報等によって、アルカリ脱脂処理→
中和→クロメート処理の後、鋼板の表面処理を実施し、
その後、電着→中・上塗塗装を行なう工程が明らかにさ
れている。しかしながら、このような工程における問題
は、前処理脱脂工程において処理ムラが発生し、そして
そのムラが化成皮膜処理や塗装後の最終工程におけるム
ラとなって、不良の原因となることであり、特にプレス
成形加工後に比較的長期間放置された後、表面処理が施
される場合において、その傾向が著しいことが認められ
ている。

（解決課題）ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為さ
れたものであって、その解決すべき課題とするところは
、上記の如き従来のアルミニウム（／ｌ）裂目動車ボデ
ーパネルの塗装に先立つ表面処理において経験されてい
る、前処理脱脂工程における処理ムラが原因で発生する
塗装後の外観不均一をなくし、均一な塗装外観を得るた
めの処理方法を提供することにある。

（解決手段）そして、本発明は、かかる課題解決のために、Ａｆ製製
動動車ボデーパネル塗装に先立つ表面処理において、所
定の形状にプレス成形加工された自動車ボデー用Ａ２パ
ネルを、無機酸水溶液中に浸漬した後、化成皮膜処理す
るようにしたものであって、これにより、かかる自動車
ボデｍｍＡｆパネル表面に塗装下地皮膜としての均質な
化成皮膜が効果的に形成されて、後の塗装による塗装外
観を著しく高め得たものであり、特にプレス成形加工後
比較的長期間放置されたパネル材料に対してもムラの発
生のない表面処理、更には塗装を実現し得たのである。

なお、かかる本発明において、自動車ボデー用ＡＡパネ
ルの浸漬処理に用いられる無機酸水溶液中には、ノニオ
ン系界面活性剤が有利に添加せしめられ、これによって
、Ａ！パネルから分離される油分が効果的に除去され得
ると共に、かかる酸水溶液処理の後の水洗工程で長時間
浸漬した後にＡｌ表面に発生する点食や、吊下げ治具と
の接点に発生する腐食を効果的に抑制せしめることが可
能となる。

また、本発明にあっては、かかる無機酸水溶液による浸
漬処理に先立って中性溶液を用いた脱脂処理や、かかる
浸漬処理の後にアルカリ性溶液を用いた脱脂処理が、適
宜に組み合わされ、これによって浸漬処理の負担を軽く
することも可能である。

ところで、Ａ２製自動車ボデーパネルにおける不良、す
なわち前処理・脱脂工程におけるムラの発生原因は、概
略、以下のように推定され得るのである。

先ず、自動車ボデーパネルに使用されるＡｆ金合金、５
０００系或いは６０００系のものがＯ材の状態で使用さ
れている。そして、これらの合金は、合金成分として１
〜５重量％のマグネシウムを含んでいるところから、一
般に、これら合金中に含まれるＭｇが板の製造工程中に
表面酸化膜層に拡散し、選択的に酸化されて、耐アルカ
リ性に冨んだＭｇＯを多く含む酸化皮膜層を形成するこ
ととなり、そのためアルカリ脱脂剤の脱脂、酸化皮膜熔
解の作用を不均一なものとし、外観上のムラを発生する
原因となっているのである。そして、自動車ボデーパネ
ルのようにＯ材処理されたものは、かかる現象が特に顕
著に現れるものと推定される。

一方、ボデーパネルは、その使用に際し、先ず防錆油が
塗布され、次いで、形状によってはプレス油が塗布され
た後、プレス成形加工を受け、その後表面処理が施され
ることとなるが、Ａｌボデ−パネルの場合、生産効率上
、プレス成形加工を成る程度の量まとめて行なった後、
生産計画に従って徐々に表面処理工程に移されて行くと
ころから、一部の製品は、プレス成形加工の後、相当期
間、油付きの状態で放置されることとなるのである。そ
して、その間に、防錆油やプレス油の中の低沸点成分が
徐々に揮散してゆき、高沸点、従って、一般的には高粘
度のオイルのみが表面に残留、固着し、更にその上に汚
れが付着した、強固な、しかも不均一な油膜が形成され
るようになる。而して、かかる強固な、しかも不均一な
油膜がアルカリ脱脂剤による脱脂の際に、不均一な脱脂
状態を惹き起こす原因となり、外観主のムラの発生を更
に助長するものと考えられるのである。

このため、本発明者らは、自動車ポデーパネルとして用
いられるＡｌパネルの表面処理方法として、アルカリ系
の脱脂剤を用いることはムラを発生し、好ましくないと
考え、そのようなアルカリ脱脂処理に代えて、無機酸に
よる処理、具体的には、無機酸水溶液中への浸漬による
処理を行ない、その後化成皮膜処理を実施することから
なる基本的処理工程を確立したのである。

この本発明に従う酸処理には、無機酸として、硫酸若し
くはリン酸が有利に用いられ、特に熱稀硫酸或いは熱稀
リン酸への浸漬が最も好ましい結果をもたらす。それら
酸の濃度としては、３〜２０％、好ましくは５〜１５％
が好適であり、また処理温度はどのように設定しても良
いが、工業的には処理時間を３０秒〜３分程度、特に２
分程度以下にまで短縮する必要があるところから、加温
することが望ましく、そのため、浴温は４０°Ｃ以上、
好ましくは５０〜７０°Ｃの範囲内に設定することが望
ましい。なお、浴温が低過ぎると、反応時間に長時間を
要し、工業的でなく、また高過ぎると、温度維持にコス
トがかさみ、作業上においても危険となる。

そして、このような酸浸漬処理によって、自動車ボデー
用Ａ！パネルの表面に生成している酸化マグネシウム及
び一部の酸化アルミニウムが効果的に溶解除去せしめら
れ、一方、Ａｌ素材へのアタックは比較的マイルドであ
り、結果として次工程に有害な酸化膜が除去されると共
に、外観的に均一な処理面が得られることとなるのであ
る。

なお、本発明において、無機酸として、塩酸やフッ酸等
のハロゲン元素の酸を使用するには、注意が必要である
。けだし、そのような酸は、Ａ２素材へのアタックが強
過ぎるため、本発明の目的が良好に達成され得なくなる
場合があるからであり、また揮発性が強く、自動車ボデ
ーパネルの表面処理に用いるには危険が伴なうからであ
る。また、酸化力のある酸、例えば硝酸やクロム酸の使
用の場合においても、注意が必要である。そのような酸
は、酸化マグネシウムを溶解除去し、Ａ４２表面を均一
に不動態化し、本発明とは異なった機構でＭｇを含むＡ
２合金の表面処理に好ましい結果をもたらすこととなる
が、硝酸の場合は、反応速度が遅い（通常、室温下で５
分以上を要する）等の問題があり、しかも加熱すること
は好ましくないのであり、またクロム酸の場合には、公
害負荷が過大となるからである。

また、本発明にあっては、その酸浸漬処理によって、酸
化膜の溶解除去作用が発現されると共に、素材のＡｌも
エツチングされ、水素ガスが発生することとなるところ
から、ムラ発生の他の原因である油膜が浮き上がり、除
去されることとなる。

なお、この油分の除去については、種々の方策が考えら
れるが、何れの方法を採用しても、本発明の基本原理に
は何隻変わりはないのである。例えば、そのような油分
の除去を行なうには、無機酸水溶液の浴表面に浮上した
油分（スカム）を機械的に除去する手法の他に、かかる
酸溶液中に、ノニオン系界面活性剤、特に耐熱酸性のあ
るポリオキシエチレンノニルフヱニ・ルエーテルＭ　界
面活性剤を添加し、油分をエマルジョン化する手法も好
適に採用され、特にこの界面活性剤の添加による手法は
、そのような界面活性剤が、酸浸漬処理後の水洗工程で
Ａｌパネルが長時間浸漬された時に／１表面に発生する
点食や、吊下げ治具との接点に発生する腐食を効果的に
抑制せしめる作用も発揮するのである。

また、酸浸漬処理に先立って、従来の中性溶液、例えば
中性の界面活性剤溶液を用いた脱脂処理を実施して予備
脱脂を行えば、後の酸水溶液浸漬処理によって分離され
る油分の量を減少せしめ得て、そのような油分の除去に
係る負担を軽く為し得る利点がある。更にまた、酸浸漬
処理の条件をマイルドなものとし、そのような酸浸漬処
理を予備処理として、表面の均質化を主として行なわし
める場合においては、そのような酸浸漬処理の後に、通
常のアルカリ性溶液を用いた脱脂処理（アルカル脱脂）
を実施することも、本発明の変形された一つの手法とし
て採用可能である。

そして、かくの如き酸浸漬処理が施された自動車ボデー
用へβパネルには、常法に従って化成皮膜処理が施され
、これによって、パネル表面に塗装下地皮膜としての化
成皮膜が形成されることとなる。なお、二〇化成皮膜処
理としては、アロチン法、ボンデライト法、リン酸亜鉛
法等が適宜に採用されるのである。

また、この化成皮膜力く形成されたＡｌパネルには、目
的とする自動車ボデーパネルとするために、更に公知の
如く、電着塗装、中塗塗装、上塗塗装等が施されること
となるのであるが、本発明によって、そのようなＡｌパ
ネル表面は、処理ムラのない均一な非塗装面とされてい
るところから、塗装後の外観において、極めて優れたも
のとなり、均−且つ均質な塗装外観を与えることとなる
のである。

（実施例）以下に、本発明の幾つかの実施例を示し、本発明を更に
具体的に明らかにすることとするが、本発明が、そのよ
うな実施例の記載によって、何等の制約をも受けるもの
でないことは、言うまでもないところである。

また、本発明には、以下の実施例の他にも、更には上記
の具体的記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない限り
において、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正
、改良等を加え得るものであることが、理解されるべき
である。

なお、以下の実施例中の百分率は、特に断わりのない限
り、何れも重量基準によって示されるものである。

実施例　１厚さ＝１画の自動車ボデーパネル用の工業用Ａ２合金板
材（５０００系；　Ｍ　ｇ　＝　４．０〜５．０％）に
市販の防錆油を塗布し、空気中に１ケ月間放置した後、
それを供試板材として、次の表面処理に供した。

すなわち、上記の供試板材を、濃度；１０％、温度＝７
０°Ｃの硫酸水溶液に１．５分間浸漬した後、水洗、乾
燥した。次いで、市販のクロム酸りロメート系化成浴に
浸漬して、クロメート化成皮膜を、Ｃｒ量として１２０
■／　ｍ　Ｚとなるように形成した後、水洗、乾燥した
。

かくして得られた化成皮膜は、均一で、良好な外観を示
すものであり、またこの供試板材を通常の鋼板用のリン
酸亜鉛工程で処理した後でも、上゛記皮膜は均一で、良
好な外観を示した。供試板材の硫酸水溶液に浸漬、水洗
後の表面のＡＥＳ分析結果を、第１図に示すが、それよ
り明らかなように、板材表面のＭｇＯは殆ど完全に除去
されており、酸化皮膜厚さも非常に薄くなっていること
が認められる。

実施例　２実施例１で用いられた供試板材を試料として、それを、
濃度：１５％、温度：６５°Ｃのリン酸水溶液に１．５
分間浸漬した後、水洗を行なった。その後、市販のクロ
ム酸りロメート系化成浴に浸漬し、クロメート化成皮膜
を、Ｃｒ量として１００ｍｇ　／　ｍ　２となるように
形成し、その後水洗、乾燥した。得られた化成皮膜は均
一で、良好な外観を示すものであった。

実施例　３実施例１で用いられた供試板材を試料として、それを、
市販のＡ２用中性洗剤（デイツプソールＡｆｆｉ＃４７
）３％水溶液にて、６０°ＣＸ２分で予備脱脂し、そし
て水洗した後に、濃度＝１０％、温度＝７０°Ｃの硫酸
水溶液中に１分間浸漬し、水洗を行なった。更に、その
後、市販のリン酸りロメート系化成浴に浸漬し、リン酸
クロメート化成皮膜をＣｒ量として５０ｍｇ／ｍ２とな
るように形成した。

得られた化成皮膜は均一で、良好な外観を示すものであ
った。また、この試片を通常の鋼板用のリン酸亜鉛処理
工程で処理した後においても、上記皮膜は均一で、良好
な外観を保っていることが認められた。

実施例　４実施例１で用いた供試板材を試料として、それを、濃度
：１５％、温度：６０°Ｃの硫酸水溶液中に１分間浸漬
して処理せしめ、更に水洗を行なった後、市販のケイ酸
ソーダ、リン酸ソーダを含むアルカリ系脱脂剤（濃度：
５％、温度＝５０°Ｃ）に３分間浸漬せしめ、そして水
洗を施し、更に、その後、濃度：１０％、室温の硝酸水
溶液に浸漬して、スマットを除去し、水洗した。次いで
、その後に、市販のクロム酸りロメート化成浴に浸漬し
、クロメート化成皮膜をＣｒｆＪとして１１０■／　ｍ
　２　となるように形成した。得られた皮膜は均一で、
良好な外観を示すものであった。

実施例　５実施例１で用いた供試板材を試料として、それを、市販
のアルミニウム用中性洗剤（実施例３と同じ）で予備脱
脂し、濃度＝１５％、温度＝６０°Ｃの硫酸水溶液に２
分間浸漬した後、水洗した。

その後、市販のチタン塩含有の表面調整液でスプレー処
理し、次いで市販のフッ酸含有のリン酸亜鉛系化成皮膜
液に浸漬することにより、リン酸亜鉛化成皮膜を重量と
して０．９ｇ／ｍ２となる割合で形成した。得られた皮
膜は均一で、良好な外観を呈するものであった。

比較例　１実施例１で用いた供試板材を試料として、それを、市販
のケイ酸ソーダ・リン酸ソーダを含むアルカリ系脱脂剤
（実施例４と同じ薬品、同じ条件下）に浸漬して脱脂処
理を行ない、水洗した。その後、実施例４と同様なりロ
ム酸りロメート系化成浴に同様な条件下に浸漬処理する
ことにより、クロメート化成皮膜を形成した後、水洗、
乾燥を行なった。

かくして得られた皮膜は、皮膜量がＣｒ量として５０■
／　ｍ　２と少なく、皮膜外観も処理ムラが認められた
。また、アルカリ系脱脂剤浸漬・水洗を行ない、その後
、硝酸によるスマット除去・水洗を行なった試料につい
て、その表面のＡＥＳ分析結果を第２図に示すが、その
図から明らかなように、試料表面のＭｇＯは多量に残っ
ており、酸化皮膜厚さも厚く、充分に除去されていない
ことが認められる。

実施例　６実施例１で用いた供試板材を試料として、それを、温度
ニア０°Ｃの硫酸酸性浴に１．５分間浸漬した。なお、
この硫酸酸性浴は、濃度：１０％の硫酸水溶液にポリオ
キシエチレンノニルフェニルエーテル系界面活性剤を添
加して調製されたものである。そして、かかる酸性浴に
浸漬処理した後、水洗槽に２時間浸漬して、水洗を行な
った。以後は実施例１と同様な処理を施して、クロメー
ト化成皮膜を形成した。この得られた化成皮膜は均一で
、良好な外観を示すものであり、またＡｎ板表面には、
点食の発生は全く認められなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、それぞれ、実施例１及び比較例１
で評価されたＡＮパネル表面の状態を示すＡＥＳ分析グ
ラフである。出願人　　住友軽金属工業株式会社第１図第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ａｌ製自動車ボデーパネルの塗装に先立つ表面処
理において、所定の形状にプレス成形加工された自動車
ボデー用Ａｌパネルを、無機酸水溶液中に浸漬した後、
化成皮膜処理することを特徴とするＡｌ製自動車ボデー
パネルの表面処理方法。
（２）前記無機酸水溶液中に、ノニオン系界面活性剤を
添加することを特徴とする請求項（１）記載の表面処理
方法。
（３）前記無機酸水溶液中への浸漬処理に先立って、中
性溶液を用いた脱脂処理を行なうことを特徴とする請求
項（１）または（２）記載の表面処理方法。
（４）前記無機酸水溶液中への浸漬処理の後に、アルカ
リ性溶液を用いた脱脂処理を行なうことを特徴とする請
求項（１）または（２）記載の表面処理方法。