JP2005511896A - チタン−亜鉛合金製の薄板製品に暗色保護層を作り出す方法 - Google Patents

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Abstract

建築に使用されるチタン−亜鉛合金製の圧延薄板製品を酸洗いすることにより暗色保護層を作り出す方法であって、前記薄板製品は硫酸と硝酸とを含む混合酸水溶液による酸洗い浴中で酸洗いされ、水洗いの後に保護層の被膜形成によって不活性化される方法。圧延薄板製品としてチタン−亜鉛合金製の圧延薄板製品が使用される。前記合金は主として高純度の亜鉛から成り、その他に1.0〜2.0重量%の銅、0.06〜0.2重量%のチタンおよび最大0.015重量%のアルミニウムを含有する。

Description

本発明は建築に使用されるチタン−亜鉛合金製の圧延薄板製品を酸洗いすることにより暗色保護層を形成する方法であって、薄板製品は硫酸と硝酸とを含む混合酸水溶液を入れた酸洗い浴中で酸洗いされ、水洗いの後に保護層の被膜形成で不活性化される方法に関する。本発明はさらに保護層で被膜された薄板製品に関する。
この種の方法は、その内容を本明細書に完全に組み込んだものとする本願出願人のドイツ特許公開公報第19636370号明細書から公知である。0.07〜0.12重量%のチタンと、0.015重量%までのアルミニウムと、0.08〜0.17重量%の銅と残りは純度99.995パーセントの亜鉛とから成るチタン−亜鉛合金製のチタン−亜鉛合金薄板をこの公報で開示の処理に付することによりチタン−亜鉛合金薄板の表面に均質な灰色の保護層が得られ、この灰色の色調は亜鉛の天然の緑青色に一致していることから美観的に特に好ましく感じられる。ドイツ特許公開公報第19636370号明細書に開示された合金はその組成の点で、TUEV Produkt und Umwelt GmbH、Institut fuer Umweltschutz und Energietechnik、Am grauen Stein, 51105 Koeln(アム・グラウエン・シュタイン、51105 ケルン)の“Quality Zinc(高品質亜鉛板)”カタログの基準を満たしている。
ただし、前記の公知の方法では多くの場合に所望される、より暗色の薄板色調は僅かにしか達成することができず、しかもより高濃度の酸を使用することによってしか達成し得ないことが判明した。この場合、酸の濃度を高めること、すなわち酸洗い浴のpH値をさらに低くすることによって合金材料は腐食され、金属の厚さが低下するという問題が生ずる。特に、非常に低いpH値の混合酸の使用は、付着性の劣るいわゆる酸洗いスラッジの層が形成されることから、表面に望ましくない層形成を結果することとなる。したがって公知の方法を用いてチタン−亜鉛合金薄板に、より濃厚な暗色色調を付与することには限界がある。しかしながら建築にとっては、特に屋根被覆や外壁被覆の分野で、すでに風雨に曝されている亜鉛板と同じ所に使用されるその他の建築材たとえば黒色のスレート瓦または屋根瓦とのコントラストを低く抑えあるいはまさに白い面との鮮明なコントラストを生み出すために、非常に暗色の色調の表面層も所望される。
チタン−亜鉛合金薄板にリン酸塩処理によって暗色の表面を作り出す方法も知られている(DIN50942、参照)。ただし、この場合には、表面がさらにラッカ塗装によってコートされなければ、金属表面構造に望ましくない変化が招来される。
そこで本発明の目的は冒頭に述べた類の方法をさらに発展させ、黒色までにおよぶ非常に暗色の表面を有したチタン−亜鉛合金薄板の製造を可能とし、その際、金属表面の天然の構造が保持されるようにすることである。
前記課題は、前述した合金組成とは異なり、前述した組成比のチタンとアルミニウムとを含むが、ただし銅含有量を1.0〜2.0重量%に高めたチタン−亜鉛合金を使用することによって解決される。
驚くべきことに、銅含有量を前記のように高めることにより、それ自体公知に属するその他の合金成分と処理方法とを用いて、通例の低い銅含有量を有した合金を使用する場合よりももっと暗緑青色が得られる。従来の知見によればこうした暗緑青色は微量の銅を含んだ炭酸亜鉛で形成されている。
得られるくすんだ黒い色調により、こうして人為的に緑青色の付与された建築材を黒い瓦またはスレートで葺かれた屋根に特に調和的に嵌め込みあるいはコントラストが所望される場合には黒−白の顕著な階調を付与することができる。合金中の銅含有量は好ましくは1.1〜1.4重量%ですでに十分である。以下に本発明による方法を実施例を挙げて詳細に説明する。
0.06〜0.2重量%のチタンと最高で0.015重量%のアルミニウムとを含んだチタン−亜鉛合金が使用される。本発明により、銅含有量は1.0重量%から2.0重量%、好ましくは1.1〜1.3重量%とされる。合金の主成分は亜鉛すなわち、合金元素のチタン、アルミニウムおよび銅の含有量に応じ約97.7〜98.9重量%を占める純度99.995重量%の亜鉛である。
銅含有量を高めた亜鉛合金から成る、厚さ0.8mm、幅600mmのシートがアルカリ性脱脂溶液で温度約60℃、洗浄圧力約2.5バール(2500hPa)にて洗浄されて脱脂され、続いて温度約65℃、圧力約2.5バール(2500hPa)の散水によって水洗される。洗浄プロセスを支援するとともに表面を粗立てるため最終洗浄段階でシートはブラッシングされる。続いてシートは酸洗い浴温度30〜80℃、好ましくは約50℃の酸洗い装置で酸洗いされる。酸洗い浴は約30〜60g/l(リットル)の硫酸と約20〜50g/lの硝酸とから成る混合酸水溶液を含んでいる。これにはさらに25〜80g/l、好ましくは約50g/lの亜鉛イオンが溶解している。
酸洗い反応の速度は基本的に遊離酸の含有量に依存している。硝酸の還元が支配的な反応であり、これが水素の発生を妨げる。さらに酸含有量の比が酸洗いの結果に影響する。
2〜10体積%の硫酸と2〜10体積%の硝酸との混合酸が使用されるのが好ましく、その際、硫酸と硝酸との混合比は3 : 1以下であり、遊離酸の含有量は25〜100g/lである。
酸洗い装置から出てくるシートは上述したようにして洗浄される。続いて好ましくはもう一つの保護層がクロム酸塩を含有したポリマー分散液の塗設と乾燥とにより以下のようにして作り出される。
残存水分を取り去った後、65〜98体積%、好ましくは95体積%のポリマー分散液と2〜35体積%、好ましくは5体積%のクロム酸塩水溶液とから成る混合液がローラによってシートに塗設される。この塗膜は約80〜120℃にて乾燥させられる。こうしてつくり出された被膜の層厚さは乾燥した状態で約0.4〜3.0μm、好ましくは1.5μmである。
この場合、ポリマー分散液とは、たとえば、スチレン−アクリル酸エステル、脂肪族ポリエステルおよびポリウレタンから成る混合物として理解される。
本発明による方法を用い、主として高純度の亜鉛から成り、その他に1.0〜2.0重量%の銅、0.07〜0.12重量%のチタンおよび最大0.015重量%のアルミニウムを含有し、くすんだ黒い色調の緑青色を有したチタン−亜鉛合金製の薄板製品が得られるのが好ましい。これは本実施例においてクロム酸塩を含有したポリマー分散液の塗設と乾燥後に得られた厚さ0.4〜3.0μmの保護層 − したがってこの塗膜の単位面積重量は5〜40mg/mである − で被膜されているのが好ましい。

Claims (7)

  1. 建築に使用されるチタン−亜鉛合金製の圧延薄板製品を酸洗いすることにより暗色保護層を作り出す方法であって、前記薄板製品は硫酸と硝酸とを含む混合酸水溶液を入れた酸洗い浴中で酸洗いされ、水洗いの後に保護層の被膜形成によって不活性化されるものにおいて、主として高純度の亜鉛から成り、その他に1.0〜2.0重量%の銅、0.06〜0.2重量%のチタンおよび最大0.015重量%のアルミニウムを含有したチタン−亜鉛合金製の圧延薄板製品が使用されることを特徴とする方法。
  2. 銅含有量は1.1〜1.4重量%であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記合金に用いる亜鉛の純度は99.995重量%であることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。
  4. 前記酸洗い浴は、水の他に30〜60g/lの硫酸(HSO)と20〜50g/lの硝酸(HNO)とを含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
  5. クロム酸塩を含有したポリマー分散液の付与と乾燥とによってもう一つの保護層が被膜形成されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
  6. 主として高純度の亜鉛から成り、その他に1.0〜2.0重量%の銅、0.07〜0.12重量%のチタンおよび最大0.015重量%のアルミニウムを含有し、硫酸と硝酸との酸洗い浴中で酸洗いされ、暗色保護層によって不活性化されることを特徴とするチタン−亜鉛合金製の薄板製品。
  7. 前記不活性化された保護層はクロム酸塩を含有したポリマー分散液の付与と乾燥とによるもう一つの保護層によって被膜されていることを特徴とする請求項6に記載の薄板製品。
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