JPH11117077A - 耐糸錆性に優れたMg含有アルミニウム合金処理板 - Google Patents

耐糸錆性に優れたMg含有アルミニウム合金処理板

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JPH11117077A
JPH11117077A JP28235897A JP28235897A JPH11117077A JP H11117077 A JPH11117077 A JP H11117077A JP 28235897 A JP28235897 A JP 28235897A JP 28235897 A JP28235897 A JP 28235897A JP H11117077 A JPH11117077 A JP H11117077A
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aluminum alloy
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Yoshimi Kada
好実 加田
Kazumi Nishimura
一実 西村
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐糸錆性に優れたMg含有アルミニウム合金
処理板の提供。 【解決手段】 Mg含有アルミニウム合金板の表面に、
Zn:33.5〜42.7重量%、P :13.5〜1
3.8重量%、好ましくは、さらにNi、Mn、Co、
Feの1種以上を含有するリン酸塩水和物からなる皮膜
を0.05〜2.0g/m2 有することを特徴とする耐
糸錆性、リン酸亜鉛処理性、塗膜密着性及び成形性に優
れたMg含有アルミニウム合金処理板。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐糸錆性に優れる
表面を有するアルミニウム合金材料に関するもので、特
に、リン酸亜鉛処理による下地処理後塗装されるような
用途、例えば、自動車パネルに適したMg含有アルミニ
ウム合金処理板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、アルミニウム合金は、軽量化を目
的として、自動車の部品に採用されつつあり、自動車用
アルミニウム材としては、Mg含有アルミニウム合金で
ある5000系、6000系、7000系等のアルミニ
ウム合金が用いられている。しかしながら、自動車用の
パネル材のように耐糸錆性が要求される用途に対して
は、クロム酸クロメート等の塗装下地処理が必要とされ
ていた。この点、通常の自動車塗装ラインの下地処理に
は、従来材である鋼板の処理としてのリン酸亜鉛処理が
採用されており、この下地処理をアルミニウム合金に適
用するとリン酸亜鉛処理性が十分でなく、耐糸錆性の点
でも十分な性能が得られていない。また、アルミニウム
合金板は、鋼板と比較してそれ自身が成形性に劣る材料
であるという問題点があった。
【0003】そのために、リン酸亜鉛処理性を改善させ
る方法として、特開昭61−157693号公報におい
ては、アルミニウムの表面にZnメッキ層、Zn系合金
メッキ層、又はFe系合金メッキ層を1g/m2 以上設
ける方法が開示されている。この技術はリン酸亜鉛処理
性を改善すると共に、リン酸亜鉛浴へのアルミニウムイ
オンの溶出防止も目的としている。
【0004】また、特開平5−70970号公報におい
ては、Al−Mg系合金表面に形成された酸化物層の厚
さを70オングストローム以下でかつ該酸化物層中のM
g濃度を20原子%以下にすることが開示されている。
或いは、特開平2−250944号公報には、Mg含有
Al合金板の表面層を一旦除去してから熱処理を施し、
酸化皮膜厚さを50〜150オングストロームで、かつ
Mg/Al比を0.6〜5の特定範囲に調整したリン酸
亜鉛処理性に優れた材料が開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
61−157693号公報の場合、アルミニウム合金上
めっき層を表面に生成させるために、置換めっきにした
場合は複雑な工程を通らなければならないし、電気めっ
きにした場合にも高価な設備と電気代がかかり、コスト
が嵩むという点で工業的に好ましくない。さらに、リン
酸亜鉛処理後においてZnめっき層が残存すると、塗膜
にふくれを生じやすくなるために好ましくない。
【0006】また、特開平5−70970号公報および
特開平2−250944号公報の場合、確かに表面状態
をコントロールすることにより均一な表面を作ることが
できるが、表面に酸化皮膜があるために鋼板に比べると
リン酸亜鉛皮膜の生成が阻害されてしまい、十分な化成
処理性が得られない。従来技術のクロム酸クロメート処
理の場合、耐糸錆性は向上するが、専用の処理施設が必
要であり、かつ廃水処理等を含めた処理コストが高くな
ってしまう。
【0007】本発明の目的は、Mg含有アルミニウム合
金の表面に上記従来技術の問題を解消して、耐糸錆性に
優れた低コストのMg含有アルミニウム合金処理板を提
供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、これらの
問題点を解決すべく、鋭意検討した結果、前記目的を達
成するために、本発明の耐糸錆性に優れたMg含有アル
ミニウム合金処理板は、Mg含有アルミニウム合金板の
表面に、亜鉛とリンを特定重量比含む特定重量の皮膜を
有することを特徴とするものである。
【0009】すなわち、本発明の要旨はつぎの通りであ
る。 (1)Mg含有アルミニウム合金板の片面もしくは両面
に、Zn:33.5〜42.7重量%および、P :1
3.5〜13.8重量%を含有するリン酸塩水和物から
なる皮膜を、片面当たり0.05〜2.0g/m2 有す
ることを特徴とする耐糸錆性に優れたMg含有アルミニ
ウム合金処理板。 (2)前記皮膜中に、Ni、Mn、Co、Feから選ば
れた1種以上の金属を、合計で0.05〜8.0重量%
さらに含有することを特徴とする前記(1)に記載の耐
糸錆性に優れたMg含有アルミニウム合金処理板。 (3)前記(1)または(2)に記載のMg含有アルミ
ニウム合金処理板を使用した自動車用のパネル材料。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明において、皮膜中の亜鉛の
重量%が42.7重量%を超える場合には、プレス成形
した際に皮膜が破壊しやすく好ましくない。また、3
3.5重量%未満の場合、その後のリン酸亜鉛処理後の
塗装性は良好であるが、特性が飽和するため製造コスト
的に不利となるので好ましくない。
【0011】また、本発明の被膜は、リン酸塩水和物か
らなるが、十分な成形性を得るのには、その結晶構造が
Zn3 (PO4 2 ・2H2 Oの組成で表されるものが
最も有効であると考えられ、このリン酸塩水和物が主成
分であるためには、リンの含有量が13.5〜13.8
重量%である必要がある。本発明においては、前記Mg
含有アルミニウム合金処理板の皮膜中に、Ni、Mn、
CoおよびFeから選ばれた1種以上の金属を0.05
重量%以上含有していることが好ましい。特に、1.0
重量%以上8.0重量%以下含有していることが、さら
に好ましい。0.05重量%以上の場合には、プレス成
形した際に皮膜が破壊しにくくなり好ましい。一方、
8.0重量%を超える場合には、その後のリン酸亜鉛処
理後の塗装性は良好であるが、特性が飽和するため製造
コスト的に不利となる。
【0012】本発明において、Ni、Mn、Coおよび
Feから選ばれた1種以上の金属は、亜鉛とリンの化合
物の亜鉛と置換した形で皮膜中に存在していると考えら
れる。なお、本発明において、処理皮膜中にCa、Mg
等の2価の金属イオンが亜鉛と置換していてもかまわな
い。
【0013】本発明のMg含有アルミニウム合金処理板
のリン酸塩水和物皮膜の付着量は、0.05〜2.0g
/m2 が好ましい。その付着量が0.05g/m2 未満
では、耐糸錆性が不十分であり、2.0g/m2 を超え
ると耐糸錆性が飽和するため製造コスト的に不利となる
ので好ましくない。本発明におけるMg含有アルミニウ
ム合金板表面に生成する皮膜の形成方法としては、特に
制限はなく、Mg含有アルミニウム合金板を基体とし
て、その表面にリン酸金属塩を蒸着法や溶射法などの被
覆方法が利用できるが、設備費用がかかるために経済的
に好ましくない。経済的な設備で短時間に形成する方法
として、亜鉛イオン、リン酸イオン、硝酸イオンを含
み、かつフッ化物イオン、錯フッ化物イオン、亜硝酸イ
オン、過酸化物から選ばれた少なくとも1種以上の金属
イオンを含む水溶液に接触させて、皮膜を形成すること
ができる。また、Mg含有アルミニウム合金処理皮膜
に、Ni、Mn、CoおよびFeから選ばれた1種以上
の金属を含有させる場合は、前記水溶液中にNiイオ
ン、Mnイオン、CoイオンおよびFeイオンから選ば
れた1種以上の金属イオンを加えた水溶液に接触させ
て、皮膜を形成することができる。
【0014】なお、本発明の処理板を短時間で製造する
方法として、皮膜生成処理を行う前に前処理を施した
後、上記水溶液を温度30〜90℃に保ち、該Mg含有
アルミニウム合金板表面を処理することが好ましい。水
溶液の温度が30℃未満では皮膜生成速度が非常に遅
く、一方、90℃を超えても本発明以上の効果が得られ
ず、共に経済的でない。
【0015】前処理方法としては、特に制限するもので
はないが、例えば、酸化チタン、硫酸チタンやリン酸チ
タン等を単独ないし任意の組合せで調製したチタンコロ
イド水溶液や、硝酸ニッケルや硫酸ニッケル等のニッケ
ルイオン又は硝酸コバルトや硫酸コバルト等のコバルト
イオンを単独ないし任意の組合せで調製した水溶液に接
触させるなどがある。
【0016】本発明において、上記のような皮膜を持っ
たMg含有アルミニウム合金処理板の耐糸錆性は、この
ような皮膜なしのMg含有アルミニウム合金板に比べて
著しく向上するという特徴がある。本発明のMg含有ア
ルミニウム合金処理板の耐糸錆性および塗膜密着性が向
上する理由としては、耐糸錆性および塗膜密着性に大き
く影響を及ぼすリン酸亜鉛処理性が向上したことに起因
すると考えられる。すなわち、通常のリン酸亜鉛処理条
件ではMg含有アルミニウム合金板に十分なリン酸亜鉛
皮膜が生成しないところをMg含有アルミニウム合金板
に亜鉛およびリンを含む皮膜を有する処理を施してある
ことによって、それを補っていると考えられる。
【0017】また、本発明のMg含有アルミニウム合金
処理板の成形性の向上は、Mg含有アルミニウム合金板
に亜鉛およびリンを含む皮膜を有する処理を施してある
ことによって、摩擦係数が低下して、成形性が向上した
ものと考えられる。以下に本発明の実施例を示す。
【0018】
【実施例】素材として、A6009合金(Al−Mg−
Si系)およびA5182合金(Al−Mg系)の圧延
板(1×300×300mm)を準備した。上記A60
09合金およびA5182合金の圧延板を、リン酸イオ
ン(PO4 2 - )を5〜30g/l、硝酸イオン(NO3
- )を1〜10g/l、フッ素イオンを0.5〜5g/
lの範囲で含有する水溶液に、亜鉛イオンを0.5〜1
0g/l、ニッケルイオンを0.1〜3g/l、マンガ
ンイオンで0.1〜2g/l、コバルトイオンを0.1
〜2g/l、鉄イオンを0.1〜1g/l亜硝酸イオン
を0.1〜1g/l、無機過酸化物物および/または過
酸化水素を0.01〜1g/lを適宜加えた30〜90
℃の水溶液に浸漬して、Mg含有アルミニウム処理板を
調製した。それら処理板を、濃硝酸で皮膜を溶解し、原
子吸光分析により元素を定量し、皮膜組成を測定した。
表1より明らかなように、本発明例の皮膜は、付着量お
よび成分共に本発明の規定範囲内であった。
【0019】これらと同じ処理を施したA6009合金
およびA5182合金の処理板(1×70×150m
m)について、自動車用のパネル材と同様のリン酸亜鉛
処理(脱脂及び表面調整を含む)、カチオン電着塗装
(膜厚20μm)、中塗り塗装(膜厚35μm)及び上
塗り塗装(膜厚35μm)を施した。 リン酸亜鉛処理性:リン酸亜鉛処理板に生成したリン酸
亜鉛皮膜の表面を走査型電子顕微鏡により観察し、析出
状態を調べた。評価は、○:全面に結晶析出、△:一部
素材表面がある、×:素材表面が50%以上ある、で判
定した。評価結果を表1に示す。
【0020】耐糸錆性:カチオン電着塗装を施した塗膜
にNTカッターでクロスカットを入れた後、耐糸錆性の
評価を行った。耐糸錆性は、塩水噴霧(5%NaCl水
溶液、35℃、24hr)→湿潤試験(50℃x85%
RH、120hr)を1サイクルとして、5サイクル実
施し、クロスカット部からの塗膜の膨れ幅の最大膨れ幅
によって評価した。評価は、○:膨れ幅1mm未満、
△:膨れ幅1mm以上3mm未満、×:膨れ幅3mm以
上で判断した。
【0021】塗膜密着性:上塗り塗装を施したサンプル
を40℃の蒸留水に10日間浸漬後、直ちに塗膜にNT
カッターで1mm角の碁盤目が100個できるようにカ
ットを入れ、テープ剥離後の碁盤目の残り具合を観察し
た。評価は、○:碁盤目の剥離なし、△:碁盤目のの剥
離面積が5%未満、×:碁盤目のの剥離面積が5%以上
で判断した。
【0022】成形性:処理した材料について100φの
球頭張出工具を用い長さ200mm×幅125〜140
mmの試験片に対して潤滑油を塗油した後に成形速度1
0mm/min.、BHF10トンで成形して破断成形
高さ(LDH0)を求め評価した。評価は、○:LDH
0 30mm以上、△:LDH0 20mm以上30m
m未満、×:LDH0 20mm以下、で判定した。
【0023】表1より明らかなように、本発明例の結果
はいずれもリン酸亜鉛処理性、耐糸錆性、塗膜密着性お
よび成形性ともに良好な結果であった。
【0024】
【表1】
【0025】
【発明の効果】本発明は、従来より問題であったMg含
有アルミニウム合金の耐糸錆性の問題を解決できる。し
たがって、工業的価値の極めて高い発明であるといえ
る。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Mg含有アルミニウム合金板の片面もし
    くは両面に、Zn:33.5〜42.7重量%および、
    P :13.5〜13.8重量%を含有するリン酸塩水
    和物からなる皮膜を、片面当たり0.05〜2.0g/
    2 有することを特徴とする耐糸錆性に優れたMg含有
    アルミニウム合金処理板。
  2. 【請求項2】 前記皮膜中に、Ni、Mn、Co、Fe
    から選ばれた1種以上の金属を、合計で0.05〜8.
    0重量%さらに含有することを特徴とする請求項1に記
    載の耐糸錆性に優れたMg含有アルミニウム合金処理
    板。
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載のMg含有アル
    ミニウム合金処理板を使用した自動車用のパネル材料。
JP28235897A 1997-10-15 1997-10-15 耐糸錆性に優れたMg含有アルミニウム合金処理板 Withdrawn JPH11117077A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002206175A (ja) * 2000-10-30 2002-07-26 Nippon Steel Corp プレス成型性に優れたAl合金板およびその製造方法
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WO2020060763A1 (en) * 2018-09-17 2020-03-26 Arconic Inc. Corrosion resistant aluminum alloy

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