JPH0344496A

JPH0344496A - 塗膜密着性に優れたアルミニウム又はアルミニウム合金材及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0344496A
Application number: JP17877189A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Yoshida; 吉田　敏裕; Motohiro Nanbae; 難波江　元広
Original assignee: Furukawa Aluminum Co Ltd
Current assignee: Furukawa Aluminum Co Ltd
Priority date: 1989-07-11
Filing date: 1989-07-11
Publication date: 1991-02-26

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】（産業上の利用分野）本発明は塗装膜との密着性に優れたアルミニウム又はア
ルミニウム合金材及びその製造方法に関するものである
。

（従来の技術）従来からアルミニウム又はアルミニウム合金（以下単に
アルミニウムという）塗装板は飲料用色、食缶、容器の
キャップ、建材、構造材、自動車用材等に使用されてい
る。このような用途においてその下地処理法としては、
■脱脂、エツチングの後にクロム酸塩又はジルコン酸塩
を含んだ処理浴により化学皮膜を生成させる化成処理、
■硫酸等各種溶液中にて処理する陽極酸化処理、■高温
水中又はそれにアミン等を添加した水溶液中にてアルミ
ニウムの水和酸化皮膜を生成させるベーマイト処理等が
ある。

このような下地処理法は用途に応じて様々に使い分けら
れる。とりわけ飲料用色、食缶、容器のキャップについ
てはクロム酸塩又はジルコン酸塩を含んだ処理浴による
化成処理が一般的であり、主に塗膜密着性、耐食性の向
上を目的としている。

（発明が解決しようとする課題）飲料缶、食缶、容器のキャップについては、通常、内容
物充填後に高温殺菌処理（レトルト処理）が必要になる
。しかし、上記高温殺菌処理を行った場合、キャップの
塗膜は処理前に密着性（初期密着性）のよかったものが
処理後の密着性（２次密着性）が悪くなることが多く極
端な場合は塗膜の剥離や耐食性の低下を引き起こし、内
容物中への缶材質の混入による衛生上の問題や、ピンホ
ールの発生による内容物の外部への漏れ等も発生してい
た。またキャンエンド（飲料用色、食缶等の上板）にお
いては、食品用（飲料用を含む）缶の上板に設けられて
いるスコアをタブによって取り去った際に端縁の塗膜片
が剥離して残留するという問題があった。このような現
象が起きることをフェザリング性が悪いといい、下地処
理の後に塗装される塗料の種類によっても大きく影響さ
れ、塩化ビニル樹脂系塗料を使用した場合には特に悪く
なる。

一方、昨今、食料品の種類の豊富化、嗜好の多様化に伴
い、アルミニウムに対して腐食性の太きい高塩素含有物
等についても内容物として充填する必要性が増大してお
り、より一層の耐食性向上が要求されている。

またアルミニウムの塗膜密着性を高めるため従来陽極酸
化を施すことが行われているが陽極酸化皮膜の孔は細長
い孔であり高温にさらされると皮膜にクラックを生じさ
せる原因となっていた。また陽極酸化皮膜の孔径な大き
くする方法としては従来、陽極酸化処理後に溶解性の高
い溶液例えば強酸、強アルカリ性溶液等に浸漬し微細孔
を広げるいわゆる拡孔処理があるが、生産性に劣るばか
りでなく、塗膜の密着性、加工性などはまだ十分とはい
えなかった。

本発明は上記従来技術の問題点を解決して塗膜密着性に
優れたアルミニウム又はアルミニウム合金材及びその製
造方法を提供する目的でなされたものである。

（課題を解決するための手段）すなわち本発明は、（１）表面に径２００Å以上、深さ
５μｍ以下の微細孔を孔占有面積率５〜６０％として設
けてなることを特徴とする塗膜密着性に優れたアルミニ
ウム材、（２）表面に塗膜を設けた前記（１）記載のア
ルミニウム材、（３）キャンエンド用である前記（２）
記載のアルミニウム材、（４）アルミニウム材をクロム
酸１０〜２００ｇ／氾及び硫酸０．１５〜１００ｇ／Ｃ
を含有する混合液を用いて、温度３０〜９０℃、電圧３
０〜１００Ｖで陽極酸化処理することを特徴とする塗膜
密着性に優れた前記（１）記載のアルミニウム材の製造
方法、（５）アルミニウム材にリン酸５０〜２５０ｇ／
ｌを含む液を用い、温度３０〜７０℃、電圧３０〜１２
０Ｖで陽極酸化処理することを特徴とする塗膜密着性に
優れたアルミニウム材の製造方法、（６）アルミニウム
材をクロム酸１０〜１００ｇ／ｌを含む液を用いて、温
度４０〜８０℃、電圧５０〜１２０Ｖで陽極酸化処理を
することを特徴とする前記１記載の塗膜密着性に優れた
アルミニウム材の製造方法、及び（７）アルミニウム材
がキャンエンド用である前記５又は６記載の塗膜密着性
に優れたアルミニウム材の製造方法を提供するものであ
る。

本発明においてはアルミニウム材表面に前記の如く特定
構造の微細孔を形成するが、これは見掛けの表面積に対
して微細孔の表面積を付加した実面積を増大し、塗料の
付着面積を増大することと、微細孔への塗料の侵入によ
る投錨効果（アンカー効果）により塗膜密着性を向上さ
せる作用を有する。

本発明においてアルミニウム材表面に形成する微細孔の
径を２００Å以上としたのは２００人未満では塗料が十
分に孔内に侵入しないためである。この微細孔の形状は
必ずしも円ではないので、孔径とは孔表面の面積をそれ
に相当する円におきかえた際の直径（円相当径）をいう
、微細孔の径が大きすぎると実表面積の増加がそれほど
期待できなくなるため、微細孔の径は２００〜３０００
人の範囲がよい。また深さを５ｔＬｍ以下としたのは５
μｍを越えると塗装後の成形加工において、塗膜に割れ
等の欠陥を発生しやすいためである。しかしあまり浅い
と所望の投錨効果が得られない恐れがあるため、より好
ましくは０．０２〜３μｍの範囲とする。

本発明において孔占有面積率とは、材表面を平面と仮定
した場合の全面積に対する孔の開口部面積の総計の割合
（％）をいう、孔占有面積を５〜６０％としたのは５％
未満では実表面積の増加が期待できないためであり、６
０％を越えるとアルマイト層内に空間が多くなり、アル
マイト皮膜自体の強度が低下し、これにより塗膜密着性
に劣ることとなるためである。好ましい範囲としては２
０〜５０％である。

またこのようなアルミニウム板表面性状を得る手段とし
て、ｌ）クロム酸と硫酸の混合溶液中、２）リン酸溶液
中又は３）クロム酸溶液中で陽極酸化処理を行う０次に
これについてさらに説明する。

まずクロム酸と硫酸の混合液を用いる場合、クロム酸ｌ
Ｏ〜２００　ｇ／ｌとする。クロム酸が１０　ｇ／ｌ未
満では成膜速度が遅く、２００　ｇ／２を越えると被処
理物表面にムラ等外観不良を生じるためである。硫酸０
．１５〜１００ｇ／ｌとしたのは０．１５ｇ７１未満で
は成膜速度が遅く、１００ｇ／ｌを越えると微細孔の径
が小さくなり、所望の孔径が得られなくなるためである
。

また処理温度を３０〜９０℃としたのは３０”Ｃ未満で
は成膜速度が遅く、９０℃を越えると微細孔の直径が大
きすぎ、実表面積の増加がそれほど期待できなくなるた
めである。さらに電圧を３０〜１００Ｖとしたのは３０
Ｖ未満では成膜速度が遅く、１００Ｖを越えると被処理
物表面に焼は等外観不良が生じるためである。この場合
電解時間は目的の微細孔を形成するに必要な時間であり
、特に制限はないが、通常１秒〜２分とする。通常アル
マイト皮膜は電解時間が長くなると孔径が大きく孔深さ
が深く孔占有面積率が大きくなる。処理時間を短くする
場合は電解電圧を高く、又は／及びｉ＆温を高く、又は
／及び液濃度を高くすることが有効である。

次にリン酸溶液を用いる場合リン酸５０〜２５０　ｇ／
ｌとする。リン酸５０ｇ／ｆｆ未満では成膜速度が遅く
、２５０ｇ／ｌを越えると被処理物表面にムラ等外観不
良が生じるためである。また処理温度を３０〜７０℃と
したのは３０”Ｃ未満では成膜速度が遅く、７０℃を越
えると処理Ｍ自体の陽極酸化皮膜に対する溶解性が高過
ぎ、生成した皮膜が処理中に溶解し、実質的に皮膜が形
成されないからである。さらに電圧を３０〜１２０Ｖと
したのは３０Ｖ未満では成膜速度が遅く、また、孔径が
小さいためであり、１２０Ｖを越えると被処理物表面に
焼は等外観不良を生じるためである。また電解時間は特
に制限はないが通常１秒〜３分とする。孔径、孔深さ、
孔占有面積率は電解時間に比例し、上記と同様処理時間
は電解電圧、液温及び液濃度を変化させることで調節可
能である。

またクロム酸溶液中において、クロム酸１０〜１００　
ｇ／ｌとしたのは１０　ｇ／Ａ未満では成膜速度が遅く
、ｌｏｏｇ／ｊ！を越えると被処理物表面にムラ等外観
不良を生じるためである。また処理温度を４０〜８０℃
としたのは４０”Ｃ未満では孔径が小さく、所望の大き
さが得られなく、８０℃を越えると被処理物表面にヤケ
等外観不良を生じるためである。さらに電圧を５０〜１
２０Ｖとしたのは５０Ｖ未満では孔径が小さいためであ
り、１２０Ｖを越えると被処理物表面にヤケ等外観不良
を生じるためである。また電解時間は好ましくは５秒〜
５分である。孔径、孔深さ、孔占有面積率は電解処理時
間に比例し、処理時間は電解電圧、液温及び液濃度を変
化させることで調節可能である。

以上の溶７夜による陽極酸化処理後の洗浄水の温度を５
０℃以下とするのが好ましく、５０℃を越えると陽極酸
化皮膜表面よりアルミニウムの水和物が生成し、微細孔
の径が小さくなり、所望の孔径が得られなくなることが
ある。

なお上記方法によって得られるアルミニウム材の表面に
孔径の大きい微細孔が形成され、本発明の目的の特定形
状の微細孔が形成される。この中で上記３）のクロム酸
溶液中で陽極酸化処理を行った場合、他の２法と異なり
断面形状が枝分かれ状の孔が形成される。他の２法（上
記１）、２）の方法）を用いた皮膜の孔はアルミ基′板
に対して垂直である。

したがって本発明方法によって得られたアルミニウム材
は加工性が大きく、塗装後の焼付けにより高温度にさら
されても皮膜にクラックが入らず、従来法に比べて耐食
性に優れる。また、より高温にさらされても安定である
ことから焼付は温度の高い塗料の下地としても使用でき
汎用性が高い。

またキャンエンドのフェザリング性については、下地処
理の後に塗装される塗料の種類によっても大きく影響さ
れ、塩化ビニル樹脂系塗料を使用した場合にはエポキシ
樹脂系塗料等地の塗料を用いた場合に比べて悪いが、（
特に２次密着性において顕著）、本発明はこのような場
合に有効でり、上記方法２）及び３）によって得たもの
は特に有効である。

本発明のアルミニウム材の製造方法として皮膜中に微細
孔を形成する例を実施態様として説明したが、製法はこ
れに限定されず、アルミニウム基材に直接、エツチング
などによって形成してもよいことはもちろんである。

本発明の用途としては飲料用缶、食缶、容器のキャップ
等を挙げたが、本用途以外の電子機器。

建材、構造材、自動車用部材等、密着性、耐食性、加工
性、生産性、を要求される用途にも十分使用可能である
。

（実施例）次に本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明する。

実施例１アルミニウム合金板（ＪＩＳ　　Ａ３０８２−ＨＩ３、
板厚０．３ｍｍ）を中性洗剤により脱脂を行い、その後
アルカリＰａＭ中でエツチングを行った。このアルミニ
ウム合金板を第１表のような条件にて電解エツチングを
行い塗装用試料とした。

評価項目のなかでＴピール強度とフェザリング性は塗膜
２次密着性に関わる試験であり、ＥＲＶとはエナメルレ
イターバリューのことであり、加工性の指標である。そ
の試験方法は以下の通りである。

１）Ｔピール強度試験片作製方法を第１図に測定方法を第２図に示す。焼
付は後の試料を５ｍｍＸ　１００ｍｍに切出し試験片ｌ
とした。この試験片ｌとｌの間にナイロンフィルム２を
挟み、ホットプレス３によって２００℃、３０ｓｅｃの
加熱圧着を行った。その試験片を純水中に１００℃、３
０ｍ１ｎ浸漬した後引張試験機に取付け、第２図に示す
ごとく引張速度２００ｍｍ／ｍｉｎにて剥離を行い、そ
の際のチャート紙の記録から剥離強度を求めた。なお４
はアルミニウム合金板、５は塗膜である。

２）フェザリング性焼付は後の試料を第３図に示すような缶６の上板（キャ
ンエンド）７に成形し、スコア８、タブ９を取付けた。

その試験片を純水中に１００’Ｃ１３Ｃ１３Ｏ浸漬しタ
ブ９を引張った後第４図（ａ）〜（ｈ）に示すようにキ
ャンエンドの開口部１０の塗膜残り１１の形態を調査し
た。塗膜残りの程度によって目視観察にて０〜５のレイ
ティングナンバーを付け、レイティングナンバーの小さ
い方を良と判断した。

３）ＥＲＶ　（エナメルレイターバリュー）焼付は後の
試料を３０ｍｍＸ５０ｍｍに切出し、第５図に示す様に
サンプル１２をこのサンプルと同じ板厚０．３ｍｍのス
ペーサー１３を２枚介して折曲げる。一方、第６図に示
すようにステンレス製の容器１４の中に１％ＮａＣβ溶
液１５とその液を浸したスポンジ１６を入れ、サンプル
１２の折曲げ部をスポンジ１６に接するようにしてセッ
トする。なおサンプル１２と接するスポンジ１６の巾は
２ｃｍとする。デジタルエナメルレイク−（ピコ社１）
１７にサンプル１２とステンレス製の容器１４より電極
を取り、流れた電流値を読み取る。電流値が大きいと折
曲げによる塗膜欠陥が多いか又は大きいということを示
す。

以上の結果を第１表に示す。

第１表の結果から明白なように本発明によるものは塗膜
密着性、加工性ともに比較例に比べて優れていた。

実施例２第２表の陽極酸化条件以外は実施例１と同様にして試料
を作製し、実施例１と同様の試験を行った。

その結果を第２表に示す。

第２表の結果から明白なように本発明によるものは塗膜
密着性、加工性と６に比較例に比べて優れていた。

実施例３第３表の陽極酸化処理条件以外は実施例１と同様にして
試料を作製し、実施例１と同様の試験を行った。

以上の結果を第３表に示す。

第３表の結果から明白なように本発明によるちのは塗膜
密着性、加工性ともに比較例に比べて優れていた。なお
得られた材の表面断面形状は第７図のようであった。図
中１８は基材、１９は陽極酸化皮膜、２０は細孔である
。

（発明の効果）本発明によれば塗装膜の密着性（初期及び２次）に優れ
たアルミニウム又はアルミニウム合金材を得ることがで
きる。この材に塗装を施したものはキャンエンド用部材
として最適である。ちちろん電子機器、建材、構造材、
自動車用部材等にもにも十分使用可能である。これら材
料の製造方法は処理時間が短く製造コストの低減となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はＴピール強度試験のための試験片作製
方法及び試験方法の説明断面図、第３図、第４図（ａ）
〜（ｈ）はフェザーリング性の試験方法の説明図、第５
図及び第６図はエナメルレイターバリュー試験方法の説
明図、第７図は本発明の実施例３（クロム酸溶岐中での
陽極酸化処理）により得られた材料の断面を示す模式図
である。符号の説明ｌ・・・試験片、２・・・フィルム、３・・・ホットプ
レス、４・・・アルミニウム板、５・・・塗膜、６・・
・缶、７・・・キャンエンド、８・・・スコア、９・・
・タブ、１０・・・開口部、１１・・・塗膜残り、１２
・・・サンプル、１３・・・スペーサー　１４・・・容
器、１５・・・ＮａＣβ溶液、１６・・・スポンジ、１
７・・・デジタルエナメルレイター、１８・・・基材、
１９・・・陽極酸化皮膜、２０・・・孔。第１図第２賄４アＡミニウム板第３図（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄｌ（ｅｌ（ｆ）（ｇｌ（ｈ）第５図第６図１６スポンジ第７図１８基材

Claims

【特許請求の範囲】（１）表面に径２００Å以上、深さ５μｍ以下の微細孔
を孔占有面積率５〜６０％として設けてなることを特徴
とする塗膜密着性に優れたアルミニウム又はアルミニウ
ム合金材。（２）表面に塗膜を設けた請求項１記載のア
ルミニウム又はアルミニウム合金材。（３）キャンエンド用である請求項２記載のアルミニウ
ム又はアルミニウム合金材。（４）アルミニウム又はアルミニウム合金材をクロム酸
１０〜２００ｇ／ｌ及び硫酸０．１５〜１００ｇ／ｌを
含有する混合液を用いて、温度３０〜９０℃、電圧３０
〜１００Ｖで陽極酸化処理することを特徴とする塗膜密
着性に優れた請求項１記載のアルミニウム又はアルミニ
ウム合金材の製造方法。（５）アルミニウム又はアルミニウム合金材にリン酸５
０〜２５０ｇ／ｌを含む液を用い、温度３０〜７０℃、
電圧３０〜１２０Ｖで陽極酸化処理することを特徴とす
る塗膜密着性に優れたアルミニウム又はアルミニウム合
金材の製造方法。（６）アルミニウム又はアルミニウム合金材をクロム酸
１０〜１００ｇ／ｌを含む液を用いて、温度４０〜８０
℃、電圧５０〜１２０Ｖで陽極酸化処理をすることを特
徴とする請求項１記載の塗膜密着性に優れたアルミニウ
ム又はアルミニウム合金材の製造方法。（７）アルミニウム又はアルミニウム合金材がキャンエ
ンド用である請求項５又は６記載の塗膜密着性に優れた
アルミニウム又はアルミニウム合金材の製造方法。