JPH09290213A - 金属材表面被膜構造とその形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光輝面を形成する金属材表面被膜構造とその
形成方法の提供。 【解決手段】 金属材１の素地の上に、所定の色をもつ
下地層、金属または金属化合物の層４、トップコート層
５の順で被膜を積層形成した金属材表面被膜構造とその
形成方法。ただし、下地層は、黒系のベースコートを塗
布した後クリアー粉体塗装を施すか、黒系の粉体塗装を
施すか、粉体塗装を施した後黒系のベースコートを塗装
するか、の何れかの方法で形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属材表面の被膜
構造と、被膜形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】アルミホイールなどの金属材表面の被膜
構造の形成方法としては、従来、特開平４−１３１２３
２号公報が知られている。そこでは、金属材表面をショ
ットブラスト加工した後、その面にクリアー樹脂を粉体
塗装して下地処理を施し、中間層としてクリアーのアン
ダーコートを施した後に、クロムのスパッタリングを
し、さらにクリアーのトップコートを施して、光輝面に
している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来方法に
は、つぎの問題がある。 スパッタリング層が０．１μｍ弱と薄いため、下地
のアルミの色がスパッタリング層を透過し、一般的に好
まれる黒っぽいクロム色が消え、黄色味のある白っぽい
色となってしまう。 クロムをスパッタリング（または蒸着）すると、ク
ロムは延性が低く、アルミ素地やスパッタリング下地の
塗膜との延性との比較で差がありすぎ、主に熱サイクル
（高温、低温の繰返し）によりクロム層にクラックなど
の欠陥が発生する。 アルミと異なる金属（クロム）を用いるので、アル
ミのリサイクルをすることが困難である。 光輝性を出すのにクロムを用いているので、コスト
が高くなる。 本発明の目的は、光輝性、高級感を従来クロムめっきタ
イプと同等かそれ以上に維持しつつ、熱的耐久性、リサ
イクル性、コスト低減を向上させることができる、金属
材表面被膜構造とその形成方法を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明はつぎの通りである。 （１） 金属材の素地に、所定の色をもつかまたはクリ
アーの樹脂塗装層と所定の色をもつベースコートとの何
れか少なくとも一つを含む下地層、金属または金属化合
物の層、樹脂のトップコート層を、順に形成した金属材
表面被膜構造。 （２） 前記金属材がアルミニウム合金ホイールである
（１）記載の金属材表面被膜構造。 （３） 前記金属または金属化合物の層が、アルミニウ
ムの乾式めっき層から構成されている（１）または
（２）記載の金属材表面被膜構造。 （４） 前記下地層が、前記金属材の素地に塗布した前
記所定の色をもつベースコートと、該ベースコートの上
に施されたクリアー樹脂の粉体塗装層と、からなる
（１）記載の金属材表面被膜構造。 （５） 前記下地層が、前記金属材の素地に施された前
記所定の色をもつ樹脂の粉体塗装層からなる（１）記載
の金属材表面被膜構造。 （６） 前記下地層が、前記金属材の素地の上に施され
た樹脂の粉体塗装層と、該粉体塗装層の上に塗布した前
記所定の色をもつベースコートと、からなる（１）記載
の金属材表面被膜構造。 （７） 前記所定の色が黒系統の色である（１）記載の
金属材表面被膜構造。 （８） 金属材の素地の上に、所定の色をもつかまたは
クリアーの樹脂塗装層と所定の色をもつベースコートと
の何れか少なくとも一つを含む下地層を形成する工程
と、前記下地層の上に金属または金属化合物の層を乾式
めっきにより形成する工程と、前記金属または金属化合
物の層の上に樹脂塗料を塗装して樹脂のトップコート層
を形成する工程と、からなる金属材表面被膜構造の形成
方法。

【０００５】上記（１）〜（７）の金属材表面被膜構造
および（８）の被膜構造の形成方法では、下地層の所定
の色が金属または金属化合物の層（薄い層）を透過して
くるので、金属材の素地の色（たとえば、アルミの白っ
ぽい色）が消え、一般的に好まれる所定の色（たとえ
ば、黒系統の色）を前面に映えさせることができ、光
沢、深みのある高級感を出すことができる。また、金属
または金属化合物の層に延性に優れた材料（たとえば、
アルミまたはアルミ合金）を用いることにより、金属材
の素地や下地層との相性を良くすることができ、従来の
純クロムのスパッタリング層に生じていたような、金属
または金属化合物の層のクラックの発生がなくなり、熱
的耐久性が著しく向上される。また、金属または金属化
合物の層の材料に金属材の素地の材料と同じか同種の材
料を用いることにより、金属材素地のリサイクル性を向
上させることができる。また、金属または金属化合物の
層の材料に、従来のような純クロムを用いないで、より
低価格の材料を用いることにより、コスト低減をはかる
ことが可能となる。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の金属材表面被膜構造は、
たとえば図１に示すように、金属材１の素地に、所定の
色をもつかまたはクリアー（透明）の樹脂の粉体塗装層
３と所定の色をもつベースコート２との何れか少なくと
も一つを含む下地層、金属または金属化合物の層４（た
とえば、金属の乾式めっき層）、樹脂のトップコート層
５を、順に形成した構造からなる。金属材素地は、純金
属または金属化合物の素地であればよく、たとえばアル
ミニウム合金、マグネシウム合金、鉄などからなる。金
属材１は金属（純金属または金属化合物）からなる任意
の部材であり、たとえばアルミニウム合金ホイールから
なる。

【０００７】下地層の形成は、つぎの３つの方法（第１
の方法、第２の方法、第３の方法）の何れかによる。第
１の方法は、図１に示すように、金属材（たとえば、ア
ルミ合金ホイール）１の素地に、所定の色（たとえば、
黒系統の色）のベースコート２を施した後、素材をより
平滑にするためのクリアー塗装３を施す方法からなる。
この場合、ベースコート２の塗布は、（電着塗装以外
の）任意の方法でよく（電着塗装による場合は特願平８
−７６３３７号にて出願済）、たとえば、溶剤吹きつ
け、浸漬、水系塗料塗布などによることができる。第２
の方法は、図２に示すように、金属材（たとえば、アル
ミ合金ホイール）１の素地に、所定の色（たとえば、黒
系統の色）の塗料を粉体塗装（粉体塗装層を３で示す）
する方法からなる。第３の方法は、図３に示すように、
金属材（たとえば、アルミ合金ホイール）１の素地に、
素地表面を平滑にするための粉体塗装（塗料の色は任
意、クリアーでもよい、粉体塗装層を３で示す）を施
し、その上に所定の色（たとえば、黒系統の色）のベー
スコート２を施す方法からなる。この場合、ベースコー
トの塗布は、任意の方法でよく、たとえば、溶剤吹きつ
け、浸漬、水系塗料塗布などによることができる。第１
〜第３の方法において、下地層は所定の色に着色されて
おり、被膜構造の外観をクロムに似た色とするには黒系
統の色に着色される。着色は黒系統に限るものではな
く、被膜構造の外観を下地の色が映えた色とすることが
でき、たとえば被膜構造の外観を青みがかった色とする
には、下地層の着色を青色とする。

【０００８】粉体塗装層３は、粉体塗装により形成され
た樹脂層であればよく、たとえばエポキシ系、アクリル
系、ポリエステル系の粉体塗料の塗装層からなる。塗料
粒の大きさは３〜６μｍであり、層３の厚さは６０〜１
５０μｍが望ましい。この値の範囲は、素地の耐蝕性を
保証するための値である。粉体塗装層３は塗料粒が大き
く大きな凹凸を速く埋めることができる。粉体塗装層３
を用いるのは、必要厚さの耐蝕層を速く安く形成するた
めである。

【０００９】金属または金属化合物の層４は、たとえ
ば、アルミニウムの乾式めっき層から構成されている。
金属のめっき層４は、これら以外の金属から構成されて
いてもよいが、従来の純クロムはコストが高いので含ま
ないものとする。金属または金属化合物の層４がアルミ
ニウムの場合は、下地層２、３からの黒色が若干透過し
てクロムめっきの色に近づきかつ深みのある色を呈す
る。アルミを用いることによりクロムの場合よりもコス
トダウンをはかることができる。ただし、下地の色を適
量透過させるために、金属または金属化合物の層４の厚
さは０・０４〜１．１μｍにする。１．１μｍを越える
と、下地の色が透過しにくくなり、下地の色の映えが悪
くなり、また０・０４μｍより小だと層４の形成が難し
くなる。乾式めっきは、スパッタリング、イオンプレー
ティング、蒸着のいずれによってもよい。金属または金
属化合物の層４と下地層との固着性、密着性を良くする
ために、金属めっき層４の形成前に、下地層の上にプラ
イマー６（下塗りのことで、たとえばエポキシ系のメタ
リックプライマーを用いる）を５〜１０μｍ程度塗布し
ておいてもよい。

【００１０】樹脂のトップコート層５は、クリアー塗装
層（下地と金属層による高級感のある色を阻害しないた
めにクリアーとする）であり、アクリル系、ウレタン
系、またはエポキシ系の樹脂塗料をエアー吹きつけ塗装
（静電塗装でもよい）することにより、形成する。樹脂
のトップコート層５は、金属または金属化合物の層４を
保護できる厚さであればよく、たとえば１０〜４０μｍ
程度の厚さに形成される。この領域にする理由は、４０
μｍ程度より厚くしても保護機能は増さないし形成に時
間がかかるだけであり、１０程度より薄いと保護機能が
十分でなくなるからである。トップコート層５と金属ま
たは金属化合物の層４との固着性、密着性を良くするた
めに、トップコート層５の形成前に、金属または金属化
合物の層４の上にプライマー７（たとえば、エポキシ系
のメタリックプライマー）を５〜１０μｍ程度塗布して
おいてもよい。

【００１１】本発明の金属材表面被膜構造の形成方法
は、金属材１の素地の上に、所定の色（たとえば、黒系
統の色）をもつかまたはクリアーの樹脂の粉体塗装層３
と所定の色（たとえば、黒系統の色）をもつベースコー
ト２との何れか少なくとも一つを含む下地層を形成する
工程と、下地層の上に金属または金属化合物の層４を乾
式めっきにより形成する工程と、金属または金属化合物
の層４の上に樹脂塗料を塗装して（クリアー）樹脂のト
ップコート層５を形成する工程と、からなる。

【００１２】下地層の形成工程では、前述の第１の方
法、第２の方法、第３の方法の何れかの方法により、下
地を形成する。以下では、たとえば第１の方法による場
合を例にとって説明する。金属材１の素地を脱脂、水洗
し、ついで金属材１の素地を黒系統の色の塗料液中に浸
漬しベースコート２を塗布する。塗膜厚さは１０〜３０
μｍとする。塗装後、炉内にて２００〜２１０°Ｃで、
約１０〜２５分、焼付け、乾燥する。

【００１３】ついで、層３を粉体塗装により形成する。
この工程では、接地した被塗物（層２が形成された金属
材１）とガンの電極との間に直流高電圧（３０〜９０ｋ
Ｖ）を印加し、一方、アクリル、ポリエステル、エポキ
シ系のクリアー粉体塗料（粒径が約３〜６μｍで、２０
０°Ｃ程度に予熱しておく）を空気力によってガンから
噴射する。空気中に分散した粉体粒子はガンの電極で起
こるコロナ放電によって発生するイオン化空気と衝突し
て荷電し、ガンと被塗物間の静電場の作用と空気流によ
って被塗物に向かい、静電気力で被塗物表面に吸着す
る。粉体塗装は厚塗りに適し、比較的大きな凹凸を埋
め、表面を金属膜形成に適した表面にする。層３の厚さ
を６０〜１５０μｍに形成する。塗装後、炉内にて、約
１７０°Ｃで、約２０〜３０分、焼付け、乾燥する。

【００１４】金属または金属化合物の層４の、たとえば
乾式めっきによる、形成工程では、アルミニウムを、ス
パッタリング（金属、プラスチックなどの表面に、真空
中で、金属の薄い層を付着させる操作で公知の操作）、
イオンプレーティング、蒸着のうちの何れかの方法によ
り、金属材１の上に形成した下地層（たとえば、層３）
の上に、厚さ０．０４〜１．１μｍ、形成する。たとえ
ば、アルミニウムを厚さ０．１μｍ形成する。その場
合、下地が黒系統の色に着色されている場合には、下地
の黒系統の色を若干透過して深みのある（アルミだけの
軽い色合と異なる）、高級感のある、クロムに似た色
を、安価に、出すことができる。

【００１５】トップコート層５の形成工程では、ブース
内にて、アクリル系、ウレタン系、またはエポキシ系の
クリアー粉体塗料を、予熱した被塗物に、粉体吹きつけ
ガンを用いて吹きつけ、溶融、付着させる（いわゆる、
吹きつけ法）。吹きつけ法は、粉体静電塗装に代えても
よい。トップコート層５は厚さ２０〜４０μｍに形成す
る。かくして形成されたトップコート層５は金属または
金属化合物の層４の保護層として機能する。

【００１６】

【実施例】金属材１として自動車用アルミホイールを選
択してその表面に被膜構造をつぎのように形成した。ま
ず、アルミホイールの表面を脱脂、水洗した。ついで、
アルミホイールを黒系統の色の塗料液に浸漬し引き上げ
て、アルミホイールの表面に厚さ約２０μｍの黒系統の
色のベースコート２を形成した。ついで、この層２を温
度２００〜２１０°Ｃ×１８分、焼付け、乾燥した。つ
ぎに、アクリル粉体塗料（４〜５μｍ、クリアー）を、
４０〜６０ｋＶの電圧条件で、層２の上に、厚さ約１０
０μｍ、静電粉体塗装し、温度１７０°Ｃ×２５分、焼
付け、乾燥し、粉体塗装層３を形成した。ついで、アル
ミを、スパッタリングして、層３の上に金属膜４を、厚
さ０．１μｍ、形成した。つぎに、下地に５〜１０μｍ
のメタルプライマーを塗布したのち、クリアー粉体塗料
（商品名：ニッペスパーラック５０００ＢＦ）をエアー
吹きつけ、厚さ約２５μｍのトップコート層５を形成し
た。ついで、１４０°Ｃ×２５分、焼付け、乾燥した。

【００１７】なお、被膜構造は図４に示すように、ホイ
ール前面６のみならず、リムのドロップ部の内面７全長
まで、形成した（従来は、ホイール前面のみ）。かくし
て製造されたアルミホイールは、下地の黒色を映えた、
深みのある色合いを有していた。また、下地の色に黒色
系統を選定することにより、めっき自体の黄色味のある
色が黒系統の色によって目立たなくなり、まさに鏡面色
となる。また、塗装範囲をホイール前面だけでなくリム
のドロップ部の内面全長まで拡大したので、ホイール前
面部は透過する色調効果を引出し、リムのドロップ部の
内面７はその色がホイール前面部６の鏡面に反映して大
きな効果を出す。また、温度３９°Ｃ２４時間、−１８
°Ｃ２０時間、室温４時間の熱耐久試験を１０サイクル
行ったが、被膜構造に剥がれやひび割れが認められず、
良好な耐久性があることが判明した。また、ｐＨ２の酸
性液に１分浸漬し、その後ｐＨ７の蒸留水に１分浸漬す
ることを、２０００回繰り返す耐蝕性試験を行ったが、
被膜構造下のアルミ素地に化学浸食は認められず、被膜
構造によりホイールは良好な化学的耐蝕性を有すること
とも判明した。

【００１８】

【発明の効果】請求項１の構造によれば、下地層の所定
の色が金属または金属化合物の層（薄い層）を透過して
くるので、金属材の素地の色（たとえば、アルミの白っ
ぽい色）が消え、一般的に好まれる所定の色（たとえ
ば、黒系統の色）を前面に映えさせることができ、光
沢、深みのある高級感を出すことができる。請求項２の
構造によれば、金属材をアルミニウム合金ホイールとし
たので、アルミホイールの光輝性を向上させることがで
きる。請求項３の構造によれば、金属または金属化合物
の層に延性に優れた材料（たとえば、アルミまたはアル
ミ合金）を用いることができ、金属材の素地や下地層と
の相性を良くすることができ、従来の純クロムのスパッ
タリング層に生じていたような、金属または金属化合物
の層のクラックの発生がなくなり、熱的耐久性が著しく
向上される。また、金属または金属化合物のめっき層の
金属を金属材（たとえば、アルミホイール）の材料と合
わせることにより、従来の純クロムに比べてめっきのコ
ストダウンと、金属材のリサイクル（回収、再利用）の
容易化がはかられる。請求項４〜６の構造によれば、請
求項１と同じ効果が得られる。請求項７の構造によれ
ば、下地の色を黒系統としたので、クロムめっきに似た
高級感のある光輝面を安価に形成することができる。請
求項８の方法によれば、できた製品が請求項１の効果と
同等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の、下地形成を第１の方法で形成
した場合の、金属材表面被膜構造の拡大断面図である。

【図２】本発明実施例の、下地形成を第２の方法で形成
した場合の、金属材表面被膜構造の拡大断面図である。

【図３】本発明実施例の、下地形成を第３の方法で形成
した場合の、金属材表面被膜構造の拡大断面図である。

【図４】本発明の一実施例の金属材表面被膜構造を適用
したアルミホイールの断面図である。

【符号の説明】

１ 金属材 ２ ベースコート ３ 粉体塗装層 ４ 金属または金属化合物の層 ５ トップコート層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿部 喜四郎 東京都千代田区四番町５番地９ トピー工 業株式会社内 (72)発明者 土田 健次 神奈川県藤沢市用田478番地の１ 株式会 社日東社内 (72)発明者 我妻 新一郎 神奈川県藤沢市用田478番地の１ 株式会 社日東社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属材の素地に、所定の色をもつかまた
   はクリアーの樹脂塗装層と所定の色をもつベースコート
   との何れか少なくとも一つを含む下地層、金属または金
   属化合物の層、樹脂のトップコート層を、順に形成した
   金属材表面被膜構造。
2. 【請求項２】 前記金属材がアルミニウム合金ホイール
   である請求項１記載の金属材表面被膜構造。
3. 【請求項３】 前記金属または金属化合物の層が、アル
   ミニウムの乾式めっき層から構成されている請求項１ま
   たは２記載の金属材表面被膜構造。
4. 【請求項４】 前記下地層が、前記金属材の素地に塗布
   した前記所定の色をもつベースコートと、該ベースコー
   トの上に施されたクリアー樹脂の粉体塗装層と、からな
   る請求項１記載の金属材表面被膜構造。
5. 【請求項５】 前記下地層が、前記金属材の素地に施さ
   れた前記所定の色をもつ樹脂の粉体塗装層からなる請求
   項１記載の金属材表面被膜構造。
6. 【請求項６】 前記下地層が、前記金属材の素地の上に
   施された樹脂の粉体塗装層と、該粉体塗装層の上に塗布
   した前記所定の色をもつベースコートと、からなる請求
   項１記載の金属材表面被膜構造。
7. 【請求項７】 前記所定の色が黒系統の色である請求項
   １記載の金属材表面被膜構造。
8. 【請求項８】 金属材の素地の上に、所定の色をもつか
   またはクリアーの樹脂塗装層と所定の色をもつベースコ
   ートとの何れか少なくとも一つを含む下地層を形成する
   工程と、 前記下地層の上に金属または金属化合物の層を乾式めっ
   きにより形成する工程と、 前記金属または金属化合物の層の上に樹脂塗料を塗装し
   て樹脂のトップコート層を形成する工程と、からなる金
   属材表面被膜構造の形成方法。