JP2006321957A - Aqueous surface-treating agent for environmental response type pre-coated metal material and surface-treating method - Google Patents

Aqueous surface-treating agent for environmental response type pre-coated metal material and surface-treating method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a non-chromium based aqueous surface-treating agent useful as a substrate-treating agent for forming pre-coated metal materials having excellent coating adhesiveness, corrosion resistance and coin scratch resistance. <P>SOLUTION: This aqueous surface-treating agent for environmental response type pre-coated metal materials contains a silane coupling agent (A) and a vanadium-containing compound and/or tungsten-containing compound (B) in a vanadium atom and/or tungsten atom/(A) solid content mass ratio of 0.1/100 to 40/100. The coating adhesiveness and the coin scratch resistance are further improved by further compounding the surface-treating agent with water-dispersible silica (C). When an amino functional group-containing silane coupling agent is used, coating adhesiveness is excellent. When an amino group (primary or secondary)-containing silane coupling agent and a silane coupling agent having an epoxy group bound to adjacent carbon atoms are together used, the corrosion resistance is further improved. A method for treating the surface of an environmental response type pre-coated metal material is characterized by coating the surface of the metal material with the aqueous surface-treating agent and then drying the coated aqueous surface-treating agent to form the dried coating film of 0.01 to 1 g/m<SP>2</SP>. A method for producing a non-chromium-based pre-coated metal material is characterized by applying a chromium-free top coating to the metal material surface-treated by the surface-treating method. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、塗装密着性、耐食性及び耐コインスクラッチ性に優れるプレコート金属材料を作製するための下地処理剤として有用なノンクロム系水系表面処理剤、並びに処理方法及びノンクロム系プレコート金属材料の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a non-chromium-based aqueous surface treatment agent useful as a base treatment agent for producing a pre-coated metal material excellent in coating adhesion, corrosion resistance, and coin scratch resistance, a treatment method, and a method for producing a non-chromium-based pre-coated metal material. Is.

家電用、建材用、自動車用などの部品に、加工後塗装されていた従来のポスト塗装製品はリン酸塩などの前処理が多く施されているが、近年特に家電用に関しては、このような前処理に代わって、着色した有機皮膜を被覆したプレコート金属板が使用されるようになってきている。この金属板は、下地処理を施した金属板およびめっき金属板に有機皮膜を被覆したもので、美観を有しながら、加工性を有し、耐食性が良好であるという特性を有している。   Conventional post-painted products that have been painted after processing on parts for home appliances, building materials, automobiles, etc. have been subjected to many pre-treatments such as phosphates. Instead of pretreatment, precoated metal sheets coated with a colored organic film have been used. This metal plate is obtained by coating an organic film on a metal plate and a plated metal plate that have been subjected to a base treatment, and has the characteristics of having good workability and good corrosion resistance while having an aesthetic appearance.

例えば、特許文献1には、特定のクロメート処理液を塗布し、水洗することなく乾燥することで端面耐食性を改善したプレコート鋼板が開示されている。このようなクロムを含有する下地処理を施したプレコート鋼板は、クロメート処理、有機皮膜の複合効果によって耐食性と共に、加工性、塗装密着性を有し、加工後塗装を省略して、生産性向上や品質改良を目的としており、現在では汎用的に使用されている。しかしながら、クロメート処理皮膜及びクロム系防錆顔料を含む有機皮膜から溶出する可能性のある6価クロムの毒性問題から、最近ではノンクロム防錆処理、ノンクロム有機皮膜に対する要望が高まっている。   For example, Patent Document 1 discloses a pre-coated steel sheet in which end face corrosion resistance is improved by applying a specific chromate treatment liquid and drying without washing. Pre-coated steel sheets with such chromium-containing ground treatment have corrosion resistance and workability and paint adhesion due to the combined effects of chromate treatment and organic coating, and omit post-processing coating to improve productivity. It is intended for quality improvement and is currently used for general purposes. However, due to the toxicity problem of hexavalent chromium that may be eluted from the chromate-treated film and the organic film containing the chromium-based rust-preventive pigment, recently there has been a growing demand for non-chromium anti-rust treatment and non-chromium organic film.

プレコート鋼板の下地処理に求められる第1の特性は塗装密着性であり、下層である下地金属及び上層であるプライマー等との2つの界面ともに良好に密着することが求められる。この塗装密着性は沸騰水に所定時間浸漬後に評価する場合もあり、これを特に塗装二次密着性と呼び、沸騰水に浸漬する前の塗装密着性である塗装一次密着性と区別する。これら1次、2次の密着性とも、後加工により複雑な形状物に加工されることを前提とするプレコート鋼板には必須の極めて重要な特性である。T曲げ試験は極めて厳しい試験として、プレコート鋼板の密着性評価に用いられる。   The first characteristic required for the pretreatment of the precoated steel sheet is coating adhesion, and it is required that the two interfaces with the underlying metal as the lower layer and the primer as the upper layer adhere well. This coating adhesion may be evaluated after being immersed in boiling water for a predetermined time. This is particularly called secondary coating adhesion, and is distinguished from coating primary adhesion which is coating adhesion before being immersed in boiling water. Both the primary and secondary adhesion properties are extremely important characteristics essential for pre-coated steel sheets that are premised on being processed into complicated shapes by post-processing. The T-bending test is an extremely severe test and is used for evaluating the adhesion of precoated steel sheets.

プレコート鋼板の下地処理に求められる第2の特性として、耐コインスクラッチ性が挙げられる。これは密着性のみでなく、下地処理の皮膜硬度などにも影響される特性である。   As a second characteristic required for the pretreatment of the precoated steel sheet, there is a coin scratch resistance. This is a characteristic influenced not only by adhesion but also by the film hardness of the ground treatment.

プレコート鋼板の下地処理に求められる第3の特性として、耐食性が挙げられる。プレコート鋼板の場合、通常、鋼板の上に順に、下地処理、プライマー塗布処理、そしてトップコート塗布処理を行う。従来のクロメート処理を施したプレコート鋼板の場合、下地処理層のみでなく、プライマー層にもクロメートを含有する。特に通常0.5μmを越えて使用されることのない下地処理に比べ、3〜10μmと厚く使用されるプライマー層は多くのクロム成分を防錆顔料として含有し、プレコート鋼板に対する耐食性付与の主たる役割を担っている。ところが、クロムを含有しないプレコート鋼板におけるプライマーは、クロム系防錆顔料を含むプライマーに到底及ばない耐食性しか付与できないのが実状である。そのため、ノンクロメートのプレコート鋼板において、下地処理部分は耐食性付与の役割を従来のクロメートシステム以上にむしろ担っていると言える。   The third characteristic required for the pretreatment of the precoated steel sheet is corrosion resistance. In the case of a pre-coated steel plate, usually, a base treatment, a primer coating treatment, and a top coat coating treatment are sequentially performed on the steel plate. In the case of a precoated steel sheet subjected to conventional chromate treatment, chromate is contained not only in the base treatment layer but also in the primer layer. In particular, the primer layer, which is used as thick as 3 to 10 μm, contains many chromium components as anti-corrosion pigments, as compared to the base treatment that is not normally used exceeding 0.5 μm, and plays a major role in imparting corrosion resistance to precoated steel sheets. Is responsible. However, the actual condition is that the primer in the precoated steel sheet not containing chromium can only provide corrosion resistance that does not reach the primer containing the chromium-based rust preventive pigment. Therefore, it can be said that in the non-chromate pre-coated steel sheet, the base treatment part plays a role of imparting corrosion resistance rather than the conventional chromate system.

また、プレコート鋼板には、例えば電子レンジの外板のように耐熱性が要求される用途もあり、一般に樹脂は熱に対し弱く加熱履歴後の密着性を劣化させる要因となるため、この場合の下地には樹脂を含まないものが望まれる。   In addition, the pre-coated steel sheet also has applications that require heat resistance, such as the outer plate of a microwave oven, and in general, the resin is weak against heat and causes deterioration in adhesion after heating history. It is desired that the base does not contain a resin.

クロメート処理に代わる非クロム系防錆処理方法として特許文献2には、タンニン酸とシランカップリング剤を含有する水溶液で亜鉛及び亜鉛合金を表面処理することで、耐白錆性及び塗料密着性を向上させる技術が開示されているが、この方法ではプレコート金属板に要求される耐コインスクラッチ性、耐食性を十分には確保することができない。特許文献3には、亜鉛めっき鋼板の表面にシリカ微粒子とポリアクリル酸などの結合剤を含む化成被膜を形成することが開示されている。しかしこの方法では、プレコート鋼板に要求される塗装密着性及び耐食性が、クロメート処理した場合のそれらには及ばない。   As a non-chromium-based antirust treatment method that replaces chromate treatment, Patent Document 2 describes that white rust resistance and paint adhesion can be achieved by surface-treating zinc and a zinc alloy with an aqueous solution containing tannic acid and a silane coupling agent. Although the technique to improve is disclosed, by this method, the coin scratch resistance and corrosion resistance required for the precoated metal sheet cannot be sufficiently ensured. Patent Document 3 discloses forming a chemical conversion film containing silica fine particles and a binder such as polyacrylic acid on the surface of a galvanized steel sheet. However, with this method, the paint adhesion and corrosion resistance required for the precoated steel sheet are not as good as those when the chromate treatment is performed.

特許文献4には、亜鉛めっき鋼板の表面をシリカ微粒子、シランカップリング剤、及び樹脂組成物を含有する水溶液で表面処理することで、一次防錆性を付与する技術が開示されている。しかし、この処理剤をプレコート鋼板に転用した場合、厳しい密着性が要求されるプレコート鋼板に対する塗装下地としての性能は十分でない。一時防錆性付与用の処理液によって達成される密着性は、エリクセン押し出しレベルの加工密着性であり、T曲げ試験を合格するレベルの加工密着性は達成されない。同様のことが、耐指紋薬剤や潤滑用薬剤をプレコート鋼板の下地処理剤に転用した場合にも言え、厳しいT曲げ密着性試験に耐えられない。   Patent Document 4 discloses a technique for imparting primary rust resistance by surface-treating the surface of a galvanized steel sheet with an aqueous solution containing silica fine particles, a silane coupling agent, and a resin composition. However, when this treatment agent is diverted to a precoated steel sheet, the performance as a coating base for a precoated steel sheet that requires strict adhesion is not sufficient. The adhesion achieved by the treatment liquid for imparting temporary rust resistance is Erichsen extrusion level processing adhesion, and the level of processing adhesion that passes the T-bending test is not achieved. The same can be said for a case where a fingerprint-resistant chemical or a lubricating chemical is diverted to the pretreatment steel sheet surface treatment agent, and it cannot withstand a strict T-bending adhesion test.

特許文献5には、めっき鋼板の表面を水分散性シリカ、シランカップリング剤、ジルコニウム化合物あるいはチタニウム化合物、チオカルボニル基含有化合物、アクリル樹脂及びリン酸を含有する水溶液で処理する、プレコート鋼板における下地処理の技術が開示されている。チオカルボニル基含有化合物、リン酸によるインヒビター作用は不十分であり、プレコート鋼板としての耐食性、特に端面部の耐食性の点において、クロメート処理したプレコート鋼板には及ばない。   In Patent Document 5, the surface of a plated steel sheet is treated with an aqueous solution containing water-dispersible silica, a silane coupling agent, a zirconium compound or a titanium compound, a thiocarbonyl group-containing compound, an acrylic resin and phosphoric acid. Processing techniques are disclosed. The inhibitory action by the thiocarbonyl group-containing compound and phosphoric acid is insufficient, and it is not as good as the chromate-treated precoated steel sheet in terms of the corrosion resistance as the precoated steel sheet, particularly the corrosion resistance of the end face.

特許文献6には、めっき鋼板ではないが、鋼材をシランカップリング剤とモリブデンを含有する処理温浴中に浸漬し、その後水洗することによって反応処理下地皮膜を形成させ、上層として防食被覆処理を施す防食被覆鋼材の製造方法が開示されている。この技術は浸漬及び水洗工程を必要とするためプレコート鋼板には適用できない。また、モリブデン化合物はPRTR(Pollution Release and Transfer Register)(環境汚染物質排出移動登録)で特定する第一種化合物であるため、環境対応型とも言い難い。
特開平3−100180号公報 特開昭59−116381号公報 特開2002−80979号公報 特開2001−164195号公報 特開2001−316845号公報 特開2003−34881号公報
In Patent Document 6, although not a plated steel sheet, the steel material is immersed in a treatment warm bath containing a silane coupling agent and molybdenum, and then washed with water to form a reaction-treated undercoat, and an anticorrosion coating treatment is applied as an upper layer. A method for producing an anticorrosion coated steel material is disclosed. This technique cannot be applied to precoated steel sheets because it requires immersion and water washing steps. In addition, since the molybdenum compound is a first-class compound specified by PRTR (Pollution Release and Transfer Register) (environmental pollutant discharge transfer registration), it is difficult to say that it is environmentally friendly.
Japanese Patent Laid-Open No. 3-100180 JP 59-116381 A JP 2002-80979 A JP 2001-164195 A JP 2001-316845 A JP 2003-34881 A

本発明は、環境対応型の非クロム系でありながらプレコート鋼板における塗装下地として使用した場合に、塗膜の塗装密着性、耐食性及び耐コインスクラッチ性に優れる水系表面処理剤、それを塗布する表面処理方法、及びそれを使用した塗装密着性、耐食性及び耐コインスクラッチ性に優れるプレコート鋼板を提供することを目的とするものである。   The present invention provides an aqueous surface treatment agent that is excellent in coating adhesion, corrosion resistance, and coin scratch resistance of a coating film when used as a coating base in a pre-coated steel sheet while being an environment-friendly non-chromium system, and a surface on which the coating is applied It is an object of the present invention to provide a pre-coated steel sheet that is excellent in the treatment method and paint adhesion, corrosion resistance and coin scratch resistance using the same.

上記課題は、
(1)シランカップリング剤(A)と、バナジウム含有化合物及び/又はタングステン含有化合物(B)とを、バナジウム原子及び/又はタングステン原子/(A)の固形分質量比として、0.1/100〜40/100の範囲で含有する環境対応型プレコート金属材料用水系表面処理剤;
(2)シランカップリング剤(A)全体の0.2質量%以上が、アミノ性官能基を有するシランカップリング剤である上記(1)記載の水系表面処理剤;
(3)シランカップリング剤(A)が第1級アミノ基もしくは第2級アミノ基を有するシランカップリング剤とアミノ基と反応し得る官能基を有するシランカップリング剤とからなり、前者:後者の当量比が50:1〜1:50である上記(1)又は(2)記載の水系表面処理剤;
(4)アミノ基と反応し得る官能基を有するシランカップリング剤が隣り合った炭素原子に結合したエポキシ基を有するシランカップリング剤である上記(3)記載の水系表面処理剤;
(5)さらに水分散性シリカ(C)を、(C)/(A)の固形分質量比として、1/50〜10/1の範囲で含有する上記(1)〜(4)のいずれか1項に記載の水系表面処理剤;並びに
(6)上記(1)〜(5)のいずれか1項に記載の水系表面処理剤を金属材料表面に塗布後乾燥して、0.01〜1g/mの乾燥皮膜を形成させることを特徴とする環境に対応した金属材料の表面処理方法;及び
(7)上記(6)記載の表面処理方法により表面処理した金属材料に、さらにクロムを含まない上層被覆を施すことを特徴とする環境対応型プレコート金属材料の製造方法
によって達成される。
The above issues
(1) The silane coupling agent (A), the vanadium-containing compound and / or the tungsten-containing compound (B) is 0.1 / 100 as a solid content mass ratio of vanadium atoms and / or tungsten atoms / (A). An aqueous surface treating agent for environmentally friendly pre-coated metal materials, contained in a range of ˜40 / 100;
(2) The aqueous surface treating agent according to the above (1), wherein 0.2% by mass or more of the entire silane coupling agent (A) is a silane coupling agent having an amino functional group;
(3) The silane coupling agent (A) comprises a silane coupling agent having a primary amino group or a secondary amino group and a silane coupling agent having a functional group capable of reacting with an amino group. The aqueous surface treating agent according to the above (1) or (2), wherein the equivalent ratio of is from 50: 1 to 1:50;
(4) The aqueous surface treating agent according to (3) above, wherein the silane coupling agent having a functional group capable of reacting with an amino group is a silane coupling agent having an epoxy group bonded to an adjacent carbon atom;
(5) The water dispersible silica (C) is further contained in a range of 1/50 to 10/1 as a solid content mass ratio of (C) / (A). The aqueous surface treatment agent according to item 1; and (6) The aqueous surface treatment agent according to any one of (1) to (5) above is applied to the surface of the metal material and then dried, and 0.01 to 1 g A surface treatment method of a metal material corresponding to the environment characterized by forming a dry film of / m 2 ; and (7) the metal material surface-treated by the surface treatment method of (6) above further contains chromium This is achieved by a method for producing an environmentally-friendly pre-coated metal material characterized in that there is no overlayer coating.

本発明の環境対応型プレコート金属材料用水系表面処理剤及び表面処理方法により表面処理した金属材料に、さらにクロムを含まない上層被覆を施すことにより得られるプレコート金属材料は、被覆層がクロムを含まないにもかかわらず、耐食性、塗装密着性(塗装一次密着性及び塗装二次密着性)及び耐コインスクラッチ性に優れる。したがって、本発明は工業的価値が極めて高い発明である。   The pre-coated metal material obtained by applying an upper layer coating not containing chromium to the metal material surface-treated by the water-based surface treatment agent for environmentally-friendly pre-coated metal material and the surface treatment method of the present invention has a coating layer containing chromium. Despite the absence, it has excellent corrosion resistance, paint adhesion (primary paint adhesion and secondary paint adhesion) and coin scratch resistance. Therefore, the present invention has extremely high industrial value.

本発明を以下に詳細に説明する。
本発明の環境対応型プレコート金属材料用水系表面処理剤はシランカップリング剤(A)とバナジウム含有化合物及び/又はタングステン含有化合物(B)とを必須成分として含有する水系表面処理剤である。
The present invention is described in detail below.
The water-based surface treatment agent for environmentally-friendly precoat metal materials of the present invention is a water-based surface treatment agent containing a silane coupling agent (A) and a vanadium-containing compound and / or a tungsten-containing compound (B) as essential components.

シランカップリング剤は、加水分解することにより生成するシラノール基の−OHの活性が高く、母材である下地金属Mと酸素原子を介し、−Si−O−Mの強固な化学結合をする。この化学結合は、特に下地金属との良好な密着性に寄与する。また、上層に含まれる有機官能基との反応により、上層との密着性向上にも寄与する場合もある。シランカップリング剤の官能基として極性の強いO、Nなどを構成要素とした極性基が導入されている場合、上層との密着性はさらに向上する。   The silane coupling agent has a high activity of -OH of silanol groups generated by hydrolysis, and forms a strong chemical bond of -Si-OM through an oxygen atom and the base metal M which is a base material. This chemical bond particularly contributes to good adhesion to the base metal. Moreover, the reaction with the organic functional group contained in the upper layer may also contribute to improving the adhesion with the upper layer. When a polar group having strong polar O, N or the like as a constituent element is introduced as a functional group of the silane coupling agent, the adhesion with the upper layer is further improved.

本発明に適用できるシランカップリング剤として、例えば、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−フェニル−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メトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、N−β−(N−ビニルベンジルアミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β−(N−ビニルベンジルアミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−β−(N−ビニルベンジルアミノエチル)−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β−(N−ビニルベンジルアミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、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メチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリエトキシシラン、γ−クロロプロピルメチルジエトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、γ−アニリノプロピルトリメトキシシラン、γ−アニリノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アニリノプロピルトリエトキシシラン、γ−アニリノプロピルメチルジエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメチルジエトキシシラン、オクタデシルジメチル〔3−(トリメトキシシリル)プロピル〕アンモニウムクロライド、オクタデシルジメチル〔3−(メチルジメトキシシリル)プロピル〕アンモニウムクロライド、オクタデシルジメチル〔3−(トリエトキシシリル)プロピル〕アンモニウムクロライド、オクタデシルジメチル〔3−(メチルジエトキシシリル)プロピル〕アンモニウムクロライド、γ−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシランなどを挙げることができる。これらをのうち1成分のみ、または複数を組み合わせて使用することができる。   Examples of silane coupling agents applicable to the present invention include N-β (aminoethyl) γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-β (aminoethyl) γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, and N-β (aminoethyl). γ-aminopropyltriethoxysilane, N-β (aminoethyl) γ-aminopropylmethyldiethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxy Silane, N-phenyl-γ-aminopropyltriethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, γ-methacryloxypropyltriethoxysilane, γ-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane , N β- (N-vinylbenzylaminoethyl) -γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-β- (N-vinylbenzylaminoethyl) -γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-β- (N-vinylbenzylamino) Ethyl) -γ-aminopropyltriethoxysilane, N-β- (N-vinylbenzylaminoethyl) -γ-aminopropylmethyldiethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyl Dimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-mercapto Propylmethyldimethoxysilane, γ-mel Captopropyltriethoxysilane, γ-mercaptopropylmethyldiethoxysilane, methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, methyltriethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, vinyltriacetoxysilane, γ-chloropropyltrimethoxysilane, γ-chloro Propylmethyldimethoxysilane, γ-chloropropyltriethoxysilane, γ-chloropropylmethyldiethoxysilane, hexamethyldisilazane, γ-anilinopropyltrimethoxysilane, γ-anilinopropylmethyldimethoxysilane, γ-anilinopropyl Triethoxysilane, γ-anilinopropylmethyldiethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinylmethyldimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinylmethyldiethoxysila , Octadecyldimethyl [3- (trimethoxysilyl) propyl] ammonium chloride, octadecyldimethyl [3- (methyldimethoxysilyl) propyl] ammonium chloride, octadecyldimethyl [3- (triethoxysilyl) propyl] ammonium chloride, octadecyldimethyl [3 -(Methyldiethoxysilyl) propyl] ammonium chloride, γ-chloropropylmethyldimethoxysilane, γ-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, methyltrichlorosilane, dimethyldichlorosilane, trimethylchlorosilane and the like. Of these, only one component can be used, or a plurality can be used in combination.

下地処理剤は多くの場合、多少なり上層に塗布するプライマーとの相性があり、組み合わせによっては性能が期待通りに出現しないケースがある。上記カップリング剤のうちアミノ性官能基を有するものは、上層との相性に左右されにくい。そのため本発明の水系表面処理剤(下地処理剤)においては、シランカップリング剤(A)が、アミノ性官能基を有するものを少なくとも1種含有することが好ましい。ここで、本発明でアミノ性官能基とは第1級アミノ基、第2級アミノ基、第3級アミノ基及び第4級アンモニウム基から選ばれる官能基を示すものとする。なお、第4級アンモニウム基を有する場合の対イオンとしては塩素イオンを初めとするハロゲンイオン、リン酸イオン、硝酸イオン、硫酸イオン、有機酸イオンなどが挙げられる。アミノ性官能基を有するシランカップリング剤のシランカップリング剤(A)全体に対する使用量は、固形分基準として、0.2質量%以上であるのが好ましく、2.0質量%以上であるのがより好ましく、10質量%以上であるのがより一層好ましく、それによってプライマーの種類によって、プライマーとの密着性(塗装密着性)が悪影響を受けることをなくすことができるか最小限にすることができる。   In many cases, the base treatment agent is somewhat compatible with the primer applied to the upper layer, and depending on the combination, the performance may not appear as expected. Among the above coupling agents, those having an amino functional group are not easily affected by compatibility with the upper layer. Therefore, in the aqueous surface treatment agent (primary treatment agent) of the present invention, it is preferable that the silane coupling agent (A) contains at least one having an amino functional group. Here, in the present invention, the amino functional group means a functional group selected from a primary amino group, a secondary amino group, a tertiary amino group, and a quaternary ammonium group. In addition, as a counter ion in the case of having a quaternary ammonium group, a halogen ion such as a chlorine ion, a phosphate ion, a nitrate ion, a sulfate ion, and an organic acid ion are exemplified. The amount of the silane coupling agent having an amino functional group used relative to the entire silane coupling agent (A) is preferably 0.2% by mass or more and 2.0% by mass or more, based on the solid content. More preferably, it is more preferably 10% by mass or more, so that depending on the type of primer, adhesion to the primer (coating adhesion) can be prevented from being adversely affected or minimized. it can.

シランカップリング剤(A)として2種以上を用いる場合、第1級アミノ基もしくは第2級アミノ基を有するシランカップリング剤とアミノ基と反応し得る官能基、例えば隣り合った炭素原子に結合したエポキシ基(グリシジル基、3,4−エポキシシクロヘキシル基等)を有するシランカップリング剤を用いるのが好ましい。それらのシランカップリング剤の使用割合は、互いの官能基が過不足なく反応する量である必要はなく、第1級アミノ基もしくは第2級アミノ基を有するシランカップリング剤とアミノ基と反応し得る官能基との当量比として、50:1〜1:50の範囲であるのが好ましく、10:1〜1:10の範囲であるのがより好ましく、第1級アミノ基もしくは第2級アミノ基を有するシランカップリング剤と隣り合った炭素原子に結合したエポキシ基を有するシランカップリング剤との組合せ使用の場合、アミノ性官能基を有するシランカップリング剤による上記塗装密着性についての効果に加え、耐食性をさらに向上させることができる。   When two or more types are used as the silane coupling agent (A), the silane coupling agent having a primary amino group or a secondary amino group and a functional group capable of reacting with the amino group, for example, bonded to adjacent carbon atoms It is preferable to use a silane coupling agent having an epoxy group (glycidyl group, 3,4-epoxycyclohexyl group, etc.). The use ratio of these silane coupling agents does not need to be an amount in which the functional groups react with each other without excess or deficiency, and reacts with a silane coupling agent having a primary amino group or a secondary amino group and an amino group. The equivalent ratio to the functional group that can be used is preferably in the range of 50: 1 to 1:50, more preferably in the range of 10: 1 to 1:10, and the primary amino group or secondary group. In the case of using a combination of a silane coupling agent having an amino group and a silane coupling agent having an epoxy group bonded to an adjacent carbon atom, the effect of the silane coupling agent having an amino functional group on the coating adhesion In addition, the corrosion resistance can be further improved.

本発明の水系表面処理剤の第2の必須成分であるバナジウム含有化合物及び/又はタングステン含有化合物(B)は、インヒビター(腐食抑制物質)として作用し、耐食性を向上させる。成分(B)としては、バナジウム又はタングステンの炭酸塩、酸化物、水酸化物、硝酸塩、硫酸塩、リン酸塩、フッ化物、フルオロ酸もしくはその塩、オキソ酸塩、有機酸塩、バナジウムもしくはタングステン含有有機化合物が挙げられる。具体的化合物として、五酸化バナジウム(V)、三酸化バナジウム(III)、二酸化バナジウム(IV)、水酸化バナジウム(II)、水酸化バナジウム(III)、硫酸バナジウム(II)、硫酸バナジウム(III)、オキシ硫酸バナジウム(IV)、フッ化バナジウム(III)、フッ化バナジウム(IV)、フッ化バナジウム(V)、ヘキサフルオロバナジウム酸(III)もしくはその塩(カリウム塩、アンモニウム塩等)、メタバナジン酸(V)もしくはその塩(ナトリウム塩、アンモニウム塩等)、バナジウムオキシアセチルアセトネート(IV)[VO(OC(=CH)CHCOCH]、バナジウムアセチルアセトネート(III)[V(O−C(=CH)CHCOCH];酸化タングステン(IV)、酸化タングステン(V)、酸化タングステン(VI)、フッ化タングステン(IV)、フッ化タングステン(VI)、タングステン酸(VI)もしくはその塩(アンモニウム塩、ナトリウム塩等)、メタタングステン酸塩(VI)(アンモニウム塩、ナトリウム塩等)、パラタングステン酸塩(VI)(アンモニウム塩、ナトリウム塩等)などが挙げられる。これらのバナジウム含有化合物及びタングステン含有化合物は各単独で又は2種以上組み合わせて用いることができる。 The vanadium-containing compound and / or the tungsten-containing compound (B), which is the second essential component of the aqueous surface treating agent of the present invention, acts as an inhibitor (corrosion-inhibiting substance) and improves corrosion resistance. Component (B) includes vanadium or tungsten carbonate, oxide, hydroxide, nitrate, sulfate, phosphate, fluoride, fluoro acid or salt thereof, oxo acid salt, organic acid salt, vanadium or tungsten. Contains organic compounds. As specific compounds, vanadium pentoxide (V), vanadium trioxide (III), vanadium dioxide (IV), vanadium hydroxide (II), vanadium hydroxide (III), vanadium sulfate (II), vanadium sulfate (III) , Vanadium oxysulfate (IV), vanadium fluoride (III), vanadium fluoride (IV), vanadium fluoride (V), hexafluorovanadate (III) or a salt thereof (potassium salt, ammonium salt, etc.), metavanadate (V) or a salt thereof (sodium salt, ammonium salt, etc.), vanadium oxyacetylacetonate (IV) [VO (OC (═CH 2 ) CH 2 COCH 3 ) 2 ], vanadium acetylacetonate (III) [V ( O—C (═CH 2 ) CH 2 COCH 3 ) 3 ]; Ten (IV), tungsten oxide (V), tungsten oxide (VI), tungsten fluoride (IV), tungsten fluoride (VI), tungstic acid (VI) or a salt thereof (ammonium salt, sodium salt, etc.), metatungsten Examples thereof include acid salts (VI) (ammonium salts, sodium salts, etc.), paratungstate salts (VI) (ammonium salts, sodium salts, etc.) and the like. These vanadium-containing compounds and tungsten-containing compounds can be used alone or in combination of two or more.

バナジウム含有化合物及び/又はタングステン含有化合物(B)はシランカップリング剤(A)の固形分に対し、バナジウム原子及び/又はタングステン原子/(A)の質量比として、0.1/100〜40/100の範囲で含有するのが好ましく、0.3/100〜20/100の範囲で含有するのがより好ましく、1/100〜10/100の範囲で含有するのがより一層好ましい。複数のバナジウム含有化合物及び/又はタングステン含有化合物を組み合わせて使用する場合、その合計量が上記範囲を満足していればよい。
バナジウム含有化合物及び/又はタングステン含有化合物の耐食性向上へのメカニズムは明確ではないが、価数を幾つか取り得ることがポイントになっているようである。その添加効果は、0.1/100の添加から現れる。ただし40/100を超える過剰量の添加は、上層に塗布するプライマーの種類によっては特に塗装二次密着性の低下を招く場合がある。
The vanadium-containing compound and / or the tungsten-containing compound (B) has a mass ratio of vanadium atoms and / or tungsten atoms / (A) to the solid content of the silane coupling agent (A) of 0.1 / 100 to 40 / It is preferably contained in the range of 100, more preferably in the range of 0.3 / 100 to 20/100, and even more preferably in the range of 1/100 to 10/100. When a plurality of vanadium-containing compounds and / or tungsten-containing compounds are used in combination, the total amount only needs to satisfy the above range.
Although the mechanism for improving the corrosion resistance of the vanadium-containing compound and / or the tungsten-containing compound is not clear, it seems that the point is that several valences can be taken. The effect of addition appears from the addition of 0.1 / 100. However, addition of an excessive amount exceeding 40/100 may cause a decrease in coating secondary adhesion, depending on the type of primer applied to the upper layer.

バナジウム含有化合物及び/又はタングステン含有化合物(B)の添加によって、万一、処理剤の液安定性が悪くなる場合などにおいては、酢酸、プロピオン酸、シュウ酸、グルコン酸、酒石酸、りんご酸、アスコルビン酸、タンニン酸など、カルボキシル基を含有する有機酸を適宜添加することによって、液安定性を向上させることができる。   In the unlikely event that the liquid stability of the treatment agent deteriorates due to the addition of the vanadium-containing compound and / or the tungsten-containing compound (B), acetic acid, propionic acid, oxalic acid, gluconic acid, tartaric acid, malic acid, ascorbine The liquid stability can be improved by appropriately adding an organic acid containing a carboxyl group such as an acid or tannic acid.

本発明の水系表面処理剤は、水分散性シリカ(C)を含有していてもよい。水分散性シリカ(C)の添加は、酸素の強い極性効果に基づき金属材料との密着性の向上に寄与し、さらに形成される皮膜の表面には水分散性シリカにより凹凸が生じ、アンカー効果により上層との密着性(塗装密着性)も向上する。ただし、過剰な添加は界面への水の侵入を容易にし、塗装二次密着性が低下する場合がある。また水分散性シリカ(C)は、下地皮膜の硬度を上げ、かつ塗装密着性の向上に寄与する結果、耐コインスクラッチ性向上にも効果的に作用する。   The aqueous surface treating agent of the present invention may contain water-dispersible silica (C). The addition of water-dispersible silica (C) contributes to the improvement of the adhesion to the metal material based on the strong polar effect of oxygen, and the surface of the film to be formed has irregularities due to the water-dispersible silica, and the anchor effect. Improves adhesion to the upper layer (coating adhesion). However, excessive addition facilitates the penetration of water into the interface and may reduce the coating secondary adhesion. Further, the water-dispersible silica (C) increases the hardness of the undercoat and contributes to the improvement of the coating adhesion, so that it effectively acts on the improvement of the coin scratch resistance.

水分散性シリカとしては、液相から合成した液相シリカ、気相から合成した気相シリカがあり、本発明ではいずれも使用可能である。液層シリカとしては、特に限定するものではないが、スノーテックスC、スノーテックスO、スノーテックスN、スノーテックスS、スノーテックスUP、スノーテックスPS−M、スノーテックスPS−L、スノーテックス20、スノーテックス30、スノーテックス40(何れも日産化学工業(株)製)などが挙げられる。気相シリカとしては、特に限定するものではないが、アエロジル(株)50、アエロジル130、アエロジル200、アエロジル300、アエロジル380、アエロジルTT600、アエロジルMOX80、アエロジルMOX170(何れも日本アエロジル製)などが挙げられる。これらは各単独で又は複数を組み合わせて使用することができる。   Examples of the water-dispersible silica include liquid phase silica synthesized from a liquid phase and gas phase silica synthesized from a gas phase, and any of them can be used in the present invention. Although it does not specifically limit as a liquid layer silica, Snowtex C, Snowtex O, Snowtex N, Snowtex S, Snowtex UP, Snowtex PS-M, Snowtex PS-L, Snowtex 20, Examples include Snowtex 30 and Snowtex 40 (both manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.). The gas phase silica is not particularly limited, and examples thereof include Aerosil Co., Ltd. 50, Aerosil 130, Aerosil 200, Aerosil 300, Aerosil 380, Aerosil TT600, Aerosil MOX80, Aerosil MOX170 (all manufactured by Nippon Aerosil). It is done. These can be used alone or in combination.

水分散性シリカ(C)の使用量は、シランカップリング剤(A)に対し、(C)/(A)の固形分質量比として、1/50〜10/1の範囲であるのが好ましく、1/30〜4/1の範囲であるのがより好ましく、1/10〜2/1の範囲であるのがより一層好ましい。   The amount of water-dispersible silica (C) used is preferably in the range of 1/50 to 10/1 as the solid content mass ratio of (C) / (A) to the silane coupling agent (A). The range of 1/30 to 4/1 is more preferable, and the range of 1/10 to 2/1 is even more preferable.

本発明の水系表面処理剤のpHについては、特に制限はないが、3〜10であるのが好ましく、5〜9であるのがより好ましい。アミノ性官能基を有するシランカップリング剤を用いている場合には、そのpHは7〜9であるのが好ましい。この際、pHをコントロールするために適当な酸(例えば、酢酸、リン酸など)やアルカリ(例えば、アンモニア、有機アミンなど)を用いることができる。   Although there is no restriction | limiting in particular about pH of the aqueous surface treating agent of this invention, It is preferable that it is 3-10, and it is more preferable that it is 5-9. When using the silane coupling agent which has an amino functional group, it is preferable that the pH is 7-9. At this time, an appropriate acid (eg, acetic acid, phosphoric acid, etc.) or alkali (eg, ammonia, organic amine, etc.) can be used to control the pH.

本発明の水系表面処理剤には、さらに、任意成分として、処理皮膜を柔らかくするための水溶性樹脂、被塗面に均一な皮膜を得るための濡性向上剤と呼ばれる界面活性剤、増粘剤、溶接性の向上のための導電性物質、意匠性向上のための着色顔料等の添加剤を適宜配合し得る。   The aqueous surface treatment agent of the present invention further includes, as an optional component, a water-soluble resin for softening the treatment film, a surfactant called a wettability improver for obtaining a uniform film on the coated surface, and a thickening agent. An additive such as an agent, a conductive material for improving weldability, and a color pigment for improving designability may be appropriately blended.

本発明の水系表面処理剤の媒体は水である。本発明の水系表面処理剤における全固形分濃度については特に制限はないが、塗膜形成性や操作性を考慮して、全固形分濃度は1〜20質量%程度であるのが好ましい。
本発明の水系表面処理剤は、シランカップリング剤(A)、バナジウム含有化合物及び/又はタングステン含有化合物(B)並びに、任意成分としての水分散性シリカ(C)及び使用する場合の他の添加剤を水に添加し、攪拌することによって製造でき、各成分の添加順序について特に制限はない。
The medium of the aqueous surface treatment agent of the present invention is water. Although there is no restriction | limiting in particular about the total solid content density | concentration in the aqueous surface treating agent of this invention, It is preferable that a total solid content density | concentration is about 1-20 mass% in consideration of coating-film formation property and operativity.
The aqueous surface treatment agent of the present invention comprises a silane coupling agent (A), a vanadium-containing compound and / or a tungsten-containing compound (B), water-dispersible silica (C) as an optional component, and other additions when used. It can manufacture by adding an agent to water and stirring, and there is no restriction | limiting in particular about the addition order of each component.

本発明の水系表面処理剤を塗布する金属材料としては、冷延鋼板、熱延鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板、電気亜鉛めっき鋼板、溶融合金化亜鉛めっき鋼板、アルミニウムめっき鋼板、アルミ−亜鉛合金めっき鋼板、ステンレス鋼板等の鋼板、アルミニウム板、銅板、チタン板、マグネシウム板、その他のめっき金属板などの一般に公知の金属板を初めとする金属材料を用いることができる。   Examples of the metal material to which the aqueous surface treatment agent of the present invention is applied include cold-rolled steel sheet, hot-rolled steel sheet, hot-dip galvanized steel sheet, electrogalvanized steel sheet, hot-dip galvanized steel sheet, aluminum-plated steel sheet, and aluminum-zinc alloy-plated steel sheet. Metal materials including generally known metal plates such as steel plates such as stainless steel plates, aluminum plates, copper plates, titanium plates, magnesium plates, and other plated metal plates can be used.

本発明の水系表面処理剤を金属材料に塗布するに先立って、任意的に、金属材料を湯洗、アルカリ脱脂、表面調整などの通常の処理に付すことができる。   Prior to applying the aqueous surface treating agent of the present invention to a metal material, the metal material can optionally be subjected to usual treatments such as hot water washing, alkali degreasing, and surface conditioning.

本発明の水系表面処理剤は通常の塗布方法、例えば、ロールコート、カーテンフローコート、エアースプレー、エアーレススプレー、浸漬、バーコート、刷毛塗りなどにより、金属材料に塗布することができる。塗布後乾燥させるが、乾燥方法、乾燥温度、乾燥時間には特に制限はなく、水分が蒸散する温度、時間であれば構わない。例えば、オーブン中で、塗布した金属板等の金属材料の最高到達温度を60〜120℃として乾燥させればよい。   The aqueous surface treating agent of the present invention can be applied to a metal material by a usual coating method such as roll coating, curtain flow coating, air spray, airless spray, dipping, bar coating, brush coating, and the like. Although it dries after application | coating, there is no restriction | limiting in particular in a drying method, drying temperature, and drying time, What is necessary is just the temperature and time which a water | moisture content evaporates. For example, what is necessary is just to dry by making the highest achieved temperature of metal materials, such as the apply | coated metal plate, into 60-120 degreeC in oven.

本発明の水系表面処理剤の塗布量は、乾燥皮膜量として、0.01〜1g/mの範囲であることが必要であり、0.02〜0.4g/mの範囲であるのが好ましく、0.05〜0.2g/mの範囲であるのがより好ましい。皮膜量が0.01g/m未満では皮膜量が少なすぎるため、部位による皮膜量のバラツキが生じやすく、密着性(金属材料及び上層に対する密着性)が不十分となる傾向にある。また皮膜量が1g/mを超える場合には、塗装密着性が不十分となる傾向となり、またコスト面で不利になる。 The coating amount of the aqueous surface treatment agent of the present invention is required to be in the range of 0.01 to 1 g / m 2 as a dry film amount, and in the range of 0.02 to 0.4 g / m 2. Is more preferable, and the range of 0.05 to 0.2 g / m 2 is more preferable. If the coating amount is less than 0.01 g / m 2 , the coating amount is too small, and the coating amount varies depending on the part, and the adhesion (adhesion to the metal material and the upper layer) tends to be insufficient. On the other hand, when the coating amount exceeds 1 g / m 2 , the coating adhesion tends to be insufficient, and the cost is disadvantageous.

本発明の水系表面処理剤による処理は、通常、以下に説明するように、プレコート金属材料における下地処理として行われるが、ラミネート鋼板における下地処理として行うことも可能である。   The treatment with the aqueous surface treatment agent of the present invention is usually performed as a ground treatment in a pre-coated metal material as described below, but can also be carried out as a ground treatment in a laminated steel sheet.

本発明は、また、プレコート金属材料の製造方法に関する。本発明のプレコート金属材料の製造方法は、金属材料に本発明の水系表面処理剤を塗布し乾燥して形成させた皮膜上に、クロムを含まない上層皮膜層を形成させる方法である。上層皮膜層は、通常、ノンクロメートプライマー層とその上に形成させたトップコート層(トップコート層は、通常、クロムを含まない)からなり、かかる上層皮膜層は、本発明の水系表面処理剤を塗布し乾燥して形成させた皮膜上に、ノンクロメートプライマーを塗布乾燥後、その上にさらにトップコートを塗布することにより形成させることができる。また、上層皮膜層は、トップコート層のみからなっていてもよく、この場合、上層皮膜層は、本発明の水系表面処理剤を塗布し乾燥して形成させた皮膜上に、トップコートを塗布することにより形成させることができる。   The present invention also relates to a method for producing a pre-coated metal material. The manufacturing method of the precoat metal material of this invention is a method of forming the upper film layer which does not contain chromium on the film | membrane formed by apply | coating the aqueous surface treating agent of this invention to a metal material, and drying. The upper film layer is usually composed of a non-chromate primer layer and a top coat layer formed on the non-chromate primer layer (the top coat layer usually does not contain chromium), and the upper film layer is the aqueous surface treatment agent of the present invention. It can be formed by applying a non-chromate primer on the film formed by applying and drying and then applying a top coat thereon. Further, the upper film layer may consist of only the top coat layer. In this case, the upper film layer is coated with the top coat on the film formed by applying the aqueous surface treatment agent of the present invention and drying. Can be formed.

本発明で使用できる上記ノンクロメートプライマーとしては、プライマーの配合中にクロメート系の防錆顔料を使用しないプライマーであれば、いずれのプライマーも使用できる。ノンクロメートプライマーのベース樹脂は水系、溶剤系、粉体系等のいずれの形態のものでもよい。樹脂の種類としては一般に公知のもの、例えばポリアクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリブチラール系樹脂、メラミン系樹脂等をそのままあるいは組み合わせて使用することができる。防錆顔料としては一般に公知のもの、例えば(1)リン酸亜鉛、リン酸鉄、リン酸アルミニウムなどのリン酸系防錆顔料、(2)モリブデン酸カルシウム、モリブデン酸アンモニウム、モリブデン酸バリウムなどのモリブデン酸系防錆顔料、(3)酸化バナジウムなどのバナジウム系防錆顔料、(4)水分散性シリカ、ヒュームドシリカなどの微粒シリカなどを用いることができる。ノンクロメートプライマー全体に対する各成分の固形分基準での配合量については、ノンクロメートプライマー全体に対する防錆顔料の固形分基準での配合量は1〜40質量%であるのが好ましい。防錆顔料の配合量が1質量%より少ないと耐食性が十分でなく、40質量%を超えると加工性が低下する。   As the non-chromate primer that can be used in the present invention, any primer can be used as long as it does not use a chromate rust preventive pigment during the blending of the primer. The base resin of the non-chromate primer may be in any form such as water, solvent, and powder. Generally known resins such as polyacrylic resins, polyolefin resins, polyurethane resins, epoxy resins, polyester resins, polybutyral resins, melamine resins, etc. may be used as they are or in combination. it can. As rust preventive pigments, generally known ones such as (1) phosphoric acid rust preventive pigments such as zinc phosphate, iron phosphate and aluminum phosphate, (2) calcium molybdate, ammonium molybdate, barium molybdate, etc. Molybdic acid-based rust preventive pigments, (3) vanadium-based rust preventive pigments such as vanadium oxide, and (4) finely divided silica such as water-dispersible silica and fumed silica can be used. About the compounding quantity on the solid content standard of each component with respect to the whole non-chromate primer, it is preferable that the compounding quantity on the solid content standard of the rust preventive pigment with respect to the whole non-chromate primer is 1 to 40% by mass. When the blending amount of the rust preventive pigment is less than 1% by mass, the corrosion resistance is not sufficient, and when it exceeds 40% by mass, the workability is lowered.

プライマーの塗布膜厚は乾燥膜厚で1〜30μmであることが好ましい。1μm未満では耐食性が低下し、また30μmを超えると加工時の密着性が低下する。上記ノンクロメートプライマーの焼付け乾燥条件については、特に制限はなく、例えば130〜250℃で10秒〜5分とすることができる。  The applied film thickness of the primer is preferably 1 to 30 μm in terms of dry film thickness. When the thickness is less than 1 μm, the corrosion resistance decreases, and when it exceeds 30 μm, the adhesion during processing decreases. There are no particular limitations on the baking and drying conditions of the non-chromate primer, and for example, it can be 10 to 5 minutes at 130 to 250 ° C.

上記トップコートとしては特に制限されず通常の塗装用トップコートのいずれも用いることができる。トップコートのベース樹脂は水系、溶剤系、粉体系等のいずれの形態のものでもよい。樹脂の種類としては一般に公知のもの、例えばポリアクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリブチラール系樹脂、メラミン系樹脂等をそのままあるいは組み合わせて使用することができる。トップコートには着色顔料を配合してもよく、着色顔料としては、特に制限はなく、チタン白、亜鉛黄、アルミナ白、カーボンブラック、ベンガラ、黄色酸化鉄、モリブデートオレンジ、酸化ジルコニウム(IV)等の無機顔料や、ハンザエロー、ピラゾロンオレンジ、アゾ系顔料等の有機顔料などを用いることができる。また、トップコートには、上述した防錆顔料を適宜配合してもよく、また、消泡剤、レベリング剤、分散補助剤、塗料粘度を下げるための希釈剤等の添加剤を適宜配合してもよい。   The top coat is not particularly limited, and any ordinary top coat for painting can be used. The base resin of the top coat may be in any form such as water, solvent, and powder. Generally known resins such as polyacrylic resins, polyolefin resins, polyurethane resins, epoxy resins, polyester resins, polybutyral resins, melamine resins, etc. may be used as they are or in combination. it can. Coloring pigments may be added to the top coat, and there are no particular restrictions on the coloring pigments. Titanium white, zinc yellow, alumina white, carbon black, bengara, yellow iron oxide, molybdate orange, zirconium oxide (IV) And inorganic pigments such as Hansa Yellow, pyrazolone orange, and azo pigments. In addition, the top coat may contain the above-mentioned rust preventive pigments as appropriate, and may also contain additives such as antifoaming agents, leveling agents, dispersion aids, and diluents for reducing paint viscosity. Also good.

トップコートの塗布膜厚は乾燥膜厚で3〜40μmであることが好ましい。3μm未満では耐食性が低下し、また40μmを超えると密着性が低下する上、コスト高となる。上記トップコートの焼付け乾燥条件については、特に制限はなく、例えば160〜350℃で10秒〜20分とすることができる。   The top coat is preferably 3 to 40 μm in dry film thickness. If it is less than 3 μm, the corrosion resistance is lowered, and if it exceeds 40 μm, the adhesion is lowered and the cost is increased. There is no restriction | limiting in particular about the baking drying conditions of the said topcoat, For example, it can be 10 seconds-20 minutes at 160-350 degreeC.

上記ノンクロメートプライマー及びトップコートの塗布方法ついては、特に制限されず、一般に使用される浸漬法、スプレー法、ロールコート法、エアースプレー法、エアレススプレー法等を用いることができる。   The application method of the non-chromate primer and the top coat is not particularly limited, and a commonly used dipping method, spray method, roll coat method, air spray method, airless spray method and the like can be used.

以下に本発明の実施例及び比較例を挙げ、本発明を具体的に説明する。
1.試験板の作製
1.1 供試材
・電気亜鉛めっき鋼板(以下記号:EG)
板厚0.6mm、めっき付着量片面当たり20g/m(両面めっき)
・溶融亜鉛めっき鋼板(以下記号:GI)
板厚0.6mm、亜鉛付着量片面当たり50g/m(両面めっき)
・アルミ−亜鉛合金めっき鋼板(以下記号:GL)
板厚0.6mm、めっき付着量片面当たり50g/m(両面めっき)
Examples of the present invention and comparative examples are given below to specifically describe the present invention.
1. Preparation of test plate 1.1 Test material, electrogalvanized steel sheet (hereinafter symbol: EG)
Plate thickness 0.6mm, plating coverage 20g / m 2 per side (double-sided plating)
・ Hot galvanized steel sheet (hereinafter symbol: GI)
Plate thickness 0.6mm, zinc adhesion amount 50g / m 2 per one side (double-sided plating)
・ Aluminum-zinc alloy plated steel sheet (hereinafter symbol: GL)
Plate thickness 0.6mm, plating coverage 50g / m 2 per side (double-sided plating)

1.2 前処理
アルカリ脱脂剤であるCL−N364S(日本パ−カライジング(株)製)を濃度20g/L、温度60℃の水溶液とし、これに供試材を10秒間浸漬し、純水で水洗した後乾燥した。
1.2 Pretreatment CL-N364S (manufactured by Nihon Parkerizing Co., Ltd.), which is an alkaline degreasing agent, is used as an aqueous solution having a concentration of 20 g / L and a temperature of 60 ° C. Washed with water and dried.

1.3 表面処理
・実施例1〜12、比較例1〜4
前処理後の供試材の表面(片面)に、表1及び表2に示す組成の表面処理剤を、ロールコーターを用いて乾燥皮膜量が0.1g/mとなるように塗布し、熱風乾燥炉中において到達板温度80℃の条件下で乾燥した。
・塗布型クロメート処理(比較例5、6)
前処理後の供試材の表面(片面)に、塗布型クロメート薬剤であるZM−1300AN(日本パ−カライジング(株)製)を、ロールコーターを用いてCr付着量が40mg/mとなるように塗布し、熱風乾燥炉中において到達板温度80℃の条件下で乾燥した。
1.3 Surface Treatment / Examples 1 to 12, Comparative Examples 1 to 4
On the surface (one side) of the test material after pretreatment, the surface treatment agent having the composition shown in Table 1 and Table 2 was applied using a roll coater so that the dry film amount was 0.1 g / m 2 . Drying was performed in a hot air drying furnace under the condition of a reaching plate temperature of 80 ° C.
・ Coating chromate treatment (Comparative Examples 5 and 6)
ZM-1300AN (manufactured by Nihon Parkerizing Co., Ltd.), which is a coating type chromate agent, is applied to the surface (one side) of the test material after pretreatment using a roll coater, and the Cr adhesion amount is 40 mg / m 2 . It was applied so that it was dried in a hot air drying oven under the condition of a reaching plate temperature of 80 ° C.

1.4 下塗り塗料及び上塗り塗料の塗布
1.3で作製した各表面処理板の処理表面上に、下記の2通りの組合せで、プライマー及びトップコートを塗布した。
<上層A>:市販のプライマー塗料(大日本塗料(株)製、Vニット#200)を塗布した(乾燥膜厚5.5μm)後、200℃で焼き付け、ついで、焼付け表面にさらにトップコート塗料(大日本塗料(株)製、Vニット#500)を塗布した(乾燥膜厚17μm)後、220℃で焼き付けて試験板を作製した。
<上層B>:市販のプライマー塗料(日本ペイント(株)製、フレキコート600)を塗布した(乾燥膜厚5.0μm)後、200℃で焼き付け、ついで、焼付け表面にさらにトップコート塗料(日本ペイント(株)製、フレキコート5030)を塗布した(乾燥膜厚15μm)後、225℃で焼き付けて試験板を作製した。
1.4 Application of undercoat and topcoat The primer and topcoat were applied in the following two combinations on the treated surface of each surface-treated plate prepared in 1.3.
<Upper layer A>: After applying a commercially available primer paint (Dai Nippon Paint Co., Ltd., V Knit # 200) (dry film thickness 5.5 μm), baking at 200 ° C., then top coat paint on the baking surface (Dai Nippon Paint Co., Ltd., V knit # 500) was applied (dry film thickness 17 μm), and baked at 220 ° C. to prepare a test plate.
<Upper layer B>: A commercially available primer coating (Nippon Paint Co., Ltd., Flexcoat 600) was applied (dry film thickness: 5.0 μm), then baked at 200 ° C., and then a top coat coating (Japan) Paint Co., Ltd., Flexcoat 5030) was applied (dry film thickness 15 μm), and baked at 225 ° C. to prepare a test plate.

2.評価試験
2.1 耐食性
作製した各試験板の塗膜に、カッターで金属素地に達する傷を入れ、JIS−Z2371に規定された塩水噴霧試験を480時間実施した。判定基準はカット部からの塗膜膨れ幅(片側最大値)を測定した。また、端面耐食性は、端面からの塗膜膨れ幅(最大値)を測定した。
<評価基準−カット部>
◎:2mm未満
○:2mm以上5mm未満
△:5mm以上10mm未満
×:10mm以上
<評価基準−端面>
◎:4mm未満
○:4mm以上8mm未満
△:8mm以上12mm未満
×:12mm以上
2. Evaluation Test 2.1 Corrosion Resistance The coating film of each test plate produced was scratched with a cutter to reach a metal substrate, and a salt spray test specified in JIS-Z2371 was performed for 480 hours. The criterion for determination was the film swelling width (maximum value on one side) from the cut part. Moreover, the end surface corrosion resistance measured the coating film swelling width (maximum value) from the end surface.
<Evaluation criteria-Cut part>
A: Less than 2 mm B: 2 mm or more and less than 5 mm Δ: 5 mm or more and less than 10 mm x: 10 mm or more <Evaluation Criteria—End Face>
◎: Less than 4 mm ○: 4 mm or more and less than 8 mm Δ: 8 mm or more and less than 12 mm x: 12 mm or more

2.2 折曲げ密着性試験
2.2.1 一次折曲げ密着性試験(塗装一次密着性)
JIS−G3312の試験法に準じて、各試験板について、内側間隔板を2枚とした2T折曲げ試験を20℃で行い、テープ剥離後の塗膜の剥離状態を肉眼で観察し、下記の判定基準に従って塗装密着性の評価を行った。
<評価基準>
◎:剥離なし
○:剥離面積10%未満
□:剥離面積10%以上50%未満
△:剥離面積50%以上80%未満
×:剥離面積80%以上
2.2 Bending adhesion test 2.2.1 Primary bending adhesion test (coating primary adhesion)
In accordance with the test method of JIS-G3312, a 2T bending test with two inner spacing plates was performed at 20 ° C. for each test plate, and the peeling state of the coating film after peeling the tape was observed with the naked eye. The coating adhesion was evaluated according to the judgment criteria.
<Evaluation criteria>
◎: No peeling ○: Peeling area less than 10% □: Peeling area 10% or more and less than 50% Δ: Peeling area 50% or more and less than 80% ×: Peeling area 80% or more

2.2.2 二次折り曲げ密着性(塗装二次密着性)
試験板を沸水中に2時間浸漬した後、一日放置し、ついで一次折曲げ密着性試験と同じ試験を行った。判定基準は以下の通りである。
<評価基準>
◎:剥離なし
○:剥離面積10%未満
□:剥離面積10%以上50%未満
△:剥離面積50%以上80%未満
×:剥離面積80%以上
2.2.2 Secondary bending adhesion (painting secondary adhesion)
The test plate was immersed in boiling water for 2 hours and then allowed to stand for one day, and then the same test as the primary bending adhesion test was performed. Judgment criteria are as follows.
<Evaluation criteria>
◎: No peeling ○: Peeling area less than 10% □: Peeling area 10% or more and less than 50% Δ: Peeling area 50% or more and less than 80% ×: Peeling area 80% or more

2.3 耐コインスクラッチ性
各試験板に対して45°の角度に10円硬貨を設置し、塗膜を3Kgの荷重、一定速度でこすり、塗膜の傷つき度を肉眼で観察し、下記の判定基準に従って耐コインスクラッチ性の評価を行った。なお、以下の評価において、トップコートのみの剥がれによりプライマーが露出した箇所については、下地処理皮膜に起因しない傷付きとして、素地の露出面積には含めなかった。
<評価基準>
◎:素地の露出が0%(プライマーのみが露出した場合も含む)
○:素地の露出が10%未満
□:素地の露出が10%以上50%未満
△:素地の露出が50%以上80%未満
×:素地の露出が80%以上
2.3 Coin scratch resistance A 10-yen coin was installed at an angle of 45 ° with respect to each test plate, the coating film was rubbed at a constant speed with a load of 3 kg, and the degree of scratching of the coating film was observed with the naked eye. Coin scratch resistance was evaluated according to the criteria. In addition, in the following evaluation, the part where the primer was exposed by peeling off only the top coat was not included in the exposed area of the substrate as scratches not caused by the base treatment film.
<Evaluation criteria>
◎: 0% of substrate exposure (including the case where only the primer is exposed)
○: Substrate exposure is less than 10% □: Substrate exposure is 10% or more and less than 50% △: Substrate exposure is 50% or more and less than 80% ×: Substrate exposure is 80% or more

3.評価結果
上記評価試験の結果を表2に示した。表2中の実施例1〜18は、本発明の水系表面処理剤(表1のNo.1〜8)を塗布後乾燥して皮膜を形成させた金属材料の塗装板性能であり、耐食性(カット部及び端面耐食性)、塗装一次密着性、塗装二次密着性、コインスクラッチ性の各性能が何れも良好であり、比較例5、6のクロメート処理の場合と同等もしくはそれ以上の性能を示した。
また、アミノ性官能基を有するシランカップリング剤を使用した場合、グリシジル基を有するシランカップリング剤を使用した場合に比し、塗装密着性に優れており(実施例5および6とそれぞれ実施例7および8との比較)、またアミノ性官能基を有するシランカップリング剤を使用した場合にはグリシジル基を有するシランカップリング剤を使用した場合に比し、プライマーとの相性に左右されにくいと言える(上記2種の比較の総合判断)。また、第1級アミノ基もしくは第2級アミノ基を有するシランカップリング剤とグリシジル基を有するシランカップリング剤とを併用した場合、前者のみを使用した場合に比し、特に端面耐食性が優れていた(実施例10、11、12及び13とそれぞれ実施例5、6、2及び3との比較)。
一方、本発明の範囲外である表1のNo.9(バナジウム含有化合物(B)もタングステン含有化合物(B)も不使用)、10(シランカップリング剤(A)に対するバナジウム含有化合物(B)の使用量が本発明外)及び11(シランカップリング剤(A)不使用)の水系表面処理剤を用いた表2の比較例1〜4においては、耐食性(カット部及び端面耐食性)、塗装一次密着性、塗装二次密着性、コインスクラッチ性の少なくとも2つが劣っていた。
3. Evaluation results Table 2 shows the results of the evaluation tests. Examples 1 to 18 in Table 2 are painted plate performances of a metal material formed by coating the aqueous surface treatment agent of the present invention (Nos. 1 to 8 in Table 1) and then forming a film. Corrosion resistance of cut part and end surface), primary adhesion of coating, secondary adhesion of coating, and coin scratch properties are all good, showing the same or better performance than the chromate treatment of Comparative Examples 5 and 6. It was.
In addition, when a silane coupling agent having an amino functional group is used, the coating adhesion is excellent as compared with the case of using a silane coupling agent having a glycidyl group (Examples 5 and 6 and Examples respectively). 7 and 8), and when a silane coupling agent having an amino functional group is used, it is less affected by the compatibility with the primer than when a silane coupling agent having a glycidyl group is used. Yes (comprehensive judgment of the above two comparisons). Further, when a silane coupling agent having a primary amino group or a secondary amino group and a silane coupling agent having a glycidyl group are used in combination, the end face corrosion resistance is particularly excellent as compared with the case where only the former is used. (Comparison between Examples 10, 11, 12, and 13 and Examples 5, 6, 2, and 3, respectively).
On the other hand, No. 1 in Table 1, which is outside the scope of the present invention. 9 (no vanadium-containing compound (B) or tungsten-containing compound (B) used), 10 (the amount of vanadium-containing compound (B) used relative to the silane coupling agent (A) is outside the scope of the present invention) and 11 (silane coupling) In Comparative Examples 1 to 4 of Table 2 using the aqueous surface treatment agent (agent (A) not used), the corrosion resistance (cut portion and end surface corrosion resistance), coating primary adhesion, coating secondary adhesion, coin scratch resistance At least two were inferior.

Figure 2006321957
Figure 2006321957

注)V含有化合物:バナジウムオキシアセチルアセトネート(IV)
W含有化合物:メタタングステン酸アンモニウム(VI)
水分散性シリカ:液相シリカは日産化学工業(株)製スノーテックスNを使用。
気相シリカは日本アエロジル(株)製アエロジル200を使用。
媒体はすべて水で、全固形分濃度はすべて10質量%である。また、質量比は固形
分質量比である。
※1:No.11においてW含有化合物は固形分基準で気相シリカの1/10倍質
量使用した。
Note) V-containing compound: vanadium oxyacetylacetonate (IV)
W-containing compound: ammonium metatungstate (VI)
Water-dispersible silica: The liquid phase silica uses Snowtex N manufactured by Nissan Chemical Industries.
Gas phase silica uses Aerosil 200 manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.
The medium is all water and the total solid content is all 10% by weight. Moreover, mass ratio is solid content mass ratio.
* 1: No. In No. 11, the W-containing compound was used in an amount 1/10 times that of gas-phase silica on a solid basis.

Figure 2006321957
Figure 2006321957

Claims (7)

シランカップリング剤(A)と、バナジウム含有化合物及び/又はタングステン含有化合物(B)とを、バナジウム原子及び/又はタングステン原子/(A)の固形分質量比として、0.1/100〜40/100の範囲で含有する環境対応型プレコート金属材料用水系表面処理剤。 The silane coupling agent (A), the vanadium-containing compound and / or the tungsten-containing compound (B) are 0.1 / 100 to 40 / as a solid content mass ratio of vanadium atoms and / or tungsten atoms / (A). An aqueous surface treating agent for environment-friendly pre-coated metal materials, contained in the range of 100. 固形分基準として、シランカップリング剤(A)全体の0.2質量%以上が、アミノ性官能基を有するシランカップリング剤である請求項1記載の水系表面処理剤。 The aqueous surface treating agent according to claim 1, wherein 0.2 mass% or more of the entire silane coupling agent (A) is a silane coupling agent having an amino functional group as a solid content standard. シランカップリング剤(A)が第1級アミノ基もしくは第2級アミノ基を有するシランカップリング剤とアミノ基と反応し得る官能基を有するシランカップリング剤とからなり、前者:後者の当量比が50:1〜1:50である請求項1又は2記載の水系表面処理剤。 The silane coupling agent (A) comprises a silane coupling agent having a primary amino group or a secondary amino group and a silane coupling agent having a functional group capable of reacting with the amino group, the former: the equivalent ratio of the latter The aqueous surface treating agent according to claim 1 or 2, wherein is from 50: 1 to 1:50. アミノ基と反応し得る官能基を有するシランカップリング剤が隣り合った炭素原子に結合したエポキシ基を有するシランカップリング剤である請求項3記載の水系表面処理剤。 The aqueous surface treating agent according to claim 3, wherein the silane coupling agent having a functional group capable of reacting with an amino group is a silane coupling agent having an epoxy group bonded to an adjacent carbon atom. さらに水分散性シリカ(C)を、(C)/(A)の固形分質量比として、1/50〜10/1の範囲で含有する請求項1〜4のいずれか1項に記載の水系表面処理剤。 Furthermore, the water system of any one of Claims 1-4 which contains water dispersible silica (C) in the range of 1/50-10/1 as solid content mass ratio of (C) / (A). Surface treatment agent. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の水系表面処理剤を金属材料表面に塗布後乾燥して、0.01〜1g/mの乾燥皮膜を形成させることを特徴とする環境に対応した金属材料の表面処理方法。 Corresponding to the environment characterized in that the water-based surface treatment agent according to any one of claims 1 to 5 is applied to the surface of the metal material and then dried to form a dry film of 0.01 to 1 g / m 2. Surface treatment method for a finished metal material. 請求項6記載の表面処理方法により表面処理した金属材料に、さらにクロムを含まない上層被覆を施すことを特徴とする環境対応型プレコート金属材料の製造方法。 A method for producing an environment-friendly pre-coated metal material, wherein the metal material surface-treated by the surface treatment method according to claim 6 is further coated with an upper layer coating not containing chromium.
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