JP5462561B2 - Metal surface treatment composition, metal surface treatment method using the same, and metal surface treatment film using the same - Google Patents

Metal surface treatment composition, metal surface treatment method using the same, and metal surface treatment film using the same Download PDF

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Description

本発明は、金属材料、特に形状が複雑な金属構成体に対し、優れた耐食性及び塗膜外観を付与し得る皮膜を形成せしめることが可能な金属表面処理組成物、これを用いた金属表面処理方法及びこれらを用いた金属表面処理皮膜に関するものである。   The present invention relates to a metal surface treatment composition capable of forming a film capable of imparting excellent corrosion resistance and coating appearance to a metal material, particularly a metal structure having a complicated shape, and a metal surface treatment using the same. The present invention relates to a method and a metal surface treatment film using them.

従来、各種金属材料、特に形状が複雑な金属構成体に対して優れた耐食性を付与するための手法としては、高い付き廻り性を有する電着塗装が一般的に用いられてきた。しかし、電着塗装によって得られる電着塗膜のみでは、所望の耐食性が得られない場合が多いため、電着塗装の前段には標準的にリン酸亜鉛系化成処理等の化成型の塗装下地処理が適用されていた。   Conventionally, electrodeposition coating having high throwing power has been generally used as a method for imparting excellent corrosion resistance to various metal materials, particularly metal structures having complicated shapes. However, in many cases, the desired corrosion resistance cannot be obtained only with the electrodeposition coating film obtained by electrodeposition coating. Processing was applied.

電着塗装は、アニオン性樹脂エマルジョンを含有する水性塗料中で被塗物をアノード電解することによって塗膜を析出させるアニオン電着塗装と、カチオン樹脂エマルジョンを含有する水性塗料中で被塗物をカソード電解することによって塗膜を析出させるカチオン電着塗装とに大別できるが、鉄系金属材料の耐食性向上に対しては、電解処理中に素地金属が塗料中に溶出する心配の無いカチオン電着塗装が有利であり、鉄系材料を主とする金属構成体である自動車車体、自動車部品、家電製品、建築材料等に対してはカチオン電着塗装が広く適用されている。   Electrodeposition coating consists of an anionic electrodeposition coating in which a coating is deposited by anodic electrolysis in an aqueous paint containing an anionic resin emulsion, and an aqueous coating containing a cationic resin emulsion. Cathodic electrolysis can be broadly divided into cationic electrodeposition coating in which a coating film is deposited. To improve the corrosion resistance of ferrous metal materials, cationic electrolysis, which does not cause the base metal to elute into the paint during electrolytic treatment, is possible. Electrodeposition coating is advantageous, and cationic electrodeposition coating is widely applied to automobile bodies, automobile parts, home appliances, building materials, etc., which are metal components mainly composed of iron-based materials.

カチオン電着塗装の市場での歴史は長く、かつてはクロム化合物や鉛化合物を配合することによって防錆性を確保していた。但し、これによっても防錆性は不充分であったため、リン酸亜鉛系化成処理等の下地処理が必須であった。現在では環境規制、特に欧州におけるELV規制によりクロム化合物や鉛化合物が実質使用できなくなったため、代替成分が検討され、ビスマス化合物にその効果が見出されており、具体的には次に挙げる特許文献が開示されている。   Cationic electrodeposition coating has a long history in the market, and once it was rust-proof by blending chromium and lead compounds. However, since this also has insufficient rust prevention properties, a ground treatment such as a zinc phosphate chemical conversion treatment was essential. Currently, chromium and lead compounds have become virtually unusable due to environmental regulations, especially the European ELV regulations, so alternative components have been studied and their effects have been found in bismuth compounds. Is disclosed.

特許文献1(特開平5−32919)には、ビスマス化合物をコーティングした顔料を少なくとも1種含有することを特徴とする電着塗料用樹脂組成物が開示されている。   Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 5-32919) discloses a resin composition for an electrodeposition coating, which contains at least one pigment coated with a bismuth compound.

特許文献2(WO99/31187)には、有機酸変性ビスマス化合物が非水溶性の形態で存在する水性分散液を配合した水性分散ペーストからなることを特徴とするカチオン電着塗料組成物が開示されている。   Patent Document 2 (WO 99/31187) discloses a cationic electrodeposition coating composition comprising an aqueous dispersion paste containing an aqueous dispersion in which an organic acid-modified bismuth compound is present in a water-insoluble form. ing.

特許文献3(特開2004−137367)には、コロイド状ビスマス金属、及び、スルホニウム基とプロパルギル基とを持つ樹脂組成物からなることを特徴とするカチオン電着塗料が開示されている。   Patent Document 3 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-137367) discloses a cationic electrodeposition coating material comprising a colloidal bismuth metal and a resin composition having a sulfonium group and a propargyl group.

特許文献4(特開2007−197688)には、水酸化ビスマス、ジルコニウム化合物及びタングステン化合物から選ばれる少なくとも1種の金属化合物の粒子を含んでなる電着塗料であって、該金属化合物が1〜1000nmであることを特徴とする電着塗料が開示されている。   Patent Document 4 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-197688) discloses an electrodeposition coating comprising particles of at least one metal compound selected from bismuth hydroxide, a zirconium compound, and a tungsten compound, wherein the metal compound contains 1 to An electrodeposition paint characterized by being 1000 nm is disclosed.

特許文献5(特開平11−80621)には、脂肪族アルコキシカルボン酸ビスマス塩水溶液を含有することを特徴とするカチオン電着塗料組成物が開示されている。   Patent Document 5 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-80621) discloses a cationic electrodeposition coating composition containing an aqueous solution of an aliphatic alkoxycarboxylic acid bismuth salt.

特許文献6(特開平11−80622)には、2種以上の有機酸によるビスマス塩の水溶液であって、該有機酸の少なくとも1種が脂肪族ヒドロキシカルボン酸である有機酸ビスマス塩水溶液を含有することを特徴とするカチオン電着塗料組成物が開示されている。   Patent Document 6 (Japanese Patent Laid-Open No. 11-80622) includes an aqueous solution of a bismuth salt with two or more organic acids, wherein at least one of the organic acids is an aliphatic hydroxycarboxylic acid. A cationic electrodeposition coating composition characterized by the above is disclosed.

特許文献7(特開平11−100533)には、光学異性体のうちのL体が80%以上含まれる乳酸を用いてなる乳酸ビスマスを含有することを特徴とするカチオン電着塗料組成物が開示されている。   Patent Document 7 (Japanese Patent Laid-Open No. 11-100533) discloses a cationic electrodeposition coating composition characterized by containing bismuth lactate using lactic acid containing 80% or more of L isomers among optical isomers. Has been.

特許文献8(特開平11−106687)には、2種以上の有機酸によるビスマス塩の水溶液であって、該有機酸の少なくとも1種が脂肪族アルコキシカルボン酸である有機酸ビスマス塩水溶液を含有することを特徴とするカチオン電着塗料組成物が開示されている。   Patent Document 8 (Japanese Patent Laid-Open No. 11-106687) includes an aqueous solution of a bismuth salt containing two or more organic acids, wherein at least one of the organic acids is an aliphatic alkoxycarboxylic acid. A cationic electrodeposition coating composition characterized by the above is disclosed.

これらの特許文献は特許文献1〜4及び特許文献5〜8に大別できる。すなわち、特許文献1〜4は水性塗料に対して不溶性のビスマス化合物又は金属ビスマスを分散させたものであり、特許文献5〜8は少なくともビスマス化合物を固形分の残存が無くなるまで溶解させる、つまりBiイオンの状態にしてから塗料に添加することを特徴としている。   These patent documents can be roughly classified into patent documents 1 to 4 and patent documents 5 to 8. That is, Patent Documents 1 to 4 are those in which a bismuth compound or metal bismuth that is insoluble in an aqueous paint is dispersed, and Patent Documents 5 to 8 dissolve at least the bismuth compound until there is no remaining solids, that is, Bi. It is characterized by being added to the paint after being in an ionic state.

しかしながら、これらの特許文献におけるビスマス化合物は、あくまでクロム化合物や鉛化合物の代替として作用するものであり、リン酸亜鉛系化成処理等の下地処理無しには充分な耐食性は得られない。事実、これらの特許文献ではリン酸亜鉛系化成処理との組合せを前提とした実施例のみが開示されている。   However, the bismuth compounds in these patent documents only act as substitutes for chromium compounds and lead compounds, and sufficient corrosion resistance cannot be obtained without ground treatment such as zinc phosphate chemical conversion treatment. In fact, these patent documents disclose only examples based on the combination with zinc phosphate chemical conversion treatment.

一方、昨今ビスマス化合物以外の手法により耐食性を更に向上させ、リン酸亜鉛系化成処理等の下地処理を施さなくても、1コートにて充分な耐食性を確保し得る技術が検討されてきている。   On the other hand, recently, a technique has been studied in which corrosion resistance is further improved by a method other than a bismuth compound, and sufficient corrosion resistance can be ensured with one coat without applying a ground treatment such as a zinc phosphate chemical conversion treatment.

例えば特許文献9(特開2008−274392)には、金属基材に、皮膜形成剤を少なくとも2段階の多段通電方式で塗装することによって皮膜を形成する方法であって、(i)皮膜形成剤が、ジルコニウム化合物と、必要に応じて、チタン、コバルト、バナジウム、タングステン、モリブデン、銅、亜鉛、インジウム、アルミニウム、ビスマス、イットリウム、ランタノイド金属、アルカリ金属及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも1種の金属(a)を含有する化合物とを合計金属量(質量換算)で30〜20,000ppmと、樹脂成分1〜40質量%とを含んでなり、(ii)金属基材を陰極として1段目の塗装を1〜50Vの電圧(V)で10〜360秒間通電することにより行い、次いで、金属基材を陰極として2段目以降の塗装を50〜400Vの電圧(V)で60〜600秒間通電することにより行い、そして(iii)電圧(V)と電圧(V)の差が少なくとも10Vであることを特徴とする表面処理皮膜の形成方法が開示されている。 For example, Patent Document 9 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-274392) discloses a method of forming a film by coating a metal substrate with a film forming agent by at least two stages of multi-stage energization methods, and (i) a film forming agent. Is at least one selected from a zirconium compound and, optionally, titanium, cobalt, vanadium, tungsten, molybdenum, copper, zinc, indium, aluminum, bismuth, yttrium, lanthanoid metal, alkali metal and alkaline earth metal The compound containing metal (a) comprises 30 to 20,000 ppm in terms of total metal (in terms of mass) and 1 to 40% by mass of the resin component, and (ii) the first stage using the metal substrate as the cathode performed by energizing the painting the 1~50V voltage (V 1) 10 to 360 sec 2, then, the metallic substrate as a cathode Wherein the difference in voltage 50~400V eyes after painting done by energizing 60 to 600 seconds (V 2), and (iii) a voltage (V 2) and the voltage (V 1) is at least 10V A method for forming a surface-treated film is disclosed.

また、特許文献10(特開2008−538383)には、(A)希土類金属化合物、(B)カチオン基を有する基体樹脂、及び(C)硬化剤を含む水性塗料組成物であって、該水性塗料組成物に含まれる(A)希土類金属化合物の量が、塗料固形分に対して、希土類金属に換算して、0.05〜10重量%である水性塗料組成物に、被塗物を浸漬する、浸漬工程、該水性塗料組成物中において、被塗物を陰極として50V未満の電圧を印加する、前処理工程、及び該水性塗料組成物中において、被塗物を陰極として50〜450Vの電圧を印加する、電着塗装工程、を包含する、複層塗膜形成方法が開示されている。   Patent Document 10 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-538383) discloses an aqueous coating composition containing (A) a rare earth metal compound, (B) a base resin having a cationic group, and (C) a curing agent, The amount of the rare earth metal compound (A) contained in the coating composition is immersed in an aqueous coating composition in which the amount of the rare earth metal compound is 0.05 to 10% by weight in terms of the rare earth metal with respect to the solid content of the coating. In the dipping process, in the aqueous coating composition, a voltage of less than 50 V is applied using the article to be coated as a cathode, and in the aqueous coating composition, in the aqueous coating composition, the coating article is used as a cathode in the range of 50 to 450 V. A method for forming a multilayer coating film including an electrodeposition coating step of applying a voltage is disclosed.

特開平5−32919号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-32919 WO99/31187号公報WO99 / 31187 特開2004−137367号公報JP 2004-137367 A 特開2007−197688号公報JP 2007-197688 A 特開平11−80621号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-80621 特開平11−80622号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-80622 特開平11−100533号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-100533 特開平11−106687号公報JP-A-11-106687 特開2008−274392号公報JP 2008-274392 A 特開2008−538383号公報JP 2008-538383 A

本発明者らは、これら従来技術について種々検討した結果、やはりリン酸亜鉛系化成皮膜等の前処理無しに充分な耐食性を付与する皮膜を金属材料の上に形成させるためには、Biの適用が最も効果的であるとの結論に達した。そしてBiの作用効果について再検討することとした。   As a result of various studies on these prior arts, the present inventors have applied Bi in order to form a coating on a metal material that also provides sufficient corrosion resistance without pretreatment such as a zinc phosphate-based chemical conversion coating. The conclusion is reached that is most effective. And we decided to reconsider the effect of Bi.

そして、Biの作用効果としては従来から、樹脂の硬化触媒としての機能と、素地金属の防食作用が注目されていたが、従来技術では、硬化触媒としての機能は望めるものの、金属の防食作用については極めて不充分であり、この作用を最大限に発揮させることこそ課題解決につながるものとして検討を進めた。   And, as a function and effect of Bi, the function of a resin as a curing catalyst and the anticorrosive action of a base metal have been attracting attention in the past, but the function as a curing catalyst can be expected in the prior art, but the anticorrosive action of a metal. Was considered to be a solution to the problem by maximizing this effect.

素地金属の防食作用はBiが金属に接触する面、すなわち素地金属表面と皮膜の界面に存在しなくてはならないが、従来技術ではBi成分が皮膜中に均一に分散してしまい、耐食性を発揮するに充分なBiが素地金属表面に存在していないものと推定した。   The anticorrosive action of the base metal must be on the surface where Bi contacts with the metal, that is, the interface between the base metal surface and the coating, but in the prior art, the Bi component is uniformly dispersed in the coating and exhibits corrosion resistance. It was estimated that sufficient Bi was not present on the base metal surface.

前述の如く特許文献1〜4は水性塗料に対して不溶性のビスマス化合物又は金属ビスマスを分散させたものであるが、このような組成物から皮膜を析出させた場合、他の顔料と同様、皮膜中にBiは均一に分散してしまう。   As described above, Patent Documents 1 to 4 are those in which a bismuth compound or metal bismuth that is insoluble in an aqueous paint is dispersed. When a film is deposited from such a composition, the film is the same as other pigments. Bi is uniformly dispersed therein.

特許文献5〜8は少なくともビスマス化合物を固形分の残存が無くなるまで溶解させる、つまりBiイオンの状態にしてから塗料に添加することを特徴としているが、Biの安定化剤である有機酸のキレート能力が微弱であるため、組成物に投入した際、Biは徐々に加水分解してしまい、酸化物又は水酸化物へと変化してしまうため、Biイオンとしての長期的な安定化は望めない。これによって、やはりBiは皮膜中に均一に分散してしまうのである。これらの特許文献において、やはりリン酸亜鉛系化成処理が下地処理として用いられていたのは、上記の推察を裏付けている。   Patent Documents 5 to 8 are characterized in that at least the bismuth compound is dissolved until there is no remaining solids, that is, Bi ions are added to the coating material, but the organic acid chelate is a Bi stabilizer. Since the ability is weak, Bi is gradually hydrolyzed when it is put into the composition, and changes to oxide or hydroxide, so long-term stabilization as Bi ion cannot be expected. . As a result, Bi is uniformly dispersed in the film. In these patent documents, the fact that the zinc phosphate-based chemical conversion treatment was used as the base treatment also supports the above-mentioned assumption.

一方、特許文献9及び特許文献10は、素地金属上に無機系の皮膜を析出させた上に樹脂皮膜を積層させる技術であり、素地金属の防食の面で有利であるが、無機系の皮膜も樹脂皮膜もカソード電解による素地金属表面のpH上昇によって析出する機構であるため、積層皮膜の形成が容易でない。   On the other hand, Patent Document 9 and Patent Document 10 are techniques for depositing an inorganic film on a base metal and laminating a resin film, which is advantageous in terms of anticorrosion of the base metal. Both the resin film and the resin film have a mechanism that precipitates due to the pH increase on the surface of the base metal by cathodic electrolysis, so that it is not easy to form a laminated film.

本発明者らは、上記の従来技術の課題を解決するために、Biイオンを組成物中でより安定に存在させるために、キレート能力の高いアミノポリカルボン酸を適用し、低電圧カソード電解にてBiを還元析出させ、次いで高電圧カソード電解でBiイオンの拡散が不充分になった段階で、かかるpH上昇によって樹脂が析出する反応機構を見出した。   In order to solve the above-described problems of the prior art, the present inventors applied an aminopolycarboxylic acid having a high chelating ability in order to make Bi ions exist more stably in the composition, and thus applied to low voltage cathode electrolysis. Thus, a reaction mechanism was found in which resin was deposited by such pH increase at the stage where Bi was diffused and reduced by high voltage cathode electrolysis.

そして、これによって得られた皮膜は、Biの持つ樹脂の硬化触媒能はもちろん、素地金属表面により高濃度で存在するBiにより、素地金属の耐食性をも充分に向上し得ることを確認した。   And it confirmed that the film | membrane obtained by this could fully improve the corrosion resistance of a base metal by Bi which exists in high density | concentration by the base metal surface as well as the hardening catalyst ability of resin which Bi has.

更に、本発明者らは、防錆効果をより高めるため、Bi濃度を高くすることを検討した。この際、Bi濃度を高くするにはキレート剤であるアミノポリカルボン酸濃度を高くすればよいが、この場合、過剰のアミノポリカルボン酸が塗膜に取り込まれると塗膜外観(具体的には光沢度)が低下するという別の問題を招く。以上の問題を解決することができる本発明は、次に示す(1)〜(10)である。   Furthermore, the present inventors examined increasing the Bi concentration in order to further increase the rust prevention effect. At this time, in order to increase the Bi concentration, the aminopolycarboxylic acid concentration that is a chelating agent may be increased, but in this case, if excessive aminopolycarboxylic acid is incorporated into the coating film, the coating film appearance (specifically, This causes another problem that the glossiness is lowered. The present invention that can solve the above problems is the following (1) to (10).

本発明(1)は、水系樹脂を5〜30重量%、3価のBiイオンを100〜5000ppm及びBiイオンに対して0.1〜5倍モル濃度のアミノポリカルボン酸を含有し、
水系樹脂の少なくとも一部が、下記式(1):
{ここで、R1及びR2は、相互に独立して、−(R)m−X(ここで、Rは、炭素数1〜6のアルキレン基であり、mは1か0であり、Xは、水素、カルボキシル、ヒドロキシル又はアシルである}で示される、Biイオンとキレートを形成可能な窒素含有基をポリマー骨格中に有するノニオン性及び/又はカチオン性樹脂であることを特徴とする金属表面処理用組成物(電解によって有機無機複合皮膜を析出させるための金属表面処理組成物)である。
The present invention (1) contains 5 to 30% by weight of an aqueous resin, 100 to 5000 ppm of trivalent Bi ions, and 0.1 to 5 times the molar concentration of aminopolycarboxylic acid with respect to Bi ions,
At least a part of the water-based resin is represented by the following formula (1):
{Wherein R1 and R2 are independently of each other-(R) m-X (where R is an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, m is 1 or 0, and X is A metal surface treatment characterized by being a nonionic and / or cationic resin having a nitrogen-containing group capable of forming a chelate with Bi ions in the polymer skeleton, represented by hydrogen, carboxyl, hydroxyl or acyl} Composition (metal surface treatment composition for depositing an organic-inorganic composite film by electrolysis).

本発明(2)は、式(1)において、R1及びR2は、相互に独立して、水素、アルキル、ヒドロキシアルキル、カルボキシアルキル(−R−COOH:Rはアルキル基)又はアルキルカルボニル(−CO−R:Rはアルキル基)であり、ここで、アルキル、ヒドロキシアルキル、カルボキシアルキル及びアルキルカルボニルのアルキル部分は、炭素数1〜6の直鎖状、分岐鎖状又は環状である、前記発明(1)の金属表面処理用組成物である。   In the present invention (2), in the formula (1), R1 and R2 are independently of each other hydrogen, alkyl, hydroxyalkyl, carboxyalkyl (-R-COOH: R is an alkyl group) or alkylcarbonyl (-CO -R: R is an alkyl group), wherein the alkyl part of alkyl, hydroxyalkyl, carboxyalkyl, and alkylcarbonyl is a linear, branched or cyclic group having 1 to 6 carbon atoms. 1) The metal surface treatment composition.

本発明(3)は、水系樹脂が、変性エポキシ樹脂である、前記発明(1)又は(2)の金属表面処理用組成物である。   The present invention (3) is the metal surface treatment composition according to the invention (1) or (2), wherein the aqueous resin is a modified epoxy resin.

本発明(4)は、変性エポキシ樹脂が、ビスフェノールA型であり、前記窒素含有基が、前記変性エポキシ樹脂中のグリシジルエーテル部ではなくフェニレン基のベンゼン環部に直接結合している、前記発明(3)の金属表面処理用組成物である。   In the present invention (4), the modified epoxy resin is bisphenol A type, and the nitrogen-containing group is directly bonded to the benzene ring portion of the phenylene group instead of the glycidyl ether portion in the modified epoxy resin. The metal surface treatment composition according to (3).

本発明(5)は、ビスフェノールA型の変性エポキシ樹脂(A)が、原料として、変性樹脂(B)、エポキシ当量180〜2500のエポキシ樹脂(C)及び前記窒素含有基を有するフェノール化合物(D)を用い、或いは更に2級アミノ基含有化合物(F)及び/又はビスフェノールA(E)をも用い、これらを反応させることで得られる変性エポキシ樹脂のアミノ化物である、前記発明(4)の金属表面処理用組成物である。   In the present invention (5), the bisphenol A-type modified epoxy resin (A) comprises, as raw materials, a modified resin (B), an epoxy resin (C) having an epoxy equivalent of 180 to 2500, and a phenol compound having the nitrogen-containing group (D Or a secondary amino group-containing compound (F) and / or bisphenol A (E), and an aminated product of a modified epoxy resin obtained by reacting them. It is a composition for metal surface treatment.

本発明(6)は、化合物(D)が、下記式(2):
(式4)
(式中、R3は、前記窒素含有基又は水素原子であり、R3の少なくとも1個は前記窒素含有基であり;R4は、相互に独立して水素又は炭素数1〜2のアルキル基である)で示されるアミン付加フェノール化合物である、前記発明(5)の金属表面処理用組成物である。
In the present invention (6), the compound (D) is represented by the following formula (2):
(Formula 4)
(Wherein R3 is the nitrogen-containing group or hydrogen atom, at least one of R3 is the nitrogen-containing group; R4 is independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 2 carbon atoms. The composition for metal surface treatment of the said invention (5) which is an amine addition phenol compound shown by this.

本発明(7)は、3価のBiイオンに対して、前記窒素含有基のモル濃度が0.1〜200倍である、前記発明(1)〜(6)のいずれか一つの金属表面処理用組成物である。   This invention (7) is metal surface treatment any one of said invention (1)-(6) whose molar concentration of the said nitrogen-containing group is 0.1-200 times with respect to trivalent Bi ion. Composition.

本発明(8)は、前記発明(1)〜(7)のいずれか一つの組成物を用い、材料を陰極とした電解処理工程にて金属材料表面に塗膜を析出させる工程を含む、金属表面処理方法である。   The present invention (8) includes a step of depositing a coating film on the surface of a metal material in an electrolytic treatment process using the composition according to any one of the inventions (1) to (7) as a cathode. This is a surface treatment method.

本発明(9)は、表面が清浄化された金属材料に対して電解処理を施す電解処理工程と、電解処理工程後に実行する水洗及び焼付け工程を含む、金属材料上に皮膜を析出させる金属表面処理方法において、
前記電解処理工程は、
前記発明(1)〜(7)のいずれか一つの組成物中に前記金属材料を浸漬させた状態で、電圧0〜15Vにて10〜120秒間電解する第一工程と、
前記発明(1)〜(7)のいずれか一つの組成物中に前記金属材料を浸漬させた状態で、電圧50〜300Vにて30〜300秒間電解する、前記第一工程の後に実施する第二工程と
を含み、ここで、前記第二工程は、前記第一工程に引き続いて同一浴内で実施するか又は前記第一工程とは異なる別浴内で実施することを特徴とする方法である。ここで、第一工程及び第二工程における「電圧X〜Y(V)」は、電圧X〜Yの範囲内で一定電圧を印加する態様でも又は経時的に印加電圧を変化させる態様でもよい。尚、第一工程における「電圧0〜15V」の下限値「0V」は、一定電圧での態様ではなく、経時的に印加電圧を変化させる態様における所定時の電圧を意味する。
The present invention (9) is a metal surface for depositing a film on a metal material, comprising an electrolysis process for subjecting the metal material having a cleaned surface to an electrolysis process, and a water washing and baking process performed after the electrolysis process. In the processing method,
The electrolytic treatment step includes
A first step of electrolysis for 10 to 120 seconds at a voltage of 0 to 15 V in a state where the metal material is immersed in the composition of any one of the inventions (1) to (7);
In the state where the metal material is immersed in the composition according to any one of the inventions (1) to (7), electrolysis is performed at a voltage of 50 to 300 V for 30 to 300 seconds. Wherein the second step is carried out in the same bath subsequent to the first step or in a separate bath different from the first step. is there. Here, the “voltages X to Y (V)” in the first step and the second step may be a mode in which a constant voltage is applied within the range of the voltages X to Y or a mode in which the applied voltage is changed over time. In addition, the lower limit “0V” of “voltage 0 to 15V” in the first step means a voltage at a predetermined time in a mode in which the applied voltage is changed over time, not in a mode with a constant voltage.

本発明(10)は、前記発明(8)又は(9)の方法によって形成される、金属Bi及び酸化BiがBiとして20〜500mg/m2付着し、全皮膜厚が5〜40μmであり、かつ皮膜厚の中心から金属材料側のBi付着量(G)が、全Bi付着量(H)に対して55%以上(G/H≧55%)となるBi付着分布であることを特徴とする金属表面処理皮膜である。   In the present invention (10), the metal Bi and the oxidized Bi formed by the method of the invention (8) or (9) are deposited as Bi in an amount of 20 to 500 mg / m2, the total film thickness is 5 to 40 μm, and The Bi adhesion distribution (G) on the metal material side from the center of the film thickness is a Bi adhesion distribution that is 55% or more (G / H ≧ 55%) with respect to the total Bi adhesion quantity (H). It is a metal surface treatment film.

第1図は、実施例1における皮膜のEPMA線分析プロファイルである。FIG. 1 is an EPMA line analysis profile of the film in Example 1. 第2図は、Alイオン濃度及びpHの適正範囲を示した図である。FIG. 2 is a diagram showing appropriate ranges of Al ion concentration and pH.

発明を実施するための最良形態BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

以下、本最良形態に係る金属表面処理用組成物、当該組成物を使用した金属表面処理方法及び当該方法により形成される金属表面処理皮膜を順に説明することとする。   Hereinafter, the metal surface treatment composition according to the best mode, the metal surface treatment method using the composition, and the metal surface treatment film formed by the method will be described in order.

《金属表面処理組成物》
本発明に係る金属表面処理用組成物は、水系樹脂を5〜30重量%、3価のBiイオンを100〜5000ppm及びBiイオンに対して0.1〜5倍モル濃度のアミノポリカルボン酸を含有し、水系樹脂の少なくとも一部が所定の置換基を有するノニオン性及び/又はカチオン性樹脂であることを特徴とする。以下、本組成物を構成する各成分について詳述する。
<Metal surface treatment composition>
The composition for metal surface treatment according to the present invention comprises 5 to 30% by weight of an aqueous resin, 100 to 5000 ppm of trivalent Bi ions, and 0.1 to 5 times molar concentration of aminopolycarboxylic acid with respect to Bi ions. And at least a portion of the aqueous resin is a nonionic and / or cationic resin having a predetermined substituent. Hereinafter, each component which comprises this composition is explained in full detail.

<組成物構成成分:水系樹脂>
本発明に係る水系樹脂は、好適には、ノニオン性樹脂及びカチオン性樹脂である。また、水系樹脂には、ブロック化ポリイソシアネートをはじめとする硬化剤を任意に配合することもできる。ここで、この水系樹脂の少なくとも一部は、下記式(1):
{ここで、R1及びR2は、相互に独立して、−(R)m−X(ここで、Rは、炭素数1〜6のアルキレン基であり、mは1か0であり、Xは、水素、カルボキシル、ヒドロキシル又はアシルである}で示される、Biイオンとキレートを形成可能な窒素含有基をポリマー骨格中に有するノニオン性及び/又はカチオン性樹脂である。尚、本発明における水系樹脂とは、水分散するエマルジョンと水溶性樹脂の総称である。ここで、アシルにおけるRは、脂肪族でも芳香族でもよく、炭素数は1〜6であることが好適である。
<Composition component: Water-based resin>
The aqueous resin according to the present invention is preferably a nonionic resin and a cationic resin. In addition, a curing agent such as a blocked polyisocyanate can be arbitrarily added to the water-based resin. Here, at least a part of the aqueous resin is represented by the following formula (1):
{Wherein R1 and R2 are independently of each other-(R) m-X (where R is an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, m is 1 or 0, and X is And a nonionic and / or cationic resin having a nitrogen-containing group capable of forming a chelate with Bi ion in the polymer skeleton, represented by hydrogen, carboxyl, hydroxyl or acyl. Is a generic term for water-dispersed emulsions and water-soluble resins, wherein R in acyl may be aliphatic or aromatic, and preferably has 1 to 6 carbon atoms.

ここで、式(1)において、R1及びR2は、相互に独立して、水素、アルキル、ヒドロキシアルキル、カルボキシアルキル又はアルキルカルボニルであり、ここで、アルキル、ヒドロキシアルキル、カルボキシアルキル及びアルキルカルボニルのアルキル部分は、炭素数1〜6の直鎖状、分岐鎖状又は環状であることが好適である。これらの中で、キレート形成能の観点からO(酸素原子)を含有するものが好適であり、更に合成の容易性に鑑みるとヒドロキシアルキルが最適である。   Here, in formula (1), R1 and R2 are independently of each other hydrogen, alkyl, hydroxyalkyl, carboxyalkyl or alkylcarbonyl, wherein alkyl, hydroxyalkyl, carboxyalkyl and alkylcarbonyl alkyl The moiety is preferably a linear, branched or cyclic group having 1 to 6 carbon atoms. Among these, those containing O (oxygen atom) are preferable from the viewpoint of chelate forming ability, and hydroxyalkyl is most preferable in view of the ease of synthesis.

式(1)で示される窒素含有基は、ノニオン性及び/又はカチオン性樹脂のポリマー骨格中に存在する。ここで、ノニオン性樹脂及び/又はカチオン性樹脂は、いずれも特に限定されるものではなく、一例として、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂を挙げることができる。これらの中では、エポキシ樹脂が好適であり、変性エポキシ樹脂がより好適であり、ビスフェノールA型の変性エポキシ樹脂が特に好適である。   The nitrogen-containing group represented by the formula (1) is present in the polymer backbone of the nonionic and / or cationic resin. Here, the nonionic resin and / or the cationic resin are not particularly limited, and examples thereof include an epoxy resin, a urethane resin, and an acrylic resin. Among these, epoxy resins are preferable, modified epoxy resins are more preferable, and bisphenol A type modified epoxy resins are particularly preferable.

ここで、樹脂にカチオン性を付与するには、典型的にはアミノ基を樹脂骨格中(特に末端)に導入する手法(例えば、エポキシ樹脂では、末端のグリシジル基にアミノ基含有化合物を付加する手法)が採用されている。尚、これについては後で詳述する。   Here, in order to impart cationicity to the resin, typically, a method of introducing an amino group into the resin skeleton (especially the terminal) (for example, in an epoxy resin, an amino group-containing compound is added to the terminal glycidyl group). Method). This will be described in detail later.

また、樹脂にノニオン性を付与するには、例えば、エチレンオキサイド基を含有する化合物も導入させることができる。これを導入することで、このエチレンオキサイド基がノニオン性の活性剤的働きを有することとなり、エマルション状態となったときの乳化安定性向上などといった効果が得られる。具体的には、ポリエチレングリコール、もしくはポリエチレングリコールジグリシジルエーテルを反応させることで、ノニオン性樹脂の性質を示すこととなる。また、ビスフェノールA型の変性エポキシ樹脂を用いる場合には、同じようなビスフェノールA構造を持つ、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物を用いることが好ましい。   Moreover, in order to provide nonionic property to resin, the compound containing an ethylene oxide group can also be introduce | transduced, for example. By introducing this, this ethylene oxide group has a nonionic activator function, and effects such as improvement of emulsion stability when it is in an emulsion state can be obtained. Specifically, by reacting polyethylene glycol or polyethylene glycol diglycidyl ether, the properties of the nonionic resin are exhibited. When a bisphenol A-type modified epoxy resin is used, it is preferable to use a bisphenol A ethylene oxide adduct having the same bisphenol A structure.

以下、カチオン性樹脂として特に好適である、ビスフェノールA型の変性エポキシ樹脂のアミノ化物について詳述する。   Hereinafter, an aminated product of a modified epoxy resin of bisphenol A type that is particularly suitable as a cationic resin will be described in detail.

(ビスフェノールA型の変性エポキシ樹脂のアミノ化物)
ここで、特に好適なビスフェノールA型の変性エポキシ樹脂(A)のアミノ化物について説明することとする。ビスフェノールA型の変性エポキシ樹脂は、原料として、変性樹脂(B)、エポキシ当量180〜2500のエポキシ樹脂(C)、前記窒素含有基を有するフェノール化合物(D)及び2級アミノ基含有化合物(F)を用い或いは更にビスフェノールA(E)をも用い、これらを反応させることで得られる変性エポキシ樹脂のアミノ化物である。以下、各成分について説明する。
(Aminated product of modified epoxy resin of bisphenol A type)
Here, a particularly preferred aminated product of the modified bisphenol A-type epoxy resin (A) will be described. The bisphenol A-type modified epoxy resin includes, as raw materials, a modified resin (B), an epoxy resin (C) having an epoxy equivalent of 180 to 2500, a phenol compound (D) having the nitrogen-containing group, and a secondary amino group-containing compound (F ) Or further using bisphenol A (E) and reacting these, an aminated product of a modified epoxy resin. Hereinafter, each component will be described.

*ビスフェノールA型の変性エポキシ樹脂(A)の原料
まず、変性樹脂(B)としては、通常、ポリオール化合物が用いられる。これらは、エポキシ樹脂の可塑性向上などを目的として適用される。具体的には、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリウレタンポリオール、アクリルポリオール等のポリオール樹脂、末端にフェノールを付加し、水酸基を有する芳香族縮合化合物などが挙げられる。更に具体的には、ポリカプロラクトンジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、フェノール性水酸基を有するキシレンホルムアルデヒド樹脂等が挙げられる。これら化合物により変性を行うことは、これら化合物が有する水酸基とエポキシ樹脂のグリシジルエーテル部が容易に反応し得ることから、従来より用いられてきた技術である。変性エポキシ樹脂中において、これら変性樹脂は5〜30重量%含まれる。
* Raw material of modified epoxy resin (A) of bisphenol A type First, a polyol compound is usually used as the modified resin (B). These are applied for the purpose of improving the plasticity of the epoxy resin. Specific examples thereof include polyol resins such as polyester polyol, polyether polyol, polyurethane polyol, and acrylic polyol, and aromatic condensed compounds having a hydroxyl group by adding phenol to the terminal. More specifically, polycaprolactone diol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, xylene formaldehyde resin having a phenolic hydroxyl group and the like can be mentioned. The modification with these compounds is a technique that has been used conventionally since the hydroxyl groups of these compounds and the glycidyl ether portion of the epoxy resin can easily react. In the modified epoxy resin, these modified resins are contained in an amount of 5 to 30% by weight.

次に、エポキシ当量180〜2500のエポキシ樹脂(C)としては、塗膜の防食性等の観点から、特に、ポリフェノール化合物とエピハロヒドリン、例えば、エピクロルヒドリンとの反応により得られるエポキシ樹脂が好適である。中でも、ビスフェノールAとエピクロロヒドリンとの反応により得られるビスフェノールAジグリシジルエーテルが最適である。また、ビスフェノールAを基本構造として重合させたエポキシ樹脂も同様の効果を示し、エポキシ当量として180〜2500、好ましくは180〜2000、更に好ましくは180〜1500のものが最適である。変性エポキシ樹脂中において、これらエポキシ樹脂は5〜30重量%含まれる。   Next, as an epoxy resin (C) having an epoxy equivalent of 180 to 2500, an epoxy resin obtained by a reaction between a polyphenol compound and an epihalohydrin, for example, epichlorohydrin, is particularly preferable from the viewpoint of the corrosion resistance of the coating film. Of these, bisphenol A diglycidyl ether obtained by reaction of bisphenol A and epichlorohydrin is most suitable. In addition, an epoxy resin obtained by polymerizing bisphenol A as a basic structure also exhibits the same effect, and an epoxy equivalent of 180 to 2500, preferably 180 to 2000, and more preferably 180 to 1500 is optimal. In the modified epoxy resin, these epoxy resins are contained in an amount of 5 to 30% by weight.

次に、前記窒素含有基を有するフェノール化合物(D)としては、下記式(2):
(式6)
(式中、R3は、前記窒素含有基又は水素原子であり、R3の少なくとも1個は前記窒素含有基であり;R4は、相互に独立して水素又は炭素数1〜2のアルキル基である)で示されるアミン付加フェノール化合物であることが好適である。中でも、R3の付加数が1のものが好ましい。また、R4が炭素数1の場合、即ちビスフェノールA型のものが好ましい。変性エポキシ樹脂中において、これら窒素含有基を有するフェノール化合物は5〜30重量%含まれる。これらは、ジフェノール化合物に対し、カルボニル化合物と1級もしくは2級アミンとのマンニッヒ反応により合成させることで、得ることができる。この時のカルボニル化合物としてはホルムアルデヒドを用いることが一般的である。1級、2級のアミンとしては、アンモニア;モノメチルアミン、ジメチルアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、モノイソプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、モノブチルアミン、ジブチルアミン等のモノ−、もしくはジ−アルキルアミン;モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、モノ(2−ヒドロキシプロピル)アミン、ジ(2−ヒドロキシプロピル)アミン、トリ(2−ヒドロキシプロピル)アミン、モノメチルアミノエタノール、モノエチルアミノエタノール等のアルカノールアミン;N−ホルミルメチルアミン、N−ホルミルエチルアミン、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N−エチルアセトアミド、プロピオン酸アミド、N−メチルプロピオンアミド、N−エチルプロピレンアミド、グリシン、サルコシン等のカルボキシル基あるいはアシル基を含有するアミン等が挙げられる。
Next, as the phenol compound (D) having the nitrogen-containing group, the following formula (2):
(Formula 6)
(Wherein R3 is the nitrogen-containing group or hydrogen atom, at least one of R3 is the nitrogen-containing group; R4 is independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 2 carbon atoms. It is preferable that it is an amine addition phenol compound shown by this. Of these, those having an addition number of R3 of 1 are preferred. When R4 has 1 carbon, that is, a bisphenol A type is preferable. In the modified epoxy resin, 5 to 30% by weight of the phenol compound having a nitrogen-containing group is contained. These can be obtained by synthesizing a diphenol compound by a Mannich reaction between a carbonyl compound and a primary or secondary amine. At this time, formaldehyde is generally used as the carbonyl compound. Primary and secondary amines include ammonia; mono- or di-alkylamines such as monomethylamine, dimethylamine, monoethylamine, diethylamine, monoisopropylamine, diisopropylamine, monobutylamine, dibutylamine; monoethanolamine, Alkanolamines such as diethanolamine, mono (2-hydroxypropyl) amine, di (2-hydroxypropyl) amine, tri (2-hydroxypropyl) amine, monomethylaminoethanol, monoethylaminoethanol; N-formylmethylamine, N- Formylethylamine, acetamide, N-methylacetamide, N-ethylacetamide, propionic acid amide, N-methylpropionamide, N-ethylpropyleneamide, glycine, sarcosine Amine and the like containing carboxyl group or an acyl group and the like.

次に、ビスフェノールA(E)の含有量(添加量)は、前記窒素含有基を有するフェノール化合物(D)の含有量(添加量)との関係で任意の割合で比率を変えることができる。変性エポキシ樹脂中において、両者の合計量として5〜30重量%含まれる。   Next, the content (addition amount) of bisphenol A (E) can be changed at an arbitrary ratio in relation to the content (addition amount) of the phenol compound (D) having the nitrogen-containing group. In the modified epoxy resin, 5 to 30% by weight is contained as the total amount of both.

次に、2級アミノ基含有化合物(F)は、エポキシ樹脂基体にアミノ基を導入して、該エポキシ樹脂をカチオン化するためのカチオン性付与成分であり、前記キレート能を期待するアミンとはその効果が異なる。ここで使用されるアミンはエポキシ基と反応する活性水素を少なくとも1個含有するものが用いられる。そのような目的で使用されるアミノ基含有化合物としては、例えば、モノメチルアミン、ジメチルアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、モノイソプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、モノブチルアミン、ジブチルアミンなどのモノ−、もしくはジ−アルキルアミン;モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、モノ(2−ヒドロキシプロピル)アミン、ジ(2−ヒドロキシプロピル)アミン、トリ(2−ヒドロキシプロピル)アミン、モノメチルアミノエタノール、モノエチルアミノエタノールなどのアルカノールアミン;エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ブチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、ジエチルアミノプロピルアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン等のアルキレンポリアミン及びこれらのポリアミンのケチミン化物;エチレンイミン、プロピレンイミンなどのアルキレンイミン;ピペラジン、モルホリン等の環状アミン等が挙げられる。変性エポキシ樹脂中において、2級アミノ基含有化合物(F)は0.5〜20重量%含まれる。   Next, the secondary amino group-containing compound (F) is a cationic property-imparting component for introducing an amino group into an epoxy resin substrate to cationize the epoxy resin. The effect is different. The amine used here contains at least one active hydrogen that reacts with an epoxy group. Examples of the amino group-containing compound used for such purpose include mono- or di-alkylamines such as monomethylamine, dimethylamine, monoethylamine, diethylamine, monoisopropylamine, diisopropylamine, monobutylamine, and dibutylamine. Alkanolamines such as monoethanolamine, diethanolamine, mono (2-hydroxypropyl) amine, di (2-hydroxypropyl) amine, tri (2-hydroxypropyl) amine, monomethylaminoethanol, monoethylaminoethanol; ethylenediamine, propylene Diamine, Butylenediamine, Hexamethylenediamine, Tetraethylenepentamine, Pentaethylenehexamine, Diethylaminopropylamine, Diethylenetriamine Alkylene polyamine and ketimine of the polyamines such as triethylenetetramine; ethyleneimine, alkylene imine such as propylene imine; piperazine, a cyclic amine such as morpholine, and the like. In the modified epoxy resin, the secondary amino group-containing compound (F) is contained in an amount of 0.5 to 20% by weight.

*ビスフェノールA型の変性エポキシ樹脂のアミノ化物の製造方法
先ず、変性樹脂(B)、エポキシ樹脂(C)、前記窒素含有基を有するフェノール化合物(D)、ビスフェノールA(E)を所定量混合し、加熱撹拌を行う。加熱温度は70〜100℃が好ましい。各原料が溶解した後、触媒を添加し、加熱温度を上げ、合成を行う。触媒は、通常、ジメチルベンジルアミンのような3級アミンが使用される。合成温度は120℃〜150℃で制御するのが一般的である。
* Production method of aminated product of bisphenol A modified epoxy resin First, a predetermined amount of modified resin (B), epoxy resin (C), phenol compound (D) having the nitrogen-containing group, and bisphenol A (E) are mixed. And stirring with heating. The heating temperature is preferably 70 to 100 ° C. After each raw material is dissolved, a catalyst is added, the heating temperature is increased, and synthesis is performed. As the catalyst, a tertiary amine such as dimethylbenzylamine is usually used. In general, the synthesis temperature is controlled at 120 ° C to 150 ° C.

合成温度と時間を調整することにより、所定のエポキシ当量を持ったエポキシ樹脂を合成できる。エポキシ当量はJIS K7236に定められるエポキシ当量測定によって算出される。この時のエポキシ当量は800〜10000が好適であり、800〜5000がより好適であり、800〜3000が最も好適である。エポキシ当量が大きくなるほど、エマルション作製時の乳化安定性が低下する傾向がある。   By adjusting the synthesis temperature and time, an epoxy resin having a predetermined epoxy equivalent can be synthesized. The epoxy equivalent is calculated by the epoxy equivalent measurement defined in JIS K7236. The epoxy equivalent at this time is preferably 800 to 10,000, more preferably 800 to 5000, and most preferably 800 to 3000. The greater the epoxy equivalent, the lower the emulsification stability during emulsion preparation.

次に、この合成した変性エポキシ樹脂に2級アミノ基含有化合物(F)を付加する。変性エポキシ樹脂を70℃〜110℃に保ちながら2級アミノ基含有化合物(F)を添加し、1〜3時間合成を行うことで、変性エポキシ樹脂のアミノ化物が得られる。   Next, the secondary amino group-containing compound (F) is added to the synthesized modified epoxy resin. While maintaining the modified epoxy resin at 70 ° C. to 110 ° C., the secondary amino group-containing compound (F) is added, and synthesis is performed for 1 to 3 hours to obtain an aminated product of the modified epoxy resin.

<組成物構成成分:3価のBiイオン>
本発明でいうBiイオンとは、組成物中で固形化せず、完全に溶解状態になっているBi成分のことを指し、具体的には後述するアミノポリカルボン酸やポリマー中の窒素含有基によってキレートを構成し、安定的に水溶化された状態であることを意味している。
<Composition component: Trivalent Bi ion>
Bi ion in the present invention refers to a Bi component that is not solidified in the composition and is in a completely dissolved state. Specifically, the nitrogen-containing group in the aminopolycarboxylic acid or polymer described later is used. This means that the chelate is constituted by a water-soluble state stably.

<組成物構成成分:アミノポリカルボン酸>
アミノポリカルボン酸とは、分子中にアミノ基と複数のカルボキシル基を有するキレート剤の総称であり、具体的にはEDTA(エチレンジアミン四酢酸)、HEDTA(ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸)、NTA(ニトリロ三酢酸)、DTPA(ジエチレントリアミン五酢酸)、TTHA(トリエチレンテトラミン六酢酸)等が該当するが、Biイオンとのキレート安定度の観点からEDTA、HEDTA、NTAがより好ましい。
<Composition component: Aminopolycarboxylic acid>
Aminopolycarboxylic acid is a generic term for chelating agents having an amino group and a plurality of carboxyl groups in the molecule. Specifically, EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid), HEDTA (hydroxyethylethylenediaminetriacetic acid), NTA (nitrilotrimethyl). Acetic acid), DTPA (diethylenetriaminepentaacetic acid), TTHA (triethylenetetraminehexaacetic acid) and the like are applicable, and EDTA, HEDTA, and NTA are more preferable from the viewpoint of chelate stability with Bi ions.

<組成物構成成分:他の成分>
本発明の組成物には、更に必要に応じて顔料、触媒、有機溶剤、顔料分散剤、界面活性剤等、塗料分野で通常使用されている添加剤を適用することもできる。顔料としては、チタン白、カーボンブラック等の着色顔料、クレー、タルク、バリタ等の体質顔料、トリポリリン酸アルミニウム、リン酸亜鉛等の防錆顔料、ジブチル錫オキサイド、ジオクチル錫オキサイド等の有機錫化合物、ジブチル錫ラウレート、ジブチル錫ジベンゾエート等のジアルキル錫の脂肪酸もしくは芳香族カルボン酸塩などの錫化合物が挙げられる。また、後で詳述するように水系樹脂の析出を促進させる観点から、Alイオンを添加してもよい(特にノニオン系樹脂の場合には必須)。更には、本発明の組成物の中には、Biイオン、Alイオンの他に、Feイオン、Znイオン、Ceイオン等の金属イオンを含有しても、本発明の効果を損なうものではない。むしろ、これらの金属イオンには、Alイオンほどではないものの、水系樹脂の析出を促進させる作用を有する。尚、Feイオンは2価よりも3価がより好ましい。
<Composition component: Other ingredients>
In the composition of the present invention, additives usually used in the paint field such as a pigment, a catalyst, an organic solvent, a pigment dispersant, and a surfactant can be further applied as necessary. Examples of pigments include colored pigments such as titanium white and carbon black, extender pigments such as clay, talc and barita, rust preventive pigments such as aluminum tripolyphosphate and zinc phosphate, organic tin compounds such as dibutyltin oxide and dioctyltin oxide, Examples thereof include dialkyltin fatty acids such as dibutyltin laurate and dibutyltin dibenzoate, and tin compounds such as aromatic carboxylates. Further, as described later in detail, Al ions may be added from the viewpoint of promoting the precipitation of the aqueous resin (especially in the case of a nonionic resin). Furthermore, even if the composition of the present invention contains metal ions such as Fe ions, Zn ions, and Ce ions in addition to Bi ions and Al ions, the effects of the present invention are not impaired. Rather, these metal ions have the effect of promoting the precipitation of the aqueous resin, although not as much as the Al ions. The Fe ion is more preferably trivalent than divalent.

<組成物構成成分:液体媒体>
本発明に係る金属表面処理用組成物の液体媒体としては、水性媒体が好適であり、水がより好適である。尚、液体媒体が水である場合、液体媒体として水以外の他の水系溶媒(例えば、水溶性のアルコール類)を含有していてもよい。
<Composition component: Liquid medium>
As the liquid medium of the metal surface treatment composition according to the present invention, an aqueous medium is preferable, and water is more preferable. When the liquid medium is water, the liquid medium may contain an aqueous solvent other than water (for example, water-soluble alcohols).

<組成物の組成>
次に、本発明に係る金属表面処理用組成物の組成について説明することとする。
<Composition of composition>
Next, the composition of the metal surface treatment composition according to the present invention will be described.

(水系樹脂)
まず、本発明に係る金属表面処理用組成物は、組成物の全重量を基準として水系樹脂を5〜30重量%含み、好適には10〜25重量%、より好適には10〜20重量%含む。ここで、全水系樹脂における式(1)で示されるノニオン性及び/又はカチオン性樹脂の比率(重量比)は、好適には30〜100%であり、より好適には70〜100%である。式(1)で示される樹脂の割合は、少ないほどキレート能が低下し、Biの安定性に寄与できないこととなる。また、全水系樹脂含有量が低過ぎると皮膜析出量が不足し、含有量が高過ぎると経済的に不利である。
(Water-based resin)
First, the metal surface treatment composition according to the present invention contains 5 to 30% by weight of an aqueous resin, preferably 10 to 25% by weight, more preferably 10 to 20% by weight, based on the total weight of the composition. Including. Here, the ratio (weight ratio) of the nonionic and / or cationic resin represented by the formula (1) in the total water-based resin is preferably 30 to 100%, and more preferably 70 to 100%. . The smaller the ratio of the resin represented by the formula (1), the lower the chelating ability, and it cannot contribute to the stability of Bi. Further, if the total water-based resin content is too low, the amount of film deposition is insufficient, and if the content is too high, it is economically disadvantageous.

ここで、本発明に係る金属表面処理用組成物中での、式(1)で示される前記窒素含有基のモル濃度は、3価のBiイオンに対して、0.1〜200倍、0.5〜100倍であることがより好適であり、1.0〜50倍であることが更に好適である。モル濃度が低いほどキレート能が低下し、Biの安定性に寄与できない。モル濃度が高いほど、経済的に不利である。   Here, the molar concentration of the nitrogen-containing group represented by the formula (1) in the metal surface treatment composition according to the present invention is 0.1 to 200 times the trivalent Bi ion, 0 More preferably, it is 5 to 100 times, and more preferably 1.0 to 50 times. The lower the molar concentration, the lower the chelating ability and cannot contribute to the stability of Bi. The higher the molar concentration, the less economical it is.

(3価のBiイオン)
次に、本発明に係る金属表面処理用組成物は、3価のBiイオンを100〜5000ppm含有する。500〜4000ppmが更に好ましく、1000〜3000ppmが最も好ましい。Biイオン濃度が低過ぎる場合、耐食性向上に必要な充分なBi付着量が得られず、高過ぎると組成物の電気伝導度が高くなり過ぎ、複雑な形状を有する金属材料への皮膜の付き廻り性が劣化すると共に、Bi付着量過多となり皮膜密着性を損なう恐れがある。組成物中のBiイオン濃度は、超遠心機により組成物を固液分離し、液相を高周波誘導結合プラズマ発光分光分析(ICP)もしくは原子吸光分光分析(AA)を用いて定量することができる。
(Trivalent Bi ion)
Next, the metal surface treatment composition according to the present invention contains 100 to 5000 ppm of trivalent Bi ions. 500 to 4000 ppm is more preferable, and 1000 to 3000 ppm is most preferable. If the Bi ion concentration is too low, a sufficient amount of Bi adhesion necessary for improving the corrosion resistance cannot be obtained. If the Bi ion concentration is too high, the electrical conductivity of the composition becomes too high, and the coating on the metal material having a complicated shape is increased. As a result, the Bi adhesion amount becomes excessive and the film adhesion may be impaired. The Bi ion concentration in the composition can be determined by solid-liquid separation of the composition using an ultracentrifuge, and the liquid phase can be quantified using high frequency inductively coupled plasma emission spectrometry (ICP) or atomic absorption spectrometry (AA). .

(アミノポリカルボン酸)
本発明に係る金属表面処理用組成物は、Biイオンに対して0.1〜5倍モル濃度でアミノポリカルボン酸を含有する。0.1〜4倍モル濃度が更に好ましく、0.1〜3倍モル濃度であることが最も好ましい。Biイオンに対する濃度比率が低過ぎるとBiイオンが組成物中で加水分解し、酸化物となってしまうため、有効なBiイオン濃度が低下し、結果として充分なBi付着量が得られなくなる。高過ぎると逆にBiイオンが安定化し過ぎ、やはり充分なBi付着量が得られなくなる。後述のように、過剰なアミノポリカルボン酸はカチオン性樹脂のゲル化を招くこともあり、また、電解時に塗膜中に取り込まれることにより、塗膜外観の低下を招く。
(Aminopolycarboxylic acid)
The metal surface treatment composition according to the present invention contains aminopolycarboxylic acid at a molar concentration of 0.1 to 5 times with respect to Bi ions. 0.1-4 times molar concentration is still more preferable, and it is most preferable that it is 0.1-3 times molar concentration. If the concentration ratio with respect to Bi ions is too low, Bi ions are hydrolyzed in the composition and become oxides, so that the effective Bi ion concentration is lowered, and as a result, a sufficient amount of Bi deposition cannot be obtained. On the other hand, if it is too high, Bi ions will be overstabilized and a sufficient amount of Bi will not be obtained. As will be described later, the excessive aminopolycarboxylic acid may cause gelation of the cationic resin, and is incorporated into the coating film during electrolysis, thereby deteriorating the appearance of the coating film.

(Alイオン)
ここで、本発明に係る組成物はアミノポリカルボン酸を含有するが、特にカチオン性の樹脂と組み合わせた場合、過剰なアミノポリカルボン酸の存在により、ときとしてカチオン性樹脂のゲル化を招くことがある。このような場合には、カチオン性樹脂のカチオン基の量を減らすか或いはノニオン性の樹脂とする(或いは、カチオン性樹脂とノニオン性樹脂とを混合し、全体的なカチオン基量を相対的に減少させる)のが好適である。ところで、この場合、pHの上昇によっても樹脂があまり析出しないという別の問題を生じることがある。ここで、当該問題は、Alイオンを含有させることにより解消することが可能となる。この際、Alイオンを20〜500ppm含有することが好ましい。50〜400ppmが更に好ましく、100〜300ppmが最も好ましい。下限を下回るとAlイオンの塗膜析出向上効果が不充分となり、上限を上回ると組成物の電気伝導度が過剰となり、かえって付き廻り性を低下させる。
(Al ion)
Here, the composition according to the present invention contains an aminopolycarboxylic acid, but particularly when combined with a cationic resin, the presence of excess aminopolycarboxylic acid sometimes causes gelation of the cationic resin. There is. In such a case, the amount of the cation group of the cationic resin is reduced or a nonionic resin is used (or the cationic resin and the nonionic resin are mixed, and the total amount of cation groups is relatively reduced. (Decrease) is preferred. By the way, in this case, another problem that the resin does not precipitate so much even when the pH is increased may occur. Here, the problem can be solved by including Al ions. At this time, it is preferable to contain 20 to 500 ppm of Al ions. 50 to 400 ppm is more preferable, and 100 to 300 ppm is most preferable. If the lower limit is not reached, the effect of improving the coating deposition of Al ions becomes insufficient, and if the upper limit is exceeded, the electrical conductivity of the composition becomes excessive, and the throwing power is reduced.

ここで、前述したAlイオンの作用機序は以下の通りである。つまり、イオン状のAlがカソード電解による金属表面pH上昇により微細な水酸化物コロイドになり、それがpH9前後でゼータ電荷を完全に失い急激に凝集を始める際、周りの樹脂をも巻き込んで析出するものと推定される。   Here, the mechanism of action of the Al ions described above is as follows. In other words, ionic Al becomes a fine hydroxide colloid due to the increase in pH of the metal surface due to cathode electrolysis, and when it completely loses zeta charge at around pH 9 and begins to agglomerate rapidly, the surrounding resin is also involved and precipitates. Presumed to be.

カソード電解によってAlイオンから水酸化物コロイドの電荷の消失にいたる一連の反応は瞬時に完了する必要がある。あらかじめ水酸化物になっていては、経時で凝集が始まってしまい、pH9前後での凝集能力が極端に減退する。よって、当該態様におけるAl成分は、組成物中ではあくまでイオンでいなければならないのである。   A series of reactions from cathodic electrolysis to disappearance of the charge of the hydroxide colloid must be completed instantaneously. If it has become a hydroxide in advance, aggregation starts over time, and the aggregation ability around pH 9 is extremely reduced. Therefore, the Al component in this embodiment must be in the form of ions in the composition.

また、金属イオンは通常キレート剤の存在によって安定化されるが、Alイオンの場合は、pH上昇に伴う水酸化物コロイドの生成を阻止する程の安定度を有するキレート剤は無い又は稀である。少なくとも、電着塗料組成物に通常配合されている、酢酸、蟻酸、スルファミン酸、乳酸等の有機酸及びアミノポリカルボン酸には、Alイオンを安定化させるほどのキレート能力はない。   In addition, metal ions are usually stabilized by the presence of a chelating agent, but in the case of Al ions, there is no or rare chelating agent that is stable enough to prevent the formation of hydroxide colloid accompanying pH increase. . At least organic acids such as acetic acid, formic acid, sulfamic acid, and lactic acid, and aminopolycarboxylic acids that are usually blended in electrodeposition coating compositions do not have a chelating ability to stabilize Al ions.

AlイオンはAl化合物を用いて添加することができる。Al化合物は特に限定されないが、硝酸塩、硫酸塩と言った無機酸塩又は乳酸塩、酢酸塩と言った有機酸塩の形で添加することが可能である。   Al ions can be added using an Al compound. The Al compound is not particularly limited, but can be added in the form of an inorganic acid salt such as nitrate or sulfate, or an organic acid salt such as lactate or acetate.

更に、Alイオンを前述の範囲で含有することに加え、当該態様に係る組成物のpHをAlイオン濃度をA[ppm]としたとき次の計算式を満足するようにすることが好ましい。
3.5≦pH≦−Log((A×1.93×10−151/3
下記式であることが更に好ましい。
3.6≦pH≦−Log((A×1.93×10−151/3
下記式であることが最も好ましい。
3.7≦pH≦−Log((A×1.93×10−151/3
pHが下限を下回ると、析出効率が低下し付き廻り性も低下していく。pHが上限を上回ると、Alイオンが加水分解を起こしてしまうため、好ましくない。
Furthermore, in addition to containing Al ions in the above-mentioned range, it is preferable to satisfy the following calculation formula when the pH of the composition according to this embodiment is defined as A [ppm] Al ion concentration.
3.5 ≦ pH ≦ −Log ((A × 1.93 × 10 −15 ) 1/3 )
The following formula is more preferable.
3.6 ≦ pH ≦ −Log ((A × 1.93 × 10 −15 ) 1/3 )
The following formula is most preferable.
3.7 ≦ pH ≦ −Log ((A × 1.93 × 10 −15 ) 1/3 )
When the pH is lower than the lower limit, the deposition efficiency is lowered and the throwing power is also lowered. When the pH exceeds the upper limit, Al ions cause hydrolysis, which is not preferable.

−Log((A×1.93×10−151/3)の項は、25℃における水酸化Alの溶解度積:1.92×10−32から求められる。つまり、このpH以上になるとAlイオンは水酸化物として沈殿析出してしまい、もはやイオンではいられなくなる。ここで、25℃は、組成物の保存時及び使用時の典型的な温度である。 The term -Log ((A × 1.93 × 10 −15 ) 1/3 ) is obtained from the solubility product of Al hydroxide at 25 ° C .: 1.92 × 10 −32 . That is, when the pH is exceeded, Al ions precipitate as hydroxides and can no longer be ions. Here, 25 ° C. is a typical temperature during storage and use of the composition.

また、本発明の組成物の中には、Biイオン、Alイオンの他に、Feイオン、Znイオン、Ceイオン等の金属イオンを含有しても、本発明の効果を損なうものではない。むしろ、これらの金属イオンには、Alイオンほどではないものの、水系樹脂の析出を促進させる作用を有する。なお、Feイオンは2価よりも3価がより好ましい。   Further, the effects of the present invention are not impaired even if the composition of the present invention contains metal ions such as Fe ions, Zn ions, and Ce ions in addition to Bi ions and Al ions. Rather, these metal ions have the effect of promoting the precipitation of the aqueous resin, although not as much as the Al ions. The Fe ion is more preferably trivalent than divalent.

参考のため、Alイオン濃度及びpHの適正範囲を第2図に示す。   For reference, the appropriate range of Al ion concentration and pH is shown in FIG.

<金属表面処理用組成物の物性>
(pH)
本発明に係る金属表面処理用組成物のpHは特に制限されるものではないが、通常2.0〜7.0、好ましくは3.0〜6.5の範囲に調整して使用することができる。
<Physical properties of metal surface treatment composition>
(PH)
The pH of the metal surface treatment composition according to the present invention is not particularly limited, but is usually adjusted to a range of 2.0 to 7.0, preferably 3.0 to 6.5. it can.

(温度)
本発明に係る金属表面処理用組成物の温度についても特に制約は無いが、電解処理によって皮膜を析出させる際は、通常15〜40℃、好ましくは20〜35℃の範囲内で使用することができる。
(temperature)
Although there is no restriction | limiting in particular also about the temperature of the metal surface treatment composition which concerns on this invention, When depositing a film | membrane by electrolytic treatment, it is normally used in 15-40 degreeC, Preferably it is used within the range of 20-35 degreeC. it can.

《金属表面処理用組成物の製造方法》
次に、本発明に係る金属表面処理用組成物の製造方法を説明することとする。尚、水系樹脂として変性エポキシ樹脂のアミノ化物を用いた場合を例に採り説明する。先ず、合成した変性エポキシ樹脂のアミノ化物に中和酸を添加し、撹拌混合した後、水で希釈し、所定濃度の樹脂エマルションを作製する。中和酸は、蟻酸、酢酸、乳酸、スルファミン酸などが用いられる。
<< Method for producing metal surface treatment composition >>
Next, a method for producing a metal surface treatment composition according to the present invention will be described. The case where an aminated product of a modified epoxy resin is used as the aqueous resin will be described as an example. First, a neutralized acid is added to the synthesized aminated product of the modified epoxy resin, mixed with stirring, and then diluted with water to prepare a resin emulsion having a predetermined concentration. As the neutralizing acid, formic acid, acetic acid, lactic acid, sulfamic acid and the like are used.

この際、中和酸を添加する前に硬化剤や硬化触媒、有機溶剤などを添加しておくことが好ましい。あらかじめ添加をすることで、均一なエマルションを得ることができる。   At this time, it is preferable to add a curing agent, a curing catalyst, an organic solvent, etc. before adding the neutralizing acid. By adding in advance, a uniform emulsion can be obtained.

硬化剤はブロックポリイソシアネートを用いることが一般的である。ブロックポリイソシアネートは、ポリイソシアネート化合物とイソシアネートブロック剤とのほぼ化学理論量での付加反応生成物である。ここで使用されるポリイソシアネート化合物としては、例えば、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、ジフェニルメタン−2,4'−ジイソシアネート、ジフェニルメタン−4,4'−ジイソシアネート(通常「MDI」と呼ばれる)、クルードMDI、ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、メチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートなどの芳香族、脂肪族又は脂環族のポリイソシアネート化合物;これらのポリイシアネート化合物の環化重合体、イソシアネートビゥレット体;これらのイソシアネート化合物の過剰量にエチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール、ヒマシ油などの低分子活性水素含有化合物を反応させて得られる末端イソシアネート含有化合物などを挙げることができる。これらはそれぞれ単独で又は2種以上組合わせて使用することができる。   As the curing agent, a block polyisocyanate is generally used. Block polyisocyanate is an addition reaction product of approximately the theoretical amount of a polyisocyanate compound and an isocyanate blocking agent. Examples of the polyisocyanate compound used here include tolylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, phenylene diisocyanate, diphenylmethane-2,4′-diisocyanate, diphenylmethane-4,4′-diisocyanate (usually referred to as “MDI”), Aromatic, aliphatic or alicyclic polyisocyanate compounds such as crude MDI, bis (isocyanate methyl) cyclohexane, tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, methylene diisocyanate, isophorone diisocyanate; cyclized polymers of these polyisocyanate compounds; Isocyanate biuret; ethylene glycol, propylene glycol, trimethylolpropane in excess of these isocyanate compounds Hexanetriol, and the like terminal isocyanate-containing compounds obtained by reacting a low molecular weight active hydrogen-containing compounds such as castor oil. These can be used alone or in combination of two or more.

一方、前記イソシアネートブロック剤は、ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基に付加してブロックするものであり、そして付加によって生成するブロックポリイソシアネート化合物は常温において安定であるが、塗膜の焼付け温度(通常約100〜約200℃)に加熱した際、ブロック剤が解離して遊離のイソシアネート基を再生しうるものであることが望ましい。   On the other hand, the isocyanate blocking agent is blocked by adding to the isocyanate group of the polyisocyanate compound, and the blocked polyisocyanate compound produced by the addition is stable at room temperature, but the baking temperature of the coating film (usually about 100). When heated to about 200 ° C., it is desirable that the blocking agent can be dissociated to regenerate free isocyanate groups.

このような要件を満たすブロック剤としては、例えば、ε−カプロラクタム、γ−ブチロラクタムなどのラクタム系化合物;メチルエチルケトオキシム、シクロヘキサノンオキシムなどのオキシム系化合物;フェノール、パラ−t−ブチルフェノール、クレゾールなどのフェノール系化合物;n−ブタノール、2−エチルヘキサノールなどの脂肪族アルコール類;フェニルカルビノール、メチルフェニルカルビノールなどの芳香族アルキルアルコール類;エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルなどのエーテルアルコール系化合物等を挙げることができる。これらのブロック剤はそれぞれ単独で又は2種以上組み合わせて使用することができる。また、ブロック剤の解離、硬化反応などを効率よく進め、また、意図する硬化反応物を生成させるために、あらかじめ、変性エポキシ樹脂の骨格にイソシアネート基の一部を付加し、かつ、残りのイソシアネート基をブロック剤でブロックする手法もとられる。   Examples of the blocking agent that satisfies such requirements include lactam compounds such as ε-caprolactam and γ-butyrolactam; oxime compounds such as methyl ethyl ketoxime and cyclohexanone oxime; phenols such as phenol, para-t-butylphenol, and cresol. Compounds; aliphatic alcohols such as n-butanol and 2-ethylhexanol; aromatic alkyl alcohols such as phenyl carbinol and methyl phenyl carbinol; ether alcohol compounds such as ethylene glycol monobutyl ether and diethylene glycol monoethyl ether Can be mentioned. These blocking agents can be used alone or in combination of two or more. In addition, in order to efficiently advance the dissociation and curing reaction of the blocking agent, and to generate the intended curing reaction product, a part of the isocyanate group is added to the modified epoxy resin skeleton in advance, and the remaining isocyanate A method of blocking a group with a blocking agent is used.

次に、得られたエマルションに対し、Biイオン水溶液を添加する。Biイオン水溶液は、所定濃度のポリアミノカルボン酸を水に溶解させ、そこに硝酸ビスマス5水和物を添加し、50〜70℃で溶解するまで撹拌することで得ることができる。   Next, a Bi ion aqueous solution is added to the obtained emulsion. The Bi ion aqueous solution can be obtained by dissolving a polyaminocarboxylic acid having a predetermined concentration in water, adding bismuth nitrate pentahydrate thereto, and stirring the mixture at 50 to 70 ° C. until dissolved.

通常は塗膜性能を向上させたり、着色のため、ここに顔料を添加する。顔料は分散樹脂を用い、あらかじめ分散体(ペースト)としたものを用いる。   Usually, a pigment is added here for improving the coating film performance or coloring. As the pigment, a dispersion resin is used, and a dispersion (paste) is used in advance.

これらを充分に撹拌したものが金属表面処理用組成物となる。   A product obtained by sufficiently stirring these is a metal surface treatment composition.

《金属表面処理用組成物の使用方法(用途)》
(適用対象)
本発明に係る金属表面処理用組成物は、各種金属を腐食から防止する目的で使用される。金属材料は、特に限定されるものではないが、冷延鋼板、熱延鋼板、鋳物材、鋼管等の鉄鋼材料、それらの鉄鋼材料の上に亜鉛系めっき処理及び/又はアルミニウム系めっきが施された材料、アルミニウム合金板、アルミニウム系鋳物材、マグネシウム合金版、マグネシウム系鋳物材等が挙げられる。特に形状が複雑な金属構成体、例えば、鉄系材料を主とする金属構成体である自動車車体、自動車部品、家電製品、建築材料等への使用に適している。
<< Usage method of metal surface treatment composition (application) >>
(Applicable)
The metal surface treatment composition according to the present invention is used for the purpose of preventing various metals from corrosion. The metal material is not particularly limited, but steel materials such as cold-rolled steel plates, hot-rolled steel plates, cast materials, steel pipes, etc., and zinc-based plating treatment and / or aluminum-based plating are performed on those steel materials. Materials, aluminum alloy plates, aluminum castings, magnesium alloy plates, magnesium castings, and the like. It is particularly suitable for use in metal structures having complicated shapes, for example, automobile bodies, automobile parts, home appliances, building materials, etc., which are metal structures mainly composed of iron-based materials.

(使用方法<金属表面処理方法>)
本発明に係る使用方法(金属表面処理方法)は、前述した金属表面処理用組成物を用い、材料を陰極とした電解処理工程にて金属材料表面に塗膜を析出させる工程を含む。より好適には、本発明に係る使用方法(金属表面処理方法)は、金属材料上に皮膜を析出させるべく、表面が清浄化された金属材料に対して電解処理を施す電解処理工程と、電解処理工程後に実行する水洗及び焼付け工程を含む。以下、本方法に特徴的な電解処理工程について詳述する。
(Usage method <metal surface treatment method>)
The usage method (metal surface treatment method) according to the present invention includes a step of depositing a coating film on the surface of a metal material in an electrolytic treatment step using the above-described metal surface treatment composition as a cathode. More preferably, the method of use (metal surface treatment method) according to the present invention comprises an electrolytic treatment step of performing electrolytic treatment on a metal material whose surface has been cleaned in order to deposit a film on the metal material; It includes a water washing and baking process performed after the treatment process. Hereinafter, the electrolytic treatment process characteristic of this method will be described in detail.

この電解処理工程(カソード電解)は、金属表面処理用組成物中に前記金属材料を浸漬させた状態で、電圧0〜15Vにて10〜120秒間電解する第一工程と、金属表面処理用組成物中に前記金属材料を浸漬させた状態で、電圧50〜300Vにて30〜300秒間電解する、前記第一工程の後に実施する第二工程とを含み、ここで、前記第二工程は、前記第一工程に引き続いて同一浴内で実施するか又は前記第一工程とは異なる別浴内で実施する。   The electrolytic treatment step (cathode electrolysis) includes a first step of electrolysis at a voltage of 0 to 15 V for 10 to 120 seconds in a state where the metal material is immersed in a metal surface treatment composition, and a metal surface treatment composition. A second step performed after the first step, in which the metal material is immersed in an object and electrolyzed at a voltage of 50 to 300 V for 30 to 300 seconds, wherein the second step includes: Following the first step, it is carried out in the same bath or in a different bath different from the first step.

ここで、第一工程は主としてBiを優先的に付着させるために行われる工程であり、第二工程は主として樹脂を優先的に析出させるために行われる工程である。充分な耐食性を得るためには、金属材料に直接接触しているBi、つまり金属材料と皮膜の界面に存在する界面Biの存在が必要であり、そのためには第一工程と第二工程の順番と条件が極めて重要となってくる。   Here, a 1st process is a process mainly performed in order to adhere Bi preferentially, and a 2nd process is a process mainly performed in order to precipitate resin preferentially. In order to obtain sufficient corrosion resistance, Bi that is in direct contact with the metal material, that is, the presence of the interface Bi that exists at the interface between the metal material and the film is necessary. For this purpose, the order of the first step and the second step is required. And conditions are extremely important.

第一工程の電圧は0〜15Vであり、10〜120秒間電解することが好ましい。電圧が下限を下回る場合、すなわち金属材料を陽極として電解した場合は、金属材料が組成物中に溶出してしまい、組成物の安定性を低下させるばかりか、耐食性の向上に必要な界面Biが充分付着しなくなる。上限を超える場合も、Biが金属表面に優先的に析出する前に樹脂析出が始まってしまうため、やはり充分な耐食性が得られなくなる。   The voltage of a 1st process is 0-15V, and it is preferable to electrolyze for 10 to 120 seconds. When the voltage is lower than the lower limit, that is, when electrolysis is performed using the metal material as an anode, the metal material is eluted in the composition, not only reducing the stability of the composition, but also the interface Bi necessary for improving the corrosion resistance. It will not adhere sufficiently. Even when the upper limit is exceeded, resin deposition starts before Bi is preferentially deposited on the metal surface, so that sufficient corrosion resistance cannot be obtained.

処理時間が下限を下回る場合も充分な界面Biが析出せず、上限を上回る場合は界面Biの付着量過多となり、皮膜の密着性が損なわれる場合がある。   Even when the treatment time is less than the lower limit, sufficient interface Bi is not deposited, and when the treatment time is more than the upper limit, the adhesion amount of the interface Bi becomes excessive, and the adhesion of the film may be impaired.

第二工程の電圧は50〜300Vであり、30〜300秒間電解することが好ましい。電圧が下限を下回る場合は、樹脂皮膜の析出量が不充分となり、上限を上回る場合は、樹脂皮膜の析出過多により経済的に不利であるばかりか、皮膜の仕上がり外観が損なわれる場合がある。   The voltage in the second step is 50 to 300 V, and electrolysis is preferably performed for 30 to 300 seconds. When the voltage is lower than the lower limit, the amount of the resin film deposited is insufficient. When the voltage is higher than the upper limit, the resin film is excessively deposited, which is economically disadvantageous, and the finished appearance of the film may be impaired.

第一工程に次いで第二工程に移行する際、電圧を瞬時に増加させる必要は無く、緩やかに増加させても本発明の効果を損なうものではない。   When shifting from the first step to the second step, there is no need to increase the voltage instantaneously, and even if it is gradually increased, the effect of the present invention is not impaired.

更に、本発明における二段階電解処理は同一槽で行う必要は必ずしもなく、それぞれ異なる槽で実行してもよい。二段階電解処理を二槽で行う場合、第一槽と第二槽とで第一行程、第二行程にあわせたBi濃度、樹脂濃度の調整が可能となり、コストメリットが図れる。例えば、第二槽のBi濃度を低下させることで、持ち出し液中に含まれるBi量を減らすことができ、コスト低減につなげられる。   Furthermore, the two-stage electrolytic treatment in the present invention is not necessarily performed in the same tank, and may be performed in different tanks. When the two-stage electrolytic treatment is performed in two tanks, it is possible to adjust the Bi concentration and the resin concentration in accordance with the first stroke and the second stroke in the first tank and the second tank, thereby achieving cost merit. For example, by reducing the Bi concentration in the second tank, the amount of Bi contained in the carry-out liquid can be reduced, leading to cost reduction.

《金属表面処理皮膜》
本発明に係る金属表面処理皮膜は、本発明の金属表面処理用組成物を用い、本発明の処理方法によって得られる。ここで、皮膜中に存在するBiは金属及び酸化物の形態で存在する。カソード電解によって析出するBiは、基本的に還元析出した金属Biであるが、その一部は特に皮膜の焼付け工程で酸化されて酸化物となる。また、第二工程において高電圧がかかった場合、皮膜表面のpH上昇により、アミノポリカルボン酸によるBiの安定化が不充分となるため、特に皮膜表面側では酸化Biとしても析出する。
<Metal surface treatment film>
The metal surface treatment film according to the present invention is obtained by the treatment method of the present invention using the metal surface treatment composition of the present invention. Here, Bi which exists in a film | membrane exists with the form of a metal and an oxide. Bi deposited by cathodic electrolysis is basically reduced Bi metal Bi, but a part of it is oxidized in particular in the coating baking process to become an oxide. In addition, when a high voltage is applied in the second step, Bi stabilization by the aminopolycarboxylic acid is insufficient due to an increase in pH on the surface of the film, so that it also precipitates as oxidized Bi especially on the film surface side.

Bi付着量は20〜500mg/m2が好ましく、30〜400mg/m2が更に好ましく、50〜300mg/m2が最も好ましい。Bi付着量が低過ぎると充分な耐食性が得られず、高過ぎるともはや耐食性の向上が望めないばかりか皮膜密着性を損なう場合もある。尚、Bi付着量は蛍光X線分光分析により定量可能である。尚、本特許請求の範囲及び本明細書における「金属Bi付着量」及び「酸化Bi付着量」は、当該蛍光X線分光分析で定量された値とする。尚、その他の形態として水酸化物の存在も否定できないが、当該測定方法で「金属Bi」又は「酸化Bi」として定量された場合には、その数値は「金属Bi付着量」又は「酸化Bi付着量」とすることとする。   The Bi adhesion amount is preferably 20 to 500 mg / m2, more preferably 30 to 400 mg / m2, and most preferably 50 to 300 mg / m2. If the amount of Bi deposited is too low, sufficient corrosion resistance cannot be obtained. If it is too high, improvement in corrosion resistance can no longer be expected, and film adhesion may be impaired. The amount of Bi attached can be determined by fluorescent X-ray spectroscopic analysis. The “metal Bi adhesion amount” and “oxidized Bi adhesion amount” in the claims and in the present specification are values determined by the fluorescent X-ray spectroscopic analysis. In addition, the presence of hydroxides cannot be denied as other forms, but when quantified as “metal Bi” or “oxidized Bi” by the measurement method, the numerical value is “metal Bi adhesion amount” or “oxidized Bi”. It shall be referred to as “attachment amount”.

得られる皮膜の全皮膜厚は5〜40μmが好ましく、5〜30μmが更に好ましく、7〜25μmが最も好ましい。薄過ぎると充分な耐食性が得られず、厚過ぎると経済的に不利なばかりか付き廻り性が低下する場合がある。皮膜厚は、素地金属が磁性金属であれば電磁誘導式膜厚計、素地金属が非磁性金属であれば渦電流式膜厚計により、測定可能である。   The total film thickness of the obtained film is preferably 5 to 40 μm, more preferably 5 to 30 μm, and most preferably 7 to 25 μm. If it is too thin, sufficient corrosion resistance cannot be obtained, and if it is too thick, not only is it economically disadvantageous, but the throwing power may be lowered. The film thickness can be measured by an electromagnetic induction type film thickness meter if the base metal is a magnetic metal, or by an eddy current film thickness meter if the base metal is a non-magnetic metal.

皮膜中のBiは、皮膜表面よりも素地金属側により多く存在する必要がある。具体的には、皮膜厚の中心から金属材料側のBi付着量:Bが、全Bi付着量:Aに対して55%以上(B/A≧55%)となるBi付着分布であることが好ましい。58%以上が更に好ましく、60%以上が最も好ましい。低過ぎると充分な耐食性が得られない。なお、90%を超えると皮膜表面側のBi濃度が極端に低下し、Biの持つ硬化触媒としての機能を失うので好ましくない。   Bi in the film needs to be present more on the base metal side than the film surface. Specifically, the Bi adhesion amount B on the metal material side from the center of the film thickness is a Bi adhesion distribution in which the total Bi adhesion amount: 55% or more (B / A ≧ 55%) with respect to A. preferable. It is more preferably 58% or more, and most preferably 60% or more. If it is too low, sufficient corrosion resistance cannot be obtained. Note that if it exceeds 90%, the Bi concentration on the surface side of the film is extremely lowered and the function of Bi as a curing catalyst is lost.

皮膜中のBi付着分布については、EPMAを用いて皮膜断面を線分析することにより測定可能である。同時に撮影した反射電子像によって素地金属と皮膜の界面及び皮膜表面の位置を特定し、EPMA線分析による皮膜中のBi強度の積分値:A及び皮膜厚の中心から素地金属側のみの積分値:Bを求め、B/Aを算出することができる。   The distribution of Bi adhesion in the film can be measured by line analysis of the film cross section using EPMA. The position of the base metal / film interface and the film surface is specified from the backscattered electron image taken at the same time, and the integrated value of Bi intensity in the film by EPMA line analysis: the integrated value of only the base metal side from the center of A and film thickness: B can be obtained and B / A can be calculated.

フェノール化合物(D)の合成
ビスフェノールA(和光純薬):264.8gをブチルセロソルブ(和光純薬):100gとエタノール(純正化学):100gの混合溶媒に完全に溶解させた後、ジエタノールアミン(和光純薬):121.8g、ホルムアルデヒド液(純正化学):96.8gを加え、75℃に加温した。75℃の条件下で4日間撹拌を行い、その後、エバポレーターにて溶剤を除去することでフェノール化合物(D1)を得た。NMR分析より、この時得られた化合物の構造は式3であることが確認できた。
(式7)
Synthesis of Phenol Compound (D) Bisphenol A (Wako Pure Chemical): 264.8 g was completely dissolved in a mixed solvent of butyl cellosolve (Wako Pure Chemical): 100 g and ethanol (Pure Chemical): 100 g, and then diethanolamine (Wako Pure) Drug): 121.8 g, formaldehyde solution (Pure Chemical): 96.8 g were added and heated to 75 ° C. Stirring was performed for 4 days at 75 ° C., and then the solvent was removed by an evaporator to obtain a phenol compound (D1). From the NMR analysis, it was confirmed that the structure of the compound obtained at this time was Formula 3.
(Formula 7)

ビスフェノールA(和光純薬):264.8gをブチルセロソルブ(和光純薬):100gとエタノール(純正化学):100gの混合溶媒に完全に溶解させた後、グリシン(東京化成):87.1g、ホルムアルデヒド液(純正化学):96.8gを加え、75℃に加温した。75℃の条件下で6日間撹拌を行い、その後、エバポレーターにて溶剤を除去することでフェノール化合物(D2)を得た。NMR分析より、この時得られた化合物の構造は式4であることが確認できた。
(式8)
Bisphenol A (Wako Pure Chemical Industries): 264.8 g was completely dissolved in a mixed solvent of butyl cellosolve (Wako Pure Chemical Industries): 100 g and ethanol (Pure Chemical): 100 g, and then glycine (Tokyo Kasei): 87.1 g, formaldehyde Liquid (Pure Chemical): 96.8 g was added and heated to 75 ° C. Stirring was performed at 75 ° C. for 6 days, and then the solvent was removed by an evaporator to obtain a phenol compound (D2). From the NMR analysis, it was confirmed that the structure of the compound obtained at this time was Formula 4.
(Formula 8)

ビスフェノールA(和光純薬):264.8gをブチルセロソルブ(和光純薬):100gとエタノール(純正化学):100gの混合溶媒に完全に溶解させた後、アセチルエチルアミン(東京化成):101.1g、ホルムアルデヒド液(純正化学):96.8gを加え、75℃に加温した。75℃の条件下で6日間撹拌を行い、その後、エバポレーターにて溶剤を除去することでフェノール化合物(D3)を得た。NMR分析より、この時得られた化合物の構造は式5であることが確認できた。
(式9)
Bisphenol A (Wako Pure Chemical Industries): 264.8 g was completely dissolved in a mixed solvent of butyl cellosolve (Wako Pure Chemical Industries): 100 g and ethanol (Pure Chemical): 100 g, then acetylethylamine (Tokyo Kasei): 101.1 g, Formaldehyde solution (Pure Chemical): 96.8 g was added and heated to 75 ° C. Stirring was performed for 6 days at 75 ° C., and then the solvent was removed by an evaporator to obtain a phenol compound (D3). From the NMR analysis, it was confirmed that the structure of the compound obtained at this time was Formula 5.
(Formula 9)

ビスフェノールA(和光純薬):264.8gをブチルセロソルブ(和光純薬):100gとエタノール(純正化学):100gの混合溶媒に完全に溶解させた後、ジエチルアミン(東京化成):84.8g、ホルムアルデヒド液(純正化学):96.8gを加え、75℃に加温した。75℃の条件下で4日間撹拌を行い、その後、エバポレーターにて溶剤を除去することでフェノール化合物(D4)を得た。NMR分析より、この時得られた化合物の構造は式6であることが確認できた。
(式10)
Bisphenol A (Wako Pure Chemical Industries): 264.8 g was completely dissolved in a mixed solvent of butyl cellosolve (Wako Pure Chemical Industries): 100 g and ethanol (Pure Chemical): 100 g, then diethylamine (Tokyo Kasei): 84.8 g, formaldehyde Liquid (Pure Chemical): 96.8 g was added and heated to 75 ° C. Stirring was performed for 4 days at 75 ° C., and then the solvent was removed with an evaporator to obtain a phenol compound (D4). From the NMR analysis, it was confirmed that the structure of the compound obtained at this time was Formula 6.
(Formula 10)

ビスフェノールA(和光純薬):264.8gをブチルセロソルブ(和光純薬):100gとエタノール(純正化学):100gの混合溶媒に完全に溶解させた後、エチルアミン(メタノール溶液)(東京化成):149.4g、ホルムアルデヒド液(純正化学):96.8gを加え、75℃に加温した。75℃の条件下で6日間撹拌を行い、その後、エバポレーターにて溶剤を除去することでフェノール化合物(D5)を得た。NMR分析より、この時得られた化合物の構造は式7であることが確認できた。
(式11)
Bisphenol A (Wako Pure Chemical Industries): 264.8 g was completely dissolved in a mixed solvent of butyl cellosolve (Wako Pure Chemical Industries): 100 g and ethanol (Pure Chemical): 100 g, and then ethylamine (methanol solution) (Tokyo Kasei): 149 .4 g, formaldehyde solution (Pure Chemical): 96.8 g was added and heated to 75 ° C. Stirring was performed for 6 days at 75 ° C., and then the solvent was removed by an evaporator to obtain a phenol compound (D5). From the NMR analysis, it was confirmed that the structure of the compound obtained at this time was Formula 7.
(Formula 11)

ビスフェノールA(和光純薬):264.8gをブチルセロソルブ(和光純薬):100gとエタノール(純正化学):100gの混合溶媒に完全に溶解させた後、アンモニア(エタノール溶液)(東京化成):580.0g、ホルムアルデヒド液(純正化学):96.8gを加え、75℃に加温した。75℃の条件下で6日間撹拌を行い、その後、エバポレーターにて溶剤を除去することでフェノール化合物(D6)を得た。NMR分析より、この時得られた化合物の構造は式8であることが確認できた。
(式12)
Bisphenol A (Wako Pure Chemical Industries): 264.8 g was completely dissolved in a mixed solvent of butyl cellosolve (Wako Pure Chemical Industries): 100 g and ethanol (Pure Chemical): 100 g, then ammonia (ethanol solution) (Tokyo Kasei): 580 0.0 g, formaldehyde solution (Pure Chemical): 96.8 g was added and heated to 75 ° C. Stirring was performed for 6 days at 75 ° C., and then the solvent was removed with an evaporator to obtain a phenol compound (D6). From the NMR analysis, it was confirmed that the structure of the compound obtained at this time was Formula 8.
(Formula 12)

Biイオンキレート能の確認
Biイオン水溶液(B2、下記参照):100gにあらかじめエタノール50gに溶解させたフェノール化合物(D1):1.7gを加え、60℃に加温しながら撹拌を行った。得られた溶液について、液体クロマトグラフィー質量分析法を用いることで、フェノール化合物(D1)はBiをキレートしていることが確認できた。なお、この場合フェノール化合物(D1)はBiの1.0倍モル濃度となる。
Confirmation of Bi ion chelating ability Bi ion aqueous solution (B2, see below): To 100 g, 1.7 g of phenol compound (D1) previously dissolved in 50 g of ethanol was added and stirred while heating to 60 ° C. About the obtained solution, it has confirmed that the phenolic compound (D1) was chelating Bi by using a liquid chromatography mass spectrometry. In this case, the phenol compound (D1) has a molar concentration of 1.0 times that of Bi.

Biイオン水溶液(B2、下記参照):100gにあらかじめエタノール50gに溶解させたビスフェノールAの溶媒溶液:1.1gを加え、60℃に加温しながら撹拌を行った。得られた溶液について、液体クロマトグラフィー質量分析法を用いることで、ビスフェノールAはBiをキレートしていないことが確認できた。なお、この場合ビスフェノールAはBiの1.0倍モル濃度となる。   Bi ion aqueous solution (B2, see below): A solvent solution of 1.1 g of bisphenol A dissolved in 50 g of ethanol in advance was added to 100 g, and the mixture was stirred while heating to 60 ° C. By using liquid chromatography mass spectrometry for the resulting solution, it was confirmed that bisphenol A did not chelate Bi. In this case, bisphenol A has a molar concentration of 1.0 times that of Bi.

Biイオン水溶液(B2、下記参照):100gにあらかじめエタノール50gに溶解させたフェノール化合物(D2):1.5gを加え、60℃に加温しながら撹拌を行った。得られた溶液について、液体クロマトグラフィー質量分析法を用いることで、フェノール化合物(D2)はBiをキレートしていることが確認できた。なお、この場合フェノール化合物(D2)はBiの1.0倍モル濃度となる。   Bi ion aqueous solution (B2, see below): 1.5 g of phenol compound (D2) previously dissolved in 50 g of ethanol was added to 100 g, and the mixture was stirred while heating to 60 ° C. About the obtained solution, it was able to confirm that the phenol compound (D2) was chelating Bi by using liquid chromatography mass spectrometry. In this case, the phenol compound (D2) has a molar concentration of 1.0 times that of Bi.

Biイオン水溶液(B2、下記参照):100gにあらかじめエタノール50gに溶解させたフェノール化合物(D3):1.6gを加え、60℃に加温しながら撹拌を行った。得られた溶液について、液体クロマトグラフィー質量分析法を用いることで、フェノール化合物(D3)はBiをキレートしていることが確認できた。なお、この場合フェノール化合物(D3)はBiの1.0倍モル濃度となる。   Bi ion aqueous solution (B2, see below): 100 g of phenol compound (D3) previously dissolved in 50 g of ethanol: 1.6 g was added, and the mixture was stirred while heating to 60 ° C. About the obtained solution, it was able to confirm that the phenol compound (D3) was chelating Bi by using a liquid chromatography mass spectrometry. In this case, the phenol compound (D3) has a molar concentration of 1.0 times that of Bi.

Biイオン水溶液(B2、下記参照):100gにあらかじめエタノール50gに溶解させたフェノール化合物(D4):1.5gを加え、60℃に加温しながら撹拌を行った。得られた溶液について、液体クロマトグラフィー質量分析法を用いることで、フェノール化合物(D4)はBiをキレートしていることが確認できた。なお、この場合フェノール化合物(D4)はBiの1.0倍モル濃度となる。   Bi ion aqueous solution (B2, see below): Phenol compound (D4) dissolved in ethanol 50 g in advance: 100 g was added to 100 g, followed by stirring while heating to 60 ° C. About the obtained solution, it was able to confirm that the phenol compound (D4) was chelating Bi by using a liquid chromatography mass spectrometry. In this case, the phenol compound (D4) has a molar concentration of 1.0 times that of Bi.

Biイオン水溶液(B2、下記参照):100gにあらかじめエタノール50gに溶解させたフェノール化合物(D5):1.4gを加え、60℃に加温しながら撹拌を行った。得られた溶液について、液体クロマトグラフィー質量分析法を用いることで、フェノール化合物(D5)はBiをキレートしていることが確認できた。なお、この場合フェノール化合物(D5)はBiの1.0倍モル濃度となる。   Bi ion aqueous solution (B2, see below): Phenol compound (D5): 1.4 g dissolved in ethanol 50 g in advance was added to 100 g, and the mixture was stirred while warming to 60 ° C. About the obtained solution, it was able to confirm that the phenol compound (D5) was chelating Bi by using a liquid chromatography mass spectrometry. In this case, the phenol compound (D5) has a molar concentration of 1.0 times that of Bi.

Biイオン水溶液(B2、下記参照):100gにあらかじめエタノール50gに溶解させたフェノール化合物(D6):1.2gを加え、60℃に加温しながら撹拌を行った。得られた溶液について、液体クロマトグラフィー質量分析法を用いることで、フェノール化合物(D6)はBiをキレートしていることが確認できた。なお、この場合フェノール化合物(D6)はBiの1.0倍モル濃度となる。   Bi ion aqueous solution (B2, see below): 1.2 g of phenol compound (D6) dissolved in 50 g of ethanol in advance was added to 100 g, and the mixture was stirred while heating to 60 ° C. About the obtained solution, it was able to confirm that the phenol compound (D6) was chelating Bi by using a liquid chromatography mass spectrometry. In this case, the phenol compound (D6) has a molar concentration of 1.0 times that of Bi.

ブロック化イソシアネートの作製
コスモネートM200(三井化学株式会社製):678.4gにメチルイソブチルケトン:115.6gを加え、70℃に昇温した後、ジエチレングリコールモノエチルエーテル:706.0gをゆっくり滴下し、滴下終了後、90℃に昇温した。90℃の条件下で12時間反応させ、ブロック化イソシアネートを得た。赤外吸収スペクトル測定を行ったところ、未反応のイソシアネート基由来の吸収が見られず、イソシアネートが完全にブロック化されたことが確認できた。
Preparation of blocked isocyanate Cosmonate M200 (manufactured by Mitsui Chemicals Co., Ltd.): 115.6 g of methyl isobutyl ketone was added to 678.4 g, the temperature was raised to 70 ° C., and then 706.0 g of diethylene glycol monoethyl ether was slowly added dropwise. After completion of the dropping, the temperature was raised to 90 ° C. The reaction was carried out at 90 ° C. for 12 hours to obtain a blocked isocyanate. When infrared absorption spectrum measurement was performed, absorption derived from unreacted isocyanate groups was not observed, and it was confirmed that the isocyanate was completely blocked.

水系樹脂エマルションの作製
製造例1
温度計、コンデンサ、攪拌機を備えた1000mlセパラブルフラスコにエポキシ樹脂・#828(ジャパンエポキシレジン株式会社製、エポキシ当量:180):114.0g、変性樹脂としてポリカプロラクトンジオール・プラクセル208(ダイセル化学株式会社製):41.5g、ビスフェノールA:45.6g、ジメチルベンジルアミン0.1gを加え、130℃でエポキシ当量1000になるまで反応を行った。反応終了後にブチルセロソルブ55.5gを加え、更にジエタノールアミン:12.6g、ジエチレントリアミンのケチミン化物:8.0gを加え、90℃で2時間反応を行った。ここにブロック化イソシアネート:105.5g、ジブチル錫ジアセテート:3.2g、酢酸5.4gを加え、均一になるまで撹拌を行った後、脱イオン水578.1gを強く撹拌しながら約1時間かけて滴下し、固形分濃度33%の水系樹脂エマルション(A1)を得た。
Production of water-based resin emulsion Production Example 1
Epoxy resin # 828 (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd., epoxy equivalent: 180): 114.0 g in a 1000 ml separable flask equipped with a thermometer, condenser, and stirrer, polycaprolactone diol Plaxel 208 (Daicel Chemical Co., Ltd.) as a modified resin 41.5 g, bisphenol A: 45.6 g, and 0.1 g of dimethylbenzylamine were added, and the reaction was performed at 130 ° C. until the epoxy equivalent was 1000. After completion of the reaction, 55.5 g of butyl cellosolve was added, and 12.6 g of diethanolamine and 8.0 g of diethylenetriamine ketimine were added, and the reaction was carried out at 90 ° C. for 2 hours. To this was added blocked isocyanate: 105.5 g, dibutyltin diacetate: 3.2 g, and acetic acid 5.4 g. After stirring until uniform, 578.1 g of deionized water was vigorously stirred for about 1 hour. To obtain an aqueous resin emulsion (A1) having a solid content concentration of 33%.

製造例2
製造例1において、ビスフェノールAの代わりに、ビスフェノールA:31.9g、フェノール化合物(D1):20.8gを使用し、同様な反応を行うことで、水系樹脂エマルション(A2)を得た。
Production Example 2
In Production Example 1, in place of bisphenol A, 31.9 g of bisphenol A and 20.8 g of phenol compound (D1) were used, and a similar reaction was performed to obtain an aqueous resin emulsion (A2).

製造例3
製造例1において、ビスフェノールAの代わりに、ビスフェノールA:13.7g、フェノール化合物(D1):48.4gを使用し、同様な反応を行うことで、水系樹脂エマルション(A3)を得た。
Production Example 3
In Production Example 1, instead of bisphenol A, 13.7 g of bisphenol A and 48.4 g of phenol compound (D1) were used, and a similar reaction was performed to obtain an aqueous resin emulsion (A3).

製造例4
同様に、ビスフェノールAの代わりに、ビスフェノールA:31.9g、D2:19.0gを使用し、同様な反応を行うことで、水系樹脂エマルション(A4)を得た。
Production Example 4
Similarly, bisphenol A: 31.9 g and D2: 19.0 g were used in place of bisphenol A, and a similar reaction was carried out to obtain an aqueous resin emulsion (A4).

製造例5
同様に、ビスフェノールAの代わりに、ビスフェノールA:31.9g、D3:19.7gを使用し、同様な反応を行うことで、水系樹脂エマルション(A5)を得た。
Production Example 5
Similarly, bisphenol A: 31.9 g and D3: 19.7 g were used in place of bisphenol A, and a similar reaction was carried out to obtain an aqueous resin emulsion (A5).

製造例6
同様に、ビスフェノールAの代わりに、ビスフェノールA:22.8g、D4:18.9gを使用し、同様な反応を行うことで、水系樹脂エマルション(A6)を得た。
Production Example 6
Similarly, bisphenol A: 22.8 g and D4: 18.9 g were used instead of bisphenol A, and a similar reaction was carried out to obtain an aqueous resin emulsion (A6).

製造例7
同様に、ビスフェノールAの代わりに、ビスフェノールA:22.8g、D5:17.2gを使用し、同様な反応を行うことで、水系樹脂エマルション(A7)を得た。
Production Example 7
Similarly, bisphenol A: 22.8 g and D5: 17.2 g were used in place of bisphenol A, and the same reaction was performed to obtain an aqueous resin emulsion (A7).

製造例8
同様に、ビスフェノールAの代わりに、ビスフェノールA:22.8g、D6:15.5gを使用し、同様な反応を行うことで、水系樹脂エマルション(A8)を得た。
Production Example 8
Similarly, bisphenol A: 22.8 g and D6: 15.5 g were used instead of bisphenol A, and a similar reaction was carried out to obtain an aqueous resin emulsion (A8).

製造例9
温度計、コンデンサ、攪拌機を備えた2000mlセパラブルフラスコにエポキシ樹脂・#828(ジャパンエポキシレジン株式会社製、エポキシ当量:180):114.0g、変性樹脂としてポリカプロラクトンジオール・プラクセル208(ダイセル化学株式会社製):41.5g、ビスフェノールA:31.9g、フェノール化合物(D1):20.8g、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物・ニューポールBPE−100(三洋化成工業株式会社製):100.2g、ジメチルベンジルアミン0.1gを加え、130℃でエポキシ当量1500になるまで反応を行い、反応終了後にブチルセロソルブ75.3gを加えた。ここにブロック化イソシアネート:143.4g、ジブチル錫ジアセテート:4.3gを加え、均一になるまで撹拌を行った後、脱イオン水792.9gを強く撹拌しながら約1時間かけて滴下し、固形分濃度33%の水系樹脂エマルション(A9)を得た。
Production Example 9
Epoxy resin # 828 (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd., epoxy equivalent: 180): 114.0 g in a 2000 ml separable flask equipped with a thermometer, condenser and stirrer, polycaprolactone diol Plaxel 208 (Daicel Chemical Co., Ltd.) 41.5 g, bisphenol A: 31.9 g, phenol compound (D1): 20.8 g, bisphenol A ethylene oxide adduct / New Pole BPE-100 (manufactured by Sanyo Chemical Industries): 100.2 g, 0.1 g of dimethylbenzylamine was added, and the reaction was carried out at 130 ° C. until the epoxy equivalent reached 1500. After the reaction, 75.3 g of butyl cellosolve was added. Blocked isocyanate: 143.4 g and dibutyltin diacetate: 4.3 g were added and stirred until uniform, and 792.9 g of deionized water was added dropwise over about 1 hour with vigorous stirring. An aqueous resin emulsion (A9) having a solid content concentration of 33% was obtained.

顔料ペーストの作製
60%の第四級塩化エポキシ樹脂8.3部に対し、精製クレー7.0部、カーボンブラック0.3部、リン酸亜鉛3.0部および脱イオン水を加え、ボールミルにて20時間分散し、固形分50重量%の顔料分散ペーストを得た。
Preparation of pigment paste To 8.3 parts of 60% quaternary chloroepoxy resin, 7.0 parts of purified clay, 0.3 parts of carbon black, 3.0 parts of zinc phosphate and deionized water were added to a ball mill. For 20 hours to obtain a pigment dispersion paste having a solid content of 50% by weight.

Biイオン液の作製
蒸留水:500gにHEDTA:13.3gを溶解させ、60℃に加温した後、硝酸ビスマス5水和物:23.2gを加えて固形分が完全に溶解するまで撹拌した。最終的に全量が1.0Lとなるように更に蒸留水を加え、Biイオン水溶液(B1)を作製した。なお、この場合HEDTAはBiの1.0倍モル濃度となる。
蒸留水:500gにHEDTA:6.65gを溶解させ、60℃に加温した後、硝酸ビスマス5水和物:23.2gを加えて撹拌した。最終的に全量が1.0Lとなるように更に蒸留水を加え、薄く濁ったBiイオン液(B2)を作製した。なお、この場合HEDTAはBiの0.5倍モル濃度となる。
蒸留水:500gにHEDTA:2.66gを溶解させ、60℃に加温した後、硝酸ビスマス5水和物:23.2gを加えて撹拌した。最終的に全量が1.0Lとなるように更に蒸留水を加え、濁ったBiイオン液(B3)を作製した。なお、この場合HEDTAはBiの0.2倍モル濃度となる。
蒸留水:500gにHEDTA:1.33gを溶解させ、60℃に加温した後、硝酸ビスマス5水和物:23.2gを加えて撹拌した。最終的に全量が1.0Lとなるように更に蒸留水を加え、濃く濁ったBiイオン液(B4)を作製した。なお、この場合HEDTAはBiの0.1倍モル濃度となる。
蒸留水:500gにEDTA:6.99gを溶解させ、60℃に加温した後、硝酸ビスマス5水和物:23.2gを加えて固形分が完全に溶解するまで撹拌した。最終的に全量が1.0Lとなるように更に蒸留水を加えBiイオン水溶液(B5)を作製した。なお、この場合、EDTAはBiの0.5倍モル濃度となる。
蒸留水:500gにNTA:45.8gを溶解させ、60℃に加温した後、硝酸ビスマス5水和物:23.2gを加えて固形分が完全に溶解するまで撹拌した。最終的に全量が1.0Lとなるように更に蒸留水を加えBiイオン水溶液(B6)を作製した。なお、この場合NTAはBiの5.0倍モル濃度となる。
Preparation of Bi ionic liquid Distilled water: HEDTA: 13.3 g was dissolved in 500 g, heated to 60 ° C., and then bismuth nitrate pentahydrate: 23.2 g was added to completely dissolve the solid content. Stir until Distilled water was further added so that the total amount was finally 1.0 L, and Bi ion aqueous solution (B1) was produced. In this case, HEDTA has a molar concentration of 1.0 times that of Bi.
Distilled water: 6.65 g of HEDTA was dissolved in 500 g and heated to 60 ° C., and then bismuth nitrate pentahydrate: 23.2 g was added and stirred. Distilled water was further added so that the total amount was finally 1.0 L, and a thin turbid Bi ionic liquid (B2) was produced. In this case, HEDTA is 0.5 times the molar concentration of Bi.
Distilled water: 2.66 g of HEDTA was dissolved in 500 g, heated to 60 ° C., bismuth nitrate pentahydrate: 23.2 g was added and stirred. Distilled water was further added so that the total amount became 1.0 L finally, and a cloudy Bi ionic liquid (B3) was produced. In this case, HEDTA has a molar concentration of 0.2 times that of Bi.
After dissolving 1.33 g of HEDTA in 500 g of distilled water and heating to 60 ° C., 23.2 g of bismuth nitrate pentahydrate was added and stirred. Distilled water was further added so that the total amount was finally 1.0 L, and a thick and turbid Bi ionic liquid (B4) was produced. In this case, HEDTA has a molar concentration of 0.1 times that of Bi.
EDTA: 6.99 g was dissolved in distilled water: 500 g, heated to 60 ° C., bismuth nitrate pentahydrate: 23.2 g was added, and the mixture was stirred until the solid content was completely dissolved. Distilled water was further added so that the total amount was finally 1.0 L, and Bi ion aqueous solution (B5) was produced. In this case, EDTA is 0.5 times the molar concentration of Bi.
Distilled water: NTA: 45.8 g was dissolved in 500 g, heated to 60 ° C., bismuth nitrate pentahydrate: 23.2 g was added, and the mixture was stirred until the solid content was completely dissolved. Distilled water was further added so that the total amount finally became 1.0 L, and Bi ion aqueous solution (B6) was produced. In this case, NTA has a molar concentration of 5.0 times that of Bi.

組成物の作製
第1表に示す組合せの固形分16.0重量%になる量の樹脂エマルジョンに無機固形分4.0重量%になる量の顔料分散ペースト及びBi添加剤を配合し、組成物を作製した。なお、それぞれの濃度は脱イオン水を用いて希釈し調整した。尚、実施例1〜11、比較例1、2については、いずれも処理液のpHは5であった。実施例12については、硝酸アルミニウム・9水和物と硝酸を用い、Al濃度:200ppm、pH4に調整を行った。
Preparation of composition A pigment dispersion paste and Bi additive in an amount of 4.0% by weight of an inorganic solid are blended in a resin emulsion in an amount of 16.0% by weight of the combination shown in Table 1, and a composition is prepared. Was made. Each concentration was adjusted by diluting with deionized water. In Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 and 2, the pH of the treatment liquid was 5. About Example 12, it adjusted to Al concentration: 200ppm and pH4 using the aluminum nitrate nonahydrate and nitric acid.

電解条件
電解工程(1)として8Vにて60秒間電解後、直ちに電解工程(2)として180Vにて180秒間電解処理を行った。
Electrolytic conditions After electrolysis at 8V for 60 seconds as an electrolytic step (1), an electrolytic treatment was immediately performed at 180V for 180 seconds as an electrolytic step (2).

試験板の作製
試験板として、冷延鋼板:SPCC(JIS3141)70×150×0.8mm(以下、SPCと略す)を用い、あらかじめその表面を日本パーカライジング社製強アルカリ脱脂剤「FC−E2001」を使用して、120秒間スプレー処理することにより脱脂処理した。脱脂処理後は30秒間スプレー水洗し、実施例及び比較例に示す組成物に浸漬させ、実施例及び比較例に示す電解条件にてカソード電解処理を実施した。電解終了後の試験板は直ちに脱イオン水にて30秒間スプレー水洗し、電気オーブン中で180℃にて20分間焼付けを行った。
As a test plate , a cold rolled steel plate: SPCC (JIS 3141) 70 × 150 × 0.8 mm (hereinafter abbreviated as SPC) is used, and its surface is preliminarily strong alkaline degreasing agent “FC-E2001” manufactured by Nihon Parkerizing Co., Ltd. Was degreased by spraying for 120 seconds. After the degreasing treatment, it was washed with spray water for 30 seconds, immersed in the compositions shown in Examples and Comparative Examples, and subjected to cathode electrolytic treatment under the electrolytic conditions shown in Examples and Comparative Examples. The test plate after completion of electrolysis was immediately rinsed with deionized water for 30 seconds and baked at 180 ° C. for 20 minutes in an electric oven.

皮膜特性の調査
試験板の上に析出した皮膜の皮膜特性を以下の方法で調査した。
皮膜厚測定:電磁誘導式膜厚計を用いて測定した。
Bi付着量:蛍光X線分光分析によって定量した。
Bi付着分布:試料断面をEPMAの線分析にて分析した。具体的方法は下記参照。
Investigation of film characteristics The film characteristics of the film deposited on the test plate were investigated by the following method.
Film thickness measurement: Measured using an electromagnetic induction film thickness meter.
Bi adhesion amount: quantified by fluorescent X-ray spectroscopic analysis.
Bi adhesion distribution: Sample cross section was analyzed by EPMA line analysis. See below for specific methods.

皮膜中のBi付着量分布測定は、EPMAを用いて分析した。皮膜処理後の金属材料を、埋め込み樹脂によって固定し、断面を研磨し、素地金属方向から析出皮膜表面方向にBiの線分析プロファイルを求めた。線分析プロファイルとは、マッピング分析データを基に、分析エリアの1次元方向に任意の幅で特性X線強度の平均値を算出したもので、幅を持った線分析と解することができる。測定条件は以下の通り。   Bi adhesion amount distribution measurement in the film was analyzed using EPMA. The metal material after the film treatment was fixed with an embedded resin, the cross section was polished, and a line analysis profile of Bi was obtained from the base metal direction to the deposited film surface direction. A line analysis profile is an average value of characteristic X-ray intensity calculated in an arbitrary width in the one-dimensional direction of an analysis area based on mapping analysis data, and can be interpreted as a line analysis having a width. The measurement conditions are as follows.

測定機器:島津製作所製EPMA−1610型
電子銃:CeB6カソード型
ビーム電流:50nA、ビーム電圧:15kV、ビーム径:1μmφ以下
積算回数:1回、1点あたりのサンプリング時間:100ms
分光結晶:PET(Bi Mα)
Measuring instrument: EPMA-1610 electron gun manufactured by Shimadzu Corporation: CeB6 cathode beam current: 50 nA, beam voltage: 15 kV, beam diameter: 1 μmφ or less Integration number: once, sampling time per point: 100 ms
Spectroscopic crystal: PET (Bi Mα)

同時に撮影した反射電子像によって素地金属と皮膜の界面及び皮膜表面の位置を特定し、皮膜中のBi強度の積分値:A及び皮膜厚の中心から素地金属側のみの積分値:Bを求め、B/Aを算出した。
なお、参考のため代表的なプロファイルとして実施例1で得られた皮膜の分析結果を第1図に示す。
The position of the interface between the base metal and the film and the surface of the film is identified from the backscattered electron image taken at the same time, and the integrated value of Bi intensity in the film: A and the integrated value only on the base metal side from the center of the film thickness: B are obtained, B / A was calculated.
For reference, FIG. 1 shows the analysis result of the film obtained in Example 1 as a representative profile.

耐食性試験方法および評価方法
カソード電解処理により作製された樹脂塗装板にクロスカットを施し、塩水噴霧試験(JIS−Z2371)を実施し、1500時間後のクロスカット部の片側最大膨れ幅を測定した。測定結果を基に、2mm未満:◎、2mm以上3mm未満:○、3mm以上4mm未満:△、4mm以上:×にて評価した。結果を第2表に示す。
Corrosion resistance test method and evaluation method A cross-cut was applied to a resin-coated plate produced by cathodic electrolysis, a salt spray test (JIS-Z2371) was performed, and the maximum swell width on one side of the cross-cut portion after 1500 hours was measured. Based on the measurement results, the evaluation was made with less than 2 mm: ◎, 2 mm or more and less than 3 mm: ○, 3 mm or more and less than 4 mm: Δ, 4 mm or more: x. The results are shown in Table 2.

外観性試験方法および評価方法
カソード電解処理により作製された樹脂塗装板の光沢度を測定した。
光沢計:日本電色工業株式会社製 VG2000
測定角度:60°
測定結果を基に、65以上:○、65未満:×にて評価した。結果を第2表に示す。
Appearance test method and evaluation method The glossiness of a resin-coated plate produced by cathodic electrolysis was measured.
Gloss meter: Nippon Denshoku Industries Co., Ltd. VG2000
Measurement angle: 60 °
Based on the measurement results, the evaluation was 65 or more: ○, less than 65: x. The results are shown in Table 2.

Claims (10)

水系樹脂を5〜30重量%、3価のBiイオンを100〜5000ppm及びBiイオンに対して0.1〜5倍モル濃度のアミノポリカルボン酸を含有し、
水系樹脂の少なくとも一部が、下記式(1):
{ここで、R1及びR2は、相互に独立して、−(R)m−X(ここで、Rは、炭素数1〜6のアルキレン基であり、mは1か0であり、Xは、水素、カルボキシル、ヒドロキシル又はアシルである}で示される、Biイオンとキレートを形成可能な窒素含有基をポリマー骨格中に有するノニオン性及び/又はカチオン性樹脂である
ことを特徴とする金属表面処理用組成物。
Containing 5 to 30 wt% of an aqueous resin, 100 to 5000 ppm of trivalent Bi ions, and 0.1 to 5 times the molar concentration of aminopolycarboxylic acid with respect to Bi ions,
At least a part of the water-based resin is represented by the following formula (1):
{Wherein R1 and R2 are independently of each other-(R) m-X (where R is an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, m is 1 or 0, and X is A metal surface treatment characterized by being a nonionic and / or cationic resin having a nitrogen-containing group capable of forming a chelate with Bi ions in the polymer skeleton, represented by hydrogen, carboxyl, hydroxyl or acyl} Composition.
式(1)において、R1及びR2は、相互に独立して、水素、アルキル、ヒドロキシアルキル、カルボキシアルキル又はアルキルカルボニルであり、ここで、アルキル、ヒドロキシアルキル、カルボキシアルキル及びアルキルカルボニルのアルキル部分は、炭素数1〜6の直鎖状、分岐鎖状又は環状である、請求項1記載の金属表面処理用組成物。   In formula (1), R1 and R2 are independently of each other hydrogen, alkyl, hydroxyalkyl, carboxyalkyl or alkylcarbonyl, wherein the alkyl portion of alkyl, hydroxyalkyl, carboxyalkyl and alkylcarbonyl is The composition for metal surface treatment according to claim 1, which is linear, branched or cyclic having 1 to 6 carbon atoms. 水系樹脂が、変性エポキシ樹脂である、請求項1又は2記載の金属表面処理用組成物。   The metal surface treatment composition according to claim 1 or 2, wherein the aqueous resin is a modified epoxy resin. 変性エポキシ樹脂が、ビスフェノールA型であり、前記窒素含有基が、前記変性エポキシ樹脂中のグリシジルエーテル部ではなくフェニレン基のベンゼン環部に直接結合している、請求項3記載の金属表面処理用組成物。   The metal surface treatment according to claim 3, wherein the modified epoxy resin is bisphenol A type, and the nitrogen-containing group is directly bonded to the benzene ring portion of the phenylene group instead of the glycidyl ether portion in the modified epoxy resin. Composition. ビスフェノールA型の変性エポキシ樹脂(A)が、原料として、変性樹脂(B)、エポキシ当量180〜2500のエポキシ樹脂(C)及び前記窒素含有基を有するフェノール化合物(D)を用い、或いは更に2級アミノ基含有化合物(F)及び/又はビスフェノールA(E)をも用い、これらを反応させることで得られる変性エポキシ樹脂のアミノ化物である、請求項4記載の金属表面処理用組成物。   The bisphenol A-type modified epoxy resin (A) uses, as raw materials, the modified resin (B), the epoxy resin (C) having an epoxy equivalent of 180 to 2500, and the phenol compound (D) having the nitrogen-containing group, or 2 The metal surface treatment composition according to claim 4, which is an aminated product of a modified epoxy resin obtained by reacting a secondary amino group-containing compound (F) and / or bisphenol A (E). 化合物(D)が、下記式(2):
(式2)
(式中、R3は、前記窒素含有基又は水素原子であり、R3の少なくとも1個は前記窒素含有基であり;R4は、相互に独立して水素又は炭素数1〜2のアルキル基である)で示されるアミン付加フェノール化合物である、請求項5記載の金属表面処理用組成物。
Compound (D) is represented by the following formula (2):
(Formula 2)
(Wherein R3 is the nitrogen-containing group or hydrogen atom, at least one of R3 is the nitrogen-containing group; R4 is independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 2 carbon atoms. The composition for metal surface treatment of Claim 5 which is an amine addition phenol compound shown by this.
3価のBiイオンに対して、前記窒素含有基のモル濃度が0.1〜200倍である、請求項1〜6のいずれか一項記載の金属表面処理用組成物。   The composition for metal surface treatment as described in any one of Claims 1-6 whose molar concentration of the said nitrogen-containing group is 0.1-200 times with respect to trivalent Bi ion. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の組成物を用い、材料を陰極とした電解処理工程にて金属材料表面に塗膜を析出させる工程を含む、金属表面処理方法。   The metal surface treatment method including the process of depositing a coating film on the metal material surface in the electrolytic treatment process which used the composition as described in any one of Claims 1-7 for the material as a cathode. 表面が清浄化された金属材料に対して電解処理を施す電解処理工程と、電解処理工程後に実行する水洗及び焼付け工程を含む、金属材料上に皮膜を析出させる金属表面処理方法において、
前記電解処理工程は、
請求項1〜7のいずれか一項記載の組成物中に前記金属材料を浸漬させた状態で、電圧0〜15Vにて10〜120秒間電解する第一工程と、
請求項1〜7のいずれか一項記載の組成物中に前記金属材料を浸漬させた状態で、電圧50〜300Vにて30〜300秒間電解する、前記第一工程の後に実施する第二工程と
を含み、ここで、前記第二工程は、前記第一工程に引き続いて同一浴内で実施するか又は前記第一工程とは異なる別浴内で実施することを特徴とする方法。
In a metal surface treatment method for depositing a film on a metal material, including an electrolytic treatment step of performing electrolytic treatment on a metal material whose surface has been cleaned, and a water washing and baking step performed after the electrolytic treatment step,
The electrolytic treatment step is
A first step of electrolysis for 10 to 120 seconds at a voltage of 0 to 15 V, with the metal material immersed in the composition according to any one of claims 1 to 7;
The 2nd process implemented after the said 1st process electrolyzed at the voltage of 50-300V for 30-300 seconds in the state where the metal material was immersed in the composition according to any one of claims 1 to 7. Wherein the second step is carried out in the same bath subsequent to the first step or in a separate bath different from the first step.
請求項8又は9記載の方法によって形成される、金属Bi及び酸化BiがBiとして20〜500mg/m2付着し、全皮膜厚が5〜40μmであり、かつ皮膜厚の中心から金属材料側のBi付着量(G)が、全Bi付着量(H)に対して55%以上(G/H≧55%)となるBi付着分布であることを特徴とする金属表面処理皮膜。   Metal Bi and oxidized Bi formed by the method according to claim 8 or 9 are deposited as Bi in an amount of 20 to 500 mg / m 2, the total film thickness is 5 to 40 μm, and Bi on the metal material side from the center of the film thickness A metal surface treatment film characterized in that the adhesion amount (G) is a Bi adhesion distribution that is 55% or more (G / H ≧ 55%) with respect to the total Bi adhesion amount (H).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5718753B2 (en) * 2011-07-19 2015-05-13 日本パーカライジング株式会社 Aqueous composition for metal surface treatment, metal surface treatment method using the same, method for producing metal material with film, and metal surface treatment film using these
JP5996338B2 (en) * 2011-09-07 2016-09-21 日本ペイント・オートモーティブコーティングス株式会社 Electrodeposition coating composition
US10435805B2 (en) 2013-11-18 2019-10-08 Basf Coatings Gmbh Two-stage method for dip-coating electrically conductive substrates using a Bi (III)-containing composition
MX2016006412A (en) 2013-11-18 2016-12-09 Basf Coatings Gmbh Aqueous coating composition for the dipcoating of electrically conductive substrates containing bismuth in dissolved form.
CA2925359A1 (en) * 2013-11-18 2015-05-21 Basf Coatings Gmbh Aqueous dip-coating composition for electroconductive substrates, comprising both dissolved and undissolved bismuth
JP6285045B2 (en) 2013-11-19 2018-02-28 ビーエーエスエフ コーティングス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングBASF Coatings GmbH Aqueous dip coating composition for conductive substrates containing magnesium oxide
US20160297976A1 (en) 2013-11-19 2016-10-13 Basf Coatings Gmbh Aqueous dip-coating composition for electroconductive substrates, comprising aluminum oxide
WO2015086042A1 (en) 2013-12-10 2015-06-18 Basf Coatings Gmbh Aqueous coating composition for dip coating of electrically conductive substrates containing bismuth and a phosphorus-containing amine-blocked compound
WO2017187900A1 (en) * 2016-04-25 2017-11-02 日東化成株式会社 Electrodeposition coating composition and method for producing same
MX2021012611A (en) 2019-04-15 2021-11-12 Basf Coatings Gmbh Aqueous coating composition for dipcoating electrically conductive substrates containing bismuth and lithium.
MX2022009046A (en) 2020-01-24 2022-08-11 Basf Coatings Gmbh Aqueous electrocoating materials comprising a silane-containing crosslinker.
JP6928727B1 (en) * 2021-01-15 2021-09-01 株式会社オリジン Primer paint composition

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6335784A (en) * 1986-07-31 1988-02-16 Nippon Kokan Kk <Nkk> Zinc or zinc alloy blackening solution and blackening method
DE4330002C1 (en) * 1993-09-04 1995-03-23 Herberts Gmbh Process for the coating of metallic substrates and application of the process
JP3874386B2 (en) * 1997-07-29 2007-01-31 関西ペイント株式会社 Cationic electrodeposition coating composition
JP3910698B2 (en) * 1997-10-08 2007-04-25 関西ペイント株式会社 Cationic electrodeposition coating composition
JP2002285388A (en) * 2001-03-28 2002-10-03 Nippon Paint Co Ltd Method for forming multiply layered coating film
JP2002285391A (en) * 2001-03-28 2002-10-03 Nippon Paint Co Ltd Electrodeposition coating method
US6811667B2 (en) * 2002-03-04 2004-11-02 E. I. Du Pont De Nemours And Company Cathodic electrodeposition coating agents containing bismuth complexes, preparation and use thereof
US7351319B2 (en) * 2003-01-24 2008-04-01 E. I. Du Pont De Nemours & Co. Cathodic electrodeposition coating compositions containing bismuth compounds and dicarboxylic acids, production and use thereof
DE102005059314B4 (en) * 2005-12-09 2018-11-22 Henkel Ag & Co. Kgaa Acid, chromium-free aqueous solution, its concentrate, and a process for the corrosion protection treatment of metal surfaces
JP5060796B2 (en) * 2007-02-16 2012-10-31 関西ペイント株式会社 Method for forming surface treatment film

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