JPH11350158A - 成形性及び塗装後密着性に優れた自動車用Mg含有アルミニウム合金処理板 - Google Patents

成形性及び塗装後密着性に優れた自動車用Mg含有アルミニウム合金処理板

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JPH11350158A
JPH11350158A JP16404998A JP16404998A JPH11350158A JP H11350158 A JPH11350158 A JP H11350158A JP 16404998 A JP16404998 A JP 16404998A JP 16404998 A JP16404998 A JP 16404998A JP H11350158 A JPH11350158 A JP H11350158A
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aluminum alloy
coating
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Yoshimi Kada
好実 加田
Kazumi Nishimura
一実 西村
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 成形性及び塗装後密着性に優れた自動車用M
g含有アルミニウム合金処理板の提供すること。 【解決手段】 フッ素を50mg/m2 以下、Naを2
5mg/m2 以下含有し、リン酸塩からなる皮膜を0.
8〜3.0g/m2 有することを特徴とする成形性及び
塗装後密着性に優れた自動車用Mg含有アルミニウム合
金処理板。好ましくは、前記リン酸塩の組成がZn
3 (PO4 2 ・4H2 Oで、かつ、その皮膜のX線回
折の面強度の比(020)/{(151)+(241)
+(311)}が10以下とする。また、前記Zn
3 (PO4 2 ・4H2 OのZnの全部または一部は、
Ni、Mn、Co、Ca、Mg、Feの1種以上で置換
可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、成形性及び塗装後
密着性に優れる表面を有する自動車用アルミニウム合金
材料に関するもので、特に、プレス成形、塗装後に使用
されるような自動車用Mg含有アルミニウム合金処理板
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】自動車車体のボディシートには従来は冷
延鋼板が主に用いられていたが、近年、軽量化を目的と
して、アルミニウム合金が採用されつつある。用いられ
るアルミニウム合金材としては、Mg含有アルミニウム
合金である5xxx系、6xxx系、7xxx系等のア
ルミニウム合金が用いられている。この自動車車体のボ
ディシートは、素材メーカーで製造された鋼板やアルミ
ニウム合金板を自動車メーカーにおいてプレス成形等に
より目的の形状にされ、接合・組立てし、リン酸亜鉛処
理後、電着塗装、中塗塗装及び上塗塗装を施される工程
により製造される。そして、材料に対しては鋼板もアル
ミニウム合金板も同一設備の同一工程により処理できる
ことが求められている。
【0003】そのためプレス成形性に関してはアルミニ
ウム合金板は鋼板と同程度に成形加工に優れていること
成形加工時における型かじりが少ない、傷がつきにくい
ことが特性として求められる。さらに、組立後のリン酸
亜鉛処理も鋼板とアルミニウム合金板は同時に処理され
るため、それに適した設備、処理浴、方法又はアルミニ
ウム合金板が求められている。さらに、リン酸亜鉛皮膜
が不十分であると塗装後の密着性が確保できないことが
あり、十分な塗装後密着性が求められていた。
【0004】しかるに、アルミニウム合金板は鋼板に比
べ、伸びが少なく、成形加工性に劣るうえ、表面が柔ら
かいためハンドリング時やプレス時に傷つき易く、又型
かじりも生じやすいという欠点がありプレス成形性に問
題があった。このため、従来はプレス成形時に高粘度の
潤滑剤を用いなければならない、プレス用金型の手入れ
を頻繁に行わなければならない。また、保護用樹脂シー
トが必要であるなど、生産性が落ちかつコストが嵩む結
果となっていた。また、鋼板とアルミニウム合金板にリ
ン酸亜鉛皮膜をつけるために、処理浴で同時に処理を行
っていた。そのため、リン酸亜鉛処理性が悪いアルミニ
ウム合金板には十分なリン酸亜鉛処理皮膜が生成しない
問題があった。これを解決するために、リン酸亜鉛処理
浴中のフッ素イオン濃度を高めて反応性を上げる等の対
策が行われている。しかしながら、コスト及び作業環境
等の面で問題があった。
【0005】さらに、フッ素イオン濃度を高めた処理浴
で処理した場合、リン酸亜鉛皮膜中にフッ素化合物が増
え、塗装後密着性が劣るという問題があった。これらを
解決する手段として特開平6−25866号公報におい
ては、アルミニウム合金圧延板の表面積の50%以上を
燐酸塩被膜させたアルミニウム合金圧延板が提案されて
いる。しかしながら、特開平6−25866号公報の場
合は、被覆率が50%以上被覆してある燐酸塩被膜中及
び自動車メーカーでの皮膜化成処理被膜中にフッ素がか
なり含まれているために塗装後の密着性が十分確保でき
ない。このようなことから、自動車車体に用いられる成
形加工用アルミニウム合金板においては、成形性、皮膜
化成処理性、塗装後耐食性の良好なアルミニウム合金板
が望まれていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、Mg
含有アルミニウム合金板の表面に上記従来技術の問題を
解消して、成形性及び塗装後密着性に優れる表面を有す
る低コストのMg含有アルミニウム合金処理板を提供す
ることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、これらの
問題点を解決すべく、前記目的を達成するために、鋭意
検討した結果、本発明に至った。すなわち、本発明はフ
ッ素を50mg/m2 以下、Na量が25mg/m2
下含有し、リン酸塩からなる皮膜を0.8〜3.0g/
2 有し、好ましくは、そのリン酸塩の組成がZn
3 (PO4 2 ・4H2 Oでかつ、その皮膜のX線回折
の面強度の比(020)/{(151)+(241)+
(311)}が10以下であることを特徴とする成形性
及び塗装後密着性に優れた自動車用Mg含有アルミニウ
ム合金処理板である。ただし、前記Zn3 (PO4 2
・4H2 OのZnの全部または一部は、Ni、Mn、C
o、Ca、Mg、Feの1種以上で置換可能である。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明において、Mg含有アルミ
ニウム合金処理板表面には、リン酸塩皮膜があり、その
皮膜中のフッ素量が50mg/m2 以下で、かつ、Na
量が25mg/m2 以下である必要がある。フッ素量が
50mg/m2 を超える、あるいはNa量が25mg/
2 を超えると塗装後密着性が悪くなる。これは、リン
酸塩皮膜中にクリオライト(Na3 AlF6 )等のナト
リウム及びフッ素を含有する化合物が取り込まれ、それ
らが水分に対して溶解しやすいために、水分存在下塗膜
の密着力を低下させるために塗装後密着性が確保できな
くなる。
【0009】本発明において、Mg含有アルミニウム合
金処理板表面のリン酸塩皮膜の付着量は0.8〜3.0
g/m2 が好ましい。0.8g/m2 未満では成形性の
向上が十分でない。リン酸塩皮膜は潤滑性を有しかつ硬
度もあることから、アルミニウム合金処理板に潤滑皮膜
をのせた効果が発現し、かつ、表面を硬化させ傷つきに
くくさせている。また、付着量が3.0g/m2 超える
と成型時にパウダリングが起こり、成形金型に皮膜が付
着し金型の手入れ作業が増えるために好ましくない。な
お、Mg含有アルミニウム合金処理板にプレス油やワッ
クス等のつけることにより、よりいっそうの成形性を向
上させることができるので、成形難易度により適宜塗布
すればよい。
【0010】更に、本発明において、Mg含有アルミニ
ウム合金処理板表面の皮膜をなすリン酸塩は、Zn
3 (PO4 2 ・4H2 Oであり、かつ、その皮膜のX
線回折の面強度の比(020)/{(151)+(24
1)+(311)}が10以下の必要がある。Zn
3 (PO4 2 ・4H2 Oは皮膜化成浴中で安定であ
り、面強度の比(020)/{(151)+(241)
+(311)}が10以下の場合、Zn3 (PO4 2
・4H2 Oが塗膜とのアンカー効果により密着力の向上
に寄与し、塗装密着性が確保できる。皮膜のX線回折の
面強度比が大きくなると、Mg含有アルミニウム合金板
に対して結晶が倒れ、塗膜とのアンカー効果が発現しな
くなるために塗装密着性が確保できなくなる。
【0011】ここで、(020)は、皮膜のX線回折を
CuKα線で測定したときの2θ=9.6degのピー
ク強度、{(151)+(241)+(311)}は皮
膜のX線回折を測定したときの2θ=31.3deg付
近に現れる3つの面(151)、(241)及び(31
1)が重なったピークの強度である。これら3つの面
は、面間隔がほとんど同じであるので、ディフラクトメ
ーターなどによって行われる通常のX線回折ではピーク
として観察される。なお、強度はピークの最大値が簡便
であるので、これを用いる。したがって、2θ=9.6
degと31.3degに現れるピークの最大値の比が
10以下となるようにする。
【0012】なお、Zn3 (PO4 2 ・4H2 Oは、
全部もしくは一部を、そのZnの置換体であるNi
3 (PO4 2 ・4H2 O,Mn3 (PO4 2 ・4H
2 O,Co3 (PO4 2 ・4H2 O,Ca3 (P
4 2 ・4H2 O,Mg3 (PO42 ・4H2 O、
及びFe3 (PO4 2 ・4H2 Oの1種以上のリン酸
塩と置き換えても良い。これらの置換体はZn3 (PO
4 2 ・4H2 Oより溶解性が低いので、より密着力を
発現する。ただし、これら置換体はZn3 (PO4 2
・4H2 Oより生成コストが高いので10%未満に抑え
る方が経済的に好ましい。また、金属イオンを置換して
も、X線強度の比にはほとんど影響がないので、前記の
X線強度比による規定は、Znの置換体に対しても同様
に行える。
【0013】更に、Mg含有アルミニウム合金処理板表
面のリン酸塩の被覆率は高い方が好ましい。被覆率が高
くなるにつれて、皮膜化成処理時のアルミニウムイオン
の溶出を抑制することができるので、鋼板と同時にアル
ミニウム合金板を処理したときの鋼板の皮膜化成処理時
に皮膜生成が阻害されにくくなる。また、Mg含有アル
ミニウム合金処理板は、表面にリン酸塩があることによ
り、無処理のものに比べて、接触抵抗が上がり溶接性が
向上する。ただし、皮膜量が多くなりすぎると抵抗が上
がりすぎて逆効果になってしまう。
【0014】また、Mg含有アルミニウム合金処理板
は、ユーザーで使用するまでの間保管しておく場合、表
面に油層を形成することが好ましい。油層を形成するこ
とにより、表面の経時劣化性が向上する。油層の塗油量
としては、0.1g/m2 の油層があれば効果は十分で
ある。本発明のMg含有アルミニウム合金処理板は、通
常の市販皮膜化成液を用い、浸漬処理あるいは電解処理
を行うことによって得ることができる。前処理として、
脱脂及び表面調製を行うことにより、Mg含有アルミニ
ウム合金処理板の生成を促進する。
【0015】
【実施例】以下に本発明の実施例を示す。素材として、
A6009合金(Al−Mg−Si系)及びA5182
合金(Al−Mg系)の圧延板(1mm×300mm×
300mm)を準備した。上記A6009合金及びA5
182合金の圧延板を、市販のアルカリ脱脂液にて脱脂
し、水洗後市販のチタン系表面調整液中に浸漬して表面
調整を行い、更に市販のリン酸亜鉛系皮膜化成処理液に
浸漬することにより種々のリン酸塩被膜を形成し、水洗
後乾燥し、アルミニウム合金処理板とした。それら処理
板を、濃硝酸で溶解し、原子吸光分析により元素を定量
した。表1より明らかなように、本発明例はいずれも本
発明の範囲内であった。
【0016】これらと同じ処理を施したA6009合金
及びA5182合金の処理板(1mm×70mm×15
0mm)及び未処理板について、自動車用のパネル材と
同様の皮膜化成処理としてりん酸亜鉛処理(アルカリ脱
脂及び表面調整を含む)、カチオン電着塗装(膜厚20
μm)、中塗り塗装(膜厚35μm)及び上塗り塗装
(膜厚35μm)を施した。皮膜化成処理性は、りん酸
亜鉛処理後のそれぞれの板に生成したりん酸亜鉛皮膜の
表面を走査型電子顕微鏡により観察し、析出状態を調べ
た。評価は、○:全面に結晶析出、△:一部素材表面が
ある、×:素材表面が50%以上ある、で判定した。評
価結果を表1に示す。
【0017】
【表1】
【0018】塗装後密着性:上塗り塗装を施したサンプ
ルを40℃の蒸留水に10日間浸漬後、直ちに塗膜にN
Tカッターで1mm角の碁盤目が100個できるように
カットを入れ、テープ剥離後の碁盤目の残り具合を観察
した。評価は、○:碁盤目の剥離なし、△:碁盤目の剥
離面積が5%未満、×:碁盤目の剥離面積が5%以上で
判断した。また、加工性は、A6009合金及びA51
82合金の処理板に対して、100φの球頭張出工具を
用い長さ200mm×幅125〜140mmのサイズの
試験片に対して潤滑油を塗油した後に成形速度10mm
/min.、BHF10トンで成形して破断成形高さ
(LDH0 )を求め加工性を評価した。評価は、○:L
DH0 の値が無処理材より30%以上向上、△:無処理
材より15%以上向上、×:無処理材と同等又はそれ以
下、で判定した。表1より明らかなように、本発明例の
結果はいずれも皮膜化成処理性、塗装後密着性、及び加
工性ともに良好な結果であった。
【0019】
【発明の効果】本発明のMg含有アルミニウム合金板
は、従来より問題であった塗装後耐食性の問題を解決で
き、特に、自動車などの用途において、皮膜化成処理
性、加工性においても優れた特性を有する。従って、M
g含有アルミニウム合金板の用途を大きく広げるもので
あり、極めて工業的価値の高い発明であるといえる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フッ素を50mg/m2 以下、Naを2
    5mg/m2 以下含有し、リン酸塩からなる皮膜を0.
    8〜3.0g/m2 有することを特徴とする成形性及び
    塗装後密着性に優れた自動車用Mg含有アルミニウム合
    金処理板。
  2. 【請求項2】 前記リン酸塩の組成がZn3 (PO4
    2 ・4H2 Oでかつ、その皮膜のX線回折の面強度の比
    (020)/{(151)+(241)+(311)}
    が10以下であることを特徴とする請求項1に記載の成
    形性及び塗装後密着性に優れた自動車用Mg含有アルミ
    ニウム合金処理板。
  3. 【請求項3】 前記Zn3 (PO4 2 ・4H2 OのZ
    nの全部または一部を、Ni、Mn、Co、Ca、M
    g、Feの1種以上で置換することを特徴とする請求項
    2に記載の成形性及び塗装後密着性に優れた自動車用M
    g含有アルミニウム合金処理板。
JP16404998A 1998-06-12 1998-06-12 成形性及び塗装後密着性に優れた自動車用Mg含有アルミニウム合金処理板 Withdrawn JPH11350158A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002206175A (ja) * 2000-10-30 2002-07-26 Nippon Steel Corp プレス成型性に優れたAl合金板およびその製造方法
CN103160822A (zh) * 2011-12-08 2013-06-19 沈阳工业大学 Az91镁合金无氟磷化工艺

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Effective date: 20050906