JP4907315B2 - Surface-treated metal material - Google Patents
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Description
本発明は、表面処理金属材に関し、特に、耐食性、耐熱性、耐指紋性、導電性、塗装性、加工時の耐黒カス性および耐汚染性に優れたクロメートフリー表面処理を施した金属材に関する。 The present invention relates to a surface-treated metal material, and in particular, a metal material subjected to a chromate-free surface treatment excellent in corrosion resistance, heat resistance, fingerprint resistance, conductivity, paintability, black residue resistance during processing, and stain resistance. About.
一般的に、金属材料表面への密着性に優れ、金属材料表面に耐食性や耐指紋性などを付与する技術として、金属材料表面に、クロム酸、重クロム酸又はそれらの塩を主成分として含有する処理液によりクロメート処理を施す方法が用いられていたが、近年、クロメート処理皮膜は有害な6価クロムを多量に含んでおり、環境に配慮すべく、クロメート皮膜の代替として使用できるノンクロム系の表面処理技術の開発が行われている。このようなノンクロム系の表面処理技術としては、例えば、無機成分を用いた処理を施す方法、リン酸塩処理を施す方法、シランカップリング剤単体による処理を施す方法、有機樹脂皮膜処理を施す方法、などが知られており、実用に供されている。 Generally, it has excellent adhesion to the metal material surface, and as a technology to give corrosion resistance and fingerprint resistance to the metal material surface, it contains chromic acid, dichromic acid or their salts as the main component on the metal material surface. In recent years, the chromate treatment film contains a large amount of harmful hexavalent chromium, and it is a non-chromium type that can be used as an alternative to the chromate film in consideration of the environment. Surface treatment technology is being developed. Examples of such non-chromium-based surface treatment techniques include a method of performing a treatment using an inorganic component, a method of performing a phosphate treatment, a method of performing a treatment with a silane coupling agent alone, and a method of performing an organic resin film treatment. , Etc. are known and are in practical use.
主として無機成分を用いる技術としては、例えば、特許文献1に、バナジウム化合物と、ジルコニウム、チタニウム、モリブデン、タングステン、マンガン及びセリウムから選ばれる少なくとも1種の金属を含む金属化合物とを含有する金属表面処理剤が挙げられている。 As a technique mainly using an inorganic component, for example, Patent Document 1 discloses a metal surface treatment containing a vanadium compound and a metal compound containing at least one metal selected from zirconium, titanium, molybdenum, tungsten, manganese, and cerium. Agents are mentioned.
一方、主としてシランカップリング剤を使用する技術としては、例えば、特許文献2は、一時的な防食効果を得るため、低濃度の有機官能シランおよび架橋剤を含有する水溶液による金属板の処理を教示している。また、同文献には、架橋剤が有機官能シランを架橋することによって、緻密なシロキサン・フィルムを形成する方法が開示されている。 On the other hand, as a technique mainly using a silane coupling agent, for example, Patent Document 2 teaches treatment of a metal plate with an aqueous solution containing a low concentration of an organofunctional silane and a crosslinking agent in order to obtain a temporary anticorrosive effect. is doing. Further, this document discloses a method for forming a dense siloxane film by crosslinking an organofunctional silane with a crosslinking agent.
また、例えば、特許文献3には、特定の樹脂化合物(A)と、第1〜3アミノ基及び第4アンモニウム塩基から選ばれる少なくとも1種のカチオン性官能基を有するカチオン性ウレタン樹脂(B)と、特定の反応性官能基を有する1種以上のシランカップリング剤(C)と、特定の酸化合物(E)とを含有し、且つカチオン性ウレタン樹脂(B)及びシランカップリング剤(C)の含有量が所定の範囲内である表面処理剤を用いて、耐食性に優れ、さらに耐指紋性、耐黒変性および塗装密着性に優れたノンクロム系表面処理鋼板及びその製造方法が開示されている。 Further, for example, Patent Document 3 discloses a specific resin compound (A) and a cationic urethane resin (B) having at least one cationic functional group selected from a first to third amino group and a quaternary ammonium base. And at least one silane coupling agent (C) having a specific reactive functional group and a specific acid compound (E), and a cationic urethane resin (B) and a silane coupling agent (C ), A non-chromium surface-treated steel sheet excellent in corrosion resistance, excellent in fingerprint resistance, blackening resistance and paint adhesion, and a method for producing the same are disclosed. Yes.
更に、例えば、特許文献4〜5には、表面処理剤の中に光触媒(L)を添加して耐汚染性を付与する方法が開示されている。 Furthermore, for example, Patent Documents 4 to 5 disclose a method for imparting contamination resistance by adding a photocatalyst (L) into a surface treatment agent.
しかしながら、これらの技術は、耐食性、耐熱性、耐指紋性、導電性、塗装性、加工時の耐黒カス性および耐汚染性の全てを満足するものではなく、実用化に至って依然として問題を抱えている。 However, these technologies do not satisfy all of the corrosion resistance, heat resistance, fingerprint resistance, conductivity, paintability, black scum resistance during processing, and contamination resistance. ing.
このように、いずれの方法でもクロメート皮膜の代替として使用できるような表面処理剤を得られていないのが現状であり、これらを総合的に満足できる表面処理剤および処理方法の開発が強く要求されているのである。 As described above, the surface treatment agent that can be used as a substitute for the chromate film has not been obtained by any of these methods, and there is a strong demand for the development of a surface treatment agent and a treatment method that can satisfy these conditions comprehensively. -ing
そこで、本発明は、従来技術の有する前記問題点を解決して、耐食性、耐熱性、耐指紋性、導電性、塗装性、加工時の耐黒カス性および耐汚染性の全てを満足し得るクロメートフリー表面処理を施した金属材を提供することを目的とするものである。 Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, and can satisfy all of corrosion resistance, heat resistance, fingerprint resistance, conductivity, paintability, black residue resistance during processing and stain resistance. It aims at providing the metal material which gave chromate free surface treatment.
本発明者らは、これらの問題を解決すべく鋭意検討を重ねてきた結果、金属材表面に、特定のシランカップリング剤2種類を特定の固形分質量比で配合して得られる、分子内に特定の官能基を2個以上と、特定の親水性官能基を1個以上含有する有機ケイ素化合物(W)と、フルオロ化合物(X)と、リン酸(Y)と、バナジウム化合物(Z)と、光触媒(L)とからなる水系金属表面処理剤を塗布し乾燥することにより各成分を含有する複合皮膜を形成することで、耐食性、耐熱性、耐指紋性、導電性、塗装性、加工時の耐黒カス性および耐汚染性の全てを満足し得るクロメートフリー表面処理金属材が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve these problems, the present inventors have obtained an intramolecular structure obtained by blending two kinds of specific silane coupling agents at a specific solid content mass ratio on the metal material surface. In which two or more specific functional groups, one or more specific hydrophilic functional groups are contained, an organosilicon compound (W), a fluoro compound (X), phosphoric acid (Y), and a vanadium compound (Z) And a water-based metal surface treatment agent comprising photocatalyst (L) is applied and dried to form a composite film containing each component, thereby providing corrosion resistance, heat resistance, fingerprint resistance, conductivity, paintability, processing The present inventors have found that a chromate-free surface-treated metal material that can satisfy all of the black residue resistance and contamination resistance at the time can be obtained, and the present invention has been completed.
すなわち、本発明は、金属材表面に、分子中にアミノ基を1つ含有するシランカップリング剤(A)と、分子中にグリシジル基を1つ含有するシランカップリング剤(B)を固形分質量比〔(A)/(B)〕で0.5〜1.7の割合で配合して得られる、分子内に式−SiR1R2R3(式中、R1、R2及びR3は互いに独立に、アルコキシ基又は水酸基を表し、少なくとも1つはアルコキシ基を表す)で表される官能基(a)を2個以上と、水酸基(官能基(a)に含まれ得るものとは別個のもの)およびアミノ基から選ばれる少なくとも1種の親水性官能基(b)を1個以上含有し、平均の分子量が1000〜10000である有機ケイ素化合物(W)と、チタン弗化水素酸またはジルコニウム弗化水素酸から選ばれる少なくとも1種のフルオロ化合物(X)と、リン酸(Y)と、バナジウム化合物(Z)と、光触媒(L)とからなる水系金属表面処理剤を塗布し乾燥することにより各成分を含有する複合皮膜を形成し、且つ、その複合皮膜の各成分において、有機ケイ素化合物(W)とフルオロ化合物(X)の固形分質量比〔(X)/(W)〕が0.02〜0.07であり、有機ケイ素化合物(W)とリン酸(Y)の固形分質量比〔(Y)/(W)〕が0.03〜0.12であり、有機ケイ素化合物(W)とバナジウム化合物(Z)の固形分質量比〔(Z)/(W)〕が0.05〜0.17であり、且つ、フルオロ化合物(X)とバナジウム化合物(Z)の固形分質量比〔(Z)/(X)〕が1.3〜6.0であり、且つ、光触媒(L)の全固形分質量比〔(L)/((W)+(X)+(Y)+(Z)+(L))が0.02〜0.5であることを特徴とする表面処理金属材を提供する。 That is, the present invention provides a solid content of a silane coupling agent (A) containing one amino group in the molecule and a silane coupling agent (B) containing one glycidyl group in the molecule on the surface of the metal material. Formula-SiR 1 R 2 R 3 (in the formula, R 1 , R 2 and R are obtained by blending at a mass ratio [(A) / (B)] of 0.5 to 1.7. 3 independently represents an alkoxy group or a hydroxyl group, at least one represents an alkoxy group, and two or more functional groups (a) and a hydroxyl group (which can be contained in the functional group (a)) And at least one hydrophilic functional group (b) selected from amino groups, an organosilicon compound (W) having an average molecular weight of 1000 to 10,000, and titanium hydrogen fluoride At least selected from acid or zirconium hydrofluoric acid A composite containing each component by applying and drying an aqueous metal surface treatment agent comprising one kind of fluoro compound (X), phosphoric acid (Y), vanadium compound (Z), and photocatalyst (L). A film is formed, and in each component of the composite film, the solid content mass ratio [(X) / (W)] of the organosilicon compound (W) and the fluoro compound (X) is 0.02 to 0.07. Yes, the solid content mass ratio [(Y) / (W)] of the organosilicon compound (W) and phosphoric acid (Y) is 0.03 to 0.12, and the organosilicon compound (W) and the vanadium compound (Z ) Solid content mass ratio [(Z) / (W)] is 0.05 to 0.17, and the solid content mass ratio of fluoro compound (X) and vanadium compound (Z) [(Z) / ( X)] is 1.3 to 6.0, and the total solid content mass ratio of the photocatalyst (L) [(L) / (W) + (X) + (Y) + (Z) + (L)) to provide a surface-treated metal material which is a 0.02 to 0.5.
上記水系金属表面処理剤は、皮膜中に硫酸コバルト、硝酸コバルトおよび炭酸コバルトからなる群から選ばれる少なくとも1種のコバルト化合物(C)を、前記有機ケイ素化合物(W)とコバルト化合物(C)の固形分質量比〔(C)/(W)〕が0.01〜0.1の割合で含有することが好ましい。 The water-based metal surface treatment agent comprises at least one cobalt compound (C) selected from the group consisting of cobalt sulfate, cobalt nitrate, and cobalt carbonate in the coating of the organosilicon compound (W) and the cobalt compound (C). The solid content mass ratio [(C) / (W)] is preferably contained at a ratio of 0.01 to 0.1.
上記表面処理金属材は、金属材の表面に、上記水系金属表面処理剤を塗布し、50℃より高く250℃未満の到達温度で乾燥を行い、乾燥後の皮膜重量が0.05〜2.0g/m2であることが好ましい。 The surface-treated metal material is coated with the aqueous metal surface-treating agent on the surface of the metal material, and dried at a temperature higher than 50 ° C. and lower than 250 ° C., and the film weight after drying is 0.05-2. It is preferably 0 g / m 2 .
上記金属材は亜鉛系めっき鋼板であることが好ましい。 The metal material is preferably a galvanized steel sheet.
本発明の表面処理金属材は、耐食性、耐熱性、耐指紋性、導電性、塗装性、加工時の耐黒カス性および耐汚染性の全てを満足し得る。 The surface-treated metal material of the present invention can satisfy all of corrosion resistance, heat resistance, fingerprint resistance, conductivity, paintability, black residue resistance during processing, and contamination resistance.
以下に、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.
本発明において適用可能な金属材としては特に限定されるものではなく、例えば、鉄、鉄基合金、アルミニウム、アルミニウム基合金、銅、銅基合金等を挙げられ、任意に金属材上にめっきしためっき金属材を使用することもできる。中でも本発明の適応において最も好適なものは亜鉛系めっき鋼板である。亜鉛系めっき鋼板としては、亜鉛めっき鋼板、亜鉛−ニッケルめっき鋼板、亜鉛−鉄めっき鋼板、亜鉛−クロムめっき鋼板、亜鉛−アルミニウムめっき鋼板、亜鉛−チタンめっき鋼板、亜鉛−マグネシウムめっき鋼板、亜鉛−マンガンめっき鋼板、亜鉛−アルミニウム−マグネシウムめっき鋼板、亜鉛−アルミニウム−マグネシウム−シリコンめっき鋼板等の亜鉛系めっき鋼板、さらにはこれらのめっき層に少量の異種金属元素又は不純物としてコバルト、モリブデン、タングステン、ニッケル、チタン、クロム、アルミニウム、マンガン、鉄、マグネシウム、鉛、ビスマス、アンチモン、錫、銅、カドミウム、ヒ素等を含有したもの、シリカ、アルミナ、チタニア等の無機物を分散させたものが含まれる。更には、以上のめっきと他の種類のめっき、例えば鉄めっき、鉄−りんめっき、ニッケルめっき、コバルトめっき等と組み合わせた複層めっきも適用可能である。めっき方法は特に限定されるものではなく、公知の電気めっき法、溶融めっき法、蒸着めっき法、分散めっき法、真空めっき法等のいずれの方法でもよい。 The metal material applicable in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include iron, iron-base alloy, aluminum, aluminum-base alloy, copper, copper-base alloy, and the like, and optionally plated on the metal material. A plated metal material can also be used. Among them, the most suitable for the application of the present invention is a galvanized steel sheet. Zinc-coated steel sheets include galvanized steel sheets, zinc-nickel plated steel sheets, zinc-iron plated steel sheets, zinc-chromium plated steel sheets, zinc-aluminum plated steel sheets, zinc-titanium plated steel sheets, zinc-magnesium plated steel sheets, zinc-manganese. Galvanized steel sheet such as plated steel sheet, zinc-aluminum-magnesium plated steel sheet, zinc-aluminum-magnesium-silicon plated steel sheet, and cobalt, molybdenum, tungsten, nickel as a small amount of different metal elements or impurities in these plated layers Examples include those containing titanium, chromium, aluminum, manganese, iron, magnesium, lead, bismuth, antimony, tin, copper, cadmium, arsenic and the like, and those in which inorganic substances such as silica, alumina, and titania are dispersed. Furthermore, multi-layer plating in combination with the above plating and other types of plating such as iron plating, iron-phosphorus plating, nickel plating, cobalt plating and the like is also applicable. The plating method is not particularly limited, and any known method such as an electroplating method, a hot dipping method, a vapor deposition plating method, a dispersion plating method, and a vacuum plating method may be used.
本発明のクロメートフリー表面処理金属材の水系金属表面処理剤の必須成分である有機ケイ素化合物(W)は、分子中にアミノ基を1つ含有するシランカップリング剤(A)と、分子中にグリシジル基を1つ含有するシランカップリング剤(B)とを固形分質量比〔(A)/(B)〕で0.5〜1.7の割合で配合して得られるものである。シランカップリング剤(A)とシランカップリング剤(B)との配合比率としては、固形分質量比〔(A)/(B)〕で0.5〜1.7である必要があり、0.7〜1.7が好ましく、0.9〜1.1であることが最も好ましい。固形分質量比〔(A)/(B)〕が0.5未満であると、耐指紋性および浴安定性、耐黒カス性が著しく低下するため好ましくない。逆に1.7を超えると、耐水性が著しく低下するため好ましくない。 The organosilicon compound (W), which is an essential component of the aqueous metal surface treatment agent of the chromate-free surface treatment metal material of the present invention, includes a silane coupling agent (A) containing one amino group in the molecule, and It is obtained by blending a silane coupling agent (B) containing one glycidyl group at a solid content mass ratio [(A) / (B)] of 0.5 to 1.7. As a compounding ratio of the silane coupling agent (A) and the silane coupling agent (B), it is necessary that the solid content mass ratio [(A) / (B)] is 0.5 to 1.7, and 0 0.7 to 1.7 is preferable, and 0.9 to 1.1 is most preferable. If the solid content mass ratio [(A) / (B)] is less than 0.5, fingerprint resistance, bath stability, and black residue resistance are remarkably lowered, which is not preferable. On the other hand, if it exceeds 1.7, the water resistance is remarkably lowered.
また、本発明における分子中にアミノ基を1つ含有するシランカップリング剤(A)としては、特に限定するものではないが、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシランなどを例示することができ、分子中にグリシジル基を1つ含有するシランカップリング剤(B)としては、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシランなどを例示することができる。 Further, the silane coupling agent (A) containing one amino group in the molecule in the present invention is not particularly limited, but 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, etc. Examples of the silane coupling agent (B) containing one glycidyl group in the molecule include 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, and the like. Can do.
また、本発明の有機ケイ素化合物(W)の製造方法は、特に限定するものではないが、例えば、pH4程度に調整した水に、シランカップリング剤(A)と、シランカップリング剤(B)を順次添加し、所定時間攪拌する方法が挙げられる。 Moreover, the manufacturing method of the organosilicon compound (W) of the present invention is not particularly limited. For example, water adjusted to about pH 4 is mixed with a silane coupling agent (A) and a silane coupling agent (B). Are sequentially added and stirred for a predetermined time.
本発明の必須成分である有機ケイ素化合物(W)における式−SiR1R2R3(式中、R1、R2及びR3は互いに独立に、アルコキシ基又は水酸基を表し、少なくとも1つはアルコキシ基を表す)で表される官能基(a)の数は2個以上であることが必要である。官能基(a)の数が1個である場合には、金属材料表面に対する密着力および造膜性が低下するため、耐黒カス性が低下する。官能基(a)のR1、R2及びR3の定義におけるアルコキシ基の炭素数は特に制限されないが1から6であるのが好ましく、1から4であるのがより好ましく、1又は2であるのがもっとも好ましい。これは、本発明者らの推察によれば、アルコキシ基の炭素鎖が短い方が、アルコキシ基と下地金属板との間に形成されるO−M(金属)結合の単位面積当たりの結合数が増加し、それに伴って皮膜と金属板との密着力も増大するためである。水酸基およびアミノ基から選ばれる少なくとも1種の親水性官能基(b)の存在割合としては、1分子内に1個以上であればよい。有機ケイ素化合物(W)の平均の分子量は1000〜10000であることが必要であり、1300〜6000であることが好ましい。ここでいう分子量は、特に限定するものではないが、TOF−MS法による直接測定およびクロマトグラフィー法による換算測定のいずれかを用いて良い。平均の分子量が1000未満であると、形成された皮膜の耐水性が著しく低くなる。一方、平均の分子量が10000より大きいと、前記有機ケイ素化合物を安定に溶解または分散させることが困難になる。 Formula -SiR 1 R 2 R 3 in the organosilicon compound (W) which is an essential component of the present invention (wherein R 1 , R 2 and R 3 independently represent an alkoxy group or a hydroxyl group, and at least one of The number of functional groups (a) represented by (representing an alkoxy group) needs to be 2 or more. When the number of functional groups (a) is one, the adhesion to the metal material surface and the film-forming property are lowered, so that the black residue resistance is lowered. The number of carbon atoms of the alkoxy group in the definition of R 1 , R 2 and R 3 of the functional group (a) is not particularly limited, but is preferably 1 to 6, more preferably 1 to 4, more preferably 1 or 2. Most preferably. According to the inventors' inference, the number of bonds per unit area of OM (metal) bonds formed between the alkoxy group and the base metal plate is shorter when the carbon chain of the alkoxy group is shorter. This is because the contact force between the film and the metal plate increases. The existence ratio of at least one hydrophilic functional group (b) selected from a hydroxyl group and an amino group may be one or more in one molecule. The average molecular weight of the organosilicon compound (W) needs to be 1000 to 10000, and preferably 1300 to 6000. The molecular weight here is not particularly limited, but either direct measurement by TOF-MS method or conversion measurement by chromatography method may be used. When the average molecular weight is less than 1000, the water resistance of the formed film is remarkably lowered. On the other hand, if the average molecular weight is greater than 10,000, it is difficult to stably dissolve or disperse the organosilicon compound.
また、本発明の必須成分であるフルオロ化合物(X)の配合量に関しては、有機ケイ素化合物(W)とフルオロ化合物(X)との固形分質量比〔(X)/(W)〕が0.02〜0.07である必要があり、0.03〜0.06が好ましく、0.04〜0.05であることが最も好ましい。有機ケイ素化合物(W)とフルオロ化合物(X)の固形分質量比〔(X)/(W)〕が0.02未満であると、フルオロ化合物の添加効果(耐食性の向上)が発現しないため好ましくない。逆に0.07より大きいと導電性が低下するため好ましくない。 Moreover, regarding the compounding quantity of fluoro compound (X) which is an essential component of this invention, solid content mass ratio [(X) / (W)] of organosilicon compound (W) and fluoro compound (X) is 0.00. It is necessary to be 02 to 0.07, 0.03 to 0.06 is preferable, and 0.04 to 0.05 is most preferable. When the solid content mass ratio [(X) / (W)] of the organosilicon compound (W) and the fluoro compound (X) is less than 0.02, the effect of adding the fluoro compound (improvement of corrosion resistance) is not manifested. Absent. On the contrary, if it is larger than 0.07, the conductivity is lowered, which is not preferable.
また、本発明の必須成分であるリン酸(Y)の配合量に関しては、有機ケイ素化合物(W)とリン酸(Y)の固形分質量比〔(Y)/(W)〕が0.03〜0.12である必要があり、0.05〜0.12であることが好ましく、0.09〜0.1であることが最も好ましい。有機ケイ素化合物(W)とリン酸(Y)の固形分質量比〔(Y)/(W)〕が0.03未満であるとリン酸の添加効果(耐食性の向上)が発現しないため好ましくない。逆に0.12を超えると、皮膜の水溶化が著しくなるため好ましくない。 Moreover, regarding the compounding quantity of phosphoric acid (Y) which is an essential component of this invention, solid content mass ratio [(Y) / (W)] of organosilicon compound (W) and phosphoric acid (Y) is 0.03. It is necessary to be -0.12, preferably 0.05-0.12, and most preferably 0.09-0.1. If the solid content mass ratio [(Y) / (W)] of the organosilicon compound (W) and phosphoric acid (Y) is less than 0.03, the addition effect (improvement of corrosion resistance) of phosphoric acid is not preferable. . On the other hand, if it exceeds 0.12, the film becomes extremely water-soluble, which is not preferable.
また、本発明の必須成分であるバナジウム化合物(Z)の配合量に関しては、有機ケイ素化合物(W)とバナジウム化合物の固形分質量比〔(Z)/(W)〕が0.05〜0.17である必要があり、0.07〜0.15であることが好ましく、0.09〜0.14であることがさらに好ましく、0.11〜0.13であることが最も好ましい。有機ケイ素化合物(W)とバナジウム化合物(Z)の固形分質量比〔(Z)/(W)〕が0.05未満であるとバナジウム化合物の添加効果(耐食性の向上)が発現しないため好ましくない。逆に0.17を超えると、安定性が極めて低下するため好ましくない。 Moreover, regarding the compounding quantity of the vanadium compound (Z) which is an essential component of this invention, solid content mass ratio [(Z) / (W)] of an organosilicon compound (W) and a vanadium compound is 0.05-0. 17 and preferably 0.07 to 0.15, more preferably 0.09 to 0.14, and most preferably 0.11 to 0.13. When the solid content mass ratio [(Z) / (W)] of the organosilicon compound (W) and the vanadium compound (Z) is less than 0.05, the effect of adding the vanadium compound (improvement in corrosion resistance) does not appear, which is not preferable. . On the other hand, if it exceeds 0.17, the stability is extremely lowered, which is not preferable.
また、本発明におけるバナジウム化合物(Z)としては、特に限定するものではないが、五酸化バナジウムV2O5、メタバナジン酸HVO3、メタバナジン酸アンモニウム、メタバナジン酸ナトリウム、オキシ三塩化バナジウムVOCl3、三酸化バナジウムV2O3、二酸化バナジウムVO2、オキシ硫酸バナジウムVOSO4、バナジウムオキシアセチルアセトネートVO(OC(=CH2)CH2COCH3))2、バナジウムアセチルアセトネートV(OC(=CH2)CH2COCH3))3、三塩化バナジウムVCl3、リンバナドモリブデン酸などを例示することができる。また、5価のバナジウム化合物を水酸基、カルボニル基、カルボキシル基、1〜3級アミノ基、アミド基、リン酸基及びホスホン酸基よりなる群から選ばれる少なくとも1種の官能基を有する有機化合物により、4価〜2価に還元したものも使用可能である。 Further, the vanadium compound (Z) in the present invention is not particularly limited, but vanadium pentoxide V 2 O 5 , metavanadate HVO 3 , ammonium metavanadate, sodium metavanadate, vanadium oxytrichloride VOCl 3 , three Vanadium oxide V 2 O 3 , vanadium dioxide VO 2 , vanadium oxysulfate VOSO 4 , vanadium oxyacetylacetonate VO (OC (═CH 2 ) CH 2 COCH 3 )) 2 , vanadium acetylacetonate V (OC (═CH 2 ) CH 2 COCH 3 )) 3 , vanadium trichloride VCl 3 , phosphovanadomolybdic acid and the like. In addition, the pentavalent vanadium compound is an organic compound having at least one functional group selected from the group consisting of a hydroxyl group, a carbonyl group, a carboxyl group, a primary to tertiary amino group, an amide group, a phosphoric acid group, and a phosphonic acid group. Those reduced to tetravalent to divalent can also be used.
また、本発明の必須成分であるフルオロ化合物(X)とバナジウム化合物(Z)の配合量に関しては、フルオロ化合物(X)とバナジウム化合物(Z)の固形分質量比〔(Z)/(X)〕が1.3〜6.0である必要があり、1.3〜3.5であることが好ましく、2.5〜3.3であることがさらに好ましく、2.8〜3.0であることが最も好ましい。フルオロ化合物(X)とバナジウム化合物(Z)固形分質量比〔(Z)/(X)〕が1.3未満であるとバナジウム化合物(Z)の添加効果が発現しないため好ましくない。逆に6.0を超えると、浴安定性、耐黒カス性が低下するため好ましくない。 Moreover, regarding the compounding quantity of fluoro compound (X) and vanadium compound (Z) which are essential components of this invention, solid content mass ratio [(Z) / (X) of fluoro compound (X) and vanadium compound (Z) ] Needs to be 1.3 to 6.0, preferably 1.3 to 3.5, more preferably 2.5 to 3.3, and 2.8 to 3.0. Most preferably it is. It is not preferable that the solid mass ratio [(Z) / (X)] of the fluoro compound (X) and the vanadium compound (Z) is less than 1.3 because the effect of adding the vanadium compound (Z) is not exhibited. On the other hand, if it exceeds 6.0, bath stability and black residue resistance are lowered, which is not preferable.
他方、本発明における光触媒(L)としては、そのバンドギャップ以上のエネルギーを持つ波長の光を照射すると光触媒性能を発現する粒子のことであり、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化タングステン、酸化鉄、チタン酸ストロンチウムなどの公知の金属化合物半導体の1種類または2種類以上を組み合わせて用いることが可能である。この中でも特に、高い光触媒活性を有し、化学的に安定であり、且つ無害である酸化チタン、特にこのアナターゼ型タイプが好ましい。更に、処理液中での光触媒(L)の安定化や光触媒効果の向上等を図るために、場合によっては光触媒粒子の内部またはその表面の少なくともいずれか一方に、第二成分として、Pt、Au、Ag、Cu、Co、Ni、Pd、Rh、Ru、V、FeおよびZnからなる群より選ばれる少なくとも1種類または2種類以上の金属または金属化合物の少なくともいずれか一方や、pH緩衝剤等の1種類または2種類以上を含有させてもかまわない。 On the other hand, the photocatalyst (L) in the present invention is a particle that develops photocatalytic performance when irradiated with light having a wavelength greater than the band gap. Titanium oxide, zinc oxide, tungsten oxide, iron oxide, titanium One or more known metal compound semiconductors such as strontium acid can be used in combination. Among these, titanium oxide having high photocatalytic activity, chemically stable and harmless, particularly this anatase type is preferable. Furthermore, in order to stabilize the photocatalyst (L) in the treatment liquid, improve the photocatalytic effect, etc., in some cases, Pt, Au as a second component may be present inside or at least one of the surfaces of the photocatalyst particles. , Ag, Cu, Co, Ni, Pd, Rh, Ru, V, Fe, and at least one selected from the group consisting of two or more metals or metal compounds, a pH buffer, etc. One type or two or more types may be contained.
また、本発明の必須成分である光触媒(L)の配合量に関しては、光触媒(L)の全固形分に対する質量比〔(L)/((W)+(X)+(Y)+(Z)+(L))〕が0.02〜0.5である必要があり、0.03〜0.45であることが好ましく、0.05〜0.3であることが最も好ましい。光触媒(L)の全固形分に対する質量比〔(L)/((W)+(X)+(Y)+(Z)+(L))が0.02未満であると光触媒(L)の添加効果(耐汚染性)が発現しないため好ましくない。逆に0.5より大きいと、皮膜の成膜性が低下するため好ましくない。 Moreover, regarding the compounding quantity of the photocatalyst (L) which is an essential component of this invention, mass ratio [(L) / ((W) + (X) + (Y) + (Z) with respect to the total solid of a photocatalyst (L). ) + (L))] needs to be 0.02 to 0.5, preferably 0.03 to 0.45, and most preferably 0.05 to 0.3. When the mass ratio [(L) / ((W) + (X) + (Y) + (Z) + (L))] to the total solid content of the photocatalyst (L) is less than 0.02, the photocatalyst (L) Since the additive effect (contamination resistance) does not appear, it is not preferable. On the contrary, if it is larger than 0.5, the film formability of the film is lowered, which is not preferable.
本発明の添加成分であるコバルト化合物(C)は、硫酸コバルト、硝酸コバルトおよび炭酸コバルトからなる群から選ばれる少なくとも1種のコバルト化合物であることが好ましい。また、その配合比率は、有機ケイ素化合物(W)とコバルト化合物(C)との固形分質量比〔(C)/(W)〕が0.01〜0.1であることが好ましく、0.02〜0.07であることがより好ましく、0.03〜0.05であることが最も好ましい。有機ケイ素化合物(W)とコバルト化合物(C)の固形分質量比〔(C)/(W)〕が0.01未満であると、コバルト化合物(C)の添加効果、すなわち、亜鉛の初期腐食生成物(塩基性塩化亜鉛)を安定化し、腐食バリアとして腐食抑制効果を示すという効果が発現しないため好ましくない。逆に0.1より大きいと耐食性が低下するため好ましくない。 The cobalt compound (C) as an additive component of the present invention is preferably at least one cobalt compound selected from the group consisting of cobalt sulfate, cobalt nitrate, and cobalt carbonate. The blending ratio is preferably such that the solid content mass ratio [(C) / (W)] of the organosilicon compound (W) and the cobalt compound (C) is 0.01 to 0.1. It is more preferably 02 to 0.07, and most preferably 0.03 to 0.05. When the solid content mass ratio [(C) / (W)] of the organosilicon compound (W) and the cobalt compound (C) is less than 0.01, the addition effect of the cobalt compound (C), that is, the initial corrosion of zinc This is not preferable because the product (basic zinc chloride) is stabilized and the effect of exhibiting a corrosion inhibiting effect as a corrosion barrier is not exhibited. Conversely, if it is larger than 0.1, the corrosion resistance is lowered, which is not preferable.
本発明の表面処理金属材は、前記水系金属表面処理剤を塗布し、50℃より高く250℃未満の到達温度で乾燥を行い、乾燥後の皮膜重量が0.05〜2.0g/m2であることが好ましい。乾燥温度については、到達温度で50℃より高く250℃未満であることが好ましく、70℃〜150℃であることが更に好ましく、100℃〜140℃であることが最も好ましい。到達温度が50℃以下であると、該水系金属表面処理剤の溶媒が完全に揮発しないため好ましくない。逆に250℃以上となると、該水系金属表面処理剤にて形成された皮膜の有機鎖の一部が分解するため好ましくない。皮膜重量に関しては、0.05〜2.0g/m2であることが好ましく、0.2〜1.0g/m2であることが更に好ましく、0.3〜0.6g/m2であることが最も好ましい。皮膜重量が0.05g/m2未満であると、該金属材の表面を被覆できないため耐食性が著しく低下するため好ましくない。逆に2.0g/m2より大きいと、加工時の耐黒カス性が低下するため好ましくない。 The surface-treated metal material of the present invention is coated with the aqueous metal surface treatment agent and dried at a temperature higher than 50 ° C. and lower than 250 ° C., and the film weight after drying is 0.05 to 2.0 g / m 2. It is preferable that The drying temperature is preferably higher than 50 ° C. and lower than 250 ° C., more preferably 70 ° C. to 150 ° C., and most preferably 100 ° C. to 140 ° C. An ultimate temperature of 50 ° C. or lower is not preferable because the solvent for the aqueous metal surface treatment agent does not completely evaporate. Conversely, when the temperature is 250 ° C. or higher, a part of the organic chain of the film formed with the aqueous metal surface treatment agent is decomposed, which is not preferable. For the coating weight is preferably from 0.05 to 2.0 g / m 2, more preferably from 0.2 to 1.0 g / m 2, is 0.3-0.6 g / m 2 Most preferred. When the film weight is less than 0.05 g / m 2 , the surface of the metal material cannot be coated, and therefore the corrosion resistance is remarkably lowered. Conversely, if it is larger than 2.0 g / m 2 , the black residue resistance at the time of processing is lowered, which is not preferable.
本発明に用いる水系金属表面処理剤は、本発明の効果を損なわない範囲で、塗工性を向上させるためのレベリング剤や水溶性溶剤、金属安定化剤、エッチング抑制剤およびpH調整剤などを使用することが可能である。レベリング剤としては、ノニオンまたはカチオンの界面活性剤として、ポリエチレンオキサイドもしくはポリプロピレンオキサイド付加物やアセチレングリコール化合物などが挙げられる。水溶性溶剤としては、例えば、エタノール、イソプロピルアルコール、t−ブチルアルコールおよびプロピレングリコールなどのアルコール類、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルなどのセロソルブ類、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類、アセトン、メチルエチルケトンおよびメチルイソブチルケトンなどのケトン類が挙げられる。金属安定化剤としては、EDTA、DTPAなどのキレート化合物が挙げられ、エッチング抑制剤としては、エチレンジアミン、トリエチレンペンタミン、グアニジンおよびピリミジンなどのアミン化合物類が挙げられる。特に一分子内に2個以上のアミノ基を有するものが金属安定化剤としても効果があり、より好ましい。pH調整剤としては、酢酸および乳酸などの有機酸類、フッ酸などの無機酸類、アンモニウム塩やアミン類などが挙げられる。 The water-based metal surface treatment agent used in the present invention includes a leveling agent, a water-soluble solvent, a metal stabilizer, an etching inhibitor, a pH adjuster, and the like for improving the coating properties within a range that does not impair the effects of the present invention. It is possible to use. Examples of the leveling agent include nonionic or cationic surfactants such as polyethylene oxide or polypropylene oxide adducts and acetylene glycol compounds. Examples of the water-soluble solvent include alcohols such as ethanol, isopropyl alcohol, t-butyl alcohol and propylene glycol, cellosolves such as ethylene glycol monobutyl ether and ethylene glycol monoethyl ether, esters such as ethyl acetate and butyl acetate, Examples include ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone. Examples of the metal stabilizer include chelate compounds such as EDTA and DTPA, and examples of the etching inhibitor include amine compounds such as ethylenediamine, triethylenepentamine, guanidine and pyrimidine. In particular, those having two or more amino groups in one molecule are more preferable because they are effective as metal stabilizers. Examples of the pH adjuster include organic acids such as acetic acid and lactic acid, inorganic acids such as hydrofluoric acid, ammonium salts and amines.
更に、本発明の処理剤を塗布してなる金属材のロールホーミング加工等の厳しい成形を必要とする用途も視野に入れるならば、上記の水系金属表面処理剤に、本発明の効果を損なわない範囲で、成形性を向上させるための潤滑剤などを添加してもよい。潤滑剤としてはポリエチレンワックスなどの有機系潤滑剤が挙げられる。 Furthermore, if the use which requires severe shaping | molding, such as roll homing processing of the metal material which apply | coats the processing agent of this invention is also considered, the effect of this invention will not be impaired to said aqueous metal surface treatment agent. In the range, a lubricant for improving the moldability may be added. Examples of the lubricant include organic lubricants such as polyethylene wax.
本発明の表面処理金属材は、耐食性、耐熱性、耐指紋性、導電性、塗装性、加工時の耐黒カス性および耐汚染性の全てを満足し得る。この理由は以下のように推測されるが、本発明はかかる推測に縛られるものではない。本発明に用いる水系金属表面処理剤を用いて形成される皮膜は主に有機ケイ素化合物によるものである。まず、耐食性は、前記有機ケイ素化合物の1部が乾燥などにより濃縮されたときに前記有機ケイ素化合物が互いに反応して連続皮膜を成膜すること、前記有機ケイ素化合物の1部が加水分解して生成した−Si−OH基が金属表面とSi−O−M結合(M:被塗物表面の金属元素)を形成することにより、著しいバリアー効果を発揮することによると推定される。また、緻密な皮膜形成が可能なため皮膜の薄膜化が可能となり、導電性も良好になる。 The surface-treated metal material of the present invention can satisfy all of corrosion resistance, heat resistance, fingerprint resistance, conductivity, paintability, black residue resistance during processing, and contamination resistance. The reason is presumed as follows, but the present invention is not limited to such presumption. The film formed using the aqueous metal surface treatment agent used in the present invention is mainly composed of an organosilicon compound. First, the corrosion resistance is such that when one part of the organosilicon compound is concentrated by drying or the like, the organosilicon compound reacts with each other to form a continuous film, and one part of the organosilicon compound hydrolyzes. It is presumed that the generated —Si—OH group forms a Si—O—M bond (M: metal element on the surface of the object to be coated) and exerts a remarkable barrier effect. In addition, since a dense film can be formed, the film can be thinned and the conductivity is improved.
一方、本発明の水系金属表面処理剤を用いた皮膜は、ケイ素を基盤として形成され、その構造については、ケイ素−有機鎖の配列が規則的であり、また有機鎖が比較的短いことから、皮膜中の極めて微小な区域に、規則的かつ緻密にケイ素含有部と有機物部、すなわち無機物と有機物が配列している。そのため、無機系皮膜が通常有する耐熱性、導電性および加工性時の耐黒カス性、有機系皮膜が通常有する耐指紋性や塗装性などを併せ持つ新規な皮膜の形成が可能になると推定される。なお、皮膜中のケイ素含有部においては、ケイ素の約80%がシロキサン結合を形成していることが分析で確認されている。 On the other hand, the film using the water-based metal surface treatment agent of the present invention is formed on the basis of silicon, and because of its structure, the arrangement of silicon-organic chains is regular and the organic chains are relatively short, The silicon-containing part and the organic part, that is, the inorganic substance and the organic substance are regularly and densely arranged in a very small area in the film. Therefore, it is presumed that it becomes possible to form a new film having both heat resistance, conductivity, black residue at the time of workability, and anti-fingerprint property and paintability normally possessed by organic films. . The analysis confirmed that about 80% of silicon formed siloxane bonds in the silicon-containing part of the film.
このようなベース皮膜に、耐食性付与の目的から、エッチング反応により生じる被処理金属表面極近傍におけるpH上昇によって緻密な皮膜を形成するフルオロ化合物、溶出性インヒビターとしてのリン酸、酸化還元反応によって耐食性を付与するバナジウム化合物を添加することで、耐熱性、耐指紋性、導電性、塗装性、加工時の耐黒カス性および耐汚染性に加え優れた耐食性を発現するものと推定される。 For the purpose of imparting corrosion resistance to such a base film, a fluoro compound that forms a dense film by raising the pH in the vicinity of the surface of the metal to be treated generated by the etching reaction, phosphoric acid as an eluting inhibitor, and corrosion resistance by redox reaction. By adding the vanadium compound to be imparted, it is presumed that excellent corrosion resistance is exhibited in addition to heat resistance, fingerprint resistance, conductivity, paintability, black scum resistance during processing and stain resistance.
上記に加え、本発明の水系金属表面処理剤に光触媒を添加することで良好な耐汚染性が発現されるのは、前述のごとく本発明の水系金属表面処理剤を用いた皮膜はケイ素を基盤として形成され、その構造については、ケイ素−有機鎖の配列が規則的であり、また有機鎖が比較的短いことから、有機鎖の光触媒分解反応が起こりにくいものと考えられる。このため、光触媒が皮膜に劣化や変質を与えず、皮膜の諸機能を保持したまま安定的に存在し、且つ光触媒反応による外的汚染物質の分解能を維持するものと推定される。 In addition to the above, by adding a photocatalyst to the aqueous metal surface treatment agent of the present invention, good contamination resistance is expressed as described above because the coating using the aqueous metal surface treatment agent of the present invention is based on silicon. As for the structure, it is considered that the photocatalytic degradation reaction of the organic chain hardly occurs because the arrangement of the silicon-organic chain is regular and the organic chain is relatively short. For this reason, it is presumed that the photocatalyst does not give deterioration or alteration to the film, exists stably while maintaining the various functions of the film, and maintains the resolution of external contaminants due to the photocatalytic reaction.
以下に本発明の実施例及び比較例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらにより限定されるものではない。試験板の調製、実施例および比較例、および金属材料用表面処理剤の塗布の方法について下記に説明する。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples and comparative examples of the present invention, but the present invention is not limited thereto. Preparation of the test plate, examples and comparative examples, and a method of applying the surface treatment agent for metal material will be described below.
〔試験板の調製〕
(1)試験素材
金属材としては、下記に示した市販の素材を用いた。
・電気亜鉛めっき鋼板(EG)
:板厚=0.8mm、目付量=20/20(g/m2)
・溶融亜鉛めっき鋼板(GI)
:板厚=0.8mm、目付量=90/90(g/m2)
・電気亜鉛−12%ニッケルめっき(ZL)
:板厚=0.8mm、目付量=20/20(g/m2)
・溶融亜鉛−11%アルミニウム−3%マグネシウム−0.2%シリコンめっき(SD)
:板厚=0.8mm、目付量=60/60(g/m2)
(2)脱脂処理
上記試験素材を、シリケート系アルカリ脱脂剤のファインクリーナー4336(登録商標:日本パーカライジング(株)製)を用いて、濃度20g/L、温度60℃の条件で2分間スプレー処理し、純水で30秒間水洗したのちに乾燥したものを試験板とした。
(3)表面処理剤の調製
シランカップリング剤(A)とシランカップリング剤(B)を加えて混錬し、有機ケイ素化合物(W)を作製した後、フルオロ化合物(X)、リン酸(Y)、バナジウム化合物(Z)、潤滑剤(J)の順に添加し、常温で充分に攪拌することにより表面処理剤を調製した。
(4)表面処理金属材の作製(表面処理剤の塗布方法)
表面処理剤をロールコーターにて試験板に塗布し、到達板温度を変えながら焼付けを行い、空冷することにより表面処理金属材を作製した。
(Preparation of test plate)
(1) Test material As a metal material, the commercially available material shown below was used.
・ Electrogalvanized steel sheet (EG)
: Plate thickness = 0.8 mm, basis weight = 20/20 (g / m 2 )
・ Hot galvanized steel sheet (GI)
: Plate thickness = 0.8 mm, basis weight = 90/90 (g / m 2 )
・ Electro zinc-12% nickel plating (ZL)
: Plate thickness = 0.8 mm, basis weight = 20/20 (g / m 2 )
-Hot-dip zinc-11% aluminum-3% magnesium-0.2% silicon plating (SD)
: Plate thickness = 0.8 mm, basis weight = 60/60 (g / m 2 )
(2) Degreasing treatment The above test material is spray-treated for 2 minutes under the conditions of a concentration of 20 g / L and a temperature of 60 ° C. using a silicate alkaline degreasing agent Fine Cleaner 4336 (registered trademark: manufactured by Nihon Parkerizing Co., Ltd.). The test plate was washed with pure water for 30 seconds and then dried.
(3) Preparation of surface treatment agent After adding a silane coupling agent (A) and a silane coupling agent (B) and kneading to prepare an organosilicon compound (W), a fluoro compound (X), phosphoric acid ( Y), a vanadium compound (Z), and a lubricant (J) were added in this order, and the surface treatment agent was prepared by sufficiently stirring at room temperature.
(4) Preparation of surface-treated metal material (application method of surface treatment agent)
A surface-treating agent was applied to the test plate with a roll coater, baked while changing the ultimate plate temperature, and air-cooled to prepare a surface-treated metal material.
実施例および比較例に使用したシランカップリング剤を表1に、バナジウム化合物を表2に示し、配合例、皮膜量および乾燥温度を表3〜5に示す。更に、表3〜5に示される実施例および比較例に使用した光触媒は市販のアナターゼ型の酸化チタン(粒径分布5〜200nm)を使用した。 Table 1 shows silane coupling agents used in Examples and Comparative Examples, Table 2 shows vanadium compounds, and Tables 3 to 5 show formulation examples, film amounts, and drying temperatures. Furthermore, the commercially available anatase-type titanium oxide (particle size distribution of 5 to 200 nm) was used as the photocatalyst used in Examples and Comparative Examples shown in Tables 3 to 5.
〔評価試験〕
1.SST平面部試験
JIS−Z−2371による塩水噴霧試験を120時間行い、白錆発生状況を観察することにより表面処理金属材の平面部の耐食性を評価した。
<評価基準>
◎=錆発生が全面積の3%未満
○=錆発生が全面積の3%以上10%未満
△=錆発生が全面積の10%以上30%未満
×=錆発生が全面積の30%以上
〔Evaluation test〕
1. SST flat surface portion test A salt spray test according to JIS-Z-2371 was performed for 120 hours, and the corrosion resistance of the flat surface portion of the surface-treated metal material was evaluated by observing the occurrence of white rust.
<Evaluation criteria>
◎ = Rust generation is less than 3% of the total area ○ = Rust generation is 3% or more and less than 10% of the total area Δ = Rust generation is 10% or more and less than 30% of the total area × = Rust generation is 30% or more of the total area
2.SST加工部試験
エリクセン試験(7mm押し出し)を行った後、JIS Z 2371による塩水噴霧試験を72時間行い、白錆発生状況を観察することにより表面処理金属材の加工部の耐食性を評価した。
<評価基準>
◎=錆発生が全面積の10%未満
○=錆発生が全面積の10%以上20%未満
△=錆発生が全面積の20%以上30%未満
×=錆発生が全面積の30%以上
2. SST processed part test After performing Erichsen test (7 mm extrusion), a salt spray test according to JIS Z 2371 was performed for 72 hours, and the corrosion resistance of the processed part of the surface-treated metal material was evaluated by observing the occurrence of white rust.
<Evaluation criteria>
◎ = Rust generation is less than 10% of the total area ○ = Rust generation is 10% or more and less than 20% of the total area Δ = Rust generation is 20% or more and less than 30% of the total area × = Rust generation is 30% or more of the total area
3.耐熱性試験
オーブンにて200℃で2時間加熱後、平面部耐食性JIS−Z−2371による塩水噴霧試験を48時間行い、白錆発生状況を観察することにより表面処理金属材の耐熱性を評価した。
<評価基準>
◎=錆発生が全面積の3%未満
○=錆発生が全面積の3%以上10%未満
△=錆発生が全面積の10%以上30%未満
×=錆発生が全面積の30%以上
3. Heat resistance test After heating for 2 hours at 200 ° C. in an oven, a salt spray test according to JIS-Z-2371 was conducted for 48 hours, and the heat resistance of the surface-treated metal material was evaluated by observing the occurrence of white rust. .
<Evaluation criteria>
◎ = Rust generation is less than 3% of the total area ○ = Rust generation is 3% or more and less than 10% of the total area Δ = Rust generation is 10% or more and less than 30% of the total area × = Rust generation is 30% or more of the total area
4.耐指絞性試験
色差計にて、ワセリン塗布前後のL値増減(△L)を測定することにより表面処理金属材の耐指紋性を評価した。
<評価基準>
◎=△Lが0.5未満
○=△Lが0.5以上1.0未満
△=△Lが1.0以上2.0未満
×=△Lが2.0以上
4). Finger Stretch Resistance Test Fingerprint resistance of the surface-treated metal material was evaluated by measuring L value increase / decrease (ΔL) before and after application of petrolatum with a color difference meter.
<Evaluation criteria>
◎ = ΔL is less than 0.5 ○ = ΔL is 0.5 or more and less than 1.0 Δ = ΔL is 1.0 or more and less than 2.0 × = ΔL is 2.0 or more
5.導電性試験
層間抵抗測定機により、層間抵抗を測定することにより表面処理金属材の導電性を評価した。
<評価基準>
◎=層間抵抗が1.0Ω未満
○=層間抵抗が1.0Ω以上2.0Ω未満
△=層間抵抗が2.0Ω以上3.0Ω未満
×=層間抵抗が3.0Ω未満
5. Conductivity test The conductivity of the surface-treated metal material was evaluated by measuring the interlayer resistance with an interlayer resistance measuring machine.
<Evaluation criteria>
◎ = Interlayer resistance is less than 1.0Ω ○ = Interlayer resistance is 1.0Ω or more and less than 2.0Ω Δ = Interlayer resistance is 2.0Ω or more and less than 3.0Ω × = Interlayer resistance is less than 3.0Ω
6.塗装性試験
メラミンアルキッド系塗料を焼付け乾燥後の膜厚が25μmとなるようにバーコートで塗布し、120℃で20分焼付けた後、1mm碁盤目にカットし、密着性の評価を残個数割合(残個数/カット数:100個)にて行うことにより、表面処理金属材の塗装性を評価した。
<評価基準>
◎=100%
○=95%以上
△=90%以上95%未満
×=90%未満
6). Paintability test Melamine alkyd paint was applied by bar coating so that the film thickness after baking and drying was 25 μm, baked at 120 ° C. for 20 minutes, then cut into 1 mm grids, and the adhesion ratio was evaluated By performing (remaining number / number of cuts: 100), the paintability of the surface-treated metal material was evaluated.
<Evaluation criteria>
◎ = 100%
○ = 95% or more Δ = 90% or more and less than 95% × = less than 90%
7.黒カス性試験
高速深絞り試験にて、絞り比2.0で加工した場合の黒カス発生度合いを、試験前後のL値増減にて評価した。
<評価基準>
◎=△Lが0.5未満
○=△Lが0.5以上1.0未満
△=△Lが1.0以上2.0未満
×=△Lが2.0以上
7). Black residue test The degree of occurrence of black residue when processed at a drawing ratio of 2.0 in a high-speed deep drawing test was evaluated by increasing or decreasing the L value before and after the test.
<Evaluation criteria>
◎ = ΔL is less than 0.5 ○ = ΔL is 0.5 or more and less than 1.0 Δ = ΔL is 1.0 or more and less than 2.0 × = ΔL is 2.0 or more
8.耐汚染性試験
試験片にサラダ油を1mg/cm2付着させ、波長365nmで3mW/cm2の紫外線強度をもつブラックライトを24時間照射した後の重量変化から油分解率を求め、下記評点にて耐汚染性を評価した。
<評価基準>
○=油分解率が40%以上
×=油分解率が40%未満
8). Contamination resistance test 1 mg / cm 2 of salad oil was attached to the test piece, and the oil degradation rate was determined from the change in weight after irradiating with a black light having a wavelength of 365 nm and an ultraviolet intensity of 3 mW / cm 2 for 24 hours. Contamination resistance was evaluated.
<Evaluation criteria>
○ = Oil decomposition rate is 40% or more × = Oil decomposition rate is less than 40%
試験結果を表6〜17に示す。実施例1〜68は、クロメートと同等の耐食性を示し、良好な耐食性、耐熱性、耐指紋性、導電性、塗装性、加工時の耐黒カス性および耐汚染性の全てを満足することがわかる。 Test results are shown in Tables 6-17. Examples 1 to 68 exhibit corrosion resistance equivalent to that of chromate and satisfy all of good corrosion resistance, heat resistance, fingerprint resistance, conductivity, paintability, black residue resistance during processing, and contamination resistance. Recognize.
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this example. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.
Claims (4)
分子内に式−SiR1R2R3(式中、R1、R2及びR3は互いに独立に、アルコキシ基又は水酸基を表し、少なくとも1つはアルコキシ基を表す)で表される官能基(a)2個以上と、水酸基(官能基(a)に含まれ得るものとは別個のもの)およびアミノ基から選ばれる少なくとも1種の親水性官能基(b)1個以上とを有し、平均の分子量が1000〜10000である有機ケイ素化合物(W)と、
チタンフッ化水素酸またはジルコニウムフッ化水素酸から選ばれる少なくとも1種のフルオロ化合物(X)と、
リン酸(Y)と、
バナジウム化合物(Z)と、
光触媒(L)と、
を含有する複合皮膜を有し、
前記有機ケイ素化合物(W)は、分子中にアミノ基を1つ含有するシランカップリング剤(A)と、分子中にグリシジル基を1つ含有するシランカップリング剤(B)とを固形分質量比〔(A)/(B)〕で0.5〜1.7の割合で配合して得られるものであり、
前記複合皮膜中の各成分の比率は、下記(1)〜(5)の条件を満たすことを特徴とする、表面処理金属材。
(1)前記有機ケイ素化合物(W)と前記フルオロ化合物(X)との固形分質量比を〔(X)/(W)〕としたとき、0.02≦〔(X)/(W)〕≦0.07
(2)前記有機ケイ素化合物(W)と前記リン酸(Y)との固形分質量比を〔(Y)/(W)〕としたとき、0.03≦〔(Y)/(W)〕≦0.12
(3)前記有機ケイ素化合物(W)と前記バナジウム化合物(Z)との固形分質量比を〔(Z)/(W)〕としたとき、0.05≦〔(Z)/(W)〕≦0.17
(4)前記フルオロ化合物(X)と前記バナジウム化合物(Z)との固形分質量比を〔(Z)/(X)〕としたとき、1.3≦〔(Z)/(X)〕≦6.0
(5)前記光触媒(L)の全固形分質量比を〔(L)/((W)+(X)+(Y)+(Z)+(L)〕としたとき、0.02≦〔(L)/((W)+(X)+(Y)+(Z)+(L)〕≦0.5 On the metal surface,
A functional group represented by the formula —SiR 1 R 2 R 3 (wherein R 1 , R 2 and R 3 independently represent an alkoxy group or a hydroxyl group, and at least one represents an alkoxy group) in the molecule. (A) having two or more and at least one hydrophilic functional group (b) selected from a hydroxyl group (separate from those which can be included in the functional group (a)) and an amino group An organosilicon compound (W) having an average molecular weight of 1000 to 10,000;
At least one fluoro compound (X) selected from titanium hydrofluoric acid or zirconium hydrofluoric acid;
Phosphoric acid (Y),
A vanadium compound (Z);
A photocatalyst (L);
Having a composite film containing
The organosilicon compound (W) comprises a silane coupling agent (A) containing one amino group in the molecule and a silane coupling agent (B) containing one glycidyl group in the molecule. The ratio [(A) / (B)] is obtained by blending at a ratio of 0.5 to 1.7,
The ratio of each component in the said composite film satisfy | fills the conditions of following (1)-(5), The surface treatment metal material characterized by the above-mentioned.
(1) When the mass ratio of the solid content of the organosilicon compound (W) and the fluoro compound (X) is [(X) / (W)], 0.02 ≦ [(X) / (W)] ≦ 0.07
(2) When the solid content mass ratio between the organosilicon compound (W) and the phosphoric acid (Y) is [(Y) / (W)], 0.03 ≦ [(Y) / (W)] ≦ 0.12
(3) When the solid content mass ratio between the organosilicon compound (W) and the vanadium compound (Z) is [(Z) / (W)], 0.05 ≦ [(Z) / (W)] ≦ 0.17
(4) When the solid content mass ratio between the fluoro compound (X) and the vanadium compound (Z) is [(Z) / (X)], 1.3 ≦ [(Z) / (X)] ≦ 6.0
(5) When the total solid content mass ratio of the photocatalyst (L) is [(L) / ((W) + (X) + (Y) + (Z) + (L)]), 0.02 ≦ [ (L) / ((W) + (X) + (Y) + (Z) + (L)] ≦ 0.5
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