JPH0559566A - アルミ合金材の塗装前表面処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 廃液処理上の不利や化成皮膜形成上の不利を
伴うクロメート処理工程を要することなく、塗装前に必
要となるアルミ合金材の表面処理を行う。 【構成】 アルミ合金板Ａには亜鉛メッキ工程１にて亜
鉛メッキを施し、これにより８０Ｈｖであったアルミ合
金板Ａの表面硬度は鋼板Ｓの硬度とほぼ等しい１０２Ｈ
ｖとなる。そして、各々成形工程２を経ることにより成
形されたアルミ製品ＡＰと鋼製品ＳＰとを、次の組付工
程３にて組み付ける。このとき、両製品ＡＰ、ＳＰの表
面硬度はほぼ等しいことから、組み付け時に鋼製品ＳＰ
がアルミ製品ＡＰの表面に接触しても、亜鉛メッキ層１
０に剥離やキズが生ずることがない。したがって、次の
同時化成処理工程４にて、アルミ製品ＡＰと鋼製品ＳＰ
との組み付け製品を同時に化成処理した場合において、
アルミ製品ＡＰはその表面が完全に亜鉛メッキ層１０に
て被覆された状態で、化成処理液中に浸漬される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、良好な塗膜の密着性を
得るために塗装前に行われるアルミ合金材の表面処理方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、塗装前に行われるアルミ合金材の
表面処理方法としては、図３に示した工程によるものが
提案されている（特開昭６１−９６０７４号公報参
照）。すなわち、この方法は例えば自動車のエンジンフ
ードのようにアルミ製品と鋼製品とを組み付けてなる製
品の表面処理方法であって、アルミ合金板Ａはプレス工
程２０により所定形状のアルミ製品に成形され、該アル
ミ製品は次のクロメート処理工程２１にて、クロム酸
（ＣｒＯ₃）、フッ化水素（ＨＦ）及びフェリシアン化
カリ（Ｋ₅Ｆｅ（ＣＮ）₆）を含有する溶液に浸漬され
る。一方、鋼板Ｓはプレス工程２２にて所定形状の鋼製
品に形成された後、組付工程２３にて前記アルミ製品に
組み付けられる。この組み付けられたアルミ製品と鋼製
品とからなる組み付け製品は、同時化成処理工程２４に
て、化成液（フッ素系りん酸亜鉛溶液）に浸漬され、こ
れにより、鋼製品の表面には化成皮膜が形成される。

【０００３】このとき、仮にアルミ製品を予めクロメー
ト処理することなく、化成処理工程２４にて化成液中に
浸漬すると、アルミイオンが化成液中に溶出し、この溶
出したアルミイオンにより前記化成皮膜の形成が阻害さ
れる。しかし、前述のようにアルミ製品には予めクロメ
ート処理工程２１にて、その表面にクロメート皮膜が形
成されていることから、アルミイオンの溶出が未然に防
止され、これにより支障なく鋼製品の表面に化成皮膜を
形成することができる。そして、クロメート皮膜が形成
されたアルミ製品と化成皮膜が形成された鋼製品との組
み付け製品は、塗装工程２５にて同時に電着塗装がなさ
れるのである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の塗装前表面処理方法にあっては、クロメート
処理工程２１にて、アルミ製品の表面にクロメート皮膜
を形成することにより、同時化成処理工程２４における
アルミイオンの溶出を未然に防止するようにしている。
そして、前記クロメート処理工程２１においては、前述
のようにクロム酸（ＣｒＯ₃）、フッ化水素（ＨＦ）及
びフェリシアン化カリ（Ｋ₅Ｆｅ（ＣＮ）₆）等の複数の
成分を含有する溶液が用いられる。したがって、クロメ
ート処理工程２１で用いられた溶液の廃液処理に際して
は、複数の各成分に対応した処理を行わなければなら
ず、廃液処理に要する設備が大型化するとともに多くの
工数を要する不利が生ずる。

【０００５】また、クロメート処理工程２１にてアルミ
製品の表面に形成されるクロメート皮膜にあっては、膜
厚が薄く硬度も低いことから、組付工程２３にて鋼製品
と組み付けた際、該鋼製品および組み付け治具等との接
触によりクロメート皮膜が剥離してしまう場合が生ず
る。このため、同時化成処理工程２４にて、クロメート
皮膜が剥離したアルミ製品が化成液中に浸漬されると、
アルミイオンが溶出して鋼製品の表面への化成皮膜の形
成が阻害されてしまう。その結果、塗装工程にて塗装が
完了した組み付け製品において、化成皮膜の形成されて
いない鋼製品側の塗膜の密着性が低下し、組み付け製品
全体に均一な残存率を有する塗膜を形成することが困難
となるものであった。

【０００６】本発明は、このような従来の課題に鑑みて
なされたものであり、廃液処理上の不利や化成皮膜形成
上の不利を伴うクロメート処理工程を要することなく、
塗装前に必要となるアルミ合金材の表面処理を行い得る
アルミ合金材の塗装前表面処理方法を提供することを目
的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明にかかるアルミ合金材の塗装前表面処理方法あ
っては、アルミ合金材に、亜鉛メッキあるいは亜鉛合金
メッキ等の亜鉛を成分に有するメッキを施し、該メッキ
が施されたアルミ合金材をその表面にりん酸亜鉛皮膜が
形成されるよう化成処理するように構成されている。

【０００８】

【作用】前記構成において、アルミ合金材の表面に亜鉛
メッキが施されると、その表面は鋼材に匹敵する硬度と
なり、これにより該鋼材をプレス成形する際に用いられ
るプレス型にてアルミ合金材のプレス成形が可能とな
る。つまり、軟質なアルミ合金材を鋼材と同一のプレス
型にて成形する場合には、アルミ合金材とプレス型の成
形面との凝着を防止して所要の潤滑性を確保するため
に、前記成形面に硬質メッキを施したアルミ合金専用の
プレス型を用いる必要がある。しかし、アルミ合金材の
表面が鋼材に匹敵する硬度となることにより、敢えてア
ルミ合金専用のプレス型を用いる必要がなく、鋼材をプ
レス成形するプレス型と同様のものでアルミ合金材の成
形も可能となる。

【０００９】また、前記化成処理を行う前に、亜鉛メッ
キが施されたアルミ合金材を鋼材に組み付けた場合、組
み付け時に鋼材が亜鉛メッキに接触しても、硬度的に鋼
材に匹敵する亜鉛メッキに剥離やキズが生ずることがな
い。したがって、アルミ合金材と鋼材とを組み付けてか
ら、化成処理を行う工順を採った場合であっても、アル
ミイオンの化成液中への溶出は未然に防止される。

【００１０】また、例えば亜鉛メッキＺｎの表面にりん
酸亜鉛皮膜Ｚｎ₃（ＰＯ₄）₂・４Ｈ₂Ｏを形成すべく、２
Ｈ₃ＰＯ₄からなる化成液を用いると、前記りん酸亜鉛皮
膜Ｚｎ₃（ＰＯ₄）₂・４Ｈ₂Ｏの生成と同時に遊離りん酸
４Ｈ₃ＰＯ₄が生成される。しががって、この遊離りん酸
４Ｈ₃ＰＯ₄を再度、前記化成液２Ｈ₃ＰＯ₄の化成成分と
して用いることが可能となる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面にした
がって説明する。すなわち、図１は本実施例の工程図で
あり、板状のアルミ合金材であるアルミ合金板Ａは亜鉛
メッキ工程１にて亜鉛メッキが施され、これによりアル
ミ合金板Ａの表面には図２の上部に模式的に示したよう
に膜厚３ミクロン程度の亜鉛メッキ層１０が形成され
る。そして、該亜鉛メッキ層１０が形成されると、８０
Ｈｖであったアルミ合金板Ａの表面硬度は１０２Ｈｖと
なり、鋼板Ｓの硬度１０３Ｈｖに匹敵する硬度となる。

【００１２】したがって、次の成形工程２にてアルミ合
金板Ａをダイとポンチを有するプレス機を用いて所定の
形状にプレス成形する際、前記亜鉛メッキ層１０が形成
されていない硬度８０Ｈｖのアルミ合金板Ａをプレス成
形する場合のように、ダイ及びポンチの成形面に所要の
潤滑性を確保するために硬質メッキを施したプレス型
（実開平２−４８２１８号公報参照）を用いる必要はな
い。つまり、亜鉛メッキ工程１を終了した時点におて
は、アルミ合金板Ａの表面硬度と鋼板Ｓの表面硬度とは
ほぼ等しいことから、鋼板Ｓをプレス成形するためのプ
レス型と、同様のプレス型にてアルミ合金板Ａのプレス
成形をも行うことができるので、アルミ合金材のプレス
型に硬質メッキを施す必要がなくなる。これにより成形
工程２に要する設備コストの低減を図ることができる。
更にアルミ製品と鋼製品とで同一形状の製品を同一型で
成形できるので仕様に応じてアルミ製品と鋼製品の使い
分けをすることも可能になる。

【００１３】しかも、亜鉛メッキ工程１において生ずる
廃液その成分が専ら亜鉛であることから、亜鉛に対応し
た廃液処理設備のみを設ければよいこととなる。したが
って、従来のようにクロム酸（ＣｒＯ₃）、フッ化水素
（ＨＦ）及びフェリシアン化カリ（Ｋ₅Ｆｅ（ＣＮ）₆）
等の複数の成分を含有する溶液によってクロメート処理
を行った場合のように、複数の各成分に対応した廃液処
理を行う必要はなく、廃液処理に要する設備の大型化及
び工数の削減を図ることができる。

【００１４】そして、各々成形工程２を経ることにより
成形されたアルミ製品ＡＰと鋼製品ＳＰとは、次の組付
工程３にて組み付けられる。このとき、アルミ製品ＡＰ
の表面硬度は前述のように鋼製品ＳＰと同質まで上昇し
ているので、組み付け時に鋼製品ＳＰがアルミ製品ＡＰ
の表面に接触しても、亜鉛メッキ層１０に剥離やキズが
生ずることがない。

【００１５】したがって、次の同時化成処理工程４に
て、アルミ製品ＡＰと鋼製品ＳＰとの組み付け製品を同
時に化成処理した場合において、アルミ製品ＡＰはその
表面が完全に亜鉛メッキ層１０にて被覆された状態で、
化成液中に浸漬される。このとき、仮にアルミ製品ＡＰ
の表面が露出した状態で化成液３Ｈ₃ＰＯ₄中に浸漬され
たとすると、化１に示したような化学反応が化成液中で
生ずる。

【００１６】

【化１】

【００１７】この化学反応において、Ａｌ（Ｈ₂ＰＯ₄）
は溶液内ではＡｌ³⁺とＨ₂ＰＯ₄として溶出し、この溶液
内へ溶出したアルミイオンＡｌ³⁺はりん酸アルミＡｌＰ
Ｏ₄（スラッジ）として析出し、化成処理皮膜の生成を
阻害する。しかし、本実施例においては、前述のように
アルミ製品ＡＰは、その表面が完全に亜鉛メッキ層１０
にて被覆された状態で化成液中に浸漬されることから、
化成液中にアルミイオンＡｌ³⁺が溶出するようなことは
ない。よって、アルミ製品ＡＰと鋼製品ＳＰとを同一の
化成液にて同時に化成処理した場合であっても、アルミ
イオンＡｌ³⁺によって阻害されることなく、鋼製品ＳＰ
の表面に化成皮膜を生成することができる。

【００１８】一方、亜鉛メッキ層１０を有するアルミ製
品ＡＰを２Ｈ₃ＰＯ₄の化成液中に浸漬すると、化２に示
した化学反応が生ずる。

【００１９】

【化２】

【００２０】この化学反応においては、亜鉛メッキＺｎ
と化成液中の２Ｈ₃ＰＯ₄との反応により、第１りん酸亜
鉛Ｚｎ（Ｈ₂ＰＯ₄）₂と水素イオン２Ｈ⁺が生成され（Ｐ
Ｈ上昇）、該水素イオン２Ｈ⁺はＯ（酸化剤）との反応
により、１／２Ｈ₂Ｏとなる。また、Ｚｎ（Ｈ₂ＰＯ₄）₂
は、化成液中において３Ｚｎ（Ｈ₂ＰＯ₄）₂として存在
し、Ｈ₂Ｏとの反応によりＺｎ₃（Ｈ₂ＰＯ₄）₂・４Ｈ₂Ｏ
を生成して、亜鉛メッキ層１０の表面にりん酸亜鉛皮膜
１１（図２）を形成する。また、Ｚｎ₃（ＰＯ₄）₂・４
Ｈ₂Ｏが生成されると、これに伴って必然的に遊離りん
酸４Ｈ₃ＰＯ₄が生成される。したがって、この遊離りん
酸４Ｈ₃ＰＯ₄を化成液２Ｈ₃ＰＯ₄の成分として再利用す
ることができ、これにより化成液の使用効率を高めて同
時化成処理工程４に要するコストの低減を図ることがで
きる。

【００２１】そして、この同時化成処理工程４が終了
後、次ぎの電着塗装工程５にてアルミ製品ＡＰと鋼製品
ＳＰとからなる組み付け製品に電着塗装を行う。このと
き、アルミ製品ＡＰと鋼製品ＳＰの表面には、アルミイ
オンによる阻害なく、化成皮膜が形成されていることか
ら、組み付け製品の全体に均一な密着性及び残存率を有
する塗膜を形成することが可能となる。

【００２２】さらに、この電着塗装工程５が完了した組
み付け製品おいて、アルミ製品ＡＰの表面に施された亜
鉛メッキ層１０を形成する亜鉛と鋼製品ＳＰを形成する
鋼とは、電位的に近いことから、両製品ＡＰ，ＳＰの接
触部位において局部電池が生じ難い。よって、前記アル
ミ製品ＡＰと鋼製品ＳＰの接触部位に局部電池による電
蝕が生ずる可能性も少なく、アルミ製品ＡＰと鋼製品Ｓ
Ｐとからなる組み付け製品の耐久性を向上させることが
できるのである。

【００２３】なお、前述した実施例においては、鋼板Ｓ
を用いるようにしたが、亜鉛メッキが施された表面処理
鋼板を用いるようにすれば、この亜鉛メッキが施された
表面処理鋼板と、亜鉛メッキ工程１にて亜鉛メッキが施
されたアルミ合金とは電位的に同一となる。したがっ
て、この場合には局部電池が生ずる余地は全くなく、電
蝕の発生を完全に防止することができる。また、表面処
理鋼板にあっては、表面硬度が１１０Ｈｖであることか
ら、成形工程で同一のプレス機にて表面処理鋼板とアル
ミ合金板とを成形しようとする場合、アルミ合金板の表
面硬度も１１０Ｈｖに近似させる必要がある。そこで、
この場合には亜鉛メッキ工程にてアルミ合金板の表面に
亜鉛ニッケルメッキを施せば、その表面硬度が表面処理
鋼板と同一の１１０Ｈｖとなる。よって、電蝕の発生を
完全に防止すべく、表面処理鋼板を用いた場合であって
も、同一のプレス機を用いてアルミ製品と鋼製品とを成
形することが可能となる。

【００２４】また、前記表面処理鋼板を用いれば、同時
化成処理工程２４にてアルミ製品ＡＰ側と鋼製品ＳＰ側
とに全く同質の化成皮膜を形成し得ることから、次の電
着塗装工程５にて、両製品ＡＰ、ＳＰからなる組み付け
製品の全体に均一な密着性及び残存率を有する塗膜を形
成することが可能となる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、アルミ合
金材に、亜鉛を成分に有するメッキを施し、該メッキが
施されたアルミ合金材をその表面にりん酸亜鉛皮膜が形
成されるよう化成処理することから、以下のような効果
を得ることができる。

【００２６】（１）亜鉛を成分に有するメッキにより、
アルミ合金材を鋼材に匹敵する表面硬度にすることがで
き、これにより鋼材を成形するプレス型にてアルミ合金
材の加工が可能となるので、アルミ合金材のプレス型に
硬質メッキを施す必要がなくなる。したがって、アルミ
合金材の成形に要する設備コストの低減を図ることがで
きる。更にアルミ製品と鋼製品とで同一形状の製品を同
一型で成形できるので仕様に応じてアルミ製品と鋼製品
の使い分けをすることも可能になる。

【００２７】（２）全工程がクロメート処理を行うこと
なく構成されていることから、クロメート処理を行った
場合のように、複数の各成分に対応した廃液処理を行う
必要はなく、廃液理に要する設備の大型化及び工数の削
減を図ることができる。

【００２８】（３）アルミ合金材を鋼材に匹敵する表面
硬度にすることができる結果、アルミ合金材と鋼材とを
組み付けて化成処理を行う場合において、組み付け時に
鋼材、組み付け治具等がアルミ合金材に接触しても該ア
ルミ合金材に施されたメッキに剥離やキズが生ずること
がない。よって、化成液中にアルミイオンが溶出するよ
うなこともなく、アルミ合金材と鋼材とを同一の化成液
にて同時に化成処理した場合であっても、アルミイオン
によって阻害されることな鋼材の表面にアルミ合金材と
同様の化成皮膜を生成することが可能となる。

【００２９】（４）このように、アルミ合金材と鋼材と
に同様の化成皮膜を形成できる結果、アルミ製品と鋼製
品とからなる組み付け製品に電着塗装を行った際、組み
付け製品の全体に均一な密着性及び残存率を有する塗膜
を形成することが可能となる。

【００３０】（５）アルミ合金材と鋼材とを組み付けた
製品おいて、アルミ合金材の表面に施されたメッキ層の
亜鉛と鋼とは、電位的に近いことから、両材の接触部位
において局部電池が生じ難く、よって、局部電池による
電蝕の発生を低減させて製品の耐久性を向上させること
ができる。

【００３１】（６）化成処理する際に生ずる不要成分
を、化成液の成分として再利用することができることか
ら、これにより化成液の使用効率を高めて化成処理に要
するコストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す工程図である。

【図２】同実施例により処理されたアルミ合金の断面構
造を示す模式図である。

【図３】従来のアルミ合金材の塗装前処理方法を示す工
程図である。

【符号の説明】

１ 亜鉛メッキ工程 ２ 成形工程 ３ 組付工程 ４ 同時化成工程 ５ 電着塗装工程 １０ 亜鉛メッキ層 １１ りん酸亜鉛皮膜 Ａ アルミ合金板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミ合金材に、亜鉛を成分に有するメ
   ッキを施し、該メッキが施されたアルミ合金材をその表
   面にりん酸亜鉛皮膜が形成されるよう化成処理すること
   を特徴とするアルミ合金材の塗装前表面処理方法。