JP6361956B2 - 耐食性に優れた金属部材およびその製造方法、ならびに金属部材の補修材および補修方法 - Google Patents
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Description
防食皮膜は、水難溶性リチウム化合物を含有させた塗料を金属部材の表面に塗布することにより形成される塗布皮膜であることが好ましい。塗布皮膜は、水難溶性リチウム化合物および塗料の固形成分を主要成分として含有する。
本発明に係る金属部材は、前記のように防食皮膜を備える形態の他、水難溶性リチウム化合物を含む固形物を、任意態様でその表面に配置した形態としても実施することができる。すなわち、具体的態様として、例えば、(1)水難溶性リチウム化合物の固形物が、金属部材の表面に形成された多孔質皮膜の孔内に充填される、(2)水難溶性リチウム化合物の粒子状固形物が、テープやフィルムなどの接着手段により、金属部材の表面上に付着される、または(3)水難溶性化合物の板状もしくは箔状固形物が、金属部材の表面上に、接着剤などの任意の手段により固定されるなどの態様がある。このように、水難溶性リチウム化合物を含む固形物は、箔状、粉末状、粒子状、板状等の任意の形態であってよい。
金属部材の修復材は、水難溶性リチウム化合物とバインダーとを少なくとも含有する。水難溶性リチウムの含有量は、好ましくは30〜80質量%である。バインダーの含有量は、好ましくは20〜70質量%である。バインダーとしては、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げられる。金属部材の修復材は、好ましくは溶剤をさらに含む。溶剤としては、水、エタノール、酢酸エチル、ヘキサン、アセトン等が挙げられる。金属部材の修復材は、その他の成分として、任意に顔料、充填剤、可塑剤、防汚剤、硬化促進剤等を含有してもよい。修復材は、好ましくは、水難溶性リチウム化合物を含有させた塗料である。水難溶性リチウム化合物を含有させた塗料は、金属部材の製造方法の皮膜形成工程の説明において上述したとおりである。金属部材の修復材は、以下の方法により、アルミニウム系金属からなる表面を備える金属部材の傷部の補修のために使用することができ、傷部の腐食を抑制することができる。
金属部材の補修方法は、アルミニウム系金属からなる表面を備える金属部材の補修方法であって、上述の水難溶性リチウム化合物とバインダーとを含有する補修材を、前記表面の傷部に塗布する工程を含む。補修材の塗布は、常法に従って行うことができ、例えば、ヘラ等を用いて塗布することにより行うことができる。塗布工程の後、補修材を乾燥する工程を任意に実施してもよい。乾燥は、常法に従って、自然蒸発や送風などによって行うことができる。
(調製例1)
純アルミニウムの板(市販品)を用意し、リチウムイオンを3g/L含むpH13のアルカリ性水溶液(20℃)に1時間浸漬を行った。浸漬後、溶解されずに溶液中に残った純アルミニウム板を取り出し、水溶液を一晩放置し、水難溶性リチウム化合物を沈殿させた。沈殿した水難溶性リチウム化合物を回収し、イオン交換水で洗浄後、120℃のオーブンで乾燥させることで粉末を得た。図1(A)に示されるように、得られた粉末をX線回折(XRD)により分析を行った結果、LiAl2(OH)7・xH2Oであることがわかった。
(調製例2)
酸化アルミニウムの粉末(平均粒径1μm、市販品)を用意し、上記純アルミニウム板と同じ条件のリチウムイオンを含む水溶液に20分浸漬させた。その後、回収した粉末を水に投入し、比重の違いを利用して水難溶性リチウム化合物を分離、回収した。回収した水難溶性リチウム化合物を120℃のオーブンで乾燥させることで粉末を得た。図1(B)に示されるように、得られた粉末をX線回折(XRD)により分析を行った結果、LiH(AlO2)2・5H2Oであることがわかった。
従って、水難溶性リチウム化合物の調製に、金属アルミニウムを使用すると、LiAl2(OH)7・xH2Oで表される化合物が生成しやすく、一方、酸化アルミニウムを使用すると、LiH(AlO2)2・5H2Oが生成しやすいことが判明した。
1.金属部材の作製
アルミニウム合金ADC12材を試験片として用いた。前処理として200g/L硫酸浴に試験片を陽極として浸漬し、電流密度1.5A/dm2で直流電流を10分間通電することにより、厚さ3μmの陽極酸化皮膜(絶縁性、孔径0.02μmの多孔質皮膜)を作製した。絶縁性の多孔質皮膜を形成可能な市販のアクリル系塗料に、水難溶性リチウム化合物(LiAl2(OH7)・xH2O)を混合し、試験片に塗布した。水難溶性リチウム化合物の塗布皮膜中の含有量は、表1に示すように単位面積当たり0.1〜220g/m2の範囲で変化させた。塗料を、陽極酸化皮膜を施した試験片にハケを用いて塗布し、自然乾燥させて、作製例1〜9の金属部材を得た。
作製例1〜9の金属部材に、先のとがった金属棒を用いてアルミ基材に達する傷をつけた。傷つけ後、塩水噴霧試験(JIS−Z−2371)を120時間行い、傷部に白錆が発生しているか評価を行った。表1に結果を示す。表1において、傷部の耐食性の評価を、白錆が発生していない場合は○、白錆が発生している場合は×と表示した。また、塗膜への影響の評価を、水難溶性リチウム化合物を添加したことによる塗装への影響がなかった場合は○、塗膜が脆くなったなど悪影響が生じた場合は×と表示した。
1.金属部材の作製
アルミニウム合金ADC12材を試験片として用いた。前処理として200g/L硫酸浴に試験片を陽極として浸漬し、電流密度1.5A/dm2で直流電流を10分間通電することにより、厚さ3μmの陽極酸化皮膜(絶縁性、孔径0.02μmの多孔質皮膜)を作製した。水難溶性のリチウム化合物や、水に溶けやすいリチウム化合物を塗料に混合してその効果を検証した。用いた塗料は実験例1と同じ市販のアクリル系塗料に、水難溶性のリチウム化合物(LiH(AlO2)2・5H2O、LiAlO2、Li3PO4、Li2CO3)、水に溶けやすいリチウム化合物(LiOH・H2O、Li2SiO3)をそれぞれ混合し、陽極酸化皮膜を施した試験片に塗布した。各リチウム化合物の塗布液中の含有量は、表2に示されるように10〜100g/m2とした。塗布後、自然乾燥させて、作製例10〜13および参考例1、2の金属部材を得た。
作製例10〜13および参考例1、2の金属部材に、先のとがった金属棒を用いて、アルミ基材に達する傷をつけた。傷つけ後、塩水噴霧試験を120時間行い、傷部に白錆が発生しているか評価を行った。表2にその結果を示す。表2における判定結果は実験例1と同じである。
アルミニウム合金ADC12材を試験片として用いた。前処理として200g/L硫酸浴に試験片を陽極として浸漬し、電流密度1.5A/dm2で直流電流を10分間通電することにより、3μmの陽極酸化皮膜(絶縁性、孔径0.02μmの多孔質皮膜)を作製した。今回、塗料へ混合する以外の方法として、水難溶性リチウム化合物(LiAl2(OH)7・xH2O)を直接表面に設置する方法を試みた。簡易的な方法として、水を通す紙製の粘着テープの粘着面に粉末状の水難溶性リチウム化合物を50g/m2の割合になるように付着させ、そのテープを試験片表面に貼り付け、作製例14の金属部材を作製した。
2 傷部
3 腐食部
Claims (6)
- 少なくとも基材がアルミニウム系金属からなる金属部材であって、
陽極酸化皮膜と、
前記陽極酸化皮膜上に水難溶性リチウム化合物を含む防食皮膜または水難溶性リチウム化合物を含む固形物と
を備え、
前記水難溶性リチウム化合物が、LiH(AlO 2 ) 2 ・5H 2 O、LiAl 2 (OH) 7 ・xH 2 O、LiAlO 2 、Li 3 PO 4 、およびLi 2 CO 3 からなる群から選択される1種以上であり、
前記防食皮膜が、水難溶性リチウム化合物を単位面積当たり1〜200g/m2含有する塗布皮膜である金属部材。 - 少なくとも基材がアルミニウム系金属からなる金属部材であって、
陽極酸化皮膜と、
前記陽極酸化皮膜上に水難溶性リチウム化合物を含む防食皮膜または水難溶性リチウム化合物を含む固形物と
を備え、
前記水難溶性リチウム化合物が、LiH(AlO 2 ) 2 ・5H 2 O、LiAl 2 (OH) 7 ・xH 2 O、LiAlO 2 、Li 3 PO 4 、およびLi 2 CO 3 からなる群から選択される1種以上であり、
前記防食皮膜の上層に塗装膜をさらに備える金属部材。 - 少なくとも基材がアルミニウム系金属からなる金属部材の表面に、陽極酸化皮膜を形成する工程と、
前記陽極酸化皮膜に水難溶性リチウム化合物を含む防食皮膜を形成する皮膜形成工程、または前記陽極酸化皮膜に水難溶性リチウム化合物を含む固形物を配置する固形物配置工程と
を少なくとも含み、
前記水難溶性リチウム化合物が、LiH(AlO 2 ) 2 ・5H 2 O、LiAl 2 (OH) 7 ・xH 2 O、LiAlO 2 、Li 3 PO 4 、およびLi 2 CO 3 からなる群から選択される1種以上であり、
前記皮膜形成工程または前記固形物配置工程の前に、リチウムイオンを含むアルカリ性水溶液に金属アルミニウムまたはアルミニウム化合物を浸漬すること、または前記アルカリ性水溶液にアルミン酸イオンを含む水溶液を混合することにより前記水難溶性リチウム化合物を調製する工程をさらに含む金属部材の製造方法。 - 少なくとも基材がアルミニウム系金属からなる金属部材の前記表面に、陽極酸化皮膜を形成する工程と、
前記陽極酸化皮膜に水難溶性リチウム化合物を含む防食皮膜を形成する皮膜形成工程、または前記陽極酸化皮膜に水難溶性リチウム化合物を含む固形物を配置する固形物配置工程と
を少なくとも含み、
前記水難溶性リチウム化合物が、LiH(AlO 2 ) 2 ・5H 2 O、LiAl 2 (OH) 7 ・xH 2 O、LiAlO 2 、Li 3 PO 4 、およびLi 2 CO 3 からなる群から選択される1種以上であり、
前記皮膜形成工程が、水難溶性リチウム化合物を含有する塗料を前記陽極酸化皮膜に塗装し、水難溶性リチウム化合物を単位面積当たり1〜200g/m2含有する塗布皮膜を形成する工程を含む金属部材の製造方法。 - 水難溶性リチウム化合物とバインダーとを少なくとも含有する金属部材の補修材であって、
前記金属部材が、少なくとも基材がアルミニウム系金属からなり、陽極酸化皮膜と、前記陽極酸化皮膜上に水難溶性リチウム化合物を含む防食皮膜または水難溶性リチウム化合物を含む固形物とを備え、
前記水難溶性リチウム化合物が、LiH(AlO2)2・5H2O、LiAl2(OH)7・xH2O、LiAlO2、Li3PO4、およびLi2CO3からなる群から選択される1種以上である金属部材の補修材。 - アルミニウム系金属からなる基材を備える金属部材の補修方法であって、水難溶性リチウム化合物とバインダーとを少なくとも含有する補修材を、前記表面の傷部に塗布する工程を含む補修方法であって、
前記金属部材が、少なくとも基材がアルミニウム系金属からなり、陽極酸化皮膜と、前記陽極酸化皮膜上に水難溶性リチウム化合物を含む防食皮膜または水難溶性リチウム化合物を含む固形物とを備え、
前記水難溶性リチウム化合物が、LiH(AlO2)2・5H2O、LiAl2(OH)7・xH2O、LiAlO2、Li3PO4、およびLi2CO3からなる群から選択される1種以上である補修方法。
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