JP2001049455A - クロムを含まない高耐食性表面処理金属材料 - Google Patents

クロムを含まない高耐食性表面処理金属材料

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JP2001049455A
JP2001049455A JP11230885A JP23088599A JP2001049455A JP 2001049455 A JP2001049455 A JP 2001049455A JP 11230885 A JP11230885 A JP 11230885A JP 23088599 A JP23088599 A JP 23088599A JP 2001049455 A JP2001049455 A JP 2001049455A
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Teruaki Isaki
輝明 伊崎
Jun Maki
純 真木
Shinichi Yamaguchi
伸一 山口
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 クロムを含まない高耐食性表面処理皮膜を得
る。 【解決手段】 (1)めっき鋼板または金属板の表面
に、Mgを含有する化合物を分散含有させた薄膜有機樹
脂で被覆された高耐食性表面処理金属材料。(2)金属
めっき鋼板または金属板の表面に、金属酸化物で被覆さ
れたMg化合物を分散含有させた薄膜有機樹脂で被覆さ
れた高耐食性表面処理金属材料。(3)金属めっき鋼板
または金属板の表面に、Mgを含有する化合物とリン酸
化合物とを混合分散含有させた薄膜有機樹脂で被覆され
た高耐食性表面処理金属材料。(4)金属めっき鋼板ま
たは金属板の表面に、金属酸化物で被覆されたMg化合
物とリン酸化合物とを混合分散含有させた薄膜有機樹脂
で被覆された高耐食性表面処理金属材料。(5)薄膜有
機樹脂の中に更に金属酸化物コロイドを含有させること
を特徴とする上記(1)〜(4)記載の薄膜有機樹脂で
被覆された高耐食性表面処理金属材料。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、家電、建材及び自
動車等に使用される金属めっき鋼板または金属板材料の
耐食性向上を可能とするクロムを使用しない化成処理皮
膜を施した高耐食性表面処理金属材料を提供するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来から、金属材料の耐食性を向上させ
る手法としてクロメート処理や或いは更に薄膜有機樹脂
を被覆した鋼板が開発され、実用化されている。クロメ
ート皮膜は、“文献”実用表面改質技術総覧P121〜
/1993年、産業技術サービスセンター発行等に述べ
られているように、3種に大別される。即ち塗布型クロ
メート、反応型クロメート(エッチングクロメート)及
び電解型クロメートである。
【0003】塗布型クロメートは、Cr6+イオン或いは
更にCr3+イオンを適当量含有した溶液中に鋼板を浸漬
後、絞り乾燥を行う、或いはロールコート法で直接鋼板
上に塗布後乾燥させて形成される。反応型クロメートも
それらの処理法と同様であるが、異なるのは鋼板上でク
ロメートを反応させ、未反応分を洗浄すること及び塗布
クロメートがCr6+とCr3+化合物から形成されること
に対して、Cr3+主体の化合物が形成されることであ
る。電解クロメートはCr6+イオンを含有した溶液中で
陰極電解することにより、Cr3+化合物皮膜が形成され
ている。
【0004】一般に、耐食性は塗布、反応、電解の順、
塗料密着性はその逆となる傾向にある。これは、クロメ
ート皮膜中に残存するCr6+イオン量によって整理でき
る。即ち、Cr6+イオン残存が多い程耐食性が良く、C
3+イオン残存が多い程塗料密着性が良好となる。一
方、最近の環境保護の面から、クロム溶出を防止する必
要があり、種々の対策が検討されているクロム溶出は、
Cr6+イオンが含まれている程多く、この溶出が耐食性
確保に結びついているのが現状である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、最近では上記
クロメートの相反する特性を同時に満足すべく、特公平
4−27919号公報で見られるように、有機樹脂中に
クロムイオンを含有させた新たなクロメート処理も開発
されているところが、プレス加工後のプレス油除去のた
めに行うアルカリや溶剤脱脂工程において、皮膜中のク
ロムが溶出することによる脱脂液の汚染、或いは塗装後
の温水浸漬塗料密着試験において充分な塗料密着性が得
られない等の不安を抱えている。本発明は、クロムを含
有しない高耐食性表面処理皮膜を得ることを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、 (1)金属めっき鋼板または金属板の表面に、Mgを含
有する化合物を分散含有させた薄膜有機樹脂で被覆され
た高耐食性表面処理金属材料。 (2)金属めっき鋼板または金属板の表面に、金属酸化
物で被覆されたMg化合物を分散含有させた薄膜有機樹
脂で被覆された高耐食性表面処理金属材料。 (3)金属めっき鋼板または金属板の表面に、Mgを含
有する化合物とリン酸化合物とを混合分散含有させた薄
膜有機樹脂で被覆された高耐食性表面処理金属材料。
【0007】(4)金属めっき鋼板または金属板の表面
に、金属酸化物で被覆されたMg化合物とリン酸化合物
とを混合分散含有させた薄膜有機樹脂で被覆された高耐
食性表面処理金属材料。 (5)薄膜有機樹脂の中に更に金属酸化物コロイドを含
有させることを特徴とする前記(1)〜(4)記載の薄
膜有機樹脂で被覆された高耐食性表面処理金属材料であ
る。
【0008】本発明者らは、クロメートに代わる耐食性
処理皮膜を鋭意検討した結果、Mg化合物を有機皮膜中
に含有させた皮膜を鋼板上に処理することでクロメート
に匹敵する耐食性が得られることを見出した。さらに、
リン酸化合物を併添加することで、より耐食性が向上す
ることも確認した。Mgの防食性は従来からよく知られ
ている。即ち、Mg系の水酸化皮膜や酸化皮膜が鋼板表
面を緻密かつ均一に被覆するため、鋼板表面でのカソー
ド反応が抑えられ、その結果、金属の溶出であるアノー
ド反応が抑制されるために長期の防食能を発揮するので
ある。或は、亜鉛系の腐食物である塩基性水酸化亜鉛の
安定性を増すとも言われている。
【0009】このMgの効果を利用すべく従来はめっき
層中に含有させることが行われていた。Mgを含有させ
るめっきは電気めっきではできず、溶融めっきでは高温
でのめっきであるため、Mgの酸化が激しくめっきがし
にくい、あるいは微量の含有に留まらざるを得ないのが
現状である。そのため、真空蒸着のような気相法でのめ
っきが試みられているが、設備上かなりの困難と費用が
かかることから実用化は進んでいない。
【0010】本発明者らは、このMgの作用を活用すべ
く、めっき層中ではなく、鋼板上に施される化成処理皮
膜中にMgを含有させることを検討した。その結果、M
g化合物単独では皮膜として形成されない、あるいは加
工に耐えない皮膜しか形成されないため、有機皮膜をバ
インダーとして、その中にMg化合物を含有させる手法
を検討した。含有させるMg化合物は種々あり、例え
ば、珪化マグネシウム(Mg2 Si)、錫化マグネシウ
ム(Mg2 Sn)、リン酸マグネシウム、硫酸マグネシ
ウム、硝酸マグネシウム、弗化マグネシウム、塩化マグ
ネシウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、ア
ルミン酸マグネシウム、硫酸マグネシウムアンモニウ
ム、リン酸マグネシウムアンモニウム、リン酸水素マグ
ネシウム、塩化硫酸マグネシウム、オルト珪酸マグネシ
ウム、メタ珪酸マグネシウムや硫化マグネシウムなどで
ある。
【0011】前述のマグネシウムの効果は化合物の溶解
性に影響を受ける。即ち、溶解性が高い方が含有された
樹脂皮膜中から溶出してきて、表面にマグネシウムの水
酸化皮膜や酸化皮膜などの防食皮膜を形成しやすくな
る。しかし一方で、樹脂溶液中に分散含有させるとき、
マグネシウム化合物の溶解が起こりやすくなり、マグネ
シウム化合物を有効に分散含有できにくくなる場合があ
る。有機樹脂には溶剤系と水系があり、特に水系樹脂の
場合に工夫が必要である。例えば、SiO2 ,Al2
3 ,ZrO2 ,TiO2 ,SnO2 等の酸化皮膜で表面
被覆した、所謂カプセル化することで安定に使用するこ
とができる。
【0012】次に、マグネシウム化合物を併せて添加す
るリン酸化合物について述べる。一般に耐食性が良好で
あるためには、(1)腐食液の浸透を防止すること、
(2)処理皮膜の金属素地への密着性が良好であるこ
と、(3)防錆力を有するイオンや化合物の作用で金属
表面の不働態化を図ること、(4)処理皮膜の耐水性、
耐酸性、耐アルカリ性を有すること等を満たす必要があ
る。従来のクロメート皮膜は、主に(3)の不働態化に
優れていた。ここで、不働態化とは、金属または合金
が、化学的あるいは電気化学的に活性状態になる環境中
にあるにも係わらず、不活性を保持する状態になること
を言う。
【0013】リン酸化合物、特に有機リン酸化合物は上
記機能の中、(2)の被処理材表面のエッチング作用に
よる表面清浄化とそれに伴う皮膜の均一な被覆性や金属
素地への密着性を向上させる。および(3)に言う被処
理材面の不働態化促進効果がある。リン酸化合物として
は、無機、有機何れでも効果を発揮するが、有機リン酸
系化合物添加がより有効である。その作用は、有機リン
酸の方が、無機リン酸に比べて活性であり、その結果、
金属表面への吸着力が増し、皮膜密着性がより向上する
からである。
【0014】無機リン酸化合物としては、オルトリン
酸、メタリン酸、ピロリン酸、亜リン酸など、およびそ
の化合物である。また、有機リン酸化合物としては、次
式()〜()で示されるものである。特にヒドロキ
シアルキルジホスホン酸とアミノアルキルホスホン酸お
よびその塩化合物が、工業的規模での溶液作成および取
り扱いが比較的容易であり実用上好ましい。勿論、他有
機リン酸化合物でもその効果は発揮される。また、上記
処理液中に金属酸化物コロイドを添加すると更に防錆作
用が向上することが判った。
【0015】
【化1】
【0016】
【化2】
【0017】R3 は上記した基(A)、炭素数1〜5の
低級アルキル基を表し、nは1〜3の整数を表す。X1
およびY1 は各々同一もしくは異なってもよく、水素原
子、炭素数1〜5の低級アルキル基を表し、Z1 〜Z2
は各々同一もしくは異なってもよく、水素原子、アルカ
リ金属原子、アンモニアを表す。
【0018】
【化3】
【0019】
【化4】
【0020】
【化5】
【0021】X、X2 〜X3 およびY、Y2 〜Y3 は各
々同一もしくは異なってもよく、水素原子、炭素数1〜
5の低級アルキルキ基を表し、Z3 〜Z6 は各々同一も
しくは異なってもよく、水素原子、アルカリ金属原子、
アンモニアを表す。また、これらの水性性塩から選ばれ
た1種または2種以上の化合物でも良い。上記より選定
した有機リン酸またはその塩化合物を単独もしくは2種
以上を複合して添加しても良い。
【0022】次に、更に添加された金属酸化物コロイド
について述べる。代表的な酸化物コロイドとしては、S
iO2 、Al2 3 、TiO2 、ZrO2 、やSnO2
などである。これら酸化物コロイドは前述した防食作用
のうち、(1)腐食液の浸透を防止することや、(4)
処理皮膜の耐水性、耐酸性、耐アルカリ性を向上させる
作用が期待される。
【0023】次に、バインダーである樹脂について述べ
る。本発明についての樹脂は溶剤系、水系何れでもよ
い。使用できる樹脂としては、例えばポリオレフィン系
樹脂、ポリウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカー
ボネート系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹
脂、アルキド系樹脂、フェノール系樹脂、その他の加熱
硬化型の樹脂等を例示でき、架橋可能な樹脂であること
がより好ましい。これら樹脂は2種以上を混合して使用
しても良い。
【0024】本発明で言う金属めっき鋼板または金属板
とは、亜鉛もしくは亜鉛合金めっき、錫または錫合金め
っき、アルミニウム(以下、アルミとする)またはアル
ミ合金めっき、ニッケルもしくはニッケル合金めっき及
びアルミもしくはアルミ合金系素材、亜鉛もしくは亜鉛
合金系素材、錫もしくは錫合金系素材、ニッケルもしく
はニッケル合金系素材などである。
【0025】
【実施例】次に、実施例および比較例をあげて、本発明
を具体的に説明する。なお、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。なお、以下の実施例に
おいて耐食性評価は次の方法により行った。 (評価方法) 供試材の作製 本発明の処理液を各種めっき鋼板や金属板に、バーコー
ト法で塗布し、乾燥板温度150℃となる条件で焼き付
けた。
【0026】耐食性評価法 平板材を用い、塩水噴霧試験(JIS Z2371)3
0日後の錆発生率を測定し、下記基準に沿って判定。 ◎:錆発生なし 〇:錆発生率≦5% △:5%<錆発生率≦25% ×:25%<錆発生率 以上の結果を表1および表2に示す。この表からも本発
明により、クロムを含有しない耐食性に優れた表面処理
金属材料が得られることがわかる。
【0027】
【表1】
【0028】
【表2】
【0029】
【発明の効果】本発明は、クロムを含有しない、環境保
護の面にも対応した、耐食性に優れる表面処理皮膜処理
鋼板の製造を可能にする。
フロントページの続き (72)発明者 山口 伸一 福岡県北九州市戸畑区飛幡町1番1号 新 日本製鐵株式会社八幡製鐵所内 Fターム(参考) 4D075 BB75X CA33 DA06 DB02 DC11 DC38 EC02 EC10 4K026 AA02 AA07 AA10 AA22 BA01 BB06 BB08 CA02 CA03 CA18 CA23 CA32 CA33 CA36 CA37 CA39 CA41

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属めっき鋼板または金属板の表面に、
    Mgを含有する化合物を分散含有させた薄膜有機樹脂で
    被覆された高耐食性表面処理金属材料。
  2. 【請求項2】 金属めっき鋼板または金属板の表面に、
    金属酸化物で被覆されたMg化合物を分散含有させた薄
    膜有機樹脂で被覆された高耐食性表面処理金属材料。
  3. 【請求項3】 金属めっき鋼板または金属板の表面に、
    Mgを含有する化合物とリン酸化合物とを混合分散含有
    させた薄膜有機樹脂で被覆された高耐食性表面処理金属
    材料。
  4. 【請求項4】 金属めっき鋼板または金属板の表面に、
    金属酸化物で被覆されたMg化合物とリン酸化合物とを
    混合分散含有させた薄膜有機樹脂で被覆された高耐食性
    表面処理金属材料。
  5. 【請求項5】 薄膜有機樹脂の中に更に金属酸化物コロ
    イドを含有させることを特徴とする請求項1〜4記載の
    薄膜有機樹脂で被覆された高耐食性表面処理金属材料。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002322569A (ja) * 2001-04-23 2002-11-08 Nippon Steel Corp 金属用防錆剤および防錆処理鋼材
JP2011032425A (ja) * 2009-08-05 2011-02-17 Kansai Paint Co Ltd 耐食性に優れる塗料組成物
JP2014523457A (ja) * 2011-06-09 2014-09-11 ピーアールシー−デソト インターナショナル,インコーポレイティド 水酸化マグネシウム粒子を含むコーティング組成物および関連のコーティングされた基材

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