JP2000248370A - アルミニウム材の下地処理方法及び下地処理剤 - Google Patents
アルミニウム材の下地処理方法及び下地処理剤Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 アルミニウム材の表面に耐蝕性に優れた下地
処理を施す方法を提供する。また、そのために好適な下
地処理剤を提供する。 【解決手段】 アルミニウム材の表面に、アルミニウ
ム、ジルコニウム、セリウム、クロム、及び鉄から選ば
れた金属の金属硝酸塩化合物を含む下地処理剤を、金属
付着量が１．０ｍＭ／ｍ2 以上となるように塗布し、焼
付け処理する、アルミニウム材の下地処理方法である。
また、水溶性アクリル酸系ポリマーを固形分濃度３．５
〜２２．５ｇ／リットルの範囲で、アルミニウム、ジル
コニウム、セリウム、及び鉄から選ばれた金属の金属硝
酸塩化合物を３０〜５００ｇ／リットルの範囲で、フッ
酸化合物を弗素元素濃度１．０〜５．０ｇ／リットルの
範囲で、及び有機還元剤を５〜３０ｇ／リットルの範囲
でそれぞれ含む、アルミニウム材の下地処理剤である。
処理を施す方法を提供する。また、そのために好適な下
地処理剤を提供する。 【解決手段】 アルミニウム材の表面に、アルミニウ
ム、ジルコニウム、セリウム、クロム、及び鉄から選ば
れた金属の金属硝酸塩化合物を含む下地処理剤を、金属
付着量が１．０ｍＭ／ｍ2 以上となるように塗布し、焼
付け処理する、アルミニウム材の下地処理方法である。
また、水溶性アクリル酸系ポリマーを固形分濃度３．５
〜２２．５ｇ／リットルの範囲で、アルミニウム、ジル
コニウム、セリウム、及び鉄から選ばれた金属の金属硝
酸塩化合物を３０〜５００ｇ／リットルの範囲で、フッ
酸化合物を弗素元素濃度１．０〜５．０ｇ／リットルの
範囲で、及び有機還元剤を５〜３０ｇ／リットルの範囲
でそれぞれ含む、アルミニウム材の下地処理剤である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、アルミニウム又
はアルミニウム合金の製品（以下「アルミニウム材」と
いう）の表面に塗装を施す際に、その前工程として行わ
れるアルミニウム材の下地処理に係り、特に耐蝕性に優
れた下地処理方法及びそのための下地処理剤に関する。
はアルミニウム合金の製品（以下「アルミニウム材」と
いう）の表面に塗装を施す際に、その前工程として行わ
れるアルミニウム材の下地処理に係り、特に耐蝕性に優
れた下地処理方法及びそのための下地処理剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】アルミニウム材は、一般に、軽量で加工
性に優れ、しかも、熱伝導性に優れていることから、空
調機（エアコン）の熱交換部に用いる熱交換用フィン
や、サッシ等の建材を始め、種々の用途に多用されてお
り、そして、このアルミニウム材の表面には、その用途
や使用目的に応じて、親水性、抗菌性、耐蝕性、耐擦傷
性、帯電防止性、潤滑性等を付与したり、更には外観向
上等を目的として、種々の塗装が施されている。
性に優れ、しかも、熱伝導性に優れていることから、空
調機（エアコン）の熱交換部に用いる熱交換用フィン
や、サッシ等の建材を始め、種々の用途に多用されてお
り、そして、このアルミニウム材の表面には、その用途
や使用目的に応じて、親水性、抗菌性、耐蝕性、耐擦傷
性、帯電防止性、潤滑性等を付与したり、更には外観向
上等を目的として、種々の塗装が施されている。
【０００３】そして、このような塗装を施す場合、一般
的には、アルミニウム材それ自体を腐蝕から保護した
り、あるいは、アルミニウム材表面に対する塗膜の付着
性を向上させる目的で、種々の下地処理が行われてお
り、特に、親水性付与、抗菌性付与、耐蝕性付与、耐擦
傷性付与、帯電防止性付与、潤滑性付与、外観向上等を
目的とする塗装を施す場合には、優れた耐蝕性を付与す
るための下地処理が重要になる。
的には、アルミニウム材それ自体を腐蝕から保護した
り、あるいは、アルミニウム材表面に対する塗膜の付着
性を向上させる目的で、種々の下地処理が行われてお
り、特に、親水性付与、抗菌性付与、耐蝕性付与、耐擦
傷性付与、帯電防止性付与、潤滑性付与、外観向上等を
目的とする塗装を施す場合には、優れた耐蝕性を付与す
るための下地処理が重要になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者ら
は、如何にして耐蝕性に優れた下地処理を行うかについ
て鋭意検討した結果、ある特定の金属の金属硝酸塩化合
物を含む下地処理剤を用い、アルミニウム材の表面に金
属付着量１．０ｍＭ／ｍ2 以上となるように塗布して焼
付け処理することにより、アルミニウム材の表面に耐蝕
性に優れた下地処理を施すことができることを見出し、
本発明を完成した。
は、如何にして耐蝕性に優れた下地処理を行うかについ
て鋭意検討した結果、ある特定の金属の金属硝酸塩化合
物を含む下地処理剤を用い、アルミニウム材の表面に金
属付着量１．０ｍＭ／ｍ2 以上となるように塗布して焼
付け処理することにより、アルミニウム材の表面に耐蝕
性に優れた下地処理を施すことができることを見出し、
本発明を完成した。
【０００５】従って、本発明の目的は、アルミニウム材
の表面に耐蝕性に優れた下地処理を施す方法を提供する
ことにある。また、本発明の他の目的は、アルミニウム
材の表面に耐蝕性に優れた下地処理を施すのに好適な下
地処理剤を提供することにある。
の表面に耐蝕性に優れた下地処理を施す方法を提供する
ことにある。また、本発明の他の目的は、アルミニウム
材の表面に耐蝕性に優れた下地処理を施すのに好適な下
地処理剤を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、ア
ルミニウム材の表面に、アルミニウム、ジルコニウム、
セリウム、クロム、及び鉄から選ばれた金属の金属硝酸
塩化合物を含む下地処理剤を、金属付着量が１．０ｍＭ
／ｍ2 以上となるように塗布し、焼付け処理する、アル
ミニウム材の下地処理方法である。
ルミニウム材の表面に、アルミニウム、ジルコニウム、
セリウム、クロム、及び鉄から選ばれた金属の金属硝酸
塩化合物を含む下地処理剤を、金属付着量が１．０ｍＭ
／ｍ2 以上となるように塗布し、焼付け処理する、アル
ミニウム材の下地処理方法である。
【０００７】また、本発明の下地処理方法で用いる下地
処理剤は、水溶性アクリル酸系ポリマーを固形分濃度
３．５〜２２．５ｇ／リットルの範囲で、アルミニウ
ム、ジルコニウム、セリウム、クロム、及び鉄から選ば
れた金属の金属硝酸塩化合物を３０〜５００ｇ／リット
ルの範囲で、フッ酸化合物を弗素元素濃度１．０〜５．
０ｇ／リットルの範囲で、及び有機還元剤を５〜３０ｇ
／リットルの範囲でそれぞれ含むものである。
処理剤は、水溶性アクリル酸系ポリマーを固形分濃度
３．５〜２２．５ｇ／リットルの範囲で、アルミニウ
ム、ジルコニウム、セリウム、クロム、及び鉄から選ば
れた金属の金属硝酸塩化合物を３０〜５００ｇ／リット
ルの範囲で、フッ酸化合物を弗素元素濃度１．０〜５．
０ｇ／リットルの範囲で、及び有機還元剤を５〜３０ｇ
／リットルの範囲でそれぞれ含むものである。
【０００８】本発明の下地処理剤に用いる水溶性アクリ
ル酸系ポリマーとしては、具体的には、アクリル酸、ア
クリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプ
ロピル、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸イソブチル、
メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチ
ル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n-ブチ
ル、メタクリル酸イソブチル、マレイン酸、イタコン酸
等のような化合物の重合又は共重合により得られる水溶
性のものを挙げることができ、その１種のみを単独で用
いることができるほか、２種以上を混合して用いること
もできる。なお、この水溶性アクリル酸系ポリマーは、
比較的低温、短時間の加熱下で行われる焼付け処理によ
り、共存する金属イオンとキレート化反応を起こして水
に不溶性になる必要があることから、分子量について
は、好ましくは平均分子量が１００００〜３０００００
程度のものであることが望ましい。このような水溶性ア
クリル酸系ポリマーの市販品としては、例えば、アキュ
マー2100やアキュマー1510（Acumer 2100, Acumer 151
0；ローム＆ハース社製商品名）等が挙げられる。
ル酸系ポリマーとしては、具体的には、アクリル酸、ア
クリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプ
ロピル、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸イソブチル、
メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチ
ル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n-ブチ
ル、メタクリル酸イソブチル、マレイン酸、イタコン酸
等のような化合物の重合又は共重合により得られる水溶
性のものを挙げることができ、その１種のみを単独で用
いることができるほか、２種以上を混合して用いること
もできる。なお、この水溶性アクリル酸系ポリマーは、
比較的低温、短時間の加熱下で行われる焼付け処理によ
り、共存する金属イオンとキレート化反応を起こして水
に不溶性になる必要があることから、分子量について
は、好ましくは平均分子量が１００００〜３０００００
程度のものであることが望ましい。このような水溶性ア
クリル酸系ポリマーの市販品としては、例えば、アキュ
マー2100やアキュマー1510（Acumer 2100, Acumer 151
0；ローム＆ハース社製商品名）等が挙げられる。
【０００９】また、本発明の下地処理剤に用いる金属硝
酸塩化合物は、アルミニウム、ジルコニウム、セリウ
ム、クロム、及び鉄から選ばれた金属の金属硝酸塩化合
物であり、単独の金属の金属硝酸塩化合物であっても、
また、２種以上の金属の金属硝酸塩化合物の混合物であ
ってもよい。この金属硝酸塩化合物の具体例としては、
硝酸アルミニウム〔Al(NO3)3・9H2O、分子量３７５〕、
硝酸ジルコニウム〔Zr(NO3)4・5H2O、分子量４９２〕、
オキシ硝酸ジルコニウム〔ZrO(NO3)2 ・2H2O、分子量２
６７〕、硝酸セリウム〔Ce(NO3)3・6H2O、分子量４３
４〕、硝酸クロム〔Cr(NO3)3・9H2O、分子量４００〕、
硝酸鉄〔Fe(NO3)3・9H2O、分子量４０４〕等が挙げられ
る。
酸塩化合物は、アルミニウム、ジルコニウム、セリウ
ム、クロム、及び鉄から選ばれた金属の金属硝酸塩化合
物であり、単独の金属の金属硝酸塩化合物であっても、
また、２種以上の金属の金属硝酸塩化合物の混合物であ
ってもよい。この金属硝酸塩化合物の具体例としては、
硝酸アルミニウム〔Al(NO3)3・9H2O、分子量３７５〕、
硝酸ジルコニウム〔Zr(NO3)4・5H2O、分子量４９２〕、
オキシ硝酸ジルコニウム〔ZrO(NO3)2 ・2H2O、分子量２
６７〕、硝酸セリウム〔Ce(NO3)3・6H2O、分子量４３
４〕、硝酸クロム〔Cr(NO3)3・9H2O、分子量４００〕、
硝酸鉄〔Fe(NO3)3・9H2O、分子量４０４〕等が挙げられ
る。
【００１０】そして、本発明の下地処理剤は有機還元剤
を含んでおり、これを用いて形成される下地皮膜中には
この有機還元剤が共存することになり、金属硝酸塩化合
物として硝酸クロムを用いた場合に６価クロムイオンが
生成して溶出しようとしても、この６価クロムイオンは
３価クロムイオンに還元され、６価クロムイオンとして
の溶出は完全に防止されるので特に環境上の問題はない
が、クロムを用いない耐蝕下地処理としてイメージ的に
優れていることから、金属硝酸塩化合物としてはアルミ
ニウム、ジルコニウム、セリウム、及び鉄から選ばれた
金属の金属硝酸塩化合物であるのが好ましく、特に、ア
ルミニウム、及びジルコニウムから選ばれた金属の金属
硝酸塩化合物は、その金属付着量にもよるが、耐蝕性に
極めて優れており、また、下地皮膜自体が無色、透明で
あることから、クリアー塗料の下地として用いる場合に
はアルミニウムの金属外観が生かせるという点でより好
ましい。
を含んでおり、これを用いて形成される下地皮膜中には
この有機還元剤が共存することになり、金属硝酸塩化合
物として硝酸クロムを用いた場合に６価クロムイオンが
生成して溶出しようとしても、この６価クロムイオンは
３価クロムイオンに還元され、６価クロムイオンとして
の溶出は完全に防止されるので特に環境上の問題はない
が、クロムを用いない耐蝕下地処理としてイメージ的に
優れていることから、金属硝酸塩化合物としてはアルミ
ニウム、ジルコニウム、セリウム、及び鉄から選ばれた
金属の金属硝酸塩化合物であるのが好ましく、特に、ア
ルミニウム、及びジルコニウムから選ばれた金属の金属
硝酸塩化合物は、その金属付着量にもよるが、耐蝕性に
極めて優れており、また、下地皮膜自体が無色、透明で
あることから、クリアー塗料の下地として用いる場合に
はアルミニウムの金属外観が生かせるという点でより好
ましい。
【００１１】更に、本発明の下地処理剤に用いるフッ酸
化合物としては、例えば、フッ酸や、フッ化珪素、フッ
化硼素、フッ化チタニウム、フッ化ジルコニウム、フッ
化亜鉛等のようなフッ酸の可溶性塩類が挙げられ、その
１種のみを単独で用いることができるほか、２種以上を
混合して用いることもできる。
化合物としては、例えば、フッ酸や、フッ化珪素、フッ
化硼素、フッ化チタニウム、フッ化ジルコニウム、フッ
化亜鉛等のようなフッ酸の可溶性塩類が挙げられ、その
１種のみを単独で用いることができるほか、２種以上を
混合して用いることもできる。
【００１２】更にまた、有機還元剤としては、水溶性で
あって、焼付け処理時に分解や揮発せずに下地皮膜中に
残留して還元作用を発揮し得るものであればよいが、具
体的には、エチレングリコール、グリセリン、エリスリ
ット、アラビット、マンニット、ブドウ糖、果糖等の多
価アルコール類や糖類等が挙げられ、その１種のみを単
独で用いることができるほか、２種以上を混合して用い
ることもできる。
あって、焼付け処理時に分解や揮発せずに下地皮膜中に
残留して還元作用を発揮し得るものであればよいが、具
体的には、エチレングリコール、グリセリン、エリスリ
ット、アラビット、マンニット、ブドウ糖、果糖等の多
価アルコール類や糖類等が挙げられ、その１種のみを単
独で用いることができるほか、２種以上を混合して用い
ることもできる。
【００１３】本発明の下地処理剤には、必要により、被
処理材の耐孔食性（穴明きタイプの腐蝕に対する抵抗
力）を向上させるという観点で、正リン酸、ピロリン
酸、メタリン酸、亜リン酸等のリン酸類や、例えば５ｇ
／リットル以下の少量使用の場合に用いられるリン酸ナ
トリウム、ピロリン酸ナトリウム、ポリリン酸ナトリウ
ム、ヘキサメタリン酸ナトリウム等の各種リン酸のアル
カリ性塩類等のリン酸化合物を添加してもよく、また、
下地皮膜と塗料との密着力を高めるという品質上の、あ
るいは、下地処理浴の粘性を上げて塗装性を改善すると
いう作業性等の観点で、好ましくは平均粒径１μｍ以
下、特に１次粒子の大きさについては少なくとも５０％
以上が１μｍ以下のシリカを添加してもよい。
処理材の耐孔食性（穴明きタイプの腐蝕に対する抵抗
力）を向上させるという観点で、正リン酸、ピロリン
酸、メタリン酸、亜リン酸等のリン酸類や、例えば５ｇ
／リットル以下の少量使用の場合に用いられるリン酸ナ
トリウム、ピロリン酸ナトリウム、ポリリン酸ナトリウ
ム、ヘキサメタリン酸ナトリウム等の各種リン酸のアル
カリ性塩類等のリン酸化合物を添加してもよく、また、
下地皮膜と塗料との密着力を高めるという品質上の、あ
るいは、下地処理浴の粘性を上げて塗装性を改善すると
いう作業性等の観点で、好ましくは平均粒径１μｍ以
下、特に１次粒子の大きさについては少なくとも５０％
以上が１μｍ以下のシリカを添加してもよい。
【００１４】本発明の下地処理剤を構成する上記各成分
の濃度については、通常、水溶性アクリル酸系ポリマー
が固形分濃度３．５〜２２．５ｇ／リットル、好ましく
は７〜１５ｇ／リットルであり、金属硝酸塩化合物が３
０〜５００ｇ／リットル、好ましくは５０〜１５０ｇ／
リットルであり、フッ酸化合物が弗素元素濃度１．０〜
５．０ｇ／リットル、好ましくは２．０〜３．０ｇ／リ
ットルであり、また、有機還元剤が５〜３０ｇ／リット
ル、好ましくは８〜１５ｇ／リットルであり、そして、
必要に応じて配合されるリン酸化合物がＰＯ4 として
２．５〜１４．５ｇ／リットル、好ましくは４〜８ｇ／
リットルであり、また、シリカが固形分比（シリカ／全
固形分）０．１以下、好ましくは０．０５以下である。
の濃度については、通常、水溶性アクリル酸系ポリマー
が固形分濃度３．５〜２２．５ｇ／リットル、好ましく
は７〜１５ｇ／リットルであり、金属硝酸塩化合物が３
０〜５００ｇ／リットル、好ましくは５０〜１５０ｇ／
リットルであり、フッ酸化合物が弗素元素濃度１．０〜
５．０ｇ／リットル、好ましくは２．０〜３．０ｇ／リ
ットルであり、また、有機還元剤が５〜３０ｇ／リット
ル、好ましくは８〜１５ｇ／リットルであり、そして、
必要に応じて配合されるリン酸化合物がＰＯ4 として
２．５〜１４．５ｇ／リットル、好ましくは４〜８ｇ／
リットルであり、また、シリカが固形分比（シリカ／全
固形分）０．１以下、好ましくは０．０５以下である。
【００１５】水溶性アクリル酸系ポリマーについては、
その固形分濃度が３．５ｇ／リットルより低いと下地皮
膜形成性が不足し、また、２２．５ｇ／リットルより高
くなると下地処理剤の安定性に問題が生じる虞がある。
また、金属硝酸塩化合物については、その濃度が３０ｇ
／リットルより低いと下地性能の確保に必要な１．０ｍ
Ｍ／ｍ2 以上の金属付着量を得るための下地処理剤の塗
布量が増大し、タレあるいは処理浴の乾燥ムラ等によ
り、工業的に均一な膜厚を得るのが難しくなり、反対
に、５００ｇ／リットルより高いと浴の安定性が損なわ
れるだけでなく、所定の金属付着量を確保するための下
地処理剤の塗布量の幅が狭くなり、操業の不安定化をも
たらす。更に、有機還元剤については、その濃度が５ｇ
／リットルより低いとクロム系では還元能力が不足し、
一部６価クロムができ、また、クロム系以外ではポリア
クリル酸の過剰なカルボキシル基のエステル化反応によ
る中性化反応が不十分になって耐蝕性が低下するという
問題が生じ、反対に、３０ｇ／リットルより高いと未反
応の過剰な有機還元剤が上塗り塗料の正常な硬化反応を
阻害するという問題が生じる。
その固形分濃度が３．５ｇ／リットルより低いと下地皮
膜形成性が不足し、また、２２．５ｇ／リットルより高
くなると下地処理剤の安定性に問題が生じる虞がある。
また、金属硝酸塩化合物については、その濃度が３０ｇ
／リットルより低いと下地性能の確保に必要な１．０ｍ
Ｍ／ｍ2 以上の金属付着量を得るための下地処理剤の塗
布量が増大し、タレあるいは処理浴の乾燥ムラ等によ
り、工業的に均一な膜厚を得るのが難しくなり、反対
に、５００ｇ／リットルより高いと浴の安定性が損なわ
れるだけでなく、所定の金属付着量を確保するための下
地処理剤の塗布量の幅が狭くなり、操業の不安定化をも
たらす。更に、有機還元剤については、その濃度が５ｇ
／リットルより低いとクロム系では還元能力が不足し、
一部６価クロムができ、また、クロム系以外ではポリア
クリル酸の過剰なカルボキシル基のエステル化反応によ
る中性化反応が不十分になって耐蝕性が低下するという
問題が生じ、反対に、３０ｇ／リットルより高いと未反
応の過剰な有機還元剤が上塗り塗料の正常な硬化反応を
阻害するという問題が生じる。
【００１６】また、必要により添加されるリン酸化合物
については、その濃度がＰＯ4 として２．５ｇ／リット
ルより低いと期待される耐孔食性の改善効果が発揮され
ず、また、１４．５ｇ／リットルより高くなると生成す
る下地皮膜中に未反応のリン酸が残留し、下地皮膜の耐
蝕性を損なわせるという問題が生じる。更に、必要によ
り添加されるシリカについては、その固形分比（シリカ
／全固形分）が０．１より高くなると、下地皮膜自体の
親水性は改善されるが経時的にシリカ粒子同士が結合
し、浴が不安定になるという問題が生じる。
については、その濃度がＰＯ4 として２．５ｇ／リット
ルより低いと期待される耐孔食性の改善効果が発揮され
ず、また、１４．５ｇ／リットルより高くなると生成す
る下地皮膜中に未反応のリン酸が残留し、下地皮膜の耐
蝕性を損なわせるという問題が生じる。更に、必要によ
り添加されるシリカについては、その固形分比（シリカ
／全固形分）が０．１より高くなると、下地皮膜自体の
親水性は改善されるが経時的にシリカ粒子同士が結合
し、浴が不安定になるという問題が生じる。
【００１７】本発明の下地処理剤の調製方法について
は、例えば、水溶性アクリル酸系ポリマー中に必要に
より添加されるシリカを均一に分散させ、更に有機還元
剤を添加した水溶液Ａと、金属硝酸塩化合物と必要によ
り添加されるリン酸化合物とを水に溶解させた水溶液Ｂ
とをそれぞれ別個に調製しておき、使用直前に両水溶液
ＡとＢとを混合して使用する方法、全ての成分を水に
溶解して一液として調製する方法、金属硝酸塩化合物
以外の他の成分を予め水に溶解しておき、使用直前に金
属硝酸塩化合物を添加し溶解せしめて使用する方法、及
び、使用直前に全ての成分を水に溶解して使用する方
法等が挙げられる。
は、例えば、水溶性アクリル酸系ポリマー中に必要に
より添加されるシリカを均一に分散させ、更に有機還元
剤を添加した水溶液Ａと、金属硝酸塩化合物と必要によ
り添加されるリン酸化合物とを水に溶解させた水溶液Ｂ
とをそれぞれ別個に調製しておき、使用直前に両水溶液
ＡとＢとを混合して使用する方法、全ての成分を水に
溶解して一液として調製する方法、金属硝酸塩化合物
以外の他の成分を予め水に溶解しておき、使用直前に金
属硝酸塩化合物を添加し溶解せしめて使用する方法、及
び、使用直前に全ての成分を水に溶解して使用する方
法等が挙げられる。
【００１８】また、本発明の下地処理剤を用いて下地処
理する方法については、従来より通常行われている方法
を適宜採用することができ、例えば、アルミニウム材が
板材や押出型材等の比較的単純な形状の場合には、ロー
ル塗布、スプレー塗布等の方法が、また、アルミニウム
材が比較的複雑な形状の場合にははけ塗布、浸漬塗布、
スプレー塗布等の方法が適用できる。
理する方法については、従来より通常行われている方法
を適宜採用することができ、例えば、アルミニウム材が
板材や押出型材等の比較的単純な形状の場合には、ロー
ル塗布、スプレー塗布等の方法が、また、アルミニウム
材が比較的複雑な形状の場合にははけ塗布、浸漬塗布、
スプレー塗布等の方法が適用できる。
【００１９】本発明においては、金属硝酸塩化合物を含
む下地処理剤を、金属付着量が１．０ｍＭ／ｍ2 以上、
好ましくは１．０〜５．０ｍＭ／ｍ2 、より好ましくは
１．０〜３．０ｍＭ／ｍ2 となるように塗布し、焼付け
処理することが必要である。この金属付着量は、アルミ
ニウム材の表面の単位面積当たりに付着した金属の重量
をその金属の原子量で割った値ミリモル／ｍ2 （ｍＭ／
ｍ2 で表す）である。この金属付着量が１．０ｍＭ／ｍ
2 より低いと充分な耐蝕性が得られない場合があり、ま
た、上限については耐蝕性という観点からは制限はない
が、５．０ｍＭ／ｍ2 を超えて塗布することは塗膜の密
着性の低下をもたらすので好ましくない。なお、金属付
着量の調整は、下地処理剤の金属硝酸塩化合物の濃度調
整、塗布回数の調整、あるいはこれらの組合せ等の手段
で容易に達成することができる。
む下地処理剤を、金属付着量が１．０ｍＭ／ｍ2 以上、
好ましくは１．０〜５．０ｍＭ／ｍ2 、より好ましくは
１．０〜３．０ｍＭ／ｍ2 となるように塗布し、焼付け
処理することが必要である。この金属付着量は、アルミ
ニウム材の表面の単位面積当たりに付着した金属の重量
をその金属の原子量で割った値ミリモル／ｍ2 （ｍＭ／
ｍ2 で表す）である。この金属付着量が１．０ｍＭ／ｍ
2 より低いと充分な耐蝕性が得られない場合があり、ま
た、上限については耐蝕性という観点からは制限はない
が、５．０ｍＭ／ｍ2 を超えて塗布することは塗膜の密
着性の低下をもたらすので好ましくない。なお、金属付
着量の調整は、下地処理剤の金属硝酸塩化合物の濃度調
整、塗布回数の調整、あるいはこれらの組合せ等の手段
で容易に達成することができる。
【００２０】金属硝酸塩化合物がアルミニウムやジルコ
ニウムの硝酸塩の場合、特に硝酸アルミニウムの場合に
は、金属付着量が１．５〜３．０ｍＭ／ｍ2 、より好ま
しくは２．０〜３．０ｍＭ／ｍ2 の範囲であるのがよ
く、これによって優れた耐蝕性を発揮せしめることがで
きるほか、例えば親水性塗膜の下地処理とした場合に、
親水性塗料のタイプによっては塗膜の親水性が著しく改
善されるという作用効果が発揮される。
ニウムの硝酸塩の場合、特に硝酸アルミニウムの場合に
は、金属付着量が１．５〜３．０ｍＭ／ｍ2 、より好ま
しくは２．０〜３．０ｍＭ／ｍ2 の範囲であるのがよ
く、これによって優れた耐蝕性を発揮せしめることがで
きるほか、例えば親水性塗膜の下地処理とした場合に、
親水性塗料のタイプによっては塗膜の親水性が著しく改
善されるという作用効果が発揮される。
【００２１】本発明において、下地処理剤を塗布した後
の焼付け処理は、常法により行うことができ、例えば、
１００〜３００℃、好ましくは１５０〜２８０℃の温度
で１０秒〜３０分間加熱処理することにより行われる。
加熱温度が１００℃より低いと焼付けや還元不溶化反応
が不十分で下地皮膜の密着性が悪く、また、３００℃を
超えると、加熱時間にもよるが、水溶性アクリル酸系ポ
リマーの分解が生じて変質する虞がある。
の焼付け処理は、常法により行うことができ、例えば、
１００〜３００℃、好ましくは１５０〜２８０℃の温度
で１０秒〜３０分間加熱処理することにより行われる。
加熱温度が１００℃より低いと焼付けや還元不溶化反応
が不十分で下地皮膜の密着性が悪く、また、３００℃を
超えると、加熱時間にもよるが、水溶性アクリル酸系ポ
リマーの分解が生じて変質する虞がある。
【００２２】本発明方法によりアルミニウム材の表面に
形成される下地皮膜は、アルミニウム剤と皮膜との境界
にフッ化アルミニウム、ケイフッ化アルミニウム等の極
薄い層（第１層）が形成され、次いでこの上に金属化合
物を主体とする比較的熱い無機質層（第２層）が形成さ
れ、更にその上に必要により添加されるシリカ等を含む
樹脂層が最表層（第３層）として形成され、全体で３層
構造を形成していると考えられる。このため、本発明の
下地皮膜は、単に耐蝕性に優れているだけでなく、アル
ミニウム材の表面に対する密着性に優れ、また、親水
性、抗菌性、耐蝕性、耐擦傷性、帯電防止性、潤滑性等
を付与し、あるいは、外観向上等を目的として、種々の
塗装、特に有機質塗膜を施す際にその付着性を顕著に向
上させる作用を発揮する。
形成される下地皮膜は、アルミニウム剤と皮膜との境界
にフッ化アルミニウム、ケイフッ化アルミニウム等の極
薄い層（第１層）が形成され、次いでこの上に金属化合
物を主体とする比較的熱い無機質層（第２層）が形成さ
れ、更にその上に必要により添加されるシリカ等を含む
樹脂層が最表層（第３層）として形成され、全体で３層
構造を形成していると考えられる。このため、本発明の
下地皮膜は、単に耐蝕性に優れているだけでなく、アル
ミニウム材の表面に対する密着性に優れ、また、親水
性、抗菌性、耐蝕性、耐擦傷性、帯電防止性、潤滑性等
を付与し、あるいは、外観向上等を目的として、種々の
塗装、特に有機質塗膜を施す際にその付着性を顕著に向
上させる作用を発揮する。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、実施例及び比較例に基づい
て、本発明の好適な実施の形態を具体的に説明する。
て、本発明の好適な実施の形態を具体的に説明する。
【００２４】実施例１〜９及び比較例１〜４ 〔下地処理剤の調製〕水溶性アクリル酸系ポリマーとし
て固形分濃度２５重量％のポリアクリル酸（ローム＆ハ
ース社製商品名：Acumer 1510 、平均分子量６０００
０）を用い、シリカとして一次粒子平均粒径０．０１μ
ｍのシリカ粉末（カボット社製商品名カボシルＭ−５）
を用い、有機還元剤として多価アルコールのグリセリン
を用いてＡ液を調製し、また、金属硝酸塩化合物として
表１に示す硝酸アルミニウム〔AlNA: Al(NO3)3・9H2O、
分子量３７５〕、オキシ硝酸ジルコニウム〔ZrNA: ZrO
(NO 3)2 ・2H2O、分子量２６７〕、硝酸セリウム〔CeNA:
Ce(NO3)3・6H2O、分子量４３４〕、硝酸クロム〔CrNA:
Cr(NO3)3・9H2O、分子量４００〕、及び硝酸鉄〔FeNA:
Fe(NO3)3・9H2O、分子量４０４〕を用い、フッ酸化合
物としてフッ化水素酸（abt. 46%）を用い、リン酸化合
物として正リン酸（100%-H3PO4）を用いてＢ液を調製し
た。
て固形分濃度２５重量％のポリアクリル酸（ローム＆ハ
ース社製商品名：Acumer 1510 、平均分子量６０００
０）を用い、シリカとして一次粒子平均粒径０．０１μ
ｍのシリカ粉末（カボット社製商品名カボシルＭ−５）
を用い、有機還元剤として多価アルコールのグリセリン
を用いてＡ液を調製し、また、金属硝酸塩化合物として
表１に示す硝酸アルミニウム〔AlNA: Al(NO3)3・9H2O、
分子量３７５〕、オキシ硝酸ジルコニウム〔ZrNA: ZrO
(NO 3)2 ・2H2O、分子量２６７〕、硝酸セリウム〔CeNA:
Ce(NO3)3・6H2O、分子量４３４〕、硝酸クロム〔CrNA:
Cr(NO3)3・9H2O、分子量４００〕、及び硝酸鉄〔FeNA:
Fe(NO3)3・9H2O、分子量４０４〕を用い、フッ酸化合
物としてフッ化水素酸（abt. 46%）を用い、リン酸化合
物として正リン酸（100%-H3PO4）を用いてＢ液を調製し
た。
【００２５】これらＡ液及びＢ液からなる各実施例１〜
９及び比較例１〜４の各成分濃度は、Ａ液とＢ液とを混
合した際に、ポリアクリル酸の固形分濃度７．５ｇ／リ
ットル、フッ酸化合物の弗素元素濃度２．５ｇ／リット
ル、グリセリン１０ｇ／リットル、正リン酸のＰＯ4 濃
度４．７ｇ／リットル、シリカの固形分比（シリカ／全
固形分）０．０３、及び金属硝酸塩化合物の結晶水を含
む形での濃度が表１に示す濃度（ｇ／リットル）となる
ような割合で配合されている。
９及び比較例１〜４の各成分濃度は、Ａ液とＢ液とを混
合した際に、ポリアクリル酸の固形分濃度７．５ｇ／リ
ットル、フッ酸化合物の弗素元素濃度２．５ｇ／リット
ル、グリセリン１０ｇ／リットル、正リン酸のＰＯ4 濃
度４．７ｇ／リットル、シリカの固形分比（シリカ／全
固形分）０．０３、及び金属硝酸塩化合物の結晶水を含
む形での濃度が表１に示す濃度（ｇ／リットル）となる
ような割合で配合されている。
【００２６】〔試験片の調製〕アルミニアム材（ＡＡ３
１０２、０．１５ｍｍ厚×１００ｍｍ×１００ｍｍ）を
常法により脱脂洗浄し、また、上記Ａ液とＢ液とを混合
して各実施例１〜９及び比較例１〜４の下地処理剤を調
製し、この下地処理剤の調製後、直ちに脱脂処理された
アルミニウム材の表面にグラビアロールを用いて塗布す
る。この場合に処理浴の塗布量は、使用するグラビアの
溝を選択することで調整し、また、実際の塗布量は赤外
線水分計で乾燥前の液膜の水分を測定することができ
る。このようにして塗布終了後、温風加熱炉を用いて２
５０℃、１５秒間の条件で焼付け処理を行い、アルミニ
ウム材の表面に各実施例１〜９及び比較例１〜４の下地
皮膜が形成された試験片を調製した。
１０２、０．１５ｍｍ厚×１００ｍｍ×１００ｍｍ）を
常法により脱脂洗浄し、また、上記Ａ液とＢ液とを混合
して各実施例１〜９及び比較例１〜４の下地処理剤を調
製し、この下地処理剤の調製後、直ちに脱脂処理された
アルミニウム材の表面にグラビアロールを用いて塗布す
る。この場合に処理浴の塗布量は、使用するグラビアの
溝を選択することで調整し、また、実際の塗布量は赤外
線水分計で乾燥前の液膜の水分を測定することができ
る。このようにして塗布終了後、温風加熱炉を用いて２
５０℃、１５秒間の条件で焼付け処理を行い、アルミニ
ウム材の表面に各実施例１〜９及び比較例１〜４の下地
皮膜が形成された試験片を調製した。
【００２７】各実施例１〜９及び比較例１〜４の下地皮
膜が形成された試験片について、湿潤試験及び塩水噴霧
試験により耐蝕性を調べた。湿潤試験は、ＪＩＳ Ｋ５
４００−１９９０に記載された回転式湿潤試験に準じ
て、各試験片を温度４０℃又は５０℃、及び相対湿度１
００％の雰囲気中に試験期間２１日間暴露し、その後、
試験片を乾燥し、水和により表面が変色した部分の面積
をプラニメーターで測り、腐蝕面積率（％）とした。ま
た、塩水噴霧試験は、ＪＩＳ Ｈ８６８１−１９８８に
準じて、試験期間２１日で行なった。結果を表１に示
す。
膜が形成された試験片について、湿潤試験及び塩水噴霧
試験により耐蝕性を調べた。湿潤試験は、ＪＩＳ Ｋ５
４００−１９９０に記載された回転式湿潤試験に準じ
て、各試験片を温度４０℃又は５０℃、及び相対湿度１
００％の雰囲気中に試験期間２１日間暴露し、その後、
試験片を乾燥し、水和により表面が変色した部分の面積
をプラニメーターで測り、腐蝕面積率（％）とした。ま
た、塩水噴霧試験は、ＪＩＳ Ｈ８６８１−１９８８に
準じて、試験期間２１日で行なった。結果を表１に示
す。
【００２８】
【表１】
【００２９】表１に示す結果から明らかなように、金属
付着量が１．０ｍＭ／ｍ2 以上の各実施例においては、
金属付着量が１．０ｍＭ／ｍ2 未満の各実施例に比べ
て、何れもより優れた耐蝕性が発揮されることが判明し
た。
付着量が１．０ｍＭ／ｍ2 以上の各実施例においては、
金属付着量が１．０ｍＭ／ｍ2 未満の各実施例に比べ
て、何れもより優れた耐蝕性が発揮されることが判明し
た。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、アルミニウム材の表面
に塗装を施す際に、この塗装に先駆けて耐蝕性に優れた
下地処理を施すことができる。
に塗装を施す際に、この塗装に先駆けて耐蝕性に優れた
下地処理を施すことができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２３Ｃ 22/56 Ｃ２３Ｃ 22/56 // Ｃ０９Ｄ 5/08 Ｃ０９Ｄ 5/08 Ｆターム(参考） 4D075 BB28Z CA02 CA33 CA45 DB07 DC16 EA06 EB22 EC02 EC03 EC10 4F100 AA02B AA04B AA05B AA20B AB10A AB33A AH02B AH02H AK25B BA02 CA30B EH462 EJ482 GB07 GB51 JB02 JB09B YY00B 4J038 CG031 HA336 HA416 HA446 NA03 PA07 PC02 4K026 AA09 BA01 BB06 BB08 CA16 CA18 CA23 CA28 CA32 CA37 CA39 CA41 DA02 DA15 DA16 EB11
Claims (8)
- 【請求項１】 アルミニウム材の表面に、アルミニウ
ム、ジルコニウム、セリウム、クロム、及び鉄から選ば
れた金属の金属硝酸塩化合物を含む下地処理剤を、金属
付着量が１．０ｍＭ／ｍ2 以上となるように塗布し、焼
付け処理することを特徴とするアルミニウム材の下地処
理方法。 - 【請求項２】 下地処理剤は、金属硝酸塩化合物を３０
〜５００ｇ／リットルの範囲で含む請求項１に記載のア
ルミニウム材の下地処理方法。 - 【請求項３】 下地処理剤は、固形分濃度３．５〜２
２．５ｇ／リットルの水溶性アクリル酸系ポリマー、弗
素元素濃度１．０〜５．０ｇ／リットルのフッ酸化合
物、及び５〜３０ｇ／リットルの有機還元剤を含む請求
項１又は２に記載のアルミニウム材の下地処理方法。 - 【請求項４】 下地処理剤は、リン酸化合物をＰＯ4 と
して２．５〜１４．５ｇ／リットルの範囲で含む請求項
１〜３のいずれかに記載のアルミニウム材の下地処理方
法。 - 【請求項５】 下地処理剤は、シリカを固形分比（シリ
カ／全固形分）０．１以下の範囲で含む請求項１〜４の
いずれかに記載のアルミニウム材の下地処理方法。 - 【請求項６】 水溶性アクリル酸系ポリマーを固形分濃
度３．５〜２２．５ｇ／リットルの範囲で、アルミニウ
ム、ジルコニウム、セリウム、及び鉄から選ばれた金属
の金属硝酸塩化合物を３０〜５００ｇ／リットルの範囲
で、フッ酸化合物を弗素元素濃度１．０〜５．０ｇ／リ
ットルの範囲で、及び有機還元剤を５〜３０ｇ／リット
ルの範囲でそれぞれ含むことを特徴とするアルミニウム
材の下地処理剤。 - 【請求項７】 リン酸化合物をＰＯ4 として２．５〜１
４．５ｇ／リットルの範囲で含む請求項６に記載のアル
ミニウム材の下地処理剤。 - 【請求項８】 シリカを固形分比（シリカ／全固形分）
０．１以下の範囲で含む請求項６又は７に記載のアルミ
ニウム材の下地処理剤。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05166299A JP3373801B2 (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | アルミニウム材の下地処理方法及び下地処理剤 |
| MYPI20000627A MY122729A (en) | 1999-02-26 | 2000-02-21 | Process for priming aluminum materials and primers |
| KR1020000008449A KR100669628B1 (ko) | 1999-02-26 | 2000-02-22 | 알루미늄재의 프라이밍방법 및 프라이머 |
| US09/512,220 US6653384B1 (en) | 1999-02-26 | 2000-02-24 | Process for priming aluminum materials and primers |
| CNB001053035A CN1192067C (zh) | 1999-02-26 | 2000-02-25 | 在铝材上打底的方法和底漆 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05166299A JP3373801B2 (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | アルミニウム材の下地処理方法及び下地処理剤 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000248370A true JP2000248370A (ja) | 2000-09-12 |
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ID=12893100
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05166299A Expired - Fee Related JP3373801B2 (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | アルミニウム材の下地処理方法及び下地処理剤 |
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| Country | Link |
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|---|---|---|---|---|
| JP2009293122A (ja) * | 2008-05-09 | 2009-12-17 | Nippon Light Metal Co Ltd | 表面処理アルミニウム材及びその製造方法並びにアルミニウム材の表面処理方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| DE102005027567A1 (de) * | 2005-06-14 | 2006-12-21 | Basf Ag | Verfahren zum Passivieren von metallischen Oberflächen mit Säuregruppen aufweisenden Polymeren |
| CN103333535A (zh) * | 2013-05-27 | 2013-10-02 | 明尼苏达矿业制造特殊材料（上海）有限公司 | 纳米涂布液、由该纳米涂布液形成的涂层、该纳米涂布液在基材上的应用及其涂布方法 |
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|---|---|---|---|---|
| US4104424A (en) * | 1966-06-01 | 1978-08-01 | Amchem Products, Inc. | Process for coating metals |
| US4373050A (en) * | 1966-06-01 | 1983-02-08 | Amchem Products, Inc. | Process and composition for coating metals |
| US4103049A (en) * | 1973-03-02 | 1978-07-25 | Amchem Products, Inc. | Process for applying resinous coating to metal surface |
| JPS55115975A (en) * | 1979-02-27 | 1980-09-06 | Rasa Kogyo Kk | Surface treating method of aluminum or aluminum alloy |
| JPS621882A (ja) * | 1985-06-26 | 1987-01-07 | Nippon Light Metal Co Ltd | アルミニウム材用耐食親水性皮膜形成材 |
| JPS6210280A (ja) * | 1985-07-05 | 1987-01-19 | Nippon Light Metal Co Ltd | アルミニウム材用耐食親水性皮膜処理剤 |
| US5476601A (en) * | 1987-06-01 | 1995-12-19 | Henkel Corporation | Aqueous lubricant and surface conditioner for formed metal surfaces |
| US4973359A (en) * | 1989-01-04 | 1990-11-27 | Nippon Paint Co., Ltd. | Surface treatment chemical and bath for forming hydrophilic coatings and method of surface-treating aluminum members |
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| DE69719047T2 (de) * | 1996-10-21 | 2003-09-04 | Nippon Paint Co Ltd | Verfahren zur behandlung von metalloberflächen für lebensmittelbehälter mit einer acrylharz enthaltende zusammensetzung und so behandelten behälter |
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| JP2009293122A (ja) * | 2008-05-09 | 2009-12-17 | Nippon Light Metal Co Ltd | 表面処理アルミニウム材及びその製造方法並びにアルミニウム材の表面処理方法 |
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