JPH036348A - 化成処理性に優れた自動車パネル用アルミニウム合金及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は化成処理性に優］シたアルミニウム合金に係り
、より詳しくは、自動車パネル材、家電パネル材等、成
形加工後、電着塗装或いは仕上げ塗装等の表面処理が施
される前の下地処理としての化成処理性（燐酸亜鉛処理
性）が優れたアルミニウム合金及びその製造方法に関す
る。 （従来の技術） 従来、自動車用部品に使用されるアルミニウム合金板は
、プレスや曲げ等の成形加工が行われ、塗装工程におい
て、塗装した塗膜に強度を保持させるために塗装後加熱
（焼付、ベーキング）することが行なわれ、伊せてこの
加熱を利用してアルミニウム合金板の強度を向上させる
ことが行われている。 近時、省エネルギー化及びロス１〜ダウンの観点から、
焼付温度が低く、焼付時間が短くなる傾向にあり、この
低温、短時間の焼イ」で強度が向上するＡｌ−Ｍｇ−８
ｉ系合金が検討されている。 一方、最近の車は、ファツジヨシ化、高性能化傾向にあ
り、自動車組立後の外観仕上り性、塗装膜密着性が要求
されており、このため、パネル月には、これらに重要な
影響を及ぼす塗装前の化成処理性が良いことが要求され
ている。 （発明が解決しようとする課題） 一般に自動車用部品（パネル利なと）は、現在、鋼板が
主流であり、塗装前の化成処理は燐酸亜鉛処理が行われ
ているため、アルミニラ１１合金板の場合も、鋼板と同
時処理を行うことが必要である。 しかし、鋼板と同じラインにおいてアルミニウム合金板
に化成処理を行うと、鋼板に比べ、アルミニウム表面へ
の燐酸亜鉛結晶の付着性が悪く、その後の塗装後の鮮映
性が悪くなったり、塗装膜密着性が劣る等、問題があっ
た。 か＼る問題点を解決するために、本出願人は先に、Ｍｇ
：３．５−１０％とＺｎ：０．５−２％を含有する高強
度高成形性アルミニウム合金を提案した（特公昭６２−
５４．８５５号参照）。本合金によれば、蘭酸亜鉛処理
により、表面に燐酸亜鉛結晶が生成し易く、塗装膜の密
着性を改善することができる。 しかしながら、Ａｆｌ−Ｍｇ−８ｉ系合金の場合のよう
なＭｇ含有量が著しく低い合金については、Ｍｇ量の低
減により成形性は改善されるものの、未だ満足できる燐
酸亜鉛処理性を有するものは得られていないのが現状で
ある。 本発明は、力いる事情に鑑みてなされたものであって、
塗装前の化成処理性としての燐酸亜鉛処理性に優れ、も
って塗装膜の密着性や塗装後の仕上げ性の劣化を防止し
得る自動車パネル用アルミニウム合金を提供し、並びに
その製造方法を提供することを目的とするものである。 （課題を解決するための手段） 前記目的を達成するため、本発明者は、先の提案に係る
アルミニウム合金について燐酸亜鉛処理時の燐酸亜鉛結
晶の生成付着不良、塗装膜密着性や塗装後の仕」−り性
の劣化を招く原因を究明すると共に、Ｍｇ量を低減して
も燐酸亜鉛処理性を向上し得る方策について鋭意研究を
重ねた。 その結果、化学成分を調整すると共に製造条件を規制す
ることにより、燐酸亜鉛処理時カソード反応を促進し、
燐酸亜鉛結晶の生成付着量を増加させ、更に均一に分布
させることが可能となることを見い出し、ここに本発明
をなしたものである。 すなわち、本発明に係る化成処理性に秘れだ自動車パネ
ル用アルミニウム合金は、Ｍ、−：０．４−１．５％、
Ｓｉ：０．３〜１．５％、Ｃｕ：０．０５−１゜０％及
びＭｎ：０．０３〜１．０％を必須成分として含有し、
更にＡｇ：０．０２−０．５％、Ｆｅ：０．０５−１．
０％、Ｃｒ：０．０３〜０．３％、Ｔｊ：０．００５−
０．１％及びＺｒ：Ｑ、Ｑ５−０．２％のうちの１種又
は２種以上を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物か
らなることを特徴とするものである。 また、その製造法は、上記化学成分を有するアルミニウ
ム合金につき、４８０〜６００℃の範囲内の温度で均質
化処理を施し、熱間圧延後、最終加工率３０％以上で冷
間圧延して所望の板厚とし、次いで４８０〜６００℃の
範囲内の温度に２００’Ｃ／　＋ｎｉｎ以上の加熱速度
で急速加熱して１００秒以下の保持を行ない、急速冷却
することを特徴とするものである。 以下に本発明を更に詳細に説明する。 （作用） まず、本発明における化学成分の限定理由を説明する。 Ｍｇ： ＭｇはＳｉと共同して強度を付与すると共に燐酸亜鉛結
晶の付着性向」二に寄与する元素であるが、０．４％未
満では燐酸亜鉛結晶の何着性が悪くなると共に強度も低
い。また、１．５％を超えると燐酸亜鉛結晶の付着性の
改善効果はあるが、成形性が悪くなる。したがって、Ｍ
ｇ含有量は０．４〜１．５％の範囲とする。 Ｓｉ： Ｓｉは燐酸亜鉛処理性には影響しないが、この合金系の
強度強化のために必要な元素である。しかし、０．３％
未満では強度が低く、また１、５％を超えて含有すると
成形性が悪くなり、ミクロ割れも発生し易くなる。した
がって、Ｓ」含有量は０．３〜１．５％の範囲とする。 Ｃｕ： Ｃｕはリン酸亜鉛結晶の付着性を白土させるために必須
の元素であるが、Ｍ［と共存し、その効果は更に向上す
る。しかし、０．０５％末？ｌ”ｔＪてはその効果が少
なく、また１、０％を超えるとフカ酸亜鉛結晶の付着性
改善効果は飽和し、却って鋳造割れが起こり易くなると
共に成形性を劣化する。 したがって、Ｃｕ含有量は０．０５〜Ｌ　、　０％の範
囲とする。 Ｍｎ　： Ｍｎは燐酸亜鉛結晶の付着性を向上させる元素であるが
、０．０３％未満ではその効果が少なく、また１、０％
を超えると燐酸亜鉛付着性の改善効果は飽和し、却って
成形性が悪くなる。したが−ｊて、Ｍｎ含有量は０．０
３〜１．０％の範囲とする。 本発明では以上の各元素を必須成分とするが、更に以下
の元素Ａｇ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｔｊ及びＺｒのうちの１種又
は２種以上を適量で添加する。 Δｇ： Ａｇは燐酸亜鉛結晶の付着性を向上させる元素であり、
選択的に添加される。その場合、０．０２％未満ではそ
の効果がなく、０．５％を超えると燐酸亜鉛付着性の改
善は飽和する。したがって、Ａｇ含有量は０．０２〜０
．５の範囲とする。 ＦＣ＝ Ｆｅは燐酸亜鉛処理性、強度等を向上させる元素であり
、選択的に添加される。その場合、０゜０５％未満では
その効果がなく、１．０％を超えると粗大な晶出化合物
が生じ、燐酸亜鉛結晶の均一性が悪くなる。したがって
、Ｆｅ含有量は０．０５〜１．０％の範囲とする。 Ｃｒ： Ｃｒは燐酸亜鉛結晶付着性の向上及び素材の結晶粒微細
化に寄与する元素であり、選択的に添加される。その場
合、０．０３％未満ではその効果一 が少なく、０．３％を超えると、Ｆｅと同様、粗大な晶
出化合物が生じ、燐酸亜鉛結晶の均一性が悪くなる。し
たがって、Ｃｒ含有量は０．０３〜０゜３％の範囲とす
る。 Ｔｊ： Ｔｉは鋳造組織を微細化し、熱処理時の再結晶抑制作用
により板材の結晶粒微細化に寄与する元素であり、選択
的に添加される。その場合、０゜００５％未満ではその
効果が少なく、また０、１％を超えると粗大な晶出化合
物が生し、燐酸亜鉛結晶の均一付着性が悪くなる。した
がって、Ｔｉ含有量は０．００５〜０．１％の範囲とす
る。 ｚｒ： ＺｒはＴｉと同様、鋳造組織を微細化し、板材の結晶粒
微細化に寄与する元素であり、選択的に添加される。そ
の場合、０．０５％未満ではその効果が少なく、また０
、２％を超えると粗大な晶出化合物が生じ、燐酸亜鉛結
晶の均一付着性が悪くなる。したがって、Ｚｒ含有量は
０．０５〜０．２％の範囲とする。 − 上記元素の他、通常のアルミニウム合金と同様、不可避
的不純物が含有されるが、その量は本発明の効果を損な
わない限度で許容できる。例えば、７５０．３％、Ｂ≦
０．０１％、Ｂａ≦０．１％、Ｎａ≦０．００２％であ
れば、これらの元素を含んでいても燐酸亜鉛処理性とし
ての特性上何ら支障はない。 次に、本発明の製造条件について説明する。 上記化学成分のアルミニウム合金は常法により溶解、鋳
造するが、得られた鋳塊に対して４８０〜６００℃の範
囲内の温度で均質化処理を行う。 このような均質化処理を行うことにより、燐酸亜鉛処理
性に非常に効果のあるＭｇ及びＣｕ、Ａｇを十分に均一
に拡散固溶させて局部的なミクロ偏析をなくし、燐酸亜
鉛結晶の付着性を均一にすることができる。更に、素材
の結晶粒微細化効果及び燐酸亜鉛処理性に影響を与える
Ｃｒ、Ｍｎ、　Ｚｒ、Ｔｉ等の化合物を微細均一に品出
、析出させることができる。しかし、その温度が４８０
℃未満では上述の効果が不充分であり、−・方６００℃
を超えるとバーニング等を起こし、二１ニ業的製造方法
か困難になるので好ましくない。 均質化処理後は、通常の方法で熱間圧延を施し、更にそ
の後３０％以１ユの最終加工率で冷間圧延（場合によっ
ては、中間焼鈍を’Ｉｊ＝）’Ｃも良い）をｔｉい、所
定の板厚とする。 次いで最終熱処理を施すが、この熱処理は、４８０−６
００℃の範囲内の温度に２００℃／ｍｊｎ以上の加熱速
度で急速加熱し、１００秒以下の時間の保持を行ってか
ら急速冷却を行う。 この熱処理は、燐酸亜鉛結晶の均一付着性への寄与が大
きい板組織の再結晶粒の微細化、並びにＭｇ、Ｃｕや他
の元素の均一固溶化により燐酸亜鉛結晶の均一付着性を
向」ニさせることを目的としたものである。 しかし、加熱速度が２００℃／１＋ｊｎ未満では再結晶
の微細効果が不十分てあって、結晶粒が大きくなり、燐
酸亜鉛処理時に付着性にムラが発生し易くなる。 また、溶体化温度が４−８０℃未満てはＭ（ｚ、ｃｕ、
Ａｇ等の元素の固溶が不十分であり、燐酸亜鉛結晶の（
＝Ｊ着分布が不均一となり易い。一方、６００℃を超え
ると結晶粒の粗大成長が発生し、燐酸亜鉛結晶の付着性
が悪くなり易い。 また、溶体化時間か１００秒を超えると、固溶体化は十
分になるが、再結晶粒の粗大化による燐酸亜鉛結晶の付
着ムラが発生し易くなると共に、生産性、経済性からも
好ましくない。 なお、急速冷却の条件は特に制限されない。 また、最終熱処理後の工程、殊に下地表面処理としての
ｍ酸亜鉛処理、塗装等々の条件も特に制限されず、下地
表面処理は鋼板と同じ処理ラインにて行うこともできる
。 （実施例） 次に本発明の実施例を示す。 失７ｉ！ｉ清−１− 第１表に示す化学成分を有するアルミニウム合金を通常
の方法て溶製して得た５０＋ｎｍ厚の鋳塊に５５０℃Ｘ
４．ｈｒの均質化処理を施した後、５００〜２８０″Ｃ
の間で板厚５ｍｍまで熱間圧延し、続い一月一 て板厚１ｍｍまで冷間圧延を行った。この１＋ｎｍ／！
；のアルミニウム合金を５５０　’Ｃに６００℃／ｍｉ
ｎの加熱速度で急速加熱し、その温度に２０秒間保持し
、その後８００℃／ｍｊ、ｎの平均冷却速度で急冷して
供試材とした。 この供試材について、塗装前の下地表面処理として燐酸
亜鉛処理を実施した後、塗装膜を付与し、鮮映性、塗装
膜のベタハゲ性及びリン酸亜鉛処理後のリン酸亜鉛結晶
付着量、均−性等を調査した。 それらの結果を第１表に併記する。 なお、燐酸亜鉛処理方法、塗装方法、鮮映性、塗膜のベ
タハゲ試験方法は、自動車パネル材に列して一般に使用
されている方法を採用した。その詳細を以下（１）〜（
４）に示す。 （１）燐酸亜鉛処理及び塗装方法 ７５ｎｖＩＸ　１５０ｍｍの試験片→脱脂（弱アルカリ
脱脂剤、５０℃Ｘ３０秒）→水洗→表面調整（コロイダ
ルチタン液、ＲＴＸ２０秒）→燐酸亜りイｌ処理（市販
液、４０℃Ｘ２分）→水洗→乾燥→カチオン電着塗装（
市販液、１７０℃×３０分焼イｑ）→中塗２ （１４０℃×３０分）→上塗（」４０℃Ｘ３０分）膜の
工程により実施した。塗膜厚は１１０μｎ１である。 （２）燐酸亜鉛結晶の付着性、均一性の評価燐酸亜鈴処
理後の試験片の重量を測定した後、沸騰したリンクロ液
に５分浸漬して、燐酸亜鉛結晶を剥離し、水洗、乾燥後
に再度重量を測定した。 燐酸亜鉛結晶の剥離前後の重址差を１１ｎ２当たりに換
算し、付着量を求めた。 更に、その均一性は、目視観察及びＳＥＭ観察にて調査
し、○（良好）、△（やや良）、×（不良）にて評価し
た。 （３）Ｍ映性の評価 塗装後の試験片を携帯用鮮明度光沢度計で測定し、鮮映
性を評価した。 （４）ベタハゲ試験とヘタハゲ性の評価７５ｍｍＸ　１
５０ｍｍの試験片を５０’Ｃの純水中に１０日間浸漬し
た後、第１図に示すように表面に縦、横２ｍｍ間隔に１
００個のゴバン目を入れ、セロテープを貼付移用ぎ剥が
し、塗装膜の剥離した数てベタハケ性（塗膜密着性）を
評価した。 第１表より明らかなように、本発明範囲内の化学成分を
有する合金を本発明条件で製造した本発明例はいずれも
、燐酸亜鉛結晶の付Ｊ１７量か多く且つ均一な分布であ
って燐酸亜鉛処理性が非常に優れており、更に塗装置１
Ａの鮮映性、密着性も優れることが確認された。 ［以下余白１ 実施例２ 第１表に示した化学成分のアルミニウム合金のうち、Ｎ
Ｏ，１２（本発明合金）の鋳塊を使用し、第２表に示す
条件で鋳塊の均質化処ｌ！ｌ！　湿度、最終熱処理条件
（加熱速度、加熱温度、加熱時間）、冷間加工率等の影
響について調査した。その結果を第３表に示す。 第３表より明らかなように、化学成分が本発明範囲内の
ものであっても、製造条件のいずれかが本発明範囲外の
プロセス（比較プロセス）による場。 合は、燐酸亜鉛結晶の付着性（付看量）が同じでも、そ
の均一性が劣り、塗装膜の魚Ｙ映性、密着性が劣ってい
るのに対し、本発明のプロセスに従う合金（本発明例）
は、これらの特性が非常に優れていることがわかる。

【以下余白】

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、塗装膜の密着性
及び塗装後の仕上げ性（鮮映性）が要求される自動車パ
ネル用アルミニウム合金として、下地処理としての燐酸
亜鉛処理性が従来合金よりも格段に優れているアルミニ
ウム合金が１１１られる。 またその工業的製造が容易である。したがって、アルミ
化の推進による自動車の軽量化に寄与するところが大き
い。

【図面の簡単な説明】

第１図はベタハゲ試験の要領を説明する図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で（以下、同じ）、Ｍｇ：０．４〜１． ５％、Ｓｉ：０．３〜１．５％、Ｃｕ：０．０５〜１．
   ０％及びＭｎ：０．０３〜１．０％を必須成分として含
   有し、更にＡｇ：０．０２〜０．５％、Ｆｅ：０．０５
   〜１．０％、Ｃｒ：０．０３〜０．３％、Ｔｉ：０．０
   ０５〜０．１％及びＺｒ：０．０５〜０．２％のうちの
   １種又は２種以上を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不
   純物からなることを特徴とするリン酸亜鉛処理性に優れ
   た自動車パネル用アルミニウム合金。
2. （２）請求項１に記載の化学成分を有するアルミニウム
   合金につき、４８０〜６００℃の範囲内の温度で均質化
   処理を施し、熱間圧延後、最終加工率３０％以上で冷間
   圧延して所望の板厚とし、次いで４８０〜６００℃の範
   囲内の温度に２００℃／ｍｉｎ以上の加熱速度で急速加
   熱して１００秒以下の保持を行ない、急速冷却すること
   を特徴とするリン酸亜鉛処理性に優れた自動車パネル用
   アルミニウム合金の製造方法。