JPH07224387A - りん酸亜鉛処理性に優れたZn系めっきアルミニウム板 の製造方法 - Google Patents

りん酸亜鉛処理性に優れたZn系めっきアルミニウム板 の製造方法

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JPH07224387A
JPH07224387A JP1816594A JP1816594A JPH07224387A JP H07224387 A JPH07224387 A JP H07224387A JP 1816594 A JP1816594 A JP 1816594A JP 1816594 A JP1816594 A JP 1816594A JP H07224387 A JPH07224387 A JP H07224387A
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JP
Japan
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aluminum plate
plating
zinc
zinc phosphate
plating bath
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JP1816594A
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Yoichiro Yamanaka
洋一郎 山中
Tetsuhiro Koike
哲弘 小池
Yoshinori Yomura
吉則 余村
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 りん酸亜鉛処理性に優れたアルミニウム板を
低コストで得る。 【構成】 遊離弗素を含みpHを3〜1.5に調整し
た、亜鉛系めっき浴を相対流速0.5m/sec 以上でアル
ミニウム板に接触させ、置換めっきを行う。めっき浴に
含まれる金属成分は、亜鉛の他亜鉛量より少ないNi、
Mn、Fe、Coで、総量として10g/l 〜100g/l
を含ませることが出来る。 【効果】 相対流速を確保することにより、アルミ板表
面の残存酸化膜の除去が促進されるとともにAlの溶解
と置換金属の置換点への補給が適切にバランスし緻密で
均一なめっき皮膜が短時間で得られ、りん酸亜鉛処理の
際に被覆性に優れた化成皮膜が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、塗装して用いられる
アルミニウム板の表面処理に関連し、特に塗装の前処理
として施されるりん酸亜鉛処理に適したアルミニウム板
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、アルミニウム板に塗装を施して用
いられることが多くなり、特に自動車の車体のように、
鋼板とアルミニウム板を組み合わせて使用する場合、塗
装の前処理としてりん酸亜鉛処理が施されることが多
い。
【0003】りん酸亜鉛処理では、表面に緻密で下地と
密着性の良いりん酸亜鉛を皮膜状に析出させ、このりん
酸塩皮膜を介することによって塗膜の下地への密着性を
高める。ところが、アルミニウムは極めて酸化され易い
金属で、アルミニウム板の表面には大気中或いは水中で
容易に酸化膜が形成される。この酸化膜がアルミニウム
とりん酸亜鉛処理液との反応を妨げる。又、処理液中に
溶解したアルミニウムイオンはりん酸亜鉛の析出を妨
げ、アルミニウム板表面に直接りん酸亜鉛処理を施すこ
とが困難である。
【0004】このため、表面にZn系或いはFe系のめ
っきを施すことによって、酸化を防止し、且つ処理液中
へのアルミニウムの溶出を防いだアルミニウム板が推奨
されている。
【0005】これらのめっき方法として、電気めっき法
と置換めっき法とがあるが、電気めっき法では設備コス
トが高くその上電力を使用するためランニングコストも
高く製造コストが増大する。
【0006】従来、置換めっき法として、弗酸を添加し
た酸性浴とシリカを添加した苛性ソーダ浴とが提案され
ている。例えば、特開平3−68784号公報には、弗
化亜鉛水溶液に弗酸又は酸性フッ化アンモニウムを加え
た処理液を用いて、アルミニウム材の表層をエッチング
するとともに亜鉛析出層を形成する方法が開示されてい
る。又、特開平4−28880号公報には、NaOHと
SiO2 及びZnを必須成分として含む浴でアルミニウ
ム合金を処理する方法が開示されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、りん酸
亜鉛処理に適しためっき皮膜にはアルミニウム表面を均
一に覆うことが要求されるが、上記の方法ではめっき皮
膜厚さが均一性に欠け、これを補うため付着量を大きく
しなくてはならない。加えて苛性ソーダを用いた浴で
は、めっき処理前にアルカリエッチングにより酸化膜を
除去しなければならず、これに伴い水洗や中和処理が必
要になり工程が複雑になるとともに処理に必要な時間も
長くなる。
【0008】更に、苛性ソーダ浴は水洗後もアルカリが
残り易く、析出した亜鉛が活性状態であることと相まっ
てめっき面が酸化しりん酸亜鉛処理性を阻害する場合が
あり、これを避けるため充分な水洗を厳重に管理しなが
ら行わなければならない。このように、従来の技術で
は、めっき皮膜厚さが均一性に欠けることと処理工程が
複雑で処理に要する時間が長くなるという問題があっ
た。
【0009】このような問題を解決するためにこの発明
は行われたもので、簡単な処理工程でりん酸亜鉛処理に
適した均一なZn系めっき皮膜を短時間形成することを
目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の手段は、アルミニウム板表面のZn系置換めっきにお
いて、遊離弗素を0.1g/l (グラム/リットル)以上
3.0g/l 以下、置換金属を10g/l 以上溶解しためっ
き浴を、pH3以下に調整し、めっき浴のアルミニウム
板表面との相対流速を0.5m/秒以上で処理するリン
酸亜鉛処理性に優れたZn系めっきアルミニウム板の製
造方法と、その一実施態様である前記置換金属として、
ZnとともにNi、Fe、Mn、又はCoのうちの一種
以上をZn量よりも少なく含むめっき浴を用いる前記の
リン酸亜鉛処理性に優れたZn系めっきアルミニウム板
の製造方法とである。
【0011】
【作用】前述したように、アルミ板の表面には大気中や
水中でも酸化膜が生成するので、置換めっき浴に遊離弗
素を含ませ酸化膜を溶解する。置換金属はAlが溶解し
これに置き替わって析出するので、酸化膜が速やかに溶
解し表面全体が一様にAl金属面となることが、めっき
皮膜の均一化を促す。酸化膜を速やかに溶解するために
はめっき液中の遊離弗素濃度が0.1g/m2以上必要にな
る。遊離弗酸濃度が不足すると、めっき皮膜厚の均一性
が損なわれるばかりであなくめっき皮膜の密着性も低下
する。
【0012】一方、劇性の強い遊離弗素を必要以上の使
用することは好ましくなく、めっき浴中の濃度は5g/l
に抑えるのがよい。遊離弗酸の濃度は酸化膜の量等その
状態により使い分ければよいが、一般のアルミニウム板
では、本願で言うアルミニウム板には純アルミニウム板
とアルミニウム合金板が含まれるが、その表面に生成さ
れている酸化膜は上記の遊離弗素濃度範囲で充分速やか
に溶解する。
【0013】めっき浴に溶解している置換金属量は多い
ほど析出速度は大きく、短時間で所定厚さのめっき皮膜
が得られるが、溶解量に限界があり100g/l を超えて
溶解することは困難である。置換金属は金属塩としてめ
っき浴に加えられるが、未溶解分がめっき浴中に存在す
ると夾雑物として作用しめっき皮膜の密着性や均一性を
損なうことがある。短時間で所定のめっき皮膜厚を得る
ためには、溶解している置換金属量は10g/l 以上が必
要である。又、置換金属濃度が10g/l より小さいとめ
っき皮膜の緻密さや均一性も低下する傾向がある。
【0014】めっき浴のpHはAlの溶解速度に影響す
る。AlはpHが小さい酸性領域かpHの大きいアルカ
リ領域で水溶性であるが、酸性領域に限って言えばpH
が小さい程溶解速度は大きくなる。pHが大き過ぎると
置換速度を律するので、pHは3以下に保つ必要があ
る。反対にpHが1.5よりも小さい場合は置換金属濃
度が置換速度を律するので、pHを1.5よりも小さく
する必要はない。アルミニウム板表面が清浄で、めっき
浴の温度、pH及び置換金属濃度が一様に均一な場合
に、アルミニウム板に良く密着した均一なめっき皮膜が
得られる。
【0015】析出の過程を考察すると、アルミニウム板
表面で置換金属が析出した後に次に置換する金属イオン
が補給されなければ、置換反応は中断される。このよう
な現象が局部的に起こるとこの部分ではめっき付着量が
不足し、めっき皮膜の均一性は損なわれる。このため、
アルミニウム板表面には絶えず置換金属イオンを補給す
る必要があるが、これにはめっき浴を攪拌することが効
果的である。即ち、アルミニウム板の表面に常にめっき
浴を供給し、めっき浴が滞留することを防いでやればよ
い。
【0016】図1は、アルミニウムコイルにZn・Ni
合金を連続的にめっきした場合のめっき付着量の分布を
調べた結果を示したものである。●及び■はめっき浴の
コイルに対する相対流速を0.1m/sec としてめっき
し、●はコイルの幅方向の分布を調べた結果、■はコイ
ル長手方向の分布を調べた結果で、○及び□はめっき浴
のコイルに対する相対流速を0.5m/sec としてめっき
し、○はコイルの幅方向の分布を調べた結果、□はコイ
ル長手方向の分布を調べた結果である。相対流速が大き
くなると場所による付着量の差が小さくなることが明瞭
に示されている。
【0017】このように、適当な相対流速を与えるとめ
っき付着量が均一になるので、めっき時間やめっき浴の
pH或いはめっき浴温度を変えることによって付着量を
制御する場合も、高い精度の制御が行える。
【0018】アルミニウム板表面との相対流速が0.5
m/秒以上となる程度にめっき浴を供給してやると、局
部的なめっき浴の滞留も防ぐことが出来、非常に均一な
厚さのめっき皮膜が得られる。この相対流速は2m/秒
を超えてもその効果は余り変わらず、コスト効率が低下
する。相対流は、先に述べた遊離弗酸の酸化膜の溶解反
応に影響し溶解速度を早めるので、この点からもめっき
時間の短縮化と付着量の均一化を助長する。
【0019】りん酸亜鉛処理におけるZn系めっき皮膜
の作用は前述したが、りん酸亜鉛が析出する際に、最初
に析出したりん酸亜鉛結晶が核となり結晶が成長するこ
とによって皮膜が形成されていく。この核の数が多い程
緻密なりん酸亜鉛皮膜が形成され、めっき皮膜に異種金
属が含まれた場合核の数が増える。この発明のめっき法
では、異種金属即ち合金成分としてNi、Fe、Mn、
又はCoをめっき浴に共存させることによってめっき皮
膜中に析出させることが出来る。これらの金属は何れか
一種でも又複数種が混在していてもよい。但し、これら
の金属がZnの量を超えてめっき浴中に存在すると、め
っき皮膜中の合金成分の濃度が高くなり過ぎる。この場
合、りん酸亜鉛処理において亜鉛めっき皮膜とは異なっ
た作用をもたらすおそれがあるので、合計量がZn量を
超えない範囲で加える必要がある。
【0020】
【実施例】純アルミニウム板及びMgを4.5wt%含有
したアルミニウム合金板に置換めっきを施し、めっき皮
膜の密着性と均一を調べ、更にりん酸亜鉛処理を施し化
成処理性を調べた。めっき浴は弗化アンモニウムとフッ
化水素を主体とする水溶液で、置換金属はそれらの硫酸
塩で供給し、pHの調整は硫酸で行った。アルミニウム
板のめっき前処理はりん酸ソーダで脱脂洗浄した後硝酸
で酸洗した。
【0021】めっき皮膜の密着性は、JIS-Z2248 に規定
される180°曲試験を行い、折り曲げ部に粘着テープ
を張り付けこれを強制的に引き剥がしてめっき皮膜の剥
離状況を調べた。剥離の状況は、○:剥離が全く生ぜ
ず、△:剥離が若干生じた、×:顕著に剥離の三段階で
評価した。
【0022】めっき皮膜の均一性は、SEMを用いてめ
っき表面の二次電子像を観察し、結晶の緻密さと均一性
の観点から被覆状況を評価した。評価は、○:非常に緻
密で均一、△:やや均一性に欠ける、×:不均一で被覆
不充分、の三段階である。
【0023】化成処理性は、りん酸亜鉛結晶の緻密さと
形成された皮膜の均一性とを、めっき皮膜の場合と同様
にSEM観察によって行い、同じく三段階で評価した。
調らべた結果及び条件の詳細を表1に示す。
【0024】
【表1】
【0025】この発明の実施例では、浸漬時間10秒程
度の短い時間のめっきで、皮膜の密着性、均一性及び化
成処理性ともに満足な結果が得られたが、比較例及び従
来例では全ての試験で化成処理性に劣っていた。
【0026】即ち、比較例で、めっき浴に遊離弗素が含
まれない(試験No. 13)或いは不足する(試験No. 1
4)場合めっき皮膜の密着性、均一性が共に不良で、化
成処理性が悪い。又、めっき浴中の置換金属量が不足す
る場合(試験No. 15、16)、相対流速が不足する場
合(試験No. 17、18)及びめっき浴のpHが大きい
場合(試験No. 19、20)めっき皮膜の均一性に劣
り、化成処理皮膜の均一な生成を妨げていた。なお、実
施例及び比較例についての結果は、純アルミニウム板と
アルミニウム合金板とで一致していた。
【0027】従来例では、めっき浴に遊離弗酸を含んで
いても(試験No. 21)、相対流速がないのでめっき皮
膜の均一性に劣りしたがって均一な化成処理皮膜が得ら
れない。又、苛性ソーダ浴(試験No. 22)では、めっ
き皮膜の均一性に大変劣り、化成処理性は不充分であっ
た。
【0028】
【発明の効果】以上述べてきたように、この発明では、
遊離弗素を含みpHを調整しためっき浴を相対流速を維
持しながらアルミニウム板表面と接触させるので、アル
ミニウム酸化物の除去が充分におこなわれ、且つ、Al
の溶解と置換金属イオンとの供給が適切にバランスし、
密着性のよい置換めっき皮膜が均一に生成される。この
ため、りん酸亜鉛処理に際して緻密で均一な化成処理皮
膜が得られる。このように、りん酸亜鉛処理性に優れた
アルミニウム板を簡単な工程で低コストに供給出来るよ
うにしたこの発明の効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】相対流速の作用を説明するためのめっき付着量
の分布を示す図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルミニウム板表面のZn系置換めっき
    において、遊離弗素を0.1g/l 以上3.0g/l 以下、
    置換金属を10g/l 以上100g/l 以下溶解しためっき
    浴を、pH3以下1.5以上に調整し、めっき浴のアル
    ミニウム板表面に対する相対流速を0.5m/秒以上で
    処理することを特徴とするリン酸亜鉛処理性に優れたZ
    n系めっきアルミニウム板の製造方法。
  2. 【請求項2】 置換金属として、ZnとともにNi、F
    e、Mn、又はCoのうちの一種以上をZn量よりも少
    なく含むめっき浴を用いる請求項1記載のリン酸亜鉛処
    理性に優れたZn系めっきアルミニウム板の製造方法。
JP1816594A 1994-02-15 1994-02-15 りん酸亜鉛処理性に優れたZn系めっきアルミニウム板 の製造方法 Withdrawn JPH07224387A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1562411A1 (en) * 2004-02-06 2005-08-10 Dowa Mining Co., Ltd. Metal/ceramic bonding member and method for producing same
JP2012041579A (ja) * 2010-08-17 2012-03-01 Nippon Parkerizing Co Ltd アルミニウム又はアルミニウム合金材の表面加工方法、複合材料及び表面加工前処理液
CN106930494A (zh) * 2017-03-30 2017-07-07 江苏海德曼新材料股份有限公司 环保型氟碳铝单板及其制造工艺

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012041579A (ja) * 2010-08-17 2012-03-01 Nippon Parkerizing Co Ltd アルミニウム又はアルミニウム合金材の表面加工方法、複合材料及び表面加工前処理液
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Effective date: 20010508