JPH05214559A - プレス成形性に優れたアルミニウム合金板 - Google Patents

プレス成形性に優れたアルミニウム合金板

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JPH05214559A
JPH05214559A JP2108292A JP2108292A JPH05214559A JP H05214559 A JPH05214559 A JP H05214559A JP 2108292 A JP2108292 A JP 2108292A JP 2108292 A JP2108292 A JP 2108292A JP H05214559 A JPH05214559 A JP H05214559A
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JP
Japan
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zinc
aluminum alloy
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inorganic compound
alloy sheet
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Withdrawn
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JP2108292A
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English (en)
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Koji Uesugi
杉 康 治 上
Nobuyuki Morito
戸 延 行 森
Koichi Hashiguchi
口 耕 一 橋
Yoshihiro Matsumoto
本 義 裕 松
Yoichi Tobiyama
山 洋 一 飛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Furukawa Aluminum Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Aluminum Co Ltd
Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】アルミニウム合金板のリン酸塩処理性を損なう
ことなく、プレス成形性に優れたアルミニウム合金板を
提供する。 【構成】表面に亜鉛めっき層または亜鉛系めっき層を有
し、その上層に無機化合物を有するプレス成形性に優れ
たアルミニウム合金板。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、主として自動車用軽量
化素材として使用されるアルミニウム合金板、特にプレ
ス成形性に優れたアルミニウム板またはアルミニウム合
金板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】省エネルギー、CO2 による地球温暖化
防止対策等の観点から自動車の燃費を向上させるため
に、自動車の軽量化が積極的に推進されている。その中
でも材料の信頼性、加工性、リサイクル利用等の面でア
ルミニウム合金が脚光を浴び、近年になって自動車車体
に多用されつつある。
【0003】しかしながら、アルミニウム合金板は従来
多用されている鋼板に比べ特性が異なるため、その自動
車車体への適用に際し多くの問題を抱えている。その代
表がプレス成形における成形性といえる。
【0004】アルミニウム合金板は、プレス成形時に金
型とアルミニウム合金板の表面との摺動抵抗が大きいた
めに、従来、自動車車体に使用されてきた冷延鋼板に比
べてプレス成形性が劣ると考えられる。
【0005】この摺動抵抗が大であると、プレス成形時
にアルミニウム合金板を固定するためのプレス金型のビ
ード部等の摺動による応力を激しく受ける箇所では、ア
ルミニウム合金板のスムーズな流入が妨げられ、極端な
場合、アルミニウム合金板が破断することがあった。プ
レス加工における適正クッション圧(アルミニウム合金
板にシワが発生せずかつ破断が生じないクッション圧の
範囲)をアルミニウム合金板と冷延鋼板とで比較する
と、アルミニウム合金板の適正クッション圧は冷延鋼板
に比べて著しく範囲が狭いために、生産性が悪くなるの
で、アルミニウム合金板の摺動性の改善が強く望まれて
いる。
【0006】そこで、プレス成形時の摺動性は、金型と
直接接触するアルミニウム合金板の表面物性により大き
く影響を受けるため、アルミニウム合金板の表層を、例
えば、無機潤滑物質、各種金属めっきや有機高分子皮膜
等で被覆し、アルミニウム合金板の表層と金型との直接
接触を避け、潤滑性を付与することにより摺動性を改善
する試みがなされている。例えば、亜鉛系めっき鋼板上
に、ホウ素、リン、ケイ素、セレン、アンチモンおよび
テルルから選ばれる1種または2種以上の半金属の酸化
物の無水アルカリ金属塩を生成させることにより、プレ
ス成形時の摺動性を向上させる技術が提案されている。
(特開平1−172578号公報)
【0007】一方、アルミニウムは表面に安定な酸化皮
膜を形成するために、耐食性に優れる金属として知られ
ているが、電気化学的には極めて卑な金属であるため、
鋼板と接触した場合、アルミニウム合金板の腐食が著し
く促進される、いわゆる電食の問題がある。この現象は
アルミニウム合金板に各種金属めっきを施した場合にも
問題となる。
【0008】アルミニウム合金板の耐食性改善法として
は、アルミニウム合金板の表面に亜鉛めっき処理を施す
方法(特開平3−207885号公報)、有機高分子皮
膜(クロメート処理+有機皮膜)を形成する方法(特開
平3−140480号公報)等が提案されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これら従来の
無機潤滑物質、金属めっきや有機系皮膜を有するアルミ
ニウム合金板には以下のような問題点がある。
【0010】前記半金属の酸化物のアルカリ金属塩の塗
布による方法は、プレス成形性の改善には効果があって
も、このアルカリ金属塩が無水結晶であるため、溶解性
が含水結晶の溶解性に比べて著しく劣り、リン酸塩処理
の前処理として行うアルカリ脱脂において皮膜が完全に
溶解除去されずに一部アルミニウム合金板上に残存し、
後工程のリン酸塩化成処理性に問題が生じるおそれがあ
る。
【0011】また、アルミニウム合金板に亜鉛めっきの
みを施した場合、アルミニウム合金板のプレス成形性が
著しく劣化するという問題がある。一方、有機系皮膜は
プレス成形性とスポット溶接性を悪化させるという問題
がある。
【0012】そこで、本発明の目的は、アルミニウム合
金板のリン酸塩処理性を損なうことなく、プレス成形性
に優れたアルミニウム合金板を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前述のア
ルミニウム合金板が有する問題点を解決すべく、アルミ
ニウム合金板の耐食性と摺動性を著しく改善する表面処
理方法について鋭意研究した結果、亜鉛または亜鉛系め
っき層とその上層に結晶水を含むアルカリ金属の硼酸塩
等の無機化合物を塗布すると、両者の相乗効果によって
アルミニウム合金板の耐食性と摺動性を著しく改善でき
ることを見出した。
【0014】本発明は、上記知見に基づいて、表面に亜
鉛めっき層または亜鉛系めっき層を有し、その上層に無
機化合物を有するプレス成形性に優れたアルミニウム合
金板を提供するものである。
【0015】前記亜鉛めっき層または亜鉛系めっき層
が、付着量100〜1000mg/1m2 のジンケート
処理層であると、好ましい。
【0016】また、前記亜鉛めっき層または亜鉛系めっ
き層が、付着量が1〜50g/m2で、かつ亜鉛含有率
が80重量%以上のものであると、耐食性の向上の見地
からより好ましい。
【0017】また、前記無機化合物がアルカリ金属の含
水硼酸塩であり、該無機化合物の付着量が10〜100
0mg/m2 であると、好ましい。
【0018】以下、本発明のアルミニウム合金板(以
下、「Al合金板」という)について詳細に説明する。
【0019】本発明において、アルミニウム合金板とは
アルミニウム板をも含むものである。
【0020】本発明のAl合金板は、表面に亜鉛めっき
層または亜鉛系めっき層を有するものである。この亜鉛
系めっきとは、亜鉛と亜鉛以外の他の金属とを含むめっ
きであり、他の金属としては、例えば、Fe、Ni、C
o、Cr、Mn、Mg等が挙げられる。さらに、本発明
のAl合金板が、表面に亜鉛系めっき層を有する場合、
その亜鉛系めっき層は、亜鉛含有率が80重量%以上で
あるのが好ましい。亜鉛含有率が80重量%以上の亜鉛
めっきまたは亜鉛系めっきは、電気化学的電位がAl合
金の電位より卑であるため、Al合金板の耐食性の向上
に顕著な効果がある。
【0021】亜鉛めっき層または亜鉛系めっき層の付着
量は、亜鉛めっき層または亜鉛系めっき層がジンケート
処理層である場合には、100〜1000mg/m2
あり、亜鉛めっき層または亜鉛系めっき層が耐食性をい
っそう向上させるめっきからなる場合には、1〜50g
/m2 であり、好ましくは5〜20g/m2 である。付
着量が1g/m2 未満では、耐食性の改善効果が少な
く、また、50g/m2を超えると耐食性の改善効果か
飽和するため上限とした。
【0022】本発明において、Al合金板の表面に亜鉛
めっき層または亜鉛系めっき層を形成するためのめっき
方法は、電気めっき法(溶融塩電気めっき法を含む)、
無電解めっき法、蒸着めっき法、イオンプレーティング
法等のいずれの方法でもよく、特に限定されない。これ
らの方法の中でも、水溶液系電気めっき法は効率よくめ
っきができ、連続めっき装置でのインライン化も容易で
あることから、好ましい。
【0023】また、本発明のAl合金板には、前記亜鉛
めっき層または亜鉛系めっき層の形成の前処理として、
亜鉛置換法処理(ジンケート法)や陽極酸化処理等を施
してもよい。
【0024】本発明のAl合金板は、前記亜鉛めっき層
または亜鉛系めっき層の上層に無機化合物を有するもの
である。この無機化合物は、亜鉛めっきまたは亜鉛系め
っき層の上に存在して、摩擦係数を低減でき、かつプレ
ス成形後のリン酸塩化成処理工程における水洗あるいは
アルカリ脱脂によって、その大部分が溶解除去されるも
のであれば、特に限定されない。特に、水洗あるいはア
ルカリ脱脂によって溶解除去が容易であるものが好まし
い。この点で、水あるいは塩基性水溶液に対する溶解性
に優れるものが好ましく、また、製造コスト的に廉価な
ものほど好ましい。
【0025】この無機化合物の具体例として、Na、K
等のアルカリ金属、Ca、Mg等のアルカリ土類金属、
Fe、Ni、Co、Al、Ti、Si等の金属または半
金属の硼酸塩、炭酸塩、リン酸塩、硫酸塩、硝酸塩、塩
化物、水酸化物、酸化物などが挙げられる。これらの中
でも、アルカリ金属の塩が好ましく、摺動性の改善が著
しく改善される点で、アルカリ金属の硼酸塩が特に好ま
しい。このアルカリ金属の硼酸塩として、メタ硼酸、四
硼酸、五硼酸のNa塩、K塩、Li塩等が挙げられる。
このアルカリ金属の硼酸塩の中でも、水洗あるいはアル
カリ脱脂時の溶解性に優れる点で、含水結晶であるもの
が好ましい。代表的なアルカリ金属の含水硼酸塩とし
て、工業的に量産可能で低廉な硼砂(四硼酸ナトリウ
ム:Na2 4 7 ・10H2 O)が挙げられる。
【0026】この無機化合物を、亜鉛めっき層または亜
鉛系めっき層の上層に付着させる方法は、特に制限され
ないが、例えば、(1)室温で無機化合を含有する水溶
液をAl合金板のめっき層と接触させその後加熱乾燥す
る方法、(2)無機化合物を含有する水溶液をAl合金
板のめっき層上に塗布する方法、あるいは(3)亜鉛め
っきまたは亜鉛系めっきを行って乾燥させた後、この乾
燥直後にAl合金板が未だ冷却されずに60〜200℃
の範囲にある時点で、無機化合物を含有する水溶液を噴
霧し、ミスト状態で水溶液とAl合金板とを接触させる
ことによって、無機化合物の皮膜をめっき層上に形成す
る方法等のいずれの方法でもよい。特に、(3)の方法
によれば、無機化合物の皮膜を低廉なコストで製造する
ことができるため、有利である。
【0027】本発明のAl合金板において、亜鉛めっき
層または亜鉛系めっき層の上層における無機化合物の付
着量は、10〜1000mg/m2 であり、好ましくは
50〜500mg/m2 である。無機化合物の付着量が
10mg/m2 未満では、摺動性の改善効果が十分に得
られず、また付着量が1000mg/m2 を超えると、
摺動性の改善効果が飽和し、さらにリン酸塩処理前の脱
脂工程で皮膜が完全に除去されずにめっき層上に一部残
存し、後段のリン酸塩処理に悪影響を与えるからであ
る。
【0028】また、この無機化合物の形態は、特に限定
されず、皮膜状、微粒子状のいずれの形態であってもよ
い。
【0029】
【作用】本発明のAl合金板は、亜鉛めっき層または亜
鉛系めっき層の上層に、アルカリ金属の硼酸塩等の無機
化合物を有し、その無機化合物が網目組織の強固な皮膜
を形成し、この皮膜が潤滑性を有するため、摺動性を顕
著に向上させると考えられる。
【0030】
【実施例】以下に、本発明を、実施例に基づき具体的に
説明する。
【0031】(実施例) (1)試料の作製 JIS A5182アルミニウム合金板にジンケート法
にて亜鉛置換めっきを下地処理として行った後、電気め
っきにて種々の付着量と亜鉛含有率を有する亜鉛または
亜鉛系めっきを施してめっき層を形成した後、四硼酸ナ
トリウム(Na 2 4 7 ・10H2 O)水溶液を、ロ
ールコーターを用いて塗布して乾燥して、四硼酸ナトリ
ウムからなる無機化合物皮膜を形成した。この無機化合
物皮膜の付着量は、塗布に用いた四硼酸ナトリウム水溶
液の濃度を調整して、所定の量に調整した。
【0032】(2)試験評価方法 下記の方法で試験評価を行ない、結果は表1に示した。
【0033】a)無機化合物皮膜の付着量 Al合金板上に形成された無機化合物皮膜を硝酸に溶解
させた後、得られる溶液をICP分光分析に供して、付
着量を測定した。
【0034】b)摺動性(プレス成形性) 摺動性の評価は、図1の(a)および図1の(b)に示
すドロービード引き抜き試験により行なった。
【0035】すなわち、図1において、ロールを固定し
た場合のサンプルの引き抜きに要する力DF とロールを
回転可能な状態にした場合の引き抜きに要する力DR
求め、この両者から、次式によってサンプルの摩擦係数
μを算出し、摺動性を評価した。
【0036】
【数1】
【0037】したがって μ=(DF −DR )/(πPF ) ここで、μ:ロールとサンプル間の摩擦係数 p:ロールの径方向に負荷される力 R:ロール半径 θ:中心角 PF :中央ポンチの押え荷重
【0038】なお、試験条件は以下の通りである。 サンプルサイズ 20×400 mm 摺動速度 500 mm/sec. 摺動距離 100 mm 中央ポンチの押え荷重 100 kgf 洗浄油 0.5 g/m2塗油 ここで、各実施例での評価は、摩擦係数に基づいて ○:μが0. 13以下 ×:μが0. 13超える とした。
【0039】c)リン酸塩化成処理性 日本パーカライジング社製バルボンドL3020処理液
にてリン酸塩処理を施し、SEMにより拡大倍率:15
00倍で試料の表面のリン酸塩結晶を観察し、以下の基
準で評価した。 ○:化成結晶が均一でスケがない ×:化成結晶が不均
一でスケがある
【0040】d)耐食性 亜鉛または亜鉛系めっきを施し、さらにその上層に無機
化合物皮膜を形成したアルミニウム合金板を、JIS-
Z2371に規定された方法で塩水噴霧試験を3ヶ月間
行い、試験後の試料の表面酸化物を30重量%の硝酸で
除去し、その最大腐食深さを測定し、以下の基準で評価
した。 ○:最大腐食深さが10μm未満 ×:最大腐食深さ
が10μm以上
【0041】
【表1】
【0042】
【表2】
【0043】
【発明の効果】本発明により、耐食性に優れたアルミニ
ウム合金板が提供される。また、本発明のアルミニウム
合金板が有する無機化合物皮膜は、リン酸塩処理前のア
ルカリ脱脂工程あるいは水洗工程によってもほぼ完全に
溶解除去されるため、リン酸塩処理性も良好である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 摺動性の評価を説明する図であり、(a)
は、ドロービード引き抜き型摺動性試験機の線図、
(b)はこの試験機での解析方法を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 戸 延 行 千葉県千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内 (72)発明者 橋 口 耕 一 千葉県千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内 (72)発明者 松 本 義 裕 千葉県千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内 (72)発明者 飛 山 洋 一 千葉県千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】表面に亜鉛めっき層または亜鉛系めっき層
    を有し、その上層に無機化合物を有するプレス成形性に
    優れたアルミニウム合金板。
  2. 【請求項2】前記亜鉛めっき層または亜鉛系めっき層
    が、付着量100〜1000mg/1m2 のジンケート
    処理層である請求項1に記載のプレス成形性に優れたア
    ルミニウム合金板。
  3. 【請求項3】前記亜鉛めっき層または亜鉛系めっき層
    が、付着量が1〜50g/m2 で、かつ亜鉛含有率が8
    0重量%以上のものである請求項1に記載のプレス成形
    性に優れたアルミニウム合金板。
  4. 【請求項4】前記無機化合物がアルカリ金属の含水硼酸
    塩であり、該無機化合物の付着量が10〜1000mg
    /m2 である請求項1〜3のいずれかに記載のプレス成
    形性に優れたアルミニウム合金板。
JP2108292A 1992-02-06 1992-02-06 プレス成形性に優れたアルミニウム合金板 Withdrawn JPH05214559A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3561145A4 (en) * 2016-12-23 2019-12-11 Posco ZINC PLATED STEEL MATERIAL WITH OUTSTANDING SEALANCE AND COMPOSITION FOR FORMING A POST-TREATMENT FILM

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3561145A4 (en) * 2016-12-23 2019-12-11 Posco ZINC PLATED STEEL MATERIAL WITH OUTSTANDING SEALANCE AND COMPOSITION FOR FORMING A POST-TREATMENT FILM
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