JP2953658B1 - 表面処理金属板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 クロメート処理を行わずに、耐食性に優れた
表面処理金属板およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 金属板またはめっき金属板に表面処理皮
膜が形成されている表面処理金属板であって、前記表面
処理皮膜は、ＳｉとＬｉをＳｉ／Ｌｉ（モル比）が３６
〜６６となるように有していると共に、実質的にＣｒを
有していない表面処理金属板である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クロメート処理を
施さなくても良好な耐食性を示す皮膜が形成された表面
処理金属板に関し、さらに詳しくは、耐食性と共に、潤
滑性、耐疵付き性、耐指紋性、塗装性（塗膜密着性）等
においても優れた特性を示す表面処理金属板およびその
製造方法に関するものである。本発明の表面処理金属板
は、家庭用電気製品や建材等、自動車部品等の分野に適
用することができる。

【０００２】

【従来の技術】家庭用電気製品の部品に用いられる材料
としては、電気Ｚｎめっき鋼板および溶融Ｚｎめっき鋼
板等のＺｎ系めっき鋼板や、より一層の耐食性及び塗料
を塗布した場合の塗膜の密着性（以下「塗装性」とい
う）の向上を目的として、Ｚｎめっき鋼板上にクロメー
ト処理やりん酸塩処理等の化成処理を施した表面処理鋼
板が多く用いられている。

【０００３】しかしながら、クロメート処理に用いられ
る処理液中にはＣｒなどの有毒金属およびイオンが含ま
れており、無害化対策を行っていても、地下水や土壌を
汚染する可能性が皆無ではないという問題があった。

【０００４】こういった観点から、クロメート処理以外
の表面処理法が提案されている。例えば、特公昭５３−
４７７７４号には、正リン酸、アルミ系ゾル、金属系ヒ
ドロゾルを含む処理液で処理する方法が、特公昭５８−
３１３９０号には、水ガラスやケイ酸ソーダとピラゾー
ルを含む処理液で処理する方法が、また特開平４−２９
３７８９号にはシリケートコーティングを行う方法が開
示されている。しかしながら、これらの方法で形成され
た皮膜は、耐食性が不充分であったり、塗装性が悪かっ
たり、耐疵付き性に劣るなどの問題があり、さらなる改
善が嘱望されていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明では、ク
ロメート処理を行わないことを大前提としてこのクロメ
ート処理に代替可能な表面処理方法を確立して、耐食
性、耐疵付き性、塗装性等の各種特性に優れた皮膜を有
する表面処理金属板およびその製造方法を提供すること
を課題として掲げた。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明の表面処
理金属板は、 金属板またはめっき金属板に表面処理皮
膜が形成されている表面処理金属板であって、前記表面
処理皮膜は、ＳｉとＬｉをＳｉ／Ｌｉ（モル比）が３６
〜６６となるように有していると共に、実質的にＣｒを
有していないところに要旨を有する。

【０００７】表面処理皮膜が、有機樹脂、Ｓｉ系無機化
合物およびＬｉ系無機化合物を構成成分として含む有機
・無機複合皮膜であること、さらにシランカップリング
剤を構成成分として含むものであること、あるいはさら
に固体潤滑剤を構成成分として含むものであることは、
いずれも本発明の好ましい実施態様である。

【０００８】上記表面処理皮膜の付着量は、Ｓｉ換算で
０．０２〜０．６ｇ／ｍ² であることが好ましい。ま
た、表面処理皮膜の上に、さらに、有機樹脂を主成分と
する樹脂コーティングが施されている形態の表面処理金
属板、本発明に含まれる。このとき、樹脂コーティング
膜中にシリカがＳｉＯ₂ として３〜３０重量％含まれて
いることが好ましく、耐食性が一層向上する。

【０００９】本発明の表面処理金属板を製造する方法
は、金属板またはめっき金属板に、クロメート処理を施
すことなく、Ｓｉ系無機化合物およびＬｉ系無機化合物
をＳｉ／Ｌｉ（モル比）が３６〜６６となるように含有
する処理溶液を直接塗布し、次いで乾燥して表面処理皮
膜を形成するところに要旨を有する。

【００１０】Ｓｉ系無機化合物としてコロイダルシリカ
を用い、Ｌｉ系無機化合物としてリチウムシリケートを
用い、塗布後の乾燥温度を２００℃以下とすると、皮膜
物性が向上するため好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の表面処理金属板にはクロ
メート処理膜は形成されていないが、反応型クロメート
処理金属板と同等以上の耐食性を示すものである。ま
た、表面処理皮膜の上に樹脂コーティングを施したタイ
プでは塗布型クロメート処理金属板と同等以上の高耐食
性を示す。以下、詳細に説明する。

【００１２】まず本発明の表面処理皮膜が形成される金
属板またはめっき金属板とは、特に限定されず、鋼板、
ステンレス鋼板、アルミ板、アルミ合金板、チタン板等
の金属板、あるいはこれらに単一金属または各種合金の
めっきを施したものを用いることができる。耐食性の観
点からはめっき金属板を用いる方が好ましく、Ｚｎめっ
き鋼板やＺｎ合金めっき鋼板が汎用されているので、こ
れらを用いるとよい。もちろんめっき方法は特に限定さ
れない。

【００１３】本発明の表面処理皮膜の必須成分は、Ｓｉ
とＬｉである。皮膜中では、両者の比：Ｓｉ／Ｌｉ（モ
ル比）が３６〜６６となるように存在していなければな
らない。また、皮膜には、実質的にＣｒが含まれていな
いことも必要である。

【００１４】皮膜中のＳｉとＬｉの比の制御は、後述す
る表面処理皮膜形成用処理液（以下処理液と省略する）
中に配合するＳｉ系無機化合物とＬｉ系無機化合物の量
を調整することによって行う。また、Ｃｒは、クロメー
ト処理を行わないため、本発明の皮膜に含まれてくるは
ずがないが、金属板中またはめっき層中に不可避不純物
として含まれていたＣｒが表面処理皮膜中に移動してく
る可能性があるので、このような場合に皮膜からＣｒが
検出されたとしても、本発明の範囲からはずれるもので
はない。「実質的にＣｒが含まれていない」とはこの意
味である。

【００１５】皮膜中のＳｉ、Ｌｉ、Ｃｒ等の定量分析法
は、特に限定されないが、例えば、蛍光Ｘ線分析法を用
いることができる。このとき、表面処理皮膜が付いたま
まの表面処理金属板試料について各元素の定量分析を行
うと共に、この試料を濃塩酸（例えば、５０％水溶液）
に浸漬して金属板から皮膜を溶解剥離させて得られる金
属板のみについても定量分析も行い、両者の差から、皮
膜中の元素の量を割り出すことが必要である。めっき金
属板の場合は、塩酸の濃度や浸漬時間を調製して剥離す
る部分を変えることにより、表面処理皮膜とめっき層と
金属板の各部分における定量が可能である。蛍光Ｘ線分
析には、例えば、島津製作所製のMULTI-CHANNEL X-RAY
FLUORESCENCE SPECTROMETER 「ＭＦＸ−２１００」を用
いることができ、測定誤差±３ｍｇ／ｍ² レベルで定量
分析を行うことができる。

【００１６】Ｓｉは、皮膜中で、吸着水やシラノール基
としての−ＯＨを有し、かつ、ある程度移動可能な状態
で存在しているものと、４個の酸素原子と共有結合して
完全にガラス状で移動不可能な状態で存在しているもの
とがあり、皮膜に疵が入ったときに、移動可能なＳｉが
疵部に移動して皮膜の修復を行い、疵の広がりを防御す
るために、耐食性が発揮されるのではないかと考えられ
る。この観点から、Ｓｉとしては、吸着水やＯＨ基を有
するシリカを皮膜中に存在させることが好ましく、完全
結晶化したＳｉＯ₂ は好ましくない。処理液としての使
いやすさからは、Ｓｉ系無機化合物のうち、いわゆるコ
ロイダルシリカが好適に用いられるが、その他のシリカ
も使用可能である。

【００１７】一方、Ｌｉは、Ｓｉの皮膜化を助ける働き
を有する。しかし、Ｌｉが多くなると、Ｌｉ成分が皮膜
から溶出しやすくなって皮膜の耐水性が低下する。ま
た、上記した皮膜の自己修復に必要なＳｉが、結果的に
少なくなるため、本発明では、Ｓｉ／Ｌｉ（ＳｉとＬｉ
のモル比）の下限を３６とした。逆に、Ｓｉが多すぎる
と、後述する有機樹脂の助けを借りても皮膜形成性が悪
化して、耐食性のある緻密な皮膜を作ることができなく
なると共に、形成された皮膜に亀裂が生じやすく、疵付
きやすくなる。また、Ｓｉ分が多いと、処理液の金属板
に対する濡れ性が低下し、金属板に塗布した処理液がは
じかれやすくなって、形成される皮膜の基材密着性が悪
化するデメリットもある。従って、Ｓｉ／Ｌｉの上限は
６６とする。より好ましいＳｉ／Ｌｉの下限は４４、上
限は６０である。皮膜中にＬｉを存在させるためには、
処理液中にリチウムシリケートを加えればよい。なお、
リチウムシリケートに由来するＳｉも皮膜中のＳｉとし
てカウントされるので、Ｓｉ／Ｌｉが上記最適範囲には
いるようにリチウムシリケート量を調整するとよい。

【００１８】表面処理皮膜は、無機成分であるＳｉおよ
びＬｉからのみ形成することもできるが、造膜性、皮膜
の耐疵付き性、耐指紋性、必要により表面処理皮膜の上
に形成される樹脂コーティングとの密着性を考慮する
と、有機樹脂バインダーを用いて、有機・無機複合皮膜
とすることが好ましい。有機・無機複合皮膜とすること
により、均一な皮膜が形成されるので、耐食性を向上さ
せることにもなる。さらに、Ｌｉ成分による皮膜の耐水
性低下を補う効果も発揮する。

【００１９】本発明に用いられる有機樹脂としては、ウ
レタン系樹脂、エポキシ樹脂、アクリル系樹脂、ポリエ
チレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂、ポリス
チレン等のスチレン系樹脂、ポリエステルあるいはこれ
らの共重合物や変成物等、塗料用として公知の樹脂であ
ればいずれも使用可能である。中でも、ウレタン系樹
脂、アクリル系樹脂、これらの変性樹脂等が、皮膜特性
の点から好ましく用いられる。Ｓｉ系無機化合物および
Ｌｉ系無機化合物と混合して処理液とする観点から、有
機樹脂はエマルジョンタイプのものを用いることが好ま
しい。また、これらの樹脂に組み合わせることが知られ
ている公知の架橋剤を添加してもよい。樹脂中のポリマ
ー鎖同士を架橋することにより緻密な皮膜が形成される
ので、耐食性や皮膜硬度の向上を図ることができる。

【００２０】有機樹脂の含有量は、皮膜中の量として８
重量％以上が好ましく、より好ましくは１０重量％以
上、特に好ましくは１５重量％以上である。また含有量
の上限は３３重量％以下が好ましく、より好ましくは３
０重量％以下、特に好ましくは２５重量％以下である。
有機樹脂の含有量が８重量％未満の場合には、有機樹脂
添加による造膜性や皮膜特性の改善効果が不充分とな
る。一方、有機樹脂の含有量が３３重量％を上回る場合
には、無機成分が減少することとなり、皮膜の耐食性が
発現しない。

【００２１】表面処理皮膜が有機・無機複合皮膜である
ときは、さらにシランカップリング剤を加えることが好
ましい。有機樹脂と、Ｓｉ系無機化合物およびＬｉ系無
機化合物が、シランカップリング剤を介して結合するの
で、緻密な耐食性に優れた皮膜を形成するからである。
金属板あるいはめっき層に対して結合することにより、
密着性の向上効果も発揮する。

【００２２】本発明に用いられるシランカップリング剤
は、特に限定されず、いずれも使用できる。ただし、シ
ランカップリング剤は加水分解をしてシラノール基を生
成する際に、アルコールが生成して、造膜性に悪影響を
及ぼすことがあるので、シランカップリング剤中のアル
コキシ基がメトキシ基やエトキシ基であるものを選択す
ることが好ましい。加水分解後にメタノール・エタノー
ル等の低沸点のアルコールが生成して、アルコールの揮
散を速やかに行えるからである。また、水溶液中での分
散性や相溶性等の観点からは、エポキシ基やアミノ基を
有するシランカップリング剤を用いることが好ましい。
好ましいシランカップリング剤の具体例として、γ−グ
リシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシド
キシプロピルメチルジメトキシシラン、β−（３、４−
エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、
γ−アミノプロピルトリエトキシシランなどが挙げられ
る。

【００２３】シランカップリング剤の皮膜中での量は、
０．８〜１７．０重量％が好ましい。０．８重量％未満
では、有機・無機複合皮膜の複合化（結合化）効果が発
揮されにくい。一方、１７．０重量％を超えると、Ｓｉ
系無機化合物とシランカップリング剤との加水分解反応
の急激な進行によって、処理液の安定性が低下して、処
理液の塗装作業ができなくなるからである。なお、本発
明では、皮膜中のＳｉとしてシランカップリング剤に由
来するＳｉもカウントするものとする。従って、シラン
カップリング剤が多すぎると、前記したＳｉ／Ｌｉの最
適範囲にするためには、Ｓｉ系無機化合物の量が減少
し、耐食性が低下することがあるため好ましくない。

【００２４】本発明の表面処理皮膜には、固体潤滑剤を
含めることもできる。表面処理皮膜を表面処理金属板の
最表面として使用する場合、すなわち、表面処理皮膜状
に他の樹脂コーティングを施さずにしようする場合に
は、皮膜の潤滑性を改善して、疵付きを防止することが
好ましいからである。他の層をコーティングする場合に
は、固体潤滑剤は入れなくてもよい。

【００２５】本発明に用いることのできる固体潤滑剤と
しては、ポリエチレンワックス、酸化ポリエチレンワッ
クス、酸化ポリプロピレンワックス、カルナバワック
ス、パラフィンワックス、モンタン酸ワックス、ライス
ワックス、テフロンワックス（四フッ化エチレンワック
ス）、二硫化モリブデン、二硫化炭素、グラファイト等
が例示でき、これらの固体潤滑剤の中から１種又は２種
以上を任意に選択すればよい。処理液中での分散状態や
潤滑性能を考慮すると、ワックスタイプの潤滑剤、特に
ポリエチレンワックス、酸化ポリエチレンワックスを用
いて、水分散型ワックスの状態で処理液に添加すること
が推奨される。

【００２６】上記固体潤滑剤は、皮膜中０．２０重量％
以上、より好ましくは０．２５重量％以上で、２．８重
量％以下、より好ましくは１．５重量％以下とする。
０．２０重量％未満では、潤滑性や耐疵付き性の改善効
果が発現しない。一方、２．８重量％を超えると、造膜
性が低下して、結果として形成される皮膜の耐食性が悪
くなる傾向がある。

【００２７】固体潤滑剤は、その粒径が０．１〜１．０
μｍであることが好ましい。固体潤滑剤の粒径が０．１
μｍ未満では皮膜中に潤滑剤が埋もれてしまい満足でき
る性能が得られないことがある。一方１．０μｍを超え
る粒径のものは、処理液中における均一分散性や液安定
性が悪くなるので、塗布作業性が低下する。

【００２８】本発明の表面処理皮膜の厚みは特に限定さ
れない。皮膜の厚みよりも、自己修復作用を有するＳｉ
がどれだけ皮膜に含まれているかが、耐食性に影響を及
ぼすためである。この観点から考慮すると、表面処理皮
膜の付着量の好ましい範囲は、Ｓｉ換算で０．０２〜
０．６ｇ／ｍ² である。Ｓｉ付着量が少ないと耐食性が
発現せず、皮膜としても薄すぎて耐疵付き性等の特性が
悪化する。しかし、Ｓｉ付着量が多くなると、造膜性の
悪化に伴い耐食性が次第に低下する。また、塗装性も低
下するため好ましくない。

【００２９】本発明の表面処理金属板は、Ｓｉ系無機化
合物およびＬｉ系無機化合物をＳｉ／Ｌｉ（モル比）が
３６〜６６となるように含有する処理溶液を、金属板ま
たはめっき金属板に直接塗布し、次いで乾燥して表面処
理皮膜を形成することにより製造することができる。こ
のとき、クロメート処理を施してはいけない。本発明の
目的から逸脱するからである。

【００３０】塗布工程では、２００℃以下で乾燥を行う
ことが好ましい。乾燥温度が２００℃を超えると、４個
の酸素原子と共有結合して完全にガラス状で移動不可能
な状態で存在しているＳｉが増えて、移動可能な状態で
存在しているＳｉが減少し、皮膜の自己修復作用が発現
しなくなることが見出されたからである。この意味で、
１５０℃以下とすることがさらに好ましい。処理液の塗
布方法は限定されるものではなく、ロールコーター法、
ナイフコーター法、スプレー法等の公知の塗布方法の中
から任意に選択すればよい。

【００３１】本発明の表面処理金属板には、用途に応じ
て樹脂コーティングを施すこともできる。樹脂コーティ
ングは、特に、塗布型クロメート処理と同等以上の耐食
性が要求される場合に有用である。また、耐指紋性や塗
装性を向上させる効果もある。このような効果を発揮さ
せるためには、樹脂コーティング膜の付着量を、０．２
〜２．５ｇ／ｍ² とすることが好ましい。付着量が少な
いと、上記効果が発現せず、多すぎると耐疵付き性が悪
化することがある。

【００３２】樹脂コーティングの材料は、前記バインダ
ー用の有機樹脂として例示したものがいずれも使用でき
る。なお、表面処理皮膜に使用した樹脂と、この樹脂コ
ーティングに使用する樹脂は同種でも異種でも構わな
い。

【００３３】樹脂コーティング層には、耐食性の向上の
ために、コロイダルシリカを加えることが好ましい。Ｓ
ｉＯ₂ 換算で、皮膜中に３〜３０重量％含ませるとよ
い。少ないと、耐疵付き性、耐食性が発現せず、多すぎ
ると耐食性や皮膜特性が低下する。また、表面処理皮膜
のときと同様に、固体潤滑剤を添加することも好ましい
手段である。樹脂コーティング膜の潤滑性を改善して、
疵付きを防止することができるからである。好ましく用
いられる固体潤滑剤は、前記例示の通りである。適正使
用量は、皮膜中の量として、１〜２０重量％である。少
ないと潤滑性改善効果が見られず、多すぎると耐食性や
塗装性が低下する。

【００３４】

【実施例】以下実施例によって本発明をさらに詳述する
が、下記実施例は本発明を制限するものではなく、本発
明の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施することはすべて
本願発明に含まれる。

【００３５】〔試験方法〕下記実施例で用いた試験方法
は下記の通りである。

【００３６】（１）耐食性 平板−１ 裏側とエッジをシールした平板の供試材について、ＪＩ
Ｓ Ｚ２３７１に規定された塩水噴霧試験を実施し、４
８時間後の白錆の発生率で耐食性を評価した。評価基準
を以下に示す。 ◎：白錆なし ○：白錆発生面積５％未満 △：白錆発生面積５％以上２５％未満 ×：白錆発生面積２５％以上

【００３７】平板−２ 平板−１と同様にして塩水噴霧試験を実施したときの１
６８時間後の白錆の発生率で耐食性を評価した。評価基
準も平板−１と同じである。

【００３８】クロスカット−１ 裏側とエッジをシールした平板の供試材について、カッ
ターナイフでクロスカットを入れ、平板−１と同様にし
て塩水噴霧試験を実施し、２４時間後の白錆の発生率で
耐食性を評価した。評価基準を以下に示す。 ◎：白錆なし ○：白錆発生面積５％未満 △：白錆発生面積５％以上２５％未満 ×：全面に白錆発生

【００３９】クロスカット−２ クロスカット−１と同様にして塩水噴霧試験を実施した
ときの７２時間後の白錆の発生率で耐食性を評価した。
評価基準もクロスカット−１と同じである。

【００４０】（２）潤滑性 摺動試験装置を用いて、加圧力４６ｋｇｆ／ｃｍ² 、引
き抜き速度３００ｍｍ／分で引き抜き試験を行ったとき
の引き抜き荷重を測定し、この引き抜き荷重と加圧力か
ら測定面の動摩擦係数を算出した。測定は供試材の両面
について行い、両面の動摩擦係数の平均値を算出し、下
記基準で評価した。 ◎：動摩擦係数０．１５未満 ○：動摩擦係数０．１５以上０．２０未満 △：動摩擦係数０．２０以上０．３０未満 ×：動摩擦係数０．３０以上

【００４１】（３）耐疵付き性 供試材を２枚重ねた状態（上側の供試材寸法は１０ｍｍ
×１０ｍｍ）で、表面性試験装置（ＨＥＩＤＯＮ社製）
にセットした。１ｋｇの荷重をかけた状態で２枚の供試
材を相互に摺動させて、疵付き具合を評価した。 ◎：擦り疵が発生しない ○：わずかに擦り疵が発生した △：かなり擦り疵が発生した ×：全面疵

【００４２】（４）耐指紋性 ５０℃で白色ワセリンを飽和させたアセトン溶液を人工
指紋液として用い、供試材を人工指紋液に１分間浸漬
し、浸漬前後の色調変化を色差計（日本電色株式会社
製）で測定した。下記式からΔＥを求め、耐指紋性を下
記基準で評価した。

【００４３】

【数１】

【００４４】なお、Ｌ₀ 、ａ₀ 、ｂ₀ は試験前の色調で
あり、Ｌ₁ 、ａ₁ 、ｂ₁ は試験後の色調である。 ◎：ΔＥが１未満 ○：ΔＥが１以上２未満 △：ΔＥが２以上３未満 ×：ΔＥが３以上

【００４５】（５）塗装性 アルカリ脱脂後の供試材にメラミン塗装を実施して、塗
膜密着性を碁盤目テストで評価した。メラミン塗装は、
アミラック１０００（関西ペイント社製）を用い、膜厚
２０±１μｍとなるようにスプレー塗布した後、１３０
℃で２０分間焼きつけることにより行った。 ◎：剥がれなし ○：塗膜残存率９０〜１００％ △：塗膜残存率８０％以上９０％未満 ×：塗膜残存率８０％未満

【００４６】実施例１ 表１および２に示すように処理液中のＳｉ／Ｌｉ比を変
化させた表面処理鋼板を製造した。金属板は、クロメー
ト処理を施していない電気Ｚｎめっき鋼板（Ｚｎ付着量
２０ｇ／ｍ² 、板厚０．８ｍｍ）を用いた。この金属板
の片面（または両面）に、表面処理液（組成は後述）
を、塗布乾燥後のＳｉ重量で０．１ｇ／ｍ ² となるよう
に絞りロールで塗布し、板温１２０℃で乾燥させて供試
材（１層タイプ）としたもの、およびこの処理皮膜の上
にさらに樹脂コーティング膜（組成後述）を乾燥後の付
着量として１．０ｇ／ｍ² となるように形成して（塗布
・乾燥条件は同上）供試材としたもの（２層タイプ）を
作成した。なお、表１のＮｏ．１０および表２のＮｏ．
２０は、クロメート処理（Ｃｒ付着量２０ｇ／ｍ² ）を
施し、本発明の表面処理を施していない電気Ｚｎめっき
鋼板の例であり、表２のＮｏ．２１は、クロメート処理
も本発明の表面処理も施していない電気Ｚｎめっき鋼板
に樹脂コーティングのみを施した例である。

【００４７】〔処理液組成〕 ・リチウムシリケートとコロイダルシリカ：表１〜２に
示したＳｉ／Ｌｉ比になるように調整（Ｓｉには、リチ
ウムシリケートおよびシランカップリング剤中のものも
含まれる。） ・有機樹脂：水分散型ウレタン樹脂：２５重量％（処理
液中の固形分総量に対する「重量％」である。以下同
じ） ・シランカップリング剤：γ―グリシドキシプロピルト
リメトキシシラン：１０重量％ ・固体潤滑剤：粒径０．６μｍの水分散型ポリエチレン
ワックス粒子：１重量％

【００４８】〔樹脂コーティング膜組成〕 ・コロイダルシリカ：ＳｉＯ₂ として２０重量％（樹脂
コーティング膜形成用組成物の固形分総量に対する「重
量％」である。以下同じ） ・固体潤滑剤：粒径０．６μｍの水分散型ポリエチレン
ワックス粒子：１０重量％

【００４９】

【表１】

【００５０】

【表２】

【００５１】表１の１層タイプの場合、Ｓｉ／Ｌｉ比が
３６〜６６を満足する本発明例Ｎｏ．１〜５は、耐食
性、潤滑性、耐疵付き性、耐指紋性、塗装性の全てに優
れていた。特に、Ｓｉ／Ｌｉ比が４４〜６０の本発明例
Ｎｏ．２〜４は、耐食性が極めて優れていた。一方、Ｓ
ｉ／Ｌｉ比が小さ過ぎるＮｏ．６、７は、耐食性が劣
り、Ｓｉ／Ｌｉ比が大き過ぎるＮｏ．８、９は、全体的
に特性が悪かった。Ｎｏ．１０のクロメート処理材は、
耐食性においても本発明例よりも劣っていることがわか
った。

【００５２】表２の２層タイプの場合、Ｓｉ／Ｌｉ比が
３６〜４４を満足する本発明例Ｎｏ．１１〜１５は、全
ての特性に優れていた。しかし、Ｓｉ／Ｌｉ比が小さ過
ぎるＮｏ．１６、１７、Ｓｉ／Ｌｉ比が大き過ぎるＮ
ｏ．１８、１９は、いずれも耐食性が悪い。Ｎｏ．２０
のクロメート処理材は、全体的に本発明例よりも劣って
いる。樹脂コーティング膜のみのＮｏ．２１は、潤滑性
と耐指紋性は良好であるが、他の特性は劣っていた。

【００５３】実施例２ 次に、有機樹脂の量について検討した。実施例１と同様
にして、１層タイプと２層タイプの供試材を作成した
が、処理液の組成は、Ｓｉ／Ｌｉ比を５０（モル比）と
一定にし、ウレタン樹脂の量を表３および４に示すよう
に変化させた。結果を表３および４に示した。

【００５４】

【表３】

【００５５】

【表４】

【００５６】表３の１層タイプの場合、有機樹脂添加量
が８〜３３重量％の範囲内にある本発明例Ｎｏ．２２〜
２６は、良好な特性を示したが、一方、有機樹脂添加量
が８〜３３重量％の好ましい範囲からはずれているＮ
ｏ．２７〜３０は、耐食性を始めとして、あまり良好な
特性を示さなかった。表４の２層タイプでは、有機樹脂
を含まないＮｏ．３６は耐指紋性以外の特性すべてが劣
っている。有機樹脂の少ないＮｏ．３７は、耐食性と塗
装性が本発明例より悪い。また、有機樹脂の添加量が３
３重量％を超えて多くなっていくのに伴い、耐食性、潤
滑性、耐疵付き性等が悪くなる傾向にあることがわかる
（Ｎｏ．３８、３９）。

【００５７】実施例３ 処理液中の固体潤滑剤の含有量と粒径の影響について検
討した。Ｓｉ／Ｌｉ比を５０とし、粒径の異なる水分散
型ポリエチレンワックス粒子の含有量を０〜１０重量％
に変更した以外は実施例１と同様にして１層タイプと２
層タイプの供試材を作成した。結果を表５および６に示
した。

【００５８】

【表５】

【００５９】

【表６】

【００６０】表５から、処理液中の固体潤滑剤の含有量
が少ないと、潤滑性・耐疵付き性・塗装性が低下する傾
向がわかる。しかし、多くなると潤滑性以外の特性が悪
くなることもわかった。粒径が小さい固体潤滑剤を用い
たＮｏ．５１では、耐指紋性と塗装性以外の特性が悪
く、大粒径の固体潤滑剤を用いたＮｏ．５２、５３では
いずれの特性も良くなかった。

【００６１】２層タイプでは（表６）、粒径が小さい固
体潤滑剤を用いたＮｏ．６５が、耐疵付き性と耐指紋性
を除いてまずまずの特性を示したこと以外は、１層タイ
プと同様の傾向を示した。なお、固体潤滑剤の粒径が
３．０μｍのＮｏ．６７は、処理液中で固体潤滑剤が分
散しなかったため、供試材の作成を断念した。

【００６２】実施例４ 次に、処理液中のシランカップリング剤の種類と添加量
について検討した。Ｓｉ／Ｌｉ比を５０とし、シランカ
ップリング剤の種類と添加量を表７、８に示すように変
更した以外は、実施例１と同様にして供試材を作成し
た。特性評価結果を、表７、８に示した。

【００６３】

【表７】

【００６４】

【表８】

【００６５】表７から、どのシランカップリング剤を用
いても良好な特性を示すことと、シランカップリング剤
の量が少なくなるにつれ、潤滑性、耐疵付き性、塗装性
が悪くなる傾向を示すことがわかった。シランカップリ
ング剤の含有量が多過ぎるＮｏ．７８〜８０は、全体的
に特性が悪い。また、表８の２層タイプでは、シランカ
ップリング剤無添加のＮｏ．８９や添加量の少ないＮ
ｏ．９０で、耐指紋性以外の特性が悪い。添加量が多く
なっても、耐指紋性以外の特性が次第に低下していくこ
とがわかる（Ｎｏ．９１〜９３）。

【００６６】実施例５ 次に、乾燥温度について検討した。Ｓｉ／Ｌｉ比を５０
とし、乾燥温度を表９および表１０に記載したように変
えた以外は実施例１と同様にして供試材を作成し、特性
を評価した。評価結果を表９および１０に示した。

【００６７】

【表９】

【００６８】

【表１０】

【００６９】表９から、乾燥温度が８０℃と低い場合、
塗装性に影響があるが、その他はまずまずの特性を示し
た。しかし、２００℃を超えて乾燥温度が高くなってい
くと、すべての特性が悪化する傾向にあることがわかっ
た。２層タイプでは、乾燥温度が高くなると、特に耐食
性の悪化が目立った（表１０）。

【００７０】実施例６ 次に、有機樹脂の種類とＳｉ付着量について検討した。
Ｓｉ／Ｌｉ比を５０とし、有機樹脂の種類とＳｉ付着量
を表１１および表１２に記載したように変えた以外は実
施例１と同様にして供試材を作成し、特性を評価した。
評価結果を表１１および１２に示した。

【００７１】

【表１１】

【００７２】

【表１２】

【００７３】表１１から、Ｓｉ付着量が０．０２ｇ／ｍ
² と少ない場合（Ｎｏ．１０５）は潤滑性と耐疵付き性
が若干劣るがその他の特性は良好であることがわかる。
Ｎｏ．１０６〜１１１は良好な耐食性、皮膜特性を示し
た。しかし、付着量が少なすぎるＮｏ．１１２では、い
ずれの特性も劣っていた。また、付着量が多くなると、
膜厚の増大に伴い、耐食性、耐疵付き性、塗装性が悪化
していくことがわかる。２層タイプでは本発明例は優れ
た特性を示したが、表面処理皮膜の付着量が少なすぎる
Ｎｏ．１２３でいずれの特性も劣っていた。その他の参
考例は、まずまずの特性を示していた。

【００７４】実施例７ 次に、樹脂コーティング層の有機樹脂の種類とこの層の
樹脂付着量について検討した。Ｓｉ／Ｌｉ比を５０と
し、コーティング層用樹脂の種類と付着量を表１３に記
載したように変えた以外は実施例１と同様にして２層タ
イプの供試材を作成し、特性を評価した。評価結果を表
１３に示した。

【００７５】

【表１３】

【００７６】樹脂コーティング層の樹脂付着量が０．１
ｇ／ｍ² と少ない場合（Ｎｏ．１３５）は、いずれの特
性も劣っていた。また、付着量が多くなる（Ｎｏ．１３
６）と、膜厚の増大に伴い耐疵付き性が悪化した。

【００７７】実施例８ 次に、樹脂コーティング層中に含まれるコロイダルシリ
カの量（重量％）について検討した。Ｓｉ／Ｌｉ比を５
０とし、コロイダルシリカの量を表１４に記載したよう
に変えた以外は実施例１と同様にして２層タイプの供試
材を作成し、特性を評価した。評価結果を表１４に示し
た。

【００７８】

【表１４】

【００７９】コロイダルシリカの量が少ないＮｏ．１４
３、１４４は、耐食性、耐疵付き性、塗装性が劣ってい
る。しかし量が多いＮｏ．１４５、１４６は、すべての
特性が悪く、コロイダルシリカ量の最適範囲が明瞭に把
握できた。

【００８０】実施例９ 最後に、樹脂コーティング層中に含まれる固体潤滑剤の
種類と量（重量％）について検討した。Ｓｉ／Ｌｉ比を
５０とし、固体潤滑剤の種類と量を表１５に記載したよ
うに変えた以外は実施例１と同様にして２層タイプの供
試材を作成し、特性を評価した。評価結果を表１５に示
した。

【００８１】

【表１５】

【００８２】固体潤滑剤量が少ないＮｏ．１５０は、潤
滑性と耐疵付き性が劣っている。しかし、固体潤滑剤が
多すぎると、耐食性、耐疵付き性、耐指紋性、塗装性が
低下していくことがわかる。

【００８３】

【発明の効果】本発明の表面処理金属板は、自己修復作
用を有する有機・無機複合皮膜が形成されているので、
クロメート処理を行わなくても良好な耐食性を示すとと
もに、潤滑性、耐疵付き性、耐指紋性、塗装性等の特性
にも優れている。クロメート処理を行う必要性がなくな
り、環境保護の点で有用である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−193969（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−25580（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−13429（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C23C 30/00

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属板またはめっき金属板に表面処理皮
   膜が形成されている表面処理金属板であって、前記表面
   処理皮膜は、ＳｉとＬｉをＳｉ／Ｌｉ（モル比）が３６
   〜６６となるように有していると共に、実質的にＣｒを
   有していないことを特徴とする表面処理金属板。
2. 【請求項２】 上記表面処理皮膜が、有機樹脂、Ｓｉ系
   無機化合物およびＬｉ系無機化合物を構成成分として含
   む有機・無機複合皮膜であり、ＳｉとＬｉをＳｉ／Ｌｉ
   （モル比）が３６〜６６となるように有していると共
   に、実質的にＣｒを有していないことを特徴とする表面
   処理金属板。
3. 【請求項３】 上記表面処理皮膜が、さらに、シランカ
   ップリング剤を構成成分として含むものである請求項１
   または２に記載の表面処理金属板。
4. 【請求項４】 上記表面処理皮膜が、さらに、固体潤滑
   剤を構成成分として含むものである請求項１〜３のいず
   れかに記載の表面処理金属板。
5. 【請求項５】 上記表面処理皮膜の付着量がＳｉ換算で
   ０．０２〜０．６ｇ／ｍ² である請求項１〜４のいずれ
   かに記載の表面処理金属板。
6. 【請求項６】 上記表面処理皮膜の上に、さらに、有機
   樹脂を主成分とする樹脂コーティングが施されているも
   のである請求項１〜５のいずれかに記載の表面処理金属
   板。
7. 【請求項７】 上記樹脂コーティング膜中にシリカがＳ
   ｉＯ₂ として３〜３０重量％含まれている請求項６に記
   載の表面処理金属板。
8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれかに記載の表面処
   理金属板の製造方法であって、金属板またはめっき金属
   板に、クロメート処理を施すことなく、Ｓｉ系無機化合
   物およびＬｉ系無機化合物をＳｉ／Ｌｉ（モル比）が３
   ６〜６６となるように含有する処理溶液を直接塗布し、
   次いで乾燥して表面処理皮膜を形成することを特徴とす
   る表面処理金属板の製造方法。
9. 【請求項９】 Ｓｉ系無機化合物がコロイダルシリカで
   あり、Ｌｉ系無機化合物がリチウムシリケートであり、
   ２００℃以下で乾燥を行うものである請求項８に記載の
   表面処理金属板の製造方法。