JPH06299369A

JPH06299369A - 表面処理アルミニウム板

Info

Publication number: JPH06299369A
Application number: JP10976493A
Authority: JP
Inventors: Yoshimi Kada; 好実加田; Yoshio Shindo; 芳雄新藤; Hiromasa Nomura; 広正野村; Kimitaka Hayashi; 公隆林; Kazuhiko Honda; 和彦本田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1993-04-14
Filing date: 1993-04-14
Publication date: 1994-10-25

Abstract

(57)【要約】【目的】耐食性並びに塗膜密着性を有する表面処アル
ミニウム板を供供することを目的とする。【構成】アルミニウム板の両面に第一層として難溶性
のクロメート皮膜を１０〜１５０ｍｇ／ｍ²形成し、更
に、その上層に第二層として、下記［ａ］の有機溶剤系
塗料組成物を固形皮膜として０．０３〜２μｍ塗装して
なる表面処理アルミニウム板。［ａ］有機溶剤系塗料組成物ウレタン化エポキシエステル樹脂（但し数平均分子量
３００〜１００，０００）３０〜９０％親水性ポリアミド樹脂（重合度５０〜１０００）５〜
４０％シリカ粉末（平均粒径０．１〜１００ｍμ）５〜４０
％ポリエチレンワックス（分子量１０００〜１０００
０）１〜２０％「不揮発分重量％］

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐食性並びに塗膜密着
性を有する自動車用表面処理アルミニウム板に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車用部材としてアルミニウム
又は、アルミニウム合金板（以下、「アルミニウム板」
と総称する）が鋼板とともに併用されるようになってき
ている。

【０００３】その使用方法としては、自動車工場のライ
ンでの作業性を考慮すると、図１に示すように鋼板とア
ルミニウム板を組立後に、一緒に化成処理および電着塗
装を行う方法、図２に示すように鋼板とアルミニウム板
をそれぞれ別々の化成処理ラインで化成処理を施し、そ
の後に組立、電着塗装を行う方法、および、図３に示す
ようにそれぞれ別々の化成処理ラインおよび電着塗装ラ
インで化成処理、電着塗装を施した後に組立てる方法、
図４に示すようにアルミニウム板を成形した後、クロメ
ート処理し、次いで鋼板と組合わせ、化成処理および電
着塗装を行う方法がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述の図１の方法は、
自動車工場のラインでの作業性を考えた場合、最も作業
性がよいが、鋼板とアルミニウム板を同じ化成処理浴で
処理するために、化成処理を行った時に、浴中にアルミ
ニウムが溶け出して浴を汚染するために、化成性が悪く
なり、電着塗装の仕上がり外観が良くない。

【０００５】また、図２の方法は、化成処理後の板を組
立てるために、組立時に汚れが板に付着し、そのために
電着塗装の仕上がり外観が悪くなる。

【０００６】図３の方法は、鋼板とアルミニウム板をそ
れぞれ別々のラインで処理するために作業性が悪く、か
つ、組立時に電着塗膜を傷つけ易い。

【０００７】さらに、鋼板とアルミニウム板の電着のタ
イミングが異なることから、塗装むらが生じ易い。

【０００８】また、特開昭６１−９６０７４号公報に開
示されている図４に示す方法は、化成処理時の浴中への
アルミニウムの溶出を低減するが、クロメート皮膜自体
の化成処理浴への溶出を避けられず、浴が汚染され、ス
ラッジの増大および化成性を低下させる。

【０００９】本発明は、上記従来技術の問題点を解決
し、化成処理時に、化成処理浴のアルミニウムおよびク
ロメート皮膜による汚染がなく、塗料皮膜により組立時
に板に汚れが付着し、電着塗装の仕上がり外観が悪くな
ることを防止し、作業性が良く、組立時に電着塗膜が傷
つき難く、かつ、塗装むらが生じ難い耐食性並びに塗膜
密着性を有する自動車用表面処理アルミニウム板を提供
することを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述の問
題点を解決するために、鋭意検討した結果、アルミニウ
ム板の両面に第一層として難溶性のクロメート皮膜を１
０〜２００ｍｇ／ｍ²形成し、更に、その上層に第二層
として、下記［ａ］の有機溶剤系塗料組成物を固形皮膜
として０．０３〜２μｍ塗装してなることを特徴とする
潤滑性並びに電着塗膜密着性を有する表面処理アルミニ
ウム板を見い出した。

【００１１】［ａ］有機溶剤系塗料組成物ウレタン化エポキシエステル樹脂（但し数平均分子量
３００〜１００，０００）３０〜９０％親水性ポリアミド樹脂（重合度５０〜１０００）５〜
４０％シリカ粉末（平均粒径０．１〜１００ｍμ）５〜４０
％ポリエチレンワックス（分子量１０００〜１０００
０）１〜２０％、「不揮発分重量％］以下に本発明を更に詳細に説明する。

【００１２】

【作用】本発明は、アルミニウム板の両面に第一層とし
て難溶性のクロメート皮膜を１０〜１５０ｍｇ／ｍ² 形
成し、更に、その上層に第二層として下記割合からなる
塗料組成物を固形皮膜として０．０３〜２μｍ塗装して
なることを特徴とする耐食性並びに塗膜密着性を有する
表面処理アルミニウム板に関するものであり、第５図に
示す方法により、アルミニウム板と鋼板を併用する場合
に有効な手段となる。

【００１３】すなわち、組立の前のアルミニウム板に、
以下のような前処理を施したものを用い、鋼板と組立
て、化成処理、電着塗装を行う方法である。

【００１４】アルミニウムの前処理としては、まず、ア
ルミニウム板の表面を公知の脱脂法により脱脂する。

【００１５】次に、脱脂後のアルミニウム板の両面にク
ロメート処理を施し、難溶性のクロメート皮膜をつけ
る。

【００１６】［難溶性クロメート皮膜］本発明のクロメ
ート皮膜は、下層のアルミニウム板と上層の固形皮膜と
の中間にあって、固形皮膜の密着性を向上させる重要な
皮膜である。

【００１７】特に、水に対する耐膨潤溶出化が必須であ
り、そのためには、クロメート皮膜の難溶性が必要であ
る。

【００１８】クロメート皮膜の水可溶分が５％を越える
と、クロメート皮膜の膨潤によるクロム溶出が大きく、
また、これが上層固形皮膜との密着性の低下を招く。

【００１９】好ましくはクロメート皮膜の水可溶分とし
ては３％以下がよい。これを称して難溶性クロメート皮
膜とする。

【００２０】次に、このように難溶化したクロメート皮
膜の付着量が総クロム量として１０ｍｇ／ｍ²未満では
アルミニウム板の被覆が不完全であり、上層固形皮膜と
の密着性が不足する或いは、耐食性が発揮されないため
好ましくない。

【００２１】一方、総クロム量が１５０ｍｇ／ｍ²を越
えた場合、プレス加工等によるクロメート皮膜の凝集破
壊から、上層固形皮膜の密着性低下が著しい。また、ス
ポット溶接時の連続打点性の低下を招くため好ましくな
い。

【００２２】以上から、難溶性クロメート皮膜の付着量
の好ましい範囲は、総クロム量として１０〜１５０ｍｇ
／ｍ²である。

【００２３】［固体皮膜］本発明の固形皮膜形成上で用
いられるバインダー用樹脂であるウレタン化エポキシエ
ステル樹脂については、塗料不揮発分として重量％で分
子中に５０％以上のフエノールを含有するエポキシ樹
脂、該エポキシ樹脂にアミン触媒の存在下、或いは不存
在下にジカルボン酸を反応させて得られるエポキシエス
テル樹脂、及び前記エポキシエステル樹脂に部分ブロッ
クイソシアナート化合物を反応させて得られるウレタン
化エポキシエステル樹脂からなる群より、選ばれる数平
均分子量３００〜１００，０００のエポキシ系バインダ
ー樹脂３０〜９０重量％を用いる。

【００２４】数平均分子量で３００未満では密着性、耐
食性が低下し、また、有機溶剤に溶解させ、塗料目的と
して使用し得る樹脂分子量は１００．０００が限度であ
る。

【００２５】また更にはこのような該エポキシ系バイン
ダー樹脂の数平均分子量の範囲内でその配合量が塗料不
揮発分の３０重量％未満においては電着膜の密着性、加
工性の低下が見られ、またヽ９０重量％超では塗料とし
てのバインダー機能が半減する。

【００２６】次に本発明では前記バインダー樹脂と共に
第２の樹脂成分として用いる親水性ポリアミド樹脂は、
本発明の構成にあって最も重要な骨格をなすもので、酸
アミド結合を多くもった高親水性、高吸湿性であって、
且つ重合度が大で極めて高分子量である特徴を持つ。

【００２７】尚、親水性ポリアミド樹脂としては、ナイ
ロン６、ナイロン６６及びそれらと他のナイロンの共重
合物；ポリエステルポリオールー、ポリエステルオール
ー、ポリブタジエンポリオールー変性ナイロン；ポリメ
タフェニレンイソフタルアミド、ポリパラフェニレンテ
レフタルアミド等の芳香族ポリアミドの中から選ぶ。

【００２８】親水性ポリアミド樹脂を有機複合塗膜中に
含有させることにより、電着塗装時に塗膜内に電着液が
浸透し、塗膜の電気抵抗値が低下して良好な電着性と電
着膜外観（ガスピン、ユズ肌等の発生の防止）が改善さ
れる。

【００２９】ポリアミド樹脂の分子量が大であること
は、電着塗装における前処理特にアルカリ脱脂、或いは
電着塗装時において、有機複合塗膜を形成する樹脂の膨
潤溶解防止に役立つ。

【００３０】即ち、重合度は５０〜１０００、好ましく
は５０〜５００がよく、重合度５０未満では上述のアル
カリ脱脂或いは電着時に塗膜が溶解し、均一外観が得ら
れず、また、耐酸性の低下が認められ、１０００を超え
ては高分子すぎて本発明の目的に不適当である。

【００３１】ポリアミド樹脂の配合はまた、塗膜への可
とう性、高加工性を付与する上で望ましい。

【００３２】塗料中への配合量に関し、上記ポリアミド
樹脂の配合量は塗料不揮発分の５〜４０重量％、好まし
くは５〜２５重量％とする。

【００３３】５重量％未満では均一電着性（ガスピン、
ユズ肌）の向上は余り期待できないし、また、４０重量
％を超えては電着塗膜の密着性が低下する。

【００３４】次に本発明においては耐食性の改善目的で
平均粒径１〜１００ｍμの粒径シリカを塗料不揮発分に
対し５〜４０重量％の範囲内で用いる。

【００３５】シリカ粒子の一次粒径として１ｍμ未満で
は複合塗膜の耐アルカリ性が低下し望ましくなく、また
１００ｍμを超えると耐食性改善の効果がなく、電着膜
の平滑性も低下する。

【００３６】従ってシリカ粒子の平均粒径は、１〜１０
０ｍμの範囲でなければならず特に５〜５０ｍμの範囲
のものが好ましい。

【００３７】かかるシリカ粒子としては、ヒュームドシ
リカ、コロイダルシリカなどが挙げられ、就中ヒューム
ドシリカの使用が好ましい。

【００３８】コロイダルシリカはそのコロイド安定化の
ためアンモニウムイオン、アノレカリ金属イオンを含有
し、これらのイオンは膜防食能を低下させる傾向にあ
る。

【００３９】またシリカ粒子の配合量は塗料不揮発分に
対し５〜４０重量％、好ましくは１０〜２０重量％で、
５重量％未満では耐食性向上の効果がなく、また、４０
重量％を超えると加工性の低下が認められ発明目的に対
し、不十分である。

【００４０】このように本発明の有機複合塗膜は不揮発
分として各々特定量のエポキシ系バインダー樹脂、親水
性ポリアミド樹脂及び微粒シリカを含み、かかる三成分
の組合せにより相乗的に電着塗装性を改善し、高耐食
性、高加工性で密着性に優れ、平滑且つ、スポット溶接
可能な塗膜を与えることができる。

【００４１】尚加工性に関し、本発明の塗料組成物には
ポリオレフィン系、カルボン酸エステル系、カルボン酸
金属塩、ポリアルキレングリコール系などの滑剤、二硫
化モリブデン、シリコーン化合物、フッ素化合物などの
滑剤粉末を塗料不揮発分に対し１〜２０重量％、好まし
くは１〜１０重量％を加え、加工性の一段の改善をはか
ることが好ましい。

【００４２】特に好ましい滑剤は、分子量１，０００〜
１０，０００のポリエチレンワックスである。

【００４３】しかしながら、滑剤を加える場合、その最
大添加量は２０重量％までとすべきで、それを超えると
かえって電着膜密着性が低下し望ましくない。

【００４４】また、以上のような本発明の塗料組成物の
低温焼付機能を付与するにあたってはメラミン樹脂、レ
ゾール型フェノール樹脂、ポリイソシアネートなどの硬
化剤をエポキシ樹脂に対し、固形分重量比で硬化剤／エ
ポキシ樹脂＝０．１／９９〜４／６の割合で含有させ熱
硬化させることができる。レゾール型フェノール樹脂と
して特に好ましいものは、式

【００４５】

【化１】

【００４６】（式中ｎは０〜４；Ｗは―ＣＨ₂―または
―ＣＨ₂―Ｏ―ＣＨ₂―；ＲはＣＨ₃、Ｈ又は―Ｃ（Ｃ
Ｈ₃）₂０Ｈ）で表されるレゾーノレ型フエノーノレ樹脂
である。

【００４７】以上のようにしてなる本発明の有機複合塗
料組成物を該めっき鋼板に塗装するにあたり、その塗装
方法はロールコート、スプレー、シャワーコートなどい
ずれであってもよく、また、その焼付板温としては、１
００〜２５０℃であればよい。

【００４８】乾燥塗膜厚としては、０．０３〜２μｍで
あり、０．０３μｍ未満においては耐食性、プレス潤滑
性等の低下が認められ、また２μｍを超えては安定した
スポット溶接性が期待できない。

【００４９】以上のようにしてなる本発明の有機複合め
っき鋼板において、最上層の有機溶剤系塗膜を構成する
塗料組成物中に、塗膜の更に高機能化を図るにあたっ
て、以下の各種顔料を用いてもよい。

【００５０】通常の塗料に添加される防錆顔料（クロム
酸塩顔料―特に低溶解性の亜鉛、鉛、パリウム塩、りん
酸塩顔料、鉛酸塩顔料等）、体質顔料（炭酸塩顔料、ケ
イ酸塩顔料等）、着色顔料（酸化チタン、カーボン）、
防錆剤（アミン化合物、フェノール性カルボン酸等）、
分散安定化剤等を添加してよいが、スポット溶接性やプ
レス加工性を十分考慮しその平均粒径を１０ｍμ以下に
調整したものを用いた方がよい。

【００５１】なお本発明に用いる塗料組成物の塗装後の
塗膜焼付条件は特に限定しないがヽ最終焼付板温として
１００〜２００℃の範囲内で良好な性能を維持しつつ短
時間焼付処理することが可能である。

【００５２】また塗装方法については、ロールコート
法、カーテンフローコート法など公知のいづれの方法で
あってもよい。

【００５３】以上のようにしてなる本発明の表面処理ア
ルミニウム板は、アルミニウム表面をクロメート皮膜お
よび塗料皮膜が覆っているために、化成処理時に、化成
処理浴のアルミニウムによる汚染がない。

【００５４】また、塗料皮膜により組立時に板に汚れが
付着し、電着塗装の仕上がり外観が悪くなることを防止
することができ、かつ、耐食性並びに塗膜密着性に優れ
ていることから、市場の要求に十分応え得るものであ
る。

【００５５】以下に、実施例により本発明を更に詳述す
る。

【００５６】

【実施例】板厚１．０ｍｍの市販のアルミニウム板（５
０００系）を公知の脱脂法により脱脂し、乾燥後、クロ
メート処理を施した。

【００５７】続いて、表に示す組成の塗料組成物をロー
ルコーターにて塗装し、１５０〜２００℃で２０秒焼き
付けて、固形皮膜を生成させる固形皮膜処理を施した。

【００５８】得られた処理を施したアルミニウム板に鉱
物油を塗油し、径５０ｍｍ、深さ１０ｍｍのカップに成
形後、鋼板を接触させ、自動車製造ラインと同様の化成
処理並びに電着塗装を施した。

【００５９】この時の化成処理浴中へのアルミニウムイ
オンの溶出量を測定した。さらに、このようにして得ら
れた塗装鋼板の外観、塗膜密着性試験並びに塗装後耐食
性による評価を行った。

【００６０】化成処理浴中へのアルミニウムの溶出は、
各サンプルを化成処理浴に浸漬後、アルミニウムイオン
の溶出量を原子吸光法で分析した。

【００６１】塗装後外観は、リン酸塩処理（ＰＢ３０２
０／日本パーカーライジング製）後、カチオン電着塗装
パワートップＵ―６００（日本ペイント製）２０μｍを
２１０Ｖで電着し、各サンプルを１７０℃×２０分焼き
付けて電着塗装板を作製し、目視で塗装表面の欠陥（ガ
スピンおよびクレーター）の発生状況を評価した。

【００６２】その結果を、○・・・欠陥なし、△・・・
僅かに欠陥発生、×・・・欠陥発生が多い、で表示し
た。

【００６３】塗装後密着性は、上記と同様に作製した塗
装サンプルを４０℃のイオン交換水中に２４０時間浸漬
した後、２ｍｍ碁盤目テープ剥離テスト（１００メッシ
ュ）を行ない残存塗膜数で評価した。

【００６４】結果は、○・・・塗膜残存数１００個、△
・・・塗膜残存数９１〜９９個、×・・・塗膜残存数９
０個以下、で示した。

【００６５】塗装後耐食性は、上記と同様に作製した塗
装サンプルの塗装面にスクラッチを入れ、ＪＩＳＺ―２
３７１に準じて塩水噴霧試験７５０時間を実施した後、
スクラッチからの最大腐食幅を測定した。

【００６６】その結果を、○・・・０．２ｍｍ以下、△
・・・１．０ｍｍ以下、×・・・２．０ｍｍ以上、で示
した。

【００６７】以上の評価結果は、表１に本発明例、表２
に比較例を示す。これらの結果から明らかなように、本
発明のアルミニウム板は、化成処理時に、化成処理浴の
アルミニウムによる汚染がなく、耐食性並びに塗膜密着
性に優れている。

【００６８】

【表１】

【００６９】

【表２】

【００７０】注）＊１．主樹脂：ウレタン化エポキシエステル樹脂（日本
ペイント製）、レゾール型フエノール樹脂（ＢＫＳ―３
１６／昭和高分子ＫＫ製）を８／２で混ぜたもの＊２．親水性樹脂：ポリプロピレングリコール変性ナイ
ロン６（東洋レーヨン製）＊３．アエロジル３００８ｍμ（日本シリカ製）＊４．セリダスト３６２０（ヘキスト社製）

【００７１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の耐食性並
びに塗膜密着性を有する表面処理アルミニウム板は、耐
食性並びに塗膜密着性、更には、自動車会社での作業性
に優れており、自動車用部材に好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】鋼板とアルミニウム板を同時に処理するときの
方法を示す図である。

【図２】鋼板とアルミニウム板を同時に処理するときの
方法を示す図である。

【図３】鋼板とアルミニウム板を同時に処理するときの
方法を示す図である。

【図４】鋼板とアルミニウム板を同時に処理するときの
方法を示す図である。

【図５】鋼板とアルミニウム板を同時に処理するときの
方法を示す図である。

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【手続補正書】

【提出日】平成５年５月２６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述の問
題点を解決するために、鋭意検討した結果、アルミニウ
ム板の両面に第一層として難溶性のクロメート皮膜を１
０〜１５０ｍｇ／ｍ²形成し、更に、その上層に第二層
として、下記［ａ］の有機溶剤系塗料組成物を固形皮膜
として０．０３〜２μｍ塗装してなることを特徴とする
潤滑性並びに電着塗膜密着性を有する表面処理アルミニ
ウム板を見い出した。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者林公隆富津市新富20―１新日本製鐵株式会社技術開発本部内 (72)発明者本田和彦富津市新富20―１新日本製鐵株式会社技術開発本部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミニウム板の両面に第一層として難
溶性のクロメート皮膜を１０〜２００ｍｇ／ｍ²形成
し、更に、その上層に第二層として、下記［ａ］の有機
溶剤系塗料組成物を固形皮膜として０．０３〜２μｍ塗
装してなる表面処理アルミニウム板。［ａ］有機溶剤系塗料組成物ウレタン化エポキシエステル樹脂（但し数平均分子量
３００〜１００，０００）３０〜９０％親水性ポリアミド樹脂（重合度５０〜１０００）５〜
４０％シリカ粉末（平均粒径０．１〜１００ｍμ）５〜４０
％ポリエチレンワックス（分子量１０００〜１０００
０）１〜２０％「不揮発分重量％］