JP2002120322A - 防錆処理金属製品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 環境上有害な物質を含まず、薄い皮膜厚で十
分な耐食性をもたらす防錆層を表面に有する防錆処理金
属製品の提供。 【解決手段】 金属表面に、水性樹脂と固体潤滑剤粒子
Ａ（直径Ｄ_A μｍ）を主成分とする防錆処理皮膜を有
し、（１）水性樹脂と固体潤滑剤粒子Ａの固形分総量に
対し、水性樹脂、固体潤滑剤粒子Ａの固形分がそれぞれ
８０〜９９．５質量％、２０〜０．５質量％の範囲にあ
り、（２）固体潤滑剤粒子Ａの直径Ｄ_A （μｍ）が、防
錆皮膜の厚さＴ（μｍ）に対して、Ｔが０．６μｍ以上
の場合、０．０２×Ｔ≦Ｄ_A ≦０．６μｍの範囲に、Ｔ
が０．６μｍ未満の場合、０．０２×Ｔ≦Ｄ_A ≦Ｔの範
囲にあることを特徴とする防錆処理金属製品。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐食性に優れた有
機樹脂−固体粒子複合皮膜を表面に有する防錆処理金属
製品に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種めっき鋼材や合金材などの金属材料
の防錆性を改良するため、多くの場合、６価クロムを含
む塗布型クロメート処理がなされている。クロメート処
理により金属材料表面に形成された不働態皮膜は、腐食
因子に対する優れた遮蔽性と、皮膜損傷に対する自己修
復機能を発揮し、最も有効な防錆処理技術であった。と
ころが、近年の地球環境問題に対する関心の高まりを背
景に、有害なクロムイオン（特に６価クロム）を全く含
まない防錆処理金属材料が求められており、鋼材や合金
材などのクロム（ＶＩ，ＩＩＩ）フリー防錆処理技術の
開発が急務となった。

【０００３】クロム（ＶＩ）イオン、クロム（ＩＩＩ）
イオンを含まない無機系化合物の中には、金属に対し腐
食抑制機能を持つものが見出されており、クロメートと
同様、以前より防錆処理に利用されてきた。これらのう
ち、クロム酸塩と同様に金属を不働態化する亜硝酸塩
や、酸化力の強い過マンガン酸塩をベースとした処理液
は、金属材料の腐食をかなり軽減するが、安定性や効力
においてクロメート処理には及ばない（前田重義，表
面，２１，３７（６），１９９９、腐食防食協会編，"
金属防蝕技術便覧（新版４版）"，ｐ．５５１，日刊工
業新聞社，１９７７）。また、バナジン酸塩、モリブデ
ン酸塩はクロム酸塩と同様の酸素酸化合物であり、多く
の金属面を不働態化するが、単独使用ではクロメート処
理皮膜の防錆力には遙かに及ばない。

【０００４】これらの無機系化合物の多くは、６価クロ
ムほどではないものの環境負荷性に問題があり、２００
１年４月施行予定のＰＲＴＲ法（特定化学物質の環境へ
の排出量の把握等及び管理の改善の促進に関する法律）
の対象となる可能性がある。金属表面に安定な酸化皮膜
を形成する燐酸塩、珪酸塩などには環境負荷の点で問題
がなく、ＰＲＴＲ法の対象化合物でもないが、クロメー
ト処理皮膜の防錆力に全く及ばなかった。

【０００５】一方、有機系樹脂を主成分とする金属のク
ロム（ＶＩ，ＩＩＩ）フリー防錆処理液または防錆処理
金属製品の例として、水分散性または水溶性樹脂のほか
にシリカ粒子、ホスホン酸誘導体などを含む金属表面処
理液と該処理液を塗布した亜鉛系めっき鋼板（特開平１
１−３６０７９号公報）、ポリヒドロキシエーテルから
なるセグメントと不飽和単量体混合物の重合体からなる
セグメントを有する水分散性樹脂、燐酸、燐酸系金属化
合物を含む金属表面処理液と該処理液を塗布した冷延鋼
板、めっき鋼板（特開平１１−５００１０号公報）、水
分散性または水溶性樹脂と高分子キレート化剤を含む表
面処理液を塗布した亜鉛系めっき鋼板、アルミニウム系
めっき鋼板（特開２０００−５１９号公報）、水性樹
脂、硫化物イオン、またはさらに難溶性の硫化物、燐酸
イオンを含む無被覆鋼、亜鉛系被覆鋼の表面処理液（特
開平８−６７８３４号公報）などが近年開示されてい
る。

【０００６】これらの処理液（または防錆処理鋼板）
は、耐食性が高いためクロメート処理（またはクロメー
ト処理鋼板）を代替でき、処理液の主成分である水性有
機系樹脂にはＰＲＴＲ法の対象化合物が含まれないこ
と、処理液の塗工時に有機溶剤を用いないこと、クロム
（ＶＩ，ＩＩＩ）フリーであることなどから、環境保全
上有用である。しかしながら、水性有機樹脂は合成に手
間がかかるため多くの無機系化合物に比べ高価であり、
かつ、有機系樹脂を主成分とする防錆皮膜が金属表面で
十分な耐食性を発現するには、大抵の無機系防錆皮膜よ
り厚い膜厚が必要で、特に、前記の酸素酸化合物（クロ
ム酸塩やモリブデン酸塩）や亜硝酸塩など金属面を緻密
に不働態化する無機系化合物に比べると、数倍〜１０倍
以上の膜厚が必要で、皮膜コストが甚大となる欠点があ
った。

【０００７】金属板をプレス加工する際、金属素材の性
状やプレス加工条件によっては、潤滑油切れ、金型温度
上昇などにより型かじりや表面疵が生じてしまう。それ
らを防ぎ、深絞り性や高速プレス性を確保するため、固
体潤滑剤または固体潤滑剤を含む有機樹脂皮膜で金属表
面を被覆することは公知である。例えば、冷延鋼板の表
面に特定の固体潤滑剤を塗布することにより、極めて優
れた深絞り性や張り出し性を発現する薄鋼板（特開平６
−２１２３５５号公報）、特定粒径範囲のフッ素樹脂微
粒子を含むポリオレフィン系固体潤滑剤粒子を樹脂皮膜
に分散させることにより、温度変動の激しい高速プレス
成形を可能にする潤滑処理金属板（特開平８−１３４４
８７号公報）、特定量の固体潤滑剤とシリカを含む有機
樹脂皮膜で被覆することにより、燃料タンク製造時のプ
レス加工性などに優れた樹脂被覆Ａｌ系めっき鋼板（特
開平９−１４２４６６号公報）、樹脂皮膜中に混入され
た固体潤滑剤粒子を皮膜表面に突出させ、突出高さ、突
出面積、突出個数などの範囲を特定することにより、安
定して優れた深絞り加工性を発現する潤滑性樹脂被覆金
属板（特開平１０−２９２６７号公報）などが挙げられ
る。このように、金属表面を覆う皮膜に固体潤滑剤を添
加する第一の目的はプレス性の改善であり、プレス加工
に無関係に、固体潤滑剤の添加により皮膜自体の耐食性
を改善する技術は、これまでに見当たらなかった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記のよう
な従来技術の問題点（無機系皮膜の多くは環境上有害あ
るいはクロメート皮膜に比べ防錆力不足、有機系皮膜の
多くは高コスト）を解決し、さらに従来技術ではなし得
なかった課題（固体潤滑剤の添加による皮膜の耐食性改
善）を解決するためになされたものであり、環境に優し
い水性有機樹脂を主成分とし、該水性有機樹脂のみを用
いた場合より少ない皮膜付着量（即ち、低コスト）で十
分な耐食性を発現する防錆処理金属製品を提供すること
を目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】発明者らは、前記課題を
解決するために種々の検討を行った結果、水性有機樹脂
を主成分とする従来のクロム（ＶＩ，ＩＩＩ）フリー防
錆処理液中に特定粒径の固体潤滑剤粒子を少量添加する
ことで、環境に優しく、かつ該潤滑剤粒子を添加しない
場合より薄い膜厚で十分な耐食性を発現する防錆皮膜が
得られることを見出した。

【００１０】本発明は、このような知見をもとにして完
成されたものであり、その要旨とするところは以下の通
りである。 １．金属表面に、水性樹脂と固体潤滑剤粒子Ａ（直径Ｄ
_A μｍ）を主成分とする防錆処理皮膜を有し、（１）水
性樹脂と固体潤滑剤粒子Ａの固形分総量に対し、水性樹
脂、固体潤滑剤粒子Ａの固形分がそれぞれ８０〜９９．
５質量％、２０〜０．５質量％の範囲にあり、（２）固
体潤滑剤粒子Ａの直径Ｄ_A （μｍ）が、防錆皮膜の厚さ
Ｔ（μｍ）に対して、Ｔが０．６μｍ以上の場合、０．
０２×Ｔ≦Ｄ_A ≦０．６μｍの範囲に、Ｔが０．６μｍ
未満の場合、０．０２×Ｔ≦Ｄ_A ≦Ｔの範囲にあること
を特徴とする防錆処理金属製品。

【００１１】２．金属表面に、水性樹脂、固体潤滑剤粒
子Ａ（直径Ｄ_A μｍ）、固体潤滑剤粒子Ｂ（直径Ｄ_B μ
ｍ）を主成分とする防錆処理皮膜を有し、（１）水性樹
脂、固体潤滑剤粒子Ａ、固体潤滑剤粒子Ｂの固形分総量
に対し、水性樹脂、固体潤滑剤粒子Ａ、固体潤滑剤粒子
Ｂの固形分がそれぞれ６０〜９７．５質量％、０．５〜
２０質量％、２〜２０質量％の範囲にあり、（２）固体
潤滑剤粒子Ａの直径Ｄ_A （μｍ）が、防錆皮膜の厚さＴ
（μｍ）に対して、Ｔが０．６μｍ以上の場合、０．０
２×Ｔ≦Ｄ_A ≦０．６μｍの範囲に、Ｔが０．６μｍ未
満の場合、０．０２×Ｔ≦Ｄ_A ≦Ｔの範囲にあり、
（３）固体潤滑剤粒子Ｂの直径Ｄ_B （μｍ）が、防錆皮
膜の厚さＴ（μｍ）に対して、Ｔが０．６μｍ以上の場
合、０．６μｍ＜Ｄ_B ≦６×Ｔの範囲に、Ｔが０．６μ
ｍ未満の場合、Ｔ＜Ｄ_B ≦６×Ｔの範囲にあることを特
徴とする、１．に記載の防錆処理金属製品。 ３．前記の固体潤滑剤粒子Ａが、ステアリン酸アミドま
たはカルナバワックスを３０質量％以上含む粒子である
ことを特徴とする、前記１．または２．に記載の防錆処
理金属製品。 ４．防錆処理皮膜と金属表面の界面に、クロム（Ｖ
Ｉ）、クロム（ＩＩＩ）を含有しない下地処理皮膜を、
さらに有することを特徴とする、前記１．〜３．に記載
の防錆処理金属製品。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を詳述
する。本発明においては、水性有機樹脂と固体潤滑剤粒
子を用いて有害な物質を含まない防錆処理液を調製し、
該防錆処理液を金属表面に塗布、乾燥させることによ
り、防錆皮膜を形成させる。本発明において、直径Ｄ_A
μｍの固体潤滑剤粒子Ａは、金属のプレス性や摺動性を
高めるためではなく、金属の耐食性を高めるために添加
される。金属面上に形成させる防錆皮膜の厚さに対し十
分に小さい固体潤滑剤粒子を選択することが、該潤滑剤
粒子を添加しない場合より薄い膜厚（低コスト）で十分
な耐食性を発現する防錆皮膜を得るための大きな技術上
のポイントである。

【００１３】本発明においては、使用する金属は特に限
定せず、例えば、アルミニウム、チタン、亜鉛、銅板、
ニッケル、そして鋼等が適用可能である。このうち、鋼
を使用する場合には、成分を特に限定せず、普通鋼であ
ってもＣｒ含有鋼であっても良い。また、鋼の表面に被
覆めっき層があってもよいが、その種類を特に限定せ
ず、適用可能なめっき層としては、例えば、亜鉛、アル
ミニウム、コバルト、錫、ニッケルのいずれか１種から
なるめっき、およびこれらの金属元素を含む合金めっき
が挙げられる。めっきの方法も特に限定しない。

【００１４】鋼板へのめっき後の処理として、溶融めっ
き後の外観均一処理であるゼロスパングル処理、めっき
層の改質処理である焼鈍処理、表面状態や材質調整のた
めの調質圧延等があり得るが、本発明においては特にこ
れらを限定せず、いずれを適用することも可能である。
本発明において、金属表面に形成させる防錆処理皮膜は
水性樹脂と固体潤滑剤粒子からなる。防錆処理皮膜の厚
さＴは特に限定しないが、０．１〜５μｍの範囲内
（０．１μｍ≦Ｔ≦５μｍ）が好ましい。Ｔが０．１μ
ｍ未満では、腐食因子の透過抑止効果が小さく十分な耐
食性が得られない可能性がある。５μｍを超えると、腐
食因子の透過抑止効果は優れるが、皮膜コストが大幅に
上昇する懸念がある。

【００１５】該防錆処理皮膜を構成する水性樹脂と固体
潤滑剤粒子Ａの含有量は、水性樹脂と固体潤滑剤粒子Ａ
の固形分総量に対し、水性樹脂、固体潤滑剤粒子Ａの固
形分がそれぞれ８０〜９９．５質量％、２０〜０．５質
量％の範囲にあり、好ましくは、水性樹脂、固体潤滑剤
粒子Ａの固形分がそれぞれ８５〜９８質量％、１５〜２
質量％の範囲にある。固体潤滑剤粒子Ａが０．５質量％
未満では、皮膜中の微粒子による腐食因子の透過抑止効
果が十分に得られない。固体潤滑剤粒子Ａが２０質量％
を超えると皮膜の金属面への密着性などが低下し、腐食
因子が金属−皮膜界面に侵入しやすくなり、結果として
耐食性が不十分となる。

【００１６】薄い膜厚で十分な耐食性を発現する防錆皮
膜を得るため、本発明における固体潤滑剤粒子Ａは、直
径Ｄ_A （μｍ）が防錆皮膜の厚さＴ（μｍ）に対して、 （ｉ） Ｔ≧０．６μｍの場合 ０．０２×Ｔ≦Ｄ_A ≦
０．６μｍ 好ましくは、０．０５×Ｔ≦Ｄ_A ≦０．５μｍ （ｉｉ）Ｔ＜０．６μｍの場合 ０．０２×Ｔ≦Ｄ_A ≦
Ｔ 好ましくは、０．０５×Ｔ≦Ｄ_A ≦Ｔ の範囲にあることが必要である。

【００１７】直径Ｄ_A が前記の範囲にある潤滑剤粒子が
卓越した防錆機能を樹脂皮膜に付与する理由は明確でな
いが、処理液を金属面に塗布後、乾燥前の液膜中に分散
する潤滑剤粒子の一部が凝集し、金属表面に沿って広が
る疑似層状の凝集体を速やかに形成し、その結果、該凝
集体（潤滑剤）に多く含まれる長鎖脂肪族炭化水素が、
皮膜表面から皮膜厚さ方向に侵入してくる水分やＣｌ^-
イオン等の極性腐食因子を抑止すると推測される。粒子
直径Ｄ_A が０．０２×Ｔ未満であると、粒子が非常に小
さいため、重力の影響で液膜中を沈降あるいは浮上する
より粒子泳動の影響の方が大きく、粒子は凝集しにく
い。これらの極微小粒子どうしが液膜中で衝突し、沈降
や浮上が起こるほど大きく成長する場合もあるが、凝集
には長時間を要するため、実際の塗工工程では実用的で
ない。

【００１８】粒子直径Ｄ_A が０．６μｍ（Ｔ≧０．６の
場合）またはＴ（Ｔ＜０．６の場合）を超えると、沈降
や浮上は速やかに起こるが、皮膜厚に比べ粒子が大きい
ため、緻密な疑似層状凝集体を形成しない。本発明で
は、直径Ｄ_A μｍの固体潤滑剤粒子Ａ以外の固体潤滑剤
粒子として、以下に示す直径Ｄ_B μｍの固体潤滑剤粒子
Ｂを防錆処理皮膜中にさらに含有することにより、本発
明の防錆処理金属製品のプレス成形時に、耐型かじり性
を高めることができる。このような固体潤滑剤粒子Ｂと
は、直径Ｄ_B （μｍ）が防錆皮膜の厚さＴ（μｍ）に対
して、 （ｉｉｉ）Ｔ≧０．６μｍの場合 ０．６μｍ＜Ｄ_B ≦
６×Ｔ 好ましくは、０．６μｍ＜Ｄ_B ≦４×Ｔ （ｉｖ） Ｔ＜０．６μｍの場合 Ｔ≦Ｄ_B ≦６×Ｔ 好ましくは、Ｔ≦Ｄ_B ≦４×Ｔ の範囲にある潤滑剤粒子である。ここで、水性樹脂、固
体潤滑剤粒子Ａ、固体潤滑剤粒子Ｂの含量は、これらの
固形分総量に対し、水性樹脂、固体潤滑剤粒子Ａ、固体
潤滑剤粒子Ｂの固形分がそれぞれ６０〜９７．５質量
％、０．５〜２０質量％、２〜２０質量％の範囲にあ
り、好ましくは、それぞれ７０〜９５質量％、２〜１５
質量％、４〜１５質量％の範囲にある。固体潤滑剤粒子
Ａが０．５質量％未満では、皮膜中の微粒子による腐食
因子の透過抑止効果が十分に得られない。固体潤滑剤粒
子Ａが２０質量％を超えると皮膜の金属面への密着性な
どが低下し、結果として耐食性が不十分となる。また、
固体潤滑剤粒子Ｂが２質量％未満では、皮膜中の潤滑剤
粒子Ｂが少なすぎて、良好な耐型かじり性が得られな
い。固体潤滑剤粒子Ｂが２０質量％を超えると防錆皮膜
の緻密性などが低下し、腐食因子の透過抑止効果が不十
分となる。粒子直径Ｄ_B が６×Ｔを超えると、プレス成
形時に該粒子の一部が皮膜から脱離し、良好な耐型かじ
り性が得られない。

【００１９】なお、ここで言う粒子直径Ｄ_A 及びＤ_B と
は、粒径と累積体積比率の関係曲線をプロットし、累積
体積比率が５０％のところの粒径を読み取った「ｄ５０
（５０％平均粒径）」のことである。その際の測定方法
は、溶媒に粉体を分散させた状態でレーザー光を照射
し、その時生じる干渉縞を解析することによりｄ５０や
粒径分布を求めるものであり、好適な測定装置として
は、島津製作所製のＳＡＬＤ、ＣＩＬＡＳ社のＣＩＬＡ
Ｓ、堀場製作所製のＬＡなどが挙げられる。

【００２０】本発明において、防錆処理皮膜の主成分で
ある水性有機樹脂は、金属に塗布、乾燥後、到達板温２
５０℃以下で均一な皮膜を形成する水溶性樹脂や水分散
性樹脂（水不溶性樹脂がエマルションやサスペンション
などの形で水中に微分散したもの）であって、腐食因子
の遮蔽効果があるものであれば、特に限定しない。この
ような水性樹脂として使用できる樹脂としては、ポリオ
レフィン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹
脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、エ
ポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、その他の加熱硬化型
の樹脂などを例示でき、架橋可能な樹脂であることがよ
り好ましい。本発明では、これらの水性樹脂の２種類以
上を混合、もしくは変性して用いてもよい。水性樹脂と
して使用できる樹脂に共通に見られる構造は、例えば、
水に溶解または分散できるように分子鎖に各種の親水性
基を導入したもの、乳化重合や重合後の乳化処理により
エマルションを形成したものを例示できる。

【００２１】防錆処理皮膜のもう１つの必須成分である
固体潤滑剤粒子Ａは、１分子中に長鎖脂肪族炭化水素基
（長鎖アルキル基）と極性基を持つ固体潤滑剤、あるい
は長鎖脂肪族炭化水素からなり極性基を持たない固体潤
滑剤を主成分とする粒子であって、水性処理液中に安定
に均一分散できるものであれば、特に限定しない。この
ような固体潤滑剤のうち、１分子中に長鎖脂肪族炭化水
素基と極性基を持つものとしては、例えば、炭化水素基
の炭素数が１２〜３２の高級脂肪族アルコール（炭素数
１６のセチルアルコール、同１８のステアリルアルコー
ル、同２６のセリルアルコール、同３０のメリシルアル
コール、同３２のラクセリルアルコールなど）、炭化水
素基の炭素数が１３〜３２の高級脂肪酸（炭素数１８の
ステアリン酸、１２−水酸化ステアリン酸、炭素数２６
のセロチン酸、同２８のモンタン酸、同３２のラクセル
酸など）、炭化水素基の炭素数が１２〜３０の高級脂肪
酸と２価金属からなる金属石鹸（ステアリン酸鉛、ステ
アリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウムなど）、またエ
ステル系として、炭化水素基の炭素数が１３〜３２の高
級脂肪酸と他の炭化水素とのエステル、炭化水素基の炭
素数が１３〜３２の高級脂肪族アルコールと脂肪族ジカ
ルボン酸または脂肪酸とのエステル、多価アルコールと
高級脂肪酸とのエステル（グリセリントリステアレー
ト、トリメチロールプロパントリステアレートなど）、
脂肪酸アミド系として、炭化水素基の炭素数が１５〜１
７の高級脂肪酸のモノアミドまたはビスアミド（パルミ
チン酸アミド、ステアリン酸アミド、オレイン酸アミ
ド、エチレンビスステアロアミド、メチレンビスステア
ロアミドなど）、ワックス類として、炭化水素基の炭素
数が２７〜３４の高級脂肪酸ワックス、炭化水素基の炭
素数が２７〜３４の高級脂肪酸と脂肪族ジオールとのエ
ステルからなるワックス、炭化水素基の炭素数が１２５
〜７００の極性ポリエチレンワックス（例えば、ポリエ
チレン鎖の末端にカルボキシル基、また鎖の所々に水酸
基などの酸基が結合しているもの）などが挙げられる。
長鎖脂肪族炭化水素からなり極性基を持たない固体潤滑
剤としては、炭化水素基の炭素数が１２５〜７００のポ
リエチレンワックス、炭化水素基の炭素数が３２〜７２
のパラフィン（マイクロワックス）などを例示できる。
本発明では、これらの固体潤滑剤の２種類以上を混合も
しくは変性し、該潤滑剤粒子Ａの主成分として用いても
よい。ポリアミド、ポリオキシメチレン、ポリカーボネ
ート、ポリエステルなどのエンジニアリングプラスチッ
クの殆どや、フッ素系ポリマー等は高分子であり、皮膜
中で腐食因子の抑止効果を発揮すると考えられる比較的
低分子量の長鎖脂肪族炭化水素基を持たないため、本発
明における固体潤滑剤粒子Ａの主成分としては用いな
い。

【００２２】本発明における固体潤滑剤粒子Ａの主成分
としては、前記に種々例示した固体潤滑剤を用いること
ができるが、固体潤滑剤粒子Ａが、カルナバワックスま
たはステアリン酸アミドを３０質量％以上含む粒子であ
ることが好ましい。これらのうちカルナバワックスは、
南米ブラジル特産の天然ワックスで、カルナバヤシの葉
の表面からの分泌物であり、主成分は、高級脂肪酸エス
テルのセロチン酸メリシルである。本発明において、固
体潤滑剤粒子Ｂは、水性処理液中に安定に均一分散でき
るものであれば、その主成分となる固体潤滑剤の種類を
特に限定しない。例えば、固体潤滑剤粒子Ａの主成分と
なる、１分子中に長鎖脂肪族炭化水素基と極性基を持つ
固体潤滑剤、長鎖脂肪族炭化水素からなり極性基を持た
ない固体潤滑剤、また、フッ素ポリマー等の高分子固体
潤滑剤などが挙げられる。本発明では、その目的を損な
わない範囲で、固体潤滑剤粒子Ａ、固体潤滑剤粒子Ｂ以
外の固体潤滑剤粒子を含んでいても差し支えない。例え
ば、防錆皮膜の厚さＴμｍに対して、６×Ｔを超える直
径の固体潤滑剤粒子を、本発明の目的を損なわない範囲
で含んでいても差し支えない。水性防錆処理液への固体
潤滑剤粒子の分散方法としては特に限定しないが、機械
粉砕法や凝縮法などで粒径を調節した潤滑剤粒子を水に
安定分散させることにより得られる粒子分散液を用いて
防錆処理液を処方する方法が実用的である。このような
分散液は、例えば、潤滑剤粒子がコロイドであればコロ
イド分散液、粒子径が概ね０．１μｍ以上であればサス
ペンション、粒子を乳化させた場合エマルションであ
る。

【００２３】本発明で用いる固体潤滑剤粒子は長鎖疎水
基を含み、水に濡れにくいものが多いため、そのままで
水に安定分散させるのは容易でない。安定な粒子分散液
を調製するためには、潤滑剤粒子と水との濡れ性を高め
るため湿潤剤を用いたり、処理液中での潤滑剤粒子の分
散性を高めるため分散剤（界面活性剤）を用いたり、湿
潤剤と分散剤を併用したり、粒子の沈降を防ぐため増粘
剤を添加したり、表面変性などにより粒子表面に酸基を
化学結合させ水分散エマルション化（乳化）する等の方
策を取るのが好ましい。分散剤を用いた具体的な分散方
法の例としては、潤滑剤粒子にアニオンまたはカチオン
型の界面活性剤を吸着させ、粒子表面に静電荷を与え粒
子どうしを反発させる方法、粒子に分子量の比較的大き
な非イオン系界面活性剤を担持させ、見かけの粒子径を
嵩高くし立体障害効果で凝集を防ぐ方法などがある。粒
子分散液を調製するために用いる湿潤剤や分散剤、増粘
剤は、均一で安定な粒子分散と、防錆皮膜形成後には水
性樹脂相との良好な接着効果が得られるものであれば、
特に限定しない。

【００２４】本発明において、防錆処理皮膜と金属の界
面にクロム（ＶＩ）、クロム（ＩＩＩ）を含有しない下
地処理皮膜を有する場合、該皮膜組成を特に限定しない
が、環境への負荷が少なく、かつ、腐食抑制皮膜の形成
能を有する化合物により形成されることが好ましい。例
えば、ジルコニウム、タングステンまたは希土類元素の
１種または２種以上を含む金属系化合物、該金属系化合
物以外のりん酸塩、亜りん酸塩、シラン化合物、水性有
機樹脂から選ばれた１種または２種以上の化合物が挙げ
られる。なお、下地処理皮膜に用いる水性有機樹脂とし
ては、前記の水溶性樹脂や水分散性樹脂であって、腐食
因子の遮蔽効果のあるものであれば、特に限定しない。

【００２５】本発明において、金属または金属面の下地
処理皮膜上への防錆処理皮膜形成の方法としては、水性
処理液を塗布、乾燥後、到達板温２５０℃以下で均一な
皮膜を形成させ得る方法であれば、特に限定しない。例
えば、処理浴への金属のディップ、水性処理液のロール
コート、バーコート、刷毛塗り、あるいはスプレーなど
の後、熱風などにより加熱乾燥あるいは反応させること
により行うが、他の方法で塗布、皮膜形成させてもよ
く、ここで掲げた方法に限定しない。

【００２６】本発明における下地処理皮膜、及び防錆処
理皮膜は、耐食性をさらに向上させるため、腐食抑制機
能を持つ各種の添加剤を含んでいても差し支えない。腐
食抑制機能を持つ添加剤の例としては、タングステン酸
塩、シラン化合物、コロイダルシリカなどが挙げられ
る。本発明における防錆処理皮膜は、前記の腐食抑制機
能を持つ添加剤以外にも、その目的を損なわない範囲
で、各種の有機あるいは無機系の化合物を含んでいても
差し支えない。このような添加剤の例としては、アルミ
ナ、チタニア、ジルコニアなどの無機系ゾル、各種の界
面活性剤、有機あるいは無機系顔料、染料、架橋剤等が
挙げられる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明を実施例および比較例によって
具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限
定されるものではない。 ［金属の種類］ （１）冷延鋼板（板厚０．８ｍｍ） （２）ＥＧ：電気亜鉛めっき鋼板（板厚０．８ｍｍ、め
っき厚み２．５μｍ） （３）ＧＩ：溶融亜鉛めっき鋼板（板厚０．８ｍｍ、め
っき厚み８μｍ） ［下地処理皮膜の形成］ １．ジルコニウム（Ｚｒ）系皮膜 下地皮膜形成成分としてフルオロジルコニウム酸０．５
ｇ／ｌ、燐酸０．３ｇ／ｌ、フッ化水素酸０．３ｇ／ｌ
を含む下地処理液を調製し、金属板を３５℃でディップ
処理し、処理時間を変えて皮膜中のＺｒ量が０．０５ｇ
／ｍ² となるようにし、Ｚｒ系下地皮膜を得た。 ２．水性樹脂系皮膜 下地皮膜形成成分として、高酸価変性アクリル樹脂の水
分散エマルション（樹脂固形分２５重量％、アニオン
性）を４００ｇ／ｌ含む表面処理液を調製した。金属板
にこれらの処理液をスプレー後、エアナイフ絞りにより
トータルの皮膜付着量が概ね０．２ｇ／ｍ² となるよう
にし、アクリル系下地皮膜を得た。 ［防錆処理皮膜の形成］下記の水性樹脂と固体潤滑剤粒
子を含む防錆処理液を作成し、前記鋼板にバーコータに
より塗布するか、または前記の下地処理を行った鋼板に
バーコータにより塗布し、乾燥板温１００℃で乾燥、成
膜した。各皮膜の構成成分を表１、表２に示す。 １．水性樹脂 （１）アクリル系水性樹脂（樹脂固形分約３０重量％、
粘度約１５００ｍＰａ・ｓ（２５℃）、ｐＨ約８．０） （２）ウレタン系水性樹脂（樹脂固形分約３０重量％、
粘度約９００ｍＰａ・ｓ（２５℃）、ｐＨ約８．３） ２．固体潤滑剤粒子 （１）ステアリン酸粒子（５０％平均粒径０．４μｍ、
界面活性剤で水中に均一分散、固形分約２３重量％） （２）ステアリン酸粒子（５０％平均粒径１．５μｍ、
界面活性剤で水中に均一分散、固形分約２０重量％） （３）ステアリン酸亜鉛粒子（５０％平均粒径０．１μ
ｍ、界面活性剤で水中に均一分散、固形分約２０重量
％） （４）ステアリン酸亜鉛粒子（５０％平均粒径０．９μ
ｍ、界面活性剤で水中に均一分散、固形分約２５重量
％） （５）ステアリン酸アミド粒子（５０％平均粒径０．４
μｍ、界面活性剤で水中に均一分散、固形分約２２重量
％） （６）ステアリン酸アミド粒子（５０％平均粒径３．０
μｍ、界面活性剤で水中に均一分散、固形分約２５重量
％） （７）エチレンビスステアロアミド粒子（５０％平均粒
径０．４μｍ、界面活性剤で水中に均一分散、固形分約
２８重量％） （８）エチレンビスステアロアミド粒子（５０％平均粒
径４．０μｍ、界面活性剤で水中に均一分散、固形分約
３０重量％） （９）グリセリントリステアレート粒子（５０％平均粒
径０．４μｍ、界面活性剤で水中に均一分散、固形分約
２０重量％） （１０）酸化ポリエチレンワックス（平均分子量約９０
００、平均粒径０．５μｍ、界面活性剤で水中に均一分
散、固形分約４０重量％） （１１）ポリエチレンワックス（平均分子量約９００
０、平均粒径０．５μｍ、界面活性剤で水中に均一分
散、固形分約４０重量％） （１２）ポリエチレンワックス（平均分子量約９００
０、平均粒径２．５μｍ、界面活性剤で水中に均一分
散、固形分約４０重量％） （１３）カルナバワックス（５０％平均粒径０．２μ
ｍ、界面活性剤で水中に均一分散、固形分約３０重量
％） （１４）カルナバワックス（５０％平均粒径１．５μ
ｍ、界面活性剤で水中に均一分散、固形分約２５重量
％） ［平板耐食性の評価］前記の防錆処理試料についてＪＩ
Ｓ−Ｚ２３７１に準拠した塩水噴霧試験を行い、２４０
時間後の錆発生面積を測定することにより耐食性を判定
した。判定基準は、冷延鋼板の場合、赤錆発生面積率で
評価を行い、 評点４：赤錆発生なし ３：赤錆発生面積率 １０％未満 ２：赤錆発生面積率 １０％〜５０％未満 １：赤錆発生面積率 ５０％以上 とし、評点３以上を合格とした。また、ＥＧ、ＧＩの場
合、白錆発生面積率で評価を行い、 評点４：白錆発生なし ３：白錆発生面積率 １０％未満 ２：白錆発生面積率 １０％〜５０％未満 １：白錆発生面積率 ５０％以上 とし、評価３以上を合格とした。 ［型かじり性の評価］円筒ポンチの油圧成形試験機によ
り、次の条件で成形試験を行い、型かじり性を評価し
た。ポンチ径７５ｍｍφ；ブランク径１５０ｍｍ；押付
荷重５ｋｇｆ／ｃｍ² ；成形速度３．３×１０^-2ｍ／
ｓ；金型材質ＦＣＤ−５００。型かじり性の判定基準
は、 評点４：成形可能で、金属表面の欠陥なし ３：成形可能で、金属表面の欠陥なし、摺動面わずかに
変色 ２：成形可能で、金属表面にわずかにかじり疵発生 １：成形可能で、金属表面に線状かじり疵多数発生 とした。以上の評価結果をまとめて表１、２に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【表２】

【００３０】水性樹脂と固体潤滑剤粒子を主成分とする
防錆処理液のうち、本発明の要件を満たすもので金属面
を処理すると、同じ水性樹脂を含むが固体潤滑剤粒子Ａ
を含まない表面処理液、あるいは同じ水性樹脂を含むが
潤滑剤粒子Ａの含量が本発明の要件を満たさないものに
比べ、より薄い皮膜厚で十分な耐食性を発現する金属製
品が得られることがわかる（例えば、表１の番号５〜７
（実施例）と３、４（比較例）；番号１２、１３（実施
例）と１４、１５（比較例）；表２の番号４６、４７
（実施例）と５０、５１（比較例））。

【００３１】

【発明の効果】本発明の防錆処理金属製品は、環境上有
害な物質を含まず、かつ、薄い皮膜厚すなわち低コスト
で十分な耐食性を発現する防錆層を金属表面に有してい
る。従って、本発明により、家電／ＯＡ機器、建築／土
木、自動車／車輌分野等で広く用いられる高耐食性金属
製品を、安価な防錆処理コストで提供することができ
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 28/00 Ｃ２３Ｃ 28/00 Ｚ Ｆターム(参考） 4F100 AB01A AB03 AB13C AK01B AK25 AL06 BA02 BA03 BA07 BA10A BA10B CA19B DE01B JB02B JB05B JL00 JM02B JM02C 4J038 BA212 CB001 CG001 DA061 DB001 DD001 DE001 DG001 JA22 JA43 JA55 JB13 KA05 MA02 MA10 NA03 PC02 4K044 AA01 BA02 BA06 BA10 BA21 BB01 BB03 BB04 BB11 BC02 CA11 CA16 CA18 CA53 CA62

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属表面に、水性樹脂と固体潤滑剤粒子
   Ａ（直径Ｄ_A μｍ）を主成分とする防錆処理皮膜を有
   し、（１）水性樹脂と固体潤滑剤粒子Ａの固形分総量に
   対し、水性樹脂、固体潤滑剤粒子Ａの固形分がそれぞれ
   ８０〜９９．５質量％、２０〜０．５質量％の範囲にあ
   り、（２）固体潤滑剤粒子Ａの直径Ｄ_A （μｍ）が、防
   錆皮膜の厚さＴ（μｍ）に対して、 Ｔが０．６μｍ以上の場合、０．０２×Ｔ≦Ｄ_A ≦０．
   ６μｍの範囲に、 Ｔが０．６μｍ未満の場合、０．０２×Ｔ≦Ｄ_A ≦Ｔの
   範囲にあることを特徴とする防錆処理金属製品。
2. 【請求項２】 金属表面に、水性樹脂、固体潤滑剤粒子
   Ａ（直径Ｄ_A μｍ）、固体潤滑剤粒子Ｂ（直径Ｄ_B μ
   ｍ）を主成分とする防錆処理皮膜を有し、（１）水性樹
   脂、固体潤滑剤粒子Ａ、固体潤滑剤粒子Ｂの固形分総量
   に対し、水性樹脂、固体潤滑剤粒子Ａ、固体潤滑剤粒子
   Ｂの固形分がそれぞれ６０〜９７．５質量％、０．５〜
   ２０質量％、２〜２０質量％の範囲にあり、（２）固体
   潤滑剤粒子Ａの直径Ｄ_A （μｍ）が、防錆皮膜の厚さＴ
   （μｍ）に対して、 Ｔが０．６μｍ以上の場合、０．０２×Ｔ≦Ｄ_A ≦０．
   ６μｍの範囲に、 Ｔが０．６μｍ未満の場合、０．０２×Ｔ≦Ｄ_A ≦Ｔの
   範囲にあり、（３）固体潤滑剤粒子Ｂの直径Ｄ_B （μ
   ｍ）が、防錆皮膜の厚さＴ（μｍ）に対して、 Ｔが０．６μｍ以上の場合、０．６μｍ＜Ｄ_B ≦６×Ｔ
   の範囲に、 Ｔが０．６μｍ未満の場合、Ｔ＜Ｄ_B ≦６×Ｔの範囲に
   あることを特徴とする、請求項１に記載の防錆処理金属
   製品。
3. 【請求項３】 前記の固体潤滑剤粒子Ａが、ステアリン
   酸アミドまたはカルナバワックスを３０質量％以上含む
   粒子であることを特徴とする、請求項１または２に記載
   の防錆処理金属製品。
4. 【請求項４】 防錆処理皮膜と金属表面の界面に、クロ
   ム（ＶＩ）、クロム（ＩＩＩ）を含有しない下地処理皮
   膜を、さらに有することを特徴とする、請求項１〜３に
   記載の防錆処理金属製品。