JP2966595B2 - ステンレス鋼の表面処理方法、表面処理ステンレス鋼、及びガスケット - Google Patents

ステンレス鋼の表面処理方法、表面処理ステンレス鋼、及びガスケット

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は主にオーステナイト系ス
テンレス鋼表面を陰極とし、溶液中において電気化学的
処理を行ない、その表面に形成された皮膜により塗料お
よび接着剤のぬれ性を向上させ、塗装性、接着性を飛躍
的に向上させる表面処理、表面処理されたステンレス
鋼、及びこのステンレス鋼を利用したガスケットに関す
る。
【0002】
【従来の技術】米国特許第3642586号は、溶液中
でフェライト系ステンレス鋼を陽極電解処理することに
より塗装性の向上を図る方法を開示している。しかし、
この方法では、オーステナイト系ステンレス鋼を陽極電
解処理した場合に、このステンレス鋼が含有しているニ
ッケルにより反応が抑制され、ステンレス鋼表面に水和
酸化物皮膜が生成されない。このため、表面処理された
ステンレス鋼のぬれ性の向上が顕著ではなく、塗装性の
向上が認められない。
【0003】
【発明が解決しようとする技術的課題】本発明の目的
は、公害上の問題がなく、オーステナイト系ステンレス
鋼においても塗料の密着性の向上および接着性の向上を
図ることができるステンレス鋼の表面処理方法、この表
面処理を適用したステンレス鋼、及びこのステンレス鋼
を使用したガスケットを提供することにある。
【0004】
【課題を解決する手段】上記目的を達成するために、本
発明の表面処理方法は、ステンレス鋼表面をアルカリ溶
液中で陰極電解処理して鉄系水和酸化物を主体とする皮
膜を形成する。
【0005】表面処理されるステンレス鋼は、フェライ
ト系、オーステナイト系など任意のステンレス鋼に適用
できる。特にオーステナイト系ステンレス鋼に有意義で
ある。一般に本発明の表面処理がなされるステンレス鋼
は、予め表面仕上げがなされているが、そのの表面仕上
げはBA、2B、その他任意のものでよい。
【0006】表面処理用のアルカリ溶液は、好適な例を
挙げれば、0.2〜50重量%水酸化ナトリウムを含む
溶液、又は0.2〜50重量%水酸化ナトリウムに0.
2〜20重量%のリン酸三ナトリウム12水塩、0.2
〜20重量%の炭酸ナトリウムを加えた緩衝水溶液であ
る。好適な液温は20℃〜95℃、好適な電流密度は
0.5A/dm2 以上、好適な処理時間は10秒以上で
ある。上記条件の範囲が好ましい理由は、0.2重量%
未満の水酸化ナトリウム、0.2重量%未満のリン酸三
ナトリウム、0.2重量%未満の炭酸ナトリウムではス
テンレス鋼板の表面に均一な有効皮膜が得られにくく、
ステンレス鋼板の塗装性、接着性の向上が得られないた
めである。また、上限を越えると液の劣化が著しく、ま
た、経済的にも不利なためである。液温は20℃未満で
は塗装性、接着性の向上の効果が小さく、液温を上げる
ことにより処理時間の短縮、消費電力が軽減される利点
があるが、95℃以上では液濃度の管理が難しいためで
ある。また、電流密度0.5A/dm2 以下、処理時間
10秒以下では塗装性、接着性の向上の効果が小さい。
陰極電解処理に使用する対極はニッケル含有量が3重量
%未満の鉄系材料で、例えば鉄、フェライト系ステンレ
ス鋼である。
【0007】この様に処理されたフェライト系ステンレ
ス鋼は、表面に鉄系の水和酸化物を主体とする皮膜が形
成される。また対極の成分にクロムが含まれる場合など
には、鉄系の水和酸化物とともにクロム系の水和酸化物
が形成される。この皮膜の膜厚は数百オングストローム
から数千オングストロームである。
【0008】この様にして鉄系の水和化合物を形成した
ステンレス鋼に塗膜を形成した後、各種用途、例えばガ
スケットに使用される。塗膜に使用する塗料は基材との
密着性の観点から主にエポキシ−アクリル、シリコン−
アクリル、エポキシ−ポリエステル、シリコン−ポリエ
ステル等の変成アクリル系あるいは変成ポリエステル系
の塗料が好ましい。
【0009】
【作用】本発明方法によれば、処理対象となるステンレ
ス鋼を陰極にて電解処理することにより塗料との密着性
の良好な皮膜が得られる。本発明による陰極電解処理に
より陽極より溶出した鉄を主体とするイオンを陰極表面
に水和酸化物皮膜として電着させ、同時に電解処理時に
発生する水素ガスにより鋼の表面が脱脂される。ステン
レス鋼表面に形成された皮膜は、塗料および接着剤のぬ
れ性が高く、塗装性、接着性を飛躍的に向上する。従っ
て、この表面処理鋼板に塗膜を形成したものはガスケッ
ト等に使用した場合、極めて優れた特性を有する。
【0010】
【実施例】次に本発明の実施例について説明する。ただ
し本発明はその要旨を越えない限り以下の実施例に制約
されるものではない。 [実施例1] 本発明陰極処理と陽極処理とのぬれ性、
塗装性の比較
【0011】オーステナイト系ステンレス鋼SUS30
4ステンレス鋼のBA仕上げ材(板厚0.4mm)及び1
9重量%クロム含有のフェライト系ステンレス鋼(板厚
0.4mm)について、水酸化ナトリウム20g/l、リ
ン酸三ナトリウム12水塩30g/l、炭酸ナトリウム
40g/lの水溶液80℃中で陽極電解電流密度6A/
dm2 で120秒処理した後水洗、乾燥させた。また、
両鋼種を本発明である同溶液80℃中で陰極電解電流密
度6A/dm2 で120秒処理した後水洗、乾燥させ
た。このあと市販のシリコンアクリル系塗料を5〜6μ
mの厚さで塗布し、試験材に供した。また、両ステンレ
ス鋼を電解処理せずに塗装系は同様のものを用いたもの
を比較材とした。ぬれ性の評価は塗装前にグリセリン
(一級試薬)との接触角を測定した。塗装性の評価はエ
リクセン6mm張り出し加工、2t曲げ加工後CASS試
験240時間に供し、その二次密着性をCASS試験
後、加工面にセロテープを貼り付け、急速に剥した後、
全く剥離の無いものを○印、僅かに剥離したものを△
印、著しく剥離したものを×印として目視で判定を行な
った。
【0012】評価結果を表1に示す。陽極電解処理品で
はフェライト系ステンレス鋼に顕著なぬれ性の向上と塗
装性の向上が認められたが、オーステナイト系ステンレ
ス鋼SUS304では、若干のぬれ性の向上が認められ
るものの、塗装性の向上は特に認められなかった。一
方、陰極電解処理を施したものでは両鋼種共に顕著なぬ
れ性の向上と塗装性の向上が認められた。 [実施例2] 本発明処理鋼と本発明処理をおこなわな
い鋼との二次加工性の評価
【0013】板厚0.4mmのSUS304ステンレス
鋼のBA仕上げ材を水酸化ナトリウム20g/l、リン
酸三ナトリウム12水塩30g/l、炭酸ナトリウム4
0g/lの水溶液80℃中で陰極電解電流密度6A/d
2 で60秒処理した後水洗、乾燥させた。このあと市
販のシリコンアクリル系塗料を5〜6μmの厚さで塗布
し、試験材に供した。また、本発明の陰極展開処理をし
ないで塗装系は同様のものを用いて比較例として両者の
塗膜密着性を曲げ加工、エリクセン6mm張り出し加
工、クロスカット後CASS試験240時間に供し、そ
の二次密着性を評価し結果を表2に示した。 [実施例3] 本発明処理鋼と本発明処理をおこなわな
い鋼との二次加工性の評価
【0014】板厚0.2mmのSUS301ステンレス
鋼の1号仕上げ材を水酸化ナトリウム40g/l、リン
酸三ナトリウム12水塩30g/l、炭酸ナトリウム4
0g/lの水溶液75℃中で陰極電解電流密度6A/d
2 で60秒処理した後水洗、乾燥させた。このあと市
販のシリコンアクリル系塗料を5〜6μmの厚さで塗布
し、試験材に供した。また、本発明の陰極電解処理をし
ないで塗装系は同様のものを用いて比較例として両者の
塗膜密着性をV曲げ加工を施した後CASS試験240
時間に供し、その二次密着性を評価し結果を表3に示し
た。 [実施例4] 本発明処理鋼と本発明処理をおこなわな
い鋼との塗膜密着性の評価
【0015】板厚0.2mmのSUS301ステンレス鋼
の1号仕上げ材を水酸化ナトリウム20g/l、リン酸
三ナトリウム12水塩30g/l、炭酸ナトリウム40
g/lの水溶液85℃中で陰極電解電流密度6A/dm
2 で60秒、180秒、300秒処理した後水洗、乾燥
させた。このあとシリコンアクリル系塗料を5〜6μm
の厚さで塗布し、試験材に供した。また、本発明の陰極
電解処理をしないで塗装系は同様のものを用いて比較例
として両者の塗膜密着性をホンダ純正ラジエター液原液
130℃中に100時間半浸漬し、塗膜の密着性を評価
した結果を表4に示した。 [実施例5] 本発明処理鋼と本発明処理をおこなわな
い鋼との塗膜密着性の評価
【0016】板厚0.2mmのSUS301ステンレス
鋼の1号仕上げ材を水酸化ナトリウム20g/l、リン
酸三ナトリウム12水塩30g/l、炭酸ナトリウム4
0g/lの水溶液85℃中で陰極電解電流密度6A/d
2 で5分間処理した後水洗、乾燥させた。序でイブに
シリコンアクリル系塗料を5〜6μmの厚さで塗布し
た。この後市販のフェノール系接着材を用いて20μm
のアクリロニトリルブタジエンゴム(以下NBRと略
す)を張りつけた。また、本発明の陰極電解処理をしな
いで同様にNBRを張りつけたものを比較例として両者
の密着性をホンダ純正ラジエター液(商品名)原液13
0℃中に100時間半浸漬および0.2RのV曲げ加工
後にテープ剥離試験で評価した結果を表5に示した。
【0017】実施例2、3における密着性の評価方法は
CASS試験後におこない、実施例5では加工後に加工
面にセロテープを貼り付け、急速に剥した後におこなっ
た。そして、全く剥離の無いものを○印、僅かに剥離し
たものを△印、著しく剥離したものを×印として目視で
判定を行なった。実施例4、5のラジエター液原液に半
浸漬試験では剥離の全く無いものを○印、ブリスターが
認められるものを△印、著しく剥離したものを×印とし
て目視で判定を行なった。
【0018】表から判るように本発明の陰極電解処理を
施したものは優れた密着性、接着性能を有している。特
に実施例2においては加工度の高い0〜4t曲げでは僅
かに剥離した△〜○に対し、比較例の塗膜は著しく剥離
していた。また、実施例5においても接着性が優れてい
ることが判った。 [実施例6] 本発明処理とクロメート処理との塗装密
着性比較
【0019】ステンレス鋼を基材とする塗装鋼板では、
塗装前処理として一般にクロメート処理がおこなわれて
いる。そこで、本発明とクロメート処理との塗装密着性
を比較した。
【0020】板厚0.4mmのSUS304ステンレス
鋼のBA仕上げ材を水酸化ナトリウム20g/l、リン
酸三ナトリウム12水塩30g/l、炭酸ナトリウム4
0g/lの水溶液80℃中で陰極電界電流密度6A/d
2 で120秒処理した後、水洗、乾燥させた。この後
市販のシリコンアクリル系塗料を5〜6μmの厚さで塗
布し、試験材に供した。また比較例として同鋼種にクロ
メート処理を0.05〜0.1μmの厚さに施した後、
市販のシリコンアクリル系塗料を5〜6μmの厚さで塗
布した。両者の塗膜密着性を曲げ加工、エリクセン6m
m張出し加工後CASS試験240時間に供し、その二
次密着性を評価し、結果を表6に示した。密着性の評価
方法はCASS試験後に加工面にセロテープを張付け、
急速に剥がした後、全く剥離のないものを○印、僅かに
剥離したものを△印、著しく剥離したものを×印として
目視にて判定をおこなった。表6から分かるように本発
明の陰極電界処理を施したものはクロメート処理と同等
以上の塗装密着性を有していることが分かる。
【0021】
【発明の効果】以上の結果から明らかなように、本発明
方法に係るステンレス鋼によれば、密着性、接着性に優
れており、塗装ステンレス鋼が使用される用途、例えば
内装建材、車両用モールディング部品、家電・OA機器
等に利用できる。また、ガスケット部品等ではステンレ
ス鋼にNBR等のエラストマーを接合させているが、そ
の下地処理にも利用できる。
【0022】
【表1】
【0023】
【表2】
【0024】
【表3】
【0025】
【表4】
【0026】
【表5】
【0027】
【表6】

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ステンレス鋼表面をアルカリ溶液中で陰
    極電解処理して鉄系水和酸化物皮膜を形成する表面処理
    方法。
  2. 【請求項2】 陰極電解処理に使用する対極はニッケル
    含有量が3重量%未満の鉄系材料である請求項1に記載
    の表面処理方法。
  3. 【請求項3】 電解処理溶液は0.2〜50重量%の水
    酸化ナトリウムを含む溶液、又は0.2〜50重量%水
    酸化ナトリウムに緩衝剤として0.2〜20重量%のリ
    ン酸三ナトリウム12水塩、0.2〜20重量%の炭酸
    ナトリウムを加えた緩衝水溶液で、液温が20℃〜95
    ℃、電流密度0.5A/dm2 以上、処理時間10秒以
    上である請求項1又は2に記載の表面処理方法。
  4. 【請求項4】 ステンレス鋼表面に鉄系の水和酸化物を
    主体とする皮膜を形成した表面処理ステンレス鋼。
  5. 【請求項5】 ステンレス鋼表面に鉄系の水和酸化物を
    主体とする皮膜を形成し、この皮膜上に塗膜を形成して
    なるガスケット。
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