(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム合金からなるホイール材の表面に厚さ１５０〜５００Å、空孔率１０％未満、含水量５重量％未満、アニオン含有量２重量％未満である無孔質陽極酸化皮膜が形成されており、該無孔質陽極酸化皮膜上にクリヤー塗装が施されていることを特徴とする耐食性および光輝性に優れた車両用ホイール。
【請求項２】
クリヤー塗装は、その膜厚が１０〜２５μｍであることを特徴とする請求項１記載の耐食性および光輝性に優れた車両用ホイール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光輝性および耐食性（特に耐糸錆性）に優れた車両用ホイールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の車両に用いられるアルミニウム合金製のホイールは、軽量化により燃費の向上や運動性能の向上をもたらし、さらには見た目もよいため、一部では鋼製ホイールに代わるものとして広く利用されている。
従来、このアルミニウム合金製のホイールの製作に際しては、見た目をよりよくするために、商品のデザインとして光輝性を重視した、以下のような工程で製造が行われている。
（１）まず鋳造または鍛造でホイール形状を作成する。場合によっては、ややコストは増すが、板をスピニング加工してホイール形状とすることも可能である。
（２）継いで、光輝性を付与したい部位（主にリム表面）を切削や研磨により鏡面化する。
（３）表面を脱脂処理した後、水洗し、クロメート処理を施し、水洗、乾燥して塗装下地処理とする。
（４）クロメート処理皮膜の上にクリヤー塗装（透明塗料）を３０μｍ程度施し、１５０〜１８０℃程度の温度で焼き付け処理し、製品とする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記工程で得られたホイールは、光輝性を重視するあまり耐食性が優れないという問題があり、特に、北米等の融雪塩を散布する地域での使用に際しては、塗装膜下に糸錆が発生しやすく、大きな問題となっている。
これに対しては、塗装下地処理であるクロメート皮膜やその上層のクリヤー塗装膜を厚膜とすることが有効である。しかし、クロメート皮膜を厚膜とすると表面が黄色味を帯びてしまい、またクリヤー塗装を厚膜とすると色調の白味が強くなり濁りを生じてしまう。いずれにしても、この様な方法では光輝性が大きく低下して、見た目がよいというアルミニウム製ホイールの商品価値が著しく損なわれるため、その適用は困難である。
また、下地処理として施されているクロメート処理は、近年、排水による河川の公害がクローズアップされており、海外では使用が大きく制限されつつある。しかも、これに関連して排水処理も非常に高価になるためコスト的にも大きな問題が生じている。
【０００４】
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、塗装下地としてクロメート皮膜を使用することなく、耐食性および光輝性ともに優れた特性が得られる車両用ホイールを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明の車両用ホイールのうち、第１の発明は、アルミニウム合金からなるホイール材の表面に厚さ１５０〜５００Å、空孔率１０％未満、含水量５重量％未満、アニオン含有量２重量％未満である無孔質陽極酸化皮膜が形成されており、該無孔質陽極酸化皮膜上にクリヤー塗装が施されていることを特徴とする。
【０００６】
第２の発明は、第１の発明において、クリヤー塗装の膜厚が１０〜２５μｍであることを特徴とする。
【０００７】
本発明は、上記したように、下地処理としてクロメート処理の代わりに厚さ１５０〜５００Åの薄膜の無孔質陽極酸化皮膜を施したものである。
上記の無孔質陽極酸化皮膜としては、実質的に無孔質（例えば空孔率１０％未満）である皮膜をいい、封孔処理を必要とすることなく、陽極酸化ままで無孔質であるものが望ましい。例えば、従来の陽極酸化皮膜は、陽極酸化ままでは、空孔率は１６％程度に達しており、良好な耐食性を得るためには、加圧蒸気処理による封孔処理が必要になる。しかし、このような封孔処理を行うと、酸化皮膜中の含水量が大幅に増えるため、クリヤー塗装時の焼き付けに際し、皮膜から水分が蒸散して塗装膜の密着性が悪化し、耐食性を低下させる。このため、陽極酸化皮膜は、封孔処理を経ないでも、陽極酸化ままで空孔率が低いのが望ましい。
【０００８】
上記した本発明の構成により、光輝性を確保したままで耐食性、特に耐糸錆性を向上させることができる。したがって、酸化皮膜を薄くすることができ、これにより良好な光輝性が得られる。しかも、この耐食性の向上により、また、後述するように塗装膜の密着性が向上することにより、上層のクリヤー塗装を必要以上に厚くしなくてもよく、したがってクリヤー塗装の薄膜化によりさらにホイールの光輝性を向上させることもできる。
上記したホイールは主に自動車に使用されるが、その他に自動二輪車、自転車等に使用することもできる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明のホイールの材料には、各種アルミニウム合金を使用することができ、特にその成分が限定されるものではない。但し、ホイールとして十分な強度を得るために、ＪＩＳ  Ａ５０００系、同６０００系のアルミニウム合金を使用するのが望ましく、調質合金、非調質合金のいずれであってもよい。これら合金を用いたホイール材の製造方法も特に限定されるものではなく、鋳造、鍛造、プレス加工、スピニング加工等によりホイール形状に成形することができる。このホイール材は、所望により、その表面のうち、光輝性を付与したい部位（主にリム表面）を切削や研磨により鏡面化する。また、このような素材に対して通常は前処理が施される。この前処理としては、通常の界面活性剤、有機溶剤等の接触が挙げられるが、また、表面の均一化のために苛性洗浄やデスマット処理を行っても良く、その内容は特に限定されない。例えば、素材の表面に付着した油脂分を除去し、素材表面の不均質な酸化物皮膜が除去する前処理を行うことができ、そのためには、弱アルカリ性の脱脂液による脱脂処理を施したのち、水酸化ナトリウム水溶液でアルカリエッチングをし、さらに硝酸水溶液中でデスマット処理を行う方法や脱脂処理後に酸洗浄を行う方法などが適宜選択される。
【００１０】
ついで、上記ホイール材に陽極酸化処理およびクリヤー塗装を施す。これら処理および塗装は、ホイール材の一部表面にのみ施すものであってもよく、また所望により全面に施すものであっても良い。また、いずれか一方のみが施されている部分を含むものであっても良い。
なお、陽極酸化皮膜は、前記したように陽極酸化ままで無孔質であるのが望ましく、このような陽極酸化皮膜は、以下の特別な処理によって得られる。
すなわち、陽極酸化皮膜処理に使用される電解浴としては、生成される陽極酸化皮膜を溶解しにくい電解質である硼酸、硼酸塩、リン酸塩、アジピン酸塩、フタル酸塩、安息香酸塩、酒石酸塩、クエン酸塩などの群から選ばれる１種または２種以上を溶解した水溶液が用いられる。なお、下記の条件（空孔率、含水量、アニオン含有量）を満たす陽極酸化皮膜を生成するためには、これらの電解質のなかでも硼酸、硼酸塩、アジピン酸塩の１種または２種以上を用いることが好ましい。これら電解浴中の電解質濃度は２重量％からその電解質の飽和濃度までの範囲で選ばれる。また電解浴の浴温としては、下記皮膜を得るためには２０〜７０℃の範囲が好ましく、さらに３０〜５０℃の範囲が一層望ましい。
【００１１】
この電解浴中で、ホイール材は、連続あるいは断続であっても陽極となるように電源に接続されて電解される。陰極には通常は不溶性の導電材料が用いられる。
電解電流としては、直流電流などが用いられ、直流電解では直流密度０．３〜２０Ａ／ｄｍ２、電解時間５秒〜３０分で電解が行われる。これら直流密度および電解時間が下限未満であると、十分に皮膜が形成されず、直流密度が大きいと皮膜やけ等の表面欠損が生じる。なお、電解時間が長すぎると、皮膜の表面が溶解し空孔率が増してしまう。
印加電圧は、直流電解では電圧１Ｖに対して形成される酸化皮膜厚さが約１４Åとなる関係があることから、１５０〜５００オングストロームの厚さの酸化皮膜を得るために、１０〜３５Ｖ、好ましくは１５〜２５Ｖの範囲とされる。電源装置などの点からは３０Ｖ以下とすることが好ましく、このような低電圧での電解でも優れた塗膜密着性と塗装後耐食性を有する無孔質の陽極酸化皮膜が得られる。なお、陽極酸化皮膜の電解に用いる電解液は硼酸塩、アジピン酸塩、酒石酸塩等の中性のものであるため、クロメート処理のような排水処理の問題をなくすことができる。
【００１２】
このようにして得られた陽極酸化皮膜は、１５０〜５００Å、好ましくは２００〜３５０Åの厚さを有しており、かつ均一で無孔質である。その空孔率は最大でも１０％以下であり、通常は２％以下となっている。なお、空孔率とは、酸化皮膜表面で、孔が占める表面積の割合（％）をいう。また、皮膜の含水量は５重量％以下で、通常は１〜３重量％と極めて低い値を示す。さらに酸化皮膜のアニオン含有量も、２重量％以下と低い値となっている。
一方、通常の硫酸浴、シュウ酸浴で得られた多孔質の陽極酸化皮膜は、空孔率が数十％と非常に高く、含水量は封孔処理後で１５重量％程度、アニオン含有量は１２〜１５重量％程度にまで達する。
【００１３】
なお、上記皮膜の厚さの限定や空孔率等の数値が望ましいとされるのは以下の理由による。
（１）厚さ（１５０〜５００Å）
酸化皮膜厚さは耐食性及び光輝性に影響を及ぼす。膜厚が厚いほど耐食性は優れる傾向にあるが、光輝性は低下し光沢度が低くなってしまう。具体的には、膜厚が１５０Å未満であると、十分な耐食性、耐糸錆性が得られず、一方、膜厚が５００Åを越えると、光輝性が劣化するため、両者のバランスがとれた、すなわち、耐食性、光輝性ともに優れた表面とするために、陽極酸化皮膜の膜厚を１５０〜５００Åに限定する。なお、さらに、同様の理由で下限を２００、上限を３５０Åとするのが望ましい。
【００１４】
（２）空孔率１０％未満、含水量５重量％未満、アニオン含有量２重量％未満
良好な耐食性を確保するために、上記条件を満たすのが望ましい。具体的には、含水量が５％以上になると、クリヤー塗装の焼き付け時に皮膜から水分が放出されてクリヤー塗装膜の密着性が低下し、この影響で耐食性が劣化する。また、アニオン含有量が２％以上になっても、クリヤー塗装の焼き付け時にアニオンや分解ガスが放出されて塗装膜の密着性が低下して耐食性が劣化する。さらに、空孔率が１０％以上になると、この皮膜に形成した孔から腐食物質が侵入し耐食性が低下してしまう。本発明の陽極酸化皮膜は１５０〜５００Åと非常に薄膜であるが、十分な耐食性が得られる理由は、含水量５％未満、アニオン含有量２％未満であることにより塗膜密着性が高いこと及び無孔質であることにより皮膜のバリヤー性が高いことによっており、陽極酸化皮膜を薄くできることにより優れた光輝性を得ている。
【００１５】
（４）クリヤー塗装
上記陽極酸化皮膜上にクリヤー塗装を従来どおり施すことで、耐食性が優れ、かつ光輝性も良好なホイールを提供できる。塗装方法は常法を含め、特に限定されるものではない。
また、クリヤー塗装には、透明性の高い塗料であれば特に制限なく使用することができるが、例えば、アクリル系クリアー塗料が挙げられる。
上記塗料を用いて、例えば、１４０〜１７０℃で、３０〜６０分加熱する焼き付けにより塗装を行うことができる。
なお、本発明のホイールでは、上記した無孔質の陽極酸化皮膜により良好な耐食性が得られているため、クリヤー塗装膜の薄膜化も可能であり、これにより光輝性を一層向上させることができる。この塗装膜の膜厚としては、耐食性を確保するために１５μｍ以上が望ましく、また、優れた光輝性を得るために、２５μｍ以下とするのが望ましい。
【００１６】
【実施例】
以下に本発明の一実施例を説明する。
ＪＩＳ  Ａ５０５２アルミニウム合金材（２．５％Ｍｇ）を常法によりホイール形状に成形し、その表面をダイヤモンドバイトで切削し鏡面とした後、弱アルカリ性の界面活性剤を含む弱エッチング性脱脂液で５０℃×３分の脱脂処理を行った。ついで、このホイール材に、１ｌ当たり、硼酸５０ｇ、硼酸塩２ｇ、アジピン酸アンモニウム５０ｇを電解質として含む電解液を用いて、浴温５０℃、電圧１０〜３５Ｖ、直流密度０．５〜５Ａ／ｄｍ２、電解時間２０秒〜５分の条件で電解処理し、１５０〜５００Å膜厚の陽極酸化皮膜を形成した。次いで、この上層に、アクリル系クリヤー塗装を２０μｍ厚で施し、１８０℃で３０分の焼き付け処理をした。
【００１７】
また、比較のため、上記ホイール材に、上記と同じ電解液を用いて、７Ｖ×３分（比較例１）、４３Ｖ×３分（比較例２）の条件で電解を行い、さらに比較例３として１５ｗｔ％Ｈ２ＳＯ４、２０℃の電解液を用いて、電流密度１．３Ａ／ｄｍ２、１６Ｖ×６０秒の条件で電解して陽極酸化皮膜を形成し、それぞれに上記と同様の条件でクリヤー塗装を施した（比較例１〜３）。さらに、他の比較例として、上記ホイール材に８ｍｇ／ｍ２（比較例４）または１５ｍｇ／ｍ２（比較例５）の量で無色系クロメート処理を施して、その上層に上記と同様のクリヤー塗装を施した。なお、８ｍｇ／ｍ２のクロメート処理が従来材と同等である。
【００１８】
上記方法により得られたホイールの陽極酸化皮膜の空孔率、含水率、アニオン含有量、およびクリヤー塗装の塗膜密着性、ならびにホイールの光輝性、耐食性を以下の方法により評価し、その結果を表１に示した。
表１より明らかなように、本発明のホイールによれば、耐食性、光輝性ともに優れた特性が得られているのに対し、比較例では、いずれか一方が明らかに劣っていた。
【００１９】
【表１】
0003553288.tif 000002
【００２０】
［評価方法］
（１）空孔率
単位面積当たりの孔の占める面積の割合を電子顕微鏡観察により測定する。
（２）含水率
熱重量分析により測定。室温から５５０℃まで加熱した際の重量減少を測定。
（３）アニオン含有量
ＧＤ−ＭＳ（グロー放電質量分析計）により測定
【００２１】
（４）塗膜密着性
１ｍｍ角の碁盤目を１００個切り、セロテープ剥離試験で残存した個数率を求めた。
（５）光輝性
銀鏡を１００とした場合の光沢度をそれぞれのホイールで測定し、その相対数値で評価した。
（６）耐食性１
下地処理及びクリヤー塗装した試料にクロスカットを加え、ＪＩＳ−Ｈ８６８０に示されるＣＡＳＳ試験を７２時間行い、クロスカット部に生じた糸錆長さの総長さを比較した。
（７）耐食性２
下地処理及びクリヤー塗装した試料にクロスカットを加え、自動車規格（ＪＡＳＯＭ  ６０９−９１）の複合サイクル腐食試験を３６０サイクル行い、クロスカット部に生じた糸錆長さの総長さを比較した。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の車両用ホイールによれば、アルミニウム合金からなるホイール材の表面に厚さ１５０〜５００Å、空孔率１０％未満、含水量５重量％未満、アニオン含有量２重量％未満である無孔質陽極酸化皮膜を形成し、該無孔質陽極酸化皮膜上にクリヤー塗装を施したので、光輝性を損なうことなく耐食性、特に耐糸錆性を向上させることができ、光輝性、耐食性ともに優れた車両用ホイールが得られる。
【００２３】
また、クリヤー塗装の膜厚を１０〜２５μｍとすれば、良好な耐食性を得た上で、さらに光輝性を向上させることができる。