JPH083122B2

JPH083122B2 - 意匠塗料用アモルファス鉄合金顔料

Info

Publication number: JPH083122B2
Application number: JP3061233A
Authority: JP
Inventors: 義夫原川; 昌弘小口; 洋一清水; 信行西山
Original assignee: 帝国ピストンリング株式会社
Priority date: 1991-03-01
Filing date: 1991-03-01
Publication date: 1996-01-17
Anticipated expiration: 2011-01-17
Also published as: JPH04276003A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、塗料化しやすく、耐食
性及び光輝性に優れた意匠塗料用アモルファス鉄合金顔
料に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、塗膜の耐食性、耐候性を向上
させたり、金属的な輝きをもつ外観にしたりするため、
塗料用顔料として金属粉末が用いられている。すなわ
ち、金属粉末を塗料用の樹脂に混合して刷毛塗り、スプ
レー等で塗布すると、樹脂の硬化時に生じる表面張力に
よって粉末が塗面と平行に積層し（これをリーフィング
現象という）、粉末によって連続した被膜が形成され、
素材を外気から遮断してより良好な耐食性、耐候性、更
には金属光沢を有する美しい外観を付与することができ
る。そして、このような粉末の形状としては、リーフィ
ング現象の発生を良好にするため、一般に薄片状のもの
が好ましいとされていた。

【０００３】上記において、特に意匠塗料用顔料として
は、純アルミニウムからなる扁平粉がよく用いられてい
る。このアルミニウム粉末は、空気アトマイズ法や不活
性ガスアトマイズ法などによりアルミニウムの溶湯から
粒子状の粉末を作り、この粉末をステアリン酸やオレイ
ン酸などと共にボールミル中で粉砕し、微粉化すると共
に剪断力によって延ばし、物理的に扁平化したものであ
る。また、反射特性を向上させるために、箔状のアルミ
ニウムを打ち抜いて作ったアルミニウム粉末も使用され
ている。

【０００４】また、本出願人らによる特開平１−２８７
２０１号には、厚さ0.5 〜５μｍ、短径及び長径５〜50
0 μｍ、アスペクト比５以上、短径と長径の比１〜10の
薄片形状をなし、Ｎｉ：５〜12at％、Ｃｒ：５〜25at
％、Ｍｏ：0.3 〜５at％、Ｐ：８〜13at％、Ｃ：7 〜15
at％、残部Ｆｅの組成を有する耐食性塗料用アモルファ
ス合金粉末が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
アルミニウム粉末は、アルミニウム粒状粉をボールミル
中で粉砕し、扁平化したものであるため、表面が荒れた
ものになり易く、また外周が不規則形状になり易く、塗
料化した場合に反射特性が十分に得られず、良好な意匠
的外観が得られないという問題があった。また、アルミ
ニウム箔を打ち抜いて作ったものは、粉末の形状が大き
くなるため、例えばオートバイのようなものでメカニッ
クを強調しようとする場合など、特殊な用途に用いられ
ているにすぎなかった。

【０００６】一方、最近の環境規制に伴って、特に有機
溶媒塗料から水溶性溶媒塗料への転換が求められるよう
になってきている。通常、樹脂としてはアクリル系のも
のが多用されるが、溶媒として水を使用すると、水がア
ルミニウム粉末と反応して表面が腐食し、反射特性が劣
化するという問題があった。このため、アルミニウム粉
末の表面にフェノール樹脂をコーティングして耐食性を
付与したものも用いられているが、フェノール樹脂をコ
ーティングすることによって、表面の反射特性が低下す
ることは避けられなかった。

【０００７】また、アルミニウム粉末では、有機溶媒塗
料を用いる場合にも、反射特性を向上させるためには、
少し厚めの粉末を用いる必要があるが、粉末の厚さが厚
くなると、塗装したときに塗膜の平滑度が悪くなるとい
う問題があった。

【０００８】更に、本出願人らによる特開平１−２８７
２０１号に開示された、特定の薄片形状をなし、Ｎｉ−
Ｃｒ−Ｍｏ−Ｐ−Ｃ−Ｆｅの組成を有するアモルファス
鉄合金粉末は、耐食性、耐候性は十分に得られるもの
の、アクリル樹脂に混合してエアースプレイにより厚さ
50μｍに塗布し、塗膜の反射特性を測定したところ、意
匠用塗料としては十分な反射特性が得られないことがわ
かった。

【０００９】したがって、本発明の目的は、良好な耐食
性、耐候性を有するとともに、反射特性に優れた意匠塗
料用顔料を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、アモルフ
ァス鉄合金粉末の耐食性に着目し、更に反射特性を向上
させるべく鋭意研究した結果、アモルファス鉄合金の基
本組成にＳｉ、Ｍｎ、Ａｌのうちから一種又は二種以上
の元素を添加することにより、極めて反射特性の良好な
アモルファス鉄合金粉末が得られることを見出し、本発
明を完成するに至った。

【００１１】すなわち、本発明の意匠塗料用アモルファ
ス鉄合金顔料の一つは、厚さ0.3 〜3 μｍ、短径10〜15
0 μｍ、短径と長径の比 1〜3 、アスペクト比（長径／
厚さ）3 〜100 の薄片形状をなし、Ｃｒ：4 〜25at％、
Ｐ：5 〜20at％、Ｃ：7 〜18at％と、Ｓｉ：0.1 〜1.0
at％、Ａｌ：0.1 〜2 at％、Ｍｎ：0.1 〜1 at％から選
ばれた少なくとも一種と、残部Ｆｅとからなる組成を有
することを特徴とする。

【００１２】また、本発明の意匠塗料用アモルファス鉄
合金顔料のもう一つは、厚さ0.3 〜3 μｍ、短径10〜15
0 μｍ、短径と長径の比 1〜3 、アスペクト比（長径／
厚さ）3 〜100 の薄片形状をなし、Ｃｒ：4 〜25at％、
Ｐ：5 〜20at％、Ｃ：7 〜18at％と、Ｎｉ：0.5 〜12at
％、Ｍｏ：0.5 〜10at％から選ばれた少なくとも一種
と、Ｓｉ：0.1 〜1.0 at％、Ａｌ：0.1 〜2 at％、Ｍ
ｎ：0.1 〜1 at％から選ばれた少なくとも一種と、残部
Ｆｅとからなる組成を有することを特徴とする。

【００１３】

【作用】アモルファス合金は、化学的・機械的特性にお
いて通常の結晶質合金では見られない特異な性質を示す
ため、各種機能材料として注目されている。中でもアモ
ルファス鉄合金は、強度が強いこと、反射特性がよいこ
と、耐食性に優れていることから、意匠塗料用顔料とし
て現在のアルミ扁平粉末やステンレス鋼扁平粉末にかわ
る素材として期待されている。

【００１４】本発明の意匠塗料用アモルファス鉄合金顔
料においては、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｐ−Ｃからなる基本組成、
あるいはこれにＮｉ、Ｍｏから選ばれた少なくとも一種
を添加した組成に、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌから選ばれた少な
くとも一種を添加することにより、より優れた反射特性
を付与することができる。したがって、耐食性、耐候性
と共に、反射特性にも優れた意匠塗料用顔料を提供する
ことができる。

【００１５】本発明において、アモルファス鉄合金組成
についての限定理由を述べると、Ｃｒは耐食性を向上さ
せる元素であり、4 at％未満では耐食性向上への寄与が
少なく、25at％を超えるとアモルファス形成能を著しく
低下させる。Ｐは、アモルファス化になくてはならない
元素であり、5 at％未満ではアモルファス化が困難とな
り、20at％を超えると脆くなり、強度のある粉末を得る
ことが困難となる。Ｃも、アモルファス化になくてはな
らない元素であり、7 at％未満ではアモルファス化が困
難となり、18at％を超えると脆いアモルファス金属とな
ってしまう。Ｎｉ、Ｍｏは、アモルファス形成能力の向
上及び耐食性の向上に寄与し、必要に応じて添加するこ
とができる。ただし、価格の上昇を抑えるため、それぞ
れの含量は、12at％、10at％を上限とした。Ｓｉ、Ｍ
ｎ、Ａｌは光輝性の向上のために添加されるものであ
り、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌがそれぞれ 0.1at％未満となると
光輝性が不十分となり、Ｓｉ、Ｍｎが1 at％、Ａｌが2
at％を超えると耐食性が低下する。

【００１６】次に、粉末の形状についての限定理由を述
べると、粉末の厚さは、粉末に穴が開かないようにする
ため 0.3μm 以上とし、隠蔽力の低下を防止するため 3
μm以下とした。また、アスペクト比（厚さに対する長
径の比）は、隠蔽力及び塗料中での配向性を向上させる
ため、3 〜100 とした。アスペクト比はより好ましくは
10〜100 である。更に、長径と短径の比を1 〜3 とし、
上限を 3としたのは、これよりも長径が大きくなると隠
蔽力が劣化するからである。更に、短径を10〜150 μm
としたのは、10μm 未満とすると粉末の配向性が悪くな
り、150 μm より大きくすると吹き付け塗装性が劣化す
るからである。

【００１７】

【実施例】図１には、本発明の意匠塗料用アモルファス
鉄合金顔料の製造装置の一例が示されている。

【００１８】すなわち、所定の組成とされた合金を溶融
する溶解坩堝１１が設けられ、この溶解坩堝１１の下部
には、溶湯１３を流出するノズル１５が形成されてい
る。ノズル１５の近傍には、落下する溶湯１３に対して
高圧の噴射ガスを吹き付ける噴霧化ノズル１７が設置さ
れている。噴霧化ノズル１７は、例えばノズル１５の外
周を囲むように円形に配置され、溶湯１３の流れに向け
て噴出口１９から高速ガスを噴出する。ノズル１５の下
方には、傘型の回転冷却体２３がその回転軸２７をノズ
ル１５の直下からやや横方向にずらして配置されてい
る。

【００１９】したがって、ノズル１５から落下する合金
の溶湯１３は、噴霧化ノズル１７の噴出口１９から吹き
付けられる高圧の噴出ガスによって液滴２１となる。こ
の液滴２１は、下方に広がりながら飛散して回転冷却体
２３の円錐面に衝突して冷却凝固し、扁平化された薄片
状の粉末２５となって飛散する。この粉末２５を採取す
ることによって、本発明の意匠塗料用アモルファス鉄合
金顔料を得ることができる。

【００２０】なお、噴霧化ノズル１７からの噴射ガス圧
は、好ましくは40kg/cm²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
いはそ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２３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〜
20000 rpm とされることが好ましい。

【００２１】実施例１〜６、比較例１〜４表１に示す各種組成の合金又はアルミニウムを予めイン
ゴットにした後、図１における溶解坩堝１１内にセット
した。溶解坩堝１１内をアルゴン雰囲気とした後、上記
合金又はアルミニウムを高周波溶解し、溶融温度より15
0 ℃高い温度で溶湯１３をノズル１５から落下させ、噴
霧化ノズル１７の噴出口１９からアルゴンガスを噴出し
てアトマイズした。この液滴２１を、回転冷却体２３の
円錐面に衝突させ、冷却凝固させて扁平状の各種粉末２
５を得た。

【００２２】これらの粉末は、いずれも厚さ1 〜2 μm
、短径10〜150 μm 、短径と長径との比1 〜3 、アス
ペクト比10〜100 の薄片形状をなすものであった。

【００２３】こうして得られた各種粉末を意匠塗料用顔
料として、アクリル樹脂80重量部、顔料20重量部の割合
で混合し、これに希釈用シンナーを加えて適当な粘度に
調整した後、70mm×150mm ×１mmの大きさのアルミ板の
表面に、塗膜の厚さが50μm前後になるようにスプレー
塗装して乾燥した。そして、得られた各塗膜の反射率を
ＪＩＳＺ８７４１の方法に従って、60°の角度で測定
した。

【００２４】また、上記各塗膜を１年間大気中にさらし
た後、その反射率を上記と同様にして再度測定した。

【００２５】更に、上記各種粉末を３％食塩水に２年間
浸漬した後、その重量の変化を測定して腐食状態を調べ
た。

【００２６】また、上記各種粉末を水中に１年間浸漬し
た後、その重量の変化を測定して腐食状態を調べた。

【００２７】これらの試験結果を表１に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】表１からわかるように、実施例１〜６で示
される本発明のアモルファス鉄合金粉末は、塗装直後の
反射率において、比較例１に示すアルミニウム粉末に匹
敵する高い反射率を示し、１年大気暴露後においても、
その反射率はほとんど低下しない。これに対し、比較例
１のアルミニウム粉末は、塗装直後においては高い反射
率を示すが、１年大気暴露後は腐食によって大幅に反射
率が低下する。また、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｐ−Ｃ又はＦｅ−Ｐ
−Ｃからなり、Ｓｉ、Ｍｎ、Ａｌのいずれも含有しない
比較例２〜４の鉄合金粉末は、１年大気暴露後において
も反射率は低下しないものの、塗装直後の反射率におい
て明らかに劣る。

【００３０】また、実施例１〜６で示される本発明のア
モルファス鉄合金粉末は、３％食塩水に２年浸漬した
後、あるいは水中に１年浸漬した後においても、腐食は
ほとんど発生しない。これに対し、比較例１のアルミニ
ウム粉末と、Ｆｅ−Ｐ−Ｃからなる比較例４の鉄合金粉
末は、３％食塩水に２年浸漬した後、あるいは水中に１
年浸漬した後において、明らかな腐食が観察された。な
お、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｐ−Ｃからなる比較例２、３の鉄合金
粉末は、実施例１〜６と同様に耐食性については良好で
あった。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の意匠塗料
用アモルファス鉄合金顔料によれば、耐食性を付与する
ことができると共に、優れた反射特性を得ることができ
る。したがって、従来のアルミ扁平粉末やステンレス鋼
扁平粉末にかわる新しい意匠塗料用顔料として使用で
き、従来の顔料に比べて塗膜の経時劣化を大幅に低減す
ることができる。また、耐食性に優れているので、環境
を守る水溶性塗料の顔料としても、好適なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の意匠塗料用アモルファス鉄合金顔料の
製造装置の一例を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１１溶解坩堝１３溶湯１５ノズル１７噴霧化ノズル２１液滴２３回転冷却体２５薄片状の粉末

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】厚さ0.3 〜3 μｍ、短径10〜150 μｍ、
短径と長径の比 1〜3 、アスペクト比（長径／厚さ）3
〜100 の薄片形状をなし、Ｃｒ：4 〜25at％、Ｐ：5 〜
20at％、Ｃ：7 〜18at％と、Ｓｉ：0.1 〜1.0 at％、Ａ
ｌ：0.1 〜2 at％、Ｍｎ：0.1 〜1 at％から選ばれた少
なくとも一種と、残部Ｆｅとからなる組成を有すること
を特徴とする意匠塗料用アモルファス鉄合金顔料。
【請求項２】厚さ0.3 〜3 μｍ、短径10〜150 μｍ、
短径と長径の比 1〜3 、アスペクト比（長径／厚さ）3
〜100 の薄片形状をなし、Ｃｒ：4 〜25at％、Ｐ：5 〜
20at％、Ｃ：7 〜18at％と、Ｎｉ：0.5 〜12at％、Ｍ
ｏ：0.5 〜10at％から選ばれた少なくとも一種と、Ｓ
ｉ：0.1 〜1.0 at％、Ａｌ：0.1 〜2 at％、Ｍｎ：0.1
〜1 at％から選ばれた少なくとも一種と、残部Ｆｅとか
らなる組成を有することを特徴とする意匠塗料用アモル
ファス鉄合金顔料。