(57)【要約】【課題】溶接性に優れた表面処理アルミニウム板及びその製造方法、並びに、表面処理アルミニウム構造体及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明に係る表面処理アルミニウム板１０は、アルミニウム板３と、前記アルミニウム板３の少なくとも一方の面に形成したＣ、Ｏ、Ｎ、Ｈを含む皮膜２と、を備え、前記皮膜２中に含まれるＭｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｉのそれぞれの含有量が５ｇ／ｍ２以下、且つこれらの成分の合計量が０．０５〜５ｇ／ｍ２であり、前記皮膜２の一部をレーザにより除去してアルミニウム板３の表面３ｓを露出させて使用されることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム板と、前記アルミニウム板の少なくとも一方の面に形成したＣ、Ｏ、Ｎ、Ｈを含む皮膜と、を備える表面処理アルミニウム板であって、
前記皮膜中に含まれるＭｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｉのそれぞれの含有量が５ｇ／ｍ２以下、且つこれらの成分の合計量が０．０５〜５ｇ／ｍ２であり、
前記皮膜の一部をレーザにより除去してアルミニウム板の表面を露出させて使用されることを特徴とする表面処理アルミニウム板。
【請求項２】
アルミニウム板と、前記アルミニウム板の少なくとも一方の面に形成したＣ、Ｏ、Ｎ、Ｈを含む皮膜と、を備える表面処理アルミニウム板であって、
前記皮膜中に含まれるＭｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｉのそれぞれの含有量が５ｇ／ｍ２以下、且つこれらの成分の合計量が０．０５〜５ｇ／ｍ２であり、
前記皮膜の一部が除去されてアルミニウム板の表面が露出しており、前記露出したアルミニウム板の表面は、前記アルミニウム板が溶融した形態を有していることを特徴とする表面処理アルミニウム板。
【請求項３】
前記アルミニウム板の表面を露出させた部分について、エネルギー分散型Ｘ線分析を用いて加速電圧１５ｋＶという条件で分析したときに、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｉのうちの少なくとも１種が前記アルミニウム板の表面に濃化していることを特徴とする請求項２に記載の表面処理アルミニウム板。
【請求項４】
前記皮膜中に含まれるＭｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｉの合計量が１〜５ｇ／ｍ２であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の表面処理アルミニウム板。
【請求項５】
前記皮膜中に含まれるＣ、Ｏ、Ｎ、Ｈ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｉを除く元素成分の合計量が０．０５ｇ／ｍ２以下であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の表面処理アルミニウム板。
【請求項６】
前記皮膜は樹脂系皮膜であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の表面処理アルミニウム板。
【請求項７】
アルミニウム板を成形してなるアルミニウム構造体と、前記アルミニウム構造体の表面に形成したＣ、Ｏ、Ｎ、Ｈを含む皮膜と、を備える表面処理アルミニウム構造体であって、
前記皮膜中に含まれるＭｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｉのそれぞれの含有量が５ｇ／ｍ２以下、且つこれらの成分の合計量が０．０５〜５ｇ／ｍ２であり、
前記皮膜の一部が除去されて前記アルミニウム板の表面が露出しており、前記露出したアルミニウム板の表面は、前記アルミニウム板が溶融した形態を有していることを特徴とする表面処理アルミニウム構造体。
【請求項８】
前記露出したアルミニウム板の表面に他の部材が溶接されていることを特徴とする請求項７に記載の表面処理アルミニウム構造体。
【請求項９】
アルミニウム板と、前記アルミニウム板の少なくとも一方の面に形成したＣ、Ｏ、Ｎ、Ｈを含む皮膜と、を備え、前記皮膜の一部を除去して前記アルミニウム板の表面を露出させて使用される表面処理アルミニウム板の製造方法であって、
前記アルミニウム板を製造するアルミニウム板製造工程と、
前記アルミニウム板の少なくとも一方の面に、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｉのそれぞれの含有量が５ｇ／ｍ２以下、且つこれらの成分の合計量が０．０５〜５ｇ／ｍ２である皮膜を形成する皮膜形成工程と、
を含むことを特徴とする表面処理アルミニウム板の製造方法。
【請求項１０】
アルミニウム板と、前記アルミニウム板の少なくとも一方の面に形成したＣ、Ｏ、Ｎ、Ｈを含む皮膜と、を備える表面処理アルミニウム板の製造方法であって、
前記アルミニウム板を製造するアルミニウム板製造工程と、
前記アルミニウム板の少なくとも一方の面に、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｉのそれぞれの含有量が５ｇ／ｍ２以下、且つこれらの成分の合計量が０．０５〜５ｇ／ｍ２である皮膜を形成する皮膜形成工程と、
前記皮膜をレーザで除去して前記アルミニウム板の表面の一部を露出させる除去工程と、
を含むことを特徴とする表面処理アルミニウム板の製造方法。
【請求項１１】
アルミニウム板を成形してなるアルミニウム構造体と、前記アルミニウム構造体の表面に形成したＣ、Ｏ、Ｎ、Ｈを含む皮膜と、を備える表面処理アルミニウム構造体の製造方法であって、
前記アルミニウム板を製造するアルミニウム板製造工程と、
前記アルミニウム板の少なくとも一方の面に、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｉのそれぞれの含有量が５ｇ／ｍ２以下、且つこれらの成分の合計量が０．０５〜５ｇ／ｍ２である皮膜を形成する皮膜形成工程と、
前記皮膜をレーザで除去して前記アルミニウム板の表面の一部を露出させる除去工程と、
を含むことを特徴とする表面処理アルミニウム構造体の製造方法。
【請求項１２】
前記除去工程後、さらに、
前記露出させたアルミニウム板の表面に他の部材を溶接する溶接工程を含むことを特徴とする請求項１１に記載の表面処理アルミニウム構造体の製造方法。
【請求項１３】
前記皮膜形成工程と前記除去工程との間、前記除去工程と前記溶接工程との間、及び、前記溶接工程後のうちの少なくとも一つに、前記皮膜を形成したアルミニウム板を所定の形態に加工する加工工程を含むことを特徴とする請求項１２に記載の表面処理アルミニウム構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に産業用電子機器、民生用電子機器、自動車用電装品等に使用される表面処理アルミニウム板及びその製造方法、並びに、表面処理アルミニウム構造体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウムは、比重が小さい、熱伝導性が良い等、様々な特長があるため、種々の用途に用いられている。また、アルミニウムは、自然環境では耐食性に優れているので、腐食防止のための表面処理を行わない場合も少なくないが、近年では、機能付与を目的とした表面処理を行う場合が増えている。
【０００３】
例えば、ノートパソコンや薄型テレビ、カーステレオ等の軽さが必要となる用途において、アルミニウム板を素材とし、このアルミニウム板に予め機能性皮膜（プレコート皮膜）を設けたプレコートアルミニウム板（以下、「表面処理アルミニウム板」という。）の採用が増えている。表面処理アルミニウム板を利用すると、事前に表面処理がされていないアルミニウム板をプレス成形後に個別に表面処理するアフターコート法に比べて生産性やコストに優れるという利点がある。
【０００４】
表面処理アルミニウム板に関する発明が、例えば特許文献１に記載されている。
具体的に、特許文献１には、金属素板と、この金属素板の少なくとも一方の面に形成され表面における波長が３乃至３０μｍの赤外線の積分放射率が２９８Ｋの温度において０．６５以上であり表面の中心線平均粗さ（Ｒａ）が０．１乃至５μｍである皮膜と、を有し、前記皮膜は熱硬化性樹脂が加熱されて硬化することにより形成されたものであり、前記熱硬化性樹脂は、架橋硬化前の平均分子量が２００００以下である主剤と、この主剤を架橋硬化させる硬化剤と、を有し、さらに前記皮膜は、カーボンブラック、酸化チタン及び亜鉛華からなる群から選択された１種以上の着色剤を含有すると共に、平均粒径が０．５乃至２０μｍである微粒子を１０乃至５０質量％含有することを特徴とする金属板が記載されている。
【０００５】
特許文献１に記載されている金属板を含め、従来の表面処理アルミニウム板は予めアルミニウム板の片面又は両面に、主に樹脂を主成分とする皮膜を設けた材料である。そのため、表面処理アルミニウム板は、素材となるアルミニウム板と素材表面に形成された皮膜が一体となった状態でプレス成形し、不要部をトリミング除去するなどして構造物として用いるのが一般的な使用方法となる。
【０００６】
その結果、本質的に、トリミングされた端部は皮膜で覆われていない状態となり、それ以外の皮膜を設けていた部分は皮膜で覆われた状態となる。言い換えると、トリミングされた端部及び皮膜を設けていない部分以外は皮膜によりアルミニウム板が露出されることが無い。
【０００７】
しかしながら、実際には製品の大部分をこれらの皮膜で覆ったままで、製品のごく一部分のみ皮膜を除去し、アルミニウム板を露出させたいというニーズがある。例えば、プレコートの皮膜は一般に樹脂が主成分であるので絶縁性となり、アース接続を阻害する。従って、電子機器等に用いる構造体の場合、構造体同士のアース接続を確保するため、皮膜の一部を除去し、そこでアースをとりたいというニーズがある。
【０００８】
また、他のアルミニウムや金属でできた構造体と溶接して使用したい場合にも、皮膜があると溶接性が阻害されるため溶接したい部位のみ皮膜を除去したいというニーズがある。
【０００９】
これらのニーズに応える一般的な手法として、例えば、皮膜があらかじめ設けられていないアルミニウム板や当該アルミニウム板を用いたアルミニウム構造体を準備し、皮膜を設けたくない部分をマスクした後に皮膜を形成させ、マスク材を除去する方法がある。
【００１０】
しかしこのような手法は一品ずつ皮膜を形成する方法となるため生産性に劣り、結果としてコストでも劣ることになる。そのため、皮膜の一部が除去されているにも拘らず、生産性に優れた表面処理アルミニウム板の実用化が期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第４１７５９６０号号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
前記期待に応える手法として、皮膜を除去してアルミニウム板を露出させたい部位にレーザを照射し、皮膜を熱分解除去することが考えられる。このような手法は特殊な薬剤に頼らないため安全で環境にやさしく、高速かつ簡便であるため生産性に優れる。そして、特許文献１に記載されている金属板の表面に形成されている皮膜や従来の表面処理アルミニウム板の表面に形成されている皮膜もレーザを照射することによって除去することができる。
【００１３】
しかしながら、現在のところ、レーザを照射して皮膜を除去したアルミニウム板と他の部材との溶接性については何ら考慮されていないという問題がある。
【００１４】
本発明は前記問題に鑑みてなされたものであり、溶接性に優れた表面処理アルミニウム板及びその製造方法、並びに、表面処理アルミニウム構造体及びその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者は、前記課題を解決するため鋭意研究開発した結果、（１）予め皮膜中に含まれる成分にアルミニウムと合金を形成する化学成分が含まれていると、レーザ照射により皮膜の樹脂成分が分解除去されるものの、前記化学成分は除去されずに残ること、及び、（２）レーザ照射によりアルミニウム板の表面が溶融するため、前記化学成分が残存しているとアルミニウムと合金化することを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１６】
前記課題を解決した本発明に係る表面処理アルミニウム板は、アルミニウム板と、前記アルミニウム板の少なくとも一方の面に形成したＣ、Ｏ、Ｎ、Ｈを含む皮膜と、を備える表面処理アルミニウム板であって、前記皮膜中に含まれるＭｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｉのそれぞれの含有量が５ｇ／ｍ２以下、且つこれらの成分の合計量が０．０５〜５ｇ／ｍ２であり、前記皮膜の一部をレーザにより除去してアルミニウム板の表面を露出させて使用されることを特徴とする。
【００１７】
このように、本発明に係る表面処理アルミニウム板は、アルミニウム板の少なくとも一方の面に形成した皮膜中に含まれるＭｇなどの前記所定の成分の含有量と合計量をそれぞれ所定の範囲としている。Ｍｇなどの前記所定の成分は、レーザ照射を受けても蒸発せず、除去されない。そのため、アルミニウム板の表面にＭｇなどの前記所定の成分を濃化させることができる。なお、本明細書において、「濃化」とは、Ｍｇなどの前記所定の成分をアルミニウム板の表面のごく浅い領域に高い濃度で残存させることをいう。Ｍｇなどの前記所定の成分は、溶接を行った場合に溶接強度を向上させる効果がある。従って、本発明に係る表面処理アルミニウム板は、皮膜の一部をレーザにより除去してアルミニウム板の表面を露出させた後、当該露出部に他の部材を溶接すると、Ｍｇなどの前記所定の成分を濃化させない場合と比較して溶接強度を向上させることができる。そのため、本発明に係る表面処理アルミニウム板は、他の部材を溶接する用途に適している。
【００１８】
また、本発明に係る表面処理アルミニウム板は、アルミニウム板と、前記アルミニウム板の少なくとも一方の面に形成したＣ、Ｏ、Ｎ、Ｈを含む皮膜と、を備える表面処理アルミニウム板であって、前記皮膜中に含まれるＭｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｉのそれぞれの含有量が５ｇ／ｍ２以下、且つこれらの成分の合計量が０．０５〜５ｇ／ｍ２であり、前記皮膜の一部が除去されてアルミニウム板の表面が露出しており、前記露出したアルミニウム板の表面は、前記アルミニウム板が溶融した形態を有していることを特徴とする。
【００１９】
このように、本発明に係る表面処理アルミニウム板は、前記同様、アルミニウム板の少なくとも一方の面に形成した皮膜中に含まれるＭｇなどの前記所定の成分の含有量と合計量をそれぞれ所定の範囲としている。そして、本発明に係る表面処理アルミニウム板は、皮膜の一部をレーザ照射で除去してアルミニウム板の表面を露出させ、露出したアルミニウム板の表面は、アルミニウム板が溶融した形態を有している。つまり、露出部におけるアルミニウム板の表面に、皮膜中に含まれていたＭｇなどの前記所定の成分を濃化させている。そのため、本発明に係る表面処理アルミニウム板は、当該露出部に他の部材を溶接すると、Ｍｇなどの前記所定の成分を濃化させない場合と比較して溶接強度を向上させることができる。また、露出したアルミニウム板の表面は、アルミニウム板が溶融した形態を有している程加熱されているので、皮膜の除去が十分に行われており、他の構造体と溶接する際に皮膜の一部が残存するなどして邪魔されることもない。
【００２０】
本発明に係る表面処理アルミニウム板は、前記アルミニウム板の表面を露出させた部分について、エネルギー分散型Ｘ線分析を用いて加速電圧１５ｋＶという条件で分析したときに、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｉのうちの少なくとも１種が前記アルミニウム板の表面に濃化しているのが好ましい。
【００２１】
このようにすると、本発明に係る表面処理アルミニウム板は、アルミニウム板の表面を露出させた部分にＭｇなどの前記所定の成分が確実に濃化しているので、当該露出部に他の部材を溶接すると、Ｍｇなどの前記所定の成分を濃化させない場合と比較して溶接強度をより確実に向上させることができる。
【００２２】
本発明に係る表面処理アルミニウム板は、前記皮膜中に含まれるＭｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｉの合計量が１〜５ｇ／ｍ２であるのが好ましい。
このようにすると、Ｍｇなどの前記所定の成分の合計量が高いので、アルミニウム板の表面にこれらの前記所定の成分をより濃化させることができる。そのため、他の部材を溶接した際の溶接強度をより向上させることができる。
【００２３】
本発明に係る表面処理アルミニウム板は、前記皮膜中に含まれるＣ、Ｏ、Ｎ、Ｈ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｉを除く元素成分の合計量が０．０５ｇ／ｍ２以下であるのが好ましい。
このようにすると、アルミニウム板と他の部材の溶接を阻害され難くすることができるので、溶接強度を向上させることができる。
【００２４】
本発明に係る表面処理アルミニウム板は、前記皮膜が樹脂系皮膜であるのが好ましい。
このように、皮膜が樹脂系皮膜であると、レーザ照射によって当該皮膜の樹脂成分を容易に除去することができる。
【００２５】
本発明に係る表面処理アルミニウム構造体は、アルミニウム板を成形してなるアルミニウム構造体と、前記アルミニウム構造体の表面に形成したＣ、Ｏ、Ｎ、Ｈを含む皮膜と、を備える表面処理アルミニウム構造体であって、前記皮膜中に含まれるＭｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｉのそれぞれの含有量が５ｇ／ｍ２以下、且つこれらの成分の合計量が０．０５〜５ｇ／ｍ２であり、前記皮膜の一部が除去されて前記アルミニウム板の表面が露出しており、前記露出したアルミニウム板の表面は、前記アルミニウム板が溶融した形態を有していることを特徴とする。
【００２６】
このように、本発明に係る表面処理アルミニウム構造体は、アルミニウム構造体の表面に形成した皮膜中に含まれるＭｇなどの前記所定の成分の含有量と合計量をそれぞれ所定の範囲としている。そして、本発明に係る表面処理アルミニウム構造体は、皮膜の一部をレーザ照射で除去してアルミニウム板の表面を露出させ、露出したアルミニウム板の表面は、アルミニウム板が溶融した形態を有している。つまり、露出部におけるアルミニウム板の表面に、皮膜中に含まれていたＭｇなどの前記所定の成分を濃化させている。そのため、本発明に係る表面処理アルミニウム構造体は、当該露出部に他の部材を溶接すると、Ｍｇなどの前記所定の成分を濃化させない場合と比較して溶接強度を向上させることができる。また、皮膜の一部が除去されてアルミニウム板の表面が露出しているので、当該露出したアルミニウム構造体の表面に他の部材を好適に溶接することができる。
【００２７】
本発明に係る表面処理アルミニウム構造体は、前記露出したアルミニウム板の表面に他の部材が溶接されているのが好ましい。
このように、本発明に係る表面処理アルミニウム構造体は、アルミニウム板の表面と他の部材の間に皮膜がなく、且つ、アルミニウム板の表面にＭｇなどの前記所定の成分が濃化しているので、アルミニウム板の表面と他の部材との溶接を好適に行うことができる。
【００２８】
本発明に係る表面処理アルミニウム板の製造方法は、アルミニウム板と、前記アルミニウム板の少なくとも一方の面に形成したＣ、Ｏ、Ｎ、Ｈを含む皮膜と、を備え、前記皮膜の一部を除去して前記アルミニウム板の表面を露出させて使用される表面処理アルミニウム板の製造方法であって、前記アルミニウム板を製造するアルミニウム板製造工程と、前記アルミニウム板の少なくとも一方の面に、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｉのそれぞれの含有量が５ｇ／ｍ２以下、且つこれらの成分の合計量が０．０５〜５ｇ／ｍ２である皮膜を形成する皮膜形成工程と、を含むことを特徴とする。
【００２９】
このように、本発明に係る表面処理アルミニウム板の製造方法は、アルミニウム板を製造した後、Ｍｇなどの前記所定の成分の含有量と合計量がそれぞれ所定の範囲である皮膜を形成するので、前記皮膜が形成された本発明に係る表面処理アルミニウム板の製造を製造することができる。
【００３０】
本発明に係る表面処理アルミニウム構造体の製造方法は、アルミニウム板と、前記アルミニウム板の少なくとも一方の面に形成したＣ、Ｏ、Ｎ、Ｈを含む皮膜と、を備える表面処理アルミニウム板の製造方法であって、前記アルミニウム板を製造するアルミニウム板製造工程と、前記アルミニウム板の少なくとも一方の面に、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｉのそれぞれの含有量が５ｇ／ｍ２以下、且つこれらの成分の合計量が０．０５〜５ｇ／ｍ２である皮膜を形成する皮膜形成工程と、前記皮膜をレーザで除去して前記アルミニウム板の表面の一部を露出させる除去工程と、を含むことを特徴とする。
【００３１】
このように、本発明に係る表面処理アルミニウム構造体の製造方法は、前記した本発明に係る表面処理アルミニウム板の製造方法と同様、アルミニウム板を製造した後、Ｍｇなどの前記所定の成分の含有量と合計量がそれぞれ所定の範囲である皮膜を形成する。その後、本発明に係る表面処理アルミニウム構造体の製造方法では、皮膜をレーザで除去して前記アルミニウム板の表面の一部を露出させる。そのため、本発明に係る表面処理アルミニウム構造体の製造方法は、露出したアルミニウム板の表面が溶融した形態を有する本発明に係る表面処理アルミニウム板を製造することができる。
【００３２】
本発明に係る表面処理アルミニウム構造体の製造方法は、アルミニウム板を成形してなるアルミニウム構造体と、前記アルミニウム構造体の表面に形成したＣ、Ｏ、Ｎ、Ｈを含む皮膜と、を備える表面処理アルミニウム構造体の製造方法であって、前記アルミニウム板を製造するアルミニウム板製造工程と、前記アルミニウム板の少なくとも一方の面に、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｉのそれぞれの含有量が５ｇ／ｍ２以下、且つこれらの成分の合計量が０．０５〜５ｇ／ｍ２である皮膜を形成する皮膜形成工程と、前記皮膜をレーザで除去して前記アルミニウム板の表面の一部を露出させる除去工程と、を含むことを特徴とする。
【００３３】
このように、本発明に係る表面処理アルミニウム構造体の製造方法は、アルミニウム板製造工程でアルミニウム板を製造した後、皮膜形成工程でＭｇなどの前記所定の成分の含有量と合計量がそれぞれ所定の範囲である皮膜を形成する。そして、除去工程で皮膜をレーザで除去し、アルミニウム板の表面の一部を露出させることで、皮膜の一部を除去して露出させた本発明に係る表面処理アルミニウム構造体を製造することができる。
【００３４】
本発明に係る表面処理アルミニウム構造体の製造方法は、前記除去工程後、さらに、前記露出させたアルミニウム板の表面に他の部材を溶接する溶接工程を含むのが好ましい。
【００３５】
このように、本発明に係る表面処理アルミニウム構造体の製造方法は、溶接工程を含んでいることにより、皮膜の一部を除去して露出させたアルミニウム板の表面に他の部材を溶接させた本発明に係る表面処理アルミニウム構造体を製造することができる。
【００３６】
本発明に係る表面処理アルミニウム構造体の製造方法は、前記皮膜形成工程と前記除去工程との間、前記除去工程と前記溶接工程との間、及び、前記溶接工程後のうちの少なくとも一つに、前記皮膜を形成したアルミニウム板を所定の形態に加工する加工工程を含むのが好ましい。
【００３７】
このように、本発明に係る表面処理アルミニウム構造体の製造方法は、皮膜形成工程と除去工程との間、除去工程と溶接工程との間、及び、溶接工程後のうちの少なくとも一つに加工工程を含んでいる。そのため、本発明に係る表面処理アルミニウム構造体の製造方法は、所定の形状に加工した表面処理アルミニウム構造体を製造することができる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明に係る表面処理アルミニウム板は、皮膜中に含まれるＭｇなどの所定の成分の含有量と合計量をそれぞれ所定の範囲としている。そのため、本発明に係る表面処理アルミニウム板は、レーザを照射して皮膜を除去すると、アルミニウム板の表面にＭｇなどの所定の成分が濃化する。従って、本発明に係る表面処理アルミニウム板は、Ｍｇなどの所定の成分を濃化させない場合と比較して他の部材を溶接した際の溶接強度を向上させることができる（つまり、溶接性に優れたものとすることができる。）。
【００３９】
本発明に係る表面処理アルミニウム構造体は、皮膜中に含まれるＭｇなどの所定の成分の含有量と合計量をそれぞれ所定の範囲としている。そのため、本発明に係る表面処理アルミニウム構造体は、レーザを照射して皮膜を除去すると、アルミニウム板の表面にＭｇなどの所定の成分が濃化する。従って、本発明に係る表面処理アルミニウム構造体は、Ｍｇなどの所定の成分を濃化させない場合と比較して他の部材を溶接した際の溶接強度を向上させることができる（つまり、溶接性に優れたものとすることができる。）。
【００４０】
本発明に係る表面処理アルミニウム板の製造方法は、皮膜中に含まれるＭｇなどの所定の成分の含有量と合計量をそれぞれ所定の範囲としている。そのため、本発明に係る表面処理アルミニウム板の製造方法は、レーザを照射して皮膜を除去する際に、アルミニウム板の表面にＭｇなどの所定の成分が濃化する表面処理アルミニウム板を製造することができる。従って、本発明に係る表面処理アルミニウム板の製造方法は、溶接性に優れた表面処理アルミニウム板を製造することができる。
【００４１】
本発明に係る表面処理アルミニウム構造体の製造方法は、皮膜中に含まれるＳｉなどの所定の成分の含有量と合計量をそれぞれ所定の範囲としている。そのため、本発明に係る表面処理アルミニウム構造体の製造方法は、レーザを照射して皮膜を除去する際に、アルミニウム板の表面にＭｇなどの所定の成分が濃化する表面処理アルミニウム構造体を製造することができる。従って、本発明に係る表面処理アルミニウム構造体の製造方法は、溶接性に優れた表面処理アルミニウム構造体を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る表面処理アルミニウム板の第１実施形態の構成を示す概略断面図である。
【図２】本発明に係る表面処理アルミニウム板の第２実施形態の構成を示す概略断面図である。
【図３】本発明に係る表面処理アルミニウム構造体の第１実施形態の構成を示す概略断面図である。
【図４】本発明に係る表面処理アルミニウム構造体の第２実施形態の構成を示す概略断面図である。
【図５】本発明に係る表面処理アルミニウム板の製造方法の第１実施形態を示すフローチャートである。
【図６】本発明に係る表面処理アルミニウム板の製造方法の第２実施形態を示すフローチャートである。
【図７】本発明に係る表面処理アルミニウム構造体の製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【図８】供試材にレーザを照射し、皮膜を除去した領域の一部を撮影した電子顕微鏡写真（倍率５００倍）である。
【図９】供試材におけるレーザ照射を行っていない部分の一部を撮影した電子顕微鏡写真（倍率５００倍）である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、適宜図面を参照して本発明に係る表面処理アルミニウム（Ａｌ）板及びその製造方法、並びに表面処理アルミニウム構造体及びその製造方法の実施形態について詳細に説明する。
【００４４】
［表面処理Ａｌ板］
（第１実施形態）
図１は、本発明に係る表面処理Ａｌ板の第１実施形態の構成を示す概略断面図である。
図１に示すように、第１実施形態に係る表面処理Ａｌ板１０は、Ａｌ板３と、このＡｌ板３の少なくとも一方の面に形成したＣ、Ｏ、Ｎ、Ｈを含む皮膜２と、を備えている。なお、図１は、Ａｌ板３の一方の面に皮膜２を形成している様子を図示しているが、当該皮膜２はＡｌ板３の両面に形成されていてもよいし、Ａｌ板３の端面に形成されていてもよい（いずれも図示せず）。
【００４５】
そして、この表面処理Ａｌ板１０は、前記した皮膜２中に含まれるＭｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｉのそれぞれの含有量が５ｇ／ｍ２以下、且つこれらの成分の合計量が０．０５〜５ｇ／ｍ２としており、当該皮膜２の一部をレーザにより除去してＡｌ板３の表面を露出させて使用される。つまり、表面処理Ａｌ板１０は、加工前に皮膜２を形成するものであるから、プレコートＡｌ板に相当する。
【００４６】
（Ａｌ板）
Ａｌ板３は、ＪＩＳ  Ｈ  ４０００：２０１４に規定されている１０００系のＡｌ又は２０００系から９０００系のＡｌ合金を用いて製造された板、合せ板、条、長尺帯状の薄板材を巻き取ってコイルとしたものであれば好適に用いることができる。Ａｌ板３は、一般的な条件の製造方法及び設備によって製造することができ、必要に応じて調質等を行ったものであってもよい。
【００４７】
（皮膜）
前記したように、皮膜２は、これに含まれるＭｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｉのそれぞれの含有量が５ｇ／ｍ２以下、且つこれらの成分の合計量が０．０５〜５ｇ／ｍ２としている。Ｍｇなどの前記所定の成分は、レーザ照射を受けても除去されずＡｌ板３の表面３ｓに濃化させることができる。また、Ｍｇなどの前記所定の成分は、溶接を行った場合に溶接強度を向上させる効果がある。Ｍｇなどの前記所定の成分の含有量と合計量をこの範囲とすることで、皮膜２の一部をレーザ照射で除去し、Ａｌ板３の表面を露出させた後、当該露出部に他の部材４（図４参照）を溶接すると、Ｍｇなどの前記所定の成分を濃化させない場合と比較して溶接強度を向上させることができる（つまり、露出部における溶接性を優れたものとすることができる）。このように、露出部における溶接性を優れたものとすることができるため、本実施形態に係る表面処理Ａｌ板１０は、皮膜３の一部をレーザにより除去してＡｌ板３の表面３ｓを露出させ、ここに他の部材４を溶接する用途に適している。皮膜を形成する塗料や樹脂などについては後述する。
【００４８】
なお、Ｍｇなどの前記所定の成分の合計量が０．０５ｇ／ｍ２未満となると、Ｍｇなどの前記所定の成分が少なすぎるため、レーザ照射を受けてもＡｌ板３の表面３ｓに前記した成分が十分に濃化しない。そのため、溶接強度を向上させることができない。Ｍｇなどの前記所定の成分のそれぞれの含有量は、Ａｌ板３の表面３ｓにおける前記成分を十分に濃化させて溶接強度を向上させる観点から、１ｇ／ｍ２以上とするのが好ましい。
また、Ｍｇなどの前記所定の成分のそれぞれの含有量が５ｇ／ｍ２を超えたり、Ｍｇなどの前記所定の成分の合計量が５ｇ／ｍ２を超えたりすると、Ｍｇなどの前記所定の成分が多くなりすぎるため、割れ感受性が高くなり溶接部分が割れ易くなってしまう。そのため、溶接強度を向上させることができない。割れ感受性を抑える観点から、Ｍｇなどの前記所定の成分のそれぞれの含有量及びＭｇなどの前記所定の成分の合計量はともに、４ｇ／ｍ２以下とするのが好ましい。
【００４９】
皮膜２中に含まれるＣ、Ｏ、Ｎ、Ｈ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｉを除く元素成分の合計量は０．０５ｇ／ｍ２以下とするのが好ましい。このような元素成分としては、例えば、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉなどが挙げられる。これらの元素成分には、Ａｌ板３と他の部材４の溶接を阻害する作用がある。これらの元素成分の合計量を０．０５ｇ／ｍ２以下とすると、Ａｌ板３と他の部材４の溶接を阻害され難くすることができるので、溶接強度を向上させることができる。
【００５０】
また、皮膜２には、耐食性を向上させたり、塗料との親和性を高めたりするなどの目的をもってＡｌ板３の表面を化成処理した化成処理皮膜（図示せず）が含まれていてもよい。化成処理皮膜としては、例えば、クロム酸皮膜、りん酸・クロム酸皮膜、ジルコニウム系皮膜、陽極酸化皮膜、ベーマイト系皮膜などが挙げられる。これらの化成処理皮膜は一般的な手法で形成することができる。なお、当該化成処理皮膜にＭｇなどの前記所定の成分が含まれている場合は、当該化成処理皮膜に含まれている成分も含めて皮膜２中におけるＭｇなどの所定の成分の含有量と合計量を前記所定の範囲とする必要がある。
【００５１】
なお、皮膜２中に含まれるＭｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｉは、この群のうちの三種までであれば０ｇ／ｍ２であってもよい。換言すれば、皮膜２は、前記群のうちの少なくとも一種を含み、且つ皮膜２に含まれている成分の合計量（含まれている前記成分が一種の場合はその含有量）が１〜５ｇ／ｍ２であればよい。このようにすると、Ａｌ板３の露出部に他の部材４を溶接したときの溶接性を確実に向上させることができる。
また、皮膜２の厚さは、例えば、１０ｎｍ〜１００μｍ、より好ましくは１００ｎｍ〜５０μｍとすることができるがこの範囲に限られるものではなく、レーザ照射によって除去できる範囲で適宜設定することが可能である。
【００５２】
皮膜２中におけるＭｇなどの前記所定の成分の含有量と合計量を前記範囲とする制御は、皮膜２を形成するために用いる塗料の成分を調整することによって行うことができる。すなわち、皮膜２形成後における前記成分の含有量と合計量が前記した所定の範囲となるように前記所定の成分の添加量を調整することによって行うことができる。皮膜２を形成する塗料については後記する。
【００５３】
また、皮膜２は、樹脂系皮膜であるのが好ましい。樹脂系皮膜とは、主成分が前記した樹脂である皮膜をいい、無機物が添加されていてもよい。主成分とは、含有量が５０％以上であることをいう。皮膜２に添加可能な無機物としては、例えば、アルミナなどの主成分がＡｌで構成されている物質などを挙げることができる。皮膜２の形成については後に説明する。
【００５４】
皮膜２を形成する塗料としては、例えば、油性塗料、水性塗料、水系塗料などを挙げることができる。
なお、油性塗料とは、樹脂と、主な液体成分として有機溶剤と、を含む塗料をいう。
水性塗料とは、樹脂と、主な液体成分として水と、を含む塗料をいう。
水系塗料とは、樹脂と、主な液体成分として微量の有機溶剤を含有する水と、を含む水ベースの塗料をいう。
これらの塗料のいずれにおいても、皮膜２形成後におけるＭｇなどの前記所定の成分の含有量と合計量を所定の範囲とすることができるものであれば、皮膜２を形成する塗料として好適に用いることができる。
なお、油性塗料、水性塗料、水系塗料は、一般的な手法によって製造し、使用することができる。また、これらの塗料は市販されているものを使用することができる。
【００５５】
前記した塗料のうち、油性塗料、水系塗料に用いられる有機溶剤としては、例えば、トルエンやキシレンなどの炭化水素系溶剤、酢酸エチルや酢酸ブチルなどのエステル系溶剤、イソプロピルアルコールやブタノールなどのアルコール系溶剤、エチルメチルケトンやイソブチルメチルケトンなどのケトン系溶剤が挙げられる。
【００５６】
油性塗料、水系塗料に用いられる樹脂としては、アルキド樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられるがこれらに制限されるものではなく、一般的に使用されている樹脂であればどのようなものも適宜使用することができる。
水性塗料に用いられる樹脂としては、例えば、水性アクリル樹脂、水性ウレタン樹脂、水性エポキシ樹脂などを挙げることができる。
【００５７】
皮膜２の一部を除去してＡｌ板３の表面を露出させるレーザについては後に説明する。
【００５８】
以上に説明した第１実施形態に係る表面処理Ａｌ板１０は、Ａｌ板３の少なくとも一方の面に形成した皮膜２中に含まれるＭｇなどの前記所定の成分の含有量と合計量を所定の範囲としている。そのため、表面処理Ａｌ板１０は、皮膜２の一部をレーザ照射で除去すると、その際にＡｌ板３の表面３ｓにＭｇなどの所定の成分を濃化させることができる。従って、表面処理Ａｌ板１０は、レーザによって皮膜２を除去し、露出させたＡｌ板３の表面３ｓに他の部材４を好適に溶接することができる。
【００５９】
（第２実施形態）
図２は、本発明に係る表面処理Ａｌ板の第２実施形態の構成を示す概略断面図である。
図２に示すように、第２実施形態に係る表面処理Ａｌ板２０は、図１に示す第１実施形態に係る表面処理Ａｌ板１０とは、皮膜２の一部が除去されてＡｌ板３の表面３ｓが露出している点、及び、当該露出したＡｌ板３の表面３ｓは、Ａｌ板３が溶融した形態を有している点で相違し、他の構成要素は同一である。以下、第２実施形態に係る表面処理Ａｌ板２０について説明するが、図１に示す第１実施形態に係る表面処理Ａｌ板１０と同一の構成要素については同一の符号を付して該当する構成要素に関する説明を援用することとし、ここでの説明は省略する。
【００６０】
前記したように、図２に示す第２実施形態に係る表面処理Ａｌ板２０は、皮膜２の一部が除去されてＡｌ板３の表面３ｓが露出している。そして、当該露出したＡｌ板３の表面３ｓは、Ａｌ板３が溶融した形態を有している。Ａｌ板３が溶融した形態は、例えば、電子顕微鏡で表面３ｓを観察することによって容易に確認することができる。例えば、Ａｌ板３にレーザを照射すると圧延模様の痕跡が溶けて観察し難くなったり（図８参照）、圧延模様の痕跡を全く観察できない状態になったりするが（図示せず）、レーザを照射していないＡｌ板の表面には圧延模様の痕跡を観察することができる（図９参照）。また、レーザを照射していないＡｌ板の表面には結晶粒などの金属組織が確認されるが、レーザを照射すると当該結晶粒の外縁がにじんだり、丸みを帯びたりする（図示せず）。これらのような、レーザを照射していないＡｌ板では確認されない態様が確認された場合、Ａｌ板３が溶融した形態を有していると判断することができる。
【００６１】
なお、皮膜２の一部のみが除去されてＡｌ板３の表面３ｓが露出し、且つ、露出したＡｌ板３の表面３ｓが溶融した形態を有するということは、局所的にＡｌ板３が溶融する程の高温に晒されたことを意味する。また、このような態様はレーザを照射することによって成されたことを意味する。そして、Ａｌ板３の表面３ｓが溶融するほど高温に晒されているので、レーザを照射した部分の皮膜２をほぼ完全に除去することができる。特に、皮膜２が樹脂成分（有機炭素成分）を含む樹脂系皮膜である場合は、当該樹脂成分をほぼ完全に除去することができる。
除去される皮膜２の形状及び面積、言い換えれば、レーザが照射されることによって露出されるＡｌ板３の表面３ｓの形状及び面積は、任意に設定することができる。
【００６２】
皮膜２の一部を除去するレーザとしては、例えば、ＣＯ２レーザ、ファイバーレーザ、ＹＡＧレーザなどを挙げることができる。レーザの出力などの条件としては、例えば、レーザ波長：１０６４ｎｍ、出力：２０Ｗ、周波数：連続、５ｋＨｚ、１０ｋＨｚ、５０ｋＨｚ、又は１００ｋＨｚなどとすることができる。なお、レーザの出力などの条件は前記したものに限定されるものではなく、皮膜２の一部のみが除去されてＡｌ板３の表面３ｓが露出し、且つ、露出したＡｌ板３の表面３ｓが溶融した形態とすることができればどのようなものでもよい。
【００６３】
レーザを照射してＡｌ板３の表面３を露出させた部分について、エネルギー分散型Ｘ線分析（Energy Dispersive x-ray Spectroscopy；ＥＤＳ）により、例えば、加速電圧１５ｋＶという条件で分析したときに、Ｍｇなどの所定の成分のうちの少なくとも１種がＡｌ板３の表面３ｓに濃化していることを確認することができる。なお、加速電圧は前記に限定されるものではなく、１５ｋＶ未満でもよいし、１５ｋＶを超えてもよい。ここで、「濃化」とは、前記したように、Ｍｇなどの前記所定の成分をアルミニウム板の表面のごく浅い領域に高い濃度で残存させることをいう。具体的には、例えば、Ａｌ板３の表面３ｓをレーザで露出させた部分（溶融形態を有する部分）をＥＤＳで測定したときのＭｇなどの前記所定の成分のピーク面積と、非溶融状態でＡｌ板３の表面が露出している部位（すなわち薬剤により塗膜を剥離して現われた溶融していないＡｌ板３の表面や、片面塗装材の裏面などあらかじめ塗膜が設けられていない面など）で同様のＥＤＳ測定を行った際に得られるＭｇなどの前記所定の成分のピーク面積と、を比較して明らかに（例えば、１．１倍以上）大きくなっている状態をいう。
【００６４】
以上に説明した第２実施形態に係る表面処理Ａｌ板２０は、Ａｌ板３の少なくとも一方の面に形成した皮膜２中に含まれるＭｇなどの所定の成分の含有量と合計量を所定の範囲としている。そのため、表面処理Ａｌ板２０は、皮膜２の一部をレーザ照射で除去してＡｌ板３の表面３ｓを露出させた部分も皮膜２に含まれていたＭｇなどの所定の成分が、皮膜２に含まれていた含有量及び合計量をそのままに残存（濃化）している。そして、皮膜２の一部が除去されてＡｌ板３の表面３ｓが露出されているので、他の部材４との溶接を容易に行うことができる。また、露出したＡｌ板３の表面３ｓは、Ａｌ板３が溶融した形態を有している程加熱されているので、皮膜２の除去が十分に行われており、他の部材４と溶接する際に皮膜２の一部が残存するなどして邪魔されることもない。なお、他の部材４や溶接については後に説明する。
【００６５】
［表面処理Ａｌ構造体］
（第１実施形態）
次に、本発明に係る表面処理Ａｌ構造体について説明する。
図３は、本発明に係る表面処理Ａｌ構造体の第１実施形態の構成を示す概略断面図である。なお、図３に示す表面処理Ａｌ構造体３０は、Ａｌ板３の一方の面に皮膜２を形成している様子を図示しているが、当該皮膜２はＡｌ板３の両面に形成されていてもよいし、Ａｌ板３の端面に形成されていてもよい（いずれも図示せず）。つまり、表面処理Ａｌ構造体３０の表面に皮膜２が形成されていればよい。
【００６６】
なお、図３に示す第１実施形態に係る表面処理Ａｌ構造体３０は、前記したＡｌ板３（より詳しくは表面処理Ａｌ板２０）を成形してなるものである。そのため、Ａｌ板３及び表面処理Ａｌ板２０と同一の構成要素については同一の符号を付して該当する構成要素に関する説明を援用することとし、ここでの説明は省略する。
【００６７】
図３に示すように、表面処理Ａｌ構造体３０は、皮膜２の一部が除去されて前記Ａｌ板３の表面３ｓが露出しており、当該露出したＡｌ板３の表面３ｓは、Ａｌ板３が溶融した形態を有している。
【００６８】
なお、表面処理Ａｌ構造体３０は、皮膜２の一部を除去して露出させた部分に、他の部材４を溶接する際の位置決めを容易とするために凹部を設けたり、段差を設けてもよい（いずれも図３において図示せず）。
【００６９】
（第２実施形態）
図４は、本発明に係る表面処理Ａｌ構造体の第２実施形態の構成を示す概略断面図である。
図４に示すように、表面処理Ａｌ構造体４０は、露出したＡｌ板３の表面３ｓに他の部材４が溶接されている。
【００７０】
他の部材４としては、例えば、ＡｌやＡｌ合金、その他の金属でできた所定の形状の構造体（例えば、蓋材）や、アース（接地）又はグラウンドをとるための端子部品などを挙げることができる。
露出したＡｌ板３の表面３ｓと他の部材４との溶接は、一般的な条件及び設備で行うことができる。
【００７１】
［表面処理Ａｌ板の製造方法］
（第１実施形態）
図５は、本発明に係る表面処理Ａｌ板の製造方法の第１実施形態を示すフローチャートである。
図５に示す本発明に係る表面処理Ａｌ板の製造方法は、Ａｌ板３と、前記したＡｌ板３の少なくとも一方の面に形成したＣ、Ｏ、Ｎ、Ｈを含む皮膜２と、を備え、皮膜２の一部を除去してＡｌ板３の表面３ｓを露出させて使用される表面処理Ａｌ板（具体的には、前記第１実施形態に係る表面処理Ａｌ板１０）を製造する製造方法である。
【００７２】
図５に示すように、本発明に係る表面処理Ａｌ板の製造方法は、Ａｌ板製造工程Ｓ１１と、皮膜形成工程Ｓ１２と、を含み、少なくともこれらの工程についてはこの手順で行う。
【００７３】
（Ａｌ板製造工程）
Ａｌ板製造工程Ｓ１１は、皮膜２を形成するためのＡｌ板３を製造する工程である。Ａｌ板製造工程Ｓ１１は、例えば、材料の溶解、溶解した材料を鋳塊にする鋳造、鋳塊の面削、面削した鋳塊を板材にする熱間圧延及び冷間圧延を順次行うことなどが挙げられる。なお、Ａｌ板製造工程Ｓ１１においては、面削前に鋳塊の均質化熱処理を行ったり、熱間圧延と冷間圧延の間及び冷間圧延中のうちの少なくとも一つに中間焼鈍を行ったり、冷間圧延後に溶体化熱処理や焼入れ、調質、化成皮膜処理などの表面処理を行ったりすることもできる。このＡｌ板製造工程Ｓ１１は、Ａｌ板３を製造することのできる一般的な条件及び設備で行うことができる。
【００７４】
（皮膜形成工程）
皮膜形成工程Ｓ１２は、Ａｌ板製造工程Ｓ１１で形成したＡｌ板３の少なくとも一方の面に、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｉのそれぞれの含有量が５ｇ／ｍ２以下、且つこれらの成分の合計量が０．０５〜５ｇ／ｍ２である皮膜２を形成する工程である。皮膜形成工程Ｓ１２は、例えば、次のようにして行うことができる。すなわち、皮膜２を形成したときに、Ｍｇなどの所定の成分の含有量と合計量が前記した範囲となるように調整した塗料を用意する。次いで、当該塗料をＡｌ板３の表面に塗布する。Ａｌ板３の表面への塗料の塗布は、例えば、刷毛塗り、ロールコーター、カーテンフローコーター、ローラーカーテンコーター、静電塗布機、ブレードコーター、ダイコーターなどの方法で行うことができる。そして、塗料の塗布後、必要に応じて一般的な手法により焼き付け処理や紫外線の照射などを行い、樹脂の架橋反応を促進させて皮膜２を形成させることができる。焼き付け処理や紫外線照射の条件は塗料に応じて適宜設定することができる。
【００７５】
（第２実施形態）
図６は、本発明に係る表面処理Ａｌ板の製造方法の第２実施形態を示すフローチャートである。
図６に示すように、第２実施形態に係る表面処理Ａｌ板の製造方法は、Ａｌ板製造工程Ｓ２１と、皮膜形成工程Ｓ２２と、除去工程Ｓ２３と、を含み、少なくともこれらの工程についてはこの手順で行う。
【００７６】
なお、第２実施形態に係る表面処理Ａｌ板の製造方法のＡｌ板製造工程Ｓ２１及び皮膜形成工程Ｓ２２は、前記した第１実施形態に係る表面処理Ａｌ板の製造方法のＡｌ板製造工程Ｓ１１及び皮膜形成工程Ｓ１２と同様である。
従って、Ａｌ板製造工程Ｓ２１及び皮膜形成工程Ｓ２２についての説明は前記した説明を援用してここでの説明は省略し、除去工程Ｓ２３について以下説明する。
【００７７】
（除去工程）
除去工程Ｓ２３は、皮膜形成工程Ｓ２２で形成した皮膜をレーザで除去してＡｌ板３の表面３ｓの一部を露出させる工程である。除去工程Ｓ２３で用いるレーザについては既に説明しているので説明を省略する。
【００７８】
この除去工程Ｓ２３を行うことによって、皮膜２の一部が除去されてＡｌ板３の表面３ｓが露出し、さらに、露出したＡｌ板３の表面３ｓは、前記Ａｌ板３が溶融した形態を有している前記第２実施形態に係る表面処理Ａｌ板２０を製造することができる。
【００７９】
［表面処理Ａｌ構造体の製造方法］
図７は、本発明に係る表面処理Ａｌ構造体の製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。
図７に示すように、本実施形態に係る表面処理Ａｌ構造体の製造方法は、Ａｌ板製造工程Ｓ３１と、皮膜形成工程Ｓ３２と、除去工程Ｓ３３と、溶接工程Ｓ３４と、を含み、少なくともこれらの工程についてはこの手順で行う。
【００８０】
なお、本実施形態に係る表面処理Ａｌ構造体の製造方法のＡｌ板製造工程Ｓ３１及び皮膜形成工程Ｓ３２は、前記した第１実施形態に係る表面処理Ａｌ板の製造方法のＡｌ板製造工程Ｓ１１及び皮膜形成工程Ｓ１２と同様である。
また、本実施形態に係る表面処理Ａｌ構造体の製造方法の除去工程Ｓ３３は前記した第２実施形態に係る表面処理Ａｌ板の製造方法の除去工程Ｓ２３と同様である。
従って、Ａｌ板製造工程Ｓ３１、皮膜形成工程Ｓ３２及び除去工程Ｓ３３についての説明は前記した説明を援用してここでの説明は省略し、溶接工程Ｓ３４について以下説明する。
【００８１】
（溶接工程）
溶接工程Ｓ３４は、除去工程Ｓ３３で露出させたＡｌ板３の表面３ｓに他の部材４（図４参照）を溶接する工程である。Ａｌ板３の表面３ｓと他の部材４との溶接は、接合部に、熱及び圧力のうちの少なくとも一方を加え、また必要があれば適当な溶加材を加えて接合部が連続性を持つ一体化された１つの部材となるものであればどのような手法も適用可能である。溶接は、例えば、アーク溶接や抵抗溶接（抵抗スポット溶接）などの電気溶接、ガス、プラズマ、電子ビーム（電子線）、レーザなどを用いた溶接などを挙げることができる。
【００８２】
このように、Ａｌ板製造工程Ｓ３１と、皮膜形成工程Ｓ３２と、除去工程Ｓ３３と、溶接工程Ｓ３４と、を行うことによって、皮膜２の一部が除去され、当該皮膜２が除去されて露出したＡｌ板３の表面３ｓに他の部材４が溶接された前記第２実施形態に係る表面処理Ａｌ構造体４０を製造することができる。
【００８３】
（加工工程）
なお、本実施形態に係る表面処理Ａｌ構造体の製造方法は、必要に応じて、皮膜形成工程Ｓ３２と除去工程Ｓ３３との間、除去工程Ｓ３３と溶接工程Ｓ３４との間、及び、溶接工程Ｓ３４後のうちの少なくとも一つに、皮膜２を形成したＡｌ板３を所定の形態に加工する加工工程（図７において図示せず）を含ませることができる。
【００８４】
このような加工工程としては、例えば、表面処理Ａｌ板１０、２０を切断する切断工程、切断した表面処理Ａｌ板１０、２０を折り曲げる折り曲げ工程、表面処理Ａｌ板１０、２０をプレス成形するプレス成形工程、表面処理Ａｌ板１０、２０に貫通孔を形成する貫通孔形成工程などが挙げられる。また、このような加工工程としては前記したもののほかにも、例えば、表面処理Ａｌ板１０、２０を用いて絞り加工を行う絞り加工工程、表面処理Ａｌ板１０、２０を用いて張出し成形を行う張出し成形工程、前記貫通孔の大きさを所定の大きさに広げる孔広げ工程、前記貫通孔にねじを切り、タップやピンを取り付ける取り付け工程などを挙げることができる。また、加工工程としてさらには、前記貫通孔に樹脂部品をアウトサートするアウトサート工程、前記貫通孔に金属部品をインサートするインサート工程、印刷を行う印刷工程などを挙げることができる。
【実施例】
【００８５】
次に、本発明の効果を奏する実施例とそうでない比較例とを参照して、本発明の内容について具体的に説明する。
【００８６】
〔第１実施例〕
Ａｌ板と皮膜形成用の塗料とを用いて、以下のようにして表１のＮｏ．１〜５に係る供試材（表面処理Ａｌ板）を製造した。
なお、Ａｌ板は、ＪＩＳ  Ｈ４０００：２０１４に規定されている合金番号Ａ３００３−Ｏの板材（板厚１ｍｍ）を板長さ２５０ｍｍ×板幅１００ｍｍに切断して使用した。使用したＡｌ板の機械的性質は、引張強さ１１０ＭＰａ、耐力４０ＭＰａ、伸び３０％であった。
また、塗装の前処理として炭酸ナトリウム系の弱アルカリ脱脂剤にてＡｌ板の表面をアルカリ脱脂した後、りん酸クロメート処理を施した。りん酸クロメート処理は、クロム付着量で０．０２ｇ／ｍ２とした。
【００８７】
そして、有機成分であるＣ、Ｈ、Ｏ、Ｎ以外の成分を含まない塗料（エポキシ樹脂系の油性塗料）に金属亜鉛粉末を添加し、バーコーターを用いて当該塗料を前記塗装の前処理を施したＡｌ板に塗布した。次いで、素材（Ａｌ板）到達温度２３０℃、素材焼付け時間４０秒にて皮膜を形成して供試材とした。なお、塗装面は片面とし、皮膜の厚さは１０μｍとした。塗膜中の金属亜鉛の含有量は３ｇ／ｍ２とした。塗料に含まれているＦｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｓｉは合計しても０ｇ／ｍ２であり、りん酸クロメートによるクロム付着量を合わせても０．０５ｇ／ｍ２未満であった。
【００８８】
以上のようにして製造した供試材について、皮膜の一部を除去した。皮膜の除去には、陽極酸化皮膜の除去に実績のある市販のレーザマーカーを用いた。供試材へのレーザ照射は、レーザ波長１０６４ｎｍ、出力２０Ｗとし、周波数を表１のＮｏ．１〜５に示すように、連続、５ｋＨｚ、１０ｋＨｚ、５０ｋＨｚ又は１００ｋＨｚにて行った。
【００８９】
レーザ照射によって供試材のうち、直径２０ｍｍの領域の皮膜を除去した。そして、皮膜を除去した表面が溶融した形態を有しているか否かを電子顕微鏡にて観察するとともに、当該表面の元素分析をＥＤＳにて行った。これらの結果を表１に示す。なお、表１に示した元素分析の結果については、皮膜を形成していない合金番号Ａ３００３−Ｏの板材（比較対象材；板厚１ｍｍ）では検出されないが、今回の分析で検出された成分（つまり、レーザ照射により皮膜の一部を除去した表面についてＥＤＳで元素分析を行い、検出された成分）を特記した。これと併せて、図８に、供試材にレーザを照射し、皮膜を除去した領域の一部を撮影した電子顕微鏡写真（倍率５００倍）を示す。また、図９にレーザ照射を行っていない部分の一部を撮影した電子顕微鏡写真（倍率５００倍）を示す。
【００９０】
さらに、直径２０ｍｍの領域の皮膜を除去したＮｏ．１〜５に係る供試材について、溶接性の評価を行った。前記したＮｏ．１〜５に係る供試材のそれぞれについて同様の条件で複数個所の皮膜を除去し、ＪＩＳ  Ｚ  ３１３６：１９９９で規定されている試験片寸法となるように切り出した。そして、それぞれの試験片の皮膜を除去している領域同士を重ね合わせて抵抗スポット溶接を行った。溶接装置は単層整流式とし、溶接条件はＪＩＳ  Ｚ  ３１３６：１９９９に準拠した。皮膜を形成していない合金番号Ａ３００３−Ｏの板材（板厚１ｍｍ）を用いて同様に抵抗スポット溶接を行い、これを溶接性用比較対象材とした。そして、供試材と溶接性用比較対象材についてせん断試験を行い、溶接強度を測定した。
【００９１】
溶接性の評価は、供試材と溶接性用比較対象材の溶接強度を比較することで行った。溶接性が当該比較対象材よりも優れる場合は○、同等である場合は△、劣る場合は×とした。より詳しくは、溶接強度が溶接性用比較対象材と比べて＋１０％を超えて向上しているものを○、±１０％以内のものを△、１０％を超えて低下している又は溶接ができないものを×とした。なお、評価結果が○のものについては、より好ましいものとそうでないものを明確にするため、溶接性用比較対象材と比較して溶接強度が２０％を超えて向上したものを○＋（プラス）とした。
供試材に照射したレーザの周波数、溶融した形態の有無、元素分析の結果、溶接性の評価結果を表１に示す。
【００９２】
【表１】
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【００９３】
表１に示すように、Ｎｏ．１〜３に係る供試材は、レーザ照射によって皮膜が除去されていた。また、Ｎｏ．１〜３に係る供試材は、皮膜を除去して露出したＡｌ板の表面について、溶融した形態を有している様子が観察された。
また、Ｎｏ．１〜３に係る供試材の表面からは、りん酸クロメートに起因すると思われる微量のＰとＣｒまた塗膜に起因すると思われるＺｎが検出された。溶接性については比較対象材であるＡｌ板より溶接強度にて２０％を超えて優れる結果となった（実施例）。
【００９４】
一方、Ｎｏ．４とＮｏ．５に係る供試材は、皮膜がある程度除去されている様子は確認されたものの、レーザ照射によって皮膜が除去された部位について、Ａｌ板の表面が溶融している様子は認められなかった。
また、Ｎｏ．４とＮｏ．５に係る供試材の表面からは、りん酸クロメートに起因すると思われる微量のＰとＣｒが検出されるとともに、皮膜に起因すると思われるＣとＺｎが検出された。
溶接性については、Ｎｏ．４に係る供試材は溶接可能であったものの、溶接部の強度が低下していた。Ｎｏ．５に係る供試材は溶接時に試験片が破壊されてしまい、溶接すること自体が困難であった（比較例）。
【００９５】
〔第２実施例〕
Ａｌ板と皮膜形成用の塗料とを用いて、以下のようにして表２のＮｏ．６〜３８に係る供試材（表面処理Ａｌ板）を製造した。
なお、Ａｌ板は、〔第１実施例〕と同様、合金番号Ａ３００３−Ｏの板材（板厚１ｍｍ）を板長さ２５０ｍｍ×板幅１００ｍｍに切断して使用した。使用したＡｌ板の機械的性質は、引張強さ１１０ＭＰａ、耐力４０ＭＰａ、伸び３０％であった。
また、〔第１実施例〕と同様、塗装の前処理として炭酸ナトリウム系の弱アルカリ脱脂剤にてＡｌ板の表面をアルカリ脱脂した。その後、一部の供試材についてはりん酸クロメート処理を施した。りん酸クロメート処理は、クロム付着量で０．０２ｇ／ｍ２とした。
【００９６】
塗装の前処理を施したＡｌ板に対し、Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎと、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｚｎ及びＴｉのうちの少なくとも一つと、を含む塗料（ポリエステル樹脂系の油性塗料）を用いて、皮膜中の前記所定の成分の含有量が表２に示す所定量となるようにバーコーターで塗布した。そして、〔第１実施例〕と同様、素材到達温度２３０℃、素材焼付け時間４０秒にて皮膜を形成して供試材とした。塗装面は片面とし、皮膜の厚さは１０μｍとした。
【００９７】
以上のようにして製造した供試材について、皮膜の一部を除去した。皮膜の除去は、〔第１実施例〕と同じ市販のレーザマーカーを用いた。供試材へのレーザ照射は、レーザ波長１０６４ｎｍ、出力２０Ｗとし、この〔第２実施例〕では周波数を５ｋＨｚに固定して行った。
【００９８】
〔第１実施例〕と同様、レーザ照射によって供試材のうち、直径２０ｍｍの領域の皮膜を除去した。そして、皮膜を除去した表面が溶融した形態を有しているか否かを電子顕微鏡にて観察するとともに、当該表面の元素分析をＥＤＳにて行った。これらの結果を表３に示す。なお、表３に示す元素分析の結果については、皮膜を形成していない合金番号Ａ３００３−Ｏの板材（比較対象材；板厚１ｍｍ）では検出されないが、今回の分析で検出された成分（つまり、レーザ照射により皮膜の一部を除去した表面についてＥＤＳで元素分析を行い、検出された成分）を特記した。
【００９９】
また、直径２０ｍｍの領域の皮膜を除去したＮｏ．６〜３８に係る供試材について、〔第１実施例〕と同様、溶接性の評価を行った。Ｎｏ．６〜３８に係る供試材のそれぞれについて、Ｎｏ．６〜３８で示した条件にてレーザを照射し、複数個所の皮膜を除去した。そして、ＪＩＳ  Ｚ  ３１３６：１９９９で規定されている試験片寸法となるように切り出し、それぞれの試験片の皮膜を除去している領域同士を重ね合わせるようにして抵抗スポット溶接を行った。溶接装置は単層整流式とし、溶接条件はＪＩＳ  Ｚ  ３１３６：１９９９に準拠した。皮膜を形成していない合金番号Ａ３００３−Ｏの板材（板厚１ｍｍ）を用いて同様に抵抗スポット溶接を行い、これを溶接性用比較対象材とした。そして、供試材と溶接性用比較対象材についてせん断試験を行い、溶接強度を測定した。
【０１００】
溶接性の評価は、供試材と溶接性用比較対象材の溶接強度を比較することで行った。溶接性が当該比較対象材よりも優れる場合は○、同等である場合は△、劣る場合は×とし、○判定を有することが実施例を満足する基準とした。より詳しくは、溶接強度が溶接性用比較対象材と比べて＋１０％を超えて向上しているものを○、±１０％以内のものを△、１０％を超えて低下している又は溶接ができないものを×とした。なお、評価結果が○のものについては、より好ましいものとそうでないものを明確にするため、溶接性用比較対象材と比較して溶接強度が２０％を超えて向上したものを○＋（プラス）とした。
供試材に施した前処理の有無・種類、前処理の成分の含有量（ｇ／ｍ２）、皮膜中の成分の含有量（ｇ／ｍ２）、皮膜に含まれている左記（１）の成分の合計量（ｇ／ｍ２）を表２に示す。なお、表２中の下線は本発明の要件を満たさないことを示す。また、溶融した形態の有無、元素分析の結果、溶接性の評価結果を表３に示す。
【０１０１】
【表２】
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【０１０２】
【表３】
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【０１０３】
表３に示すように、Ｎｏ．６〜３８に係るすべての供試材は、レーザ照射によって皮膜が除去されて露出したＡｌ板の表面について、溶融した形態を有している様子が観察された。また、Ｎｏ．６〜３８に係るいずれの供試材からもＡｌ板に起因するＡｌ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎが検出されたが（これらの成分の検出結果については表３には記載せず）、これら以外の成分として、りん酸クロメート処理を行ったＮｏ．１９、２０に係る供試材については、りん酸クロメートに起因すると思われる微量のＰとＣｒが検出された。また、Ｎｏ．１１〜２０、２５〜３０、３２〜３５、３７、３８に係る供試材は、皮膜中にＭｇ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｔｉのうちの少なくとも１つを含んでいたので、それぞれの供試材に含有されている成分が検出された。
【０１０４】
溶接性については、Ｎｏ．７、９、１１、１３、１５、１６、２１、２３、２５、２７、２９〜３７の供試材が、皮膜中に含まれるＭｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｉのそれぞれの含有量が５ｇ／ｍ２以下、且つこれらの成分の合計量が０．０５〜５ｇ／ｍ２であったので、溶接性が比較対象材と比べて優れていた（○）（実施例）。特に、Ｎｏ．２９〜３２、３４〜３７に係る供試材は、皮膜中に含まれるＭｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｉのそれぞれの含有量が５ｇ／ｍ２以下、且つこれらの成分の合計量が１〜５ｇ／ｍ２であったので、溶接強度が比較対象材と比べて２０％を超えて向上しており、特に優れていた（○＋）。
【０１０５】
一方、Ｎｏ．６、８、１０、１２、１４、１７〜２０の供試材は、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｉの合計量が０．０５ｇ／ｍ２以下となり、溶接性は比較対象材と同等（△）となった（比較例）。なお、Ｎｏ．２２、２４、２６、２８に係る供試材は、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｉの合計量が０．０５ｇ／ｍ２以下でその合計量も０．０５ｇ／ｍ２未満かつその他成分（Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉ）が０．０５ｇ／ｍ２を超えており、比較対象材と比較して１０％を超えて溶接性が低下していたため、×判定となった（比較例）。また、Ｎｏ．３８に係る供試材は、Ｍｇの含有量が多すぎたため（すなわち、Ｍｇなどの所定の成分の合計量が多すぎたため）、溶接部分が割れてしまい溶接ができなかった。
【符号の説明】
【０１０６】
１０、２０  表面処理アルミニウム板（表面処理Ａｌ板）
２      皮膜
３      アルミニウム板（Ａｌ板）
３ｓ    表面
４      他の部材
３０、４０  表面処理アルミニウム構造体（表面処理Ａｌ構造体）
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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