JP3129139B2 - 成形性及び陽極酸化処理性に優れた成形加工用アルミニウム板材 - Google Patents

成形性及び陽極酸化処理性に優れた成形加工用アルミニウム板材

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JP3129139B2 JP07055839A JP5583995A JP3129139B2 JP 3129139 B2 JP3129139 B2 JP 3129139B2 JP 07055839 A JP07055839 A JP 07055839A JP 5583995 A JP5583995 A JP 5583995A JP 3129139 B2 JP3129139 B2 JP 3129139B2
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健二郎 川合
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、機械部品、建材、自動
車部品、家庭用品、家電部品、車両内外装材等に使用さ
れる成形加工用アルミニウム板材であって、成形加工の
際に液体潤滑剤を使用しなくても、成形性に優れ、且つ
陽極酸化処理性に優れた成形加工用アルミニウム板材に
関するものである。尚、本明細書において特に断らない
限りアルミニウム板材の用語は、純アルミニウム板材と
アルミニウム合金板材を含むものとして用いる。
【0002】
【従来の技術】成形加工用アルミニウム板材は、軽く、
成形加工のし易いところから機械部品、建材、自動車部
品、家庭用品、家電部品、車両内外装材等にプレス成形
されて、広く使用されている。
【0003】成形加工用アルミニウム板材を用いてプレ
ス成形等の加工を施す際、プレスの金型と板材との潤滑
が不十分であると、プレス成形時に板材が局部的に金型
に焼き付き、板材に割れが生じたり、目的形状に成形出
来なかったりするので、一般的には板材表面にプレス成
形時に液体潤滑剤を塗布してプレス成形することが行な
われている。
【0004】しかしながら、プレス成形時に油性の液体
潤滑剤を使用すると、潤滑剤によるプレス作業環境の悪
化があり、更に油性潤滑剤を使用するとプレス成形後に
トリクロロエチレン等の有機溶剤によって脱脂する必要
がある。近年、オゾン層の破壊を防止し、地球環境保全
のため、トリクロロエチレン等の有機溶剤を使用しない
傾向にあり、油性潤滑剤を使用しなくてもプレス成形性
の良好な成形加工用アルミニウム板材が望まれている。
【0005】この様なことから、成形加工用アルミニウ
ム板材の表面にクロメート層を第一層として形成し、そ
の上部に潤滑剤を含む有機樹脂からなる第二層を形成し
たプレス油を必要としないプレス成形性、耐傷つき性、
耐糸錆性および鮮映性に優れた複合被覆アルミニウム板
又はアルミニウム合金板が提案されている(特開平5−
311454号公報)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記機械部品、建材、
自動車部品、家庭用品、家電部品、車両内外装材等にプ
レス成形されたアルミニウム又はアルミニウム合金部材
は、防食及び美観等のために陽極酸化処理や塗装が施さ
れることが多い。しかし、前記の特開平5−31145
4号公報に記載のプレス成形性、耐傷つき性、耐糸錆性
および鮮映性に優れた複合被覆アルミニウム板又はアル
ミニウム合金板は、クロメート皮膜と電気の不導体の有
機樹脂層が存在するので、成形加工後の塗装には支障が
ないが、陽極酸化処理が出来ないという問題があった。
【0007】本発明者らは、陽極酸化処理の前工程の水
洗、アルカリ処理等で容易に除去出来、その後の陽極酸
化処理に支障を来さない潤滑性有機樹脂皮膜について種
々研究を重ねた結果、プレス成形に必要な充分な潤滑性
と、水洗又はアルカリ処理で容易に除去できる有機樹脂
皮膜を見い出した。
【0008】本発明の目的は、上記従来技術の問題を解
決し、液体潤滑剤を使用しなくても成形加工に必要な充
分な潤滑性があると共に、陽極酸化処理が良好に行なえ
る成形性及び陽極酸化処理性に優れた成形加工用アルミ
ニウム板材を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、純アルミニウム板またはアルミニウム合金板
材の表面に、潤滑性を有する潤滑性有機皮膜を形成し、
前記潤滑性有機皮膜が、水溶性とアルカリ脱膜性の少な
くとも一方に優れ、かつ紫外線によって硬化するポリエ
ステルアクリレート樹脂にポリエチレン系ワックスとポ
リオレフィン系ワックスの一方又は両方を分散させた
のである。
【0010】
【0011】
【0012】
【作用】アルミニウム板材の表面に潤滑性ワックスを分
散させた潤滑性有機皮膜を形成することで、成形加工、
例えばプレス成形の際に液体潤滑剤であるプレス油を使
用しなくても良い。更にこの潤滑性有機皮膜は、水溶性
で容易に完全に除去できる有機物或いはアルカリ脱膜
性、即ちアルカリで容易に完全に除去できる有機物で構
成されることによって、優れたプレス成形性とプレス成
形後の有機溶剤によるプレス油の洗浄の不要及び優れた
陽極酸化処理性等の要求を満たすことが出来る。
【0013】尚、本明細書において特に断らない限り水
溶性の用語は、中性水溶液、弱アルカリ水溶液、ノンフ
ロン洗浄剤等に溶解する性質として用いる。
【0014】アルミニウム板材は、特に限定されるもの
でなく、用途によって選ぶことが出来る。例えば機械部
品、自動車部品の如く強度を求められるような部材の場
合は、Mgを2〜6%含有するAl−Mg系合金や、M
gを0.5〜1.0%、Siを0.5〜1.0%、Cu
を0〜0.5%含有するAl−Mg−Si系合金が、建
材用には工業用純アルミニウム、Mnを0.5〜1.5
%、Mgを0.0〜2.0%含有するAl−Mn系合
金、Siを1〜6%含有するAl−Si系合金等が、更
に家庭用品、家電用部材には工業用純アルミニウムやM
gを0.3〜3.0%含有するAl−Mg合金等を使用
するとよい。
【0015】アルミニウム板材は、有機皮膜処理の前処
理として、アルカリ脱脂処理などによって、清浄な表面
にしておくことが好ましい。
【0016】水溶性の有機皮膜としては、良好な水溶性
を有するものであれば、特に限定しないが、水への溶解
性を考慮すると、水溶性ポリエステル類及び水溶性ポリ
アミド類の単一又は混合物が好ましい。混合の場合の好
ましい割合は、水溶性ポリエステル類が10〜90%で
ある。有機皮膜厚さは、0.3〜3.0μmが好まし
い。有機皮膜厚さが0.3μm未満の場合は、成形加工
時の潤滑性が不十分であり、有機皮膜厚さが3.0μm
を越える場合は、効果が飽和して、更に脱脂に時間がか
かり不経済である。
【0017】アルカリで除去容易な有機皮膜としては、
除去性が良好なものであれば、特に限定しないが、除去
効率を考慮すると、紫外線によって硬化するポリエステ
ルアクリレート系高分子皮膜が好ましい。即ち、プレポ
リマーとしてポリエステルアクリレートであり、重合性
モノマーとしてはアクリレート、メタクリレートのリン
酸エステルが適当である、光重合開始剤としてはベンゾ
インエーテル類、ベンゾフェノン類、キサントン類、ア
セトフェノン誘導体などが適当である。有機皮膜厚さ
は、0.3〜3.0μmが好ましい。有機皮膜厚さが
0.3μm未満の場合は、成形加工時の潤滑性が不十分
であり、有機皮膜厚さが3.0μmを越える場合は、効
果が飽和して、更に脱膜に時間がかかり不経済である。
【0018】一方、有機樹脂に添加する潤滑剤としての
ワックスは、ポリエチレン系とポリオレフィン系が好ま
しく、これらを単体で添加しても良いし両方を添加して
も良く、その添加量は、5〜30%が好ましい。添加量
が5%未満の場合は、潤滑剤としての効果が小さく成形
性に劣る傾向がある。添加量が30%を越える場合は、
効果が飽和して不経済である。
【0019】以上の潤滑剤ワックスを添加した有機樹脂
の塗布は、ロールコーター塗布、スプレー塗布、ディッ
ピング(浸漬)塗布等の一般的な方法で所定の皮膜厚さ
に塗布し、雰囲気温度100〜300℃で10〜120
秒間焼き付ける。この時の素材の最高温度(PMT)
は、60〜250℃であることが好ましい。
【0020】
【実施例】表1は、本実施例及び比較例に使用した供試
験材であるアルミニウム板材の組成を示し、材質、調質
はA1100−Oである。Alをベースに、質量%でS
iを0.10%、Feを0.55%、Cuを0.12%
その他Mg、Zn、Mn及びTiを微量含有するもので
ある。板厚は1.0mmのものを使用した。
【0021】表2〜4は、本実施例及び比較例の供試験
材に形成させた有機皮膜を示している。実施例及び比較
例は、下地処理、有機皮膜(皮膜の種類、皮膜厚さ)、
ワックスの欄毎に番号欄で示した番号で区分して示して
いる。番号1〜8、13〜19は本発明の実施例、番号
9〜12、20〜22は比較例を示している。
【0022】
【表1】
【0023】
【表2】
【0024】
【表3】
【0025】
【表4】
【0026】供試験材の評価としては、1)成形性の評
価は、動摩擦係数及び限界絞り比(絞り性)によって、
2)陽極酸化処理性であるアルマイト処理性は、有機皮
膜の脱膜性及びアルマイト外観によって行なった。即
ち、 動摩擦係数の測定 二個の平行な面を有する金型によって、無潤滑の状態で
押さえ力2.0〜4. 0kNで供試験材片を押さえ、
160mm/minの速度で引き抜くに必要な 力を求
め、次式によって動摩擦係数を求めた。
【0027】動摩擦係数μ=P/2F ここにP;引き抜き力、F;押さえ力 結果の判定○;0.10未満、△;0.10〜0.2
0、×;0.20越え 限界絞り比 パンチ径;33mm、パンチ及びダイの肩半径;3mm
の金型を用いて円筒深絞り試験を、しわ押さえ力100
kgfで、無潤滑で破断せずに成形可能な最大の絞り比
を求め、限界絞り比とした。
【0028】結果の判定○;2.05以上、△;2.0
4〜1.90、×;1.90未満 脱膜性 60℃の水に60秒間浸漬又は40℃の10%NaOH
水溶液に60秒浸漬する。いずれかの方法で脱膜出来る
かどうかを目視で判定した。
【0029】結果の判定○;完全に脱膜可能、△;ほぼ
完全に脱膜可能、×;脱膜不可能 アルマイト外観 15%H2SO4水溶液中で、1A/dm2の電流密度で
陽極酸化処理して、9μmのアルマイト皮膜をつけた状
態の板材表面を目視観察した。
【0030】結果の判定○;良好、×;不良(表面にむ
ら発生) 総合評価 ○○;特に良好、○;良好、×;不良 表5、6は、本発明の実施例及び比較例の試験結果を示
したものである。即ち、表5、6において、番号1〜8
は本実施例で、成形性が良好でしかも水洗で十分に皮膜
が除去される結果、アルマイト外観が均一良好であるこ
とが判る。
【0031】番号9〜12は比較例で、番号9は、供試
験材表面をリン酸クロメート処理してあるので、皮膜は
水洗で除去されるが、リン酸クロメート層が残り、アル
マイト外観が不良である。番号10は、有機皮膜中に潤
滑性を付与するワックスが添加されていないので、焼き
付き及び破断が発生し、動摩擦係数、成形性共に不良で
ある。番号11、12は、有機皮膜が非水溶性であるの
で水洗で除去できず、アルマイト外観が不良である。
【0032】番号13〜19は本発明の実施例で、成形
性が良好で、しかもアルカリ液洗浄で十分に皮膜が除去
される結果、アルマイト外観が良好であることが判る。
【0033】番号20〜22は比較例で、番号20は、
有機皮膜中に潤滑性を付与するワックスが添加されてい
ないので、焼き付き及び破断が発生し、動摩擦係数、絞
り性共に不良である。番号21は、有機皮膜がアルカリ
液洗浄で除去できず、アルマイト外観が不良である。番
号22は、供試験材表面をリン酸クロメート処理してあ
るので、皮膜はアルカリ液洗浄で除去されるが、リン酸
クロメート層が残り、アルマイト外観が不良である。
【0034】
【表5】
【0035】
【表6】
【0036】以上述べたように、本発明の実施例は、水
溶性又はアルカリ除去性の良好な潤滑性有機皮膜を成形
加工用アルミニウム板材の表面に塗布形成させることに
よって、プレス成形時にプレス油が不要で清潔な作業環
境でプレス成形が行なえ、更にプレス成形後の脱脂が不
要であるので、オゾン層の破壊による地球環境の破壊に
つながるトリクロロエチレン等の有機溶剤を使用しなく
てもよく、プレス成形後に容易に完全に水又はアルカリ
性溶液によって除去出来るので、優れたアルマイト処理
性を有する等優れた効果を有し工業的に大きな価値があ
る。
【0037】以上この発明の実施例及び比較例について
詳しく説明したが、それを以ってこの発明をそれらの実
施例のみに限定するものではなく、この発明の精神を逸
脱せずして種々改変を加えて多種多様の変形をなし得る
ことは云うまでもない。
【0038】
【発明の効果】本発明によれば、成形加工用アルミニウ
ム板材は、水溶性とアルカリ脱膜性の少なくとも一方に
優れた潤滑性を有する潤滑性有機皮膜によって被覆され
たものであるので、プレス油等の液体潤滑剤を用いなく
ても優れた成形性を有し、成形加工後の有機溶剤による
プレス油等の液体潤滑剤の洗浄を不要にする。一方、水
で洗浄又はアルカリで脱膜或いは水とアルカリの両方で
洗浄、脱膜することによって陽極酸化処理を良好に行な
うことが出来る。
【0039】
【0040】また、本発明によれば、潤滑性有機皮膜
は、紫外線によって硬化するポリエステルアクリレート
樹脂に、ポリエチレン系ワックスとポリオレフィン系ワ
ックスの一方又は両方を分散させたものであるので、ア
ルカリで容易に除去出来、その際の除去効率が一層良好
である。
フロントページの続き (72)発明者 萩澤 亘保 静岡県庵原郡蒲原町蒲原1丁目34番1号 株式会社 日軽技研内 (72)発明者 松下 宗由 静岡県庵原郡蒲原町蒲原1丁目34番1号 株式会社 日軽技研内 (56)参考文献 特開 平6−146001(JP,A) 特開 平6−184587(JP,A) 特開 平7−11089(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B32B 15/08 B05D 7/14 C25D 11/16 302

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 純アルミニウム板またはアルミニウム合
    金板材の表面に、潤滑性を有する潤滑性有機皮膜を形成
    し、前記潤滑性有機皮膜が、水溶性とアルカリ脱膜性の
    少なくとも一方に優れ、かつ紫外線によって硬化するポ
    リエステルアクリレート樹脂にポリエチレン系ワックス
    とポリオレフィン系ワックスの一方又は両方を分散させ
    ものであることを特徴とする成形性及び陽極酸化処理
    性に優れた成形加工用アルミニウム板材。
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