JPH11197596A - 金属製品におけるピンホール欠陥防止塗装方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多孔性金属材料に存在するピンホールに基づ
く膨れ欠陥のない金属製品を、高いコストパーフォーマ
ンスをもって生産性よくかつ環境汚染を招くことなく得
ることができるようなピンホール欠陥防止塗装方法を提
供する。 【解決手段】 多数のピンホールの存在する多孔性金属
材料を、平均粒度５μｍ以上で３０μｍ未満の粉体塗料
成分を含む無溶剤型粉体塗料を用いて常法による粉体塗
装をした後、２００〜４００℃の温度で１〜５分間の焼
付処理を行うことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ピンホール、クレ
ーターなどの微細空腔の多数存在する多孔性金属材料
（以下、単に「金属材料」という）を使用した金属製品
におけるピンホールによる欠陥を効果的に排除する方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、エレクトロニクス部品、自動車部
品、光学機械部品、建材、汎用機械部品などの金属製品
にマグネシウム合金やアルミニウム合金などの軽合金の
鋳造材料、ダイキャスト材料、射出成形材料、あるいは
鋳鉄材料などが多用されているが、通常これらの金属材
料には、製造段階で無数のピンホールや湯引け、湯じわ
などによるクレーターなどの微細空腔（以下、これらを
総称して単に「ピンホール」という）が存在し、これが
金属製品の塗装仕上げ後の焼付処理によって膨れなどの
表面欠陥となって、当該金属製品の装飾性や精密性ある
いは性能などの品質を阻害するので好ましくなかった。

【０００３】このような金属製品のピンホールに基ずく
欠陥を防止するためには、塗装仕上げ前に金属材料の予
備加熱を行いピンホール内に存在する空気を除去する方
法、パテなどの充填物を表面に塗布充填してピンホール
などの空腔を埋める方法のいずれか一方、またはより完
璧な欠陥防止を要求される場合には両者を併用して実施
されていた。

【０００４】しかしながら、この種の金属材料に生じて
いるピンホールは、一般に材料全体に亘って無数に分布
しており、しかもその多くは開口部分が狭く内部になる
に従って広くなる形状を有しているために、前者、すな
わち予備加熱を行う方法では、金属材料を２００〜４０
０℃の高温で、例えば２〜５時間というような長時間の
加熱を行わなければピンホール内の空気除去を行うこと
ができず、このような高温で長時間の加熱を行うとき
は、金属材料に熱歪みなどの変形が生ずる恐れがあるの
で好ましくなかった。

【０００５】また、後者、すなわちパテ充填を行う方法
では、パテの塗付充填後長時間の常温乾燥もしくは加熱
による強制乾燥を行う必要がある上に乾燥後の金属材料
に付着する余分のパテを除去するために表面を研磨する
必要があり、かつ仕上げ塗装に際して塗料の吸い込み現
象が起こり易いためその防止策を講じなければならず、
工程が繁雑であり、さらにパテ作業には高度の熟練が必
要であるなどの問題があった。

【０００６】図３は従来法による金属製品のピンホール
欠陥防止仕上塗装工程の典型例を示すものであるが、図
３より分かるように、従来法によるときは工程数が１４
工程と著しく多く、また工程に要する時間も一般的には
６時間以上と極めて長時間を必要とする。なお、上記工
程例には記載されていないが、パテ乾燥後の研磨作業に
おいては、乾燥パテおよび研磨剤による粉塵が多量に発
生して環境衛生上好ましくなく、また乾式研磨に替えて
湿式研磨を施す場合もあるが、この場合にはさらに再度
の乾燥工程を付加する必要があり、いずれにしても工程
数、工程時間共に増加するのでコストパーフォーマンス
上問題があった。

【０００７】また、図３に示すような従来の金属製品仕
上塗装法では、一般に最終上塗り塗装に廉価な有機溶剤
型液状塗料を使用するのが常であるが、このような有機
溶剤型液状塗料の使用は、大気汚染、水質汚染などの環
境汚染を招き、また高価な廃液処理設備を必要とするな
ど問題が多かった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、多数のピン
ホールが存在する金属材料を仕上塗装して金属製品を製
造するに際しての上記した諸問題点を解決し、金属材料
に存在するピンホールに基づく膨れ欠陥のない金属製品
を、高いコストパーフォーマンスをもって生産性よくか
つ環境汚染を招くことなく得ることができるようなピン
ホール欠陥防止塗装方法を提供することを目的とするも
のである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明は、多数のピンホールの存在する多孔性金属
材料を、平均粒度５μｍ以上で３０μｍ未満の粉体塗料
成分を含む無溶剤型粉体塗料を用いて常法による粉体塗
装をした後、２００〜４００℃の温度で１〜５分間の焼
付処理を行う多孔性金属のピンホール欠陥防止塗装方法
を特徴とするものである。

【００１０】本発明の粉体塗料成分としては、エポキシ
系、ポリエステル系、エポキシ・ポリエステル系の樹脂
粉末成分が適当であるが、これらの樹脂系粉末成分にさ
らに適量の鱗片状アルミニウム粉末、鱗片状銅粉末、雲
母粉末などの鱗片状粉末および／または微細樹脂ビーズ
を添加含有させることが好ましい。

【００１１】また、通常この種の粉体塗料に選択的に含
有させるブチラール、ビニールなどの流動促進剤、アミ
ン類などの硬化剤の使用は差支えないし、これらの補助
添加物の添加は塗装遂行上効果的である。

【００１２】本発明においては、上記したピンホール欠
陥防止塗装を行った後、さらに必要に応じて常法による
上塗り塗装を施すことができる。上塗り塗装は、従来の
有機溶剤型液状塗料による塗装も可能であるが、通常の
塗装条件での粉体塗装を行うことが環境対策上より好ま
しい。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明に係る多孔性金属のピンホ
ール欠陥防止塗装方法は、上記したように金属材料を、
平均粒度５μｍ以上で３０μｍ未満の粉体塗料成分を含
む無溶剤型粉体塗料を用いて、常法による粉体塗装した
後、２００〜４００℃の温度で１〜５分間の加熱焼付処
理を行うことを特徴とするものである。

【００１４】本発明者は、近年環境に優しい塗料として
用いられるようになった無溶剤型の粉体塗料に注目し、
これを使用したピンホール欠陥防止塗装について鋭意研
究を進めた結果、粉体塗料を構成する樹脂粉末の粒度を
特定の粒度範囲、すなわち平均粒度５μｍ以上で３０μ
ｍ未満、好ましくは５μｍ〜２０μｍと従来この種の粉
体塗料の一般的な平均粒度の３０μｍ〜８０μｍに比べ
てきわめて微細な粒度範囲に調製した樹脂粉末を使用し
た粉体塗料を使用して金属材料上に粉体塗装した後、こ
れに２００〜４００℃の温度で１〜５分間という、従来
のこの種の粉体塗装において行われている焼付処理条件
の１２０〜１８０℃で２０〜３０分間での焼付処理より
遥かに高温で短時間での焼付処理を施した場合には、ピ
ンホール欠陥のない金属製品を容易かつ効果的に得るこ
とができることを見出し本発明を完成するに至ったもの
である。

【００１５】樹脂粉末の平均粒度を上記した５μｍ以上
で３０μｍ未満、好ましくは５〜２０μｍと極めて微細
な粒度範囲に限定した理由は、３０μｍ以上の平均粒度
の樹脂粉末ではピンホールへの充填が不十分でピンホー
ル欠陥防止の効果が乏しく、また５μｍ未満の平均粒度
の樹脂粉末はその取扱が難しいためであり、５μｍ以上
で３０μｍ未満の平均粒度の樹脂粉末を用いることによ
り、粉体塗料の塗布に際して塗料粉末が十分に金属材料
のピンホールによる微細空腔を充填ないしは被覆し、空
腔内の空気をある程度追出すことができるからである。
また焼付処理条件を上記した２００〜４００℃で１〜５
分間の高温短時間で行う理由は、上記粉体塗装によって
もなお空腔内に微量残留する空気が膨れとして発泡する
前に、樹脂塗料を完全に硬化させるためである。焼付温
度が２００℃未満では、短時間の処理では硬化が十分に
進まず、また４００℃を超えると短時間処理でも金属材
料に歪みを生じるので好ましくないからである。

【００１６】また、本発明においては、粉体塗膜材料と
して従来から使用されるエポキシ系、ポリエステル系、
エポキシ・ポリエステル系の樹脂粉末を使用することが
できるが、より確実なピンホール欠陥防止効果を発揮さ
せるためには、これらの樹脂粉末にさらに適量の鱗片状
のアルミニウム粉末、銅粉末、雲母粉末および／または
樹脂ビーズなどを添加混合させることが好ましい。これ
らの添加物の添加理由は、これらの微細添加物が粉体塗
装に際しての、ピンホール空腔内への充填効果もしくは
空腔被覆効果を促進するからである。なお本発明のピン
ホール欠陥防止のための塗装における塗膜厚さは、約１
０μｍ〜３０μｍ程度とするのが適当である。

【００１７】図１は、本発明のピンホール欠陥防止塗装
方法を用いた金属製品の仕上工程図である。図１に示す
ように本発明の工程数は僅か４工程であり、脱脂、化成
処理後、金属製品を得るまでの所要時間は粉体塗装およ
び焼付処理を含めて約１０分間程度で、素材から製品を
得るまでの総工程時間も約２０分間以内と短時間であ
り、先に図３に示した従来法によるピンホール欠陥防止
策を加味した金属製品仕上工程の１４工程、脱脂、化成
処理後の製品取得に要する総工程時間が約２４０分間以
上であることに比べて遥かに少ない工程数および処理時
間でピンホール欠陥の防止を行うことができる。

【００１８】ピンホール欠陥防止塗装を施した金属材料
の表面には、装飾性などの必要に応じてさらに上塗り塗
装を施すことができる。上塗り塗装は、従来の有機溶剤
型液状塗料による塗装を行うこともできるが、環境保全
を考慮すれば通常の塗装条件での粉体塗装を行うことが
望ましい。

【００１９】図２は、上塗り塗装を付加した本発明のピ
ンホール欠陥防止塗装の工程図である。図２に見られる
ように、上塗り塗装工程を付加した場合においてもその
工程数は８工程であり、素材から製品を得るまでの総工
程時間は約４５分間以下であって、図３の従来法による
ものよりも、工程数、所要時間ともに少なくて済むこと
が分かる。

【００２０】

【実施例】以下に本発明の実施例について説明する。 実施例１：射出成形により成形した１．０ｍｍ×１００
ｍｍ×２００ｍｍの板状のマグネシウム合金（ＡＺ−９
１）素材（Ａｌ１．０％、Ｍｎ０．０％、Ｚｎ９．０
％、残部マグネシウムおよび不可避的不純物）を、図１
に示した本発明による仕上げ工程に基づいて仕上げを行
って板製品を得た。仕上げ工程中、素材の脱脂（工程番
号１）および化成処理（工程番号２）は常法により行
い、次いでピンホール欠陥防止のためのピンホール被覆
塗装を下記により行った。

【００２１】すなわち、ピンホール被覆用粉体塗料とし
て、 エポキシ樹脂（エピコート＃１００４、油化シェル社製）１００．０重量部 硬化剤（エピキュアー１０８、シェル化学社製） ４．５重量部 流動調整剤（モダフロー、モンサント社製） １．０重量部 アルミニウム粉末（＃１０９ＭＡ、東洋アルミニウム社製） ５．０重量部 アクリルビーズ（ダイプラコート、大日精化社製） １０．０重量部 からなる原料粉末成分をミキサー中で均一に混合した粉
末混合物を加熱押出機中で加熱溶融混練して押出し、得
られたマットを冷却後、アトマイザーを用いて粉砕して
平均粒径が２０μｍの混合粉末塗料を得た。

【００２２】次いで、この塗料を粉体静電流動塗装装置
を使用して前記マグネシウム合金素材に塗膜厚さ２０μ
ｍの粉体塗装（工程番号３）を施した後、これを電気炉
中で２５０℃×３分間の焼付処理（工程番号４）を行っ
た。この実施例における総処理時間は約１５分間であ
り、得られたマグネシウム合金板製品の表面は美麗なサ
テン状であり、ピンホール欠陥は全く見いだされなかっ
た。また、ピンホール被覆塗装後のマグネシウム合金板
製品における被覆性能が不十分であるときは、製品の長
期使用によって、ピンホール欠陥はもとより、他の性能
にも悪影響を及ぼす恐れがあるので、塗膜の物理的性質
および塗膜性能に影響を及ぼすであろうことが予想され
る種々の化学的な環境試験を以下の試験項目で実施し
た。その試験結果を表１に示す。

【００２３】試験項目中の各試験は次ぎの方法で行っ
た。物理的特性試験 密着性試験：ＪＩＳ Ｋ５４００ ８．５．２に基づ
き，１ｍｍ方眼１００目についての碁盤目についての密
着目数で表した。 屈曲試験：４ｍｍφの丸棒を使用して試料を１８０°折
り曲げ被膜の剥離状態を調べた。 エリクセン試験：２５ｍｍ鋼球のエリクセン試験器を用
い、エリクセン値が７ｍｍ以下を合格値とした。 耐衝撃性試験：デュポン式衝撃試験器を用い、Ｒ＝１／
２”、ｗ＝５００ｇ、Ｈ＝５０ｃｍの条件で測定を行
い、衝撃値５０ｃｍ以上を合格とした。 硬度試験：三菱ユニ鉛筆を使用した鉛筆硬度について測
定した。記号は使用鉛筆の硬度である。 耐摩耗性試験：ｗ＝５００ＧのＣＳ−１７製摩耗輪を用
いたテーパー式摩耗試験装置を用い、測定結果を摩耗指
数で表した。

【００２４】化学的特性試験 耐水性試験：試料を２０℃の水道水に浸漬し、異常発生
の有無を観察した。 塩水噴霧試験：試料に３５℃で５％食塩水を１，０００
時間噴霧し、異常の有無を観察した。 耐候性試験：試料をウエザーオーメーターを使用し、２
００時間での状態の変化を観測した。 耐湿性試験：試料を５０℃で相対湿度９８％の雰囲気中
に５００時間曝して状態の変化を観察した。 耐塩酸試験：試料を２０℃の１０％ＨＣｌ水溶液中に２
４時間浸漬し、異常発生の有無を観察した。 耐硫酸試験：試料を２０℃の１０％Ｈ_２ＳＯ_４水溶液中
に２４時間浸漬し、異常発生の有無を観察した。 耐炭酸ソーダ試験：試料を２０℃の１０％ＨＣＯ_３水溶
液中に２４時間浸漬し、異常発生の有無を観察した。 耐苛性ソーダ試験：試料を２０℃の１０％ＮａＯＨ水溶
液中に２４時間浸漬し、異常発生の有無を観察した。 耐エタノール試験：試料を２０℃のエタノール中に２４
時間浸漬し、異常発生の有無を観察した。 耐トルエン試験：試料を２０℃のトルエン中に２４時間
浸漬し、異常発生の有無を観察した。

【００２５】なお化学的環境試験においては、併せてピ
ンホール欠陥についても観察したが、すべての試料にお
いてピンホール欠陥の再発生は見られなかった。また表
１には、比較のため図３に基づいた従来法による塗膜の
性能試験結果についても併せて記載した。

【００２６】以上の結果より、本発明のピンホール欠陥
防止塗装法によるときは、従来のピンホール欠陥防止塗
装法に比べて少ない工程数、短時間の工程時間により確
実にピンホール欠陥を克服でき、また得られた塗膜性能
も、物理的特性は従来品に比べて優れており、また化学
的特性も従来品に比べて遜色なく、総合的に見て従来品
よりも優れていることが分かる。

【００２７】実施例２：ピンホール被覆用粉体塗料とし
て、 ポリエステル樹脂（ファインディック Ｎｏ．８５２０、 大日本インキ化学社製） ５０．０重量部 エポキシ樹脂（エピコート＃１００４、油化シェル社製） ５０．０重量部 硬化剤（キュアゾールｃ１７７、四国化成社製） ０．３重量部 を用いた以外は実施例１と同様にしてマグネシウム合金
板材製品を得た。

【００２８】得られたマグネシウム合金板製品の表面は
美麗なサテン状であり、ピンホール欠陥は殆ど見いださ
れなかった。また、実施例１と同様にして塗膜性能試験
を実施した。その試験結果を表１に示す。表１の結果か
らこの実施例による塗膜性能も従来品に比べて優れてい
ることが分かる。

【００２９】実施例３：図２に示す工程、すなわち実施
例１により得られたマグネシウム合金板材の表面にさら
に市販のエポキシ・ポリエステル系粉体塗料（ファスタ
イトＮｏ．１４０（Ｎ）、大橋化学工業社製）をエアス
プレーし、常法による焼付処理（電気炉中で、１６０℃
×２０分間の加熱）を施してマグネシウム合金板材製品
を得た。本実施例における総処理時間は約４５分間であ
った。

【００３０】得られたマグネシウム合金板製品の表面は
美麗なサテン状であり、ピンホール欠陥は全く見いださ
れなかった。また実施例１と同様にして塗膜性能試験を
実施し、その結果を表１に示した。表１の結果からこの
実施例による塗膜性能も従来品に比べて優れていること
が分かる。

【００３１】

【表１】 従来例 実施例１ 実施例２ 実施例３ 試験項目 （14工程） (4工程） (4工程) (8工程) 密着試験 100/100 100/100 100/100 100/100 屈曲試験 不合格 合格 合格 合格 エリクセン試験 不合格 合格 合格 合格 耐衝撃試験 合格 合格 合格 合格 硬度試験 2H 3H 2H 2H 耐摩耗性試験 8-10 5-8 4-7 7-8 耐水性試験 合格 合格 合格 合格 塩水噴霧試験 合格 合格 合格 合格 耐候性試験 合格 合格 合格 合格 塩酸浸漬試験 合格 合格 合格 合格 硝酸浸漬試験 合格 合格 合格 合格 炭酸ソーダ浸漬試験 合格 合格 合格 合格 苛性ソーダ浸漬試験 合格 合格 合格 合格 エタノール浸漬試験 合格 合格 合格 合格 トルエン浸漬試験 合格 合格 合格 合格

【００３２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明のピンホール
防止塗装方法によるときは、多孔性金属材料中に多数存
在するピンホールによる欠陥のない金属製品を、生産性
よく高いコストパーフォーマンスをもって得ることがで
き、かつ環境汚染を招くことがないので工業的に優れた
発明であるということができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１による方法の工程を説明する
フローチャート図である。

【図２】本発明の実施例３による方法の工程を説明する
フローチャート図である。

【図３】従来法の工程を説明するフローチャート図であ
る。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数のピンホールの存在する多孔性金属
   材料表面に、平均粒度５μｍ以上で３０μｍ未満の樹脂
   粉末を含む無溶剤型粉体塗料を用いて粉体塗装した後、
   ２００℃〜４００℃の温度で１〜５分間の加熱焼付処理
   を行うことを特徴とする金属製品のピンホール欠陥防止
   塗装方法。
2. 【請求項２】 樹脂粉末を含む無溶剤型粉体塗料にアル
   ミニウム粉末、銅粉末、雲母粉末または微細樹脂ビーズ
   の１種以上をさらに添加含有させることを特徴とする請
   求項１記載の金属製品のピンホール欠陥防止塗装方法。
3. 【請求項３】 多数のピンホールの存在する多孔性金属
   材料表面に、平均粒度５μｍ以上で３０μｍ未満の樹脂
   粉末を含む無溶剤型粉体塗料を用いて粉体塗装した後、
   ２００〜４００℃の温度で１〜５分間の加熱焼付処理を
   行ない、さらにその表面に上塗り粉体塗装を行うことを
   特徴とする金属製品のピンホール欠陥防止塗装方法。
4. 【請求項４】 樹脂粉末を含む無溶剤型粉体塗料にアル
   ミニウム粉末、銅粉末、雲母粉末または微細樹脂ビーズ
   の１種以上をさらに添加含有させたことを特徴とする請
   求項３記載の金属製品のピンホール欠陥防止塗装方法。