JPH04183802A - 塗料用アルミニウム合金粉末 - Google Patents

塗料用アルミニウム合金粉末

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JPH04183802A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、特に意匠塗料用の顔料として好適なアルミニ
ウム合金粉末に関する。
Ｆ従来の技術」 従来より、Ａｌ粉末は、防食、美装と熱線の反射などの
目的で塗料の顔料として用いられ、これらの塗料は、自
動車、タンク、鉄骨、屋根等の塗装として使用されてい
る。このＡｌ粉末は、薄片形状をなしており、この粉末
を樹脂に混合して刷毛塗り、スプレー等で塗布すると、
Ａｌ粉末が樹脂の硬化時に生ずる表面張力によって塗布
面と平行に積層しくリーフインク現象）６、連続したＡ
Ｉ被被膜形成する。このため、素材が外気から遮断され
て耐食性が付与され、Ａｌ粉末の反射特性によって意匠
的な外観や、耐候性を付与することができる。
従来のＡｌ粉末は、　Ａｌの溶湯がら空気アトマイズ法
、不活性ガスアトマイズ法などにより粒子状の粉末を作
り、この粉末をステアリン酸やオレイン酸などと共にボ
ウルミル中で粉砕し、微粉化すると共に剪断力によって
引き延ばし、扁平状にすることによって製造されている
。しかし、この粉末は、表面が荒れたものになり易く、
外周が不規則形状になりやすいため、塗料化した場合に
反射特性が劣ることが知られている。
また、近年、地球環境を守るための規制が強化され、塗
料においても、有機溶媒を使用するものから、水溶性の
ものへ転換される傾向にあるが、溶媒として水を用いる
場合、Ａｌ粉末は、表面が腐食して反射特性が劣化する
という問題が生じる。
このため、Ａｌ粉末の表面をフェノール樹脂でコーティ
ングしたものなどが用いられているが、樹脂のコーティ
ングで反射特性が低下することを避けられない。
本出願人は、アルミニウム合金の溶湯をノズルから流出
させ、この溶湯にガスを噴霧することによって溶湯の液
滴を生成させ、この液滴流方向に配置された傘型又はホ
ーン型の回転冷却体の表面に、前記液滴を凝固しないう
ちに衝突させて急冷凝固させることにより、非晶質又は
非晶質と微細結晶質からなるアルミニウム合金粉末を製
造する方法を既に提案している（特開平１−３１９６０
６号参照）。この公報には、一般式Ａｌ’ａ　Ｍｂ　Ｘ
　ｃ　（ただし、ＭはＶ、　Ｃ：ｒ、　Ｍｎ、　Ｆｅ、
　Ｇｏ、　Ｎｉ、　Ｃｕ、　Ｚｒ、　Ｔｉ。
Ｍｏ、　Ｗ、　Ｃａ、　Ｌｉ、　Ｍｇ、　Ｓｉから選ば
れた１種又は２種以上の金属元素、ＸはＹ、　Ｌａ、　
Ｃｅ、　Ｓｍ、　Ｎｄ。
Ｈｆ、　Ｎｂ、　Ｔａ、　Ｍｍ　［ミッシュメタル］か
ら選ばれた１種又は２種以上の元素を表わし、ａ、ｂ、
ｃは原子％で５０≦ａ≦９５．０．５≦ｂ≦３５．０．
５≦Ｃ≦２５である。）の組成を有し、厚さ０．１〜５
μｍ、短径及び長径５〜５００μｍ、アスペクト比（厚
さに対する長径の比）５以上のアルミニウム合金粉末が
開示されている。
上記アルミニウム合金粉末は、非晶質又は非晶質と微細
結晶質からなるので、耐食性に優れており、水溶性塗料
に添加しても反射特性の劣化が少ないという利点がある
。
「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、上記非晶質又は非晶質と微細結晶質から
なるアルミニウム合金粉末は、粉末の比重が比較的高い
ため、塗料中に顔料として添加したときの分散性が十分
でなく、スプレー時の作業性が悪かったり、少量の配合
では素材の隠蔽力が十分に得られないという問題点があ
った。
したがって、本発明の目的は、塗料中の樹脂への分散性
を良好にして、少ない配合量でも優れた隠蔽力と反射特
性が得られるようにした非晶質アルミニウム合金粉末を
提供することにある。
「課題を解決するための手段」 本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意研究した結
果、アルミニウム合金の組成及び粉末の形状を更に特定
することにより、塗料中の樹脂への分散性が良好で、優
れた隠蔽力及び反射特性が得られ、配向性、塗膜の平滑
性、耐食性に優れた非晶質アルミニウム合金粉末が得ら
れることを見出し、本発明を完成させるに至っル。
すなわち、本発明の塗料用アルミニウム合金粉末は、原
子％でＡｌ　８３〜９１％、Ｃａ　０．５〜５％、Ｎｉ
８〜１２％の組成の非晶質アルミニウム合金からなり、
厚さ０、：３−３　Ｂ　ｍ、短径１’０〜．１５０μｍ
、短径と長径の比１〜２、アスペクト比（厚さに対する
短径の比）３〜１００の薄片形状をなすことを特徴とす
る。
以下、本発明について更に詳細に説明する。
アルミニウム合金の組成において、Ｃａは、非晶質化（
アモルファス化）になくてはならない元素であり、０．
５　ａｔ％より少ないと非晶質化が困難となり、５ａｔ
％を超えると粘性が高くなって粉末化が困難となる。よ
り好ましくは１．０　ａｔ％以上、４ａｔ％以下の範囲
である。Ｎｉも、非晶質化になくてはならない元素であ
り、８ａｔ％より少ないと非晶質化が困難であり、ｌ　
２ａｔ％を超えると粘性が高くなると共に密度が上昇す
る原因となる。より好ましくは９ａｔ％以上、１１ａｔ
％以下の範囲である。
したがって、本発明で特定した組成とすることにより、
非晶質のアルミニウム合金粉末を得ることができ、しか
も比重の小さい粉末を得ることができる。
次に、粉末の形状を限定した理由について述べると、粉
末の厚さを０．３〜３μｍとしたのは、０．３μｍ未満
では粉末に孔などが生じやすくなり、３μｍを超えると
塗布したときの隠蔽力が低下するからである。粉末の短
径を１０〜１５０μｍとしたのは、１０μｍより小さい
と粉末の配向性が悪くなり、１５０μｍより大きいと吹
き付は塗装性が劣るからである。また、短径と長径の比
を１〜２としたのは、粉末が円形から楕円形のものであ
っても、長径が大きくなった場合、隠蔽力が劣るので、
上限を２としたのである。更に、アスペクト比（厚さに
対する長径の比）を３〜１００にしだのは、塗布したと
きの配向性を良（し、隠蔽力を向上させるためである。
本発明のアルミニウム合金粉末は、上記組成のアルミニ
ウム合金を用いて、例えば前述した特開平１−３１９６
０６号や、特開平Ｌ−２８７２０９号に開示すレタ方法
で製造することができる。すなわち、上記組成のアルミ
ニウム合金の溶湯をノズルから流出させ、この溶湯にガ
スを噴霧することによって溶湯の液滴を生成させ、この
液滴流方向に配置された傘型又はホーン型の回転冷却体
の表面に、前記液滴を凝固しないうちに衝突させて急冷
凝固させればよい。
本発明のアルミニウム合金粉末は、各種の水溶性溶媒塗
料、有機溶媒塗料に、顔料として使用することができ、
樹脂中における分散性や耐食性に優れているので、特に
水溶性溶媒塗料に適している。粉末の塗料中への配合量
は、特に限定されないが、粉末と樹脂との合計量を１０
０％としたとき、１０〜２５％程度が好ましい。
「作用」 本発明の塗料用アルミニウム合金粉末は、原子％でＡｌ
８３〜９１％、Ｃａ　０１５〜５％、Ｎｉ８〜１２％の
組成に限定したので、非晶質合金となり、耐食性が非常
によい。このため、水溶性溶媒塗料に添加しても、表面
が腐食することなく、良好な反射特性が得られる。
また、組成中にＣａを配合したことにより、比重を小さ
（して、塗料中の樹脂の比重（約１．０〜１．２）に近
くすることができ、分散性を良好にすることができる。
この結果、スプレー時の作業性を良くし、少ない配合量
でも隠蔽力を良好にすることができる。したがって、前
記特開平１−３１９６０６号に開示されたアルミニウム
合金粉末に比べると、同じ配合量ならば本発明の粉末の
方が反射率が良くなる。
更に、前記のように形状を特定したので、塗料に添加し
て塗布したときに、配向性が良好でリーフインク現象に
よる隠蔽力に優れており、素材を粉末で隙間な（均一に
覆うことができる。その結果、得られた塗装面は、優れ
た耐候性、耐食性、反射特性、平滑性を示し、意匠塗装
として良好な外観が得られる。また、粉末の厚さが薄い
ので、表面歪みなどの応力に対して割れを生じにくい塗
膜が形成される。
「実施例」 第２図には、本発明の塗料用アルミニウム合金粉末の製
造装置の一例が示されている。
すなわち、図示しないルツボにて溶融されたアルミニウ
ム合金の溶湯１を流出するノズル２が設置されており、
落下する溶湯ｌに対して高圧の噴射ガスを吹き付ける噴
霧化ノズル３が設置されている。噴霧化ノズル３は、ノ
ズル２を囲むように例えば円形に配置され、多数の噴出
口から溶湯ｌの流れに向けて高速ガスを噴出する構造と
なっている。ノズル２の下方には、傘型の回転冷却体４
がその回転軸をノズル２の直下からやや横方向にずらし
て配置されている。
したがって、ノズル２から流出し落下する溶湯１の流れ
に対して、噴霧化ノズル３から高圧の噴出ガスが吹き付
けられ、これによって溶湯１の液滴５が形成される。こ
の液滴５は、下方に向けて広がりながら飛散し、回転冷
却体４の円錐面に衝突し急冷凝固し、偏平化された薄片
形状のアルミ　　。
ニウム合金粉末６が形成される。なお、この実施例にお
いては、回転冷却体４として傘型のものが用いられてい
るが、ホーン型のものでもよい。
なお、噴霧化ノズル３からの噴射ガス圧は、好ましくは
４０ｋｇ／ｃｍ”以上とされる。また、噴射ガスとして
は、例えばアルゴン、ヘリウム、窒素、空気あるいはこ
れらの混合ガスなど各種のものが使用可能である。更に
、回転冷却体４は、例えば水冷などの手段によって少な
くとも５０℃以下に冷却され、回転数は１０００〜２０
００Ｏｒｐｍとされることが好ましい。
（１）合金粉末の作成 第２図に示した装置を用い、得られる合金粉末の組成が
原子％で、８８％のＡｌと、２％のＣａと、１０％のＮ
ｉとなる量の原料（Ｃａは溶解損耗が多いので、原料の
配合時は、得られる合金粉末の組成の１０％増し）をル
ツボに入れ、アルゴン雰囲気とした後、溶融温度より　
１５０℃高い温度で、高周波溶融させて溶湯１とした。
この溶湯１をノズル２から流出滴下させ、滴下する溶湯
ｌに対して噴霧化ノズル３よりアルゴンガスを５０ｋｇ
／ｃｍ２の圧力で吹き付けて液滴５を形成し、この液滴
５を空中で凝固しないうちにロール径約４００　ｍｍ＋
、円錐角度６０°、回転数５００Ｏｒｐｍの回転冷却体
に衝突させ、厚さ０．８〜２μｍ、短径２５〜９０μｍ
、短径と長径の比１〜２、アスペクト比（厚さに対する
短径の比、以下同じ）　１０〜１００のアルミニウム合
金粉末を得た。
こうして得られたアルミニウム合金粉末の結晶構造を、
デイフラクトメーターで調べたところ非晶質構造である
ことが確認された。また、このアルミニウム合金粉末の
５０倍における走査型電子顕微鏡写真を第１図に示す。
このように、粉末は外周がきれいな楕円形をなし、表面
が平坦な薄片状をなしている。
この合金粉末を実施例１とする。
また、上記と同様にして、同じ組成で、厚さ、短径、短
径と長径の比、アスペクト比の異なる非晶質アルミニウ
ム合金粉末、及び結晶質アルミニウム合金粉末を作成し
、これらをそれぞれ実施例２．３、及び比較例１〜４と
した。これらの粉末の組織、形状は、塗膜特性の比較と
ともに、第１表として後に示す。
（２）塗料の調製 アクリル樹脂８５Ｖｏ１％、上記で得られたそれぞれの
合金粉末１５Ｖｏ１％を混合して、塗料を作成した。た
だし、スプレィのために、シンナーを適量添加し、粘性
を下げて用いた。
（３）塗膜性能の評価 厚さ１ｍｍ　、幅７０ｍｍ、長さ１５ｍｍのアルミニウ
ム板に、上記で調製したそれぞれの塗料を塗膜の厚さが
５０μｍ前後になるように塗装した。乾燥後、塗膜の状
態を観察して、塗膜中の粉末の配向性、塗膜の平滑性、
塗膜中の隠蔽力をみると共に、反射率の測定、及び耐食
性テストを行なった。
反射率の測定はＪＩＳ　Ｚ　８７４１−１９８３の鏡面
光沢測定方法により、東京重色■製の測定器を用い、角
度６０°で行なった。また、耐食性テストは、上記塗装
を施したアルミニウム板の周囲をエポキシ樹脂でシール
し、６０℃の３％Ｎａ（：１水溶液に、７２時間浸漬し
た後、引上げて洗浄し、光学顕微鏡により、その表面の
白い腐食生成物の有無を見た。この結果を第１表に示す
。
（以下、余白） 第１表の結果から、実施例１〜３のアルミニウム合金粉
末は、塗膜中の粉末の配向性、塗膜の平滑性、塗膜の反
射率、塗膜中の隠蔽力、粉末自身の耐食性のいずれにお
いても優れており、比較例１〜４の合金粉末は、非晶質
のものは腐食はおこらないが、塗膜性能が悪く、結晶質
の粉末は、腐食がおこり、反射率が低いことがわかる。
（４）合金組成の比較 上記＋１１で得たＡｌａａ　Ｃａｔ　Ｎｉ＋ｏ合金粉末
と同様にして、原子％で、８５％のＡｌと、　７．５％
のＮｉと、７．５％のＭｍ　［ミツシュメタル］とから
なる、Ａｌ８５Ｎｌｙ、　ｓ　Ｍｔｙ、　ｓ合金粉末を
作成した。これらの粉末の比重を測定したところ、Ａｌ
ａｓ　Ｃａ２Ｎｉ＋。合金粉末は３．０であり、Ａｌａ
ｓ　Ｎｉ７．ｓ　ＭＩ１１？、８合金粉末は３．７であ
った。
これらの粉末をそれぞれ配合比を変えてアクリル樹脂に
配合し、前記と同様にして塗料を作成して、塗膜を形成
させた後、隠蔽力を観察し、反射特性を測定した。
その結果を第２表に示す。
第２表 第２表の結果から、本発明のＡｌａ８ＣａＪｉ＋ｏは、
アクリル樹脂への配合量が１０　ｗ／ｗ％以上で反射率
９０以上となり、隠蔽力にも優れているのに対し、Ａｌ
ａＪｌｔ、　ｓＭｍｖ、　ｓは、２０ｗ／ｗ％以上で反
射率８０以上となり、隠蔽力が良となる。したがって、
本発明の粉末の方が、少ない配合量で、十分な反射率及
び隠蔽力が得られることが分かる。
「発明の効果」 以上説明したように、本発明のアルミニウム合金粉末は
、特定の組成及び粉末形状を有し、非晶質で、比重が小
さいので、塗料に配合した際に分散性が良好で、塗布し
たときにリーフィング現象が良好に起こり、配合量が少
量であっても、隠蔽力に優れ、反射率の高い塗膜が得ら
れる。また、非晶質合金であるため、水溶性溶媒塗料に
使用しても反射特性が劣化することがない。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例によるアルミニウム合金粉末
の粒子構造を示す５０倍の走査型電子顕微鏡写真、第２
図は本発明のアルミニウム合金粉末を製造するための装
置の一例を示す概略断面図である。 図中、１は溶湯、２はノズル、３は噴霧化ノズル、４は
回転冷却体、５は液滴、６は薄片形状の合金粉末である
。 区 −区

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 原子％でＡｌ８３〜９１％、Ｃａ０．５〜５％、Ｎｉ８
    〜１２％の組成の非晶質アルミニウム合金からなり、厚
    さ０．３〜３μｍ、短径１０〜１５０μｍ、短径と長径
    の比１〜２、アスペクト比（厚さに対する短径の比）３
    〜１００の薄片形状をなすことを特徴とする塗料用アル
    ミニウム合金粉末。
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