WO1993011278A1 - Aluminum alloy plate - Google Patents

Description

明 細 書

発明の名称

アル ミ ニウ ム合金板

技術分野

本発明は、 塗装用下地、 と く に電着塗装用下地 と しての リ ン酸塩処理性およ び塗装後耐食性に優れた アル ミ ニウ ム 合金板に関する。

背景技術

近年、 大気汚染防止の観点か ら、 自動車の燃費向上が叫 ばれ、. その一環と して、 車体の軽量化が推進 さ れてい る。 車体の軽量化 と しては、 鉄鋼材料の高張力化に よ る使用鋼 材の薄肉化が従来よ り 行われて き てい る が、 最近ではアル ミ ニゥ ム合金板の使用が注目 さ れてい る。 こ の合金板 と し ては、 日本工業規格 5 0 0 0 系 （ A l _ M g — C u 系） や 6 0 0 0 系 （ A 1 — M g— S i 系） な どの展伸材が主に使 用 されているが、 使用部位は、 フ ー ド、 ト ラ ン ク リ ッ ド、 フ ロ ン ト お よ び リ ア フ ェ ンダー な どの部位に止ま り 、 全体 に使用 される ま でには至っ ていない。

鉄鋼材料を使用 した 自動車の製造は、 通常、 部品を組み 立てて車体に した後、 脱脂、 リ ン酸塩処理、 カ チオ ン電着 下塗 り塗装、 中塗 り 塗装および上塗 り 塗装の工程で順次行 われているが、 アル ミ ニウ ム台金板の部品を一部に使用 し た場合 も こ の工程で製造されている。 従 っ て、 アル ミ ニゥ ム合金板に も リ ン酸塩処理性が要求さ れる。

しか しなが ら、 アル ミ ニウ ム合金板は、 リ ン酸塩処理件 に劣るため、 緻密で均一な リ ン酸塩皮膜が得られ難いとい う 問題があった。 このため、 塗装した場合、 塗膜下に腐食 が発生 し、 著しい塗膜ふ く れや糸状腐食が発生する場合が ノあった ₀

そこで、 かかる腐食の発生を防止するため、 アルミ ニゥ ム合金板部品を車体に組み込む前にァルミ ニゥム合金板部 品だけに予めク ロメ ー ト系の塗装下地処理を施 し、 その後 車体に組み込んでリ ン酸塩処理を施 して.、 鉄鋼材料部品に も塗装下地処理を施す方法やアルミ ニゥ ム合金板部品を車 体に組み込んだ後、 フ ッ化物のよ う なエツ チング剤の多.量 添加によ り アルミ ニウム合金板との反応性を高めた リ ン酸 塩処理剤で処理する方法な どが一部で試みられている。

しかし.、 前者の方法は、 作業が繁雑である とと もに、 車 体に組み込んだ後の リ ン酸塩処理の際にク ロメ ー 卜皮膜か ら有害なク ロムが溶出 し、 このク ロムがリ ン酸塩処理液中 に混入する という問題がある。 後者の方法に しても、 .鉄鋼 材料部品でも冷延鋼板や亜鉛系めつき鋼板のよ う な リ ン酸 塩処理性の異なった材料が使用 されているため、 これらの すべてにエ ッ チング剤添加の リ ン酸塩処理剤で良好な リ ン 酸塩皮膜を形成できる ものではなかった。

発明の開示

. 本発明は、 上記の問題に鑑み、 鉄鋼材料と同様の リ ン酸 塩処理性を有するアルミ ニウム合金板を提供する ものであ る。 すなわち、 本発明は、 アルミ ニウム合金板に A 1 一 Z n合金めつ きを施すこ とによ り リ ン酸塩処理性、 塗装後 耐食性を改善 した もので、 アル ミ ニウ ム合金板の少な く と も片面に Z n 含有率が 3 . 0 〜 5 O mass%の A 1 — Z n 合 金め つ きを 0. 2 〜 1 0 g Z m ²施 した こ と を特徴 と してい

リ ン酸塩処理は、 処理液中の遊離酸で被処理物を溶出 さ せて、 その溶出の際の p H上昇で亜鉛系のめ っ き鋼板の場 合は リ ン酸亜鉛 （ Hopeite) の結晶を、 ま た、 冷延鋼板の 場合は リ ン酸亜鉛鉄 （Phosphophyllite) の結晶を被処理 物の表面に析出 させる方法であ る が、 アル ミ ニ ウ ム合金板 の場合は表面に不動態皮膜が形成さ れている ため、 均一に エ ッ チ ングされ難い。

アル ミ ニウ ム合金板のエ ッ チ ング性を改善する には、 リ ン酸塩処理液と反応性の高い亜鉛をアル ミ ニ ウ ム合金板中 に含有させる方法、 亜鉛でアル ミ ニウ ム合金板の表面を被 覆する方法な どがあ る が、 前者の方法の場合、 亜鉛が ひ —

Λ 1 の結晶粒界に偏析する傾向があ る ため、 微細かつ緻密 な リ ン酸塩結晶が表面に析出 しない こ と が判明 した。 一方、 後者の方法によれば、 均一かつ緻密な結晶が表面に析出す るが、 リ ン酸塩層と下地アル ミ ニ ウ ム台金板 と の間に A 1 よ り耐食性の劣る亜鉛被覆層が存在する ため、 電着塗装後 に塗膜下の腐食が著 し く 発生 し易 く な り 、 耐食性が実用上 非常に不安定であ る こ とが判明 した。 そ こ で、 本発明では、 上記のよ う に、 A 1 — Z n 合金をアル ミ ニウ ム合金板の表 面にめっ き したのであ る。

図面の簡単な説明 W 11 78

- 4 - 図 1 は、 アル ミ ニウ ム合金板にめ "？ き した A l — Z n合 金の Z n 含有率と リ ン酸塩処理性および塗装後耐食性との 関係を示すグラ フである。

発明を実施するための最良の形態

図 1 は、 Z n 含有率の異なった A 1 — Z n合金めつきを

5 g Zm ²施したアル ミ ニウ ム合金板 （日本工業規格 5 0

5 2、 0材、 板厚 1 . 0 m m ) の リ ン酸塩処理性と電着塗 装後の耐食性 （ク ロ スカ ツ ト部からの塗膜ふ く れ幅の大小） を示 したグラ フであるが、 A I 一 Z n 合金の Z n 含有率が

3 mass%以上である と、 リ ン酸塩処理性が良好になる こ と を示-している。 Z n 含有率が 3 raass%未満である と、 均一 な リ ン酸塩結晶が析出 しないのは、 リ ン酸塩処理液との

応性が良好な Z n量が少ないこ とに起因 している。

—方、 図 1 は、 Z n含有率が 5 0 mass%を超える と、 電 着塗装後の耐食性が急激に低下する こ とを示しているが、 これは、 リ ン酸塩層の下側に Z n 含有率の高い Λ 1 - Z n 合金めつ き層が存在 しているため、 こ の層が選択的に腐食 される こ とに起因 している。 従って、 A 1 — Z n合金めつ きは、 Z n含有率を 3 . 0〜 5 0 mass%にする こ とが必要

で、 好ま し く は 5 . 0〜 3 0 mass である といえる。

A 1 一 Z n合金めつ きによ り アルミ ニウム合金板の リ ン 酸塩処理性を改善するには、 めっ き付着量を片面当た り

0. 2 gZ m ²以上にする必要がある。 0 . 2 g Z m ²未満で

ある と、 表面を完全に被覆できないため、 リ ン酸塩結晶が ' 不均一になって, ま う。 一方、 めっ き付.着量を多 く しても リ ン酸塩処理性は変わ らないが、 あ ま り 多 く する こ と は経 済的に不利にな る ので、 多 く と も片面当た り 1 0 g m ² で十分であ る。

A 1 — Z n合金め つ き は、 Z nが偏析せず、 Λ 1 中 に Z n力 ミ ク ロ的に均一に分散 した ものにする のが好ま しい。 かかる A 1 — Z n -合金め つ き は、 常温型溶融塩浴を用 いる 電気め つ き方法、 例えば、 塩化アル ミ ニ ウ ム と有機系窒素 含有ォニ ゥ ム塩化物 とか らな る溶融塩浴に塩化亜鉛を添加 した浴を甩いれば可能であ る。 ま た、 純 Λ 1 浴 と純 Z n浴 とを並べて配置 して、 両浴か ら Λ 1 と Z n と を同時に蒸着 する電子線加熱型蒸着め つ き 、 イ オ ンプ レ ー テ ィ ン グ、 ィ オ ンスパ ッ タ リ ング等の真空め つ き で行 っ て も よ い。 こ れ らのめつ き方法に よれば、 溶融め つ き の よ う に

Z nの偏析が起 こ らず、 溶融め つ き の場台 よ り Z nがめ つ き層中に均一に分散 した A 1 — Z n合金め つ き を施す こ と . ができ る。

アル ミ ニウ ム合金板への A 1 — Z n合金め つ き は、 片面 だけに塗装を施すのであれば、 片面だけでよ いが、 両面に 塗装を施す場合は両面に施す。

実施例 1

常法によ る電解脱脂、 酸洗を施 したアル ミ ニウ ム合金板 (日本工業規格 6 0 6 1、 0材、 板厚 1. 2 mm) に次の 条件で電解活性化処理、 電気 A 1 一 Z n合金め つ き を片面 に施 して、 Z n含有率およ びめ つ き 付着量の異な る A 1 —Z n合金め つ き アル ミ ニウ ム合金板を作製 した。 なお、 曰 本工業規格 6 0 6 1 の組成は次の通り である

成 分 S i F e C u M n M g C r 残部 raass% 0.65 0.48 0.30 0.06 0.93 0.18 A 1

( 1 ) 電解活性化処理

(浴組成》

ェチルイ ミ ダゾ リ ゥ ム ク ロライ ド 5 0 7 g / 1 塩化アル ミ ニウ ム 8 6 5 g Ζ 1 (処理条件）

浴温 8 0 °C 電流密度 0.5 k A m ² 処理時間 2 0秒

( 2 ) 電気 A l — Z n合金めつ き

(浴組成）

ェチノレイ ミ ダゾ リ ウ ム ク ロ ライ ド 5 ひ 7 g 1 塩化アル ミ ニウ ム 8 6 5 g X 1 塩化亚鉛 0. ： -〜 1 5 gノ 1

(めっ き条件）

浴温 8 0

めっき液流速 1. 0 m Z秒 電流密度 1.0〜 6. 0 k A m ² 次に、 こ の A 】 一 Z n合金めつ きアルミニウム合金板の リ ン酸塩処理性と塗装後耐食性とを次の要領で調査 した。 この結果を第 1表に示す。 なお、 比較例 N o . 1 7はジ ン ケー ト処理によ り アル ミ ニウ ム合金板上に亜鉛を被覆 した もので、 比較例 N o . 1 8は Λ 1 一 Z n合金めつ きを施さ ないアル ミ ニウ ム合金板であ る。

( 3 ) リ ン酸塩処理性

A 1 一 Z n 合金め つ き アル ミ ニ ウ ム台金扳を 4 0 °Cの脱 脂液 （曰本国に存在の 日本ペイ ン ト株式会社製の商品名 リ ド リ ン 1 0 8 9 を使用 した） に 1 5 秒間浸漬 して脱脂 した 後、 4 0 °Cの冷延鋼板およ び亜鉛系表面処理鋼板用 リ ン酸 塩処理剤 （日本ペイ ン ト株式会社製の商品名 S D 5 0 0 0 の標準濃度液を使用 した） に 2 分間浸漬する こ と に よ り リ ン酸塩処理を施 して、 表 ¾に析出 した リ ン酸塩皮膜の リ ン 酸塩結晶の析出形態を 1 0 0 0 掊の走査型電子顕微鏡で観 察 し、 以下の 3 水準で評価 した。

〇 緻密で均一な リ ン酸塩結晶が析出

Δ 粗 く 、 不均一な リ ン酸塩結晶が析出

X リ ン酸塩結晶がほ とん ど析出せず

( 4 ) 塗装後耐食性

上記方法で リ ン酸塩処理 した A 1 一 Z n 台金め つ き アル ミ ニゥ ム合金板にエポキ シ系樹脂系カ チオ ン型電着塗料 (日本ペイ ン ト株式会社製の商品名パ ワ ー ト ッ プ U 8 0 を 標準塗装条件で塗装 した） を 2 0 電着塗装 して、 塗膜 にめ つ き層に達する ク ロ スカ ツ ト を入れた後、 複合腐食試 験を実施 した。 複合腐食試験は 日本工業規格 Z 2 3 7 1 に準 じた塩水噴霧試験を 1 時間実施 して、 乾燥 した後湿潤 試験 （ 5 0 °C、 相対湿度 9 8 % ) を 7 時間実施 して、 再度 乾燥するェ稈を 1 サイ ク ルとするサイ ク ル試験を 5 0 サイ ク ル実施 して、 ク ロ スカ ッ ト か らの最大塗膜ふ く れ幅を測 定した

第 1 表

実施例 2

常法によ り脱脂 したアルミ ニウム合金板 （日本工業規格

5 0 5 2、 0材、 板厚 1 . 2 mm) を真空中で 2 0 0 °Cま で加熱 した後、 次の条件でイ オンビーム活性化処理、 蒸着 A 1 — Z n 合金めつ きを片面に施 して、 Z n含有率および め っ き付着量の異な る A 1 — Z n 合金め つ き アル ミ ニ ウ ム 合金板を作製 し、 実施例 1 と同要領で リ ン酸塩処理性、 塗 装後耐食性を調査 した。 第 2表に こ の結果を示す。 なお、 比較例 N o . 3 7 は亜鉛だけを蒸着め つ き した も のであ り 、 ま た、 日本工業規格 5 0 5 2 のアル ミ ニウ ム合金板組成は 次の通 り であ る。

成 分 S i F e C u M n M g C r 残部 mass% 0.05 0.25 0.03 0.03 2.60 0.21 A 1 ( 1 ) ィ ォ ン ビー ム活性化処理

真空度 1 x 1 0 "^ZP a

A r イ オ ン照射量 5 C m

( 2 ) 蒸着 A 1 一 Z n 合金め つ き

真空度 1 x 1 0 - ² P a め っ き方式 純 A 1 浴、 純 Z n 浴並置方式 蒸着浴の加熱方式 電子 ビー ム加熱 （スキ ャ ニ ン グ）

第 2表

産業上の利用可能性

以上のよ う に、 本発明の A 】 一 Z n合金めつ きアルミ 二 ゥム合金板は、 -リ ン酸塩処理剤と して、 鉄鋼材料の塗装前 処理に使用する ものを使用 しても、 リ ン酸塩処理性、 塗装 後耐食性に優れているので、 鉄鋼材料とアルミ ニウム合金 板とを使用 し、 、つ、 リ ン酸塩処理剤に鉄鋼材料甩の もの を使用 しなければな らない用途、 例えば、 自動車、 オー ト バイ 、 飛行機、 船な どに も使用でき る。

Claims

請 求 の 範 囲

1. アルミ ニゥム合金板の少な く と も片面に Z n含有率が

3. 0〜 5 0 mass%の A 1 — Z n合金めつ きを片面当た り 0. 2〜： L 0 g Zm ²施 したアルミ ニウム合金板。

2. Λ 1 — Z n合金めつ きの Z n含有率力 5. ひ〜 3 0 mass%である請求の範囲 1 に記載のアルミ ニウ ム合金板 〜

3. A 1 — Z n合金めつ きが電気めつ きで施 した ものであ る請求の範匪 1 に記載のアル ミ ニゥム合金板。

4. A 1 — Z n合金めつ きが真空めつ きで施 した ものであ ひ る請求の範囲 1 に記載のアル ミ ニウム合金板。