JPS63203794A - アルミニウム鋳物の光輝防食処理方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、アルミニウム鋳物の光輝防食処理方法に関し
、特にホイールデザイン面の全面又は一部分に、金属光
沢と耐食性に優れた光輝面を形成する表面処理法として
好適な方法に口するものである。

従来の技術 アルミニウム鋳物はその造形性から、インテリア、エフ
ステ９フ２品物、装飾置物、釣り具用品。

事務用品、車両用ホイール等積々の用途に適用されてお
り、近年素地の金属光沢を鋳物の全面または一部に生か
すデザインが多用されている。しかるに使用中に金属光
沢が失われ商品価値を低下することが起きている。以下
、過酷な条件で使用される車両用ホイールを代表例とし
て説明する。

アルミニウム鋳物製車両用ホイールは、主添加元素のケ
イ素を５〜１３％程度含有するＡｌ−５ｉ系合金を用い
て、低圧鋳造法、溶湯鍛造法、ダイカスト法等によって
製作されている。

しかるに最近は冬季において凍結防止剤・融雪剤として
道路面に食塩などの塩化物が撒布されるため、アルミニ
ウムホイールの塗膜下に糸吠腐食が発生することが多く
なった。そのため、表面処理を改良して耐食性を向上す
る必要がある。

また、ホイールの装飾性を高めるためホイールのディス
ク面に金属光沢を“有する面を形成する要請がなされる
ことが多い。

これらの要請に応える方法として本出願人は先に特開昭
６１−１５７６９４号により、耐食性の優れた光輝面を
付与する方法として、所望光輝面に相当する箇所を切削
加工し、その切削面に０．２〜３μｍの透明陽極酸化皮
膜を形成した後、更にクリヤー塗装仕上げする方法を提
案し、優れた効果を収めている。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、アルミニウム鋳物のＳｉ含有量の多い合
金組成になると、その製造熱履歴によって同一組成材料
でも安定した透明性のある光輝面が得られない場合や、
湯流れ模様や湯口跡の防止が困難である場合があり、ま
た、より高い光輝性の製品を特徴とする請も生じて来た
。

従って、ホイール用素材の合金組成や、その製造Ｈ歴の
相違等の影響を受けないで、ホイールの所望箇所に光輝
防食面を形成させることが要求される。

問題点を解決するための手段 発明者らは、上記問題点について種々検討した結果、所
望光輝面に耐食性に優れた陽極酸化皮膜層を形成した後
、新たに光輝性に優れたアルミニウムの被膜を形成し、
それにクリヤー塗装皮膜を施すことにより対応し得るこ
とに想到した。上記アルミニウム被膜の形成法としては
、溶融塩浸漬法や有機アルミニウム化合物熱分解法など
もあるが、ホイール母材に熱的影響を強く与えるので好
ましくなく、気相で低温でコーティング可能な乾式表面
処理法が密着性にも優れた被膜を形成し得ることを見い
出し、本発明を完成するに至った。

本発明は、アルミニウム鋳物の所望光輝面を脱脂処理し
た後、所望光輝面に陽極酸化処理を施して陽極酸化層を
形成し、次いで当該面に真空蒸着法、イオンプレーティ
ング法またはスパッタリング法の何れかの乾式表面処理
法により０．０５〜１０μｍの耐食アルミニウム被膜を
形成した後、クリヤー塗装処理を行なうことを特徴とす
るアルミニウム鋳物の光輝防食処理方法を提供するもの
である。

本発明において、光輝面を形成するに際し、鋳肌をその
まま生かすデザインの場合は、そのまま用い、周囲の鋳
肌感とは別異の平滑光輝面を形成したい場合は、母材所
望面は所定平滑度に切削加工され、る。

または、切削加工に先立ちホイール全面を有色塗装し、
若しくはマスキング塗装を施し、必要な場合には有色塗
装とマスキング塗装を施した後、所望面に切削加工を施
す。

あるいは、光輝処理面以外の面をマスキング塗装して所
望面を切削加工してもよい。

有色塗装はホイール全体の耐食性を向上するために行な
うものであり、所望によりクロメート処理、ベーマイト
処理等による塗装下地処理を行なった後、単色または多
色の有色塗装を吹は法、刷毛塗り法などで行なう。

マスキング塗装は、有色塗装やその他の表面処理の一時
的保護膜として、例えば合成ゴム系剥離性塗膜形成剤を
所望面に塗布して行なう。

次に所望光輝面の有色塗膜やマスキング塗膜の除去並び
に所望の平滑面の形成を目的に、所望光輝面の切削加工
を行ない平滑なアルミニウム素地面を露出させる。この
場合、加工終了時の反射率が２５％以上好ましくは５５
％以上となるような光輝度を有する切削を行なう。

陽極酸化皮膜処理に先立って、所望により例えば放置時
間が長くなったときなどに非エツチング性脱脂剤、例え
ば有機溶剤、界面活性剤、アルカリ・リン酸塩などで脱
脂し、水洗処理をする。

陽極酸化皮膜処理は、１−１０μｍ、好ましくは２〜５
μｍの耐食性陽極酸化皮膜を形成するためのものであっ
て、常法の適宜の浴及び電解条件で行なえばよい。

例えば、ｆｆ１ｍｍ法テハ、１２０〜２００ｇ／ｚ好ま
しくは１５０〜１８０ｇ／を硫酸浴で浴温１５〜３０℃
望ましくは２０〜２５℃、電流密度０、５〜２．５Ａ／
ｄｍ２テ電圧８〜２ｏＶにて陽極酸化皮膜処理を行なう
。

また、リン酸？谷法では、リンＭ　（８３ＰＯａ）２０
〜１００ｇ／ｚ、望ましくは３０〜８０ｇ／ｌ。

浴温１５〜４０℃望ましくは１５〜２５℃で、電流密度
０．２〜１　、５　Ａ／ｄｍ２で処理を行なう。

更に、これらの混酸浴の場合には、総量が１４０〜２８
０ｇ／ｌの範囲において硫酸の添加量がリン酸の添加量
以下である比率での混酸浴とすることができる。

これ以外の浴成分を使用する方法としては、（ａ）２０
〜５０　ｇ　／　ｔのシュウ酸並びに５〜１５ｇ／乙の
マロン酸などの有機酸洛中で２０Ｖ以下の電圧で電解す
る方法、（ｂ）３０〜１００　ｇ　／　ｔのクロム酸洛
中で３０Ｖ以下で電解する方法、（ｃ）２０〜６０ｇ／
Ｌリン酸ナトリウムまたは３０〜７０ｇ／ｌの炭酸ナト
リウムを含有するアルカリ浴中で電解する方法なども陽
極酸化皮膜を形成する方法として適用し得る。

これらの方法では、定電圧法、定電流法の何れても実施
し得るが、後者の方が、膜厚管理上好ましい。

陽極酸化処理後は、水洗し、風乾させ、所望により仮封
孔処理程度（９０℃以下での封孔処理又は短時間封孔処
理）の処理を行なってもよい。

次いで所望光輝面に対して耐食アルミニウムを用いて真
空蒸着法、イオンプレーティング法またはスパッタリン
グ法の何れかの乾式表面処理法によって、０．０５〜ｌ
ｏμｍ好ましくは０．１〜５μｎ１の耐食アルミニウム
被膜を形成する。

ここで耐食アルミニウムとは、耐食性を有するアルミニ
ウム材であればよく、純アルミニウムが汎用的であり、
良好な皮膜を形成するため９９．０％以上のものを使用
するのが好ましい、また、場合によりＡｌ−Ｍｇ系合金
、Ａｌ−Ｍｎ系合金、ＡＩ−Ｍ３−Ｍｎ系合金等の耐食
皮膜を与える合金も使用可能である。

この場合、耐食アルミニウム被膜は、０．０５μｍ以下
ではクリヤー塗装膜を通した腐食作用に対する効果が十
分発揮されず、１０μｍ以上に形成してもコスト上昇を
招くのみで技術的にはメリットは発現されず、光輝性も
低下してくるので望ましくない。

真空蒸着法では所望光輝面を脱脂等の表面浄化処理し、
るつぼ中で純アルミニウム（例えば、９９．８％ＡＩ）
を溶解し保持している真空蒸着炉中にセットし、Ｉ　Ｘ
　１０−５〜Ｉ　Ｘ　１Ｏ−６Ｔｏｒｒの真空度で蒸着
処理する。

イオンプレーティング法による場合は、例えば高周波励
起型イオンプレーティング装置を使用するときには、４
〜８　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒに一旦減圧した後、アルゴ
ンガスまたは窒素ガスを導入して１〜８×１叶’Ｔｏｒ
ｒに調整し高周波電力１００〜８００Ｗ。

基板バイアス電圧−０，１〜−１，５ｋＶを印加しつつ
、イオンボンバード処理を１０〜２０分間、本処理面に
対して行なう。次いで、るつぼ中の純アルミニウムに電
子ビームを照射して溶解し、アルミニウム蒸気を発生さ
せ、はぼ前記の条件下でイオンプレーティングさせ、本
処理面上にアルミニウムを２０〜３０八／秒の速度で沈
着させる。

一方、スパッタリング法による場合は、マグネトロン型
スパッター装置を用いるときには、表面清浄化のため、
所望光輝面に真空度８Ｘ１０−４〜５Ｘ　１Ｏ−２Ｔｏ
ｒｒ下で高周波出力５００−１０００Ｗで３〜４分間の
逆スパッター処理を行なった後、純アルミニウムのスパ
ッタ・ターゲットを用いて高周波出力５００〜１０００
Ｗ、８Ｘ１０−４〜５Ｘ１０−２Ｔｏｒｒのアルゴンガ
ス圧下で行なうことにより、所望光輝面上に純アルミニ
ウムを、０．０５〜０゜２μｒｎ／分の速度で沈着させ
る。

なお、真空蒸着法、イオンプレーティング法又はスパッ
タリング法による被覆処理を行なうに当り、本処理面以
外にアルミニウムが付着しないようにマスキング塗装以
外に適宜のマスキング板を用いる方法によるマスキング
処理なども適用される。また、真空チャンバー内で被処
理物を加熱しつつ、所定の真空度に減圧する方法も採り
得る。

クリヤー塗装は、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ウ
レタン樹脂、メラミン樹脂等の水溶性又は溶媒型樹脂塗
料を用い、エアスプレー塗装、静電！！！装、塗布法な
どの適宜の手段を適用し、２゜〜４０μｍの塗膜を形成
させる。

例えば、エアスプレー塗装法では、焼付硬化型アクリル
樹脂塗料を２０〜３０μｍ（乾燥時）塗装し、１６０〜
１８０℃で２０〜４０分間加熱して焼付処理する方法が
採られる。

なお、クリヤー塗装に先立って、常法により塗装下地処
理を行なった後、クリヤー塗装を行なってもよい。

塗装下地処理方法には、クロム酸塩浴、リン酸−クロ１
１酸塩浴、トリエタノールアミン浴等による化学皮膜に
よる方法とか、硫酸浴、リン酸浴等による陽極酸化皮膜
による方法、或いはウォッシュブライマー法等が適用さ
れるが、この場合には、化学皮膜法が望ましい。

作用 上記方法によりアルミニウム鋳物、特にアルミニウムホ
イールの特に光輝性を要求される面に光輝性と耐食性と
を満足する皮膜が形成されるのに必要な最低限のアルミ
ニウム被膜が真空蒸着法。

イオンプレーティング法、またはスパッタリング法を採
用することにより適切に形成されるので、経済的に所望
の皮膜を得ることができる。

即ち、先ず陽極酸化皮膜処理によって素地に耐食性を与
え、次いで耐食性があり光輝性も満足するアルミニウム
被膜とクリヤー塗装膜を形成するので、従来法に較べて
耐食性と光輝性に優れた光輝面を極めて容易に得ること
ができる。また、陽極酸化皮膜上に真空蒸着等で耐食ア
ルミニウム被膜を形成すると、アルミニウム鋳物の金属
表面上に直接形成した場合より膜の密着力が向上する効
果がある。

従って、本発明の最適適用例は、ワンピースホイールで
あるが、鋳物製ディスク面をボルト締めするツーピース
型ホイール等のディスク面に本発明の方法を適用するこ
とも本発明に包含するものであり、Ｈ飾置物、インテリ
ア、エフステリア等積々の用途材にも幅広く活用される
。

実施例 以下、本発明を実施例により詳述する。

実施例　１ ＡＤＣ１２合金（ＡＩ−１１，３χ５ｉ−２，５ＸＣｕ
−０，５＄Ｆｅ）を用いてダイカスト法により製作した
四輪自動車用ワンピースホイールにクロメート処理後、
黒色塗料（関西ペイント社製、カーボン顔料入りアクリ
ル樹脂塗料、ＡＬｌｏｏＯ）の吹付塗装を全面に行なっ
た。

次いでディツシュタイプのディスク面をダイヤモンド旋
盤で全面切削して塗膜を除去し金属面を露出させ、切削
面を弱アルカリ性ノンエウチング型脱脂剤（日本バー力
ライジング社製、ＦＣ３１５）で脱脂、洗浄処理した。

これを硫酸１８０ｇ／を溶液中で浴温２０℃、電流密度
１　、２　Ａ／ｄｍ２で１５分間陽極酸化処理し約５μ
ｍの皮膜を形成し、水洗後、風乾した。

次いで真空蒸着装置に、所望光輝面、と同一の開口形状
としたマスク板をホイールに当接しながらセットし、減
圧した。

そして、Ｉ　Ｘ　１Ｏ−５Ｔｏｒｒの真空度に達した時
点で純度９９．９％のアルミニウムを真空蒸着させて、
ホイールに０．５μｍのアルミニウム被膜を形成させた
。

続いてクロム酸クロメート処理浴（日本ペイント社製ア
ロジン１０００）に浸漬して塗装下地処理をした後、焼
付硬化型アクリル塗料（１３ｇ西ペイント社製マジクロ
ン１０００）を用いて吹付塗装し、１９０℃で２０分間
焼付処理を行ない、２０μｍのクリヤー塗膜を形成させ
た。

このようにして得られたホイールから試験片を切り出し
、試験片の塗膜にクロスカットを入れた上で、ｌ規定塩
酸浴中に１０分間浸漬し、液切りした後、更に相対湿度
（ＲＨ）８０％、４０℃の恒温恒温器中に２４０時間保
持する試験法にて耐食性評価試験を行なった。

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

一方、６０°鏡百反射率を製品について測定したところ
、２８％であった。なお、陽極酸化層上にアルミニウム
層を蒸着せず同様のクリヤー塗装を行なフた場合には１
５％であり、これと較べて十分光輝性を発現できている
ことが分る。

また・本実施例の試片と陽極酸化処理をせずに他は全て
実施例と同様に処理した試片とをＪＩＳＩＩ８６０２に
準じてカッターナイフを用いて、２ＩＩＩＩ１１間隔で
１００個の基盤目を作り、粘着テープで皮膜付着性試験
を行なったところ、実施例のものでは剥離がなく　１０
０／１００の結果であったが、後者の比較例では２０／
１００以下であった。従って、陽極酸化層上に真空蒸着
することにより蒸着膜の密着性が向上することが明らか
である。

実施例　２ 鋳物合金（Ｓｉ　９．ＯＸ、Ｍｇ　Ｏ，３Ｘ、Ｍｎ　０
．５Ｘ、Ｆｅ　Ｏ，５Ｘを含有し残部がＡ１と不可避的
不純物とからなるアルミニウム合金）を用いて酸素置換
式ダイカスト法で乗用車用ワンピースホイールを製作し
、クロム酸クロメート処理した後、シルバー吹付塗装を
行なった。

次いでメツシュタイプのディスク面をダイヤモンド旋盤
で全面切削し金属面を露出させ、切削面を脱脂・洗浄し
１８０ｇ／乙の硫酸水溶液を電解浴とし、浴温２０℃、
電流密度１　、５　Ａ／ｄｍ”にて５分間陽極酸化処理
した。

続いて、マグネトロン・スパッタリング装置内にセット
し、スパッタ・ターゲットとして９９．８％アルミニウ
ムを用いて、３　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒのアルゴンガス
雰囲気下で高周波出力１．ＯｋＷの条件下でスパッタリ
ングにより、切削面にアルミニウムを１゜０μｉｎコー
テイングした。

最後に焼付硬化型アクリル塗￥４（関西ペイント社製、
マジクロン１０００）を用いて吹は塗装し、１９０℃で
２０分間焼付処理し、２０μｍのクリヤー塗膜を陽極酸
化皮膜上に形成させた。

出来上ったホイールについて実施例１と同様な評価試験
を行なったが、１ｍｍ以上の糸状腐食は認められず、ま
た６０″反射率も２７％を得るなど良好な特性を示した
。

発明の効果 以上のように代表例のホイールについて述べたが、本発
明はアルミニウム鋳物の所望光輝面に対して陽極酸化処
理を行なった後、アルミニウム被膜を形成し、それに対
してクリヤー塗装処理を施すごとを特徴とするものであ
り、これによって、（１）鋳物の合金組成や製造履歴等
の光輝性への影響を排除できる。

（２）陽極酸化被膜は主として耐食機能を持たせるため
、それ自体の透明性や光輝性は必要としないので、任意
の鋳物合金を適用することができる。

（３）真空蒸着等で形成した耐食アルミニウム層の金属
光沢をそのまま生かすことができ、従来以上の光輝性と
耐食性を長期間に亙って有する光輝面を得ることができ
る。

（４）陽極酸化層の上に真空蒸着等で耐食アルミニウム
被覆を形成するとアルミニウム鋳物上に直接形成した場
合より密着力が向上し、更に耐食性が改善される。

などの利点が発揮されるので、工業上の優れた有用性の
ある発明である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アルミニウム鋳物の所望光輝面を脱脂処理した後、
   所望光輝面に陽極酸化処理を施して陽極酸化層を形成し
   、次いで当該面に真空蒸着法、イオンプレーティング法
   またはスパッタリング法の何れかの乾式表面処理法によ
   り０．０５〜１０μｍの耐食アルミニウム被膜を形成し
   た後、クリヤー塗装処理を行なうことを特徴とするアル
   ミニウム鋳物の光輝防食処理方法。 ２、前記所望光輝面が予め鋳物の全面に有色塗装及び／
   又はマスキング塗装した後、所望面を切削加工してなる
   ものである特許請求の範囲第１項記載のアルミニウム鋳
   物の光輝防食処理方法。