JPS63145796A - アルミニウム材料の塗装前処理方法 - 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】 （技術分野） 本発明は、アルミニウム材料の塗装前処理方法に係り、
特に燐酸の水溶液中で、アルミニウム板状材料（アルミ
ニウム合金板を含む、以下同じ）を陽極として、所謂陽
極酸化処理を行ない、かかるアルミニウム材料に、有機
皮膜の付着に適した微細な凹凸を有する酸化アルミニウ
ムの極めて薄い皮膜を形成せしめて、外観の良い、しか
も塗料や合成樹脂皮膜の密着性及び耐レトルト経時劣化
性に優れたアルミニウム板状材料を有利に製造する方法
に関するものである。

（従来技術とその問題点） 従来から、板状のアルミニウム材料の塗装下地処理方法
として、各種の方法が知られている。例えば、クロム酸
塩を含んだ処理浴によるクロメート系化学皮膜を生成さ
せる方法、高温の水浴またはアミン等を添加した水浴中
で、凝ベーマイト質の水和酸化皮膜を生成させる方法、
各種溶液中において陽極酸化皮膜を生成させる方法等が
知られている。

しかしながら、これら従来技術には、各種の問題が内在
しており、例えば上記のクロメート系化学皮膜を生成さ
せる方法にあっては、その皮膜のレトルト処理時におけ
る経時劣化が大きい欠点があり、また擬ベーマイト皮膜
を形成させる方法では、短時間の皮膜形成処理が出来ず
、しかも形成された皮膜のレトルト処理時における経時
劣化が大きい欠点を有しているのであり、更に各種陽極
酸化皮膜を形成させる方法にあっても、短時間の皮膜形
成処理が出来ない問題を内在しているのである。特に、
アルミニウムの燐酸陽極酸化処理は、従来より、メッキ
、塗料及び接着剤の密着性に優れていると言われている
が、慣用されている方法では、電解時間に６０秒以上の
時間が必要とされ、これは連続処理としては長過ぎると
ころである。

而して、これを解決するための手段について、なかでも
そのための燐酸濃度、温度、電流密度等に関して、現在
までのところ何等の提案も為されてはいない。

（発明の目的） ここにおいて、本発明は、かくの如き事情の下に、本発
明者らによる鋭意検討の結果、為されたものである。即
ち、本発明は、塗膜密着性及び耐レトルト経時劣化性に
優れた皮膜を極く短時間で形成し得る、燐酸濃度、温度
、電流密度等の燐酸陽極酸化処理条件を見い出したこと
に基づいて完成されたものであって、特にレトルト殺菌
処理の施される罐用材料、或いはそれ以外にも、耐湿性
の要求される用途に適用され得る材料として、塗膜の密
着性及び耐レトルト経時劣化性に優れたアルミニウム材
料を、燐酸陽極酸化処理にて短時間で製造し得る手法を
提供することを、その目的とするものである。

（発明の構成） そして、本発明は、かかる目的を達成するために、アル
ミニウム材料を、燐酸浴を用いて、燐酸濃度（ｘ）：９
０〜３４５ｇ／ｌ、浴温度（ｙ）：５５〜７５℃、陽極
電流密度（ｚ）：１０〜４５Ａ／ｄｍ２の範囲内におい
て且つ下式：％式％ を満足する条件下において、１５秒を越えない電解時間
で陽極酸化処理することを特徴とするアルミニウム材料
の塗装前処理方法を、その要旨とするものである。

（構成の具体的説明・作用） 要するに、本発明は、燐酸の水溶液を電解浴とし、そし
てアルミニウム材料を陽極として、陽極酸化処理するに
際して、第１図及び第２図において斜線領域で示される
、燐酸濃度（ｘ）、浴温（ｙ）及び陽極電流密度（ｚ）
の範囲内において、１５秒を越えない電解時間で陽極酸
化処理を行なうようにしたものであり、それらの条件が
一つでも本発明にて規定する範囲から外れると、優れた
皮膜を得ることが出来なくなるのである。

例えば、燐酸濃度（ｘ）が、その上限：３４５ｇ／７！
を越えるようになると、耐レトルト経時劣化性が悪化す
るようになるのであり、また下限＝９０　ｇ／１未満で
は、長時間の電解時間を要することとなり、迅速な処理
を行なうという趣旨から外れることとなる。

また、本発明において、燐酸浴の浴温度（ｙ）が７５℃
を越えるようになると、材料の表面外観が劣化すると共
に、耐レトルト経時劣化性も劣るようになるのである。

更に、陽極電流密度（ｚ）に関しても、それが上限の４
５Ａ／ｄｍ”を越えるようになると、多量の水素の発生
と液温の上昇により、処理に困難を来す問題があり、ま
たその下限：１０Ａ／ｄｍ”未満となると、長時間の電
解時間が必要となる問題を惹起するのである。そして、
かかる浴温度（ｙ）や陽極電流密度（ｚ）は、何れも燐
酸浴の燐酸濃度（ｘ）との関係において、それらの上限
、下限領域において、前記臼つの式を満足するように設
定されなければならず、それらの式を満足しない場合に
あっては、何れも本発明の目的を良好に達成することが
出来ないのである。

因みに、本発明者らが、燐酸水溶液中において各種の条
件下にて陽極酸化処理したアルミニウム板の表面の形態
を走査型電子顕微鏡にて観察したところ、それは３種類
に分類することが出来、その一つは、電解処理が不足し
た状態の表面形態であって、その表面にはある程度の凹
凸は認められるものの、充分ではなく、塗膜の耐レトル
ト経時劣化性に劣る表面形態のものである。また、別の
一つは、電解処理（陽極作用）が過剰な状態の表面を示
すものであって、表面に大きな凹部が点在する表面形態
を示し、これとても、塗膜の耐レトルト経時劣化性に劣
る表面となっているのである。

しかるに、適正に電解処理されたアルミニウム板の表面
にあっては、例えば第３図に示されるように、微細な凹
凸（０，２μｍ〜０．３μｍ程度の突起）とされた表面
形態を有する、塗膜の密着性に優れた酸化アルミニウム
皮膜が形成され、また塗膜の耐レトルト経時劣化性も優
れているのである。

このように、塗膜の密着性や耐レトルト経時劣化性に優
れた燐酸陽極酸化皮膜の形状は、第３図に示される如き
、微細な凹凸を存じているものであり、本発明では、そ
のような外観を有しつつ、塗膜密着性、耐レトルト経時
劣化性に優れ、しかも工業的生産が可能な、短時間処理
を行ない得る燐酸陽極酸化処理手法を提供し得たのであ
る。

なお、本発明においては、優れた酸化皮膜を極く短時間
で形成するためには、上記したように、その燐酸濃度（
ｘ）や浴温度（ｙ）が所定の範囲内にあることが必要で
あるが、その理由は、有機皮膜の付着性の向上に寄与す
る微細な凹凸が、この濃度、温度範囲においてのみ速や
かに形成され、それら濃度、温度が前記の上限を越える
と溶解作用が過大となり、微細な凹凸が形成されず、ま
た下限未満となると処理時間に長時間が必要となるため
と考えられるからである。

また、更に優れた酸化皮膜を極く短時間で生成せしめる
ためには、前弐で規定する如く、陽極電流密度（ｚ）と
浴温度（ｙ）とが所定の関係にあることが必要であるが
、その理由は、下限未満の電流密度や下限未満の浴温度
では、耐レトルト経時劣化性に優れた陽極酸化皮膜を短
時間の電解で得ることが出来ないからである。

（実施例） 以下に、本発明の幾つかの実施例を示し、本発明を更に
具体的に明らかにすることとするが、本発明が、そのよ
うな実施例の記載によって、何等の制約をも受けるもの
でないことは、言うまでもないところである。

また、本発明には、以下の実施例の他にも、更には上記
の具体的記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない限り
において、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正
、改良等を加え得るものであることが理解されるべきで
ある。

先ず、所定のアルミニウム板（材質：Ａ３０５２−Ｈ２
Ｓ、厚さ：０．３目）を用い、それに、予め脱脂、アル
カリエツチング及び中和処理を順次施した後、燐酸水溶
液からなる電解浴を用いて、直ちに、下記第１表に示さ
れる実施例１〜７及び比較例１〜５の条件下に、それぞ
れ、陽極酸化処理を行なった。

一＼〜 第　　　　１　　　　表 一評価方法（性能試験）− 上記電解処理したそれぞれの試料に、エボキシ合で塗装
し、５　Ｘ　１００　龍の大きさに切断する。

そして、この切断して得られた二枚の塗装した試料をナ
イロン系接着剤で接着して、試験片とする。

次いで、このようにして作製した試験片をイオン交換水
に浸漬し、９０℃の温度で７２時間保持する。そして、
このような熱水浸漬処理を行なった後、通常の引張試験
機で２０Ｏｎ／分の引張速度でＴ字型となるように、試
料を引き剥がし、そのときのＴピール強度を測定する。

一試験結果一 第４図に実施例１の試料を用いて得られた試験結果を、
また第５図に比較例１の試料を用いて得られた試験結果
を、それぞれ示し、更に第６図には、実施例１〜７及び
比較例１〜５の試料をそれぞれ用い、熱水浸漬７２時間
後のＴピール強度を測定した結果がそれぞれ示されてい
る。なお、これらの図中において、・印は剥離界面が接
着剤層内における凝集破壊であることを示し、またム印
は剥離界面がアルミニウム板と塗膜との間の界面破壊で
あることを示している。

かかる第４図乃至第６図の結果から明らかなように、本
発明手法に従って陽極酸化処理した試料から作製された
試験片にあっては、Ｔピール強さが３．５　ｋｇ／　５
　ｗ以上を維持し、また剥離界面も接着剤層内での凝集
破壊であるのに対し、本発明の範囲外の条件下で陽極酸
化処理した試料から作製した試験片は、Ｔビール強度は
２ｋｇ１５ｍ以下であり、剥離界面もアルミニウム板と
塗膜の間の界面剥離であって、塗膜の密着性に劣るもの
であることが認められる。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明に従う燐酸濃度
、温度、電流密度の条件下において、燐酸陽極酸化処理
を行なうことにより、塗膜の密着性並びに耐レトルト経
時劣化性に優れた陽極酸化皮膜を有するアルミニウム材
料を得ることが出来、またそのような有効な燐酸陽極酸
化処理を短時間で行なうことが可能となったのであり、
しかも浴管理が簡単で、有害物質を含まず、更には前処
理として特別な処理も必要でない等の利点を得ることが
出来るのである。

また、このようにして得られた塗膜密着性や耐レトルト
経時劣化性に優れた皮膜を有するアルミニウム材料は、
レトルト殺菌処理の施される罐用材料として有利に用い
られるものであるが、またそのような罐用材料以外にも
、耐湿性の要求される用途にも有利に用いられ得るもの
である。

【図面の簡単な説明】 第１図及び第２図は、それぞれ、本発明に従う燐酸浴中
の燐酸濃度と温度、陽極電流密度との関係において、そ
れらの採用領域を示すグラフであり、第３図は、本発明
に従って得られたアルミニウム材料の陽極酸化皮膜表面
の形態を示す説明図であり、第４図、第５図及び第６図
は、それぞれ、実施例において求められた各試料（試験
片）におけるＴピール強度を示すグラフである。 第１図　　　　　　第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 アルミニウム材料を、燐酸浴を用いて、燐酸濃度（ｘ）
   ：９０〜３４５ｇ／ｌ、浴温度（ｙ）：５５〜７５℃、
   陽極電流密度（ｚ）：１０〜４５Ａ／ｄｍ＾２の範囲内
   において且つ下式： ｙ≦−０．１ｘ＋１００ ｙ≧−０．０３８ｘ＋６８．５ ｚ≧−０．０９ｘ＋２８ ｚ≧０．１ｘ−２０ を満足する条件下において、１５秒を越えない電解時間
   で陽極酸化処理することを特徴とするアルミニウム材料
   の塗装前処理方法。