JPH0570741A - Method for bonding aluminum alloy for automotive structural member - Google Patents
Method for bonding aluminum alloy for automotive structural memberInfo
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- JPH0570741A JPH0570741A JP23162691A JP23162691A JPH0570741A JP H0570741 A JPH0570741 A JP H0570741A JP 23162691 A JP23162691 A JP 23162691A JP 23162691 A JP23162691 A JP 23162691A JP H0570741 A JPH0570741 A JP H0570741A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は自動車構造部材用アルミ
ニウム合金の接合方法、更に詳しくは、該アルミニウム
合金を特定の表面状態に調整し、かつ特定のエポキシ樹
脂接着剤を用いることにより、優れた接着初期強度およ
び耐久接着強度を発現することができる自動車構造部材
用アルミニウム合金の接着接合法に関する。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for joining aluminum alloys for automobile structural members, and more particularly, it is excellent by adjusting the aluminum alloys to a specific surface condition and using a specific epoxy resin adhesive. The present invention relates to an adhesive joining method for aluminum alloys for automobile structural members, which can exhibit initial adhesive strength and durable adhesive strength.
【０００２】[0002]
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】自動車産
業において、燃費向上、高性能化を目的とした車体重量
の低減が叫ばれる中、従来の構造部材として使用されて
いる鉄もしくは鉄鋼材料に代わり比重が鉄のほぼ３分の
１であるアルミニウム材料(特にアルミニウム合金)の需
要が伸びている。しかも、アルミニウム合金は軽量であ
るばかりでなく、耐食性、加工性、表面処理性等にも優
れ、また再生が容易であることから、自動車構造部材用
として最も注目されており、現在では既にボデイ、ホイ
ール、バンパー、熱交換器、エンジン等に用いられ、更
に他の部位への応用範囲が増えつつある。2. Description of the Related Art In the automobile industry, in order to improve fuel efficiency and reduce vehicle body weight for the purpose of improving performance, there is a growing demand for iron or steel materials used as conventional structural members. Instead, demand for aluminum materials (particularly aluminum alloys) whose specific gravity is about one-third that of iron is growing. Moreover, aluminum alloys are not only lightweight, but also have excellent corrosion resistance, workability, surface treatment properties, etc., and because they are easy to recycle, they have attracted the most attention for automobile structural members. It is used in wheels, bumpers, heat exchangers, engines, etc., and its range of application to other parts is increasing.
【０００３】ところで、このようなアルミニウム合金を
自動車構造部材に用いる場合、その製造工程は従来の鉄
鋼材料と基本的に同じであり、原則的に成形性、溶接
性、塗装後の耐食性、美観および接着性等の面で遜色な
いことが要求される。鉄鋼材料を用いた自動車ボデイの
場合を例にとると、その製造工程は先ず、成形(コイル
またはコイルから所定寸法に切断した板材より所定形状
に成形)→接合(接着または／および溶接にて周辺部材と
接合)の後、塗装前処理、次いで塗装[下塗(電着塗装)→
中塗→上塗]、最後に艤装の順で行われる。これに対し
アルミニウム合金の場合では、通常の鋳造→ソーキング
→熱間圧延→冷間圧延→仕上焼鈍(冷間圧延途中に実施
する場合あり)を経た後、上述の製造工程において、コ
イル状態または所定寸法の切断板材の状態にて成形工程
に供される。By the way, when such an aluminum alloy is used for automobile structural members, its manufacturing process is basically the same as that of conventional steel materials, and in principle, formability, weldability, corrosion resistance after painting, aesthetics and It is required to be as good as adhesiveness. Taking the case of an automobile body using steel materials as an example, the manufacturing process is as follows: molding (molding into a predetermined shape from a coil or a plate material cut to a predetermined size from the coil) → joining (bonding and / or welding (Joining with parts), pretreatment before painting, then painting [primer coating (electrodeposition coating) →
Middle coat → Top coat], and finally outfitting. On the other hand, in the case of aluminum alloy, after undergoing normal casting → soaking → hot rolling → cold rolling → finish annealing (may be performed during cold rolling), in the above manufacturing process, the coil state or predetermined It is used in the forming process in the state of a cut plate material of dimensions.
【０００４】しかしながら、自動車構造部材用としてア
ルミニウム合金を用いた場合、接着初期強度が所望レベ
ルに到達しなかったり、あるいは苛酷環境下の促進耐久
試験を行うと接合部より剥離を生じたりして、接合部の
接着強度が所望レベルを下回り安全性、信頼性に支障を
来す問題が起る現状にあった。However, when an aluminum alloy is used for automobile structural members, the initial strength of adhesion does not reach the desired level, or peeling occurs from the joint when an accelerated durability test is performed in a harsh environment. Under the present circumstances, the adhesive strength of the joint portion is below a desired level, and safety and reliability are hindered.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】そこで本発明者らは、か
かるアルミニウム合金における接着性不良の原因につい
て究明したところ、(１)アルミニウム合金の表面酸化皮
膜が厚いと、酸化皮膜自体が脆弱層(剥離部)として働
き、接着強度を低下させる、(２)従来の接着剤(一般に
エポキシ樹脂系)では防錆機能が低いため、苛酷環境に
おいて接着力の低下が激しく耐久性に劣ることを知見
し、これらの酸化皮膜および接着剤特性に基づく接着性
不良を解決すべく鋭意検討を進めた結果、アルミニウム
合金を特定の表面状態に調整し、かつ防錆効果の優れた
エポキシ樹脂接着剤を用いることにより、優れた接着初
期強度および耐久接着強度を得ることができ、さらに副
次的に接着剤塗布の前に防錆油やプレス油を塗布してお
けば、アルミニウム合金の表面酸化皮膜の変質を防止で
き、長期にわたる苛酷条件での経時接着力の低下を抑制
しうることを見出し、本発明を完成させるに至った。Then, the inventors of the present invention have investigated the cause of the poor adhesion in such an aluminum alloy. (1) If the surface oxide film of the aluminum alloy is thick, the oxide film itself is fragile ( It has been found that (2) conventional adhesives (generally epoxy resin type) have a low rust-preventive function, so the adhesive strength is severely reduced in severe environments and the durability is poor. As a result of intensive studies to solve the adhesion failure based on these oxide film and adhesive properties, it is necessary to adjust the aluminum alloy to a specific surface state and use an epoxy resin adhesive with excellent rust prevention effect. It is possible to obtain excellent initial adhesive strength and durable adhesive strength, and if rust-preventive oil or press oil is applied as a secondary material before applying adhesive, Prevent deterioration of the surface oxide film, long found that can suppress a decrease in aged adhesion strength under severe conditions, and have completed the present invention.
【０００６】すなわち、本発明は、表面酸化皮膜厚１０
〜２００Åで、表面粗さとしてＲa０.１〜２.５μmおよ
びＲmax０.５〜４０μmである自動車構造部材用アルミ
ニウム合金に、エポキシ樹脂、潜在性硬化剤および防錆
剤としてリン酸塩;オルトリン酸アルミニウムと亜鉛化
合物との混合物;および／またはメタリン酸アルミニウ
ムと亜鉛化合物、ホウ酸化合物およびアルカリ土類金属
化合物の少なくとも１種との混合物から成る加熱硬化性
エポキシ樹脂接着剤を塗布し、これに前記アルミニウム
合金と同種または異種の自動車構造部材を重ね合せた後
加熱硬化させることを特徴とする自動車構造部材用アル
ミニウム合金の接合方法を提供するものである。That is, according to the present invention, the surface oxide film thickness is 10
Aluminum alloy for automobile structural members having a surface roughness Ra of 0.1 to 2.5 μm and Rmax of 0.5 to 40 μm, an epoxy resin, a latent curing agent and a phosphate as a rust preventive; aluminum orthophosphate And / or a mixture of a zinc compound; and / or a heat-curable epoxy resin adhesive comprising a mixture of aluminum metaphosphate and at least one of a zinc compound, a boric acid compound and an alkaline earth metal compound, which is applied to the aluminum. The present invention provides a method for joining aluminum alloys for automobile structural members, characterized by stacking the same or different types of automobile structural members with each other and then heat-curing them.
【０００７】本発明においてアルミニウム合金の表面処
理として、たとえば脱脂、エッチングおよびスマット除
去を行い、１０〜２００Å(好ましくは１００Å以下)の
表面硬化皮膜厚並びにＲa０.１〜２.５μm(好ましくは
０.３〜２.０μm)およびＲmax０.５〜４０μm(好ましく
は２〜２５μm)の表面粗さに調整しておくことが重要で
ある。In the present invention, as the surface treatment of the aluminum alloy, for example, degreasing, etching and smut removal are performed to obtain a surface hardened film thickness of 10 to 200 Å (preferably 100 Å or less) and Ra 0.1 to 2.5 μm (preferably 0.1 μm). It is important that the surface roughness is adjusted to 3 to 2.0 μm) and Rmax 0.5 to 40 μm (preferably 2 to 25 μm).
【０００８】表面酸化皮膜厚が１０Å未満では、機械的
接合方法としてスポット溶接が採用される場合には、ス
ポット溶接時の電気抵抗が小さすぎるため、十分な発熱
が得られず、ナゲットが形成されず、また２００Åを越
えると、上述の如く接着時に酸化皮膜自体が脆弱層とし
て働き、接着強度を低下させることになる。When the thickness of the surface oxide film is less than 10Å, when spot welding is adopted as the mechanical joining method, electric resistance during spot welding is too small, so that sufficient heat cannot be obtained and a nugget is formed. On the other hand, if it exceeds 200 Å, the oxide film itself acts as a brittle layer at the time of adhesion as described above, and the adhesive strength is reduced.
【０００９】表面粗さにおいて、Ｒaが０.１μm未満、
Ｒmaxが０.５μm未満では、成形時に用いられる潤滑油
の保持性が悪く成形性を低下させ、更に接着時に付着面
積が小さくなり、接着強度を低下させることとなり、ま
たＲaが２.５μm、Ｒmaxが４０μmを越えると、塗装後
の塗膜表面の平滑性(鮮明性)が低下し、外観上商品価値
を低下させる。In terms of surface roughness, Ra is less than 0.1 μm,
If Rmax is less than 0.5 μm, the retaining property of the lubricating oil used during molding is poor and the moldability is reduced, and the adhesion area is reduced during bonding, which lowers the adhesive strength, and Ra is 2.5 μm and Rmax When it exceeds 40 μm, the smoothness (clearness) of the coating film surface after coating is deteriorated, and the commercial value of appearance is deteriorated.
【００１０】上記脱脂は、常法によりたとえばトリクロ
ロエタン洗浄で行えばよい。The above degreasing may be carried out by a conventional method, for example, by washing with trichloroethane.
【００１１】上記エッチングは、市販のアルカリ性洗剤
や酸性洗剤、あるいは苛性ソーダ水溶液を用いて行えば
よく、エッチング量は通常、５mg／m2以上となるように
選定する。５mg／m2未満では、結晶性の酸化皮膜を完全
除去できない傾向にある。このエッチングは熱間圧延時
に生成した酸化皮膜を除去し、かつ２００Åを越えて成
長した酸化皮膜を低減することを目的とするもので、エ
ッチングの実施時点としては、熱間圧延以降であればそ
の目的は達成されるが、仕上焼鈍の後に行うことが最も
有効である。The above etching may be carried out using a commercially available alkaline detergent, acidic detergent, or aqueous caustic soda solution, and the etching amount is usually selected to be 5 mg / m 2 or more. If it is less than 5 mg / m 2 , the crystalline oxide film tends not to be completely removed. The purpose of this etching is to remove the oxide film generated during hot rolling and to reduce the oxide film that has grown to over 200Å. Although the purpose is achieved, it is most effective to carry out after finish annealing.
【００１２】上記スマット除去は、酸化皮膜中の不純物
(水酸化アルミニウムなど)を除去するためのもので、た
とえば硝酸や硫酸の水溶液洗浄で行えばよい。The above smut removal is performed by removing impurities in the oxide film.
It is for removing (aluminum hydroxide, etc.), and may be performed by washing with an aqueous solution of nitric acid or sulfuric acid, for example.
【００１３】本発明で用いる接着剤は、エポキシ樹脂、
潜在性硬化剤および防錆剤としてリン酸塩;オルトリン
酸アルミニウムと亜鉛化合物との混合物(オルトリン酸
アルミニウム系防錆剤);および／またはメタリン酸アル
ミニウムと亜鉛化合物、ホウ酸化合物およびアルカリ土
類金属化合物の少なくとも１種との混合物(メタリン酸
アルミニウム系防錆剤)から成る加熱硬化性エポキシ樹
脂接着剤であって、防錆性に優れ苛酷環境においても接
着力の低下が極めて低い耐久性の優れたものである。The adhesive used in the present invention is an epoxy resin,
Phosphate as a latent curing agent and rust preventive; mixture of aluminum orthophosphate and zinc compound (aluminum orthophosphate rust preventive); and / or aluminum metaphosphate and zinc compound, boric acid compound and alkaline earth metal A heat-curable epoxy resin adhesive consisting of a mixture with at least one compound (aluminum metaphosphate-based rust preventive), which has excellent rust resistance and extremely low adhesive strength even in harsh environments. Excellent durability. It is a thing.
【００１４】上記エポキシ樹脂としては、当該分野で公
知のものが使用されてよく、たとえばグリシジルエーテ
ル型、グリシジルエステル型、グリシジルアミン型、線
状脂肪族エポキサイド型、脂環族エポキサイド型等が挙
げられ、これらの１種または２種以上の混合物を使用に
供する。特に、グリシジルエーテル型の液状のものが好
ましい。As the epoxy resin, those known in the art may be used, and examples thereof include glycidyl ether type, glycidyl ester type, glycidyl amine type, linear aliphatic epoxide type, alicyclic epoxide type and the like. , Or a mixture of one or more of these is used. In particular, a glycidyl ether type liquid is preferable.
【００１５】上記潜在性硬化剤としては、加熱により硬
化作用を発揮する通常の硬化剤で、一般に８０〜２５０
℃の温度範囲で活性化するものが使用されてよい。かか
る硬化剤の具体例としては、ジシアンジアミド、４,４'
−ジアミノジフェニルスルホン、イミダゾール誘導体
(２−n−ヘプタデシルイミダゾールなど)、イソフタル
酸ジヒドラジド、Ｎ,Ｎ−ジアルキル尿素誘導体、Ｎ,Ｎ
−ジアルキルチオ尿素誘導体、メラミン誘導体等が挙げ
られ、硬化条件や物性に応じて、これらの１種または２
種以上の混合物を使用に供する。使用量は通常、エポキ
シ樹脂１００部(重量部、以下同様)に対して１〜３０部
の範囲で選定すればよい。The above-mentioned latent curing agent is an ordinary curing agent which exhibits a curing action by heating, and generally 80 to 250.
Those that activate in the temperature range of ° C may be used. Specific examples of such a curing agent include dicyandiamide, 4,4 ′
-Diaminodiphenyl sulfone, imidazole derivative
(2-n-heptadecylimidazole, etc.), isophthalic acid dihydrazide, N, N-dialkylurea derivative, N, N
-Dialkylthiourea derivatives, melamine derivatives and the like, and one or two of these may be used depending on the curing conditions and physical properties.
A mixture of at least one species is used. The amount used is usually selected in the range of 1 to 30 parts with respect to 100 parts of epoxy resin (parts by weight, the same applies hereinafter).
【００１６】上記防錆剤として使用しうるリン酸塩とし
ては、アルミニウム塩や亜鉛塩、具体的にはトリポリリ
ン酸二水素アルミニウム(ＡlＨ2Ｐ3Ｏ10・２Ｈ2Ｏ)また
はリン酸亜鉛[Ｚn3(ＰＯ4)2・nＨ2Ｏ、n＝２〜４]等が
挙げられる。就中、これらのリン酸塩を１００℃以上、
特に１５０〜２００℃の温度で３０分間以上加熱脱水し
た、含水率０.５％以下(重量％、以下同様)の脱水リン
酸塩の使用が好ましい。Examples of the phosphate that can be used as the rust preventive agent include aluminum salts and zinc salts, specifically, aluminum dihydrogen tripolyphosphate (AlH 2 P 3 O 10 · 2H 2 O) or zinc phosphate [Zn 3 (PO 4 ) 2 · nH 2 O, n = 2 to 4] and the like. Above all, these phosphates above 100 ℃,
In particular, it is preferable to use dehydrated phosphate having a water content of 0.5% or less (weight%, the same applies hereinafter), which has been dehydrated by heating for 30 minutes or more at a temperature of 150 to 200 ° C.
【００１７】上記オルトリン酸アルミニウム系防錆剤に
おける、オルトリン酸アルミニウムとしてはオルトリン
酸アルミニウムを５０％以上含有している物質であれば
特に制限はなく、その結晶型としてベルリナイト型、ト
リジマイト型、クリストバライト型が知られている。オ
ルトリン酸アルミニウムは、たとえばリン酸とアルミニ
ウム化合物の混合物(Ｐ2Ｏ5／Ａl2Ｏ3＝０.５〜２程度)
を、約３００〜１２００℃の温度で焼成することにより
得られる。オルトリン酸アルミニウムと亜鉛化合物の重
量比が通常、１０:１〜１:１となるように選定すればよ
く、この場合のpＨは４〜１０に設定されている。特
に、オルトリン酸アルミニウムと酸化亜鉛を５:２で混
合したものは、pＨ６前後であり、より優れた防錆性を
示し、また樹脂の種類の選択性も少ない。The aluminum orthophosphate-based rust preventive agent is not particularly limited as long as it is a substance containing 50% or more of aluminum orthophosphate, and its crystal form is berlinite type, tridymite type, cristobalite type. It has been known. Aluminum orthophosphate is, for example, a mixture of phosphoric acid and an aluminum compound (P 2 O 5 / Al 2 O 3 = about 0.5 to 2).
Is calcined at a temperature of about 300 to 1200 ° C. The weight ratio of the aluminum orthophosphate to the zinc compound may be usually selected to be 10: 1 to 1: 1 and the pH in this case is set to 4 to 10. In particular, a mixture of aluminum orthophosphate and zinc oxide in a ratio of 5: 2 has a pH of around 6, which is more excellent in rust-preventing properties, and has a low resin type selectivity.
【００１８】上記メタリン酸アルミニウム系防錆剤の具
体的構成を例示すると、以下の通りである。 i)メタリン酸アルミニウムと亜鉛化合物および／または
アルカリ土類金属化合物とからなる防錆剤 ii)メタリン酸アルミニウムとホウ酸化合物(またはこれ
とアルカリ土類金属化合物との混合物)とからなる防錆
剤 上記メタリン酸アルミニウムとしては、メタリン酸アル
ミニウムを含有している物質であれば特に制限はなく、
その結晶型としてＡ型、Ｂ型、Ｃ型、Ｄ型が知られてい
る。上記i)の場合はメタリン酸アルミニウムの５０％以
上がＡ型、またii)の場合はメタリン酸アルミニウムの
５０％以上がＢ型であるのが好ましい。メタリン酸アル
ミニウムは、たとえばリン化合物とアルミニウム化合物
をＰ／Ａl＝１.１〜３程度となるように反応させ、１０
０〜２００℃で乾燥させた後２５０〜４５０℃で焼成、
次いで４５０〜９００℃で焼成し、粉砕するか、または
市販のトリポリリン酸二水素アルミニウムを４００〜９
００℃で焼成することにより得られる。The specific constitution of the aluminum metaphosphate-based rust preventive agent is as follows. i) A rust preventive agent comprising aluminum metaphosphate and a zinc compound and / or an alkaline earth metal compound ii) A rust preventive agent comprising aluminum metaphosphate and a boric acid compound (or a mixture of this and an alkaline earth metal compound) The aluminum metaphosphate is not particularly limited as long as it is a substance containing aluminum metaphosphate,
A-type, B-type, C-type, and D-type are known as the crystal types. In the case of i), it is preferable that 50% or more of the aluminum metaphosphate is A type, and in the case of ii) 50% or more of the aluminum metaphosphate is B type. Aluminum metaphosphate is obtained by reacting, for example, a phosphorus compound and an aluminum compound so that P / Al = 1.1 to 3 is about 10.
After drying at 0 to 200 ° C, firing at 250 to 450 ° C,
It is then calcined at 450-900 ° C. and ground, or commercial aluminum dihydrogen tripolyphosphate is added at 400-9.
It is obtained by firing at 00 ° C.
【００１９】上記亜鉛化合物、アルカリ土類金属化合物
およびホウ酸化合物は、１５０℃以下の温度で遊離する
結晶水を含有せずまたはわずかしか含有しない、難溶性
または不溶性のものが使用できる。かかる結晶水は、焼
付時に遊離して発泡の原因となったり、あるいは水に対
して不安定な樹脂への混練を不可能とする。なお、結晶
水を多量に含む場合は、別途焼成して結晶水を飛ばして
おけばよい。これらの金属化合物の具体例として、亜鉛
化合物では酸化亜鉛、水酸化亜鉛、塩基性炭酸亜鉛、ホ
ウ酸亜鉛、塩基性リン酸亜鉛等が挙げられ、特に酸化亜
鉛が好ましい。アルカリ土類金属化合物ではアルカリ土
類金属(Ｃa,Ｂa,Ｓr)の炭酸塩、塩基性炭酸塩、塩基性
硫酸塩、塩基性リン酸塩、ケイ酸塩、酸化物、水酸化物
等が挙げられる。ホウ酸化合物ではホウ酸カルシウム、
ホウ酸マグネシウム、ホウ酸バリウム、メタホウ酸バリ
ウム等が挙げられる。As the zinc compound, alkaline earth metal compound and boric acid compound, those which are hardly soluble or insoluble can be used which contain little or no water of crystallization liberated at a temperature of 150 ° C. or less. Such water of crystallization liberates during baking and causes foaming, or makes it impossible to knead into a resin unstable to water. When a large amount of water of crystallization is contained, the water of crystallization may be removed by firing separately. Specific examples of these metal compounds include zinc compounds such as zinc oxide, zinc hydroxide, basic zinc carbonate, zinc borate, and basic zinc phosphate, and zinc oxide is particularly preferable. Examples of the alkaline earth metal compounds include alkaline earth metal (Ca, Ba, Sr) carbonates, basic carbonates, basic sulfates, basic phosphates, silicates, oxides, hydroxides and the like. Be done. For boric acid compounds, calcium borate,
Examples thereof include magnesium borate, barium borate, barium metaborate and the like.
【００２０】上記i)とii)のメタリン酸アルミニウムと
各種金属化合物の重量比は、前記オルトリン酸アルミニ
ウム系防錆剤の場合と同様、pＨが４〜１０となるよう
に選定すればよい。特に、メタリン酸アルミニウムと酸
化亜鉛またはメタホウ酸バリウムの組合せが、pＨ５〜
８で、より優れた防錆性を示し、樹脂選択性も少ない。The weight ratio of aluminum metaphosphate and metal compounds of the above i) and ii) may be selected so that the pH is 4 to 10, as in the case of the aluminum orthophosphate-based rust preventive agent. In particular, the combination of aluminum metaphosphate and zinc oxide or barium metaborate is
No. 8 shows more excellent rust prevention and less resin selectivity.
【００２１】上記加熱硬化性エポキシ樹脂接着剤で用い
る防錆剤は、上述のリン酸塩、オルトリン酸アルミニウ
ム系およびメタリン酸アルミニウム系の群から選ばれる
１つまたは２つ以上の組合せで使用に供してよい。使用
量は、当該接着剤全量に対して５〜５０％の範囲で選定
すればよい。さらに、必要に応じて通常の充填剤(炭酸
カルシウム、クレー、タルク、シリカなど)、導電性付
与剤(金属粉、カーボン、フェライトなど)、顔料等を適
量添加配合してもよい。The rust preventive used in the heat-curable epoxy resin adhesive may be used in one or a combination of two or more selected from the group of the above-mentioned phosphate, aluminum orthophosphate-based and aluminum metaphosphate-based. You may. The amount used may be selected within the range of 5 to 50% with respect to the total amount of the adhesive. Further, if necessary, ordinary fillers (calcium carbonate, clay, talc, silica, etc.), conductivity-imparting agents (metal powder, carbon, ferrite, etc.), pigments, etc. may be added in appropriate amounts.
【００２２】本発明に係る自動車構造部材用アルミニウ
ム合金の接合方法は、該アルミニウム合金に対し上述の
表面処理(脱脂、エッチングおよびスマット除去)を行い
所定の表面状態とし、次いで要すれば防錆油またはプレ
ス油を塗布しておいた後、従来の接合工程において上記
加熱硬化性エポキシ樹脂接着剤を通常１〜５mmφのビー
ド状で塗布し、これに他方の自動車構造部材[アルミニ
ウム合金と同種または異種(たとえば鉄鋼材料)]を重ね
合せた後、１５０〜２２０℃の温度で１０〜６０分間加
熱硬化させることによって実施される。上記防錆油また
はプレス油の塗布は、アルミニウム合金の表面酸化皮膜
の変質(アルミニウム合金表面と下地処理の界面の変質)
を防止することにより、苛酷条件(たとえば５０℃,９０
％ＲＨ×９０日以上)での経時によって起りうる、接着
強度の低下および接着部の剥離現象を抑制するためのも
ので(かかる処理を表面変質防止処理という)、この表面
変質防止処理には、たとえば鋼板用プレコートタイプの
防錆油;水分散アクリル系プレコートタイプ,油性タイ
プ,ホットメルトタイプ等のプレス油が使用されてよい
(以下、これらを表面変質防止油という)。In the method for joining aluminum alloys for automobile structural members according to the present invention, the aluminum alloys are subjected to the above-mentioned surface treatment (degreasing, etching and smut removal) to a predetermined surface condition, and then, if necessary, rust preventive oil. Alternatively, after pressing oil is applied, the above-mentioned thermosetting epoxy resin adhesive is applied in the form of a bead of usually 1 to 5 mmφ in the conventional joining step, and this is applied to the other automobile structural member [the same kind or different kind as the aluminum alloy]. (For example, steel materials)] and then heat-cured at a temperature of 150 to 220 ° C. for 10 to 60 minutes. Applying the above-mentioned rust preventive oil or press oil, alteration of the surface oxide film of the aluminum alloy (alteration of the interface between the aluminum alloy surface and the base treatment)
To prevent harsh conditions (eg 50 ° C, 90 ° C)
% RH × 90 days or more) for suppressing the deterioration of the adhesive strength and the phenomenon of peeling of the adhesive part that may occur over time (such treatment is referred to as surface alteration prevention treatment). For example, precoat type rust preventive oil for steel plates; water-dispersed acrylic precoat type, oil type, hot melt type press oil, etc. may be used.
(Hereinafter, these are referred to as surface alteration preventing oils).
【００２３】[0023]
【発明の効果】以上の構成から成る本発明方法によれ
ば、アルミニウム合金の接着接合において、従来困難と
されていた優れた接着初期強度および耐久接着強度(防
食効果)を発現せしめ、しかも副次的に表面変質防止処
理によって、長期にわたる苛酷条件での耐久性を向上せ
しめることができる。EFFECTS OF THE INVENTION According to the method of the present invention having the above-mentioned constitution, excellent adhesive initial strength and durable adhesive strength (anticorrosion effect), which have hitherto been difficult, are exhibited in the adhesive joining of aluminum alloys, and the secondary By the surface deterioration preventing treatment, durability can be improved for a long time under severe conditions.
【００２４】[0024]
【実施例】次に実施例および比較例を挙げて、本発明を
より具体的に説明する。 実施例１〜１２および比較例１〜６ (１)アルミニウム材料 アルミニウム素材から通常の製造方法により最終板厚１
mmとしたＡl−Ｍg系ＪＩＳ５１８２合金またはＡl−Ｍg
−Ｓi系ＪＩＳ６０６１合金を使用する。なお、この仕
上厚１mm圧延合金板の製造は以下の手順で行った。すな
わち、ソーキング(５６０℃×８時間)、更に５４０℃×
１時間加熱後板厚５mmに熱間圧延し、次いで第一次冷間
圧延を行って板厚２mmとし、更に３６０℃×２時間の中
間焼鈍を行った後、第二次冷間圧延で板厚１.０mmと
し、その後５１８２合金については３６０℃×２時間の
加熱を行い、６０６１合金については５９０℃に加熱
し、３分間保持後水中急冷する溶体化処理を行った。EXAMPLES Next, the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples. Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 6 (1) Aluminum material Final plate thickness 1 by an ordinary manufacturing method from an aluminum material
mm Al-Mg JIS5182 alloy or Al-Mg
-Si based JIS6061 alloy is used. The production of the rolled alloy sheet with a finished thickness of 1 mm was carried out by the following procedure. Soaking (560 ℃ × 8 hours), 540 ℃ ×
After heating for 1 hour, hot rolling to a plate thickness of 5 mm, then primary cold rolling to a plate thickness of 2 mm, further performing intermediate annealing at 360 ° C. for 2 hours, and then performing secondary cold rolling. The thickness was set to 1.0 mm, and then the 5182 alloy was heated at 360 ° C. for 2 hours, the 6061 alloy was heated to 590 ° C., held for 3 minutes, and then rapidly cooled in water for solution treatment.
【００２５】(２)表面処理 脱脂はトリクロロエタンを用いて行い、エッチングおよ
びスマット除去を下記表１および２に示す条件で行っ
た。(2) Surface treatment Degreasing was performed using trichloroethane, and etching and smut removal were performed under the conditions shown in Tables 1 and 2 below.
【００２６】(３)加熱硬化性エポキシ樹脂接着剤の調製 接着剤Ａの配合組成 部 エポキシ樹脂(油化シエルエポキシ社製、エピコート８２８) −−− ８０ 反応性希釈剤(日東化成社製、エポニット０１２) −−− ２０ 潜在性硬化剤(ジシアンジアミド) −−− ７ ベンゾグアナミン −−− １０ 炭酸カルシウム −−− １０ トリポリリン酸二水素アルミニウム(１８０℃×３０分加熱脱水、 含水率０.５％以下) −−− １５ カーボンブラック −−− ５ 上記組成成分を順次ニーダーに投入し、撹拌混合し、
３本ロールで分散混合後減圧下に脱泡処理して接着剤Ａ
を得る。(3) Preparation of heat-curable epoxy resin adhesiveComposition of adhesive A Department Epoxy resin (Yukaka Shell Epoxy Co., Epicoat 828) ---- 80 Reactive diluent (Nitto Kasei Co., Eponit 012)-20 Latent curing agent (dicyandiamide)-7 Benzoguanamine--10 Calcium carbonate -10 Aluminum dihydrogen tripolyphosphate (180 ° C x 30 minutes heat dehydration, water content 0.5% or less) -15 Carbon black ----- 5 The above composition components are sequentially charged into a kneader and mixed with stirring. Then
Adhesive A after defoaming under reduced pressure after dispersing and mixing with 3 rolls
To get
【００２７】接着剤Ｂ 接着剤Ａにおいて、加熱脱水したトリポリリン酸二水
素アルミニウム１５部の代わりに、オルトリン酸アルミ
ニウム／酸化亜鉛(５:２)の混合物(pＨ６)１５部を用い
る以外は、同様にして接着剤Ｂを得る。接着剤Ｃ (比較例) 接着剤Ａにおいて、加熱脱水したトリポリリン酸二水素
アルミニウム１５部の代わりに、塩基性硫酸鉛１５部を
用いる以外は、同様にして接着剤Ｃを得る。[0027]Adhesive B Heat-dehydrated tripolyphosphate dihydrate in adhesive A
Aluminum orthophosphate instead of 15 parts of aluminum
Using 15 parts of a mixture of nickel / zinc oxide (5: 2) (pH 6)
An adhesive B is obtained in the same manner except thatAdhesive C (Comparative Example) In the adhesive A, dihydrogen tripolyphosphate was dehydrated by heating.
15 parts of basic lead sulfate instead of 15 parts of aluminum
An adhesive C is obtained in the same manner except that it is used.
【００２８】接着剤Ｄ(比較例) 接着剤Ａにおいて、加熱脱水したトリポリリン酸二水素
アルミニウム１５部を省略し、かつ炭酸カルシウム量を
２５部とする以外は、同様にして接着剤Ｄを得る。 Adhesive D (Comparative Example) An adhesive D is obtained in the same manner as in the adhesive A, except that 15 parts of heat-dehydrated aluminum dihydrogen tripolyphosphate is omitted and the amount of calcium carbonate is 25 parts.
【００２９】(４)表面変質防止油の塗布 上記(１)および(２)の表面処理したアルミニウム材料の
一部について、下記表面変質防止油の１種を塗布した。 a．既存の鋼板用プレコートタイプ b．水分散アクリル系プレコートタイプ c．ホットメルト系プレコートタイプ d．油性タイプ(１４０cps／４０℃) e．油性タイプ(４００cps／４０℃) (５)接着性試験 上記(４)の表面変質防止油を塗布または塗布しないアル
ミニウム材料(寸法:横２５mm×長さ１００mm)と他の同
寸法のアルミニウム材料に対し、上記(３)の接着剤Ａ〜
Ｄを用いて(接着剤の厚さ:０.１mmクリップで圧締)、ラ
ップ巾１３mmにて接着させ、１９０℃×３０分で加熱硬
化を行い、接着試験片(n＝３)を作成した。その後、Ｊ
ＩＳ Ｚ２３７１の塩水噴霧試験を９０日間行い、腐食
試験前後の引張剪断強さを測定し、下式により強度の残
存率(％)を算出した。結果を表１および２に示す。(4) Application of Surface Alteration Preventing Oil One of the following surface alteration preventing oils was applied to a part of the surface-treated aluminum material of (1) and (2) above. a. Pre-coated type for existing steel sheets b. Water-dispersed acrylic precoat type c. Hot-melt precoat type d. Oil type (140cps / 40 ° C) e. Oil type (400cps / 40 ° C) (5) Adhesion test For aluminum material (dimension: width 25mm x length 100mm) and other same size aluminum alloy with or without surface alteration preventing oil (4) above , The adhesive A of (3) above
Using D (adhesive thickness: 0.1 mm, compressed with a clip), a wrap width of 13 mm was used for adhesion, followed by heat curing at 190 ° C. for 30 minutes to prepare an adhesion test piece (n = 3). .. After that, J
The salt spray test of IS Z2371 was performed for 90 days, the tensile shear strength before and after the corrosion test was measured, and the residual ratio (%) of the strength was calculated by the following formula. The results are shown in Tables 1 and 2.
【数１】 [Equation 1]
【表１】 [Table 1]
【表２】 [Table 2]
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大栗 靖弘 大阪府高槻市明田町７番１号 サンスター 技研株式会社内 (72)発明者 榊原 利盛 大阪府高槻市明田町７番１号 サンスター 技研株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yasuhiro Oguri 7-1 Akita-cho, Takatsuki-shi, Osaka Sunstar Giken Co., Ltd. (72) Inventor Toshimori Sakakibara 7-1 Akita-cho, Takatsuki-shi, Osaka Giken Co., Ltd.
Claims (3)
粗さとしてＲa０.１〜２.５μmおよびＲmax０.５〜４０
μmである自動車構造部材用アルミニウム合金に、エポ
キシ樹脂、潜在性硬化剤および防錆剤としてリン酸塩;
オルトリン酸アルミニウムと亜鉛化合物との混合物;お
よび／またはメタリン酸アルミニウムと亜鉛化合物、ホ
ウ酸化合物およびアルカリ土類金属化合物の少なくとも
１種との混合物から成る加熱硬化性エポキシ樹脂接着剤
を塗布し、これに前記アルミニウム合金と同種または異
種の自動車構造部材を重ね合せた後加熱硬化させること
を特徴とする自動車構造部材用アルミニウム合金の接合
方法。1. A surface oxide film having a thickness of 10 to 200Å and a surface roughness of Ra 0.1 to 2.5 μm and Rmax 0.5 to 40.
Aluminium alloy for automobile structural parts, which has a thickness of μm, epoxy resin, latent hardener and phosphate as a rust preventive;
Applying a heat-curable epoxy resin adhesive consisting of a mixture of aluminum orthophosphate and a zinc compound; and / or a mixture of aluminum metaphosphate and a zinc compound, a boric acid compound and at least one of alkaline earth metal compounds, A method for joining an aluminum alloy for an automobile structural member, comprising: stacking an automobile structural member of the same type or a different type as that of the above-mentioned aluminum alloy and then heating and curing the same.
面処理として、脱脂、エッチングおよびスマット除去を
行い、１０〜２００Åの表面硬化皮膜厚並びにＲa０.１
〜２.５μmおよびＲmax０.５〜４０μmの表面粗さに調
整する請求項１に記載の接合方法。2. A surface treatment of an aluminum alloy for automobile structural members, which comprises degreasing, etching and smut removal to obtain a surface hardened film thickness of 10 to 200 Å and Ra 0.1.
2. The joining method according to claim 1, wherein the surface roughness is adjusted to .about.2.5 .mu.m and Rmax 0.5 to 40 .mu.m.
面処理に続いて防錆油またはプレス油を塗布しておいた
後、加熱硬化性エポキシ樹脂接着剤を塗布する請求項２
に記載の接合方法。3. A heat-curable epoxy resin adhesive is applied after rust-preventive oil or press oil is applied after the surface treatment of the aluminum alloy for automobile structural members.
The joining method described in.
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1991
- 1991-09-11 JP JP23162691A patent/JP3194600B2/en not_active Expired - Fee Related
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