JP2527344B2 - 塗装法 - Google Patents

塗装法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は塗装法とりわけ耐食性に優れた電着塗装品を
容易に安定して作る塗装法に関するものである。
〔従来の技術とその問題点〕 耐食性に優れた塗装品を得る方法として、金属を亜鉛
イオンとマンガンイオン及び/又はニッケルイオンを含
むリン酸亜鉛系化成処理液で処理して皮膜を形成し、水
洗後、カチオン電着塗装を行つて塗膜を形成し、加熱架
橋することは従来公知である。
この方法において、化成処理液中の亜鉛イオン量が多
くなると、マンガンイオン及び/又はニッケルイオンが
含有されていても皮膜の形成は容易であるが、皮膜の上
層部(素地から遠ざかる側)の組成はリン酸亜鉛が主体
となり、結晶状態も脆弱となる。このため、次工程でカ
チオン電着塗装を行うと、その電着時に皮膜境界付近の
pHが13程度のアルカリ性となり、アルカリに弱いリン酸
亜鉛が溶解して塩になるとともに、カチオン電着塗料が
電着されて塗膜を形成し、これを加熱架橋することにな
る。すなわち、溶解せずに残存した皮膜と塗膜の間にリ
ン酸亜鉛よりも更に脆弱な塩が介在することになり、塗
装品の耐食性性があまり良くならないという問題があ
る。
この対策として、化成処理液中の亜鉛イオン量を少な
くすることも行われている。この方法によれば確かに塗
装品の耐食性が向上する。しかし、亜鉛イオン量を少な
くすると、亜鉛イオンの助けにより皮膜化が容易になっ
ていたマンガンイオン及び/又はニッケルイオン含有化
成処理液による皮膜形成が著しく困難になる。これは特
に耐食性性に効果のあるマンガンイオン量が大になるほ
ど顕著である。
そこで従来では、化成処理液中の亜鉛イオン量を0.3g
/l程度を限界として、いかに皮膜形成を容易に安定化し
均一化するか腐心しており、ある程度の効果が得られた
との報告もなされている。しかしながら、需要者側の要
求は益々厳しさも増し、この程度の耐食性では満足され
ず、更に優れた耐食性を備えた塗装品の出現が望まれて
いるのが実情である。
なお、化成処理液の化成促進のため、亜硝酸ソーダを
使用することも普通に行われているが、亜硝酸ソーダの
亜硝酸イオンは化成促進剤として作用し分解するもの
の、ソーダイオンは皮膜形成に全く関与せずに残存す
る。このため、連続して皮膜形成を行うと、当然亜硝酸
ソーダもこれに合わせて追加装入されることから、ソー
ダイオンはさらに畜積し、亜鉛イオン、マンガンイオ
ン、ニッケルイオン等の重金属イオンは溶解しているこ
とができず、析出してスラッジとなる。この結果、化成
処理液中の亜鉛イオン量は、他の重金属イオンとともに
益々少なくなり、皮膜形成がさらに困難になる。この傾
向は、節水型の多段向流水洗を行う場合に更に顕著とな
る。
また、化成処理液を低温で処理して皮膜を形成する場
合も、化成を促進させる温度条件を利用できないため、
前記と同様な欠点が現われ、耐食性に優れた塗装品を作
ることが困難である。
さらに、カチオン電着塗装品に粉体塗装して加熱架橋
して増膜すると、予期に反して耐湿性が極めて悪くなる
という問題も解消されていない。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は前記のような問題点を解消するために研究し
て創案されたもので、その目的とするところは、亜鉛イ
オン量を任意に設定して耐食性に優れた塗装品を容易に
安定に作ることができる方法を提供することにある。
この目的を達成するため、本発明は発想を転換し、リ
ン酸亜鉛系処理液による化成皮膜の上層部を化成法によ
り故意に除去し、水洗、電着塗装、加熱架橋を行なうよ
うにしたものである。
すなわち本発明は、金属を亜鉛イオンとマンガンイオ
ン及び/又はニッケルイオンを含有するリン酸亜鉛系処
理液で処理して化成皮膜を形成したのち、pH2.5〜4.5、
濃度0.02〜3%の酸性リン酸水溶液を前記化成皮膜にス
プレーするかまたはデイップすることにより化成皮膜の
上層部のリン酸亜鉛を溶解除去してリン酸マンガンやり
ん酸ニッケルの多い下層のみを残存させ、水洗後、塗装
して塗膜を形成し、次いで加熱架橋することを特徴とす
るものである。
〔発明の実施の態様〕
以下本発明をさらに詳細に説明する。
金属を亜鉛イオンとマンガンイオン及び/又はニッケ
ルイオンを含有するリン酸亜鉛系処理液で処理して化成
皮膜を形成した場合、皮膜の下層部の耐食性は著しく大
きいが、皮膜上層部は前述のように亜鉛イオン量を少な
くしてもリン酸亜鉛が主体となつており、その結晶状態
が脆弱となることを避けられない。
本発明は、亜鉛イオンとマンガンイオン及び/又はニ
ッケルイオンを含有するリン酸亜鉛系処理液で処理して
化成皮膜を形成したのち、化成皮膜を水洗してカチオン
電着装置するのではなく、形成された化成皮膜を酸性リ
ン酸水溶液で処理するものである。
これにより、リン酸亜鉛、リン酸マンガン、リン酸ニ
ッケルが混在しているもののやはりリン酸亜鉛が主体と
なつている脆弱な皮膜上層部が溶解され、皮膜はリン酸
マンガン、リン酸ニッケルの多い耐食性の優れた成分と
なり、それとともに残存皮膜の表面はクサビ効果が大き
い微細な凹凸が増加する。
そしてこれにカチオン電着塗装するため、電着時に皮
膜が溶解する問題が著しく改善され、皮膜と塗膜の密着
性は極めて大となり、耐食性の著しく優れた塗装品とな
る。また、この塗装品に粉体塗装して加熱架橋したもの
の耐湿性も圧倒的に改善することができる。
本発明においては、皮膜形成後に、酸性リン酸水溶液
で皮膜上層部の脆弱なリン酸亜鉛を主体とする部分を溶
解除去し、所望の皮膜を残存させるため、化成処理液中
の亜鉛イオン量を任意に選択することができる。
すなわち、塗装品の耐食性を大にするのに、必ずしも
従来のように亜鉛イオン量を少なくする必要がなく、皮
膜が容易に安定して形成される量を使用することがで
き、これにより、マンガンイオン及び/又はニッケルイ
オンを多く含有させた塗装下地皮膜の形成と管理が容易
となる。しかも、節水型で実施すれば、溶解除去した亜
鉛イオン等も化成処理液に戻すことができるため、材料
ロスも防止できる。
本発明を更に詳述すると、まず、被処理物の金属は、
鋼材、亜鉛または亜鉛合金メッキ鋼材等が一般的であ
る。
化成処理液は、一般に、亜鉛イオン:0.4〜6g/l、マン
ガンイオン:0〜3g/l、ニッケルイオン:0〜3g/l、リン酸
イオン:5〜80g/l、フッ素イオン:0〜3g/l、亜硝酸イオ
ン:0.005〜0.7g/lを主成分とするものが適当である。
亜鉛イオンは0.4g/l以下では安定して皮膜を形成する
ことが難しく、6g/lを超えた量としても効果に差がな
く、経済的でない。
マンガンイオンとニッケルイオンは選択的かまたは併
用されるもので、耐食性の点から0〜3g/l好ましくは0.
05〜3g/lとする。ニッケルイオンは特にマンガンイオン
と併用されると効果が著しく大きくなるため、0.05〜3g
/lがより好ましい。
フッ素イオンも本発明による効果を大にするため0.05
〜3g/lがより好ましい。
化成処理液による処理温度は15〜60℃の広範囲とする
ことができ、特に20〜35℃の低温で効果が現われる。
次にリン酸亜鉛系処理液で処理して化成皮膜を形成し
た後に該皮膜を処理する酸性リン酸水溶液の酸性度は、
本発明の目的を達成できる範囲で任意であるが、pHでほ
ぼ2.5〜4.5、好ましくは3〜3.8である。
また、酸性リン酸水溶液の濃度は小さくても十分に効
果を現わすため、概ね0.02〜3%が適当である。これの
上限を超える濃度は必要以上に皮膜を溶解させ、また不
経済である。下限を下回る薄い濃度では、皮膜溶解速度
が遅くなる。
酸性リン酸水溶液による処理方法は任意であるが、ス
プレー法、デイップ法が一般的である。また、処理時間
は1〜180秒好ましくは3〜120秒である。
前記酸性リン酸水溶液による化成皮膜の上層部分の溶
解度合は、pH、濃度、処理時間、処理温度等の調整によ
り自由にコントロールできる。
なお、この処理により皮膜に錆が発生する恐れのある
時は、上記酸性リン酸水溶液に亜鉛イオン、ニッケルイ
オン、マンガンイオン等の重金属イオンとリン酸イオン
を、前記pHが維持される範囲で加えることにより防止で
きる。この成分とした場合、リン酸亜鉛を溶解するとと
もに、皮膜の補強作用にも行われる効果がある。しか
し、皮膜に多少の錆が発生しても素地の優れた耐食性に
は変化がないことは勿論である。
水洗工程、塗膜工程、加熱架橋工程の各条件は特に限
定がなく、常法に従って実施すればよいが、塗膜工程は
一般の電着塗装、特にカチオン電着塗装法が好ましい。
〔実 施 例〕
I.脱脂、水洗いして清浄にした鋼板を、表面調整剤水性
液:商品名S−1(株式会社ケミコート)0.1%を使用
して常温で60秒ディップ処理した後、下記成分組成をpH
3.2に調整した45℃の化成処理液に120秒ディップ処理し
て皮膜を形成した後、水洗した。
亜鉛イオン:2.5g/l マンガンイオン:0.6g/l ニッケルイオン:0.6g/l リン酸イオン:20g/l フッ素イオン:0.3g/l 硝酸イオン:0.5g/l 亜硝酸イオン:0.2g/l II.次いで、亜鉛イオン:0.3g/l、マンガンイオン:0.2g/
l、ニッケルイオン:0.3g/lにリン酸を加えて溶解し、水
で薄めてpHを3.3に調節した酸性水溶液で60秒スプレー
処理した。
III.次いで水洗した後、カチオン電着塗料:商品名パワ
ートップU−30(日本ペイント株式会社)で180V、3分
間電着し、水洗い後、170℃、20分間加熱架橋し、塗装
品Aを得た。
IV.比較のため、化成皮膜を形成した後、酸性リン酸水
溶液処理を行わないほか塗装品Aと同じ条件で塗装品A'
を得た。
この塗装品Aと塗装品A'について、常法により耐塩水
噴霧試験を1000時間行つた後、テープ剥離試験を行つた
結果、塗膜剥離幅(片側)は塗装品Aが1mm、塗装品A'
が3mmで、塗装品Aは塗装品A'に比し圧倒的に優れてい
た。
さらに、塗装品Aと塗装品A'にそれぞれ粉体塗料(商
品名タフロック、ロツクペイント株式会社製)を塗装
し、170℃、20分間加熱架橋し、塗装品B,B'を得た。
これら塗装品B,B'について耐温水浸漬試験(50℃、24
0時間)を行った後、二次密着性試験(ゴバン目試験:1m
m×1mm)を行った結果、塗装品Bは100/100、塗装品B'
は0/100であり、塗装品Bは塗装品B'に比し圧倒的に優
れていた。なお、100/100は全く剥離のない状態を示
し、0/100は完全に剥離した状態を示すものである。
〔発明の効果〕
以上説明した本発明によるときには、亜鉛イオンとマ
ンガンイオン及び/又はニッケルイオンを含有するリン
酸亜鉛系処理液で処理して形成した化成皮膜上層部のリ
ン酸亜鉛をpH2.5〜4.5、濃度0.02〜3%の酸性りん酸溶
液をスプレーまたはディップする化成的処理によって溶
解除去するため、リン酸マンガンやりん酸ニッケルの多
い下層を残存させるコントロールが容易であり、しか
も、被処理物に凹凸があるなど複雑な形状であっても被
処理物全体の化成皮膜上層部のリン酸亜鉛を均一に溶解
することができる。さらに、残存した下層皮膜上に細か
い穴があくため、この微細な穴に電着塗装が侵入するこ
とによりアンカー効果が得られ、皮膜と塗膜の密着性も
向上させることができるというすぐれた効果が得られ
る。
また、りん酸亜鉛を化成的に処理する方法であるた
め、ブラシやこれを駆動する手段も不要であって、設備
的にも簡単かつ安価とすることができるとともに、化成
一塗装ライン上で連続的に行うことができ、酸性りん酸
溶液を被膜化成槽に戻しても問題がないため廃液処理も
不要にすることが可能であり、薬剤ロスも少なくするこ
とができるというすぐれた効果が得られる。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−142871(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】金属を亜鉛イオンとマンガンイオン及び/
    又はニッケルイオンを含有するリン酸亜鉛系処理液で処
    理して化成皮膜を形成したのち、pH2.5〜4.5、濃度0.02
    〜3%の酸性リン酸水溶液を前記化成皮膜にスプレーす
    るかまたはデイップすることにより化成皮膜の上層部の
    リン酸亜鉛を溶解除去してリン酸マンガンやりん酸ニッ
    ケルの多い下層のみを残存させ、水洗後、塗装して塗膜
    を形成し、次いで加熱架橋することを特徴とする塗装
    法。
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