JPH0790621A - スポット抵抗溶接性および加工性に優れた表面処理アルミニウム板 - Google Patents

スポット抵抗溶接性および加工性に優れた表面処理アルミニウム板

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JPH0790621A
JPH0790621A JP19741993A JP19741993A JPH0790621A JP H0790621 A JPH0790621 A JP H0790621A JP 19741993 A JP19741993 A JP 19741993A JP 19741993 A JP19741993 A JP 19741993A JP H0790621 A JPH0790621 A JP H0790621A
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JP19741993A
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Masaki Mabuchi
渕 昌 樹 馬
Nobuo Totsuka
塚 信 夫 戸
Koji Uesugi
杉 康 治 上
Naoki Nishiyama
山 直 樹 西
Koichi Hashiguchi
口 耕 一 橋
Motohiro Nanbae
元 広 難波江
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JFE Steel Corp
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】より高い加工性を確保するとともに充分な耐食
性およびスポット抵抗溶接を保持し得る表面処理アルミ
ニウム板を提供する。 【構成】表面の酸化膜厚を150Å以下に調節したアル
ミニウム板上に、第1層として水酸基および/またはカ
ルボキシル基を含有する樹脂100重量部と、Ti、Z
r、Mo、V、WおよびMnのうちの1種または2種以
上を金属化合物の形で5〜100重量部含有する有機物
混合層を10〜300mg/m2 の付着量で形成し、さ
らにその上層に有機潤滑粒子を5〜1000mg/m2
の付着量でかつ表面に対する該潤滑粒子の被覆面積率が
50%未満となるように第2層を形成してなることを特
徴とするスポット抵抗溶接性および加工性に優れた表面
処理アルミニウム板。有機潤滑粒子は、平均粒径が20
μm以下のワックスおよび/またはフッ素系樹脂であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、主としてプレス成形加
工およびスポット抵抗溶接によりアルミニウム板を加工
する自動車、家電、建材、缶材用等のアルミニウム板の
加工性、溶接性を著しく高めた表面処理アルミニウム板
(アルミニウム合金板も広く包含する)に関する。
【0002】
【従来の技術】アルミニウム板(アルミニウム合金板も
広く包含する)は自動車、家電、OA機器、建材、缶材
製品等の分野で広く使用されており、これらの製品の製
造過程において種々のプレス加工およびスポット抵抗溶
接を受けることが多い。
【0003】プレス加工時には通常アルミニウム板表面
に潤滑油を塗布するが、この作業には以下の様な問題が
あった。 (1)潤滑油では、プレス加工時の型かじりの発生を防
止できない。 (2)潤滑油はスプレーで塗布されることが多く、潤滑
油が周辺に飛散し、作業環境が悪くなる。 (3)プレス加工後製品として組み込むために脱脂・洗
浄する必要があるが、この工程で作業環境を低下させた
り、環境問題を発生させる危険のある溶剤(フロン、1
−1−1トリクロロエタン等)を使用する。
【0004】そこで、塗油なしでプレス成形ができ、脱
脂工程も省略できるアルミニウム板の開発が望まれてい
たが、缶材用として開発されているワックスを表面に塗
布した従来技術(例えば特開平2−310036号、特
開平3−180218号公報)では、ワックスの塗布量
が少ないと加工性が充分でなく、また塗布量が多いと金
型を汚染するほか、被覆率が高いと著しくスポット抵抗
溶接性を低下せしめる欠点もあるため、幅広い分野に使
用できず、かつ、プレス加工後、アルミニウム板の金属
表面が露出するため、そのまま使用すると耐食性に問題
を生じる場合もあった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】これらワックスを塗布
することによる加工性の改善を行う従来法では、安定的
効果を種々の異なった成形条件で得るのは困難でかつ使
用環境によっては加工後塗装その他の防食処理を施さな
いと発錆する危険性があるため、加工後の洗浄工程を省
略することが困難であった。
【0006】したがって、本発明はこれらの従来技術の
欠点を克服するために、より高い加工性を確保するとと
もに充分な耐食性およびスポット抵抗溶接を保持し得る
表面処理アルミニウム板を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らはこれらの従
来技術を克服するために鋭意研究を重ねた結果、アルミ
ニウム表面の酸化膜厚を150Å以下に調整した後、ア
ルミニウム板の表面にTi、Zr、Mo、V、Wおよび
Mnのうちの一種以上を金属化合物の形で含有する有機
混合物層を形成し、さらにその上層に有機潤滑粒子を5
〜1000mg/m2 の付着量でかつ表面に対する該潤
滑粒子の被覆面積率が50%未満となるように第2層を
形成することによって充分な加工性、スポット抵抗溶接
性を確保し、かつ、耐食性も保持し得ることを発見し、
本発明に至った。
【0008】すなわち、本発明の第1態様によれば、表
面酸化膜厚を150Å以下に調節したアルミニウム板上
に、第1層として水酸基および/またはカルボキシル基
を含有する樹脂100重量部と、Ti、Zr、Mo、
V、WおよびMnのうちの1種または2種以上を金属化
合物の形で5〜100重量部含有する有機物混合層を1
0〜300mg/m2 の付着量で形成し、さらにその上
層に有機潤滑粒子を5〜1000mg/m2 の付着量で
かつ表面に対する該潤滑粒子の被覆面積率が50%未満
となるように第2層を形成してなることを特徴とするス
ポット抵抗溶接性よおび加工性に優れた表面処理アルミ
ニウム板が提供される。
【0009】前記粉末状潤滑剤は、平均粒径が20μm
以下のワックスおよび/またはフッ素系樹脂であるのが
好ましい。
【0010】
【作用】以下に本発明をさらに詳細に説明する。本発明
におけるアルミニウム板とは主としてプレス成形加工お
よびスポット抵抗溶接によりアルミニウム板を加工する
自動車、家電、建材、缶材用等のアルミニウム板および
アルミニウム合金板を広く包含する。
【0011】本発明において、上述したアルミニウム板
は表面抵抗を低下させスポット抵抗溶接性を向上させる
ために表面の酸化膜厚を150Å以下に調整する。酸化
膜厚が150Åを超えると表面抵抗が増大して充分な溶
接性が得られない。
【0012】酸化膜調整処理としては、アルカリエッチ
ング処理により表面アルミナ層を除去する処理または鉱
酸を含む酸性水溶液中で主としてマグネシア層を除去す
る酸洗処理またはアルカリエッチング処理後酸洗処理を
行う処理により表面の酸化物層をほとんど除去する処理
のいずれかが用いられる。
【0013】これらアルカリエッチング処理、酸洗処理
としては、通常アルミニウム材の処理法として行われて
いる方法で良く、市販の処理液を使用することも可能で
ある。例えば、アルカリエッチング処理としては、苛性
ソーダ、苛性カリなどを、酸洗処理としては、硫酸、硝
酸、フッ酸、硝酸+フッ酸混合液などを用いることがで
きる。
【0014】本発明において、酸化膜調整処理後のアル
ミニウム材料表面上に第1層として形成される皮膜は水
酸基および/またはカルボキシル基を含有する有機樹脂
およびTi、Zr、Mo、V、WおよびMnよりなる群
より選ばれた少なくとも1種の金属化合物からなるもの
である。上記有機樹脂としては、水溶性アクリル樹脂例
えばポリアクリル酸あるいはポリメタクリル酸系樹脂が
好適に用いられるが、これに限定されるものではない。
【0015】これらの有機物混合層は耐食性向上および
上層と下地金属との密着性確保のために必要であり、樹
脂100重量部に対して金属化合物が5重量部未満では
耐食性が充分でなく、100重量部を超える添加は密着
性を損なう危険があるので、5〜100重量部の範囲に
限定した。また付着量は10mg/m2 未満ではその効
果が少なく、300mg/m2 を超えると電気抵抗が増
大しスポット抵抗溶接性を低下させる危険性があるの
で、10〜300mg/m2 の範囲に限定した。
【0016】粉末状潤滑剤は合成ワックスまたはフッ素
系樹脂あるいはこれらの混合物を用いるのが好ましい。
合成ワックスとしては例えばポリエチレンワックス、ポ
リプロピレンワックス、ポリブテンワックス等を挙げる
ことができる。
【0017】フッ素系樹脂としては、例えばポリ4フッ
化エチレン樹脂、ポリフッ化ビニル樹脂、ポリフッ化ビ
ニリデン樹脂等を挙げることができる。これらの潤滑剤
は平均粒径が20μm以下で用いるのが良い。潤滑剤の
平均粒径が過大では潤滑剤の脱落が起こり易くなり充分
な加工性が得られなくなる。
【0018】また潤滑粒子の付着量は5mg/m2 未満
では加工性改善効果が少なく、1000mg/m2 を超
えると電気抵抗が増大し、スポット抵抗溶接性を低下さ
せる危険性があるので、5〜1000mg/m2 の範囲
に限定した。潤滑粒子の被覆率が50%以上では電気抵
抗が増大し、スポット抵抗溶接性を低下させる危険性が
あるので、被覆率は50%未満に限定した。
【0019】
【実施例】以下に本発明を実施例に基づき具体的に説明
する。 (実施例)試験片としては代表的な加工用アルミニウム
合金である1mm厚のJIS 5182合金を用い、ま
ずアルミニウム合金板表面をトリクロールエタンで蒸気
脱脂後、表1に示す酸化膜調整処理を行った。なお表に
示す酸化膜厚はESCAを用いて測定した値である。次
に上記アルミニウム板に、スピンコーターにて表2に示
す有機混合物を塗布し、120℃で乾燥・焼付けした後
樹脂処理を行った。表2に有機混合物処理条件、表3に
ワックス塗布処理条件を示す。なお本実施例で使用した
有機混合物は自家製のものであり、潤滑剤は以下のもの
を使用した。得られた試料につき下記の試験および評価
を行った。
【0020】 (潤滑剤) ワックス1 サンノプコ社製 SL92 平均粒径 27μm ワックス2 サンノプコ社製 SL417 14μm ワックス3 サンノプコ社製 SL530 6μm ワックス4 サンノプコ社製 SL600 1.2μm フッ素樹脂1 旭ガラス社製 AD1 8μm フッ素樹脂2 ダイキン工業社製 ルブロン 0.2μm
【0021】(加工性の試験と評価方法)表面処理後の
試験片の加工性は塗油なしで径33mmφの高速円筒絞
り加工(加工速度500mm/sec)し、その限界絞
り比(LDR)と平面慴動試験(200kg/cm2
100mm/sec)による摩擦係数(μ)により評価
した。 LDRによる評価 μによる評価 ◎;LDR2.12以上 ◎;0.15以下 ○;1.96以上2.12未満 ○;0.15以上0.25未満 △;1.90以上1.96未満 △;0.25以上0.4未満 ×;1.90未満 ×;0.4以上
【0022】(溶接性試験と評価方法)被覆処理後のア
ルミニウム合金板の電極寿命はインバーター直流溶接機
を用いて下記の電極および溶接条件にて評価した。評価
は溶着するまでの打点数またはナゲット径が4√t
(t:板厚)を下回るまでの打点数のいずれかの少ない
打点数でその効果を判定した。評価基準はその打点数が
500点未満を不良(×)、500〜1000点を普通
(△)、1000〜1200点を良好(○)、1200
点超えを優良(◎)とした。 (電極) ・形状 :円錐台頭(CF)型 ・先端径:5.0mmφ ・材質 :Cr−Cu (溶接条件) ・加圧 :150kgf ・初期加圧時間:20/50秒 ・通電時間 : 6/50秒 ・保持時間 : 5/50秒 ・溶接電流 :15KA
【0023】(耐食性試験と評価方法)試料の耐食性は
以下の糸錆試験で評価した。まず、試料に市販の自動車
用カチオン電着塗装(日本ペイント社製U−600)を
20μm、中塗り(関西ペイント社製KPX50)を3
5μm、上塗り(関西ペイント社製B531)を35μ
m施した試験片(70×150mm)に、ASTM D
2803に規定されている糸錆試験法に準拠して、素地
に達するクロスカット傷を施し6週間試験を行った。評
価はクロスカット部からの糸錆の最大長さが4mm以上
を不良(×)、2〜4mmを普通(○)、2mm未満を
優良(◎)とした。
【0024】以上の評価試験結果をまとめて表4に示
す。表1〜4から明らかなように、本発明によればいず
れの金属板でも優れた加工性、慴動性、溶接性、耐食性
が得られるのに対して本発明範囲をはずれる比較例では
全ての性能を満足することはできない。比較例1、2は
酸化膜厚が暑すぎて導電性が著しく劣る。比較例3は第
1層中の金属化合物含有量が少なすぎて耐食性に劣り、
比較例4は多すぎて導電性が著しく劣る。比較例5は第
1層の膜厚が薄すぎて耐食性に劣り、比較例6は厚すぎ
て導電性が著しく劣る。比較例7は潤滑剤の膜厚が薄す
ぎるため充分な加工性がえられず、比較例8は膜厚が厚
すぎるため電気抵抗が増して溶接性が低下している。比
較例9潤滑粒子の被覆面積率が大きく電気抵抗が増して
溶接性が低下している。
【0025】 アルカリエッチング:5%NaOH溶液60℃に30秒
浸漬 硝酸酸洗 :1:1希釈液に常温で30秒浸漬 硫酸酸洗 :10%硫酸液50℃で30秒浸漬
【0026】
【0027】
【0028】
【0029】
【0030】
【0031】
【0032】
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば金
属板表面上に被覆率50%未満の粉末状潤滑剤層を形成
することによって、プレス加工性、慴動性および導電性
が著しく改善される。これによって、プレス成形によっ
て加工される家電、OA機器、自動車部品用などの生産
性が著しく向上し、かつ塗油・脱脂工程の省略も可能と
なるので環境改善にも非常に有効である。またスポット
抵抗溶接性も維持できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 戸 塚 信 夫 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者 上 杉 康 治 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者 西 山 直 樹 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者 橋 口 耕 一 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者 難波江 元 広 東京都千代田区丸の内2丁目6番1号 古 河アルミニウム工業株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】表面の酸化膜厚を150Å以下に調節した
    アルミニウム板上に、第1層として水酸基および/また
    はカルボキシル基を含有する樹脂100重量部と、T
    i、Zr、Mo、V、WおよびMnのうちの1種または
    2種以上を金属化合物の形で5〜100重量部含有する
    有機物混合層を10〜300mg/m2 の付着量で形成
    し、さらにその上層に有機潤滑粒子を5〜1000mg
    /m2 の付着量でかつ表面に対する該潤滑粒子の被覆面
    積率が50%未満となるように第2層を形成してなるこ
    とを特徴とするスポット抵抗溶接性および加工性に優れ
    た表面処理アルミニウム板。
  2. 【請求項2】前記有機潤滑粒子は、平均粒径が20μm
    以下のワックスおよび/またはフッ素系樹脂である請求
    項1に記載のスポット抵抗溶接性および加工性に優れた
    表面処理アルミニウム板。
JP19741993A 1993-08-09 1993-08-09 スポット抵抗溶接性および加工性に優れた表面処理アルミニウム板 Withdrawn JPH0790621A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003526013A (ja) * 2000-03-04 2003-09-02 ヘンケル・コマンディットゲゼルシャフト・アウフ・アクチエン 金属表面の防錆方法
CN102144081A (zh) * 2008-09-09 2011-08-03 株式会社神户制钢所 热射线屏蔽罩
US8722200B2 (en) 2008-09-09 2014-05-13 Kobe Steel, Ltd. Laminated plate and composite formed article

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CN102144081A (zh) * 2008-09-09 2011-08-03 株式会社神户制钢所 热射线屏蔽罩
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