JPH04329866A - 耐食性に優れたＡｌまたはＡｌ合金板 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は外壁や内壁、屋根等の建
築材料、家庭電化製品、意匠性製品等に用いられる耐食
性に優れたＡｌまたはＡｌ合金（以下Ａｌ合金で代表す
る）板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】Ａｌ合金材は鉄系材に比べ、軽くて外観
に清潔感があり、且つ耐食性も優れていることから、Ａ
ｌ合金材自身の色調を生かしたＡｌ合金板として、また
有機系塗料および電解法によって着色した各種カラーＡ
ｌ合金板として、上記各分野において多用されている。

【０００３】これらのＡｌ合金板に求められる要求特性
としては、意匠性、耐食性（耐候性、耐湿性）、耐傷つ
き性、加工性、耐指紋性或は耐汚染性等が挙げられるが
、中でも耐食性は上記分野において最も大切な特性の１
つである。

【０００４】アルミニウムはそれ自体が耐食性に優れた
材料であり、一般使用環境下では、短期間の内に白錆の
発生や金属光沢の消失を見ることは少ない。しかしなが
ら比較的厳しい腐食環境の場合、具体的には塩化物や臭
化物等に基づいてハロゲン化物イオンが存在する環境下
では、表面に孔食（ｐｉｔｔｉｎｇ　腐食）が生じる他
、白錆が局部的に発生し、Ａｌ合金板表面の意匠性、審
美性を損なっている。

【０００５】そこで上記Ａｌ合金板の耐食性改善（主と
して耐孔食性改善）を目的として種々の方法でアルミニ
ウム板の耐食性を改善している。例えば、後処理として
表面に各種クロメート皮膜を形成させたものがある。ク
ロメート処理は、アルミニウム帯を連続的にライン処理
出来るという、生産性の面で大きなメリットを有してい
るが、クロメート皮膜が非常に薄いものであるため、加
工時の外力や腐食によって破壊或は損傷を生じ易く、孔
食防止効果の確実性に非常に乏しいという欠点があり、
耐食性改善効果は十分でない。また表面の耐傷つき性の
点でも十分な効果が得られず、更にはクロメート処理時
の作業環境の問題、使用時の溶出Ｃｒイオンの問題等が
あるため、用途が限定されてしまうという欠点を有して
いる。

【０００６】また他の方法として、シュウ酸、クロム酸
、硫酸、或はリン酸系の各水溶液中で、電気分解による
陽極酸化処理を行ってＡｌ合金表面に耐食性酸化物系皮
膜を形成させる、いわゆるアルマイト処理によって耐食
性を改善することも実施されている。アルマイト皮膜は
Ａｌ合金素材を腐食環境から保護し、孔食を抑制すると
ともに、表面硬度を上昇させる機能をも有していること
から、加工時および使用時における表面の耐傷つき性向
上に寄与することができる。また上記アルマイト処理法
を採用する場合は陽極酸化処理溶液に各種化合物を添加
したり、またはアルマイト皮膜形成後に有色金属イオン
および有機系染料等を含浸させて着色アルマイト皮膜を
形成させたカラーＡｌ合金材料を得ることも可能である
ため、現在種々のアルマイトの処理が汎用されている。

【０００７】しかし、耐食性の効果を得るために必要な
アルマイト皮膜厚さを得ようとすると、上記陽極酸化処
理に１０分間〜１時間と長時間を要するため、アルミニ
ウム帯を連続的にライン処理することが不可能であり、
切り板によるバッチ式処理に限定される。そのため生産
性が悪く製造コスト的に不利である。またアルマイト皮
膜は一般に多孔質の結晶性皮膜であるので、塩化物イオ
ン等の腐食性イオンが侵入しやすく、耐食性皮膜として
の機能は充分ではない。

【０００８】そこで多孔質皮膜の耐食性を改善する技術
として、アルマイト処理後に水蒸気等による封孔処理が
行われている。しかしながら本封孔処理もアルマイト処
理と同様に、高圧の水蒸気中で３０〜６０分間の長時間
処理を行うものであるため、アルミニウム帯を連続ライ
ン処理出来るものではなく、オートクレーブ等によるバ
ッチ式処理に制約され、生産性の点で不利である。以上
の点から、アルミニウム板へのアルマイト処理および封
孔処理は、アルミニウムの原板に適用されるケースは少
なく、既加工成形品または鋳型成形品に対して本処理を
適用することが多い。

【０００９】更に上記各種クロメート皮膜およびアルマ
イト皮膜処理以外の方法として、Ａｌ合金板表面に有機
系樹脂を塗装することによって、上記耐食性や耐候性、
耐変色性等の性能を改善することが実施されている。塗
装処理はロールコート以外に電着塗装或は粉体塗装等が
可能であり、Ａｌ合金帯を連続的にライン処理できるた
め生産性に非常に優れている。また塗布する有機系樹脂
の種類、染料および顔料の種類を適宜選定することによ
って、各種用途及び各種ニーズに応じた様々な塗装アル
ミニウム板が工業的に生産されている。しかし塗装され
る有機系樹脂自身の耐食性及び加工性等に問題が残され
ており、表面に加工等による傷が発生することが多い場
合、或はハロゲン化物イオン等が存在する腐食性の比較
的厳しい環境下、または太陽光の紫外線が厳しい環境下
で使用すると、有機系樹脂層が含水・分解・劣化し、塗
膜下での腐食や変色の発生・進行および褪色等を生じ、
意匠性、美観性が急激に損なわれるという欠点を有して
いる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の様な事
情に鑑みてなされたものであって、耐食性に優れしかも
安価に製造することの出来るＡｌ合金板を提供しようと
するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の耐食性に優れた
Ａｌ合金板は表面に膜厚１μｍ以上の蒸着非晶質酸化物
めっき層を有する点に要旨がある。また該蒸着非晶質酸
化物めっき層がＳｉＯｘまたは／およびＡｌｘＯｙのも
のは耐食改善効果が特に優れているので好ましい。

【００１２】

【作用】本発明者らは、アルミニウム板の耐食性を改善
するために、特に塩素イオン等のハロゲン化物イオンか
らＡｌ合金板表面を保護するためのコーティング処理に
ついて検討した。具体的には、真空蒸着法によって連続
的にＡｌ合金帯表面上へ酸化物めっき層を施す研究を行
ない、酸化物めっき層の保護層としての役割について検
討した。その結果、Ａｌ合金基板表面上に、蒸着非晶質
酸化物めっき層を１μｍ　以上施すことによって、優れ
た耐食性を付与できることを見い出し、本発明に至った
。 以下更に詳しく説明する。

【００１３】まず蒸着非晶質酸化物めっき層の膜厚は１
μｍ　以上であることが必要である。１μｍ　未満では
非晶質酸化物めっき層を連続的に被処理板表面に均一に
施すことが容易でなく、よって該酸化物めっき層の薄い
部分や欠陥部分から、被処理板であるＡｌ合金基板の腐
食が生じ易くなる。従って使用時の耐食性を長期にわた
って維持するためには、該酸化物めっき層を１μｍ　以
上とする必要がある。また使用環境が厳しい場合には、
５μｍ　程度施すことが好ましい。

【００１４】なお膜厚の上限については特に制限される
ものではなく、めっき膜厚の増加と共に耐食性即ち孔食
発生抑制効果が増大する。しかし該酸化物めっき層の膜
厚を増加させると、酸化物の種類によっては被処理板自
身の有する特有の色調及び金属光沢を低下させ、意匠性
を損なう場合がある。また本発明のＡｌ合金板を加工し
て使用する場合には、該酸化物めっき層が非常に硬いも
のであるため、酸化物めっき層が厚すぎると、アルミニ
ウム板表面から該酸化物めっき層の一部が剥離して、い
わゆるパウダリング現象を生じ易くなる。この様な蒸着
非晶質酸化物めっき層の剥離は、使用時の耐食性の改善
効果を減少させると共に、プレス加工時等の傷つきの原
因にもなる。更に必要以上の膜厚は、コストアップにつ
ながるだけであり、経済的に不利である。従って該酸化
物めっき層の付着量は２０μｍ　以下、好ましくは１０
μｍ　以下程度がよいと考えられる。

【００１５】本発明で規定する蒸着非晶質酸化物系めっ
きとは、非晶質構造を有するものを意味する。結晶質の
酸化物めっき（いわゆる薄膜Ｘ線回折法にて酸化物に起
因するピークが認められる場合）は、非晶質構造（アモ
ルファス構造）を有する酸化物めっきと比較して、同じ
めっき膜厚をアルミニウム系基板に付与しても、耐孔食
性に劣り、腐食環境下による保護皮膜としての機能が劣
っている。この理由は明らかではないが、結晶質を有す
る酸化物めっき皮膜の方が、非晶質皮膜の場合に比べて
めっき層のピンホールや結晶粒界等の欠陥が多いために
、該欠陥を通じてＡｌ合金基板の腐食が進行し易くなる
ためであると考えられる。従って本発明の蒸着酸化物め
っき皮膜は、非晶質皮膜であることが耐食性の点で必要
不可欠である。

【００１６】該酸化物めっき層を構成する酸化物の種類
は何等制限されるものではなく、一般の各種金属酸化物
を採用することができる。但し該酸化物めっき層のＡｌ
合金板に対する保護作用という役割を考えれば、使用時
に変質・分解しにくいこと、特に大気中の水分と反応し
て、水酸化物またはオキシ水酸化物になりにくいもの、
塩素イオン等のハロゲンイオンと反応して、ハロゲン化
物になりにくいものが好ましい。よって、具体的な酸化
物の種類としては、酸化珪素または酸化アルミニウムに
よって構成されることが好ましい。更にこれら両酸化物
から構成される複合酸化物や複層めっき層が挙げられる
。酸化珪素（シリコン酸化物；通称シリカ）および酸化
アルミニウム（アルミニウム酸化物；通称アルミナ）は
、アルミニウム板の耐食性改善効果が特に優れ、使用時
に水分、ハロゲンイオン等に侵されにくいこと、太陽光
による分解が生じにくいこと、アルミニウム基板との密
着性に優れていること等の優れた特性を有している。 更に酸化珪素および酸化アルミニウムは、酸化物の中で
も真空中での蒸気圧が高い部類に属し、通常の電子線加
熱方式による真空蒸着法によって容易に蒸発させること
が可能なため、連続生産性に優れている。

【００１７】また本発明の蒸着非晶質酸化物めっき層を
アルミニウム板表面に形成させるための手段も特に限定
されるものではなく、電子線加熱（ＥＢ蒸着法）或はレ
ーザビーム加熱等による真空蒸着法を適宜使用すること
が出来る。この中でも電子線加熱は、電子線が高エネル
ギー、高エネルギー密度を有する加熱源であり、電子線
を発生させるための電子銃（ＥＢガン）が、高価ではあ
るがメンテナンス性に優れ、電子線の発生・停止を容易
に行うことが出来るという点で、有利な加熱・蒸発手段
であると言える。また電子線は蒸発させたい原料の表面
に直接照射することが出来るため、加熱・蒸発効率が高
く、結果として蒸発原料の蒸発速度を大きくすることが
可能であると共に、酸化物めっき層を形成するバルク状
の酸化物原料を直接加熱蒸発させることが出来る。以上
の点から、Ａｌ合金帯に連続的に処理する工業的生産性
の点からみると、電子線加熱方式は最も有力な手段の１
つと考えられる。但し本発明で規定する蒸着非晶質酸化
物めっき層の形成手段は、上記方法に限定するものでは
なく、通常の蒸着法以外に、酸素ガスを導入しながら各
種金属をイオン化させて蒸着させる各種反応性イオンプ
レーティング法、導入した酸素ガスをイオン化し、各種
金属を蒸着させるイオンビームアシスト蒸着法、各種反
応性スパッタリング法、各種ＣＶＤ法も本発明のＡｌ合
金表面処理材料を得るための手段として含まれる。特に
反応性イオンプレーティング法を採用すれば、金属蒸気
の有するエネルギーが通常の真空蒸着に比べて高くなる
ので、得られる蒸着非晶質酸化物めっき層の被処理板に
対するめっき密着性の向上、非晶質酸化物めっき層のピ
ンホール低減による耐食性の更なる向上が可能となり好
ましい。

【００１８】以上Ａｌ合金板の表面に蒸着法にて所定膜
厚の非晶質酸化物めっき層を施すことによって、耐食性
（耐孔食性）にすぐれた意匠性材料となり得ることが明
らかになったが、該酸化物めっき層は、耐食性機能のみ
ならず、耐傷つき性、耐指紋性等の諸特性について検討
した結果優れた性能を示していた。

【００１９】以下実施例によって本発明をさらに詳述す
るが、下記実施例は本発明を制限するものではなく、前
・後記の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施することはす
べて本発明の技術範囲に包含される。

【００２０】

【実施例】純アルミニウム帯（ＪＩＳ　Ａ１０５０Ｐ）
及びアルミニウム合金帯（ＪＩＳ　Ａ５０５２Ｐ）を被
めっき基板として、図１に示す設備を用いて種々の条件
にて蒸着非晶質酸化物めっき層を連続的に施した。更に
比較材として、上記材料に後処理（化成処理）として、
下記に示す条件で塗布型クロメート処理したもの、アル
マイト処理したもの及び有機系クリアー樹脂を塗布した
ものを別途作成した。

【００２１】＜蒸着酸化物めっき条件＞被めっき板前処
理：アルカリ電解脱脂−水洗−乾燥後に真空中に導入し
、電子線照射による加熱及びＡｒイオンボンバードメン
トによる表面の活性化前処理めっき前の被めっき板温度
：　　１００　℃蒸発原料（図１中の１５に該当）：　
　ＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３（純度９９．９％以上） 蒸発槽（図１中の１６に該当）：　　グラファイト系蒸
発槽蒸発原料の加熱蒸発源：　　ピアス型電子銃（最大
出力３００ＫＷ） 蒸着室真空度：　　約１×１０−２Ｐａ以下

【００２２
】＜クロメート処理条件＞ 種類：　　塗布型クロメート処理 クロメート付着量：　　全Ｃｒ付着量で３０ｍｇ／ｍ２
塗布方法：　　ロールコータにて塗布した後、７０度で
乾燥

【００２３】＜アルマイト処理条件＞ 電解条件：　　シュウ酸系水溶液による陽極酸化処理シ
ュウ酸温度：　　３ｗｔ％ 溶液温度：　　２５℃ 電圧：　　１００　Ｖ 電流密度：　　２Ａ／ｄｍ２

【００２４】＜有機系樹脂塗布条件＞ 樹脂種類：　　ポリエチレン系クリアー樹脂ポリアクリ
ル系クリアー樹脂 ポリエポキシ系クリアー樹脂 フッ素系クリアー樹脂 塗布量：　　付着量で１．０ｇ／ｍ２ 塗布方法：　　ロールコータ塗布した後、１５０　℃で
乾燥

【００２５】＜耐食性評価試験＞ 評価試験−１ 塩水噴霧試験（５％ＮａＣｌ水溶液、３５℃）を行い、
供試材の腐食による白錆が発生するまでの試験時間で評
価した。 ○：　　白錆発生３００　時間以上 △：　　白錆発生２４〜３００　時間 ×：　　白錆発生２４時間以内

【００２６】評価試験−２ サンシャインウェザー試験装置を用いて、耐食性を評価
した。 試験条件：照射時　　温度６０℃　　相対湿度５０％Ｒ
Ｈ　　３０分暗黒時　　温度３５℃　　相対湿度９５％
ＲＨ　　３０分照射時−暗黒時の計６０分を１サイクル
として計５０サイクル実施 試験後の供試材表面の変色状況、錆発生状況を観察し、
耐食性を評価した。 ○：変色や錆発生が全くまたは殆どなく、耐食性優れる
△：変色や錆発生が多少生じ、耐食性やや劣る×：変色
や錆発生が激しく生じ、耐食性劣る得られた結果を比較
材の測定結果と共に表１及び表２に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【表２】

【００２９】表１および表２から明らかなように本発明
で規定する蒸着非晶質酸化物めっきＡｌ合金板は優れた
耐食性を有して入るが、酸化物めっき層を有しない場合
（Ｎｏ．６，１６）、またはそのめっき付着量が本発明
で規定する値より少ない場合（Ｎｏ．１，２，７，８，
１２，１３，１７，１８）は、耐食性が十分でないこと
がわかる。また比較材として作製した化成処理材（クロ
メート処理材：Ｎｏ．２１，２２、アルマイト処理材：
Ｎｏ．２３，２４、有機系クリアー樹脂塗布材：Ｎｏ．
２５〜３２）については、アルミニウム板の種類にかか
わらず耐食性が不十分であり、被処理板の保護効果が本
発明材に比べて劣ることがわかった。

【００３０】

【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、耐
食性に優れたＡｌ合金板を提供することができるように
なった。また本発明のＡｌ合金板は連続して製造できる
ので、生産性にも優れている。しかも適度な硬さを有し
ているので、耐傷つき性にも優れ、更には耐指紋性等の
特性も優れたＡｌ合金板である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＡｌ合金板を製造するための装置の１
例を示す概略説明図。

【符号の説明】

１　　連続アルミニウム帯又はアルミニウム合金帯２　
　ペイオフリール ３　　アルカリ脱脂槽 ４　　水洗槽 ５　　ドライヤー ６　　入側真空シール装置 ７　　シールロール ８　　加熱室 ９　　電子銃 １０　　電子線 １１　　バックアップロール １２　　表面活性化室 １３　　イオンボンバード装置 １４　　蒸着室 １５　蒸発原料 １６　蒸発槽 １７　　出側真空シール装置 １８　　出側窒素ガス冷却帯 １９　　テンションリール

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　表面に膜厚１μｍ以上の蒸着非晶質酸
   化物めっき層を有することを特徴とする耐食性に優れた
   ＡｌまたはＡｌ合金板。
2. 【請求項２】　　請求項１記載の蒸着非晶質酸化物めっ
   き層がＳｉＯｘまたは／およびＡｌｘＯｙで構成されて
   いることを特徴とする耐食性に優れたＡｌまたはＡｌ合
   金板。