JP2013213211A - 金属保護コーティング剤、その使用、およびそれを使用する溶融めっき金属材料 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】水溶性ケイ酸塩、酸化シリコン充填剤、水溶性被膜形成樹脂、CH3Si〔ONC(CH3)CH2CH3〕3、および水を含有する原料混合物を均一に混合することによって得られる金属保護コーティング剤を提供する。さらに、その使用および溶融めっき金属材料を提供する。提供されるような金属保護コーティング剤によって形成された保護被膜は、顕著な耐食性、耐水性、耐熱性、および耐指紋性を有する。
【選択図】なし
Description
本出願は、2012年3月31日に出願された「Metal Protective Coating,the use thereof,and Hot−Dip Metallic Material」と題する中国特許出願第201210091770.2号の優先権を主張するものであり、なお、当該特許出願は、参照により明確にかつ全体的に本明細書に組み入れられる。
例えば、特許文献1では、不動態化液体が開示されており、これも、金属保護コーティング剤に属し、この場合、当該不動態化剤は、水溶性モリブデン化合物、ホウ酸、水溶性有機物質、およびシリカゾルを含有する水溶液であり、当該水溶性有機物質は、アルコールと有機カルボン酸との混合物である。
本発明の目的は、既存の金属保護コーティング剤材料によって形成された保護被膜の、耐食性、耐水性、耐熱性、および耐指紋性における欠点を克服することであり、高耐食性、高耐水性、高耐熱性、および高耐指紋性を有する保護被膜を形成することができる金属保護コーティング剤を提供することにある。
本発明はさらに、溶融めっき金属基材と当該溶融めっき金属基材に被着させたコーティング層とを含む溶融めっき金属材料であって、当該溶融めっき金属基材が、溶融めっき金属Zn基材および/または溶融めっき金属Al−Zn基材であり、当該コーティング層が、上述の金属保護コーティング剤の硬化生成物である、溶融めっき金属材料も提供する。
以下、本発明の実施形態について詳述する。ここに記述される実施形態は、本発明を記述し説明するためだけに提供されるのであって、本発明に対するいかなる制限としても見なされるものではないことは理解されるべきである。
ここで、酸化シリコン充填剤の適用量は、水溶性ケイ酸塩1pbwに対して、0.25〜2.2pbw、好ましくは0.6〜0.85pbwである。
ここで、固体物質において算出された水溶性被膜形成樹脂の適用量は、水溶性ケイ酸塩1pbwに対して、0.8〜6.8pbw、好ましくは2.1〜2.7pbwである。本明細書において、「固体物質」は、「固体物質の含有量」を算出し表す際に使用される固体物質と同じ定義を有し、すなわち、本明細書において、「固体物質」は、水溶性被膜形成樹脂から溶媒が除去された後に残る物質を意味する。
ここで、水の適用量は、水溶性ケイ酸塩1pbwに対して、10〜100pbw、好ましくは25〜40pbwである。
この場合、本発明により提供される金属保護コーティング剤において、酸化シリコン充填剤に対する特別な要件はなく、つまり、ケイ素充填剤は、任意の酸化シリコンベースの充填材料であり得、例えば、酸化シリコン充填剤は、ナノメートル二酸化シリコン粉末および/またはシリカゾルであり得、好ましくは、当該酸化シリコン充填剤は、10〜90nmの粒径を有するナノメートル二酸化シリコン粉末である。
本発明において提供される金属保護コーティング剤は、直接使用することができ、希釈する必要ない。
本発明はさらに、溶融めっき金属基材と当該溶融めっき金属基材に被着させたコーティング層とを含む溶融めっき金属材料であって、当該溶融めっき金属基材が、溶融めっき金属Zn基材および/または溶融めっき金属Al−Zn基材であり、当該コーティング層が、上述の金属保護コーティング剤の硬化生成物である、溶融めっき金属材料も提供する。
ここで、溶融めっきAl−Zn金属基材は、Al−Znめっきを有する金属基材であり、Al−Znめっきにおいて、Zn含有量は41.5〜43.5重量%であり、Al含有量は51.5〜55.0重量%である。当該AlーZnめっきは、Al−Znめっきにおいて通常使用される他の成分、例えばシリコンなども含有し得る。
ここで、乾燥方法は、熱風乾燥、誘導加熱、および赤外線照射加熱のうちの1種以上から選択することができる。
本発明において、特に明記されない限り、任意の液体または固体の体積は、標準大気圧下における20℃での体積を意味する。
実施例1
この実施例における金属保護コーティング剤を得るために、1pbwの水溶性ケイ酸塩(Na2SiO3、Baoding Runfeng Industry Co.,Ltd.から購入)、1.6pbwのCH3Si〔ONC(CH3)CH2CH3〕3(Hubei Power the Silicon and Fluorine Technology Co.,Ltd.から購入、モデルLMD−923に対応)、0.72pbwの酸化シリコン充填剤〔ナノメートル二酸化ケイ素粉末、GE(米国)から購入、RNS−E、平均粒径20nm〕、2.4pbw(固体物質において算出)の水溶性被膜形成樹脂〔水溶性シリコーン−アクリル被膜形成樹脂(Qingdao Xingguo Paint Co.,Ltd.から購入したシリコーン−アクリルエマルションTC−05、固形分48重量%)〕、および28pbwの水を、撹拌速度1,500rpmで撹拌することにより、均一な状態になるまで混合した。
この実施例における金属保護コーティング剤を得るために、1pbwの水溶性ケイ酸塩(K2SiO2、Baoding Runfeng Industry Co.,Ltd.から購入)、1.4pbwのCH3Si〔ONC(CH3)CH2CH3〕3(Hubei Power the Silicon and Fluorine Technology Co.,Ltd.から購入、モデルLMD−923に対応)、0.6pbwの酸化シリコン充填剤〔ナノメートル二酸化シリコン粉末、GE(米国)から購入、RNS−E、平均粒径20nm〕、2.1pbw(固体物質において算出)の水溶性被膜形成樹脂〔水溶性アクリル被膜形成樹脂Guangzhou Oupeng Chemical Co.,Ltd.から購入したアクリル樹脂A−3418)〕、および25pbwの水を、撹拌速度1,500rpmで撹拌することにより、均一な状態になるまで混合した。
この実施例における金属保護コーティング剤を得るために、1pbwの水溶性ケイ酸塩(Na2SiO3、Baoding Runfeng Industry Co.,Ltd.から購入)、0.7pbwの促進剤(カルボキシエチルセルロース)、1.8pbwのCH3Si〔ONC(CH3)CH2CH3〕3(Hubei Power the Silicon and Fluorine Technology Co.,Ltd.から購入、モデルLMD−923に対応)、0.85pbwの酸化シリコン充填剤(30重量%のシリカゾル、固体物質において算出)、2.7pbw(固体物質において算出)の水溶性被膜形成樹脂〔水溶性ポリウレタン被膜形成樹脂(Fujian Jinjiang Jianhua Co.,Ltd.から購入したポリウレタン樹脂812)〕、および40pbwの水を、撹拌速度1,500rpmで撹拌することにより、均一な状態になるまで混合した。
この実施例における金属保護コーティング剤を得るために、1pbwの水溶性ケイ酸塩(Na2SiO3、Baoding Runfeng Industry Co.,Ltd.から購入)、0.6pbwのCH3Si〔ONC(CH3)CH2CH3〕3(Hubei Power the Silicon and Fluorine Technology Co.,Ltd.から購入、モデルLMD−923に対応)、2.1pbwの酸化シリコン充填剤〔ナノメートル二酸化シリコン粉末、GE(米国)から購入、RNS−E、平均粒径20nm〕、6.5pbw(固体物質において算出)の水溶性被膜形成樹脂〔水溶性シリコーン−アクリル被膜形成樹脂(Qingdao Xingguo Paint Co.,Ltd.から購入したシリコーン−アクリルエマルションTC−05、固形分48重量%)〕、および90pbwの水を、撹拌速度1,500rpmで撹拌することにより、均一な状態になるまで混合した。
この実施例における金属保護コーティング剤を得るために、1pbwの水溶性ケイ酸塩(Na2SiO3、Baoding Runfeng Industry Co.,Ltd.から購入)、4.5pbwのCH3Si〔ONC(CH3)CH2CH3〕3(Hubei Power the Silicon and Fluorine Technology Co.,Ltd.から購入、モデルLMD−923に対応)、0.3pbwの酸化シリコン充填剤(ナノメートル二酸化シリコン粉末、GE(米国)から購入、RNS−E、平均粒径20nm)、1.0pbw(固体物質において算出)の水溶性被膜形成樹脂〔水溶性シリコーン−アクリル被膜形成樹脂(Qingdao Xingguo Paint Co.,Ltd.から購入したシリコーン−アクリルエマルションTC−05、固形分48重量%)〕、および15pbwの水を、撹拌速度1,500rpmで撹拌することにより、均一な状態になるまで混合した。
以下の違い:水溶性スチレン−アクリル被膜形成樹脂(スチレン−アクリルエマルションxy−108b、Guangzhou Chaolong Chemical Technology Co.,Ltd.から購入)を水溶性被膜形成樹脂として使用すること以外、実施例1と同じ方法で金属保護コーティング剤を製造した。
以下の違い:水溶性エポキシ被膜形成樹脂(エポキシ樹脂BH620、Dongguan Heima Chemical Co.,Ltd.から購入)を水溶性被膜形成樹脂として使用すること以外、実施例1と同じ方法で金属保護コーティング剤を製造した。
以下の違い:水溶性ポリエステル被膜形成樹脂(水溶性ポリエステルPE−10030−P、Jiangsu Yancheng Juke Chemical Co.,Ltd.から購入)を水溶性被膜形成樹脂として使用すること以外、実施例1と同じ方法で金属保護コーティング剤を製造した。
以下の違い:CH3Si〔ONC(CH3)CH2CH3〕3をアミノプロピルトリエトキシシラン(Hubei Power the Silicon and Fluorine Technology Co.,Ltd.から購入、モデルLMD−1100に対応)で置き換えること以外、実施例1と同じ方法で金属保護コーティング剤を製造した。
比較例2
以下の違い:水溶性ケイ酸塩を加えないこと以外、実施例1と同じ方法で金属保護コーティング剤を製造した。
比較例3
以下の違い:酸化シリコン充填剤を加えないこと以外、実施例1と同じ方法で金属保護コーティング剤を製造した。
実施例1〜8において得られた金属保護コーティング剤および比較例1〜3において得られた金属保護コーティング剤を、それぞれZnめっき鋼板(モデルDX54D、Pangang Group Panzhihua Vanadium & Titanium Co.,Ltd.から購入、Znめっき中においてZnは95重量%)に塗工し、90〜110℃において熱風乾燥によって2秒間乾燥させ、処理済みのZnめっき鋼板1〜11を得た。ここで、金属保護コーティング剤の適用量は、Znめっき鋼板1〜11のコーティング層の厚さが0.8μmとなるように適切に決定した。コーティング層の厚さは、XRF装置(X−RAY蛍光分光計)により測定した値である。
実施例1〜8において得られた金属保護コーティング剤材料および比較例1〜3において得られた金属保護コーティング剤材料を、それぞれAl−Znめっき鋼板(モデルDX51D+AZ、Pangang Group Panzhihua Vanadium & Titanium Co.,Ltd.から購入、Al−Znめっき中においてZnは42.5重量%およびAlは52.3重量%)に塗工し、90〜110℃において熱風乾燥によって2秒間乾燥させ、処理済みのAl−Znめっき鋼板1〜11を得た。この場合、金属保護コーティング剤の適用量は、Al−Znめっき鋼板1〜11のコーティング層の厚さが0.8μmとなるように適切に決定した。コーティング層の厚さは、XRF装置(X−RAY蛍光分光計)により測定した値である。
GB/T10125−1997に従って中性塩水噴霧試験を実施し、Znめっき鋼板1〜11およびAl−Znめっき鋼板1〜11の耐食性能を測定した。当該鋼板を、判定基準「96時間の塩水噴霧試験後の腐食面積の割合<20%」に従って、許容可能として評価した。
以下の方法により、Znめっき鋼板1〜11およびAl−Znめっき鋼板1〜11の耐水性能を測定した。
水平に位置したZnめっき鋼板1〜11およびAl−Znめっき鋼板1〜11の表面上におよそ2mlの熱湯を滴加し、当該鋼板を24時間自然乾燥させ、水滴を落とした部分に3M製の粘着テープを貼り、当該粘着テープを剥がして、汚痕を数え、粘着テープ上の1平方センチメートルあたりの汚痕の数により被膜の耐水性能を判断した。汚痕が多いほど、耐水性が乏しい。
Znめっき鉄鋼シート1〜11およびAl−Znめっき鋼板1〜11を、熱風炉に装入して、300℃で20分間ベーク処理し、次いで、それらを取り出し、コーティング表面上に形態変化があるかどうかを点検し、比色計によりベーク処理前後のΔL(輝度の変化)、Δa(赤および緑味の変化)、およびΔb(黄および青味の変化)を測定し、ΔE(色収差)=(ΔL2+Δa2+Δb2)1/2を算出した。ΔEが小さいほど、コーティング剤の耐熱性能は高い。
試験結果を表1に示す。
さらに、1重量部の水溶性ケイ酸塩に対して、CH3Si〔ONC(CH3)CH2CH3〕3の適用量が1.4〜1.8重量部であり、酸化シリコン充填剤の適用量が0.6〜0.85重量部であり、固体物質において算出された水溶性被膜形成樹脂の適用量が2.1〜2.7重量部であり、および水の適用量が25〜40重量部である好ましい例では、金属保護コーティング剤によって形成された保護被膜の耐食性、耐水性、耐熱性、および耐指紋性は、さらに向上し得る。
Claims (10)
- 水溶性ケイ酸塩、酸化シリコン充填剤、水溶性被膜形成樹脂、CH3Si〔ONC(CH3)CH2CH3〕3、および水を含有する原料混合物を均一に混合することによって得られる金属保護コーティング剤。
- 1重量部の水溶性ケイ酸塩に対して、CH3Si〔ONC(CH3)CH2CH3〕3の適用量が0.5〜4.5重量部であり、前記酸化シリコン充填剤の適用量が0.25〜2.2重量部であり、固体物質において算出された前記水溶性被膜形成樹脂の適用量が0.8〜6.8重量部であり、および水の適用量が10〜100重量部である請求項1に記載の金属保護コーティング剤。
- 1重量部の水溶性ケイ酸塩に対して、CH3Si〔ONC(CH3)CH2CH3〕3の適用量が1.4〜1.8重量部であり、前記酸化シリコン充填剤の適用量が0.6〜0.85重量部であり、固体物質において算出された前記水溶性被膜形成樹脂の適用量が2.1〜2.7重量部であり、および水の適用量が25〜40重量部である請求項2に記載の金属保護コーティング剤。
- 前記水溶性ケイ酸塩がケイ酸ナトリウムおよび/またはケイ酸カリウムである請求項1〜3のいずれか一項に記載の金属保護コーティング剤。
- 前記酸化シリコン充填剤が二酸化シリコンナノ粉末および/またはシリカゾルである請求項1〜3のいずれか一項に記載の金属保護コーティング剤。
- 前記水溶性被膜形成樹脂が、水溶性ポリエステル被膜形成樹脂、水溶性スチレン−アクリル被膜形成樹脂、水溶性エポキシ被膜形成樹脂、水溶性ポリウレタン被膜形成樹脂、水溶性シリコーン−アクリル被膜形成樹脂、水溶性アクリル被膜形成樹脂、および水溶性フルオロカーボン被膜形成樹脂からなる群より選択される少なくとも1種である請求項1〜3のいずれか一項に記載の金属保護コーティング剤。
- さらに、染料、顔料、分散剤、および消泡剤のうちの1種以上を含む請求項1〜3のいずれか一項に記載の金属保護コーティング剤。
- 金属材料の製造における、請求項1〜7のいずれか一項に記載の金属保護コーティング剤の使用。
- 溶融めっき金属基材と該溶融めっき金属基材に被着させたコーティング層とを含み、該溶融めっき金属基材が、溶融めっき金属Zn基材および/または溶融めっき金属Al−Zn基材であり、該コーティング層が、請求項1〜7のいずれか一項に記載の金属保護コーティング剤の硬化生成物である溶融めっき金属材料。
- 前記コーティング層の厚さが0.1〜1μmである請求項9に記載の溶融めっき金属材料。
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