(57)【要約】【課題】陽極酸化皮膜を形成したアルミニウム基材の焼付塗装において皮膜のクラックを防止する。【解決手段】アルミニウム基材１１の表面に陽極酸化皮膜１２を形成する陽極酸化処理と、前記陽極酸化皮膜１２をニッケルイオン濃度が３ｍｇ／Ｌ未満の水で封孔処理する第一封孔処理と、封孔処理されたアルミニウム基材１１に透明塗料を塗布して塗膜１３を形成し焼き付ける焼付塗装処理と、を行う。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム基材の表面に陽極酸化皮膜を形成する陽極酸化処理と、
前記陽極酸化皮膜をニッケルイオン濃度が３ｍｇ／Ｌ未満の水で封孔処理する第一封孔処理と、
封孔処理されたアルミニウム基材に透明塗料を塗布して焼き付ける焼付塗装処理と、
を行うことを特徴とするアルミニウム塗装材の製造方法。
【請求項２】
前記第一封孔処理後に、酢酸ニッケル水溶液で封孔処理する第二封孔処理を行う請求項１に記載のアルミニウム塗装材の製造方法。
【請求項３】
前記焼付塗装処理において透明塗料を１１０℃以上で焼き付ける請求項１または２に記載のアルミニウム塗装材の製造方法。
【請求項４】
前記アルミニウム塗装材は車両のルーフパネルの外面に取り付けられるルーフレール材である請求項１〜３のいずれか１項に記載のアルミニウム塗装材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、陽極酸化皮膜を形成したアルミニウム基材に透明塗料で塗装されたアルミニウム塗装材の製造方法に関する。
【０００２】
なお、本明細書において、「アルミニウム」の語は、ＡｌおよびＡｌ合金を含む意味で用いる。
【背景技術】
【０００３】
アルミニウムは軽量で加工性および耐食性に優れていることから、車両、建材、家庭用品等の広範囲で用いられている。また、アルミニウムは美しい金属光沢を有していることから、アルミニウム素地を外観に現して使用されることがある。このような金属光沢を生かしたアルミニウム材として、陽極酸化皮膜を形成して耐食性を高め、さらにクリア樹脂で塗装したアルミニウム塗装材が知られている。陽極酸化皮膜は表面に無数の微細孔を有する多孔質構造であり汚れが付きやすく耐食性が低いので、陽極酸化処理の後処理として、微細孔を封じて不活性化する封孔処理を施すのが一般的である。封孔処理手段としては、純水に酢酸ニッケル等の封孔助剤を添加した高温の水溶液に所定の時間浸漬させる方法がある。
【０００４】
上記の封孔処理後に焼付塗装を行うと陽極酸化皮膜にクラックが発生することがある。クラックは塗膜が不透明で十分な厚さがあれば隠蔽できるものであり、クラックによって外観品質が損なわれることはない。しかし、透明塗料の場合は塗膜を通してクラックが見えるので外観品質が低下する。例えば、車両の外面に取り付けられるルーフレール材は金属光沢を活かした外観であり、微細なクラックでも製品価値に影響を与える。
【０００５】
高温加熱処理による陽極酸化皮膜のクラックの発生を阻止する方法として、半封孔処理する第１工程と、室温以上の温度で乾燥する第２工程と、外気と遮断状態で封入処理する第３工程とを行うことが提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１３０８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載された方法でもクラックの抑制は不十分である。しかも、第３工程は被処理材を容器内に乾燥剤とともに封入する処理であり、従来の封孔処理では使用しない新たな装置を必要とする。しかも、封孔処理後に２つの工程を要し、時間と手間のかかる面倒な作業である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記の背景技術に鑑み、陽極酸化皮膜を形成したアルミニウム基材に対して、複雑な装置や工程によることなく、焼付塗装時にクラックの発生を抑制できる方法を提供する。
【０００９】
即ち、本発明は下記の［１］〜［４］に記載の構成を有する。
【００１０】
［１］アルミニウム基材の表面に陽極酸化皮膜を形成する陽極酸化処理と、
前記陽極酸化皮膜をニッケルイオン濃度が３ｍｇ／Ｌ未満の水で封孔処理する第一封孔処理と、
封孔処理されたアルミニウム基材に透明塗料を塗布して焼き付ける焼付塗装処理と、
を行うことを特徴とするアルミニウム塗装材の製造方法。
【００１１】
［２］前記第一封孔処理後に、酢酸ニッケル水溶液で封孔処理する第二封孔処理を行う前項１に記載のアルミニウム塗装材の製造方法。
【００１２】
［３］前記焼付塗装処理において透明塗料を１１０℃以上で焼き付ける前項１または２に記載のアルミニウム塗装材の製造方法。
【００１３】
［４］前記アルミニウム塗装材は車両のルーフパネルの外面に取り付けられるルーフレール材である前項１〜３のいずれか１項に記載のアルミニウム塗装材の製造方法。
【発明の効果】
【００１４】
上記［１］に記載のアルミニウム塗装材の製造方法によれば、処理液中のニッケルイオン濃度を規制した第一封孔処理によって、陽極酸化皮膜の孔内部に水和アルミナが充填されて皮膜が強化されるので、焼付塗装を行っても皮膜にクラックが発生しない。従って、金属光沢をもち、透明塗膜によって表面光沢が高められた外観のアルミニウム塗装材を製造できる。
【００１５】
しかも、第一封孔処理は封孔処理の処理液中のニッケルイオン濃度の規制した処理であるから、別段の装置や複雑な工程管理を必要としない。
【００１６】
上記［２］に記載のアルミニウム塗装材の製造方法によれば、第一封孔処理に加えて第二封孔処理で水酸化ニッケルを析出させることによって、短時間で皮膜を強化することができる。
【００１７】
上記［３］に記載のアルミニウム塗装材の製造方法によれば、１１０℃以上の高温で焼き付けてもクラックが発生せず、金属光沢をもち、透明塗膜によって表面光沢が高められた外観のアルミニウム塗装材を製造できる。
【００１８】
上記［４］アルミニウム塗装材の製造方法によれば、ルーフレール材において上記の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】アルミニウム塗装材の断面図である。
【図２】実施例のアルミニウム基材として用いたルーフレール材の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１に示すように、本発明のアルミニウム塗装材１は、アルミニウム基材１１の表面に陽極酸化皮膜１２を有し、陽極酸化皮膜１２は透明塗膜１３に覆われている。以下に、前記アルミニウム塗装材１の製造方法について材料とともに詳述する。
【００２１】
［アルミニウム基材］
アルミニウム基材１１の組成は限定されず、純アルミニウムおよび各種アルミニウム合金を用いることができる。また、アルミニウム基材１１の形状も限定されない。アルミニウムは成形性が良好であることから、押出材や押出材に曲げ加工等の塑性加工を施したアルミニウム基材を用いることも好ましい。例えば、車両のルーフパネルに取り付けられるルーフレール材の作製には、強度と成形性の観点から６０００系アルミニウム合金の中空押出材をルーフパネルの曲面に沿うように曲げ加工したアルミニウム基材が好ましく用いられる。
【００２２】
また、押出材は表面平滑性が必ずしも高くないので、陽極酸化処理前に、研磨して光沢度を高めておくことで美しい金属光沢をもつアルミニウム塗装材１を作製できる。研磨方法は限定されず、バフ研磨、化学研磨、電解研磨等周知の方法により行い、２種以上の方法を組み合わせて研磨しても良い。
【００２３】
［陽極酸化処理工程］
上記のアルミニウム基材１１に対して、要すれば洗浄し、その後陽極酸化処理を行う。陽極酸化処理条件は限定されず、アルミニウム塗装材１の用途に応じて適宜設定する。例えば、鉛板、黒鉛板等を陰極とし、電解液として硫酸、シュウ酸、クロム酸、リン酸、あるいは混合酸液等を用いて直流またはパルス波形にて電気分解を行い、電解後は水で洗浄する。前記陽極酸化皮膜１２の厚さにも制限はなく、アルミニウム塗装材１の用途に応じて適宜設定する。例えば、耐食性が求められる自動車用ルーフレールでは厚さ５μｍ〜２０μｍの皮膜を形成することが好ましい。
【００２４】
［封孔処理］
封孔処理は、処理液中のニッケルイオン濃度を規定して行う第一封孔処理を行い、要すればさらに酢酸ニッケル水溶液で第二封孔処理を行う。
【００２５】
陽極酸化処理後の皮膜組織は表面に開口する微細孔を有しているので、封孔処理を行って微細孔の開口部を閉じる。陽極酸化皮膜１２の微細孔を閉じることにより、陽極酸化皮膜１２の強度が耐食性、耐酸性を向上させることができる。また、封孔により防汚性が向上するので、未塗装材の保管時や搬送時の汚損を防ぐことができる。このため、封孔処理は陽極酸化処理工程に続いて行い、未封孔処理材の移動時間および移動距離をできる限り短くすることが好ましい。
【００２６】
（第一封孔処理）
ニッケルイオン濃度が３ｍｇ／Ｌ未満の処理液に浸漬して封孔処理を行う。
【００２７】
温処理液浸漬による封孔の場合、孔の壁面でアルミナの溶解が起こり、同時に微粒子状の水和アルミナが析出し、孔が塞がれてくる。従来のニッケル塩を含有する処理水で封孔を行う場合、水和アルミナの形成に加え、ニッケル塩の加水分解による水酸化ニッケルの形成によっても孔が塞がれていくことになる。水酸化ニッケルの析出は孔の開口部付近に析出しやすく、短時間で封孔できることから、孔内部の水和アルミナによる充填が不十分であることが考えられる。そのため、陽極酸化皮膜１２の強度が弱く、塗料の焼付時に生じる基材の線膨張に対して、クラックを生じてしまうものと考えられる。一方、ニッケルイオン濃度が３ｍｇ／Ｌ未満であれば、実質的に析出する水酸化ニッケルは無く、孔の内部から水和アルミナのよる充填を十分に行うことができるため、陽極酸化皮膜１２の強度が向上し、塗料の焼付時に生じる基材の線膨張に対し、クラックを発生することなく耐えることができるものと推察される。
【００２８】
ニッケルイオン濃度を３ｍｇ／Ｌ未満の処理液として、イオン交換樹脂等で塩類を除去した脱塩水（イオン交換水）、逆浸透膜で濾過したＲＯ水、蒸留水等を使用できる。
【００２９】
前工程で陽極酸化処理を施したアルミニウム基材１１は水洗した後に第一封孔処理の処理液に浸漬されるが、水洗してもアルミニウム基材１１に付着して金属や塩類が処理液に持ち込まれることがある。しかし、前記ニッケルイオン濃度は封孔処理を行う時の濃度であるからアルミニウム基材１１に付着して持ち込まれたニッケルイオンは稀である。従って、多数のアルミニウム基材１１の封孔処理を連続して行っても、処理槽に投入する処理液中のニッケルイオン濃度を厳密に管理する必要性は低い。ただし、ニッケルイオン濃度が３ｍｇ／Ｌ以上に上昇していないことを定期的に確認することは好ましい。
【００３０】
前記処理液の液温は７０℃以上が好ましく、特に好ましい液温は８０℃〜１００℃である。また、処理時間は６０秒〜５００秒の範囲が好ましい。処理時間が６０秒未満では封孔が不十分になるおそれがある。また５００秒の封孔処理をすると孔内に水和アルミナが充填されるので、５００秒を超える処理は不要であり、むしろ処理効率の低下を招くことになる。特に好ましい処理時間は８０秒〜２００秒である。
【００３１】
第一封孔処理後はアルミニウム基材１１を水洗する。
【００３２】
（第二封孔処理）
上述したように、ニッケル塩による封孔処理では、水和アルミナの形成に加えて孔の開口部付近に水酸化ニッケルが析出する。本発明の方法では、第一封孔処理によって孔の内部に水和アルミナが充填されているので、孔の開口部付近に析出する水酸化ニッケルによって孔内が空洞化することはない。水酸化ニッケルの析出は短時間で起こるので、第一封孔処理に第二封孔処理を組み合わせることにより、短時間で皮膜を強化することができる。
【００３３】
第二封孔処理の処理液は酢酸ニッケル水溶液を用いて行うこととし、好ましい酢酸ニッケル濃度は４ｇ／Ｌ〜１０ｇ／Ｌである。また、液温は６５℃〜８０℃が好ましく、処理時間は４００秒〜６００秒が好ましい。なお、処理液にはホウ酸等の他の封孔助剤を適宜含有させることができる。
【００３４】
第二封孔処理後はアルミニウム基材１１を水洗する。
【００３５】
上記の封孔処理を施したアルミニウム基材１１は乾燥させて、次工程の焼付塗装処理に備える。封孔処理は多孔質の陽極酸化皮膜が汚損されないように陽極酸化処理に続いて行うことが好ましいが、封孔処理されたアルミニウム基材１１は防汚性が高いので、焼付塗装処理は時間を隔てて行ってもよい。
【００３６】
［焼付塗装処理］
封孔処理をしたアルミニウム基材１１に透明塗料を塗布して焼き付ける。
【００３７】
塗料の種類は焼付可能である限り限定されず、アクリル樹脂、ポリエステル、エポキシ、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリスルフォン等の透明樹脂、あるいはこれらの透明樹脂にシリコンを配合した透明塗料を使用できる。
【００３８】
塗装手段も限定されず、静電塗装、スプレー塗装等の周知の方法で塗膜を形成し、その後に焼き付けて塗膜を硬化させる。
【００３９】
焼付温度は限定されず、透明塗料の種類に応じた温度で焼付を行う。クラックはアルミニウム基材の熱膨張によって発生するので、低温焼付では元々クラックの発生が少ない。このため、焼付温度が高い場合に上述した第一封孔処理の効果が顕著に発揮され、本発明の適用意義が大きい。本発明において好ましい焼付温度は１１０℃以上であり、特に好ましい焼付温度は１１０℃〜１３０℃である。
【００４０】
本発明の方法によれば、陽極酸化皮膜１２は孔内部まで水和アルミナが充填されて強化されているので、焼付時のアルミニウム基材の熱膨張に対してクラックが発生することがない。このため、金属光沢をもち、透明塗膜によって表面光沢が高められた美しい外観が得られる。また、第一封孔処理は封孔処理の処理液中のニッケルイオン濃度の規制した処理であるから、別段の装置や複雑な工程管理を必要としない。従来のアルミニウム塗装材の生産ラインにおいて封孔処理槽に入れる処理液を変更するだけで実施でき、その処理液も安価である。
【実施例】
【００４１】
実施例１、２および比較例のアルミニウム塗装材を作製した。図１に参照されるこれらのアルミニウム塗装材１は、アルミニウム基材１１の表面に陽極酸化皮膜１２および透明塗膜１３を有していることが共通しているが作製方法が異なる。
【００４２】
［アルミニウム基材］
各例共通のアルミニウム基材１１として図２に示す中空押出材を用いた。前記アルミニウム基材１１は、Ａ６０６３からなり、車両のルーフパネルの外面に取り付けられるルーフレール材である。前記アルミニウム基材１１は、長さ２，０００ｍｍに切断し、さらに全外周面をバフ研磨し、さらに化学研磨した。
【００４３】
前記アルミニウム基材１１に対し、陽極酸化処理、封孔処理、焼付塗装処理を行った。前記陽極酸化処理および焼付塗装処理は各例共通であり、封孔処理は各例で処理条件が異なる。
【００４４】
［陽極酸化処理］
前記アルミニウム基材１１に陽極酸化処理を施して膜厚１０μｍの陽極酸化皮膜１２を形成した。この陽極酸化処理の処理条件は、電解浴組成：１８０ｇ／Ｌ硫酸水溶液、浴温：２０℃、電流密度：１．０Ａ／ｄｍ２、電解時間：３０分である。その後アルミニウム基材１１を水洗した。
【００４５】
［封孔処理］
実施例１は、イオン交換樹脂で脱塩したイオン交換水を８５℃に保ち、このイオン交換水に前記アルミニウム基材１１を１５０秒間浸漬する第一封孔処理を行った。前記イオン交換水中のニッケルイオン濃度は２．９８ｍｇ／Ｌである。前記第一封孔処理後にアルミニウム基材１１を水洗し、乾燥させた。
【００４６】
実施例２は、実施例１と同じ方法で第一封孔処理を行ってアルミニウム基材１１を水洗し、さらに第二封孔処理を行った。第二封孔処理は、酢酸ニッケル５ｇ／Ｌおよびホウ酸５ｇ／Ｌを含有する水溶液を７０℃に保ち、この水溶液にアルミニウム基材１１を９分間浸漬して行った。前記第二封孔処理後にアルミニウム基材１１を水洗し、乾燥させた。
【００４７】
比較例は、実施例２の第二封孔処理と同じ方法で封孔処理を行い、その後にアルミニウム基材１１を水洗し、乾燥させた。
【００４８】
［焼付塗装処理］
封孔処理後のアルミニウム基材１１にシリコンアクリル樹脂塗料（商品名「アルコＳＰ」、ナトコ株式会社製）を静電塗装し、厚さ８μｍの透明塗膜１３を形成した。さらに、９０℃、１１０℃、１１０℃、１２０℃、１３０℃の５種類の温度でそれぞれ２０分間焼き付けてアルミニウム塗装材１を得た。
【００４９】
各例のアルミニウム塗装材１を照度１０００ルクスの環境下で目視観察してクラックの有無を調べた。表１に観察結果を示す。
【００５０】
【表１】
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【００５１】
表１の観察結果より、ニッケルイオン濃度を規制した処理水で封孔処理することによりクラックの発生を防止できることを確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、アルミニウムの金属光沢が外観に表されたアルミニウム塗装材の製造に適用できる。
【符号の説明】
【００５３】
１…アルミニウム塗装材
１１…アルミニウム基材（ルーフレール材、中空押出材）
１２…陽極酸化皮膜
１３…透明塗膜
【図１】
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【図２】
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