JPH0625872A - 自動車用表面処理Al又はAl合金板 - Google Patents

自動車用表面処理Al又はAl合金板

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JPH0625872A
JPH0625872A JP18235792A JP18235792A JPH0625872A JP H0625872 A JPH0625872 A JP H0625872A JP 18235792 A JP18235792 A JP 18235792A JP 18235792 A JP18235792 A JP 18235792A JP H0625872 A JPH0625872 A JP H0625872A
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JP
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plating layer
coating
alloy
corrosion
alloy plate
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JP18235792A
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Inventor
Tsugumoto Ikeda
貢基 池田
Nagisa Takee
なぎさ 武江
Toshiki Ueda
利樹 植田
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 Al合金板の表面にFe−Zn系めっきを施
すと、加工性が改善されると共にりん酸塩処理も向上し
て塗装後耐食性も改善される。しかし腐食環境下ではA
l合金基板とFe−Znめっき層の間で局部電池が形成
されてAl合金基板が穴あき腐食を起こすことがある。
本発明はこうした問題点に鑑み、加工性および塗装後耐
食性が良好で且つAl合金基板の穴あき腐食を防止する
ことを目的とする。 【構成】 Al合金基板の表面にめっき密着性改善のた
めにアルマイト皮膜を形成し、更にその上に下記[I]
式の要件を満たす中間めっき層を介して、Fe含量が7
0%以上であるFe−Zn系めっき層を形成する。 O≦(EAl−Emid.)≦0.5…[I] 但し、EAl:Al又はAl合金板の5%NaCl水溶液
中での腐食電位 Emid.:中間めっき層の5%NaCl水溶液中での腐食
電位

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、Al又はAl合金板の
表面にアルマイト皮膜、犠牲防食作用を有する中間めっ
き層およびFe−Zn系めっき層からなる3層構造の複
合皮膜を形成してなる、成形性、塗膜密着性、耐塗膜膨
れ性、耐糸錆性等に優れた自動車用Al又はAl合金板
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】Al又はAl合金板(以下、Al合金板
で代表する)は軽量でしかも優れた耐食性および意匠性
を有していることから、燃費低減や排ガス低減のための
車体軽量化等を目的として自動車分野への応用研究が積
極的に進められている。
【0003】Al合金板を自動車用外板材等として使用
する場合は、プレス加工が行なわれると共に、美感向上
のため塗装が施されるが、Al合金板の表面は強固な酸
化皮膜で覆われているためその上に直接塗装しても満足
のいく塗装密着性が得られない。そこで鋼板等の塗装前
処理法として汎用されている燐酸塩処理やクロメート処
理等を行うことが考えられるが、前記酸化皮膜は化学的
に安定であるため燐酸塩処理やクロメート処理自体が不
十分となり、従ってその上へ形成される塗膜は密着性不
良となり、塗膜剥離を起こしたり塗装後耐食性が不十分
になるといった問題を起こす。
【0004】そこでAl合金板表面に、燐酸塩処理性や
クロメート処理性に優れたFe−Zn系めっきを形成す
ることが検討され、それにより塗装前処理性が容易とな
り塗膜密着性の向上が達成される様になった。しかしな
がらFe−Zn系めっきの施されたAl合金板において
は、めっき層とAl合金基材との密着性が悪いため、例
えば塗装前処理に先立ってプレス成形等を行なう段階で
Fe−Zn系めっきが剥離し、Fe−Zn系めっきを施
したことによる効果が十分に発揮されない。また塗装後
に曲げ加工等を行なう場合にも同様な問題が起こり、満
足のいく塗装後耐食性も得られない。
【0005】本発明者らは上記の様な問題点の改善を目
的として種々研究を進めた結果、Al合金板表面にアル
マイト皮膜を形成してからFe−Zn系めっき層を形成
すれば、Al合金基材に対してFe−Znめっき層を強
固に密着させることができ、加工性、塗膜密着性、耐塗
膜膨れ性、耐糸錆性等が改善されることをつきとめ、こ
うした知見を基にして先に特許出願を済ませた(特願平
3−204700号)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところがその後更に研
究を進めるうち、アルマイト皮膜を介してFe−Zn系
めっき層を形成する上記方法では、Al合金基板の種類
によってはAl合金基板に穴あき腐食が起こり易くなる
ことを知った。これは、Al合金基材の種類によっては
Fe−Zn系めっき材の方が電位的に貴になることがあ
るため、Al合金基材とFe−Zn系めっき層の間で局
部電池が形成され、腐食環境下でAl合金基材が優先的
に溶出して穴あき腐食に発展していくためと考えられ
る。
【0007】自動車用外板材等における耐穴あき性は極
めて重要な特性であり、特に酸性雨等により腐食環境が
ますます厳しくなっている昨今においては、適切な改善
策を構ずる必要がある。
【0008】本発明は上記の様な事情に着目してなされ
たものであって、前記先願発明で得た種々の特性(成形
性、塗膜密着性、耐塗膜剥離性等)を確保しつつ、耐穴
あき腐食性を改善し、軽量金属材として有用な自動車用
Al合金材を提供しようとするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明に係る自動車用Al合金板の構成は、A
l合金板の表面にアルマイト皮膜が形成されると共に、
その上に腐食電位が下記[I]式の関係を満たす付着量
0.5g/m2 以上の中間めっき層を介して、Fe含量
が70重量%以上である付着量0.5g/m2 以上のF
e−Zn系めっき層を形成したものであるところに要旨
を有するものである。
【0010】O≦(EAl−Emid.)≦0.5…[I] 但し、EAl:Al合金板の5%NaCl水溶液中での腐
食電位 Emid.:中間めっき層の5%NaCl水溶液中での腐食
電位 上記においてアルマイト皮膜は、中間めっき層とAl合
金基板との密着性を高めると共に、犠牲防食作用による
中間めっき層の腐食がAl合金基板に悪影響を及ぼすの
を緩和する作用を有するものであり、こうした作用を有
効に発揮させる意味から厚さ0.5μm以上の多孔質ア
ルマイト皮膜もしくは厚さ0.1μm以上のバリア型ア
ルマイト皮膜が好ましい。
【0011】
【作用】本発明は、上記のようにAl合金板の表面に、
アルマイト皮膜、腐食電位の特定された中間めっき層、
Fe−Zn系めっき層を層状に形成したものであり、ま
ずアルマイト皮膜は、めっき層全体の密着性を高めてプ
レス加工等におけるめっき層の剥離を防止する作用を発
揮すると共に、追って詳述する如く犠牲防食層として形
成される中間めっき層とAl合金板の間で絶縁層として
の役割を果たし、該中間めっき層の犠牲防食作用によっ
て生ずるイオン等がAl合金基板に悪影響を及ぼすのを
阻止するうえでも重要となる。
【0012】尚アルマイト皮膜には多孔質アルマイト皮
膜と、緻密なバリアー型アルマイト皮膜があり、上記の
効果を有効に発揮させるための好ましい厚さは多孔質ア
ルマイト皮膜では0.5μm以上、より好ましくは1μ
m以上、バリヤー型アルマイト皮膜では0.1μm以
上、より好ましくは0.3μm以上である。厚さの上限
は特に存在しないが、あまり厚くなり過ぎると成形加工
時に割れを起こし易くなってめっき剥離の問題が生じて
くるので、多孔質アルマイト皮膜は10μm程度以下、
バリヤ型アルマイト皮膜は10μm程度以下に夫々抑え
るのがよい。尚アルマイト皮膜は陽極酸化法によって形
成するのが最も簡単であり、このときりん酸、硫酸、蓚
酸、クロム酸、スルファミン酸等を使用すると多孔質ア
ルマイト皮膜が得られ、ほう酸塩、りん酸等を使用する
と緻密なバリヤ型アルマイト皮膜が得られる。
【0013】次に最表層部に形成されるFe−Zn系め
っき層は、加工時の摺動性を高めると共に、塗装前処理
として実施されるりん酸塩処理性を高めて塗装性、塗膜
密着性、塗装後耐食性、耐塗膜膨れ性、耐糸錆性等を高
める作用を有するものであり、こうした作用を有効に発
揮させるにはFe含有量を70重量%以上にすると共
に、最上層めっき層としての付着量を0.5g/m2
上にしなければならない。
【0014】Fe含有量が70重量%未満のFe−Zn
系めっき層では、硬さ不足のため十分な摺動性を示さ
ず、満足な成形性が得られない。しかもFe量不足によ
ってりん酸塩処理性が低下するばかりでなく、りん酸塩
処理によって形成される化成皮膜がホパイト主体とな
り、塗装性、塗膜密着性、塗装後耐食性、耐塗膜膨れ
性、耐糸錆性も悪くなる。また該めっき層の付着量が
0.5g/m2 未満では、その硬さが下層の中間めっき
層により緩和されて良好な成形性が得られなくなるばか
りでなく、りん酸塩処理性も十分になる。めっき付着量
の上限は特に存在しないが、あまり多くなるとりん酸塩
処理工程ですべてがホスホフェライト主体のりん酸塩に
なりきれないで金属のままで残存し易くなるので、20
g/m2 程度以下に抑えるのがよい。
【0015】尚このFe−Zn系めっき層は他の元素と
してCr,Mg,Ni,Cu,P等の1種以上を少量含
むものであってもかまわない。
【0016】上記Fe−Zn系めっき層とアルマイト皮
膜の間に形成される中間めっき層は、本発明における最
大の特徴的構成要素となるものであり、前述の如くAl
合金基板とFe−Zn系めっき層の間で局部電池が形成
されてAl合金基板が穴あき腐食を起こすのを防止する
ための犠牲防食作用を発揮する。即ちめっき層内でこの
様な局部電池が形成されると、Al合金の種類によって
はFe−Zn系めっき材の方が電位的に貴となってAl
合金の穴あき腐食が起こるが、Fe−Zn系めっき層の
下に前記[I]式の要件を満たす中間めっき層を形成し
ておくと、該中間めっき層が犠牲陽極となりAl合金基
板の穴あき腐食が防止される。
【0017】しかし、電位差(EAl−Emid )がマイナ
スになると、腐食環境下で該中間めっき層がカソード、
Al合金基板がアノードとなる局部電池を形成し、Al
合金基板の穴あき腐食が加速され、一方この電位差が大
きくなり過ぎると、上記とは反対の局部電池が形成され
て中間めっき層の腐食が激しくなり、耐糸錆性や耐塗膜
膨れ性が悪くなる。また該中間めっき層の犠牲防食効果
を有効に発揮させるにはその付着量を0.5g/m2
上にしなければならず、これ未満の付着量では犠牲防食
効果を長期的に持続できなくなる。付着量の上限は特に
限定されないが、多過ぎると加工時に該中間めっき層が
割れ易くなって加工性を悪くする傾向があるので、20
g/m2 程度以下に抑えることが望まれる。
【0018】中間めっき層を構成する金属は、用いられ
るAl合金板との関連において前記[I]式の関係を満
たすものであればその種類は特に限定されないが、最も
一般的なのはZn及びZn合金である。該中間めっき層
及びその上に形成されるFe−Zn系めっき層の形成法
も格別に制限されるべき理由はなく、通常の電気めっ
き、化学めっき、気相めっき等をそのまま或は適当に変
更して実施すればよい。
【0019】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、A
lまたはAl合金板表面にアルマイト皮膜、腐食電位の
特定された中間めっき層および高Fe含量のFe−Zn
系めっき層を層状に形成することにより、めっき密着性
および表面の摺動性が良好で優れた加工性を有し、しか
も腐食環境下でもAl合金基板に穴あき腐食を生じるこ
とがなく、さらにはりん酸塩処理性が良好であって塗装
性、塗膜密着性、塗装後耐食性(耐塗膜膨れ性や耐糸錆
性等)に優れ、自動車の外板材等として有用な表面処理
AlまたはAl合金板を提供し得ることになった。
【0020】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明の構成および作
用効果をより具体的に説明するが、本発明はもとより下
記実施例によって制限を受けるものではない。
【0021】表面を脱脂洗浄したAl−Mg合金(50
32)をアルカリ洗浄した後、表1に示す如くりん酸、
硫酸、ほう酸塩または蓚酸を用いた陽極酸化法によって
アルマイト皮膜を形成した後、電気めっき法または気相
めっき法によって中間めっき層およびFe−Zn系めっ
き層を形成し、3層被覆構造の表面処理Al合金板を製
造した。得られた各供試板について、加工性を調べた
後、夫々にりん酸塩処理を施してからカオチン電着塗装
(日本ペイント社製のエポキシ系電着塗料、膜厚:20
μm)を行ない、塗装後耐食性を評価した。結果を表1
に一括して示す。
【0022】(加工性)HEIDON−14型表面活性
測定機を用いて同摩擦係数を測定し、下記の基準で評価
した。 ○ 摩擦係数 0.3以下 △ 〃 0.3〜0.5 × 〃 0.5以上
【0023】(耐塗膜膨れ性)クロスカット後、塩水噴
霧試験を1000時間実施し、カット部からの塗膜膨れ
幅で評価した。
【0024】 ○ 膨れ幅 2mm以下 △ 〃 2〜5mm × 〃 5mm以上
【0025】(耐糸錆性) クロスカット後、下記腐
食試験を8サイクル実施し、カット部からの塗膜膨れ幅
で評価した。
【0026】 ○ 膨れ幅 2mm以下 △ 〃 2〜5mm × 〃 5mm以上 塩水噴霧試験(35 ℃×24h)→湿潤( 50℃, 80%RH ×120
h) →乾燥 (RT×24h)の繰り返し
【0027】(耐穴あき性) クロスカット後、下記腐
食試験を100サイクル実施し、カット部の穴あき深さ
で評価した。 ○ 穴あき深さ 0.1mm以下 △ 〃 0.1〜0.3mm × 〃 0.3mm以上 塩水噴霧試験(35 ℃×2h) →乾燥 (60℃×4h) →湿潤
(50℃, 95%RH ×2h)の繰り返し
【0028】
【表1】
【0029】表1からも明らかである様に、本発明の規
定要件をすべて満足する実施例(No.1〜8)は加工性
及び塗装後耐食性のいずれにおいても非常に優れたもの
であるのに対し、規定要件のいずれかを欠く(No. 9〜
19)は、以下に示すごとく加工性及び塗装後耐食性の
いずれかに問題が残る。
【0030】No. 9,10:アルマイト皮膜の膜厚が不
足するため、めっき層の密着性が十分に改善されず特に
加工性が非常に悪い。
【0031】No. 11,16:中間メッキ層とAl合金
基板の電位差がマイナスであるため耐穴あき性が全く改
善されておらず、しかもNo. 16では中間めっき層の付
着量および上層Fe−Zn系めっき層のFe含量がいず
れも不足するため加工性も悪く、またりん酸塩処理性も
悪いため耐塗膜膨れ性や耐糸錆性も劣悪である。
【0032】No. 12:中間めっき層の付着量が不足す
るため、十分な耐穴あき性改善効果が得られない。 No. 13:上記電位差が大き過ぎるため、中間めっき層
の腐食が激しく耐塗膜膨れ性および耐糸錆性が悪い。
【0033】No.14:上層Fe−Znめっき層中のF
e含有量が不足するため加工性が悪く、またりん酸塩処
理性も悪いため耐塗膜膨れ性や耐糸錆性も悪い。 No.17:アルマイト皮膜を省略したものであり、めっ
き密着性が悪いため加工性を改善できず、また塗装後耐
食性も悪い。
【0034】No.18:中間めっき層を省略したもので
あり、Al合金基板の穴あき腐食を防止できない。 No.19:上層Fe−Znめっきを省略したものであ
り、表面が軟質で摺動性が不足するため加工性が悪い。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Al又はAl合金板の表面にアルマイト
    皮膜が形成されると共に、その上に腐食電位が下記[I]
    式の関係を満たす付着量0.5g/m2 以上の中間めっ
    き層を介して、Fe含量が70重量%以上である付着量
    0.5g/m 2 以上のFe−Zn系めっき層を形成した
    ものであることを特徴とする加工性および塗装後耐食性
    に優れた自動車用表面処理Al又はAl合金板。 O≦(EAl−Emid.)≦0.5…[I] 但し、EAl:Al又はAl合金板の5%NaCl水溶液
    中での腐食電位 Emid.:中間めっき層の5%NaCl水溶液中での腐食
    電位
  2. 【請求項2】 アルマイト皮膜が、厚さ0.5μm以上
    の多孔質アルマイト皮膜である請求項1記載のAl又は
    Al合金板。
  3. 【請求項3】 アルマイト皮膜が、厚さ0.1μm以上
    のバリア型アルマイト皮膜である請求項1記載のAl又
    はAl合金板。
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Effective date: 19991005