JPH06305074A - 自動車パネル用表面処理AlまたはAl合金材 - Google Patents

自動車パネル用表面処理AlまたはAl合金材

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JPH06305074A
JPH06305074A JP9816093A JP9816093A JPH06305074A JP H06305074 A JPH06305074 A JP H06305074A JP 9816093 A JP9816093 A JP 9816093A JP 9816093 A JP9816093 A JP 9816093A JP H06305074 A JPH06305074 A JP H06305074A
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JP
Japan
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water
soluble polymer
alloy
polymer film
fine particles
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Withdrawn
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JP9816093A
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Tsugumoto Ikeda
貢基 池田
Nagisa Takee
なぎさ 武江
Toshiki Ueda
利樹 植田
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 平均粒子径が1.3μm以下の潤滑剤微粒子
を5〜25体積%含有し、膜厚が0.7〜10μmであ
る水溶性高分子皮膜が最表面に形成された自動車パネル
用表面処理AlまたはAl合金材である。 【効果】 AlまたはAl合金基材の最表面に粒子径お
よび含有率の特定された潤滑剤微粒子を含む特定厚さの
水溶性高分子皮膜を形成することによって、プレス成形
性を高めると共に、成形後の該皮膜は温水洗浄等によっ
て簡単に除去することができ、塗装前処理として実施さ
れるりん酸塩処理性を阻害することもない。従ってその
後の塗膜密着性や塗装後耐食性においても高性能が保証
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、加工工程でプレス成形
され且つその後美感向上の為の塗装が行なわれる自動車
パネル用として有用な表面処理AlまたはAl合金材に
関し、殊に厳しいプレス加工条件下においても優れた成
形性を示し、且つ塗装前処理として実施されるりん酸塩
処理性においても優れた性能を発揮する自動車パネル用
AlまたはAl合金材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】AlまたはAl合金材(以下、Al合金
材で代表する)は耐食性および意匠性(美感)に優れた
ものであり、且つ軽量で比強度が大きいといった特徴を
有していることから、家庭用電気製品の外板材や建築材
料等をはじめとして幅広く利用されている。また最近で
は自動車分野においても、燃費低減や排ガス低減を目的
とする車体軽量化のため、フードやフェンダー等のパネ
ル材として実用化されはじめている。
【0003】ところで自動車用パネル材として使用する
に当たっては、プレス加工によって成形されるが、Al
合金材の塑性変形挙動は冷延鋼板等とはかなり異なって
おり、厳しい加工条件が加えられるフェンダー等に加工
する場合は、表面摩擦抵抗が大きくなると変形抵抗が増
大し、過大な変形抵抗が加わる部分で強度不足となって
加工割れを生じる。そこでこうした加工割れを防止する
ため、高粘性の固体潤滑剤を用いてプレス成形を行なう
方法が採用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】一方、自動車用パネル
材の製造工程では、プレス成形の後、美感や耐食性向上
の為の塗装が行なわれるが、固体潤滑剤を用いる従来の
プレス成形法では、プレス成形体表面に付着した固体潤
滑剤が、塗装前処理として実施されるりん酸塩処理性を
著しく害し、ひいては塗膜密着性や塗装後耐食性にも悪
影響を及ぼす。
【0005】従ってこうした障害を回避する為、プレス
成形後アルカリ洗浄等により固体潤滑剤を除去している
が、固体潤滑剤の完全除去は困難であってその作業も非
常に煩雑であり、しかも除去しきれなかった残存潤滑剤
によってりん酸塩処理斑を生じることも多い。
【0006】本発明は上記の様な事情に着目してなされ
たものであって、その目的は、表面摩擦係数が小さくて
優れたプレス成形性を有し、且つプレス成形後は温水洗
浄等で容易に潤滑剤を除去することができてりん酸塩処
理性を阻害することのない様な自動車パネル用Al合金
材を提供しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係る自動車パネ
ル用表面処理AlまたはAl合金材の構成は、平均粒子
径が1.3μm以下の潤滑剤微粒子を5〜25体積%含
有し、膜厚が0.7〜10μmである水溶性高分子皮膜
が最表面に形成されたものであるところに要旨が存在す
る。ここで潤滑剤微粒子としてはMoS2 、グラファイ
ト、BNおよびポリテトラフルオロエチレンが好まし
く、これらは夫々単独で使用し得るほか、2種以上を併
用することができる。また水溶性高分子皮膜を構成する
高分子物質としては、ヘミセルロースおよび/またはゼ
ラチンが好ましい。
【0008】
【作用】Al合金材のプレス成形性が表面処理鋼板や冷
延鋼板等に比べて劣る理由の一つとして、前述の如くA
l合金材は、高面圧が作用するプレス成形時の表面摩擦
力が大きい為変形に大きな力を要し、該変形に要する荷
重負担部が強度不足になって割れが発生するものと考え
られる。
【0009】そこでAl合金材表面の動摩擦係数を小さ
くしてやれば、プレス成形型内面との滑りが良くなって
変形所要力を低減することができ、ひいては加工割れを
防止し得ることが既に確認されている。但し自動車パネ
ル用Al合金材では、前述の如くプレス成形の後で塗装
が実施されるので、プレス成形性改善のための表面処理
が、塗装前処理として実施されるりん酸塩処理性を阻害
することになってはならない。
【0010】こうした観点から、りん酸塩処理性を損な
うことなくプレス成形性を高め得る様な表面処理法を確
立すべく鋭意研究を進めてきた。その結果、上記の様に
Al合金基材の最表層部に、潤滑剤微粒子を含む水溶性
高分子皮膜を形成しておけば、該皮膜中の潤滑剤微粒子
により表面の動摩擦係数が小さくなってプレス成形性が
高められると共に、プレス成形後は温水洗浄等により水
溶性高分子皮膜を溶出させることによって成形品表面の
潤滑剤微粒子を容易に除去することができ、その後のり
ん酸塩処理も支障なく行なえることを知った。
【0011】そして上記の効果を有効に発揮させるに
は、Al合金基材の最表層部に形成する皮膜を水溶性高
分子主体とし、この中に平均粒子径が1.3μm以下の
潤滑剤微粒子を5〜25体積%含有させると共に、皮膜
厚さを0.7〜10μmにすることが必要となる。
【0012】ちなみに潤滑剤微粒子の平均粒子径が1.
3μmを超える粗粒物になると、皮膜中への均一分散が
困難になってAl合金基材表面全域の動摩擦係数を万遍
なく低下させることができなくなる。皮膜中への均一分
散という観点からより好ましい平均粒径は1.0μm以
下であり、中でも0.6〜1.0μmの微粒子が全体の
60重量%以上、より好ましくは80重量%以上を占め
る様な粒度構成の潤滑剤微粒子が好ましい。
【0013】また、該潤滑剤微粒子の皮膜中に占める比
率が5体積%未満では満足のいく動摩擦係数低減効果が
得られず、一方25体積%を超えて過多になると、Al
合金基材と水溶性皮膜との界面における潤滑剤微粒子量
の増大によって皮膜の密着性が低下し、プレス成形時に
皮膜剥離が起こり易くなって動摩擦係数はかえって増大
傾向を示す様になる。皮膜中のより好ましい潤滑剤微粒
子の含有比率は10〜20体積%の範囲である。
【0014】また水溶性高分子皮膜の厚さが0.7μm
未満の極薄膜になると、潤滑剤微粒子を安定に保持し難
くなり、一方10μmを超える厚肉になると動摩擦係数
はかえって増大傾向を示す様になるばかりでなく、プレ
ス成形後の温水等による洗浄にも不利となる。即ち本発
明において水溶性高分子は、上記潤滑剤微粒子を保持す
るための保持成分として作用するものであって、表面動
摩擦係数低減効果はあくまでも潤滑剤微粒子によっても
たらされるものであり、水溶性高分子の単独皮膜では動
摩擦係数をかえって増大させる。そして該皮膜が厚くな
り過ぎると、プレス成形工程で潤滑剤微粒子が水溶性高
分子中に埋まり込む様になって潤滑性向上効果が発揮で
きなくなり、水溶性高分子による動摩擦係数増大効果が
顕出するためと思われる。
【0015】本発明で用いられる潤滑剤微粒子は、潤滑
作用を有するものであれば種類の如何は問われないが、
Al合金基材の硬さ等も加味して最も好ましいのはMo
2、グラファイト、BN、ポリテトラフルオロエチレ
ンであり、これらは単独で使用し得るほか、2種以上を
併用することも勿論可能である。また水溶性高分子も水
溶性で且つ造膜性を有するものであればどの様なもので
もよいが、潤滑剤微粒子保持能や温水等による除去容易
性を考慮して好ましいのはヘミセルロース、ゼラチン、
ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリメタクリ
ル酸等であり、これらも夫々単独で若しくは併用するこ
とができる。これらの中でも特に好ましいのはヘミセル
ロースおよびゼラチンである。
【0016】また本発明が適用される基材としては、純
Alの他、Mg,Cu,Si,Zn,Cr,Ni等の1
種もしくは2種以上を合金元素として含む様々のAl合
金が挙げられるが、これらの中でも自動車パネル用とし
て汎用性の高いのはAl−Mg合金、Al−Si合金、
Al−Mg−Si合金、Al−Cu−Mg合金等であ
る。これらのAlまたはAl合金材は、裸材のほか、下
地層としてりん酸塩処理性や耐食性向上等を期してZn
系めっき等を施したものであっても勿論かまわず、水溶
性高分子皮膜はそれらの最表面に形成すればよい。
【0017】潤滑剤微粒子を含む水溶性高分子皮膜の形
成法にも一切制限がなく、潤滑剤微粒子の分散された水
溶性高分子溶液を、ディップコート法、スプレーコート
法、バーコート法、刷毛塗り等により塗布して乾燥すれ
ばよい。そして皮膜厚さは、該水溶液の濃度や粘度ある
いは塗装時の温度等によって任意に調節することがで
き、また皮膜中の潤滑剤微粒子の含有量は、塗布液中の
潤滑剤微粒子の配合量によって調整すればよい。
【0018】
【実施例】以下、実施例によって本発明の構成および作
用効果をより具体的に説明するが、本発明はもとより下
記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記
の趣旨に適合し得る範囲で変更して実施することも勿論
可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含
まれる。
【0019】実施例 表1に示す如く、Al基板およびAl合金基板の表面に
ディップコート法によって種々の潤滑剤微粒子を含む水
溶性高分子皮膜を形成した後、テープ剥離試験によって
皮膜密着性を調べると共に、円筒深絞りによるプレス成
形性、平板引抜き試験による動摩擦係数をおよびプレス
後の洗浄性を評価した。結果を表1に一括して示す。尚
Al合金としてはAl−Mg−Cu合金およびAl−M
g−Si合金を用いたが、いずれの場合もほぼ同様の結
果が得られた。
【0020】(評価法) プレス成形性:エリクセン円筒深絞り試験時の最大絞り
高さにより評価。 評価: ○ 優 表面処理鋼板以上 △ 良 表面処理鋼板と同等 × 劣 表面処理鋼板以下 動摩擦係数 :平板引抜き試験時の動摩擦係数により評
価。 測定条件 押え荷重:9.806×106 Pa 平型工具:20mm×20mm,材質SKD11 潤滑油 :ノックスラスト 評価: ○ 優 0.10以下 △ 良 0.10〜0.14 × 劣 0.14以上
【0021】皮膜密着性 :平板のままでセロハンテー
プ剥離テストにより評価。 評価: ○ 優 △ 良 × 劣 プレス後の洗浄性:60℃の温水で洗浄した後の各表面
処理材の純水に対するぬれ性を接触角により評価。 評価: ○ 優 接触角10度以下 △ 良 接触角10度〜90度 × 劣 接触角90度以上
【0022】
【表1】
【0023】表1より次の様に考察できる。No. 1〜5
は本発明の規定要件を充足する実施例であり、いずれの
要求性能においても良好な結果が得られている。これら
に対しNo. 6は潤滑剤微粒子の粒子径が大き過ぎるため
動摩擦係数低減効果が認められずプレス成形性が悪い。
No.7,8は潤滑剤微粒子の含有率が規定範囲を外れる
ため動摩擦係数低減効果が得られず、プレス成形性を改
善できない。No. 9,10は皮膜厚さが規定範囲を外れ
るためやはり動摩擦係数低減効果が発揮されず、プレス
成形性が悪い。No. 11は潤滑剤微粒子を含まない水溶
性高分子単独皮膜であり、プレス成形性を改善すること
ができない。No. 12は従来の固体潤滑剤を用いたもの
であり、プレス成形性は良好であるが洗浄性が悪く、塗
装前処理として実施されるりん酸塩処理性を阻害するこ
とが明白である。またNo. 13はAl合基材そのままの
例であり、動摩擦係数が高くプレス成形性が悪い。
【0024】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、A
lまたはAl合金基材の最表面に粒子径および含有率の
特定された潤滑剤微粒子を含む特定厚さの水溶性高分子
皮膜を形成することによって、プレス成形性を高めると
共に、成形後の該皮膜は温水洗浄等によって簡単に除去
することができ、塗装前処理として実施されるりん酸塩
処理性を阻害することもない。従ってその後の塗膜密着
性や塗装後耐食性においても高性能が保証されることに
なり、有用な自動車パネル用表面処理AlまたはAl合
金材を提供し得ることになった。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平均粒子径が1.3μm以下の潤滑剤微
    粒子を5〜25体積%含有し、膜厚が0.7〜10μm
    である水溶性高分子皮膜が最表面に形成されたものであ
    ることを特徴とする自動車パネル用表面処理Alまたは
    Al合金材。
  2. 【請求項2】 潤滑剤微粒子がMoS2 、グラファイ
    ト、BNおよびポリテトラフルオロエチレンよりなる群
    から選択される1種以上である請求項1記載のAlまた
    はAl合金材。
  3. 【請求項3】 水溶性高分子皮膜がヘミセルロースおよ
    び/またはゼラチンである請求項1または2記載のAl
    またはAl合金材。
JP9816093A 1993-04-23 1993-04-23 自動車パネル用表面処理AlまたはAl合金材 Withdrawn JPH06305074A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0697279A2 (en) 1994-08-19 1996-02-21 Kawasaki Steel Corporation Aluminum alloy sheet having excellent press formability and spot weldability
CN115851362A (zh) * 2022-11-21 2023-03-28 蚌埠学院 锌铁合金板用硅基自润滑液的制备及应用研究
CN116239941A (zh) * 2022-12-06 2023-06-09 蚌埠学院 一种环保型汽车钢板用自润滑液及其制备方法和形成自润滑涂层的工艺

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0697279A2 (en) 1994-08-19 1996-02-21 Kawasaki Steel Corporation Aluminum alloy sheet having excellent press formability and spot weldability
CN115851362A (zh) * 2022-11-21 2023-03-28 蚌埠学院 锌铁合金板用硅基自润滑液的制备及应用研究
CN115851362B (zh) * 2022-11-21 2024-02-20 蚌埠学院 锌铁合金板用硅基自润滑液的制备及应用研究
CN116239941A (zh) * 2022-12-06 2023-06-09 蚌埠学院 一种环保型汽车钢板用自润滑液及其制备方法和形成自润滑涂层的工艺

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