JP3026566B2

JP3026566B2 - 溶接可能な耐食性コーティング組成物及び方法

Info

Publication number: JP3026566B2
Application number: JP63164862A
Authority: JP
Inventors: エル・ドナルド・バレット; デイル・ラルフ・ハーン; ピーター・イー・ペロスキー; リチャード・ダブリュ・ズィーグラー
Original assignee: デポー・インダストリーズ，インコーポレーテッド
Priority date: 1987-07-01
Filing date: 1988-07-01
Publication date: 2000-03-27
Anticipated expiration: 2015-03-27
Also published as: US5047451A; IT1219637B; BR8803109A; IT8848072A0; JPS6433173A; FR2617492B1; SE8802270D0; GB2206589B; SE8802270L; GB8815585D0; GB2206589A; FR2617492A1; NL8801341A; DE3821906A1

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は金属基体のための耐食性有機コーティングに
関し、より詳しくは溶接可能な耐食性コーティングに関
するものである。

〔従来の技術〕

耐食性有機コーティングは長年にわたり、製品を形成
する前にコイル状又はシート状の金属に対して適用され
てきた。この予めコーティングされた金属を使用する場
合に生ずる問題点の一つは、もしこれにより製品を組み
立てるのであれば、これらの金属は機械的に接合されね
ばならないということであった。なぜなら実際問題とし
て、有機コーティングは一般に溶接不能だからである。
幾つかの適用例においては、粉末状アルミニウムの耐食
剤を備えた有機コーティングが僅かな程度の溶接性を有
するが、これは基体を溶接するのに充分な電流を通し得
るように特別の技術及び設備を要する。またこのコーテ
ィングについて溶接が行われ得た場合でさえも、溶接個
所又は溶接領域は、コーティングによって腐食から保護
されてはいない。

特別な技術及び設備に依存することなしに溶接可能で
あることが知られている唯一の有機コーティングは、腐
食防止剤として粉末亜鉛を含むものである。この種のコ
ーティングは、金属基体の電触に対する陰極防食をもた
らす。しかしながら、かかるコーティングは金属基体上
に使用されている場合に、水酸化亜鉛、塩化亜鉛及び硫
化亜鉛の如き腐食又は酸化副産物を形成する。これらの
副産物により、ブレーキ液、アルコール、ガソリン及び
ディーゼル燃料の如き石油製品の容器の内側表面などの
ある種の用途については、このコーティングは適当でな
いものとなる。これらの副産物はブレーキ液、アルコー
ル、ガソリン又は燃料油中に浮遊するようになる沈澱物
であり、ブレーキシリンダ、キャブレター及び燃料噴射
装置を汚染し且つ詰まらせると共に、自動車やトラック
のエンジンの排気ガスを制御する触媒コンバータに対し
て有害な影響を与える。

米国特許第4,391,855号は、フェノキシ樹脂及び粉末
状亜鉛を含み、金属基体のための有効な耐食性の溶接可
能な有機コーティングを開示している。この特許はま
た、フェノキシ樹脂及び粉末状アルミニウム、カドミウ
ム及び／又はステンレススチールを有する有機コーティ
ングを開示しているが、これは殆どの用途について溶接
不能であり、また残りの用途においても、特別の技術及
び設備によってのみ溶接しうるに過ぎない。

〔発明の解決しようとする課題〕

本発明の課題は、接触する液状石油製品に有害な影響
を与えず、何ら特別の技術及び設備がなくとも容易に溶
接可能であり、良好な耐食性、耐摩耗性及び優れた接着
性能を有し、ねじ部品に塗工された場合にそのトルク−
張力の関係を改良し、基体の成形性を増大し、基体を溶
接するに際して溶着領域の縁部へと戻り流動して耐食性
を改良し、着色顔料を含むことができ、一塗りで容易、
簡単且つ経済的に塗工することができ比較的短時間の内
に比較的低い高温において硬化でき、摩擦係数が小さ
く、そして安定で丈夫で耐性があり経済的な、金属基体
用の耐食性有機コーティングを提供することである。

本発明のこれらの課題及びその他の課題、特徴及び利
点は、以下の詳細な説明及び特許請求の範囲から明らか
になるであろう。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、溶接剤、粉末状ニッケル、及び微細
分割されたアルミニウム又はステンレススチールの如き
金属である溶接不能な腐食防止剤が、一次接合用樹脂及
び溶剤混合物中に分散される。一次樹脂が完全に硬化し
てコーティングの乾燥塗膜を基体に結合し粘り強く接着
するまで、コーティングは最初に金属基体に対して二次
樹脂によって接着されるのが好ましい。高度の耐化学性
が望ましい場合には、硬化した場合にある程度の柔軟性
をなお保ちながら架橋する一次及び二次樹脂を使用する
ことによって、これを達成することができる。チキソト
ロープ剤を含むことによって基体上に薄く均一な乾燥塗
膜を生成し、吸湿剤によって一次結合用材料の早すぎる
硬化を防止し、沈澱防止剤によって微細分割された金属
の沈降を防止することが好ましい。

本発明においては、液状の耐食性コーティングの薄い
層が、浸漬、ロール塗、噴霧その他の如きによって金属
基体上に塗工される。この液体の層は、比較的短時間の
間高温に加熱することにより、固体の乾燥塗膜に変化さ
れ、且つ金属基体に対して粘り強く接合される。この加
熱は液状層中の溶剤を蒸発させ、一次接合用樹脂の硬化
を開始させて、乾燥し薄く均一であり延伸可能で溶接可
能な、基体に永久的に接着した保護塗膜をもたらすもの
である。

腐食防止用金属コーティング組成物において、主たる腐食防止剤は微
細に分割された金属であると考えられる。鉄又はスチー
ルといった基体に対して適当である金属は、アルミニウ
ム、ステンレススチール、これらの合金及びブレンドで
ある。微細分割されたアルミニウムは殆どの用途につい
て好ましいものであるが、これは微細分割されたアルミ
ニウムが、極めて摩擦係数が小さく、ねじ部品について
良好でしっかりとしたトルク−張力関係を有せしめ、ア
ルコール、ブレーキ液、ガソリン及びディーゼル燃料の
如き化学製品に対して有害な影響を及ぼさないと共にこ
れらに対して特定の耐化学性を有するコーティングを生
成せしめるからである。

微細に分割された金属は好ましくは、平均粒径が60ミ
クロン以下、望ましくは40ミクロン以下、好ましくは20
ミクロン以下であり、最大個別粒径が望ましくは100ミ
クロン以下である粉末金属である。好ましくは、粉末金
属は約２から15ミクロンの範囲にある平均粒径を有し、
最大個別粒径は約30から60ミクロンである。

適当な粉末金属は、種々の製造業者から商業的に入手
可能である。粉末アルミニウムは、ケンタッキー州ルイ
ビルのレイノルズ・メタルズ社から商品コード８−232
を指定して購入することができる。殆どの用途において
は非リーフィング等級のアルミニウムが好ましいが、リ
ーフィング等級のものを使用することもできる。粉末ス
テンレススチールは、ニュージャージー州フレミントン
のUSブロンズ・パウダーズ社から購入することができ
る。

溶接剤上記の有機コーティングはアルミニウム及びステンレ
ススチールの如き腐食防止剤を含むため、通常は溶接可
能とは考えられないが、粉末ニッケルがこれに対して溶
接性を与える。粉末ニッケルは、コーティングの溶着
性、延伸性及び腐食防止性能を損なうものではない。

粉末ニッケルは約１から100ミクロン、望ましくは１
から40ミクロン、好ましくは１から10ミクロンの粒径を
有する。粗いマイカ状の、スパイクされた又はグラニュ
ールのニッケル粒子は、平坦は薄片である粒子よりも数
段優っている。コーティング組成物は、乾燥塗膜の全固
体分の重量の約15から65パーセント、望ましくは20から
55パーセント、好ましくは20から40パーセントに等しい
量のニッケルを含む。適当な粉末ニッケルは、ニュージ
ャージー州ワイコフのインコ社ノバメット部門から入手
可能である。

一次結合用樹脂本発明のコーティング組成物においては、優れた耐食
性を維持しながら適当な溶接特性を得るために、種々の
一次結合用樹脂系を使用することができる。これに適し
た一次結合樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノキシ樹
脂、アルキド樹脂、サラン樹脂、ビニルトルエンアルキ
ド樹脂、ポリエステル樹脂、イソシアネート樹脂及びア
クリル樹脂がある。

好ましい一次結合用樹脂は、熱可塑性の線状エポキシ
又はフェノキシ樹脂であって、分子量が約3,000から70,
000の範囲にあるもの、好ましくは硬化前に40,000から6
0,000の平均分子量を有するものである。このフェノキ
シ樹脂の分子数（Mn）は大体2,000から5,000であり、ま
た５から12の多分散性を有している。このフェノキシ樹
脂は、エピクロロヒドリンとビスフェノールＡの反応に
よって製造される。このフェノキシ樹脂は、多数の水酸
基を備えて高い分子量を有し、また高度に反応性の末端
エポキシ基は本質的に有していない。適当なフェノキシ
樹脂は、ニューヨーク州ニューヨーク市のライヒホール
ド・ケミカルズ社から商品名Rekloid 38−525として、
ニューヨーク州アーズレイのチバ・ガイギー社から商品
名GZ 9713として、またニューヨーク州ニューヨーク市
のユニオン・カーバイド社から商品名PKHHとして商業的
に入手可能である。チバ・ガイギー社のフェノキシ樹脂
は、最も良い接着特性を有するコーティングを生成する
と思われ、従って好ましいものである。

適当なエポキシ樹脂は、ニューヨーク州アーズレイの
チバ・ガイギー社から商品名497−C55として商業的に入
手可能である。アルキド樹脂は、ニューヨーク州バッフ
ァローのスペンサー・ケロッグ社から商品名6230A1−90
として商業的に入手可能である。サラン樹脂は、ミシガ
ン州ミッドランドのダウ・ケミカル社から商品名Suran
F310として商業的に入手可能である。ビニルトルエンア
ルキド樹脂は、ニューヨーク州バッファローのスペンサ
ー・ケロッグ社から商品名Kelysol 719−60Eとして商業
的に入手可能である。イソシアネート樹脂は、ペンシル
ベニア州ピッツバーグのモベイ・ケミカル社から商品名
Isocyanate STとして商業的に入手可能である。アクリ
ル樹脂は、ペンシルベニア州フィラデルフィアのローム
・アンド・ハース社から商品名Acryloid B−72及びAcry
loid B−66Xとして商業的に入手可能である。

二次樹脂コーティング組成物の腐食防止性能、特に塩水噴霧に
対する耐性は、二次的な腐食防止用樹脂を加えることに
よって改善される。このような二次樹脂はまた、ブレー
キ液及びガソリンの如きある種の溶剤に対するコーティ
ングの耐性を増大せしめるものでもある。適当な二次樹
脂は、フェノール樹脂、レゾール樹脂、トリアジン樹
脂、メラミンホルムアルデヒド樹脂、ケチミン樹脂、尿
素樹脂、アミノ樹脂、チタネート樹脂、ヘキソメトキシ
メチルメラミン樹脂及びベンゾグアナミン樹脂である。
ミシガン州デトロイトのライヒホールド・ケミカル社か
ら入手可能な適当な二次樹脂として、メラミンホルムア
ルデヒド樹脂（商品名MM−55 RCI,MM−83−RCI,MM−46
−RCI,MM−47−RCI）、尿素樹脂（商品名Ｆ−200−E RC
I,F−222−E RCI,F−240−E RCI）、トリアジン樹脂
（商品名MX−61 RCI）、及びフェノール樹脂（商品名Va
rcum 2381−Ｂ）がある。適当なヘキソメトキシメチル
メラミン樹脂は、ニュージャージー州ウェインのアメリ
カン・シアナミド社の工業化学部門から入手可能である
（商品名Cymel 300,Cymel 302）。適当なフェノール樹
脂及びレゾール樹脂は、コネチカット州ダンバリーのユ
ニオン・カーバイド社（商品名BKR−2620）、チバ・ガ
イギー社（商品名HZ−949−Ｕ）及びマサチューセッツ
州ピッツフィールド，ワン・プラスチックス・アヴェニ
ューのゼネラル・エレクトリック社（商品名Methylon 7
5108,Methylon 75202）から入手可能である。

コーティング組成物中において、これらの二次樹脂は
一次結合用樹脂の約１から50重量パーセント、望ましく
は一次結合用樹脂の約５から30重量パーセント、そして
好ましくは10から15重量パーセントをなす。約50重量パ
ーセントよりも比較的多い量でもってこれらの二次樹脂
が使用された場合には、コーティングの接着性能が低下
する傾向がある。

組成物中の樹脂の総量（一次結合用樹脂と何らかの腐
食防止用二次樹脂）は、金属粉末の約10から525重量パ
ーセントの範囲、より望ましくは約12から100重量パー
セントの範囲、そして好ましくは約14から50重量パーセ
ントの範囲にある。

延伸剤ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）は、コーティン
グの耐腐食性を維持すると共にコーティングされた金属
を常温延伸して成形せしめ、また型延伸配合物を殆ど、
多くの場合には全く使用することなく該金属を大きく変
形せしめることを可能ならしめ、その一方で延伸工程の
間にコーティング膜の破損を防止する、唯一の延伸剤で
あると考えられる。

望ましくは、ポリテトラフルオロエチレンは約１から
100ミクロン、望ましくは１から60ミクロン、好ましく
は１から20ミクロンに等しい寸法の粒子を有する。コー
ティング組成物は、全固形分の約１から25重量パーセン
ト、望ましくは１から10重量パーセント、そして好まし
くは２から４重量パーセントに等しい量のポリテトラフ
ルオロエチレン延伸剤を含有しうる。適当なポリテトラ
フルオロエチレンは、ニューヨーク州スカースデイル，
セントラル・パーク・アヴェニュー1075のマイクロ・パ
ウダー社から商品番号10583として入手可能である。

チキソトロープ剤好ましくは、コーティングが基体に塗工する前にゲル
化せず、また基体の縁部の周囲において適当な流動性及
び湿潤性を有することを確実ならしめるために、コーテ
ィングにはチキソトロープ剤が含まれる。シラン処理さ
れた二酸化珪素が、適当なチキソトロープ剤である。こ
のチキソトロープ剤の適当量を添加することはまた、コ
ーティングの塩水噴霧に対する腐食防止性をも適度に改
善する。しかし過剰量の場合には、多孔性の薄いコーテ
ィングとなり、これは腐食防止性に有害な影響を及ぼ
す。コーティング中におけるこのチキソトロープ剤の量
は、粉末金属の約0.4から12重量パーセント、好ましく
は粉末金属の約１から６重量パーセントである。シラン
処理された二酸化珪素のチキソトロープ剤は、マサチュ
ーセッツ州ノース・ビレリカ，フォルクネス・ストリー
トのツルコ社から商品名Tullanox 292及び500として、
ミシガン州デトロイトのカボット社から商品名Cabosil
M−５として、ニュージャージー州テテスボロ私書箱200
5のデグッサ社から商品番号Ｒ−972として、及びペンシ
ルベニア州ピッツバーグ，ワン・ゲートウェイ・センタ
ーのピッツバーグ・ペイント・アンド・ケミカル社から
商品名Hi−Sil600として商業的に入手可能である。

沈澱防止剤粉末金属がコーティング組成物中で沈降してハードケ
ークを形成しないように、沈澱防止剤を使用することが
好ましい。適当な沈澱防止剤はポリエチレンであり、こ
れはイリノイ州ウェスト・ダンディーのポリ・レジン社
から商品名Suspensol 220として、ミシガン州デトロイ
トのマッテソン・リドルフィ社から商品名MRT−１とし
て購入可能である。Suspensol 220は本質的に、３重量
部のキシレン中の１重量部のポリマーである。MRT−１
もまた本質的に、３重量部のキシレン中の１重量部のポ
リエチレンであると考えられる。沈澱防止剤として使用
されるポリエチレンの量は、粉末金属の約0.2から５重
量パーセント、好ましくは粉末金属の約0.4から2.6重量
パーセントである。これはSuspensol 220のそれぞれ約
0.8から20重量パーセント及び1.6から10.4重量パーセン
トに相当する。

吸湿剤好ましくは、コーティングは水分掃去剤、即ち吸湿剤
を含有する。適当な吸湿剤は酸化カルシウム、二酸化珪
素、酸化バリウム、及び塩化カリウムである。適当な二
酸化珪素は、メリーランド州ボルチモアのダビッドソン
・ケミカル社から商品名Syloid AL−１及びSyloid ZN−
１として商業的に入手可能である。コーティング組成物
中における吸湿剤の量は、粉末金属の0.2から12重量パ
ーセント、好ましくは粉末金属の約0.4から６重量パー
セントである。吸湿剤の量が過剰であると、コーティン
グの腐食防止性能が減少すると考えられる。

ビヒクルコーティング組成物のビヒクル又はキャリアは、樹脂
の相溶性のある活性及び不活性溶剤を両方とも含むこと
が好ましい。活性溶剤は樹脂を実際に溶解するものであ
り、また不活性溶剤は組成物を薄めるのに使用されるも
のである。

エポキシ樹脂及びフェノキシ樹脂について好適な有機
溶剤はセロソルブアセテート、二塩基酸エステル、メチ
ルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジメチルホ
ルムアミド及びアセトンである。アルキド樹脂について
適当な活性溶剤はキシレンである。サラン樹脂について
適当な活性溶剤は、メチルエチルケトンである。ビニル
アルキド樹脂について適当な活性溶剤はキシロール、キ
シレン及びトルエンである。ポリエステル樹脂について
適当な活性溶剤はナフサである。イソシアネート樹脂に
ついて適当な活性溶剤はプロピレングリコールである。
アクリル樹脂について適当な活性溶剤は、キシロール、
キシレン及びトルエンである。

エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、ポリエステル樹脂及
びイソシアネート樹脂について好適な不活性溶剤は、キ
シロール、キシレン及びトルエンの如き芳香族炭化水素
である。ビニルアルキド樹脂、サラン樹脂及びアクリル
樹脂について好適な不活性溶剤は、アセテートである。

適している芳香族炭化水素の溶剤は、ミシガン州デト
ロイト，ヒュロン・リバー・ドライヴ13395のケム・セ
ントラル社から商品名SC 100及びSC 150として、ペンシ
ルベリア州ピッツバーグ，ネビル・アイランドのネビル
・ケミカルズ社から商品名Nebony L−55及びNebony L−
100として商業的に入手可能である。SC 100という溶剤
は、沸点の範囲が155から173℃であり、引火点が42℃で
ある。SC 100という溶剤は、沸点の範囲が188から210℃
であり、引火点が66℃である。Nebonyという溶剤は、引
火点が110℃、分子量が約300から475であり、アルカロ
イド、希酸及び水分に対して優れた耐性を示すと考えら
れている。

ビヒクルの溶剤系は、約10から40重量パーセント、望
ましくは15から35重量パーセント、好ましくは25から30
重量パーセントの不活性溶剤と、残りが好ましくは活性
溶剤からなる。

コーティング組成物は、ある基体に対する液体コーテ
ィングの特定の塗工方法について所望とされる粘度を生
ずるのに充分なビヒクル溶剤を含む。No.4フォードカッ
プにおける組成物の粘度は通常20から280秒の範囲にあ
り、望ましくは30から180秒、好ましくは60から120秒の
範囲にある。この範囲にある粘度のコーティング組成物
は通常、ビヒクル溶剤の重量が組成物中の樹脂の総重量
の約1/5から３倍である場合に得られる。

組成物の調製好ましくは、4.5Hから7.5Hのヘグマン粉砕率（Hegman
grind rating）を有する粒径の均質な混合物を生成す
るよう調節され作動されるサンドミルにおいて、組成物
の成分は溶剤の全量の一部と共に粉砕される。典型的に
は、最初における溶剤系の適当な重量は、通常は樹脂総
量の１倍から２倍である。

好ましくは、腐食防止用金属を除く総ての成分（ニッ
ケルを含め）が一度に加えられて一緒に粉砕され、温度
を43から82℃に、好ましくは43から52℃の範囲に保ちな
がら、4.5Hから7.5Hのヘグマン粉砕率を達成するように
する。その後、主要な腐食防止用金属が加えられ、混合
物はもう一度粉砕されて、ヘグマン粉砕率4.54Hから7.5
Hを再び達成するようにする。この二回目の粉砕は、好
ましくは43から52℃において、少なくとも15分間行われ
るべきである。こうして粉砕された組成物は、次いで約
43から82℃の範囲内の温度において、樹脂系と相溶性の
ある溶剤系とブレンドされ、所望の粘度が作り出され
る。

組成物の使用使用時においては、典型的には低炭素鋼、鉛メッキ鋼
又は亜鉛メッキ鋼である金属基体に対してコーティング
組成物の薄い湿潤塗膜が塗工され、次いで硬化されて乾
燥した耐食性の保護コーティングがもたらされる。特定
の塗工方法を促進するために必要であるならば、好まし
くはコーティング組成物のビヒクルの活性及び不活性溶
剤の混合物である相溶性溶剤の比較的に少量を添加する
ことにより、コーティング組成物の粘度をさらに低くす
ることができる。

湿潤時の厚みが約0.025から0.11mmである組成物の薄
い湿潤塗膜が基体に塗工された後、この湿潤塗膜はビヒ
クルを蒸発させるのに充分な時間にわたって比較的低い
高温に加熱され、それにより塗膜を乾燥させると共に、
コーティングを基体に結合させる反応を開始させる。乾
燥し硬化したコーティングの厚みは約0.04mm以上ではな
く、通常は約0.008から0.02mmの範囲にある。湿潤塗膜
は、基体の温度が最高で93から260℃、望ましくは121か
ら232℃、好ましくは約177から232℃の範囲となるよう
に、該塗膜を約15秒から90分、望ましくは約30秒から50
分、好ましくは30秒から15分の時間にわたって高温に加
熱することにより乾燥しうる。鉛メッキ鋼のコーティン
グについての最高温度は260℃であり、亜鉛メッキ鋼の
コーティングについては218℃である。

実際において、乾燥し硬化したコーティングは金属基
体に対して粘り強く接着し、優れた溶接性をもとらすと
共に、コーティングと接触する液状石油化学製品による
汚染なしに腐食を防止する。

〔実施例〕

金属基体の溶接性についての組成物の効果に関する以
下の実施例は、本発明の例示的なものであって、特許請
求の範囲に記載された本発明の範囲を限定することを意
図するものではない。

以下のコーティング組成物が、実施例中で指示した所
に従い成分が代替されている場合を除き、後述する実施
例において使用された。一次結合用樹脂が実施例中で代
替されている場合には、これと相溶性のある溶剤系もま
た代替されている。特に指摘しない限り、このコーティ
ング組成分は0.76mmの厚さの鉛メッキ鋼素材板に対して
塗工され高温で硬化されて接着された。

即ち本発明の好ましいコーティング組成物は本質的に
次の組成からなる：実施例Ｉ樹脂の変動の影響ニッケル粉末のコーティング組成物で達成される溶接
性の改善は、使用される樹脂とは無関係である。スポッ
ト溶接及びシーム溶接の両方の溶接試験が行われて、溶
接性が実証された。適正に配合された粉末亜鉛のコーテ
ィングは通常の条件の下で容易に溶接可能であり、粉末
アルミニウムのコーティングは溶接不能か又は特別の技
術及び設備を使用して何とか溶接しうるに過ぎないこと
が、一般に認められている。テイラー・ウィンフィール
ドの社のNo.EBBL−３−８溶接機がスポット溶接試験を
行うために使用された。この試験では、以下に示すよう
にして各試験毎に電極での加圧力、加熱パーセント及び
サイクルが設定された。評価対象となるコーティング
は、鉛メッキ鋼に塗工された粉末亜鉛（乾燥重量82％）
と樹脂のコーティングに対して比較された。粉末亜鉛の
コーティングが僅かに溶着を行う点に至るまで、溶接を
段々とより困難にすべく、電極での加圧力、加熱パーセ
ント及びサイクルについての溶接条件を変化させた。こ
れらの溶接条件は、次いで他のコーティングについても
使用された。スポット溶接試験の総てについて、平坦な
6.35mmの電極が使用された。

上記に開示した好ましいコーティング組成物は、以下
の試験において対象標準として使用された。エポキシＩ
及びエポキシIIという樹脂については、上述の好ましい
コーティング組成物の一次結合用樹脂は、それぞれチバ
・ガイギー社の597KT55及びユニオン・カーバイド社のP
KHHによって置換された。個々の試験において、それぞ
れのコーティングは各々が二つの鉛メッキ鋼プレート基
体の片面に個別に塗工され、高温で乾燥され、これらの
プレートがコーティングされた面を向き合わせにして溶
着された。

この試験から、溶接性の改良は使用される樹脂とは無
関係であることが観察しうる。

実施例 II 溶接用添加物の影響以下の例においては、上述した好ましいコーティング
の成分は変更されて、対象標準を得るため一つの場合に
はアルミニウム含有量を増加し溶接用添加物は使用して
いない。他の用例においては、溶接性改良剤としての物
質の適正を調べるために、溶接用添加剤の種類が変えら
れている。これらの試験における基体は鉛メッキ鋼であ
った。

以上の試験から、総ての金属粉末が亜鉛コーティング
に匹敵する溶着の生成を充分に導くものではないが、耐
食剤としてアルミニウムを含む組成物についてはニッケ
ル顔料が適当な溶接用添加剤であることが観察されう
る。

付言すれば、ニッケルフレークに対する粗いグラニュ
ールタイプのニッケル（何れのコーティングにおいても
ニッケルは22.7kg）の比較試験は次のような結果であっ
た：上記の比較結果から、総てのニッケル顔料が同様の溶
接性を有する訳ではないこと、及びグラニュール状のニ
ッケルがフレーク状のニッケル顔料よりも遙かに優れて
いることが観察されうる。

実施例 III シーム溶接試験は本質的にはスポット溶接試験と同様
のものであるが、シーム溶接はより寛大であって、スポ
ット溶接の場合には合否の境界線にあるような処方の内
の幾つかは、シーム溶接試験を通過しうる。以下の例に
おいては、ニッケル粉末がそこに指定したようにして顔
料によって代替されたことを除き、前述した好ましい組
成物が使用された。シーム溶接の方法は通常のものであ
り、二片の金属は指定した組成物でコーティングされ、
乾燥され、重なり合った位置関係に置かれた。向かい合
った導電性のローラーの間にこれら二片の金属が一緒に
挟まれ、かくしてシーム溶着が生成された。「良好な溶
着」というのは、二片の金属が十分な面積にわたり一緒
に強固に固定される溶着状態として定義される。「程々
の溶着」というのは、二片の金属が何とか一緒に保持さ
れ、溶着面積が比較的小さい溶着状態として定義され
る。「開始遅延」というのは、溶着が生成し始める前
に、電流を導通している向かい合ったローラーが、重な
り合った二片の金属に沿ってある距離を移動する状態と
して定義される。「開始遅延」は過剰なコーティングの
抵抗によって生ずるものと考えられる。

実施例 IV 溶接用添加剤の濃度の影響良好な溶着をもたらすために必要とされる処方におけ
るニッケルグラニュールの濃度は、腐食防止用金属、樹
脂の種類、金属と樹脂の割合、基体の種類その他といっ
た、多くの要因に依存する。鉛メッキ鋼板（ブリキ板）
上にアルミニウム顔料を有するコーティングの溶接性を
改良することが関心事の一つであることから、濃度曲線
が作成された。以下の例においては、前述した好ましい
組成物が使用され、ニッケル及びアルミニウムの添加物
に関して重量濃度が変化された。溶接性の評価は、前述
の定義の通りである。基体プレートは、アルミニウムで
コーティングされた表面が相互に向かい合うようにして
溶接された。

ケルの濃度が30.4から22.7kgである場合には、溶着は
即座に開始され、良好な溶着が生成された。ニッケルの
濃度が20.4kgの場合には、溶着は即時に開始されたが、
シーム溶接用ローラーよりも幅の狭い、程々の溶着が生
成された。ニッケルの濃度が15.0kgの場合には溶着の開
始前に僅かな遅れがあり、11.3kgの濃度の場合にはより
長い遅れがあった。実際問題としては、ニッケルの最小
濃度はコーティング組成物中の全固形分の約15重量パー
セント程度、好ましくは20重量パーセント程度であると
考えられる。

実施例Ｖアルミニウムの濃度の影響適格な濃度のニッケルを標準として選択し、次いでア
ルミニウム含有量を変化させることにより、アルミニウ
ムの濃度の影響が検討された。選択されたスポット溶接
の条件は意図的に境界線に置かれ、差があるならばそれ
が表れるようにされた。基体は鉛メッキ鋼（ブリキ板）
である。

アルミニウムの濃度が変化されることを除いては、前
述の好ましい組成物が使用された。スポット溶接は、上
記の基体に対し、78％の加熱にセットされたテイラー・
ウィンフィールド溶接機を用いて試みられた。「50％良
好溶着」というのは、試みられた総ての溶着のほぼ二分
の１が5.1から6.4mmの範囲内の直径を有するボタン（溶
着部）を生成する状態として定義されている。

溶接に対するアルミニウムの影響はないことが判明し
た。

実施例 VI 基体の影響ニッケル及にアルミニウムの濃度を以下に指示するよ
うにして変化させて、前述した好ましい組成物を使用
し、電気亜鉛メッキ鋼（E.G.）、冷間圧延鋼（C.R.
S.）、リン酸塩皮膜処理された冷間圧延鋼（Phos.CR
S）、鉛メッキ鋼（Terne）及びクロム皮膜処理された電
気亜鉛メッキ鋼（EG Chrome）に対して塗工した。78％
の加熱にセットされたテイラー・ウィンフィールド溶接
機を用いて、これらの基体に対するスポット溶接が試み
られた。

これらの試験は、総ての金属基体上に直接に塗工され
たコーティング組成物が溶接しうること、しかし基体の
金属が異なることによって幾らか異なる溶接電流、サイ
クル及び電極加圧力の条件が必要とされることを示して
いる。この試験はまた、電気亜鉛メッキ鋼上の薄いクロ
ム酸塩のコーティングが有害でないことをも示してい
る。これらの試験はさらに、リン酸塩皮膜処理された鋼
の通常の非溶接性という特性は、上記のような境界条件
の下、及びコーティング組成物中の上記の溶接用添加剤
の濃度においては克服できないことをも示している。

実施例 VII 溶着及び腐食試験前述した好ましい組成物を使用し、アルミニウムの濃
度及びニッケルの濃度を以下に示すように変化させた。
溶着及び腐食試験は、コーティングをした場合に厚みが
0.76mmである鉛メッキ鋼板の素材について行われた。素
材はその幅及び長さ方向にわたって一面のみが、乾燥時
の厚みが10.25から20.0ミクロンの種々の組成を有する
コーティングによって均一にコーティングされた。コー
ティングされた素材はオルゼンカップ試験（Olsen Cup
test）を行い、そこでは直径22mmの鋼球が、深さ7.62mm
の半球形状（ドーム）が形成されるまで、張力側にコー
ティングがくるように配置した素材に対して押圧され
た。

溶着試験については、上記ドームの形成後20分以内
に、スリーエム社のテープ番号710,幅19mmで長さ77mmの
ものをドーム領域上に当てて、指の即ち親指の圧力でも
ってしっかりと均一にならした。次いで確固とした迅速
な上方への引き上げ（基体に対して垂直）によりこのテ
ープを取り除き、よく観察できるように白い紙の上に置
いた。このテープは、ゼネラル・モータース社のエンジ
ニアリング基準GM−6190−Ｍに記載のオルゼンカップ標
準写真と比較された。この基準はテープ上に表れるコー
ティングの品質を１から10の冬宮にランク付けしてお
り、そこで10がテープ上にコーティングがない状態、従
って金属素材に対する非常に強い接着を表しており、ま
た１はテープ上に完全なコーティングがある状態、従っ
て金属素材に対する溶着が全くない状態を表している。

腐食試験については、延伸されて生じた素材上のドー
ムを室温で、ゼネラル・モータース社のエンジニアリン
グ基準GM−4298−Ｐにより以下に示す時間にわたって、
pHが6.5から7.2に調節された５％の自然塩水の噴霧に曝
露した。耐食性は、曝露された素材のドームをGM−6190
−Ｍのオルゼンカップ標準写真と比較することによって
評価された。耐食性は１から10の等級で評価され、10は
素材上のドーム部分におけるコーティングの損失がない
こと、従って高度の耐食性を示し、１は素材上のドーム
部分におけるコーティングの完全な喪失、従って耐食性
がないことを示す。

平坦な基体、即ち以下でフィールドと称する領域につ
いても、同様の腐食及び溶着試験を行った。

これらの結果は、アルミニウムの量の変化によっては
耐食性及び溶着性が影響されないことを示している。

ニッケル添加量を変化させた組成について同じ試験を
行い、以下の結果が得られた：ここでも、延長された塩水噴霧試験において、ニッケル
添加物の濃度は結果に対して何の影響も有していなかっ
た。

以下に示す試験では前述の好ましい配合のものを、ニ
ッケルの溶接用添加物の量をそこに示すように変化させ
て使用した。基体は電気メッキ亜鉛鋼であり、幾つかの
試験においてはクロム酸塩金属で前処理して、腐食防止
性を改善した。特に指示した場合には、（１）４グラム
の亜鉛黄；又は（２）４グラムのモリホワイトの如き腐
食及びブリスター防止剤もまた含有されている。コーテ
ィングされた基体はASTM規格に従い錆及びブリスターに
関して試験され、またGM−6190−Ｍに従い溶着性に関し
て試験された。錆は１から10の等級に評価され、そこで
は10は曝露された領域に錆のないことを表し、また１は
曝露領域の全体を錆が覆っていることを表す。ブリスタ
ー（コーティングのふくれ）はASTM D174に従い、面積
当たりの寸法及び密度によって評価された。この寸法は
１から10の等級に評価され、そこにおいて10は認識可能
などのようなブリスターもないことを、１は大きなブリ
スターがあることを示す。密度はＦで殆どないことを、
Ｄで濃密に存在することを示して評価した。

これらの試験は、電気亜鉛メッキ鋼に対して塗工され
た場合に、ニッケルの溶接用添加剤が腐食防止性につい
て何の影響も及ぼさないことを再度示すものである。

〔発明の効果〕

以上の実施例からも明らかなように、本発明のコーテ
ィング組成物は、良好な耐食性、対摩耗性及び基体に対
する優れた接着性能を有する。そして従来のように何ら
特別の技術及び設備がなくとも容易に溶接可能であり、
しかも溶接後も良好な耐食性能を保持することができ
る。また液状石油製品と接触したとしても有害な影響を
与えず、ねじ部品に塗工されたような場合にも基体に対
する接着性が良いことからトルク−張力の関係を改良す
る。

かくして本発明のコーティング組成物は、基体の成形
性を増大し、基体を溶接するに際して溶着領域の縁部へ
と戻り流動することで耐食性を改良し、着色顔料を含む
ことができ、一塗りで容易、簡単且つ経済的に塗工する
ことができ、比較的短時間の内に比較的低い高温におい
て硬化でき、摩擦係数が小さく、そして安定で丈夫で耐
性があり経済的な、金属基体用の耐食性有機コーティン
グである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者デイル・ラルフ・ハーンアメリカ合衆国ミシガン州48085ユニオン・レイク，キース・ロード・2275 (72)発明者ピーター・イー・ペロスキーアメリカ合衆国ミシガン州48220ファーンデイル，パインクレスト・2118 (72)発明者リチャード・ダブリュ・ズィーグラーアメリカ合衆国ミシガン州48084トロイ, ゴルフヴュー・2050 (56)参考文献特開昭61−246058（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−68238（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】実質上クロムを含有しない鋼基体であっ
て、その両表面上に耐食性液体コーティング組成物が塗
工され、該耐食性液体コーティング組成物は：約60ミク
ロン以下の平均粒径と約100ミクロン以下の最大個別粒
径を有するアルミニウム、ステンレススチール、及びこ
れらの合金並びにブレンドから本質的になる群から選ば
れた微細に分割された金属と；少なくとも50重量パーセ
ントが本質的に一次結合用樹脂からなる樹脂系と；前記
組成物中の全固形分の少なくとも15重量パーセントに等
しい量の微細に分割されたニッケルから本質的になる溶
接剤と；前記樹脂系の量は前記微細に分割された金属及
びニッケルの約10から525重量パーセントであること
と；前記樹脂系と相溶性であり且つ前記一次結合用樹脂
を液体溶液へと溶解する活性有機溶剤を含み、前記組成
物がNo.4フォードカップで20から280秒の範囲の粘度を
有するのに充分な総量を有するビヒクルとを含んで成
り、前記コーティング組成物はその中に本質的に亜鉛を
含まず、前記微細分割金属及びニッケルは前記液体樹脂
中に懸垂分散され且つ前記樹脂系は前記コーティング組
成物の薄い湿潤フィルムを260℃より大きくない温度に
加熱することにより、その中に分散された前記金属及び
ニッケルにより前記鋼基体の両表面に対し粘り強く接着
された乾燥フィルムへと硬化し、硬化後電気抵抗溶接可
能であって、前記鋼基体を溶接後に腐蝕から保護し、且
つ石油製品及び塩水噴霧に対し高度に抵抗性である前記
乾燥フィルムを提供することを特徴とする鋼基体。
【請求項２】前記コーティング組成物が前記一次結合用
樹脂の約１から50重量パーセントに等しい量の二次樹脂
をも含み、該二次樹脂がフェノール樹脂、レゾール樹
脂、トリアジン樹脂、メラミンホルムアルデヒド樹脂、
アミノ樹脂、尿素樹脂、チタネート樹脂、ケチミン樹
脂、ヘキソメトキシメチルメラミン樹脂及びベンゾグア
ナミン樹脂の少なくとも一つを含む、請求項１記載の鋼
基体。
【請求項３】前記コーティング組成物が前記一次結合用
樹脂の約５から30重量パーセントに等しい量の二次樹脂
をも含み、該二次樹脂が本質的にフェノール樹脂、レゾ
ール樹脂、トリアジン樹脂、メラミンホルムアルデヒド
樹脂、アミノ樹脂、尿素樹脂、チタネート樹脂、ケチミ
ン樹脂、ヘキソメトキシメチルメラミン樹脂又はベンゾ
グアナミン樹脂からなる、請求項１記載の鋼基体。
【請求項４】前記一次結合用樹脂がエポキシ樹脂、フェ
ノキシ樹脂、アルキド樹脂、サラン樹脂、ビニルアルキ
ド樹脂、ポリエステル樹脂、イソシアネート樹脂及びア
クリル樹脂の族の少なくとも一つの樹脂を含む、請求項
１記載の鋼基体。
【請求項５】前記一次結合用樹脂が本質的にエポキシ樹
脂、フェノキシ樹脂、アルキド樹脂、サラン樹脂、ビニ
ルアルキド樹脂、ポリエステル樹脂、イソシアネート樹
脂及びアクリル樹脂の族の樹脂からなる、請求項１記載
の鋼基体。
【請求項６】前記コーティング組成物が前記微細に分割
された金属及びニッケルの約0.4から12重量パーセント
に等しい量のチキソトロープ剤をも含む、請求項１記載
の鋼基体。
【請求項７】前記コーティング組成物が前記微細に分割
された金属及びニッケルの約0.2から５重量パーセント
に等しい量の沈澱防止剤をも含む、請求項１記載の鋼基
体。
【請求項８】前記コーティング組成物が前記微細に分割
された金属及びニッケルの約0.2から12重量パーセント
に等しい量の吸湿剤をも含む、請求項１記載の鋼基体。
【請求項９】前記コーティング組成物が組成物の全固形
分の少なくとも１重量パーセントに等しい量のポリテト
ラフルオロエチレンから本質的になる延伸可能な高分子
成分をも含む、請求項１記載の鋼基体。
【請求項１０】前記活性有機溶剤がアセトン、セロソル
ブアセテート、メチルエチルケトン、メチルイソブチル
ケトン、ジメチルホルムアミド、キシレン、トルエン、
二塩基酸エステル、ナフサ、プロピレングリコールアセ
テート及びこれらの混合物を含む、請求項１記載の鋼基
体。
【請求項１１】前記ビヒクルが芳香族炭化水素、アルコ
ール及びこれらの混合物からなる群から選択され、前記
活性有機溶剤の約10から40重量パーセントに等しい量の
不活性有機溶剤をも含む、請求項１記載の鋼基体。
【請求項１２】前記活性有機溶剤が前記樹脂の総ての約
20から300重量パーセントに等しい量である、請求項１
記載の鋼基体。
【請求項１３】前記溶接可能なニッケルはフレーク及び
グラニュールの群から選択された少なくとも一つの形状
を含む形状である、請求項１記載の鋼基体。
【請求項１４】前記溶接可能なニッケルは本質的にグラ
ニュールの形状である、請求項１記載の鋼基体。
【請求項１５】前記コーティングは化成被覆で前処理さ
れた金属基体上に塗工し硬化するためのものである、請
求項１記載の鋼基体。
【請求項１６】前記化成被覆がクロム酸塩及び酸化物被
覆の群から選択された少なくとも一つを含む、請求項15
記載の鋼基体。
【請求項１７】溶接可能なコーティングで実質上クロム
を含有しない鋼基体を腐食から保護するための方法であ
って：約60ミクロン以下の平均粒径と約100ミクロン以
下の最大個別粒径を有するアルミニウム、ステンレスス
チール、及びこれらの合金並びにブレンドから本質的に
なる群の微細に分割された金属と；少なくとも50重量パ
ーセントが本質的に一次結合用樹脂からなる樹脂系と；
該一次結合用樹脂がエポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、ア
ルキド樹脂、サラン樹脂、ビニルアルキド樹脂、ポリエ
ステル樹脂、イソシアネート樹脂及びアクリル樹脂の族
の少なくとも一つの樹脂を含むことと；前記組成物中の
全固形分の少なくとも15重量パーセントに等しい量の微
細に分割されたニッケルから本質的になる溶接剤と；前
記樹脂系の量が前記微細に分割された金属及びニッケル
の約10から525重量パーセントであることと；アセト
ン、セロソルブアセテート、メチルエチルケトン、メチ
ルイソブチルケトン、ジメチルホルムアミド、キシレ
ン、トルエン、二塩基酸エステル、ナフサ、プロピレン
グリコール及びこれらの混合物から選ばれた活性有機溶
剤を含むビヒクルと；該溶剤系の総量が前記組成物がN
o.4フォードカップで20から280秒の範囲の粘度を有する
のに充分であることからなる液状組成物の薄い未乾燥塗
膜を前記基体の両表面に塗工し；前記コーティング組成
物は本質的にその中に亜鉛を含まず；前記基体のいかな
る部分をも260℃以上の温度に加熱することなく、前記
溶剤を蒸発させ且つ前記コーティング組成物の乾燥塗膜
を硬化後電気抵抗溶接可能であって、基体を溶接後に腐
蝕から保護し、且つ石油製品及び塩水噴霧に対し高度に
抵抗性であるコーティングとして前記基体に粘り強く接
着させるよう少なくとも前記一次結合用樹脂の硬化を開
始させるのに充分な時間にわたり、前記コーティング組
成物の薄い未乾燥塗膜を高温に加熱することを含む方
法。
【請求項１８】前記樹脂系が前記一次結合用樹脂の約１
から30重量パーセントに等しい量の二次樹脂をも含み、
該二次樹脂がフェノール樹脂、レゾール樹脂、トリアジ
ン樹脂、メラミンホルムアルデヒド樹脂、アミノ樹脂、
尿素樹脂、チタネート樹脂、ケチミン樹脂、ヘキソメト
キシメチルメラミン樹脂及びベンゾグアナミン樹脂の少
なくとも一つを含む、請求項17記載の方法。
【請求項１９】ビヒクルは、芳香族炭化水素、アルコー
ル又はこれらの混合物から本質的になる不活性有機溶剤
を、前記活性有機溶剤の重量の約0.1から0.4に等しい量
で含む、請求項18記載の方法。
【請求項２０】前記基体上に塗工される組成物の未乾燥
塗膜の厚みは約0.11mm以下であり、前記基体上の前記組
成物の乾燥硬化した塗膜の厚みは約0.04mm以下である、
請求項18記載の方法。
【請求項２１】前記溶接剤は本質的にグラニュールの形
状である、請求項17記載の方法。
【請求項２２】実質上クロムを含有しない鋼基体を溶接
し該基体を腐食から保護する方法であって：約60ミクロ
ン以下の平均粒径と約100ミクロン以下の最大個別粒径
を有するアルミニウム、ステンレススチール、及びこれ
らの合金並びにブレンドから本質的になる群の微細に分
割された金属と；少なくとも50重量パーセントが本質的
に一次結合用樹脂からなる樹脂系と；該一次結合用樹脂
がエポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、アルキド樹脂、サラ
ン樹脂、ビニルアルキド樹脂、ポリエステル樹脂、イソ
シアネート樹脂及びアクリル樹脂の族の少なくとも一つ
の樹脂を含むことと；前記組成物中の全固形分の少なく
とも15重量パーセントに等しい量の微細に分割されたニ
ッケルから本質的になる溶接剤と；前記樹脂系の量が前
記微細に分割された金属及びニッケルの約10から525重
量パーセントであることと；アセトン、セロソルブアセ
テート、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケト
ン、ジメチルホルムアミド、キシレン、トルエン、二塩
基酸エステル、ナフサ、プロピレングリコールアセテー
ト及びこれらの混合物から選ばれた活性有機溶剤を含む
ビヒクルと；該ビヒクルの総量が前記組成物がNo.4フォ
ードカップで20から280秒の範囲の粘度を有するのに充
分であること；前記コーティング組成物が本質的にその
中に亜鉛を含まないことからなる液状組成物の薄い未乾
燥塗膜を前記基体の両表面に塗工し；前記基体のいかな
る部分をも260℃以上の温度に加熱することなく、前記
ビヒクルを蒸発させると共に乾燥塗膜を前記基体に粘り
強く接着させるよう少なくとも前記一次結合用樹脂の硬
化を開始させるのに充分な時間にわたり、前記組成物の
薄い未乾燥塗膜を高温に加熱することと；コーティング
を有する前記基体をその後溶接して、溶接後においても
前記基体を腐食、石油製品及び塩水噴霧から保護するこ
とを含む方法。
【請求項２３】前記樹脂系が前記一次結合用樹脂の約１
から30重量パーセントに等しい量の二次樹脂をも含み、
該二次樹脂がフェノール樹脂、レゾール樹脂、トリアジ
ン樹脂、メラミンホルムアルデヒド樹脂、アミノ樹脂、
尿素樹脂、チタネート樹脂、ケチミン樹脂、ヘキソメト
キシメチルメラミン樹脂及びベンゾグアナミン樹脂の少
なくとも一つを含む、請求項22記載の方法。
【請求項２４】前記二次樹脂を前記一次結合用樹脂と架
橋することを含む、請求項23記載の方法。
【請求項２５】前記ビヒクルは、芳香族炭化水素、アル
コール又はこれらの混合物から本質的になる不活性有機
溶剤を、前記活性有機溶剤の重量の約0.1から0.4に等し
い量で含む、請求項23記載の方法。
【請求項２６】前記ニッケルは本質的にグラニュールの
形状である、請求項22記載の方法。