JPH0435769A

JPH0435769A - 表面処理金属材料及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0435769A
Application number: JP13839890A
Authority: JP
Inventors: Ryoji Nishioka; 良二西岡; Joji Oka; 岡　襄二; Masaaki Nakano; 中野　公明
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-05-30
Filing date: 1990-05-30
Publication date: 1992-02-06

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化成処理を施してなる被膜上に有機薄膜を有し
、この有機薄膜表面の上から低温プラズマ処理してなる
表面処理金属材料に係わり、さらに詳しくは、優れた密
着性、耐食性、プレス加工性、スポット溶接性を有し、
たとえば自動車、建築、家具、タンク、家電製品など各
種用途に好適な表面処理金属材料に関する。

従来の技術現在、金属材料は、建築、家具、タンク、自動車、家電
製品など、各種用途に用いられている。

金属材料は、通常その目的に応じて塗装され用いられる
。

たとえば、耐食性、成形加工性、スポット溶接性が要求
される自動車用鋼板として、鋼板を塗装前処理後、有機
薄膜を形成したものが提案されている（特開平１−２０
９１３３号）。

これには、成形加工、スポット溶接による接合ののち、
そのまま使用されるものと、後塗装（電着、中塗り、上
塗り）したのち、使用されるものがある。

前者の場合、有機薄膜と化成処理の密着性が強固でなけ
ればならず、特に、湿潤、塩水噴霧環境下での密着性低
下（薄膜の剥離）が問題となる。

また、後者の場合、さらに塗装上塗り性が問題となる。

一方、下地塗膜表面を低温プラズマ処理したのち、この
下地塗膜表面上に上塗塗膜を塗布形成する居間密着性を
改善した多層塗膜の形成法が開示されている（特開昭ｆ
３３−４４９８５号）。

ところが、この先行例では、その明細書に記載されてい
るように、低温プラズマ雰囲気の「ガス圧力は０．１〜
１０Ｔｏｒｒの範囲内であることが好ましく」、その理
由として、「ガス圧力が１０Ｔｏｒｒを超えると低温プ
ラズマ雰囲気が発生しに〈〈なり、また、発生したとし
ても不安定で高い処理効率を得ることはできない、ガス
圧力が０．１　Ｔａｒｔ未満では低温プラズマ雰囲気に
よって発生する活性種の濃度が充分でないため、高い処
理効果が得られない傾向がある。」としている。

発明が解決しようとする課題一般に、使用初期に塗膜の（−次）密着性が良くても、
熱や水等の環境による影響を受けて、経時的には劣化す
なわち剥離しやすい、従って、このような環境による塗
膜の「二次密着性」を評価するために、耐沸騰水浸漬試
験等が行なわれている。

しかしながら、低温プラズマ処理を前記先行例の特開昭
１３３−４４９８５号に開示されている０、１〜１０Ｔ
ｏｒｒの減圧下で行ったとき、塩水噴霧試験や沸騰水浸
漬試験を行うと、この場合もやはり上塗塗膜が下塗塗膜
との界面から剥れてしまうという問題があった。

本発明は、このような欠点のない低温プラズマ処理方法
を提供するものである。

課題を解決するための手段本発明は、１、化成処理を施した金属材料の表面に、０．３〜３ル
ｍの有機薄膜を形成し、その上から低温プラズマ処理を
施してなる表面処理金属材料、２、化成処理を施した金
属材料の表面に、０．３〜３ルｍの有機薄膜を形成し、
その上から雰囲気ガスの圧力１０丁ｏｒｒ以下で、低温
プラズマ処理を施すことを特徴とする表面処理金属材料
の製造方法、３、化成処理を施した金属材料の表面に、
０．３〜３、ｉｎの有機薄膜を形成し、その上から雰囲
気ガスノ圧力０．００１〜０．１　Ｔｏｒｒ、放電電力
１００Ｗ以上で、低温プラズマ処理を施すことを特徴と
する表面処理金属材料の製造方法、である。

作用以下、本発明の詳細な説明する。

本発明の表面処理金属材料すなわちプレコート金属材料
の基材となる金属材料として特に制約はないが、冷間あ
るいは熱間で圧延された鋼材、これらの上にめっきを旌
した鋼板、例えば、亜鉛めっき鋼板、亜鉛合金めっき鋼
板、鉛めっき鋼板、鉛合金めっき鋼板、アルミニウムめ
っき鋼板、アルミニウム合金めっき鋼板、ニッケルめっ
き鋼板、すずめつき鋼板、クロムめっき鋼板等、ステン
レス鋼材、アルミニウム又はアルミニウム合金材料、チ
タン又はチタン合金材料などが用いられる。

しかし、後で述べるように、プラズマ処理による影響部
は、これら金属材料に被覆された皮膜のご〈表層部に限
定されるため、これらのどの金属材料であっても、本発
明の効果には変わりない。

さらにこの上に、化成処理を施す、化成処理は、金属板
の耐食性及び塗覆装の密着性を向上させるために行われ
るもので、例えば、りん酸亜鉛処理、りん酸鉄処理ある
いはクロメート処理や複合酸化皮膜処理、重金属置換処
理、シランカフプリング処理等がある。

化成処理層の上に有機薄膜を形成する方法としては、塗
料をロールコーティング、カーテンフローコーティング
、スプレー、浸漬、静電塗装などの方法があるが、特に
限定するものではない。

有機薄膜塗料としては、ポリエステル系、アクリル系、
エポキシ系、ビニル系、アルキッド系、ウレタン系、フ
ッ素系、シリコン系、ポリエーテルスルフォン系、メラ
ミン系など通常使用される塗料が適用可能であるが、こ
れらに限定するものではない、これらの樹脂の中に、５
ｉ０２等の顔料が混ぜてあっても差支えない。

この有機薄膜は、乾燥塗膜厚が０．３〜３ル、好ましく
は０．３〜１ルとなるように塗布する。０．３終未満で
は耐食性が不十分であり、３ＩＬ超ではスポット溶接性
が低下する。

プラズマ処理方法としては、例えば、第１図に示したよ
うなプラズマ処理装置を用い、不活性ガス雰囲気下の場
合、例えばアルゴン（Ａｒ）　、窒素（Ｎ２）、ヘリウ
ム（Ｈｅ）などから選ばれたもの１種、あるいはこれら
の２種以上の混合ガスであってもよい。

又、酸素分子含有ガス雰囲気としては、酸素（０２）、
酸素と窒素との混合物、酸素とヘリウムとの混合物など
から選ばれる。

さらに、雰囲気としてアクリル酸（ＡＡ）、メチルメタ
アクリレート（ＭＭＡ）　、　　ヒドロキシエチルアク
リレート（ＨＥＡ）　、　　ヒドロキシエチルメタアク
リレート（ＨＥＭＡ）などのアクリル酸系の七ツマ−を
用いることもできる。

以上の使用するガス種に関係なく、プラズマ発生時に紫
外線が発生し、これにより、主に化成処理表面、又は化
成処理層と密着している有機薄膜層のごく表層が改質さ
れ、密着性が向上する。又プラズマ処理に用いられるガ
スにより有機薄膜の表面が改質される。なお、有機薄膜
の膜厚が３μｍを超えると、紫外線は透過しにくくなり
化成処理表面の改質は期待できない。

ガス圧力は１０Ｔｏｒｒ以下、好ましくは０．００１〜
０．１　Ｔｏｒｒで、これによって、良好な耐塩水又は
耐沸隠氷密着性すなわち二次密着性を与えることができ
る。又薄膜の耐汚染性も向上する。

しかしながら、ガス圧力が０．Ｉ　Ｔｏｒｒ以下では、
一般に、低温プラズマ雰囲気によって発生する活性種の
濃度が充分でないため、高い処理効果が得られないが、
１０〇−以上の高い電圧をかけると、この活性種の濃度
は低くても、効率よく、安定したプラズマが発生するた
め、処理効果の表われる時間も、たとえば１０秒以内で
可能となる。

逆に短時間で処理する場合、０．１　丁ｏｒｒ超だと、
ガスの濃度が高すぎて、効率よくプラズマが発生しない
。

さらに、低圧で、高電圧を付与して処理する方が、表面
は活性化されるので、密着性が良くなり、特に、二次密
着性で、優れた性能を示す。

本発明品の製造に用いられるプラズマ処理装置としては
、例えば高真空度の内部電極型、誘導型、マイクロ波（
２４５０ＭＨｚ）直接型などの放電方式のものが挙げら
れ、いずれの方式によっても構わない、第１図はその一
例で、塗装した金属材料表面へプラズマ処理するための
内部電極型装置の断面図を示す、ここで、ｌは電極板、
２はガラス型ペルジャー、３は処理するプレコート金属
材料。

４は絶縁体、５は金属台、６は金属ベース、７はニード
ルバルブ、８は真空系、９はマー２チングネットワ−９
，１０は真空ポンプ、１１は高周波電源である。

本発明のプレコート金属材料を製造するには、塗膜を表
層部に有する金属材料を処理装置の中に、例えば第１図
の３の位置に設置し、内部の圧力が少なくとも０．１Ｔ
ｏｒｒ未満、できれば０−００１Ｔｏｒｒ以下になるま
で排気し、その後、ガスを導入して所定の圧力０．００
１〜０．１　Ｔｏｒｒの雰囲気になるよう調整する。

そして、高周波（１０３〜１０”　Ｈｚ程度）電源によ
り、適当な放電電力（１００〜４００１１１程度）を電
極に印加し、低温プラズマ処理を行うと、−次密着性は
もちろん、二次密着性の著しく向上したプレコート金属
材料が得られる。

このプラズマ処理によって改質されるのは、化成処理層
及び塗膜の表層部であり、基材には影響を与えないので
、基材は前述したもののいずれでも同様の効果が得られ
る。

実施例電気亜鉛めっき鋼板（めっき量２０ｇ／ｒｎ’）に、化
成処理及び有機薄膜塗布（１１５！厚ｔ、ＯＵ）を施し
、焼付は後、第１図に示したプラズマ処理装置によって
低温プラズマ処理を行った。

処理条件は第１表〜第４表に示したが、周波数は１３．
５６ＭＨｚ、電源出力は３００１１１、処理時間は５秒
とした。

処理後、密着性及び耐汚染性のテストを行った。！着性
は、初期（−次）は基盤目試験によつて行い、沸騰水２
時間浸漬後（二次）は、７ｍｓ押出しの基盤目エリクセ
ン試験によって行った。

テスト後、テープ剥離を行い、１００目マスのうち、残
っているマス目により、全部残っていれば０．５０以下
であれば×で表した。

薄膜の耐汚染性は次の方法によって行った。

すなわち、赤マジックにて汚染し、２４時間後にエタノ
ールで拭き取って、マジックの痕跡の度合いで評価した
。結果は、痕跡が全くなければ○、明確に痕跡が残って
いれば×とした。

試験結果によれば、ガス圧力がＱ、ｌ　Ｔｏｒｒを超え
たものについては、沸騰水密着性及び耐汚染性が悪い。

（以下余白）発明の効果本発明は、化成処理及び有機薄膜塗布を施した金属材料
において、塗膜表面を低温プラズマ処理してなるもので
あり、得られた表面処理金属材料は、密着性が著しく向
上している。特に０．００１〜０．１　Ｔｏｒｒの範囲
で高出力（電力）とすることにより、少ないガス消費量
で、短時間で、処理効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、塗装した金属材料表面をプラズマ処理するた
めの内部電極型装置の断面説明図である。１・＠−電極板、２・・・ガラス型ペルジャー３・・・
被処理物、４・・・絶縁体、５・・・金属台、６・・・
金属ベース、７・・・ニードルバルブ、８・・・真空系
、９・・・マツチングネットワーク、１０・拳・真空ポ
ンプ、１１１１・・高周波電源。

Claims

【特許請求の範囲】１、化成処理を施した金属材料の表面に、０．３〜３μ
ｍの有機薄膜を形成し、その上から低温プラズマ処理を
施してなる表面処理金属材料。２、化成処理を施した金属材料の表面に、０．３〜３μ
ｍの有機薄膜を形成し、その上から雰囲気ガスの圧力１
０Ｔｏｒｒ以下で、低温プラズマ処理を施すことを特徴
とする表面処理金属材料の製造方法。３、化成処理を施した金属材料の表面に、０．３〜３μ
ｍの有機薄膜を形成し、その上から雰囲気ガスの圧力０
．００１〜０．１Ｔｏｒｒ、放電電力１００Ｗ以上で、
低温プラズマ処理を施すことを特徴とする表面処理金属
材料の製造方法。