(57)【要約】【課題】高温の温間プレス成型に適用しても潤滑皮膜が剥がれ難く、傷が付き難く、潤滑皮膜の脱膜が容易であり、重ね合わせ時の張り付きを防止できるプレコートアルミニウム合金板及びこれを用いたプレス成型品の製造方法を提供すること。【解決手段】アルミニウム合金板２と、その少なくとも一方の面２１を被覆する潤滑皮膜３とを有するプレコートアルミニウム合金板１及びこれを温間プレス成型してなるプレス成型品の製造方法である。潤滑皮膜３は、アルミニウム合金板２に直接接触している。潤滑皮膜３は、へきかい性を有する固体潤滑剤と、アクリル樹脂と、ワックスとを所定の割合で含有する。固体潤滑剤の平均粒子径は０．６〜６μｍである。アクリル樹脂の数平均分子量は５０００〜１０００００である。潤滑皮膜３は、ｐＨ８以上のアルカリ性水溶液に接触させることによりアルミニウム合金板２から除去可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム合金板と、該アルミニウム合金板の少なくとも一方の面を被覆する潤滑皮膜とを有し、温間プレス成型に用いられるプレコートアルミニウム合金板であって、
上記潤滑皮膜は、上記アルミニウム合金板に直接接触しており、
上記潤滑皮膜は、へきかい性を有する固体潤滑剤と、アクリル樹脂と、ワックスとを少なくとも含有し、
上記固体潤滑剤の平均粒子径は０．６〜６μｍであり、
上記アクリル樹脂の数平均分子量は５０００〜１０００００であり、
上記アクリル樹脂の含有量は、上記固体潤滑剤と上記アクリル樹脂との合計量１００質量部に対して５〜５０質量部であり、
上記ワックスの含有量は、上記固体潤滑剤と上記アクリル樹脂との合計量１００質量部に対して１〜５０質量部であり、
上記潤滑皮膜は、ｐＨ８以上のアルカリ性水溶液に接触させることにより上記アルミニウム合金板から除去可能であることを特徴とするプレコートアルミニウム合金板。
【請求項２】
温度２００〜３００℃にて行う上記温間プレス成型に用いられることを特徴とする請求項１に記載のプレコートアルミニウム合金板。
【請求項３】
上記アルミニウム合金板は、５０００系、６０００系、又は３０００系のアルミニウム合金からなることを特徴とする請求項１又は２に記載のプレコートアルミニウム合金板。
【請求項４】
上記固体潤滑剤は、グラファイト、タルク、及び二硫化モリブデンから選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のプレコートアルミニウム合金板。
【請求項５】
上記ワックスは、カルナウバ、パラフィン、及びマイクロクリスタリンから選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のプレコートアルミニウム合金板。
【請求項６】
上記ワックスの融点が４５℃以上かつ９０℃未満であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のプレコートアルミニウム合金板。
【請求項７】
上記潤滑皮膜の付着量が０．５〜２０ｇ／ｍ2であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のプレコートアルミニウム合金板。
【請求項８】
上記潤滑皮膜は、さらにコロイダルシリカ由来のシリカ成分を含有し、該シリカ成分の含有量は、上記固体潤滑剤と上記アクリル樹脂との合計量１００質量部に対して５０質量部以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のプレコートアルミニウム合金板。
【請求項９】
上記潤滑皮膜は、上記固体潤滑剤と、上記アクリル樹脂と、上記ワックスと、平均粒子径５０〜２００ｎｍの上記コロイダルシリカとを少なくとも含有する塗料を上記アルミニウム合金板に焼き付けてなることを特徴とする請求項８に記載のプレコートアルミニウム合金板。
【請求項１０】
加工穴を有するダイスと、該ダイスの上記加工穴に挿入可能なポンチとを有するプレス成型機を用いて請求項１〜９のいずれか１項に記載のプレコートアルミニウム合金板のプレス成型を行うことにより、プレス成型品を製造する方法において、
上記ダイスを温度２００〜３００℃に加熱し、上記潤滑皮膜が形成された面側を上記ダイス側に向けて上記プレコートアルミニウム合金板を上記プレス成型機に配置し、該プレス成型機を用いてプレス成型を行うことにより、上記プレス成型品を得るプレス工程と、
上記プレス成型品をｐＨ８以上のアルカリ性水溶液と接触させることにより、上記潤滑皮膜を除去する脱膜工程とを有することを特徴とするプレス成型品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温間プレス成型に用いられるプレコートアルミニウム合金板及びこれをプレス成型してなるプレス成型品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の輸送機器は、省燃費化の観点から、その素材が鋼からより軽量なアルミニウム合金に変わりつつある。特に、自動二輪車においては、フレーム等の構造部材が、アルミニウム合金の押出型材やプレス成型材によって構成されている。プレス成型材は、アルミニウム合金板に潤滑油を塗布し、プレス成型した後、溶剤、アルカリ、又は酸を用いて洗浄した後、意匠性を付与するための塗装を施すことにより製造されている。このような自動二輪や自動車の構造部材には、高強度のアルミニウム合金が用いられるが、さらに強度を高めたり、意匠性を向上させたりするために、複雑なプレス成型加工を施すことが要求されている。したがって、構造部材には、強度が高く、成型性に優れたアルミニウム合金板のプレス成型品が要求されている。さらに、低コスト化や製造時における環境の改善も望まれている。
【０００３】
ところが、成型性の向上に関しては、アルミニウム合金成分及び合金の製造条件の見直しなどによる材料特性からのアプローチには限界がある。そこで、成型性を向上させるために、プレス成型の際に用いる潤滑油の粘度や油性を高める方法や、潤滑油の使用量を増やす方法が検討されている。しかし、潤滑油の粘度や油性を高めると、プレス成型後の油の除去が困難になる。その結果、プレス成型後に行う洗浄をより厳しい条件で行う必要性が生じ、製造コストが増大したり、洗浄時間が長くなって生産効率が低下したりするおそれがある。
【０００４】
また、プレス成型品には、歩留まりの向上、潤滑油及び洗浄液の使用量の抑制などによる低コスト化が望まれている。プレス成型時の潤滑性は歩留まりを左右するため、プレス成型時には、高い潤滑性を安定して維持することが望まれる。さらに、環境改善の観点から潤滑油や洗浄液の使用を極力回避することが望まれている。
【０００５】
上述のような様々な要求特性がある中で、プレス成形に供されるアルミニウム合金板としては、アルミニウム合金板に固体潤滑材を塗布してなる、潤滑性に優れたプレス加工用潤滑処理金属板がある（特許文献１参照）。
また、アクリル樹脂を含有し、プレス加工後にアルカリ性水溶液にて脱膜できる塗膜を有するプレコートアルミニウム合金塗装板がある（特許文献２参照）。
また、ウレタン樹脂を含有し、プレス加工後にアルカリ性水溶液にて脱膜できる潤滑皮膜を塗布した潤滑表面処理金属製品がある（特許文献３参照）。
また、特定のアクリル樹脂又はウレタン樹脂を含有し、プレス加工後にアルカリ性水溶液にて脱膜できる有機樹脂皮膜をアルミニウム合金板の表面に被覆させたプレコートアルミニウム合金板がある（特許文献４参照）。
このように、各種皮膜を形成したプレコートアルミニウム合金板を用いることにより、アルミニウム合金板自体の潤滑性を高めることができるため、潤滑油の使用量を極力少なくして、或いは潤滑油を使用せずにプレス加工を行うことが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０６−０９９２２５号公報
【特許文献２】特開２０１２−０４１３７３号公報
【特許文献３】特開２００３−００３２７８号公報
【特許文献４】特開２００７−０５０５７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、高強度のプレス成型品を得るために、高強度の材質からなるアルミニウム合金板を用いるようになってきた。このような高強度のアルミニウム合金板のプレス成型においては、プレス加工時における荷重を小さくしたり、寸法精度を向上させたりするために、プレス加工用の金型を例えば２００〜３００℃程度の高温に加熱する必要が生じる。しかしながら、上述の従来のアルミニウム合金板は、皮膜の耐熱性が不十分であり、高温の温間プレス成型に適用すると成型加工中あるいは成型加工後に皮膜が軟化し、さらには剥離するという問題がある。その結果、潤滑性が不足し、アルミニウム合金板が金型に焼き付いたり、アルミニウム合金板を所望の形状に成型することが困難になったりするおそれがある。また、皮膜が成型加工に追随できず、プレス加工時に傷が発生することがある。上述の皮膜では、皮膜の粘着性が高くなりすぎて、アルミニウム合金板が金型に張り付いてしまうことがある。また、加熱加工後の成型品を重ね合わせて保管すると、成型品同士が張り付き、取り扱いが困難になる。
【０００８】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、高温の温間プレス成型に適用しても潤滑皮膜が剥がれ難く、傷が付き難く、潤滑皮膜の脱膜が容易であり、重ね合わせ時の張り付きを防止できるプレコートアルミニウム合金板及びこれを用いたプレス成型品の製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、アルミニウム合金板と、該アルミニウム合金板の少なくとも一方の面を被覆する潤滑皮膜とを有し、温間プレス成型に用いられるプレコートアルミニウム合金板であって、
上記潤滑皮膜は、上記アルミニウム合金板に直接接触しており、
上記潤滑皮膜は、へきかい性を有する固体潤滑剤と、アクリル樹脂と、ワックスとを少なくとも含有し、
上記固体潤滑剤の平均粒子径は０．６〜６μｍであり、
上記アクリル樹脂の数平均分子量は５０００〜１０００００であり、
上記アクリル樹脂の含有量は、上記固体潤滑剤と上記アクリル樹脂との合計量１００質量部に対して５〜５０質量部であり、
上記ワックスの含有量は、上記固体潤滑剤と上記アクリル樹脂との合計量１００質量部に対して１〜５０質量部であり、
上記潤滑皮膜は、ｐＨ８以上のアルカリ性水溶液に接触させることにより上記アルミニウム合金板から除去可能であることを特徴とするプレコートアルミニウム合金板にある。
【００１０】
本発明の他の態様は、加工穴を有するダイスと、該ダイスの上記加工穴に挿入可能なポンチとを有するプレス成型機を用いて上記プレコートアルミニウム合金板のプレス成型を行うことにより、プレス成型品を製造する方法において、
上記ダイスを温度２００〜３００℃に加熱し、上記潤滑皮膜が形成された面側を上記ダイス側に向けて上記プレコートアルミニウム合金板を上記プレス成型機に配置し、該プレス成型機を用いてプレス成型を行うことにより、上記プレス成型品を得るプレス工程と、
上記プレス成型品をｐＨ８以上のアルカリ性水溶液と接触させることにより、上記潤滑皮膜を除去する脱膜工程とを有することを特徴とするプレス成型品の製造方法にある。
【発明の効果】
【００１１】
上記プレコートアルミニウム合金板は、上記特定の固体潤滑剤と、アクリル樹脂と、ワックスとを上記特定量含有する潤滑皮膜をアルミニウム合金板の少なくとも一方の面上に有している。そのため、潤滑皮膜中の固体潤滑剤が成型中にへきかいすることにより、例えば２００℃以上という高温の温間プレス成型に適用しても、成型加工中に潤滑性が低下することを防止することができる。さらに、上記アルカリ性水溶液と接触させることにより、短時間で容易に脱膜が可能である。このように、上記プレコートアルミニウム合金板は、高温の温間プレス成型における潤滑皮膜の潤滑性に優れると共に、脱膜性にも優れている。また、上記潤滑皮膜自体が優れた潤滑性を示すため、別途潤滑油を使用せずに上記温間プレス成型を行うことができる。なお、潤滑油を使用して成型を行うことも可能である。
また、上記潤滑皮膜は、固体潤滑剤としてへきかい性を有するものを含有している。そのため、自動車や自動二輪車等の構造部材等の用途のように、温間プレス成型時に高い荷重をかける必要がある場合でも、潤滑皮膜は、固体潤滑剤自体の滑りによって高い潤滑性を示すことができる。
【００１２】
また、上記潤滑皮膜には傷が付きにくく、温間プレス成型時等に潤滑皮膜に傷が発生することを防止することができる。また、高温環境下における潤滑皮膜の粘着性が低いため、上記プレコートアルミニウム合金板を加熱成型後に重ね合わせても、成型品同士が張り付いてしまうことを防止することができる。そのため、上記プレコートアルミニウム合金板を用いた成型品同士を重ね合わせることが可能であり、取り扱いや保管が容易である。
【００１３】
また、上記プレス成型品の製造方法においては、上記プレス工程と上記脱膜工程とを行うことにより、アルミニウム合金板のプレス成型品を製造する。
上記プレス工程においては、上記ダイスを温度２００〜３００℃に加熱し、上記潤滑皮膜が形成された面側を上記ダイス側に向けて上記プレコートアルミニウム合金板を上記プレス成型機に配置し、該プレス成型機を用いてプレス成型を行うことにより、プレス成型品を得る。そして、上記プレス工程においては、上記特定の潤滑皮膜を有する上述のプレコートアルミニウム合金板を用いている。そのため、２００〜３００℃という高温のプレス成型に適用しても、成型加工中あるいは成型加工後に上記潤滑皮膜が剥がれてしまうことを防止することができる。それ故、高温のプレス成型においても上記プレコートアルミニウム合金板が優れた成型性を示し、単純な加工だけでなく複雑な加工も可能になる。また、上記潤滑皮膜には傷が付き難いため、上記プレス工程において上記プレコートアルミニウム合金板に傷が発生することを防止することができる。また、上記プレコートアルミニウム合金板は、上述のごとく、重ね合わせても、加熱成型後の成型品同士が張り付いてしまうことを防止することができ、取り扱いや保管が容易である。
【００１４】
また、上記脱膜工程においては、上記プレス成型品をｐＨ８以上のアルカリ性水溶液と接触させることにより、プレス成型品から上記潤滑皮膜を除去している。上記潤滑皮膜は、上記特徴的な構成からなるため、上記脱膜工程においては、潤滑皮膜を短時間で容易に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例における、プレコートアルミニウム合金板の断面を示す説明図。
【図２】実施例における、プレコートアルミニウム合金板を成型機のダイスとしわ押さえに狭持した状態を断面構造にて示す説明図。
【図３】実施例における、成型機のポンチを押し上げてプレス加工を行う様子を断面構造にて示す説明図。
【図４】実施例における、バウデン試験方法の概略を側面から示す説明図。
【図５】実施例における、重ね合わせた２枚の試験片（プレコートアルミニウム合金板）上に錘を載置した様子を断面構造にて示す説明図。
【図６】実施例における、重ね合わせた試験片（プレコートアルミニウム合金板）の一方を持ち上げる様子を断面構造にて示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
上記プレコートアルミニウム合金板は、アルミニウム合金板とその少なくとも一方の面を被覆する潤滑皮膜とを有する。本明細書において、アルミニウム合金板は、アルミニウム合金板だけでなく、純アルミニウムからなるアルミニウム板を含む概念である。
好ましくは、上記アルミニウム合金板は、５０００系（Ａｌ−Ｍｇ系）、６０００系（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系）、３０００系（Ａｌ−Ｍｎ系）のアルミニウム合金からなることがよく、上記プレコートアルミニウム合金板は、温度２００〜３００℃にて行う上記温間プレス成型に用いられることがよい。５０００系、３０００系、又は６０００系のアルミニウム合金からなるアルミニウム合金板は、強度が高く、自動車や自動二輪車等の構造部材に適しているが、２００〜３００℃という高温でのプレス成型が要求される。上記特定の潤滑皮膜を有するプレコートアルミニウム合金板は、このような高温でのプレス成型においても、潤滑性が低下し難く、優れた成型性を発揮することができる。そのため、アルミニウム合金板が５０００系、６０００系、又は３０００系のアルミニウム合金からなる場合や温度２００〜３００℃にて温間プレス成型を行う場合に、上記プレコートアルミニウム合金板は好適である。より好ましくは、上記アルミニウム合金板は、５０００系又は６０００系のアルミニウム合金からなることがよい。
【００１７】
上記潤滑皮膜は、アルムミニウム板のいずれか一方の面に形成されていてもよいが、両面に形成されていてもよい。上記潤滑皮膜とアルミニウム合金板との間には、例えば化成皮膜等の他の層は存在しない方がよい。即ち、潤滑皮膜は、化成皮膜等の他の層を間に介することなく、アルミニウム合金板と直接接触して該アルミニウム合金板上に積層されていることが好ましい。アルミニウム合金板と潤滑皮膜との間に化成皮膜等が存在する場合には、成型後の電着塗装などが実施できなくなるため、所望の耐食性や意匠が得られなくなるおそれがある。
【００１８】
上記潤滑皮膜は、へきかい性を有する固体潤滑剤と、アクリル樹脂と、ワックスとを少なくとも含有する。潤滑皮膜は、固体潤滑剤と、アクリル樹脂と、ワックスとを少なくとも含有する塗料をアルミニウム合金板に塗布し焼き付けることにより作製することができる。焼き付け温度は例えば１７０〜２４０℃にすることができる。
【００１９】
へきかい性を有する固体潤滑剤は、グラファイト、タルク、及び二硫化モリブデンから選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。この場合には、温間プレス成型時に固体潤滑剤が確実に滑り作用を発揮し、潤滑皮膜が優れた潤滑性を発揮することができる。そのため、上記プレコートアルミニウム合金板の成型性を確実に高めることができる。
【００２０】
また、潤滑皮膜は、上記のごとくアクリル樹脂を含有するが、アクリル樹脂用の硬化剤を用いることができる。硬化剤としてはメラミンあるいはイソシアネートの少なくとも一方を用いることができる。硬化剤は、アクリル樹脂の末端基と反応し、架橋構造を構築することができる。その結果、潤滑皮膜の硬度を向上させることができ、温間プレス成型時における金型と潤滑皮膜との張り付きを抑制することができる。
硬化剤の添加量が少なすぎる場合には、架橋反応が十分に進行せず、潤滑皮膜の硬度を十分に高めることができなくなるおそれがある。一方、硬化剤の添加量が多くなりすぎると、潤滑皮膜の硬度が高くなりすぎて、アルカリ性水溶液による脱膜性が低下するおそれがある。したがって、硬化剤の添加量は、アクリル樹脂１００質量部に対して１〜５０質量部であることが好ましい。同様の観点からアクリル樹脂１００質量部に対する硬化剤の添加量の下限は５質量部であることがより好ましく、上限は３０質量部であることがより好ましく、上限は２０質量部であることがさらにより好ましい。
【００２１】
また、上記ワックスは、カルナウバ、パラフィン、及びマイクロクリスタリンから選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。この場合には、例えば２００〜３００℃という高温の温間プレス成型時において、プレコートアルミニウム合金板と金型との焼き付きを十分に防止することができる。
【００２２】
上記潤滑皮膜は、上述の固体潤滑剤、アクリル樹脂、ワックスの他に、さらにコロイダルシリカ由来のシリカ成分を含有することができる。このシリカ成分は、コロイダルシリカを焼き付けてなり、表面に水酸基が付着していると考えられる。潤滑皮膜がコロイダルシリカ由来のシリカ成分を含有する場合には、潤滑皮膜をより傷つき難くすることができると共に、加熱成型後の成型品を重ね合わせたときに、成型品同士が張り付いてしまうことをより一層防止することができる。
コロイダルシリカ由来のシリカ成分を含有する潤滑皮膜は、固体潤滑剤、アクリル樹脂、ワックス、及びコロイダルシリカを少なくとも含有する塗料をアルミニウム合金板に塗布し焼き付けることにより作製することができる。
【００２３】
上記プレコートアルミニウム合金板は、上述のように潤滑皮膜形成用の塗料をアルミニウム合金板上に塗布し、焼き付けることにより作製することができる。潤滑皮膜形成用の塗料は、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ワックス、及び必要に応じて添加されるコロイダルシリカなどを適当な溶剤に溶解することにより作製することができる。均一な膜厚で潤滑皮膜を形成するという観点から、潤滑皮膜の重量は、２０ｇ／ｍ2以下であることが好ましく、１２ｇ／ｍ2以下であることがより好ましい。また、潤滑皮膜の形成効果を充分に得るという観点から、潤滑皮膜の重量は０．５ｇ／ｍ2以上であることが好ましく、２．５ｇ／ｍ2以上であることがより好ましく、５ｇ／ｍ2以上であることがさらに好ましい。
【００２４】
上記潤滑皮膜は、ｐＨ８以上のアルカリ性水溶液に接触させることによりアルミニウム合金板から除去可能な皮膜である。潤滑皮膜の除去時に用いるアルカリ性水溶液は、ｐＨ８〜１２であることが好ましい。アルカリ性水溶液のｐＨが８未満の場合には、潤滑皮膜を除去するのに必要な時間が長くなるおそれがあり、一方ｐＨが１２を超える場合には、潤滑皮膜が除去された後のアルミニウム合金板の表面が必要以上に溶解するおそれがある。
【００２５】
また、上記アルカリ性水溶液は水酸化ナトリウム水溶液であることが好ましい。
この場合には、工業製品としてアルカリ性水溶液の入手が容易であり、かつ脱膜のコストが比較的低くなるという効果が得られる。
【００２６】
上記プレコートアルミニウム合金板は、プレス成型品を製造するために用いられる。
プレス成型品の製造方法においては、プレコートアルミニウム合金板にプレス加工を行うプレス工程と、潤滑皮膜を除去する脱膜工程とを行う。
プレス工程においては、ダイスを温度２００〜３００℃に加熱し、上記潤滑皮膜が形成された面側を上記ダイス側に向けて上記プレコートアルミニウム合金板を上記プレス成型機に配置し、該プレス成型機を用いてプレス成型を行う。このように温度２００〜３００℃に加熱したダイスを用いることにより、例えば５０００系アルミニウム合金等からなる高強度のアルミニウム合金板に対しても成型を行うことができる。さらに、上記特徴的な構成の潤滑皮膜を有しているため、２００〜３００℃という高温の温間プレス成型を行っても、成型加工中あるいは成型加工後に潤滑皮膜が剥がれることなく、潤滑皮膜が優れた潤滑性を発揮することができる。したがって、比較的複雑な形状への成型が可能になる。温間プレス成型におけるダイスの温度が２００℃未満の場合には、５０００系アルミニウム合金からなるアルミニウム合金板に対して所望の形状に成型を行うことが困難になる。一方、ダイス温度が３００℃を超える場合には、ダイスの加熱時間が増加するため、生産性が著しく低下するおそれがある。
また、脱膜工程においては、プレス成型品をｐＨ８以上のアルカリ性水溶液と接触させて上記プレス成型品から上記潤滑皮膜を除去する。
【実施例】
【００２７】
（実施例及び比較例）
次に、実施例及び比較例に相当する複数のプレコートアルミニウム合金板（試料１〜４２）を作製し、これらを用いてプレス成型品を作製する例について説明する。
図１に示すごとく、本例のプレコートアルミニウム合金板１は、アルミニウム合金板２と、その少なくとも一方の面２１（以下適宜「第１面」という）を被覆する潤滑皮膜３とを備える。潤滑皮膜３は、化成皮膜等を介することなくアルミニウム合金板２上に直接積層されている。即ち、潤滑皮膜３は、アルミニウム合金板２の第１面２１に直接接触している。
なお、本例においては、潤滑皮膜３をアルミニウム合金板の第１面２１に形成し、その反対側の面２２（以下、適宜「第２面」という）には形成していないが、第１面２１及び第２面２２の両面に、潤滑皮膜３を形成することも可能である。
【００２８】
本例において、アルミニウム合金板２は、５０００系のアルミニウム合金からなる。
潤滑皮膜３は、へきかい性を有する固体潤滑剤と、アクリル樹脂と、ワックスと、必要に応じて添加されるコロイダルシリカ由来のシリカ成分を所定の割合で含有する。
プレコートアルミニウム合金板１は、プレス成型に用いられる。また、潤滑皮膜３は、ｐＨ８以上のアルカリ性水溶液に接触させることによりアルミニウム合金板２から除去可能である。
【００２９】
本例のプレコートアルミニウム合金板１の作製にあたっては、アルミニウム合金板２に各種塗料を焼き付けることにより潤滑皮膜３を形成する。
具体的には、まず、材質ＪＩＳ−Ａ５１８２材、厚み０．８ｍｍのアルミニウム合金板２を準備した。そして、ヘキサンを用いて、アルミニウム合金板２に対して脱脂処理を施した。
【００３０】
次いで、バーコート法によって、所定の塗料をアルミニウム合金板２の第１面２１に塗布し、塗装板の最高到達温度（Ｐｅａｋ  Ｍｅｔａｌ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ、ＰＭＴ）が２００℃となるように焼付け処理を行い、塗料を硬化させた。これにより、アルミニウム合金板２と、その第１面２１を被覆する潤滑皮膜３とを備えるプレコートアルミニウム合金板１を得た（図１参照）。
本例においては、塗料における固体潤滑剤、アクリル樹脂、硬化剤、ワックス、及びコロイダルシリカの種類や配合量、並びに潤滑皮膜の付着量を後述の表１及び表２に示すようにそれぞれ変更して、複数のプレコートアルミニウム合金板（試料１〜４２）を作製した。潤滑皮膜の付着量は、潤滑皮膜を硫酸で脱膜し、脱膜前後の重量差を測定することにより求めることができる。
【００３１】
なお、後述の表１及び表２において、平均粒子径４μｍのグラファイトとしては、伊藤黒鉛工業(株)製の「Ｚ−５Ｆ」を用いた。平均粒子径０．６３μｍの二硫化モリブデンとしては、（株）ダイソー製の「Ａパウダー」を用いた。平均粒子径３．５μｍの二硫化モリブデンとしては、(株)ダイゾー製の「Ｔパウダー」を用いた。平均粒子径１μｍのタルクとしては、日本タルク(株)製の「Ｄ−１０００」を用いた。平均粒子径６μｍのグラファイトとしては、伊藤黒鉛工業(株)製の「ＡＧ−６Ｔ」を用いた。平均粒子径０．４５μｍの二硫化モリブデンとしては、(株)ダイゾー製の「Ｍ−５パウダー」を用いた。平均粒子径７μｍのグラファイトとしては、伊藤黒鉛工業(株)製の「ＤＮＰ−７」を用いた。平均粒子径４μｍのポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）としては、住友３Ｍ(株)製の「ダイニオンＴＦ９２０７Ｚ」を用いた。
【００３２】
数平均分子量５００００のアクリル樹脂としては、東亜合成(株)製の「ジュリマーＡＴ６１３」を用いた。数平均分子量５０００のアクリル樹脂としては、東亜合成(株)製の「ジュリマーＡＣ−１０Ｓ」を用いた。数平均分子量１０００００のアクリル樹脂としては、東亜合成(株)製の「アロン  Ａ−３０」を用いた。数平均分子量２０００のアクリル樹脂としては、東亜合成(株)製の「アロン  Ａ−２１０」を用いた。数平均分子量１５００００のアクリル樹脂としては、東亜合成(株)製の「ジュリマーＡＣ−１０Ｈ」を用いた。
また、メラミン系硬化剤としては、住友化学(株)製の「Ｍ−５０ＷＴ」を用いた、イソシアネート系硬化剤としては、第一工業製薬(株)製の「エラストロンＢＮ−１１」を用いた。
【００３３】
また、粒径（平均粒子径）１００ｎｍのコロイダルシリカとしては、日産化学(株)製の「スノーテックスＭＰ−１０４０」を用いた。平均粒子径５０ｎｍのコロイダルシリカとしては、日産化学(株)製の「スノーテックスＸＬ」を用いた。平均粒子径２００ｎｍのコロイダルシリカとしては、日産化学(株)製の「スノーテックスＭＰ−２０４０」を用いた。平均粒子径４５ｎｍのコロイダルシリカとしては、日産化学(株)製の「スノーテックス３０Ｌ」を用いた。平均粒子径３００ｎｍのコロイダルシリカとしては、日産化学(株)製の「スノーテックスＭＰ−３０４０」を用いた。
【００３４】
また、融点８３℃のカルナウバとしては、日本精蝋(株)製の「ＥＭＵＳＴＥＲ０４１３」を用いた。融点８６℃のマイクロクリスタリンとしては、日本精蝋(株)製の「Ｈｉ−Ｍｉｃ−１０９０」を用いた。融点４６℃のラノリンとしては、日本精化(株)製の「ハードラノリン」を用いた。融点４０℃のラノリンとしては、丸石製薬(株)製の「精製ラノリン」を用いた。また、融点９０℃のマイクロクリスタリンとしては、日本精蝋(株)製の「Ｈｉ−Ｍｉｃ−２０９５」を用いた。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
【表２】
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【００３７】
次に、各試料１〜４２のプレコートアルミニウム合金板について、温間プレス成型時における潤滑皮膜の密着性、耐傷つき性、脱膜性、及びプレコートアルミニウム合金板の取り扱い性についての評価を次のようにして実施した。
【００３８】
「密着性」
密着性の評価にあたっては、各試料のプレコートアルミニウム合金板１に、潤滑皮膜３の形成面（第１面２１）とは反対側の面、即ち第２面２２が突出する凸部１５を形成する温間プレス成型を行って、プレス成型品４を作製する（図３参照）。
具体的には、まず、各試料から幅２５ｍｍ×長さ（圧延方向の長さ）２５０ｍｍの試験片（プレコートアルミニウム合金板１）を切り出した。次いで、図２に示すごとく、試験片１を油圧深絞り成型機（プレス成型機）５のダイス５１としわ押さえ５２との間に所定荷重で狭持した。試験片１は、潤滑皮膜３の形成面（第１面２１）側をダイス５１側に向けて配置した。ダイス５１は所定温度に加熱可能な構成になっている。また、ダイス５１には、角頭ポンチ５３が通る加工穴５１０が設けられている。そして、図２及び図３に示すごとく、試験片１の潤滑皮膜３の形成面にポンチ５３を当接し、ポンチ５３をダイス５１の加工穴５１０内へ押し上げることにより、試験片１に凸部１５を形成した。このようにして、潤滑皮膜３の形成面（第１面２１）の反対面（第２面２２）側に突出する高さ４０ｍｍの凸部１５を有するプレス成型品４を得た。そして、このプレス成型品４について、側面から潤滑皮膜３の剥離の有無及び剥離の大きさを観察し、次のようにして評価した。即ち、加工部に潤滑皮膜の剥離がない場合を「◎」として評価し、加工部において幅方向に１ｍｍ未満の剥離が観察された場合を「○」として評価し、加工部において幅方向に１ｍｍ以上の剥離が観察された場合を「×」として評価した。その結果を表３に示す。実用的には◎又は○が好ましい。
なお、プレス加工は、ダイス温度：２５０℃、ポンチサイズ：４０ｍｍ×４０ｍｍ、頭頂部の角部（ポンチコーナー部）の曲率半径：５Ｒ、しわ押さえ荷重：３．５ｋＮ、成型速度：１００ｍｍ／ｍｉｎという条件で行った。
【００３９】
「耐傷つき性」
バウデン式摩擦試験により、耐傷つき性の評価を行った。
具体的には、図４に示すごとく、荷重５００ｇ、直径３／１６インチの鋼球をプレコートアルミニウム合金板１の潤滑皮膜３上で１００回摺動させた。そして、摺動後の痕跡幅の寸法（幅寸法：ｍｍ）を測定した。そして、痕跡幅の寸法が０．１ｍｍ未満の場合を５点、０．１ｍｍ以上かつ０．３ｍｍ未満の場合を４点、０．３ｍｍ以上かつ０．５ｍｍ未満の場合を３点、０．５ｍｍ以上かつ１．０ｍｍ未満の場合を２点、１．０ｍｍ以上の場合を１点として、５段階で評価を行った。その結果を表３に示す。実用的には３点以上が好ましい。
【００４０】
「脱膜性」
まず、各試料のプレコートアルミニウム合金板から幅１００ｍｍ×長さ（圧延方向の長さ）５０ｍｍの寸法の試験片を切り出した。この試験片を幅方向の中心で９０°に曲げ、マグネチックスターラーで攪拌したアルカリ性水溶液（濃度５質量％の水酸化ナトリウム水溶液、液温６０℃）中に、３０秒又は６０秒間浸漬した。その後、試験片を水洗いし、乾燥させた。乾燥後の試験片について、潤滑皮膜の残存の有無を目視にて確認した。３０秒間の浸漬にて潤滑皮膜の残存がなかった場合を「◎」として評価した。また、３０秒間の浸漬では潤滑皮膜の残存があったが、６０秒間の浸漬では残存がなかった場合を「○」として評価した。また、６０秒間の浸漬でも潤滑皮膜の残存があった場合を「×」として評価した。その結果を表３に示す。実用的には◎又は○が好ましい。
【００４１】
「取り扱い性」
まず、各試料のプレコートアルミニウム合金板から幅５０ｍｍ×長さ（圧延方向の長さ）５０ｍｍの寸法の試験片１１、１２を２枚ずつ切り出した（図５及び図６参照）。次いで、図５に示すごとく、これら２枚試験片１１、１２を潤滑皮膜３１、３２同士が当接するように重ね合わせ、温度２０℃、４０℃、６０℃、８０℃に設定したホットプレート７上に載置した。次いで、重ね合わせた試験片１１、１２上に３ｋｇの錘７０をのせ、１５分間放置した。その後、錘７０を取り除き、重ね合わせた試験片１１、１２を鉄製の定盤７５の上に静置して室温まで冷却させた（図６参照）。その後、図６に示すごとく、重ね合わせた試験片３１、３２のうち、鉛直方向の上側に配置している試験片１１をつかんで鉛直方向の上方７００に持ち上げた。試験片１１のみが持ち上げられた場合を張り付きがない状態であると判定し、試験片１１だけなく試験片１２も持ち上げられた場合を張り付きがある状態であると判定した。そして、温度８０℃の加熱においても張り付きがなかった場合を５点として評価した。温度８０℃の加熱では張り付きがあるが、温度６０℃の加熱では張り付きがなかった場合を４点として評価した。温度６０℃の加熱では張り付きがあるが、温度４０℃の加熱では張り付きがなかった場合を３点として評価した。温度４０℃の加熱では張り付きがあるが、温度２０℃の加熱では張り付きがなかった場合を２点として評価した。温度２０℃でも張り付きがある場合を１点として評価した。このようにして、取り扱い性を５段階にて評価した。その結果を表３に示す。実用的には３点以上が好ましい。
【００４２】
【表３】
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【００４３】
表１〜表３より知られるように、試料１〜３０及び試料３７〜３９は、塗膜密着性、耐傷つき性、脱膜性、及び取り扱い性の全てが実用上十分に優れた結果を示した。即ち、へきかい性を有し、平均粒子径が０．６〜６μｍの固体潤滑剤と、数平均分子量が５０００〜１０００００のアクリル樹脂と、ワックスとを少なくとも所定量含有する潤滑皮膜３を有するプレコートアルミニウム合金板１（試料１〜３０及び試料３７〜３９）は、温度２００〜３００℃という高温の温間プレス成型に好適であり、耐傷つき性、脱膜性、及び取り扱い性にも優れている。
【００４４】
これに対し、試料３１は、固体潤滑剤の平均粒子径が小さすぎた。その結果、耐傷つき性が不十分であった。また、固体潤滑剤の平均粒子径が小さすぎる場合には、支持体としての効果が不十分になり、プレコートアルミニウム合金板の成型性が低下するおそれがある。一方、試料３２は、固体潤滑剤の平均粒子径が大きすぎた。その結果、この場合にも耐傷つき性が不十分であった。また、固体潤滑剤の平均粒子径が大きすぎる場合には、単位面積あたりに存在する固体潤滑剤の数が少なくなり、支持体としての効果が不十分になり、成型性が低下するおそれがある。表１〜表３より知られるように、固体潤滑剤の平均粒子径は、０．６〜６μｍであることが好ましい。固体潤滑剤の平均粒子径の下限は１μｍであることがより好ましく、上限は５μｍであることがより好ましい。固体潤滑剤の平均粒子径は、これらの上限及び下限に関する好ましい値、より好ましい値の全ての組み合わせの範囲内で決定することができる。
固体潤滑剤の平均粒子径は、ＪＩＳ  Ｚ  ８８２５−１（２００１年）の規定に準拠して測定することができる。平均粒子径は、レーザー回折・散乱法によって求めた粒度分布における積算値５０％での粒径にて規定することができる。
【００４５】
また、試料３３は、アクリル樹脂の数平均分子量が小さすぎた。その結果、潤滑皮膜の密着性及び耐傷つき性が不十分であった。また、アクリル樹脂の数平均分子量が小さすぎる場合には、潤滑皮膜が硬くなり、プレコートアルミニウム合金板の成型性が低下するおそれがある。一方、試料３４は、アクリル樹脂の数平均分子量が大きすぎた。その結果、潤滑皮膜の密着性、耐傷つき性、脱膜性、及び取り扱い性のいずれの評価結果も不十分であった。特に、密着性や脱膜性が低下し易くなる。表１〜表３より知られるように、アクリル樹脂の数平均分子量は５０００〜１０００００であることが好ましい。アクリル樹脂の数平均分子量の下限は、１５０００であることがより好ましく、３００００であることがさらにより好ましい。また、アクリル樹脂の数平均分子量の上限は、８００００であることがより好ましく、６００００であることがさらに好ましい。アクリル樹脂の数平均分子量は、これらの上限及び下限に関する好ましい値、より好ましい値、さらに好ましい値の全ての組み合わせの範囲内で決定することができる。アクリル樹脂の数平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィ（ＧＰＣ）により測定することができる。
【００４６】
試料３５は、固体潤滑剤の含有量が多すぎ、アクリル樹脂の含有量が少なすぎた。その結果、潤滑皮膜の密着性及び耐傷つき性が不十分であった。アクリル樹脂の含有量が少なくなると、アクリル樹脂の有する接着性が十分に得られなくなり、特に、潤滑皮膜の密着性が低下し易くなる。一方、試料３６は、固体潤滑剤の含有量が少なすぎ、アクリル樹脂の含有量が多すぎた。その結果、脱膜性が不十分であった。また、アクリル樹脂の含有量が多くなりすぎると、温間成型時に樹脂成分が軟化してアクリル樹脂が温間成型用の金型に付着し易くなり、離型が困難になるおそれがある。また、金型に潤滑皮膜が残存すると、押し込み欠陥を生じるおそれがある。表１〜３より知られるごとく、アクリル樹脂の含有量は、固体潤滑剤とアクリル樹脂との合計量１００質量部に対して５〜５０質量部であることが好ましい。固体潤滑剤とアクリル樹脂との合計量１００質量部に対するアクリル樹脂の含有量の下限は、８質量部であることがより好ましく、１０質量部であることがさらに好ましい。また、アクリル樹脂の含有量の上限は、２０質量部であることがより好ましく、１５質量部であることがさらに好ましい。アクリル樹脂の含有量は、これらの上限及び下限に関する好ましい値、より好ましい値、さらに好ましい値の全ての組み合わせの範囲内で決定することができる。
【００４７】
試料４０は、ワックスの含有量が少なすぎた。その結果、潤滑皮膜の密着性及び耐傷つき性が不十分であった。また、ワックスの含有量が少なすぎると、成型時に焼き付きが起こるおそれがある。一方、試料４１は、ワックスの含有量が多すぎた。その結果、脱膜性が不十分であった。表１〜３より知られるごとく、ワックスの含有量は、固体潤滑剤とアクリル樹脂との合計量１００質量部に対して１〜５０質量部であることが好ましい。固体潤滑剤とアクリル樹脂との合計量１００質量部に対するワックスの含有量の下限は、２質量部であることがより好ましく、３質量部であることがさらに好ましい。また、ワックスの含有量の上限は、１０質量部であることがより好ましく、８質量部であることがさらに好ましい。ワックスの含有量は、これらの上限及び下限に関する好ましい値、より好ましい値、さらに好ましい値の全ての組み合わせの範囲内で決定することができる。
【００４８】
試料４２は、へきかい性を有さないポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を固体潤滑剤として用いた。その結果、耐傷つき性及び取り扱い性が不十分であった。したがって、固体潤滑剤としては、グラファイト、タルク、二硫化モリブデン等のようなへきかい性を有するものが好ましい。
【００４９】
また、表１〜３より知られるように、ワックスの融点が低くなると、取り扱い性が低下する傾向にある。したがって、ワックスの融点は４５℃以上であることが好ましく、５０℃以上であることがより好ましく、７０℃以上であることがさらに好ましい。一方、ワックスの融点が高くなると、密着性が低下する傾向がある。また、温間成型時にワックスが溶融し難くなり、潤滑効果が十分に得られにくくなる。したがって、ワックスの融点は９０℃未満であることが好ましい。
【００５０】
また、潤滑皮膜の付着量が少なくなると、密着性や耐傷つき性が低下する傾向にある。したがって、潤滑皮膜の付着量は０．５ｇ／ｍ2以上であることが好ましく、１ｇ／ｍ2以上であることがより好ましい。一方、潤滑皮膜の付着量が多くなりすぎると、脱膜性が低下する傾向にある。したがって、潤滑皮膜の付着量は２０ｇ／ｍ2以下であることが好ましく、１０ｇ／ｍ2以下であることがより好ましい。潤滑皮膜の付着量は、これらの上限及び下限に関する好ましい値、より好ましい値の全ての組み合わせの範囲内で決定することができる。
【００５１】
また、潤滑皮膜は、さらにコロイダルシリカ由来のシリカ成分を含有し、該シリカ成分の含有量は、上記固体潤滑剤と上記アクリル樹脂との合計量１００質量部に対して５０質量部以下であることが好ましい。この場合には、耐傷つき性及び取り扱い性を向上させることができる。シリカ成分の含有量が５０質量部を超えるとかえって耐傷つき性を低下させてしまうおそれがある。シリカ成分の含有量は、３０質量部以下であることがより好ましく、２０質量部以下であることがさらに好ましい。また、シリカ成分の添加効果を十分に得るためには、シリカ成分の含有量は、１質量部以上であることが好ましく、５質量部以上であることがより好ましい。コロイダルシリカを用いる場合には、シリカ成分の含有量は、上述の上限及び下限に関する好ましい値、より好ましい値、さらに好ましい値の全ての組み合わせの範囲内で決定することができる。
【００５２】
また、コロイダルシリカ由来のシリカ成分を含有する潤滑皮膜は、上述の固体潤滑剤、アクリル樹脂、及びワックスに加えて、さらにコロイダルシリカを少なくとも含有する塗料をアルミニウム合金板に塗布し、焼き付けることにより作製することができる。このとき、コロイダルシリカの含有量（固形分量）を固体潤滑剤とアクリル樹脂との合計量１００質量部に対して５０質量部以下にすることにより、上述のシリカ成分の含有量を５０質量部以下にすることができる。塗料中のコロイダルシリカの含有量は、固体潤滑剤とアクリル樹脂との合計量１００質量部に対して３０質量部以下であることがより好ましく、２０質量部以下であることがさらに好ましい。また、添加効果を十分に得るためには、塗料中のコロイダルシリカの含有量は、固体潤滑剤とアクリル樹脂との合計量１００質量部に対して１質量部以上であることが好ましく、５質量部以上であることがより好ましい。コロイダルシリカの含有量は、これらの上限及び下限に関する好ましい値、より好ましい値、さらに好ましい値の全ての組み合わせの範囲内で決定することができる。
【００５３】
また、コロイダルシリカの平均粒子径が小さくなると、取り扱い性が低下する傾向がある。したがって、コロイダルシリカの平均粒子径は５０ｎｍ以上であることが好ましい。一方、コロイダルシリカの平均粒子径が大きくなると、潤滑皮膜の密着性や耐傷つき性が低下する傾向がある。したがって、コロイダルシリカの平均粒子径は２００ｎｍ以下であることが好ましい。なお、本例において、コロイダルシリカの平均粒子径は、紫外線半導体レーザーを用いた（株）島津製作所製のナノ粒子径分布測定装置ＳＡＬＤ−７１００を用いて測定した。
【００５４】
以上のように、本例によれば、高温の温間プレス成型に適用しても潤滑皮膜が剥がれ難く、傷が付き難く、潤滑皮膜の脱膜が容易であり、重ね合わせ時の張り付きを防止できるプレコートアルミニウム合金板及びこれを用いたプレス成型品を製造することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１  プレコートアルミニウム合金板
２  アルミニウム合金板
３  潤滑皮膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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