JPH0417680A - リン酸亜鉛処理性に優れる表面を有するアルミニウム合金材料 - Google Patents

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） 本発明はリン酸亜鉛処理性に優れる表面を有するアルミ
ニウム合金材料に関するもので、特に、リン酸亜鉛処理
による下地処理後塗装されるような用途（例、自動車パ
ネル材）において、優れた塗膜密着性と耐糸錆性が得ら
れる表面処理アルミニウム合金材料に関する。 （従来の技術及び解決しようとする課題）近年、アルミ
ニウム合金は、軽量化を目的として自動車の部品に採用
されつつあるが、パネル材のように耐糸錆性が要求され
る用途に対しては、クロム酸クロメート等の塗装下地処
理が必要とされていた。この点、通常の自動車塗装ライ
ンの下地処理にはリン酸亜鉛処理が採用されており、こ
の下地処理をアルミニウム合金の下地処理として適用す
ると耐糸錆性の点で充分な効果が現状では得られていな
い。 自動車パネル用のアルミニウム合金材料としては、Ａｌ
−Ｍｇ−Ｃｕ系合金が主に使用されているが、これは、
水系の合金は、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金に比べ、リン酸
亜鉛の析出が起こり易く、耐糸錆性に優れる、からであ
る。 しかし、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金は、塗装焼付は後の強
度が高く、自動車パネル材として優れた特性を有してい
るものの、逆に、リン酸亜鉛の析出が起こり難く、充分
な耐糸錆性が得られないため、リン酸亜鉛を下地処理と
する自動車パネルの用途においては殆ど使用されていな
いのが実情である。 ところで、アルミニウム合金板の表面にＺｎメツキを施
し、リン酸亜鉛処理性を改善する試みは既に特開昭−６
１−１５７６９３号等で行われてきているが、これらの
技術は、Ｚｎメツキ層により、リン酸亜鉛の処理性を改
善すると共に、リン酸亜鉛浴中へのアルミニウムイオン
の溶出防止を目的としたものである。したがって、メツ
キの目イ寸は量として１ｇ７ｍ２が必要となり、塗装面
仕上がり性や耐糸錆性が要求されないインナーパネルま
でＺｎメツキを施す必要がある。しかしながら、現実的
には処理面積や目付は量が多くなれば処理コストが増加
し、工業的に好ましくない。更にリン酸亜鉛処理後にお
いてＺｎの層が残留すると、塗膜に膨れを生じ易くなる
ため好ましくない。 このように、従来技術においては、例えばクロム酸クロ
メート処理の場合には耐糸錆性は向上できるが、以下に
示す工程が必要であり、専用の処理設備が必要で、且つ
排水処理等を含めた処理コストが高くなる。 〔クロム酸クロメート処理工程〕 洗浄→水洗→水洗→クロム酸りロメート→水洗（＊）→
水洗→乾燥 （＊）クローズドシステムによる排水処理が必要。 更に、自動車パネルの用途では、鋼板との同時処理を行
う場合、アルミニウム合金板のリン酸亜鉛処理浴の通過
が不可欠であるが、アルミニウムパネル材をリン酸亜鉛
処理するとリン酸亜鉛処理浴中へのアルミニウムイオン
の溶出が防止できず、浴からアルミニウムイオンを沈澱
除去するためにＦイオンの添加が不可欠となる。このＦ
イオン添加浴中では、表面皮膜が破壊され易くなり、ク
ロム酸クロメート処理したものでも充分な耐糸錆性が得
られなくなる。 本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、リン酸亜鉛
処理を施した場合において優れた耐糸錆性が得られる等
、優れたリン酸亜鉛処理性を有する表面処理アルミニウ
ム合金材料を低コストで提供することを目的とするもの
である。 （課題を解決するための手段） 本発明者らは、これらの問題点を解決すへく低コストで
耐糸錆性に優れる塗装下地処理方法の開発について鋭意
研究を重ねた結果、アルミニウム合金の表面にリン酸亜
鉛を均一微細に析出させることにより、塗装後の耐糸錆
性向上に著しい改善効果が得られることを見い出した。 そのためには、アルミニウム合金材料の表面に金属Ｚｎ
、金属Ｍｎ及びＳｉ酸化物で構成される金属及び酸化物
複合皮膜の層を形成し、リン酸亜鉛浴中で７ノードとし
て作用させると、アルミニウム合金素材表面のカソード
部でのリン酸亜鉛析出を促進させることができることを
見い出した。この場合、金属Ｚｎ、金属Ｍｎ及びＳｉ酸
化物からなる層は、全面に均一に行う必要はなく、極端
な場合、裏面にのみ析出させても、反対面側に析出する
リン酸亜鉛が微細に多く析出される。 以上の知見に基づいて本発明を完成したものである。 すなわち、本発明は、アルミニウム合金の表面に０．２
ｇ／ｍ２以上、２ｇ／ｍ２以下の金＠ｚｎ、金属Ｍｎ及
びＳｉ酸化物よりなる金属及び酸化物複合皮膜を有する
ことを特徴とするリン酸亜鉛処理性に優れる表面を有す
るアルミニウム合金材料を要旨とするものである。 以下に本発明を更に詳細に説明する。 （作用） 本発明において、アルミニウム合金表面に析出したＺｎ
はリン酸亜鉛処理浴中でアルミニウム表面上に電池を形
成し、アノードして作用する。リン酸亜鉛の析出は、被
処理材表面のｐＨ上昇により生じるが、ｐＨの上昇はカ
ソード領域で生じる。 またアノード部においても溶出した金属のｐＨ緩衝作用
でｐＨが上昇する。また、金属Ｚｎ、金属Ｍｎ及びＳｉ
酸化物からなる複合皮膜はリン酸亜鉛処理時に溶解し、
ｐＨの緩衝作用を助長する。したがって、本発明におい
て局部電池を積極的に構成させることにより、析出量を
増大させることが可能となる。 一方、アルミニウム合金のリン酸亜鉛処理においては、
リン酸亜鉛浴浸漬初期は、アルミニウムの溶解のみが進
行し、リン酸亜鉛の析出が生じない誘導期間があるが、
誘導期間を短くすることにより、析出核を増加させ、均
一微細なリン酸亜鉛の結晶が得られることが判明した。 本発明におけるアルミニウム合金表面の複合皮膜は、誘
導時間の短縮に有効であるため、均一微細で、塗装仕上
がり性、耐糸錆性向上に必要充分なリン酸亜鉛の析出量
が確保できる。したがって、リン酸亜鉛処理→カチオン
電着→中塗り、上塗りされた、例えば自動車パネル材の
表面性状や耐糸錆性を著しく向上できる。 本発明において金属Ｚｎ、金属Ｍｎ及びＳｉ酸化物より
なる複合皮膜の構成とした理由は以下のとおりである。 すなわち、本発明で得られるアルミニウム合金材料によ
れば、アルミニウムと、金属Ｚｎ、金属Ｍｎ及びＳｉ酸
化物よりなる複合皮膜との界面近傍には、密着性に優れ
、リン酸亜鉛浴中で溶出し、耐アルカリ性に優れるＭｎ
含有のリン酸亜鉛を析出させることができる。その結果
、カチオン電着後の耐糸錆性が向上するのである。表面
近傍に生成させるＳｉ酸化物は、ＺｎとＭｎよりなる金
属層の防食に不可欠である。 本発明における金属Ｚｎ、金属Ｍｎ及びＳｉ酸化物から
なる複合皮膜の析出量は、リン酸亜鉛浴中でのアノード
反応を維持するために必要な量があればよく、それ以上
の析出量は、塗装下地に活性なＺｎを含む層が残留する
ため好ましくない。 具体的には、金属Ｚｎ、金属Ｍｎ及びＳｉ酸化物からな
る複合皮膜の析出量が０．２ｇ／ｍ２未満では、リン酸
亜鉛処理前の脱脂洗浄工程での溶解等でリン酸亜鉛浴中
の必要量が残存しない場合が考えられるため、０．２ｇ
／ｍ２を下限値とする。なお、析出状況やリン酸亜鉛処
理工程によっては更に少量でもよい。 また、金属Ｚｎ、金＠　Ｍ　ｎ及びＳｉ酸化物よりなる
複合皮膜の析出量の上限としては、リン酸亜鉛処理後に
おいて、Ｚｎが層として存在しない範囲であればよく、
通常２ｇ／ｍ”が上限となる。Ｚｎの析出形態によって
は更に析出量を増加させても問題はないが、製造コスト
等も考慮し、２ｇ／ｍ”以下とする。 金属Ｚｎ、金属ＭｎとＳｉ酸化物よりなる複合皮膜に含
まれるＺｎの含有量は、リン酸亜鉛処理時のアノード点
として作用させるために、少なくとも皮膜総重量の３０
重量％以上が好ましく、３０重量％未満ではリン酸亜鉛
の析出速度が不充分となる。一方、８ｏ重量％を超えて
含有するとＺｎの溶出速度が増大し、アルミニウム合金
表面にリン酸亜鉛を析出させるために必要な共析皮膜量
が増大するため好ましくない。 アルミニウム合金材料表面に金属Ｚｎ、金属Ｍｎ及びＳ
ｉ酸化物よりなる複合皮膜を形成させる方法としては、
電気メツキ、置換メツキ、溶射等の方法があるが、Ｚｎ
の析出形態、析畠処理性、コスト及び塗装後の表面特性
、仕上がり性等を考慮すると、化学処理による置換処理
が好ましい。 前述の特開昭６１−１５７６９３号のように。 電気メツキの場合、脱脂工程と化学メツキの下地処理の
組み合わせが不可欠であり、また溶融Ｚｎメツキでは、
素材の材料特性上の面から、いずれも好ましくない。 本発明の場合には、リン酸亜鉛の析出部位は、Ｚｎメツ
キ層の表面ではなく、析出Ｚｎ近傍のアルミニウム合金
表面であり、この点が前述の特開昭６１−１５７６９３
号との大きな相違点である。 したがって、本発明では均一なＺｎメツキ層を必要とし
ないので、析出の前処理としては、処理材の表面が水は
じきをしない程度に脱脂されていればよく、焼鈍後析呂
処理を行う場合には、特別な前処理を必要としない（焼
鈍のままの素材でも可）。 したがって、生産性の向上、生産コストの低減効果は著
しく大きい。 本発明のアルミニウム合金材料を自動車パネルに使用し
た場合、鉄との同時処理を行う必要上、リン酸亜鉛処理
が一般に施され、その後カチオン電着、中塗り、上塗り
が施されるが、この場合、リン酸亜鉛の析出量が多く、
且つ均一微細に析出するため、塗装仕上がり性が向上し
、またアルミニウムパネル使用において最も大きな問題
点であった塗装材の耐糸錆性も著しく向上する。 また、本発明を適用できるアルミニウム合金の成分系及
び組成は特に制限されず、特に、従来、自動車パネル用
として、加工性、強度、耐食性が優れるものの、リン酸
亜鉛析出量が少なく、耐糸錆性が不充分となるＡｌ２−
３１−Ｍｇ系（６０００番系）に本発明を適用すると、
その効果が顕著である。 以下に本発明の実施例を示す。 （実施例） まず、素材としてＡ６００９合金（Ａｌ２−５ｉ　−Ｍ
ｇ系）及びＡ３１８２合金（Ａｌ−Ｍｇ系）の各圧延板
（１ｍｍＸ　７５ｍｍＸ　１５０＋ｍ）を準備した。 ス】１」Ｙ 上記Ａ６００９合金圧延板に第１表に示す種々の表面処
理を施した後、濃硝酸で皮膜を溶解し、皮膜重量を測定
した。ここで濃硝酸を用いたのは、濃硝酸では金属のア
ルミニウムは溶解せず、皮膜を溶解して化学分析できる
ためである。それらの結果を第１表に示す。 第１表より明らかなように１本発明例は、いずれも本発
明範囲内の皮膜重量及び皮膜構成を有している。 ス】１１圀 実施例１と同じ表面処理を施したＡ３１８２とＡ６００
９の圧延板について、自動車用パネル材と同様の脱脂及
び下地処理を行った後、カチオン電着塗装（膜厚２ｏμ
ｍ）を施し、耐糸錆性の評価を行った。下地処理は、け
い酸塩系脱脂洗浄→表面活性化処理→リン酸亜鉛処理を
採用した。耐糸錆性は、塩水噴霧（５％、３５℃、１日
）→湿潤試験（５０’ＣＸ８５％ＲＨ１６日）を１サイ
クルとし、５サイクル後の耐糸錆性で評価した。またリ
ン酸亜鉛処理性も評価した。それらの結果を第２表に示
す。 第２表より明らかなように、本発明例は、いずれもリン
酸亜鉛処理性、耐糸錆性に優れている。

【以下余白】

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、リン酸亜鉛の析
出量、形態が著しく向上し、優れたリン酸亜鉛処理性が
得られるため、塗装仕上がり性、耐糸錆性が大幅に改善
できる。特に、従来、リン酸亜鉛の析出が起こり難く、
耐糸錆性の点で不充分とされてきたＡβ−５１−Ｍｇ系
合金材料に本発明を適用した自動車のパネル材として使
用する場合には、現在使用されている表面処理ライン（
鉄用）で直接処理が可能で低コストであり、且つリン酸
亜鉛処理で従来から最大の問題点であった耐糸錆性の問
題が解決できるため、その効果は顕著である。 特許出願人　　株式会社神戸製鋼所 代理人弁理士　中　　村　　　尚

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルミニウム合金の表面に０．２ｇ／ｍ＾２以上
   、２ｇ／ｍ＾２以下の金属Ｚｎ、金属Ｍｎ及びＳｉ酸化
   物よりなる金属及び酸化物複合皮膜を有することを特徴
   とするリン酸亜鉛処理性に優れる表面を有するアルミニ
   ウム合金材料。
2. （２）複合皮膜に占めるＺｎの含有量が８０〜３０重量
   ％の範囲である請求項１に記載のアルミニウム合金材料
   。
3. （３）自動車のパネル材として使用されるものである請
   求項１又は２に記載のアルミニウム合金材料。
4. （４）アルミニウム合金がＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金であ
   る請求項１、２又は３に記載のアルミニウム合金材料。