アルミニウム基材及びアルミニウム合金基材の塗装方法並びに塗装物
【課題】クロムを含まない処理液を用いてクロメート処理と同等以上の耐食性を付与することができ、塗膜との密着性を向上させ、かつ、アルミニウムの光輝性を充分に発揮させることができるアルミニウム基材及びアルミニウム合金基材の塗装方法、並びに、該塗装方法により塗装された表面に金属光沢のある塗装物を提供する。
【解決手段】アルミニウム基材又はアルミニウム合金基材を、第２鉄イオン０．２〜０．４ｇ／Ｌ及び硫酸を含んでなるｐＨ０．６〜２．０の酸性溶液で処理した後、ジルコニウムイオン又はチタニウムイオン０．０１〜０．１２５ｇ／Ｌ、りん酸イオン０．０１〜１．０ｇ／Ｌ、及び、フッ素イオン０．０１〜０．５ｇ／Ｌを含んでなるｐＨ１．５〜４．０の酸性被膜化成処理剤で化成処理し、その後、塗装することを特徴とするアルミニウム基材及びアルミニウム合金基材の塗装方法。
【解決手段】アルミニウム基材又はアルミニウム合金基材を、第２鉄イオン０．２〜０．４ｇ／Ｌ及び硫酸を含んでなるｐＨ０．６〜２．０の酸性溶液で処理した後、ジルコニウムイオン又はチタニウムイオン０．０１〜０．１２５ｇ／Ｌ、りん酸イオン０．０１〜１．０ｇ／Ｌ、及び、フッ素イオン０．０１〜０．５ｇ／Ｌを含んでなるｐＨ１．５〜４．０の酸性被膜化成処理剤で化成処理し、その後、塗装することを特徴とするアルミニウム基材及びアルミニウム合金基材の塗装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム基材及びアルミニウム合金基材の塗装方法並びに塗装物に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム基材やアルミニウム合金基材は、素材自体に光輝性があり、軽量であるため、これらの特性を活かして、さまざまな分野で利用が拡大している。例えば、自動車のホイールは、鉄製のものが主流であったが、自動車の高級化、軽量化が要求されるようになってから、アルミニウム合金基材からなるアルミホイールの需要が高まっている。
【０００３】
一般に、アルミニウム基材は、上述した特性を有する一方、耐食性が不充分であるため、表面に傷等が存在すると糸錆が発生したり、表面に酸化膜ができやすい欠点がある。また、アルミニウム合金基材は、強度を高めるために添加した他の成分が不純物として表面に浮き上がってくる問題もあり、そのまま塗装すると塗膜との密着性が不充分となる場合がある。このため、これらの基材には、耐食性や密着性等の性能を向上させるために表面処理が施されている。
【０００４】
アルミホイールの表面処理法としては、脱脂を行った後、アルマイト法等の陽極酸化、着色処理、クロメート処理、ＭＢＶ法、ベーマイト法等の化学被膜処理等が行われている。なかでも、塗膜の密着性や耐食性をより向上させることができるので、クロメート処理が好適に用いられている。
【０００５】
しかしながら、クロメート処理では、優れた耐食性を付与することができるものの、クロメート被膜がカーキ色に着色しているので、アルミニウム基材やアルミニウム合金基材の表面の光沢が被膜で隠されてしまう。このため、アルミホイールのように素材の光輝性が要求される用途では、クロムの付着量が制限され、充分な耐食性を付与することができない場合がある。
【０００６】
特許文献１には、アルミホイールの表面をクロムイオンを含む酸性溶液を用い、陰極電解処理することにより、透明なクロメート被膜を形成する光輝性アルミホイールの無色クロメート被膜形成方法が開示されている。この方法では、クロメート被膜が透明であるので、基材の表面まで光線が透過し、素材の光輝性を阻害することがない。しかしながら、近年、クロムの有害性が指摘されるようになっており、クロムを含まない処理液を用いて処理することが望まれている。
【０００７】
現在のところ、クロムを含まない処理液を用いたノンクロメート処理も行われているが、この処理方法では、環境への安全性には問題はないが、クロメート処理と比較して耐食性が不充分であるため、充分な耐食性を付与するためには膜厚を大きくする必要があり、結果として、素材の光輝性が損なわれる。
【０００８】
特に、アルミホイールの塗装の場合には、高級感が重要視されているため、耐食性や密着性だけではなく、素材の光輝性を活かす必要があり、上述した処理方法では充分に対応することができなかった。
【０００９】
ところで、アルミニウム基材やアルミニウム合金基材は、飲料用アルミ缶や食用アルミ缶としても用いられているが、これらの表面処理方法としては、酸洗、脱脂を行った後、化成処理、必要に応じて、後処理が行われている。
【００１０】
特許文献２には、第２鉄イオン、硫酸及び／又は硝酸からなる表面洗浄剤が開示されている。このものは、ドローイング・アンド・アイアニング（ＤＩ）加工されて製造される飲料用アルミ缶に適用するものであり、加工時にアルミニウム表面に付着する潤滑油とアルミニウム粉末とからなるスマットの除去のために用いられるものである。
【００１１】
特許文献３には、ジルコニウムイオン又はチタニウムイオン、りん酸イオン、フッ素イオンを含んでなるコーティング剤が開示されている。このものは、アルミ缶の腐食抵抗性、塗膜の密着性を向上させるために用いられるものである。
【００１２】
特許文献４には、反応性官能基を有するオルガノアルコキシシラン化合物を含んでなる水性後処理剤が開示されている。このものは、りん酸亜鉛による化成処理が施されたアルミニウム基材の表面に、耐食性や塗膜の密着性を向上させるために用いられるものである。
【００１３】
これらの技術は、クロムを含有しない処理剤を提供しており、環境衛生上好ましいものであるが、適用するアルミニウム基材やアルミニウム合金基材が、飲料用アルミ缶、食用アルミ缶等の光輝性を要求される用途に用いられるものではなく、耐食性や塗膜の密着性、更に、素材の光輝性が要求されるアルミホイールの塗装前処理方法としては充分な方法であるか否か不明であった。
【特許文献１】特開平５−１７９４８６号公報
【特許文献２】特公平３−５０８３８号公報
【特許文献３】特公昭５６−３３４６８号公報
【特許文献４】特開昭５９−２１９４７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上記に鑑み、クロムを含まない処理液を用いてクロメート処理と同等以上の耐食性を付与することができ、塗膜との密着性を向上させ、かつ、アルミニウムの光輝性を充分に発揮させることができるアルミニウム基材及びアルミニウム合金基材の塗装方法、並びに、該塗装方法により塗装された表面に金属光沢のある塗装物を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、アルミニウム基材又はアルミニウム合金基材を、第２鉄イオン０．２〜０．４ｇ／Ｌ及び硫酸を含んでなるｐＨ０．６〜２．０の酸性溶液で処理した後、ジルコニウムイオン又はチタニウムイオン０．０１〜０．１２５ｇ／Ｌ、りん酸イオン０．０１〜１．０ｇ／Ｌ、及び、フッ素イオン０．０１〜０．５ｇ／Ｌを含んでなるｐＨ１．５〜４．０の酸性被膜化成処理剤で化成処理し、その後、塗装するアルミニウム基材及びアルミニウム合金基材の塗装方法である。
【００１６】
また、本発明は、アルミニウム基材又はアルミニウム合金基材を、第２鉄イオン０．２〜０．４ｇ／Ｌ及び硫酸を含んでなるｐＨ０．６〜２．０の酸性溶液で処理した後、ジルコニウムイオン又はチタニウムイオン０．０１〜０．１２５ｇ／Ｌ、りん酸イオン０．０１〜１．０ｇ／Ｌ、及び、フッ素イオン０．０１〜０．５ｇ／Ｌを含んでなるｐＨ１．５〜４．０の酸性被膜化成処理剤で化成処理し、次いで、オルガノアルコキシシラン０．１〜１０ｇ／Ｌを含んでなるｐＨ１０〜１２の水溶液で処理し、その後、塗装するアルミニウム基材及びアルミニウム合金基材の塗装方法である。
【００１７】
更に、本発明は、上記本発明のアルミニウム基材及びアルミニウム合金基材の塗装方法により塗装された塗装物である。以下に本発明を詳述する。
【００１８】
本発明は、アルミニウム基材又はアルミニウム合金基材を、酸性溶液で処理した後、酸性被膜化成処理剤で化成処理し、その後、塗装をすることにより、アルミニウム基材及びアルミニウム合金基材を塗装する方法である。
【００１９】
上記アルミニウム基材又はアルミニウム合金基材（例えば、ＡＣ４Ｃ若しくはＡＣ４ＣＨ）としては、アルミホイールが好適である。本発明の塗装方法は、良好な耐食性、密着性を有する塗膜が得られるのみならず、表面の光輝性を保持することができるので、外観に光沢が要求されるアルミホイールに好適に適用することができる。
【００２０】
本発明において、上記アルミニウム基材又はアルミニウム合金基材には、必要に応じて、脱脂処理が施される。上記脱脂処理としては特に限定されず、アルカリ脱脂洗浄等の通常のアルミニウム基材の処理に用いられている方法で行うことができる。上記脱脂処理の方法としては特に限定されないが、脱脂を効果的に行うために、浸漬法で行うことが好ましい。
【００２１】
上記アルミニウム基材又はアルミニウム合金基材は、まず、第２鉄イオン０．２〜０．４ｇ／Ｌ及び硫酸を含んでなるｐＨ０．６〜２．０の酸性溶液で処理される。この工程は、酸洗の工程であり、アルミニウム基材及びアルミニウム合金基材の表面の汚れや酸化膜を除去するためのものである。
【００２２】
上記第２鉄イオンは、上記酸性溶液中において、硫酸によるアルミニウムのエッチングを促進する役割を果たすものである。
【００２３】
上記第２鉄イオンの含有量は、上記酸性溶液中、０．２〜０．４ｇ／Ｌである。０．２０ｇ／Ｌ未満であると、エッチング速度の促進効果が小さく、エッチング不足を生じるおそれがあり、０．４ｇ／Ｌを超えると、アルミニウムの表面を不当にエッチングすることになるので、上記範囲に限定される。
【００２４】
上記第２鉄イオンの供給源としては特に限定されず、例えば、Ｆｅ２（ＳＯ４）３、Ｆｅ（ＮＯ３）３、ＦｅＣｌＯ４）３等の水溶性第２鉄塩；ＦｅＳＯ４、Ｆｅ（ＮＯ３）２等の水溶性第１鉄塩等を挙げることができる。なかでも、硫酸イオンを提供することができるＦｅ２（ＳＯ４）３、ＦｅＳＯ４を用いることが好ましい。
【００２５】
上記第２鉄イオンの供給源として、上記水溶性第１鉄塩を使用する場合には、上記水溶性第１鉄塩を配合した酸性水溶液に当量の酸化剤を添加し、必要量の第１鉄イオンを第２鉄イオンに酸化してから用いることが好ましい。
【００２６】
上記硫酸の含有量は、上記酸性溶液中、硫酸イオンとして１０．６〜１２．４ｇ／Ｌが好ましい。、１０．６ｇ／Ｌ未満であると、アルミニウムの表面のエッチングが不充分となり、１２．４ｇ／Ｌを超えると、アルミニウムの表面を不当にエッチングすることとなる。
【００２７】
上記硫酸イオンの供給源としては特に限定されず、例えば、Ｈ２ＳＯ４、Ｆｅ２（ＳＯ４）３、ＦｅＳＯ４等を挙げることができる。
【００２８】
上記酸性溶液は、ｐＨ０．６〜２．０である。ｐＨ０．６未満であると、アルミニウムの表面を不当にエッチングすることとなり、２．０を超えると、アルミニウムのエッチング速度が極端に低下するので、上記範囲に限定される。上記ｐＨの調整は、上記硫酸イオンの供給源であるＨ２ＳＯ４で行うことが好ましい。
【００２９】
上記酸性溶液には、必要に応じて、フッ素イオン、界面活性剤等を添加してもよい。
【００３０】
上記酸洗は、一般に、処理温度３０〜７５℃、好ましくは、３５〜４５℃、処理時間１〜５分、好ましくは、３分程度で行うことが好ましい。上記酸洗の方法としては特に限定されず、例えば、浸漬法、スプレー法等を挙げることができる。
【００３１】
上記酸洗により、アルミニウム基材及びアルミニウム合金基材の表面の酸化被膜を効果的に除去するとともに、表面に浮き上がっているアルミニウム合金に含まれるアルミニウム以外の成分である不純物、例えば、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｃｕ等が偏析したもの等を除去することができる。このため、以下に詳述する化成処理を良好に行うことができる。
【００３２】
上記酸洗の処理が施されたアルミニウム基材又はアルミニウム合金基材は、通常、上記酸性溶液を後の工程へ持ち込まないために水洗される。上記水洗の方法としては特に限定されず、一般に金属の表面処理に用いられている方法で行うことができる。
【００３３】
本発明の塗装方法において、上記アルミニウム基材又はアルミニウム合金基材は、上記酸洗の工程の後、ジルコニウムイオン又はチタニウムイオン０．０１〜０．１２５ｇ／Ｌ、りん酸イオン０．０１〜１．０ｇ／Ｌ、及び、フッ素イオン０．０１〜０．５ｇ／Ｌを含んでなるｐＨ１．５〜４．０の酸性被膜化成処理剤で化成処理される。
【００３４】
上記ジルコニウムイオン又はチタニウムイオンは、上記酸性被膜化成処理剤において、被膜形成成分である。上記ジルコニウムイオン又はチタニウムイオンの含有量は、上記酸性被膜化成処理剤中、０．０１〜０．１２５ｇ／Ｌである。０．０１ｇ／Ｌ未満であると、形成される被膜の重量が不足し、耐食性等の性能が不充分となり、０．１２５ｇ／Ｌを超えると、形成される被膜の重量が多くなるために、被膜が厚膜となり、アルミニウム基材やアルミニウム合金基材の光輝性が損なわれるので、上記範囲に限定される。
【００３５】
上記ジルコニウムイオンの供給源としては特に限定されず、例えば、フルオロジルコネート、フルオロジルコネート酸等の可溶性フルオロジルコネート；（ＮＨ４）２ＺｒＦ６；アルカリ金属フルオロジルコネート；フッ化ジルコニウム等を挙げることができる。
【００３６】
上記チタニウムイオンの供給源としては特に限定されず、例えば、フルオロチタネート、フルオロチタネート酸等の可溶性フルオロチタネート；（ＮＨ４）２ＴｉＦ６；アルカリ金属フルオロチタネート；フッ化チタン等を挙げることができる。
【００３７】
上記酸性被膜化成処理剤において、上記りん酸イオンは、被膜形成成分のひとつであり、形成される被膜の耐食性及び粘着性に寄与するものである。
【００３８】
上記りん酸イオンの含有量は、上記酸性被膜化成処理剤中、０．０１〜１．０ｇ／Ｌである。０．０１ｇ／Ｌ未満であると、形成される被膜の重量が不足し、耐食性等の性能が不充分となり、１．０ｇ／Ｌを超えると、被膜が厚膜となりすぎるので、上記範囲に限定される。
【００３９】
上記りん酸イオンの供給源としては特に限定されず、例えば、りん酸、りん酸アンモニウム、りん酸アルカリ金属塩等の酸溶液に可溶なりん酸化合物等を挙げることができる。なお、上記りん酸イオンの供給源としては、オルトりん酸を用いるのが望ましいが、メタりん酸、ピロりん酸、トリポリりん酸、次りん酸、これらの塩を使用してもよい。
【００４０】
上記フッ素イオンは、上記酸性被膜化成処理剤において、アルミニウムのエッチング剤としての役割をはたするものである。
【００４１】
上記フッ素イオンの含有量は、上記酸性被膜化成処理剤中、０．０１〜０．５ｇ／Ｌである。０．０１ｇ／Ｌ未満であると、アルミニウム基材やアルミニウム合金基材の表面のエッチングが不充分となって、形成される被膜の重量が不足し、０．５ｇ／Ｌを超えると、アルミニウム基材やアルミニウム合金基材の表面を不当にエッチングすることになり、該基材の表面が霜に覆われたようなにぶい状態のものとなるので、上記範囲に限定される。
【００４２】
上記フッ素イオンの供給源としては、上記酸性被膜化成処理剤に可溶であり、アルミニウムと錯体を形成することができ、かつ、上記化成処理に対して反作用の効果を呈しないものであれば特に限定されず、例えば、フッ化水素酸、フッ化水素酸塩、フッ化硼素酸等を挙げることができる。なお、上記フッ素イオンの供給源として、上述したジルコニウム又はチタンの錯体を用いる場合には、生成するフッ素イオンの量が不充分であるので、上記フッ素化合物を併用することが望ましい。
【００４３】
上記酸性被膜化成処理剤のｐＨは、１．５〜４．０である。ｐＨが１．５未満であると、アルミニウム基材やアルミニウム合金基材の表面を不当にエッチングすることになり、４．０を超えると、アルミニウム基材やアルミニウム合金基材の表面のエッチングが不充分となるので、上記範囲に限定される。好ましくは、ｐＨ２．６〜３．１である。
【００４４】
上記酸性被膜化成処理剤のｐＨの調整は、硝酸、水酸化アンモニウム；過塩素酸、硫酸等の上記化成処理に対して悪影響を与えない酸又は塩基を用いて行うのが好ましい。なお、硫酸を用いた場合、上記酸性被膜化成処理剤のｐＨは、２以上が好ましい。
【００４５】
上記化成処理において形成される被膜の重量は、５〜５０ｍｇ／ｍ２が好ましい。５ｍｇ／ｍ２未満であると、耐食性等の性能が不充分であり、５０ｍｇ／ｍ２を超えると、厚膜になりすぎてアルミニウムの光輝性が損なわれるおそれがあるだけでなく、かえって耐食性に劣る場合がある。
【００４６】
上記化成処理は、形成される被膜の重量が上記範囲となるように行えばよい。一般的には、処理温度３５〜４５℃、処理時間４０〜５０秒で行うのが好ましい。より好ましくは、４０℃、４５秒程度で処理する。上記化成処理の方法としては特に限定されず、例えば、浸漬法、スプレー法等を挙げることができる。
【００４７】
本発明において、上記アルミニウム基材又はアルミニウム合金基材は、上記化成処理の後、水洗、乾燥され、塗装される。
【００４８】
上記塗装としては、塗膜との密着性を向上させるために、粉体塗装が好ましい。更に、本発明においては、塗装の前処理として酸洗を行っているので、粉体塗装を施しても塗膜の密着性に問題が生じない。
【００４９】
上記塗装に用いられる塗料としては特に限定されないが、アルミニウム基材表面及びアルミニウム合金基材表面の光輝性を保持するために、アクリル系のクリヤー塗料を使用することが好ましい。
【００５０】
第２の本発明は、アルミニウム基材又はアルミニウム合金基材を、第２鉄イオン０．２〜０．４ｇ／Ｌ及び硫酸を含んでなるｐＨ０．６〜２．０の酸性溶液で処理した後、ジルコニウムイオン又はチタニウムイオン０．０１〜０．１２５ｇ／Ｌ、りん酸イオン０．０１〜１．０ｇ／Ｌ、及び、フッ素イオン０．０１〜０．５ｇ／Ｌを含んでなるｐＨ１．５〜４．０の酸性被膜化成処理剤で化成処理し、次いで、オルガノアルコキシシラン０．１〜１０ｇ／Ｌを含んでなるｐＨ１０〜１２の水溶液で処理し、その後、塗装するアルミニウム基材及びアルミニウム合金基材の塗装方法である。
【００５１】
第２の本発明の塗装方法は、必要に応じて、脱脂を行った後、第１の本発明の塗装方法と同様にして、酸洗及び化成処理を行い、次いで、オルガノアルコキシシラン０．１〜１０ｇ／Ｌを含んでなるｐＨ１０〜１２の水溶液で後処理を行う。上記後処理を行うことにより、化成被膜の表面に塗膜との密着性により優れた薄膜を形成することができ、より良好な塗装を行うことができる。
【００５２】
上記オルガノアルコキシシラン化合物は、上記水溶液中において、塗膜との密着性を高める作用を有する。上記オルガノアルコキシシラン化合物の含有量は、上記水溶液中、０．１〜５０ｇ／Ｌである。０．１ｇ／Ｌ未満であると、塗膜の密着性が不充分となり、５０ｇ／Ｌを超えると、塗膜の密着性が不充分となり、塗膜が偏って付着し、かさぶた状になって剥がれるおそれがあるので、上記範囲に限定される。
【００５３】
上記オルガノアルコキシシラン化合物としては、炭素−炭素二重結合、エポキシ基、メルカプト基及びアミノ基からなる群より選択される少なくとも１種の反応性官能基を有するオルガノアルコキシシラン化合物が好ましい。例えば、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等を挙げることができる。
【００５４】
上記水溶液のｐＨは、１０〜１２である。ｐＨが１０未満であっても、１２を超えても、浴液の安定性が悪く、効率的な後処理を行うことができないので、上記範囲に限定される。
【００５５】
上記後処理は、処理温度１５〜４０℃、処理時間３０〜６０秒で行うのが好ましい。
【００５６】
第２の本発明において、上記アルミニウム基材又はアルミニウム合金基材は、上記後処理後、水洗、乾燥され、塗装される。上記塗装としては、塗膜の密着性を高めるための後処理を行っているので、溶剤型塗装であっても、粉体塗装であっても、密着性の良好な塗膜を得ることができる。本発明においては、環境への安全性の点から粉体塗装が好ましい。
【００５７】
本発明のアルミニウム基材及びアルミニウム合金基材の塗装方法は、塗装の前処理として、酸洗−化成処理、又は、酸洗−化成処理−後処理を行った後、塗装を行うものである。これらの各工程は、本発明の塗装方法において、アルミニウムの光輝性を保持しつつ、耐食性及び塗膜の密着性に優れた塗装物を得るために重要な役割を果たすものである。
【００５８】
すなわち、酸洗は、基材表面の不純物を除去するための工程であり、化成処理は、耐食性及び塗膜の密着性に優れた透明度の高い被膜を形成するための工程である。また、後処理を行う場合、後処理は、更に塗膜との密着性を高める薄膜を形成させるための工程である。
【００５９】
従って、この一連の工程を経ることにより、アルミニウム基材やアルミニウム合金基材の表面洗浄と、耐食性等の性能の付与とが順次行われ、最終的にアルミニウムの光輝性を保持し、かつ、耐食性等の性能も優れた塗装物が得られる。このようにして得られる塗装物もまた、本発明のひとつである。
【００６０】
また、本発明のアルミニウム基材及びアルミニウム合金基材の塗装方法は、化成処理において有害物質であるクロムを含んでいない処理液を用いているが、従来のノンクロメート処理とは異なり、クロメート処理と同等以上の性能を有する被膜を形成させることができる。従って、化成処理液を含む排水の処理負荷を軽減することができ、環境衛生上好ましい塗装方法である。
【発明の効果】
【００６１】
本発明のアルミニウム基材及びアルミニウム合金基材の塗装方法は、上述のとおりであるので、有害なクロムを含んだ処理剤を用いることなく、耐食性、塗膜の密着性等の性能に優れ、アルミニウムの光輝性を保持することができる塗膜を形成することができる。
【００６２】
また、本発明の塗装物は、本発明のアルミニウム基材及びアルミニウム合金基材の塗装方法により塗装されているので、耐食性、塗膜の密着性に優れ、かつ、アルミニウムの光輝性が保持されており、高級感が要求される用途に好適に用いることができる。
【実施例】
【００６３】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【００６４】
実施例１〜５、比較例１〜４
アルミニウム合金（ＡＣ４Ｃ）を用いてアルミホイールを成型し、型枠から取り出した後、ショットブラスト法及び切削によって表面処理した。このものを基材として用い、脱脂を行った後、水洗を行い、以下に示した条件で酸洗処理、水洗、化成処理、水洗、後処理を行い、乾燥した後、塗装を行った。水洗は、水道水シャワーで行い、各工程は、すべてディップ方式で処理を行った。乾燥は、電気乾燥機で１２０℃、１０分以上行った。各処理液の成分については、表１に示した。
【００６５】
（Ａ）脱脂
処理液：サーフクリーナー５３（ノンエッチングタイプ）（日本ペイント社製）２％（ｗ／ｖ）
処理温度：５０℃
処理時間：３分
（Ｂ）酸洗処理
処理温度：４０℃
処理時間：３分
（Ｃ）化成処理
比較処理液：アルサーフ１０００（日本ペイント社製）（市販のクロミウムクロメート処理剤）
処理温度：４０℃
処理時間：表１に示したとおり
【００６６】
（Ｄ）後処理
処理温度：常温
処理時間：３０秒
（Ｅ）塗装
粉体系：パウダックスＡ４００（アクリル系粉体塗料、日本ペイント社製）で下塗り後、スーパーラックＡＳ７０ １１ＳＶ−１４（アクリル系溶剤型塗料、日本ペイント社製）及びスーパーラック５０００ ＡＷ−１０（アクリル系溶剤型塗料、日本ペイント社製）で上塗り塗装
溶剤系：スーパーラックＡＳ７０ １１ＳＶ−１４（アクリル系溶剤型塗料、日本ペイント社製）及びスーパーラック５０００ ＡＷ−１０（アクリル系溶剤型塗料、日本ペイント社製）で塗装
【００６７】
得られた各塗装物について、被膜の重量を測定し、切削面及びショット面の耐水性試験、ソルトスプレー性試験、複合腐食試験、耐糸錆性試験を行った。結果を表１に示した。
被膜量の測定
ジルコニウム又はクロムの付着量として、蛍光Ｘ線にて分析した。
耐水性試験
塗膜に２ｍｍ角で碁盤目状にカットを入れ、６０℃で７２時間水に浸漬した後、カット部にニチバンテープを貼り、剥がした後のテープへの付着数を測定した。
○：０／１００
×：１／１００以上
【００６８】
ソルトスプレー性試験
塗膜にクロスカットを入れ、塩水を１２００時間噴霧した後、クロスカット部の片側の錆幅を測定した。
複合腐食試験
塗膜にクロスカットを入れ、塩水噴霧１７時間→強制乾燥３時間→塩水浸漬２時間→自然乾燥（室温）２時間のサイクル〔ＣＣＴ（ｃｙｃｌｅ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｔｅｓｔ）サイクル〕を６０サイクル行い、クロスカット部の片側の錆幅を測定した。
耐糸錆性試験
塗膜にクロスカットを入れ、塩水噴霧２４時間→湿潤（湿度８５％、４０℃）１２０時間→自然乾燥（室温）２４時間のサイクルを１２サイクル行い、クロスカット部の片側の錆幅を測定した。
【００６９】
【表１】
【００７０】
表中、オルガノアルコキシシラン化合物は、（Ｃ２Ｈ５Ｏ）３ＳｉＣ３Ｈ６ＮＨ２（γ−アミノプロピルトリエトキシシラン）である。
【００７１】
以上の結果より、酸洗処理及び化成処理を行ったものは、耐食性及び塗膜の密着性が良好であり、従来のクロメート処理と同等以上の性能を有することが判った。また、ノンクロメートの場合には、酸洗処理が必要であることが判った。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム基材及びアルミニウム合金基材の塗装方法並びに塗装物に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム基材やアルミニウム合金基材は、素材自体に光輝性があり、軽量であるため、これらの特性を活かして、さまざまな分野で利用が拡大している。例えば、自動車のホイールは、鉄製のものが主流であったが、自動車の高級化、軽量化が要求されるようになってから、アルミニウム合金基材からなるアルミホイールの需要が高まっている。
【０００３】
一般に、アルミニウム基材は、上述した特性を有する一方、耐食性が不充分であるため、表面に傷等が存在すると糸錆が発生したり、表面に酸化膜ができやすい欠点がある。また、アルミニウム合金基材は、強度を高めるために添加した他の成分が不純物として表面に浮き上がってくる問題もあり、そのまま塗装すると塗膜との密着性が不充分となる場合がある。このため、これらの基材には、耐食性や密着性等の性能を向上させるために表面処理が施されている。
【０００４】
アルミホイールの表面処理法としては、脱脂を行った後、アルマイト法等の陽極酸化、着色処理、クロメート処理、ＭＢＶ法、ベーマイト法等の化学被膜処理等が行われている。なかでも、塗膜の密着性や耐食性をより向上させることができるので、クロメート処理が好適に用いられている。
【０００５】
しかしながら、クロメート処理では、優れた耐食性を付与することができるものの、クロメート被膜がカーキ色に着色しているので、アルミニウム基材やアルミニウム合金基材の表面の光沢が被膜で隠されてしまう。このため、アルミホイールのように素材の光輝性が要求される用途では、クロムの付着量が制限され、充分な耐食性を付与することができない場合がある。
【０００６】
特許文献１には、アルミホイールの表面をクロムイオンを含む酸性溶液を用い、陰極電解処理することにより、透明なクロメート被膜を形成する光輝性アルミホイールの無色クロメート被膜形成方法が開示されている。この方法では、クロメート被膜が透明であるので、基材の表面まで光線が透過し、素材の光輝性を阻害することがない。しかしながら、近年、クロムの有害性が指摘されるようになっており、クロムを含まない処理液を用いて処理することが望まれている。
【０００７】
現在のところ、クロムを含まない処理液を用いたノンクロメート処理も行われているが、この処理方法では、環境への安全性には問題はないが、クロメート処理と比較して耐食性が不充分であるため、充分な耐食性を付与するためには膜厚を大きくする必要があり、結果として、素材の光輝性が損なわれる。
【０００８】
特に、アルミホイールの塗装の場合には、高級感が重要視されているため、耐食性や密着性だけではなく、素材の光輝性を活かす必要があり、上述した処理方法では充分に対応することができなかった。
【０００９】
ところで、アルミニウム基材やアルミニウム合金基材は、飲料用アルミ缶や食用アルミ缶としても用いられているが、これらの表面処理方法としては、酸洗、脱脂を行った後、化成処理、必要に応じて、後処理が行われている。
【００１０】
特許文献２には、第２鉄イオン、硫酸及び／又は硝酸からなる表面洗浄剤が開示されている。このものは、ドローイング・アンド・アイアニング（ＤＩ）加工されて製造される飲料用アルミ缶に適用するものであり、加工時にアルミニウム表面に付着する潤滑油とアルミニウム粉末とからなるスマットの除去のために用いられるものである。
【００１１】
特許文献３には、ジルコニウムイオン又はチタニウムイオン、りん酸イオン、フッ素イオンを含んでなるコーティング剤が開示されている。このものは、アルミ缶の腐食抵抗性、塗膜の密着性を向上させるために用いられるものである。
【００１２】
特許文献４には、反応性官能基を有するオルガノアルコキシシラン化合物を含んでなる水性後処理剤が開示されている。このものは、りん酸亜鉛による化成処理が施されたアルミニウム基材の表面に、耐食性や塗膜の密着性を向上させるために用いられるものである。
【００１３】
これらの技術は、クロムを含有しない処理剤を提供しており、環境衛生上好ましいものであるが、適用するアルミニウム基材やアルミニウム合金基材が、飲料用アルミ缶、食用アルミ缶等の光輝性を要求される用途に用いられるものではなく、耐食性や塗膜の密着性、更に、素材の光輝性が要求されるアルミホイールの塗装前処理方法としては充分な方法であるか否か不明であった。
【特許文献１】特開平５−１７９４８６号公報
【特許文献２】特公平３−５０８３８号公報
【特許文献３】特公昭５６−３３４６８号公報
【特許文献４】特開昭５９−２１９４７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上記に鑑み、クロムを含まない処理液を用いてクロメート処理と同等以上の耐食性を付与することができ、塗膜との密着性を向上させ、かつ、アルミニウムの光輝性を充分に発揮させることができるアルミニウム基材及びアルミニウム合金基材の塗装方法、並びに、該塗装方法により塗装された表面に金属光沢のある塗装物を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、アルミニウム基材又はアルミニウム合金基材を、第２鉄イオン０．２〜０．４ｇ／Ｌ及び硫酸を含んでなるｐＨ０．６〜２．０の酸性溶液で処理した後、ジルコニウムイオン又はチタニウムイオン０．０１〜０．１２５ｇ／Ｌ、りん酸イオン０．０１〜１．０ｇ／Ｌ、及び、フッ素イオン０．０１〜０．５ｇ／Ｌを含んでなるｐＨ１．５〜４．０の酸性被膜化成処理剤で化成処理し、その後、塗装するアルミニウム基材及びアルミニウム合金基材の塗装方法である。
【００１６】
また、本発明は、アルミニウム基材又はアルミニウム合金基材を、第２鉄イオン０．２〜０．４ｇ／Ｌ及び硫酸を含んでなるｐＨ０．６〜２．０の酸性溶液で処理した後、ジルコニウムイオン又はチタニウムイオン０．０１〜０．１２５ｇ／Ｌ、りん酸イオン０．０１〜１．０ｇ／Ｌ、及び、フッ素イオン０．０１〜０．５ｇ／Ｌを含んでなるｐＨ１．５〜４．０の酸性被膜化成処理剤で化成処理し、次いで、オルガノアルコキシシラン０．１〜１０ｇ／Ｌを含んでなるｐＨ１０〜１２の水溶液で処理し、その後、塗装するアルミニウム基材及びアルミニウム合金基材の塗装方法である。
【００１７】
更に、本発明は、上記本発明のアルミニウム基材及びアルミニウム合金基材の塗装方法により塗装された塗装物である。以下に本発明を詳述する。
【００１８】
本発明は、アルミニウム基材又はアルミニウム合金基材を、酸性溶液で処理した後、酸性被膜化成処理剤で化成処理し、その後、塗装をすることにより、アルミニウム基材及びアルミニウム合金基材を塗装する方法である。
【００１９】
上記アルミニウム基材又はアルミニウム合金基材（例えば、ＡＣ４Ｃ若しくはＡＣ４ＣＨ）としては、アルミホイールが好適である。本発明の塗装方法は、良好な耐食性、密着性を有する塗膜が得られるのみならず、表面の光輝性を保持することができるので、外観に光沢が要求されるアルミホイールに好適に適用することができる。
【００２０】
本発明において、上記アルミニウム基材又はアルミニウム合金基材には、必要に応じて、脱脂処理が施される。上記脱脂処理としては特に限定されず、アルカリ脱脂洗浄等の通常のアルミニウム基材の処理に用いられている方法で行うことができる。上記脱脂処理の方法としては特に限定されないが、脱脂を効果的に行うために、浸漬法で行うことが好ましい。
【００２１】
上記アルミニウム基材又はアルミニウム合金基材は、まず、第２鉄イオン０．２〜０．４ｇ／Ｌ及び硫酸を含んでなるｐＨ０．６〜２．０の酸性溶液で処理される。この工程は、酸洗の工程であり、アルミニウム基材及びアルミニウム合金基材の表面の汚れや酸化膜を除去するためのものである。
【００２２】
上記第２鉄イオンは、上記酸性溶液中において、硫酸によるアルミニウムのエッチングを促進する役割を果たすものである。
【００２３】
上記第２鉄イオンの含有量は、上記酸性溶液中、０．２〜０．４ｇ／Ｌである。０．２０ｇ／Ｌ未満であると、エッチング速度の促進効果が小さく、エッチング不足を生じるおそれがあり、０．４ｇ／Ｌを超えると、アルミニウムの表面を不当にエッチングすることになるので、上記範囲に限定される。
【００２４】
上記第２鉄イオンの供給源としては特に限定されず、例えば、Ｆｅ２（ＳＯ４）３、Ｆｅ（ＮＯ３）３、ＦｅＣｌＯ４）３等の水溶性第２鉄塩；ＦｅＳＯ４、Ｆｅ（ＮＯ３）２等の水溶性第１鉄塩等を挙げることができる。なかでも、硫酸イオンを提供することができるＦｅ２（ＳＯ４）３、ＦｅＳＯ４を用いることが好ましい。
【００２５】
上記第２鉄イオンの供給源として、上記水溶性第１鉄塩を使用する場合には、上記水溶性第１鉄塩を配合した酸性水溶液に当量の酸化剤を添加し、必要量の第１鉄イオンを第２鉄イオンに酸化してから用いることが好ましい。
【００２６】
上記硫酸の含有量は、上記酸性溶液中、硫酸イオンとして１０．６〜１２．４ｇ／Ｌが好ましい。、１０．６ｇ／Ｌ未満であると、アルミニウムの表面のエッチングが不充分となり、１２．４ｇ／Ｌを超えると、アルミニウムの表面を不当にエッチングすることとなる。
【００２７】
上記硫酸イオンの供給源としては特に限定されず、例えば、Ｈ２ＳＯ４、Ｆｅ２（ＳＯ４）３、ＦｅＳＯ４等を挙げることができる。
【００２８】
上記酸性溶液は、ｐＨ０．６〜２．０である。ｐＨ０．６未満であると、アルミニウムの表面を不当にエッチングすることとなり、２．０を超えると、アルミニウムのエッチング速度が極端に低下するので、上記範囲に限定される。上記ｐＨの調整は、上記硫酸イオンの供給源であるＨ２ＳＯ４で行うことが好ましい。
【００２９】
上記酸性溶液には、必要に応じて、フッ素イオン、界面活性剤等を添加してもよい。
【００３０】
上記酸洗は、一般に、処理温度３０〜７５℃、好ましくは、３５〜４５℃、処理時間１〜５分、好ましくは、３分程度で行うことが好ましい。上記酸洗の方法としては特に限定されず、例えば、浸漬法、スプレー法等を挙げることができる。
【００３１】
上記酸洗により、アルミニウム基材及びアルミニウム合金基材の表面の酸化被膜を効果的に除去するとともに、表面に浮き上がっているアルミニウム合金に含まれるアルミニウム以外の成分である不純物、例えば、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｃｕ等が偏析したもの等を除去することができる。このため、以下に詳述する化成処理を良好に行うことができる。
【００３２】
上記酸洗の処理が施されたアルミニウム基材又はアルミニウム合金基材は、通常、上記酸性溶液を後の工程へ持ち込まないために水洗される。上記水洗の方法としては特に限定されず、一般に金属の表面処理に用いられている方法で行うことができる。
【００３３】
本発明の塗装方法において、上記アルミニウム基材又はアルミニウム合金基材は、上記酸洗の工程の後、ジルコニウムイオン又はチタニウムイオン０．０１〜０．１２５ｇ／Ｌ、りん酸イオン０．０１〜１．０ｇ／Ｌ、及び、フッ素イオン０．０１〜０．５ｇ／Ｌを含んでなるｐＨ１．５〜４．０の酸性被膜化成処理剤で化成処理される。
【００３４】
上記ジルコニウムイオン又はチタニウムイオンは、上記酸性被膜化成処理剤において、被膜形成成分である。上記ジルコニウムイオン又はチタニウムイオンの含有量は、上記酸性被膜化成処理剤中、０．０１〜０．１２５ｇ／Ｌである。０．０１ｇ／Ｌ未満であると、形成される被膜の重量が不足し、耐食性等の性能が不充分となり、０．１２５ｇ／Ｌを超えると、形成される被膜の重量が多くなるために、被膜が厚膜となり、アルミニウム基材やアルミニウム合金基材の光輝性が損なわれるので、上記範囲に限定される。
【００３５】
上記ジルコニウムイオンの供給源としては特に限定されず、例えば、フルオロジルコネート、フルオロジルコネート酸等の可溶性フルオロジルコネート；（ＮＨ４）２ＺｒＦ６；アルカリ金属フルオロジルコネート；フッ化ジルコニウム等を挙げることができる。
【００３６】
上記チタニウムイオンの供給源としては特に限定されず、例えば、フルオロチタネート、フルオロチタネート酸等の可溶性フルオロチタネート；（ＮＨ４）２ＴｉＦ６；アルカリ金属フルオロチタネート；フッ化チタン等を挙げることができる。
【００３７】
上記酸性被膜化成処理剤において、上記りん酸イオンは、被膜形成成分のひとつであり、形成される被膜の耐食性及び粘着性に寄与するものである。
【００３８】
上記りん酸イオンの含有量は、上記酸性被膜化成処理剤中、０．０１〜１．０ｇ／Ｌである。０．０１ｇ／Ｌ未満であると、形成される被膜の重量が不足し、耐食性等の性能が不充分となり、１．０ｇ／Ｌを超えると、被膜が厚膜となりすぎるので、上記範囲に限定される。
【００３９】
上記りん酸イオンの供給源としては特に限定されず、例えば、りん酸、りん酸アンモニウム、りん酸アルカリ金属塩等の酸溶液に可溶なりん酸化合物等を挙げることができる。なお、上記りん酸イオンの供給源としては、オルトりん酸を用いるのが望ましいが、メタりん酸、ピロりん酸、トリポリりん酸、次りん酸、これらの塩を使用してもよい。
【００４０】
上記フッ素イオンは、上記酸性被膜化成処理剤において、アルミニウムのエッチング剤としての役割をはたするものである。
【００４１】
上記フッ素イオンの含有量は、上記酸性被膜化成処理剤中、０．０１〜０．５ｇ／Ｌである。０．０１ｇ／Ｌ未満であると、アルミニウム基材やアルミニウム合金基材の表面のエッチングが不充分となって、形成される被膜の重量が不足し、０．５ｇ／Ｌを超えると、アルミニウム基材やアルミニウム合金基材の表面を不当にエッチングすることになり、該基材の表面が霜に覆われたようなにぶい状態のものとなるので、上記範囲に限定される。
【００４２】
上記フッ素イオンの供給源としては、上記酸性被膜化成処理剤に可溶であり、アルミニウムと錯体を形成することができ、かつ、上記化成処理に対して反作用の効果を呈しないものであれば特に限定されず、例えば、フッ化水素酸、フッ化水素酸塩、フッ化硼素酸等を挙げることができる。なお、上記フッ素イオンの供給源として、上述したジルコニウム又はチタンの錯体を用いる場合には、生成するフッ素イオンの量が不充分であるので、上記フッ素化合物を併用することが望ましい。
【００４３】
上記酸性被膜化成処理剤のｐＨは、１．５〜４．０である。ｐＨが１．５未満であると、アルミニウム基材やアルミニウム合金基材の表面を不当にエッチングすることになり、４．０を超えると、アルミニウム基材やアルミニウム合金基材の表面のエッチングが不充分となるので、上記範囲に限定される。好ましくは、ｐＨ２．６〜３．１である。
【００４４】
上記酸性被膜化成処理剤のｐＨの調整は、硝酸、水酸化アンモニウム；過塩素酸、硫酸等の上記化成処理に対して悪影響を与えない酸又は塩基を用いて行うのが好ましい。なお、硫酸を用いた場合、上記酸性被膜化成処理剤のｐＨは、２以上が好ましい。
【００４５】
上記化成処理において形成される被膜の重量は、５〜５０ｍｇ／ｍ２が好ましい。５ｍｇ／ｍ２未満であると、耐食性等の性能が不充分であり、５０ｍｇ／ｍ２を超えると、厚膜になりすぎてアルミニウムの光輝性が損なわれるおそれがあるだけでなく、かえって耐食性に劣る場合がある。
【００４６】
上記化成処理は、形成される被膜の重量が上記範囲となるように行えばよい。一般的には、処理温度３５〜４５℃、処理時間４０〜５０秒で行うのが好ましい。より好ましくは、４０℃、４５秒程度で処理する。上記化成処理の方法としては特に限定されず、例えば、浸漬法、スプレー法等を挙げることができる。
【００４７】
本発明において、上記アルミニウム基材又はアルミニウム合金基材は、上記化成処理の後、水洗、乾燥され、塗装される。
【００４８】
上記塗装としては、塗膜との密着性を向上させるために、粉体塗装が好ましい。更に、本発明においては、塗装の前処理として酸洗を行っているので、粉体塗装を施しても塗膜の密着性に問題が生じない。
【００４９】
上記塗装に用いられる塗料としては特に限定されないが、アルミニウム基材表面及びアルミニウム合金基材表面の光輝性を保持するために、アクリル系のクリヤー塗料を使用することが好ましい。
【００５０】
第２の本発明は、アルミニウム基材又はアルミニウム合金基材を、第２鉄イオン０．２〜０．４ｇ／Ｌ及び硫酸を含んでなるｐＨ０．６〜２．０の酸性溶液で処理した後、ジルコニウムイオン又はチタニウムイオン０．０１〜０．１２５ｇ／Ｌ、りん酸イオン０．０１〜１．０ｇ／Ｌ、及び、フッ素イオン０．０１〜０．５ｇ／Ｌを含んでなるｐＨ１．５〜４．０の酸性被膜化成処理剤で化成処理し、次いで、オルガノアルコキシシラン０．１〜１０ｇ／Ｌを含んでなるｐＨ１０〜１２の水溶液で処理し、その後、塗装するアルミニウム基材及びアルミニウム合金基材の塗装方法である。
【００５１】
第２の本発明の塗装方法は、必要に応じて、脱脂を行った後、第１の本発明の塗装方法と同様にして、酸洗及び化成処理を行い、次いで、オルガノアルコキシシラン０．１〜１０ｇ／Ｌを含んでなるｐＨ１０〜１２の水溶液で後処理を行う。上記後処理を行うことにより、化成被膜の表面に塗膜との密着性により優れた薄膜を形成することができ、より良好な塗装を行うことができる。
【００５２】
上記オルガノアルコキシシラン化合物は、上記水溶液中において、塗膜との密着性を高める作用を有する。上記オルガノアルコキシシラン化合物の含有量は、上記水溶液中、０．１〜５０ｇ／Ｌである。０．１ｇ／Ｌ未満であると、塗膜の密着性が不充分となり、５０ｇ／Ｌを超えると、塗膜の密着性が不充分となり、塗膜が偏って付着し、かさぶた状になって剥がれるおそれがあるので、上記範囲に限定される。
【００５３】
上記オルガノアルコキシシラン化合物としては、炭素−炭素二重結合、エポキシ基、メルカプト基及びアミノ基からなる群より選択される少なくとも１種の反応性官能基を有するオルガノアルコキシシラン化合物が好ましい。例えば、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等を挙げることができる。
【００５４】
上記水溶液のｐＨは、１０〜１２である。ｐＨが１０未満であっても、１２を超えても、浴液の安定性が悪く、効率的な後処理を行うことができないので、上記範囲に限定される。
【００５５】
上記後処理は、処理温度１５〜４０℃、処理時間３０〜６０秒で行うのが好ましい。
【００５６】
第２の本発明において、上記アルミニウム基材又はアルミニウム合金基材は、上記後処理後、水洗、乾燥され、塗装される。上記塗装としては、塗膜の密着性を高めるための後処理を行っているので、溶剤型塗装であっても、粉体塗装であっても、密着性の良好な塗膜を得ることができる。本発明においては、環境への安全性の点から粉体塗装が好ましい。
【００５７】
本発明のアルミニウム基材及びアルミニウム合金基材の塗装方法は、塗装の前処理として、酸洗−化成処理、又は、酸洗−化成処理−後処理を行った後、塗装を行うものである。これらの各工程は、本発明の塗装方法において、アルミニウムの光輝性を保持しつつ、耐食性及び塗膜の密着性に優れた塗装物を得るために重要な役割を果たすものである。
【００５８】
すなわち、酸洗は、基材表面の不純物を除去するための工程であり、化成処理は、耐食性及び塗膜の密着性に優れた透明度の高い被膜を形成するための工程である。また、後処理を行う場合、後処理は、更に塗膜との密着性を高める薄膜を形成させるための工程である。
【００５９】
従って、この一連の工程を経ることにより、アルミニウム基材やアルミニウム合金基材の表面洗浄と、耐食性等の性能の付与とが順次行われ、最終的にアルミニウムの光輝性を保持し、かつ、耐食性等の性能も優れた塗装物が得られる。このようにして得られる塗装物もまた、本発明のひとつである。
【００６０】
また、本発明のアルミニウム基材及びアルミニウム合金基材の塗装方法は、化成処理において有害物質であるクロムを含んでいない処理液を用いているが、従来のノンクロメート処理とは異なり、クロメート処理と同等以上の性能を有する被膜を形成させることができる。従って、化成処理液を含む排水の処理負荷を軽減することができ、環境衛生上好ましい塗装方法である。
【発明の効果】
【００６１】
本発明のアルミニウム基材及びアルミニウム合金基材の塗装方法は、上述のとおりであるので、有害なクロムを含んだ処理剤を用いることなく、耐食性、塗膜の密着性等の性能に優れ、アルミニウムの光輝性を保持することができる塗膜を形成することができる。
【００６２】
また、本発明の塗装物は、本発明のアルミニウム基材及びアルミニウム合金基材の塗装方法により塗装されているので、耐食性、塗膜の密着性に優れ、かつ、アルミニウムの光輝性が保持されており、高級感が要求される用途に好適に用いることができる。
【実施例】
【００６３】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【００６４】
実施例１〜５、比較例１〜４
アルミニウム合金（ＡＣ４Ｃ）を用いてアルミホイールを成型し、型枠から取り出した後、ショットブラスト法及び切削によって表面処理した。このものを基材として用い、脱脂を行った後、水洗を行い、以下に示した条件で酸洗処理、水洗、化成処理、水洗、後処理を行い、乾燥した後、塗装を行った。水洗は、水道水シャワーで行い、各工程は、すべてディップ方式で処理を行った。乾燥は、電気乾燥機で１２０℃、１０分以上行った。各処理液の成分については、表１に示した。
【００６５】
（Ａ）脱脂
処理液：サーフクリーナー５３（ノンエッチングタイプ）（日本ペイント社製）２％（ｗ／ｖ）
処理温度：５０℃
処理時間：３分
（Ｂ）酸洗処理
処理温度：４０℃
処理時間：３分
（Ｃ）化成処理
比較処理液：アルサーフ１０００（日本ペイント社製）（市販のクロミウムクロメート処理剤）
処理温度：４０℃
処理時間：表１に示したとおり
【００６６】
（Ｄ）後処理
処理温度：常温
処理時間：３０秒
（Ｅ）塗装
粉体系：パウダックスＡ４００（アクリル系粉体塗料、日本ペイント社製）で下塗り後、スーパーラックＡＳ７０ １１ＳＶ−１４（アクリル系溶剤型塗料、日本ペイント社製）及びスーパーラック５０００ ＡＷ−１０（アクリル系溶剤型塗料、日本ペイント社製）で上塗り塗装
溶剤系：スーパーラックＡＳ７０ １１ＳＶ−１４（アクリル系溶剤型塗料、日本ペイント社製）及びスーパーラック５０００ ＡＷ−１０（アクリル系溶剤型塗料、日本ペイント社製）で塗装
【００６７】
得られた各塗装物について、被膜の重量を測定し、切削面及びショット面の耐水性試験、ソルトスプレー性試験、複合腐食試験、耐糸錆性試験を行った。結果を表１に示した。
被膜量の測定
ジルコニウム又はクロムの付着量として、蛍光Ｘ線にて分析した。
耐水性試験
塗膜に２ｍｍ角で碁盤目状にカットを入れ、６０℃で７２時間水に浸漬した後、カット部にニチバンテープを貼り、剥がした後のテープへの付着数を測定した。
○：０／１００
×：１／１００以上
【００６８】
ソルトスプレー性試験
塗膜にクロスカットを入れ、塩水を１２００時間噴霧した後、クロスカット部の片側の錆幅を測定した。
複合腐食試験
塗膜にクロスカットを入れ、塩水噴霧１７時間→強制乾燥３時間→塩水浸漬２時間→自然乾燥（室温）２時間のサイクル〔ＣＣＴ（ｃｙｃｌｅ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｔｅｓｔ）サイクル〕を６０サイクル行い、クロスカット部の片側の錆幅を測定した。
耐糸錆性試験
塗膜にクロスカットを入れ、塩水噴霧２４時間→湿潤（湿度８５％、４０℃）１２０時間→自然乾燥（室温）２４時間のサイクルを１２サイクル行い、クロスカット部の片側の錆幅を測定した。
【００６９】
【表１】
【００７０】
表中、オルガノアルコキシシラン化合物は、（Ｃ２Ｈ５Ｏ）３ＳｉＣ３Ｈ６ＮＨ２（γ−アミノプロピルトリエトキシシラン）である。
【００７１】
以上の結果より、酸洗処理及び化成処理を行ったものは、耐食性及び塗膜の密着性が良好であり、従来のクロメート処理と同等以上の性能を有することが判った。また、ノンクロメートの場合には、酸洗処理が必要であることが判った。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム基材又はアルミニウム合金基材を、第２鉄イオン０．２〜０．４ｇ／Ｌ及び硫酸を含んでなるｐＨ０．６〜２．０の酸性溶液で処理した後、ジルコニウムイオン又はチタニウムイオン０．０１〜０．１２５ｇ／Ｌ、りん酸イオン０．０１〜１．０ｇ／Ｌ、及び、フッ素イオン０．０１〜０．５ｇ／Ｌを含んでなるｐＨ１．５〜４．０の酸性被膜化成処理剤で化成処理し、その後、塗装することを特徴とするアルミニウム基材及びアルミニウム合金基材の塗装方法。
【請求項２】
アルミニウム基材又はアルミニウム合金基材は、ホイールである請求項１記載のアルミニウム基材及びアルミニウム合金基材の塗装方法。
【請求項３】
化成処理により形成される被膜の重量は、５〜５０ｍｇ／ｍ２である請求項１又は２記載のアルミニウム基材及びアルミニウム合金基材の塗装方法。
【請求項４】
塗装は、粉体塗装である請求項１、２又は３記載のアルミニウム基材及びアルミニウム合金基材の塗装方法。
【請求項５】
アルミニウム基材又はアルミニウム合金基材を、第２鉄イオン０．２〜０．４ｇ／Ｌ及び硫酸を含んでなるｐＨ０．６〜２．０の酸性溶液で処理した後、ジルコニウムイオン又はチタニウムイオン０．０１〜０．１２５ｇ／Ｌ、りん酸イオン０．０１〜１．０ｇ／Ｌ、及び、フッ素イオン０．０１〜０．５ｇ／Ｌを含んでなるｐＨ１．５〜４．０の酸性被膜化成処理剤で化成処理し、次いで、オルガノアルコキシシラン０．１〜１０ｇ／Ｌを含んでなるｐＨ１０〜１２の水溶液で処理し、その後、塗装することを特徴とするアルミニウム基材及びアルミニウム合金基材の塗装方法。
【請求項６】
アルミニウム基材又はアルミニウム合金基材は、ホイールである請求項５記載のアルミニウム基材及びアルミニウム合金基材の塗装方法。
【請求項７】
化成処理により形成される被膜の重量は、５〜５０ｍｇ／ｍ２である請求項５又は６記載のアルミニウム又はアルミニウム合金の塗装方法。
【請求項８】
塗装は、溶剤塗装である請求項５、６又は７記載のアルミニウム基材及びアルミニウム合金基材の塗装方法。
【請求項９】
塗装は、粉体塗装である請求項５、６又は７記載のアルミニウム基材及びアルミニウム合金基材の塗装方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載のアルミニウム基材及びアルミニウム合金基材の塗装方法により塗装されたことを特徴とする塗装物。
【請求項１】
アルミニウム基材又はアルミニウム合金基材を、第２鉄イオン０．２〜０．４ｇ／Ｌ及び硫酸を含んでなるｐＨ０．６〜２．０の酸性溶液で処理した後、ジルコニウムイオン又はチタニウムイオン０．０１〜０．１２５ｇ／Ｌ、りん酸イオン０．０１〜１．０ｇ／Ｌ、及び、フッ素イオン０．０１〜０．５ｇ／Ｌを含んでなるｐＨ１．５〜４．０の酸性被膜化成処理剤で化成処理し、その後、塗装することを特徴とするアルミニウム基材及びアルミニウム合金基材の塗装方法。
【請求項２】
アルミニウム基材又はアルミニウム合金基材は、ホイールである請求項１記載のアルミニウム基材及びアルミニウム合金基材の塗装方法。
【請求項３】
化成処理により形成される被膜の重量は、５〜５０ｍｇ／ｍ２である請求項１又は２記載のアルミニウム基材及びアルミニウム合金基材の塗装方法。
【請求項４】
塗装は、粉体塗装である請求項１、２又は３記載のアルミニウム基材及びアルミニウム合金基材の塗装方法。
【請求項５】
アルミニウム基材又はアルミニウム合金基材を、第２鉄イオン０．２〜０．４ｇ／Ｌ及び硫酸を含んでなるｐＨ０．６〜２．０の酸性溶液で処理した後、ジルコニウムイオン又はチタニウムイオン０．０１〜０．１２５ｇ／Ｌ、りん酸イオン０．０１〜１．０ｇ／Ｌ、及び、フッ素イオン０．０１〜０．５ｇ／Ｌを含んでなるｐＨ１．５〜４．０の酸性被膜化成処理剤で化成処理し、次いで、オルガノアルコキシシラン０．１〜１０ｇ／Ｌを含んでなるｐＨ１０〜１２の水溶液で処理し、その後、塗装することを特徴とするアルミニウム基材及びアルミニウム合金基材の塗装方法。
【請求項６】
アルミニウム基材又はアルミニウム合金基材は、ホイールである請求項５記載のアルミニウム基材及びアルミニウム合金基材の塗装方法。
【請求項７】
化成処理により形成される被膜の重量は、５〜５０ｍｇ／ｍ２である請求項５又は６記載のアルミニウム又はアルミニウム合金の塗装方法。
【請求項８】
塗装は、溶剤塗装である請求項５、６又は７記載のアルミニウム基材及びアルミニウム合金基材の塗装方法。
【請求項９】
塗装は、粉体塗装である請求項５、６又は７記載のアルミニウム基材及びアルミニウム合金基材の塗装方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載のアルミニウム基材及びアルミニウム合金基材の塗装方法により塗装されたことを特徴とする塗装物。
【公開番号】特開２００７−１９６２２７（Ｐ２００７−１９６２２７Ａ）
【公開日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３０６３８（Ｐ２００７−３０６３８）
【出願日】平成１９年２月９日（２００７．２．９）
【分割の表示】特願平１１−３４４４８の分割
【原出願日】平成１１年２月１２日（１９９９．２．１２）
【出願人】（０００１１０２５１）トピー工業株式会社 (255)
【出願人】（０００２３００５４）日本ペイント株式会社 (626)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月９日（２００７．２．９）
【分割の表示】特願平１１−３４４４８の分割
【原出願日】平成１１年２月１２日（１９９９．２．１２）
【出願人】（０００１１０２５１）トピー工業株式会社 (255)
【出願人】（０００２３００５４）日本ペイント株式会社 (626)
【Ｆターム（参考）】
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