JP2001192842A

JP2001192842A - 金属用処理剤、コーティング被膜付金属材料、金属樹脂複合成形体

Info

Publication number: JP2001192842A
Application number: JP2000124495A
Authority: JP
Inventors: Tomoyoshi Uchigaki; 友好内垣; Hisakuni Ito; 寿国伊藤
Original assignee: Ishizuka Glass Co Ltd
Current assignee: Ishizuka Glass Co Ltd
Priority date: 1999-11-05
Filing date: 2000-04-25
Publication date: 2001-07-17

Abstract

(57)【要約】【課題】金属材料の表面を改質することが可能な金属
用処理剤、及びそれをコーティングした金属材料を提供
する。【解決手段】金属アルコキシドを含む成分を有機溶媒
に分散させた、金属アルコキシド含有溶液からなる金属
用処理剤を金属材料にコーティングする。金属材料に形
成されたコーティング被膜１中には、金属アルコキシド
の金属成分に由来する金属酸化物３が形成されており、
さらにアルコキシド成分に由来する有機成分２（炭素含
有成分）が残存している。したがって、金属酸化物３が
有する耐腐食性や防錆性、或いは耐衝撃性や耐磨耗性を
被処理金属に対して付与することができ、また、有機成
分２が有する撥水性により、被処理金属４に対して防塵
性、防汚性を付与することができる。また、金属アルコ
キシド含有溶液に顔料を添加した金属用処理剤を用いて
金属材料にコーティングをすると、成膜特性が改善さ
れ、良好な皮膜の形成が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属用処理剤、被
膜付金属材料、及び金属樹脂複合成形体に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に金属特性は製造初期より常に劣
化しつづけている。これは金属表面の酸化反応が原因で
ある。特に高温多湿雰囲気においてはその腐食は著しく
進行する。この腐食機構としては、金属表面における電
極電位の差が引き起こす電池反応が原因であり、この反
応により腐食進行の核が発生した後に速いスピードで腐
食は進行していく。特に多湿下の環境に置かれた場合、
空気中のアニオン、カチオンが水分中へ溶解したものが
金属表面に結露現象を引き起こすと、容易に電池反応が
起こりうる。この腐食現象は金属自体の特性の減衰、機
能低下につながり、材料自体の価値を無くすことにつな
がる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この腐食をコントロー
ルするためには、空気遮断（酸素遮断）が最も簡易的な
方法であり、また、塗装分野等では一般的である（トタ
ンの塗装や建築材料の塗装、または金属部品の塗油な
ど）。しかしながら、これらの方法では、塗装膜が厚い
ため、または機械的強度が低いために、さらには被対象
物との結合力が弱いために耐久性や耐傷性、耐薬品性等
が低くなる問題が生じる。

【０００４】本発明の課題は、金属表面の酸化腐食によ
る機能劣化を回避し、また機械的強度を向上させ成形生
産時の粉塵等を制御し、もって生産性向上につながる金
属用処理剤、及びその金属用処理剤がコーティングされ
た金属材料、金属樹脂複合成形体を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段及び作用・効果】上記課題
を解決するために、本発明の金属用処理剤は、金属アル
コキシドを含む成分を有機溶媒に分散させた、金属アル
コキシド含有溶液からなることを特徴とする。このよう
な金属アルコキシド含有溶液からなる金属用処理剤を被
処理金属に対して処理すると、金属酸化物、或いはアル
コキシドに由来する有機成分が金属酸化物と複合化した
組成物（有機無機ハイブリッド）が、均一かつ簡便に被
処理金属表面に形成される。そして、それら金属酸化物
もしくは組成物に特有の機能を被処理金属に対して付与
することができる。具体的には、金属酸化物が有する化
学的安定性に由来する耐腐食性や防錆性、或いは耐衝撃
性や耐磨耗性を付与できる。また、複合化した有機成分
に由来する撥水性により、被処理金属表面における水分
との接触を防止ないし抑制する効果や、被処理金属に対
して防塵、防汚性を付与することができ、その防汚作用
により被処理金属の腐食反応を進行させる核の形成を抑
制することが可能となる。

【０００６】金属アルコキシドは、例えば、一般式：Ｍ
−(ＯＲ)ｘで表され、Ｍが金属成分、−(ＯＲ)ｘがアル
コキシド成分を表している。その金属成分としては、被
処理金属の表面に形成される金属酸化物が安定になる金
属を用いるのが好ましい。そのような金属としては、例
えば、Ｓｉ、Ｂ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｒ、または遷移金属の
１種又は２種以上から選択されるものを採用することが
できる。このような金属成分からなる金属アルコキシド
を用いると、被処理金属の耐腐食性や防錆性、或いは耐
衝撃性や耐磨耗性が一層顕著に向上する。

【０００７】一方、金属アルコキシドのアルコキシド成
分としては、例えば、一般式：−(ＯＣｎＨｍ)ｌで表さ
れる有機アルコキシド成分を用いることができる。この
場合、特にカーボンに結合している水素（Ｈ）成分に置
換して、ハロゲン元素成分、特にフッ素成分が含有され
ているのがよい。なお、金属に直接フッ素成分が結合し
ているものを用いることも可能である。このように、金
属アルコキシドにフッ素成分が含有されていると、被処
理金属表面に形成される金属酸化物に複合化する組成物
にフッ素が含まれることになり、被処理金属に付与され
る撥水性が著しく向上する。なお、上記一般式で表され
る有機アルコキシド成分としては、例えば、ｎ＝０〜
８、ｍ＝１〜２０、ｌ＝１〜６の飽和、不飽和の炭化水
素基から構成されるものを採用することができ、鎖状、
環状等の形状はいずれでもよい。また、上記一般式に特
に限定されるものでもなく、水酸基を用いることも可能
で、さらに、金属アルコキシド中に、メチル基、エチル
基、プロピル基、ブチル基、ビニル基、アクリル基、フ
ェニル基、イソシアネート基等の複数の官能基が共存し
ていてもよく、多価アルコールのアルコキシドとしても
よい。すなわち、アルコキシドの炭素鎖に結合される原
子及び原子団は、水素に限らず、ハロゲン元素、及び上
記のような種々の官能基等が含まれていてもよい。

【０００８】上記のような金属アルコキシドを少なくと
も１種類以上含んだ分散液とするために、有機溶媒とし
てはアルコール系、エーテル系、エステル系、フェノー
ル系等を用いることが可能で、これらの混合溶媒として
もよい。

【０００９】さらに、金属アルコキシド含有溶液には、
フッ素を含有する撥水材料を少なくとも含ませることも
可能である。このようにフッ素を含有する撥水材料を含
ませた金属用処理剤を被処理金属に処理すると、該被処
理金属の表面エネルギーを著しく低下させ、高い撥水性
を付与することが可能である。したがって、被処理金属
に対して防塵、防汚性を付与することができ、また、腐
食反応の核となり得る結露による水分や汚れの付着を極
力低下させることが可能となり、被処理金属の耐腐食性
がさらに向上する。なお、フッ素を含有する撥水材料と
しては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、フッ化
ピッチ（フッ素化グラファイト）等の有機フッ素化合物
を用いることができる。

【００１０】上記のように撥水性等付与の目的として、
フッ素を含有する撥水材料を金属アルコキシド含有溶液
に添加したが、それ以外にも、例えば、シリコーン樹
脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂の１種
又は２種以上から選択される樹脂成分を添加することが
できる。この場合も、上記撥水材料と同様に、被処理金
属に対して高い撥水性を付与することが可能である。な
お、これら撥水材料及び／又は樹脂成分は、溶媒に溶か
した溶液状態、又はコロイド状態にて金属アルコキシド
含有溶液に含有することが可能であるが、なかでも微粉
末状のものをコロイド状態で含有するのが簡便である。
その場合、微粉末粒径は、サブミクロン以下、例えば
０．０１〜０．８μｍ程度とするのが、金属アルコキシ
ド含有溶液への微粉末の分散性、及び処理後の被膜内で
の撥水材料及び／又は樹脂成分の分散性を向上させる上
で都合がよい。

【００１１】以上のような金属アルコキシド含有溶液か
らなる金属用処理剤を、被処理部材としてバルク状又は
粉末状の金属（被処理金属）にコーティングしたコーテ
ィング被膜付金属材料は、上述のように、金属酸化物が
有する化学的安定性に由来する耐腐食性や防錆性、或い
は耐衝撃性や耐磨耗性等を備える。また、複合化した有
機成分に由来する撥水性も備えており、防塵性、防汚性
に優れ、腐食反応を進行させる核が形成しにくく、耐腐
食性や防錆性の高い材料となる。なお、コーティングす
る被処理金属としては任意のものを採用することがで
き、また、粉末状の金属にコーティングする場合、その
粒径は用途によって適宜選択可能であり、被処理金属と
して、例えば永久磁石材料や軟磁性材料、磁性金属材料
等にも適用可能である。

【００１２】上記金属バルクとしては、例えば金属粉末
を樹脂結合したもの等を例示することができる。このよ
うな金属粉末が樹脂結合した状態の金属バルクに、上記
金属用処理剤をコーティングすれば、簡便に上述のよう
な性能を付与することが可能である。一方、金属粉末に
コーティングを施した場合は、個々の粉末表面に対して
水分の吸着を防止することができ、その粉末の流動性が
向上するため、加工時等の生産性向上、省エネ化にも寄
与することが可能である。

【００１３】具体的なコーティング方法としては、ゾル
状の金属アルコキシド含有溶液に加水分解触媒及び安定
剤を加え、その溶液に被処理金属を浸漬してコーティン
グした後、そのゾルコーティングされた被処理金属を加
熱して、ゾルコーティングをゲル化させるゾル−ゲル法
を採用するのがよい。このようなゾル−ゲル法によると
簡便かつ均一な膜厚のコーティング被膜を形成すること
が可能で、被処理部材が粉末状である場合にも、各粒子
の粒径に拘らず、膜厚の均一なコーティングを形成する
ことが可能である。なお、コーティング被膜中には、上
記記載の撥水材料及び／又は樹脂成分が分散形態で存在
しているのが好ましく、この場合、一層優れた撥水性、
防塵性等を有するコーティング被膜付金属材料となる。

【００１４】被処理金属にコーティングする被膜の膜厚
は、３００μｍ以下、好ましくは１００μｍ以下とする
のがよい。膜厚が３００μｍを超えると、被処理金属の
例えば磁性、光沢性等の特性を低下させてしまう場合が
あり、また、コーティング被膜自体が破壊されやすくな
る場合もある。なお、上記膜厚は、さらに好ましくは５
０μｍ以下、目的によっては１μｍ未満のサブミクロン
サイズの膜厚とすることもあり得る。このような薄膜を
形成するのに、上記ゾル−ゲル法を採用すれば、均一か
つ薄い膜厚の被膜を簡便に形成することが可能である。

【００１５】なお、金属アルコキシド含有溶液の粘度
は、１０^３ｃｐｓ以下とするのがよい。１０^３ｃｐｓを
超えると、均一なコーティング膜を形成することが困難
になる場合がある他、膜厚が厚くなりすぎることもあ
り、例えば１００μｍ以下の膜厚のコーティング膜を形
成するのが困難になる場合がある。したがって、溶媒を
適宜選択する必要があり、例えばエタノール、プロパノ
ール、ブタノール等を用いるのがよい。この場合、溶媒
としては被処理金属をなるべく錯体化させないものを用
いるのがよい。また、金属アルコキシドの溶媒に対する
配合量を０．０１〜１．０ｍｏｌ／ｌ程度にするのがよ
く、浸漬する場合のゾル液の温度を室温〜３０℃程度の
範囲で適宜設定するのがよい。

【００１６】上記ゾル−ゲルコーティング法における加
水分解触媒は、酸又はアルカリ系のいずれの触媒を用い
ることも可能であるが、特にアルカリ系触媒を用いるの
が好ましく、酸系触媒は特に塩素成分を可及的に含まな
いものが好ましく、アルカリ系触媒としてはアンモニア
水溶液等を用いることができる。酸系触媒として塩素成
分を含むものを用いた場合、コーティング被膜中に含ま
れる該塩素成分が被処理金属の酸化反応を急激に促進す
る。すなわち、被処理金属に形成されるコーティング膜
中には、塩素成分がなるべく存在しない、例えば少なく
とも０．１ｗｔ％以下、好ましくは限りなくゼロに近い
含有量にするのがよい。なお、金属アルコキシドの例え
ば５０％以上が加水分解されているのが、上記のような
耐腐食性等の性質を向上させる上で好ましい。

【００１７】また、安定剤としては、トリエタノールア
ミン、ジエタノールアミン等のアルコールアミン等を用
いることができる。一方、加熱温度は低温、具体的には
３００℃以下、好ましくは１００〜２５０℃程度にする
のがよい。この場合、コーティング膜中にはアルコキシ
ドに由来する有機成分が残存し易くなり、撥水性を被処
理金属に対して一層効果的に付与することが可能とな
る。

【００１８】なお、気孔を有する金属バルクや金属粉末
体へのコーティングも可能であり、気孔の隙間腐食等に
対して耐腐食性、防錆性を効果的に発揮する。この場
合、ゾル−ゲル法によるコーティング以外にも、超音波
振動による金属気孔への金属用処理剤浸透も可能であ
る。さらには、減圧により金属気孔へ金属用処理剤を含
浸させることもできる。他方、加圧により気孔内に金属
用処理剤を圧入する方法も可能であり、一旦減圧含浸処
理を行った後、加圧含浸を行うようにしてもよい。

【００１９】このようにしてコーティングされたコーテ
ィング被膜付金属材料を、例えば樹脂バインダーととも
に成形して金属樹脂複合成形体とすることができる。一
般に、金属材料を樹脂バインダーとともに成形した複合
成形体は、耐衝撃性や耐磨耗性が低くなることがある。
しかしながら、本発明の場合、金属材料には金属酸化物
及び有機成分が複合化した組成物（有機無機ハイブリッ
ド）がコーティングされているため、これを樹脂バイン
ダーとともに成形した成形体は、耐衝撃性や耐磨耗性を
高い値で保持しつつ、耐腐食性、防錆性に優れた材料と
なる。なお、この金属樹脂複合成形体に対して、さらに
上述の金属用処理剤をコーティングすれば、耐衝撃性や
耐磨耗性、耐腐食性、防錆性等の性質が一層向上する。

【００２０】また本発明の金属用処理剤において、金属
アルコキシド含有溶液に、顔料が添加されたものを用い
ることができる。使用できる顔料としては、体質顔料又
は着色顔料であり、着色顔料は有機顔料又は無機顔料の
いずれでもよい。この場合、金属用処理剤に対する顔料
の添加量は１〜１０ｗｔ％程度とするのがよく、さらに
好ましくは１〜５ｗｔ％程度とするのがよい。

【００２１】有機樹脂により修飾、分散された顔料を金
属アルコキシド含有溶液に混合することにより、ゲル膜
を厚膜化することが可能である。厚膜化される理由とし
て、顔料の周囲の有機樹脂がネットワークの一部と電子
的な重なりをもつばかりでなく、金属に共有結合してい
る有機鎖に熱重合して、より柔軟な有機無機皮膜を形成
することによるものと推測できる。

【００２２】上述のとおり、顔料の種類としては、体質
顔料、着色顔料のいずれを用いてもよい。特に膜厚をか
せぐためには、ベントナイト、カオリン等の体質顔料を
用いることも有効である。例えば、有機顔料フタロシア
ニン銅のアクリル樹脂分散溶液等では、厚膜化と、柔軟
性を付与させたコーティング皮膜を得ることが可能とな
る。これは、色中心イオン銅を錯体レーキ化させている
巨大環状有機分子とアクリル樹脂、有機ケイ素化合物
（オルガノシラン等）のＳｉに結合している脂肪族炭化
水素基との間で複雑に熱重合をおこすことによるもので
あると推測することができる。

【００２３】有機顔料の例としては、オーラミンレー
キ、レーキレッドＣ、メチルバイオレットレーキ、エオ
シンレーキ、グリーンゴールド、フタロシアニンブルー
などである。また、無機顔料の例としては、黄鉛、焼成
シェンナ、バーミリオン、紺青、群青、カーボンブラッ
ク、酸化チタン、白色黒鉛、コロイダルシリカ等が挙げ
られる。これらの顔料を微細に分散させるために、顔料
表面には樹脂等の分散剤で、表面処理を行う場合が多
い。これら顔料の添加によって、樹脂、有機顔料の巨大
環状構造が導入されることとなり、加熱後の保護膜の性
能が向上する。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。図１は、金属材料表面にゾルゲ
ルコーティングをしたコーティング被膜付金属材料の作
製工程の一例を示すものである。まず、有機溶媒中に金
属アルコキシドを混合する。この混合液（金属アルコキ
シド含有溶液）を攪拌後、安定剤を添加し、さらに加水
分解触媒（例えばＮＨ_４ＯＨ水溶液など）を加えて攪拌
し、ゾル状の前駆体溶液（金属用処理剤）とする。撹拌
は例えば溶液を室温に保持して行なうことができる。こ
の前駆体溶液を所定の金属材料からなる被処理体に浸漬
等により付着させ、乾燥させる。乾燥は例えば室温にて
行うことができるがこれに限定されるものではない。乾
燥させた被処理体は加熱焼成することにより、表面にコ
ーティング被膜が形成されたコーティング被膜付金属材
料となる。

【００２５】前駆体溶液（金属用処理剤）には、撥水性
等付与の目的で樹脂成分を添加することもできる。この
場合、金属アルコキシドを有機溶媒に分散混合して金属
アルコキシド含有溶液を調整し、これに安定剤及び加水
分解触媒を加える。さらに、溶媒に撥水性等を付与する
ための樹脂を配合した液を、上記金属アルコキシド含有
溶液に混合した後、これを撹拌してゾル状の前駆体溶液
とする。この前駆体溶液により、所定の金属材料にて構
成された被処理体に浸漬等によりコーティングを施し、
さらに乾燥後、加熱焼成することによりコーティング被
膜付金属材料が得られる。

【００２６】図４は、有機溶媒中に金属アルコキシドと
ともに顔料を混合させる場合のコーティング被膜付金属
材料の作製方法の一例を示すものである。図１と同様
に、有機溶媒中に金属アルコキシド及び顔料を混合す
る。この混合液（顔料添加金属アルコキシド含有溶液）
を攪拌後、安定剤を添加し、さらに加水分解触媒を加え
て攪拌し、ゾル状の前駆体溶液とする。この前駆体溶液
により、所定の金属材料にて構成された被処理体に浸漬
等によりコーティングを施し、さらに乾燥後、加熱焼成
することによりコーティング被膜付金属材料が得られ
る。

【００２７】顔料は、上述のように有機溶媒中に金属ア
ルコキシドを混合するときに添加することもできるし、
図５に示すように、有機溶媒と金属アルコキシドを混合
し混合液とした後、安定剤を添加する前及び／又は後に
顔料を添加することもできる。さらに、有機溶媒中に金
属アルコキシドを混合するとき、安定剤を添加する前及
び／又は後のどの段階で添加することも可能である。

【００２８】なお、撥水性等付与の目的で樹脂成分を添
加する態様においても、図６に示すように、樹脂成分を
添加した溶媒にさらに顔料を添加することにより、コー
ティング用前駆体溶液に顔料を含有させることもでき
る。また、顔料は、必ずしも樹脂成分を添加した溶媒に
添加するだけでなく、図７に示すようにアルコキシド含
有溶液に添加することもできる。

【００２９】

【実施例】（実施例１）被処理金属部材として長さ０．
１〜２ｍｍ程度の鉄粉試薬（電解鉄粉）に対して、本発
明の金属用処理剤を図１に示すゾル−ゲル法によりコー
ティングした。まず、有機溶媒としてエタノール５０ｍ
ｌ中に、金属アルコキシドとしてテトラエチルオルソシ
リケート（Ｓｉ-(ＯＣ_２Ｈ_５)_４）０．０５ｍｏｌを分
散混合した。この混合液（金属アルコキシド含有溶液）
を攪拌後、安定剤としてトリエタノールアミンを添加
し、さらに加水分解触媒として１％ＮＨ_４ＯＨａｑ４ｍ
ｌを徐々に加え、室温にて１時間攪拌しゾル状の前駆体
溶液とした。この前駆体溶液を上記鉄粉１０ｇに１．５
ｇ滴下し、そのまま室温で乾燥させた。室温乾燥させた
サンプルを、１５０℃乾燥機中で１０分間加熱焼成し、
鉄粉表面にコーティングを施したコーティング被膜付鉄
粉１とした。

【００３０】このようにして得られたコーティング被膜
付鉄粉１について、耐水性試験を行った。耐水性試験
は、サンプルを１グラム採取して濾紙をひいたシャーレ
に入れ、上部から蒸留水を１ｍｌ滴下して蓋をして静置
し、室温（２５℃）で２４時間放置した後にサンプルの
状態を目視にて判断した。その結果、コーティングを施
していない比較例の鉄粉は、試験鉄粉同士が反応して錆
が鉄粉全体に発生していた。一方、コーティングを施し
た本実施例のサンプルには、１，２箇所にしか錆が発生
していなかった。したがって、比較例に比べて本実施例
のコーティング被膜付鉄粉１には防錆機能が付与されて
いることが分かる。

【００３１】（実施例２）実施例１と同様の鉄粉に対し
て、本発明の金属用処理剤を図１に示すゾル−ゲル法に
よりコーティングした。本実施例２では、有機溶媒とし
てエチルベンゼン５０ｍｌ中に、金属アルコキシドとし
てジルコニアテトラブトキシド（Ｚｒ-(ＯＣ_４Ｈ₉)_４）
０．０５ｍｏｌを分散混合した。この混合液を攪拌後、
実施例１と同様の安定剤、加水分解触媒を加え、室温に
て１時間攪拌しゾル状の前駆体溶液とした。この前駆体
溶液を、以下、実施例１と同様の方法にて鉄粉に対して
コーティングを施し、コーティング被膜付鉄粉２を得
た。

【００３２】このコーティング被膜付鉄粉２に対して実
施例１と同様に耐水性試験を行ったところ、コーティン
グを施した本実施例のサンプルには、錆が全く発生して
いなかった。したがって、比較例（実施例１と同様）に
比べて本実施例のコーティング被膜付鉄粉２には高い防
錆機能が付与されていることが分かる。

【００３３】（実施例３）実施例１と同様の方法で、テ
トラエチルオルソシリケート０．０５ｍｏｌを、エタノ
ール２０ｍｌに分散混合して金属アルコキシド含有溶液
を調整し、これに安定剤及び加水分解触媒を加えた。さ
らに、溶媒としてのエチルベンゼン３０ｍｌに、粘度１
０００ｃｐｓのシリコーン樹脂１．０ｇを配合した液
を、上記金属アルコキシド含有溶液に混合した後、これ
を室温にて１時間撹拌してゾル状の前駆体溶液とした。
この前駆体溶液を、以下、実施例１と同様の方法にて鉄
粉に対してコーティングを施し、コーティング被膜付鉄
粉３を得た。

【００３４】このコーティング被膜付鉄粉３に対して実
施例１と同様に耐水性試験を行ったところ、コーティン
グを施した本実施例のサンプルには、錆が全く発生して
いなかった。したがって、比較例（実施例１と同様）に
比べて本実施例のコーティング被膜付鉄粉３には高い防
錆機能が付与されていることが分かる。

【００３５】（実施例４）実施例１と同様の方法で、テ
トラエチルオルソシリケート０．０５ｍｏｌを、エタノ
ール５０ｍｌに分散混合して金属アルコキシド含有溶液
を調整し、これに安定剤及び加水分解触媒を加えた。さ
らに、これに粘度１０００ｃｐｓのエポキシ樹脂１．０
ｇを配合した後、これを室温にて１時間撹拌してゾル状
の前駆体溶液とした。この前駆体溶液を、以下、実施例
１と同様の方法にて鉄粉に対してコーティングを施し、
コーティング被膜付鉄粉４を得た。

【００３６】このコーティング被膜付鉄粉４に対して実
施例１と同様に耐水性試験を行ったところ、コーティン
グを施した本実施例のサンプルには、錆が全く発生して
いなかった。したがって、コーティング被膜付鉄粉４に
も高い防錆機能が付与されていることが分かる。

【００３７】なお、本実施例１〜４で被処理金属に形成
したコーティング被膜は、例えば図２及び図３に模式的
に示すような構造を有しているものと推測される（分子
式は模式的に示したものであって、図示したような構造
を有しているものではない）。図２は、実施例１及び２
の場合の模式図で、被処理金属に形成されたコーティン
グ被膜１中には、金属アルコキシドの金属成分に由来す
る金属酸化物３（本実施例の場合、ＳｉＯ_２、或いはＺ
ｒＯ_２）が形成されており、さらにアルコキシド成分に
由来する有機成分２（炭素含有成分）が残存している。
また、完全に加水分解されずに金属アルコキシドの状態
で残存しているものも含まれている。

【００３８】したがって、実施例１及び２のコーティン
グ被膜を形成することにより、金属酸化物３が有する耐
腐食性や防錆性、或いは耐衝撃性や耐磨耗性を被処理金
属に対して付与することができ、また、有機成分２が有
する撥水性により、被処理金属４に対して防塵性、防汚
性を付与することができる。また、その防汚作用により
被処理金属の腐食反応を進行させる核の形成を抑制する
ことが可能となり、結果として優れた防錆性を被処理金
属４に付与することが可能となる。なお、有機成分２を
コーティング被膜中に残存させるために、ゾル−ゲル法
によりコーティングする際の加熱処理温度を、例えば１
５０〜２５０℃程度の低温にて行っている。

【００３９】図３は、実施例３及び４で形成されたコー
ティング被膜の模式図である。被処理金属に形成された
コーティング被膜１中には、金属アルコキシドの金属成
分に由来する金属酸化物３（本実施例の場合、Ｓｉ
Ｏ_２）が形成されており、さらにアルコキシド成分に由
来する有機成分２（炭素含有成分）が残存している。ま
た、完全に加水分解されずに金属アルコキシドの状態で
残存しているものも含まれている。さらに、実施例３で
はシリコーン樹脂、実施例４ではエポキシ樹脂を金属ア
ルコキシド含有溶液に添加しているため、コーティング
被膜１中にその樹脂成分５が混入されている。この樹脂
成分５は、コーティング被膜１全体に分散され、一部に
密集して形成されていることはほとんどない。なお、樹
脂成分５は、樹脂微粒子又はフッ素化物（フルオロアル
キルカーボン）等の粒子を示している。

【００４０】このような樹脂の添加によって、被処理金
属４の表面エネルギーを著しく低下させることができ、
高い撥水性を付与することが可能である。したがって、
被処理金属４に対して防塵性、防汚性を付与することが
でき、また、腐食反応の核となり得る結露による水分や
汚れの付着を極力低下させることが可能となり、結果と
して、被処理金属４の耐腐食性、防錆性がさらに向上す
る。

【００４１】（実施例５）顔料を金属アルコキシド含有
溶液に添加した金属用処理剤を用いてコーティングを施
した金属部材の耐湿試験を以下の手順で行った。被処理
金属部材としてＳＳ４１材を３０×７０×１．２ｍｍの
板材とし、その表面に、本発明の金属用処理剤を、図４
に示すディッピング法にてコーティングを施した。顔料
の添加濃度は０．５ｗｔ％、１ｗｔ％、３ｗｔ％、５ｗ
ｔ％、１０ｗｔ％の５種類、有機顔料としてフタロシア
ニンブルーを用いた。処理後の金属処理剤をサンプルと
して、１５０℃で３０分間加熱乾燥を行った。一方、膜
厚測定用のサンプルにマスキングを施して処理剤にディ
ッピングし、加熱乾燥後、マスキングをはがしとり、マ
スキング部の縁に形成される皮膜段差を表面粗さ計（東
京精密（株）製サーフコム）にて測定することにより、
膜厚を求めた。また、鉛筆硬度をＪＩＳ試験法（規格番
号：Ｋ５４００）の規定に基づく方法で測定した。さら
に、加熱乾燥後のサンプルを６０℃、９５％Ｒｈ恒温恒
湿槽内で静置した状態で、目視により赤錆が発生するま
での時間を測定した。結果を表１に示す。

【００４２】

【表１】

【００４３】テスト結果から、顔料添加濃度が固形分換
算で１〜１０ｗｔ％のとき、被処理金属材料の鉛筆硬度
が２〜５Ｈとなり、また、赤錆が発生するまでの時間が
１００〜２００時間となり、防錆効果が上昇する。添加
量が１０ｗｔ％になると、赤錆発生までの時間が１００
時間と短くなってしまうため、好ましくは、添加顔料固
形分としては１〜５ｗｔ％である。

【００４４】（実施例６）顔料として無機顔料のカーボ
ンブラックを用いた以外は、上記実施例５と同じ方法で
金属部材の耐湿試験を行った。ただし、顔料の添加濃度
は０．５％ｗｔ、１ｗｔ％、３ｗｔ％、５ｗｔ％の４種
類とした。結果を表２に示す。

【００４５】

【表２】

【００４６】顔料を添加したことにより、被処理金属材
料の鉛筆硬度がＨ〜４Ｈと柔らかくなり、また、赤錆が
発生するまでの時間が１００〜３００時間となり、防錆
効果が上昇する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の金属用処理剤を被処理金属にコーティ
ングする方法を模式的に示した図。

【図２】コーティング被膜の分子レベルの構造を模式的
に示した図。

【図３】撥水材料及び／又は樹脂成分が含有されたコー
ティング被膜の分子レベルの構造を模式的に示した図。

【図４】顔料を添加した本発明の金属用処理剤を被処理
金属にコーティングする方法を模式的に示した図。

【図５】顔料を添加した本発明の金属用処理剤を被処理
金属にコーティングする第２の方法を模式的に示した
図。

【図６】顔料を添加した本発明の金属用処理剤を被処理
金属にコーティングする第３の方法を模式的に示した
図。

【図７】顔料を添加した本発明の金属用処理剤を被処理
金属にコーティングする第４の方法を模式的に示した
図。

【符号の説明】

１コーティング被膜２残留有機成分３金属酸化物４被処理金属５撥水材料

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｂ３２Ｂ 15/08 Ｂ３２Ｂ 15/08 Ｔ４Ｋ０６２１０２１０２ＺＣ２３Ｃ 22/34 Ｃ２３Ｃ 22/34 Ｃ２３Ｆ 11/00 Ｃ２３Ｆ 11/00 Ｂ // Ｃ０９Ｄ 5/08 Ｃ０９Ｄ 5/08 201/00 201/00 Ｆターム(参考） 4D075 CA02 CA04 CA33 CA34 CA36 DA11 DA23 DB01 DB31 EA07 EA10 EA12 EB16 EB22 EB33 EB38 EB42 EC08 EC11 EC13 EC54 4F100 AA01A AA01H AA37H AB01B AB04 AH02A AH02H AH03H AH05A AH08A AK01B AK25A AK51A AK52A AK53A AL05A BA02 CA13A DE01A DE01B GB07 JB02A JB06A JK09 JK10 JL06 JM01A YY00A YY00H 4J038 AA011 CD122 CG141 CG142 DB001 DB002 DG001 DG002 DL031 DL032 HA036 HA211 HA212 HA441 HA442 HA471 HA472 JA16 JC32 JC37 KA06 KA08 KA20 MA07 MA10 NA03 NA05 NA07 NA11 PC02 PC08 4K022 AA02 AA35 AA47 AA48 BA02 BA04 BA20 BA26 BA27 BA33 DA06 4K026 AA02 AA22 AA23 BA01 BA08 BB01 BB04 BB08 BB10 CA02 CA16 CA37 CA39 DA02 EB11 4K062 AA01 BA14 BB03 BC09 BC12 BC15 BC16 EA02 FA14 GA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属アルコキシドを含む成分を有機溶媒
に分散させた、金属アルコキシド含有溶液からなること
を特徴とする金属用処理剤。
【請求項２】前記金属アルコキシドの金属成分は、Ｓ
ｉ、Ｂ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｒ、または遷移金属の１種又は
２種以上から選択されるものである請求項１記載の金属
用処理剤。
【請求項３】前記金属アルコキシドには、フッ素成分
が少なくとも含まれている請求項１又は２記載の金属用
処理剤。
【請求項４】前記金属アルコキシド含有溶液には、フ
ッ素を含有する撥水材料が少なくとも含まれている請求
項１ないし３のいずれかに記載の金属用処理剤。
【請求項５】前記金属アルコキシド含有溶液には、シ
リコーン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル
樹脂の１種又は２種以上から選択される樹脂成分が含有
されている請求項１ないし４のいずれかに記載の金属用
処理剤。
【請求項６】前記撥水材料及び／又は樹脂成分が、前
記有機溶媒中に溶解又はコロイド懸濁した状態にて含有
されている請求項４又は５記載の金属用処理剤。
【請求項７】前記撥水材料及び／又は樹脂成分が、微
粉末状にて含有されている請求項４ないし６のいずれか
に記載の金属用処理剤。
【請求項８】請求項１ないし６のいずれかに記載の金
属用処理剤において、前記金属アルコキシド含有溶液
に、顔料が添加されていることを特徴とする金属用処理
剤。
【請求項９】前記顔料は体質顔料又は着色顔料であ
り、着色顔料は有機顔料又は無機顔料であり、前記金属
用処理剤に対する添加量が１〜１０ｗｔ％とされている
請求項８記載の金属用処理剤。
【請求項１０】請求項１ないし７のいずれかに記載の
金属用処理剤が、金属バルクにコーティングされている
ことを特徴とするコーティング被膜付金属材料。
【請求項１１】前記金属バルクは、金属粉末を樹脂結
合したものである請求項１０記載のコーティング被膜付
金属材料。
【請求項１２】請求項１ないし７のいずれかに記載の
金属用処理剤が、金属粉末にコーティングされているこ
とを特徴とするコーティング被膜付金属材料。
【請求項１３】前記コーティングにより、防錆性が付
与されている請求項１０ないし１２のいずれかに記載の
コーティング被膜付金属材料。
【請求項１４】前記コーティングは、ゾル−ゲル法に
より行われている請求項１０ないし１３のいずれかに記
載のコーティング被膜付金属材料。
【請求項１５】当該コーティング被膜付金属材料のコ
ーティング被膜中には、請求項４ないし７に記載の撥水
材料及び／又は樹脂成分が分散形態で存在している請求
項１０ないし１４のいずれかに記載のコーティング被膜
付金属材料。
【請求項１６】請求項１０ないし１５のいずれかに記
載のコーティング被膜付金属材料において、前記金属用
処理剤は、前記金属アルコキシド含有溶液に顔料が添加
されたものであり、その金属用処理剤が金属バルクにコ
ーティングされているコーティング被膜付金属材料。
【請求項１７】当該コーティング被膜付金属材料のコ
ーティング被膜中には、請求項４ないし６に記載の撥水
材料及び／又は樹脂成分が、微粉末状にて含有されてい
る請求項１０ないし１５のいずれかに記載のコーティン
グ被膜付金属材料。
【請求項１８】請求項１２ないし１５のいずれかに記
載のコーティング被膜付金属材料が、樹脂バインダーと
ともに成形されていることを特徴とする金属樹脂複合成
形体。
【請求項１９】請求項１６又は１７に記載のコーティ
ング被膜付金属材料が、樹脂バインダーとともに成形さ
れていることを特徴とする金属樹脂複合成形体。
【請求項２０】請求項１８記載の金属樹脂複合成形体
に、請求項１ないし７のいずれかに記載の金属用処理剤
がコーティングされていることを特徴とする金属樹脂複
合成形体。
【請求項２１】請求項１９記載の金属樹脂複合成形体
に、請求項８又は９に記載の金属用処理剤がコーティン
グされていることを特徴とする金属樹脂複合成形体。