JP2008088551A - Method of treating surface of metal base performed as pretreatment for cation electrodeposition coating, metal surface treatment composition used therefor, metallic material having excellent sticking property in electrodeposition coating, and method of coating metal base - Google Patents

Method of treating surface of metal base performed as pretreatment for cation electrodeposition coating, metal surface treatment composition used therefor, metallic material having excellent sticking property in electrodeposition coating, and method of coating metal base Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a metallic surface treatment composition, in cation electrodeposition coating, capable of improving a sticking property of a metal base without depending on the kind of a metal base, to provide a method of treating the surface of a metallic base using the metallic surface treatment composition, to provide a metallic material treated by the method for treating a metallic surface, and to provide a method of coating a metal base. <P>SOLUTION: The metallic surface treatment composition for forming a rust preventive film having the sticking property in electrodeposition coating before cation electrodeposition coating, on a metal base having a plurality of curved parts, contains zirconium ions and/or titanium ions, and a stabilizer for suppressing the elution of the components in the rust preventive film upon the cation electrodeposition coating. The method of treating a metallic surface uses the composition. The metallic material which is treated therewith, and the method of coating a metal base are also provided. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、複数の曲部を有する金属基材に施すカチオン電着塗装において、付きまわり性に優れた防錆皮膜を形成するために、カチオン電着塗装前処理として行われる金属表面処理方法、前記金属表面処理方法に用いられる金属表面処理組成物、カチオン電着塗料の付きまわり性に優れた金属材料、及び金属基材の塗装方法に関する。   In the cationic electrodeposition coating applied to a metal substrate having a plurality of curved portions, the present invention is a metal surface treatment method performed as a pretreatment for cationic electrodeposition coating in order to form a rust-preventive film having excellent throwing power, The present invention relates to a metal surface treatment composition used in the metal surface treatment method, a metal material excellent in throwing power of a cationic electrodeposition paint, and a method for coating a metal substrate.

カチオン電着塗装は、金属板を折り曲げ加工して得られる曲面及び袋部、並びに金属板同士の接合部等の複数の曲部を有する金属基材(被塗物)に対して細部にまで塗装を施すことができる。また、自動的且つ連続的に塗装することができるので、特に自動車車体等の大型で複数の曲面及び袋部を有する金属基材の下塗り塗装方法として、広く実用化されている。カチオン電着塗装は、カチオン電着塗料組成物中に被塗物を陰極として浸漬させ、電圧を印加することにより行われる。   Cationic electrodeposition coating is applied to metal substrates (coating objects) that have multiple curved parts such as curved surfaces and bag parts obtained by bending metal plates, and joints between metal plates. Can be applied. In addition, since it can be applied automatically and continuously, it has been widely put into practical use as an undercoating method for metal substrates having a large number of curved surfaces and bag portions, particularly for automobile bodies. Cationic electrodeposition coating is performed by immersing an object to be coated in a cationic electrodeposition coating composition as a cathode and applying a voltage.

カチオン電着塗装の過程における塗膜の析出は、電気化学的な反応によるものであり、電圧の印加により、電着塗料中の成分が電気泳動により被塗物表面に移動し、被塗物表面に塗膜が析出する。析出した塗膜は絶縁性を有するので、電着塗装過程において、塗膜の析出が進行して塗膜の膜厚が増加するのに従い、塗膜の電気抵抗は大きくなる。   The deposition of the coating film in the process of cationic electrodeposition coating is due to an electrochemical reaction, and when a voltage is applied, the components in the electrodeposition coating material migrate to the surface of the object to be coated by electrophoresis. A coating film is deposited on the surface. Since the deposited coating has insulating properties, the electrical resistance of the coating increases as the deposition of the coating proceeds and the thickness of the coating increases in the electrodeposition coating process.

その結果、当該部位への塗膜の析出は減少し、代わって未析出部位への塗膜の析出が始まる。このようにして、順次未析出部分に塗膜が析出して、被塗物全体の電着塗装を完成させる。本明細書中、被塗物である金属基材の未析出部位に絶縁性の塗膜が順次析出することで連続的な電着塗膜が形成される性質を付きまわり性という。   As a result, the deposition of the coating film on the part decreases, and instead, the deposition of the coating film on the undeposited part starts. In this way, the coating film is deposited sequentially on the undeposited portion, and the electrodeposition coating of the entire article to be coated is completed. In this specification, the property that a continuous electrodeposition coating film is formed by sequentially depositing an insulating coating film on an undeposited portion of a metal base material that is an object to be coated is called throwing power.

カチオン電着塗装においては、上述したように被塗物表面に絶縁性の塗膜が順次形成されていくので、理論的には無限の付きまわり性を有しており、被塗物の全ての部分に均一に塗膜を形成することができる。   In cationic electrodeposition coating, as described above, an insulating coating film is sequentially formed on the surface of the object to be coated, so theoretically it has infinite throwing power, and all of the object to be coated is present. A coating film can be uniformly formed on the portion.

しかしながら、被塗物表面に塗膜が析出した場合でも、何らかの原因により塗膜の電気抵抗が上昇しない場合には、電着塗料の付きまわり性が著しく低下する。このため、膜厚にムラが生じ、耐食性に大きく影響する。   However, even when the coating film is deposited on the surface of the object to be coated, if the electrical resistance of the coating film does not increase for some reason, the throwing power of the electrodeposition coating material is remarkably lowered. For this reason, unevenness occurs in the film thickness, which greatly affects the corrosion resistance.

金属基材にカチオン電着塗装を施す場合、通常、耐食性、塗膜密着性等の諸性能を向上させる目的で、表面処理が施されている。塗膜の密着性や耐食性をより向上させることができるという観点から、従来、表面処理において用いられてきたリン酸クロメート系の表面処理組成物は、近年、クロムの有害性から環境への影響が懸念されている。このため、クロムを含まない表面処理剤として、リン酸亜鉛系の表面処理組成物が用いられてきた(例えば、特許文献1参照)。   When cationic electrodeposition coating is applied to a metal substrate, surface treatment is usually performed for the purpose of improving various properties such as corrosion resistance and coating film adhesion. From the standpoint that coating film adhesion and corrosion resistance can be further improved, phosphoric acid chromate surface treatment compositions that have been used in surface treatments in recent years have been affected by the harmful effects of chromium on the environment. There are concerns. For this reason, zinc phosphate-based surface treatment compositions have been used as surface treatment agents that do not contain chromium (see, for example, Patent Document 1).

しかしながら、リン酸亜鉛系の表面処理組成物は、金属イオン濃度及び酸濃度が高く、非常に反応性が強いため、排水処理にコストがかかる等、経済性、作業性の観点から好ましくない。更に、リン酸亜鉛系の表面処理剤による化成処理においては、金属の表面処理に伴って水に不溶な塩類が生成し、化学処理槽内部に沈殿として析出する。このような沈殿物は、一般にスラッジと呼ばれ、スラッジの除去・廃棄に伴うコストが問題視されている。また、リン酸イオンは、河川や海洋の富栄養化をもたらす等、環境に対する負荷を与えるおそれがある。加えて、リン酸亜鉛系の表面処理組成物による表面処理においては、表面調整を行うことが必要とされており、表面処理の工程が複雑で長くなるという、生産効率上の問題点もあった。   However, zinc phosphate-based surface treatment compositions are not preferable from the viewpoints of economy and workability, such as high costs for wastewater treatment because of their high metal ion concentration and acid concentration and very high reactivity. Furthermore, in the chemical conversion treatment with a zinc phosphate-based surface treatment agent, water-insoluble salts are generated along with the metal surface treatment, and are deposited as precipitates in the chemical treatment tank. Such precipitates are generally called sludge, and the cost associated with the removal and disposal of sludge is regarded as a problem. In addition, phosphate ions may cause environmental load such as eutrophication of rivers and oceans. In addition, in the surface treatment with a zinc phosphate-based surface treatment composition, it is necessary to adjust the surface, and there is a problem in production efficiency that the surface treatment process is complicated and long. .

このようなリン酸クロメート系、又はリン酸亜鉛系の表面処理組成物に代わる表面処理組成物として、ジルコニウム化合物及び/又はチタン化合物からなる金属表面処理剤が知られてきた。   Metal surface treatment agents composed of zirconium compounds and / or titanium compounds have been known as surface treatment compositions to replace such phosphate chromate or zinc phosphate surface treatment compositions.

例えば、特許文献2には、鉄系材料、亜鉛系材料、アルミニウム系材料、及びマグネシウム系材料から選ばれる金属材料をそれぞれ単独で或いはその2種以上を同時に表面処理するための水系表面処理液であって、ジルコニウム化合物及びチタニウム化合物から選ばれる少なくとも1種以上の化合物を上記金属元素として5ppmから5000ppm含み、また遊離フッ素イオンを0.1ppmから100ppm含み、且つpHが2から6であることを特徴とする金属の表面処理用処理液が開示されている。この表面処理用処理液によれば、従来技術では不可能であった、環境に有害な成分を含まない処理浴で、スラッジを発生させることなく、鉄系材料、亜鉛系材料、アルミニウム系及びマグネシウム系材料の2種乃至4種を同時に又は各々単独からなる金属表面に、塗装後の耐食性に優れる表面処理皮膜を析出させることができるとされる。   For example, Patent Document 2 discloses a water-based surface treatment liquid for surface-treating metal materials selected from iron-based materials, zinc-based materials, aluminum-based materials, and magnesium-based materials individually or in combination of two or more thereof. And containing at least one compound selected from a zirconium compound and a titanium compound as the metal element in an amount of 5 ppm to 5000 ppm, a free fluorine ion of 0.1 ppm to 100 ppm, and a pH of 2 to 6. A metal surface treatment solution is disclosed. According to this treatment liquid for surface treatment, a ferrous material, a zinc-based material, an aluminum-based material, and a magnesium-based material that do not contain sludge in a treatment bath that does not contain environmentally harmful components, which is impossible with the prior art. It is said that a surface treatment film having excellent corrosion resistance after coating can be deposited on a metal surface composed of two or four kinds of system materials simultaneously or individually.

また、特許文献3には、化成処理剤によって被処理物を処理し、化成皮膜を形成する塗装前処理方法であって、前記化成処理剤は、ジルコニウム、チタン、及びハフニウムからなる群より選ばれる少なくとも一種、フッ素、並びにアミノ基含有シランカップリング剤、その加水分解物及びその重合物からなる群より選ばれる少なくとも一種からなることを特徴とする塗装前処理方法が開示されている。この塗装前処理方法によれば、リン酸亜鉛系処理剤を用いていないので、環境への負荷が少なく、従来ジルコニウムからなる化成処理剤での前処理が不適であった鉄系基材に対しても塗膜密着性に優れた化成皮膜を形成することができる。   Patent Document 3 discloses a pre-coating method for treating a workpiece with a chemical conversion treatment agent to form a chemical conversion film, and the chemical conversion treatment agent is selected from the group consisting of zirconium, titanium, and hafnium. There is disclosed a coating pretreatment method characterized by comprising at least one selected from the group consisting of at least one fluorine and an amino group-containing silane coupling agent, a hydrolyzate thereof, and a polymer thereof. According to this coating pretreatment method, since no zinc phosphate-based treatment agent is used, the load on the environment is small, and the conventional pretreatment with a chemical conversion treatment agent made of zirconium is not suitable. However, a chemical conversion film having excellent coating film adhesion can be formed.

特許文献4には、ジルコニウム、チタン、及びハフニウムからなる群より選ばれる少なくとも一種、フッ素、密着性付与剤、並びに化成反応促進剤からなる化成処理剤であって、前記密着性付与剤は、亜鉛、マンガン、及びコバルトイオンならなる群より選ばれる少なくとも一種の金属イオン(A)、アルカリ土類金属イオン(B)、周期律表第三属金属イオン(C)、銅イオン(D)、ケイ素含有化合物(E)、ポリビニルアミン及び/又はポリアリルアミン等の水溶性樹脂(F)、アミノ基を有する水溶性エポキシ化合物(G)、並びにシランカップリング剤及び/又はその加水分解物(H)からなる群より選ばれる少なくとも一種であり、前記化成反応促進剤は、亜硝酸イオン、ニトロ基含有化合物、硫酸ヒドロキシルアミン、過硫酸イオン、亜硫酸イオン、次亜硫酸イオン、過酸化物、鉄(III)イオン、クエン酸鉄化合物、臭素酸イオン、過塩素酸イオン、塩素酸イオン、亜塩素酸イオン、並びにアスコルビン酸、クエン酸、酒石酸、マロン酸、コハク酸、及びそれらの塩からなる群より選ばれる少なくとも一種であり、前記化成反応促進剤の配合量は、1ppmから5000ppmであることを特徴とする化成処理剤が開示されている。この化成処理剤によれば、基材上に析出する皮膜量の偏りによる化成皮膜のムラを抑えることによって、良好な性能を有する化成皮膜を得ることができる。更に、化成皮膜の安定性を改善することで、従来ジルコニウム等からなる化成処理剤での前処理が不適であった鉄系基材に対しても塗膜密着性に優れた化成皮膜を形成することができる。   Patent Document 4 discloses a chemical conversion treatment agent comprising at least one selected from the group consisting of zirconium, titanium, and hafnium, fluorine, an adhesion imparting agent, and a chemical conversion reaction accelerator, wherein the adhesion imparting agent is zinc , Manganese and cobalt ions selected from the group consisting of at least one metal ion (A), alkaline earth metal ion (B), Periodic Table Group 3 metal ion (C), copper ion (D), silicon-containing Compound (E), water-soluble resin (F) such as polyvinylamine and / or polyallylamine, water-soluble epoxy compound (G) having an amino group, and silane coupling agent and / or hydrolyzate thereof (H) At least one selected from the group, and the chemical reaction accelerator is nitrite ion, nitro group-containing compound, hydroxylamine sulfate, persulfate ON, sulfite ion, hyposulfite ion, peroxide, iron (III) ion, iron citrate compound, bromate ion, perchlorate ion, chlorate ion, chlorite ion, ascorbic acid, citric acid, tartaric acid And a chemical conversion treatment agent characterized in that it is at least one selected from the group consisting of malonic acid, succinic acid, and salts thereof, and the amount of the chemical reaction accelerator is 1 ppm to 5000 ppm. . According to this chemical conversion treatment agent, it is possible to obtain a chemical conversion film having good performance by suppressing unevenness of the chemical conversion film due to unevenness in the amount of the film deposited on the substrate. Furthermore, by improving the stability of the chemical conversion film, a chemical conversion film excellent in coating film adhesion is formed even on an iron-based substrate that has been unsuitable for pretreatment with a chemical conversion treatment agent made of zirconium or the like. be able to.

更に、特許文献5には、(A)Ti、Zr、Hf、及びSiからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含む化合物、(B)Y、及び/又はランタノイド元素を含む化合物、及び(C)硝酸及び/又は硝酸化合物、を含有し、前記成分(A)中の前記元素の合計質量濃度Aに対する前記成分(B)中の前記Y及び/又はランタノイド元素の合計質量濃度Bの比であるK1=B/Aが、0.05≦K1≦50であり、前記合計質量濃度Aに対する前記成分(C)中の窒素原子のNO換算した合計質量濃度Cの比であるK2=C/Aが、0.01≦K2≦200であり、前記合計質量濃度Aが、10ppm≦A≦10000ppmである、鉄及び/又は亜鉛を含む金属の表面処理用処理液、並びに、更にエチレンジアミン四酢酸、グルコン酸、ヘプトグルコン酸、グルコール酸、クエン酸、コハク酸、フマル酸、アスパラギン酸、酒石酸、マロン酸、リンゴ酸、サリチル酸、及びこれらの塩類からなる群から選ばれる少なくとも1種を、1ppmから1000ppm含有する表面処理用処理液が開示されている。この表面処理液によれば、環境に有害な成分を含まない処理浴で、金属材料表面に塗装後の耐食性に優れる表面処理皮膜を析出させることができるものとされている。
特許第3088623号公報 特開2004−190121号公報 特開2004−218070号公報 特開2004−218075号公報 特開2006−161117号公報
Further, Patent Document 5 discloses (A) a compound containing at least one element selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf, and Si, (B) a compound containing Y and / or a lanthanoid element, and ( C) Nitric acid and / or nitric acid compound, and the ratio of the total mass concentration B of the Y and / or lanthanoid elements in the component (B) to the total mass concentration A of the elements in the component (A) A certain K1 = B / A is 0.05 ≦ K1 ≦ 50, and is a ratio of the total mass concentration C in terms of NO 3 of nitrogen atoms in the component (C) to the total mass concentration A K2 = C / A treatment solution for surface treatment of a metal containing iron and / or zinc, wherein A is 0.01 ≦ K2 ≦ 200, and the total mass concentration A is 10 ppm ≦ A ≦ 10000 ppm, and further ethylenediaminetetraacetic acid, Glucon Contains 1 ppm to 1000 ppm of at least one selected from the group consisting of acids, heptogluconic acid, glycolic acid, citric acid, succinic acid, fumaric acid, aspartic acid, tartaric acid, malonic acid, malic acid, salicylic acid, and salts thereof A surface treatment liquid is disclosed. According to this surface treatment liquid, it is supposed that a surface treatment film having excellent corrosion resistance after coating can be deposited on the surface of a metal material in a treatment bath that does not contain components harmful to the environment.
Japanese Patent No. 30886623 JP 2004-190121 A Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-218070 JP 2004-218075 A JP 2006-161117 A

しかしながら、特許文献2のジルコニウム系の表面処理組成物においては、金属基材の種類によっては、表面処理後のカチオン電着塗装において、塗膜を均一に形成させることができず、膜厚のムラが生じるという問題点があった。また、ケイ素含有量の多いSPC鋼板や高張力鋼板等では均一な皮膜が形成されにくく、リン酸亜鉛に比べ耐食性が劣るという問題点があった。塗膜を均一に形成させることができない場合、塗膜が十分に形成されていない部位においては電着塗装の効果を得ることができず、耐食性低下等の原因となっていた。また、上記鉄系金属基材から溶出した鉄イオンの処理浴中への蓄積により、スラッジの発生、耐食性の低下等の問題が生じていた。   However, in the zirconium-based surface treatment composition of Patent Document 2, depending on the type of the metal substrate, in the cationic electrodeposition coating after the surface treatment, a coating film cannot be formed uniformly, resulting in uneven film thickness. There was a problem that occurred. In addition, there is a problem that a uniform film is difficult to be formed on an SPC steel plate or a high-tensile steel plate having a high silicon content, and the corrosion resistance is inferior to that of zinc phosphate. In the case where the coating film cannot be formed uniformly, the electrodeposition coating effect cannot be obtained at a portion where the coating film is not sufficiently formed, causing a decrease in corrosion resistance. In addition, accumulation of iron ions eluted from the iron-based metal base material in the treatment bath causes problems such as generation of sludge and deterioration of corrosion resistance.

一方、電圧を上昇させることにより、金属基材の全面に亘って塗膜量を増加させることも可能であるが、コスト面で好ましくない。更に、ピンホールやクレーターが生じて外観不良になるという問題点もあった。この理由は、亜鉛鋼板はカチオン電着塗装時の被塗物側で発生する水素ガスの放電電圧が鉄鋼板よりも低いため、水素ガス中で火花放電が生じやすくなるためではないかと考えられている。   On the other hand, it is possible to increase the coating amount over the entire surface of the metal substrate by increasing the voltage, but this is not preferable in terms of cost. In addition, there is a problem that pinholes and craters are generated, resulting in poor appearance. The reason for this is thought to be that spark discharge is likely to occur in hydrogen gas because zinc steel sheet has a lower discharge voltage of hydrogen gas generated on the substrate side during cationic electrodeposition coating than iron steel sheet. Yes.

また、特許文献3の塗装前処理方法は塗装方法が限定されず、環境への負荷が少なく、且つ鉄、亜鉛、アルミニウム等の全ての金属に対して良好な化成処理を行うことができる塗装前処理方法が開示されているが、化成皮膜単独での耐食性及び電着付きまわり性に係る課題については開示も示唆もされていない。   In addition, the pre-painting treatment method of Patent Document 3 is not limited to a painting method, has a low environmental impact, and can be applied to all metals such as iron, zinc, aluminum, etc. before coating. Although a treatment method is disclosed, there is no disclosure or suggestion about the problems related to the corrosion resistance and electrodeposition property of the chemical conversion film alone.

特許文献4には、本発明におけるカチオン電着塗装時の防錆皮膜中の成分の溶出を抑制する安定化剤に該当するアスコルビン酸、クエン酸、酒石酸等のヒドロキシ酸を含有する化成処理剤が開示されている。しかしながら、これらのヒドロキシ酸は基材上に析出する皮膜量の偏りによる化成皮膜のムラを抑え、良好な性能を有する化成皮膜を得るために用いられているものであった。更に、化成皮膜の安定性を改善することで、従来ジルコニウム等からなる化成処理剤の前処理が不適であった鉄系基材に対しても、塗膜密着性に優れた化成皮膜を形成させるために用いられるものであった。従って、特許文献4に記載の化成処理剤はカチオン電着塗装時の付きまわり性の向上のために用いられているものではなく、更に付け加えるならば、出願当時には付きまわり性の問題は未だ顕在化していなかった。   Patent Document 4 discloses a chemical conversion treatment agent containing a hydroxy acid such as ascorbic acid, citric acid, tartaric acid and the like as a stabilizer that suppresses elution of components in the anticorrosive film during cationic electrodeposition coating in the present invention. It is disclosed. However, these hydroxy acids have been used to obtain a chemical conversion film having good performance by suppressing unevenness of the chemical conversion film due to the uneven amount of the film deposited on the substrate. Furthermore, by improving the stability of the chemical conversion film, it is possible to form a chemical conversion film excellent in coating film adhesion even on an iron-based substrate that has been conventionally unsuitable for pretreatment with a chemical conversion treatment agent composed of zirconium or the like. It was used for. Therefore, the chemical conversion treatment agent described in Patent Document 4 is not used for improving the throwing power at the time of cationic electrodeposition coating, and if added, the problem of throwing power is still apparent at the time of filing. It was not converted.

特許文献5には、ヒドロキシ酸、アミノ酸、アミノカルボン酸、及び/又は芳香族酸を含有する表面処理用処理液が開示されており、ヒドロキシ酸として、グルコン酸、ヘプトグルコン酸、グリコール酸、クエン酸、酒石酸、マロン酸、及びリンゴ酸が、アミノ酸としてアスパラギン酸が、アミノカルボン酸としてエチレンジアミン四酢酸が、芳香族酸としてサリチル酸が開示されている。しかしながら、上記化合物は表面処理組成物中に溶出した金属イオンがスラッジ化することを予防するためのキレート化剤として添加されているものであり、表面処理によって得られた化成皮膜中の成分の溶出自体を防止するために用いられているものではない。   Patent Document 5 discloses a treatment liquid for surface treatment containing a hydroxy acid, an amino acid, an aminocarboxylic acid, and / or an aromatic acid. As the hydroxy acid, gluconic acid, heptogluconic acid, glycolic acid, citric acid is disclosed. , Tartaric acid, malonic acid, and malic acid, aspartic acid as amino acid, ethylenediaminetetraacetic acid as aminocarboxylic acid, and salicylic acid as aromatic acid are disclosed. However, the above compound is added as a chelating agent for preventing the metal ions eluted in the surface treatment composition from becoming sludge, and the components in the chemical conversion film obtained by the surface treatment are eluted. It is not used to prevent itself.

本発明は以上のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ジルコニウム及び/又はチタンイオンを含む金属表面処理組成物を用いた金属表面処理方法であって、更なる耐食性を得ることができる防錆皮膜を形成可能であり、カチオン電着塗装において、金属基材の種類にかかわりなく付きまわり性を向上させることができる金属表面処理方法、この金属表面処理方法に用いられる金属表面処理方法、この金属表面処理方法により処理されてなる金属材料及び金属基材の塗装方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is a metal surface treatment method using a metal surface treatment composition containing zirconium and / or titanium ions, and further corrosion resistance is obtained. A metal surface treatment method capable of forming a rust-proof coating that can improve the throwing power regardless of the type of metal substrate in cationic electrodeposition coating, and the metal surface used in this metal surface treatment method It is providing the processing method, the metal material processed by this metal surface treatment method, and the coating method of a metal base material.

本発明者らは、ジルコニウム系及びチタン系の金属表面処理組成物を金属基材に用いた場合、その後のカチオン電着塗装においては、塗膜が均一に形成されないこと、即ち付きまわり性が低下するという問題に遭遇した。前記問題は、SPC鋼板等の鉄系金属基材に用いた場合に顕著であった。本発明者らは、この知見を元に、鋭意研究を重ねた結果、付きまわり性の低下の原因が、防錆皮膜の皮膜抵抗が従来公知のリン酸亜鉛系皮膜の皮膜抵抗よりも大幅に低いという主因によることを見出した。更に、本発明者らは、付きまわり性の低下の原因が、防錆皮膜中の成分がカチオン電着塗装時に防錆皮膜から溶出し、溶け出した成分が電着塗膜中に浸入して電解質的に作用し、電着塗膜の塗膜抵抗をも低下させるためであることを見出した。   When the zirconium-based and titanium-based metal surface treatment composition is used as a metal substrate, the present inventors do not form a coating film uniformly in the subsequent cationic electrodeposition coating, that is, the throwing power decreases. I encountered the problem of doing. The said problem was remarkable when it used for ferrous metal base materials, such as a SPC steel plate. Based on this knowledge, the present inventors have conducted extensive research, and as a result, the cause of the reduction in throwing power is that the film resistance of the anticorrosive film is significantly greater than the film resistance of the conventionally known zinc phosphate-based film. I found out that it was mainly due to low. Furthermore, the present inventors have found that the cause of the reduction in throwing power is that the components in the rust preventive coating are eluted from the rust preventive coating during cationic electrodeposition coating, and the dissolved components enter the electrodeposited coating. It has been found that this is because it acts electrolytically and also reduces the coating resistance of the electrodeposition coating.

更に、ジルコニウムイオン及び/又はチタンイオンと、密着性付与剤と、カチオン電着塗装時に防錆皮膜中の成分の溶出を抑制する安定化剤と、を含有するカチオン電着塗装前処理用の金属表面処理組成物を用いて金属基材を処理したとき、その後の電着塗装における付きまわり性、耐食性が向上し、金属表面処理組成物の浴安定性が向上することを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のものを提供する。   Furthermore, a metal for pretreatment of cationic electrodeposition coating, comprising zirconium ions and / or titanium ions, an adhesion-imparting agent, and a stabilizer that suppresses elution of components in the rust-preventive coating during cationic electrodeposition coating. Discovered that when a metal substrate is treated with the surface treatment composition, the throwing power and corrosion resistance in the subsequent electrodeposition coating are improved, and the bath stability of the metal surface treatment composition is improved, and the present invention is completed. It came to do. Specifically, the present invention provides the following.

(1) 複数の曲部を有する金属基材上に、カチオン電着塗装前に、電着付きまわり性に優れた防錆皮膜を形成するための金属表面処理方法であって、前記金属表面処理方法は、ジルコニウムイオン及び/又はチタンイオンと、密着性付与剤と、前記カチオン電着塗装時の前記防錆皮膜中の成分の溶出を抑制する安定化剤と、を含有する、カチオン電着塗装前処理用の金属表面処理組成物を用いて、前記金属基材上に付きまわり性に優れた防錆皮膜を形成させることを特徴とする金属表面処理方法であり、前記密着性付与剤は、(A)ケイ素含有化合物、(B)密着付与金属イオン、及び(C)密着付与樹脂からなる群から選択される少なくとも一種である金属表面処理方法。   (1) A metal surface treatment method for forming a rust-preventive film having excellent electrodeposition-preventing property before cationic electrodeposition coating on a metal substrate having a plurality of curved portions, the metal surface treatment The method comprises a cationic electrodeposition coating comprising zirconium ions and / or titanium ions, an adhesion-imparting agent, and a stabilizer that suppresses elution of components in the rust preventive film during the cationic electrodeposition coating. Using a metal surface treatment composition for pretreatment, a metal surface treatment method characterized by forming a rust preventive film excellent in throwing power on the metal substrate, the adhesion imparting agent, A metal surface treatment method that is at least one selected from the group consisting of (A) a silicon-containing compound, (B) an adhesion-imparting metal ion, and (C) an adhesion-imparting resin.

(2) 前記安定化剤は、ヒドロキシ酸、アミノ酸、アミノカルボン酸、芳香族酸、ホスホン酸化合物、スルホン酸化合物、及び多価アニオンからなる群から選択される少なくとも一種である、(1)に記載の金属表面処理方法。   (2) The stabilizer is at least one selected from the group consisting of hydroxy acids, amino acids, aminocarboxylic acids, aromatic acids, phosphonic acid compounds, sulfonic acid compounds, and polyvalent anions. The metal surface treatment method as described.

(3) 前記アミノ酸は、アラニン、グリシン、グルタミン酸、アスパラギン酸、ヒスチジン、フェニルアラニン、プロリン、及びチロシン、並びにこれらの塩からなる群から選択される少なくとも一種である(2)に記載の金属表面処理方法。   (3) The metal surface treatment method according to (2), wherein the amino acid is at least one selected from the group consisting of alanine, glycine, glutamic acid, aspartic acid, histidine, phenylalanine, proline, tyrosine, and salts thereof. .

(4) 前記アミノカルボン酸は、ジエチレントリアミン5酢酸(DTPA)、ヒドロキシエチルエチレンジアミン3酢酸(HEDTA)、トリエチレンテトラアミン6酢酸(TTHA)、1,3−プロパンジアミン4酢酸(PDTA)、1,3−ジアミノ−6−ヒドロキシプロパン4酢酸(DPTA−OH)、ヒドロキシエチルイミノ2酢酸(HIDA)、ジヒドロキシエチルグリシン(DHEG)、グリコールエーテルジアミン4酢酸(GEDTA)、ジカルボキシメチルグルタミン酸(CMGA)、及び(S,S)−エチレンジアミンジコハク酸(EDDS)からなる群から選択される少なくとも一種である(2)記載の金属表面処理方法。   (4) The aminocarboxylic acid is diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA), hydroxyethylethylenediaminetriacetic acid (HEDTA), triethylenetetraaminehexaacetic acid (TTHA), 1,3-propanediaminetetraacetic acid (PDTA), 1,3 -Diamino-6-hydroxypropanetetraacetic acid (DPTA-OH), hydroxyethyliminodiacetic acid (HIDA), dihydroxyethylglycine (DHEG), glycol ether diamine tetraacetic acid (GEDTA), dicarboxymethylglutamic acid (CMGA), and ( The metal surface treatment method according to (2), which is at least one selected from the group consisting of S, S) -ethylenediamine disuccinic acid (EDDS).

(5) 前記多価アニオンは、リン酸、縮合リン酸、ホスホン酸、リグニン、タンニン類、フェノール化合物、ポリアクリル酸、及び糖類からなる群から選択される少なくとも一種である(2)に記載の金属表面処理方法。   (5) The polyvalent anion is at least one selected from the group consisting of phosphoric acid, condensed phosphoric acid, phosphonic acid, lignin, tannins, phenolic compounds, polyacrylic acid, and saccharides. Metal surface treatment method.

(6) 前記(A)ケイ素含有化合物は、シリカ、ケイフッ化物、水溶性ケイ酸塩化合物、ケイ酸エステル類、アルキルシリケート類、及びシランカップリング剤からなる群から選択される少なくとも一種である(1)から(4)のいずれかに記載の金属表面処理方法。   (6) The (A) silicon-containing compound is at least one selected from the group consisting of silica, silicofluoride, water-soluble silicate compound, silicate ester, alkyl silicate, and silane coupling agent ( The metal surface treatment method according to any one of 1) to (4).

(7) 前記シランカップリング剤は、1分子中に少なくとも1つのアミノ基を有するアミノシラン及び前記アミノシランの加水分解重縮合物からなる群から選択される少なくとも一種であり、前記金属表面処理組成物における前記ジルコニウムイオン及び/又はチタンイオンの合計含有量は、金属元素換算で10ppm以上10000ppm以下であり、前記金属表面処理組成物中における前記アミノシラン及び/又は前記アミノシランの加水分解重縮合物の合計含有量は、ケイ素元素換算で1ppm以上2000ppm以下であり、前記アミノシラン及び/又は前記アミノシランの加水分解重縮合物に含まれるケイ素元素の合計含有量に対する、ジルコニウム元素及び/又はチタン元素の合計含有量の比は、0.5以上500以下である(6)に記載の金属表面処理方法。   (7) The silane coupling agent is at least one selected from the group consisting of an aminosilane having at least one amino group in one molecule and a hydrolysis polycondensation product of the aminosilane, in the metal surface treatment composition. The total content of the zirconium ions and / or titanium ions is 10 ppm or more and 10,000 ppm or less in terms of a metal element, and the total content of the aminosilane and / or the hydrolyzed polycondensate of the aminosilane in the metal surface treatment composition. Is 1 ppm or more and 2000 ppm or less in terms of silicon element, and the ratio of the total content of zirconium element and / or titanium element to the total content of silicon element contained in the aminosilane and / or hydrolysis polycondensate of aminosilane Is 0.5 or more and 500 or less Metal surface treatment method according to 6).

ここで、「合計含有量」とは、金属表面処理組成物に含有される当該化合物、当該元素及び当該イオン全ての固形分量の含有量の合計質量を指し、当該化合物のうち、いずれかの含有量が0である場合を含むものとする。   Here, the “total content” refers to the total mass of the solid content of the compound, the element and the ion contained in the metal surface treatment composition, and any of the compounds is contained. Including the case where the amount is zero.

また、「金属元素換算」とは、金属化合物の含有量に金属元素換算係数(金属化合物量を金属元素量に換算するための係数であり、具体的には、金属化合物中の金属元素の原子量を、金属化合物の分子量で除算した値を意味する。)を積算することにより、目的の金属元素量を求めることである。例えば、錯イオンZrF 2−(分子量205)100ppmのジルコニウムの金属元素換算濃度は100×(91/205)の計算により44ppmと算出される。同様に、アミノプロピルトリメトキシシラン(分子量179)100ppmのケイ素元素換算濃度は100×(28/179)の計算により16ppmと算出される。 “Metal element conversion” refers to a metal element conversion coefficient (a coefficient for converting a metal compound amount into a metal element amount to the metal compound content. Specifically, the atomic weight of the metal element in the metal compound Is obtained by dividing the value by the molecular weight of the metal compound.) To obtain the target metal element amount. For example, the metal element equivalent concentration of zirconium of complex ion ZrF 6 2− (molecular weight 205) 100 ppm is calculated to be 44 ppm by calculation of 100 × (91/205). Similarly, the silicon element equivalent concentration of 100 ppm of aminopropyltrimethoxysilane (molecular weight 179) is calculated as 16 ppm by the calculation of 100 × (28/179).

(8) 前記(B)密着付与金属イオンは、マグネシウム、亜鉛、カルシウム、アルミニウム、ガリウム、インジウム、銅、鉄、マンガン、ニッケル、コバルト、及び銀からなる群から選択される少なくとも一種の金属イオンである(1)から(7)のいずれかに記載の金属表面処理方法。   (8) The (B) adhesion-imparting metal ion is at least one metal ion selected from the group consisting of magnesium, zinc, calcium, aluminum, gallium, indium, copper, iron, manganese, nickel, cobalt, and silver. The metal surface treatment method according to any one of (1) to (7).

(9) 前記(C)密着付与樹脂は、ポリアミン化合物、ブロック化イソシアネート化合物、及びメラミン樹脂からなる群から選択される少なくとも一種である(1)から(8)のいずれかに記載の金属表面処理方法。   (9) The metal surface treatment according to any one of (1) to (8), wherein the (C) adhesion-imparting resin is at least one selected from the group consisting of a polyamine compound, a blocked isocyanate compound, and a melamine resin. Method.

(10) 前記ポリアミン化合物は、少なくとも一部に下記化学式(1)、(2)、及び(3)で表される構成単位からなる群から選択される少なくとも一種を有するポリアミン化合物であり、前記ポリアミン化合物の質量に対する、ジルコニウム元素及び/又はチタン元素の合計含有量の比は、0.1以上100以下である(9)に記載の金属表面処理方法。

Figure 2008088551
[式(3)中、Rは炭素数1から6のアルキレン基であり、Rは下記化学式(4)から(6)で表される置換基であり、Rはヒドロキシル基、炭素数1から6のアルコキシ基、又は炭素数1から6のアルキル基である。]
Figure 2008088551
[式(6)中、Rは水素原子、炭素数1から6のアミノアルキル基、又は炭素数1から6のアルキル基であり、Rは、水素原子、又は炭素数1から6のアミノアルキル基である。] (10) The polyamine compound is a polyamine compound having at least one selected from the group consisting of structural units represented by the following chemical formulas (1), (2), and (3): The ratio of the total content of zirconium element and / or titanium element to the mass of the compound is the metal surface treatment method according to (9), which is 0.1 to 100.
Figure 2008088551
[In the formula (3), R 1 is an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, R 2 is a substituent represented by the following chemical formulas (4) to (6), R 3 is a hydroxyl group, An alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms; ]
Figure 2008088551
[In the formula (6), R 6 is a hydrogen atom, an aminoalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and R 7 is a hydrogen atom or an amino acid having 1 to 6 carbon atoms. It is an alkyl group. ]

(11) 前記安定化剤は還元性を有し、前記金属表面処理組成物の酸化還元電位(ORP)が450mV以下である、(1)から(10)のいずれかに記載の金属表面処理方法。   (11) The metal surface treatment method according to any one of (1) to (10), wherein the stabilizer has a reducing property, and an oxidation-reduction potential (ORP) of the metal surface treatment composition is 450 mV or less. .

(12) 更に、pHが1.5以上6.5以下である、(1)から(11)のいずれかに記載の金属表面処理方法。   (12) Furthermore, the metal surface treatment method according to any one of (1) to (11), wherein the pH is 1.5 or more and 6.5 or less.

(13) 更に、硝酸、亜硝酸、硫酸、亜硫酸、過硫酸、リン酸、塩酸、臭素酸、塩素酸、過酸化水素、HMnO、HVO、HWO、及びHMoO、並びにこれらの塩類からなる群より選択される少なくとも1種の酸化剤と、を含有する(1)から(12)のいずれかに記載の金属表面処理方法。 (13) Furthermore, nitric acid, nitrous acid, sulfuric acid, sulfurous acid, persulfuric acid, phosphoric acid, hydrochloric acid, bromic acid, chloric acid, hydrogen peroxide, HMnO 4 , HVO 3 , H 2 WO 4 , and H 2 MoO 4 , and The metal surface treatment method according to any one of (1) to (12), comprising at least one oxidizing agent selected from the group consisting of these salts.

(14) 複数の曲部を有する金属基材上に、カチオン電着塗装の前に電着付きまわり性に優れた防錆皮膜を形成するために、(1)から(13)のいずれかに記載の金属表面処理方法に用いられる金属表面処理組成物。   (14) In order to form a rust-preventing film with excellent electrodeposition on the metal base material having a plurality of curved portions before the cationic electrodeposition coating, any one of (1) to (13) The metal surface treatment composition used for the metal surface treatment method of description.

(15) 前記防錆皮膜は、前記金属基材から溶出して前記防錆皮膜に取り込まれ、且つ前記防錆皮膜から金属イオンの溶出を防止する安定化剤により不溶化された金属元素を含み、(1)から(13)のいずれかに記載の表面処理方法により形成される、カチオン電着塗装に用いられる電着塗料の付きまわり性に優れた複数の曲部を有する金属材料。   (15) The rust preventive film contains a metal element that is eluted from the metal base material and taken into the rust preventive film, and insolubilized by a stabilizer that prevents elution of metal ions from the rust preventive film, A metal material having a plurality of curved portions excellent in throwing power of an electrodeposition paint used for cationic electrodeposition coating, formed by the surface treatment method according to any one of (1) to (13).

(16) (1)から(13)のいずれかに記載の金属表面処理方法により、前記金属基材上に電着塗料の付きまわり性に優れた防錆皮膜を形成させる金属表面処理工程と、前記防錆皮膜が形成された前記金属基材上に、変性エポキシ樹脂及び硬化剤を含むカチオン電着塗料を電着塗装する電着塗装工程と、を有する、複数の曲部を有する金属基材の塗装方法。   (16) By the metal surface treatment method according to any one of (1) to (13), a metal surface treatment step for forming a rust preventive film excellent in throwing power of the electrodeposition paint on the metal substrate; An electrodeposition coating step of electrodepositing a cationic electrodeposition coating containing a modified epoxy resin and a curing agent on the metal substrate on which the anticorrosive film is formed. Painting method.

本発明の金属表面処理方法は、リン酸イオンを実質的に含まない、ジルコニウム及び/又はチタン系の金属表面処理組成物を用いた金属表面処理方法であるので、環境への負荷を与えることが少なく、金属基材に表面処理を施すことができる。また、当該金属表面処理方法により、金属基材上に優れた耐食性を有する防錆皮膜を形成させることができる。更に、金属表面処理方法に用いる金属表面処理組成物に、密着性付与剤及びカチオン電着塗装時の前記防錆皮膜中の成分の溶出を抑制する安定化剤を添加したので、カチオン電着塗装時に電圧を印加した際、防錆皮膜の成分の溶出による電解質生成が抑制される。この結果、防錆皮膜の皮膜抵抗及び電着塗膜の塗膜抵抗を低下させる原因がなくなるため、優れたカチオン電着塗装付きまわり性を与える。   Since the metal surface treatment method of the present invention is a metal surface treatment method using a zirconium and / or titanium-based metal surface treatment composition that is substantially free of phosphate ions, it may give an environmental load. The surface treatment can be performed on the metal base material with little. Moreover, the said metal surface treatment method can form the rust preventive film which has the outstanding corrosion resistance on a metal base material. Furthermore, since the metal surface treatment composition used in the metal surface treatment method is added with an adhesion-imparting agent and a stabilizer that suppresses elution of components in the rust preventive coating during cationic electrodeposition coating, cationic electrodeposition coating Occasionally, when a voltage is applied, electrolyte generation due to elution of components of the rust preventive film is suppressed. As a result, there is no cause for lowering the film resistance of the anticorrosive film and the film resistance of the electrodeposition coating film, and thus excellent cationic electrodeposition coating performance is provided.

被塗物表面には何らかの原因により防錆皮膜が形成されない欠陥部が生じる場合があるが、前記防錆皮膜の溶出を抑制する安定化剤は、前記欠陥部の金属基材に吸着し、緻密な防錆皮膜を形成するため、耐食性を向上させる。前記安定化剤は、更に、還元及びキレート効果を有するため、処理浴中で生じた鉄(II)イオンが鉄(III)イオンへ酸化されることを抑制し、更に、鉄イオンをキレートして処理浴中での鉄スラッジの生成を抑制し、浴寿命を向上させる。   The surface of the object to be coated may have a defective portion where a rust preventive film is not formed for some reason, but the stabilizer that suppresses the elution of the rust preventive film is adsorbed on the metal substrate of the defective portion and is dense. Corrosion resistance is improved in order to form a simple rust preventive film. Since the stabilizer further has a reducing and chelating effect, it suppresses oxidation of iron (II) ions generated in the treatment bath to iron (III) ions, and further chelates iron ions. Suppresses the formation of iron sludge in the treatment bath and improves the bath life.

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

<<金属表面処理方法>>
本実施形態においては、ジルコニウムイオン及び/又はチタンイオンと、密着性付与剤と、安定化剤とを含有する金属表面処理組成物を用いて、金属基材の表面処理を行う。金属基材の表面処理を行う表面処理方法は、特に限定されるものではなく、本実施形態に係る金属表面処理組成物を含む表面処理液を金属基材に接触させることによって行うことができる。即ち、本実施形態に係る表面処理方法は、金属表面処理組成物を含む金属表面処理液を接触させる処理液接触工程を含む。表面処理方法の一例としては、浸漬法、スプレー法、ロールコート法、流しかけ処理法等を挙げることができる。
<< Metallic surface treatment method >>
In the present embodiment, the metal substrate is subjected to a surface treatment using a metal surface treatment composition containing zirconium ions and / or titanium ions, an adhesion imparting agent, and a stabilizer. The surface treatment method for performing the surface treatment of the metal substrate is not particularly limited, and can be performed by bringing a surface treatment liquid containing the metal surface treatment composition according to the present embodiment into contact with the metal substrate. That is, the surface treatment method according to the present embodiment includes a treatment liquid contact step in which a metal surface treatment liquid containing a metal surface treatment composition is contacted. As an example of the surface treatment method, an immersion method, a spray method, a roll coating method, a pouring treatment method, and the like can be given.

金属表面処理液を調製する際のpH調整において用いることのできる酸及び塩基は、特に限定されないが、酸としては硝酸、硫酸、及び有機酸を、塩基としては、水酸化ナトリウム、アンモニア、及びアミンを好ましく用いることができる。   Acids and bases that can be used for pH adjustment in preparing the metal surface treatment liquid are not particularly limited, but the acids include nitric acid, sulfuric acid, and organic acids, and the bases include sodium hydroxide, ammonia, and amines. Can be preferably used.

表面処理における処理温度は、20℃以上70℃以下の範囲内であることが好ましく、30℃以上50℃以下の範囲内であることが更に好ましい。20℃未満では、十分な皮膜形成が行われない可能性があり、また、夏場に冷却装置の導入等による温度調整が必要となる等の不都合があり、70℃を超えても、特に効果はなく、経済的に不利となるだけである。   The treatment temperature in the surface treatment is preferably in the range of 20 ° C. or more and 70 ° C. or less, and more preferably in the range of 30 ° C. or more and 50 ° C. or less. If it is less than 20 ° C., there is a possibility that sufficient film formation may not be performed, and there is a disadvantage that it is necessary to adjust the temperature by introducing a cooling device or the like in the summer. It is only economically disadvantageous.

表面処理における処理時間は、2秒以上1100秒以下の範囲内であることが好ましく、30秒以上120秒以下の範囲内であることが更に好ましい。2秒未満では、十分な皮膜量が得られないので不都合であり、1100秒を超える場合には、これ以上皮膜量を増加させても効果が得られないので無意味である。   The treatment time in the surface treatment is preferably in the range of 2 seconds to 1100 seconds, more preferably in the range of 30 seconds to 120 seconds. If it is less than 2 seconds, it is inconvenient because a sufficient amount of film cannot be obtained, and if it exceeds 1100 seconds, it is meaningless because an effect cannot be obtained even if the amount of film is further increased.

<金属表面処理組成物>
本実施形態に係る金属表面処理方法に用いられる金属表面処理組成物は、カチオン電着塗装を施すための金属基材上に防錆皮膜を形成させる際に用いられる金属表面処理組成物であり、ジルコニウムイオン及び/又はチタンイオンと、密着性付与剤と、カチオン電着塗装時の防錆皮膜中の成分の溶出を抑制する安定化剤と、を含有する。また、本実施形態に係る金属表面処理組成物は、必要に応じて、遊離フッ素イオン、酸化剤、及び添加剤等を含むものであってもよい。本実施形態に係る金属表面処理組成物は、付きまわり性向上剤として作用しうるものである。密着性付与剤は優れた防錆皮膜を得るための必須成分であるが、用途によってはそれほど高度な防錆能力が要求されない場合がある。このような場合には、電着付きまわり性の問題は主に安定化剤によって解決されるため、かかるコスト削減のため、本実施形態の金属表面処理組成物は、前記密着性付与剤を全く含まなくても構わない。
<Metallic surface treatment composition>
The metal surface treatment composition used in the metal surface treatment method according to the present embodiment is a metal surface treatment composition used when forming a rust preventive film on a metal substrate for applying cationic electrodeposition coating, Zirconium ions and / or titanium ions, an adhesion-imparting agent, and a stabilizer that suppresses elution of components in the rust-preventive coating during cationic electrodeposition coating. In addition, the metal surface treatment composition according to the present embodiment may include free fluorine ions, an oxidizing agent, an additive, and the like as necessary. The metal surface treatment composition according to this embodiment can act as a throwing power improver. The adhesion-imparting agent is an essential component for obtaining an excellent rust preventive film, but depending on the application, there may be a case where a high degree of rust preventive ability is not required. In such a case, since the problem of throwing power with electrodeposition is mainly solved by a stabilizer, the metal surface treatment composition of the present embodiment does not include the adhesion-imparting agent at all in order to reduce the cost. It does not have to be included.

[ジルコニウムイオン及び/又はチタンイオン]
金属表面処理組成物に含まれるジルコニウムイオン及び/又はチタンイオンは、防錆皮膜形成成分である。金属基材にジルコニウム及び/又はチタンを含む防錆皮膜が形成されることにより、金属基材の耐食性や耐磨耗性を向上させることができる。
[Zirconium ions and / or titanium ions]
Zirconium ions and / or titanium ions contained in the metal surface treatment composition are rust preventive film forming components. By forming a rust preventive film containing zirconium and / or titanium on the metal substrate, the corrosion resistance and wear resistance of the metal substrate can be improved.

ジルコニウムイオンの供給源としては特に限定されるものではないが、例えば、フッ化ジルコン酸;フッ化ジルコン酸カリウム及びフッ化ジルコン酸アンモニウム等のフッ化ジルコン酸の塩;フッ化ジルコニウム;酸化ジルコニウム;酸化ジルコニウムコロイド;硝酸ジルコニル;並びに炭酸ジルコニウム等を挙げることができる。   Although it does not specifically limit as a supply source of a zirconium ion, For example, fluoride zirconate; salt of fluoride zirconate, such as potassium fluoride zirconate and ammonium fluoride zirconate; zirconium fluoride; zirconium oxide; Zirconium oxide colloid; zirconyl nitrate; and zirconium carbonate.

チタンイオンの供給源としては特に限定されるものではないが、例えば、フッ化チタン酸;フッ化チタン酸カリウム及びフッ化チタン酸アンモニウム等のフッ化チタン酸の塩;フッ化チタン;酸化チタン;並びにチタンアルコキシド等を挙げることができる。   Although it does not specifically limit as a supply source of a titanium ion, For example, Fluorotitanic acid; Salts of fluorinated titanic acids, such as potassium fluoride titanate and ammonium fluoride titanate; Titanium fluoride; Titanium oxide; And titanium alkoxide.

本実施形態に係る金属表面処理組成物におけるジルコニウムイオン及び/又はチタンイオンの合計含有量は、金属元素換算で10ppm以上10000ppm以下の範囲内であることが好ましく、50ppm以上5000ppm以下の範囲内であることが更に好ましい。10ppm未満であると、金属基材上に十分な防錆皮膜が得られず、一方で10000ppmを超えると、それ以上の効果は望めず経済的に不利となる。   The total content of zirconium ions and / or titanium ions in the metal surface treatment composition according to this embodiment is preferably in the range of 10 ppm to 10000 ppm in terms of metal element, and is in the range of 50 ppm to 5000 ppm. More preferably. If it is less than 10 ppm, a sufficient rust preventive film cannot be obtained on the metal substrate. On the other hand, if it exceeds 10,000 ppm, no further effect can be expected, which is economically disadvantageous.

[密着性付与剤]
本実施形態に係る金属表面処理組成物は、更に密着性付与剤を含有するものである。上記密着性付与剤は、(A)ケイ素含有化合物、(B)密着付与金属イオン、及び(C)密着付与樹脂からなる群から選択される少なくとも一種である。これらの化合物を含有させることによって、塗膜の密着性及び塗装後の耐食性が著しく向上するものである。
[Adhesion imparting agent]
The metal surface treatment composition according to this embodiment further contains an adhesion promoter. The adhesion imparting agent is at least one selected from the group consisting of (A) silicon-containing compounds, (B) adhesion imparting metal ions, and (C) adhesion imparting resins. By containing these compounds, the adhesion of the coating film and the corrosion resistance after coating are remarkably improved.

((A)ケイ素含有化合物)
上記(A)ケイ素含有化合物としては特に限定されず、例えば、水分散性シリカ等のシリカ;ケイフッ酸、ケイフッ化アンモニウム、及びケイフッ化ナトリム等のケイフッ化物;ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、及びケイ酸リチウム等の水溶性ケイ酸塩化合物;ケイ酸エステル類;ジエチルシリケート等のアルキルシリケート類;並びにシランカップリング剤等を挙げることができる。前記ケイ素含有化合物の金属表面処理組成物における含有量は、1ppm以上5000ppm以下であることが好ましく、20ppm以上2000ppm以下であることが更に好ましい。ケイ素含有化合物の含有量が1ppm未満である場合には、得られる防錆皮膜の耐食性が低下して好ましくない。5000ppmを超えると、それ以上の効果の向上は望めず経済的に不利であり、更に塗装後の密着性が低下するおそれがある。
((A) silicon-containing compound)
The (A) silicon-containing compound is not particularly limited and includes, for example, silica such as water-dispersible silica; silicofluorides such as silicic hydrofluoric acid, ammonium silicofluoride, and sodium silicofluoride; sodium silicate, potassium silicate, and silicic acid. Water-soluble silicate compounds such as lithium acid; silicic acid esters; alkyl silicates such as diethyl silicate; and silane coupling agents. The content of the silicon-containing compound in the metal surface treatment composition is preferably 1 ppm to 5000 ppm, and more preferably 20 ppm to 2000 ppm. When the content of the silicon-containing compound is less than 1 ppm, the corrosion resistance of the resulting rust preventive film is lowered, which is not preferable. If it exceeds 5000 ppm, further improvement in the effect cannot be expected, which is economically disadvantageous, and the adhesion after coating may be reduced.

(シリカ)
シリカとしては特に限定されないが、金属表面処理組成物中での分散性が高いことから水分散性シリカが好ましく使用できる。上記水分散性シリカとしては特に限定されず、例えば、ナトリム等の不純物が少ない、球状シリカ、鎖状シリカ、及びアルミ修飾シリカ等を挙げることができる。上記球状シリカとしては特に限定されず、例えば、「スノーテックスN」、「スノーテックスO」、「スノーテックスOXS」、「スノーテックスUP」、「スノーテックスXS」、「スノーテックスAK」、「スノーテックスOUP」、「スノーテックスC」、及び「スノーテックスOL」(いずれも商品名、日産化学工業株式会社製)等のコロイダルシリカや、「アエロジェル」(商品名、日本アエロジェル株式会社製)等のヒュームドシリカ等を挙げることができる。上記鎖状シリカとしては特に限定されず、例えば「スノーテックスPS−M」、「スノーテックスPS−MO」、及び「スノーテックスPS−SO」(いずれも商品名、日産化学工業株式会社製)等のシリカゾル等を挙げることができる。上記アルミ修飾シリカとしては、「アデライトAT−20A」(商品名、旭電化工業株式会社製)等の市販のシリカゾル等を挙げることができる。上記ケイ素含有化合物は、単独で用いるものであってもよいが、(B)密着付与金属イオン及び/又は(C)密着付与樹脂と組み合わせて使用したときに優れた効果を発揮する。
(silica)
Although it does not specifically limit as a silica, Since water dispersibility in a metal surface treatment composition is high, a water dispersible silica can be used preferably. The water-dispersible silica is not particularly limited, and examples thereof include spherical silica, chain silica, and aluminum-modified silica that are low in impurities such as sodium. The spherical silica is not particularly limited. For example, “Snowtex N”, “Snowtex O”, “Snowtex OXS”, “Snowtex UP”, “Snowtex XS”, “Snowtex AK”, “Snow” Colloidal silica such as “Tex OUP”, “Snowtex C”, and “Snowtex OL” (both trade names, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.), “Aerogel” (trade name, manufactured by Nippon Aerogel Co., Ltd.), etc. Examples thereof include fumed silica. The chain silica is not particularly limited. For example, “Snowtex PS-M”, “Snowtex PS-MO”, “Snowtex PS-SO” (all trade names, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.), etc. Examples thereof include silica sols. Examples of the aluminum-modified silica include commercially available silica sols such as “Adelite AT-20A” (trade name, manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.). The silicon-containing compound may be used alone, but exhibits an excellent effect when used in combination with (B) an adhesion-imparting metal ion and / or (C) an adhesion-imparting resin.

(シランカップリング剤)
シランカップリング剤は、1分子中に少なくとも1つのアミノ基を有するアミノシランが特に好ましい。アミノシランは単量体及び二量体を含む加水分解重縮合物のいずれであってもよいが、アミノシランの加水分解重縮合物の方が、カチオン電着塗装前に水洗可能という点から好ましい。
(Silane coupling agent)
The silane coupling agent is particularly preferably an aminosilane having at least one amino group in one molecule. The aminosilane may be either a hydrolysis polycondensate containing a monomer or a dimer, but the hydrolysis polycondensation product of aminosilane is preferred from the viewpoint that it can be washed with water before cationic electrodeposition coating.

(アミノシラン)
1分子中に少なくとも1つのアミノ基を有するアミノシランは、アミノ基を有するために、防錆皮膜中に取り込まれた場合には密着性の向上に寄与すると考えられる。具体的な1分子中に少なくとも1つのアミノ基を有するアミノシランとしては、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−トリエトキシシリル−N−(1,3−ジメチル−ブチリデン)プロピルアミン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、及びN−(ビニルベンジル)−2−アミノエチル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン等を挙げることができる。これらの化合物は金属基材への吸着と電着塗膜への密着性に優れるため、塗装後の耐食性を向上させる。市販されているアミノ基含有シランカップリング剤である「KBM−403」、「KBM−602」、「KBM−603」、「KBE−603」、「KBM−903」、「KBE−903」、「KBE−9103」、「KBM−573」、「KBP−90」(いずれも商品名、信越化学工業社製)、及び「XS1003」(商品名、チッソ社製)等を使用することができる。
(Aminosilane)
Since aminosilane having at least one amino group in one molecule has an amino group, it is considered that it contributes to improvement in adhesion when incorporated in a rust preventive film. Specific examples of the aminosilane having at least one amino group in one molecule include N- (2-aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane and N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxy. Silane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-triethoxysilyl-N- (1,3-dimethyl- Butylidene) propylamine, N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, N- (vinylbenzyl) -2-aminoethyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, and the like. Since these compounds are excellent in adsorption to a metal substrate and adhesion to an electrodeposition coating film, the corrosion resistance after coating is improved. Commercially available amino group-containing silane coupling agents "KBM-403", "KBM-602", "KBM-603", "KBE-603", "KBM-903", "KBE-903", ""KBE-9103","KBM-573","KBP-90" (all trade names, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), "XS1003" (trade names, manufactured by Chisso Corporation) and the like can be used.

(アミノシランの加水分解重縮合物)
本実施形態に係る金属表面処理組成物は、アミノシランの加水分解重縮合物を含有するものであってもよい。アミノシランの加水分解重縮合物は、金属基材表面と、その後に形成される塗膜の双方に作用するため、両者の密着性を向上させることができる。アミノシランの加水分解重縮合物の分子量は特に限定されないが、高分子量であるほうがジルコニウム及び/又はチタンの水酸化物若しくは酸化物に取り込まれやすい傾向にあるため好ましい。このため、アミノシランを加水分解重縮合反応で反応させる際には、アミノシランがより加水分解しやすく、重縮合しやすい条件下で反応させることが好ましい。アミノシランがより加水分解しやすく、重縮合しやすい条件下とは、例えば、溶媒をアルコール及び酢酸等の触媒を含む水性溶媒とした反応条件、上述したような単縮合よりも共縮合となるようなアミノシランの配合による反応条件等である。また、アミノシラン濃度が比較的高い条件下で反応させることによって、より高分子量化された重縮合率の高い条件下で加水分解重縮合物が得られる。具体的にはアミノシラン濃度が5質量%以上50質量%以下の範囲で重縮合させることが好ましい。
(Aminosilane hydrolysis polycondensate)
The metal surface treatment composition according to the present embodiment may contain a hydrolyzed polycondensate of aminosilane. Since the hydrolyzed polycondensate of aminosilane acts on both the surface of the metal substrate and the coating film formed thereafter, the adhesion between them can be improved. The molecular weight of the hydrolyzed polycondensate of aminosilane is not particularly limited, but a higher molecular weight is preferable because it tends to be incorporated into a hydroxide or oxide of zirconium and / or titanium. For this reason, when making aminosilane react by hydrolysis polycondensation reaction, it is preferable to make it react on conditions on which aminosilane is more easily hydrolyzed and polycondensed. Conditions under which aminosilane is more easily hydrolyzed and more easily polycondensed include, for example, reaction conditions in which the solvent is an aqueous solvent containing a catalyst such as alcohol and acetic acid, and co-condensation rather than single condensation as described above. Reaction conditions depending on the aminosilane composition. Further, by reacting under a condition where the aminosilane concentration is relatively high, a hydrolyzed polycondensate can be obtained under a higher molecular weight and higher polycondensation rate. Specifically, it is preferable to perform polycondensation when the aminosilane concentration is in the range of 5 mass% to 50 mass%.

(アミノシラン及び/又はアミノシランの加水分解重縮合物の合計含有量)
アミノシラン及び/又はアミノシランの加水分解重縮合物の合計含有量はケイ素元素換算で1ppm以上2000ppm以下であることが好ましく、10ppm以上200ppm以下であることが更に好ましい。合計含有量が1ppm未満では密着性が低下し、合計含有量が2000ppmを超える場合には、それ以上の効果は望めず経済的に不利である。
(Total content of aminosilane and / or hydrolyzed polycondensate of aminosilane)
The total content of aminosilane and / or hydrolyzed polycondensate of aminosilane is preferably 1 ppm or more and 2000 ppm or less, more preferably 10 ppm or more and 200 ppm or less in terms of silicon element. When the total content is less than 1 ppm, the adhesiveness is lowered, and when the total content exceeds 2000 ppm, no further effect can be expected, which is economically disadvantageous.

(アミノシラン及び/又はアミノシランの加水分解重縮合物に含まれるケイ素元素に対する、ジルコニウム元素及び/又はチタン元素の質量比)
アミノシラン及び/又はアミノシランの加水分解縮合物に含まれるケイ素元素に対する、金属表面処理組成物中に含まれるジルコニウム元素及び/又はチタン元素の質量比は、0.5以上500以下であることが好ましい。質量比が0.5未満である場合には、ジルコニウム及び/又はチタンによる防錆皮膜の形成が阻害されるため、密着性及び耐食性が低下する。質量比が500を超える場合には、アミノシラン及び/又はアミノシラン化水分解重縮合物が十分に防錆皮膜に取り込まれないため、十分な密着性を確保できない。
(Mass ratio of zirconium element and / or titanium element to silicon element contained in aminosilane and / or aminosilane hydrolysis polycondensate)
The mass ratio of zirconium element and / or titanium element contained in the metal surface treatment composition with respect to silicon element contained in aminosilane and / or aminosilane hydrolysis condensate is preferably 0.5 or more and 500 or less. When the mass ratio is less than 0.5, the formation of a rust preventive film with zirconium and / or titanium is hindered, so that the adhesion and corrosion resistance are lowered. When the mass ratio exceeds 500, the aminosilane and / or aminosilanized hydrolyzed polycondensate is not sufficiently taken into the rust preventive film, so that sufficient adhesion cannot be ensured.

((B)密着付与金属イオン)
本実施形態に係る金属表面処理組成物に、(B)密着付与金属イオンを添加することにより、防錆皮膜の耐食性及び密着性を向上させることができる。密着付与金属イオンとしては、マグネシウム、亜鉛、カルシウム、アルミニウム、ガリウム、インジウム、銅、鉄、マンガン、ニッケル、コバルト、及び銀からなる群より選ばれる少なくとも1種を挙げることができる。これらの中でも、アルミニウムイオンは防錆皮膜の耐食性及び密着性をより向上させうる点で好ましい。密着付与金属イオンの金属表面処理組成物における含有量は、1ppm以上5000ppm以下であることが好ましく、20ppm以上2000ppm以下であることが更に好ましい。1pp未満であると、得られる防錆皮膜の耐食性が低下するため好ましくない。5000ppmを超えると、それ以上の効果の向上は見られず、経済的に不利であり、塗装後に密着性が低下するおそれがある。
((B) adhesion imparting metal ion)
By adding (B) adhesion imparting metal ions to the metal surface treatment composition according to this embodiment, the corrosion resistance and adhesion of the rust preventive film can be improved. Examples of the adhesion-imparting metal ions include at least one selected from the group consisting of magnesium, zinc, calcium, aluminum, gallium, indium, copper, iron, manganese, nickel, cobalt, and silver. Among these, aluminum ions are preferable because they can further improve the corrosion resistance and adhesion of the anticorrosive film. The content of the adhesion imparting metal ion in the metal surface treatment composition is preferably 1 ppm to 5000 ppm, more preferably 20 ppm to 2000 ppm. If it is less than 1 pp, the corrosion resistance of the resulting rust-preventing film is lowered, which is not preferable. If it exceeds 5000 ppm, no further improvement in the effect is observed, which is economically disadvantageous, and the adhesion may decrease after coating.

((C)密着付与樹脂)
(C)密着付与樹脂は、ポリアミン化合物、ブロック化イソシアネート化合物、及びメラミン樹脂からなる群から選ばれる少なくとも一種である。これらの化合物を含有させることによって、塗膜の密着性が著しく向上するものである。密着付与樹脂の金属表面処理組成物における含有量は、1ppm以上5000ppm以下であることが好ましく、20ppm以上2000ppm以下であることが更に好ましい。1ppm未満であると、得られる防錆皮膜の耐食性が低下するため好ましくない。5000ppmを超えると、それ以上の効果は見られず経済的に不利であり、塗装後密着性が低下するおそれがある。
((C) adhesion imparting resin)
(C) The adhesion imparting resin is at least one selected from the group consisting of a polyamine compound, a blocked isocyanate compound, and a melamine resin. By containing these compounds, the adhesion of the coating film is remarkably improved. The content of the adhesion imparting resin in the metal surface treatment composition is preferably 1 ppm or more and 5000 ppm or less, and more preferably 20 ppm or more and 2000 ppm or less. If it is less than 1 ppm, the corrosion resistance of the resulting rust-preventing film is lowered, which is not preferable. If it exceeds 5000 ppm, no further effect is observed, which is economically disadvantageous, and the adhesion after coating may be reduced.

(ポリアミン化合物)
本実施形態に係る金属表面処理組成物に含まれるポリアミン化合物は、1分子中に複数のアミノ基(好ましくは1級アミノ基)を有する高分子化合物である。このアミノ基を含有するポリアミン化合物は、防錆皮膜と、その後に形成される塗膜との双方に作用するため、両者の密着性を向上させることができる。ポリアミン化合物の分子量は、特に限定されないが、150以上500000以下であることが好ましく、5000以上70000以下であることが更に好ましい。分子量が150未満である場合には十分な塗膜密着性を有する防錆皮膜が得られず好ましくない。分子量が500000を超える場合には皮膜形成を阻害するおそれがある。
(Polyamine compound)
The polyamine compound contained in the metal surface treatment composition according to this embodiment is a polymer compound having a plurality of amino groups (preferably primary amino groups) in one molecule. Since this polyamine compound containing an amino group acts on both a rust preventive film and a coating film formed thereafter, the adhesion between them can be improved. The molecular weight of the polyamine compound is not particularly limited, but is preferably 150 or more and 500000 or less, and more preferably 5000 or more and 70000 or less. When the molecular weight is less than 150, a rust preventive film having sufficient coating film adhesion cannot be obtained, which is not preferable. If the molecular weight exceeds 500,000, film formation may be hindered.

(ポリアミン化合物の構造式)
ポリアミン化合物の一例としては、以下の構造を有するポリアミン化合物が挙げられる。即ち、このポリアミン化合物は、少なくとも一部に下記化学式(1)、(2)、及び(3)で表される構成単位のうち一種を有する化合物である。

Figure 2008088551
[式(3)中、Rは炭素数1から6のアルキレン基であり、Rは下記化学式(4)から(6)で表される置換基であり、Rはヒドロキシル基、炭素数1から6のアルコキシ基、又は、炭素数1から6のアルキル基である。]
Figure 2008088551
[式(6)中、Rは水素原子、炭素数1から6のアミノアルキル基、又は炭素数1から6のアルキル基であり、Rは、水素原子、又は炭素数1から6のアミノアルキル基である。] (Structural formula of polyamine compound)
An example of the polyamine compound is a polyamine compound having the following structure. That is, this polyamine compound is a compound having at least one of structural units represented by the following chemical formulas (1), (2), and (3).
Figure 2008088551
[In the formula (3), R 1 is an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, R 2 is a substituent represented by the following chemical formulas (4) to (6), R 3 is a hydroxyl group, An alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms; ]
Figure 2008088551
[In the formula (6), R 6 is a hydrogen atom, an aminoalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and R 7 is a hydrogen atom or an amino acid having 1 to 6 carbon atoms. It is an alkyl group. ]

ポリアミン化合物は、密着性を向上する効果に優れているという点で、上記化学式(1)で表される構成単位からなるポリビニルアミン樹脂、上記化学式(2)で表される構成単位からなるポリアリルアミン樹脂、及び上記化学式(3)で表される構成単位からなるポリシロキサンであることが好ましい。ポリシロキサンの一例としては、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−トリエトキシシリル−N−(1,3−ジメチル−ブチリデン)プロピルアミン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、及びN−(ビニルベンジル)−2−アミノエチル−3−アミノプロピルトリメトキシシランの加水分解重縮合物、並びにその塩を挙げることができる。   The polyamine compound is excellent in the effect of improving the adhesiveness, and is therefore a polyvinylamine resin composed of the structural unit represented by the chemical formula (1), and a polyallylamine composed of the structural unit represented by the chemical formula (2). A polysiloxane composed of a resin and a structural unit represented by the chemical formula (3) is preferable. Examples of polysiloxanes include N-2- (aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, N-2- (aminoethyl)- 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-triethoxysilyl-N- (1,3-dimethyl-butylidene) propylamine, N-phenyl-3- Mention may be made of aminopropyltrimethoxysilane and hydrolysis polycondensates of N- (vinylbenzyl) -2-aminoethyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, and salts thereof.

上記ポリビニルアミン樹脂としては、特に限定されず、例えば、「PVAM−0595B」(商品名、三菱化学社製)等の市販のポリビニルアミン樹脂を使用することができる。上記ポリアリルアミン樹脂としては特に限定されず、例えば、「PAA−01」、「PAA−10C」、「PAA−H−10C」、及び「PAA−D−41HCl」(いずれも商品名、日東紡績社製)等の市販のポリアリルアミン樹脂を使用することができる。また、ポリビニルアミン樹脂、ポリアリルアミン樹脂、及びポリシロキサンのうち二種以上を併用してもよい。   The polyvinylamine resin is not particularly limited, and for example, a commercially available polyvinylamine resin such as “PVAM-0595B” (trade name, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) can be used. The polyallylamine resin is not particularly limited, and examples thereof include “PAA-01”, “PAA-10C”, “PAA-H-10C”, and “PAA-D-41HCl” (all trade names, Nittobo Co., Ltd.). Commercially available polyallylamine resin such as (manufactured) can be used. Moreover, you may use 2 or more types together among polyvinylamine resin, polyallylamine resin, and polysiloxane.

ポリアミン化合物の質量に対するジルコニウム元素及び/又はチタン元素の含有量の比は、0.1以上100以下であることが好ましく、0.5以上20以下であることが更に好ましい。含有量の比が0.1未満である場合には、十分な耐食性及び密着性を得ることができない。含有量の比が100を超える場合には防錆皮膜にクラックが発生しやすくなり、均一な皮膜を得ることが困難となる。   The ratio of the content of zirconium element and / or titanium element to the mass of the polyamine compound is preferably from 0.1 to 100, and more preferably from 0.5 to 20. When the content ratio is less than 0.1, sufficient corrosion resistance and adhesion cannot be obtained. If the content ratio exceeds 100, cracks are likely to occur in the rust preventive film, making it difficult to obtain a uniform film.

(ブロック化イソシアネート化合物)
ブロック化イソシアネート化合物としては、特に限定されないが、フェノール系、アルコール系、オキシム系、活性メチレン系、酸アミド系、カルバミン酸塩系、及び亜硫酸塩系等のブロック剤でブロック化されたトリレンジイソシアネートの異性体類;4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート類、キシリレンジイソシアネート等の芳香脂肪族ジイソシアネート類、イソホロンジイソシアネート、及び4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート等の脂環式ジイソシアネート;並びにヘキサメチレンジイソシアネート及び2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート類等が挙げられる。
(Blocked isocyanate compound)
The blocked isocyanate compound is not particularly limited, but is a tolylene diisocyanate blocked with a blocking agent such as phenol, alcohol, oxime, active methylene, acid amide, carbamate, and sulfite. Isomers; aromatic diisocyanates such as 4,4′-diphenylmethane diisocyanate; araliphatic diisocyanates such as xylylene diisocyanate; isophorone diisocyanate; and alicyclic diisocyanates such as 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate; And aliphatic diisocyanates such as hexamethylene diisocyanate and 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate.

(メラミン樹脂)
メラミン樹脂の具体例としては、メトキシ基を有するメチルエーテル型として、「サイメル303」、「サイメル325」、「サイメル327」、「サイメル350」、「サイメル370」、及び「サイメル385」(いずれも商品名、三井サイアナミッド株式会社製)や、「スミマールM40S」、「スミマールM50S」、及び「スミマールM100」(いずれも商品名、住友化学工業株式会社製)等が挙げられる。また、ブトキシ基を有するブチルエーテル型としては、「ユーバン20SE60」、「ユーバン20SE125」、及び「ユーバン20SE128」(いずれも商品名、三井東圧化学株式会社製)や、「スーパーベッカミンG821」、及び「スーパーベッカミンJ820」(いずれも商品名、大日本インキ化学工業株式会社製)や、「マイコート506」、及び「マイコート508」(いずれも商品名、三井サイアナミッド株式会社製)等が挙げられる。更に混合エーテル型メラミンとしては、「サイメル325」、「サイメル328」、「サイメル254」、「サイメル266」、「サイメル267」、「サイメル285」、及び「サイメル1141」(いずれも商品名、三井サイアナミッド株式会社製)や、「ニカラックMX−40」、及び「ニカラックMX−45」(いずれも商品名、三井ケミカル株式会社製)等が挙げられる。
(Melamine resin)
Specific examples of the melamine resin include a methyl ether type having a methoxy group, “Cymel 303”, “Cymel 325”, “Cymel 327”, “Cymel 350”, “Cymel 370”, and “Cymel 385” (all Trade name, manufactured by Mitsui Cyanamid Co., Ltd.), "Summar M40S", "Summar M50S", and "Summar M100" (all trade names, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.). Examples of the butyl ether type having a butoxy group include “Uban 20SE60”, “Uban 20SE125”, and “Uban 20SE128” (all trade names, manufactured by Mitsui Toatsu Chemical Co., Ltd.), “Super Becamine G821”, and “Super Becamine J820” (all trade names, manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.), “My Coat 506”, “My Coat 508” (all trade names, manufactured by Mitsui Cyanamid Co., Ltd.), etc. It is done. Furthermore, as the mixed ether type melamine, “Cymel 325”, “Cymel 328”, “Cymel 254”, “Cymel 266”, “Cymel 267”, “Cymel 285”, and “Cymel 1141” (all trade names are Mitsui). Cyanamid Co., Ltd.), “Nicarak MX-40”, “Nicarak MX-45” (both trade names, manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) and the like.

上記密着性付与剤としては、(A)ケイ素含有化合物を用いることが好ましく、また、(A)ケイ素含有化合物と(B)密着付与金属イオンとを併用することが、性能の点から特に好ましい。好ましい(A)ケイ素含有化合物としては、シランカップリング剤であり、特にアミノシランの加水分解重縮合物が好ましい。また、密着性付与剤として、(A)ケイ素含有化合物を用いた場合に併用する(B)密着付与金属イオンとしては、アルミニウムイオンが好ましい。即ち、密着性付与剤としては、(A)ケイ素含有化合物としてシランカップリング剤と、(B)密着付与金属イオンとしてアルミニウムイオンとの組み合わせが好ましく、(A)ケイ素含有化合物としてアミノシランの加水分解重縮合物と、(B)密着付与金属イオンとしてアルミニウムイオンとの組み合わせが特に好ましい。アルミニウムイオンの存在によってジルコニウムによる防錆皮膜が形成されなかった部分に対してもアルミニウムによる皮膜が形成され、且つ、当該皮膜にアミノシランの加水分解重縮合物が有する複数のアミノ基が存在することにより、格段に優れる塗膜密着性が得られる。   As the adhesion-imparting agent, it is preferable to use (A) a silicon-containing compound, and it is particularly preferable from the viewpoint of performance to use (A) a silicon-containing compound and (B) an adhesion-imparting metal ion. Preferred (A) silicon-containing compounds are silane coupling agents, and aminosilane hydrolyzed polycondensates are particularly preferred. Moreover, as (B) adhesion imparting metal ions used in combination when (A) a silicon-containing compound is used as the adhesion imparting agent, aluminum ions are preferable. That is, as the adhesion-imparting agent, a combination of (A) a silane coupling agent as a silicon-containing compound and (B) an aluminum ion as an adhesion-imparting metal ion is preferable. A combination of the condensate and (B) an aluminum ion as the adhesion-imparting metal ion is particularly preferable. A film made of aluminum is formed even on a portion where a rust preventive film made of zirconium is not formed due to the presence of aluminum ions, and a plurality of amino groups of aminosilane hydrolysis polycondensate are present in the film. Excellent coating film adhesion is obtained.

[安定化剤]
本実施形態に係る金属表面処理組成物は、カチオン電着塗装時に防錆皮膜中の成分の溶出を抑制する安定化剤を含有する。前述したとおり、ジルコニウム系及び/又はチタン系の表面処理組成物で処理して得られる防錆皮膜の皮膜抵抗は、従来公知のリン酸亜鉛系皮膜と比較して小さい。加えて、ジルコニウム及び/又はチタンを含有する防錆皮膜を形成した金属基材に、カチオン電着塗装を施す場合、陰極となる金属基材付近のアルカリ性の条件下では防錆皮膜中の成分が溶出し、これが電解質として作用する。この電解質が電着塗膜中に浸入する傾向にあるため、電着塗膜の塗膜抵抗が低下し、電着塗料の付きまわり性を著しく低下させる。安定化剤は防錆皮膜成分の溶出を抑制すると共に、防錆皮膜の欠陥部(金属基材が露出した部分)に吸着し、皮膜の腐食抵抗を高め、耐食性を向上させる。安定化剤は、更にキレート力を有するため、例えば鉄(II)イオンを安定化させ、酸化鉄等のスラッジの発生を抑制し、結果的に処理浴の寿命を増大させるメリットをももたらす。
[Stabilizer]
The metal surface treatment composition according to the present embodiment contains a stabilizer that suppresses elution of components in the rust preventive coating during cationic electrodeposition coating. As described above, the film resistance of the rust preventive film obtained by treatment with a zirconium-based and / or titanium-based surface treatment composition is smaller than that of a conventionally known zinc phosphate-based film. In addition, when a cationic electrodeposition coating is applied to a metal substrate on which a rust-preventive film containing zirconium and / or titanium is formed, the components in the rust-preventive film are present under alkaline conditions in the vicinity of the metal substrate that becomes the cathode. Elutes and acts as an electrolyte. Since this electrolyte tends to permeate into the electrodeposition coating film, the coating resistance of the electrodeposition coating film is lowered, and the throwing power of the electrodeposition coating is remarkably reduced. The stabilizer suppresses the elution of the rust preventive film component, and adsorbs to the defective part of the rust preventive film (the part where the metal substrate is exposed), thereby increasing the corrosion resistance of the film and improving the corrosion resistance. Since the stabilizer further has a chelating power, for example, iron (II) ions are stabilized, the generation of sludge such as iron oxide is suppressed, and the life of the treatment bath is consequently increased.

電着塗装時における電解質の生成による電着塗膜の塗膜抵抗の低下を防止するため、本実施形態に係る金属表面処理組成物は溶出したイオン等を捕捉し、不溶化又は安定化させることのできる安定化剤を含有する。安定化剤としては、具体的には、ヒドロキシ酸、アミノ酸、アミノカルボン酸、芳香族酸、ホスホン酸化合物、スルホン酸化合物、及び多価アニオンからなる群より選ばれる少なくとも1種を挙げることができる。   In order to prevent a decrease in coating resistance of the electrodeposition coating film due to the formation of electrolyte during electrodeposition coating, the metal surface treatment composition according to the present embodiment captures the eluted ions, etc., and insolubilizes or stabilizes it. Contains possible stabilizers. Specific examples of the stabilizer include at least one selected from the group consisting of hydroxy acids, amino acids, aminocarboxylic acids, aromatic acids, phosphonic acid compounds, sulfonic acid compounds, and polyvalent anions. .

なお、安定化剤は、通常用いられるジルコニウム及び/又はチタン系の表面処理組成物に添加して、カチオン電着塗装時の付きまわり性を向上させることができる表面処理組成物の調製に用いてもよい。   In addition, a stabilizer is added to a surface treatment composition of a commonly used zirconium and / or titanium type, and used to prepare a surface treatment composition that can improve throwing power during cationic electrodeposition coating. Also good.

(ヒドロキシ酸)
ヒドロキシ酸は水酸基を併せ持つカルボン酸の総称であり、ヒドロキシカルボン酸、オキシ酸、アルコール酸等と呼ばれる場合もある。本実施形態においては、1分子中に少なくとも1つのカルボキシル基及び少なくとも1つの水酸基を有する水溶性化合物を使用することができる。具体的には、アスコルビン酸、クエン酸、マロン酸、グルコン酸、酒石酸、及び乳酸を好ましく使用することができる。
(Hydroxy acid)
Hydroxy acid is a general term for carboxylic acids having both hydroxyl groups, and is sometimes called hydroxycarboxylic acid, oxyacid, alcoholic acid, or the like. In this embodiment, a water-soluble compound having at least one carboxyl group and at least one hydroxyl group in one molecule can be used. Specifically, ascorbic acid, citric acid, malonic acid, gluconic acid, tartaric acid, and lactic acid can be preferably used.

(アミノ酸)
アミノ酸としては、各種天然アミノ酸及び合成アミノ酸の他、1分子中に少なくとも1つのアミノ基及び少なくとも1つの酸基(カルボキシル基やスルホン酸基等)を有する合成アミノ酸を広く利用することができる。この中でも、アラニン、グリシン、グルタミン酸、アスパラギン酸、ヒスチジン、フェニルアラニン、アスパラギン、アルギニン、グルタミン、システィン、ロイシン、リジン、プロリン、セリン、トリプトファン、バリン、及びチロシン、並びにこれらの塩からなる群から選択される少なくとも一種を好ましく使用することができる。また、アミノ酸に光学異性体が存在する場合、L体、D体、ラセミ体を問わず、いずれも好適に使用することができる。
(amino acid)
As amino acids, in addition to various natural amino acids and synthetic amino acids, synthetic amino acids having at least one amino group and at least one acid group (such as a carboxyl group or a sulfonic acid group) in one molecule can be widely used. Among these, selected from the group consisting of alanine, glycine, glutamic acid, aspartic acid, histidine, phenylalanine, asparagine, arginine, glutamine, cysteine, leucine, lysine, proline, serine, tryptophan, valine, and tyrosine, and salts thereof. At least one can be preferably used. In addition, when an amino acid has an optical isomer, any of L-form, D-form, and racemate can be suitably used.

(アミノカルボン酸)
アミノカルボン酸としては、上記アミノ酸以外で、1分子中にアミノ基とカルボキシル基の両方の官能基を有する化合物が広く利用可能である。この中でも、ジエチレントリアミン5酢酸(DTPA)、ヒドロキシエチルエチレンジアミン3酢酸(HEDTA)、トリエチレンテトラアミン6酢酸(TTHA)、1,3−プロパンジアミン4酢酸(PDTA)、1,3−ジアミノ−6−ヒドロキシプロパン4酢酸(DPTA−OH)、ヒドロキシエチルイミノ2酢酸(HIDA)、ジヒドロキシエチルグリシン(DHEG)、グリコールエーテルジアミン4酢酸(GEDTA)、ジカルボキシメチルグルタミン酸(CMGA)、及び(S,S)−エチレンジアミンジコハク酸(EDDS)、並びにこれらの塩からなる群から選択される少なくとも一種を好ましく使用することができる。更に、エチレンジアミン4酢酸(EDTA)及びニトリロ3酢酸(NTA)も利用可能であるが、毒性を有する点、及び生分解性が低い点から、使用する場合には細心の注意が必要である。なお、NTAのナトリウム塩であるニトリロ3酢酸ナトリウム塩は、上記問題が少ないと考えられるため、好適に使用可能である。
(Aminocarboxylic acid)
As aminocarboxylic acids, compounds having both amino group and carboxyl group functional groups in one molecule other than the above amino acids can be widely used. Among these, diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA), hydroxyethylethylenediaminetriacetic acid (HEDTA), triethylenetetraaminehexaacetic acid (TTHA), 1,3-propanediaminetetraacetic acid (PDTA), 1,3-diamino-6-hydroxy Propane 4 acetic acid (DPTA-OH), hydroxyethyliminodiacetic acid (HIDA), dihydroxyethyl glycine (DHEG), glycol ether diamine tetraacetic acid (GEDTA), dicarboxymethyl glutamic acid (CMGA), and (S, S) -ethylenediamine At least one selected from the group consisting of disuccinic acid (EDDS) and salts thereof can be preferably used. Further, ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) and nitrilotriacetic acid (NTA) can be used. However, since they are toxic and have low biodegradability, careful attention is required when used. It should be noted that nitrilotriacetic acid sodium salt, which is a sodium salt of NTA, can be suitably used because it is considered that the above problems are few.

(芳香族酸)
芳香族酸としては、具体的には、1分子中に少なくとも1つのフェノール性水酸基を含有するフェノール系化合物を挙げることができる。前記フェノール系化合物は、例えば、カテコール、没食子酸、ピロガロール、及びタンニン酸等の2以上のフェノール性水酸基を有する化合物又はこれらを基本骨格とするフェノール系化合物(例えば、フラボノイド、タンニン、及びカテキン等を包含するポリフェノール系化合物、ポリビニルフェノールや水溶性レゾール、ノボラック樹脂等)、リグニン等を挙げることができる。中でも、タンニン、没食子酸、カテキン、及びピロガロールが特に好ましい。フラボノイドは、特に限定されず、例えばフラボン、イソフラボン、フラボノール、フラバノン、フラバノール、アントシアニジン、オーロン、カルコン、エピガロカテキンガレート、ガロカテキン、テアフラビン、ダイズイン、ゲニスチン、ルチン、及びミリシトリン等が挙げられる。
(Aromatic acid)
Specific examples of the aromatic acid include phenolic compounds containing at least one phenolic hydroxyl group in one molecule. Examples of the phenolic compound include compounds having two or more phenolic hydroxyl groups such as catechol, gallic acid, pyrogallol, and tannic acid, or phenolic compounds having these as a basic skeleton (for example, flavonoids, tannins, and catechins). Examples include polyphenol compounds, polyvinylphenol, water-soluble resols, novolac resins, and lignin. Among these, tannin, gallic acid, catechin, and pyrogallol are particularly preferable. The flavonoid is not particularly limited, and examples thereof include flavone, isoflavone, flavonol, flavanone, flavanol, anthocyanidin, aurone, chalcone, epigallocatechin gallate, gallocatechin, theaflavin, soybean in, genistin, rutin, and myricitrin.

(ホスホン酸化合物)
ホスホン酸化合物としては、1−ヒドロキシエチリデン−1,1−ジホスホン酸−2−ホスホブタノン−1,2,4−トリカルボン酸、エチレンジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)、ジエチレントリアミンペンタ(メチレンホスホン酸)、及び2−ホスホブタノン−1,2,4−トリカルボン酸等の有機ホスホン酸化合物が好ましく用いられる。ホスホン酸化合物は、単独で用いてもよいし、組み合わせて用いてもよい。
(Phosphonic acid compound)
Examples of phosphonic acid compounds include 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid-2-phosphobutanone-1,2,4-tricarboxylic acid, ethylenediaminetetra (methylenephosphonic acid), diethylenetriaminepenta (methylenephosphonic acid), and 2- Organic phosphonic acid compounds such as phosphobutanone-1,2,4-tricarboxylic acid are preferably used. The phosphonic acid compounds may be used alone or in combination.

(スルホン酸化合物)
スルホン酸としては、メタスルホン酸、イセチスルホン酸、タウリン、ナフタレンジスルホン酸、アミノナフタレンジスルホン酸、スルホサリチル酸、ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物、及びアルキルナフタレンスルホン酸、並びにこれらの塩からなる群から選ばれる少なくとも一種を用いることができる。
(Sulfonic acid compound)
As the sulfonic acid, at least one selected from the group consisting of metasulfonic acid, isethisulfonic acid, taurine, naphthalene disulfonic acid, amino naphthalene disulfonic acid, sulfosalicylic acid, naphthalene sulfonic acid formaldehyde condensate, alkyl naphthalene sulfonic acid, and salts thereof Can be used.

スルホン酸化合物を用いると、表面処理後の金属基材の塗装性・耐食性を向上させることができる。そのメカニズムは明らかではないが、以下の二つの理由が考えられる。   When a sulfonic acid compound is used, the paintability and corrosion resistance of the metal substrate after the surface treatment can be improved. The mechanism is not clear, but there are two possible reasons.

まず1つは、鋼板等の金属基材の表面には、シリカ偏析物等が存在しており、表面組成が不均一であるため、表面処理においてエッチングされにくい部分が存在する。しかしながら、スルホン酸化合物を添加することにより、そのようなエッチングされにくい部分をエッチングすることができ、その結果、被塗物表面に均一な防錆皮膜が形成されやすくなるものと推測される。即ち、スルホン酸化合物はエッチング促進剤として作用するものを推測される。   First, silica segregated material or the like is present on the surface of a metal substrate such as a steel plate, and the surface composition is non-uniform, so that there are portions that are difficult to be etched in the surface treatment. However, it is presumed that by adding a sulfonic acid compound, such a portion that is difficult to be etched can be etched, and as a result, a uniform rust preventive film is easily formed on the surface of the object to be coated. That is, it is assumed that the sulfonic acid compound acts as an etching accelerator.

もう1つは、表面処理時においては、化成反応により発生しうる水素ガスが界面の反応を妨げている可能性があり、スルホン酸化合物は復極作用として水素ガスを取り除き、反応を促進しているものと推測される。   The other is that during the surface treatment, hydrogen gas that may be generated by the chemical conversion reaction may interfere with the reaction at the interface, and the sulfonic acid compound removes the hydrogen gas as a depolarization action and promotes the reaction. Presumed to be.

アミノ基とスルホン基との両方を有しているという点から、スルホン酸化合物の中でもタウリンが好ましい。スルホン酸化合物の含有量は、0.1ppm以上10000ppm以下であることが好ましく、1ppm以上1000ppm以下であることが更に好ましい。当該含有量が0.1ppm未満であると、スルホン酸化合物を添加する効果を十分に得ることができず、10000ppmを超えるとジルコニウム及び/又はチタニウムの析出を阻害するおそれがある。   Of these sulfonic acid compounds, taurine is preferred because it has both an amino group and a sulfone group. The content of the sulfonic acid compound is preferably 0.1 ppm or more and 10,000 ppm or less, and more preferably 1 ppm or more and 1000 ppm or less. If the content is less than 0.1 ppm, the effect of adding the sulfonic acid compound cannot be sufficiently obtained, and if it exceeds 10,000 ppm, precipitation of zirconium and / or titanium may be inhibited.

(多価アニオン)
多価アニオンとしては、特に限定されるものではないが、例えば、リン酸、縮合リン酸、ホスホン酸、リグニン、タンニン類、フェノール化合物、ポリアクリル酸及び糖類からなる群から選択される少なくとも一種を用いることができる。これらのうち、タンニン類としては、ガロタンニン、エラジタンニン、及びカテキンを挙げることができ、糖類としては、グルコース、マルトース、及びフルクトースを挙げることができる。以上の多価アニオンの中でも、縮合リン酸、ポリアクリル酸、及びカテキンを用いることが好ましい。
(Multivalent anion)
The polyvalent anion is not particularly limited, and for example, at least one selected from the group consisting of phosphoric acid, condensed phosphoric acid, phosphonic acid, lignin, tannins, phenolic compounds, polyacrylic acid, and saccharides. Can be used. Among these, examples of tannins include gallotannin, ellagitannin, and catechin, and examples of saccharides include glucose, maltose, and fructose. Among the above polyvalent anions, condensed phosphoric acid, polyacrylic acid, and catechin are preferably used.

安定化剤としては、上記ヒドロキシ酸、アミノ酸、アミノカルボン酸、芳香族酸、ホスホン酸化合物、スルホン酸化合物、及び多価アニオンのいずれを用いても付きまわり性を向上させることができるが、従来からキレート剤として知られているクエン酸、グルコン酸、及びアスコルビン酸等のヒドロキシ酸だけを安定化剤として用いた態様においては、付きまわり性と耐食性とを両方満たしにくいことから、安定化剤としては、アミノ酸、アミノカルボン酸、芳香族酸、ホスホン酸化合物、スルホン酸化合物、及び多価アニオンのいずれか一種又は二種以上を用いることが好ましい。   As the stabilizer, the throwing power can be improved by using any of the above hydroxy acid, amino acid, aminocarboxylic acid, aromatic acid, phosphonic acid compound, sulfonic acid compound, and polyvalent anion. In a mode using only hydroxy acids such as citric acid, gluconic acid and ascorbic acid known as chelating agents as stabilizers, it is difficult to satisfy both throwing power and corrosion resistance. It is preferable to use one or more of amino acids, aminocarboxylic acids, aromatic acids, phosphonic acid compounds, sulfonic acid compounds, and polyvalent anions.

これらの中でも、前記密着性付与剤として(A)ケイ素含有化合物を用いた場合の付きまわり性、耐食性の向上効果に優れる点で、安定化剤としては、アミノ酸、アミノカルボン酸、及びスルホン酸化合物のいずれか一種又は二種以上を用いることが好ましく、付きまわり性・耐食性を向上させる効果に特に優れるスルホン酸化合物が特に好ましい。   Among these, as the stabilizer, amino acids, aminocarboxylic acids, and sulfonic acid compounds are used as stabilizers in that they have excellent effects of improving throwing power and corrosion resistance when the silicon-containing compound (A) is used as the adhesion-imparting agent. Any one or two or more of these are preferably used, and sulfonic acid compounds that are particularly excellent in the effect of improving throwing power and corrosion resistance are particularly preferable.

また、前記密着性付与剤として、(A)ケイ素含有化合物及び(B)密着付与金属イオンを併用した場合には、安定化剤として、アミノ酸、アミノカルボン酸、スルホン酸化合物のいずれか一種又は二種以上を用いることにより、付きまわり性・耐食性が特に向上する。   In addition, when (A) a silicon-containing compound and (B) an adhesion-imparting metal ion are used in combination as the adhesion-imparting agent, any one or two of amino acids, aminocarboxylic acids, and sulfonic acid compounds are used as stabilizers. By using more than seeds, throwing power and corrosion resistance are particularly improved.

密着性付与剤と安定化剤との組み合わせとしては、密着性付与剤として、(A)ケイ素含有化合物であるアミノシランの加水分解重縮合物と、(B)密着付与金属イオンのアルミニウムイオンと、安定化剤として、アミノ酸、アミノカルボン酸、及びスルホン酸化合物のいずれか一種又は二種以上を用いることができる。これらの中でも、特にスルホン酸化合物との組み合わせが好ましい。   As a combination of the adhesion-imparting agent and the stabilizer, as the adhesion-imparting agent, (A) hydrolysis polycondensate of aminosilane which is a silicon-containing compound, (B) aluminum ion of adhesion-imparting metal ion, and stability As the agent, any one or more of amino acids, aminocarboxylic acids, and sulfonic acid compounds can be used. Among these, a combination with a sulfonic acid compound is particularly preferable.

(安定化剤の添加量)
本実施形態に係る金属表面処理組成物に添加する安定化剤の添加量は、0.1ppm以上10000ppm以下の範囲内であることが好ましく、1ppm以上1000ppm以下の範囲内であることが更に好ましい。安定化剤の濃度が0.1ppm未満である場合には、安定化剤の添加による効果を十分に得ることができないため好ましくなく、10000ppmを超える場合には、防錆皮膜形成を阻害するため、好ましくない。
(Amount of stabilizer added)
The amount of the stabilizer added to the metal surface treatment composition according to the present embodiment is preferably in the range of 0.1 ppm to 10000 ppm, and more preferably in the range of 1 ppm to 1000 ppm. When the concentration of the stabilizer is less than 0.1 ppm, it is not preferable because the effect due to the addition of the stabilizer cannot be sufficiently obtained. When the concentration exceeds 10000 ppm, the formation of the rust preventive film is inhibited. It is not preferable.

(安定化剤の還元性キレート力)
安定化剤は、還元性キレート力を有することが好ましい。還元性を有することにより、表面処理浴中に溶出した鉄(II)イオンが、鉄(III)イオンに酸化されるのを抑制することができ、スラッジの発生を抑制することができる。また、生じた鉄(III)イオンをキレートして安定化させる。これにより、表面処理浴の浴寿命が増大する。還元性キレート力を有する安定化剤としては、乳酸、アスコルビン酸、及びクエン酸等を挙げることができる。これらの安定化剤は、単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
(Reducing chelating ability of stabilizer)
The stabilizer preferably has a reducing chelating power. By having reducibility, iron (II) ions eluted in the surface treatment bath can be suppressed from being oxidized to iron (III) ions, and sludge generation can be suppressed. Further, the generated iron (III) ion is chelated and stabilized. This increases the bath life of the surface treatment bath. Examples of the stabilizer having a reducing chelating power include lactic acid, ascorbic acid, and citric acid. These stabilizers may be used independently and may use 2 or more types together.

[遊離フッ素イオン]
本実施形態に係る金属表面処理組成物は、遊離フッ素イオンを更に含有することもできる。遊離フッ素イオンは、金属基材のエッチング剤、並びにジルコニウム及び/又はチタンの錯化剤としての役割を果たすものである。遊離フッ素イオンの供給源としては特に限定されるものではないが、例えば、フッ化水素酸、フッ化アンモニウム、フッ化ホウ素酸、フッ化水素アンモニウム、フッ化ナトリウム、及びフッ化水素ナトリウム等のフッ化物を挙げることができる。また、錯フッ化物を供給源とすることも可能であり、例えば、ヘキサフルオロケイ酸塩、具体的には、ケイフッ化水素酸、ケイフッ化水素酸亜鉛、ケイフッ化水素酸マンガン、ケイフッ化水素酸マグネシウム、ケイフッ化水素酸ニッケル、ケイフッ化水素酸鉄、及びケイフッ化水素酸カルシウム等を挙げることができる。
[Free fluorine ion]
The metal surface treatment composition according to the present embodiment can further contain free fluorine ions. The free fluorine ions serve as an etching agent for the metal substrate and a complexing agent for zirconium and / or titanium. The supply source of free fluorine ions is not particularly limited, but for example, a fluoride such as hydrofluoric acid, ammonium fluoride, boron fluoride acid, ammonium hydrogen fluoride, sodium fluoride, and sodium hydrogen fluoride. Can be mentioned. It is also possible to use a complex fluoride as a supply source, for example, hexafluorosilicate, specifically, silicofluoric acid, zinc silicofluoride, manganese silicofluoride, silicohydrofluoric acid. Examples thereof include magnesium, nickel silicohydrofluoride, iron silicohydrofluorate, and calcium silicohydrofluorate.

遊離フッ素イオン濃度は、フッ素イオン感応電極で測定した場合に、0.01ppm以上100ppm以下となることが好ましく、0.1ppm以上20ppm以下であることが更に好ましい。遊離フッ素イオンの濃度が0.01ppm未満では、不安定となり沈殿が生じるおそれがある上、エッチング力が低下して十分に皮膜形成が行われないおそれがある。一方で、遊離フッ素イオンの濃度が100ppmを超えると、エッチング過多となり、防錆皮膜の形成が十分に行われないおそれがある。   The free fluorine ion concentration is preferably 0.01 ppm or more and 100 ppm or less, more preferably 0.1 ppm or more and 20 ppm or less when measured with a fluorine ion sensitive electrode. If the concentration of the free fluorine ions is less than 0.01 ppm, there is a possibility that the composition becomes unstable and precipitates are formed, and the etching power is lowered, and there is a possibility that the film is not sufficiently formed. On the other hand, if the concentration of free fluorine ions exceeds 100 ppm, etching becomes excessive, and there is a possibility that the formation of the rust preventive film is not sufficiently performed.

[pH]
本実施形態で用いられる金属表面処理組成物のpHは、1.5以上6.5以下の範囲内であることが好ましく、2.0以上5.5以下の範囲内であることがより好ましく、2.5以上5.0以下の範囲内であることが更に好ましい。pHが1.5未満であると、エッチングが過剰となり充分な皮膜形成ができなくなる場合や、皮膜の付着量及び膜厚が不均一となって、塗装外観等に悪影響を与える場合がある。一方で、6.5を超えると、エッチングが不充分となり良好な皮膜が得られない。
[PH]
The pH of the metal surface treatment composition used in the present embodiment is preferably in the range of 1.5 or more and 6.5 or less, more preferably in the range of 2.0 or more and 5.5 or less, More preferably, it is in the range of 2.5 to 5.0. If the pH is less than 1.5, etching may be excessive and sufficient film formation may not be possible, or the coating amount and film thickness may be uneven, which may adversely affect the appearance of coating. On the other hand, if it exceeds 6.5, etching becomes insufficient and a good film cannot be obtained.

なお、金属表面処理組成物のpHは、硝酸及び硫酸等の酸性化合物、及び、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、及びアンモニア等の塩基性化合物を使用して調整することができる。   In addition, pH of a metal surface treatment composition can be adjusted using basic compounds, such as acidic compounds, such as nitric acid and a sulfuric acid, and sodium hydroxide, potassium hydroxide, and ammonia.

[酸化剤]
本実施形態に係る金属表面処理組成物は、防錆皮膜の形成を促進するための酸化剤を含有することもできる。金属表面処理組成物に含有させることのできる酸化剤としては、硝酸、亜硝酸、硫酸、亜硫酸、過硫酸、リン酸、塩酸、臭素酸、塩素酸、過酸化水素、HMnO、HVO、HWO、及びHMoO、並びにこれらの塩類からなる群より選ばれる少なくとも1種を挙げることができる。
[Oxidant]
The metal surface treatment composition according to the present embodiment can also contain an oxidizing agent for promoting the formation of a rust preventive film. Examples of the oxidizing agent that can be contained in the metal surface treatment composition include nitric acid, nitrous acid, sulfuric acid, sulfurous acid, persulfuric acid, phosphoric acid, hydrochloric acid, bromic acid, chloric acid, hydrogen peroxide, HMnO 4 , HVO 3 , H 2 WO 4, and H 2 MoO 4, and can include at least one selected from the group consisting of salts.

<金属基材>
本実施形態に係る表面処理方法において用いられる金属基材としては、特に限定されるものではないが、例えば、鉄系金属基材、アルミニウム系金属基材、及び亜鉛系金属基材等を挙げることができる。
<Metal base material>
Although it does not specifically limit as a metal base material used in the surface treatment method which concerns on this embodiment, For example, an iron-type metal base material, an aluminum-type metal base material, a zinc-type metal base material, etc. are mentioned. Can do.

また、本実施形態に係る表面処理方法は、鉄系金属基材、アルミニウム系金属基材、及び亜鉛系金属基材等の複数種類の金属基材の組み合わせ(異種金属同士の接合部及び接触部を含む)からなる金属基材に対しても、同時に適用することができる。特に、自動車車体や自動車用部品等は、鉄、亜鉛、及びアルミニウム等の種々の金属基材により構成されているが、本実施形態の金属表面処理方法によれば、十分な素地隠蔽性及び密着性を有する防錆皮膜を形成することができ、良好な耐食性を付与できる。   In addition, the surface treatment method according to the present embodiment is a combination of a plurality of types of metal substrates such as an iron-based metal substrate, an aluminum-based metal substrate, and a zinc-based metal substrate (joint portions and contact portions between different metals). It is also possible to apply to a metal substrate made of In particular, automobile bodies and parts for automobiles are composed of various metal substrates such as iron, zinc, and aluminum. However, according to the metal surface treatment method of this embodiment, sufficient substrate concealability and adhesion are achieved. A rust-proof film having the properties can be formed, and good corrosion resistance can be imparted.

本実施形態に係る金属基材として用いられる鉄系金属基材としては、特に限定されず、例えば、冷延鋼板、熱延鋼板、軟鋼板、及び高張力鋼板等を挙げることができる。また、アルミニウム系金属基材としては、特に限定されず、例えば5000番系アルミニウム合金、6000番系アルミニウム合金、並びにアルミニウム系の電気めっき、溶融めっき、及び蒸着めっき等のアルミニウムめっき鋼板等を挙げることができる。また、亜鉛系金属基材としては、特に限定されず、例えば亜鉛めっき鋼板、亜鉛−ニッケルめっき鋼板、亜鉛−チタンめっき鋼板、亜鉛−マグネシウムめっき鋼板、及び亜鉛−マンガンめっき鋼板等の亜鉛系の電気めっき、溶融めっき、並びに蒸着めっき鋼板等の亜鉛又は亜鉛系合金めっき鋼板等を挙げることができる。高張力鋼板としては、強度や製法により多種多様なグレードが存在するが、例えばJSC400J、JSC440P、JSC440W、JSC590R、JSC590T、JSC590Y、JSC780T、JSC780Y、JSC980Y、及びJSC1180Y等を挙げることができる。   It does not specifically limit as an iron-type metal base material used as a metal base material which concerns on this embodiment, For example, a cold-rolled steel plate, a hot-rolled steel plate, a mild steel plate, a high-tensile steel plate etc. can be mentioned. Moreover, it does not specifically limit as an aluminum-type metal base material, For example, aluminum plating steel plates, such as 5000 series aluminum alloy, 6000 series aluminum alloy, and aluminum-type electroplating, hot dipping, vapor deposition plating, etc. are mentioned. Can do. In addition, the zinc-based metal substrate is not particularly limited, and examples thereof include zinc-based electrical materials such as galvanized steel sheets, zinc-nickel plated steel sheets, zinc-titanium plated steel sheets, zinc-magnesium plated steel sheets, and zinc-manganese plated steel sheets. Examples thereof include zinc, zinc-based alloy-plated steel sheets, and the like such as plating, hot dipping, and vapor-deposited steel sheets. There are various grades of high-strength steel sheets depending on strength and manufacturing method, and examples include JSC400J, JSC440P, JSC440W, JSC590R, JSC590T, JSC590Y, JSC780T, JSC780Y, JSC980Y, and JSC1180Y.

<防錆皮膜量>
本実施形態に係る表面処理方法によって形成された防錆皮膜の皮膜量は、鉄系金属基材の場合、ジルコニウム及び/又はチタンの金属元素換算で10mg/m以上であることが好ましく、20mg/m以上であることがより好ましく、30mg/m以上であることが更に好ましい。防錆皮膜の皮膜量が10mg/m未満である場合には、十分な耐食性を得られない。
<Rust prevention film amount>
In the case of an iron-based metal substrate, the coating amount of the antirust coating formed by the surface treatment method according to this embodiment is preferably 10 mg / m 2 or more in terms of metal elements of zirconium and / or titanium, and 20 mg / M 2 or more is more preferable, and 30 mg / m 2 or more is still more preferable. When the coating amount of the rust preventive coating is less than 10 mg / m 2 , sufficient corrosion resistance cannot be obtained.

いずれの金属材料においても、防錆皮膜の皮膜量に上限は特にないが、皮膜量が多すぎると、防錆皮膜にクラックが発生しやすくなり、均一な皮膜を得ることが困難となる。この点で、本実施形態の金属表面処理方法によって形成された防錆皮膜の皮膜量は、ジルコニウム及び/又はチタンの金属元素換算で1g/m以下であることが好ましく、800mg/m以下であることが更に好ましい。 In any metal material, there is no particular upper limit to the coating amount of the rust preventive coating, but if the coating amount is too large, cracks are likely to occur in the rust preventive coating, making it difficult to obtain a uniform coating. In this respect, the coating amount of the rust preventive coating formed by the metal surface treatment method of the present embodiment is preferably 1 g / m 2 or less in terms of metal elements of zirconium and / or titanium, and is 800 mg / m 2 or less. More preferably.

<金属材料>
本実施形態に係る表面処理方法によって、金属基材上に防錆皮膜を形成してなる金属材料は、表面処理時に金属基材から溶出した金属元素を含有する化合物を防錆皮膜中に含有している。この金属元素を含有する化合物は、金属表面処理組成物に含まれる安定化剤の作用により不溶化され、カチオン電着塗装時のアルカリ性の環境下でも、金属イオンを溶出しない構造となっている。このため、本実施形態の金属材料を用いてカチオン電着塗装を行った場合、防錆皮膜の電気抵抗値が低下しないため、均一に塗膜を形成させることができ、付きまわり性を向上させることができる。
<Metal material>
The metal material formed by forming a rust preventive film on a metal substrate by the surface treatment method according to the present embodiment contains a compound containing a metal element eluted from the metal substrate during the surface treatment in the rust preventive film. ing. This compound containing a metal element is insolubilized by the action of a stabilizer contained in the metal surface treatment composition, and has a structure that does not elute metal ions even in an alkaline environment during cationic electrodeposition coating. For this reason, when the cationic electrodeposition coating is performed using the metal material of the present embodiment, the electric resistance value of the rust preventive film does not decrease, so that the coating film can be formed uniformly and the throwing power is improved. be able to.

<<カチオン電着塗装>>
<カチオン電着塗料>
カチオン電着塗装において用いることができるカチオン電着塗料としては、従来公知のものを用いることができ、特に限定されないが、アミノ化エポキシ樹脂、アミノ化アクリル樹脂、及びスルホニウム化エポキシ樹脂等の変性エポキシ樹脂、硬化剤、並びに封止剤を含む公知のカチオン電着塗料を塗布することができる。
<< Cationic electrodeposition coating >>
<Cationic electrodeposition paint>
As the cationic electrodeposition coating that can be used in the cationic electrodeposition coating, conventionally known ones can be used and are not particularly limited, but modified epoxy such as aminated epoxy resin, aminated acrylic resin, and sulfoniumated epoxy resin. A known cationic electrodeposition paint containing a resin, a curing agent, and a sealing agent can be applied.

本実施形態に係る変性エポキシ樹脂としては特に限定されず、従来公知のものを用いることができる。好ましくは、ビスフェノール型エポキシ樹脂のエポキシ環をアミンで開環して製造されるアミン変性エポキシ樹脂及びオキサゾリドン環含有エポキシ樹脂が用いられる。変性エポキシ樹脂の原料となるビスフェノール型エポキシ樹脂の典型例はビスフェノールA型又はビスフェノールF型エポキシ樹脂である。前者の市販品としては「エピコート828」(商品名、油化シェルエポキシ社製、エポキシ当量180から190)、「エピコート1001」(商品名、油化シェルエポキシ社製、エポキシ当量450から500)、及び「エピコート1010」(商品名、油化シェルエポキシ社製、エポキシ当量3000から4000)等があり、後者の市販品としては「エピコート807」(商品名、油化シェルエポキシ社製、エポキシ当量170)等がある。   It does not specifically limit as a modified | denatured epoxy resin which concerns on this embodiment, A conventionally well-known thing can be used. Preferably, an amine-modified epoxy resin and an oxazolidone ring-containing epoxy resin produced by opening an epoxy ring of a bisphenol-type epoxy resin with an amine are used. A typical example of the bisphenol type epoxy resin which is a raw material of the modified epoxy resin is a bisphenol A type or bisphenol F type epoxy resin. As the former commercial product, “Epicoat 828” (trade name, manufactured by Yuka Shell Epoxy, epoxy equivalent 180 to 190), “Epicoat 1001” (trade name, manufactured by Yuka Shell Epoxy, epoxy equivalent 450 to 500), And “Epicoat 1010” (trade name, manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd., epoxy equivalent of 3000 to 4000). The latter commercially available product is “Epicoat 807” (trade name, manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd., epoxy equivalent of 170). ) Etc.

本実施形態のカチオン電着塗料は、更に、硬化剤を含むことが好ましい。硬化剤としては特に限定されず、従来公知のものを用いることができる。好ましくは、ポリイソシアネートを封止剤でブロック化したブロックイソシアネート硬化剤が用いられる。ポリイソシアネートとしては、ヘキサメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、及びトリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート;イソホロンジイソシアネート及び4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)等の脂環族ポリイソシアネート;並びに4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、及びキシリレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネートが挙げられる。   The cationic electrodeposition paint of this embodiment preferably further contains a curing agent. It does not specifically limit as a hardening | curing agent, A conventionally well-known thing can be used. Preferably, a blocked isocyanate curing agent obtained by blocking polyisocyanate with a sealing agent is used. Examples of polyisocyanates include aliphatic diisocyanates such as hexamethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, and trimethylhexamethylene diisocyanate; alicyclic polyisocyanates such as isophorone diisocyanate and 4,4′-methylenebis (cyclohexyl isocyanate); and Aromatic diisocyanates such as 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, tolylene diisocyanate, and xylylene diisocyanate may be mentioned.

本実施形態のカチオン電着塗料は、更に、封止剤を含むことが好ましい。封止剤としては、n−ブタノール、n−ヘキシルアルコール、2−エチルヘキサノール、ラウリルアルコール、フェノールカルビノール、及びメチルフェニルカルビノール等の一価のアルキル(又は芳香族)アルコール類;エチレングリコールモノヘキシルエーテル及びエチレングリコールモノ−2−エチルヘキシルエーテル等のセロソルブ類;フェノール、パラ−t−ブチルフェノール、及びクレゾール等のフェノール類;ジメチルケトオキシム、メチルエチルケトオキシム、メチルイソブチルケトオキシム、メチルアミルケトオキシム、及びシクロヘキサノンオキシム等のオキシム類;並びにε−カプロラクタム及びγ−ブチロラクタムに代表されるラクタム類が挙げられる。   It is preferable that the cationic electrodeposition paint of this embodiment further contains a sealant. Sealing agents include monovalent alkyl (or aromatic) alcohols such as n-butanol, n-hexyl alcohol, 2-ethylhexanol, lauryl alcohol, phenol carbinol, and methylphenyl carbinol; ethylene glycol monohexyl Cellosolves such as ether and ethylene glycol mono-2-ethylhexyl ether; phenols such as phenol, para-t-butylphenol, and cresol; dimethyl ketoxime, methyl ethyl ketoxime, methyl isobutyl ketoxime, methyl amyl ketoxime, and cyclohexanone oxime And lactams represented by ε-caprolactam and γ-butyrolactam.

<カチオン電着塗装方法>
カチオン電着塗装は、被塗物を陰極として、陽極との間に通常、50V以上450V以下の電圧を印加して行う。印加電圧が50V未満であると電着が不十分となり、450Vを超えると、塗膜が破壊され異常外観となる。また、電圧を印加する時間は電着条件により異なるが、一般には2分以上4分以下とすることが好ましい。
<Cation electrodeposition coating method>
Cationic electrodeposition coating is usually performed by applying a voltage of 50 V or more and 450 V or less between the object to be coated and the anode. When the applied voltage is less than 50V, electrodeposition is insufficient, and when it exceeds 450V, the coating film is destroyed and an abnormal appearance is obtained. The time for applying the voltage varies depending on the electrodeposition conditions, but generally it is preferably 2 minutes or more and 4 minutes or less.

このようにして得られた塗膜は、電着過程の終了後、そのまま又は水洗した後、焼付け(加熱処理)を行って硬化させる。焼き付け(加熱処理)の条件は、120℃以上260℃以下であることが好ましく、140℃以上220℃以下であることが更に好ましい。焼付け(加熱処理)の時間は10分以上30分以下であることが好ましい。   The coating film thus obtained is cured by being baked (heat treatment) as it is or after being washed with water after completion of the electrodeposition process. The baking (heat treatment) conditions are preferably 120 ° C. or higher and 260 ° C. or lower, and more preferably 140 ° C. or higher and 220 ° C. or lower. The baking (heat treatment) time is preferably 10 minutes or longer and 30 minutes or shorter.

<金属表面処理組成物の浴寿命の管理方法>
本実施形態の金属表面処理組成物には、安定化剤として、還元性キレート力を有する化合物を含有させることにより、浴寿命を増大させることができる。即ち、安定化剤が還元性キレート力を有することにより、鉄(II)イオンの酸化に伴うスラッジの発生を防止して、浴寿命を増大させることができる。このような浴寿命の管理方法は、金属表面処理組成物の酸化還元電位(ORP)を450mV以下に抑えることにより実施することが可能である。具体的には、例えば、乳酸、アスコルビン酸、及びクエン酸等の化合物を1ppm以上10000ppm以下となるように添加するとよい。酸化還元電位の測定は、「酸化還元測定器−D22」(商品名、堀場製作所社製)等の酸化還元測定器により測定することができる。
<Management method of bath life of metal surface treatment composition>
The metal surface treatment composition of the present embodiment can increase the bath life by containing a compound having a reducing chelating power as a stabilizer. That is, when the stabilizer has a reducing chelating power, generation of sludge accompanying oxidation of iron (II) ions can be prevented, and the bath life can be increased. Such a bath life management method can be carried out by suppressing the oxidation-reduction potential (ORP) of the metal surface treatment composition to 450 mV or less. Specifically, for example, a compound such as lactic acid, ascorbic acid, and citric acid may be added so as to be 1 ppm to 10,000 ppm. The oxidation-reduction potential can be measured by an oxidation-reduction measuring instrument such as “Redox Measuring Instrument-D22” (trade name, manufactured by HORIBA, Ltd.).

<実施例1>
[金属基材]
市販の冷延鋼板(SPC、日本テストパネル社製、70mm×150mm×0.8mm)を金属基材として用意した。
<Example 1>
[Metal base material]
A commercially available cold-rolled steel sheet (SPC, Nippon Test Panel, 70 mm × 150 mm × 0.8 mm) was prepared as a metal substrate.

[金属基材の前処理]
アルカリ脱脂処理剤として「サーフクリーナーEC92」(商品名、日本ペイント社製)を使用して、40℃で2分間、上記金属基材の脱脂処理を行った。これを水洗槽で浸漬洗浄した後、水道水で約30秒間スプレー洗浄を行った。
[Pretreatment of metal substrate]
Using “Surf Cleaner EC92” (trade name, manufactured by Nippon Paint Co., Ltd.) as an alkaline degreasing agent, the metal substrate was degreased at 40 ° C. for 2 minutes. This was immersed and washed in a water washing tank, and then spray washed with tap water for about 30 seconds.

[金属表面処理組成物の調製]
ジルコニウムとして40%ジルコン酸を金属元素換算で500ppm、密着性付与剤として「KBE903」(3−アミノプロピル−トリエトキシシラン、商品名、信越化学工業社製)を有効成分濃度で200ppm、安定化剤としてHIDAを200ppmとなるように添加し、NaOHでpH4に調整し、金属表面処理組成物を得た。
なお、上記KBE903としては、5質量部のKBE903を滴下漏斗から脱イオン水45質量部とエタノール50質量部との混合溶媒中(溶媒温度:25℃)に60分間かけて均一に滴下し、これを窒素雰囲気下、25℃で24時間反応させ、その後、反応溶液を減圧することによりエタノールを蒸発させた、有効成分5%のKBE903の加水分解重縮合物(以下、「KBE903重縮合物A」という。)を用いた。
[Preparation of metal surface treatment composition]
Zirconic acid 40% as zirconium is 500 ppm in terms of metal element, and “KBE903” (3-aminopropyl-triethoxysilane, trade name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) as an adhesion promoter is 200 ppm in active ingredient concentration, stabilizer. HIDA was added to 200 ppm and adjusted to pH 4 with NaOH to obtain a metal surface treatment composition.
As KBE903, 5 parts by mass of KBE903 is uniformly dropped over 60 minutes from a dropping funnel into a mixed solvent of 45 parts by mass of deionized water and 50 parts by mass of ethanol (solvent temperature: 25 ° C.). Was reacted for 24 hours at 25 ° C. under a nitrogen atmosphere, and then the ethanol was evaporated by reducing the pressure of the reaction solution. The hydrolyzed polycondensate of KBE903 containing 5% active ingredient (hereinafter referred to as “KBE903 polycondensate A”). Was used.

得られた金属表面処理組成物のORPは308mV、アミノシラン及び/又は前記アミノシランの加水分解重縮合物に含まれるケイ素元素の合計含有量に対する、ジルコニウム元素の含有量の比(Zr/Si比)は20であった。表面処理は、40℃で60秒間行った。   The ORP of the obtained metal surface treatment composition is 308 mV, the ratio of the content of zirconium element to the total content of silicon element contained in aminosilane and / or hydrolysis polycondensate of aminosilane (Zr / Si ratio) is It was 20. The surface treatment was performed at 40 ° C. for 60 seconds.

<実施例2>
密着性付与剤として「KBM603」(N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピル−トリメトキシシラン、商品名、信越化学工業社製)を有効成分濃度で200ppm、安定化剤としてアスパラギン酸を100ppm用い、ジルコニウムを金属元素換算で250ppm用いた点以外は、実施例1に記載の方法に従って、金属表面処理組成物の調製を行った。
<Example 2>
“KBM603” (N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyl-trimethoxysilane, trade name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) as an adhesiveness imparting agent is 200 ppm in active ingredient concentration, and aspartic acid is used as a stabilizer. A metal surface treatment composition was prepared according to the method described in Example 1 except that 100 ppm was used and zirconium was used in an amount of 250 ppm in terms of metal element.

なお、上記KBM603としては、KBE903の代わりにKBM603を使用したこと以外は実施例1と同様の方法で、予め加水分解重縮合させたKBM603の加水分解重縮合物(以下、「KBM603重縮合物」という)を用いた。   The KBM603 is a hydrolyzed polycondensate of KBM603 (hereinafter referred to as “KBM603 polycondensate”) that has been hydrolyzed and polycondensed in advance in the same manner as in Example 1 except that KBM603 is used instead of KBE903. Used).

金属表面処理組成物のORPは356mV、Zr/Si比は10であった。表面処理は、実施例1記載の条件と同様の条件で行った。   The metal surface treatment composition had an ORP of 356 mV and a Zr / Si ratio of 10. The surface treatment was performed under the same conditions as described in Example 1.

<実施例3>
密着性付与剤として「PAA−H−10C」(ポリアリルアミン樹脂、商品名、日東紡績社製)を50ppm、及び硝酸亜鉛を500ppm用い、安定化剤としてクエン酸を50ppm用い、更にジルコニウムを金属元素換算で700ppm用いて、pHを3.5に調整した点以外は、実施例1に記載の方法に従って、金属表面処理組成物の調製を行った。金属表面処理組成物のORPは295mVであった。表面処理は、35℃で90秒間行った。
<Example 3>
“PAA-H-10C” (polyallylamine resin, trade name, manufactured by Nitto Boseki Co., Ltd.) as an adhesion imparting agent is used at 50 ppm, zinc nitrate is used at 500 ppm, citric acid is used at 50 ppm as a stabilizer, and zirconium is a metal element. A metal surface treatment composition was prepared according to the method described in Example 1 except that the pH was adjusted to 3.5 using 700 ppm in terms of conversion. The ORP of the metal surface treatment composition was 295 mV. The surface treatment was performed at 35 ° C. for 90 seconds.

<実施例4>
「KBE903」(信越化学工業社製)を15重量部と、「KBE603」(N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、商品名、信越化学工業社製)を15重量部とを滴下漏斗から、溶媒として70重量部の脱イオン水(溶媒温度:25℃)に60分かけて均一に滴下した後、窒素雰囲気下25℃で24時間反応を行い、有効成分30%のオルガノシランの加水分解重縮合物(以下、「KBE903−KBE603共縮合物」という)を得た。密着性付与剤として、この「KBE903−KBE603共縮合物」を有効成分濃度で300ppm用い、安定化剤としてTTHAを200ppm用い、更にジルコニウムを金属元素換算で700ppm用いた点以外は、実施例1に記載の方法に従って、金属表面処理組成物の調製を行った。金属表面処理組成物のORPは305mV、Zr/Si比は19であった。表面処理は、35℃で90秒行った。
<Example 4>
15 parts by weight of “KBE903” (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) and 15 parts by weight of “KBE603” (N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyltriethoxysilane, trade name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) From a dropping funnel to 70 parts by weight of deionized water (solvent temperature: 25 ° C.) as a solvent uniformly over 60 minutes, followed by a reaction at 25 ° C. for 24 hours in a nitrogen atmosphere, A hydrolyzed polycondensate of organosilane (hereinafter referred to as “KBE903-KBE603 cocondensate”) was obtained. Example 1 except that this “KBE903-KBE603 cocondensate” was used at an active ingredient concentration of 300 ppm as an adhesion-imparting agent, 200 ppm of TTHA was used as a stabilizer, and 700 ppm of zirconium was used in terms of metal elements. A metal surface treatment composition was prepared according to the method described. The metal surface treatment composition had an ORP of 305 mV and a Zr / Si ratio of 19. The surface treatment was performed at 35 ° C. for 90 seconds.

<実施例5>
密着性付与剤として「KBE603」(商品名、信越化学工業社製)を有効成分濃度で300ppm、及びケイフッ酸を有効成分濃度で50ppm用い、安定化剤としてヒスチジンを150ppm用いた点以外は、実施例1に記載の方法に従って、金属表面処理組成物の調整を行った。金属表面処理組成物のORPは311mV、Zr/Si比は13とした。表面処理は40℃で90秒間行った。
<Example 5>
Implemented except that "KBE603" (trade name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was used as an adhesiveness imparting agent at an active ingredient concentration of 300 ppm, silicic acid was used at an active ingredient concentration of 50 ppm, and histidine was used as a stabilizer at 150 ppm. The metal surface treatment composition was adjusted according to the method described in Example 1. The metal surface treatment composition had an ORP of 311 mV and a Zr / Si ratio of 13. The surface treatment was performed at 40 ° C. for 90 seconds.

なお、上記KBE603としては、KBE903の代わりにKBE603を使用したこと以外は、実施例1と同様の方法で予め重縮合させたKBE603の加水分解重縮合物(以下、「KBE603重縮合物」という)を用いた。   The KBE 603 is a hydrolyzed polycondensate of KBE 603 previously polycondensed in the same manner as in Example 1 except that KBE 603 is used instead of KBE 903 (hereinafter referred to as “KBE 603 polycondensate”). Was used.

<実施例6>
密着性付与剤として「PAA−H−10C」(ポリアリルアミン樹脂、商品名、日東紡績社製)を30ppm用い、安定化剤としてDTPAを200ppm用い、更にジルコニウムを金属元素換算で250ppm用いた点以外は、実施例1に記載の方法に従って、金属表面処理組成物の調製を行った。金属表面処理組成物のORPは290mVであった。表面処理は40℃で90秒間行った。
<Example 6>
Except for using 30 ppm of "PAA-H-10C" (polyallylamine resin, trade name, manufactured by Nitto Boseki Co., Ltd.) as an adhesion-imparting agent, 200 ppm of DTPA as a stabilizer, and 250 ppm of zirconium in terms of metal element. In accordance with the method described in Example 1, a metal surface treatment composition was prepared. The ORP of the metal surface treatment composition was 290 mV. The surface treatment was performed at 40 ° C. for 90 seconds.

<実施例7>
密着性付与剤として「KBE903重縮合物A」を有効成分濃度で150ppm用い、安定化剤として「ヒシコーリンTHPS」(リンオニウム、商品名、日本化学工業社製)を100ppm用い、更にジルコニウムを金属元素換算で250ppm用いた点以外は、実施例1に記載の方法に従って、金属表面処理組成物の調製を行った。Zr/Si比は13であった。表面処理は40℃で90秒間行った。
<Example 7>
“KBE903 polycondensate A” is used at 150 ppm in terms of active ingredient concentration as an adhesion-imparting agent, “Hishicolin THPS” (phosphonium, trade name, manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd.) is used as a stabilizer at 100 ppm, and zirconium is converted into a metal element. A metal surface treatment composition was prepared according to the method described in Example 1 except that 250 ppm was used. The Zr / Si ratio was 13. The surface treatment was performed at 40 ° C. for 90 seconds.

<実施例8>
「KBE903」(商品名、信越化学工業社製)30重量部を滴下漏斗から、脱イオン水35重量部とイソプロピルアルコール35重量部の混合溶媒中(溶媒温度:25℃)に60分かけて均一に滴下した。これを、窒素雰囲気下、25℃で24時間反応させた。その後、反応溶液を減圧することによりイソプロピルアルコールを蒸発させ、有効成分30%のオルガノシランの加水分解重縮合物(以下、「KBE903重縮合物B」という)を得た。密着性付与剤として、このKBE903重縮合物を有効成分濃度で150ppm用い、没食子酸100ppmを安定化剤として用いた点以外は、実施例1に記載の方法に従って、金属表面処理組成物の調製を行った。Zr/Si比は43であった。
<Example 8>
30 parts by weight of “KBE903” (trade name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) is uniformly added from a dropping funnel to a mixed solvent of 35 parts by weight of deionized water and 35 parts by weight of isopropyl alcohol (solvent temperature: 25 ° C.) over 60 minutes. It was dripped in. This was reacted at 25 ° C. for 24 hours under a nitrogen atmosphere. Thereafter, the reaction solution was depressurized to evaporate isopropyl alcohol to obtain an organosilane hydrolyzed polycondensate (hereinafter referred to as “KBE903 polycondensate B”) having an active ingredient of 30%. As an adhesion-imparting agent, a metal surface treatment composition was prepared according to the method described in Example 1, except that this KBE903 polycondensate was used at an active ingredient concentration of 150 ppm and gallic acid 100 ppm was used as a stabilizer. went. The Zr / Si ratio was 43.

<実施例9>
密着性付与剤として「PAA−H−10C」(ポリアリルアミン樹脂、商品名、日東紡績社製)を50ppm用い、安定化剤として「PO40」(還元糖、商品名、東和化成工業社製)を200ppm用い、更にジルコニウムを金属元素換算で700ppm用いた点以外は、実施例1に記載の方法に従って、金属表面処理組成物の調製を行った。表面処理は40℃で90秒間行った。
<Example 9>
“PAA-H-10C” (polyallylamine resin, trade name, manufactured by Nitto Boseki Co., Ltd.) is used at 50 ppm as an adhesion promoter, and “PO40” (reducing sugar, trade name, manufactured by Towa Kasei Kogyo Co., Ltd.) is used as a stabilizer. A metal surface treatment composition was prepared according to the method described in Example 1 except that 200 ppm was used and that 700 ppm zirconium was used in terms of metal element. The surface treatment was performed at 40 ° C. for 90 seconds.

<実施例10>
密着性付与剤として「コロイダルシリカOXS」(コロイダルシリカ、商品名、日産化学社製)を有効成分濃度で200ppm用い、安定化剤としてチロシンを200ppm用いた点以外は、実施例1に記載の方法に従って、金属表面処理組成物の調製を行った。表面処理は、実施例1記載の条件と同様の条件で行った。
<Example 10>
The method described in Example 1 except that “colloidal silica OXS” (colloidal silica, trade name, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) was used at an active ingredient concentration of 200 ppm, and tyrosine was used at 200 ppm as a stabilizer. The metal surface treatment composition was prepared according to the above. The surface treatment was performed under the same conditions as described in Example 1.

<実施例11>
密着性付与剤として「KBE903重縮合物A」を200ppm、及び硝酸マグネシウムを500ppm用い、安定化剤としてNTAのナトリウム塩を150ppm用い、更にジルコニウムを金属元素換算で250ppm用いて、pHを3.5に調整した点以外は、実施例1に記載の方法に従って、金属表面処理組成物の調製を行った。Zr/Si比は10であった。表面処理は、実施例1記載の条件と同様の条件で行った。
<Example 11>
“KBE903 polycondensate A” is used as an adhesion-imparting agent at 200 ppm, magnesium nitrate is used at 500 ppm, sodium salt of NTA is used as a stabilizer at 150 ppm, and zirconium is used at 250 ppm in terms of a metal element, and the pH is 3.5. A metal surface treatment composition was prepared according to the method described in Example 1 except that the point was adjusted to. The Zr / Si ratio was 10. The surface treatment was performed under the same conditions as described in Example 1.

<実施例12>
「KBE903」(商品名、信越化学工業社製)15重量部と、「KBE603」(商品名、信越化学工業社製)15重量部と、脱イオン水35重量部とエタノール35重量部との混合溶媒(溶媒温度:25℃)に、滴下漏斗で60分かけて均一に滴下した後、窒素雰囲気下、25℃で24時間反応させた。その後、反応溶液を減圧することにより、イソプロピルアルコールを蒸発させて、有効成分30%のオルガノシランの加水分解重縮合物(以下、「KBE903−KBE603共縮合物B」という)を得た。密着性付与剤としてこの「KBE903−KBE603共縮合物B」を有効成分濃度で200ppmと、水酸化アルミニウム500ppmと、フッ酸1100ppmと、を用い、安定化剤としてグリシンを100ppm用い、更にジルコニウムを金属元素換算で700ppm用いた点以外は、実施例1に記載の方法に従って、金属表面処理組成物の調製を行った。Zr/Si比は28であった。表面処理は、実施例1記載の条件と同様の条件で行った。
<Example 12>
Mixing of 15 parts by weight of “KBE903” (trade name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), 15 parts by weight of “KBE603” (product name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), 35 parts by weight of deionized water and 35 parts by weight of ethanol After dropping uniformly into a solvent (solvent temperature: 25 ° C.) with a dropping funnel over 60 minutes, the mixture was reacted at 25 ° C. for 24 hours in a nitrogen atmosphere. Thereafter, the reaction solution was depressurized to evaporate isopropyl alcohol to obtain an organosilane hydrolysis polycondensate (hereinafter referred to as “KBE903-KBE603 cocondensate B”) having an active ingredient of 30%. This "KBE903-KBE603 cocondensate B" is used as an adhesion-imparting agent in an active ingredient concentration of 200 ppm, aluminum hydroxide 500 ppm, hydrofluoric acid 1100 ppm, glycine 100 ppm, and zirconium as a metal. A metal surface treatment composition was prepared according to the method described in Example 1 except that 700 ppm was used in terms of element. The Zr / Si ratio was 28. The surface treatment was performed under the same conditions as described in Example 1.

<実施例13>
ジルコニウムとして、ジルコンフッ化水素酸を金属元素換算で250ppm用い、密着付与剤として変性ポリアリルアミンを50ppm用い、安定化剤としてHEDTAを150ppm用い、更に添加剤として亜硝酸ナトリウムを100ppm用いて、pHを3.5に調整した点以外は、実施例1に記載の方法に従って、金属表面処理組成物の調製を行った。表面処理は、実施例1記載の条件と同様の条件で行った。
<Example 13>
As zirconium, zircon hydrofluoric acid was used at 250 ppm in terms of metal element, modified polyallylamine was used as an adhesion-imparting agent at 50 ppm, HEDTA was used at 150 ppm as a stabilizer, and sodium nitrite was used as an additive at 100 ppm, with a pH of 3 A metal surface treatment composition was prepared according to the method described in Example 1 except that the amount was adjusted to .5. The surface treatment was performed under the same conditions as described in Example 1.

なお、変性ポリアリルアミンは、1重量%の「PAA10C」(ポリアリルアミン、有効濃度10%、商品名、日東紡績社製)と、エポキシ基を有する化合物として「KBM403」(3−グリシドキシプロピル−トリメトキシシラン、有効濃度100%、商品名、信越化学工業社製)を、重量比1:0.5で混合し、反応温度25℃、反応時間60分で反応させることにより合成した。   The modified polyallylamine is 1% by weight of “PAA10C” (polyallylamine, effective concentration 10%, trade name, manufactured by Nitto Boseki Co., Ltd.) and “KBM403” (3-glycidoxypropyl- Trimethoxysilane, effective concentration 100%, trade name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was mixed at a weight ratio of 1: 0.5, and the mixture was reacted at a reaction temperature of 25 ° C. and a reaction time of 60 minutes.

<実施例14>
密着性付与剤として「KBE903重縮合物A」を有効成分濃度で200ppm用い、安定化剤として乳酸を100ppm用い、添加剤としてポリヘキサメチレンビグアニジンの酢酸塩(ビグアナイド)を100ppm用い、ジルコニウムを金属元素換算で700ppm用いた点以外は、実施例1に記載の方法に従って、金属表面処理組成物の調製を行った。Zr/Si比は28であった。表面処理は、実施例1記載の条件と同様の条件で行った。
<Example 14>
"KBE903 polycondensate A" is used as an adhesion-imparting agent at an active ingredient concentration of 200 ppm, lactic acid is used as a stabilizer at 100 ppm, polyhexamethylene biguanidine acetate (biguanide) is used as an additive at 100 ppm, and zirconium is metal A metal surface treatment composition was prepared according to the method described in Example 1 except that 700 ppm was used in terms of element. The Zr / Si ratio was 28. The surface treatment was performed under the same conditions as described in Example 1.

<実施例15>
密着性付与剤として「KBE903重縮合物B」を有効成分濃度で150ppm用い、安定化剤としてフェニルアラニンを150ppm用い、更に添加剤としてアスコルビン酸を100ppm用いた点以外は、実施例1に記載の方法に従い、金属表面処理組成物の調製を行った。Zr/Si比は27であった。表面処理は、実施例1記載の条件と同様の条件で行った。
<Example 15>
The method described in Example 1 except that “KBE903 polycondensate B” was used as an adhesion promoter at an active ingredient concentration of 150 ppm, phenylalanine was used as a stabilizer at 150 ppm, and ascorbic acid was used as an additive at 100 ppm. According to the above, a metal surface treatment composition was prepared. The Zr / Si ratio was 27. The surface treatment was performed under the same conditions as described in Example 1.

<実施例16>
密着性付与剤として「KBE903重縮合物A」を有効成分濃度で150ppm、安定化剤としてメタンスルホン酸を200ppm、添加剤としてアルミニウムイオンを200ppm、ジルコニウムを金属元素換算で250ppm用いた点以外は、実施例1に記載の方法に従い、金属表面処理組成物の調製を行った。Zr/Si比は13であった。表面処理は、実施例1記載の条件と同様の条件で行った。なお、アルミニウムイオンの供給源としては、硝酸アルミニウムを用いた。
<Example 16>
Except for using “KBE903 polycondensate A” as an adhesiveness imparting agent in an active ingredient concentration of 150 ppm, 200 ppm of methanesulfonic acid as a stabilizer, 200 ppm of aluminum ions as an additive, and 250 ppm of zirconium in terms of metal elements, According to the method described in Example 1, a metal surface treatment composition was prepared. The Zr / Si ratio was 13. The surface treatment was performed under the same conditions as described in Example 1. Note that aluminum nitrate was used as a supply source of aluminum ions.

<実施例17>
密着性付与剤として「KBE603重縮合物A」を有効成分濃度で200ppm、安定化剤としてクエン酸を50ppm用い、ジルコニウムを金属元素換算で700ppm用い、pHを3.5に調整した点以外は、実施例1に記載の方法に従って、金属表面処理組成物の調製を行った。表面処理は、35℃で90秒間行った。
<Example 17>
Except for adjusting the pH to 3.5 using “KBE603 polycondensate A” as an adhesiveness imparting agent at an active ingredient concentration of 200 ppm, using citric acid as a stabilizer at 50 ppm, zirconium as a metal element in terms of 700 ppm, and According to the method described in Example 1, a metal surface treatment composition was prepared. The surface treatment was performed at 35 ° C. for 90 seconds.

<比較例1>
安定化剤を用いなかった点以外は、実施例1に記載の方法に従い、金属表面処理組成物の調製を行った。なお、ORPは459mV、Zr/Si比は20であった。表面処理は、40℃で90秒間行った。
<Comparative Example 1>
A metal surface treatment composition was prepared according to the method described in Example 1 except that the stabilizer was not used. The ORP was 459 mV and the Zr / Si ratio was 20. The surface treatment was performed at 40 ° C. for 90 seconds.

<比較例2>
密着性付与剤、安定化剤を用いなかった点以外は、実施例1に記載の方法に従い、金属表面処理組成物の調製を行った。表面処理は、40℃で90秒間行った。
<Comparative example 2>
A metal surface treatment composition was prepared according to the method described in Example 1 except that the adhesion promoter and the stabilizer were not used. The surface treatment was performed at 40 ° C. for 90 seconds.

<比較例3>
密着性付与剤、安定化剤を用いず、添加剤として亜硝酸ナトリムを100ppm用い、ジルコニウムを金属元素換算で250ppm用いた点以外は、実施例1に記載の方法に従い、金属表面処理組成物の調製を行った。なお、ORPは567mVであった。表面処理は、40℃で90秒間行った。
<Comparative Example 3>
According to the method described in Example 1, except that the adhesion imparting agent and the stabilizer were not used, sodium nitrite was used as an additive at 100 ppm, and zirconium was used at 250 ppm in terms of a metal element. Prepared. The ORP was 567 mV. The surface treatment was performed at 40 ° C. for 90 seconds.

<比較例4>
密着性付与剤として「PAA−10C」(ポリアリルアミン樹脂、日東紡績社製)を50ppm用い、添加剤として硝酸マグネシウムを100ppm用い、安定化剤を用いなかった点以外は、実施例1に記載の方法に従って、金属表面処理組成物の調製を行った。表面処理は、40℃で90秒間行った。
<Comparative Example 4>
As described in Example 1, except that 50 ppm of “PAA-10C” (polyallylamine resin, manufactured by Nitto Boseki Co., Ltd.) was used as an adhesion-imparting agent, 100 ppm of magnesium nitrate was used as an additive, and no stabilizer was used. According to the method, the metal surface treatment composition was prepared. The surface treatment was performed at 40 ° C. for 90 seconds.

<比較例5>
ジルコニウムを用いず、安定化剤としてHIDAを200ppm用い、密着性付与剤を用いなかった点以外は、実施例1に記載の方法に従って、金属表面処理組成物の調整を行った。表面処理は40℃で90秒間行った。
<Comparative Example 5>
The metal surface treatment composition was adjusted according to the method described in Example 1 except that zirconium was not used, 200 ppm of HIDA was used as a stabilizer, and no adhesion promoter was used. The surface treatment was performed at 40 ° C. for 90 seconds.

<比較例6(参考例)>
表面処理剤として、リン酸亜鉛系表面処理剤(「サーフファインGL1/サーフダイン6350」、商品名、日本ペイント社製)を用い、35℃で90秒間表面処理を行った。表面処理に先立つ前処理は、実施例1に記載の方法に従って行った。
<Comparative Example 6 (Reference Example)>
As the surface treatment agent, a zinc phosphate surface treatment agent ("Surffine GL1 / Surfdyne 6350", trade name, manufactured by Nippon Paint Co., Ltd.) was used, and the surface treatment was performed at 35 ° C for 90 seconds. The pretreatment prior to the surface treatment was performed according to the method described in Example 1.

<評価方法>
(付きまわり性)
付きまわり性は、特開2000−038525号公報に記載された「4枚ボックス法」により評価した。即ち、図1に示すように、実施例1から17、比較例1から6で表面処理を施した金属材料を、4枚立てた状態で、間隔20mmで平行に配置し、両側面下部及び底面を布粘着テープ等の絶縁体で密閉したボックス10を調製した。なお、金属材料4を除く金属材料1、2、3には下部に直径8mmの貫通穴5を設けた。
<Evaluation method>
(Attachment)
The throwing power was evaluated by the “four-sheet box method” described in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-038525. That is, as shown in FIG. 1, the four metal materials subjected to the surface treatment in Examples 1 to 17 and Comparative Examples 1 to 6 are arranged in parallel with an interval of 20 mm in a standing state, and the lower and bottom surfaces of both sides A box 10 was prepared in which was sealed with an insulator such as cloth adhesive tape. The metal materials 1, 2, and 3 excluding the metal material 4 were provided with through holes 5 having a diameter of 8 mm in the lower part.

このボックス10を、カチオン電着塗料で満たした電着塗装容器20内に浸漬した。この場合、各貫通穴5のみからカチオン電着塗料がボックス10の内部に浸入する。   The box 10 was immersed in an electrodeposition coating container 20 filled with a cationic electrodeposition paint. In this case, the cationic electrodeposition paint penetrates into the inside of the box 10 only from each through hole 5.

マグネチックスターラーでカチオン電着塗料を攪拌しながら、各金属材料1から4を電気的に接続し、金属材料1との距離が150mmとなるように対極21を配置した。各金属材料1から4を陰極、対極21を陽極として電圧を印加し、カチオン電着塗装を行った。塗装は、印加開始から5秒間で金属材料1のA面に形成される塗膜の膜厚が20μmに達する電圧まで昇圧し、その後175秒間その電圧を維持することにより行った。このときの浴温は30℃に調整した。   While stirring the cationic electrodeposition paint with a magnetic stirrer, the metal materials 1 to 4 were electrically connected, and the counter electrode 21 was arranged so that the distance from the metal material 1 was 150 mm. Cathode electrodeposition coating was performed by applying a voltage using each of the metal materials 1 to 4 as a cathode and the counter electrode 21 as an anode. The coating was performed by raising the voltage to a voltage at which the film thickness of the coating film formed on the A surface of the metal material 1 reached 20 μm within 5 seconds from the start of application, and then maintaining the voltage for 175 seconds. The bath temperature at this time was adjusted to 30 ° C.

塗装後の各金属材料1から4は水洗した後、170℃で25分間焼付けし、空冷後、対極21に最も近い金属材料1のA面に形成された塗膜の膜厚と、対極21からもっとも遠い金属材料4のG面に形成された塗膜の膜厚とを測定し、膜厚(G面)/膜厚(A面)の比により付きまわり性を評価した。この値が大きいほど、付きまわり性がよいと評価できる。結果を表1に示す。   After the metal materials 1 to 4 after painting are washed with water, they are baked at 170 ° C. for 25 minutes, and after air cooling, the film thickness of the coating film formed on the A surface of the metal material 1 closest to the counter electrode 21 and the counter electrode 21 The film thickness of the coating film formed on the G surface of the farthest metal material 4 was measured, and the throwing power was evaluated by the ratio of film thickness (G surface) / film thickness (A surface). It can be evaluated that the greater the value, the better the throwing power. The results are shown in Table 1.

(スラッジ観察)
実施例及び比較例で化成処理を行い、室温で30日経過後に、化成処理剤中の濁り(スラッジの発生)を目視により比較して、作業性を下記の基準で評価した。結果を表1に示す。
◎:透明液体
○:わずかにうすく濁る
△:濁る
×:沈殿物(スラッジ)発生
(Sludge observation)
Chemical conversion treatment was carried out in Examples and Comparative Examples, and after 30 days at room temperature, turbidity (generation of sludge) in the chemical conversion treatment agent was compared visually to evaluate workability according to the following criteria. The results are shown in Table 1.
◎: Transparent liquid ○: Slightly turbid △: Turbid ×: Precipitate (sludge) generated

(皮膜量)
実施例及び比較例で得られた試験版について、防錆皮膜中のZr量及びSi量を測定した。測定は蛍光X線分析により行った。結果を表1に示す。
(Coating amount)
About the test plate obtained by the Example and the comparative example, the amount of Zr in a rust prevention film and the amount of Si were measured. The measurement was performed by fluorescent X-ray analysis. The results are shown in Table 1.

(二次密着試験(SDT))
実施例及び比較例で得られた試験板に、素地まで達する縦平行のカットを2本入れ、5%NaCl水溶液にて、50℃で480時間の浸漬を行った。次いで、水洗及び風乾を行った後、カット部に密着テープ「エルパックLP−24」(ニチバン社製)を密着させ、更に密着テープを急激に剥離した。剥離した密着テープに付着した塗料の最大幅(片側)の大きさを測定した。同様の試験は、亜鉛めっき鋼板(GA)、アルミニウム板(Al)に表面処理を行い、電着塗装を施したものについても行った。結果を表1に示す(単位:mm)。
(Secondary adhesion test (SDT))
Two longitudinally parallel cuts reaching the substrate were put on the test plates obtained in Examples and Comparative Examples, and immersed in a 5% NaCl aqueous solution at 50 ° C. for 480 hours. Next, after washing with water and air drying, the adhesive tape “L-Pac LP-24” (manufactured by Nichiban Co., Ltd.) was brought into close contact with the cut portion, and the adhesive tape was peeled off rapidly. The size of the maximum width (one side) of the paint adhering to the peeled adhesive tape was measured. A similar test was performed on a galvanized steel sheet (GA) and an aluminum sheet (Al) which were surface-treated and electrodeposited. The results are shown in Table 1 (unit: mm).

Figure 2008088551
Figure 2008088551

(サイクル腐食試験(CCT))
実施例及び比較例で得られた試験板のエッジ・裏面をテープシールし、カッターでクロスカット疵(金属に達する疵)を入れ、以下の条件によりCCT試験を行った。
(Cycle corrosion test (CCT))
The edges and back surfaces of the test plates obtained in the examples and comparative examples were tape-sealed, and a cross-cut flaw (foil reaching the metal) was inserted with a cutter, and a CCT test was performed under the following conditions.

即ち、35℃、湿度95%に保たれた塩水噴霧試験器中で、35℃に保温した5%NaCl水溶液を2時間連続噴霧した。次いで60℃、湿度20から30%の条件下で4時間乾燥した。これを24時間の間に3回繰り返したものを1サイクルとし、200サイクルの後に塗膜の膨れ幅(両側)を測定した。同様の試験は、亜鉛めっき鋼板(GA)、高張力鋼板(HT)に表面処理を行い、電着塗装を施したものについても行った。結果を表2に示す(単位:mm)。   That is, a 5% NaCl aqueous solution kept at 35 ° C. was continuously sprayed for 2 hours in a salt spray tester kept at 35 ° C. and humidity 95%. Subsequently, it was dried for 4 hours under the conditions of 60 ° C. and humidity of 20 to 30%. This was repeated three times over 24 hours to make one cycle, and the swelling width (both sides) of the coating film was measured after 200 cycles. A similar test was performed on a galvanized steel sheet (GA) and a high-tensile steel sheet (HT) which were surface-treated and electrodeposited. The results are shown in Table 2 (unit: mm).

(SST)
35℃、5%NaCl水溶液を連続噴霧し、30日経過後の膨れ幅を測定(mm)し、エッジ部の錆発生状態を目視評価した。結果を表2に示す。
◎:錆なし
○:殆ど錆なし
△:ところどころに錆発生
×:多数錆発生
(SST)
35 ° C., 5% NaCl aqueous solution was continuously sprayed, the swelling width after 30 days was measured (mm), and the rust generation state of the edge portion was visually evaluated. The results are shown in Table 2.
◎: No rust ○: Almost no rust △: Rust is generated in some places ×: Many rust is generated

(腐食抵抗)
実施例及び比較例で得られた試験板について、「ポテンションスタットHZ−3000」(商品名、北斗電工社製)を用いて、5%NaCl水溶液で腐食抵抗の抵抗値を測定した。結果を表2に示す。
(Corrosion resistance)
About the test board obtained by the Example and the comparative example, the resistance value of the corrosion resistance was measured with 5% NaCl aqueous solution using "potentistat HZ-3000" (brand name, Hokuto Denko Co., Ltd. make). The results are shown in Table 2.

(一次湿潤)
実施例及び比較例で得られた試験板を、温度50℃湿度95%の雰囲気下に1時間放置し、錆面積の全体面積に対する割合(%)を測定した。結果を表2に示す。
(Primary wet)
The test plates obtained in Examples and Comparative Examples were left for 1 hour in an atmosphere having a temperature of 50 ° C. and a humidity of 95%, and the ratio (%) of the rust area to the entire area was measured. The results are shown in Table 2.

Figure 2008088551
Figure 2008088551

付きまわり性を評価する際に用いるボックスの一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the box used when evaluating throwing power. 付きまわり性の評価を模式的に示す図面である。It is drawing which shows typically evaluation of throwing power.

符号の説明Explanation of symbols

1 金属材料
2 金属材料
3 金属材料
4 金属材料
5 貫通穴
10 ボックス
20 電着塗装容器
21 対極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Metal material 2 Metal material 3 Metal material 4 Metal material 5 Through-hole 10 Box 20 Electrodeposition coating container 21 Counter electrode

Claims (16)

複数の曲部を有する金属基材上に、カチオン電着塗装前に、電着付きまわり性に優れた防錆皮膜を形成するための金属表面処理方法であって、
前記金属表面処理方法は、
ジルコニウムイオン及び/又はチタンイオンと、
密着性付与剤と、
前記カチオン電着塗装時の前記防錆皮膜中の成分の溶出を抑制する安定化剤と、を含有する、カチオン電着塗装前処理用の金属表面処理組成物を用いて、前記金属基材上に付きまわり性に優れた防錆皮膜を形成させることを特徴とする金属表面処理方法であり、
前記密着性付与剤は、(A)ケイ素含有化合物、(B)密着付与金属イオン、及び(C)密着付与樹脂からなる群から選択される少なくとも一種である金属表面処理方法。
A metal surface treatment method for forming a rust-preventive film with excellent electrodeposition-preventing property before cationic electrodeposition coating on a metal substrate having a plurality of curved portions,
The metal surface treatment method includes:
Zirconium ions and / or titanium ions;
An adhesion-imparting agent;
A stabilizer for suppressing elution of components in the rust-preventive coating during the cationic electrodeposition coating, and a metal surface treatment composition for pretreatment of the cationic electrodeposition coating on the metal substrate. It is a metal surface treatment method characterized by forming a rust preventive film excellent in throwing power,
The adhesion imparting agent is a metal surface treatment method that is at least one selected from the group consisting of (A) a silicon-containing compound, (B) an adhesion imparting metal ion, and (C) an adhesion imparting resin.
前記安定化剤は、ヒドロキシ酸、アミノ酸、アミノカルボン酸、芳香族酸、ホスホン酸化合物、スルホン酸化合物、及び多価アニオンからなる群から選択される少なくとも一種である、請求項1に記載の金属表面処理方法。   The metal according to claim 1, wherein the stabilizer is at least one selected from the group consisting of hydroxy acids, amino acids, aminocarboxylic acids, aromatic acids, phosphonic acid compounds, sulfonic acid compounds, and polyvalent anions. Surface treatment method. 前記アミノ酸は、アラニン、グリシン、グルタミン酸、アスパラギン酸、ヒスチジン、フェニルアラニン、プロリン、及びチロシン、並びにこれらの塩からなる群から選択される少なくとも一種である請求項2に記載の金属表面処理方法。   The metal surface treatment method according to claim 2, wherein the amino acid is at least one selected from the group consisting of alanine, glycine, glutamic acid, aspartic acid, histidine, phenylalanine, proline, tyrosine, and salts thereof. 前記アミノカルボン酸は、ジエチレントリアミン5酢酸(DTPA)、ヒドロキシエチルエチレンジアミン3酢酸(HEDTA)、トリエチレンテトラアミン6酢酸(TTHA)、1,3−プロパンジアミン4酢酸(PDTA)、1,3−ジアミノ−6−ヒドロキシプロパン4酢酸(DPTA−OH)、ヒドロキシエチルイミノ2酢酸(HIDA)、ジヒドロキシエチルグリシン(DHEG)、グリコールエーテルジアミン4酢酸(GEDTA)、ジカルボキシメチルグルタミン酸(CMGA)、及び(S,S)−エチレンジアミンジコハク酸(EDDS)、からなる群から選択される少なくとも一種である請求項2記載の金属表面処理方法。   The aminocarboxylic acid is diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA), hydroxyethylethylenediaminetriacetic acid (HEDTA), triethylenetetraaminehexaacetic acid (TTHA), 1,3-propanediaminetetraacetic acid (PDTA), 1,3-diamino- 6-hydroxypropanetetraacetic acid (DPTA-OH), hydroxyethyliminodiacetic acid (HIDA), dihydroxyethylglycine (DHEG), glycol ether diamine tetraacetic acid (GEDTA), dicarboxymethylglutamic acid (CMGA), and (S, S The metal surface treatment method according to claim 2, which is at least one selected from the group consisting of:) -ethylenediamine disuccinic acid (EDDS). 前記多価アニオンは、リン酸、縮合リン酸、ホスホン酸、リグニン、タンニン類、フェノール化合物、ポリアクリル酸、及び糖類からなる群から選択される少なくとも一種である請求項2に記載の金属表面処理方法。   The metal surface treatment according to claim 2, wherein the polyvalent anion is at least one selected from the group consisting of phosphoric acid, condensed phosphoric acid, phosphonic acid, lignin, tannins, phenolic compounds, polyacrylic acid, and sugars. Method. 前記(A)ケイ素含有化合物は、シリカ、ケイフッ化物、水溶性ケイ酸塩化合物、ケイ酸エステル類、アルキルシリケート類、及びシランカップリング剤からなる群から選択される少なくとも一種である請求項1から4のいずれかに記載の金属表面処理方法。   The (A) silicon-containing compound is at least one selected from the group consisting of silica, silicofluoride, water-soluble silicate compound, silicate ester, alkyl silicate, and silane coupling agent. 5. The metal surface treatment method according to any one of 4 above. 前記シランカップリング剤は、1分子中に少なくとも1つのアミノ基を有するアミノシラン及び前記アミノシランの加水分解重縮合物からなる群から選択される少なくとも一種であり、
前記金属表面処理組成物における前記ジルコニウムイオン及び/又はチタンイオンの合計含有量は、金属元素換算で10ppm以上10000ppm以下であり、
前記金属表面処理組成物中における前記アミノシラン及び/又は前記アミノシランの加水分解重縮合物の合計含有量は、ケイ素元素換算で1ppm以上2000ppm以下であり、
前記アミノシラン及び/又は前記アミノシランの加水分解重縮合物に含まれるケイ素元素の合計含有量に対する、ジルコニウム元素及び/又はチタン元素の合計含有量の比は、0.5以上500以下である請求項6に記載の金属表面処理方法。
The silane coupling agent is at least one selected from the group consisting of an aminosilane having at least one amino group in one molecule and a hydrolysis polycondensate of the aminosilane,
The total content of the zirconium ions and / or titanium ions in the metal surface treatment composition is 10 ppm or more and 10,000 ppm or less in terms of metal element,
The total content of the aminosilane and / or hydrolysis polycondensate of aminosilane in the metal surface treatment composition is 1 ppm or more and 2000 ppm or less in terms of silicon element,
The ratio of the total content of zirconium element and / or titanium element to the total content of silicon element contained in the aminosilane and / or hydrolyzed polycondensate of aminosilane is 0.5 or more and 500 or less. The metal surface treatment method as described in 2.
前記(B)密着付与金属イオンは、マグネシウム、亜鉛、カルシウム、アルミニウム、ガリウム、インジウム、銅、鉄、マンガン、ニッケル、コバルト、及び銀からなる群から選択される少なくとも一種の金属イオンである請求項1から7のいずれかに記載の金属表面処理方法。   The (B) adhesion imparting metal ion is at least one metal ion selected from the group consisting of magnesium, zinc, calcium, aluminum, gallium, indium, copper, iron, manganese, nickel, cobalt, and silver. The metal surface treatment method according to any one of 1 to 7. 前記(C)密着付与樹脂は、ポリアミン化合物、ブロック化イソシアネート化合物、及びメラミン樹脂からなる群から選択される少なくとも一種である請求項1から8のいずれかに記載の金属表面処理方法。   The metal surface treatment method according to claim 1, wherein the (C) adhesion imparting resin is at least one selected from the group consisting of a polyamine compound, a blocked isocyanate compound, and a melamine resin. 前記ポリアミン化合物は、少なくとも一部に下記化学式(1)、(2)、及び(3)で表される構成単位からなる群から選択される少なくとも一種を有するポリアミン化合物であり、前記ポリアミン化合物の質量に対する、ジルコニウム元素及び/又はチタン元素の合計含有量の比は、0.1以上100以下である請求項9に記載の金属表面処理方法。
Figure 2008088551
[式(3)中、Rは炭素数1から6のアルキレン基であり、Rは下記化学式(4)から(6)で表される置換基であり、Rはヒドロキシル基、炭素数1から6のアルコキシ基、又は、炭素数1から6のアルキル基である。]
Figure 2008088551
[式(6)中、Rは水素原子、炭素数1から6のアミノアルキル基、又は炭素数1から6のアルキル基であり、Rは、水素原子、又は炭素数1から6のアミノアルキル基である。]
The polyamine compound is a polyamine compound having at least one selected from the group consisting of structural units represented by the following chemical formulas (1), (2), and (3) at least partially, and the mass of the polyamine compound The metal surface treatment method according to claim 9, wherein the ratio of the total content of zirconium element and / or titanium element is 0.1 to 100.
Figure 2008088551
[In the formula (3), R 1 is an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, R 2 is a substituent represented by the following chemical formulas (4) to (6), R 3 is a hydroxyl group, An alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms; ]
Figure 2008088551
[In the formula (6), R 6 is a hydrogen atom, an aminoalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and R 7 is a hydrogen atom or an amino acid having 1 to 6 carbon atoms. It is an alkyl group. ]
前記安定化剤は還元性を有し、前記金属表面処理組成物の酸化還元電位(ORP)が450mV以下である、請求項1から10のいずれかに記載の金属表面処理方法。   11. The metal surface treatment method according to claim 1, wherein the stabilizer has a reducing property, and an oxidation-reduction potential (ORP) of the metal surface treatment composition is 450 mV or less. 更に、pHが1.5以上6.5以下である、請求項1から11のいずれかに記載の金属表面処理方法。   Furthermore, the metal surface treatment method in any one of Claim 1 to 11 whose pH is 1.5 or more and 6.5 or less. 更に、硝酸、亜硝酸、硫酸、亜硫酸、過硫酸、リン酸、塩酸、臭素酸、塩素酸、過酸化水素、HMnO、HVO、HWO、及びHMoO、並びにこれらの塩類からなる群より選択される少なくとも1種の酸化剤と、を含有する請求項1から12のいずれかに記載の金属表面処理方法。 Furthermore, nitric acid, nitrous acid, sulfuric acid, sulfurous acid, persulfuric acid, phosphoric acid, hydrochloric acid, bromic acid, chloric acid, hydrogen peroxide, HMnO 4 , HVO 3 , H 2 WO 4 , and H 2 MoO 4 , and salts thereof The metal surface treatment method according to any one of claims 1 to 12, comprising at least one oxidizing agent selected from the group consisting of: 複数の曲部を有する金属基材上に、カチオン電着塗装の前に電着付きまわり性に優れた防錆皮膜を形成するために、請求項1から13のいずれかに記載の金属表面処理方法に用いられる金属表面処理組成物。   The metal surface treatment according to any one of claims 1 to 13, in order to form a rust-preventive film having excellent electrodepositing property before cationic electrodeposition coating on a metal substrate having a plurality of curved portions. Metal surface treatment composition used in the method. 前記防錆皮膜は、前記金属基材から溶出して前記防錆皮膜に取り込まれ、且つ、前記防錆皮膜から金属イオンの溶出を防止する安定化剤により不溶化された金属元素を含み、請求項1から13のいずれかに記載の表面処理方法により形成される、カチオン電着塗装に用いられる電着塗料の付きまわり性に優れた複数の曲部を有する金属材料。   The rust preventive film contains a metal element eluted from the metal base material and taken into the rust preventive film, and insolubilized by a stabilizer that prevents elution of metal ions from the rust preventive film, A metal material having a plurality of curved portions excellent in throwing power of an electrodeposition paint used for cationic electrodeposition coating, which is formed by the surface treatment method according to any one of 1 to 13. 請求項1から13のいずれかに記載の金属表面処理方法により、前記金属基材上に電着塗料の付きまわり性に優れた防錆皮膜を形成させる金属表面処理工程と、
前記防錆皮膜が形成された前記金属基材上に、変性エポキシ樹脂及び硬化剤を含むカチオン電着塗料を電着塗装する電着塗装工程と、を有する、複数の曲部を有する金属基材の塗装方法。
A metal surface treatment step for forming a rust preventive film having excellent throwing power of the electrodeposition paint on the metal substrate by the metal surface treatment method according to any one of claims 1 to 13,
An electrodeposition coating step of electrodepositing a cationic electrodeposition coating containing a modified epoxy resin and a curing agent on the metal substrate on which the anticorrosive film is formed. Painting method.
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