JPH048515B2

JPH048515B2 -

Info

Publication number: JPH048515B2
Application number: JP57222792A
Authority: JP
Priority date: 1982-12-17
Filing date: 1982-12-17
Publication date: 1992-02-17
Also published as: JPS59113199A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、アルミニウム（以下単にAlと記す）
の合金鋳物及び合金ダイカストの表面処理法に関
し、更に詳しくは、Al合金鋳物及びAl合金ダイ
カストに均一な化学皮膜又は陽極酸化皮膜を形成
させた後、塗装を行なう方法に関する。 Al合金鋳物は、砂型、金型、シエルモールド
等に溶湯を流し込んで鋳造されており、Al合金
ダイカストは、溶湯に圧力を加えて金型に高速度
で注入し、成型されている。Al合金鋳物及びAl
合金ダイカストは、JIS Ｈ 5205及びJIS Ｈ
5302に夫々規定された組成を有しており、一般的
な展伸材に比してSi、Mg、Cu、Fe等の添加金属
元素量が非常に多い。これ等の添加成分は、鋳造
性、切削性等を大巾に改善するが、一方では、湯
じわ、湯境、巣穴等の原因となり、表面処理後の
外観を損う原因の一つともなつている。又、化学
研摩後においてもこれ等合金の化学皮膜処理及び
陽極酸化処理は困難であり、陽極酸化皮膜形成能
のある一部の合金を除いては、鋳造のまま使用す
るか或いは含銅シルミン系合金等の様に直接塗装
による表面処理を行なつているのが現状である。
これ等合金の化学皮膜処理及び陽極酸化処理が困
難であるのは、主として以下の如き理由によるも
のと考えられる。 (イ) Al展伸材に比してSi等の添加元素量が大き
い為、化学皮膜処理又は陽極酸化処理に際し、
Si濃度の大きな表層部のいわゆるチル層におけ
るこれ等元素の挙動が不均一となる。 (ロ) 巣穴、非金属介在物の存在等の鋳造欠陥が存
在し、更に結晶粒の不均一、湯流れ模様等の鋳
造組成上の不均一が存在する。これ等合金の表面処理性改善の為には、種々の
提案がなされているが、いずれも十分満足すべき
ものと言い難い。例えば、特公昭54−31744号公
報には、弗酸又は弗酸化合物を主成分とする浴に
よるAl合金ダイカストの処理方法が開示されて
いるが、この方法も、(a)合金中の添加成分のみな
らず、Al自体をも激しく溶解させるので、粗面
化が進行し、精密機械部品等の場合には寸法精度
上問題を生ずる、(b)陽極酸化後に染色を行なう場
合、染料の吸着量が少ない、(c)複雑な形状を有す
るAlダイカスト成形品は、前工程からの水を常
に含んでいるので、この水分が浴液中の水分含有
量を大きく変動させる。この為、反応速度が大き
く変つて被処理製品の粗面度が不均一となつて、
寸法精度が低下する、等の点で改善の必要があ
る。特公昭56−47274号公報に記載の方法では、
加熱処理により金属結晶学的に合金を均質化して
いるが、この方法では、含銅シルミン系ダイカス
ト等の表面処理性を改善することは出来ない。本発明者は、Al合金鋳物及びAl合金ダイカス
トの表面処理及び塗装における問題点に鑑みて
種々研究を重ねた結果、常法による脱脂を終えた
素材に対し、リン酸を主成分とする浴液並びに弗
酸及び弗素化合物の少なくとも１種、リン酸及び
硝酸を含有する浴液により順次化学研摩を行な
い、次いで振動バレル処理及び／又はブラスト処
理により表面素地調整を行なう場合には、処理性
が著るしく改善され、化学皮膜処理又は陽極酸化
処理に引続く塗装を容易に行なうことが出来るこ
とを見出した。本発明は、この様な新知見に基い
て完成されたものである。以下本発明の各処理工程について詳述する。以
下において“％”とあるのは、“重量％”を示す。 (1) Al合金鋳物又はダイカスト素材をリン酸を
主成分とする浴液により化学研摩する。化学研摩
浴としては、Al展伸材の化学研研摩に通常使用
されているリン酸系浴を使用することが出来る。
浴組成、研摩条件等の若干を例示すれば、以下の
通りである。尚、AC1A，AC2B，AC4C，
AC5B，AC7A，AC8C等のAl合金鋳物並びに
ADC3，ADC5，ADC6，ADC7，ADC10等のAl
合金ダイカストの様に合金中のSi含有量が10％以
下のものについては、下記の各浴に硫酸を添加し
ても差支えない。 (i) 素材を89％H₃PO₄40〜80％、HNO₃2〜60％
及び残余水からなる浴中で温度80〜100℃程度、
時間６〜120秒程度化学研摩した後、水洗する。
酸化窒素発生防止の為には、尿素、氷酢酸等を
浴に添加する場合もある。 (ii) H₃PO₄（比重1.697）40〜80％、HNO₃（比重
1.42）２〜10％及び残余水からなる浴中で温度
90〜110程度、時間30〜240秒程度化学研摩した
後、水洗する。酸化窒素発生防止の為尿素等を
添加する場合もあることは、前記と同様であ
る。 (iii) H₃PO₄（比重1.697）50〜80％、HNO₃（比重
1.42）５〜20％及びCH₃COOH（比重1.06）３
〜20％からなる浴中で温度90〜110℃程度で適
当時間化学研摩し、水洗する。酸化窒素発生防
止の為には添加剤を使用しても良い。 (iv) H₃PO₄（比重1.697）70〜80％、硝酸（比重
1.42）３〜５％、酢酸（比重1.06）５〜15％、
硝酸銅0.05〜1W／Ｖ％及び残余水からなる浴
中で温度90〜100℃程度、時間60〜300秒程度化
学研摩し、水洗する。酸化窒素発生防止につい
ては上記と同様にすることが出来る。 (2) 次いで上記の処理を終えたAl合金鋳物又は
Al合金ダイカストの素材を弗酸及び弗素化合物
の少なくとも１種、リン酸及び硝酸を含有する浴
液により処理する。 (i) 弗酸及び弗素化合物は、それぞれ単独で使用
しても良く、或いは２種以上を併用しても良
い。本発明で使用する弗素化合物としては、
NaF，KF，NH₄F，NH₄HF₂，KHF₂等が溶
解度、価格等の点で工業的に有利であるが、強
酸性溶液に可溶性のケイ弗化物、弗化金属塩等
も使用可能である。弗酸及び／又は弗素化合物
の量は、浴液中弗素イオンとして２〜15％とす
ることが好ましい。弗素イオンの量が２％未満
では、表面処理効果が十分に発揮されないた
め、反応速度が小さく、被処理物表面からのス
マツト除去が不十分であり、製品としての外観
が劣る。15％を上回る場合には、NO_xの発生
量が急激に増大し、作業条件を悪化させる。 (ii) リン酸の量は、浴液中35〜75％とすることが
好ましい。リン酸の量が35％未満の場合には、
スマツトの除去が十分に行われず、且つNO_x
発生量も増大するのに対し、75％を上回ると、
反応速度が小さくなる。 (iii) 硝酸の量は、浴液中２〜25％とすることが好
ましい。硝酸の量が２％未満の場合には、反応
速度が小さく、スマツトの除去が不十分とな
り、製品の外観が劣ることとなるのに対し、硝
酸の量が25％を超えると、NO_xの発生量が大
となり、作業環境を悪化させる。 (iv) 尚、上記浴液には、Al合金展伸材の処理浴
に加えられている公知の添加剤を併用すること
が妨げない。即ち、過剰反応を抑制し、NO_x
の発生を減少させ、反応速度を調整する等の目
的で、ポリビニルピロリドン等の水溶性高分子
物質、界面活性剤、尿素、スルフアミン酸塩、
酢塩、酢酸塩、グアニジン塩、カルバメート等
を浴液に添加することにより、更に効果を改善
することが出来る。本浴液による処理は、通常次の様にして実施
される。所定濃度の弗素イオン、リン酸及び硝
酸を含有する水溶液中に被処理材料たるAl合
金鋳物又はAl合金ダイカストの素材を温度40
℃以下、好ましくは15〜30℃程度、時間10〜
180秒程度の条件で浸漬し、表面処理する。尚、合金中のSi含有量が10％以下の場合に
は、上記の各浴液に硫酸を添加しても良い。 (3) 次いで、化学研摩を終えたAl合金鋳物又は
Al合金ダイカストの素材を振動バレル処理及び
ブラスト処理の少なくとも一方の処理に供し、表
面素地調整を行なう。 (i) 振動バレル処理による場合は、種々の寸法及
び形状のメデイア（金属球、プラスチツク、ケ
イ石、人造エメリ等）及びコンパウンド（石ケ
ン、グリセリン、界面活性剤等を混合したも
の）と素材とを回転型バレル、振動型バレル、
ジヤイロ仕上げ用のバレル等のバレルに収容
し、研摩により表面素地調整を行なう。生産
性、コスト等の観点からは、スチールポールを
メデイアとする振動型バレルによる処理が有利
である。 (ii) プラスト処理による場合は、金属製（シヨツ
ト、キヤストンアイアン、スチールシヨツト、
スチールグリツド等）、非金属製（ケイ石、カ
ーボランダム、ガラスビーズ等）、有機材料製
（ソフトグリツド、プラスチツクビーズ等）の
研摩剤を空気とともに（乾式法）或いは水とと
もに（湿式法）圧縮空気により素材を吹きつけ
て、素材の研摩を行なう。本発明方法において
は、研摩面の仕上りが美しく、巣穴等に微細摩
粒が浸入しない等の理由により、ガラスビー
ズ、プラスチツクビーズ、ガラス繊維等の非金
属系研摩剤を使用する湿式法の方がより好まし
い。 (4) 振動バレル処理及び／又はブラスト処理によ
る表面素地調整を終えたAl合金鋳物又はAl合金
ダイカストの素材は、Al展伸材に対し通常行な
われていると同様の脱脂、化学皮膜形成（又は陽
極酸化と封孔）及び染色の各処理を順次施され
る。これ等各処理の代表的な例を示せば、以下の
通りであるが、本発明がこれ等の例にのみ限定さ
れるものではないことは、言うまでもない。Ａ脱脂硫酸、硝酸、しゆう酸の少くとも１種及び／又
は界面活性剤を含む比較的無侵食性の脱脂処理
で、例えば次の組成及び条件で処理する。 (i)硫酸30wt％ノニオン性活性剤1wt％ 40℃、３分 (ii)硝酸20wt％硝酸10wt％ノニオン性活性剤1wt％、35℃、５分Ｂ化学皮膜形成アルカリ−クロム酸塩系、クロム酸塩系、リン
酸−クロム酸塩系、リン酸亜鉛系等の浴を使用
し、浸漬法、スプレー法等により脱脂後の素材を
処理する。代表的な処理浴及び処理条件を例示す
れば、以下の通りである。

【表】

【表】Ｃ陽極酸化硫酸、ホウ酸等の無機酸、しゆう酸、スルホサ
リチル酸、マレイン酸、スルホフタル酸等の有機
酸の少なくとも１種を含む電解液中で直流、交
流、交直重畳、パルス電流等を使用して処理す
る。代表的な浴組成及び処理条件の若干を例示す
れば、以下の通りである。

【表】

【表】Ｄ封孔陽極酸化皮膜の封孔処理は、酢酸ニツケル系の
封孔処理液に浸漬して行なうことが好ましい。例
えば、以下の液及び処理条件を一例として挙げる
ことができる。｛酢酸ニツケル系封孔処理剤 0.7wt％〔商標“トツプシールDX−200”、奥野製薬工
業(株)製〕 60〜95℃、10分間、PH5.6｝又、酢酸ニツケル系封孔処理剤としては、上記
に代えて“アルマイトシーラー”なる商標名（日
本化学産業(株)製）で知られるもの、“フーコー07”
なる商標名（古河電気工業(株)製）で知られるもの
等を使用しても良い。或いは、Al合金鋳物又はAl合金ダイカストの
素材を60〜95℃程度のイオン交換水に５分以上浸
漬することによつても封孔処理を行なうことが出
来る。或いは、上記イオン交換水には、Co，Si，
Cr等の無機塩、エタノールアミン類、界面活性
剤等を添加しても良い。本発明で脱脂、化学研磨、バレル（又はブラス
ト）処理、脱脂及び素地調整されたAl合金鋳物
又はダイカストの素材は、必要に応じ、ウオツシ
ユプライマー処理しても良い。ウオツシユプライ
マーとしては、公知のものがそのまま使用出来、
例えば下記に示す組成物(a)80重量部と組成物(b)20
重量部とを使用前に混合して得られる溶液を塗布
し、常温で20〜24時間放置後又は100〜120℃で30
〜60分間放置後、種々の塗装を行なえば良い。ポリビニルプチラール 7.2部クロム酸亜鉛 6.9部 (a) タルク 1.1部イソプロパノール 48.7部メチルイソブチルケトン 16.1部 85％リン酸 3.6部 (b) 水 3.2部イソプロパノール 13.2部Ｅ塗装上記の如くして素地調整された後、化学皮膜を
形成された素材、又は陽極酸化及び封孔処理を終
えた素材は、Al展伸材に対して通常行なわれて
いるのと同様の方法で塗装される。使用される塗
料は、Al展伸材の塗装に使用されている常温乾
燥型アクリル樹脂系、アミノアルキド樹脂系、熱
硬化型アクリル樹脂系、ビニル樹脂系、シリコー
ン樹脂系、ふつ素樹脂系等の各種塗料や水系塗料
等が挙げられる。塗装方法としては、スプレー塗
装、静電塗装、TFS塗装、浸漬塗装、電着塗装
等の任意の公知方法を採用することが出来、塗装
時の条件もAl展伸材の場合と特に異なるところ
はない。塗装終了後、素材は常法に従つて乾燥又は焼付
処理される。例えば溶剤型塗料を使用して静電塗
装した場合には、120〜130℃で20〜30分間処理
し、浸漬塗装又は電着塗装した場合には、180〜
200℃で20〜30分間焼付処理する。更に、浸漬塗
装の場合には、必要に応じ、焼付処理に先立つ
て、100℃前後で数分間にわたり、いわゆる“セ
ツテイング乾燥”を行なつても良い。尚、本発明においては、全工程に先立つて、必
要に応じ脱脂処理を行なつても良い。即ち、Al
合金鋳物及びダイカストを金型鋳造する場合、使
用する離型剤の種類（例えば油、シリコンオイル
等）によつては、これが加熱により成型品の表面
に強固に付着することがある。離型剤が付着した
状態で成形品の処理を行なう場合には、その表面
に処理ムラ等を生じやすいので、脱脂処理が必要
となる。脱脂浴は、通常Al展伸材に用いられて
いるものをそのまま使用することが出来るが、ア
ルカリ性脱脂浴は、素材の溶解量が大きいので、
処理条件に留意する必要がある。実用的には、硫
酸、硝酸、有機酸、これ等の混酸等の酸水溶液及
び／又は界面活性剤水溶液により脱脂した後、水
洗することが好ましい。本発明方法によれば、以下の如き効果が達成さ
れる。 (i) 化学研摩時にはAl自体はほとんど溶解され
ないので、粗面化による製品寸法精度の低下と
いう問題を生じない。 (ii) 弗酸及び弗素化合物の少なくとも１種、リン
酸及び硝酸を含有する浴液により更に処理する
場合にも、処理時間を短縮し得るので、製品の
粗面化による寸法精度の低下は生じない。 (iii) 被処理製品の巣穴、湯じわ、湯境等の表面欠
陥が効果的に除去されるので、塗装が均一に行
なわれ、外観に優れた製品が得られる。 (iv) 被処理製品は、塗膜密着性に優れている。 (v) 塗装製品は、耐薬品性に優れている。 (vi) 着色塗料を使用すれば、被処理物を任意に着
色し得る。 (vii) 電着塗装を行なう場合には、複雑な形状の被
処理物にも、全面的に均一な塗膜を形成するこ
とが出来、しかも塗膜厚の制御も行ない得る。本発明方法は、従来不可能若しくは非常に困難
であつたAl合金鋳物及びAl合金ダイカスト製品
の塗装を極めて容易に行ない得る様にしたもので
あり、有用性の極めて高いものである。実施例１ (i) ダイカスト用Al合金（JIS Ｈ 5302，
ADC12）の成型品（重さ38.95〜39.45g、表面
積128.5cm²）を温度50℃の20％硫酸に４分間浸
漬した後、水洗して、脱脂を行なう（以下の各
実施例及び比較例においても、脱脂は同様にし
て行なう）。 (ii) 脱脂後の成型品を85％リン酸90％、62％硝酸
７％、99％酢酸３％、Cu（NO₃）₂0.1％及び残余
水からなる100℃の浴液に１分間浸漬し、化学
研摩を行なう。 (iii) 化学研摩(ii)後の成型品をリン酸60％、硝酸15
％、弗化水素酸５％及び残余水からなる浴（温
度25℃）に１分間浸漬し、再度化学研摩を行な
う。 (iv) 化学研摩後の成型品を振動バレル研摩機（敷
島チツプトン(株)製、型式CL−50）により10分
間研摩する。 (v) 或いは、化学研摩後の成型品に対し、腐食防
止剤を５ｇ／含有し、150メツシユ通過のガ
ラスビースを100ｇ／懸濁する水を４Kg／cm²
の圧力で吹付ける。 (vi) 上記(iv)又は(v)によるバレル研摩又はブラスト
研摩後の成型品を上記(i)と同様にして再度脱脂
処理する。 (vii) 再度の脱脂処理を終えた成型品をリン酸−ク
ロム酸塩系化学皮膜形成浴(イ)〔商標“イリダイ
ト＃14−９”、米国アライドリサーチプロタフ
クト社製、濃度2.25ｇ／、PH1.8〜2.4〕に20
℃で60秒間浸漬し、化学皮膜を形成させる。 (viii) 或いは、上記再度の脱脂処理(vi)を終えた成型
品をリン酸−クロム酸塩系化学皮膜形成浴(ロ)
〔商標“アロジン＃1200”、日本ペイント(株)製、
濃度13〜18ポイント〕に30℃で60秒間浸漬し、
化学皮膜を形成させる。 (ix) 或いは、再度の脱脂処理(vi)を終えた成型品を
硫酸15％を含む浴に浸漬し、温度23±１℃、電
圧18V、電流密度1.5A／ｄm²の条件下に30分に
わたり陽極酸化処理を行なつた後、85℃のイオ
ン交換水に10分間浸漬して封孔処理を行なう。 (x) 上記(vii)〜(ix)のいずれかの処理を終えた成型品
を熱硬化性アクリル樹脂系水溶性浸漬塗料（樹
脂濃度26％、温度40℃）に５分間浸漬した後、
大気中35℃で10分間放置し、次いで180℃で40
分間加熱して膜厚約8μｍの塗膜を形成させる。 () 或いは、上記(vii)〜(ix)のいずれかの処理を
終えた成型品を熱硬化性アクリル樹脂系水溶性
浸漬電着塗料（樹脂濃度12％、温度22℃）に浸
漬して陽極とし、対極として設けられたステレ
ンス鋼陰極との間に140〜180Vの直流電圧をか
けて電流密度0.3A／ｄm²で２分間通電した後、
水洗し次いで180℃で40分間加熱して膜厚約8μ
ｍの塗膜を形成させる。 () 上記(vii)〜(ix)のいずれかの処理を終えた成
型品に熱硬化性アクリル系溶剤型塗料（樹脂濃
度12％、温度30℃）を空気圧４Kg／cm²でスプレ
ーした後、180℃で20分間加熱して膜厚約8μｍ
の塗膜を形成させる。第１表に各試料についての上記処理(i)〜（
）の組合せを示し、第２表に各試料の性能を示
す。但し、脱脂処理(i)及び(vi)は、全ての試料に共
通なので、第１表には示していない。比較例１化学研摩(ii)に代えて（）又は（）なる
処理を行なう以外は実施例１と同様にして膜厚約
8μｍの塗膜を形成させる。 ()脱脂後の成型品を弗酸４％、硝酸10％及び
残余水からなる20℃の浴液に１分間浸漬する。 ()或いは、脱脂後の成型品を50％酸性弗化ア
ンモン溶液60％、98％硫酸21％、62％硝酸10％及
び残余水からなる25℃の浴液に１分間浸漬する。（）各処理の組合せ及び各試料の性能を第１
表及び第２表に併せて示す。

【表】

【表】（）第２表に結果を示す各試験方法の詳細
は、以下の通りである。 (a) 耐膜付着性；JIS Ａ 4706の付着性試験によ
る判定。 (b) 耐衝撃性（デユポン衝撃試験）；直径1/2イン
チの鋼球を垂直距離50cmのとこ
ろから圧力１Kg／cm²で試験片に
打ちつけた後、試験片の塗膜剥
離状態を肉眼判定により５段階
評価した。 (c) 耐アルカリ性；JIS Ａ 4706に準ずる接触試
験判定（１％NaOH72時間後
の判定）。 (d) 耐硫酸性；JIS Ａ 4706に準ずる接触試験
（５％H₂SO₄72時間後の判定）。 (e) 耐塩酸性；JIS Ａ 4706に準ずる接触試験判
定において、薬品を５％HClに
かえて試験判定を行なう（５％
HCl72時間後の判定）。 (f) 耐塩水性；JIS Ｋ 5400に準ずる塩水噴霧試
験判定（72時間後の判定）。 (g) 耐亜硫酸性；25℃の１％亜硫酸水溶接に浸漬
し、30時間後に判定。 (h) 耐沸騰水性；98℃以上の沸騰水中に６時間浸
漬後判定。なお判定基準は、以下の通りである。５……異常なく優秀４……良好３……実用可２……悪い１……非常に悪い参考例１第３表に示す各処理を行なつてダイカスト用
Al合金（JIS Ｈ 5302，ADC12）の成型品に塗
膜を形成させる。各試料の性能を第４表に示す。

【表】

【表】化学皮膜処理及び陽極酸化処理を行なわない場
合にも、実用上使用可能な塗装製品が得られるこ
とが明らかである。

Claims

【特許請求の範囲】

１アルミニウム合金鋳物又はアルミニウム合金
ダイカストをリン酸を主成分とする浴液並びに弗
酸及び弗素化合物の少なくとも１種、リン酸及び
硝酸を含有する浴液により順次処理し、次いで振
動バレル処理及び／又はブラスト処理により表面
素地調整した後、化学皮膜処理又は陽極酸化処理
し、次いで塗装を行なうことを特徴とするとする
アルミニウム合金鋳物又はアルミニウム合金ダイ
カストの表面処理方法。