JPH0711455A - Surface preparation treated and multilayer corrosion protection coated steel material - Google Patents

Surface preparation treated and multilayer corrosion protection coated steel material

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JPH0711455A
JPH0711455A JP17750993A JP17750993A JPH0711455A JP H0711455 A JPH0711455 A JP H0711455A JP 17750993 A JP17750993 A JP 17750993A JP 17750993 A JP17750993 A JP 17750993A JP H0711455 A JPH0711455 A JP H0711455A
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JP
Japan
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steel material
coated steel
layer
polyolefin
phosphoric acid
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Withdrawn
Application number
JP17750993A
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Japanese (ja)
Inventor
Nobuki Yoshizaki
信樹 吉崎
Yoshihiro Miyajima
義洋 宮嶋
Yoshihisa Kayazono
義久 仮屋園
Hiroyuki Mimura
博幸 三村
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Publication of JPH0711455A publication Critical patent/JPH0711455A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To obtain a surface preparation treated and multilayer corrosion protection coated steel material excellent in adhesion and cathodic peeling resistance by forming a chromating undercoat layer of specific composition on the surface of a steel material and then laminating plural specific organic films on it. CONSTITUTION:A chromating undercoat layer 2, prepared by using a chromating agent where phosphoric acid and chromic anhydride are mixed so that the proportion of phosphoric acid to the total chromium of chromic anhydride becomes 0.2-3.0 by weight ratio and fine SiO2 grains, partially reduced by an organic reducing agent such as methyl alcohol and synthesized by a dry method and consisting of 20-70wt.% of SiO2, grains of 5-20nm primary grain size and 30-80% of SiO2 grains of SiO2 grains of 20-120nm primary grain size in the form of mixture, are added by 0.5-4.0 by weight ratio based on the total chromium of chromic anhydride, is formed on the surface of a steel material 1. Subsequently, an epoxy primer layer 3, a modified polyolefin adhesive layer 4, and a polyolefin coating layer or cross-linked polyolefin coating multilayer corrosion protection layer 5 are successively formed on the above.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、有機被覆と鋼材の密着
力に優れることから、密着性が要求される重防食被覆鋼
材に関し、特に重防食被覆鋼材であるポリオレフィン被
覆鋼材、ポリウレタン被覆鋼材における耐水密着性の低
下と耐陰極剥離性を大幅に抑制する表面下地処理重防食
被覆鋼材に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heavy anticorrosion coated steel material which is required to have adhesiveness because it is excellent in adhesion between an organic coating and a steel material, and particularly in a heavy duty anticorrosion coated steel material such as a polyolefin coated steel material and a polyurethane coated steel material. The present invention relates to a surface-undercoated heavy-corrosion-coated steel material that significantly suppresses deterioration of water-resistant adhesion and cathodic peeling resistance.

【0002】[0002]

【従来の技術】重防食被覆鋼材であるポリオレフィン、
ポリウレタン被覆鋼材は、長期の防食性が優れているこ
とから鋼管、鋼矢板等の防食に利用されている。重防食
被覆鋼材は、接水環境において数十年に及ぶ耐用年数が
期待されるため、鋼材と有機被覆の接着力の低下の抑制
と電気防食が併用されて用いられる場合には、耐陰極剥
離性が重要である。また、石油、天然ガス等のパイプラ
インにおいても、その防食性からポリオレフィン被覆鋼
管が多く使用されており、重質油の輸送向上のため重質
油を加熱して低粘度化して輸送する処置等により、高温
環境等の被覆の密着性を著しく低下させる厳しい使用環
境下での性能向上も重要な課題となっている。このた
め、このような環境下で使用されるポリオレフィン被覆
鋼材においても、下地処理による耐陰極剥離性、密着力
の低下の防止が重要である。従来、有機被覆との密着性
を改善するため、メッキ等の薄鋼板用においてもクロメ
ート処理剤は使用されている。しかし、このような水性
コロイダルシリカのみを含有するクロメート処理では塗
料密着性が不十分である。また、特開平01−2632
79号に示される様に大粒径の水性コロイダルシリカを
添加し、耐指紋性と塗料密着性及び加工後の耐食性を向
上させたクロメート処理剤でも重防食被覆に要求される
有機被覆との耐水密着性を確保することは困難である。
重防食被覆鋼材用のクロメート処理剤では、クロム酸の
付着量が薄板等のクロメート皮膜に対して、10倍程度
の厚みが必要となる。このため、特開平3−23452
7号に示されるように、リン酸、シリカ微粒子にシラン
カップリング剤を添加することによって皮膜を強化した
クロメート処理剤によって、熱水浸漬後の被覆−鋼材間
の密着性に加えて耐陰極剥離性が共に優れたポリオレフ
ィン被覆鋼材が提案されている。
2. Description of the Related Art Polyolefin, which is a heavy anticorrosion coated steel material,
Polyurethane-coated steel is used for corrosion protection of steel pipes, sheet piles, etc. because of its excellent long-term corrosion resistance. Heavy-duty anticorrosion coated steel is expected to have a service life of up to several decades in a wet environment. Therefore, when the combined use of electrical corrosion protection and suppression of a decrease in the adhesive strength between steel and organic coatings, cathodic peeling resistance is used. Sex is important. Also, in pipelines of petroleum, natural gas, etc., polyolefin-coated steel pipes are often used due to their anticorrosive properties. To improve the transportation of heavy oil, heating heavy oil to reduce its viscosity and transport it, etc. Therefore, it is also an important issue to improve the performance in a severe use environment that significantly reduces the adhesion of the coating such as a high temperature environment. Therefore, in the polyolefin-coated steel material used in such an environment, it is important to prevent the cathode peeling resistance and the decrease in adhesion due to the base treatment. Conventionally, in order to improve the adhesion with an organic coating, a chromate treatment agent is also used for thin steel sheets such as plating. However, paint adhesion is insufficient with the chromate treatment containing only such aqueous colloidal silica. In addition, JP-A-01-2632
As shown in No. 79, a large particle size aqueous colloidal silica is added to improve the fingerprint resistance, paint adhesion and corrosion resistance after processing. Even with a chromate treatment agent, water resistance with an organic coating required for heavy anticorrosion coating. It is difficult to secure adhesion.
In the chromate treatment agent for heavy-corrosion-coated steel, the amount of chromic acid attached is required to be about 10 times the thickness of a chromate film such as a thin plate. Therefore, JP-A-3-23452
As shown in No. 7, a chromate-treating agent whose film is reinforced by adding a silane coupling agent to phosphoric acid and silica fine particles, and in addition to the adhesion between the coating and steel materials after hot water immersion, is also resistant to cathodic peeling. A polyolefin-coated steel material having excellent properties has been proposed.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】特開平3−23452
7号に示したポリオレフィン被覆鋼材用クロメート処理
剤は、シランカップリング剤を添加しているため、処理
液を長期間保存するとゲル化が生じるという問題と超長
期の環境シュミレーション試験である温水浸漬後の陰極
剥離試験において剥離を十分に抑制することは難しい。
このため、溶液の安定性を確保した熱水浸漬後の被覆−
鋼材間の密着性に加えて耐陰極剥離性が共に優れた強固
なクロメート皮膜を形成するクロメート処理が必要であ
る。
DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention
The chromate treatment agent for polyolefin-coated steel shown in No. 7 contains a silane coupling agent, so the problem that gelation occurs when the treatment liquid is stored for a long period of time and after immersion in hot water which is an ultra-long-term environmental simulation test It is difficult to sufficiently suppress the peeling in the cathodic peel test.
For this reason, coating after immersion in hot water ensuring the stability of the solution
Chromate treatment is required to form a strong chromate film that has excellent cathode peel resistance in addition to adhesion between steel materials.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の問題点
を解決すべく重防食被覆鋼材の下地処理として、クロメ
ート処理剤に添加するシリカ成分として、一般に使用さ
れている水性コロイダルシリカに対し、2次凝集成分を
持った乾式法で合成し、粒径調整を行ったシリカを用い
ることで乾燥皮膜の強度を向上させ、有機被覆との密着
性を向上を鋭意検討したものである。すなわち、鋼材表
面の全面もしくは一部に、リン酸と無水クロム酸の混合
液を、有機系還元剤で部分的に還元した処理液に、乾式
法により合成された1次粒子径5〜20nmのシリカ微粒
子を20〜70重量%及び1次粒子径20〜120nmの
シリカ微粒子を30〜80重量%の割合で混合したシリ
カ微粒子を全クロムに対する重量比で0.5〜4.0添
加したクロメート処理剤により表面下地処理を施した表
面下地処理鋼材に有機被覆を積層することにより、温水
浸漬後の被覆−鋼材間の密着性に加えて耐陰極剥離性が
共に優れた表面下地処理重防食被覆鋼材を提供するもの
である。また、クロメート処理剤中のリン酸の添加量と
しては、全クロムに対する重量比で0.2〜3.0添加
する。上記重防食被覆鋼材としては有機被覆層として、
エポキシプライマー層、変性ポリオレフィン接着剤層、
ポリオレフィン被覆層を順に積層したポリオレフィン被
覆鋼材。有機被覆層がプライマー層、ポリウレタン層を
順に積層したポリウレタン被覆鋼材がある。本発明によ
るポリオレフィン被覆鋼材を図1に示す。図1で鋼材1
の表面に、上記成分を含有するリン酸、乾式シリカ系微
粒子を含有するクロメート処理剤層2、熱硬化性エポキ
シ樹脂等からなるプライマー層3、変性ポリオレフィン
接着剤層4、ポリオレフィン被覆または架橋ポリオレフ
ィン被覆5を順次積層したことを特徴とする温水浸漬後
の被覆−鋼材間の密着性に加えて耐高温陰極剥離性が共
に優れたポリオレフィン被覆鋼材である。本発明による
ポリウレタン被覆鋼材を図2に示す。図2で鋼材1の表
面に、上記成分を含有するリン酸、乾式シリカ系微粒子
を含有するクロメート処理剤層2、プライマー層6、ポ
リウレタン層7を順次積層したことを特徴とする温水浸
漬後の被覆−鋼材間の密着性に加えて耐高温陰極剥離性
が共に優れたポリウレタン被覆鋼材である。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a base treatment for heavy-corrosion-coated steel, as a silica component to be added to a chromate treating agent, as compared with commonly used aqueous colloidal silica. The purpose of this study is to diligently study to improve the strength of a dry film and improve the adhesion to an organic coating by using a silica having a secondary agglomeration component synthesized by a dry method and having a particle size adjusted. That is, a mixed solution of phosphoric acid and chromic anhydride is partially reduced with an organic reducing agent on the entire surface or a part of the surface of a steel material to obtain a treatment solution having a primary particle diameter of 5 to 20 nm synthesized by a dry method. Chromate treatment in which silica fine particles in which silica fine particles are mixed in an amount of 20 to 70% by weight and silica fine particles having a primary particle diameter of 20 to 120 nm in an amount of 30 to 80% by weight are added in an amount of 0.5 to 4.0 by weight ratio with respect to total chromium. Surface-treated steel sheet that has been surface-treated with a chemical agent, by laminating an organic coating on the surface-treated steel material, the surface-treated heavy corrosion-resistant coated steel material has excellent adhesion between the coating and steel material after immersion in warm water, as well as excellent cathodic peeling resistance. Is provided. The amount of phosphoric acid added in the chromate treatment agent is 0.2 to 3.0 by weight ratio to the total chromium. As the above-mentioned heavy anticorrosion coated steel material, as an organic coating layer,
Epoxy primer layer, modified polyolefin adhesive layer,
A polyolefin-coated steel material in which polyolefin coating layers are sequentially laminated. There is a polyurethane-coated steel material having an organic coating layer in which a primer layer and a polyurethane layer are sequentially laminated. A polyolefin coated steel material according to the present invention is shown in FIG. Steel material 1 in Figure 1
On the surface of, a phosphoric acid containing the above components, a chromate treating agent layer 2 containing fine particles of dry silica, a primer layer 3 made of a thermosetting epoxy resin, a modified polyolefin adhesive layer 4, a polyolefin coating or a crosslinked polyolefin coating. It is a polyolefin-coated steel material that is excellent in not only the adhesion between the coating material after immersion in warm water and the steel material, but also the high-temperature cathode peeling resistance, which is characterized in that 5 is sequentially laminated. A polyurethane-coated steel material according to the present invention is shown in FIG. In FIG. 2, after the phosphoric acid containing the above components, the chromate treating agent layer 2 containing the dry silica-based fine particles, the primer layer 6 and the polyurethane layer 7 are sequentially laminated on the surface of the steel material 1 after the immersion in hot water. It is a polyurethane-coated steel material that is excellent in high-temperature cathode peeling resistance in addition to the adhesion between the coating and the steel material.

【0005】以下、本発明につき詳細に説明を行なう。
本発明に使用する鋼材とは、炭素鋼あるいは、ステンレ
ス鋼、チタン合金鋼等の合金鋼である。また、炭素鋼の
表面に、ステンレス鋼、銅、アルミニウム、チタン、ア
ルミニウム−マグネシウム合金、ニッケル−クロム−鉄
系合金、ニッケル−モリブデン系合金、ニッケル−モリ
ブデン−クロム・タングステン系合金、チタン−パラジ
ウム系合金、チタン−アルミニウム−バナジウム系合金
等の金属を積層した鋼材であってもよい。さらに、炭素
鋼の表面に亜鉛、アルミニウム、ニッケル、銅などのメ
ッキ、亜鉛−鉄、亜鉛−アルミニウム、亜鉛−ニッケ
ル、亜鉛−ニッケル−コバルトなどの合金メッキ、ある
いは、これらのメッキ・合金メッキにシリカ、酸化チタ
ンなどの無機物の微細粒子を分散させた分散メッキを施
した鋼材であってもよい。
The present invention will be described in detail below.
The steel material used in the present invention is carbon steel or alloy steel such as stainless steel and titanium alloy steel. Further, on the surface of carbon steel, stainless steel, copper, aluminum, titanium, aluminum-magnesium alloy, nickel-chromium-iron alloy, nickel-molybdenum alloy, nickel-molybdenum-chromium-tungsten alloy, titanium-palladium alloy. It may be a steel material in which metals such as alloys and titanium-aluminum-vanadium alloys are laminated. In addition, plating of zinc, aluminum, nickel, copper, etc. on the surface of carbon steel, alloy plating of zinc-iron, zinc-aluminum, zinc-nickel, zinc-nickel-cobalt, etc., or silica plating on these plating / alloy plating Alternatively, it may be a steel material that has been subjected to dispersion plating in which fine particles of an inorganic substance such as titanium oxide are dispersed.

【0006】次に、本発明で使用するクロメート処理剤
について説明する。本発明で使用するクロメート処理剤
2とは、蒸留水にリン酸と無水クロム酸(CrO3 )を
溶解した水溶液を有機系還元剤で部分的に還元し、リン
酸、6価のクロムイオンと3価のクロムイオンを混在さ
せ、かつ乾式シリカ系微粒子を混合したものであるが、
必要に応じてリン酸の一部をピロリン酸、トリポリリン
酸等の縮合リン酸で置き換えることが出来る。6価から
3価へのクロムの部分的還元に用いる有機系還元剤とし
ては、メチルアルコール、エチルアルコール等のアルコ
ール、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等の
アルキロールアミン、蟻酸、酢酸、シュウ酸等の飽和カ
ルボン酸、ピロガロール等の芳香族多価アルコール、コ
ハク酸、アジピン酸等の不飽和カルボン酸等の単分子還
元剤、または、小麦デンプン、トウモロコシデンプン等
のデンプン、ポリビニルアルコール等の高分子還元剤を
用いることができる。熱水浸漬後の被覆−鋼材間の密着
力と耐高温陰極剥離性の向上には、高分子還元剤、中で
も、アミロペクチン分を多く含むデンプン、例えばトウ
モロコシデンプンをアミログルコシターゼ等の加水分解
酵素で部分的に加水分解して得られるデキストリン(平
均分子量50000−250000)、あるいは、
The chromate treating agent used in the present invention will be described below. The chromate treating agent 2 used in the present invention is obtained by partially reducing an aqueous solution of phosphoric acid and chromic anhydride (CrO 3 ) in distilled water with an organic reducing agent to form phosphoric acid and hexavalent chromium ions. Although trivalent chromium ions are mixed and dry silica-based fine particles are mixed,
If necessary, a part of phosphoric acid can be replaced with condensed phosphoric acid such as pyrophosphoric acid and tripolyphosphoric acid. Examples of organic reducing agents used for the partial reduction of chromium from hexavalent to trivalent include alcohols such as methyl alcohol and ethyl alcohol, alkylolamines such as diethanolamine and triethanolamine, saturation of formic acid, acetic acid and oxalic acid. Carboxylic acid, aromatic polyhydric alcohols such as pyrogallol, succinic acid, monomolecular reducing agents such as unsaturated carboxylic acids such as adipic acid, or starches such as wheat starch and corn starch, polymeric reducing agents such as polyvinyl alcohol Can be used. Coating after hot water immersion-To improve adhesion between steel materials and high-temperature cathode peeling resistance, a polymer reducing agent, in particular, starch containing a large amount of amylopectin, for example, corn starch is partially hydrolyzed with a hydrolase such as amyloglucosidase. Dextrin (average molecular weight 50,000-250000) obtained by hydrolytic hydrolysis, or

【化1】 の分子構造を持ち、分子量が60000〜140000
の部分ケン化ポリ酢酸ビニル等が望ましい。前記のデキ
ストリンと部分ケン化酢酸ビニルは、全クロムに対する
6価クロムの比率を所望の比率に保持するために必要な
量を用いる。所望の比率とは全クロムに対する6価クロ
ムの重量比が、0.35〜0.75の範囲が望ましい。
この比率に関しては、全クロムに対する6価クロムの重
量比が0.35未満及び0.75越では、熱水浸漬後の
密着力が低下しがちである。尚、上記の全クロムに対す
る6価クロムの重量比を0.35〜0.75の範囲にす
るのに要するデキストリンの量はクロメート処理液中の
全クロムに対する重量比で、0.06〜0.40の範囲
であり、部分ケン化酢酸ビニルの量はクロメート処理液
中の全クロムに対する重量比で0.07〜0.47の範
囲である。
[Chemical 1] With a molecular structure of 60,000-140,000
Partially saponified polyvinyl acetate is preferable. The above dextrin and partially saponified vinyl acetate are used in the amounts necessary to maintain the desired ratio of hexavalent chromium to total chromium. The desired ratio is preferably such that the weight ratio of hexavalent chromium to total chromium is in the range of 0.35 to 0.75.
Regarding this ratio, when the weight ratio of hexavalent chromium to the total chromium is less than 0.35 and 0.75 or more, the adhesive force after immersion in hot water tends to decrease. The amount of dextrin required to set the weight ratio of hexavalent chromium to total chromium in the range of 0.35 to 0.75 is 0.06 to 0. 40, and the amount of partially saponified vinyl acetate is in the range of 0.07 to 0.47 by weight ratio to the total chromium in the chromate treatment liquid.

【0007】前記のクロメート処理剤に添加するリン酸
は、クロメート処理液のPHを低下させるため、鋼材と
クロメート処理剤との反応性が高まると共に、加熱焼付
けによる6価クロムから3価クロムへの還元性の増加を
もたらし不溶解性の高いクロメート被膜を生成する。ま
た、リン酸は、シリカ系微粒子表面の水酸基や、遊離も
しくは配位したクロムイオンと結合することによりクロ
メート被膜を一体化し、クロメート被膜を熱水に対して
不溶解化させると共に乾燥時の皮膜の物理的な強度を向
上させる効果により密着性と耐水性が向上し、陰極剥離
試験の際のアルカリの発生に対しても被膜が剥離し難く
なると考えられる。リン酸の添加量は全クロムに対する
リン酸イオンの重量比が0.2〜3.0の範囲で添加す
ることが望ましい。リン酸添加量の適正量はクロメート
皮膜の乾燥温度によって調整する。ただし、皮膜が0.
2未満及び3.0越では、熱水浸漬後の密着力が低下す
る傾向にある。
Phosphoric acid added to the above chromate treating agent lowers the pH of the chromate treating solution, so that the reactivity between the steel material and the chromate treating agent is increased and at the same time, hexavalent chromium is converted to trivalent chromium by heating and baking. It produces a highly insoluble chromate coating that leads to increased reducibility. Phosphoric acid combines with the hydroxyl groups on the surface of the silica-based fine particles and the free or coordinated chromium ions to integrate the chromate coating, making the chromate coating insoluble in hot water and at the same time drying the coating. It is considered that the adhesiveness and water resistance are improved by the effect of improving the physical strength, and the coating is less likely to be peeled off even when an alkali is generated during the cathode peeling test. The phosphoric acid is preferably added in such a manner that the weight ratio of phosphate ions to total chromium is in the range of 0.2 to 3.0. The appropriate amount of phosphoric acid added is adjusted by the drying temperature of the chromate film. However, the film is 0.
If it is less than 2 or more than 3.0, the adhesion after immersion in hot water tends to decrease.

【0008】次に、前記のクロメート処理剤に添加する
乾式法により合成したシリカ系微粒子としては、例えば
日本アエロジル社製のAEROSIL 130、AER
OSIL 200、AEROSIL 200V、AER
OSIL 200CF、AEROSIL 200FA
D、AEROSIL 300、AEROSIL 300
CF、AEROSIL 380等の粒子径の小さいシリ
カ微粒子とAEROSIL OX50、AEROSIL
TT600、AEROSIL MOX等の粒子径の大
きいシリカ微粒子を混合して粒径を調整したものを用い
る。
Next, as the silica-based fine particles synthesized by the dry method, which are added to the above chromate-treating agent, for example, AEROSIL 130 and AER manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.
OSIL 200, AEROSIL 200V, AER
OSIL 200CF, AEROSIL 200FA
D, AEROSIL 300, AEROSIL 300
Silica fine particles with small particle size such as CF and AEROSIL 380 and AEROSIL OX50 and AEROSIL
A silica fine particle having a large particle diameter such as TT600 or AEROSIL MOX is mixed to adjust the particle diameter.

【0009】乾式法シリカ微粒子は、例えばフェロシリ
コンを塩素化し、四塩化ケイ素としたあと精製し、酸素
と水素の炎中で高温加水分解して製造する。乾式シリカ
微粒子は水性コロイダルシリカと異なり、水溶液中で2
次凝集体を形成する傾向が強いため、皮膜の乾燥時の収
縮が小さく鋼材との密着性に優れる。また、ポーラスな
表面を形成することから、クロメート皮膜上に塗布する
有機皮膜がポーラスな表面に流れ込むことにより上部の
有機被膜との接着性が向上する効果がある。この効果
は、水溶液中に分散可能であれば、粒子径の大きい方が
良い。しかしながら、粒子径が大きすぎると皮膜の凝集
力が不足し、密着力が低下するため、小粒子径(20nm
以下)のシリカと大粒子径(20nm以上)のシリカを混
合して、皮膜の強度と密着性のバランスをとる必要があ
る。粒径分布としては、1次粒子径5〜20nmのシリカ
微粒子を20〜70重量%及び1次粒子径20〜120
nmのシリカ微粒子を30〜80重量%の割合で混合した
シリカ微粒子を全クロムに対する重量比で0.5〜4.
0添加する。シリカ系微粒子の添加量が0.5未満及び
4.0越では、熱水浸漬後の密着力が低下する傾向にあ
る。前記クロメート処理剤は、塗布前に、鋼材表面上に
スケール、油分等がある場合には、アルカリ脱脂、酸
洗、サンドブラスト処理、グリッドブラスト処理、ショ
ットブラスト処理等を行ない表面付着物を除去する必要
がある。塗布後のクロメート処理剤の焼付け温度として
は、60〜300℃が適切である。鋼材表面温度が60
℃未満では、クロメート処理剤層内の脱水、クロムの還
元が不足しやすい。300℃越では、クロメート処理皮
膜の分解が生じる。また、クロメート処理剤の付着量と
しては、全クロム重量として、30〜800mg/m2
望ましい。30mg/m2 未満では、クロメート処理の効
果が発揮されず、800mg/m2 越では強固な被膜が形
成されず密着性が低下する。
The dry process silica fine particles are produced, for example, by chlorinating ferrosilicon to obtain silicon tetrachloride, then refining and hydrolyzing at high temperature in a flame of oxygen and hydrogen. Unlike dry colloidal silica, dry silica particles are
Since the tendency to form secondary agglomerates is strong, the shrinkage of the film when dried is small and the adhesion to steel is excellent. In addition, since the porous surface is formed, the organic coating applied on the chromate coating flows into the porous surface, so that the adhesiveness with the upper organic coating is improved. This effect is better if the particle size is large, as long as it can be dispersed in an aqueous solution. However, if the particle size is too large, the cohesive force of the film will be insufficient and the adhesion will be reduced.
It is necessary to balance the strength and adhesiveness of the coating by mixing the following) silica with a silica having a large particle size (20 nm or more). As the particle size distribution, silica fine particles having a primary particle diameter of 5 to 20 nm are 20 to 70% by weight and a primary particle diameter is 20 to 120.
The silica fine particles obtained by mixing 30 to 80% by weight of the silica fine particles having a thickness of 0.5 nm are contained in a weight ratio of 0.5 to 4.
0 is added. If the addition amount of the silica-based fine particles is less than 0.5 or more than 4.0, the adhesion after immersion in hot water tends to decrease. Before application of the chromate treatment agent, if there is scale, oil, etc. on the surface of the steel material, alkali degreasing, pickling, sand blasting, grid blasting, shot blasting, etc. must be performed to remove surface deposits. There is. A suitable baking temperature of the chromate treatment agent after coating is 60 to 300 ° C. Steel surface temperature is 60
If the temperature is lower than 0 ° C, dehydration in the chromate treatment agent layer and reduction of chromium are likely to be insufficient. Above 300 ° C, the chromate-treated film decomposes. Further, the amount of the chromate treatment agent deposited is preferably 30 to 800 mg / m 2 in terms of total chromium weight. If it is less than 30 mg / m 2 , the effect of the chromate treatment is not exhibited, and if it exceeds 800 mg / m 2 , a strong coating film is not formed and the adhesion is lowered.

【0010】次に、本発明の重防食被覆であるポリオレ
フィン被覆について説明する。本発明によるポリオレフ
ィン被覆鋼材の構成を図1に示す。図1は、鋼材1の表
面に、上記成分を含有するリン酸、乾式シリカ系微粒子
を含有するクロメート処理剤層2、熱硬化性エポキシ樹
脂等からなるプライマー層3、変性ポリオレフィン接着
剤層4、ポリオレフィン被覆または架橋ポリオレフィン
被覆5を順次積層したポリオレフィン被覆鋼材である。
本発明のポリオレフィン被覆鋼材に使用するプライマー
とは、エポキシ樹脂、硬化剤と無機顔料を主成分とす
る。エポキシ樹脂としては、ビスフェノールA、AD、
Fのジグリシジリエーテル、あるいは、フェノールノボ
ラック型のグリシジルエーテル等を単独、または、混合
して使用する。硬化剤としては、脂環式変性アミン、脂
肪族アミン、ジシアンジアミド系硬化剤、イミダゾール
系硬化剤等を使用する。また、無機顔料としては、シリ
カ、酸化チタン、ウォラストナイト、マイカ、酸化クロ
ム等を適宜用いる。さらにまた、樹脂との濡れ性を良く
するために、上記の顔料の表面にアルミ−シリカ処理、
シランカップリング処理、リン酸塩処理等の化学処理を
施してもよい。
Next, the polyolefin coating which is the heavy anticorrosion coating of the present invention will be explained. The structure of the polyolefin-coated steel material according to the present invention is shown in FIG. FIG. 1 shows that on the surface of a steel material 1, a phosphoric acid containing the above components, a chromate treating agent layer 2 containing dry silica fine particles, a primer layer 3 made of a thermosetting epoxy resin, a modified polyolefin adhesive layer 4, A polyolefin-coated steel material in which a polyolefin coating or a cross-linked polyolefin coating 5 is sequentially laminated.
The primer used for the polyolefin-coated steel material of the present invention contains an epoxy resin, a curing agent and an inorganic pigment as main components. Epoxy resins include bisphenol A, AD,
Diglycidyl ether of F, phenol novolac type glycidyl ether, or the like is used alone or in combination. As the curing agent, an alicyclic modified amine, an aliphatic amine, a dicyandiamide-based curing agent, an imidazole-based curing agent, or the like is used. Further, as the inorganic pigment, silica, titanium oxide, wollastonite, mica, chromium oxide or the like is appropriately used. Furthermore, in order to improve the wettability with the resin, the surface of the above pigment is treated with aluminum-silica,
A chemical treatment such as silane coupling treatment or phosphate treatment may be performed.

【0011】本発明のポリオレフィン被覆で使用する変
性ポリオレフィン接着剤とは、ポリエチレン、ポリプロ
ピレン、ナイロンなどの公知のポリオレフィン、及び公
知のポリオレフィン共重合体樹脂を、マレイン酸、アク
リル酸、メタアクリル酸などの不飽和カルボン酸また
は、その酸無水物で変性したもの、あるいは、その変性
物をポリオレフィン樹脂で適宜希釈したもの等、従来公
知の変性ポリオレフィンである。本発明のポリオレフィ
ン被覆鋼材で使用するポリオレフィン被覆とは、主成分
として低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密
度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ポリプロ
ピレン、ナイロンなどの従来公知のポリオレフィン、及
びエチレン−プロピレンブロックまたはランダム共重合
体、ポリアミド−プロピレンブロック又はランダム共重
合体等公知のポリオレフィン共重合体を含む樹脂であ
る。架橋ポリオレフィン被覆とは、上記のポリオレフィ
ンに、電子線照射等を施し、架橋を行なった架橋ポリオ
レフィンを主成分とする。他の成分としては、顔料、充
填強化剤等を添加することができる。顔料としては、シ
リカ、シリカ・アルミナ、ルチル型酸化チタン、ガラ
ス、マイカ、酸化鉄赤、ケイ酸ジルコニウム、ケイ酸マ
グネシウム、タルク、硫酸バリウム、アルミナ、ジンク
クロメート、ストロンチウムクロメート、シンナミド
鉛、亜酸化鉛、リン酸アルミニウム、リン酸カルシウ
ム、ケイモリブデン酸、ケイタングステン酸、リンモリ
ブデン酸亜鉛等の一般市販の顔料で、美観を要する場合
には、カドミウムイエロー、ポリアゾイエロー、キノフ
タロンイエロー、イソインドリノンイエロー、キナクリ
ドンイエロー、ベンガラレッド、ポリアゾブラウン、ア
ゾレーキイエロー、ペリレンレッド、フタロシアニンブ
ルー、フタロシアニングリーン、ベンガライエロー、ア
ルミン酸コバルト、アニリンブラック、カーボンブラッ
ク、ウルトラマリンブルー、アルミニウム微粉末等の着
色顔料及び紫外線吸収剤、ヒンダードアミン系の耐候剤
を添加することもできる。充填強化剤とは、ガラス、ス
ラグ、シリコンカーバイド、カーボン、ボロン、ボロン
ナイトライド、アルミナ等の無機繊維充填材、ナイロ
ン、ポリエステル、ビニロン、アラミド、ケプラー等の
有機充填材である。
The modified polyolefin adhesive used in the polyolefin coating of the present invention includes known polyolefins such as polyethylene, polypropylene and nylon, and known polyolefin copolymer resins such as maleic acid, acrylic acid and methacrylic acid. It is a conventionally known modified polyolefin such as one modified with an unsaturated carboxylic acid or its acid anhydride, or one obtained by appropriately diluting the modified product with a polyolefin resin. The polyolefin coating used in the polyolefin-coated steel material of the present invention means low density polyethylene, medium density polyethylene, high density polyethylene, linear low density polyethylene, polypropylene, nylon and other conventionally known polyolefins as main components, and ethylene-propylene. It is a resin containing a known polyolefin copolymer such as a block or random copolymer, a polyamide-propylene block or a random copolymer. The cross-linked polyolefin coating is mainly composed of cross-linked polyolefin obtained by subjecting the above-mentioned polyolefin to electron beam irradiation or the like to perform cross-linking. As other components, a pigment, a filling reinforcing agent, etc. can be added. As the pigment, silica, silica-alumina, rutile type titanium oxide, glass, mica, iron oxide red, zirconium silicate, magnesium silicate, talc, barium sulfate, alumina, zinc chromate, strontium chromate, cinnamide lead, lead suboxide , General-purpose pigments such as aluminum phosphate, calcium phosphate, silicomolybdic acid, silicotungstic acid, zinc phosphomolybdate, etc. When aesthetics are required, cadmium yellow, polyazo yellow, quinophthalone yellow, isoindolinone yellow, quinacridone Yellow, red iron oxide, polyazo brown, azo lake yellow, perylene red, phthalocyanine blue, phthalocyanine green, red iron oxide, cobalt aluminate, aniline black, carbon black, cormorant Tiger marine blue, the color pigment and the ultraviolet absorber of aluminum fine powder, etc., may be added hindered amine weathering agents. The filler strengthening agent is an inorganic fiber filler such as glass, slag, silicon carbide, carbon, boron, boron nitride, or alumina, and an organic filler such as nylon, polyester, vinylon, aramid, or kepler.

【0012】次に、本発明の重防食被覆であるポリウレ
タン被覆について説明する。本発明によるポリウレタン
被覆鋼材を図2に示す。図2において、鋼材1の表面
に、上記成分を含有するリン酸、乾式シリカ系微粒子を
含有するクロメート処理剤層2、プライマー層6、ポリ
ウレタン層7を順次積層したことを特徴とする温水浸漬
後の被覆−鋼材間の密着性に加えて耐高温陰極剥離性が
共に優れたポリウレタン被覆鋼材である。ウレタン被覆
用プライマーとしては、例えばポリオールとポリイソシ
アネート化合物に無機顔料を添加して用いる。この場
合、ポリオールとしてはポリエーテルポリオール、ポリ
オレフィンポリオール、エポキシポリオール等を用い
る。ポリエーテルポリオールとしては、プロピレングリ
コール、ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ヘ
キサンジオール、グリセリン、トリメチルロールプロパ
ンなどに、プロピレンオキサイド、エチレンオキサイド
またはブチレンオキサイドなどのアルキレンオキサイド
をアルカリ触媒などの存在下で付加重合して得た分子中
に2〜3個の活性水素基(水酸基)を持つポリアルキレ
ンポリオールなどを用いる。これらのポリアルキレンポ
リオールとしては、例えば一般市販の水酸基価が50〜
150mg−KOH/g程度のポリプロピレングリコール
などが利用できる。また。ポリオレフィンポリオールと
しては、ブタジエン、イソプレンなどのジエン化合物
に、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイドなどの
アルキレンオキサイドを付加重合して得た分子中に2〜
3個の活性水素基(水酸基)を持つポリジエンポリオー
ルを用いる。これらのポリジエンポリオールとしては、
例えば一般市販の水酸基価が50〜150mg−KOH
/g程度のポリブタジエンポリオールなどが使用でき
る。ポリイソシアネートとしては、分子中に2個以上の
イソシアネート基を含有する粗ジフェニルメタンジイソ
シアネート(粗MDI)、トリレンジイソシアネート
(TDI)などのポリイソシアネート化合物を用いる。
上記のポリオールとポリイソシアネートを付加反応して
イソシアネート末端ウレタンプレポリマーをつくるが、
このときポリイソシアネートのイソシアネート基(−N
CO)とポリオールの水酸基(OH)の比、すなわちN
CO/OHを重量比で1.6〜3の範囲になるようにす
る。該NCO/OH重量比が1.6未満および3越えで
は浸漬試験などを行うとポリウレタン被覆層が剥離し、
耐水接着性が悪くなる。ウレタンプライマーには上記の
イソシアネート末端ウレタンプレポリマーに無機顔料を
添加する。無機顔料としては、クレー、パーライトなど
の鉱物を粉砕した酸化珪素、カオリン、カオリンクレ
ー、モンモリロナイトなどを粉砕した珪酸アルミニュウ
ム、タルク、アルミナ、炭酸カルシウムなどを用いる。
これらの無機顔料は、イソシアネート末端ウレタンプレ
ポリマー100重量部に対して20〜200重量部の範
囲で添加する。該添加量が20重量部未満および200
重量部越えでは耐水接着性が悪くなる。
Next, the polyurethane coating which is the heavy anticorrosion coating of the present invention will be described. A polyurethane-coated steel material according to the present invention is shown in FIG. In FIG. 2, after dipping in hot water, the surface of the steel material 1 is successively laminated with phosphoric acid containing the above components, chromate treatment agent layer 2 containing dry silica type fine particles, primer layer 6 and polyurethane layer 7. In addition to the adhesion between the coating and the steel material, the polyurethane coating steel material is excellent in high-temperature cathode peeling resistance. As the urethane coating primer, for example, an inorganic pigment is added to a polyol and a polyisocyanate compound and used. In this case, polyether polyol, polyolefin polyol, epoxy polyol or the like is used as the polyol. As the polyether polyol, propylene glycol, butanediol, neopentyl glycol, hexanediol, glycerin, trimethyl roll propane, etc. are subjected to addition polymerization with alkylene oxide such as propylene oxide, ethylene oxide or butylene oxide in the presence of an alkali catalyst. A polyalkylene polyol having 2-3 active hydrogen groups (hydroxyl groups) in the obtained molecule is used. As these polyalkylene polyols, for example, a commercially available hydroxyl value is 50 to 50.
About 150 mg-KOH / g polypropylene glycol or the like can be used. Also. As the polyolefin polyol, 2 to the molecule obtained by addition-polymerizing an alkylene oxide such as ethylene oxide or propylene oxide to a diene compound such as butadiene or isoprene
A polydiene polyol having three active hydrogen groups (hydroxyl groups) is used. As these polydiene polyols,
For example, a commercially available hydroxyl value is 50 to 150 mg-KOH
Polybutadiene polyol of about / g can be used. As the polyisocyanate, a polyisocyanate compound containing two or more isocyanate groups in the molecule, such as crude diphenylmethane diisocyanate (crude MDI) and tolylene diisocyanate (TDI), is used.
The above-mentioned polyol and polyisocyanate are subjected to an addition reaction to form an isocyanate-terminated urethane prepolymer,
At this time, the isocyanate group (-N
CO) to the hydroxyl group (OH) of the polyol, ie N
CO / OH should be in the range of 1.6 to 3 by weight. When the NCO / OH weight ratio is less than 1.6 and exceeds 3, the polyurethane coating layer peels off when an immersion test is conducted,
Water resistance is poor. For the urethane primer, an inorganic pigment is added to the above isocyanate-terminated urethane prepolymer. As the inorganic pigment, there are used silicon oxide obtained by crushing minerals such as clay and perlite, aluminum silicate obtained by crushing kaolin, kaolin clay, montmorillonite and the like, talc, alumina, calcium carbonate and the like.
These inorganic pigments are added in the range of 20 to 200 parts by weight based on 100 parts by weight of the isocyanate terminated urethane prepolymer. The addition amount is less than 20 parts by weight and 200
If it exceeds the weight part, the water-resistant adhesiveness becomes poor.

【0013】ポリウレタン層としては、例えばポリオレ
フィンポリオール、芳香族アミンポリオール、ポリイソ
シアネートと無機顔料からなるポリウレタンが利用でき
る。この場合、ポリオレフィンポリオールとしてはブタ
ジエン、イソプレンなどのジエン化合物に、エチレンオ
キサイド、プロピレンオキサイドなどのアルキレンオキ
サイドを付加重合して得た分子中に2〜3個の活性水素
基(水酸基)を持つポリジエンポリオールを用いる。ポ
リジエンポリオールとしては、例えば出光石油化学社製
のPoly bd R−45HT、Poly bd R
−45、Poly bd CS−15や日本曹達社製の
日曹PBG−2000、日曹PBG−3000などの一
般市販の液状のポリブタジエンポリオールが利用でき
る。芳香族アミンポリオールとしてはビス(2−ヒドロ
キシプロピル)アニリン、メチレンビス(−0−クロロ
アニリン)(MOCA)などのアニリン化合物にプロピ
レンオキシドなどのアルキレンオキシドを付加して得た
芳香族アミンポリオールを用いる。これらの芳香族アミ
ンポリオールとしては、例えば第一工業製薬社製のポリ
ハードナーPA400、ポリハードナーPA300など
が利用できる。これらの芳香族アミンポリオールは、前
記のポリオレフィンポリオール100重量部に対して3
0〜100重量部の範囲で添加する。ポリイソシアネー
トとしては、分子中に2個以上のイソシアネート基を含
有する粗ジフェニルメタンジイソシアネート(粗MD
I)、トリレンジイソシアネート(TDI)などのイソ
シアネート化合物を用いる。これらのポリイソシアネー
トは、ポリイソシアネートのイソシアネート基(−NC
O)と上記のポリオレフィンポリオールと芳香族ポリオ
ールの混合物の水酸基(OH)の比、すなわちNCO/
OHを重量比で0.85〜1.5の範囲で使用する。無
機顔料としては、クレー、パーライトなどの鉱物を粉砕
した酸化珪素、カオリン、カオリンクレー、モンモリロ
ナイトなどを粉砕した珪酸アルミニュウム、タルク、ア
ルミナ、炭酸カルシウムなど粉末を単独あるいは混合し
て用いる。これらの無機顔料の種類別の混合割合は任意
でよいが、無機顔料の合計配合量はポリオレフィンポリ
オール100重量部に対して5〜200重量部の範囲に
する。黒色ポリウレタンは、前記のポリオレフィンポリ
オールに対してカーボンブラックを1〜30重量部添加
する。ポリウレタンに着色を行う場合には、紫外線によ
る退色を防止するために、特にCo,Al,Cr,F
e,Ti,Zn,Mn,Sb,Ni,Mgの中から選ん
だ1種以上の元素の酸化物または複合酸化物の単独また
は混合物からなる着色顔料とビス(1,2,2,6,6
−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス
(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セ
バケート、8−ベンジル−7,7,9,9−テトラメチ
ル−3−オクチル1,3,8−トリアザスピロ[4,
5]ウンデカン−2,4−ジオンなどのヒンダードアミ
ン系光安定剤を添加する。これらのヒンダードアミン系
光安定剤は、前記のアクリルポリオール100重量部に
対して0.5〜10重量部の範囲で添加する。
For the polyurethane layer, for example, polyolefin polyol, aromatic amine polyol, polyurethane composed of polyisocyanate and inorganic pigment can be used. In this case, the polyolefin polyol is a polydiene having 2-3 active hydrogen groups (hydroxyl groups) in the molecule obtained by addition-polymerizing an alkylene oxide such as ethylene oxide or propylene oxide to a diene compound such as butadiene or isoprene. A polyol is used. Examples of the polydiene polyol include Poly bd R-45HT and Poly bd R manufactured by Idemitsu Petrochemical Co., Ltd.
General commercially available liquid polybutadiene polyols such as -45, Poly bd CS-15, Nisso PBG-2000 and Nisso PBG-3000 manufactured by Nippon Soda Co., Ltd. can be used. As the aromatic amine polyol, an aromatic amine polyol obtained by adding an alkylene oxide such as propylene oxide to an aniline compound such as bis (2-hydroxypropyl) aniline or methylenebis (-0-chloroaniline) (MOCA) is used. As these aromatic amine polyols, for example, Polyhardener PA400 and Polyhardener PA300 manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. can be used. The amount of these aromatic amine polyols is 3 per 100 parts by weight of the above-mentioned polyolefin polyol.
It is added in the range of 0 to 100 parts by weight. As the polyisocyanate, crude diphenylmethane diisocyanate containing two or more isocyanate groups in the molecule (crude MD
I), an isocyanate compound such as tolylene diisocyanate (TDI) is used. These polyisocyanates have an isocyanate group (-NC
O) and the hydroxyl group (OH) ratio of the above-mentioned mixture of polyolefin polyol and aromatic polyol, that is, NCO /
OH is used in a weight ratio range of 0.85 to 1.5. As the inorganic pigment, powders such as silicon oxide obtained by crushing minerals such as clay and perlite, aluminium silicate obtained by crushing kaolin, kaolin clay, montmorillonite and the like, talc, alumina, calcium carbonate are used alone or in combination. The mixing ratio of these inorganic pigments may be arbitrary, but the total content of the inorganic pigments is in the range of 5 to 200 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polyolefin polyol. For black polyurethane, 1 to 30 parts by weight of carbon black is added to the above-mentioned polyolefin polyol. When coloring polyurethane, in order to prevent fading due to ultraviolet rays, especially Co, Al, Cr, F
e, Ti, Zn, Mn, Sb, Ni, Mg, a coloring pigment composed of an oxide or a complex oxide of one or more elements, alone or in a mixture, and bis (1,2,2,6,6)
-Pentamethyl-4-piperidyl) sebacate, bis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) sebacate, 8-benzyl-7,7,9,9-tetramethyl-3-octyl 1,3,3 8-Triazaspiro [4
5] Add a hindered amine light stabilizer such as undecane-2,4-dione. These hindered amine light stabilizers are added in the range of 0.5 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the acrylic polyol.

【0014】[0014]

【実施例】本発明を具体的に説明するため、以下に本発
明によるクロメート処理剤A〜Jの調合を行った。ま
た、同様に比較クロメート処理剤K〜P及び、特願平0
2−30320号と特開平01−263279号に相当
するクロメート処理剤Q,Rをそれぞれ調合した。 <実施例のクロメート処理液A〜J及び比較例K〜Pの
調合例>実施例のクロメート処理液としては、例えばク
ロメート原液として、無水クロム酸38.46g、リン
酸30.95gを蒸留水428.03gに溶解したもの
に、デキストリン2.56gを加え加熱攪拌を行ってク
ロム酸の還元を行ない、冷却後、蒸留水を加え全重量を
600gに調製した。この液に、10重量%のシリカ系
微粒子を含む水溶液400gを加え攪拌した。シリカ系
微粒子水溶液としては、日本アエロジル社製のアエロジ
ル200(一次粒子径:5〜15nm)とアエロジルOX
50(一次粒子径:10〜80nm)を混合し、蒸留水に
溶解して用いた。粒子径の識別は電子顕微鏡写真により
行った。この時、溶液中の全クロムに対する6価クロム
の重量比は0.60、全クロムに対するリン酸の重量比
は1.5、全クロムに対するシリカ系微粒子の重量比は
2.0であった。同様の手法を用いて、リン酸、デキス
トリン還元剤、シリカ溶液の濃度及び混合割合を変えて
実施例のクロメート処理剤A〜J及び比較例のクロメー
ト処理剤K〜Pを調合した。
EXAMPLES In order to specifically explain the present invention, the following chromate treating agents A to J according to the present invention were prepared. Similarly, comparative chromate treating agents K to P and Japanese Patent Application No.
2-30320 and chromate treating agents Q and R corresponding to JP-A No. 01-263279 were prepared. <Preparation Example of Chromate Treatment Liquids A to J and Comparative Examples K to P> As the chromate treatment liquid of the embodiment, for example, as a chromate stock solution, 38.46 g of chromic anhydride and 30.95 g of phosphoric acid are distilled water 428. 2.56 g of dextrin was added to the solution dissolved in 0.03 g to reduce chromic acid by heating and stirring, and after cooling, distilled water was added to adjust the total weight to 600 g. To this solution, 400 g of an aqueous solution containing 10% by weight of silica-based fine particles was added and stirred. As the silica-based fine particle aqueous solution, Aerosil 200 (primary particle diameter: 5 to 15 nm) and Aerosil OX manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.
50 (primary particle diameter: 10 to 80 nm) was mixed and dissolved in distilled water before use. The particle size was identified by an electron micrograph. At this time, the weight ratio of hexavalent chromium to total chromium in the solution was 0.60, the weight ratio of phosphoric acid to total chromium was 1.5, and the weight ratio of fine silica particles to total chromium was 2.0. Using the same method, the chromate treating agents A to J of Examples and the chromate treating agents K to P of Comparative Examples were prepared by changing the concentrations and mixing ratios of phosphoric acid, dextrin reducing agent, and silica solution.

【0015】<比較例のクロメート処理液Qの調合例>
特開平02−30320号に相当する比較例のクロメー
ト処理液Qとしては、クロメート原液として、無水クロ
ム酸38.46g、リン酸30.95gを蒸留水42
8.03gに溶解したものにデキストリン2.56gを
加え加熱攪拌を行いクロム酸の還元を行なった。冷却
後、蒸留水を加えて全重量を500gに調整した液に、
10重量%のシリカ系微粒子を含む水溶液400gを加
え攪拌した。シリカ系微粒子としては、日本アエロジル
社製のアエロジル300(1次粒子径:5〜13nm)を
用いた。この液とは別にγ−グリシドキシプロピルトリ
メトキシシランを40重量%含む水溶液を作製してお
き、前述のクロメート原液に9対1の重量比で混合し使
用した。この時、溶液中の全クロムに対する6価クロム
の重量比は0.60、全クロムに対するリン酸の重量比
は1.5、全クロムに対するシリカ系微粒子の重量比は
2.0、全クロムに対するシランカップリング剤の重量
比は2.0であった。
<Preparation Example of Chromate Treatment Liquid Q of Comparative Example>
As a chromate treatment liquid Q of Comparative Example corresponding to JP-A-02-30320, as a chromate stock solution, 38.46 g of chromic anhydride and 30.95 g of phosphoric acid were added to distilled water 42.
2.56 g of dextrin was added to the solution dissolved in 8.03 g, and the mixture was heated and stirred to reduce chromic acid. After cooling, add distilled water to adjust the total weight to 500 g,
400 g of an aqueous solution containing 10% by weight of silica-based fine particles was added and stirred. As the silica-based fine particles, Aerosil 300 (primary particle diameter: 5 to 13 nm) manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd. was used. Separately from this solution, an aqueous solution containing 40% by weight of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane was prepared and mixed with the above chromate stock solution at a weight ratio of 9: 1 for use. At this time, the weight ratio of hexavalent chromium to the total chromium in the solution was 0.60, the weight ratio of phosphoric acid to the total chromium was 1.5, the weight ratio of silica-based fine particles to the total chromium was 2.0, and the weight ratio to the total chromium was 2.0. The weight ratio of the silane coupling agent was 2.0.

【0016】<比較例のクロメート処理液Rの調合例>
特開平01−263279号公報に相当する比較例のク
ロメート処理液Rとしては、無水クロム酸38.46
g、リン酸10.32g、5重量%の部分ケン化ポリ酢
酸ビニル水溶液(ケン化度:87%)を44.06gに
蒸留水を加えて加熱攪拌しクロム酸の部分還元を行った
後、蒸留水を加えて全重量を600gに調製した。冷却
後、この液に、日産化学製スノーテックスZL(粒子
径:70〜100nm)と日産化学製スノーテックスS
(粒子径:7〜9nm)を1:1で混合したシリカ成分1
0重量%の水溶液400gを加え攪拌し、処理液を作製
した。この時、還元後の全クロムに対する6価クロムの
比率は0.50、全クロムに対するリン酸の重量比は
0.5、全クロムに対するシリカ系微粒子の重量比は
2.0であった。
<Formulation Example of Chromate Treatment Liquid R of Comparative Example>
As the chromate treatment liquid R of Comparative Example corresponding to JP-A No. 01-263279, chromic anhydride 38.46 was used.
g, phosphoric acid 10.32 g, 5% by weight partially saponified polyvinyl acetate aqueous solution (saponification degree: 87%) was added to distilled water 44.06 g, and the mixture was heated and stirred to partially reduce chromic acid. Distilled water was added to adjust the total weight to 600 g. After cooling, add this solution to Nissan Chemical Snowtex ZL (particle size: 70-100 nm) and Nissan Chemical Snowtex S.
Silica component 1 in which (particle size: 7 to 9 nm) was mixed at a ratio of 1: 1
400 g of a 0 wt% aqueous solution was added and stirred to prepare a treatment liquid. At this time, the ratio of hexavalent chromium to the total chromium after reduction was 0.50, the weight ratio of phosphoric acid to the total chromium was 0.5, and the weight ratio of silica fine particles to the total chromium was 2.0.

【0017】(処理剤の安定性試験)調合したクロメー
ト処理剤の安定性を調査するため、30℃で90日間保
存し、評価を行った。評価は、攪拌により沈降物があっ
た場合でも再分散が可能かどうかで判定を行った。その
結果を表1に示す。特願平02−30320号に相当す
る比較例のクロメート処理液Qでは、処理液が増粘し完
全な固形物となった。
(Stability Test of Treatment Agent) In order to investigate the stability of the prepared chromate treatment agent, it was stored at 30 ° C. for 90 days and evaluated. The evaluation was made by judging whether redispersion is possible even if there is a sediment due to stirring. The results are shown in Table 1. In the chromate treatment liquid Q of Comparative Example corresponding to Japanese Patent Application No. 02-30320, the treatment liquid thickened and became a complete solid.

【表1】 [Table 1]

【0018】(密着性及び陰極剥離性評価)本発明の表
面下地処理重防食被覆鋼材であるポリオレフィン被覆鋼
材の実施例1〜10の製造法としては、鋼板(9×15
0×300mm)にグリッドブラスト処理を行い、その表
面に調合した本発明のクロメート処理剤A〜Jを、クロ
ム付着量として350〜400mg/m2 をロール塗布
し、乾燥した後、200℃に加熱焼付けを行なった。次
に室温まで、鋼板を冷却した後、エポキシ系プライマー
を膜厚50μmになるようにスプレー塗装機によって塗
布した後、表面温度220℃まで加熱し硬化させ、変性
ポリエチレン接着剤を膜厚300μmになるように静電
塗布した。この後、Tダイにより押し出し成形した3.
0mm厚のポリオレフィン被覆を加圧貼付けした後、冷却
を行いポリオレフィン被覆鋼材を製作した。また、ポリ
オレフィン被覆鋼材の比較例として同様の手順により、
比較クロメート処理剤K〜Rを用いて比較ポリオレフィ
ン被覆鋼材11〜18を作成した。上記の被覆鋼材につ
いて、温水浸漬試験(試験温度:80℃、浸漬時間:6
000時間)後、密着力測定(測定温度:室温、剥離
角:90度、剥離速度:50mm/min.)で被覆を剥離す
るときのピール強度測定を実施した。但し、密着力が十
分な場合、ポリエチレンの破断が生じ、密着力はポリエ
チレン強度以上の値となる。また、陰極剥離試験とし
て、同浸漬試験後のサンプルに下記試験条件で試験を行
った。 (陰極剥離試験条件) 試験温度 : 80℃ 電解液 : 3%−NaCl 電 圧 : 1.5V〔Cu/CuSO4 ,標準電
極〕 初期ホリテ゛ー径: 9.0mmφ 試験日数 : 120日間 試験終了後、塗膜剥離直径(Xmm)を測定し、塗膜の換
算剥離半径(R=(X/2)2−(3.2/2)2)1/2 mm) を
計算した。結果を表2に示す。表2,表3の結果から、
クロメート処理液中に、リン酸、粒子径を調製した乾式
のシリカ微粒子を含む、本発明の実施例1〜10は、比
較例11〜18に比べて、著しく優れた結果が得られる
ことがわかる。
(Evaluation of Adhesiveness and Cathodic Peeling Property) As a method for producing Examples 1 to 10 of the polyolefin-coated steel material which is the surface-undertreated heavy-corrosion-coated steel material of the present invention, a steel plate (9 × 15) is used.
(0 × 300 mm) is subjected to grid blasting, and the chromate treating agents A to J of the present invention prepared on the surface thereof are roll-coated with a chromium adhesion amount of 350 to 400 mg / m 2 , dried and then heated to 200 ° C. It was baked. Next, after cooling the steel plate to room temperature, an epoxy-based primer was applied by a spray coating machine to a film thickness of 50 μm, and then heated to a surface temperature of 220 ° C. to be cured, and a modified polyethylene adhesive had a film thickness of 300 μm. Electrostatically applied. After that, extrusion molding was performed with a T die.
After a 0 mm thick polyolefin coating was applied under pressure, it was cooled to produce a polyolefin coated steel material. Also, by the same procedure as a comparative example of polyolefin-coated steel,
Comparative polyolefin coated steel materials 11 to 18 were prepared using comparative chromate treatment agents K to R. Hot water immersion test (test temperature: 80 ° C., immersion time: 6
After 000 hours), the peel strength was measured when the coating was peeled off by measuring the adhesion (measurement temperature: room temperature, peeling angle: 90 degrees, peeling speed: 50 mm / min.). However, when the adhesive strength is sufficient, the polyethylene is broken and the adhesive strength becomes a value equal to or higher than the polyethylene strength. Further, as a cathode peeling test, the sample after the immersion test was tested under the following test conditions. (Cathode peeling test conditions) Test temperature: 80 ° C. Electrolyte: 3% -NaCl voltage: 1.5 V [Cu / CuSO 4 , standard electrode] Initial holographic diameter: 9.0 mmφ Test days: 120 days After application, coating The film peeling diameter (X mm) was measured, and the converted peeling radius (R = (X / 2) 2 − (3.2 / 2) 2 ) 1/2 mm) of the coating film was calculated. The results are shown in Table 2. From the results of Table 2 and Table 3,
It can be seen that Examples 1 to 10 of the present invention in which the chromate treatment liquid contains phosphoric acid and dry-type silica fine particles having a regulated particle diameter can obtain remarkably excellent results as compared with Comparative Examples 11 to 18. .

【表2】 [Table 2]

【表3】 [Table 3]

【0019】本発明の表面下地処理重防食被覆鋼材であ
るポリウレタン被覆鋼材の実施例19〜28の製造法と
しては、鋼板(9×150×300mm)にグリッドブラ
スト処理を行い、その表面に調合した本発明のクロメー
ト処理剤A〜Jを、クロム付着量として350〜400
mg/m2 をロール塗布し、乾燥した後、100℃に加熱
焼付けを行なった。次に室温まで、鋼板を冷却した後、
ウレタンプライマーを膜厚50μmになるようにスプレ
ー塗装後、50℃で1時間硬化させた後、その表面に無
溶剤のカーボンブラックを1重量部含む黒色のポリウレ
タン塗料を2液型塗装機で塗装し、硬化後の膜厚が3.
0mmになるようにした。また、ポリウレタン被覆鋼材の
比較例として、同様の手順により、比較クロメート処理
剤K〜Rを用いて比較ポリウレタン被覆鋼材29〜36
を作成した。上記の被覆鋼材について、温水浸漬試験
(試験温度:60℃、浸漬時間:10000時間)後、
密着力測定(測定温度:25℃)をポリウレタン表面に
円形(直径20mm)の垂直密着力測定用治具をエポキシ
接着剤を介して接着させ、引っ張り試験機により垂直密
着力を測定した。また、陰極剥離試験として、同浸漬試
験後のサンプルに下記試験条件で試験を行った。
As a manufacturing method of Examples 19 to 28 of the surface-treated heavy-corrosion-coated steel material, polyurethane-coated steel material of the present invention, a steel plate (9 × 150 × 300 mm) was grid-blasted and blended on its surface. Chromate treatment agents A to J of the present invention were used as chromium adhesion amounts of 350 to 400.
mg / m 2 was roll-coated, dried, and then heated and baked at 100 ° C. Then, after cooling the steel plate to room temperature,
After spray-coating a urethane primer to a film thickness of 50 μm and curing it at 50 ° C. for 1 hour, coat the surface with a black polyurethane paint containing 1 part by weight of solvent-free carbon black with a two-pack type coating machine. The film thickness after curing is 3.
It was set to 0 mm. In addition, as a comparative example of the polyurethane-coated steel material, the comparative polyurethane-coated steel materials 29 to 36 were prepared using the comparative chromate treatment agents K to R by the same procedure.
It was created. After the hot water immersion test (test temperature: 60 ° C., immersion time: 10,000 hours) for the above coated steel,
Adhesion measurement (measurement temperature: 25 ° C.) A circular (diameter 20 mm) jig for measuring vertical adhesion was adhered to a polyurethane surface via an epoxy adhesive, and the vertical adhesion was measured by a tensile tester. Further, as a cathode peeling test, the sample after the immersion test was tested under the following test conditions.

【0020】(陰極剥離試験条件) 試験温度 : 60℃ 電解液 : 3%−NaCl 電 圧 : 1.5V〔Cu/CuSO4 ,標準電
極〕 初期ホリテ゛ー径: 9.0mmφ 試験日数 : 120日間 試験終了後、塗膜剥離直径(Xmm)を測定し、塗膜の換
算剥離半径(R=(X/2)2−(3.2/2)2)1/2 mm)を
計算した。その結果を表4,表5に示す。垂直密着力が
100kg/cm2を越える場合はウレタン皮膜が破壊するた
め測定できなかった。表4,表5の結果から、クロメー
ト処理液中に、リン酸、粒子径を調製した乾式のシリカ
微粒子を含む本発明の実施例19〜28は、比較例29
〜36に比べて、著しく優れた結果が得られることがわ
かる。
(Cathode stripping test conditions) Test temperature: 60 ° C. Electrolyte: 3% -NaCl Voltage: 1.5 V [Cu / CuSO 4 , standard electrode] Initial holographic diameter: 9.0 mmφ Number of test days: 120 days Test end Then, the coating film peeling diameter (X mm) was measured, and the converted peeling radius (R = (X / 2) 2 − (3.2 / 2) 2 ) 1/2 mm) of the coating film was calculated. The results are shown in Tables 4 and 5. When the vertical adhesion was more than 100 kg / cm 2 , the urethane film was broken and it could not be measured. From the results of Tables 4 and 5, Examples 19 to 28 of the present invention, in which phosphoric acid and dry type silica fine particles having a regulated particle size are contained in the chromate treatment liquid, are Comparative Example 29.
It can be seen that a significantly superior result is obtained as compared with ~ 36.

【表4】 [Table 4]

【表5】 [Table 5]

【0021】[0021]

【発明の効果】実施例からも明かなように、本発明によ
る溶液の長期安定性に優れたクロメート処理剤を用いた
鋼材の下地処理は、密着性の向上により、従来にない温
水浸漬後の密着性及び耐陰極剥離性が格段に優れた表面
下地処理重防食被覆鋼材を提供できる。
As is clear from the examples, the base treatment of the steel material using the chromate treating agent excellent in the long-term stability of the solution according to the present invention is improved by the improved adhesion, so It is possible to provide a surface-undercoated heavy-corrosion-coated steel material which is remarkably excellent in adhesion and cathodic peeling resistance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例に係る表面下地処理重防食被覆
鋼材であるポリオレフィン被覆鋼材の断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a polyolefin-coated steel material that is a surface-underground, heavy-corrosion-coated steel material according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例に係る表面下地処理重防食被覆
鋼材であるポリオレフィン被覆鋼材の断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a polyolefin-coated steel material that is a surface-underground heavy-corrosion coated steel material according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 鋼材 2 クロメート処理剤またはクロメート処理剤層 3 プライマー層 4 変性ポリオレフィン接着剤層 5 ポリオレフィン被覆または架橋ポリオレフィン被覆
重防食層 6 プライマー層 7 ポリウレタン重防食層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steel material 2 Chromate treating agent or chromate treating agent layer 3 Primer layer 4 Modified polyolefin adhesive layer 5 Polyolefin coating or crosslinked polyolefin coating heavy anticorrosion layer 6 Primer layer 7 Polyurethane heavy anticorrosion layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三村 博幸 千葉県君津市君津1番地 新日本製鐵株式 会社君津製鐵所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Hiroyuki Mimura 1 Kimitsu, Kimitsu-shi, Chiba Nippon Steel Corporation Stock of Kimitsu Steel Co., Ltd.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 鋼材1の表面の全面もしくは一部に、リ
ン酸と無水クロム酸の混合液を、有機系還元剤で部分的
に還元した処理液に、乾式法により合成された1次粒子
径5〜20nmのシリカ微粒子を20〜70重量%及び1
次粒子径20〜120nmのシリカ微粒子を30〜80重
量%の割合で混合したシリカ微粒子を全クロムに対する
重量比で0.5〜4.0添加したクロメート処理剤2に
より表面下地処理を施した鋼材に有機被覆を積層したこ
とを特徴とする表面下地処理重防食被覆鋼材。
1. Primary particles synthesized by a dry method on a treatment solution obtained by partially reducing a mixed solution of phosphoric acid and chromic anhydride on the entire surface or a part of the surface of a steel material 1 with an organic reducing agent. 20 to 70% by weight of silica fine particles having a diameter of 5 to 20 nm and 1
Steel material surface-treated with a chromate treatment agent 2 in which silica fine particles having a secondary particle diameter of 20 to 120 nm mixed in a proportion of 30 to 80% by weight are added in a weight ratio of 0.5 to 4.0 with respect to total chromium. A surface-undercoated heavy-corrosion-coated steel material, characterized in that an organic coating is laminated on the surface.
【請求項2】 クロメート処理剤中のリン酸の添加量
が、全クロムに対する重量比で0.2〜3.0であるこ
とを特徴とする請求項1の表面下地処理重防食被覆鋼
材。
2. The surface-undertreated heavy-corrosion-coated steel material according to claim 1, wherein the amount of phosphoric acid added in the chromate treatment agent is 0.2 to 3.0 in terms of weight ratio to the total chromium.
【請求項3】 有機被覆層がエポキシプライマー層、変
性ポリオレフィン接着剤層、ポリオレフィン被覆層を順
に積層した被覆層であることを特徴とする請求項1の表
面下地処理重防食被覆鋼材。
3. The surface-treated heavy corrosion-resistant coated steel material according to claim 1, wherein the organic coating layer is a coating layer in which an epoxy primer layer, a modified polyolefin adhesive layer and a polyolefin coating layer are laminated in this order.
【請求項4】 有機被覆層がプライマー層、ポリウレタ
ン層を順に積層した被覆層であることを特徴とする請求
項1の表面下地処理重防食被覆鋼材。
4. The surface-undertreated heavy-corrosion-coated steel material according to claim 1, wherein the organic coating layer is a coating layer in which a primer layer and a polyurethane layer are sequentially laminated.
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