JPH0551795A - アルミニウム材の表面処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アルミニウム材に塗装を行った後の塗膜の密
着性が長期にわたって優れ、また、接着構造をとる場合
の接着剤の接着強度が長期にわたって大きいものとなる
アルミニウム材の表面処理方法を提供する。 【構成】 アルミニウムまたはアルミニウム合金よりな
るアルミニウム材を陽極酸化処理してアルマイト皮膜を
形成した後、前記アルマイト皮膜処理面にアクリル系モ
ノマーを用いて電解重合によりポリマー層を形成させる
アルミニウム材の表面処理方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウムまたはア
ルミニウム合金よりなるアルミニウム材を表面処理する
のに利用されるアルミニウム材の表面処理方法に関し、
とくに、アルミニウム材の表面に形成したアルマイト皮
膜とその上に施される塗料や接着剤との間に強固な塗膜
密着力や接着力を発揮させるのに好適なアルミニウム材
の表面処理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】アルミニウムまたはアルミニウム合金よ
りなるアルミニウム材をリン酸，硫酸，蓚酸，クロム酸
などの水溶液系の電解液中で陽極酸化処理して表面に酸
化皮膜を形成させる方法は、アルマイト処理として公知
であり、航空機の組み立てにおける接着前処理や、建築
材、例えばアルミサッシの塗装前処理などに広く用いら
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな接着前処理や塗装前処理などの前処理は、接着剤や
塗料の接着性や密着性に優れた効果を発揮するが、いず
れの場合においても表面処理されたアルミニウム材に対
してその後に変形加工などが行われないことが前提にな
っている。

【０００４】これは、アルミニウム材に対して変形加工
を行うと、アルマイト処理層が割れ、接着剤や塗料との
強固な接着性や密着性が損われることとなるためであ
る。

【０００５】一方、アルミニウム材を板のままアルマイ
ト処理して塗装を施した後、プレス成形などの変形加工
を行ったときでもアルマイト処理層に割れなどの不具合
が発生せず、塗料などとの密着性や接着剤による接着性
が損われない表面処理方法が開発されれば、アルミニウ
ム構造物のプレコート化が達成されることになり、その
有用性は極めて大きいものになる。

【０００６】特に、自動車の組み立てにおいてこのよう
な工法が可能になれば、従来から自動車工業で行われて
いる車体の電着塗装のような煩雑な工程が不要になり、
その効果は極めて大きいものがあることから、アルミニ
ウム材を板のままアルマイト処理して塗装を施した後、
プレス成形などの変形加工を行ったときでもアルマイト
処理層が割れず、したがって接着剤や塗料との強固な接
着性や塗膜密着性が維持されるようにすることが課題と
なっていた。

【０００７】

【発明の目的】本発明は、上述したような従来の課題に
鑑みてなされたものであって、その目的とするところ
は、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなるアル
ミニウム材に塗装を行った後の塗膜の密着力に優れ、塗
装後にプレス成形などの変形加工を行ったときでも、こ
のような変形加工に対して十分耐える強力な塗膜密着力
を有する表面処理層を得ることが可能であるアルミニウ
ム材の表面処理方法を提供することにあり、また、これ
らプレコート材を用いてプレス成形などの変形加工され
た部品の組み立てを行うに際して、あるいはプレコート
を行わない部品の組み立てを行うに際して、接着構造を
とる場合においても下地の塗膜が強固に密着していると
共に接着剤の接着強度が大きいため、極めて信頼性の高
い接着構造体が得られることとなるアルミニウム材の表
面処理方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明者らが鋭意検討した結果、アルミニムまたはア
ルミニウム合金よりなるアルミニウム材をリン酸，硫
酸，蓚酸，クロム酸等の電解液を用いて陽極酸化処理し
た後に電解重合によりその表面層に高分子層を形成させ
ることにより、極めて大きい接着剤の接着性や塗膜の密
着性が得られることを見い出だし、このような表面処理
を施した後に塗装をおこなった場合にはプレス成形など
の変形加工を行ったときでも塗料との強固な密着力のた
め塗装面の剥がれ等の問題が生じないことを見い出した
ことにより本発明を完成するに至った。

【０００９】すなわち、本発明に係わるアルミニウム材
の表面処理方法は、アルミニウムまたはアルミニウム合
金よりなるアルミニウム材を陽極酸化処理してアルマイ
ト皮膜を形成した後、前記アルマイト皮膜処理面にアク
リル系モノマーを用いて電解重合によりポリマー層を形
成させる構成としたことを特徴としており、実施態様に
おいては前記アルマイト皮膜が枝状にポアを形成してい
るポーラス型のものである構成としたことを特徴として
おり、上記したアルミニウム材の表面処理方法に係わる
発明の構成をもって前述した従来の課題を解決するため
の手段としている。

【００１０】本発明において、陽極酸化処理によって形
成されたアルマイト皮膜処理面にポリマー層を形成する
に際して用いられる高分子形成化合物は、アクリル系モ
ノマーであり、可能であれば、陽極および陰極のいずれ
で重合させてもよい。この場合、アクリル系モノマーを
用いることとしたのは、これらの重合物は塗料との密着
性や接着剤との接着性に優れ、また、モノマーの種類を
選択することにより重合物の性質、すなわち伸びや硬さ
の制御が比較的広く選択できるからである。

【００１１】このようなアクリル系モノマーとしては、
メチルアクリレート，メチルメタクリレート，エチルア
クリレート，エチルメタクリレート，ブチルアクリレー
ト，アクリロニトリル，グリシジルメタクリレートなど
があるが、前記モノマーに限定されるものではなく、重
合性を有するアクリル系モノマーであれば使用できる。

【００１２】また、実際の使用にあたっては、１種類の
アクリルモノマーだけでなく、２種類以上のモノマーを
用いて共重合させることも可能である。さらに、２官能
以上のモノマーを用いて架橋させることもできる。この
場合、架橋剤として用いるモノマーは、アクリル系モノ
マーでなくともジビニルベンゼンのようなビニル系モノ
マーであってもよい。これらアクリル系モノマーは、適
当な溶媒と支持電解質を選ぶことにより、電解重合可能
なことはよく知られている。

【００１３】電解重合の基材としての陽極酸化処理アル
マイト皮膜については、特に制限を設けるものではない
が、後加工に耐えるという観点からは、枝状にポアが形
成されていてポーラス型のものとなっていることにより
上記アクリル重合体との密着面積が稼げるクロム酸陽極
酸化アルマイト皮膜や接着耐久性に優れるリン酸陽極酸
化アルマイト皮膜などが好ましい。

【００１４】陽極酸化処理条件としては、室温で、電流
密度：１〜５Ａ／ｄｍ² ，処理時間：１０〜６０分とい
うのが一般的であるが、自動車工業での用途を考慮する
と、アルミニウムまたはアルミニウム合金板のコイルで
処理するいわゆる高速陽極酸化処理を採用することが好
ましい。このような高速陽極酸化処理においては、例え
ば、温度：６０〜９０℃，電流密度：１０〜２０Ａ／ｄ
ｍ² ，処理時間：５〜３０秒が一例としてあげられる。
このような処理方法については、例えば、特開昭６１−
２５７４９７号に記載されている。

【００１５】

【発明の作用】本発明に係わるアルミニウム材の表面処
理方法では、アルミニウム材の表面に形成した陽極酸化
処理によるアルマイト皮膜の上にアクリル系の電解重合
皮膜を直接形成させる表面処理を行うこととしているの
で、極めて強固な密着力を持った塗装皮膜が得られるこ
ととなり、十分な耐折り曲げ加工性やプレス成形性等の
変形加工性を持ったプレコート材が得られるようにな
る。また、プレコートを行わなくとも、本発明に係わる
表面処理方法を適用することによって、接着剤を用いて
接着接合したときの接着強度が大幅に向上するととも
に、その耐久性も大きくかつ長期にわたって向上したも
のとなる。

【００１６】

【実施例】

（実施例１）アルミニウム材として、ＪＩＳ ５０５２
において制定されたアルミニウム板を用い、アルカリ脱
脂剤（ファインクリーナ３１５：日本パーカライジング
製）で６５℃，２分浸漬の条件で脱脂して、流水で十分
洗浄したものを陽極酸化処理用の試料とした。

【００１７】陽極酸化処理において用いる陽極酸化処理
液は、２５０ｇ／ｌのリン酸水溶液を６５℃に加温した
ものとし、白金板を陰極として２０Ａ／ｄｍ² の電流密
度で２０秒間の陽極酸化処理を行った。次いで、処理液
から取り出した後、流水で洗浄し、イオン交換水で洗浄
した後、風乾した。

【００１８】この後の電解重合は窒素雰囲気下で行い、
電解液には０．１ｍｏｌ／ｌのテトラ−ｎ−ブチルアン
モニウムヘキサフルオロホスフェートの１，２−ジメト
キシエタン溶液を用いた。また、アクリル系モノマーと
して、トリメチロールプロパントリメタクリレートを用
い、このモノマー２ｍｌと前記電解液２２ｍｌとから試
料溶液を調整し、前記陽極酸化処理を行ったアルミニウ
ム板に０．１Ｖ／ｓｅｃの速度により電位掃引法で参照
電極（プロピオンカーボネート中のＡｇ／ＡｇＣｌ）に
対して０〜４．０Ｖまで２回繰り返して電解重合を行
い、これによってポリマー層を形成させた。

【００１９】重合後、アルミニウム板をアセトンとエタ
ノールで十分洗浄して乾燥した後、性能評価試験用のテ
ストピースとした。

【００２０】上記のようにして表面処理したアルミニウ
ム板の性能評価は、２液エポキシ系接着剤（セメダイン
製：ＥＰ００７）を使用し、Ｔ型剥離試験片を作製して
２４時間養生させた後、引張試験機にて接着強度を測定
した。

【００２１】また、表面処理されたアルミニウム板に塗
装を施し、エリクセン試験機で５ｍｍ押し出た後、カッ
ターで碁盤目の傷を入れ、セロハンテープ剥離により塗
膜密着性を評価した。このときの塗料としては、プレコ
ート鋼板用として市販されている川上塗料製の「コイル
コート３１プライマー」および「コイルコート７１０」
をそれぞれバーコート法により塗装し、熱風乾燥オーブ
ンにて２３０℃，１分の条件で焼き付け硬化させた。

【００２２】接着強度試験の結果とセロハンテープ剥離
試験の結果を併せて表１の実施例１の欄に示す。

【００２３】また、いずれの試験も初期性能と耐湿暴露
後（５０℃，９８％ＲＨ，６０日）の性能について各々
測定した。

【００２４】（実施例２）実施例１と同じ条件でリン酸
陽極酸化処理したアルミニウム板に、アクリル系モノマ
ーとしてブチルアクリレートを用いて電解重合を行っ
た。そして、実施例１と同様の測定を行った結果を同じ
く表１の実施例２の欄に示す。

【００２５】（実施例３）実施例１と同じ条件でリン酸
陽極酸化処理したアルミニウム板に、アクリル系モノマ
ーとしてメチルメタクリレートを用いて電解重合を行
い、また、ジビニルベンゼンを架橋剤としてメチルメタ
クリレートに対し５ｖｏｌ％添加して架橋重合皮膜を形
成させた。そして、実施例１と同様の測定を行った結果
を同じく表１の実施例３の欄に示す。

【００２６】（実施例４）実施例１と同じ条件でリン酸
陽極酸化処理したアルミニウム板に、アクリル系モノマ
ーとして２−ヒドロキシエチルアクリレートを用いて電
解重合を行った。そして、実施例１と同様の測定を行っ
た結果を同じく表１の実施例４の欄に示す。

【００２７】（比較例）実施例１で作製したリン酸陽極
酸化処理したアルミニウム板をそのまま試験に供した。
そして、実施例１と同様の測定を行った結果を同じく表
１の比較例の欄に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】表１に示すＴ剥離強度測定結果より明らか
なように、初期における接着剤の接着強度は比較例のも
のに比べて著しく向上したものとなっており、アルマイ
ト皮膜処理面にポリマー層を形成させた効果が明瞭に表
われていると共に、耐湿暴露後においても接着剤の接着
強度はほとんど低下しておらず、前記ポリマー層の形成
により長期にわたってすぐれた接着剤の接着強度を維持
できることが確認された。

【００３０】また、同じく表１に示すエリクセン試験結
果より明らかなように、初期における塗膜の密着性が比
較例のものに比べて向上したものとなっており、アルマ
イト皮膜表面にポリマー層を形成させた効果が明瞭に表
われていると共に、耐湿暴露後においても塗膜の密着性
は全く低下しておらず、前記ポリマー層の形成により長
期にわたってすぐれた塗膜の密着性を維持できることが
確認された。

【００３１】

【発明の効果】本発明に係わるアルミニウム材の表面処
理方法によれば、アルミニウムまたはアルミニウム合金
よりなるアルミニウム材を陽極酸化処理してアルマイト
皮膜を形成した後、前記アルマイト皮膜処理面にアクリ
ル系モノマーを用いて電解重合によりポリマー層を形成
させる構成としたから、アルミニウム材に塗装を行った
後の塗膜の密着力が著しく優れたものとなり、塗装後に
プレス成形などの変形加工を加えたときでも、このよう
な変形加工に対して十分耐え得る強力な密着力を有する
塗膜を形成することが可能であると共に、塗膜の密着力
の経時劣化が著しく小さいものとなり、また、このよう
なポリマー層を形成したアルミニウム材よりなる部品の
組み立てを接着剤を用いて行うに際し、接着剤の接着強
度が著しく向上したものになると共に、接着剤による接
着力の経時劣化が著しく小さいものとなり、塗膜や接着
剤の密着性や接着性が長期にわたって良好に維持されて
耐久性の著しく優れた塗膜および接着構造体を得ること
が可能であるという著大なる効果がもたらされる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミニウムまたはアルミニウム合金よ
   りなるアルミニウム材を陽極酸化処理してアルマイト皮
   膜を形成した後、前記アルマイト皮膜処理面にアクリル
   系モノマーを用いて電解重合によりポリマー層を形成さ
   せることを特徴とするアルミニウム材の表面処理方法。
2. 【請求項２】 アルマイト皮膜は、枝状にポアが形成し
   ているポーラス型のものである請求項１に記載のアルミ
   ニウム材の表面処理方法。