JP3259976B2 - 金属防食剤 - Google Patents

金属防食剤

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は金属防食剤に関するもの
であり、特に鉄、鋼、鋳鉄等の鉄材料の防食剤として有
用なものである。
【0002】
【従来の技術】従来、金属防食剤としては、6価クロム
供給物質と、亜鉛、マンガン、アルミニウム、マグネシ
ウム、これらの混合物、およびこれらの合金から選ばれ
た金属粉末と、界面活性剤とからなる組成が提供されて
いる(特公昭52−1902号)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の金属防食剤には有害物質である6価クロム供給物質が
含まれているので、取扱いや廃水処理の点で問題がある
し、上記金属防食剤は金属表面に塗布され乾燥してから
塗膜を硬化させるのに330℃前後の高温加熱処理を必
要とし、エネルギーが浪費されかつ被処理金属の熱変性
と言う問題もある。更に熱処理後の塗膜表面硬度が充分
でなく傷付き易い。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の課題
を解決するための手段として、α−β不飽和脂肪酸塩類
を含む重合体であり、鉛筆硬度F〜Hの被膜を与える
溶性合成樹脂バインダーと、被処理金属よりもイオン化
傾向の大きい金属の微粉末と、該金属の酸化防止剤と、
通電剤とからなり、6価クロム供給物質を含まない金属
防食剤を提供するものである。
【0005】〔水溶性合成樹脂バインダー〕 本発明のα−β不飽和脂肪酸塩類を含む重合体であり、
鉛筆硬度F〜Hの被膜を与える水溶性合成樹脂バインダ
ーには、加熱硬化後においても速やかに再吸水あるいは
再吸湿する水溶性合成樹脂が用いられる。このような水
溶性合成樹脂としては、アクリル酸、メタクリル酸、イ
タコン酸、アトロパ酸、シトラコン酸等のα−β不飽和
脂肪酸の一種または二種以上の重合体のカリウム、ナト
リウム、リチウム等の金属との塩類、あるいはアンモニ
ア、アミン等の窒素含有塩基との塩類、あるいは上記α
−β不飽和脂肪酸の一種または二種以上とアクリルエス
テル、メタクリルエステル、スチレン、酢酸ビニル、塩
化ビニル、塩化ビニリデン、アクリロニトリル、メタク
リロニトリル等の他のビニル単量体の一種または二種以
上との共重合体の上記金属あるいは窒素含有塩基との塩
類、酢酸ビニルと上記のようなビニル単量体の共重合体
の鹸化物等が例示されるが、上記α−β不飽和脂肪酸を
含む共重合体のアミン塩は本発明にとって望ましい水溶
性合成樹脂である。また本発明の水溶性合成樹脂として
は、塗膜の硬度(鉛筆硬度)としてF〜H程度の硬調な
ものでかつ下記する金属微粉末の自己犠牲作用を阻害せ
ず、良好な通電性を確保するためには、速やかな吸水吸
湿性がある方が望ましい。しかし被覆性を確保するため
には耐水性の良好なものが望ましい。上記水溶性合成樹
脂バインダーは本発明の金属防食剤に通常固形分として
1〜20重量%、望ましくは2.5〜10重量%添加さ
れる。
【0006】〔金属微粉末〕 本発明において用いられる金属微粉末は被処理金属より
もイオン化傾向の大きな金属の微粉末であり、粉末の形
態はフレーク状、粒状のいずれでもよい。また該金属微
粉末の純度は望ましくは99.0重量%以上、更に望ま
しくは99.5重量%以上であり、該金属微粉末の粒径
は望ましくは6μ、更に望ましくは5μ以下である。金
属微粉末の純度が99.0重量%以上であれば優れた防
食効果が得られ、また粒径が6μ以下であれば緻密でか
つ平滑な防食性被膜が得られ、優れた防食効果が得られ
る。本発明にとって最も望ましい粒径は3〜5μであ
る。被処理金属が鉄の場合には、鉄よりもイオン化傾向
の大きい亜鉛、アルミニウム、亜鉛−アルミニウム合金
が望ましく、特に望ましいのは亜鉛とアルミニウムとの
併用である。亜鉛とアルミニウムとを併用した場合には
イオン化傾向は亜鉛<アルミニウムであり、塗膜中にお
いて亜鉛微粉末が下層にアルミニウム微粉末が上層に配
置されることが望ましい。アルミニウム微粉末を上層に
配置させるには、ケロシン、ミネラルスピリット、ミネ
ラルターペン等の高沸点有機溶剤、脂肪酸、脂肪酸エス
テル、脂肪酸アミド等の脂肪酸またはその誘導体、ベン
ゾトリアゾール、メチルベンゾトリアゾール等のトリア
ゾール系化合物等によって該アルミニウム微粉末の表面
を処理し、更にソルビタン界面活性剤および/または脂
肪酸系界面活性剤で処理しておく。上記金属微粉末は本
発明の金属防食剤中に通常2〜75重量%、望ましくは
10〜50重量%添加されるが、亜鉛微粉末とアルミニ
ウム微粉末とを併用する場合は、亜鉛微粉末1〜50重
量%、アルミニウム微粉末1〜25重量%、望ましくは
亜鉛微粉末5〜35重量%、アルミニウム微粉末5〜1
5重量%である。
【0007】〔酸化防止剤〕 本発明の金属防食剤は水性であるから、金属微粉末が水
と反応して酸化して水酸化物となることを防止する必要
がある。このために添加される酸化防止剤としてはヒド
ロキシ酢酸、グリコール酸、グリセリン酸、酒石酸、グ
ルコン酸、クエン酸等のオキシ酸のカリウム、ナトリウ
ム、リチウム等の金属との塩類、あるいはアンモニア、
アミン等の窒素含有塩基との塩類、あるいはケロシン、
ミネラルスピリット、脂肪酸またはその誘導体、トリア
ゾール系化合物等の被膜形成物質等である。オキシ酸塩
類の場合は本発明の金属防食剤中固形分として通常0.
01〜5重量%、望ましくは0.05〜1.5重量%添
加され、被膜形成物質の場合は該物質または該物質を適
当な溶剤で適当濃度希釈した溶液中に該金属微粉末を浸
漬処理するかまたはスプレー等により塗布する。
【0008】〔通電剤〕 本発明において用いられる通電剤としては、ドデシルト
リメチルアンモニウムクロリド、ドデシルジメチルアン
モニウムクロリド等の第4級アンモニウム塩を含有する
カチオン系界面活性剤が例示される。上記通電剤は本発
明の金属防食剤中通常固形分として通常0.001〜2
重量%、望ましくは0.01〜0.9重量%程度添加さ
れる。本発明の通電剤は上記水溶性合成樹脂の通電性を
補助するために使用される。
【0009】〔溶剤〕 本発明の金属防食剤は水溶液として提供されるが、上記
金属微粉末の分散性を良好ならしめるために、望ましく
は水溶性の有機溶剤が添加される。上記水溶性有機溶剤
としてはメタノール、エタノール、1−プロパノール、
2−プロパノール、t−ブチルアルコール、エチレング
リコール、プロピレングリコール、1,2−プロパンジ
オール、1,3−プロパンジオール、グリセリン、アセ
トン、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセ
ロソルブ、メチルカルビトール、エチルカルビトール、
プロピルカルビトール、ブチルカルビトール、ジアセト
ンアルコール等があげられる。望ましい水溶性有機溶剤
としてはエチレングリコール、プロピレングリコール、
ジアセトンアルコール、エチルセロソルブ、エチルカル
ビトール、ブチルセロソルブがあり、該水溶性有機溶剤
の添加量は通常本発明の金属防食剤中3〜30重量%、
望ましくは8〜20重量%である。
【0010】〔増粘剤〕 本発明の金属防食剤の塗布層の厚みを確保するためには
増粘剤の使用が望ましい。本発明において用いられる増
粘剤としてはメチルセルローズ、カルボキシメチルセル
ローズ、ヒドロキシメチルセルローズ、エチルセルロー
ズ、カルボキシエチルセルローズ、ヒドロキシエチルセ
ルローズ、ポリビニルアルコール、澱粉、カチオン澱
粉、非イオン澱粉、ペクチン、グァーガム、タマリンド
ガム、ローストビーンガム、ガラクトマンナン、カラギ
ーナン、寒天、アクリル重合体のナトリウム塩等があげ
られる。望ましい増粘剤としてはヒドロキシメチルセル
ローズ、ヒドロキシエチルセルローズ、メチルセルロー
ズがある。該増粘剤の添加量は本発明の金属防食剤中固
形分として0.1〜2重量%、望ましくは0.2〜0.
8重量%である。
【0011】〔消泡剤〕 本発明の金属防食剤をピンホール等の欠陥がなく被処理
金属表面に塗布するためには消泡剤の使用が望ましい。
本発明に添加される消泡剤としてはシリコーン系、フッ
素系、オイル系等がある。シリコーン系としてはジメチ
ルシリコーン、ジエチルシリコーン、フッ素系ではフッ
化メタノール、2フッ化メタノール、フッ化エタノー
ル、2フッ化エタノール、オイル系では石油系としてケ
ロシン、ミネラルスピリット、ミネラルターペント、ホ
ワイトスピンドル、動物系として牛脂、豚脂等があり、
植物系では硬化ヒマシ油、ヒマシ油、桐油、硬化大豆油
等がある。望ましい消泡剤としてはケロシン、ミネラル
スピリット、ホワイトスピンドル、桐油、硬化ヒマシ油
がある。該消泡剤の添加量は本発明の金属防食剤中0.
01〜5重量%、望ましくは0.1〜1重量%である。
【0012】〔処理方法〕 本発明の金属防食剤のpHは通常6.5〜9.5の範囲
に調節されるが、該金属防食剤を用いて被処理金属表面
を処理するには、まず該金属表面をショットブラスト、
サンドブラスト等によって研磨を行ない、更に必要あれ
ばトリクロルエチレン、パークロルエチレン、ベンゼ
ン、トルエン、キシレン等の有機溶剤で洗浄し、乾燥後
本発明の金属防食剤を浸漬、スプレー、ロールコータ
ー、カーテンフローコーター、回転ブラシコーター、静
電塗装等によって該金属表面に塗布する。その後室温に
放置し、必要あれば空気を送って乾燥し、200〜23
0℃前後で少なくとも15分間の加熱処理を行なう。こ
のようにして該金属表面には本発明の金属防食剤に起因
する防食性被膜が形成される。該防食性被膜上には所望
なれば更に塗料によって塗装が施されてもよい。
【0013】
【作用】本発明の金属防食剤に起因する防食性被膜にお
いては、該被膜中に含まれる被処理金属よりもイオン化
傾向の大きい金属微粉末が、該被処理金属に先立って腐
食即ち酸化される。このような該金属微粉末の酸素捕捉
作用(自己犠牲作用と云う)によって、被処理金属の酸
化即ち腐食が防止される。
【0014】α−β不飽和脂肪酸塩類を含む重合体であ
り、鉛筆硬度F〜Hの被膜を与える水溶性合成樹脂はこ
のような自己犠牲作用を有する金属微粉末のバインダー
として強固な被膜を形成し、かつ速やかな吸水吸湿性に
よって上記金属微粉末の自己犠牲作用を円滑に進める場
を提供し、一方該被処理金属表面が外界に曝露されるこ
とを防止するが、該水溶性合成樹脂の被膜が硬く耐水性
を有すると、該金属微粉末の粒子間の通電即ちイオン移
動が困難となり、自己犠牲作用が阻害されるのでこの場
合には通電剤の添加により良好な通電性を確保する。
【0015】更に本発明の金属防食剤は水性であるか
ら、使用前に金属微粉末が水と反応することを防止する
必要があり、そのために酸化防止剤を添加する。
【0016】
【実施例】〔実施例1〕 n−ブチルアクリレート:メタクリル酸=3:7重量比
の共重合体を2/3アンモニア、1/3ジエタノールア
ミンで中和し、35重量%水溶液とする(水溶性合成樹
脂A)。上記水溶性合成樹脂Aを使用して下記の処方に
より金属防食剤A(pH7.5)を調製する。 水溶性合成樹脂A 18 重量部 アルミニウムペースト*1 10 〃 亜鉛微粉末*2 22 〃 プロピレングリコール(溶剤) 7 〃 エチルセロソルブ(溶剤) 3 〃 ヒドロキシメチルセルローズ(増粘剤) 0.8〃 ステアリルトリメチルアンモニウムクロリド(通電剤)0.2〃 2−フッ化メタノール(消泡剤) 0.5〃 水 38.5〃 *1 :粒径5〜6μのアルミニウム微粉末をケロシンで処理した後、該ア ルミニウム微粉末75重量部、エチルステアレート15重量部、ベン ゾトリアゾール5重量部、ソルビタンモノラウレート5重量部を混合 してペーストとした。 *2 :亜鉛微粉末はアトマイズ法によって製造した粒径3〜5μのものを 用いた。 上記処方においては、亜鉛微粉末、アルミニウムペース
ト、溶剤を均一に混合した後、水溶性合成樹脂A、通電
剤および消泡剤を添加し攪拌しつゝ増粘剤を徐々に添加
混合し、次いで300メッシュの篩にて濾過し金属防食
剤Aとする。
【0017】〔実施例2〕 エチルアクリレート:アクリル酸=3:7重量比の共重
合体をアンモニアで中和し、35重量%水溶液とする
(水溶性合成樹脂B)。上記水溶性合成樹脂Bおよび実
施例1で使用したアルミニウムペーストと亜鉛微粉末を
使用して下記の処方により実施例1と同様に混合して金
属防食剤B(pH8.5)を調製する。 水溶性合成樹脂B 11 重量部 アルミニウムペースト 10 〃 亜鉛微粉末 20 〃 エチレングリコール(溶剤) 7 〃 ジアセトンアルコール(溶剤) 10 〃 ヒドロキシエチルセルローズ(増粘剤) 0.35〃 ラウリルトリメチルアンモニウムクロリド(通電剤) 0.3〃 ホワイトスピンドル(消泡剤) 0.35〃 水 48 〃
【0018】〔試験〕 1. 試料 (1) 鋼板:SS−41鋼板(50×100×0.5mm)
を使用した。該鋼板は表面をショットブラストし次いで
トリクロルエチレンで洗浄を行ない乾燥した。 (2)ねじ:長さ75mm、径2mm、頭部8mm、ねじ部50m
mのプラスねじを使用した。 2. 塗布 (1) 鋼板 上記鋼板に上記金属防食剤A,Bを各々厚さ30μに塗
布し、1時間風乾する。その後200〜230℃で20
分間の加熱処理を行なう。 (2) ねじ 上記ねじを上記金属防食剤A,Bの各々に浸漬し、引上
げた後脱水機で1分間脱水を行なった後1分間風乾し、
その後200〜230℃で30分間の加熱処理を行な
う。この操作は2回繰返される。
【0019】〔試験結果〕 1. 塗膜の密着性および硬度 上記金属防食剤A,Bを塗布した鋼板についてゴバン目
試験(密着性)および鉛筆硬度を測定した。結果を表1
に示す。
【表1】
【0020】表1によれば金属防食剤A,Bはいずれも
鋼板に良好な密着性を示し、かつ硬度も充分であること
が認められる。
【0021】2. 塩水噴霧試験 上記鋼板およびねじについてJIS−Z−2371に準
じて塩水噴霧試験を行なった。その結果は表2に示され
る。
【表2】 評価 ○:変化なし,△:若干発錆,×:全面発錆 *1:A',B' はA,Bから通電剤を除いた比較例であ
る。 *2:CはA,Bで用いたねじに8μの亜鉛メッキを施し
た後クロメート処理した試料である。
【0022】表2によれば本発明の金属防食剤A,Bは
いずれも優れた防食性を示すが、通電剤が添加されてい
ないA',B' および亜鉛−クロメート処理品Cはいずれ
も防食性が劣る。
【0023】3. 耐水性試験 純水に室温下で鋼板およびねじを200時間浸漬し、そ
の後の塗膜の変化をみた。その結果を表3に示す。
【表3】 評価 ○:変化なし,△:若干発錆,×:全面発錆
【0024】表3によれば本発明の金属防食剤A,Bは
いずれも優れた防食性を示すが、通電剤が添加されてい
ないA',B' はいずれも耐水性に劣り、また亜鉛−クロ
メート処理品Cも耐水性が充分でない。
【0025】4. 耐侯性試験 上記鋼板を各々京都府城陽市において南面に角度45°
で、30日間放置して耐侯性試験を行なった。その結果
を表4に示す。
【表4】 評価 ○:変化なし,△:若干発錆,×:全面発錆
【0026】表4によれば、本発明の金属防食剤A,B
はいずれも優れた耐侯性を示すが、通電剤が添加されて
いないA',B' はいずれも耐侯性が劣る。
【0027】
【発明の効果】したがって本発明においては6価クロム
等の有害物質を含有しない、優れた耐食性を金属に与え
る金属防食剤が提供される。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】α−β不飽和脂肪酸塩類を含む重合体であ
    り、鉛筆硬度F〜Hの被膜を与える水溶性合成樹脂バイ
    ンダーと、被処理金属よりもイオン化傾向の大きい金属
    の微粉末と、該金属の酸化防止剤と、通電剤とからな
    り、6価クロム供給物質を含まないことを特徴とする金
    属防食剤
  2. 【請求項2】上記被処理金属は鉄であり、上記被処理金
    属よりもイオン化傾向の大きい金属は、亜鉛、アルミニ
    ウム、亜鉛−アルミニウム合金からなる群から選ばれた
    一種または二種以上の金属である請求項1に記載の金属
    防食剤
  3. 【請求項3】上記酸化防止剤とはオキシ酸塩である請求
    項1に記載の金属防食剤
  4. 【請求項4】上記通電剤は第4級アンモニウム塩を含有
    する界面活性剤である請求項1に記載の金属防食剤
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