JPH0578863A - 自動車用の表面処理Al系材料、塗装前処理Al系材料及び塗装前処理方法 - Google Patents

自動車用の表面処理Al系材料、塗装前処理Al系材料及び塗装前処理方法

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JPH0578863A
JPH0578863A JP6957492A JP6957492A JPH0578863A JP H0578863 A JPH0578863 A JP H0578863A JP 6957492 A JP6957492 A JP 6957492A JP 6957492 A JP6957492 A JP 6957492A JP H0578863 A JPH0578863 A JP H0578863A
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JP
Japan
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coating
layer
based material
zinc phosphate
treated
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Application number
JP6957492A
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English (en)
Inventor
Takahiro Koyama
高弘 小山
Yoshibumi Hasegawa
義文 長谷川
Tatsumi Takahashi
辰己 高橋
Masamichi Aono
雅路 青野
Soichi Hayashi
壮一 林
Koichi Kaneko
鉱一 兼子
Asao Mochizuki
朝夫 望月
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Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Light Metal Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 塗装後の糸錆性を改善し、併せて膨れ現象を
生じない自動車用の表面処理Al系材料、塗装前処理A
l系材料及びその塗装前処理方法を提供する。 【構成】 Al系材料の上に、付着量0.05〜0.38 g/m2
のZn層を有する表面処理Al系材料。前記のZn層
は、粒状のZn粒子が積層された形態であることが好ま
しい。塗装前処理Al系材料は、Al系材料上にZn粒
子が点状に分布する層を介してリン酸亜鉛皮膜を被覆形
成してなることを特徴とする。塗装前処理方法は、Al
系材料面に付着量0.05〜0.38 g/m2 の範囲で粒状のZn
粒子が積層されたZn層を置換メッキ形成したのち、リ
ン酸亜鉛処理を施して付着量 1.0〜2.5 g/m2のリン酸亜
鉛皮膜を被覆形成するプロセスからなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車ボディの外板と
して使用するZn表面処理が施されたAl又はAl合金
からなるAl系材料、前記Al系材料にリン酸亜鉛によ
る塗装前処理を施したAl系材料及びその塗装前処理方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】近時、車体の軽量化を図るため自動車ボ
ディの外板パネルを従来の冷延鋼板から軽量材質のAl
系板に代える実用化研究が盛んに進められている。通
常、自動車ボディ用に汎用されている冷延鋼板は塗装前
に耐食性を付与するためのリン酸塩による化成処理が施
されるが、Al系の板材を用いる場合にも同様の処理が
必要となる。ところが、Al系板に直接リン酸塩処理を
施すと、表面に形成されている緻密な酸化膜が妨害作用
を及ぼして処理効率を著しく低下させ、これに伴って糸
錆性に対する改善効果を減退させる。そのうえ、Alイ
オンがリン酸塩処理液中に溶出して効力低下を招くた
め、鋼板パーツを同時に処理するような際には全体のリ
ン酸塩皮膜形成が円滑に進まなくなる。
【0003】このような問題点を解決するために、リン
酸塩処理をおこなう前に予め表面にZn等の金属メッキ
層を形成したAl系板が提案されている。例えば、特開
昭61−157693号公報には電気メッキ法あるいは浸漬法
で、特開昭63−153262号公報には蒸着メッキ法で、また
特開昭63−166964号公報には真空蒸着メッキ法でAl系
板面に金属メッキ層を形成することが開示されている。
【0004】これら先行技術においてAl系板に予めZ
nメッキ層等を形成するための主要な目的は、Al系板
と鋼板、表面処理鋼板との同時リン酸塩処理を可能にす
るとともに、Alイオンの溶出蓄積を防止して化成処理
の効率を高める点にある。そして、形成するZnメッキ
層等は、リン酸塩処理後においてAl系板とリン酸塩皮
膜との間に中間層として介在することが重要な要件とな
っている。このため、Znメッキ層等は化成処理によっ
て溶出することのない十分な厚さに形成する必要があ
り、皮膜量として0.4 g/m2以上の限定が引かれている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、発明者
らの検討によると上記のように皮膜量0.4 g/m2以上のZ
nメッキ層を形成したAl系板を自動車ボディ材に適用
しようとすると、化成処理後にZn層が多く残留し、こ
れが塗装後の耐食試験において膨れの原因となることが
解明された。
【0006】本発明は、自動車ボディ用Al系板を対象
とする場合には予め形成するZn層が化成処理時に全て
溶解するか微量のZn粒子が点在する状態で残留するこ
とが塗装後の耐食性向上に有効である事実を解明して開
発に至ったもので、その目的は塗装後における糸錆性を
改善し、併せて膨れ現象を生じることのない自動車用の
表面処理Al系材料、塗装前処理Al系材料及びその塗
装前処理方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による自動車の表面処理Al系材料は、Al
またはAl合金材料の上に、付着量0.05〜0.38 g/m2
Zn付着量を有することを構成上の特徴とする。
【0008】本発明の素材となるAl系材料は、Alま
たはAl合金からなる板状の展伸材であればどのような
ものでもよく、材質やテンパー等には特に制約はない。
Al系材料にZn層を形成する手段としては、Al系板
の表面を例えば希硫酸浸漬により清浄化する前処理を施
し、ついで置換メッキ法・電気メッキ法等を用いてZn
またはZn合金の薄層を被覆することによっておこなわ
れる。
【0009】この際、形成されるZn層は粒状のZn粒
子が積層された形態であることが好ましい。図1は置換
メッキ法により形成した前記形態のZn層を模式的に示
した平面図、図2は図1のA−A線に沿う断面図であ
る。このような粒状のZn粒子が積層した層構造では表
面積が大きくなるため、リン酸亜鉛処理の工程でZnの
溶解が促進され、同時にAl界面のpHが上昇してリン
酸亜鉛の析出が円滑に促進される。
【0010】Zn層の付着量を0.05〜0.38 g/m2 の範囲
に制御することは本発明の重要な要件で、この付着量が
0.05 g/m2 未満であると化成処理の段階で十分な量のリ
ン酸亜鉛皮膜が形成されないため糸錆が発生し易くな
り、他方、Zn付着量が0.38 g/m2 を上廻る場合にはA
l系材料とリン酸亜鉛層との間にZn層が多く残留して
塗装材を耐食試験する段階で膨れの発生を招く。したが
って、Zn層の付着量が0.05〜0.38 g/m2 の範囲であれ
ば、化成処理の条件を調整することによりZn層が完全
に溶解するか、微量のZn粒子を点在させた状態でリン
酸亜鉛皮膜を形成することができる。
【0011】従来の認識では、化成処理によりZn層を
完全に溶解してAl系板の表面にリン酸亜鉛単独の皮膜
を形成することが耐食性を向上させるために必要な要件
とされていたが、発明者らの研究によると、Zn層を完
全に溶解させず、材料表面を上から観察した場合に粒状
のZn粒子が材料面に点状に存在する状態でリン酸亜鉛
皮膜を形成すると、塗装後の塗膜に素材に達するような
損傷が生じた場合でも、点状のZn粒子が犠牲陽極作用
を発揮してAl系板の耐食性を向上させる良現象が生じ
ることが解明された。本発明による自動車用の塗装前処
理Al系材料はこのような現象を利用したもので、Al
またはAl合金材料の上に、Zn粒子が点状に分布する
層を介してリン酸亜鉛皮膜を被覆してなることを特徴と
する。
【0012】かかる塗装前処理Al系材料を得るための
本発明による塗装前処理方法は、AlまたはAl合金材
料の上に付着量0.05〜0.38 g/m2 の範囲で粒状のZn粒
子が積層されたZn層を置換メッキ形成したのち、リン
酸亜鉛処理を施して付着量 1.0〜2.5 g/m2のリン酸亜鉛
皮膜を被覆形成することを特徴とする。粒状のZn粒子
が積層するZn層を形成するためには、置換メッキ法を
適用する必要があり、Zn層の付着量が0.05〜0.38 g/m
2 の範囲で化成処理後にZn粒子の点在分布層を残留さ
せるには、リン酸亜鉛処理時の条件を適宜に調整する方
法が採られる。リン酸亜鉛の付着量を 1.0〜2.5 g/m2
範囲に限定する理由は、1.0 g/m2未満では耐食性の付与
が不十分となり、2.5 g/m2を越える付着量はもはや耐食
性の向上に寄与しなくなるからである。
【0013】
【作用】Al系材料面に形成されたZn層がリン酸亜鉛
単独の皮膜に転化する機構は、化成処理段階におけるZ
nの溶解で界面pHが上昇し、この作用でリン酸亜鉛の
析出が進行するプロセスに基づくものである。本発明の
表面処理Al系材料に形成される付着量0.05〜0.38 g/m
2 のZn層は、前記の作用が円滑に進行する範囲である
が、更に図1(平面図)および図2(A−A断面図)で
示すように粒状のZn粒子が積層された構造とすると、
表面積が増大して一層リン酸亜鉛の析出が促進される。
この結果、Al系材料の表面に良好な耐食性皮膜が付与
される。
【0014】この際、Zn層を完全に溶解させるばかり
でなく、化成処理の条件を調整してAl系材料面に粒状
のZn粒子が点在する分布層を介してリン酸亜鉛皮膜を
被覆形成することにより、塗装塗膜組織に素材に達する
ような損傷が生じた場合でも、点状のZn粒子が犠牲陽
極作用を発揮してAl基材の耐食性を効果的に向上させ
る。
【0015】上記の作用を介して、Zn層の付着量0.05
〜0.38 g/m2 の範囲において化成処理の条件を調整し、
Zn層を完全に溶解させるか、又は微量のZn点在層を
残留させることにより、自動車ボディの外面塗装面に膨
れ現象を発生させることなしに耐糸錆性を向上させる優
れた耐食性が付与される。
【0016】
【実施例】Mg4.5 %を含むAl合金板の試験片(幅70
mm、長さ150mm 、厚さ1mm)を、70℃に加温された2%
硫酸溶液に1分間浸漬して表面清浄化処理をおこなっ
た。ついで、清浄化処理した試験片を、水酸化ナトリウ
ム120g/lと酸化亜鉛20g/l からなる組成のメッキ浴(20
℃) に浸漬時間を変えて浸漬し、置換メッキ法により付
着量を種々変えたZn層を形成した。
【0017】表1にAl合金板に形成されたZn層の付
着量、メッキ層の組織および剥離試験の結果を示した。
なお、Zn層の付着量は、原子吸光法又は原子吸光法で
校正線を作成して蛍光X線法で測定することができる
が、ここでは原子吸光法を用いて測定した。メッキ層の
組織は走査電子顕微鏡による観察でおこなった。また、
Zn層の剥離試験はセロハンテープ(幅25mm、長さ50m
m) を張付けて引き剥ぎ、剥離の程度を目視で判定し
た。
【0018】
【表1】
【0019】ついで、Zn層を形成した上記の各Al合
金試験片を常法により脱脂および表面調整したのち、市
販のリン酸亜鉛処理剤〔日本パーカライジング(株)
製、パルボンド L-3080 〕を用い、全酸度23pt、遊離酸
度0.9pt 、処理温度43℃の条件でリン酸亜鉛の付着量1.
5 g/m2を目標に化成処理を施した。
【0020】このようにして塗装前処理をおこなったA
l合金板につき、Al基材とリン酸亜鉛皮膜の界面にお
けるZnの残存状態とZn残存量を調査した。Zn残存
量の検出は、皮膜を硝酸で溶解し、燐と亜鉛とを原子吸
光法で測定してその比として求めた。したがって、その
比が予め求めたおいてリン酸亜鉛皮膜の比と一致すれば
Znの残留がないことになる。それらの結果を、用いた
リン酸亜鉛処理溶液と対比させて表2に示した。
【0021】次に、リン酸亜鉛皮膜を形成した試験片の
表面に常法によりカチオン電着塗装、中塗塗装および上
塗塗装を順次に施して、厚み 100μm の塗膜を形成し
た。得られた塗装板につき、下記の条件により糸錆試験
および膨れ試験をおこなった。 糸錆試験:クロスカットに入れた試験片を24時間塩水噴
霧をおこなったのち、温度50℃、相対湿度(RH)80%の恒
温槽に移して1000時間保持し、糸錆の発生状況を糸錆の
総長で評価する。 膨れ試験:クロスカットに入れた試験片を、次の処理条
件で60サイクルの劣化試験をおこない、膨れの状況 (個
数) を観察する。 塩水噴霧 6時間 乾 燥 50℃、8時間 恒温恒湿 50℃、相対湿度(RH)80%、10時間 これらの試験結果を、表2に併載した。
【0022】
【表2】
【0023】表1と表2の結果から、Run No. 1
はZn付着量が0.02 g/m2 と少ないため、塗装処理後に
糸錆が検出された。これに対し、Zn付着量が0.07 g/m
2 の本発明による処理Al合金材料Run No. 2ではZn
層が完全に溶解されて塗装後に糸錆、膨れ等の現象がな
く、またZn付着量が0.25 g/m2 と0.38 g/m2 のRun N
o. 3〜4は界面に微量の点状Zn粒子が残存していた
が同様に良好な耐食性が認められた。しかし、Zn付着
量が0.40 g/m2 であるRuN No.5では全面にZn層が残
存して塗膜に膨れが生じ、Zn付着量が0.6 g/m2および
1.06 g/m2 と多いRun No6、7では弗素を添加しないリ
ン酸亜鉛処理によっても多量のZnが界面に残存し、塗
装後に膨れ現象が発生した。
【0024】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば形成した
Zn層が後工程の化成処理時に全て溶解するかZn層が
点状に残留した状態でリン酸亜鉛皮膜が被覆形成され、
外面塗装後における塗膜に糸錆や膨れ現象を発生するこ
とがない優れた耐食性を示す自動車用の表面処理Al系
材料、塗装前処理Al系材料を供給することが可能とな
る。したがって、これを自動車ボディとして組み込み、
塗装処理工程に移すことにより耐食性の良好な自動車部
材を得ることができるから、自動車塗装ラインの円滑化
が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】Al系材料面にZn粒子が積層されたZn層の
構造を模式的に示した平面図である。
【図2】図1のA−A線に沿う断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青野 雅路 愛知県豊田市トヨタ町1番 トヨタ自動車 株式会社内 (72)発明者 林 壮一 愛知県豊田市トヨタ町1番 トヨタ自動車 株式会社内 (72)発明者 兼子 鉱一 愛知県豊田市トヨタ町1番 トヨタ自動車 株式会社内 (72)発明者 望月 朝夫 愛知県豊田市トヨタ町1番 トヨタ自動車 株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 AlまたはAl合金材料の上に、付着量
    0.05〜0.38 g/m2 のZn層を有することを特徴とする自
    動車用の表面処理Al系材料。
  2. 【請求項2】 Zn層が、粒状のZn粒子が積層された
    形態を有する請求項1記載の自動車用の表面処理Al系
    材料。
  3. 【請求項3】 AlまたはAl合金材料の上に、Zn粒
    子が点状に分布する層を介してリン酸亜鉛皮膜を被覆形
    成してなることを特徴とする自動車用の塗装前処理Al
    系材料。
  4. 【請求項4】 AlまたはAl合金材料の上に付着量0.
    05〜0.38g/m2 の範囲で粒状のZn粒子が積層されたZ
    n層を置換メッキ形成したのち、リン酸亜鉛処理を施し
    て付着量 1.0〜2.5 g/m2のリン酸亜鉛皮膜を被覆形成す
    ることを特徴とする自動車用の塗装前処理方法。
JP6957492A 1991-02-19 1992-02-18 自動車用の表面処理Al系材料、塗装前処理Al系材料及び塗装前処理方法 Pending JPH0578863A (ja)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04103776A (ja) * 1990-08-20 1992-04-06 Kobe Steel Ltd 耐食性に優れた塗装a1またはa1合金材

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04103776A (ja) * 1990-08-20 1992-04-06 Kobe Steel Ltd 耐食性に優れた塗装a1またはa1合金材

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