JPS61157694A - アルミニウムホイ−ルの防食塗装法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は自動車等のアルミニウム涛凸（ダイキャストを
含む、以下同じ）ホイールに陽極酸化およびクリヤー塗
装で防食処理を施し、糸状腐食を主とする腐食の発生を
防止する方法に関する。

従来の技術 アルミニウムに防食または装飾的な目的で塗装すること
は公知の一般的方法である。しかしながら、アルミニウ
ムは塗膜の密着性が悪いためベーマイト処理やクロメー
ト処理等の下地処理がなされて来た。

ベーマイト処理は温水または熱水中にアルミニウムを浸
漬して表面を水和させてベーマイトと呼ばれる膜厚ｘｏ
ｏｏＸ以下の水酸化物層を形成するもので、この上に塗
装を行なう。水中にトリエタノールアミンなどを加えて
弱アルカリ性にしてベーマイト皮膜の生成を促進するこ
ともめる。しかしながら、この方法は塗装後の塗膜性能
があまり優れず、かつ、工程の管理がし難いという欠点
があった。

また、クローム酸溶液を用いたクロメート処理は表面に
アルミニウムとクロムの酸化物と水酸化物の混ざった数
百人の緻密な層を化学的に形成するものである。このク
ロメート処理はベーマイト処理より優れた最も一般的で
かつ有効なアルミニウムの塗装下地処理であるが、排水
処理が不可欠であり、また膜厚が厚くなると着色して金
属本来の外観を損なうため、膜厚を控え目にしなくては
ならず、更に糸状腐食の防止という点では効果が不十分
であった。

陽極酸化皮膜も塗装下地としで知られていたが主に建材
に用いられ、家庭用サツシのＪＩＳ規格に見られる如く
、陽極酸化皮膜９μｍに塗膜７μｍを施すというように
陽極酸化皮膜の硬度に期待するような使用法であった。

ところで、ホイールに通常用いる鋳造のアルミニウム合
金は鋳造性を良くするため珪素が５〜１２％添加されて
いることが多く、この珪素は陽極酸化処理に際して皮膜
中に残存し、皮膜を灰色化するため、膜厚を成る限度以
下に抑えないとクリヤー塗装した場合、アルミニウム特
有の金属光沢が失なわれ、外観を損なうこととなるため
に、建材のように厚い陽極酸化皮膜を施すことはできな
い。

発明が解決しようとする問題点 本発明は、クリヤー塗装を施したアルミニウム製鋳造ホ
イールの塗膜の下に発生する糸状腐食をアルミニウムホ
イールに求められる金属光沢の美観を損なわずに、効果
的かつ経済的に防止しようとするものである。

糸状腐食は主として端部から発生してアルミニウム金属
面と塗膜の間を内側へ糸状または′みみず′状に生長し
、典型的には＠１００〜３００μｍで長さは経時的に成
長して行くものであり、相対湿度７０〜９０％で温度が
高い時に出やすく、９６時間（４昼夜）で５〜５ｍｍに
も成長することがめる。この糸状腐食が問題になるのは
、主としてクリヤー塗装の場合で、外観を著しく損なう
からであるが、ｑ色塗袋でも腐食が著しい場合には塗膜
の膨れや部分的剥離を惹起する。

自動車ホイールは、寒冷地で融雪剤として食塩が路面に
撒かれる場合には苛酷な腐食環境に置かれることとなり
、少なからず糸状腐食が発生して問題になっていた。

この問題点を従来式の塗装で解決しようとすると、塗装
の回数を増やす（例えば２回塗って最後に焼付ける２コ
ート−１ベ一ク方式）方法が考えられるが、これは著し
いコストアップを伴い、また効果も十分でないことが知
られている。

問題点を解決するための手段と作用 本発明はアルミニウムまたはアルミニウム合金によって
造られた鋳造ホイールの表面を切削し、その切削面を硫
酸またはリン酸、もしくは両者の混酸を含有する電解浴
中で陽極酸化処理を施して膜厚が、α２μｍ以上３μｍ
以下の酸化皮膜を形成し、次いでクリヤー塗装すること
を特徴とするものである。

鋳造されたアルミニウムホイールは、本発明技術を議す
に先立ち、適宜、洗浄剤を加えた溶液で洗浄、脱脂ない
しは更にクロア！−ト処理、ベーマイト処理等を施した
後、有色塗装し、次いで本発明技術によってアルミニウ
ムの地肌を出して金属光沢を保持しようとする部分を表
面切削し、洗浄脱脂したのち、陽極酸化（以下、アルマ
イトという）処理を流し、水洗してクリヤー塗装を施す
ものである。

アルマイト処理に先立って行なう表面切削は。

常法により行なえばよく、アルミニウムの地肌を出そう
とする部分を全面平滑に切削する。洗浄は常法によって
行なえばよく、脱脂は金属光沢を保持させるために非エ
ツチング型の処理で行なうのが望ましい。

アルマイト処理法としては、硫酸またはリン酸。

もしくは両者の混酸した浴で行なうのが透明度の高い皮
膜を得るために好ましいが、公知のシュウ酸、クロム酸
、スルファミン酸、マロン酸などの酸類の浴、もしくは
それらと硫酸の混酸浴、あるいは水酸化ナトリウム、水
酸化アンモニウム、リン酸ナトリウムなどのアルカリ浴
を用いることができる。但し、皮膜が着色または乳白色
化する場合は、膜厚の上限は、それに応じて低く抑える
こととなる。

なお、有色塗装に先立ち行なうクロメート処理やベーマ
イト処理に替えてアルマイト処理を行なえば有色塗装の
耐食性が向上する。

アルマイト処理は、本用途に多用されるＷｉｆｉｉＡｌ
−Ｓｉ合金で皮膜がＳｉにより灰色化しないように低電
圧（従って低電流密度］、高温側で行なうことが望まし
く、硫酸浴では１２０〜２００　ｇ／ｌ硫酸（Ｈ２ＳＯ
４１の浴では電圧としては８〜２０ｖ。

望＊Ｌ、＜は１２〜１８Ｖ、　浴ｆｆｉ＋ａ１５−３０
°Ｃ９望ましくは２０〜２５℃で、この時、電流密度は
α５〜１．５　Ａ　／ｄｍ　２となる。

目標膜厚は、外観上は薄い方が良いが十分な防食効果を
持たせるためにはα２μｍ程度以上であるのが好ましい
。但し、膜厚が３μｍ程度以上では防食効果上では大き
な差はなくなるが、ＡＩ−Ｓｉ合金等では皮膜の灰色化
が進行し、１μｍを超えると著しくなり、３μｍ以上で
は濃灰色化する。

従って防食および金属光沢保持上から、膜厚は、α２〜
３μｍ、望ましくはα８〜２μｍ″ｃめる。

また、リン酸アルマイトの場合は、リン酸（Ｈ３ＰＯ４
）濃度２０〜１００ｇ／ｌ、望ましくは３０〜８０ｇ／
！とし、温度１５〜４０℃、望ましくは１８〜３５°Ｃ
で行なう。電解は定電圧法でも行なえるが、管理上は定
電流法（電流規制法］が望ましく、電流密度が０２〜１
．５　Ａ　／ｄｍ　２．望ましくは０．３〜Ｌ　ＯＡ　
／ｄｍ　２になるように設定Ｔる。

この場合、電圧は経時的に上昇して行く。

目標膜厚は硫酸アルマイトの時と同様な考え方で決める
。しかし、リン酸浴ではアルマイト処理後も表面の金属
光沢が良く残るため、若干厚くなっても外観上許容され
る。従って膜厚は０２〜３μｍが良く、望ましくは１．
５〜２５μｍが良い。

膜厚２μｍで外観上は硫酸アルマイト皮膜１μｍよりも
光沢で勝り、防食性は同等である。

以上、硫酸アルマイトおよびリン酸アルマイト法につい
て述べたが、基本的には他のアルマイト法あるいはリン
酸−硫酸混合系の浴でも同様の効果が期待できる。

このようにしてアルマイト下地処理をしたホイールは水
洗（１！着塗装（ＥＩ））の場合は、さらに湯洗）後、
塗装する。

塗装法は、一般に用いられている吹付は法、静電法、塗
布法でも効果を発揮するが、角の部分を覆って、さらに
効果を確実にするには電着塗装法が望ましい。

吹付は法ではアルマイト処理したホイールに、熱硬化型
アクリル塗料を塗佳し、１５０℃にて２０分加熱して２
０μｍ〜３０μｍの塗膜を付与すればよい。

電着塗装法は、一般の建材用に使用されているものでよ
く、例えばアクリル−メラミン系の水浴性塗料中でホイ
ールを陽極として１００〜１３０Ｖの定電圧または２０
〜８０　ｍＡ　／ｄｍ　２の定電流電解で電着し、１７
０〜１９０℃で３０分程度焼付ければよい。電着塗装の
場合、塗液中にアルマイトの酸の持込みがあると、塗液
が劣化するなどの不都合があるため、鋳巣は可及的に少
ないことが望ましく、この点から酸素ガス加圧による無
孔性ダイキャストＯすこの目的に適してＱする。

ところで、糸状腐食は金属上に塗布された塗膜と金属の
界面、あるいは重ね合わされた金属箔の間に発生する腐
食で、界面を通しての水分と突気の供給があり、かつ特
殊な場合を除いて塩素イオンの存在するときに発生する
。腐食の発生点は通常の孔食で始まり、次いで一般の腐
食と同様に電気化学的な機構によって成長する。糸状腐
食の先端（成長点）は、かなり強い酸件となり、水素が
発生していることが観察されるゎ従って糸状腐食は腐食
反応のために内側から局部的に塗膜を押し上げ剥離させ
て成長するものと考えられ、通常の塗装法による塗膜で
は密着力に限りがあるために界面が徐々に侵され細く糸
状に剥離して行くものと考えられる。

ごころで、アルマイト処理はアルミニウム表面を電気化
学的に酸化させて酸化物とし、第１図に示すように、ア
ルミニウム基材１上にアルマイト層２が形成され、微細
孔３の開いた酸化物層を形成するもので、別の物質で表
面を覆うのではなく一種の表面改質であって、下地のア
ルミニウム金属とアルマイト層の間には金属−塗膜間の
ような界面は存在しない。また前述の微細孔３（孔径が
硫酸アルマイトでは１００〜２００Ａ、リン酸アルマイ
トでは３００〜８００Ａ＋　は、アルマイト処理後の湯
洗の温度を８０℃以上の高温にしなければ塞がることは
なく、塗装を施Ｔことにより、第２図に示すように、こ
の微細孔３中に塗料４が侵入して強力なアンカー効果を
生じさせる。

従って、アルマイトを下地として、上に塗装を行なうこ
とは、強い密着力を生じさせ、金属−塗膜界面に沿って
糸状腐食が成長することを抜本的に防止する効果を有す
るものである。

以下、本発明を実施例により、さらに具体的に説明する
。

実施例 実施例　Ｉ ＡＤｃ１２材ｆｃｕＺ５％、５ｉ１１．３％、残部Ａｌ
ｌでダイキャストでＷａしたアルミニウムホイールにク
ロメート処理後、黒色の吹付は塗装をし面積にして約７
０％を切削して金属面を露出させた。このものを次の条
件でアルマイト処理した。

浴：硫酸１８０ｇ／ｊ、　　浴温：２５℃。

電圧：１６Ｖ。

時間：３分間 目標膜厚：１μｍ 水洗、乾燥後、これに焼付硬化型アクリル塗料を平均２
０μｍ吹付塗装し、１８０℃にて３０分間焼付を行なっ
た。

このホイールを対称的に８公開したものを試験片とし、
塗膜にナイフでクロスカットを入れた上ＩＮ塩酸中に１
０分間浸漬し、相対湿度（ＲＨ）８０％、４０℃の恒温
恒湿槽中に１４４時間保持した。

その結果は、クロスカット部から長さ１ｍｍ以上の糸状
腐食の発生および金属光沢の低下は認められなかった。

比較例　１ アルマイト処理に替えてのクロム酸クロメート処理（ク
ロム付着量５　ｍｇ　７’ｍ２１　を行なった以外は実
施例１と同じ方法で行なった。クロスカット部からは９
６時間で糸状腐食の発生が認められ、１４４時間では長
さ３〜４ｍｍの糸状腐食が密に発生した。

実施例　２ ＡＤＣＩＯ（Ｃｕ３０％、Ｓｉ９％、残５Ａｔｌ材を用
い、酸素ガス加圧の無孔性ダイキャストで、ホイールを
鋳造した。

これに吹付シルバー塗装したのち、塗装面積の約５０％
を切削して、洗浄、脱脂し次の条件でアルマイト処理し
た。

浴：硫酸１８０ｇ／ｊ、　　浴温：３０°Ｃ９電圧：１
４Ｖ。

時間：２分間 目標膜厚：０８μｍ これを水洗し、７０℃の湯洗を行なった後、アクリル・
メラミン系電着塗装液中で２０°Ｃ９Ｃ９４Ｏ／ｄｍ　
”の定電流条件で５分間電着塗装した。（最終電圧：１
２０Ｖｌ これを１８０℃にて３０分間焼付硬化させた。

実施例１と同様の糸状腐食試験にかけたところ、クロス
カット部から長さ１ｍｍ以上の糸状腐食の発生および金
属光沢の低下は認められなかった。

比較例　２ アルマイト処理をしなかった以外は、実施例２と同じ方
法で行なった。

クロスカット部から長さ３〜５ｍｍの糸状腐食が密に発
生した。

実施例　３ 実施例１と同様の材料を用いて無孔性ダイキャスト法に
てホイールを鋳造し、全面をクロメート処理後、黒色吹
付塗装したのち、塗装面の約６０％の面積を切削して、
洗浄１．脱脂後火の条件でアルマイト処理した。

浴ニリン酸４０ｇ／ｌ、　　浴温：２０℃。

電流密度：α５Ａ／ｄｍ２　（ｍｌ圧５〜４０Ｖ１時間
：２０分間。

目標膜厚：２μｍ これに実施例１と同じ吹付塗装を施し、平均２０μｍの
膜厚をつけた。

これを実施例１と同様の糸状腐食試験にかけたところ、
長さ１ｍｍ以上の糸状腐食および金属光沢の低下は認め
られなかった。

実施例　４ 実施例３と同様の材料で同様に鋳造、黒色塗装し切削を
行ない洗浄、脱脂したホイールに次の条件でアルマイト
処理をした。

浴ニリン酸８０ｇ１ｌ　　＋硫酸２０ｇ／ｌ。

浴温：　２０℃。

電流密度＝α３Ａ／ｄｍ２゜ 時間：１５分間。

目標膜厚：１．５μｍ これに実施例２と同じ方法で電着塗装を施し。

焼付を行なった。

これを実施例１と同じ糸状腐食試験にかけたところ、１
４４時間でも長さ１ｍｍ以上の糸状腐食の発生および金
属光沢の低下は認められなかった。

発明の効果 本発明方法によれば、従来問題であった鋳造アルミニウ
ムホイールにおけるアルミニウム特許の金属光沢保持部
での糸状腐食の発生が防止でき、かつ、金属光沢を保持
することが可能となり、さらにクリヤ・−塗装の回数を
増加することと異なり経済的にも優れた方法であり、自
動車工業等に対して極めて有用な発明ということができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はアルマイト処理を施したアルミニウム材の模式
的拡大断面図で、第２図はこれに塗装を施した状態を示
す拡大断面図である。 １・・・・アルミニウム基材、　　２・・・・アルマイ
ト層、　　３・・・・微細孔、　４・・・・塗料。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって造ら
   れた鋳造ホイールの表面を切削し、その切削面を硫酸ま
   たはリン酸、もしくは両者の混酸を含有する電解浴中で
   陽極酸化処理を施して膜厚が、０．２μｍ以上３μｍ以
   下の酸化皮膜を形成し、次いでクリヤー塗装することを
   特徴とするアルミニウムホイールの防食塗装法。