(57)【要約】【課題】ハンダ濡れ性及び加工性が高い着色表面処理金属板を提供することを課題としている。【解決手段】メッキ鋼板又はメッキアルミニウム板からなる金属板１の少なくとも一方の表面がはんだ付け可能な金属によりメッキされたメッキ金属板の表面に、金属板１に接する顔料を含まない透明な第一皮膜層３ａと、最外層に位置する上記顔料を含む着色された第二皮膜層３ｂとの二層からなる有機樹脂皮膜層３を設けた。第二皮膜層３ｂは暗色に着色される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板（１）の少なくとも一方の表面がはんだ付け可能な金属によりメッキされたメッキ金属板の表面に有機樹脂皮膜層（３）が形成された表面処理金属板において、有機樹脂皮膜層（３）が二層からなり、有機樹脂皮膜層（３）における上記金属板（１）に接する第一皮膜層（３ａ）が、顔料を含まない透明な皮膜であり、最外層となる第二皮膜層（３ｂ）が、上記顔料を含む着色された皮膜である着色表面処理金属板。
【請求項２】
第二皮膜層（３ｂ）が暗色に着色された請求項１の着色表面処理金属板。
【請求項３】
メッキ金属板がメッキ鋼板又はメッキアルミニウム板からなる請求項１又は２の着色表面処理金属板。
【請求項４】
メッキ金属板のメッキ層（２）が、亜鉛のメッキ層、又は亜鉛とニッケルを順次メッキしてなるメッキ層、又は亜鉛とニッケルと錫を順次メッキしてなるメッキ層からなる請求項１又は２又は３の着色表面処理金属板。
【請求項５】
第二皮膜層（３ｂ）の顔料を磁性体とした請求項１又は２又は３又は４の着色表面処理金属板。
【請求項６】
顔料がナノカーボンを含む物質からなる請求項１又は２又は３又は４又は５の着色表面処理金属板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高いハンダ濡れ性及び加工性を備えた着色表面処理金属板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来少なくとも一方の表面がハンダ付け可能な金属によりメッキされたメッキ金属板が一般的に知られている。該メッキ金属として例えばメッキ鋼板がある。該メッキ鋼板の表面に顔料が含まれた有機樹脂皮膜を形成して上記メッキ鋼板の表面を着色し、輻射効率を向上させた着色表面処理鋼板が公知となっている。
【特許文献１】特開2005-139489号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１におけるメッキ鋼板の表面への樹脂皮膜の形成は、「００４２」に記載されているように、メッキ鋼板に、黄，黒，または赤系の着色顔料や炭化チタンを含有する樹脂液を浸漬・絞り法を用いて塗布した後、９０℃の温度で乾燥させて行われる。樹脂皮膜は、メッキ表面に形成された一層の皮膜からなる。
【０００４】
上記樹脂皮膜には、金属板のハンダ濡れ性を阻害するハンダ濡れ阻害物である硬質な炭化チタンや顔料が含まれている。当該着色表面処理鋼板をハンダ付けする場合、炭化チタンや顔料は容易に溶融せず、着色表面処理鋼板のハンダ付け部分の表面に残存する場合がある。この場合ハンダ濡れ性が低下するという欠点があった。
【０００５】
一方上記着色表面処理鋼板表面の樹脂皮膜は、炭化チタンにより硬質である。このため例えばプレス加工時に容易にバリが発生する点や、金型の磨耗度合いが大きい点等で加工性が低いという欠点もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための本発明の着色表面処理金属板は、金属板１の少なくとも一方の表面がハンダ付け可能な金属によりメッキされたメッキ金属板の表面に有機樹脂皮膜層３が形成された表面処理金属板において、有機樹脂皮膜層３が二層の皮膜層からなり、有機樹脂皮膜層３における上記金属板１に接する第一皮膜層３ａが、顔料を含まない透明な皮膜であり、最外層となる第二皮膜層３ｂが、上記顔料を含む着色された皮膜であることを第１の特徴としている。
【０００７】
第２に第二皮膜層３ｂが暗色に着色されたことを特徴としている。
【０００８】
第３にメッキ金属板がメッキ鋼板又はメッキアルミニウム板からなることを特徴としている。
【０００９】
第４にメッキ金属板のメッキ層２が、亜鉛のメッキ層、又は亜鉛とニッケルを順次メッキしてなるメッキ層、又は亜鉛とニッケルと錫を順次メッキしてなるメッキ層からなることを特徴としている。
【００１０】
第５に第二皮膜層３ｂの顔料を磁性体としたことを特徴としている。
【００１１】
第６に顔料がナノカーボンを含む物質からなることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように構成される本発明の構造によると、金属板のハンダ濡れ性を阻害するハンダ濡れ阻害物である顔料を含む第二皮膜層が、該顔料を含まない透明な第一皮膜層の表面に形成されて有機樹脂皮膜層が構成されている。
【００１３】
本着色表面処理金属板をハンダ付けする場合、第一皮膜層は、金属板の表面に直接形成されているが、ハンダ濡れ阻害物である顔料を含まないため、ハンダ付け時の熱によって容易に溶融する。第二皮膜層は第一皮膜層の表面に形成されているため、第一皮膜層の溶融に伴ってハンダ付け時の熱によって容易に溶融する。
【００１４】
これらにより本着色表面処理金属板のハンダ付け部分は、有機樹脂皮膜層が容易に溶融して顔料がほとんど残存しない状態で、ハンダがメッキ金属板の表面に付く。このためハンダ濡れ性が向上する。ハンダ付け部分以外は有機樹脂皮膜によって金属板自体の酸化や変色、ハンダ付け後のウィスカ、錆の発生等が防止される。
【００１５】
一方上記有機樹脂皮膜層における第一皮膜層は、ハンダ濡れ阻害物である顔料を含まず、比較的軟質である。このため第二皮膜層を、例えば硬質な炭化チタンを含む硬質な皮膜層とした場合、プレス加工時には、第一皮膜層がクッションとして機能してバリの発生を抑制することができる他、プレス加工に使用する金型の磨耗も抑制できる。第二皮膜層を上記のように硬質にすることによって、皮膜のはげや損傷等を防止することができる。
【００１６】
第二皮膜層を暗色、例えば黒色に着色することによって、本着色表面処理金属板の輻射性が向上する。特に暗色の皮膜をメッキ金属板の表面に直接形成する場合に比較して、本着色表面処理金属板の暗色の皮膜（第二皮膜層）は、第二皮膜層に対して親和性が高い第一皮膜層に対して形成されるため、乗りがよく、黒色の斑が防止される。色斑の防止によって、輻射特性は安定的に向上する。
【００１７】
例えばメッキ金属板としてメッキ鋼板を使用する場合、表面着色しないアルミニウム板と同等、あるいはそれ以上の輻射性能とすることができる。メッキ金属板としてメッキアルミニウム板を使用する場合は、より高い輻射性能を持たせることができる。
【００１８】
このため本着色表面処理金属板によってヒートシンクを形成することにより、基板等へのハンダ付けの際にハンダ濡れ性が高く、且つ輻射性が高いヒートシンクを提供することが可能となる。ヒートシンクへのプレス加工時の加工性も高い。
【００１９】
第二皮膜の顔料を磁性体とすることによって、本着色表面処理金属板の表面全体を磁性体で覆い、本着色表面処理金属板自体を磁性体とすることが可能となる。これにより本着色表面処理金属板を磁気シールドに使用することができ、メッキ金属板としてメッキアルミニウム板を使用することによって軽量なシールドケース等を構成することができる。
【００２０】
ナノカーボンを含む物質を顔料として使用することによって、本着色表面処理金属板の表面に対して、電流密度や硬度、導電性向上、その他ナノカーボンが持ち得る性能を与えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は、本発明の着色表面処理金属板である着色表面処理アルミニウム板の構造を示す断面イメージ図である。図２は、上記着色表面処理アルミニウム板の製造工程の概要を示すイメージ図である。本着色表面処理アルミニウム板は、アルミニウム板１の表裏両面にメッキ層２が形成されたメッキアルミニウム板の表面（メッキ層２の表面）に有機皮膜層３が形成されたものである。
【００２２】
上記メッキ層２は、アルミニウム板１に亜鉛，ニッケルを順次メッキすることによって形成されている。メッキ層２はアルミニウム板１に接して亜鉛層Ｚｎが形成され、該亜鉛層Ｚｎに接してニッケル層Ｎｉが形成されたものである。
【００２３】
亜鉛層Ｚｎは、例えばアルミニウム板１に対して亜鉛置換メッキを行うことによって形成される。置換メッキにより形成された亜鉛層Ｚｎに対してアルカリメッキ等によってニッケルをメッキしてニッケル層Ｎｉを形成する。メッキ層２の表面はハンダ付けが可能なニッケルとなっている。
【００２４】
図２に示されるように、上記メッキ後、有機皮膜層３を形成させるために、上記メッキアルミニウム板の表裏両面に、水系ウレタン樹脂や水溶化ロジン等を含有する水系アクリル樹脂を塗布する。
【００２５】
該水系アクリル樹脂の塗布は、上記メッキアルミニウム板を、前記水系アクリル樹脂液に浸漬すること等によって行うことができる。上記水系アクリル樹脂（液）は透明であり、顔料や炭化チタン等のハンダ付け時に残存してハンダ濡れ性を阻害するハンダ濡れ阻害物は含まれていない。
【００２６】
水系アクリル樹脂の塗布後いったん乾燥させる。この乾燥は、例えば９０℃程度の温度で約３分程度行うことができる。これにより上記水系アクリル樹脂からなる透明な第一皮膜層３ａが形成される。第一皮膜層３ａには、上記ハンダ濡れ阻害物（顔料や炭化チタン等）が含まれない。また炭化チタンのような硬質な物質も含まれない。
【００２７】
第一皮膜層３ａの形成・乾燥後、第一皮膜層３ａの表面に、上記水系ウレタン樹脂や水溶化ロジン等の他、黒色顔料が混入された黒色をなす水系アクリル樹脂を塗布する。該黒色水系アクリル樹脂の塗布は、表面に第一皮膜層３ａが形成されたメッキアルミニウム板を黒色水系アクリル樹脂液に浸漬すること等によって行うことができる。その後上記同様の乾燥処理を行う。
【００２８】
上記により第一皮膜層３ａの表面にさらに黒色の第二皮膜層３ｂが形成される。有機皮膜層３は、第一皮膜層３ａと第二皮膜層３ｂの二層の皮膜層からなる。第二皮膜層３ｂによって本着色表面処理アルミニウム板の表面は着色され黒色となる。
【００２９】
なお本明細書において、顔料とは、一般的に塗料等に使用される狭義の顔料に加え、水系アクリル樹脂を着色することができる有色の物質を含めた広義の顔料を示す。本実施形態においては黒色顔料として、狭義の黒色を有する顔料に加え、炭化チタンが使用されている。また黒色は、厳密にR/G/B=0%/0%/0%と規定される完全な黒色だけでなく、概ね黒色と認められる色を全てを含む。
【００３０】
本着色表面処理アルミニウム板をハンダ付けする場合、第一皮膜層３ａは、メッキ層２の表面に直接形成されているが、硬質な炭化チタンや狭義の顔料等のハンダ濡れ阻害物が含まれないため、ハンダ付け時の熱によって容易に溶融し、ほとんど残存しない。
【００３１】
表面の第二皮膜層３ｂは、硬質な炭化チタンや狭義の顔料等のハンダ濡れ阻害物が含まれているが、第一皮膜層３ａの表面に接して形成されているため、第一皮膜層３ａに伴ってハンダ付け時の熱によって容易に溶融し、ほとんど残存しない。
【００３２】
有機皮膜層３の溶融部分はニッケル層Ｎｉが裸出するためハンダ付けが可能である。以上により本着色表面処理アルミニウム板は、ハンダ付けの際に第一皮膜層３ａ及び第二皮膜層３ｂが容易に溶融し、これら皮膜層３ａ，３ｂがほとんど残存しない表面のニッケルにハンダが付くため、ハンダ濡れ性が高く、ハンダ付けが強固に行われる。
【００３３】
いったん乾燥した透明樹脂（第一皮膜層３ａ）に対して黒色の樹脂を重ね塗りして第二皮膜層３ｂを形成するため、第二皮膜層形成時に水系アクリル樹脂の黒色が斑状に斑になることが防止され、黒色の表面の斑はほとんど発生しない。これにより本着色表面処理アルミニウム板は、表面の黒色により輻射効率が向上する。なお混入する顔料の色や種類に応じて黒色以外の暗色に本着色表面処理アルミニウム板を着色することもできる。ただし黒色に比較して輻射効率は低下する。
【００３４】
本着色表面処理アルミニウム板は、有機皮膜層３の下地がニッケルであり、このニッケル表面を水系アクリル樹脂の皮膜で覆うため、ニッケル層Ｎｉと有機皮膜層３とにより、アルミニウム板１自体の酸化や変色、ウィスカ、錆の発生が防止される。炭化チタンを含むため、有機皮膜層３の表面（第二皮膜層３ｂの表面）の硬度が向上し、表面の傷の発生を防止することができる。
【００３５】
本着色表面処理アルミニウム板の表面は上記のように炭化チタン等により硬質であるが、例えばプレス加工等を行う場合、炭化チタンのような硬質な物質が含まれない軟質な第一皮膜層３ａがクッションとして機能し、バリや割れの発生が抑制され、且つプレス加工の金型の磨耗を抑制することができる。
【００３６】
例えば図３に示されるようなヒートシンクＨを形成する場合、プレス加工の加工性が高く、且つ当該ヒートシンクＨの輻射効率及びハンダ濡れ性を向上させることができる。またこのヒートシンクＨは、表面の硬度が高く硬いため、表面の傷（黒色のはげ等）が防止される。
【００３７】
顔料として黒体である磁性粉を使用することもできる。この場合は、本着色表面処理アルミニウム板の表面の第二皮膜層３ｂに、磁性粉が含まれる。磁性粉としては、微粉砕したパーマロイやフェライト、鉄粉等が考えられる。この場合本着色表面処理アルミニウム板を磁性体として取り扱うことができる。
【００３８】
なお磁性粉以外でも磁性体であれば使用可能である。鉄粉等の錆の発生が考えられる磁性粉を使用する場合は、錆を防止するために、水系アクリル樹脂に防錆材を混入する場合もあり得る。
【００３９】
上記のように磁性体として扱うことができる着色表面処理アルミニウム板の場合、磁気シールドが可能であるため、例えばアルミニウムからなる軽量の磁気シールドケースに使用することができる。
【００４０】
この場合当該磁気シールドケースは、上記のようにハンダ付けが可能であるため、基板への取付け用の脚を設け、該脚を基板にハンダ付けすることによって、基板に容易に取り付けられる。また磁気シールドケースの展開型に形成した本着色表面処理アルミニウム板をケース状に折り曲げ、折り曲げ部分をハンダ付けすることによって、磁気シールドケースを簡単に製造することもできる。
【００４１】
顔料にナノカーボンを含めることもできる。カーボンナノチューブやナノホーン等のナノカーボン自体は従来公知のように電流密度や硬度が高く、導電性も高い。またナノカーボンにより新たな電気的、機械的特性を示す新構造材料を作製することもできる。
【００４２】
ナノカーボンを含む物質を顔料として使用することによって、本着色表面処理金属板の表面に対して、電流密度や硬度、導電性向上、その他上記のようなナノカーボンが持ち得る性能を与えることができる。黒色のナノカーボンを使用することによってナノカーボン自体を黒色顔料として使用することができる。
【００４３】
メッキ層２は上記のようにニッケル層Ｎｉが表面となっているが、ニッケル層Ｎｉに対して錫をメッキして錫層を形成し、表面を錫とすることもできる。錫を表面とすると有機皮膜層３の溶融時に錫が裸出するため、ハンダ濡れ性はさらに向上し、ハンダ付けがより容易となる。
【００４４】
メッキ層２の表面が錫となる場合は、第一皮膜層３ａの形成前に、いったんリン酸三ナトリウムの溶液である第三リン酸ソーダ溶液（Na3PO4）をメッキ層２の表面全面に付着させ、乾燥後メッキ層２の表面に第一皮膜層３ａを形成させることもできる。
【００４５】
例えばメッキ層２が形成されたアルミニウム板１全体を第三リン酸ソーダ溶液が満たされた槽に浸漬し、その後第三リン酸ソーダ溶液から引き上げることによって、メッキ層２の表面全面に第三リン酸ソーダ溶液を付着させることができる。
【００４６】
メッキ層２の形成後、いったん全体が第三リン酸ソーダ溶液に浸漬され、メッキ層２における表面（錫層）の不純物や汚れ等が除去され、ほとんど不純物や汚れがない状態の錫層が表面となり、この表面を水系アクリル樹脂による第一皮膜層３ａで覆うため、アルミニウム板自体の酸化や変色、ウィスカ、錆の発生が抑制される。
【００４７】
第一皮膜層３ａを形成させる前のメッキアルミニウム板の表面処理として、上記第三リン酸ソーダ溶液の付着処理以外に、シランカップリング剤による表面処理（下地処理）を行うこともできる。シランカップリング剤による下地処理を行うことによって、第一皮膜層３ａの密着強さや剥離強さが向上し、有機皮膜層３が容易に剥離することがない。上記第三リン酸ソーダ溶液による表面処理後に、シランカップリング剤による下地処理を行うこともできる。
【００４８】
図４は、本発明の表面処理金属板である着色表面処理鋼板の構造を示す断面イメージ図である。該着色表面処理鋼板は、前述のアルミニウム板１に代えて鋼板６が使用されたものとなっている。メッキ層２及び有機皮膜層３の構造及び形成工程は、アルミニウム板１に代えて鋼板６を使用する点を除いて前述の着色表面処理アルミニウム板と同様であるため、詳細な説明は割愛する。
【００４９】
前述の着色表面処理アルミニウム板の場合と同様に、本着色表面処理鋼板をハンダ付けする場合、ハンダ付け部分の有機皮膜層３が、ハンダ付け時の熱によって容易に溶融するため、ハンダ濡れ性が高く、ハンダ付けが強固に行われる。
【００５０】
前述の着色表面処理アルミニウム板の場合と同様に、第二皮膜層形成時に水系アクリル樹脂の黒色が斑状に斑になることが防止され、黒色の表面の斑はほとんど発生せず、本着色表面処理鋼板は、表面の黒色により輻射効率が向上する。炭化チタンを黒色顔料として使用することによって表面の硬度を向上させることができる。磁性粉や他の磁性体を顔料として使用することによって磁性体化することができる。表面を硬質としながら加工性を向上させることもできる。
【００５１】
なお図５に示されるようにメッキ層２が亜鉛層Ｚｎからなる亜鉛メッキ鋼板の表面に上記のように第一皮膜層３ａ及び第二皮膜層３ｂからなる有機皮膜層３を形成させることもできる。この場合も上記同様の効果を得ることができる。
【００５２】
上記実施形態においてはメッキ金属板としてメッキアルミニウム板及びメッキ鋼板を使用した例について説明したが、金属板としてアルミニウムや鋼以外の金属からなるものも使用することができる。この場合もメッキ金属板の表面に上記同様にメッキ層２及び有機皮膜層３を形成することによって、上記同様の効果を得ることができる。
【００５３】
上記いずれの表面処理金属板に対しても、第一皮膜層３ａの表面に金属膜を置換メッキ等によってメッキし、金属膜上に第二皮膜層３ｂを形成することもできる。この場合第一皮膜層３ａと第二皮膜層３ｂとの間の金属膜は極薄いため、ハンダ付け時の第二皮膜層３ｂの溶融の妨げにはほとんどならない。
【００５４】
上記いずれの表面処理金属板に対しても、第一皮膜層３ａと第二皮膜層３ｂとの間に、水系アクリル樹脂等による皮膜層を一層以上設けることもできる。ただし層が多くなるほどハンダ濡れ性が低下するため、有機皮膜層３を二層以上の複数層にする場合は、許容されるハンダ濡れ性の範囲内にとどめる必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本着色表面処理アルミニウム板の構造を示す断面イメージ図である。
【図２】本着色表面処理アルミニウム板の製造工程の概要を示すイメージ図である。
【図３】本着色表面処理アルミニウム板によって製造されたヒートシンクの斜視図である。
【図４】着色表面処理鋼板の構造を示す断面イメージ図である。
【図５】他の着色表面処理鋼板の構造を示す断面イメージ図である。
【符号の説明】
【００５６】
１    アルミニウム板（金属板）
２    メッキ層
３    有機樹脂皮膜層
３ａ  第一皮膜層
３ｂ  第二皮膜層
【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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