JP3109879B2

JP3109879B2 - 耐熱耐食性塗料

Info

Publication number: JP3109879B2
Application number: JP03321270A
Authority: JP
Inventors: 義夫原川; 洋一清水
Original assignee: 帝国ピストンリング株式会社
Priority date: 1991-11-08
Filing date: 1991-11-08
Publication date: 2000-11-20
Anticipated expiration: 2015-11-20
Also published as: JPH05125300A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば排気ガス管な
ど、耐熱性と、耐食性とが共に要求される部分に塗布す
るための耐熱耐食性塗料に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えばエンジンの排気管には、耐
熱性、耐食性共に優れるステンレス鋼が用いられてい
た。しかしながら、ステンレス鋼は、高価であることか
ら、鋳鉄材料への変換がなされているが、その場合、耐
食性の劣化が問題となるので、その表面に耐食性を向上
させる処理を施すことが検討されている。

【０００３】耐食性を向上させる処理としては、アルミ
ナイジング処理や、ダクロタイズド処理（亜鉛と酸化ク
ロムとを混合した薄膜を形成し、焼き付け処理したも
の）等が採用されている。一方、塗料を用いる方法も考
えられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アルミ
ナイジング処理や、ダクロタイズド処理は、硫酸に対す
る耐食性や、耐食性の持続性に問題があり、長期の使用
は困難であった。

【０００５】また、塗料を用いる方法としては、耐食性
塗料として知られているエポキシ樹脂は、耐熱性が低
く、排気ガス管等に用いることはできない。また、耐熱
塗料として知られているシリコン樹脂は、耐熱性が260
℃と、樹脂系の中では一番高いが、排気ガスの温度は70
0 ℃以上になるため、排気ガス管等においては400 ℃以
上の耐熱性が必要である。このため、通常のシリコン樹
脂では、耐熱性が不充分であり、さらに、耐食性や剥離
の問題もあった。これらの問題を克服するため、亜鉛を
添加する方法もとられているが、この場合、特に硫酸や
食塩に対する耐食性に問題があった。

【０００６】したがって、本発明の目的は、例えば400
℃以上の耐熱性と耐食性とが要求される排気ガス管等
が、耐食性の低い鋳鉄材料等からなる場合に、塗布して
耐熱耐食性を付与することができる耐熱耐食性塗料を提
供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明者らは、耐熱耐食性塗料について鋭意研究し
た結果、シリコン樹脂に、扁平状非晶質金属を、特定割
合で分散、含有させることにより優れた耐熱耐食性塗料
とすることができること、及び、扁平状非晶質金属の一
部を、マイカ状酸化鉄に代えても、例えば400 ℃以上の
耐熱性が要求される排気ガス管等に用いるのに充分な耐
熱耐食性が得られることを見出し、本発明を完成させる
に至った。

【０００８】すなわち、本発明の耐熱耐食性塗料は、シ
リコン樹脂ビヒクル中に、扁平状非晶質金属粉末を分
散、含有させた塗料であって、乾燥塗膜中に、前記扁平
状非晶質金属粉末を10〜50重量％含有するように配合さ
れていることを特徴とする。

【０００９】また、本発明の他の耐熱耐食性塗料は、シ
リコン樹脂ビヒクル中に、扁平状非晶質金属粉末と、マ
イカ状酸化鉄とを分散、含有させた塗料であって、乾燥
塗膜中に、前記扁平状非晶質金属粉末を5 〜40重量％、
前記マイカ状酸化鉄を5 〜30重量％含有するように配合
されていることを特徴とする。

【００１０】以下、本発明について、好ましい態様を挙
げて詳細に説明する。

【００１１】シリコン樹脂は、既に公知のものであり、
各社から市販されており、本発明の塗料においては、ビ
ヒクル（塗料のベース）として用いられる。その配合量
は、乾燥塗膜中に50〜90重量％含有されるようにするの
が好ましく、60〜85重量％がより好ましい。

【００１２】本発明においては、塗料としての耐熱性を
向上させ、かつ、耐食性に優れたものとするために、扁
平状非晶質金属粉末、又は、扁平状非晶質金属粉末とマ
イカ状酸化鉄とを配合する。これらを配合することによ
り、シリコン樹脂ビヒクルの燃焼炎によるクラックや、
高温での熱膨張によるクラックを防止することができ
る。また、非晶質金属を扁平状のものとし、酸化鉄をマ
イカ状のものとしたことから、耐食性向上に対しては、
ラビリンス効果を発揮する。

【００１３】非晶質金属は、耐食性を有するものであれ
ば、いずれのものを用いてもよく、鉄系、ニッケル系の
ものが好ましく用いられる。なかでも、経済性の面か
ら、鉄系の非晶質金属が好ましく用いられる。耐食性を
有する鉄系の非晶質金属としては、Cr：3 〜13at％、N
i：0 〜20at％、Mo：0 〜10at％、Ｐ：7 〜15at％、
Ｃ：5 〜15at％、残部Feからなる組成のものが好まし
い。なお、at％は、原子％を表わす。

【００１４】組成の限定理由について述べると、Crが3
at％に満たない場合は、耐食性が充分でなく、13at％を
超える場合は、非晶質化が困難になる。Niの配合量が0
at％の場合でも、ステンレス鋼以上の耐食性を示すが、
Niを配合すると耐食性がより向上し、配合量が多いほど
その効果は大きいが、経済性を考慮して、20at％を上限
とする。MoもNiと同様で、配合量が多いほど、耐食性が
向上するが、経済性を考慮して、10at％を上限とする。
Ｐ、Ｃは非晶質金属とするためになくてはならない元素
で、上記添加量より多くても少なくても、非晶質化が困
難になる。

【００１５】非晶質金属の形状は、扁平状の粉末である
のが好ましく、厚さ0.1 〜5 μm 、粒径15〜150 μm 、
アスペクト比（長径／厚さの比）10〜1000であるのが好
ましい。特に、塗料としての塗布性の点から、粒径が25
〜90μm のものがより好ましい。

【００１６】上記組成の鉄合金を用いて、アモルファス
組織を有し、上記のような扁平状の形状をなす粉末を製
造する方法としては、一般的なアモルファス合金の製造
方法を採用することができる。例えば、上記組成の鉄合
金を溶融した後、単ロール法やキャビテーション法など
で急冷凝固して、リボン状のアモルファス鉄合金を作
り、このリボン状のものをボールミルなどで粉砕すれば
よい。

【００１７】しかし、より好ましくは、本出願人らがす
でに提案した特開平1-287209号、特開平2-93007 号など
に開示された扁平状粉末の製造方法が採用される。すな
わち、上記組成の鉄合金の溶湯をノズルから流出させ、
この溶湯にガスを噴霧することによって溶湯の液滴を生
成させ、この液滴流方向に配置された傘型、ホーン型又
は円盤型の回転冷却体の表面に、前記液滴を凝固しない
うちに衝突させて急冷凝固させる方法である。

【００１８】マイカ状酸化鉄は、黒紫色、鱗片状の粒子
で、その構造から、水や酸素等が鉄面に浸透するのを遮
断し、鉄を錆から守る効果を有するものであって、粒径
10〜150 μm 、厚さ0.3 〜5.0 μm のものが好ましい。

【００１９】本発明の塗料には、扁平状非晶質金属粉
末、又は、扁平状非晶質金属粉末とマイカ状酸化鉄とを
併用して配合する。扁平状非晶質金属粉末のみを配合し
た場合、扁平状非晶質金属粉末とマイカ状酸化鉄とを併
用した場合より、耐食性に優れる。しかし、扁平状非晶
質金属粉末は高価なので、例えば、排気ガス管等に用い
る塗料としては高価になりすぎるという問題があり、実
用性に欠けることもあるので、扁平状非晶質金属粉末と
マイカ状酸化鉄とを併用すると、価格を下げることがで
き、かつ、排気ガス管等に用いる塗料としては充分な耐
熱耐食性を有するものとすることができる。なお、逆
に、扁平状非晶質金属粉末を用いず、マイカ状酸化鉄の
みを配合した場合は、耐食性が充分ではなくなる。

【００２０】塗料中に扁平状非晶質金属粉末のみを配合
する場合、塗料を塗布し、乾燥塗膜とした際に、10〜50
量％となるように配合するのが好ましい。配合量が10重
量％に満たない場合、耐食性、耐熱性を向上させる効果
が充分でなく、50重量％を超える場合には、塗装性が悪
くなり、塗膜の密着力が低下する。

【００２１】また、扁平状非晶質金属粉末と、マイカ状
酸化鉄とを併用する場合には、塗料を塗布し、乾燥塗膜
とした際に、扁平状非晶質金属粉末が5 〜40重量％、マ
イカ状酸化鉄が5 〜30重量％含有されるような割合で配
合するのが好ましく、より好ましくは、扁平状非晶質金
属粉末が7 〜35重量％、マイカ状酸化鉄が10〜25重量％
である。配合量がそれぞれ5 重量％に満たない場合は、
耐食性、耐熱性を向上させる効果が充分でなく、扁平状
非晶質金属粉末が40重量％、マイカ状酸化鉄が30重量％
を超える場合には、塗装性が悪くなり、塗膜の密着力が
低下する。

【００２２】本発明の耐熱耐食性塗料は、必要に応じて
通常のシリコン樹脂塗料に配合する溶剤、添加剤等を配
合してもよい。

【００２３】本発明の耐熱耐食性塗料は、ヘラ付け、ハ
ケ塗り、ローラー塗り、スプレー塗り等、通常の手段に
より、例えば鋳鉄からなる排気ガス管、舶用エンジンの
ミキシングエルボ、海水で冷却される排気ガス管等の、
耐熱耐食性を必要とする部分に塗布することができ、そ
の厚さは30〜100 μm とするのが好ましい。こうして形
成される塗膜は、シリコン樹脂中に、扁平状非晶質金属
粉末と、マイカ状酸化鉄とが、塗布面と平行に積層して
（リーフィング効果）、耐熱耐食性を有するものとな
る。

【００２４】

【作用】本発明の耐熱耐食性塗料は、樹脂のなかでは一
番耐熱性に優れているが、例えば700 ℃以上の耐熱性が
必要な排気ガス管等に塗布するには耐熱性が不充分であ
るシリコン樹脂に、扁平状非晶質金属粉末を配合したの
で、耐熱耐食性に優れた塗料となる。したがって、本発
明の塗料を、鋳鉄等の、安価であるが、耐食性に劣る材
料からなる排気ガス管等にコーティングすると、耐熱耐
食性に優れた排気ガス管にすることができる。

【００２５】また、扁平状非晶質金属粉末は、高価であ
るため、扁平状非晶質金属粉末のみを用いると、例え
ば、排気ガス管等に用いる塗料としては高価になりすぎ
るという問題があり、実用性に欠けることもあるが、扁
平状非晶質金属粉末とマイカ状酸化鉄とを併用して配合
することもできるので、扁平状非晶質金属粉末のみを配
合した場合よりは耐食性が低くなるものの、価格を下げ
ることができ、かつ、排気ガス管等に用いる塗料として
は充分な耐熱耐食性を有するものとすることができる。

【００２６】本発明の好ましい態様においては、扁平状
非晶質金属粉末の形状を、厚さ0.1〜5 μm 、粒径15〜1
50 μm 、アスペクト比（長径／厚さの比）10〜1000と
したので、塗料に配合して塗布したときの配向性が良好
で、リーフィング現象により、ラビリンス効果を大きく
することができ、耐熱耐食性をより向上させることがで
きる。

【００２７】また、本発明の好ましい態様においては、
扁平状非晶質金属粉末の組成を、Cr：3 〜13at％、Ni：
0 〜20at％、Mo：0 〜10at％、Ｐ：7 〜15at％、Ｃ：5
〜15at％、残部Feとしたので、耐食性をより向上させる
ことができ、経済的にも有利である。

【００２８】

【実施例】

実施例１〜６シリコン樹脂と、厚さ1.0 〜2.0 μm 、粒径25〜90μm
、アスペクト比（長径／厚さの比）20〜80の非晶質金
属粉末であるFe残Ni₇Cr₁₀Mo₃P₁₃C₁₀（at％）と、粒径25
〜65μm のマイカ状酸化鉄とを表１に示す割合で配合し
て塗料を得た。

【００２９】実験例１実施例１〜６で製造した塗料を、それぞれ、直径10mm、
長さ120mm の鋳鉄からなる丸棒（下地）に、厚さ50μm
でコーティングし、300 ±20℃で、１時間加熱処理し
た。

【００３０】この状態における実施例２〜６の塗膜の断
面の部分模式図を図１に示す。

【００３１】すなわち、下地である鋳鉄４上に、シリコ
ン樹脂１中に、マイカ状酸化鉄２と、扁平状非晶質金属
粉末３とが、下地面と平行に分散、含有された塗膜が形
成されている。

【００３２】次に、塗料をコーティングした丸棒をそれ
ぞれ、20〜25℃の、5 ％硫酸水溶液に、24時間浸漬し、
塗装表面、丸棒（下地）の状態を観察した。

【００３３】実験例２実験例１と同様に、実施例１〜６の塗料をコーティング
し、加熱処理した丸棒を、500 ℃で１時間加熱した後、
20〜25℃の、3 ％食塩水中に浸漬して急冷し、この操作
を30回繰り返して、塗装表面、丸棒の状態を観察した。

【００３４】なお、比較のため、以下の比較例１〜４の
丸棒についても、実験例１、２を同様に行なった。

【００３５】比較例１実施例１〜６に用いたと同様の鋳鉄からなる丸棒に塗料
を塗布することなく、そのまま実験に供した。

【００３６】実験例１に対しては表面が灰色に変色し、
実験例２に対しては、高温による腐食と、食塩による腐
食とでぼろぼろになった。

【００３７】比較例２実施例１〜６に用いたと同様の鋳鉄からなる丸棒に、市
販のステンレス扁平状粉末入りシリコン樹脂である「ス
テンレスコート」（商品名、テイクインインタナショナ
ル株式会社製）を厚さ50μm でコーティングし、300 ℃
で、1 時間加熱処理した後、実験に供した。

【００３８】実験例１では塗膜に剥離が生じ、実験例２
では塗装面にふくれが生じた。

【００３９】比較例３実施例１〜６に用いたと同様の鋳鉄からなる丸棒に、ダ
クロタイズド処理を施した後、実験に供した。

【００４０】実験例１では、浸漬と同時に発泡が始ま
り、連続的に反応が続いて、ダクロタイズド処理部が溶
解し、約30分間でダクロタイズド処理が完全に消滅し、
処理による効果がなくなった。しかし、実験例２の、3
％食塩水による実験では、初期の光沢が失われ、穏やか
ではあるが食塩水と反応し、腐食による溶解が進んでい
ると判断できた。

【００４１】比較例４実施例のシリコン樹脂をエポキシ樹脂に代え、マイカ状
酸化鉄と、扁平状非晶質合金粉末とは実施例と同様のも
のを用いて、エポキシ樹脂80重量％、マイカ状酸化鉄13
重量％、扁平状非晶質合金粉末7 重量％の割合で配合し
て塗料を調製した。

【００４２】得られた塗料を、実施例１〜６に用いたと
同様の鋳鉄からなる丸棒にコーティングした後、300 ℃
で、１時間焼き付けしたが、この焼き付け処理により塗
膜が剥落し、試験に供しえなかった。

【００４３】そのため、塗料をコーティングした後、常
温乾燥して、実験例１を行なったところ、硫酸水溶液に
対する耐食性は良好であった。しかし、実験例２を行な
ったところ、塗膜が燃焼して固化してしまった。

【００４４】実施例１〜６の組成の配合割合、及び実験
例１、２の結果を表１に示し、実施例２、比較例１〜４
の実験例１、２の結果を表２に示す。

【００４５】

【表１】

【００４６】

【表２】

【００４７】表１の結果から、本発明の耐熱耐食性塗料
である実施例１〜６を、鋳鉄からなる丸棒にコーティン
グすると、硫酸水溶液に対する耐食性に優れるととも
に、500 ℃で１時間加熱した後、20〜25℃の、3 ％食塩
水中に浸漬して急冷し、この操作を30回繰り返した場合
の耐熱耐食性にも優れることがわかる。

【００４８】また、表２の結果から、実施例２の本発明
の耐熱耐食性塗料である実施例１〜６を、鋳鉄からなる
丸棒にコーティングすると、耐熱耐食性を付与すること
ができるが、比較例１〜４においては、比較例４の、樹
脂をエポキシ樹脂にし、あとは実施例と同様なマイカ状
酸化鉄、扁平状非晶質合金粉末を配合して調製した塗料
を塗布し、焼き付けをせずに自然乾燥したものが、硫酸
水溶液に対する耐食性を付与することができるだけで、
他は、耐熱耐食性を付与することができないことがわか
る。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の塗料は、
シリコン樹脂ビヒクル中に、扁平状非晶質金属粉末、又
は、扁平状非晶質金属粉末とマイカ状酸化鉄とが、特定
割合で分散、含有されているので、耐熱耐食性に優れて
いる。したがって、例えば排気ガス管等、耐熱耐食性が
要求される部品を、例えば鋳鉄等の、安価であるが、耐
食性に劣る材料で形成しても、これに本発明の塗料を塗
布することにより、耐熱耐食性に優れたものとすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例により形成される塗膜の断面
を示す部分模式図である。

【符号の説明】

１シリコン樹脂２マイカ状酸化鉄３扁平状非晶質金属粉末４鋳鉄

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平５−57242（ＪＰ，Ａ) 特開平１−278580（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−270773（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−146963（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−258871（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−98773（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−36157（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C09D 5/10 C09D 5/18 C09D 183/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】シリコン樹脂ビヒクル中に、扁平状非晶
質金属粉末を分散、含有させた塗料であって、乾燥塗膜
中に、前記扁平状非晶質金属粉末を10〜50重量％含有す
るように配合されていることを特徴とする耐熱耐食性塗
料。
【請求項２】シリコン樹脂ビヒクル中に、扁平状非晶
質金属粉末と、マイカ状酸化鉄とを分散、含有させた塗
料であって、乾燥塗膜中に、前記扁平状非晶質金属粉末
を5 〜40重量％、前記マイカ状酸化鉄を5 〜30重量％含
有するように配合されていることを特徴とする耐熱耐食
性塗料。
【請求項３】前記扁平状非晶質金属粉末の形状が、厚
さ0.1 〜5 μm 、粒径15〜150 μm 、アスペクト比（長
径／厚さの比）10〜1000である請求項１又は２記載の耐
熱耐食性塗料。
【請求項４】前記扁平状非晶質金属粉末の組成が、C
r：3 〜13at％、Ni：0 〜20at％、Mo：0 〜10at％、
Ｐ：7 〜15at％、Ｃ：5 〜15at％、残部Feからなる請求
項１〜３のいずれか一つに記載の耐熱耐食性塗料。