KR101516472B1 - 알루미늄 합금판, 및 이것을 사용한 접합체 및 자동차용 부재 - Google Patents

알루미늄 합금판, 및 이것을 사용한 접합체 및 자동차용 부재 Download PDF

Info

Publication number
KR101516472B1
KR101516472B1 KR1020130011887A KR20130011887A KR101516472B1 KR 101516472 B1 KR101516472 B1 KR 101516472B1 KR 1020130011887 A KR1020130011887 A KR 1020130011887A KR 20130011887 A KR20130011887 A KR 20130011887A KR 101516472 B1 KR101516472 B1 KR 101516472B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
aluminum alloy
substrate
alloy plate
adhesive
ratio
Prior art date
Application number
KR1020130011887A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130090371A (ko
Inventor
사토루 다카다
아키히코 다츠미
Original Assignee
가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 filed Critical 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Publication of KR20130090371A publication Critical patent/KR20130090371A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101516472B1 publication Critical patent/KR101516472B1/ko

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/04Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C21/00Alloys based on aluminium
    • C22C21/06Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent
    • C22C21/08Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent with silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C21/00Alloys based on aluminium
    • C22C21/10Alloys based on aluminium with zinc as the next major constituent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C21/00Alloys based on aluminium
    • C22C21/12Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent
    • C22C21/16Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent with magnesium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)

Abstract

본 발명의 과제는 고온 습윤 환경에 노출되어도 접착제의 접합 계면에서의 계면 박리가 발생하기 어렵고, 따라서 접착 강도가 저하되기 어려운, 접착 내구성이 우수한 알루미늄 합금판, 및 이것을 사용한 접합체 및 자동차용 부재를 제공하는 것이다.
알루미늄 합금판(10)은 알루미늄 합금 기판(1)과, 알루미늄 합금 기판(1)의 표면에 형성된 표면 산화 피막(2)을 구비하고, 알루미늄 합금 기판(1)이 Mg과 Cu를 함유하고, 이 Mg과 Cu와의 비[Mg/Cu(질량%비)]가 50 이하이며, 표면 산화 피막(2)이 Zr과 Cu를 함유하고, 이 Zr과 Cu와의 비[Zr/Cu(원자%비)]가 0.02 이상인 것을 특징으로 한다.

Description

알루미늄 합금판, 및 이것을 사용한 접합체 및 자동차용 부재{ALUMINUM ALLOY PLATE, AND BONDING MATERIAL AND MEMBER FOR AUTOMOBILE USING THE SAME}
본 발명은, 알루미늄 합금판에 관한 것으로, 자동차, 선박, 항공기 등의 차량용, 특히 자동차 패널에 적절하게 사용할 수 있는 알루미늄 합금판, 및 이것을 사용한 접합체 및 차동차용 부재에 관한 것이다.
종래부터, 자동차, 선박, 항공기 등의 수송기의 부재로서, 각종 알루미늄 합금판이 합금마다 각 특성에 따라서 범용되고 있다. 특히, 최근 CO2 배출 등의 지구 환경문제를 의식하여, 부재의 경량화에 의한 연비 향상이 요구되고 있어, 비중이 철의 약 1/3이며, 또한 우수한 에너지 흡수성을 갖는 알루미늄 합금판의 사용이 증가하고 있다.
예를 들어, 자동차용 부재로서 사용되고 있는 알루미늄 합금판으로서는, JIS5000계의 Al-Mg계 합금판, JIS6000계의 Al-Mg-Si계 합금판 등의 Mg 함유 알루미늄 합금판을 들 수 있다. 이들의 알루미늄 합금판의 접합 방법으로서는, 용접이나 접착제에 의한 접착 또는 그 양자가 병용되고 있다. 용접이 점이나 선으로 접합되는 것에 반해, 접착제에 의한 접착은 면 전체로 접합되므로, 접합 강도가 훨씬 높아져, 자동차의 충돌 안전성 등의 면에서 유리하므로, 최근 접착제에 의한 접착이 증가되는 추세이다.
한편, 접착제로 접합한 알루미늄 합금제 자동차용 부재는 사용 중에 수분, 산소, 염화물 이온 등이 그 접합부로 침입함으로써, 점차 접착제층과 알루미늄 합금판과의 계면이 열화되어 계면 박리가 발생해 접착 강도가 저하된다고 하는 문제가 있었다.
접착제층을 갖는 알루미늄 합금제 자동차용 부재의 접착 내구성을 향상시키는 방법으로서는, 알루미늄 합금판의 표면 근방에 존재해서 계면 박리의 원인이 되는 역학적으로 약한 산화 피막을, 접착제를 도포하기 전에 산 세척으로 사전에 제거하는 방법(예를 들어, 특허 문헌 1 참조), 알루미늄 합금판의 표면 근방을 양극 산화하여, 산화 피막에 앵커 효과를 초래하는 표면 형태를 부여하는 방법, 알루미늄 합금판의 표면을 온수 처리하여, 산화 피막의 Mg량 및 OH량을 조정하는 방법(예를 들어, 특허 문헌 2, 3 참조)이 당업자 사이에서 일반적으로 알려져 있다.
일본 특허 출원 공개 평6-256881호 공보 일본 특허 출원 공개 제2006-200007호 공보 일본 특허 출원 공개 제2007-217750호 공보
특허 문헌 1에 기재된 산 세척을 행하는 방법에서는, 합금 성분인 Mg을 많이 함유하는 역학적으로 약한 산화 피막이 제거되므로, 초기의 계면 박리가 방지되어, 접착 강도가 개선된다. 그러나 수분, 산소, 염화물 이온 등이 침투해 오는 고온 습윤 환경의 열화 환경에 노출되면, 산화 피막 제거면에 합금 성분인 동(銅)이 농축되어, 그 동에 의해 접착제층의 열화가 가속되는 동해(銅害)라고 불리는 현상이 발생한다. 그 결과, 알루미늄 합금판의 소지(기판)에 수분 등이 침투해 오는 경우가 있어, 계면이 열화되어 계면 박리를 일으켜서 접착 강도가 저하된다고 하는 문제가 있다.
또한, 양극 산화를 행하는 방법에서는 계면의 열화, 박리를 방지하기 위해서는, 접착 내구성을 충분히 향상시키기 위한 표면 형태가 부여되는 산화 피막을 두껍게 형성할 필요가 있으므로, 피막 형성에 장시간을 필요로 하여 생산 효율이 나빠진다고 하는 문제가 있다.
또한, 특허 문헌 2, 3에 기재된 온수 처리를 행하는 방법에서는, 초기의 접착 강도, 습윤 후의 2차 밀착성은 개선되지만, 고온 습윤 환경에 노출되면 계면의 수화, 기재의 용해에 의해, 계면의 열화가 진행되어 계면 박리가 발생해 접착 강도가 저하된다고 하는 문제가 있다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위한 것으로, 고온 습윤 환경에 노출되어도 접착제의 접합 계면에서의 계면 박리가 발생하기 어렵고, 따라서 접착 강도가 저하되기 어려운, 접착 내구성이 우수한 알루미늄 합금판, 및 이것을 사용한 접합체 및 자동차용 부재를 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 관한 알루미늄 합금판은 알루미늄 합금 기판과, 이 알루미늄 합금 기판의 표면에 형성된 표면 산화 피막을 구비한 알루미늄 합금판이며, 상기 알루미늄 합금 기판이 Mg과 Cu를 함유하고, 이 Mg과 Cu와의 비[Mg/Cu(질량%비)](이하, 적절하게 Mg/Cu비라고 함)가 50 이하이며, 상기 표면 산화 피막이 Zr과 Cu를 함유하고, 이 Zr과 Cu와의 비[Zr/Cu(원자%비)](이하, 적절하게 Zr/Cu비라고 함)가 0.02 이상인 것을 특징으로 한다.
이와 같은 구성에 따르면, 알루미늄 합금 기판(이하, 기판이라고도 함)이 합금 성분의 마그네슘량에 대하여 소정비의 동을 함유하므로, 알루미늄 합금판을 접착 부재로 접합했을 때, 고온 습윤 환경에 노출되어도 알루미늄 합금 기판 표면에서의 마그네슘의 농화가 억제된다. 또한, 표면 산화 피막이 표면 산화 피막 중의 동에 대하여 소정비의 지르코늄을 함유하므로, 지르코늄의 동의 피복에 의해 동해가 억제된다. 그 결과, 알루미늄 합금 기판 표면에 있어서 마그네슘에 의한 역학적으로 약한 산화물의 생성이 적어져, 계면 박리를 억제할 수 있고, 또한 동해에 의한 계면 박리도 억제할 수 있으므로, 접착 강도의 저하를 억제할 수 있다.
본 발명에 관한 알루미늄 합금판은, 상기 표면 산화 피막의 표면에, 접착제로 이루어지는 접착제층을 더 구비하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성에 따르면, 알루미늄 합금판이 접착제층을 미리 구비하므로, 알루미늄 합금판을 사용해서 접합체 또는 자동차용 부재를 제작할 때, 알루미늄 합금판의 표면에서의 접착 부재의 형성 작업을 생략할 수 있다.
본 발명에 관한 알루미늄 합금판은 상기 알루미늄 합금 기판이, Al-Mg계 합금, Al-Cu-Mg계 합금, Al-Mg-Si계 합금 또는 Al-Zn-Mg계 합금으로 이루어지는 것이 바람직하다.
이와 같은 구성에 따르면, 알루미늄 합금 기판을 마그네슘 함유량이 비교적 많은 합금종으로 구성한 경우에는, 기판 표면에 마그네슘이 농화해서 접착 계면에 약(弱)경계층이 발생하기 쉽지만, 알루미늄 합금 성분의 마그네슘량에 적당한 만큼의 동을 합금 성분으로서 소정 범위로 제어함으로써, 기판 표면에 농화하는 마그네슘을 억제할 수 있다. 구체적으로는 기판 중에 소정비의 동을 첨가함으로써, 기판 표면에 농화하는 마그네슘을 억제할 수 있다. 또한, 표면 산화 피막에 존재하는 동에 적당한 만큼의 지르코늄을 표면 산화 피막 중에 소정 범위로 제어함으로써, 동해를 억제할 수 있다. 구체적으로는 표면 산화 피막 중의 동에 대하여 소정비의 지르코늄을 구비함으로써, 동해를 억제할 수 있다. 그로 인해, 알루미늄 합금 기판 중의 마그네슘 함유량이 비교적 많은 합금종으로 구성해도, 계면 박리를 억제할 수 있어, 접착 강도의 저하를 억제할 수 있다.
본 발명에 관한 접합체는 접착제층을 구비하고 있지 않은 상기 알루미늄 합금끼리가, 접착제로 이루어지는 접착 부재를 개재하여 접합된 접합체이며, 상기 접착 부재는 2개의 상기 알루미늄 합금판의 표면 산화 피막 측에 접합되고, 2개의 상기 알루미늄 합금판의 표면 산화 피막의 각각은, 상기 접착 부재를 개재하여 서로 대향하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관한 접합체는 접착제층을 구비하고 있지 않은 상기 알루미늄 합금판으로 이루어지는 제1 알루미늄 합금판에, 접착제로 이루어지는 접착 부재를 개재하여, 알루미늄 합금으로 이루어지는 제2 알루미늄 합금판이 접합된 접합체이며, 상기 접착 부재는 상기 제1 알루미늄 합금판의 표면 산화 피막 측에 접합되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관한 접합체는 접착제층을 구비한 상기 알루미늄 합금판의 접착제층 측에, 접착제층을 구비하고 있지 않은 상기 알루미늄 합금판이 접합된 접합체이며, 2개의 상기 알루미늄 합금판의 표면 산화 피막의 각각은, 상기 접착제층을 개재하여 서로 대향하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관한 접합체는 접착제층을 구비한 상기 알루미늄 합금판으로 이루어지는 제1 알루미늄 합금판에, 알루미늄 합금으로 이루어지는 제2 알루미늄 합금판이 접합된 접합체이며, 상기 제2 알루미늄 합금판은 상기 제1 알루미늄 합금판의 접착제층 측에 접합되어 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 구성에 따르면, 합금 성분의 마그네슘량에 대하여 소정비의 동을 함유하는 알루미늄 합금 기판에, 표면 산화 피막 중의 동에 대하여 소정비의 지르코늄을 함유하는 표면 산화 피막을 구비한 알루미늄 합금판으로 구성되고, 그 알루미늄 합금판(제1 알루미늄 합금판)의 표면 산화 피막 측에 접착 부재 또는 접착제층이 접합되어 있다. 그로 인해, 접합체를 자동차용 부재에 사용했을 때, 고온 습윤 환경에 노출되어도, 접착 부재 또는 접착제층과, 표면 산화 피막과의 기판 계면에 있어서의 마그네슘의 농화를 억제할 수 있어, 역학적으로 약한 산화층을 극소화할 수 있다. 또한, 지르코늄이 동을 덮으므로 동해에 의한 접착 부재 또는 접착제층의 열화를 억제할 수 있다. 그 결과, 계면 박리를 억제할 수 있어, 접착 강도의 저하가 억제된다.
본 발명에 관한 자동차용 부재는 상기 접합체로 제조되는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 구성에 따르면, 상기와 같은 접합체로 제조되므로, 자동차용 부재가 고온 습윤 환경에 노출되어도 자동차용 부재를 구성하는 접합체에 있어서, 접착 부재 또는 접착제층과, 표면 산화 피막과의 계면에 있어서의 수화를 억제할 수 있는 동시에, 알루미늄 합금 기판의 용출을 억제할 수 있다. 그 결과, 계면 박리를 억제할 수 있어, 접착 강도의 저하를 억제할 수 있다.
본 발명에 따르면, 고온 습윤 환경에 노출되어도 접착제의 접합 계면에서의 계면 박리가 발생하기 어렵고, 따라서 접착 강도가 저하되기 어려운, 접착 내구성이 우수한, 또한 그 접착 내구성이 접착제의 종류에 영향을 받지 않는 알루미늄 합금판, 및 이것을 사용한 접합체를 제공할 수 있다. 또한, 접착 내구성이 우수한 자동차용 부재를 제공할 수 있다.
도 1의 (a), (b)는 본 발명에 관한 알루미늄 합금판의 구성을 모식적으로 도시한 단면도다.
도 2는 도 1의 (a), (b)의 알루미늄 합금판의 제조 방법을 도시한 공정 흐름도이다.
도 3의 (a) 내지 (d)는 본 발명에 관한 접합체의 구성을 모식적으로 도시한 단면도다.
도 4는 실시예에서 제작한 접착 시험체의 형상을 도시하고, (a)는 측면도, (b)는 평면도다.
<<알루미늄 합금판>>
이하, 본 발명에 관한 알루미늄 합금판에 대해서, 도 1의 (a)를 참조해서 구체적으로 설명한다. 도 1의 (a)에 도시한 바와 같이, 알루미늄 합금판(10)은 알루미늄 합금 기판(1)(이하, 기판이라고 칭함)과, 이 기판(1)의 표면에 형성된 표면 산화 피막(2)을 구비하고 있다. 또, 기판에 동을 첨가하는 것에 의해 기판 표면에 농화하는 마그네슘을 억제함으로써, 마그네슘을 억제한 산화 피막을 형성하고, 그 후, 형성한 산화 피막을 지르코늄염 수용액으로 표면 처리한다. 이에 의해, 표면 산화 피막에 이산화 지르코늄이 부착 혹은 들어감으로써 표면 산화 피막에 포함되는 동 또는 동 화합물을 덮는 산화 피막을 형성시킨다.
또, 여기서, 기판(1)의 표면이란 기판(1)의 표면 중 적어도 1면을 의미하고, 소위 한쪽 면, 양면이 포함된다. 이하, 알루미늄 합금판(10)의 각 구성에 대해서 설명한다.
<기판>
기판(1)은 알루미늄 합금으로 이루어지고, 그 알루미늄 합금 성분 중에 마그네슘과 동을 함유하고, 이 Mg과 Cu와의 비[Mg/Cu(질량%비)]가 소정비 이하인 비 열 처리형 알루미늄 합금 또는 열 처리형 알루미늄 합금이다. 또, 비 열 처리형 알루미늄 합금은, Mg/Cu(질량%비)가 소정비 이하인 순(純)알루미늄(1000계), Al-Mn계 합금(3000계), Al-Si계 합금(4000계) 및 Al-Mg계 합금(5000계)으로부터 적절한 용도에 따라서 적절하게 선택된다. 또한 열 처리형 알루미늄 합금은 Mg/Cu(질량%비)가 소정비 이하인 Al-Cu-Mg계 합금(2000계), Al-Mg-Si계 합금(6000계) 및 Al-Zn-Mg계 합금(7000계)으로부터 적절한 용도에 따라서 적절하게 선택된다.
구체적인 예를 들면, 알루미늄 합금판(10)을 자동차용으로 사용할 경우에는, 0.2% 내력이 10OMPa 이상인 고강도의 기판인 것이 바람직하다. 이러한 특성을 만족하는 기판을 구성하는 알루미늄 합금으로서는, 통상 이러한 종류의 구조 부재 용도로 범용되는, 2000계, 5000계, 6000계, 7000계 등의 마그네슘을 비교적 많이 함유하고, 내력이 비교적 높은 범용 합금을, 성분비로 Mg/Cu(질량%비)가 소정비 이하로 한 알루미늄 합금이 적합하다. 또한, 우수한 시효 경화 능력이나 합금 원소량이 비교적 적어 스크랩의 재활용성이나 성형성도 우수한 점에서는 6000계 알루미늄 합금을, 성분비로 Mg/Cu(질량%비)가 소정비 이하로 한 알루미늄 합금이 바람직하다.
[Mg/Cu비(질량%비)]
기판(1)은 알루미늄 합금 성분 중에 마그네슘과 동을 함유하고, 이 Mg과 Cu와의 비[Mg/Cu(질량%비)]가 50 이하다. Mg/Cu(질량%비)가 50 이하가 되도록 동을 함유시킴으로써, 합금 중에 함유되는 마그네슘이 기판 표면으로 외부 확산되기 어려워, 기판 표면에서의 농화가 억제된다. 이에 의해, 마그네슘으로 이루어지는 역학적으로 약한 산화 피막의 생성이 억제된다. 그 결과, 알루미늄 합금판의 접착 내구성이 향상된다. 그러나 Mg/Cu비(질량%비)가 지나치게 작으면, 대부분의 Cu가 표면 산화 피막에 존재하게 되어, 동해의 원인이 된다. 그로 인해, 후술하는 지르코늄량을 증가시킴으로써 Zr/Cu비의 균형을 취할 필요가 있다. 따라서, Mg/Cu비(질량%비)는 0.2 이상인 것이 바람직하다. 또한, 기판(1) 중의 마그네슘량으로서는 0.2 내지 1.5 질량%, 동의 양으로서는 0.02 내지 1 질량%인 것이 바람직하다. 또, Mg/Cu비(질량%비)는, 바람직하게는 35 이하, 더욱 바람직하게는 20 이하다.
<표면 산화 피막>
표면 산화 피막(2)은 Zr과 Cu를 함유하고, 이 Zr과 Cu와의 비[Zr/Cu(원자%비)]가 0.02 이상이다. 즉 표면 산화 피막(2)은 고온 습윤 환경에 노출된 경우라도 접착 내구성의 향상을 도모하기 위해, 표면 산화 피막(2) 중에 존재하는 지르코늄과 동의 Zr/Cu비[원자%비]가 소정비 이상인 산화 피막으로 한 것이다. 또, 표면 산화 피막(2)의 형성은, 여기에서는 후기하는 표면 산화 피막 형성 공정 S2(도 2 참조)에 있어서, 가열 처리에 의해 기판(1)의 표면에 산화 피막을 형성한 후에, 산화 피막의 표면을 지르코늄염 수용액으로 표면 처리를 행한 산화 피막의 전체에 표면 산화 피막(2)을 형성하고 있다.
또, 표면 산화 피막(알루미늄 산화 피막)(2)은 상기한 원소(지르코늄, 마그네슘, 동) 외에, 잔량부가 산소, 알루미늄으로 이루어지고, 할로겐 및 인 등의 불순물로 이루어진다. 산소, 알루미늄의 바람직한 함유량은 각각, 15 내지 80 원자%이다. 또한, 할로겐 및 인 이외의 불순물이, C이면 10 원자% 미만, N이면 15 원자% 미만, 그 밖의 불순물이면 7 원자% 미만의 함유량은 허용된다.
[Zr/Cu비(원자%)]
표면 산화 피막(2)은 표면 산화 피막(2) 중에 존재하는 지르코늄과 동의 Zr/Cu비(원자%비)를 0.02 이상으로 한다. Zr/Cu비(원자%비)를 0.02 이상으로 하는 표면 산화 피막(2)으로 함으로써, 접착제와 표면 산화 피막(2)과의 계면에 있어서 동해가 억제되고, 그 결과 접착 내구성이 향상된다. 표면 산화 피막(2) 중의 Zr/Cu비(원자%비)의 상한 규정은 없지만, Zr/Cu비(원자%비)가 500을 초과하면 효과는 포화한다. 따라서, Zr/Cu비(원자%비)는 500 이하가 바람직하다. 또한 동의 농도는 0.02 내지 2 원자%, 지르코늄의 농도는 0.02 내지 40 원자%가 바람직하다. 또, Zr/Cu비(원자%)는 바람직하게는 0.05 이상, 더욱 바람직하게는 0.1 이상이다.
또한, Zr/Cu비는 표면 산화 피막(2) 중의 모든 금속 원소량[실리콘(Si)을 함유할 경우에는 실리콘(Si)을 함유하는 모든 금속량]에 대한 지르코늄량, 동량(원자%)의 비이며, 예를 들어 실리콘(Si)을 함유할 경우, 실리콘 및 함유 금속량에 대한 지르코늄량, 동량(원자%)의 비다.
지르코늄을 표면 산화 피막(2)에 함유시키는 방법으로서는, 예를 들어 질산 지르코늄(정식명 : 이질산 산화 지르코늄, 관용명 : 옥시 질산 지르코늄, 질산 지르코닐, 질산 지르콘 등), 황산 지르코늄, 아세트산 지르코늄과 같은 지르코늄염의 수용액으로 표면 산화 피막(2)을 표면 처리하는 것을 들 수 있다. 또한, 표면 산화 피막(2)의 지르코늄량은 표면 처리의 처리 시간, 온도, 표면 처리액의 농도, pH를 조정함으로써 원하는 Zr/Cu비가 되도록 조정할 수 있다.
(표면 산화 피막 중의 원소량 측정법)
기판(1)의 표면에 형성된 표면 산화 피막(2) 중의 원소량(지르코늄량, 동량, 마그네슘량, 알루미늄량, 규소량 등)은 GD-OES[그로우 방전 발광 분석 장치(Glow Discharge Optical Emission Spectroscopy)]에 의해 측정되어, 표면 산화 피막(2)의 깊이 방향 프로파일에 있어서 산소량의 측정값이 15 원자% 이하가 되는 깊이까지 측정했을 때의 실리콘(Si) 및 함유 금속량에 대한 소정 원소의 측정 최대값을 원소량(원자%)으로 했다. 또, 원소량은 표면 산화 피막(2)의 표면에 있어서의 몇 군데의 측정 결과의 평균값으로 할 수 있는 것은 물론이다.
도 1의 (b)에 도시한 바와 같이, 본 발명에 관한 알루미늄 합금판(10A)은 표면 산화 피막(2)의 표면에, 접착제로 이루어지는 접착제층(3)을 더 구비하는 것이 바람직하다.
<접착제층>
이 접착제층(3)을 구성하는 접착제로서는, 특별히 한정되는 것은 아니며, 종래부터 알루미늄 합금판을 접합할 때에 사용되어 온 접착제를 사용할 수 있다. 예를 들어, 열 경화형의 에폭시 수지, 아크릴 수지, 우레탄 수지 등을 들 수 있다. 접착제층(3)의 두께는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 10 내지 500㎛가 바람직하고, 50 내지 400㎛가 더욱 바람직하다. 접착제층(3)의 두께가 10㎛ 미만인 경우에는 알루미늄 합금판(10A)과, 다른 접착제층을 구비하고 있지 않은 알루미늄 합금판(10)[도 1의 (a) 참조]을 접착제층(3)을 개재하여 높은 접착 내구성으로 접합할 수 없는 경우가 있다. 즉, 후기하는 도 3의 (c)의 접합체(20B)의 접착 내구성이 저하되는 경우가 있다. 접착제층(3)의 두께가 50O㎛를 초과할 경우에는, 접착 강도가 작아지는 경우가 있다.
<<알루미늄 합금판의 제조 방법>>
다음에, 상기한 알루미늄 합금판의 제조 방법에 대해서, 도 2를 참조해서 설명한다. 또, 알루미늄 합금판의 구성에 대해서는, 도 1의 (a), (b)를 참조한다.
알루미늄 합금판(10)의 제조 방법은, 기판 제작 공정 S1과, 표면 산화 피막 형성 공정 S2를 포함하는 것이다. 이하, 각 공정에 대해서 설명한다.
<기판 제작 공정>
기판 제작 공정 S1은 압연에 의해 기판(1)을 제작하는 공정이다. 구체적으로는, 이하와 같은 순서로 기판(1)을 제작하는 것이 바람직하다.
소정의 조성을 갖는 알루미늄 합금을 연속 주조에 의해 용해, 주조해서 주괴를 제조하고(용해 주조 공정), 상기 제조된 주괴에 균질화 열 처리를 한다(균질화 열 처리 공정). 다음에, 상기 균질화 열 처리 된 주괴에, 열간 압연을 하여 열연판을 제조한다(열간 압연 공정). 계속해서, 열연판에 300 내지 580℃에서 초벌 어닐링 또는 중간 어닐링을 행하고, 최종 냉간 압연율 5% 이상의 냉간 압연을 적어도 1회 실시하여, 소정의 판 두께의 냉연판[기판(1)]을 제조한다(냉간 압연 공정). 초벌 어닐링 또는 중간 어닐링의 온도를 300℃ 이상으로 함으로써, 성형성 향상의 효과가 더욱 발휘되고, 580℃ 이하로 함으로써, 버닝(burning) 발생에 의한 성형성의 저하를 억제하기 쉬워진다. 최종 냉간 압연율을 5% 이상으로 함으로써, 성형성 향상의 효과가 더욱 발휘된다. 또, 균질화 열 처리, 열간 압연의 조건은, 특별히 한정되는 것은 아니며, 열연판을 보통 얻는 경우의 조건이면 된다. 또한, 중간 어닐링은 행하지 않아도 된다.
<표면 산화 피막 형성 공정>
표면 산화 피막 형성 공정 S2는 앞의 공정 S1에서 제작된 기판(1)의 표면에 표면 산화 피막(2)을 형성시키는 공정이다. 그리고 예를 들어, 기판(1)을 가열 처리하고, 계속해서 표면 처리를 행함으로써, 표면 산화 피막(2)의 Zr/Cu비를 소정 범위로 조정하는 공정이다.
(가열 처리)
가열 처리는 기판(1)을 400 내지 580℃로 가열하여, 기판(1)의 표면에, 표면 산화 피막(2)을 구성하는 산화 피막을 형성하는 것이다. 또한, 가열 처리는 알루미늄 합금판(10)의 강도를 조정하는 것이기도 하다. 또, 가열 처리는 가열 속도 100℃/분 이상의 급속 가열로 하는 것이 바람직하다.
그리고 가열 처리는 기판(1)이 열 처리형 알루미늄 합금으로 이루어지는 경우에는 용체화 처리이며, 기판(1)이 비열 처리형 알루미늄 합금으로 이루어지는 경우에는, 어닐링(최종 어닐링)에 있어서의 가열 처리다.
가열 온도 400℃ 이상으로 급속 가열함으로써, 알루미늄 합금판(10)의 강도, 및 그 알루미늄 합금판(10)의 도장 후 가열(베이킹)한 후의 강도가 더욱 높아진다. 가열 온도 580℃ 이하로 급속 가열함으로써, 버닝 발생에 의한 성형성의 저하가 억제된다.
(표면 처리)
표면 처리는 산화 피막이 형성된 기판(1)의 표면에 표면 처리를 행하는 것으로, 이 표면 처리에 의해, 상기 가열 처리로 형성된 산화 피막, 즉, 산화 피막이 표면 처리된 표면 산화 피막(2)의 Zr/Cu비가 소정 범위로 조정된다.
표면 처리에서는 표면 처리액으로서, 농도가 0.01 내지 15질량%, pH가 5 미만인 지르코늄염 수용액을 사용한다. 또한, 표면 처리에서는 pH를 조정하기 위해서 질산, 황산 등의 산을 첨가해도 좋다. 또한, 표면 처리에서는 처리 온도가 10 내지 90℃, 처리 시간이 1 내지 30초다. 이 후, 물 세척하고 건조시킨다. 이 표면 처리는, 예를 들어 산화 피막이 형성된 기판(1)에 대하여, 샤워나 분무함으로써 지르코늄염 수용액을 분사하는 것, 지르코늄염 수용액 속을 통과시키는 것, 또는 지르코늄염 수용액에 침지함으로써, 기판(1)의 표면 처리를 행할 수 있다. 또한, 표면 처리액으로서는 할로겐 및 인을 함유하지 않는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
표면 처리액으로서, 0.01 내지 15 질량%의 지르코늄염 수용액을 사용함으로써, 표면 산화 피막(2)의 Zr/Cu비가 0.02 이상이 된다. 지르코늄염 수용액의 농도가 0.01질량% 미만에서는, 표면 산화 피막(2)의 지르코늄량이 적어, 표면 산화물 중에 존재하는 동에 적당한 만큼의 지르코늄량을 확보할 수 없어, 알루미늄 합금판(10)의 접착 내구성을 확보할 수 없다. 한편, 지르코늄염 수용액의 농도가 15 질량%를 초과하면, 표면 산화 피막(2)의 지르코늄량이 많아져, 접착 내구성의 향상 효과는 포화한다. 따라서, 지르코늄염 수용액의 농도는 0.01 내지 15 질량%로 한다.
표면 처리액으로서의 지르코늄염 수용액의 pH가 5 이상에서는, 표면 처리액의 안정성이 저하되어, 표면 처리액 중에 침전이 발생하기 쉬워진다. 표면 처리액 중에 침전이 발생하면, 알루미늄 합금판(10)의 판 표면에 침전이 이물질로서 압입되어, 외관 불량이 되므로 바람직하지 않다. 표면 처리액으로서의 지르코늄염 수용액의 pH는 5 미만이 바람직하다.
표면 처리액으로서의 지르코늄염 수용액의 처리 온도가 10℃ 미만 또는 처리 시간이 1초 미만에서는, 표면 산화 피막(2)의 지르코늄량이 적어, 표면 산화물 중에 존재하는 동에 적당한 만큼의 지르코늄량을 확보할 수 없어, 알루미늄 합금판(10)의 접착 내구성을 확보할 수 없다. 한편, 지르코늄염 수용액의 처리 온도가 90℃를 초과하거나, 또는 처리 시간이 30초를 초과하면, 표면 산화물 중에 존재하는 동에 적당한 만큼의 지르코늄량을 충분히 확보할 수 있어, 접착 내구성의 향상 효과는 포화한다. 따라서, 지르코늄염 수용액의 처리 온도는 10 내지 90℃, 처리 시간은 1 내지 30초로 한다.
또한, 본 발명은 기판(1) 중의 동에 의해 마그네슘의 표면 농화를 줄일 수 있으므로, 상기한 지르코늄염 수용액에서의 표면 처리에 앞서, 기판(1)의 전처리로서 질산, 황산 등의 산을 사용한 표면 처리, 소위 산 세정을 특별히 행할 필요도 없다. 그러나 전처리를 행함으로써 표면 마그네슘량을 더욱 줄임으로써, 보다 안정된 접착성을 얻는 것도 가능하다. 그리고 산 세정의 조건으로서는, 산 농도가 0.5 내지 6N, pH가 1 미만, 세정 온도가 20 내지 80℃, 세정 시간이 1 내지 100초가 바람직하다.
다음에, 접착제층(3)을 구비한 알루미늄 합금판(10A)의 제조 방법에 대해서 설명한다. 알루미늄 합금판(10A)의 제조 방법은, 기판 제작 공정 S1과, 표면 산화 피막 형성 공정 S2와, 접착제층 형성 공정 S3을 포함하는 것이다. 기판 제작 공정 S1, 표면 산화 피막 형성 공정 S2는 상기한 바와 같으므로, 설명을 생략한다.
<접착제층 형성 공정>
접착제층 형성 공정 S3은, 상기 공정 S2에서 형성된 표면 산화 피막(2)의 표면에, 접착제로 이루어지는 접착제층(3)을 형성시키는 공정이다. 접착제층(3)의 형성 방법에 대해서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 접착제가 고체인 경우에는, 이것을 용제에 용해시켜서 용액으로 한 후에, 또한 접착제가 액상일 경우에는 그대로 표면 산화 피막(2)의 표면에 분무하거나, 도포하는 방법을 들 수 있다.
알루미늄 합금판(10, 10A)의 제조 방법은, 이상 설명한 바와 같지만, 알루미늄 합금판(10, 10A)의 제조를 행하는 데 있어서, 상기 각 공정에 악영향을 주지 않는 범위에서, 상기 각 공정 사이 혹은 전후에, 다른 공정을 포함시켜도 좋다. 예를 들어, 상기 표면 산화 피막 형성 공정 S2 또는 접착제층 형성 공정 S3 후에 예비 시효 처리를 하는 예비 시효 처리 공정을 마련해도 좋다. 예비 시효 처리는, 72 시간 이내에 40 내지 120℃에서 8 내지 36 시간의 저온 가열함으로써 행하는 것이 바람직하다. 이 조건으로 예비 시효 처리함으로써, 성형성, 및 베이킹 후의 강도 향상을 도모할 수 있다. 그 밖에, 예를 들어 알루미늄 합금판(10, 10A)의 판 표면의 이물질을 제거하는 이물질 제거 공정이나, 각 공정에서 발생한 불량품을 제거하는 불량품 제거 공정 등을 포함시켜도 좋다.
그리고 제조된 알루미늄 합금판(10, 10A)은 접합체의 제작 전 또는 자동차용 부재에 대한 성형 전, 그 표면에 프레스유가 도포된다. 프레스유는 에스테르 성분을 함유하는 것이 주로 사용된다. 다음에, 본 발명에 관한 알루미늄 합금판(10, 10A)에 프레스유를 도포하는 방법에 대해서 설명한다. 프레스유의 도포 방법으로서는, 예를 들어 에스테르 성분으로서 올레산 에틸을 함유하는 프레스유에, 알루미늄 합금판(10, 10A)을 침지시키는 것만으로 충분하다. 에스테르 성분을 함유하는 프레스유를 도포하는 방법이나 조건은, 특별히 한정되는 것은 아니며, 통상의 프레스유를 도포하는 방법이나 조건을 널리 적용할 수 있다. 또한, 에스테르 성분도 올레산 에틸에 한정되는 것은 아니며, 스테아린산 부틸이나 소르비탄 모노 스테아레이트 등, 다양한 것을 이용할 수 있다.
<<접합체>>
다음에, 본 발명에 관한 접합체에 대해서 설명한다. 또, 이하에서는 알루미늄 합금판(10, 10A)은 한쪽 면에 표면 산화 피막(2)을 구비하는 것[도 1의 (a), (b) 참조]으로 설명한다. 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이, 접합체(20)는 2개의 알루미늄 합금판(10, 10)과, 접착 부재(11)를 구비한다. 구체적으로는, 접합체(20)는 알루미늄 합금판끼리(10, 10)가 접착 부재(11)를 개재하여 접합되어 있다. 그리고 접착 부재(11)는 일면은 한쪽 알루미늄 합금판(10)의 표면 산화 피막(2) 측에 접합되고, 다른 면은 다른 쪽 알루미늄 합금판(10)의 표면 산화 피막(2) 측에 접합되어 있다. 그 결과, 2개의 알루미늄 합금판(10, 10)의 표면 산화 피막(2, 2)의 각각은, 접착 부재(11)를 개재하여 서로 대향하도록 배치되게 된다.
<알루미늄 합금판>
알루미늄 합금판(10)에 대해서는, 상기한 바와 같으므로 설명을 생략한다.
<접착 부재>
접착 부재(11)는 접착제로 이루어지는 것으로, 상기한 접착제층(3)과 같은 것이다. 구체적으로는, 접착 부재(11)는 열 경화형의 에폭시 수지, 아크릴 수지, 우레탄 수지 등의 접착제로 이루어진다. 또한, 접착 부재(11)의 두께는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 바람직하게는 10 내지 500㎛, 더욱 바람직하게는 50 내지 200㎛이다.
접합체(20)에서는, 상기한 바와 같이, 동과 마그네슘의 함유량을 소정비로 한 기판(1)을 사용하는 동시에, 접착 부재(11)의 양면이 지르코늄과 동의 함유량을 소정비로 한 표면 산화 피막(2)에 접합되어 있으므로, 접합체(20)를 자동차용 부재에 사용했을 때, 고온 습윤 환경에 노출되어도, 접착 부재(11)와 표면 산화 피막(2)과의 계면의 접착 강도의 저하가 억제되어, 접착 내구성이 향상된다. 게다가, 접착 부재(11)를 구성하는 접착제의 종류에 영향을 받지 않고, 종래부터 알루미늄 합금판의 접합에 사용되고 있는 접착제 전반에 있어서 계면에서의 접착 내구성이 향상된다.
도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 접합체(20A)는 상기한 접합체(20)의 2개의 알루미늄 합금판(10, 10)[도 3의 (a) 참조] 중 한쪽에 제2 알루미늄 합금판(12)을 사용한 것이다. 구체적으로는, 알루미늄 합금판(10)으로 이루어지는 제1 알루미늄 합금판(10a)에, 접착 부재(11)를 개재하여 알루미늄 합금으로 이루어지는 제2 알루미늄 합금판(12)이 접합되고, 접착 부재(11)는 제1 알루미늄 합금판(10a)의 표면 산화 피막(2) 측에 접합되어 있다. 또, 제1 알루미늄 합금판(10a)은 알루미늄 합금판(10)으로 이루어지고, 알루미늄 합금판(10)은 상기한 바와 같으므로, 설명을 생략한다.
<제2 알루미늄 합금판>
제2 알루미늄 합금판(12)은, 상기한 기판(1)과 같은 것으로, 구체적으로는 JIS에 규정되거나, 또는 JIS에 근사하는 다양한 비 열 처리형 알루미늄 합금 또는 열 처리형 알루미늄 합금으로 이루어진다.
접합체(20A)에서는 접착 부재(11)의 한쪽 면이 표면 산화 피막(2) 측에 접합되어 있으므로, 상기한 접합체(20)와 마찬가지로, 접합체(20A)를 자동차용 부재에 사용했을 때, 고온 습윤 환경에 노출되어도 계면에서의 접착 내구성이 향상되고, 게다가 접착 내구성은 접착제의 종류에 영향을 받지 않는다.
도 3의 (c)에 도시한 바와 같이, 접합체(20B)는 접착제층(3)을 구비한 알루미늄 합금판(10A)[도 1의 (b) 참조]과, 접착제층(3)을 구비하고 있지 않은 알루미늄 합금판(10)을 구비한다. 구체적으로는, 알루미늄 합금판(10A)의 접착제층(3) 측에, 알루미늄 합금판(10)의 표면 산화 피막(2)이 접합된 것이다. 그 결과, 2개의 알루미늄 합금판(10A, 10)의 표면 산화 피막(2, 2)의 각각은, 알루미늄 합금판(10A)의 접착제층(3)을 개재하여 서로 대향하도록 배치되게 된다. 또, 2개의 알루미늄 합금판(10A, 10)에 대해서는, 상기한 바와 같으므로 설명을 생략한다.
접합체(20B)에서는 접착제층(3)의 양면이 표면 산화 피막(2) 측에 접합되어 있으므로, 상기한 접합체(20)와 마찬가지로, 접합체(20B)를 자동차용 부재에 사용했을 때, 고온 습윤 환경에 노출되어도 계면에서의 접착 내구성이 향상되고, 게다가 접착 내구성은 접착제의 종류에 영향을 받지 않는다.
도 3의 (d)에 도시한 바와 같이. 접합체(20C)는, 상기한 접합체(20B)의 접착제층(3)을 구비하고 있지 않은 알루미늄 합금판(10)[도 3의 (c) 참조] 대신에 제2 알루미늄 합금판(12)을 사용한 것이다. 구체적으로는, 접착제층(3)을 구비한 알루미늄 합금판(10A)으로 이루어지는 제1 알루미늄 합금판(10Aa)에, 알루미늄 합금으로 이루어지는 제2 알루미늄 합금판(12)이 접합된 것이며, 제2 알루미늄 합금판(12)은 제1 알루미늄 합금판(10Aa)의 접착제층(3) 측에 접합되어 있다. 또, 제1 알루미늄 합금판(10Aa)은 알루미늄 합금판(10A)으로 이루어지고, 알루미늄 합금판(10A)은 상기한 바와 같으므로 설명을 생략한다. 또한, 제2 알루미늄 합금판(12)은 상기한 바와 같으므로 설명을 생략한다.
접합체(20C)에서는, 접착제층(3)의 한쪽 면이 표면 산화 피막(2) 측에 접합되어 있으므로, 상기한 접합체(20)와 마찬가지로, 접합체(20C)를 자동차용 부재에 사용했을 때, 고온 습윤 환경에 노출되어도 계면에서의 접착 내구성이 향상되고, 게다가 접착 내구성은 접착제의 종류에 영향을 받지 않는다.
접합체(20, 20A 내지 20C)의 제조 방법, 구체적으로 접합 방법은, 종래 공지의 접합 방법이 사용된다. 그리고 접착 부재(11)의 형성 방법은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 미리 접착제에 의해 제작한 접착 부재(11)를 사용해도 좋고, 접착제를 표면 산화 피막(2)의 표면에 분무 또는 도포함으로써 형성해도 좋다. 또, 접합체(20, 20A 내지 20C)는 알루미늄 합금판(10, 10A)과 마찬가지로, 자동차용 부재에 대한 성형 전, 그 표면에 프레스유를 도포해도 좋다.
접합체(20, 20A 내지 20C)에 있어서, 도시하지 않았지만, 알루미늄 합금판(10, 10A)[제1 알루미늄 합금판(10a, 10Aa)]으로서 양면에 표면 산화 피막(2)을 구비하는 것을 사용한 경우에는, 접착 부재(11) 또는 접착제층(3)을 개재하여, 알루미늄 합금판(10, 10A)[제1 알루미늄 합금판(10a, 10Aa)] 또는 제2 알루미늄 합금판(12)을 더 접합하는 것이 가능해진다.
<<자동차용 부재>>
다음에, 본 발명에 관한 자동차용 부재에 대해서 설명한다.
도시하지 않았지만, 자동차용 부재는 상기한 접합체(20, 20A 내지 20C)로 제조되는 것이다. 그리고 자동차용 부재는, 예를 들어 자동차용 패널 등이다. 또한, 자동차용 부재의 제조 방법은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 종래 공지의 제조 방법을 사용한다. 예를 들어, 상기한 접합체(20, 20A 내지 20C)에 절단 가공, 프레스 가공 등을 실시해서 소정 형상의 자동차용 부재를 제조한다. 또, 자동차용 부재는, 상기한 접합체(20, 20A 내지 20C)로 제조되므로, 고온 습윤 환경에 노출되어도 계면에서의 접착 내구성이 향상된다.
<실시예>
다음에, 본 발명의 알루미늄 합금판에 대해서, 본 발명의 요건을 충족시키는 실시예와, 본 발명의 요건을 충족시키지 않는 비교예를 대비시켜 구체적으로 설명한다.
JIS 규정의 6022 규격(Mg : 0.65 질량%, Si : 1.05 질량%, Cu : 0.01질량%), 6016 규격(Mg : 0.57 질량%, Si : 1.11 질량%, Cu : 0.12 질량%), 6111 규격(Mg : 0.71 질량%, Si : 0.97 질량%, Cu : 0.73 질량%)의 6000계 알루미늄 합금을 사용하여, 상기한 제조 방법에 의해, 알루미늄 합금 냉연판(판 두께 1㎜)을 제작했다. 그리고 이 냉연판을 길이 100㎜×폭 25㎜로 절단해서 기판으로 했다. 이 기판을 알칼리 탈지하고, 기판을 실체 도달 온도 550℃까지 가열 처리하고 냉각한 후, 질산을 첨가해서 pH를 4 미만으로 조정한 질산 지르코늄을 0.01 내지 15 질량% 함유하는 수용액에 10 내지 80℃에서 2 내지 20초 침지함으로써, 기판의 양면에 지르코늄량, 마그네슘량 및 질소량이 제어된 표면 산화 피막이 형성된 알루미늄 합금판을 제작했다. 계속해서, 물 세척·건조하여, 시험 제공재(No.1 내지 7)로 했다.
상기한 시험 제공재(No.1 내지 7)에 대하여, 고주파 글로우 방전 발광 분광 분석[GD-OES(호리바·죠반이본샤 제조, 형식 JY-500ORF)]으로, 표면 산화 피막의 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 지르코늄(Zr), 동(Cu) 등의 함유 금속 원소 및 Si를 측정했다. 실리콘(Si) 및 함유 금속량에 대한 지르코늄량, 동량(원자%)을 표 1에 나타낸다. 또한 각 원소량은 산화 피막 중의 최대값으로 했다.
다음에, 시험 제공재(No.1 내지 7)를 사용하여, 이하의 평가를 행했다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.
<응집 파괴율(접착 내구성)>
도 4의 (a), (b)에 도시한 바와 같이, 구성이 동일한 2매의 시험 제공재(25㎜ 폭)의 단부를, 열 경화형 에폭시 수지계 접착제에 의해 랩 길이 13㎜(접착 면적 : 25㎜×13㎜)가 되도록 포개어 부착했다. 여기에서 사용한 접착제 A는 열 경화형 에폭시 수지계 접착제(비스페놀 A형 에폭시 수지량 30 내지 40%, 바륨 페라이트 첨가 있음), 접착제 B는 열 경화형 에폭시 수지계 접착제(비스페놀 A형 에폭시 수지량 40 내지 50%, 바륨 페라이트 첨가 없음)이다. 그리고 접착제층의 막 두께가 150㎛가 되도록 미량의 글라스 비드(Glass Bead)(입경 150㎛)를 접착제에 첨가해서 조절했다. 포갠 후 30분간 실온에서 건조시키고, 그 후, 170℃에서 20분간 가열하고, 열 경화 처리를 했다. 그 후, 실온에서 24시간 정치해서 접착 시험체를 제작했다.
제작한 접착 시험체를, 초기와, 50℃에서 상대 습도 95%의 고온 습윤 환경에 15일간 유지 후의 2개의 시험 조건으로, 인장 시험기에 의해 50㎜/분의 속도로 인장하여, 접착 부분의 접착제의 응집 파괴율을 평가했다. 응집 파괴율은 하기의 식(1)과 같이 구했다. 식(1)에 있어서, 접착 시험체의 인장 후의 한쪽을 시험편 A, 다른 쪽을 시험편 B로 했다.
응집 파괴율(%)=100-{(시험편 A의 계면 박리 면적/시험편 A의 접착 면적)×100}+{(시험편 B의 계면 박리 면적/시험편 B의 접착 면적)×100}···(1)
또, 각 시험 조건 모두 3개씩 제작하여, 응집 파괴율은 3개의 평균값으로 했다. 또한, 평가 기준은 응집 파괴율이 70% 미만을 불량 「×」, 70% 이상 80% 미만을 약간 불량 「△」, 80% 이상 90% 미만을 양호 「○」, 90% 이상을 우수 「◎」로 했다.
Figure 112013009910007-pat00001
표 1에 나타낸 바와 같이, 제1 내지 제4 실시예는 기판의 성분비인 Mg/Cu비 및 표면 산화 피막에 함유되는 Zr과 Cu의 Zr/Cu비가 규정 범위를 충족시키고 있고, 고온 습윤 후의 응집 파괴율이 양호 「○」이상의 결과가 되었다. 또한, 그때의 산화 피막 중에 있어서의 Mg량은 제1 실시예에서 20.8 원자%, 제2 실시예에서 20.4 원자%, 제3 실시예에서 26.3 원자%, 제4 실시예에서 25.4 원자%였다.
제1 비교예는 기판 중의 동이 적어, 기판 중의 마그네슘이 동에 반해 많기 때문에, 규정된 Mg/Cu비보다도 크므로, 기판 표면에 대한 농화가 커져, 고온 습윤 후의 응집 파괴율이 약간 불량 「△」이 되었다. 또한, 제2, 제3 비교예는 표면 산화 피막에 함유되는 Zr과 Cu의 Zr/Cu비가 규정값보다 작아, Cu에 의한 동해가 발생하여, 고온 습윤 후의 응집 파괴율이 약간 불량 「△」혹은 불량 「×」이 되었다. 또한, 그때의 산화 피막 중에 있어서의 Mg량은 제1 비교예에서 42.0 원자%, 제2 비교예에서 22.1 원자%, 제3 비교예에서 27.3 원자%였다.
이상, 본 발명에 관한 알루미늄 합금판, 및 이것을 사용한 접합체 및 자동차용 부재에 대해서 실시 형태 및 실시예를 나타내어 상세하게 설명했지만, 본 발명의 취지는 상기한 내용에 한정되는 일 없이, 그 권리 범위는 특허청구 범위의 기재를 기초로 하여 해석되어야만 한다. 또, 본 발명의 내용은 상기한 기재를 기초로 하여 개변·변경 등 할 수 있는 것은 물론이다.
1 : 알루미늄 합금 기판(기판)
2 : 표면 산화 피막
3 : 접착제층
10, 10A : 알루미늄 합금판
10a, 10Aa : 제1 알루미늄 합금판
11 : 접착 부재
12 : 제2 알루미늄 합금판
20, 20A, 20B, 20C : 접합체

Claims (9)

  1. 알루미늄 합금 기판과, 이 알루미늄 합금 기판의 표면에 형성된 표면 산화 피막을 구비한 알루미늄 합금판이며,
    상기 알루미늄 합금 기판이 Mg과 Cu를 함유하고, 이 Mg과 Cu와의 비[Mg/Cu(질량%비)]가 50 이하이며,
    상기 표면 산화 피막이 Zr과 Cu를 함유하고, 이 Zr과 Cu와의 비[Zr/Cu(원자%비)]가 0.02 이상인 것을 특징으로 하는, 알루미늄 합금판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 표면 산화 피막의 표면에, 접착제로 이루어지는 접착제층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 알루미늄 합금판.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 기판이 Al-Mg계 합금, Al-Cu-Mg계 합금, Al-Mg-Si계 합금 또는 Al-Zn-Mg계 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 알루미늄 합금판.
  4. 제1항에 기재된 알루미늄 합금판끼리가 접착제로 이루어지는 접착 부재를 개재하여 접합된 접합체이며,
    상기 접착 부재는 2개의 상기 알루미늄 합금판의 표면 산화 피막 측에 접합되어, 2개의 상기 알루미늄 합금판의 표면 산화 피막의 각각은, 상기 접착 부재를 개재하여 서로 대향하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 접합체.
  5. 제1항에 기재된 알루미늄 합금판에, 접착제로 이루어지는 접착 부재를 개재하여 알루미늄 합금 기판이 접합된 접합체이며,
    상기 접착 부재는 상기 알루미늄 합금판의 표면 산화 피막 측에 접합되어 있는 것을 특징으로 하는, 접합체.
  6. 제2항에 기재된 알루미늄 합금판의 접착제층 측에, 제1항에 기재된 알루미늄 합금판이 접합된 접합체이며,
    2개의 상기 알루미늄 합금판의 표면 산화 피막의 각각은, 상기 접착제층을 개재하여 서로 대향하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 접합체.
  7. 제2항에 기재된 알루미늄 합금판에, 알루미늄 합금 기판이 접합된 접합체이며,
    상기 알루미늄 합금 기판은 상기 알루미늄 합금판의 접착제층 측에 접합되어 있는 것을 특징으로 하는, 접합체.
  8. 제4항, 제5항 및 제7항 중 어느 한 항에 기재된 접합체로 제조되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 부재.
  9. 제6항에 기재된 접합체로 제조되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 부재.
KR1020130011887A 2012-02-03 2013-02-01 알루미늄 합금판, 및 이것을 사용한 접합체 및 자동차용 부재 KR101516472B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012021500A JP2013159806A (ja) 2012-02-03 2012-02-03 アルミニウム合金板、これを用いた接合体および自動車用部材
JPJP-P-2012-021500 2012-02-03

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130090371A KR20130090371A (ko) 2013-08-13
KR101516472B1 true KR101516472B1 (ko) 2015-05-04

Family

ID=48923120

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130011887A KR101516472B1 (ko) 2012-02-03 2013-02-01 알루미늄 합금판, 및 이것을 사용한 접합체 및 자동차용 부재

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2013159806A (ko)
KR (1) KR101516472B1 (ko)
CN (1) CN103243244B (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015157967A (ja) * 2014-02-21 2015-09-03 株式会社神戸製鋼所 アルミニウム合金板、接合体及び自動車用部材
JP2016089261A (ja) * 2014-11-11 2016-05-23 株式会社神戸製鋼所 アルミニウム合金材、接合体、自動車用部材、及びアルミニウム合金材の製造方法
US20190194780A1 (en) * 2017-12-21 2019-06-27 Novelis Inc. Aluminum alloy articles having improved bond durability and inert surface aluminum alloy articles and methods of making and using the same
CN112218962B (zh) 2017-12-21 2022-12-30 诺维尔里斯公司 展现出改善的粘结耐久性和/或具有含磷表面的铝合金产品及其制造方法
JP2020183078A (ja) * 2019-05-08 2020-11-12 トヨタ自動車株式会社 金属板部材の製造方法及び自動車車体の製造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004018992A (ja) 2002-06-20 2004-01-22 Furukawa Sky Kk 塗膜密着性および耐酸溶出性に優れたノンクロム型アルミニウム下地処理材
JP2006016673A (ja) 2004-07-02 2006-01-19 Sumitomo Light Metal Ind Ltd 機能性アルミニウム合金板及びその製造方法
JP2008101266A (ja) 2005-11-16 2008-05-01 Kobe Steel Ltd 表面安定性に優れたアルミニウム合金材

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59107055A (ja) * 1982-12-08 1984-06-21 Mitsubishi Alum Co Ltd アルミニウム系複合材
US5463804A (en) * 1994-08-31 1995-11-07 Aluminum Company Of America Coating aluminum alloy sheet to promote adhesive bonding for vehicle assemblies
JPH08283959A (ja) * 1995-04-07 1996-10-29 Shinko Alcoa Yuso Kizai Kk Al−Mg−Si系合金のジンケート処理材及びその製造方法
JP5374320B2 (ja) * 2009-11-04 2013-12-25 株式会社神戸製鋼所 接着耐久性に優れた表面処理アルミニウム合金材およびそのアルミニウム合金材の表面処理方法
JP5483566B2 (ja) * 2010-03-26 2014-05-07 株式会社神戸製鋼所 表面処理アルミニウム合金材、および該合金材を用いた接合体
JP5745788B2 (ja) * 2010-06-29 2015-07-08 株式会社神戸製鋼所 表面処理アルミニウム合金板およびその製造方法
CN102312233B (zh) * 2010-06-29 2013-10-30 株式会社神户制钢所 经表面处理的铝合金板及其制造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004018992A (ja) 2002-06-20 2004-01-22 Furukawa Sky Kk 塗膜密着性および耐酸溶出性に優れたノンクロム型アルミニウム下地処理材
JP2006016673A (ja) 2004-07-02 2006-01-19 Sumitomo Light Metal Ind Ltd 機能性アルミニウム合金板及びその製造方法
JP2008101266A (ja) 2005-11-16 2008-05-01 Kobe Steel Ltd 表面安定性に優れたアルミニウム合金材

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013159806A (ja) 2013-08-19
CN103243244B (zh) 2017-07-18
KR20130090371A (ko) 2013-08-13
CN103243244A (zh) 2013-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101970032B1 (ko) 차량 차체용 클래드 시트
EP4056364B1 (en) Clad aluminium alloy products and methods of making the same
WO2014045886A1 (ja) アルミニウム合金板、これを用いた接合体および自動車用部材
KR101516472B1 (ko) 알루미늄 합금판, 및 이것을 사용한 접합체 및 자동차용 부재
JP5968637B2 (ja) 表面処理アルミニウム合金板およびその製造方法
JP5745788B2 (ja) 表面処理アルミニウム合金板およびその製造方法
JP6457193B2 (ja) 接着耐久性に優れたアルミニウム合金材および接合体、または自動車部材
JP5745791B2 (ja) 表面処理アルミニウム合金板
KR101469324B1 (ko) 자동차용 알루미늄 합금판, 및 이것을 이용한 접합체 및 자동차용 부재
JP5968956B2 (ja) アルミニウム合金板、これを用いた接合体および自動車用部材
JP6290042B2 (ja) 接着耐久性に優れたアルミニウム合金材および接合体、または自動車部材
KR101362525B1 (ko) 알루미늄 합금판, 이것을 사용한 접합체 및 자동차용 부재
JP5969087B2 (ja) 表面処理アルミニウム合金板
JP2014173123A (ja) 表面処理アルミニウム合金板およびその製造方法
JP5661602B2 (ja) 自動車用アルミニウム合金板、これを用いた接合体および自動車用部材
JP2017155289A (ja) 表面処理アルミニウム合金板の製造方法
US20050205167A1 (en) Method for surface treatment of sheets and strips of aluminium alloy
JP6278882B2 (ja) 表面処理アルミニウム合金板およびその製造方法
US20230243060A1 (en) Thermally modified oxide based pretreatments for metals and methods of making the same
JP5969086B2 (ja) 表面処理アルミニウム合金板およびその製造方法
JP6247135B2 (ja) 接合用アルミニウム部材

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180328

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190328

Year of fee payment: 5