JP5314547B2 - Surface treatment agent for metal material, surface treatment method, and surface treatment metal material - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface treatment agent for metal materials used for obtaining surface treated metal steel plate exhibiting excellent characteristics in various performance. <P>SOLUTION: The surface treatment agent for metal materials includes: an organopolysiloxane compound, a metal compound (B) including at least one or more metal elements selected from the group consisting of Zr, Ti and V, a compound (C) having -Si(OH)<SB>3</SB>, and water. The organopolysiloxane compound is composed of any unit selected from the group consisting of a unit M, a unit D, a unit T and a unit Q and has a three-dimensional network-like structure having at least the unit T and/or the unit Q in the molecule. The organopolysiloxane compound has a unit including a group having a functional group (a1) selected from an epoxy group and an amino group as R, and a unit including an alkyl group as R. The ratio of the molar quantity (&beta;) of the total constituent units in one molecule to the total molar quantity (&alpha;) of the unit M, the unit D and the unit T including the functional group (a1) in one molecule, &beta;/&alpha;, is 1.5 or more, and a molecular weight of the organopolysiloxane compound is 200-20,000. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、金属材料用表面処理剤、その金属材料用表面処理剤を用いた表面処理方法、および表面処理金属材料に関する。   The present invention relates to a surface treatment agent for a metal material, a surface treatment method using the surface treatment agent for a metal material, and a surface treatment metal material.

亜鉛系めっき鋼板に代表される金属材料は、自動車、家電、建材など様々な分野で使用されている一方で、大気中で腐食して白錆と呼ばれる腐食生成物を形成するという耐食性の問題を有している。   While metal materials typified by galvanized steel sheets are used in various fields such as automobiles, home appliances, and building materials, they have the problem of corrosion resistance that corrodes in the atmosphere and forms a corrosion product called white rust. Have.

そのため、従来、金属材料の表面には、耐食性を改善する目的で、クロム酸水溶液を含む処理液を用いて、6価クロムと3価クロムとを含む皮膜層を形成させるクロメート処理が一般的に施されていた。   Therefore, conventionally, a chromate treatment in which a coating layer containing hexavalent chromium and trivalent chromium is formed on the surface of a metal material using a treatment solution containing a chromic acid aqueous solution for the purpose of improving corrosion resistance is generally used. It was given.

しかし、6価クロムなどの人体に有害な化合物は、排水処理の際に水質汚濁防止法に規定されている特別な処理を施す必要がある。そのため、近年の地球的環境保全への意識の高揚に伴って、その使用を出来る限り控えるという動きが強くなってきている。   However, compounds harmful to the human body, such as hexavalent chromium, need to be subjected to a special treatment prescribed in the Water Pollution Control Law during wastewater treatment. For this reason, with the recent increase in awareness of global environmental conservation, there is a strong movement to refrain from using it as much as possible.

6価クロムを用いない表面処理については、多くの改良研究が進められている。例えば、特許文献1〜6には、金属材料表面をクロム未含有の有機皮膜(樹脂皮膜)で直接被覆する技術が開示されている。   Many surface improvement studies are underway for surface treatment that does not use hexavalent chromium. For example, Patent Documents 1 to 6 disclose techniques for directly coating a metal material surface with a chromium-free organic film (resin film).

具体的には、特許文献1には、水性樹脂と水と硫化物イオンとを含有する組成物を、塗布、乾燥して得られる亜鉛系被覆鋼が開示されている。特許文献2には、特定の結合を有する化合物、シリカおよび樹脂エマルションを含有する水分散型金属表面処理組成物で被覆された亜鉛系めっき鋼板が開示されている。特許文献3には、特定の水性分散樹脂、シリカ粒子、および有機インヒビターを含有する水系処理剤を用いて、皮膜を形成した表面処理金属材料が開示されている。特許文献4には、ノニオン性水性樹脂分散液、加水分解性チタン、有機リン酸化合物およびバナジウム化合物を含む表面処理組成物を用いて、金属素材を処理した表面処理金属板が開示されている。特許文献5には、アイオノマー樹脂と、カルボキシル基と反応する水溶性ジルコニウムおよび/または水溶性チタン化合物とを含有する水分散型防錆塗料組成物が開示されている。特許文献6には、加水分解性チタン、有機リン酸化合物、ノニオン性水性樹脂分散液、バナジウム化合物、およびジルコニウム化合物を含有する金属表面処理組成物を用いて、金属素材を処理した表面処理金属板が開示されている。   Specifically, Patent Document 1 discloses zinc-based coated steel obtained by applying and drying a composition containing an aqueous resin, water, and sulfide ions. Patent Document 2 discloses a zinc-based plated steel sheet coated with a water-dispersed metal surface treatment composition containing a compound having a specific bond, silica, and a resin emulsion. Patent Document 3 discloses a surface-treated metal material in which a film is formed using a water-based treatment agent containing a specific aqueous dispersion resin, silica particles, and an organic inhibitor. Patent Document 4 discloses a surface-treated metal plate obtained by treating a metal material with a surface treatment composition containing a nonionic aqueous resin dispersion, hydrolyzable titanium, an organic phosphate compound, and a vanadium compound. Patent Document 5 discloses a water-dispersed rust preventive coating composition containing an ionomer resin and a water-soluble zirconium and / or water-soluble titanium compound that reacts with a carboxyl group. Patent Document 6 discloses a surface-treated metal plate obtained by treating a metal material with a metal surface treatment composition containing hydrolyzable titanium, an organic phosphate compound, a nonionic aqueous resin dispersion, a vanadium compound, and a zirconium compound. Is disclosed.

また、特許文献7〜10には、無機成分を主体としたクロム未含有の皮膜で金属材料を被覆する技術が記載されている。
具体的には、特許文献7には、チタンおよび/またはジルコニウム、リン酸化合物、およびグアニジン化合物を含有する皮膜を有した金属板が開示されている。特許文献8には、水溶性のリン酸塩化合物、キレート剤、および腐食抑制剤を含む処理剤で表面処理された亜鉛めっき鋼板が開示されている。特許文献9には、バナジウム化合物とジルコニウムなどの金属化合物とを含有する金属材料用表面処理剤により形成された皮膜を有する表面処理金属材料が開示されている。特許文献10には、4価のバナジウムとSiとリン酸化合物とで構成された皮膜を有する鋼板が提案されている。これらの技術については、水系の樹脂を併用することにより、耐食性がより向上することが報告されている。
Patent Documents 7 to 10 describe a technique for coating a metal material with a chromium-free film mainly composed of an inorganic component.
Specifically, Patent Document 7 discloses a metal plate having a film containing titanium and / or zirconium, a phosphate compound, and a guanidine compound. Patent Document 8 discloses a galvanized steel sheet surface-treated with a treatment agent containing a water-soluble phosphate compound, a chelating agent, and a corrosion inhibitor. Patent Document 9 discloses a surface-treated metal material having a film formed by a surface treatment agent for a metal material containing a vanadium compound and a metal compound such as zirconium. Patent Document 10 proposes a steel sheet having a coating composed of tetravalent vanadium, Si, and a phosphoric acid compound. About these techniques, it is reported that corrosion resistance improves more by using aqueous resin together.

さらに、特許文献11〜13においても、無機成分を主体としたクロム未含有の皮膜で鋼板を被覆する技術が提案されている。
具体的には、特許文献11には、リン酸、4個以上のフッ素原子からなるチタン、ジルコニウム、シランカップリング剤などを含む組成物を用いて、得られる皮膜を有する鋼板が開示されている。特許文献12には、アミノ基を有するシランカップリング剤、グリシジル基を有するシランカップリング剤、チタンフッ化水素酸などを含む処理剤を用いて得られる、皮膜を有する鋼板が開示されている。特許文献13では、シリカゾルバインダーとリン酸イオン、フッ化物イオンなどからなる皮膜を有する鋼板が提案されている。
Further, Patent Documents 11 to 13 also propose a technique for coating a steel sheet with a chromium-free film mainly composed of inorganic components.
Specifically, Patent Document 11 discloses a steel sheet having a film obtained using a composition containing phosphoric acid, titanium composed of 4 or more fluorine atoms, zirconium, a silane coupling agent, and the like. . Patent Document 12 discloses a steel sheet having a film obtained by using a silane coupling agent having an amino group, a silane coupling agent having a glycidyl group, a treatment agent containing titanium hydrofluoric acid, and the like. Patent Document 13 proposes a steel sheet having a coating made of a silica sol binder, phosphate ions, fluoride ions, and the like.

特開平8−67834号公報JP-A-8-67834 特開平9−221595号公報JP-A-9-221595 特開2002−241956号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-241956 特開2004−238638号公報JP 2004-238638 A 特開2005−15514号公報JP 2005-15514 A 特開2006−009121号公報JP 2006-009121 A 特開2004−2950号公報JP 2004-2950 A 特開2002−155375号公報JP 2002-155375 A 特開2002−30460号公報JP 2002-30460 A 特開2005−48199号公報JP 2005-48199 A 特開2006−213958号公報JP 2006-213958 A 特開2007−51365号公報JP 2007-51365 A 特開2007−177314号公報JP 2007-177314 A

亜鉛系めっき鋼板などの金属材料表面は、耐食性だけではなく、アルカリ脱脂後の耐食性、アース性、耐熱性、塗装性(塗膜密着性)、耐指紋性などの諸性能にも優れることが要求される。   The surface of metallic materials such as galvanized steel sheet is required not only to have corrosion resistance, but also to have various performances such as corrosion resistance after alkaline degreasing, earth resistance, heat resistance, paintability (coating adhesion), and fingerprint resistance. Is done.

上述した従来の樹脂皮膜を金属材料表面に形成する際、所定の耐食性を得るためには、1g/m2以上の樹脂皮膜の皮膜量を必要とする場合が多い。また、所定の耐指紋性を得るためにも、樹脂皮膜の皮膜量を多くする必要がある。しかし、このように皮膜量を多くすると、皮膜が絶縁性となり、アース性が得られなくなるという問題が発生する。つまり、耐食性および耐指紋性と、アース性とは、その性能がトレードオフの関係にある場合が多い。
さらに、樹脂皮膜は高温環境下では分解してしまうため、耐熱性という点では実用上必ずしも満足いくものではなく、更なる改良が望まれている。
When the above-described conventional resin film is formed on the surface of the metal material, in order to obtain predetermined corrosion resistance, a film amount of the resin film of 1 g / m 2 or more is often required. Moreover, in order to obtain predetermined fingerprint resistance, it is necessary to increase the amount of the resin film. However, when the amount of the coating is increased in this way, the coating becomes insulative, and there is a problem that the grounding property cannot be obtained. That is, in many cases, the corrosion resistance and fingerprint resistance and the grounding property have a trade-off relationship.
Furthermore, since the resin film is decomposed in a high-temperature environment, it is not always satisfactory in terms of heat resistance, and further improvement is desired.

一方、無機成分を主体としたクロム未含有の皮膜を鋼板に形成する場合、例えば、特許文献11〜13に記載の皮膜を有する鋼板は、良好な耐食性および耐熱性を示す。しかし、得られる皮膜中には酸成分が多く存在するため、アース性および塗装性(塗膜密着性)に問題がある。
また、皮膜を有する鋼板が無塗装で使用される場合、鋼板表面に指紋が付着して、外観が損なわれるという問題もある。
On the other hand, when forming a chromium-free film mainly composed of inorganic components on a steel sheet, for example, a steel sheet having a film described in Patent Documents 11 to 13 exhibits good corrosion resistance and heat resistance. However, since many acid components are present in the obtained film, there are problems in grounding properties and paintability (coating film adhesion).
Moreover, when the steel plate which has a film | membrane is used without coating, there also exists a problem that a fingerprint adheres to the steel plate surface and an external appearance is impaired.

以上のように、皮膜の耐食性、アルカリ脱脂後の耐食性、アース性、耐熱性、塗装性(塗膜密着性)、および耐指紋性などの諸性能を総合的に満足させる金属材料用表面処理剤は得られておらず、クロメート処理の代替には至っていない。特に、優れた耐食性、アルカリ脱脂後の耐食性、アース性、および耐指紋性を併せ持つ表面処理金属材料を製造できる表面処理剤の開発が強く望まれている。   As described above, surface treatment agents for metal materials that comprehensively satisfy various performances such as corrosion resistance of coatings, corrosion resistance after alkaline degreasing, grounding properties, heat resistance, paintability (coating adhesion), and fingerprint resistance. Has not been obtained and has not yet been replaced by chromate treatment. In particular, the development of a surface treatment agent capable of producing a surface-treated metal material having excellent corrosion resistance, corrosion resistance after alkaline degreasing, grounding properties, and fingerprint resistance is strongly desired.

そこで、本発明は、耐食性、アルカリ脱脂後の耐食性、アース性、耐熱性、塗装性(塗膜密着性)、および耐指紋性などの諸性能に優れた特性を示す表面処理金属鋼板を得ることができる金属材料用表面処理剤、それを用いた表面処理方法、および表面処理された金属材料を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention provides a surface-treated metal steel sheet having excellent properties such as corrosion resistance, corrosion resistance after alkaline degreasing, grounding properties, heat resistance, paintability (coating adhesion), and fingerprint resistance. It is an object to provide a surface treatment agent for a metal material, a surface treatment method using the same, and a surface-treated metal material.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、所定のオルガノポリシロキサン化合物と、所定の金属元素を含む金属化合物と、−Si(OH)3基を所定数有する化合物とを併用することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have obtained a predetermined organopolysiloxane compound, a metal compound containing a predetermined metal element, and a compound having a predetermined number of -Si (OH) 3 groups. The present invention was completed by finding that the above-mentioned problems can be solved by using together.

すなわち、本発明は、以下に示す(1)〜(8)である。
(1) M単位(R3SiO1/2)、D単位(R2SiO)、T単位(RSiO3/2)、およびQ単位(SiO2)からなる群から選択されるいずれかの単位から構成され、分子中に少なくともT単位および/またはQ単位を有する三次元網目状構造を有し、1分子中にRとしてエポキシ基およびアミノ基から選ばれる官能基(a1)を有する基を含む単位と、Rとしてアルキル基を含む単位とを有し、官能基(a1)を有する基を含む単位のモル量(α)と、全構成単位のモル量(β)との比(β/α)が1.5以上であり、重量平均分子量が200〜20000であるオルガノポリシロキサン化合物(A)(ただし、Rは、それぞれ独立に、ヒドロキシ基、アルキル基、アルコキシ基、または、エポキシ基およびアミノ基から選ばれる官能基を有する基を示す。)と、
Zr、Ti、およびVからなる群から選ばれる少なくとも1種以上の金属元素を含む金属化合物(B)と、
反応性官能基(c1)を有するシランカップリング剤と、前記反応性官能基(c1)と反応可能な官能基(c2)を有する化合物とを、前記反応性官能基(c1)を介して反応させて得られる化合物で、1分子中に−Si(OH)3で示される官能基(c)を2個以上有し、前記官能基(c)1個あたりの分子量(重量平均分子量/官能基数)が100〜5000の範囲にある化合物(C)と、
水と、を含む金属材料用表面処理剤。
That is, this invention is (1)-(8) shown below.
(1) From any unit selected from the group consisting of M unit (R 3 SiO 1/2 ), D unit (R 2 SiO), T unit (RSiO 3/2 ), and Q unit (SiO 2 ) A unit comprising a group having a three-dimensional network structure having at least T units and / or Q units in a molecule, and having a functional group (a1) selected from an epoxy group and an amino group as R in one molecule And the ratio (β / α) of the molar amount (α) of the unit having a unit containing an alkyl group as R and the group having the functional group (a1) and the molar amount (β) of all the structural units Is an organopolysiloxane compound (A) having a weight average molecular weight of 200 to 20000 (wherein R is independently a hydroxy group, an alkyl group, an alkoxy group, or an epoxy group and an amino group) A functional group selected from A group having
A metal compound (B) containing at least one metal element selected from the group consisting of Zr, Ti, and V;
A silane coupling agent having a reactive functional group (c1) and a compound having a functional group (c2) capable of reacting with the reactive functional group (c1) are reacted via the reactive functional group (c1). Compound having two or more functional groups (c) represented by —Si (OH) 3 in one molecule, and the molecular weight per said functional group (c) (weight average molecular weight / number of functional groups) ) In the range of 100 to 5000,
And a surface treatment agent for a metal material containing water.

(2) 前記反応性官能基(c1)または前記官能基(c2)のいずれか一方が、アミノ基またはエポキシ基である、(1)に記載の金属材料用表面処理剤。
(3) 前記オルガノポリシロキサン化合物(A)の質量と前記化合物(B)中の金属元素の質量との質量比(B/A)が0.020〜4.597である、(1)または(2)に記載の金属材料用表面処理剤。
(4) 前記オルガノポリシロキサン化合物(A)と前記化合物(C)との質量比(C/A)が0.014〜1.429である、(1)〜(3)のいずれかに記載の金属材料用表面処理剤。
(5) 水溶性高分子、水系エマルション樹脂、およびワックスからなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物(D)をさらに含有する、(1)〜(4)のいずれかに記載の金属材料用表面処理剤。
(2) The surface treatment agent for a metal material according to (1), wherein either one of the reactive functional group (c1) or the functional group (c2) is an amino group or an epoxy group.
(3) The mass ratio (B / A) between the mass of the organopolysiloxane compound (A) and the mass of the metal element in the compound (B) is 0.020 to 4.597, (1) or ( The surface treatment agent for metal materials as described in 2).
(4) The mass ratio (C / A) between the organopolysiloxane compound (A) and the compound (C) is 0.014 to 1.429, according to any one of (1) to (3). Surface treatment agent for metal materials.
(5) The surface for a metal material according to any one of (1) to (4), further containing at least one compound (D) selected from the group consisting of a water-soluble polymer, an aqueous emulsion resin, and a wax. Processing agent.

(6) シリコーンオイル、および変性シリコーンオイルからなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物(F)をさらに含有する、(1)〜(5)のいずれかに記載の金属材料用表面処理剤。
(7) (1)〜(6)のいずれかに記載の金属材料用表面処理剤を金属材料表面上に塗布し、加熱乾燥し、皮膜量が25〜1000mg/m2の皮膜を前記金属材料表面上に形成する、金属材料の表面処理方法。
(8) (7)に記載の金属材料の表面処理方法により得られる皮膜を有する金属材料。
(6) The surface treatment agent for a metal material according to any one of (1) to (5), further containing at least one compound (F) selected from the group consisting of silicone oil and modified silicone oil.
(7) The surface treatment agent for a metal material according to any one of (1) to (6) is applied on the surface of the metal material, dried by heating, and a film having a film amount of 25 to 1000 mg / m 2 is applied to the metal material. A surface treatment method for a metal material, which is formed on a surface.
(8) A metal material having a film obtained by the surface treatment method for a metal material according to (7).

本発明によれば、耐食性、アルカリ脱脂後の耐食性、アース性、耐熱性、塗装性(塗膜密着性)、および耐指紋性などの諸性能に優れた特性を示す表面処理金属鋼板を得ることができる金属材料用表面処理剤、それを用いた表面処理方法、および表面処理された金属材料を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to obtain a surface-treated metal steel sheet having excellent properties such as corrosion resistance, corrosion resistance after alkaline degreasing, earth resistance, heat resistance, paintability (coating film adhesion), and fingerprint resistance. It is possible to provide a surface treatment agent for a metal material, a surface treatment method using the same, and a surface-treated metal material.

以下に、本発明に係る金属材料用表面処理剤、およびその処理剤を使用した表面処理方法、さらにはその表面処理方法により得られる皮膜を有する金属材料について説明する。
まず、金属材料用表面処理剤について説明する。
Below, the surface treatment agent for metal materials which concerns on this invention, the surface treatment method using the treatment agent, Furthermore, the metal material which has a film | membrane obtained by the surface treatment method is demonstrated.
First, the surface treatment agent for metal material will be described.

<金属材料用表面処理剤>
本発明に係る金属材料用表面処理剤は、4つの成分を含有する。
具体的には、後述するオルガノポリシロキサン化合物(A)と、後述する所定の金属元素を含む金属化合物(B)と、−Si(OH)3基を有する化合物(C)と、水とを含む。
以下、本発明に係る金属材料用表面処理剤に含まれる各成分について説明する。
<Surface treatment agent for metal materials>
The surface treatment agent for a metal material according to the present invention contains four components.
Specifically, it includes an organopolysiloxane compound (A) described later, a metal compound (B) containing a predetermined metal element described later, a compound (C) having a —Si (OH) 3 group, and water. .
Hereinafter, each component contained in the surface treatment agent for a metal material according to the present invention will be described.

<オルガノポリシロキサン化合物(A)>
オルガノポリシロキサン化合物(A)は、M単位(R3SiO1/2)、D単位(R2SiO)、T単位(RSiO3/2)、およびQ単位(SiO2)からなる群から選択されるいずれかの単位から構成され、分子中に少なくともT単位および/またはQ単位を有する三次元網目状構造を有し、Rとしてエポキシ基およびアミノ基から選ばれる官能基(a1)を有する基を含む単位と、Rとしてアルキル基を含む単位とを有し、一分子中におけるRとして官能基(a1)を有する基を含むM単位、D単位、およびT単位の合計モル量(α)と、一分子の全構成単位モル量(β)との比(β/α)が1.5以上であり、重量平均分子量が200〜20000である。
<Organopolysiloxane compound (A)>
The organopolysiloxane compound (A) is selected from the group consisting of M units (R 3 SiO 1/2 ), D units (R 2 SiO), T units (RSiO 3/2 ), and Q units (SiO 2 ). A group having a three-dimensional network structure having at least a T unit and / or a Q unit in the molecule, and having a functional group (a1) selected from an epoxy group and an amino group as R. A total molar amount (α) of an M unit, a D unit, and a T unit each having a unit containing, a unit containing an alkyl group as R, and a group having a functional group (a1) as R in one molecule; The ratio (β / α) to the total molar amount (β) of one molecule is 1.5 or more, and the weight average molecular weight is 200 to 20000.

オルガノポリシロキサン化合物(A)を使用することにより、得られる皮膜の耐食性、アルカリ脱脂後の耐食性、アース性、耐熱性、塗装性(塗膜密着性)、および耐指紋性など諸特性を向上させることができる。
より詳細には、化合物(A)中のM単位(R3SiO1/2)、D単位(R2SiO)、T単位(RSiO3/2)、および/またはQ単位(SiO2)間でシロキサン結合(Si−O結合)を形成し、難溶性の皮膜が形成される。
特に、オルガノポリシロキサン化合物(A)において、構成単位中にエポキシ基およびアミノ基から選ばれる官能基(a1)を有する基を含む場合、化合物(A)と基材との密着性が良好となるため、得られる皮膜の塗装性(塗膜密着性)が向上したと考えられる。
また、アルキル基を有する構成単位は、乾燥後の皮膜中で、これらの基を外側に向けた構造をとると考えられる。これにより、化合物(A)がアルキル基を有する構成単位を有すると、得られる皮膜のバリアー性が良好となり、結果として皮膜の諸特性が向上し、特に、耐食性、アルカリ脱脂後の耐食性、および耐指紋性がより向上したと考えられる。
なお、該オルガノポリシロキサン化合物(A)と、後述する金属化合物(B)と、後述する化合物(C)とを併用することにより、各種性能が向上する。例えば、それぞれの単独物質または2種を使用しても、優れた耐食性、または、優れたアルカリ脱脂後の耐食性は得られない。一方、3つを併用すると、優れた耐食性、およびアルカリ脱脂後の耐食性が得られ、これは3つの化合物を併用することにより得られる相乗効果といえる。
By using the organopolysiloxane compound (A), various properties such as corrosion resistance of the resulting film, corrosion resistance after alkaline degreasing, earth resistance, heat resistance, paintability (coating film adhesion), and fingerprint resistance are improved. be able to.
More specifically, between M unit (R 3 SiO 1/2 ), D unit (R 2 SiO), T unit (RSiO 3/2 ), and / or Q unit (SiO 2 ) in compound (A). A siloxane bond (Si—O bond) is formed, and a hardly soluble film is formed.
In particular, in the organopolysiloxane compound (A), when the structural unit contains a group having a functional group (a1) selected from an epoxy group and an amino group, the adhesion between the compound (A) and the substrate becomes good. Therefore, it is thought that the paintability (coating film adhesion) of the obtained film was improved.
Moreover, it is thought that the structural unit which has an alkyl group takes the structure which turned these groups to the outer side in the film | membrane after drying. Thereby, when the compound (A) has a structural unit having an alkyl group, the barrier property of the resulting film is improved, and as a result, various properties of the film are improved. In particular, the corrosion resistance, the corrosion resistance after alkaline degreasing, and the resistance to resistance are improved. It is thought that the fingerprint property has been improved.
In addition, various performance improves by using together this organopolysiloxane compound (A), the metal compound (B) mentioned later, and the compound (C) mentioned later. For example, even if each single substance or two kinds are used, excellent corrosion resistance or excellent corrosion resistance after alkaline degreasing cannot be obtained. On the other hand, when three are used in combination, excellent corrosion resistance and corrosion resistance after alkaline degreasing can be obtained, which can be said to be a synergistic effect obtained by using three compounds in combination.

金属材料用表面処理剤中におけるオルガノポリシロキサン化合物(A)の含有量は、特に限定されないが、得られる皮膜の耐食性、アルカリ脱脂後の耐食性、アース性、耐熱性、塗装性(塗膜密着性)がより優れる観点から、金属材料用表面処理剤中の全固形分に対して、8.3〜91.1質量%が好ましく、21.4〜83.5質量%がより好ましい。なお、全固形分とは、後述する皮膜を構成する固形成分(特に、該化合物(A)、後述する化合物(B)〜(F)の成分)を意味し、溶媒などは含まれない。   The content of the organopolysiloxane compound (A) in the surface treatment agent for metal materials is not particularly limited, but the corrosion resistance of the resulting film, corrosion resistance after alkaline degreasing, grounding, heat resistance, paintability (coating adhesion) ) Is more preferably 8.3 to 91.1% by mass and more preferably 21.4 to 83.5% by mass with respect to the total solid content in the surface treatment agent for a metal material. The total solid content means a solid component (particularly, the compound (A) and components (B) to (F) described later) constituting a film described later, and does not include a solvent.

オルガノポリシロキサン化合物(A)は、M単位(R3SiO1/2)、D単位(R2SiO)、T単位(RSiO3/2)、およびQ単位(SiO2)からなる群から選択されるいずれかの単位から構成され、分子中に少なくともT単位および/またはQ単位を有する三次元構造(三次元網目状構造)を有している。例えば、M/D/T系、M/D/T/Q系、M/D/Q系、M/T系、M/T/Q系、M/Q系、D/T系、D/T/Q系、D/Q系、T系、T/Q系の組合せが挙げられる。 The organopolysiloxane compound (A) is selected from the group consisting of M units (R 3 SiO 1/2 ), D units (R 2 SiO), T units (RSiO 3/2 ), and Q units (SiO 2 ). And has a three-dimensional structure (three-dimensional network structure) having at least T units and / or Q units in the molecule. For example, M / D / T system, M / D / T / Q system, M / D / Q system, M / T system, M / T / Q system, M / Q system, D / T system, D / T A combination of / Q system, D / Q system, T system, and T / Q system may be mentioned.

化合物(A)中における各単位の含有量(モル%)は特に限定されないが、M単位、D単位、およびT単位の合計モル%は、15モル%以上が好ましく、20モル%以上がより好ましい。なお、上限は特に制限されないが、化合物(A)がM単位、D単位およびT単位から構成されている場合(合計モル%:100モル%)であってもよい。
なお、該モル%の測定方法としては、29Si−NMRおよび1H−NMRなどを使用することにより行うことができる。
The content (mol%) of each unit in the compound (A) is not particularly limited, but the total mol% of the M unit, D unit, and T unit is preferably 15 mol% or more, and more preferably 20 mol% or more. . The upper limit is not particularly limited, but may be the case where the compound (A) is composed of M units, D units, and T units (total mol%: 100 mol%).
As the measuring method of the mole percent, can be carried out by using such 29 Si-NMR and 1 H-NMR.

M単位、D単位、T単位中のRは、それぞれ独立に、ヒドロキシ基、アルキル基、アルコキシ基、または、エポキシ基およびアミノ基から選ばれる官能基を有する基を表す。   R in the M unit, the D unit, and the T unit each independently represents a hydroxy group, an alkyl group, an alkoxy group, or a group having a functional group selected from an epoxy group and an amino group.

Rとして表されるアルキル基は、特に限定されないが、炭素数1〜4のアルキル基が好ましい。炭素数1〜4のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基などが挙げられ、好ましくはメチル基およびエチル基である。
Rとして表されるアルコキシ基は、特に限定されないが、例えば、炭素数1〜4のアルコキシ基が好ましく挙げられる。なお、アルキル基またはアルコキシ基の炭素数が4を超えると、処理剤中での化合物(A)の相溶性が低下する場合がある。
The alkyl group represented as R is not particularly limited, but an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is preferable. Examples of the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, and a butyl group, and a methyl group and an ethyl group are preferable.
Although the alkoxy group represented as R is not specifically limited, For example, a C1-C4 alkoxy group is mentioned preferably. In addition, when carbon number of an alkyl group or an alkoxy group exceeds 4, the compatibility of the compound (A) in a processing agent may fall.

Rは、エポキシ基およびアミノ基から選ばれる官能基(a1)を有する基(以後、適宜、官能基(a1)を有する基と称する)を表す。このような基としては、上記の所定の官能基(a1)を有していればその構造は特に制限されず、例えば、アルキル基またはアリール基に、エポキシ基またはアミノ基が結合した基であってもよい。なお、エポキシ基としては、脂環式エポキシ基も含む。
化合物(A)中にこれらの基が含まれていると、耐食性および塗装性(塗膜密着性)がより優れる。
R represents a group having a functional group (a1) selected from an epoxy group and an amino group (hereinafter, appropriately referred to as a group having a functional group (a1)). Such a group is not particularly limited as long as it has the above-mentioned predetermined functional group (a1), and is, for example, a group in which an epoxy group or an amino group is bonded to an alkyl group or an aryl group. May be. In addition, as an epoxy group, an alicyclic epoxy group is also included.
When these groups are contained in the compound (A), the corrosion resistance and paintability (coating film adhesion) are more excellent.

官能基(a1)を有する基の好適な実施態様としては、以下の式(A)で表される基が挙げられる。
*−W−(Z) 式(A)
式(A)中、Wは連結基または単結合を表す。Zは、それぞれ独立に、エポキシ基またはアミノ基を表す。
Wで表される連結基としては、例えば、アルキレン基(炭素数1〜20が好ましく)、−O−、−S−、アリーレン基、−CO−、−NH−、−SO−、−COO−、−CONH−、またはこれらを組み合わせた基が挙げられる。なかでも、アルキレン基が好ましい。
nは、1〜4の整数を表し、なかでも、耐食性および塗装性(塗膜密着性)がより優れる点で、1〜3が好ましい。*は、ケイ素原子(Si原子)との結合位置を示す。
Preferable embodiments of the group having the functional group (a1) include groups represented by the following formula (A).
* -W- (Z) n formula (A)
In formula (A), W represents a linking group or a single bond. Z represents an epoxy group or an amino group each independently.
The linking group represented by W, for example, an alkylene group (preferably having 1 to 20 carbon atoms), - O -, - S- , an arylene group, -CO -, - NH -, - SO 2 -, - COO -, -CONH-, or a combination thereof. Of these, an alkylene group is preferable.
n represents an integer of 1 to 4 and, among them, 1 to 3 is preferable in that the corrosion resistance and paintability (coating film adhesion) are more excellent. * Indicates a bonding position with a silicon atom (Si atom).

オルガノポリシロキサン化合物(A)は、Rとして官能基(a1)を有する基を含む単位(M単位、D単位、またはT単位)を有する。該構成単位を含むことにより、得られる皮膜の耐食性、塗装性(塗膜密着性)がより優れる。
例えば、M単位中の3つのRのうち少なくとも1つが官能基(a1)を有する基であればよく、2つまたは3つが官能基(a1)を有する基であってもよい。なかでも、M単位中の3つのRのうち一つが官能基(a1)で表される基であり、他の二つのRが、それぞれ独立に、ヒドロキシ基またはアルコキシ基であるM単位が好ましい。
また、D単位中の2つのRのうち少なくとも1つが官能基(a1)を有する基であればよい。なかでも、D単位中の一つのRが官能基(a1)で表される基であり、もう一方のRがヒドロキシ基またはアルコキシ基であるD単位が好ましい。
なお、耐食性がより優れる点から、Rとして官能基(a1)を有する基を含むM単位、T単位を有することが好ましい。
The organopolysiloxane compound (A) has a unit (M unit, D unit, or T unit) containing a group having a functional group (a1) as R. By including the structural unit, the corrosion resistance and paintability (coating film adhesion) of the resulting film are more excellent.
For example, at least one of three Rs in the M unit may be a group having a functional group (a1), and two or three may be a group having a functional group (a1). Among these, M units in which one of three Rs in the M unit is a group represented by the functional group (a1) and the other two Rs are each independently a hydroxy group or an alkoxy group are preferable.
Moreover, what is necessary is just a group in which at least one of two R in D unit has a functional group (a1). Among these, a D unit in which one R in the D unit is a group represented by the functional group (a1) and the other R is a hydroxy group or an alkoxy group is preferable.
In addition, it is preferable to have M unit and T unit containing the group which has a functional group (a1) as R from the point which corrosion resistance is more excellent.

一分子中におけるRとして官能基(a1)を有する基を含むM単位、D単位、およびT単位の合計モル量(α)と、一分子の全構成単位モル量(β)との比(β/α)は、1.5以上であり、好ましくは2.0〜40.0であり、より好ましくは2.0〜30.0である。該比が1.5未満の場合は、得られる皮膜の耐食性、および耐指紋性が劣るため好ましくない。また、この値が40.0を超える場合、処理剤中での化合物(A)の相溶性が低下する場合がある。   The ratio (β) of the total molar amount (α) of M units, D units, and T units containing a group having a functional group (a1) as R in one molecule and the total molar amount of constituent units (β) of one molecule / Α) is 1.5 or more, preferably 2.0 to 40.0, and more preferably 2.0 to 30.0. When the ratio is less than 1.5, the resulting film is inferior in corrosion resistance and fingerprint resistance, which is not preferable. Moreover, when this value exceeds 40.0, the compatibility of the compound (A) in a processing agent may fall.

オルガノポリシロキサン化合物(A)は、Rとしてアルキル基を含む単位(M単位、D単位、またはT単位)を有する。該構成単位を含むことにより、得られる皮膜のアルカリ脱脂後の耐食性および耐指紋性がより向上する。なお、化合物(A)の1分子中において、官能基(a1)を有する基の数よりもアルキル基の数の方が多い方が好ましい。
例えば、M単位中の3つのRのうち少なくとも1つがアルキル基であればよく、2つまたは3つがアルキル基であってもよい。なかでも、M単位中の3つのRのうち一つがアルキル基であり、他の二つのRが、それぞれ独立に、ヒドロキシ基またはアルコキシ基であるM単位が好ましい。
また、D単位中の2つのRのうち少なくとも1つがアルキル基であればよい。なかでも、D単位中の一つのRがアルキル基であり、もう一方のRがヒドロキシ基またはアルコキシ基であるD単位が好ましい。
The organopolysiloxane compound (A) has a unit (M unit, D unit, or T unit) containing an alkyl group as R. By including the structural unit, the corrosion resistance and fingerprint resistance after alkali degreasing of the resulting film are further improved. In addition, in one molecule of the compound (A), the number of alkyl groups is preferably larger than the number of groups having the functional group (a1).
For example, at least one of the three Rs in the M unit may be an alkyl group, and two or three may be an alkyl group. Among these, M units in which one of the three Rs in the M unit is an alkyl group and the other two Rs are each independently a hydroxy group or an alkoxy group are preferable.
Moreover, at least 1 should just be an alkyl group among two R in D unit. Among them, a D unit in which one R in the D unit is an alkyl group and the other R is a hydroxy group or an alkoxy group is preferable.

一分子中におけるRとしてアルキル基を含むM単位、D単位、およびT単位の合計モル量(γ)と、一分子の全構成単位モル量(β)との比(β/γ)は、1.40以上が好ましく、より好ましくは1.42〜57.20である。該比が1.40未満の場合は、皮膜の塗装性(塗膜密着性)が劣ることがあるため好ましくない。また、該比が57.20を超える場合、皮膜のアルカリ脱脂後の耐食性および耐指紋性が低下する場合がある。   The ratio (β / γ) of the total molar amount (γ) of M unit, D unit and T unit containing an alkyl group as R in one molecule to the total structural unit molar amount (β) of one molecule is 1 .40 or more is preferable, and 1.42 to 57.20 is more preferable. When the ratio is less than 1.40, the coatability (coating adhesion) of the film may be inferior. Moreover, when this ratio exceeds 57.20, the corrosion resistance and alkali resistance after alkali degreasing of the film may be deteriorated.

なお、複数(2つまたは3つ)のRを含むD単位、T単位中において、官能基(a1)を有する基とアルキル基とが共に含まれていてもよい。   In addition, in the D unit and the T unit containing a plurality (two or three) of R, both the group having the functional group (a1) and the alkyl group may be contained.

オルガノポリシロキサン化合物(A)の重量平均分子量は200〜20000であり、300〜10000であることが好ましい。重量平均分子量が200未満の場合、化合物の合成が難しく、得られる皮膜の耐食性、アルカリ脱脂後の耐食性、および塗装性が劣る。一方、重量平均分子量が20000を超えると、処理剤中での化合物(A)の相溶性が低下する。
なお、該分子量の測定は、GPC測定、NMR測定によって行うことができる。
The weight average molecular weight of the organopolysiloxane compound (A) is 200 to 20,000, and preferably 300 to 10,000. When the weight average molecular weight is less than 200, it is difficult to synthesize the compound, and the resulting film has poor corrosion resistance, corrosion resistance after alkaline degreasing, and paintability. On the other hand, when the weight average molecular weight exceeds 20000, the compatibility of the compound (A) in the treatment agent decreases.
The molecular weight can be measured by GPC measurement or NMR measurement.

オルガノポリシロキサン化合物(A)の製造方法は、特に限定されないが、例えば、官能基(a1)を有するシランカップリング剤を用いることが好ましい。より具体的には、官能基(a1)を有するシランカップリング剤と他の種類のアルコキシシラン(トリアルコキシシラン、テトラアルコキシシランなど)とを加水分解縮合反応させる方法などが挙げられる。   Although the manufacturing method of an organopolysiloxane compound (A) is not specifically limited, For example, it is preferable to use the silane coupling agent which has a functional group (a1). More specifically, a method of hydrolytic condensation reaction of a silane coupling agent having a functional group (a1) and another kind of alkoxysilane (trialkoxysilane, tetraalkoxysilane, etc.) can be mentioned.

なお、オルガノポリシロキサン化合物(A)の製造条件は、使用される化合物によって適宜最適な条件が選択される。また、反応の際には適宜溶媒を使用してもよく、溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、ジアセチルアルコール、水などが挙げられる。   The production conditions for the organopolysiloxane compound (A) are appropriately selected depending on the compounds used. In the reaction, a solvent may be used as appropriate. Examples of the solvent include methanol, ethanol, propanol, isopropyl alcohol, acetone, methyl ethyl ketone, diacetyl alcohol, water and the like.

アルコキシ基を有するシランカップリング剤および/またはアルコキシシラン(例えば、アルキル基を有するシランカップリング剤)を用いてオルガノポリシロキサン化合物(A)を製造する場合、反応前のシランカップリング剤およびアルコキシシラン中の核磁気共鳴分析(1H−NMR)測定によるアルコキシ基由来のピーク強度と、反応後の生成物である化合物(A)中の1H−NMR測定によるアルコキシ基由来のピーク強度の強度比(反応前/反応後)が、1.1〜7.0であることが好ましく、1.5〜6.0であることがより好ましい。強度比が1.1未満の場合、得られる皮膜のアルカリ脱脂後の耐食性、および耐指紋性が低下する場合がある。強度比が7.0を超える場合、処理剤中での化合物(A)の相溶性が低下する場合がある。 When the organopolysiloxane compound (A) is produced using a silane coupling agent having an alkoxy group and / or an alkoxysilane (for example, a silane coupling agent having an alkyl group), the silane coupling agent and the alkoxysilane before the reaction the intensity ratio of the peak intensity derived from the alkoxy group by the 1 H-NMR measurement of the nuclear magnetic resonance analysis (1 H-NMR) and the peak intensity derived from the alkoxy group by the measurement, the product after the reaction compound (a) in (Before reaction / after reaction) is preferably 1.1 to 7.0, and more preferably 1.5 to 6.0. When the strength ratio is less than 1.1, the corrosion resistance after alkali degreasing and the fingerprint resistance of the resulting film may be lowered. When the strength ratio exceeds 7.0, the compatibility of the compound (A) in the treatment agent may be reduced.

<化合物(A)の好適態様>
オルガノポリシロキサン化合物(A)の好適態様として、M単位、D単位、およびT単位により構成される三次元網目状構造を有する化合物が挙げられる。該化合物を使用すると、得られる皮膜の耐食性、アルカリ脱脂後の耐食性、アース性、耐熱性、塗装性(塗膜密着性)がより優れる点で好ましい。
<Preferred embodiment of compound (A)>
A preferred embodiment of the organopolysiloxane compound (A) includes a compound having a three-dimensional network structure composed of M units, D units, and T units. Use of the compound is preferable in that the resulting film has better corrosion resistance, corrosion resistance after alkaline degreasing, grounding properties, heat resistance, and paintability (coating adhesion).

M単位、D単位、およびT単位から構成される三次元網目状の化合物の構造は特に限定されないが、アルコキシ基と官能基(a1)とを有するシランカップリング剤と、その他のアルコキシシラン(例えば、アルキル基を有するシランカップリング剤)との反応により得られる化合物が挙げられる。
反応形式は特に限定されないが、通常、シランカップリング剤とアルコキシシランとの間の加水分解・縮合反応により反応が進む。反応条件としては所定のオルガノポリシロキサン化合物(A)が得られれば、特に限定されず、必要に応じて酸・塩基などを使用してもよい。
The structure of the three-dimensional network compound composed of the M unit, the D unit, and the T unit is not particularly limited, but a silane coupling agent having an alkoxy group and a functional group (a1), and other alkoxysilanes (for example, And a compound obtained by a reaction with an alkyl group-containing silane coupling agent).
Although the reaction form is not particularly limited, the reaction usually proceeds by a hydrolysis / condensation reaction between the silane coupling agent and the alkoxysilane. The reaction conditions are not particularly limited as long as a predetermined organopolysiloxane compound (A) is obtained, and an acid / base may be used as necessary.

官能基(a1)を有するシランカップリング剤としては、特に限定されないが、例えば、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メチルジメトキシシラン、および2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランなどのエポキシシラン、N−(2−アミノエチル)3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(アミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシラン、および3−アミノプロピルトリエトキシシランなどのアミノシラン、などが挙げられる。   Although it does not specifically limit as a silane coupling agent which has a functional group (a1), For example, 3-glycidoxypropyl trimethoxysilane, 3-glycidoxypropyl methyl dimethoxysilane, and 2- (3,4-epoxy) Epoxy silanes such as (cyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, N- (2-aminoethyl) 3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N- (aminoethyl) 3-aminopropyltrimethoxysilane, and 3-aminopropyltriethoxysilane Aminosilane, and the like.

また、反応に使用されるアルコキシシランとしては特に限定されず、トリアルコキシシランなどが挙げられる。より具体的には、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリブトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、ペンチルトリメトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、3,3,3−トリフロロプロピルトリメトキシシランなどのアルキル基を有するアルコキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、などが挙げられる。   Moreover, it does not specifically limit as alkoxysilane used for reaction, Trialkoxysilane etc. are mentioned. More specifically, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltripropoxysilane, methyltributoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, propyltrimethoxysilane, propyltriethoxysilane, butyltrimethoxysilane , Pentyltrimethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, octyltrimethoxysilane, decyltrimethoxysilane, dodecyltrimethoxysilane, decyltrimethoxysilane, octadecyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, 3,3,3-trifluoropropyl Examples include alkoxysilanes having an alkyl group such as trimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, and phenyltriethoxysilane.

<金属化合物(B)>
本発明の金属材料用表面処理剤には、Zr、Ti、およびVからなる群から選ばれる少なくとも1種以上の金属元素を含む金属化合物(B)が含まれる。
金属化合物(B)は、上述した化合物(A)の三次元架橋構造を有する皮膜中に固定化され、その結果、皮膜の耐食性、アルカリ脱脂後の耐食性、アース性が向上すると推測される。
<Metal compound (B)>
The surface treatment agent for a metal material of the present invention includes a metal compound (B) containing at least one metal element selected from the group consisting of Zr, Ti, and V.
The metal compound (B) is immobilized in the film having the three-dimensional crosslinked structure of the compound (A) described above, and as a result, the corrosion resistance of the film, the corrosion resistance after alkaline degreasing, and the grounding property are estimated to be improved.

金属化合物(B)は、上記金属元素を含んでいれば特に限定されないが、例えば、上記金属を含む硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩、リン酸塩、アンモニウム塩、フッ化物などが挙げられる。   The metal compound (B) is not particularly limited as long as it contains the metal element, and examples thereof include nitrates, sulfates, acetates, phosphates, ammonium salts, and fluorides containing the metal.

より具体的には、Zrを含む金属化合物としては、炭酸ジルコニウムアンモニウム、硝酸ジルコニウム、オキシ硝酸ジルコニウム、酢酸ジルコニル、ジルコンフッ化アンモニウム、硫酸ジルコニル、ジルコンフッ酸、およびジルコニアゾルなどが挙げられる。また、水溶性ジルコニウム塩の水溶液を、イオン交換やアルカリ中和して作られるジルコン酸およびその塩も挙げられる。   More specifically, examples of the metal compound containing Zr include zirconium carbonate ammonium, zirconium nitrate, zirconium oxynitrate, zirconyl acetate, zircon ammonium fluoride, zirconyl sulfate, zircon hydrofluoric acid, and zirconia sol. Moreover, the zirconic acid and its salt which are produced by ion-exchange and alkali neutralizing the aqueous solution of a water-soluble zirconium salt are also mentioned.

Tiを含む金属化合物としては、例えば、硫酸チタニル、硝酸チタニル、硝酸チタン、塩化チタニル、塩化チタン、チタニアゾル、酸化チタン、チタンフッ化アンモニウム、しゅう酸チタン酸カリウム、チタンラクテート、チタンアセチルアセトネート、ジイソプロピルチタニウムビスアセチルアセトンなどが挙げられる。また、硫酸チタニルの水溶液を熱加水分解させて得られるメタチタン酸や、アルカリ中和で得られるオルソチタン酸およびこれらの塩も挙げられる。   Examples of the metal compound containing Ti include titanyl sulfate, titanyl nitrate, titanium nitrate, titanyl chloride, titanium chloride, titania sol, titanium oxide, ammonium titanium fluoride, potassium oxalate titanate, titanium lactate, titanium acetylacetonate, and diisopropyl titanium. Examples thereof include bisacetylacetone. Further, metatitanic acid obtained by hydrolyzing an aqueous solution of titanyl sulfate, orthotitanic acid obtained by alkali neutralization, and salts thereof are also included.

Vを含む金属化合物としては、例えば、五酸化バナジウム、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3塩化バナジウム、三酸化バナジウム、二酸化バナジウム、オキシ硫酸バナジウム、バナジウムオキシアセチルアセトネート、バナジウムアセチルアセトネート、3塩化バナジウム、リンバナドモリブテン酸、硫酸バナジウムなどが挙げられる。   Examples of the metal compound containing V include vanadium pentoxide, ammonium metavanadate, sodium metavanadate, vanadium oxytrichloride, vanadium trioxide, vanadium dioxide, vanadium oxysulfate, vanadium oxyacetylacetonate, vanadium acetylacetonate, 3 Examples include vanadium chloride, phosphovanadomolybthenic acid, and vanadium sulfate.

金属材料用表面処理剤中における金属化合物(B)中の金属元素の含有量は、特に限定されないが、得られる皮膜の耐食性、アルカリ脱脂後の耐食性、アース性がより優れるという観点から、金属材料用表面処理剤中の全固形分に対して、1.8〜38.0質量%が好ましく、3.4〜32.6質量%がより好ましい。   The content of the metal element in the metal compound (B) in the surface treatment agent for a metal material is not particularly limited, but from the viewpoint that the corrosion resistance of the obtained film, the corrosion resistance after alkaline degreasing, and the grounding property are more excellent. 1.8-38.0 mass% is preferable with respect to the total solid in the surface treatment agent for coating, and 3.4-32.6 mass% is more preferable.

<化合物(C)>
化合物(C)は、反応性官能基(c1)を有するシランカップリング剤と、反応性官能基(c1)と反応可能な官能基(c2)を有する化合物とを、反応性官能基(c1)と官能基(c2)とを介して反応させて得られる化合物であって、1分子中に−Si(OH)3で示される官能基(c)を2個以上有し、官能基(c)1個あたりの分子量(重量平均分子量/官能基数)が100〜5000の範囲にある化合物(有機ケイ素化合物)である。
<Compound (C)>
The compound (C) comprises a reactive functional group (c1), a silane coupling agent having a reactive functional group (c1), and a compound having a functional group (c2) capable of reacting with the reactive functional group (c1). And a functional group (c2), a compound obtained by reacting with a functional group (c) having two or more functional groups (c) represented by -Si (OH) 3 in one molecule. It is a compound (organosilicon compound) having a molecular weight per unit (weight average molecular weight / functional group number) in the range of 100 to 5000.

化合物(C)は、1分子中に−Si(OH)3で示される官能基(c)を2個以上有する。なかでも、2〜8個がより好ましい。なお、1分子中に官能基(c)を1個しか含まない場合は、金属材料表面に対する密着性が低下するため好ましくない。
なお、化合物(C)は、−Si(OH)3以外にも−Si(OX)3基で表される加水分解性基を有していてもよい(ただし、Xはアルキル基を表す。なかでも、炭素数1〜4が好ましい。)。得られる皮膜の諸特性がより優れる点からは、−Si(OX)3基を実質的に有していないことが好ましい。
The compound (C) has two or more functional groups (c) represented by —Si (OH) 3 in one molecule. Especially, 2-8 pieces are more preferable. In addition, when only one functional group (c) is contained in one molecule, it is not preferable because adhesion to a metal material surface is lowered.
The compound (C) may have a hydrolyzable group represented by a —Si (OX) 3 group in addition to —Si (OH) 3 (wherein X represents an alkyl group). However, C1-C4 is preferable.) From the viewpoint of more excellent properties of the resulting film, it is preferable that the film does not substantially contain —Si (OX) 3 groups.

化合物(C)は、官能基(c)1個あたりの分子量(重量平均分子量/官能基数)が100〜5000の範囲にあることが好ましく、より好ましくは120〜4000の範囲であり、特に好ましくは150〜3000の範囲である。官能基(c)1個あたりの分子量が100未満の場合は、化合物の合成が難しく、得られる皮膜の耐食性、および密着性が劣るため好ましくない。一方、5000を超える場合は、官能基(c)の特徴である金属材料表面に対する密着性が低下するため好ましくない。
なお、分子量の測定方法としては、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)やNMRを用いて測定することができる。
The compound (C) preferably has a molecular weight (weight average molecular weight / functional group number) per functional group (c) in the range of 100 to 5000, more preferably in the range of 120 to 4000, and particularly preferably. It is in the range of 150 to 3000. When the molecular weight per functional group (c) is less than 100, the synthesis of the compound is difficult, and the corrosion resistance and adhesion of the resulting film are inferior. On the other hand, when it exceeds 5000, the adhesiveness with respect to the metal material surface which is the characteristic of a functional group (c) falls, and is not preferable.
In addition, as a measuring method of molecular weight, it can measure using gel permeation chromatography (GPC) and NMR.

また、化合物(C)の骨格としては、特に限定されないが、エステル結合、エーテル結合、酸アミド結合、アミド結合、ウレタン結合、ウレア結合、ビニル結合などの結合を有していることが好ましい。   The skeleton of the compound (C) is not particularly limited, but preferably has a bond such as an ester bond, an ether bond, an acid amide bond, an amide bond, a urethane bond, a urea bond, or a vinyl bond.

化合物(C)を用いることにより、皮膜中に三次元架橋構造が形成されるため、得られる皮膜の耐食性、アルカリ脱脂後の耐食性が向上したと推測される。また、化合物(C)の官能基(c)は金属材料(特に、亜鉛)との密着性が良好であるため、得られる耐食性、アルカリ脱脂後の耐食性、塗装性(塗膜密着性)が向上したと推測される。さらに、官能基(c)1個あたりの分子量(重量平均分子量/官能基数)が100〜5000の範囲にあることより、皮膜のアース性が向上したと推測される。   By using the compound (C), a three-dimensional cross-linked structure is formed in the film. Therefore, it is presumed that the corrosion resistance of the obtained film and the corrosion resistance after alkaline degreasing have been improved. In addition, since the functional group (c) of the compound (C) has good adhesion to metal materials (particularly zinc), the resulting corrosion resistance, corrosion resistance after alkaline degreasing, and paintability (coating film adhesion) are improved. I guess it was. Furthermore, since the molecular weight (weight average molecular weight / functional group number) per functional group (c) is in the range of 100 to 5000, it is presumed that the grounding property of the film has been improved.

反応性官能基(c1)としては、他の官能基と反応して結合を形成する基であれば、特に限定されないが、例えば、エポキシ基、アミノ基、メルカプト基、アクリロキシ基、ウレイド基、イソシアナート基、およびビニル基からなる群から選択される官能基が好ましい。なかでも、後述する官能基(c2)との反応性に優れ、得られる皮膜の諸特性がより優れる点から、エポキシ基、アミノ基、またはビニル基が好ましい。   The reactive functional group (c1) is not particularly limited as long as it is a group that reacts with other functional groups to form a bond. For example, an epoxy group, an amino group, a mercapto group, an acryloxy group, a ureido group, an isocyanic group. A functional group selected from the group consisting of a nate group and a vinyl group is preferred. Especially, an epoxy group, an amino group, or a vinyl group is preferable from the point which is excellent in the reactivity with the functional group (c2) mentioned later, and is more excellent in the characteristics of the film obtained.

反応性官能基(c1)を有するシランカップリング剤の好ましい実施態様の一つとして、一般式(1)で表される化合物が挙げられる。   One preferred embodiment of the silane coupling agent having a reactive functional group (c1) is a compound represented by the general formula (1).

一般式(1)中、Xは、エポキシ基、アミノ基、メルカプト基、アクリロキシ基、ウレイド基、イソシアナート基、およびビニル基からなる群から選択されるいずれかの官能基を表す。Lは、連結基、または単なる結合手を表す。Yは、それぞれ独立に、炭素数1〜4のアルキル基、アルコキシ基、または水酸基を表す。ただし、Yのうち少なくとも1つは、アルコキシ基または水酸基を表す。   In General Formula (1), X represents any functional group selected from the group consisting of an epoxy group, an amino group, a mercapto group, an acryloxy group, a ureido group, an isocyanate group, and a vinyl group. L represents a linking group or a simple bond. Y represents a C1-C4 alkyl group, an alkoxy group, or a hydroxyl group each independently. However, at least one of Y represents an alkoxy group or a hydroxyl group.

一般式(1)中、Xは、エポキシ基、アミノ基、メルカプト基、アクリロキシ基、ウレイド基、イソシアナート基、およびビニル基からなる群から選択されるいずれかの官能基を表す。なかでも、エポキシ基、アミノ基、ビニル基が好ましい。   In General Formula (1), X represents any functional group selected from the group consisting of an epoxy group, an amino group, a mercapto group, an acryloxy group, a ureido group, an isocyanate group, and a vinyl group. Of these, an epoxy group, an amino group, and a vinyl group are preferable.

一般式(1)中、Lは、連結基、または単なる結合手を表す。Lで表される連結基としては、例えば、アルキレン基(炭素数1〜20が好ましい)、−O−、−S−、アリーレン基、−CO−、−NH−、−SO2−、−COO−、−CONH−、またはこれらを組み合わせた基が挙げられる。なかでも、アルキレン基が好ましい。単なる結合手の場合、一般式(1)のXがSi(ケイ素原子)と直接連結することをさす。 In general formula (1), L represents a linking group or a simple bond. Examples of the linking group represented by L include an alkylene group (preferably having 1 to 20 carbon atoms), —O—, —S—, an arylene group, —CO—, —NH—, —SO 2 —, —COO. -, -CONH-, or a combination thereof. Of these, an alkylene group is preferable. In the case of a simple bond, it means that X in the general formula (1) is directly connected to Si (silicon atom).

一般式(1)中、Yは、それぞれ独立に、炭素数1〜4のアルキル基、アルコキシ基、または水酸基を表す。なかでも、炭素数1〜3のアルコキシ基、および水酸基が好ましい。
ただし、Yのうち少なくとも1つは、アルコキシ基または水酸基を表す。なかでも、Yのうち2〜3個がアルコキシ基また水酸基であることが好ましく、3個が該基であることがより好ましい。
In general formula (1), Y represents a C1-C4 alkyl group, an alkoxy group, or a hydroxyl group each independently. Especially, a C1-C3 alkoxy group and a hydroxyl group are preferable.
However, at least one of Y represents an alkoxy group or a hydroxyl group. Especially, it is preferable that 2-3 of Y is an alkoxy group or a hydroxyl group, and it is more preferable that 3 is this group.

反応性官能基(c1)を有するシランカップリング剤としては、例えば、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メチルジメトキシシラン、および2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランなどのエポキシシラン、N−(2−アミノエチル)3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(アミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシラン、および3−アミノプロピルトリエトキシシランなどのアミノシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどのメルカプトシラン、3−イソシアネートプロピルトリメトキシシラン、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシランなどのイソシアネートシラン、ビニルトリエトキシシラン、p−スチリルトリメトキシシランなどのビニル基含有シランなどが挙げられる。   Examples of the silane coupling agent having a reactive functional group (c1) include 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, and 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyl. Epoxy silanes such as trimethoxysilane, aminosilanes such as N- (2-aminoethyl) 3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N- (aminoethyl) 3-aminopropyltrimethoxysilane, and 3-aminopropyltriethoxysilane; Mercaptosilanes such as 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, isocyanate silanes such as 3-isocyanatopropyltrimethoxysilane, 3-isocyanatopropyltriethoxysilane, vinyltriethoxysilane, p-styryltrimethoxy Vinyl group-containing silane, such as orchids and the like.

官能基(c2)を有する化合物中における官能基(c2)としては、上記の反応性官能基(c1)と反応可能であれば、特に限定されず、エポキシ基、アミノ基、メルカプト基、アクリロキシ基、ウレイド基、イソシアナート基、およびビニル基などが挙げられ、得られる皮膜の諸特性がより優れる点から、エポキシ基またはアミノ基が好ましい。なかでも、上記の反応性官能基(c1)と異なる官能基が好ましく挙げられる。   The functional group (c2) in the compound having the functional group (c2) is not particularly limited as long as it can react with the reactive functional group (c1), and is an epoxy group, an amino group, a mercapto group, an acryloxy group. Ureido group, isocyanate group, vinyl group, and the like, and an epoxy group or an amino group is preferred from the viewpoint of more excellent properties of the resulting film. Of these, a functional group different from the reactive functional group (c1) is preferably exemplified.

官能基(c2)を有する化合物としては、例えば、上記の反応性官能基(c1)を有するシランカップリング剤や、エチレンジアミン、アミノプロパンチオールなどのアミン化合物、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテルなどのエーテル化合物、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂などのエポキシ樹脂が挙げられる。なかでも、反応性官能基(c1)を有するシランカップリング剤で例示したシランカップリング剤が好ましい。   Examples of the compound having the functional group (c2) include silane coupling agents having the reactive functional group (c1), amine compounds such as ethylenediamine and aminopropanethiol, trimethylolpropane polyglycidyl ether, and pentaerythritol poly. Examples thereof include ether compounds such as glycidyl ether, epoxy resins such as bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, and cresol novolak type epoxy resin. Especially, the silane coupling agent illustrated with the silane coupling agent which has a reactive functional group (c1) is preferable.

なお、反応性官能基(c1)と官能基(c2)との反応形式は特に限定されず、付加反応(例えば、エポキシ基またはイソシアナート基とアミン基またはメルカプト基との反応、ビニル基同士の重付加など)、重縮合反応などが挙げられる。   In addition, the reaction form of the reactive functional group (c1) and the functional group (c2) is not particularly limited, and an addition reaction (for example, reaction of epoxy group or isocyanate group with amine group or mercapto group, between vinyl groups Polyaddition, etc.) and polycondensation reactions.

反応条件は、使用される化合物によって適宜最適な条件が選択される。また、反応の際に、溶媒(例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、ジアセチルアルコール、水など)を使用してもよい。   As the reaction conditions, optimum conditions are appropriately selected depending on the compounds used. In the reaction, a solvent (for example, methanol, ethanol, propanol, isopropyl alcohol, acetone, methyl ethyl ketone, diacetyl alcohol, water, etc.) may be used.

反応性官能基(c1)を有するシランカップリング剤と、官能基(c2)を有する化合物との反応比は、特に制限されないが、シランカップリング剤/化合物(モル比)が9/1〜1/9が好ましく、7/3〜3/7がより好ましい。   The reaction ratio between the silane coupling agent having a reactive functional group (c1) and the compound having a functional group (c2) is not particularly limited, but the silane coupling agent / compound (molar ratio) is 9/1 to 1. / 9 is preferable, and 7/3 to 3/7 is more preferable.

<化合物(C)の好適態様>
化合物(C)の好ましい実施形態の一つとして、反応性官能基(c1)を有するシランカップリング剤と、反応性官能基(c1)と反応可能な官能基(c2)を有するシランカップリング剤との反応生成物が挙げられる。
該反応生成物を使用すると、耐食性、アース性、耐指紋性など皮膜の諸性能において優れた効果を示す。
<Preferred embodiment of compound (C)>
As one preferred embodiment of the compound (C), a silane coupling agent having a reactive functional group (c1) and a silane coupling agent having a functional group (c2) capable of reacting with the reactive functional group (c1) And the reaction product.
When the reaction product is used, excellent effects are exhibited in various performances of the film such as corrosion resistance, earth resistance, and fingerprint resistance.

化合物(C)の好ましい他の実施形態の一つとして、ビニル基を有するシランカップリング剤と、共重合可能なビニル化合物との反応(重合)により得られる化合物(反応生成物)が挙げられる。
ビニル基を有するシランカップリング剤としては、ビニル基を有していれば特に限定されないが、例えば、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリクロルシラン、ビニルトリメトキシシンランなどが挙げられる。
また、共重合可能なビニル化合物としては、特に限定されないが、例えば、アクリル酸、ブチルアクリレート、メチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレートなどが挙げられる。
As another preferred embodiment of the compound (C), a compound (reaction product) obtained by reaction (polymerization) of a silane coupling agent having a vinyl group and a copolymerizable vinyl compound can be mentioned.
The silane coupling agent having a vinyl group is not particularly limited as long as it has a vinyl group, and examples thereof include γ-methacryloxypropyltriethoxysilane, vinyltrichlorosilane, and vinyltrimethoxycinlane.
In addition, the copolymerizable vinyl compound is not particularly limited, and examples thereof include acrylic acid, butyl acrylate, methyl acrylate, and 2-hydroxyethyl methacrylate.

上述の化合物を使用した反応形式は特に限定されず、例えば、アニオン重合、カチオン重合、ラジカル重合などが挙げられる。なかでも、ラジカル重合が好ましい。なお、選択される反応形式に応じて、公知の重合開始剤などを適宜使用してもよい。   The reaction form using the above-mentioned compound is not particularly limited, and examples thereof include anionic polymerization, cationic polymerization, and radical polymerization. Of these, radical polymerization is preferred. In addition, according to the reaction form selected, you may use a well-known polymerization initiator etc. suitably.

<水>
本発明の金属材料用表面処理剤には、溶媒として水が含まれる。金属材料用表面処理剤中における水の含有量は、特に限定されないが、処理剤の取り扱いがより容易であるという観点から、処理剤全量に対して、30〜99質量%が好ましく、40〜95質量%がより好ましい。
<Water>
The surface treatment agent for a metal material of the present invention contains water as a solvent. The content of water in the surface treatment agent for a metal material is not particularly limited, but is preferably 30 to 99 mass% with respect to the total amount of the treatment agent from the viewpoint of easier handling of the treatment agent, and 40 to 95. The mass% is more preferable.

金属材料用表面処理剤中における、化合物(A)の質量と金属化合物(B)中の金属元素の質量との質量比(B/A)は、0.020〜4.597であることが好ましく、0.041〜1.522であることがより好ましい。質量比が0.020未満であると、耐食性に劣る場合があり、質量比が4.597を超えると、塗装性に劣る場合がある。   The mass ratio (B / A) between the mass of the compound (A) and the mass of the metal element in the metal compound (B) in the surface treatment agent for a metal material is preferably 0.020 to 4.597. 0.041 to 1.522 is more preferable. When the mass ratio is less than 0.020, the corrosion resistance may be inferior, and when the mass ratio exceeds 4.597, the paintability may be inferior.

金属材料用表面処理剤中における、化合物(C)と化合物(A)との質量比(C/A)は、0.014〜1.429であることが好ましく、より好ましくは0.042〜0.470である。質量比が0.014未満であると、塗装性(塗膜密着性)が劣る場合があり、質量比が1.429を超えるとアース性に劣る場合がある。   The mass ratio (C / A) between the compound (C) and the compound (A) in the surface treatment agent for metal materials is preferably 0.014 to 1.429, more preferably 0.042 to 0. .470. When the mass ratio is less than 0.014, the paintability (coating film adhesion) may be inferior, and when the mass ratio exceeds 1.429, the grounding property may be inferior.

上述した化合物以外に、本発明の金属材料用表面処理剤は、水溶性高分子、水系エマルション樹脂、ワックスからなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物(D)を含有していてもよい。
以下に、それぞれの成分について説明する。
In addition to the compounds described above, the surface treatment agent for a metal material of the present invention may contain at least one compound (D) selected from the group consisting of a water-soluble polymer, an aqueous emulsion resin, and a wax.
Below, each component is demonstrated.

<水溶性高分子、水系エマルジョン樹脂および/またはワックス>
本発明の金属材料用表面処理剤は、水溶性高分子、水系エマルション樹脂、およびワックスからなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物(D)を含有していてもよい。これらの成分の添加により、得られる皮膜の諸特性が向上し、特に耐食性、アルカリ脱脂後の耐食性および潤滑性が向上する。
<Water-soluble polymer, water-based emulsion resin and / or wax>
The surface treatment agent for a metal material of the present invention may contain at least one compound (D) selected from the group consisting of a water-soluble polymer, an aqueous emulsion resin, and a wax. By adding these components, various properties of the resulting film are improved, and in particular, corrosion resistance, corrosion resistance after alkaline degreasing, and lubricity are improved.

水溶性高分子、水系エマルジョン樹脂および/またはワックスとしては、特に限定されないが、例えば、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコールなどの水溶性高分子、水に分散した形態のアクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、エチレン−アクリル樹脂、ポリブチラール樹脂、ポリアセタール樹脂、フッ素樹脂、ポリエチレンワックス、酸化ポリエチレンワックス、酸化ポリプロピレンワックス、マイクロクリスタリングワックス、カルナバワックス、パラフィンワックス、モンタンワックス、テフロン(登録商標)等の固体潤滑剤が挙げられ、1種または2種以上を使用してもよい。   The water-soluble polymer, water-based emulsion resin and / or wax are not particularly limited. For example, water-soluble polymers such as polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polyacrylamide, and polyvinyl alcohol, and acrylic resin dispersed in water. , Urethane resin, epoxy resin, polyester resin, polyamide resin, polyolefin resin, ethylene-acrylic resin, polybutyral resin, polyacetal resin, fluororesin, polyethylene wax, oxidized polyethylene wax, oxidized polypropylene wax, microcrystalline wax, carnauba wax, Solid lubricants such as paraffin wax, montan wax, and Teflon (registered trademark) may be used, and one or more solid lubricants may be used.

金属材料用表面処理剤中における化合物(D)の合計含有量は、特に限定されないが、得られる皮膜の耐食性、アルカリ脱脂後の耐食性がより優れる観点から、処理剤中の全固形分に対して、1.1〜55.2質量%が好ましく、5.3〜50.5質量%がより好ましい。   The total content of the compound (D) in the surface treatment agent for metal materials is not particularly limited, but from the viewpoint of more excellent corrosion resistance of the resulting film and corrosion resistance after alkaline degreasing, the total solid content in the treatment agent 1.1-55.2 mass% is preferable, and 5.3-50.5 mass% is more preferable.

金属材料用表面処理剤中における、化合物(A)と化合物(D)との質量比(D/A)は、0.015〜2.488であることが好ましく、0.077〜2.050であることがより好ましい。上記好適範囲であれば、皮膜の耐食性、アース性、耐熱性および耐指紋性などがより優れる。なお、0.015未満であると、耐食性に劣る場合があり、2.488を超えると、耐熱性に劣る場合がある。   The mass ratio (D / A) between the compound (A) and the compound (D) in the surface treatment agent for a metal material is preferably 0.015 to 2.488, and is 0.077 to 2.050. More preferably. If it is the said suitable range, the corrosion resistance of a membrane | film | coat, grounding property, heat resistance, fingerprint resistance, etc. will be more excellent. In addition, when it is less than 0.015, it may be inferior to corrosion resistance, and when it exceeds 2.488, it may be inferior to heat resistance.

上述した化合物以外に、本発明の金属材料用表面処理剤は、シリコーンオイル、および変性シリコーンオイルからなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物(F)を含有していてもよい。以下に、それぞれの成分について説明する。   In addition to the compounds described above, the surface treatment agent for a metal material of the present invention may contain at least one compound (F) selected from the group consisting of silicone oil and modified silicone oil. Below, each component is demonstrated.

<シリコーンオイル、および変性シリコーンオイル>
本発明の金属材料用表面処理剤は、シリコーンオイル、および変性シリコーンオイルからなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物(F)を含有していてもよい。これらの成分の添加により、得られる皮膜の諸特性が向上し、特にアルカリ脱脂後の耐食性および耐指紋性が向上する。
シリコーンオイル、変性シリコーンオイルは、主にM単位(RSiO1/2)およびD単位(RSiO)より構成される直鎖状のシロキサンポリマーである。
<Silicone oil and modified silicone oil>
The surface treatment agent for a metal material of the present invention may contain at least one compound (F) selected from the group consisting of silicone oil and modified silicone oil. By adding these components, various properties of the resulting film are improved, and in particular, corrosion resistance and fingerprint resistance after alkaline degreasing are improved.
Silicone oil and modified silicone oil are linear siloxane polymers mainly composed of M units (R 3 SiO 1/2 ) and D units (R 2 SiO).

シリコーンオイルおよび変性シリコーンオイル(例えば、アミン変性シリコーンオイル)としては特に限定されないが、例えば、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、ジメチルシリコーンオイル、ジエチルシリコーンオイル、ジイソプロピルシリコーンオイル、ジブチルシリコーンオイル、ジアミルシリコーンオイル、ジヘキシルシリコーンオイル、ジラウリルシリコーンオイル、ジステアリルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、ジフェニルシリコーンオイル、エチルフェニルシリコーンオイル、イソプロピルフェニルシリコーンオイル、ブチルフェニルシリコーンオイル、アミルフェニルシリコーンオイル、ヘキシルフェニルシリコーンオイル、ラウリルフェニルシリコーンオイル、若しくはステアリルフェニルシリコーンオイルや、または、これらを界面活性剤により水に乳化分散させたものなどが挙げられる。   Although it does not specifically limit as silicone oil and modified silicone oil (for example, amine modified silicone oil), for example, methyl hydrogen silicone oil, dimethyl silicone oil, diethyl silicone oil, diisopropyl silicone oil, dibutyl silicone oil, diamyl silicone oil, Dihexyl silicone oil, dilauryl silicone oil, distearyl silicone oil, methylphenyl silicone oil, diphenyl silicone oil, ethylphenyl silicone oil, isopropylphenyl silicone oil, butylphenyl silicone oil, amylphenyl silicone oil, hexylphenyl silicone oil, laurylphenyl Silicone oil or stearyl phenyl Corn oil and, or, and these ones were charged and emulsified in water by a surfactant and the like.

使用される界面活性剤としては特に限定されず、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、およびカチオン系界面活性剤を用いることができる。また、乳化分散のためには、ホモミキサー、ディスパーミキサー等の撹拌装置、または、高圧ホモジナイザー、コロイドミル等の乳化装置を用いて行えばよい。
また、シリコーンオイルおよび変性シリコーンオイルを界面活性剤で乳化分散させたエマルションは、エマルションタイプとして市販されているものも適宜選択使用することもできる。
The surfactant to be used is not particularly limited, and an anionic surfactant, a nonionic surfactant, and a cationic surfactant can be used. For emulsification and dispersion, an agitation device such as a homomixer or a disper mixer, or an emulsification device such as a high-pressure homogenizer or a colloid mill may be used.
Moreover, as the emulsion obtained by emulsifying and dispersing silicone oil and modified silicone oil with a surfactant, those commercially available as emulsion types can be appropriately selected and used.

金属材料用表面処理剤中における、化合物(A)と化合物(F)との質量比(F/A)は、0.007〜0.217であることが好ましく、0.015〜0.115であることがより好ましい。質量比が0.007未満であると、耐食性に劣る場合があり、質量比が0.217を超えると、塗装性に劣る場合がある。   The mass ratio (F / A) between the compound (A) and the compound (F) in the surface treatment agent for metal material is preferably 0.007 to 0.217, and preferably 0.015 to 0.115. More preferably. When the mass ratio is less than 0.007, the corrosion resistance may be inferior, and when the mass ratio exceeds 0.217, the paintability may be inferior.

<pH>
本発明の金属材料用表面処理剤のpHは、2〜11が好ましく、3〜10がより好ましい。上記好適範囲であれば、得られる皮膜のアース性がより向上する。なお、pHが2未満の場合、金属材料が過剰にエッチングされることによりアース性が低下する場合がある。また、pHが11を超えると、アンモニア臭が著しく作業性に劣るようになり、かつ、得られる皮膜性能も劣る場合がある。pHの調整にはアンモニア、炭酸、硝酸、有機酸などを用いることが好ましい。
<PH>
2-11 are preferable and, as for pH of the surface treating agent for metal materials of this invention, 3-10 are more preferable. If it is the said suitable range, the earth property of the membrane | film | coat obtained will improve more. In addition, when pH is less than 2, earth property may fall by a metal material being etched excessively. On the other hand, when the pH exceeds 11, the ammonia odor is remarkably inferior in workability, and the obtained film performance may be inferior. For adjusting the pH, it is preferable to use ammonia, carbonic acid, nitric acid, organic acid or the like.

<フッ素化合物>
本発明の金属材料用表面処理剤は、必要に応じて、フッ素化合物を含有していてもよい。特に、表面酸化膜が厚いとされる溶融亜鉛系めっき鋼板では、フッ素化合物を添加して金属材料用表面処理剤のエッチング性を高めると、素材表面との反応層(不導体層)が厚くなり、より一層の耐食性向上効果が期待できる。但し、フッ素化合物を金属材料用表面処理剤に添加する場合は、エッチング性が高まるため、表面酸化膜以外の溶解により、アース性が低下する場合がある。また、水系処理液中へのZnやFeの混入量が多くなって、金属材料用表面処理剤の安定性が低下する場合があり、更には、液の廃棄においてフッ素対策が必要になるなどの問題が生じるため、これらを考慮した範囲にすることが好ましい。
<Fluorine compound>
The surface treatment agent for a metal material of the present invention may contain a fluorine compound as necessary. In particular, in hot-dip galvanized steel sheets with a thick surface oxide film, adding a fluorine compound to improve the etchability of the surface treatment agent for metal materials increases the reaction layer (non-conductive layer) with the material surface. Thus, a further effect of improving corrosion resistance can be expected. However, when a fluorine compound is added to the surface treatment agent for a metal material, since the etching property is increased, the grounding property may be lowered due to dissolution other than the surface oxide film. In addition, the amount of Zn or Fe mixed in the aqueous treatment liquid may increase, which may reduce the stability of the surface treatment agent for metal materials. Since a problem arises, it is preferable to set the range in consideration of these.

フッ素化合物としては、例えば、フッ化アンモニウム、珪フッ化アンモニウム、チタンフッ化アンモニウム、ジルコンフッ化アンモニウムなどが挙げられる。   Examples of the fluorine compound include ammonium fluoride, ammonium silicofluoride, ammonium titanium fluoride, and zircon ammonium fluoride.

本発明の金属材料用表面処理剤におけるフッ素化合物の含有量は、特に限定されないが、処理剤1kg中にフッ素として50gを上限とすることが好ましい。   Although content of the fluorine compound in the surface treatment agent for metal materials of this invention is not specifically limited, It is preferable to make 50 g an upper limit as a fluorine in 1 kg of processing agents.

<消泡剤>
本発明の金属材料用表面処理剤は、必要に応じて、消泡剤を含有していてもよい。この消泡剤を含む金属材料用表面処理剤を、金属鋼板にスプレーまたはシャワーで流し掛け、ロールまたはエアー絞りで塗布量を調整後、最高到達板温度として50〜250℃で乾燥して金属鋼板表面に皮膜を形成することが好ましい。
<Antifoaming agent>
The surface treatment agent for a metal material of the present invention may contain an antifoaming agent as necessary. The surface treatment agent for metal material containing this antifoaming agent is sprayed or sprayed onto a metal steel plate, the amount of coating is adjusted with a roll or air squeeze, and then dried at a temperature of 50 to 250 ° C. as the maximum plate temperature. It is preferable to form a film on the surface.

消泡剤としては、特に限定されないが、鉱油、脂肪酸、シリコーン等を安定に乳化したタイプや、水溶性の活性剤タイプのものを使用できる。両者を併用してもよい。   Although it does not specifically limit as an antifoamer, The thing which stably emulsified mineral oil, the fatty acid, silicone, etc., and the thing of a water-soluble activator type can be used. You may use both together.

本発明の金属材料用表面処理剤中における消泡剤の含有量は、その使用する種類により適宜最適な量が選択されるが、処理液1kg当たりに0.1〜3.0gであることが好ましい。消泡剤の含有量が、少なすぎると消泡性が得られず、多すぎると塗装性が劣る。   The content of the antifoaming agent in the surface treatment agent for a metal material of the present invention is appropriately selected depending on the type used, but is 0.1 to 3.0 g per kg of the treatment liquid. preferable. If the content of the antifoaming agent is too small, the defoaming property cannot be obtained, and if it is too much, the paintability is poor.

本発明の金属材料用表面処理剤は、必要に応じて、上記水以外の溶媒(例えば、アルコールなど)を含んでいてもよい。   The surface treatment agent for a metal material of the present invention may contain a solvent (for example, alcohol) other than the water as necessary.

本発明の金属材料用表面処理剤の調製方法は、特に限定されない。例えば、化合物(A)、金属化合物(B)、化合物(C)、その他添加剤、水とを、混合ミキサーなどのかくはん機を用いて十分に混合することによって製造することができる。   The method for preparing the surface treatment agent for a metal material of the present invention is not particularly limited. For example, it can manufacture by fully mixing a compound (A), a metal compound (B), a compound (C), other additives, and water using a stirrer such as a mixing mixer.

<表面処理方法>
本発明の金属材料用表面処理剤を用いた表面処理方法は、特に限定されないが、上記の金属材料用表面処理剤を金属材料表面上に塗布し、乾燥し、皮膜量が25〜1000mg/m2の皮膜を金属材料表面上に形成する表面処理方法が好ましい。いわゆる塗布型の表面処理剤として使用されることが好ましい。
以下に、その表面処理方法について説明する。
<Surface treatment method>
The surface treatment method using the surface treatment agent for a metal material of the present invention is not particularly limited, but the above-described surface treatment agent for a metal material is applied on the surface of the metal material, dried, and the coating amount is 25 to 1000 mg / m. A surface treatment method in which the film 2 is formed on the surface of the metal material is preferable. It is preferably used as a so-called coating type surface treatment agent.
The surface treatment method will be described below.

塗布の前に、必要に応じて、金属材料表面上の油分や汚れを除去する目的で、金属材料に前処理を施してもよい。例えば、金属材料として亜鉛めっき鋼板を用いる場合、防錆目的で防錆油が塗られていることが多い。また、防錆油で塗油されていない場合でも、作業中に付着した油分や汚れなどがある。前処理を施すことにより、亜鉛めっき鋼板表面上を清浄して、本発明の金属材料用表面処理剤によって亜鉛めっき鋼板表面が均一に濡れやすくなる。
前処理の方法としては、特に限定されず、湯洗、溶剤洗浄、アルカリ脱脂洗浄などの方法が挙げられる。なお、油分や汚れなどがなく、本発明の金属材料用表面処理剤で材料表面を均一に濡れる場合は、前処理工程は特に必要はない。
Prior to application, the metal material may be pretreated for the purpose of removing oil and dirt on the surface of the metal material, if necessary. For example, when a galvanized steel sheet is used as the metal material, rust preventive oil is often applied for the purpose of rust prevention. Moreover, even when not coated with rust preventive oil, there are oil and dirt adhered during the work. By performing the pretreatment, the surface of the galvanized steel sheet is cleaned, and the surface of the galvanized steel sheet is easily wetted by the surface treatment agent for metal material of the present invention.
The pretreatment method is not particularly limited, and examples thereof include hot water washing, solvent washing, and alkaline degreasing washing. In the case where there is no oil or dirt, and the surface of the material is uniformly wetted with the surface treatment agent for a metal material of the present invention, the pretreatment step is not particularly necessary.

使用される金属材料としては、特に限定されないが、亜鉛含有金属めっき鋼板、アルミニウム板、ステンレス鋼板が好ましい。なかでも、亜鉛めっき鋼板が好ましく挙げられる。これらの金属材料表面には事前にリン酸塩処理などの前処理が施されていてもよい。
亜鉛めっき鋼板としては、例えば、溶融亜鉛めっき鋼板(GI)、これを合金化した合金化溶融亜鉛めっき鋼板(GA)、更には溶融亜鉛Zn−5%Al合金めっき鋼板(GF)、溶融亜鉛−55%アルミ合金めっき鋼板(GL)、電気亜鉛めっき鋼板(EG)、電気亜鉛−Ni合金めっき鋼板(Zn−Ni)などが挙げられる。また、めっきを施していない鉄板にも適用は可能である。
Although it does not specifically limit as a metal material used, A zinc containing metal plating steel plate, an aluminum plate, and a stainless steel plate are preferable. Of these, a galvanized steel sheet is preferred. These metal material surfaces may be subjected to pretreatment such as phosphate treatment in advance.
Examples of the galvanized steel sheet include a galvanized steel sheet (GI), an alloyed galvanized steel sheet (GA) alloyed with the galvanized steel sheet, a galvanized Zn-5% Al alloy-plated steel sheet (GF), and a galvanized steel sheet. Examples include 55% aluminum alloy plated steel sheet (GL), electrogalvanized steel sheet (EG), and electrogalvanized-Ni alloy plated steel sheet (Zn-Ni). Moreover, it is applicable also to the iron plate which has not plated.

本発明の金属材料用表面処理剤の金属材料への塗布の方法としては、均一に金属材料表面に金属材料用表面処理剤を塗布できれば特に制限されず、ロールコート法、浸漬法、スプレー塗布法などが挙げられる。
また、処理(塗布)温度、処理(塗布)時間についても特に制限されないが、一般に処理(塗布)温度は10〜40℃であることが好ましく、処理(塗布)時間は0.1〜10秒であることが好ましい。
The method of applying the surface treatment agent for metal material of the present invention to the metal material is not particularly limited as long as the surface treatment agent for metal material can be uniformly applied to the surface of the metal material, and roll coating method, dipping method, spray coating method. Etc.
Further, the treatment (application) temperature and the treatment (application) time are not particularly limited, but in general, the treatment (application) temperature is preferably 10 to 40 ° C., and the treatment (application) time is 0.1 to 10 seconds. Preferably there is.

金属材料表面上に形成された塗膜を乾燥する際の加熱温度としては、50〜250℃が好ましく、60〜180℃がより好ましい。上記好適範囲であれば、得られる皮膜の耐食性がより優れる。加熱乾燥方法は、特に限定されず、熱風やインダクションヒーター、赤外線、近赤外線などにより加熱して、処理剤を乾燥すればよい。
また、加熱時間は、使用される金属材料用表面処理剤中の化合物の種類などによって適宜最適な条件が選択される。なかでも、生産性などの点から、0.1〜60秒が好ましく、1〜30秒がより好ましい。
As heating temperature at the time of drying the coating film formed on the metal material surface, 50-250 degreeC is preferable and 60-180 degreeC is more preferable. If it is the said suitable range, the corrosion resistance of the membrane | film | coat obtained will be more excellent. The heating and drying method is not particularly limited, and the treatment agent may be dried by heating with hot air, an induction heater, infrared rays, near infrared rays, or the like.
The heating time is appropriately selected depending on the type of compound in the surface treatment agent for metal material used. Especially, from points, such as productivity, 0.1-60 seconds are preferable and 1-30 seconds are more preferable.

金属材料表面上に形成される皮膜の量は、25〜1000mg/m2が好ましく、100〜800mg/m2がより好ましい。上記好適範囲であれば、得られる皮膜の耐食性および耐熱性がより優れる。なお、25mg/m2未満では金属材料用表面処理剤を鋼板表面に均一に塗布することができず、皮膜の耐食性、耐指紋性等、目的とする各種特性をバランス良く発揮させることができなくなる場合がある。1000mg/m2を超えると、皮膜のアース性および耐熱性が低下する場合がある。なお、上記の皮膜量は、鋼板の片面上における皮膜量を意味する。 The amount of coating formed on the metal material surface is preferably 25~1000mg / m 2, 100~800mg / m 2 is more preferable. If it is the said suitable range, the corrosion resistance and heat resistance of the film which are obtained will be more excellent. If it is less than 25 mg / m 2 , the surface treatment agent for metal materials cannot be uniformly applied to the surface of the steel sheet, and various desired characteristics such as corrosion resistance and fingerprint resistance of the film cannot be exhibited in a balanced manner. There is a case. If it exceeds 1000 mg / m 2 , the grounding property and heat resistance of the film may be lowered. In addition, said film | membrane amount means the film | membrane amount on the single side | surface of a steel plate.

上述の表面処理方法により形成された皮膜上に、乾燥後の膜厚が0.1〜10.0μmになるように有機高分子膜を形成して、更に高度な耐食性や耐指紋性、潤滑性を付与することができる。このような有機高分子膜は既に公知のアクリル、ウレタン、エポキシ等樹脂エマルションや、これにシリカ、防錆剤、潤滑剤、紫外線吸収剤、顔料等が添加されたものを使用できる。   On the film formed by the above-mentioned surface treatment method, an organic polymer film is formed so that the film thickness after drying becomes 0.1 to 10.0 μm, and further higher corrosion resistance, fingerprint resistance and lubricity Can be granted. As such an organic polymer film, a known resin emulsion such as acrylic, urethane, epoxy, and the like, to which silica, a rust preventive agent, a lubricant, an ultraviolet absorber, a pigment and the like are added can be used.

上述の表面処理方法により処理された金属材料は、種々の用途に適用することができる。例えば、家電製品用鋼板、建材用鋼板、自動車用鋼板などが挙げられる。   The metal material treated by the surface treatment method described above can be applied to various uses. For example, steel sheets for home appliances, steel sheets for building materials, steel sheets for automobiles, and the like can be given.

以上のように、本発明によって、耐食性、アルカリ脱脂後の耐食性、アース性、耐熱性、塗装性(塗膜密着性)、および耐指紋性などの諸性能に優れた表面処理金属材料を得ることができる金属材料用表面処理剤が実現できる。   As described above, according to the present invention, a surface-treated metal material excellent in various properties such as corrosion resistance, corrosion resistance after alkaline degreasing, earth resistance, heat resistance, paintability (coating film adhesion), and fingerprint resistance is obtained. It is possible to realize a surface treating agent for metal materials that can

以下、実施例によって本発明の作用効果を具体的に示す。下記実施例は本発明を限定するものではなく、条件の変化に伴って設計を変更したものは、本発明の技術的範囲に含まれる。   Hereinafter, the working effects of the present invention will be described specifically by way of examples. The following examples do not limit the present invention, and those whose design has been changed in accordance with changes in conditions are included in the technical scope of the present invention.

(1)供試材(素材)
以下の市販材料を供試材として使用した。
(i)電気亜鉛めっき鋼板(EG):板厚0.8mm、目付量=20/20(g/m2
(ii)溶融亜鉛めっき鋼板(GI):板厚0.8mm、目付量=60/60(g/m2
(iii)合金化溶融亜鉛めっき鋼板(GA):板厚0.8mm、目付け量=40/40(g/m2
なお、目付量は、それぞれの鋼板の主面上への目付量を示している。例えば、電気亜鉛めっき鋼板の場合は、20/20(g/m2)であり、鋼板の両面のそれぞれに20g/m2のめっきを有することを意味する。
(1) Test material (material)
The following commercially available materials were used as test materials.
(I) Electrogalvanized steel sheet (EG): thickness 0.8 mm, basis weight = 20/20 (g / m 2 )
(Ii) Hot-dip galvanized steel sheet (GI): thickness 0.8 mm, basis weight = 60/60 (g / m 2 )
(Iii) Alloyed hot-dip galvanized steel sheet (GA): thickness 0.8 mm, basis weight = 40/40 (g / m 2 )
The basis weight indicates the basis weight on the main surface of each steel plate. For example, in the case of an electrogalvanized steel sheet, it is 20/20 (g / m 2 ), which means that each side of the steel sheet has a plating of 20 g / m 2 .

(2)前処理(洗浄)
試験板の作製方法としては、まず上記の供試材の表面を、日本パーカライジング社製のパルクリーンN364Sを用いて処理し、表面上の油分や汚れを取り除いた。次に、水道水で水洗して亜鉛めっき鋼板表面が水で100%濡れることを確認したあと、更に純水を流しかけ、100℃雰囲気のオーブンで水分を除去したものを試験板として使用した。
(2) Pretreatment (cleaning)
As a method for preparing the test plate, first, the surface of the test material was treated with Palclean N364S manufactured by Nihon Parkerizing Co. to remove oil and dirt on the surface. Next, after rinsing with tap water and confirming that the surface of the galvanized steel sheet was 100% wet with water, pure water was further poured, and water removed from the oven in a 100 ° C. atmosphere was used as a test plate.

(3)金属材料用表面処理剤の調製
各成分を第1表(その1〜その3)に示す配合量にて水中で混合し、金属材料用表面処理剤を得た(実施例および比較例)。なお、第1表に示す成分(A)、成分(B)、成分(C)、成分(D)、成分(F)以外の主な成分は、水である。
また、第1表中の成分(A)、成分(C)、成分(D)、成分(F)の配合量は、金属材料用表面処理剤1kg中に配合される量(g)を表す。また、これらの成分の「質量%」は、金属材料用表面処理剤中の全固形分に対する「質量%」を表す。
第1表中の成分(B)の配合量は、金属処理剤1kg中に配合される金属化合物(B)中の金属元素の質量(g)を表す。また、これら成分の「質量%」は、金属材料用表面処理剤中の全固形分に対する、成分(B)(金属化合物)中の金属元素の質量%を表したものである。
なお、表1中の計算固形分は、金属材料用表面処理剤中の全固形分量を表す。また、pHの調整には、アンモニア水、硝酸などを使用した。
(3) Preparation of surface treatment agent for metal material Each component was mixed in water at the blending amounts shown in Table 1 (No. 1 to No. 3) to obtain a surface treatment agent for metal material (Examples and Comparative Examples). ). The main component other than component (A), component (B), component (C), component (D), and component (F) shown in Table 1 is water.
Moreover, the compounding amount of the component (A), the component (C), the component (D), and the component (F) in Table 1 represents the amount (g) compounded in 1 kg of the metal material surface treatment agent. Moreover, "mass%" of these components represents "mass%" with respect to the total solid content in the surface treating agent for metal materials.
The compounding quantity of the component (B) in Table 1 represents the mass (g) of the metal element in the metal compound (B) compounded in 1 kg of the metal treating agent. Moreover, "mass%" of these components represents mass% of the metal element in a component (B) (metal compound) with respect to the total solid in the surface treating agent for metal materials.
In addition, the calculated solid content in Table 1 represents the total solid content in the surface treatment agent for metal materials. Moreover, ammonia water, nitric acid, etc. were used for pH adjustment.

以下に、第1表に示す成分について説明する。なお、後述する化合物(A)および化合物(C)の物性値(分子量、構成モル量など)は、NMR測定、GPC測定などによって得た。   The components shown in Table 1 will be described below. In addition, the physical property value (molecular weight, constituent molar amount, etc.) of the compound (A) and the compound (C) described later was obtained by NMR measurement, GPC measurement and the like.

<化合物(A)>
A1:γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン(1.0モル)とメチルトリエトキシシラン(1.0モル)とを、50℃〜60℃の脱イオン水に添加し、5時間攪拌した。原料化合物中のアルコキシ基がシラノール基に変化して、その後シラノール基同士の縮合反応が進行し、化合物A1を得た。29Si−NMR測定を行ったところ、M単位、D単位、T単位のシグナルが検出されたが、Q単位は検出されなかった。29Si−NMR測定および1H−NMR測定などの結果から、β/αは約2.0であり、β/γは約2.0であった。GPC(ポリスチレン換算)を用いて化合物A1の重量平均分子量を測定したところ、約1200であった。
また、1H−NMR(1H−NMR:3.5〜3.6ppm付近)を測定したところ、反応前における原料化合物由来のアルコキシ基由来のピーク強度と、得られたオルガノポリシロキサン化合物A1中のアルコキシ基由来のピーク強度のピーク強度比とは3.0であり、Si−CH3のピーク変化は見られなかった。
その後、固形分濃度5質量%になるように脱イオン水で希釈した。
<Compound (A)>
A1: γ-Glycidoxypropyltriethoxysilane (1.0 mol) and methyltriethoxysilane (1.0 mol) were added to deionized water at 50 ° C. to 60 ° C. and stirred for 5 hours. The alkoxy group in the raw material compound changed to a silanol group, and then a condensation reaction between the silanol groups proceeded to obtain Compound A1. When 29 Si-NMR measurement was performed, signals of M units, D units, and T units were detected, but Q units were not detected. From the results of 29 Si-NMR measurement and 1 H-NMR measurement, β / α was about 2.0 and β / γ was about 2.0. When the weight average molecular weight of compound A1 was measured using GPC (polystyrene conversion), it was about 1200.
Further, 1 H-NMR (1 H -NMR: 3.5~3.6ppm vicinity) were measured, and the peak intensity derived from the alkoxy groups derived from the raw material compound before the reaction, the resulting organopolysiloxane compound A1 The peak intensity ratio of the peak intensity derived from the alkoxy group was 3.0, and no peak change of Si—CH 3 was observed.
Then, it diluted with deionized water so that it might become 5 mass% of solid content concentration.

A2:上記A1のγ−グリシドキシプロピルトリエトキシシランをアミノプロピルトリエトキシシラン(0.5モル)に変更した以外は、上記化合物A1と同様の方法により合成を実施し、化合物A2を得た。29Si−NMR測定を行ったところ、M単位、D単位、T単位のシグナルが検出されたが、Q単位は検出されなかった。29Si−NMR測定および1H−NMR測定などの結果から、β/αは約3.0であり、β/γは約1.5であった。GPC(ポリスチレン換算)を用いて化合物A2の重量平均分子量を測定したところ、約2000であった。
また、1H−NMR(1H−NMR:3.5〜3.6ppm付近)を測定したところ、反応前における原料化合物由来のアルコキシ基由来のピーク強度と、得られたオルガノポリシロキサン化合物A2中のアルコキシ基由来のピーク強度とのピーク強度比は2.3であり、Si−CHのピーク変化は見られなかった。
その後、固形分濃度5質量%になるように脱イオン水で希釈した。
A2: Compound A2 was obtained by synthesizing by the same method as Compound A1, except that the γ-glycidoxypropyltriethoxysilane of A1 was changed to aminopropyltriethoxysilane (0.5 mol). . When 29 Si-NMR measurement was performed, signals of M units, D units, and T units were detected, but Q units were not detected. From the results of 29 Si-NMR measurement and 1 H-NMR measurement, β / α was about 3.0 and β / γ was about 1.5. It was about 2000 when the weight average molecular weight of compound A2 was measured using GPC (polystyrene conversion).
Further, 1 H-NMR (1 H -NMR: 3.5~3.6ppm vicinity) were measured, and the peak intensity derived from the alkoxy groups derived from the raw material compound before the reaction, the resulting organopolysiloxane compound A2 The peak intensity ratio with the peak intensity derived from the alkoxy group was 2.3, and no peak change of Si—CH 3 was observed.
Then, it diluted with deionized water so that it might become 5 mass% of solid content concentration.

A3:測定された分子量を参考に、化合物A1(0.5モル)と化合物A2(0.5モル)とを混合した。その後、反応液を50℃〜60℃で、5時間攪拌し、化合物A3を得た。29Si−NMR測定を行ったところ、M単位、D単位、T単位のシグナルが検出されたが、Q単位は検出されなかった。29Si−NMR測定および1H−NMR測定などの結果から、β/αは約2.3であり、β/γは約1.7であった。GPC(ポリスチレン換算)を用いて重量平均分子量を測定したところ、約1500であった。
また、1H−NMR(1H−NMR:3.5〜3.6ppm付近)を測定したところ、反応前における原料化合物由来のアルコキシ基由来のピーク強度と得られたオルガノポリシロキサン化合物A3中のアルコキシ基由来のピーク強度とのピーク強度比は2.0であり、Si−CHのピーク変化は見られなかった。
その後、固形分濃度5質量%になるように脱イオン水で希釈した。
A3: Compound A1 (0.5 mol) and compound A2 (0.5 mol) were mixed with reference to the measured molecular weight. Thereafter, the reaction solution was stirred at 50 ° C. to 60 ° C. for 5 hours to obtain Compound A3. When 29 Si-NMR measurement was performed, signals of M units, D units, and T units were detected, but Q units were not detected. From the results of 29 Si-NMR measurement and 1 H-NMR measurement, β / α was about 2.3 and β / γ was about 1.7. It was about 1500 when the weight average molecular weight was measured using GPC (polystyrene conversion).
Further, when 1 H-NMR ( 1 H-NMR: around 3.5 to 3.6 ppm) was measured, the peak intensity derived from the alkoxy group derived from the raw material compound before the reaction and the obtained organopolysiloxane compound A3 The peak intensity ratio with the peak intensity derived from the alkoxy group was 2.0, and no peak change of Si—CH 3 was observed.
Then, it diluted with deionized water so that it might become 5 mass% of solid content concentration.

<金属化合物(B)>
B1:炭酸ジルコニウムアンモニウム(B1中、Zrの含有量は52.8質量%である)
B2:チタンフッ化アンモニウム(B2中、Tiの含有量は20.0質量%である)
B3:メタバナジン酸アンモニウム(B3中、Vの含有量は37.3質量%である)
<Metal compound (B)>
B1: ammonium zirconium carbonate (in B1, the content of Zr is 52.8% by mass)
B2: Titanium ammonium fluoride (in Ti, the content of Ti is 20.0% by mass)
B3: ammonium metavanadate (the content of V in B3 is 37.3% by mass)

<化合物(C)>
C1:ヘキサメチレンジアミン(1モル)とγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(2モル)とを、エタノール中で反応させ、生成物を得た。その後、脱イオン水を添加し、固形分濃度5質量%になるように希釈した。
なお、得られた生成物C1の1分子中における官能基(c)数は2個で、官能基(c)1個あたりの分子量(重量平均分子量/官能基数)は約294であった。なお、生成物C1は、−Si(OX)3基(X:メチル基)で表されるアルコキシ基を有する基を実質的に有していなかった。
C2:アミノプロピルトリエトキシシラン(1モル)とγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(2モル)とを、エタノール中で反応させ、生成物を得た。その後、脱イオン水を添加し、固形分濃度5質量%になるように脱イオン水で希釈した。
なお、得られた生成物C2の1分子中における官能基(c)数は2個で、官能基(c)1個あたりの分子量(重量平均分子量/官能基数)は約894であった。なお、生成物C2は、−Si(OX)3基(X:メチル基)で表されるアルコキシ基を有する基を実質的に有していなかった。
<Compound (C)>
C1: Hexamethylenediamine (1 mol) and γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane (2 mol) were reacted in ethanol to obtain a product. Then, deionized water was added and diluted to a solid content concentration of 5% by mass.
In addition, the number of functional groups (c) in one molecule of the obtained product C1 was 2, and the molecular weight (weight average molecular weight / functional group number) per functional group (c) was about 294. The product C1 substantially did not have a group having an alkoxy group represented by a —Si (OX) 3 group (X: methyl group).
C2: Aminopropyltriethoxysilane (1 mol) and γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane (2 mol) were reacted in ethanol to obtain a product. Then, deionized water was added and diluted with deionized water to a solid content concentration of 5% by mass.
In addition, the number of functional groups (c) in one molecule of the obtained product C2 was 2, and the molecular weight (weight average molecular weight / functional group number) per functional group (c) was about 894. The product C2 substantially did not have a group having an alkoxy group represented by a —Si (OX) 3 group (X: methyl group).

<化合物(D)>
D1:アクリル樹脂(昭和高分子社製、ポリゾールAM−2386)
D2:ワックス(三井化学(株)製、ケミパールW500)
<Compound (D)>
D1: Acrylic resin (manufactured by Showa Polymer Co., Ltd., Polyzol AM-2386)
D2: Wax (Mitsui Chemicals, Chemipearl W500)

<化合物(F)>
F1:アミン変性シリコーンオイル(モメンテウィブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン社製XS65−B8124)
<Compound (F)>
F1: Amine-modified silicone oil (XS65-B8124 manufactured by Momenteive Performance Materials Japan)

(4)処理方法
バーコート塗装方法にて上記の金属材料用表面処理剤を各試験板上に塗装し、その後、水洗することなく、そのままオーブンに入れて、第2表に示される乾燥温度で乾燥させ、第2表に示される皮膜量の皮膜を形成させた。なお、皮膜量は、鋼板の片面当たりの皮膜量を指す。
乾燥温度は、オーブン中の雰囲気温度とオーブンに入れている時間とで調節した。なお、乾燥温度は試験板表面の到達温度を示す。バーコート塗装の具体的な方法は以下のとおりである。
(4) Treatment method The above-mentioned surface treatment agent for metal material is coated on each test plate by the bar coat painting method, and then placed in an oven as it is without washing with water at the drying temperature shown in Table 2. The film was dried to form a film having the film amount shown in Table 2. The coating amount refers to the coating amount per one side of the steel plate.
The drying temperature was adjusted by the atmospheric temperature in the oven and the time in the oven. The drying temperature indicates the temperature reached on the test plate surface. The specific method of bar coat painting is as follows.

バーコート塗装:処理剤を試験板に滴下して、#3〜5バーコーターで塗装した。使用したバーコーターの番手と処理液の濃度とにより、所定の皮膜量となるように調整した。   Bar coat coating: The treatment agent was dropped onto the test plate and painted with a # 3-5 bar coater. It adjusted so that it might become a predetermined | prescribed film quantity with the count of the bar coater used and the density | concentration of a process liquid.

(5)評価試験の方法
(5−1)耐食性(およびアルカリ脱脂後の耐食性)
得られた表面処理亜鉛系めっき鋼板を70×150mmサイズに切り出し、裏側と端部をセロハンテープでシールした試験片について、JIS Z2371に規定された塩水噴霧試験を実施し、白錆が5%(面積率)発生するまでの時間を評価した。
また、アルカリ脱脂剤(日本パーカライジング社製、パルクリーンN364S)20g/L、60℃、2分スプレー後、水洗した表面処理亜鉛系めっき鋼板についても同様に評価し、アルカリ脱脂後の耐食性とした。このときの評価基準を以下に示す。
◎:白錆5%発生まで120時間以上
○:白錆5%発生まで48時間以上、120時間未満
△:白錆5%発生まで24時間以上、48時間未満
×:白錆5%発生まで24時間未満
一方、GAに関する評価基準は、以下に示す。
◎:白錆5%発生まで48時間以上
○:白錆5%発生まで24時間以上、48時間未満
△:白錆5%発生まで12時間以上、24時間未満
×:白錆5%発生まで12時間未満
(5) Evaluation test method (5-1) Corrosion resistance (and corrosion resistance after alkaline degreasing)
The obtained surface-treated zinc-based plated steel sheet was cut into a size of 70 × 150 mm, and a test piece with the back side and end sealed with cellophane tape was subjected to a salt spray test specified in JIS Z2371, and white rust was 5% ( Area ratio) Time until occurrence was evaluated.
Further, the surface-treated zinc-based plated steel sheet washed with 20 g / L of alkaline degreasing agent (Nippon Parkerizing Co., Ltd., Pulclean N364S), sprayed at 60 ° C. for 2 minutes and then washed with water was evaluated in the same manner as corrosion resistance after alkaline degreasing. The evaluation criteria at this time are shown below.
A: 120 hours or more until 5% of white rust occurs: 48 hours or more and less than 120 hours until occurrence of 5% white rust Δ: 24 hours or more and less than 48 hours until 5% of white rust occurs x: 24% until occurrence of 5% white rust Less than time On the other hand, the evaluation criteria regarding GA are shown below.
◎: 48% or more until white rust 5% occurrence ○: 24 hours or more until white rust occurrence 5%, less than 48 hours △: 12% or more until white rust occurrence 5%, less than 24 hours ×: 12% until white rust occurrence 5% Less than an hour

(5−2)塗装性
表面処理亜鉛系めっき鋼板に、メラミン系塗料(アミラック#1000、関西ペイント社製)を塗布後、160℃で焼き付けた後の塗膜厚さが20μmとなるようにした。塗装後に沸騰水中に1時間浸漬した後、塗膜に1mm角の碁盤目を100マス入れ、エリクセン押し出し機により5mm押し出した後、テープ剥離をして、マスの残存率を評価した。このときの評価基準を以下に示す。
◎:残存率91〜100%
○:残存率71〜90%
△:残存率51〜70%
×:残存率0〜50%
(5-2) Paintability After applying a melamine paint (Amirac # 1000, manufactured by Kansai Paint Co., Ltd.) to a surface-treated zinc-based plated steel sheet, the coating thickness after baking at 160 ° C. was set to 20 μm. . After coating, the film was immersed in boiling water for 1 hour, and then 100 squares of 1 mm square grids were put into the coating film, extruded 5 mm with an Erichsen extruder, and then the tape was peeled off to evaluate the residual rate of mass. The evaluation criteria at this time are shown below.
A: Remaining rate 91-100%
○: Remaining rate 71-90%
Δ: Remaining rate 51-70%
X: Residual rate 0 to 50%

(5−3)アース性
層間抵抗測定機により、得られた表面処理亜鉛系めっき鋼板の層間抵抗を測定した。以下の基準で評価した。
◎:1Ω未満
○:1Ω以上、2Ω未満
△:2Ω以上、3Ω未満
×:3Ω以上
(5-3) Grounding property The interlayer resistance of the obtained surface-treated galvanized steel sheet was measured with an interlayer resistance measuring machine. Evaluation was made according to the following criteria.
◎: Less than 1Ω
○: 1Ω or more, less than 2Ω
Δ: 2Ω or more, less than 3Ω
×: 3Ω or more

(5−4)耐熱性
得られた表面処理亜鉛系めっき鋼板を70×150mmサイズに切り出し、オーブンにて200℃で2時間加熱後、室温にて24時間放置した。その後、裏側と端部をセロハンテープでシールした試験片について、JIS Z2371に規定された塩水噴霧試験を実施し、白錆が5%(面積率)発生するまでの時間を評価した。
◎:白錆5%発生まで120時間以上
○:白錆5%発生まで48時間以上、120時間未満
△:白錆5%発生まで24時間以上、48時間未満
×:白錆5%発生まで24時間未満
一方、GAに関する評価基準は、以下に示す。
◎:白錆5%発生まで48時間以上
○:白錆5%発生まで24時間以上、48時間未満
△:白錆5%発生まで12時間以上、24時間未満
×:白錆5%発生まで12時間未満
(5-4) Heat resistance The obtained surface-treated galvanized steel sheet was cut into a size of 70 × 150 mm, heated in an oven at 200 ° C. for 2 hours, and then allowed to stand at room temperature for 24 hours. Then, the salt spray test prescribed | regulated to JISZ2371 was implemented about the test piece which sealed the back side and the edge part with the cellophane tape, and time until white rust generate | occur | produces 5% (area ratio) was evaluated.
A: 120 hours or more until 5% of white rust occurs: 48 hours or more and less than 120 hours until occurrence of 5% white rust Δ: 24 hours or more and less than 48 hours until 5% of white rust occurs x: 24% until occurrence of 5% white rust Less than time On the other hand, the evaluation criteria regarding GA are shown below.
◎: 48% or more until white rust 5% occurrence ○: 24 hours or more until white rust occurrence 5%, less than 48 hours △: 12% or more until white rust occurrence 5%, less than 24 hours ×: 12% until white rust occurrence 5% Less than an hour

(5−5)耐指紋性
得られた表面処理亜鉛系めっき鋼板にワセリンを塗布し、ガーゼでふき取り、ワセリン塗布前後の色調変化ΔE={(ΔL)2+(Δa)2+(Δb)2}1/2を評価した。(測定装置:日本電色工業株式会社製、color meter ZE2000)
◎:ΔEが2未満
○:ΔEが2以上3未満
△:ΔEが3以上4未満
×:ΔEが4以上
(5-5) Fingerprint resistance Vaseline is applied to the surface-treated zinc-based plated steel sheet, wiped with gauze, and color change before and after application of petrolatum ΔE = {(ΔL) 2 + (Δa) 2 + (Δb) 2 } Rated 1/2 . (Measuring device: Nippon Denshoku Industries Co., Ltd., color meter ZE2000)
◎: ΔE is less than 2 ○: ΔE is 2 or more and less than 3 Δ: ΔE is 3 or more and less than 4 ×: ΔE is 4 or more

実施例および比較例の金属材料用表面処理剤を用いて得られた表面処理金属材料に関して、上記の(5−1)〜(5−5)の評価を行った結果を、第3表に示す。
なお、実用上の観点から、上記評価項目において「○」または「◎」であることが要求される。
Table 3 shows the results of the above evaluations (5-1) to (5-5) for the surface-treated metal materials obtained using the surface treatment agents for metal materials of Examples and Comparative Examples. .
From a practical viewpoint, the evaluation item is required to be “◯” or “ま た は”.

第3表に示すように、本発明で規定する各種成分を所定の割合で使用した処理剤で処理された表面処理亜鉛系めっき鋼板は、耐食性、アルカリ脱脂後の耐食性、アース性、耐熱性、塗装性(塗膜密着性)、および耐指紋性などの諸性能においてバランス良く優れた特性を示していることが分かった。   As shown in Table 3, the surface-treated galvanized steel sheet treated with a treating agent using various components specified in the present invention at a predetermined ratio is corrosion resistance, corrosion resistance after alkaline degreasing, grounding resistance, heat resistance, It was found that excellent properties were well-balanced in various properties such as paintability (coating film adhesion) and fingerprint resistance.

なかでも、実施例9,11,12を比較すると、化合物(A)としてA3を使用した場合に、より優れた効果(耐食性)が得られることが分かった。また、実施例17と19とを比較すると、化合物(B)としてB1を使用した場合に、より優れた効果(耐食性)が得られることが分かった。さらに、実施例34〜38を比較すると、溶液のpHとして3〜10において、より優れた効果(アース性)が得られることが分かった。   Especially, when Example 9,11,12 was compared, when A3 was used as a compound (A), it turned out that the more superior effect (corrosion resistance) is acquired. Moreover, when Example 17 and 19 were compared, when B1 was used as a compound (B), it turned out that the more superior effect (corrosion resistance) is acquired. Furthermore, when Examples 34-38 were compared, it turned out that the more superior effect (earthing property) is acquired in 3-10 as pH of a solution.

一方、処理条件については、実施例29〜33を比較すると、皮膜量として100〜800mg/mの場合に、より優れた効果(耐食性と耐熱性との両立)が得られることが分かった。また、実施例39〜43を比較すると、乾燥温度として60〜180℃の場合に、より優れた効果(耐食性、アース性、および塗装性を併せ持つ)が得られることが分かった。 On the other hand, about the processing conditions, when Examples 29-33 were compared, when the film amount was 100-800 mg / m < 2 >, it turned out that the more superior effect (coexistence of corrosion resistance and heat resistance) is acquired. Moreover, when Examples 39-43 were compared, when the drying temperature was 60-180 degreeC, it turned out that the more superior effect (it has a corrosion resistance, earth property, and coating property is acquired).

比較例においては、諸特性を総合的に満足する表面処理亜鉛系めっき鋼板は得られなかった。例えば、化合物(A)〜化合物(C)のいずれか一つが含まれていない比較例54〜56においては、特に、耐食性、アルカリ脱脂後の耐食性、塗装性、耐指紋性などに劣る結果となった。   In the comparative example, a surface-treated galvanized steel sheet that comprehensively satisfies various characteristics could not be obtained. For example, in Comparative Examples 54 to 56 in which any one of the compounds (A) to (C) is not included, the corrosion resistance, the corrosion resistance after alkaline degreasing, the paintability, the fingerprint resistance, and the like are particularly poor. It was.

Claims (8)

M単位(R3SiO1/2)、D単位(R2SiO)、T単位(RSiO3/2)、およびQ単位(SiO2)からなる群から選択されるいずれかの単位から構成され、分子中に少なくともT単位および/またはQ単位を有する三次元網目状構造を有し、1分子中にRとしてエポキシ基およびアミノ基から選ばれる官能基(a1)を有する基を含む単位と、Rとしてアルキル基を含む単位とを有し、官能基(a1)を有する基を含む単位のモル量(α)と、全構成単位のモル量(β)との比(β/α)が1.5以上であり、重量平均分子量が200〜20000であるオルガノポリシロキサン化合物(A)(ただし、Rは、それぞれ独立に、ヒドロキシ基、アルキル基、アルコキシ基、または、エポキシ基およびアミノ基から選ばれる官能基を有する基を示す。)と、
Zr、Ti、およびVからなる群から選ばれる少なくとも1種以上の金属元素を含む金属化合物(B)と、
反応性官能基(c1)を有するシランカップリング剤と、前記反応性官能基(c1)と反応可能な官能基(c2)を有する化合物とを、前記反応性官能基(c1)を介して反応させて得られる化合物で、1分子中に−Si(OH)3で示される官能基(c)を2個以上有し、前記官能基(c)1個あたりの分子量(重量平均分子量/官能基数)が100〜5000の範囲にある化合物(C)と、
水と、を含む金属材料用表面処理剤。
Composed of any unit selected from the group consisting of M units (R 3 SiO 1/2 ), D units (R 2 SiO), T units (RSiO 3/2 ), and Q units (SiO 2 ); A unit having a three-dimensional network structure having at least T units and / or Q units in the molecule, and a group having a functional group (a1) selected from an epoxy group and an amino group as R in one molecule; The ratio (β / α) of the molar amount (α) of the unit containing a group having an alkyl group and the group having the functional group (a1) to the molar amount (β) of all structural units is 1. Organopolysiloxane compound (A) having a weight average molecular weight of 200 to 20000 (wherein R is independently selected from a hydroxy group, an alkyl group, an alkoxy group, or an epoxy group and an amino group) Has a functional group And the show.)
A metal compound (B) containing at least one metal element selected from the group consisting of Zr, Ti, and V;
A silane coupling agent having a reactive functional group (c1) and a compound having a functional group (c2) capable of reacting with the reactive functional group (c1) are reacted via the reactive functional group (c1). Compound having two or more functional groups (c) represented by —Si (OH) 3 in one molecule, and the molecular weight per said functional group (c) (weight average molecular weight / number of functional groups) ) In the range of 100 to 5000,
And a surface treatment agent for a metal material containing water.
前記反応性官能基(c1)または前記官能基(c2)のいずれか一方が、アミノ基またはエポキシ基である、請求項1に記載の金属材料用表面処理剤。   The surface treatment agent for metal materials according to claim 1, wherein either one of the reactive functional group (c1) or the functional group (c2) is an amino group or an epoxy group. 前記オルガノポリシロキサン化合物(A)の質量と前記化合物(B)中の金属元素の質量との質量比(B/A)が0.020〜4.597である、請求項1または2に記載の金属材料用表面処理剤。   The mass ratio (B / A) of the mass of the organopolysiloxane compound (A) and the mass of the metal element in the compound (B) is 0.020 to 4.597. Surface treatment agent for metal materials. 前記オルガノポリシロキサン化合物(A)と前記化合物(C)との質量比(C/A)が0.014〜1.429である、請求項1〜3のいずれかに記載の金属材料用表面処理剤。   The surface treatment for metal materials according to any one of claims 1 to 3, wherein a mass ratio (C / A) between the organopolysiloxane compound (A) and the compound (C) is 0.014 to 1.429. Agent. 水溶性高分子、水系エマルション樹脂、およびワックスからなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物(D)をさらに含有する、請求項1〜4のいずれかに記載の金属材料用表面処理剤。   The surface treatment agent for metal materials according to any one of claims 1 to 4, further comprising at least one compound (D) selected from the group consisting of a water-soluble polymer, an aqueous emulsion resin, and a wax. シリコーンオイル、および変性シリコーンオイルからなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物(F)をさらに含有する、請求項1〜5のいずれかに記載の金属材料用表面処理剤。   The surface treatment agent for a metal material according to any one of claims 1 to 5, further comprising at least one compound (F) selected from the group consisting of silicone oil and modified silicone oil. 請求項1〜6のいずれかに記載の金属材料用表面処理剤を金属材料表面上に塗布し、加熱乾燥し、皮膜量が25〜1000mg/m2の皮膜を前記金属材料表面上に形成する、金属材料の表面処理方法。 The surface treatment agent for a metal material according to any one of claims 1 to 6 is applied on the surface of the metal material and dried by heating to form a film having a film amount of 25 to 1000 mg / m 2 on the surface of the metal material. , Surface treatment method of metal material. 請求項7に記載の金属材料の表面処理方法により得られる皮膜を有する金属材料。   A metal material having a film obtained by the surface treatment method for a metal material according to claim 7.
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JP6056792B2 (en) * 2014-03-13 2017-01-11 Jfeスチール株式会社 Surface treatment liquid for galvanized steel sheet, surface-treated galvanized steel sheet and method for producing the same
DE112016001514B4 (en) * 2015-03-31 2022-10-20 Nihon Parkerizing Co., Ltd. Surface treatment agent for metal material and metal material with surface treatment coating
WO2019069920A1 (en) * 2017-10-02 2019-04-11 貴和化学薬品株式会社 Chromium-free metal surface treatment agent
CN112724829B (en) * 2020-12-28 2022-04-19 苏州德达材料科技有限公司 Anti-fingerprint material and preparation method and application thereof

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JPH0873775A (en) * 1994-09-02 1996-03-19 Nippon Parkerizing Co Ltd Metal surface treating agent for forming coating film excellent in fingerprint resistance, corrosion resistance and adhesion of coating film and method of treating therewith
JP4113309B2 (en) * 1999-08-16 2008-07-09 日本パーカライジング株式会社 Surface treatment agent for metal material excellent in corrosion resistance and surface treatment method of metal material
KR100945709B1 (en) * 2005-02-02 2010-03-05 니혼 파커라이징 가부시키가이샤 Aqueous surface treating agent for metal material, surface treating method and surface-treated metal material
KR100685028B1 (en) * 2005-06-20 2007-02-20 주식회사 포스코 Chrome-Free Composition of Low Temperature Curing For Treating a Metal Surface and a Metal Sheet Using The Same
JP2007262577A (en) * 2006-03-01 2007-10-11 Nippon Paint Co Ltd Composition for metal surface treatment, metal surface treatment method, and metallic material

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