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JP2025068520A - Aluminum-based metal material with chemical conversion coating film, chemical conversion treatment liquid for aluminum-based metal material, and surface treatment method for aluminum-based metal material - Google Patents

Aluminum-based metal material with chemical conversion coating film, chemical conversion treatment liquid for aluminum-based metal material, and surface treatment method for aluminum-based metal material Download PDF

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JP2025068520A
JP2025068520A JP2023178485A JP2023178485A JP2025068520A JP 2025068520 A JP2025068520 A JP 2025068520A JP 2023178485 A JP2023178485 A JP 2023178485A JP 2023178485 A JP2023178485 A JP 2023178485A JP 2025068520 A JP2025068520 A JP 2025068520A
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chemical conversion
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亮佑 鈴木
Ryosuke Suzuki
洋 李
Yang Li
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Nihon Parkerizing Co Ltd
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Nihon Parkerizing Co Ltd
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    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/05Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
    • C23C22/06Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6
    • C23C22/24Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing hexavalent chromium compounds
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Abstract

To provide an aluminum-based metal material with a chemical conversion coating film, which has excellent corrosion resistance not only in a neutral environment but also in an acidic environment and an environment that contains Cu.SOLUTION: Disclosed is an aluminum-based metal material with a chemical conversion coating film, which has, on the surface of the aluminum-based metal material, a chemical conversion coating film that contains 1 mg/m2 to 160 mg/m2 of at least one metal element (A) that is selected from the group consisting of Zr, Ti, and V, 5-50 mg/m2 of elemental Cr (B) that is not hexavalent Cr, and 6-100 mg/m2 of elemental C, where: the mass ratio (A/B) of the metal element (A) to the elemental Cr (B) that is not hexavalent Cr is 1.45 to 5.0; and the mass ratio (C/B) of the elemental C to the elemental Cr (B) that is not hexavalent Cr is 0.15 to 7.2.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、化成皮膜付きアルミニウム系金属材料、アルミニウム系金属材料用化成処理液及びアルミニウム系金属材料の表面処理方法に関する。 The present invention relates to an aluminum-based metal material with a chemical conversion coating, a chemical conversion treatment solution for aluminum-based metal materials, and a method for surface treatment of aluminum-based metal materials.

航空機材料、建築材料、自動車部品等の幅広い分野で、従来、3価クロムを含む金属材料用化成処理液が開発されている。 Conventionally, chemical conversion treatment solutions containing trivalent chromium for metal materials have been developed for a wide range of fields, including aircraft materials, building materials, and automobile parts.

例えば、特許文献1には、水溶性3価クロム化合物からなる成分(A)と、水溶性チタン化合物および水溶性ジルコニウム化合物から選ばれる少なくとも1種からなる成分(B)と、水溶性硝酸塩化合物からなる成分(C)と、並びに水溶性アルミニウム化合物からなる成分(D)と、フッ素化合物からなる成分(E)を含有する金属材料用化成処理液が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a chemical conversion treatment liquid for metallic materials that contains component (A) consisting of a water-soluble trivalent chromium compound, component (B) consisting of at least one compound selected from a water-soluble titanium compound and a water-soluble zirconium compound, component (C) consisting of a water-soluble nitrate compound, component (D) consisting of a water-soluble aluminum compound, and component (E) consisting of a fluorine compound.

特許文献2には、特定の3価クロム化合物と特定のジルコニウム化合物と特定のジカルボン酸化合物とを所定量含む金属材料用化成処理液が開示されている。 Patent Document 2 discloses a chemical conversion treatment solution for metal materials that contains specific amounts of a specific trivalent chromium compound, a specific zirconium compound, and a specific dicarboxylic acid compound.

特許文献3には、特定の3価クロム化合物と特定のジルコニウム化合物と特定のフェノール化合物とフッ素含有化合物とを所定量含む金属材料用化成処理液が開示されている。 Patent Document 3 discloses a chemical conversion treatment solution for metal materials that contains predetermined amounts of a specific trivalent chromium compound, a specific zirconium compound, a specific phenol compound, and a fluorine-containing compound.

特開2006-328501号公報JP 2006-328501 A 特開2006-316334号公報JP 2006-316334 A 国際公開第2019/131436号International Publication No. 2019/131436

しかしながら、特許文献1~3に係る金属材料用化成処理液では、アルミニウム系金属材料に対して、中性環境において優れた耐食性を有する化成皮膜を形成することは可能であるが、酸性環境及びCuを含む環境においても優れた耐食性を有する化成皮膜を形成することは困難であった。 However, while the chemical conversion treatment solutions for metal materials described in Patent Documents 1 to 3 are capable of forming a chemical conversion film with excellent corrosion resistance in a neutral environment on aluminum-based metal materials, it is difficult to form a chemical conversion film with excellent corrosion resistance in an acidic environment and an environment that contains Cu.

上記事情に鑑み、本発明は一実施形態において、中性環境だけでなく、酸性環境及びCuを含む環境においても優れた耐食性を有する化成皮膜付きアルミニウム系金属材料を提供することを目的とする。本発明は別の一実施形態において、前記化成皮膜付きアルミニウム系金属材料を得るのに好適なアルミニウム系金属材料用化成処理液を提供することを目的とする。本発明は更に別の一実施形態において、前記アルミニウム系金属材料用化成処理液を用いたアルミニウム系金属材料の表面処理方法を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, in one embodiment, the present invention aims to provide an aluminum-based metal material with a chemical conversion coating that has excellent corrosion resistance not only in neutral environments but also in acidic environments and environments containing Cu. In another embodiment, the present invention aims to provide a chemical conversion treatment liquid for aluminum-based metal materials that is suitable for obtaining the aluminum-based metal material with the chemical conversion coating. In yet another embodiment, the present invention aims to provide a surface treatment method for aluminum-based metal materials using the chemical conversion treatment liquid for aluminum-based metal materials.

本発明者らは、鋭意検討した結果、アルミニウム系金属材料の表面上に所定の成分を所定量含む化成皮膜を形成することで、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive research, the inventors discovered that the above problems could be solved by forming a chemical conversion coating containing a specified amount of a specified component on the surface of an aluminum-based metal material, and thus completed the present invention.

すなわち、本発明は、以下に例示される。
[態様1]
アルミニウム系金属材料の表面に、Zr、Ti及びVからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属元素(A)を1mg/m2~160mg/m2と、6価CrでないCr元素(B)を5~50mg/m2と、C元素を6~100mg/m2と、を含む化成皮膜を有し、前記6価CrでないCr元素(B)に対する前記金属元素(A)の質量比(A/B)が1.45~5.0であり、前記6価CrでないCr元素(B)に対するC元素の質量比(C/B)が0.15~7.2である、化成皮膜付きアルミニウム系金属材料。
[態様2]
前記化成皮膜のC元素がカルボニル基を有するポリマー由来である態様1に記載の化成皮膜付きアルミニウム系金属材料。
[態様3]
前記化成皮膜中にF元素を含む、態様1又は2に記載の化成皮膜付きアルミニウム系金属材料。
[態様4]
マーカス型高周波グロー放電発光表面分析装置(GD-OES)による発光強度分析において、最表面から20nm以内の深さ範囲を表層側と定義し、最表面から5nmまでの深さ範囲におけるAl強度の平均値と比較して、Al強度が最初に5倍に到達する深さ以降の深さ範囲を基材側と定義すると、
C元素及びO元素が表層側で最大強度を示し、前記金属元素(A)及び前記6価CrでないCr元素(B)から選ばれる少なくとも1種が基材側で最大強度を示す、態様1~3の何れかに記載の化成皮膜付きアルミニウム系金属材料。
[態様5]
ジルコニウム化合物、チタニウム化合物及びバナジウム化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の金属化合物(a)と、3価クロム化合物(b)と、カルボニル基を有するポリマー(C)と、フッ素含有化合物(D)と、を含むアルミニウム系金属材料用化成処理液。
[態様6]
6価CrでないCr元素(B)に対するZr、Ti及びVからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属元素(A)の質量比(A/B)が0.6~7.0であり、前記6価CrでないCr元素(B)に対するC元素の質量比(C/B)が0.5~20である、態様5に記載のアルミニウム系金属材料用化成処理液。
[態様7]
Zr、Ti、V及びCrの合計質量(Y)に対する前記カルボニル基を有するポリマー(C)の質量(X)の質量比(X/Y)が、0.50~2.80である、態様5又は6に記載のアルミニウム系金属材料用化成処理液。
[態様8]
態様5~7の何れかに記載のアルミニウム系金属材料用化成処理液にアルミニウム系金属材料を60秒間以上接触させる工程(i)と、
前記工程(i)の後に、前記アルミニウム系金属材料を水で洗浄する工程(ii)と、
を含む、アルミニウム系金属材料の表面処理方法。
[態様9]
工程(i)において、アルミニウム系金属材料用化成処理液にアルミニウム系金属材料を接触させる時間が60秒~600秒間である態様8に記載のアルミニウム系金属材料の表面処理方法。
That is, the present invention is exemplified as follows.
[Aspect 1]
An aluminum-based metallic material with a chemical conversion coating has a surface thereof comprising a chemical conversion coating containing 1 mg/ m2 to 160 mg/ m2 of at least one metal element (A) selected from the group consisting of Zr, Ti and V, 5 to 50 mg/ m2 of a Cr element (B) that is not a hexavalent Cr, and 6 to 100 mg/ m2 of a C element, wherein the mass ratio (A/B) of the metal element (A) to the Cr element (B) that is not a hexavalent Cr is 1.45 to 5.0, and the mass ratio (C/B) of the C element to the Cr element (B) that is not a hexavalent Cr is 0.15 to 7.2.
[Aspect 2]
2. The aluminum-based metal material with a chemical conversion coating according to claim 1, wherein the C element of the chemical conversion coating is derived from a polymer having a carbonyl group.
[Aspect 3]
3. The aluminum-based metallic material with a chemical conversion coating according to claim 1, wherein the chemical conversion coating contains an F element.
[Aspect 4]
In the emission intensity analysis using a Marcus-type high-frequency glow discharge optical emission surface analyzer (GD-OES), the depth range within 20 nm from the outermost surface is defined as the surface side, and the depth range beyond the depth at which the Al intensity first reaches 5 times the average value of the Al intensity in the depth range from the outermost surface to 5 nm is defined as the substrate side.
The aluminum-based metal material with a chemical conversion coating according to any one of Aspects 1 to 3, wherein the C element and the O element show maximum strength on the surface layer side, and at least one selected from the metal element (A) and the Cr element (B) that is not hexavalent Cr shows maximum strength on the substrate side.
[Aspect 5]
A chemical conversion treatment liquid for an aluminum-based metallic material, comprising: at least one metal compound (a) selected from the group consisting of zirconium compounds, titanium compounds, and vanadium compounds; a trivalent chromium compound (b); a polymer (C) having a carbonyl group; and a fluorine-containing compound (D).
[Aspect 6]
A chemical conversion treatment solution for aluminum-based metallic materials according to Aspect 5, wherein a mass ratio (A/B) of at least one metal element (A) selected from the group consisting of Zr, Ti and V to a Cr element (B) that is not hexavalent Cr is 0.6 to 7.0, and a mass ratio (C/B) of a C element to the Cr element (B) that is not hexavalent Cr is 0.5 to 20.
[Aspect 7]
A chemical conversion treatment solution for aluminum-based metallic materials according to aspect 5 or 6, wherein a mass ratio (X/Y) of the mass (X) of the polymer (C) having a carbonyl group to the total mass (Y) of Zr, Ti, V and Cr is 0.50 to 2.80.
[Aspect 8]
A step (i) of contacting an aluminum-based metallic material with the chemical conversion treatment solution for an aluminum-based metallic material according to any one of aspects 5 to 7 for 60 seconds or more;
After the step (i), a step (ii) of washing the aluminum-based metallic material with water;
The surface treatment method of the aluminum-based metal material includes the steps of:
[Aspect 9]
A method for surface treatment of an aluminum-based metallic material according to embodiment 8, wherein in the step (i), the time for contacting the aluminum-based metallic material with the chemical conversion treatment solution for aluminum-based metallic materials is 60 seconds to 600 seconds.

本発明の一実施形態によれば、中性環境だけでなく、酸性環境及びCuを含む環境においても優れた耐食性を有する化成皮膜付きアルミニウム系金属材料を得ることができる。本発明の別の一実施形態によれば、前記化成皮膜付きアルミニウム系金属材料を得るのに好適なアルミニウム系金属材料用化成処理液を得ることができる。本発明の更に別の一実施形態によれば、前記アルミニウム系金属材料用化成処理液を用いたアルミニウム系金属材料の表面処理方法を得ることができる。 According to one embodiment of the present invention, it is possible to obtain an aluminum-based metal material with a chemical conversion coating that has excellent corrosion resistance not only in neutral environments but also in acidic environments and environments containing Cu. According to another embodiment of the present invention, it is possible to obtain a chemical conversion treatment liquid for aluminum-based metal materials that is suitable for obtaining the aluminum-based metal material with the chemical conversion coating. According to yet another embodiment of the present invention, it is possible to obtain a surface treatment method for aluminum-based metal materials using the chemical conversion treatment liquid for aluminum-based metal materials.

GD-OESによる深さ方向分析を行った際に得られる各元素の発光強度プロファイルの例である。1 shows an example of an emission intensity profile of each element obtained when performing depth profiling by GD-OES.

以下、本発明の実施形態を説明する。なお、本発明において、数値範囲を示す「X~Y」の記載は、「X以上Y以下」であることを意味する。 The following describes an embodiment of the present invention. Note that in the present invention, the description "X to Y" indicating a numerical range means "X or more and Y or less."

<<1.化成皮膜付きアルミニウム系金属材料>>
(アルミニウム系金属材料)
本発明の一実施形態に係るアルミニウム系金属材料としては、特に限定されないが、純アルミニウム材、アルミニウム合金材等を用いることができる。前記アルミニウム合金材としては、例えば、Al-Cu系、Al-Si系、Al-Mg系、Al-Zn系、Al-Si-Cu系、Al-Si-Mg系、Al-Co-Cu系、Al-Mn-Mg系、Al-Mn-Fe系、Al-Mn-Zn-Fe-Mg系等が挙げられる。前記アルミニウム系金属材料は、それ単体として用いられていてもよいし、他の金属、セラミックス等と組合わせた複合材として用いられていてもよい。
<<1. Aluminum-based metal materials with chemical conversion coating>>
(Aluminum-based metal materials)
The aluminum-based metal material according to one embodiment of the present invention is not particularly limited, and may be a pure aluminum material, an aluminum alloy material, or the like. Examples of the aluminum alloy material include Al-Cu, Al-Si, Al-Mg, Al-Zn, Al-Si-Cu, Al-Si-Mg, Al-Co-Cu, Al-Mn-Mg, Al-Mn-Fe, and Al-Mn-Zn-Fe-Mg materials. The aluminum-based metal material may be used alone, or may be used as a composite material in combination with other metals, ceramics, or the like.

(Zr、Ti及びVからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属元素(A))
本発明の一実施形態に係る化成皮膜は、Zr(ジルコニウム)、Ti(チタニウム)、及びV(バナジウム)からなる群より選ばれる少なくとも1種の金属元素(A)が含まれる。
化成皮膜中における金属元素(A)の含有量は1mg/m2~160mg/m2であり、好ましくは5mg/m2~160mg/m2であり、より好ましくは10mg/m2~160mg/m2であり、さらにより好ましくは20mg/m2~160mg/m2である。2種以上の金属元素(A)が化成皮膜中に含まれる場合には、それらの合計含有量を金属元素(A)の含有量とする。金属元素(A)の含有量が1mg/m2より低い場合には十分な耐食性は得られず、160mg/m2より高い場合にはコストが増大する。
(At least one metal element (A) selected from the group consisting of Zr, Ti and V)
The chemical conversion coating according to one embodiment of the present invention contains at least one metal element (A) selected from the group consisting of Zr (zirconium), Ti (titanium), and V (vanadium).
The content of the metal element (A) in the chemical conversion coating is 1 mg/ m2 to 160 mg/ m2 , preferably 5 mg/ m2 to 160 mg/ m2 , more preferably 10 mg/ m2 to 160 mg/ m2 , and even more preferably 20 mg/ m2 to 160 mg/ m2 . When two or more types of metal elements (A) are contained in the chemical conversion coating, the total content of these elements is defined as the content of the metal element (A). If the content of the metal element (A) is less than 1 mg/ m2 , sufficient corrosion resistance cannot be obtained, and if it is more than 160 mg/ m2 , the cost increases.

本発明の一実施形態に係る化成皮膜中に含まれる金属元素(A)の化合物形態は特に限定されない。化成皮膜中における金属元素(A)は、後述のアルミニウム系金属材料用化成処理液に含まれる金属化合物(a)がそのまま化成皮膜中に取り込まれていてもよいし、金属化合物(a)がアルミニウム系金属材料との化成反応によって別の化合物形態(酸化物等)に変化した上で取り込まれていてもよい。 The compound form of the metal element (A) contained in the chemical conversion coating according to one embodiment of the present invention is not particularly limited. The metal element (A) in the chemical conversion coating may be the metal compound (a) contained in the chemical conversion treatment liquid for aluminum-based metallic materials described below that is directly incorporated into the chemical conversion coating, or the metal compound (a) may be converted into a different compound form (such as an oxide) by a chemical conversion reaction with the aluminum-based metallic material and then incorporated.

(6価CrでないCr元素(B))
本発明の一実施形態に係る化成皮膜中には、6価CrでないCr(クロム)元素(B)が含まれる。
化成皮膜中における6価CrでないCr元素(B)の含有量は5~50mg/m2であり、好ましくは10~50mg/m2であり、より好ましくは15~50mg/m2であり、さらにより好ましくは20~50mg/m2である。6価CrでないCr元素(B)の含有量が5mg/m2より低い場合には十分な耐食性は得られず、50mg/m2より高い場合にはコストが増大する。
(Cr element (B) that is not hexavalent Cr)
The chemical conversion coating according to one embodiment of the present invention contains Cr (chromium) element (B) that is not hexavalent Cr.
The content of the non-hexavalent Cr element (B) in the chemical conversion coating is 5 to 50 mg/ m2 , preferably 10 to 50 mg/ m2 , more preferably 15 to 50 mg/ m2 , and even more preferably 20 to 50 mg/ m2 . If the content of the non-hexavalent Cr element (B) is less than 5 mg/ m2 , sufficient corrosion resistance cannot be obtained, and if it is more than 50 mg/ m2 , the cost increases.

本発明の一実施形態に係る化成皮膜中に含まれる6価CrでないCr元素(B)の化合物形態は特に限定されない。化成皮膜中における6価CrでないCr元素(B)は、後述のアルミニウム系金属材料用化成処理液に含まれる3価クロム化合物(b)がそのまま化成皮膜中に取り込まれていてもよいし、3価クロム化合物(b)がアルミニウム系金属材料との化成反応によって別の化合物形態(酸化物等)に変化した上で取り込まれていてもよい。 The compound form of the Cr element (B) that is not hexavalent Cr contained in the chemical conversion film according to one embodiment of the present invention is not particularly limited. The Cr element (B) that is not hexavalent Cr in the chemical conversion film may be a trivalent chromium compound (b) contained in the chemical conversion treatment liquid for aluminum-based metallic materials described below that is directly incorporated into the chemical conversion film, or the trivalent chromium compound (b) may be converted into another compound form (such as an oxide) by a chemical conversion reaction with the aluminum-based metallic material and then incorporated.

なお、本発明の一実施形態に係る化成皮膜中には、本発明が目的とする効果を失わない範囲で6価Crが含まれていてもよいが、環境への影響を考慮すると含んでいない方が好ましい。 The chemical conversion coating according to one embodiment of the present invention may contain hexavalent Cr as long as the intended effect of the present invention is not lost, but considering the impact on the environment, it is preferable not to include it.

(C元素)
本発明の一実施形態に係る化成皮膜中にはC(炭素)元素が含まれる。化成皮膜中におけるC元素の含有量は6~100mg/m2であり、好ましくは10~100mg/m2であり、より好ましくは15~100mg/m2であり、さらにより好ましくは20~100mg/m2である。C元素の含有量が6mg/m2より低い場合には十分な耐食性が得られず、100mg/m2より高い場合にはコストが増大する。
(C element)
The chemical conversion coating according to one embodiment of the present invention contains C (carbon). The content of C in the chemical conversion coating is 6 to 100 mg/ m2 , preferably 10 to 100 mg/ m2 , more preferably 15 to 100 mg/ m2 , and even more preferably 20 to 100 mg/ m2 . If the content of C is less than 6 mg/ m2 , sufficient corrosion resistance cannot be obtained, and if it is more than 100 mg/ m2 , the cost increases.

C元素の由来は特に制限されないが、カルボニル基を有するポリマー(C)由来であることが好ましい。カルボニル基を有するポリマー(C)としては、カルボニル基をその構造中に有しているものであれば特に限定されない。カルボニル基を有する官能基としては、より具体的には、アミド基、ウレタン基、カルボキシ基、アクリル基、エステル基などが挙げられる。カルボニル基を有するポリマー(C)としては、例えば、ポリエステル、ポリアクリルアミド、ポリウレタン、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸エステルなどが挙げられる。カルボニル基を有するポリマー(C)は、1種のみが化成皮膜中に含まれていてもよいし、2種以上を含んでいてもよい。 The origin of the C element is not particularly limited, but it is preferably derived from a polymer (C) having a carbonyl group. The polymer (C) having a carbonyl group is not particularly limited as long as it has a carbonyl group in its structure. More specifically, functional groups having a carbonyl group include amide groups, urethane groups, carboxy groups, acrylic groups, ester groups, etc. Examples of polymers (C) having a carbonyl group include polyesters, polyacrylamides, polyurethanes, polyacrylic acids, polyacrylic acid esters, etc. Only one type of polymer (C) having a carbonyl group may be contained in the chemical conversion coating, or two or more types may be contained.

本発明の一実施形態に係る化成皮膜中におけるカルボニル基を有するポリマー(C)は、後述のアルミニウム系金属材料用化成処理液に含まれるカルボニル基を有するポリマー(C)がそのまま化成皮膜中に取り込まれてもよいし、カルボニル基を有するポリマー(C)がアルミニウム系金属材料用化成処理液中の金属化合物及びクロム化合物と錯体を形成し、アルミニウム系金属材料と接触することにより金属化合物およびクロム化合物と共析していてもよい。 The polymer (C) having a carbonyl group in the chemical conversion coating according to one embodiment of the present invention may be the polymer (C) having a carbonyl group contained in the chemical conversion treatment liquid for aluminum-based metallic materials described below that is directly incorporated into the chemical conversion coating, or the polymer (C) having a carbonyl group may form a complex with a metal compound and a chromium compound in the chemical conversion treatment liquid for aluminum-based metallic materials, and may be co-deposited with the metal compound and the chromium compound by contacting with the aluminum-based metallic material.

6価CrでないCr元素(B)に対する金属元素(A)の質量比(A/B)を適切に調整することで、耐食性を向上させることができる。具体的には、6価CrでないCr元素(B)に対する金属元素(A)の質量比(A/B)が1.45~5.0であることが好ましく、1.45~4.2であることがより好ましく、1.45~3.64であることが更により好ましい。2種以上の金属元素(A)が化成皮膜中に含まれる場合には、それらの合計含有量に基づいてA/Bを計算する。 Corrosion resistance can be improved by appropriately adjusting the mass ratio (A/B) of the metal element (A) to the non-hexavalent Cr element (B). Specifically, the mass ratio (A/B) of the metal element (A) to the non-hexavalent Cr element (B) is preferably 1.45 to 5.0, more preferably 1.45 to 4.2, and even more preferably 1.45 to 3.64. When two or more types of metal elements (A) are contained in the chemical conversion coating, A/B is calculated based on their total content.

6価CrでないCr元素(B)に対するC元素の質量比(C/B)を適切に調整することで、耐食性を向上させることができる。具体的には、6価CrでないCr元素(B)に対するC元素の質量比(C/B)が0.15~7.2であることが好ましく、0.5~7.2であることがより好ましく、1.35~7.2であることが更により好ましい。 Corrosion resistance can be improved by appropriately adjusting the mass ratio (C/B) of C element to non-hexavalent Cr element (B). Specifically, the mass ratio (C/B) of C element to non-hexavalent Cr element (B) is preferably 0.15 to 7.2, more preferably 0.5 to 7.2, and even more preferably 1.35 to 7.2.

本発明の一実施形態に係る化成皮膜中にはF(フッ素)元素が含まれる。F元素が含まれることは、蛍光エックス線分析によって確認することができる。化成皮膜中にF(フッ素)元素が含まれることは耐食性の観点で望ましい。 The chemical conversion coating according to one embodiment of the present invention contains F (fluorine). The presence of F element can be confirmed by X-ray fluorescence analysis. The presence of F (fluorine) element in the chemical conversion coating is desirable from the viewpoint of corrosion resistance.

本発明の一実施形態に係る化成皮膜の膜厚は、特に限定されないが、10~600nmであることが好ましく、30~600nmであることがより好ましい。 The thickness of the chemical conversion coating in one embodiment of the present invention is not particularly limited, but is preferably 10 to 600 nm, and more preferably 30 to 600 nm.

本発明の一実施形態に係る化成皮膜は、前述した各皮膜成分が所定量含まれていれば、皮膜の深さ方向における各皮膜成分の分布については特に限定されないが、マーカス型高周波グロー放電発光表面分析装置(GD-OES)による深さ方向の発光強度分析において、C元素及びO元素が表層側に、金属元素(A)と6価CrでないCr元素(B)から選ばれる少なくとも1種、好ましくは2種以上が基材側に濃化していると(以下、「化成皮膜の傾斜構造」と記載)、そうではない場合と比較して耐食性を向上させるために望ましい。 The chemical conversion coating according to one embodiment of the present invention is not particularly limited in terms of the distribution of each of the coating components in the depth direction of the coating, so long as it contains a predetermined amount of each of the above-mentioned coating components. However, in a depth direction emission intensity analysis using a Marcus-type high-frequency glow discharge optical emission surface analyzer (GD-OES), it is desirable to have C and O elements concentrated on the surface layer side, and at least one, preferably two or more selected from a metal element (A) and a Cr element (B) that is not hexavalent Cr concentrated on the substrate side (hereinafter referred to as the "gradient structure of the chemical conversion coating"), in order to improve corrosion resistance compared to cases where this is not the case.

ここで、前記「表層側」とはマーカス型高周波グロー放電発光表面分析装置(GD-OES)による深さ方向分析を行った際に得られる各元素の発光強度プロファイルにおいて、化成皮膜の最表面から20nm以内の深さ範囲を意味し、前記「基材側」とはGD-OESにより測定された化成皮膜の最表面から5nmまでの深さ範囲におけるAl強度の平均値と比較して、Al強度が最初に5倍に到達する深さ以降の深さ範囲を意味し、前記「濃化」とはGD-OESにより測定された各皮膜成分の強度が測定範囲において最大値を示した位置を意味する。図1に、GD-OESによる深さ方向分析を行った際に得られる各元素の発光強度プロファイルの例を示す。本明細書において、GD-OESによる深さは、Siのスパッタ速度に基づいて換算した値である。具体的には、Siに対するスパッタ速度が40nm/sとなるスパッタ条件を予め決定し、当該スパッタ条件でGD-OESによる深さ方向分析を行い、スパッタ時間から深さに換算する。 Here, the "surface side" refers to a depth range within 20 nm from the outermost surface of the chemical conversion coating in the emission intensity profile of each element obtained when performing a depth direction analysis using a Marcus type high frequency glow discharge optical emission surface analyzer (GD-OES), the "substrate side" refers to a depth range from the depth where the Al intensity first reaches 5 times the average value of the Al intensity in the depth range from the outermost surface of the chemical conversion coating to 5 nm measured by GD-OES, and the "concentration" refers to the position where the intensity of each coating component measured by GD-OES shows a maximum value in the measurement range. Figure 1 shows an example of an emission intensity profile of each element obtained when performing a depth direction analysis using GD-OES. In this specification, the depth measured by GD-OES is a value converted based on the sputtering rate of Si. Specifically, sputtering conditions that result in a sputtering rate of 40 nm/s for Si are determined in advance, and a depth direction analysis using GD-OES is performed under the sputtering conditions, and the sputtering time is converted to depth.

前記化成皮膜の傾斜構造は、例えば、ジルコニウム化合物、チタニウム化合物及びバナジウム化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の金属化合物(a)と、3価クロム化合物(b)と、カルボニル基を有するポリマー(C)と、フッ素含有化合物(D)とを含むアルミニウム系金属材料用化成処理液をアルミニウム系金属材料に60秒間以上接触させ、その後アルミニウム系金属材料を水で洗浄することで形成される。 The gradient structure of the chemical conversion coating is formed, for example, by contacting an aluminum-based metal material with a chemical conversion treatment solution for aluminum-based metal materials, which contains at least one metal compound (a) selected from the group consisting of zirconium compounds, titanium compounds, and vanadium compounds, a trivalent chromium compound (b), a polymer having a carbonyl group (C), and a fluorine-containing compound (D), for 60 seconds or more, and then rinsing the aluminum-based metal material with water.

<<2.アルミニウム系金属材料用化成処理液>>
(ジルコニウム化合物、チタニウム化合物及びバナジウム化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の金属化合物(a))
本発明の一実施形態に係るアルミニウム系金属材料用化成処理液には、ジルコニウム化合物、チタニウム化合物及びバナジウム化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の金属化合物(a)が含まれる。金属化合物(a)は、1種のみを用いてもよく、2種以上を組合わせて用いてもよい。
<<2. Chemical conversion treatment solution for aluminum-based metal materials>>
(At least one metal compound (a) selected from the group consisting of zirconium compounds, titanium compounds and vanadium compounds)
The chemical conversion treatment liquid for aluminum-based metallic materials according to one embodiment of the present invention contains at least one metal compound (a) selected from the group consisting of zirconium compounds, titanium compounds and vanadium compounds. The metal compound (a) may be used alone or in combination of two or more kinds.

ジルコニウム化合物としては、例えば、ジルコニウムテトラプロポキシド、ヘキサフルオロジルコニウム酸、硝酸ジルコニウム、硝酸ジルコニル、炭酸ジルコニウム、水酸化ジルコニウム、酸化ジルコニウム等が挙げられる。ジルコニウム化合物は、アルミニウム系金属材料用化成処理液中において、ジルコニウムイオンの形態で存在していてもよい。ジルコニウムイオンとしては、例えば、ジルコニウムの金属イオン、ジルコニウムを含む錯体イオン、ジルコニウムの酸化物イオン等が挙げられる。ジルコニウムを含む錯体イオンとしては、例えば、ヘキサフルオロジルコニウムアンモニウム、テトラフルオロジルコニウム、トリフルオロジルコニウムアンモニウム、ヘキサフルオロジルコニウム塩等が挙げられる。 Examples of zirconium compounds include zirconium tetrapropoxide, hexafluorozirconium acid, zirconium nitrate, zirconyl nitrate, zirconium carbonate, zirconium hydroxide, and zirconium oxide. The zirconium compound may be present in the form of zirconium ions in the chemical conversion treatment liquid for aluminum-based metal materials. Examples of zirconium ions include metal ions of zirconium, complex ions containing zirconium, and oxide ions of zirconium. Examples of complex ions containing zirconium include hexafluorozirconium ammonium, tetrafluorozirconium, trifluorozirconium ammonium, and hexafluorozirconium salts.

チタニウム化合物としては、例えば、チタンテトラプロポキシド、ヘキサフルオロチタニウム酸、硝酸チタニウム、炭酸チタニウム、水酸化ジチタニウム、酸化チタニウム等が挙げられる。チタニウム化合物は、アルミニウム系金属材料用化成処理液中において、チタニウムイオンの形態で存在していてもよい。チタニウムイオンとしては、例えば、チタニウムの金属イオン、チタニウムを含む錯体イオン、チタニウムの酸化物イオン等が挙げられる。チタニウムを含む錯体イオンとしては、例えば、ヘキサフルオロチタニウムアンモニウム、ヘキサフルオロチタニウム塩、テトラフルオロチタニウム、トリフルオロチタニウムアンモニウム等が挙げられる。 Examples of titanium compounds include titanium tetrapropoxide, hexafluorotitanium acid, titanium nitrate, titanium carbonate, dititanium hydroxide, and titanium oxide. The titanium compound may be present in the form of titanium ions in the chemical conversion treatment liquid for aluminum-based metal materials. Examples of titanium ions include titanium metal ions, titanium-containing complex ions, and titanium oxide ions. Examples of titanium-containing complex ions include hexafluorotitanium ammonium, hexafluorotitanium salts, titanium tetrafluoride, and titanium trifluoride ammonium.

バナジウム化合物としては、例えば、バナジウムオキシプロポキシド、硝酸バナジウム、炭酸バナジウム、水酸化バナジウム、酸化バナジウム等が挙げられる。バナジウム化合物は、アルミニウム系金属材料用化成処理液中において、バナジウムイオンの形態で存在していてもよい。バナジウムイオンとしては、例えば、バナジウムの金属イオン、バナジウムを含む錯体イオン、バナジウムの酸化物イオン等が挙げられる。バナジウムを含む錯体イオンとしては、例えば、フッ化バナジウム、ヘキサフルオロバナジン酸等が挙げられる。 Examples of vanadium compounds include vanadium oxypropoxide, vanadium nitrate, vanadium carbonate, vanadium hydroxide, and vanadium oxide. The vanadium compound may be present in the form of vanadium ions in the chemical conversion treatment liquid for aluminum-based metal materials. Examples of vanadium ions include metal ions of vanadium, complex ions containing vanadium, and oxide ions of vanadium. Examples of complex ions containing vanadium include vanadium fluoride and hexafluorovanadic acid.

本発明の一実施形態に係るアルミニウム系金属材料用化成処理液中における金属化合物(a)の含有量は、特に限定されないが、ジルコニウム、チタニウム又はバナジウムの金属元素に換算した値として、通常1.5~500mg/Lであり、25~300mg/Lであることがより好ましい。2種以上の金属化合物(a)を用いる場合には、それぞれの金属化合物(a)に含まれるジルコニウム、チタニウム又はバナジウムの金属元素の合計含有量を金属化合物(a)の含有量とする。 The content of the metal compound (a) in the chemical conversion treatment liquid for aluminum-based metallic materials according to one embodiment of the present invention is not particularly limited, but is usually 1.5 to 500 mg/L, and more preferably 25 to 300 mg/L, converted into the value of the metal element zirconium, titanium or vanadium. When two or more types of metal compounds (a) are used, the total content of the metal element zirconium, titanium or vanadium contained in each metal compound (a) is regarded as the content of the metal compound (a).

(3価クロム化合物(b))
本発明の一実施形態に係るアルミニウム系金属材料用化成処理液には、3価クロム化合物(b)が含まれる。3価クロム化合物としては、例えば、フッ化クロム(III)、硝酸クロム(III)、硫酸クロム(III)、オキシ硫酸クロム(III)、リン酸クロム(III)等が挙げられる。3価クロム化合物は、アルミニウム系金属材料用化成処理液中において、クロムイオンの形態で存在していてもよい。3価クロム化合物は、1種のみを用いてもよく、2種以上を組合わせて用いてもよい。アルミニウム系金属材料用化成処理液中における3価クロム化合物の含有量は、特に限定されないが、クロムに換算した値として通常1~200mg/Lであり、25~150mg/Lであることがより好ましい。2種以上の3価クロム化合物を用いる場合には、それらのクロムとしての合計含有量を3価クロム化合物の含有量とする。
(Trivalent chromium compounds (b))
The aluminum-based metal material chemical conversion treatment liquid according to one embodiment of the present invention contains a trivalent chromium compound (b). Examples of trivalent chromium compounds include chromium (III) fluoride, chromium (III) nitrate, chromium (III) sulfate, chromium (III) oxysulfate, and chromium (III) phosphate. The trivalent chromium compound may be present in the form of chromium ions in the aluminum-based metal material chemical conversion treatment liquid. Only one type of trivalent chromium compound may be used, or two or more types may be used in combination. The content of the trivalent chromium compound in the aluminum-based metal material chemical conversion treatment liquid is not particularly limited, but is usually 1 to 200 mg/L, and more preferably 25 to 150 mg/L, in terms of chromium. When two or more types of trivalent chromium compounds are used, the total content of the trivalent chromium compounds is taken as the content of the trivalent chromium compound.

(カルボニル基を有するポリマー(C))
本発明の一実施形態に係るアルミニウム系金属材料用化成処理液には、カルボニル基を有するポリマー(C)が含まれる。カルボニル基を有するポリマー(C)は、前述の通り、カルボニル基をその構造中に有しているものであれば特に限定されない。カルボニル基を有する官能基としては、より具体的には、アミド基、ウレタン基、カルボキシ基、アクリル基、エステル基などが挙げられる。カルボニル基を有するポリマー(C)は、その構造中に1種のみのカルボニル基を有していてもよく、2種以上のカルボニル基を有していてもよい。カルボニル基を有するポリマー(C)としては、例えば、ポリエステル、ポリアクリルアミド、ポリウレタン、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸エステルなどが挙げられる。カルボニル基を有するポリマー(C)は、1種のみを用いてもよく、2種以上を組合わせて用いてもよい。アルミニウム系金属材料用化成処理液中におけるカルボニル基を有するポリマー(C)の含有量は、特に限定されないが、炭素に換算した値として通常1~1000mg/Lであり、100~600mg/Lであることがより好ましい。2種以上のカルボニル基を有するポリマー(C)を用いる場合には、それらの合計含有量をカルボニル基を有するポリマー(C)の含有量とする。
(Polymer (C) Having Carbonyl Group)
The chemical conversion treatment liquid for aluminum-based metallic materials according to one embodiment of the present invention contains a polymer (C) having a carbonyl group. As described above, the polymer (C) having a carbonyl group is not particularly limited as long as it has a carbonyl group in its structure. More specifically, examples of functional groups having a carbonyl group include an amide group, a urethane group, a carboxy group, an acrylic group, and an ester group. The polymer (C) having a carbonyl group may have only one type of carbonyl group in its structure, or may have two or more types of carbonyl groups. Examples of the polymer (C) having a carbonyl group include polyester, polyacrylamide, polyurethane, polyacrylic acid, and polyacrylic acid ester. The polymer (C) having a carbonyl group may be used alone or in combination of two or more types. The content of the polymer (C) having a carbonyl group in the chemical conversion treatment liquid for aluminum-based metallic materials is not particularly limited, but is usually 1 to 1000 mg/L, and more preferably 100 to 600 mg/L, in terms of carbon. When two or more kinds of polymers (C) having a carbonyl group are used, the total content of the polymers (C) having a carbonyl group is regarded as the content of the polymer (C) having a carbonyl group.

(フッ素含有化合物(D))
本発明の一実施形態に係るアルミニウム系金属材料用化成処理液には、フッ素含有化合物(D)が含まれる。フッ素含有化合物(D)としては、例えば、フッ化水素酸、フッ化アンモニウム、フッ化水素アンモニウム、フッ化ゲルマニウム、フッ化カリウム、フッ化水素カリウム、フッ化鉄、ケイフッ化水素酸、フッ化ナトリウム、フッ化水素ナトリウム、ヘキサフルオロジルコニウム酸、ヘキサフルオロチタニウム酸、フッ化クロム(III)等が挙げられる。なお、金属化合物(a)又は3価クロム化合物(b)と、フッ素含有化合物(D)の双方に該当する化合物(例えば、ヘキサフルオロジルコニウム酸、ヘキサフルオロチタニウム酸、フッ化クロム(III)など)は、それぞれの化合物として機能する。フッ素含有化合物は1種のみを用いてもよく、2種以上を組合わせて用いてもよい。アルミニウム系金属材料用化成処理液中におけるフッ素含有化合物の含有量は、特に限定されないが、アルミニウム系金属材料用化成処理液全体の遊離フッ素イオン濃度として、通常3~100mg/Lであり、5~70mg/Lであることがより好ましい。遊離フッ素イオン濃度の測定は、市販のフッ素イオンメーター{イオン電極:フッ化物イオン複合電極F-2021(東亜ディーケーケー株式会社製)}等で行うことができる。
(Fluorine-containing compound (D))
The aluminum-based metal material chemical conversion treatment liquid according to one embodiment of the present invention contains a fluorine-containing compound (D). Examples of the fluorine-containing compound (D) include hydrofluoric acid, ammonium fluoride, ammonium hydrogen fluoride, germanium fluoride, potassium fluoride, potassium hydrogen fluoride, iron fluoride, hydrosilicic acid, sodium fluoride, sodium hydrogen fluoride, hexafluorozirconium acid, hexafluorotitanium acid, and chromium (III) fluoride. Compounds that fall under both the metal compound (a) or the trivalent chromium compound (b) and the fluorine-containing compound (D) (e.g., hexafluorozirconium acid, hexafluorotitanium acid, and chromium (III) fluoride) function as the respective compounds. Only one type of fluorine-containing compound may be used, or two or more types may be used in combination. The content of the fluorine-containing compound in the chemical conversion treatment solution for aluminum-based metallic materials is not particularly limited, but the free fluorine ion concentration in the entire chemical conversion treatment solution for aluminum-based metallic materials is usually 3 to 100 mg/L, and more preferably 5 to 70 mg/L. The free fluorine ion concentration can be measured using a commercially available fluoride ion meter (ion electrode: fluoride ion composite electrode F-2021 (manufactured by DKK-TOA Corporation)) or the like.

本発明の一実施形態に係るアルミニウム系金属材料用化成処理液のpHは、特に制限されるものではないが、好適には2.3~5.0であり、より好適には3.0~4.5である。pHの調整は酸又はアルカリ(例:水酸化ナトリウム、アンモニア、重炭酸アンモニウム、硝酸、硫酸、塩酸、フッ酸など)を添加することで行えばよい。ここで、本明細書におけるpHは、25℃における値を意味する。pHの測定は、例えば、ポータブル電気伝導率・pH計{WM-32EP(東亜ディーケーケー株式会社製)}等で行うことができる。 The pH of the chemical conversion treatment solution for aluminum-based metal materials according to one embodiment of the present invention is not particularly limited, but is preferably 2.3 to 5.0, and more preferably 3.0 to 4.5. The pH can be adjusted by adding an acid or alkali (e.g., sodium hydroxide, ammonia, ammonium bicarbonate, nitric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, hydrofluoric acid, etc.). Here, the pH in this specification means the value at 25°C. The pH can be measured, for example, with a portable electrical conductivity/pH meter {WM-32EP (manufactured by DKK-TOA Corporation)}, etc.

本発明の一実施形態に係るアルミニウム系金属材料用化成処理液において、6価CrでないCr元素(B)に対する金属元素(A)の質量比(A/B)を適切に調整することで、耐食性を向上させることができる。具体的には、A/Bが0.6~7.0であることが好ましく、0.6~4.2であることがより好ましく、0.6~1.67であることが更により好ましい。2種以上の金属元素(A)が化成処理液中に含まれる場合には、それらの合計含有量に基づいてA/Bを計算する。 In the chemical conversion treatment solution for aluminum-based metallic materials according to one embodiment of the present invention, the corrosion resistance can be improved by appropriately adjusting the mass ratio (A/B) of the metal element (A) to the non-hexavalent Cr element (B). Specifically, A/B is preferably 0.6 to 7.0, more preferably 0.6 to 4.2, and even more preferably 0.6 to 1.67. When two or more types of metal elements (A) are contained in the chemical conversion treatment solution, A/B is calculated based on their total content.

本発明の一実施形態に係るアルミニウム系金属材料用化成処理液において、更に、6価CrでないCr元素(B)に対するC元素の質量比(C/B)を適切に調整することで、耐食性を向上させることができる。具体的には、C/Bが0.5~20であることが好ましく、0.5~7.2であることがより好ましく、0.5~3.33であることが更により好ましい。 In the chemical conversion treatment solution for aluminum-based metallic materials according to one embodiment of the present invention, the corrosion resistance can be improved by appropriately adjusting the mass ratio (C/B) of C element to non-hexavalent Cr element (B). Specifically, C/B is preferably 0.5 to 20, more preferably 0.5 to 7.2, and even more preferably 0.5 to 3.33.

本発明の一実施形態に係るアルミニウム系金属材料用化成処理液において、更に、Zr、Ti、V及びCrの合計質量(Y)に対するカルボニル基を有するポリマー(C)の質量(X)の質量比(X/Y)を適切に調整することで、耐食性を向上させることができる。具体的には、X/Yが0.50~2.80であることが好ましく、0.50~1.76であることがより好ましく、0.50~1.25であることが更により好ましい。 In the chemical conversion treatment solution for aluminum-based metallic materials according to one embodiment of the present invention, the corrosion resistance can be improved by appropriately adjusting the mass ratio (X/Y) of the mass (X) of the polymer (C) having a carbonyl group to the total mass (Y) of Zr, Ti, V and Cr. Specifically, X/Y is preferably 0.50 to 2.80, more preferably 0.50 to 1.76, and even more preferably 0.50 to 1.25.

<<3.アルミニウム系金属材料の表面処理方法>>
本発明の一実施形態に係る化成皮膜付きアルミニウム系金属材料は、アルミニウム系金属材料用化成処理液にアルミニウム系金属材料を60秒間以上接触させる工程(i)(以下、「化成処理工程」と記載)と、前記工程(i)の後に、前記アルミニウム系金属材料を水で洗浄する工程(ii)(以下、「水洗処理工程」と記載)を含む表面処理方法により得ることができる。前記接触の方法は特に限定されず、例えば、浸漬処理法、スプレー処理法、流しかけ処理法又はこれらの組み合わせ等の方法を用いることができる。
<<3. Surface treatment method for aluminum-based metal materials>>
An aluminum-based metal material with a chemical conversion coating according to one embodiment of the present invention can be obtained by a surface treatment method including a step (i) of contacting an aluminum-based metal material with a chemical conversion treatment solution for aluminum-based metal materials for 60 seconds or more (hereinafter referred to as the "chemical conversion treatment step"), and a step (ii) of washing the aluminum-based metal material with water (hereinafter referred to as the "water washing treatment step") after the step (i). The method of contact is not particularly limited, and for example, a dipping treatment method, a spraying treatment method, a pouring treatment method, or a combination of these methods can be used.

前記化成処理工程において、前記接触時のアルミニウム系金属材料用化成処理液の温度は、30℃以上70℃以下の範囲内であることが好ましい。また、前記接触の時間は、60~600秒間の範囲内であることが好ましく、60~300秒間の範囲内であることがより好ましく、120~180秒間の範囲内であることが更により好ましい。前記化成処理工程の後は水洗処理工程を行う。また、前記化成処理工程又は前記化成処理工程後の水洗処理工程の後に、乾燥工程を行ってもよい。例えば、乾燥は30~250℃の雰囲気下で10~6000秒間行うことができる。 In the chemical conversion treatment step, the temperature of the chemical conversion treatment solution for aluminum-based metallic materials at the time of contact is preferably in the range of 30°C or higher and 70°C or lower. The contact time is preferably in the range of 60 to 600 seconds, more preferably in the range of 60 to 300 seconds, and even more preferably in the range of 120 to 180 seconds. After the chemical conversion treatment step, a water washing treatment step is performed. After the chemical conversion treatment step or the water washing treatment step following the chemical conversion treatment step, a drying step may be performed. For example, drying can be performed for 10 to 6000 seconds in an atmosphere of 30 to 250°C.

前記化成処理工程に先立って、必須ではないが通常、アルミニウム系金属材料に付着した油分、汚れを取り除くために、脱脂処理、湯洗、酸洗、溶剤洗浄等を適宜組み合わせて行う(以下、「洗浄工程」と記載)。前記脱脂処理の方法としては特に制限はなく、従来アルミニウム系金属材料の脱脂処理に慣用されている方法の中から、適宜選択することができる。脱脂処理の方法としては、例えば溶剤脱脂法(溶剤洗い法、溶剤蒸気洗浄法)、アルカリ脱脂法、電解アルカリ脱脂法、エマルション脱脂法等を用いることができる。前記洗浄工程を行ったアルミニウム系金属材料は、前記化成処理工程を行う前に水洗処理工程を行ってもよい。 Prior to the chemical conversion treatment step, although not essential, degreasing, hot water washing, pickling, solvent washing, etc. are usually performed in appropriate combination to remove oil and dirt adhering to the aluminum-based metal material (hereinafter referred to as the "cleaning step"). There are no particular limitations on the method of degreasing, and it can be appropriately selected from methods conventionally used in degreasing aluminum-based metal materials. Examples of degreasing methods that can be used include solvent degreasing (solvent washing, solvent vapor washing), alkaline degreasing, electrolytic alkaline degreasing, and emulsion degreasing. The aluminum-based metal material that has been subjected to the cleaning step may be subjected to a water washing step before the chemical conversion treatment step.

また、本発明の一実施形態に係る化成皮膜付きアルミニウム系金属材料の製造方法により製造した化成皮膜上に更に表面処理皮膜を有するアルミニウム系金属材料を製造する場合には、該化成皮膜の製造後に、表面処理皮膜を形成させるための工程を実施してもよい。この工程は複数回行い、1又は2以上の表面処理皮膜を形成させてもよい。さらに、上記化成処理工程後であって、表面処理皮膜を形成させるための工程を行う前に、1又は2以上の水洗処理工程を行ってもよい。水洗処理工程を行った場合には、その後に金属材料の表面を乾燥させる乾燥工程を行ってもよい。 When manufacturing an aluminum-based metal material having a surface treatment film on the chemical conversion film manufactured by the manufacturing method of an aluminum-based metal material with a chemical conversion film according to one embodiment of the present invention, a step for forming the surface treatment film may be carried out after the manufacturing of the chemical conversion film. This step may be carried out multiple times to form one or more surface treatment films. Furthermore, after the above-mentioned chemical conversion treatment step and before the step for forming the surface treatment film is carried out, one or more water washing steps may be carried out. If a water washing step is carried out, a drying step may be carried out thereafter to dry the surface of the metal material.

上記表面処理皮膜を形成させるための工程は、表面処理剤或いは塗料を用いて上記化成皮膜を有する金属材料の表面上に対して行われる。処理方法は特に限定されず、従来公知の方法、例えば、浸漬、カーテンフローコーティング、エアレススプレーコーティング、ホットスプレーコーティング、転がし塗り、電着塗装(例えば、カチオン電着塗装、アニオン電着塗装等)、静電(粉体)塗装、ローラーコーティング、ハケ塗り、バーコーティング、流動浸漬法等の方法を適用することができ、処理の後に必要に応じて焼き付け工程或いは乾燥工程を実施してもよい。 The process for forming the surface treatment film is carried out on the surface of the metal material having the chemical conversion film by using a surface treatment agent or paint. The treatment method is not particularly limited, and conventionally known methods such as immersion, curtain flow coating, airless spray coating, hot spray coating, rolling coating, electrocoating (e.g. cationic electrocoating, anionic electrocoating, etc.), electrostatic (powder) coating, roller coating, brush coating, bar coating, and fluidized bed immersion can be applied, and a baking process or drying process may be carried out after the treatment as necessary.

本発明の一実施形態に係る化成皮膜付きアルミニウム系材料の製造方法により製造した化成皮膜上に更に表面処理皮膜を有するアルミニウム系金属材料を製造する際に、親水性付与等の目的で表面処理剤を塗工してもよい。表面処理剤は樹脂を有する。樹脂としては、特に制限されるものではないが、ウレタン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、アミン樹脂、フェノール樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂、ポリカルボジイミド樹脂等を挙げることができる。なお、樹脂は、これらの樹脂の単重合物(単重合物の側鎖を他の化合物で変性させた変性物を含む。)であっても、これらの樹脂や変性物を得るための単量体を2種以上組み合わせて重合することで得られる共重合物であってもよい。これらのうち、アミノ基、アミド基、カルボキシ基、及びヒドロキシ基から選ばれる少なくとも一つの官能基を有する樹脂を用いることが好ましい。樹脂は、これらの官能基を1種のみ有するものであってもよいし、2種以上有するものであってもよい。また、表面処理剤は、樹脂を1種のみ配合してもよいし、2種以上を配合してもよい。表面処理剤は、樹脂の他、脱イオン水、水混和性溶媒等を適宜含有することができる。 When manufacturing an aluminum-based metal material having a surface treatment film on the chemical conversion film manufactured by the manufacturing method of an aluminum-based material with a chemical conversion film according to one embodiment of the present invention, a surface treatment agent may be applied for the purpose of imparting hydrophilicity. The surface treatment agent has a resin. The resin is not particularly limited, but examples thereof include urethane resin, polyvinyl alcohol resin, polyamide resin, epoxy resin, acrylic resin, amine resin, phenol resin, polyvinylpyrrolidone resin, polycarbodiimide resin, etc. The resin may be a homopolymer of these resins (including modified products in which the side chains of the homopolymers are modified with other compounds), or a copolymer obtained by combining and polymerizing two or more monomers to obtain these resins or modified products. Of these, it is preferable to use a resin having at least one functional group selected from an amino group, an amide group, a carboxy group, and a hydroxy group. The resin may have only one type of these functional groups, or may have two or more types. The surface treatment agent may contain only one type of resin, or may contain two or more types of resins. In addition to the resin, the surface treatment agent may contain deionized water, water-miscible solvents, etc. as appropriate.

本発明の一実施形態に係る化成皮膜付きアルミニウム系金属材料の用途は特に限定されないが、例えば、熱交換器、建材、自動車部材、電池材料等に使用される。 The applications of the aluminum-based metal material with a chemical conversion coating according to one embodiment of the present invention are not particularly limited, but may be used, for example, in heat exchangers, building materials, automotive components, battery materials, etc.

上記処理を施すことにより、化成皮膜付きアルミニウム系金属材料或いは更にその上に表面処理皮膜を有するアルミニウム系金属材料が得られる。好適な皮膜の膜厚は先述した通りである。化成皮膜上の表面処理皮膜は単層で構成されていてもよく、複数回上記処理を施すことにより複層で構成されていてもよい。 By carrying out the above treatment, an aluminum-based metal material with a chemical conversion coating or an aluminum-based metal material having a surface treatment coating thereon can be obtained. The suitable thickness of the coating is as described above. The surface treatment coating on the chemical conversion coating may be composed of a single layer, or may be composed of multiple layers by carrying out the above treatment multiple times.

以下、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

(1.アルミニウム系金属材料用表面処理剤の調製に用いた各原料)
表1に示す通り、金属化合物(a)として原料A1~A5、3価クロム化合物(b)として原料B1~B3、カルボニル基を有するポリマー(C)として原料C1~C4、フッ素含有化合物(D)として原料D1を用いた。
(1. Raw materials used in the preparation of the surface treatment agent for aluminum-based metal materials)
As shown in Table 1, raw materials A1 to A5 were used as metal compounds (a), raw materials B1 to B3 were used as trivalent chromium compounds (b), raw materials C1 to C4 were used as polymers having a carbonyl group (C), and raw material D1 was used as a fluorine-containing compound (D).

(2.アルミニウム系金属材料用表面処理剤)
表1に示した原料を用い、表2に示した濃度となるように各原料を水に配合して混合し、アルミニウム系金属材料用表面処理剤1~23を得た。
(2. Surface treatment agents for aluminum-based metal materials)
The raw materials shown in Table 1 were mixed with water to give the concentrations shown in Table 2, to obtain surface treatment agents 1 to 23 for aluminum-based metallic materials.

なお、表2に示した、金属化合物(a)の含有量(Y1)は金属換算質量濃度であり、3価クロム化合物(b)の含有量(Y3)はクロム換算質量濃度であり、カルボニル基を有するポリマー(C)の含有量(X)はポリマー自体の質量濃度である。 In addition, the content (Y1) of the metal compound (a) shown in Table 2 is the mass concentration converted into metal, the content (Y3) of the trivalent chromium compound (b) is the mass concentration converted into chromium, and the content (X) of the polymer (C) having a carbonyl group is the mass concentration of the polymer itself.

<遊離フッ素イオン濃度の測定>
各アルミニウム系金属材料用表面処理剤中の遊離フッ素イオン濃度を、市販のフッ素イオンメーター{イオン電極:フッ化物イオン複合電極F-2021(東亜ディーケーケー株式会社製)}を用いて測定した。結果を表2に示す。
<Measurement of free fluoride ion concentration>
The free fluorine ion concentration in each surface treatment agent for aluminum-based metallic materials was measured using a commercially available fluorine ion meter (ion electrode: fluoride ion composite electrode F-2021 (manufactured by DKK-TOA Corporation)). The results are shown in Table 2.

(3.アルミニウム系金属材料の表面処理)
<実施例1(化成処理)>
60℃に加温したアルカリ脱脂剤(日本パーカライジング製ファインクリーナー315Eの20g/Lの水溶液)中に、70mm×75mm×0.8mmtの平板状の純アルミニウム材(JIS H 4000:2014に規定されるA1050P)を3分間浸漬し、次いで脱イオン水にて表面をすすぎ、清浄化した。その後、アンモニア水を用いてpH3.7に調整した温度53℃の表面処理剤1に前記清浄化した純アルミニウム材を60秒間浸漬した。その後、前記純アルミニウム材を表面処理剤1から取り出して脱イオン水にて水洗した後に、電気オーブンにて乾燥(80℃で5分間)し、化成皮膜付きアルミニウム系金属材料を得た。
(3. Surface treatment of aluminum-based metal materials)
Example 1 (chemical conversion treatment)
A 70 mm x 75 mm x 0.8 mmt flat pure aluminum material (A1050P as specified in JIS H 4000:2014) was immersed for 3 minutes in an alkaline degreaser (a 20 g/L aqueous solution of Fine Cleaner 315E manufactured by Nippon Parkerizing) heated to 60 ° C., and then the surface was rinsed and cleaned with deionized water. The cleaned pure aluminum material was then immersed for 60 seconds in a surface treatment agent 1 at a temperature of 53 ° C., which had been adjusted to pH 3.7 using ammonia water. The pure aluminum material was then removed from the surface treatment agent 1 and washed with deionized water, and then dried in an electric oven (80 ° C. for 5 minutes) to obtain an aluminum-based metal material with a chemical conversion coating.

<実施例2~17及び比較例1~6(化成処理)>
表3に記載の条件に変更した以外は実施例1と同様の条件で化成処理を行い、実施例2~17及び比較例1~6の化成皮膜付きアルミニウム系金属材料を得た。
<Examples 2 to 17 and Comparative Examples 1 to 6 (chemical conversion treatment)>
Chemical conversion treatment was carried out under the same conditions as in Example 1 except that the conditions were changed to those shown in Table 3, to obtain aluminum-based metallic materials with chemical conversion coatings of Examples 2 to 17 and Comparative Examples 1 to 6.

<比較例7~9(塗装)>
実施例1と同様の条件で清浄化した表3に記載の純アルミニウム材を表面処理剤12、16又は23に常温(約25℃)で20秒間浸漬し、その後、水洗せずに前記純アルミニウム材を表面処理剤12、16又は23からそれぞれ取り出して、電気オーブンにて焼き付け乾燥(150℃で6分間)した。このようにして、比較例7~9の塗膜付きアルミニウム系金属材料を得た。
<Comparative Examples 7 to 9 (painting)>
The pure aluminum materials shown in Table 3, which had been cleaned under the same conditions as in Example 1, were immersed in surface treatment agent 12, 16 or 23 at room temperature (about 25° C.) for 20 seconds, and then, without rinsing with water, the pure aluminum materials were taken out of surface treatment agent 12, 16 or 23, respectively, and baked and dried in an electric oven (at 150° C. for 6 minutes). In this way, the aluminum-based metal materials with coatings of Comparative Examples 7 to 9 were obtained.

(4.表面処理アルミニウム材に対する分析)
実施例1~17、比較例1~9の表面処理アルミニウム材の皮膜に含まれる、単位面積当たりの、金属の質量及び炭素質量を以下の方法で測定した。測定結果を表4に示す。
(4. Analysis of surface-treated aluminum materials)
The mass of metal and the mass of carbon per unit area contained in the coating of the surface-treated aluminum material of Examples 1 to 17 and Comparative Examples 1 to 9 were measured by the following method. The measurement results are shown in Table 4.

また、実施例1~17、比較例1~9の表面処理アルミニウム材に含まれる各元素の皮膜厚さ方向における濃化位置(表層側又は基材側)を以下の方法で測定した。測定結果を表4に示す。なお、表層側と基材側の間の位置に濃化するケースもあり、すべての元素が表層側と基材側の何れかに濃化するわけではない。 In addition, the concentrated position (surface side or substrate side) in the coating thickness direction of each element contained in the surface-treated aluminum materials of Examples 1 to 17 and Comparative Examples 1 to 9 was measured by the following method. The measurement results are shown in Table 4. Note that there were cases where the elements were concentrated in a position between the surface side and the substrate side, and not all elements were concentrated on either the surface side or the substrate side.

また、実施例1~17、比較例1~9の表面処理アルミニウム材のポリマーの分子構造について、カルボニル基の有無を以下の方法で測定した。測定結果を表4に示す。 The presence or absence of carbonyl groups in the molecular structures of the polymers in the surface-treated aluminum materials of Examples 1 to 17 and Comparative Examples 1 to 9 was measured using the following method. The measurement results are shown in Table 4.

また、実施例1~17、比較例1~9の表面処理アルミニウム材の皮膜について、F元素の有無を以下の方法で測定した。測定結果を表4に示す。 The presence or absence of F element was measured for the coatings of the surface-treated aluminum materials of Examples 1 to 17 and Comparative Examples 1 to 9 using the following method. The measurement results are shown in Table 4.

また、実施例1~17、比較例1~9の表面処理アルミニウム材について、6価クロムの有無を以下の方法で測定した。測定結果を表4に示す。 The presence or absence of hexavalent chromium was measured for the surface-treated aluminum materials of Examples 1 to 17 and Comparative Examples 1 to 9 using the following method. The measurement results are shown in Table 4.

また、実施例1~17、比較例1~9の表面処理アルミニウム材について、皮膜の膜厚を以下の方法で測定した。測定結果を表4に示す。 The thickness of the coating was measured for the surface-treated aluminum materials of Examples 1 to 17 and Comparative Examples 1 to 9 using the following method. The measurement results are shown in Table 4.

<単位面積当たりの金属の質量>
単位面積当たりの金属の質量(Zr、V、Ti、Cr)は、予め各金属について皮膜中の含有量を変えて作成した検量線に基づき、走査型蛍光X線分析装置{ZSX primus II(株式会社リガク製)}を用いて測定し、測定された金属質量をエックス線の照射面積(π×15×15mm2)で除することで算出した。エックス線照射径は30mmφとした。表面処理アルミニウム材を3.2cm角に裁断したものを分析試料とし、3点の試料の平均値を測定値とした。
<Mass of metal per unit area>
The mass of metals (Zr, V, Ti, Cr) per unit area was measured using a scanning X-ray fluorescence analyzer (ZSX primus II (manufactured by Rigaku Corporation)) based on a calibration curve prepared in advance by changing the content of each metal in the coating, and the measured metal mass was calculated by dividing the measured metal mass by the X-ray irradiation area (π×15×15 mm2 ). The X-ray irradiation diameter was 30 mmφ. The surface-treated aluminum material was cut into 3.2 cm squares as the analysis sample, and the average value of three samples was taken as the measurement value.

<単位面積当たりの炭素質量>
単位面積当たりの炭素換算質量は、固体試料燃焼装置を付属させた全有機炭素計{TOC-L(株式会社島津製作所製)}を用い、表面処理アルミニウム材中に含まれる有機物を炉温700℃で完全燃焼させ、標準試料を用いて事前に作製した検量線から炭素質量を測定し、測定された炭素質量を測定に用いた表面処理アルミニウム材の表面積(投影面積)で除することで算出した。表面処理アルミニウム材を7.5mmφに裁断したものを分析試料とし、5点の試料の平均値を測定値とした。
<Carbon mass per unit area>
The carbon equivalent mass per unit area was calculated by using a total organic carbon meter (TOC-L (Shimadzu Corporation)) equipped with a solid sample combustion device to completely combust organic matter contained in the surface-treated aluminum material at a furnace temperature of 700°C, measuring the carbon mass from a calibration curve prepared in advance using a standard sample, and dividing the measured carbon mass by the surface area (projected area) of the surface-treated aluminum material used in the measurement. The surface-treated aluminum material was cut into pieces of 7.5 mmφ to serve as an analytical sample, and the average value of five samples was taken as the measured value.

<カルボニル基の有無>
フーリエ変換赤外分光光度計(FT-IR){Spectrum Two(パーキンエルマー製)}に角度可変反射アクセサリーを装着し、反射法により測定した。測定は赤外光入射角45°、分解能4cm-1、積算回数32回、波数範囲400~4000cm-1、25℃の温度で行った。得られた赤外吸収スペクトルから、カルボニル基に由来する吸収ピーク(2000~1500cm-1)の有無を確認した。測定箇所によるバラツキを考慮し、無作為に選定した表面処理アルミニウム材上の3点より得られた結果を基にカルボニル基の有無を評価した。この時、3点中2点以上の測定箇所でカルボニル基のピークが確認された場合をカルボニル基「有」とした。
<Presence or absence of carbonyl group>
A variable angle reflection accessory was attached to a Fourier transform infrared spectrophotometer (FT-IR) {Spectrum Two (manufactured by PerkinElmer)}, and measurements were performed by the reflection method. The measurements were performed at an infrared light incidence angle of 45°, a resolution of 4 cm −1 , an accumulation count of 32, a wave number range of 400 to 4000 cm −1 , and a temperature of 25° C. From the obtained infrared absorption spectrum, the presence or absence of an absorption peak (2000 to 1500 cm −1 ) due to carbonyl groups was confirmed. Taking into account the variation depending on the measurement location, the presence or absence of carbonyl groups was evaluated based on the results obtained from three randomly selected points on the surface-treated aluminum material. At this time, if a carbonyl group peak was confirmed at two or more measurement points out of the three points, the carbonyl group was deemed to be “present”.

<皮膜の傾斜構造の分析>
マーカス型高周波グロー放電発光表面分析装置(GD-OES)による各元素の発光強度分析は、株式会社堀場製作所製のJY-5000RFの装置を用い実施した。GD-OES分析は、測定範囲10mmφ、パルススパッタモードでアルゴンスパッタリングにより測定した。表面処理アルミニウム材の最表面を測定開始位置とし、最表面から母材であるアルミニウム材に向かって、深さ2.5mmの位置まで0.8nm毎に測定した。化成皮膜の最表面から深さ方向に20nmまでの深さ範囲を「表層側」、最表面から5nmまでの深さ範囲におけるAl強度の平均値と比較して、Al強度が最初に5倍に到達する深さ以降の深さ範囲を「基材側」と定義した際に、各皮膜成分の強度が測定範囲において最大値を示した(濃化した)位置を調査した。測定箇所によるバラツキを考慮し、無作為に選定した表面処理アルミニウム材上の3点における分析結果を基に傾斜構造を評価した。このとき、3点中2点以上の箇所で同様の傾斜構造が得られることを確認した。
<Analysis of the gradient structure of the film>
The emission intensity analysis of each element by a Marcus-type high-frequency glow discharge optical emission surface analyzer (GD-OES) was carried out using a JY-5000RF device manufactured by Horiba, Ltd. The GD-OES analysis was performed by argon sputtering in a pulse sputtering mode with a measurement range of 10 mmφ. The outermost surface of the surface-treated aluminum material was used as the measurement start position, and measurements were performed every 0.8 nm from the outermost surface toward the aluminum material, which is the base material, to a depth of 2.5 mm. The depth range from the outermost surface of the chemical conversion coating to 20 nm in the depth direction was defined as the "surface side", and the depth range from the outermost surface to the depth range of 5 nm from the outermost surface was defined as the "substrate side", and the depth range from the depth at which the Al intensity first reaches 5 times was defined as the "substrate side". The positions at which the intensity of each coating component showed the maximum value (concentration) in the measurement range were investigated. Considering the variation due to the measurement location, the gradient structure was evaluated based on the analysis results at three randomly selected points on the surface-treated aluminum material. At this time, it was confirmed that a similar gradient structure was obtained at two or more points out of the three points.

<皮膜中のフッ素の分析>
走査型蛍光エックス線分析装置{ZSX primus II(株式会社リガク製)}を用い、Be~Uの元素の蛍光エックス線を検出できる波長範囲を操作することにより、表面処理アルミニウム材の皮膜中にF元素が検出されるか否かを調査した。なお、管球はRhを用い、分析試料のエックス線照射面積は30mmφとした。表面処理アルミニウム材を3.2cm角に裁断したものを分析試料とし、3点の試料を分析した。この時、3点中2点以上の測定箇所でフッ素のピークが確認された場合をフッ素「検出」とし、確認されなかった場合をフッ素「未検出」とした。
<Analysis of fluorine in coating>
Using a scanning X-ray fluorescence analyzer {ZSX primus II (manufactured by Rigaku Corporation)}, the wavelength range in which fluorescent X-rays of elements Be to U can be detected was adjusted to investigate whether or not F element was detected in the coating of the surface-treated aluminum material. A Rh tube was used, and the X-ray irradiation area of the analysis sample was 30 mmφ. The surface-treated aluminum material was cut into 3.2 cm square pieces to serve as analysis samples, and three samples were analyzed. At this time, if fluorine peaks were confirmed at two or more measurement points out of the three points, it was determined that fluorine was "detected," and if not, it was determined that fluorine was "not detected."

<6価クロムの分析>
JIS H8625-1993準拠のジフェニルカルバジド発色法による6価クロム溶出量試験を行い、表面処理アルミニウム材に6価クロムが検出されるか否かを確認した。その結果、0.05mg/L以上の場合を6価クロム「検出」とし、0.05mg/L未満の場合を6価クロム「未検出」とした。
<Analysis of hexavalent chromium>
A hexavalent chromium elution test was conducted using the diphenylcarbazide coloring method in accordance with JIS H8625-1993 to confirm whether hexavalent chromium was detected in the surface-treated aluminum material. As a result, hexavalent chromium was recorded as "detected" when it was 0.05 mg/L or more, and as "not detected" when it was less than 0.05 mg/L.

<皮膜の膜厚>
GD-OESの分析結果から膜厚を測定した。膜厚は最表面から5nmまでの深さ範囲におけるAl強度の平均値と比較して、Al強度が最初に10倍に到達するまでを皮膜とし、その際のスパッタ時間(秒)をSiのスパッタ速度(40nm/秒)で乗することで算出した。
<Film thickness>
The thickness was measured from the results of the GD-OES analysis. The thickness was calculated by multiplying the sputtering time (seconds) at which the Al intensity first reached 10 times the average value of the Al intensity in the depth range of 5 nm from the outermost surface by the sputtering rate of Si (40 nm/second).

(5.表面処理アルミニウム材に対する耐食性試験)
<中性環境における耐食性(塩水噴霧試験)>
実施例1~17、比較例1~9の表面処理アルミニウム材に中性塩水噴霧試験(JIS-Z2371:2015)を行った。評価時間は720時間とした。乾燥後、表面処理アルミニウム材の表面に発生した白錆の割合を目視で測定した。白錆の割合は、観察部位の面積に対する白錆が発生した面積の割合である。評価基準は以下の通りである。評価結果を表4に示す。
<評価基準>
5 白錆の割合 10%以下
4 白錆の割合 10%超~30%以下
3 白錆の割合 30%超~50%以下
2 白錆の割合 50%超~70%以下
1 白錆の割合 70%超
(5. Corrosion resistance test for surface-treated aluminum materials)
<Corrosion resistance in neutral environments (salt spray test)>
A neutral salt spray test (JIS-Z2371:2015) was conducted on the surface-treated aluminum materials of Examples 1 to 17 and Comparative Examples 1 to 9. The evaluation time was 720 hours. After drying, the proportion of white rust that had developed on the surface of the surface-treated aluminum material was measured visually. The proportion of white rust is the proportion of the area where white rust has developed relative to the area of the observed portion. The evaluation criteria are as follows. The evaluation results are shown in Table 4.
<Evaluation criteria>
5 Percentage of white rust: 10% or less 4 Percentage of white rust: over 10% to 30% or less 3 Percentage of white rust: over 30% to 50% or less 2 Percentage of white rust: over 50% to 70% or less 1 Percentage of white rust: over 70%

<酸性環境における耐食性[SWAAT試験(Sea Water Acidified Test)]>
実施例1~17、比較例1~9の表面処理アルミニウム材にSWAAT試験(ASTM G85 Annex2)を行った。評価サイクル数は240サイクルとした。乾燥後、表面処理アルミニウム材の表面に発生した白錆の割合を目視で測定した。白錆の割合は、観察部位の面積に対する白錆が発生した面積の割合である。評価基準は以下の通りである。評価結果を表4に示す。
<評価基準>
5 白錆の割合 10%以下
4 白錆の割合 10%超~30%以下
3 白錆の割合 30%超~50%以下
2 白錆の割合 50%超~70%以下
1 白錆の割合 70%超
<Corrosion resistance in acidic environments [SWAAT test (Sea Water Acidified Test)]>
The surface-treated aluminum materials of Examples 1 to 17 and Comparative Examples 1 to 9 were subjected to a SWAAT test (ASTM G85 Annex 2). The number of evaluation cycles was 240. After drying, the proportion of white rust that had developed on the surface of the surface-treated aluminum material was measured visually. The proportion of white rust is the proportion of the area where white rust has developed to the area of the observed portion. The evaluation criteria are as follows. The evaluation results are shown in Table 4.
<Evaluation criteria>
5 Percentage of white rust: 10% or less 4 Percentage of white rust: over 10% to 30% or less 3 Percentage of white rust: over 30% to 50% or less 2 Percentage of white rust: over 50% to 70% or less 1 Percentage of white rust: over 70%

<Cuを含む酸性環境における耐食性(キャス試験)>
実施例1~17、比較例1~9の表面処理アルミニウム材にキャス試験(JIS-Z2371:2015)を行った。評価時間は24時間とした。乾燥後、表面処理アルミニウム材の表面に発生した白錆の割合を目視で測定した。白錆の割合は、観察部位の面積に対する白錆が発生した面積の割合である。評価基準は以下の通りである。評価結果を表4に示す。
<評価基準>
5 白錆の割合 10%以下
4 白錆の割合 10%超~30%以下
3 白錆の割合 30%超~50%以下
2 白錆の割合 50%超~70%以下
1 白錆の割合 70%超
<Corrosion resistance in acidic environments containing Cu (CAS test)>
The CASS test (JIS-Z2371:2015) was carried out on the surface-treated aluminum materials of Examples 1 to 17 and Comparative Examples 1 to 9. The evaluation time was 24 hours. After drying, the proportion of white rust that had occurred on the surface of the surface-treated aluminum material was measured visually. The proportion of white rust is the proportion of the area where white rust has occurred to the area of the observed portion. The evaluation criteria are as follows. The evaluation results are shown in Table 4.
<Evaluation criteria>
5 Percentage of white rust: 10% or less 4 Percentage of white rust: over 10% to 30% or less 3 Percentage of white rust: over 30% to 50% or less 2 Percentage of white rust: over 50% to 70% or less 1 Percentage of white rust: over 70%

以上、本発明については、具体的な実施例を参照して詳細に説明してきたが、本発明の趣旨及び範囲から離れることなく、種々の変更、改変を施すことができることは当業者には明らかである。 The present invention has been described in detail above with reference to specific examples, but it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the present invention.

Claims (9)

アルミニウム系金属材料の表面に、Zr、Ti及びVからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属元素(A)を1mg/m2~160mg/m2と、6価CrでないCr元素(B)を5~50mg/m2と、C元素を6~100mg/m2と、を含む化成皮膜を有し、前記6価CrでないCr元素(B)に対する前記金属元素(A)の質量比(A/B)が1.45~5.0であり、前記6価CrでないCr元素(B)に対するC元素の質量比(C/B)が0.15~7.2である、化成皮膜付きアルミニウム系金属材料。 An aluminum-based metallic material with a chemical conversion coating has a surface thereof comprising a chemical conversion coating containing 1 mg/ m2 to 160 mg/ m2 of at least one metal element (A) selected from the group consisting of Zr, Ti and V, 5 to 50 mg/ m2 of a Cr element (B) that is not a hexavalent Cr, and 6 to 100 mg/ m2 of a C element, wherein the mass ratio (A/B) of the metal element (A) to the Cr element (B) that is not a hexavalent Cr is 1.45 to 5.0, and the mass ratio (C/B) of the C element to the Cr element (B) that is not a hexavalent Cr is 0.15 to 7.2. 前記化成皮膜のC元素がカルボニル基を有するポリマー由来である請求項1に記載の化成皮膜付きアルミニウム系金属材料。 The aluminum-based metal material with a chemical conversion coating according to claim 1, wherein the C element of the chemical conversion coating is derived from a polymer having a carbonyl group. 前記化成皮膜中にF元素を含む、請求項1又は2に記載の化成皮膜付きアルミニウム系金属材料。 The aluminum-based metal material with a chemical conversion coating according to claim 1 or 2, wherein the chemical conversion coating contains an F element. マーカス型高周波グロー放電発光表面分析装置(GD-OES)による発光強度分析において、最表面から20nm以内の深さ範囲を表層側と定義し、最表面から5nmまでの深さ範囲におけるAl強度の平均値と比較して、Al強度が最初に5倍に到達する深さ以降の深さ範囲を基材側と定義すると、
C元素及びO元素が表層側で最大強度を示し、前記金属元素(A)及び前記6価CrでないCr元素(B)から選ばれる少なくとも1種が基材側で最大強度を示す、請求項1又は2に記載の化成皮膜付きアルミニウム系金属材料。
In the emission intensity analysis using a Marcus-type high-frequency glow discharge optical emission surface analyzer (GD-OES), the depth range within 20 nm from the outermost surface is defined as the surface side, and the depth range beyond the depth at which the Al intensity first reaches 5 times the average value of the Al intensity in the depth range from the outermost surface to 5 nm is defined as the substrate side.
3. The aluminum-based metal material with a chemical conversion coating according to claim 1 or 2, wherein the C element and the O element show maximum strength on the surface layer side, and at least one element selected from the metal element (A) and the Cr element (B) that is not hexavalent Cr shows maximum strength on the substrate side.
ジルコニウム化合物、チタニウム化合物及びバナジウム化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の金属化合物(a)と、3価クロム化合物(b)と、カルボニル基を有するポリマー(C)と、フッ素含有化合物(D)と、を含むアルミニウム系金属材料用化成処理液。 A chemical conversion treatment solution for aluminum-based metal materials, comprising at least one metal compound (a) selected from the group consisting of zirconium compounds, titanium compounds, and vanadium compounds, a trivalent chromium compound (b), a polymer (C) having a carbonyl group, and a fluorine-containing compound (D). 6価CrでないCr元素(B)に対するZr、Ti及びVからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属元素(A)の質量比(A/B)が0.6~7.0であり、前記6価CrでないCr元素(B)に対するC元素の質量比(C/B)が0.5~20である、請求項5に記載のアルミニウム系金属材料用化成処理液。 The chemical conversion treatment solution for aluminum-based metallic materials according to claim 5, wherein the mass ratio (A/B) of at least one metal element (A) selected from the group consisting of Zr, Ti and V to the Cr element (B) that is not hexavalent Cr is 0.6 to 7.0, and the mass ratio (C/B) of the C element to the Cr element (B) that is not hexavalent Cr is 0.5 to 20. Zr、Ti、V及びCrの合計質量(Y)に対する前記カルボニル基を有するポリマー(C)の質量(X)の質量比(X/Y)が、0.50~2.80である、請求項5又は6に記載のアルミニウム系金属材料用化成処理液。 The chemical conversion treatment solution for aluminum-based metallic materials according to claim 5 or 6, wherein the mass ratio (X/Y) of the mass (X) of the polymer (C) having a carbonyl group to the total mass (Y) of Zr, Ti, V and Cr is 0.50 to 2.80. 請求項5又は6に記載のアルミニウム系金属材料用化成処理液にアルミニウム系金属材料を60秒間以上接触させる工程(i)と、
前記工程(i)の後に、前記アルミニウム系金属材料を水で洗浄する工程(ii)と、
を含む、アルミニウム系金属材料の表面処理方法。
A step (i) of contacting an aluminum-based metallic material with the chemical conversion treatment solution for an aluminum-based metallic material according to claim 5 or 6 for 60 seconds or more;
After the step (i), a step (ii) of washing the aluminum-based metallic material with water;
The surface treatment method of the aluminum-based metal material includes the steps of:
工程(i)において、アルミニウム系金属材料用化成処理液にアルミニウム系金属材料を接触させる時間が60秒~600秒間である請求項8に記載のアルミニウム系金属材料の表面処理方法。 The method for surface treatment of an aluminum-based metal material according to claim 8, wherein in step (i), the aluminum-based metal material is brought into contact with the chemical conversion treatment solution for aluminum-based metal materials for a period of 60 to 600 seconds.
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JP3319831B2 (en) * 1993-09-22 2002-09-03 日本パーカライジング株式会社 Autodeposition type surface treatment agent for metal material and surface treatment method
JP4357059B2 (en) * 1999-12-21 2009-11-04 日本パーカライジング株式会社 Aluminum-containing metal heat exchanger with excellent long-term corrosion resistance and manufacturing method
JP2004035988A (en) * 2002-07-08 2004-02-05 Furukawa Sky Kk Non-chrome type aluminum base treatment material with excellent coating adhesion
US8273190B2 (en) * 2009-05-29 2012-09-25 Bulk Chemicals, Inc. Method for making and using chromium III salts
JP5860583B2 (en) * 2010-01-29 2016-02-16 日本パーカライジング株式会社 Metal surface treatment agent and metal surface treatment method
CN102741454B (en) * 2010-01-29 2015-01-21 日本帕卡濑精株式会社 Metal surface treatment agent and metal surface treatment method
JP5889561B2 (en) * 2011-07-15 2016-03-22 日本パーカライジング株式会社 Water-based metal surface treatment agent and metal material with surface coating
JP6395376B2 (en) * 2013-12-25 2018-09-26 日本パーカライジング株式会社 Water-based chemical conversion treatment agent for aluminum or aluminum alloy, chemical conversion treatment method, and chemical-treated aluminum and aluminum alloy

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