JPH10140396A - アルミニウム系金属材料の表面処理方法 - Google Patents

アルミニウム系金属材料の表面処理方法

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JPH10140396A
JPH10140396A JP31717696A JP31717696A JPH10140396A JP H10140396 A JPH10140396 A JP H10140396A JP 31717696 A JP31717696 A JP 31717696A JP 31717696 A JP31717696 A JP 31717696A JP H10140396 A JPH10140396 A JP H10140396A
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aluminum
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acidic aqueous
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Jun Kawaguchi
純 川口
Ryoji Morita
良治 森田
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Nihon Parkerizing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アルミニウム系金属材料に優れた耐食性を付
与するための表面処理方法を提供する。 【解決手段】 アルミニウム系金属材料の表面を6価ク
ロムイオンを必須成分として含有する酸性水溶液に接触
させ陰極電解処理した後、陰極電解処理された該表面を
通電を行わない状態で前記酸性水溶液に10秒〜30分
間接触させることを特徴とする、アルミニウム系金属材
料の表面処理方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム系金
属材料に優れた耐食性を付与するための表面処理方法に
関する。
【0002】なお、本発明においてアルミニウム系金属
材料とは純アルミニウム材料、アルミニウム合金材料、
アルミニウム合金鋳物材料、アルミニウム合金ダイキャ
スト材料、もしくは他の素材表面にこれらアルミニウム
系金属をめっきした材料を示すものである。
【0003】
【従来の技術】アルミニウム系金属材料は軽量かつ安価
な構造材料として、輸送機器、建材及び電気・電子機器
分野においては鉄鋼に次いで多用される材料であるが、
実際に適用するにあたっては、その耐久性を向上させる
ために陽極酸化、化成処理、塗装及びめっき等様々な表
面処理が施されている。
【0004】このようなアルミニウムの表面処理は、そ
の表面外観を変化させるものが多い。例えば、陽極酸化
ではアルミニウム表面を白色化して金属光沢が失われ、
また化成処理で代表的なクロメート処理ではその表面が
黄色もしくは緑色に着色する。
【0005】そこで、意匠性を意図してアルミニウム系
金属材料の金属光沢の外観を全く変化させずに表面処理
を行う方法として、特開平5−179487号公報及び
特開平5−179488号公報には、アルミニウム系金
属材料を6価クロムイオン2g/L以上、硫酸0.02
〜2.0g/L含有し、pH0.5〜2.0に調整した
酸性溶液中にて、陰極電解処理する方法が開示されてい
る。
【0006】この方法は、アルミニウム系金属材料にク
リア塗装を行う場合の下地処理を目的としており、従来
のクロメート処理ではクリア塗装向けに無着色の表面を
得るためにはCr付着量を10mg/m2以下にしなく
てはならず、耐糸錆性が劣るのに対して、この陰極電解
法はアルミニウム表面の金属光沢の外観を全く変化させ
ずに100〜150mg/m2ものCr付着量を得るこ
とができるので、耐糸錆性がきわめて優れるものであ
る。
【0007】しかし、この方法はあくまでも陰極電解後
に塗装することを前提としたものであり、陰極電解処理
のみでは塩水噴霧試験(JIS Z2371)で高々1
00時間程度で白錆が発生してしまう。
【0008】さらに、近年ではアルミニウム系金属材料
(特に板材)に予め潤滑性を付与した膜厚1〜2μmの
薄膜樹脂コーティングを施すことにより、潤滑油を用い
ることなくプレス加工が可能な材料のニーズが高まって
いる。しかし、前述の陰極電解法の後に適用される塗装
の膜厚は、耐食性の点から少なくとも5μm以上は必要
で、陰極電解後の膜厚1〜2μm程度の薄膜樹脂コーテ
ィングでは、薄膜樹脂コーティングを行わない陰極電解
処理のみの場合と同様耐食性が不足するのである。また
薄膜樹脂コーティングの膜厚を2μmを越えて厚くした
場合には、極めて高価となり、経済性の問題が生じる。
従って、現状ではアルミニウム系金属材料の有する金属
光沢を損なうことなく、優れた耐食性を有する表面処理
は見い出されていないのが現状である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、前
記従来技術の抱える問題点を解決するために成されたも
のであり、陰極電解処理後無塗装もしくはその後薄膜樹
脂コーティングする場合においても実用に耐えうる耐食
性を付与するようなアルミニウム系金属材料の表面処理
方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決するために鋭意研究を重ねた結果、陰極電解法が微
細な粒子状金属クロムよりアルミニウム系金属材料表面
に自然に形成されている酸化皮膜の欠陥部(腐食の起点
となる)を封鎖する処理法であることに注目し、その粒
子状金属クロムの析出箇所以外の部分を化成処理等によ
り補強することにより、無塗装もしくはその後薄膜樹脂
コーティングをする場合においても十分な耐食性を付与
することができることを新たに見いだし、本発明を完成
させた。
【0011】すなわち本発明は、アルミニウム系金属材
料表面を6価クロムイオンを必須成分として含有する酸
性水溶液に接触させ陰極電解処理した後、陰極電解処理
された該表面を通電を行わない状態で前記酸性水溶液に
10秒〜30分間接触させることを特徴とする、アルミ
ニウム系金属材料の表面処理方法に関する。
【0012】また、本発明においては前記酸性処理液が
さらに弗素化合物を含有するものであることがより好ま
しい。
【0013】さらに、本発明では前記陰極電解処理を終
えた後、陰極電解処理された該表面を6価クロムイオン
及び弗素化合物を必須成分として含有する第二の酸性水
溶液に接触させても同様の効果を得ることができるし、
またこの第二の酸性水溶液はさらに3価クロムイオン及
び/又はりん酸を含有してもよい。
【0014】なお、第二の酸性水溶液は、アルカリりん
酸塩、りん酸、タンニン及びタンニン酸から選ばれる少
なくとも一種の化合物と弗素化合物とを含有するもので
もよい。
【0015】また、本発明では、前記陰極電解処理を終
えた後、陰極電解処理された該表面上に6価クロムイオ
ンと3価クロムイオンを必須成分として含有する第二の
酸性水溶液を塗布し、水洗せずに乾燥することによって
も同様の効果を得ることができる。
【0016】以下、本発明の構成を詳述する。本発明に
おいて、陰極電解処理液として使用される酸性水溶液は
6価クロムイオンを必須成分として含有する。6価クロ
ムイオンの供給源は特に限定されないが、無水クロム酸
を用いるのが好ましい。6価クロムイオンの濃度はクロ
ム換算で2〜300g/Lで、pH3.0以下の酸性水
溶液とするのが好適である。さらに、電解効率を向上さ
せるために該酸性水溶液に硫酸、フッ化水素酸等の無機
酸、あるいはケイフッ化水素酸、ホウフッ化水素酸、ジ
ルコンフッ化水素酸、チタンフッ化水素酸等の錯フッ化
物を添加するのがより好ましい。
【0017】電解条件は、被処理物のアルミニウム系金
属材料を陰極として電解処理する以外は特に限定されな
い。浴温を30℃〜60℃で管理し、電流密度を0.5
〜60A/dm2にて処理を行うのがより好ましい。電
解時間は、アルミニウム系金属材料の表面に析出するク
ロムの量により決定され、電解によるクロムの析出量は
20〜500mg/m2が好適である。この場合には、
電流密度が1〜5A/dm2程度で、電解時間を10秒
〜2分間程度の条件で陰極電解すれば、所定のクロム析
出量を得ることが可能である。
【0018】本発明では、アルミニウム系金属材料を前
記のように電解処理した後、通電を停止した状態でその
まま前記陰極電解処理液との接触を10秒〜30分間保
持することが最も重要である。この接触時間が10秒未
満では十分な耐食性が得られない。また、30分間を超
えて接触させても耐食性において差し支えないが、生産
効率上不利であり、アルミニウム系金属材料の種類によ
っては黄褐色に着色される場合があるので好ましくな
い。
【0019】このように、本発明の表面処理方法は、陰
極電解処理工程と無通電状態での陰極電解処理液との接
触工程の二つの工程により構成されているのである。こ
れらはそれぞれ以下に述べるような役割を担っているも
のと考えられる。
【0020】まず、アルミニウム系金属材料は6価クロ
ムイオンを必須成分として含有する酸性水溶液により陰
極電解されると、該表面に陰極電解前に形成されている
自然酸化膜の欠陥部(通常この部分は腐食の起点とな
る)が粒子状の金属クロムの析出により封鎖される。陰
極電解処理後、5μm以上の完全な塗装をする場合は、
これで十分であるが、陰極電解処理後無塗装の場合や1
〜2μm程度の薄膜樹脂コーティングをする場合では粒
子状金属クロムが析出していない箇所を人工的に強化し
ないと十分な耐食性が得られない。
【0021】そこで、第二の無通電状態での陰極電解処
理液との接触工程により粒子状金属クロムの析出してい
ない部分に化成皮膜を形成させているのである。前記陰
極電解処理液においてはクロムの水和酸化物層が形成さ
れると考えられるが、このとき該処理液にフッ素化合物
が含有されていると、この皮膜形成が促進されるので好
ましい。このフッ素化合物は、前述の陰極電解における
電解効率を向上させるためのフッ素化合物と同一のもの
でよい。
【0022】従って、前記第二の工程に用いる処理液は
粒子状金属クロムの析出箇所以外に何らかの皮膜を形成
できるものであれば、必ずしも陰極電解に用いた前記酸
性水溶液である必要はない。例えば、第二の工程で用い
る処理液はクロメート皮膜を専用に形成するための処理
液、すなわち6価クロムイオン及びフッ素化合物を必須
成分として含有する第二の酸性水溶液(クロム酸クロメ
ートタイプと称して市販されている)や、さらにこれに
3価クロムイオン及び/又はりん酸が含まれている酸性
水溶液(りん酸クロメートタイプとして市販されてい
る)を用いると陰極電解処理液をそのまま用いるよりも
より効率的に化成皮膜を形成することができる。
【0023】同様に、第二の工程にはノンクロメートタ
イプの化成処理液として市販されているアルカリりん酸
塩、りん酸、タンニン及びタンニン酸から選ばれる少な
くとも1種の化合物とフッ素化合物とを含有する酸性水
溶液を用いてもよい。さらに、第二の工程にはこれらの
化成処理以外にも、塗布型クロメート処理液と称される
6価クロムオインと3価クロムオインを必須成分として
含有する酸性水溶液を単に塗布し、水洗することなく乾
燥することによりクロメート皮膜を形成しても差し支え
ない。
【0024】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例とともにあ
げ、本発明を具体的に説明するが、本発明は、これら実
施例により限定されるものではない。
【0025】[アルミニウム系金属素材] (1)無塗装の耐食性を確認する場合 (実施例1〜7及び比較例1〜2) アルミニウム板:サイズ横70mm×縦150mm×厚
さ0.5mm :A1050材(JIS規格) (2)薄膜樹脂コーティングの耐食性を確認する場合 (実施例8〜9及び比較例3) アルミニウム板:サイズ横200mm×縦300mm×
厚さ1mm :A5182材(JIS規格)
【0026】[アルミニウム系金属素材の陰極電解処理
前の前処理] アルカリ脱脂剤、登録商標:ファインクリナー4327
(日本パーカライジング(株)製)を用いて、20g/
L、60℃、浸漬5分の条件で脱脂し、その後水洗して
表面を清浄にした。
【0027】[陰極電解処理液及び処理条件] (1)陰極電解処理液 日本パーカライジング(株)製電解クロメート処理剤、
登録商標:パルクロム292の100g/L処理液を用
いた。処理液中の6価クロムイオンはクロム換算で10
g/L、pH0.8であった。 (2)陰極電解処理条件 前記素材を45℃に加温した処理液中に浸漬し、電流密
度3A/dm2にて30秒間陰極電解処理を行った。
【0028】[耐食性評価試験]実施例及び比較例で作
製した試料について耐食性を塩水噴霧試験(JIS−Z
2371に準拠)により評価した。評価結果は、塩水噴
霧試験を実施例1〜7及び比較例1〜2については、2
4、48、120、240及び360時間の各時間行
い、また、実施例8〜9及び比較例3については、40
0及び1,000時間の各時間行い、それぞれの時間に
おける白錆発生面積を目視判定し、下記基準により示し
た。 ◎:白錆発生なし ○:白錆発生面積0.5%以下 △:白錆発生面積0.5%を超え、10%未満 ×:白錆発生面積10%以上
【0029】実施例1 前記素材を前記条件にて前処理後、前記条件にて陰極電
解処理を行った後、陰極電解処理された前記素材を通電
を停止してそのままの状態で60秒間保持後、素材を取
り出し、水洗、乾燥した試料を作製し耐食性評価試験を
行った。その結果を表1に示した。
【0030】実施例2 前記素材を前記条件にて前処理後、前記条件にて陰極電
解処理を行った後、陰極電解処理された前記素材を通電
を停止してそのままの状態で10分間保持後、素材を取
り出し、水洗、乾燥した試料を作製し耐食性評価試験を
行った。その結果を表1に示した。
【0031】実施例3 前記素材を前記条件にて前処理後、前記条件にて陰極電
解処理を行った後、陰極電解処理された前記素材を通電
を停止してそのままの状態で20分間保持後、素材を取
り出し、水洗、乾燥した試料を作製し耐食性評価試験を
行った。その結果を表1に示した。
【0032】実施例4 前記素材を前記条件にて前処理後、前記条件にて陰極電
解処理を行った後、陰極電解処理された前記素材を取り
出して水洗し、さらに日本パーカライジング(株)製ク
ロム酸クロメート処理剤、登録商標:アルクロム713
を70g/Lの濃度で40℃に加温した処理液を調製
し、その処理液中にて30秒間浸漬した後、水洗乾燥し
た試料を作製し耐食性評価試験を行った。その結果を表
1に示した。
【0033】実施例5 前記素材を前記条件にて前処理後、前記条件にて陰極電
解処理を行った後、陰極電解処理された前記素材を取り
出して水洗し、さらに日本パーカライジング(株)製り
ん酸クロメート処理剤、登録商標:アルクロム3701
ーOを25g/Lとアルクロム3701−Pを1.3g
/Lの濃度で混合し、40℃に加温した処理液を用意
し、その処理液を用いて30秒間浸漬スプレー処理した
後、水洗乾燥した試料を作製し耐食性評価試験を行っ
た。その結果を表1に示した。
【0034】実施例6 前記素材を前記条件にて前処理後、前記条件にて陰極電
解処理を行った後、陰極電解処理された前記素材を取り
出して水洗し、さらに日本パーカライジング(株)製ア
ルミ用ノンクロメート処理剤、登録商標:パルコート3
753Tを20g/Lの濃度で40℃に加温した処理液
を調製し、その処理液を用いて60秒間スプレー処理し
た後、水洗乾燥した試料を作製し耐食性評価試験を行っ
た。その結果を表1に示した。
【0035】実施例7 前記素材を前記条件にて前処理後、前記条件にて陰極電
解処理を行った後、陰極電解処理された前記素材を取り
出して水洗乾燥し、さらに日本パーカライジング(株)
製塗布型クロメート処理剤、登録商標:パルクロム28
3の濃度300g/Lの処理液を調製し、ウエット付着
量約5cc/m2となるようにロール塗布後、最高到達
板温が120℃となるように加熱乾燥した試料を作製し
耐食性評価試験を行った。その結果を表1に示した。
【0036】比較例1 前記素材を前記条件にて前処理後、前記条件にて陰極電
解処理を行った後、直ちに陰極電解処理された前記素材
を取り出し、水洗乾燥した試料を作製し、耐食性の評価
試験を行った。その結果を表1に示した。
【0037】比較例2 前記素材を脱脂洗浄しただけの試料について耐食性評価
試験を行った。その結果を表1に示した。
【0038】実施例8 実施例2の方法で作製した試料に、ポリエステル系ウレ
タン樹脂エマルジョンを主成分として水分散性ポリエチ
レンワックスを配合した水系のクリア潤滑樹脂塗料(不
揮発分25%)を、膜厚が1μmになるように塗布し、
30秒間で到達板温が140℃になるように焼き付け
て、薄膜樹脂コーティング試料を作製し、耐食性の評価
試験を行った。その結果を表2に示した。
【0039】実施例9 実施例5の方法で作製した試料を用いて、実施例8で述
べたのと同様の方法で薄膜樹脂コーティング試料を作製
し耐食性の評価試験を行った。その結果を表2に示し
た。
【0040】比較例3 比較例1の方法で作製した試料を用いて、実施例8で述
べたのと同様の方法で薄膜樹脂コーティング試料を作製
し耐食性の評価試験を行った。その結果を表2に示し
た。
【0041】表1の耐食性試験結果から明らかなよう
に、無塗装の試料では無処理もしくは陰極電解処理のみ
の場合は少なくとも塩水噴霧試験時間120時間で発錆
が見られるが、本発明の方法を用いると240時間以上
の耐食性を得ることができる。
【0042】また、表2より薄膜樹脂コーティングを施
したときの耐食性は、陰極電解処理のみの場合は塩水噴
霧時間400時間で発錆が見られるが、本発明の方法を
用いると1000時間程度の耐食性を得ることができ
る。
【0043】
【発明の効果】このように本発明の表面処理方法を用い
ることにより、アルミニウム系金属材料に高度の耐食性
を付与することができる。
【0044】
【表1】
【0045】
【表2】

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルミニウム系金属材料の表面を6価ク
    ロムイオンを必須成分として含有する酸性水溶液に接触
    させ陰極電解処理した後、陰極電解処理された該表面を
    通電を行わない状態で前記酸性水溶液に10秒〜30分
    間接触させることを特徴とする、アルミニウム系金属材
    料の表面処理方法。
  2. 【請求項2】 前記酸性水溶液がさらに弗素化合物を含
    有する請求項1に記載のアルミニウム系金属材料の表面
    処理方法。
  3. 【請求項3】 アルミニウム系金属材料表面を6価クロ
    ムイオンを必須成分として含有する第一の酸性水溶液に
    接触させ陰極電解処理した後、陰極電解処理された該表
    面を6価クロムイオン及び弗素化合物を必須成分として
    含有する第二の酸性水溶液に接触させることを特徴とす
    る、アルミニウム系金属材料表面処理方法。
  4. 【請求項4】 第二の酸性水溶液がさらにりん酸を含有
    する請求項3に記載のアルミニウム系金属材料の表面処
    理方法。
  5. 【請求項5】 アルミニウム系金属材料表面を6価クロ
    ムイオンを必須成分として含有する第一の酸性水溶液に
    接触させ陰極電解処理した後、陰極電解処理された該表
    面をアルカリりん酸塩、りん酸、タンニン及びタンニン
    酸から選ばれる少なくとも一種の化合物と弗素化合物と
    を含有する第二の酸性水溶液に接触させることを特徴と
    する、アルミニウム系金属材料の表面処理方法。
  6. 【請求項6】 アルミニウム系金属材料表面を6価クロ
    ムイオンを必須成分として含有する第一の酸性水溶液に
    接触させ陰極電解処理した後、陰極電解処理された該表
    面上に6価クロムイオンと3価クロムイオンを必須成分
    として含有する第二の酸性水溶液を塗布し、水洗せずに
    乾燥することを特徴とするアルミニウム系金属材料の表
    面処理方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001051437A (ja) * 1998-11-27 2001-02-23 Canon Inc 電子写真感光体の製造方法

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