JPS60235868A - 高耐熱性アルミニウム合金防食顔料 - Google Patents

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】 本発明は、８００℃程度に加熱された場合でも高度の防
食性を有する高耐熱性防食顔料に関する。

工期短縮、省力化の目的で新造船、大型の橋梁。

タンク等はブロック建造方式という方法が採用されてい
る。この建造方式は鋼板をショツトブラストしてミルス
ケール、赤錆を除去した後、ショッププライマーと称す
る一時防錆塗料が塗装される。

この後、電子罫書によって設！！１図を原寸に拡大して
鋼板に焼き付け、溶断１曲げ、溶接等の」程を経てブロ
ックが組み立てられる。この後ゾ１Ｊツクには更にブロ
ック塗装と称する塗装がなされるが、ショッププライマ
ーの目的は、このブロック１Ｍされるまでの１〜３ケ月
間、鋼板の発錆を防止ゴることにある。ショップブライ
７−の性能として防食性にすぐれでいることはもらろん
ぐあるが、溶断、溶接、ひずみ取りのための焼き戻し等
による塗膜性能の熱劣化が小さいことが重要である。

ショッププライマーとしてはウォッシュプライマー、ジ
ンクリッヂプライマー、ノンジンクプライマーが市販さ
れているが、防食性、耐熱性等に優れる無機ジンクリッ
チプライマーの需要が急増しショッププライマーの主流
となっている。

無機ジンクリッチプライマーは、アルカリシリケート又
はアルキルシリケートをバインダーとして亜鉛粉末を高
濃度に含有させた塗料であり、亜鉛粉末の犠牲陽極作用
により高度の防食性を有し、バインダーの耐熱性により
優れた特性を示すものである。しかしながら現行の無機
ジンクリッチプライマーでも溶断、溶接、ひずみ取り等
による塗膜性能の熱劣化が解決されたわ【プではなく、
溶断。

溶接部の塗膜焼損、ひずみ取り部の熱劣化、塗膜はがれ
等の問題が依然として存在し、これらの部分では著しい
発錆をみる。

亜鉛は鉄に対する高度の犠牲陽極作用により鉄の発錆を
防止するが、融点が低く、揮発しやりいため溶断、溶接
、ひずみ取り等の工程で高熱を受けた場合、安易に蒸気
（ヒユーム）となって揮散する。また急激な加熱による
塗膜の割れ、はがれを生じることが多い。このようにし
て亜鉛粉末が消失した部分はもはや防食効果が消失する
とともに、発生づる亜鉛ヒユームは有毒であるため作業
上特別の注意を払わなければならない。

これらの問題を解決づる方法として次に示すような技術
が開示されているが、イれぞれ一艮−知があり高度の防
食性と耐熱性を有づる防食顔Ｆｌの開発が持ち望まれで
いた。

特公昭４７−２７７６５には５％以下のＺｎを含有する
アルミニウム合金粉末を使用する技術が開示されでいる
が、このアルミニウム合金粉末は犠牲陽極作用が乏しく
実用化されていない。

”Ｔｅ５ｔＳ　Ｏｎ　ｔｈｅ　ＥＨｅｃｔｓ　ｏｆ　１
ｌｌｄｉｕｌｌｌｆｏｒ　Ｈｉｇｈ　Ｐ　ｅｒｆｏｒｍ
ａｎｃｃ　△ｌｕｅ＋１ｎｕａＡｎｏｄｅｓ　”　、　
Ｍａｔ、　ｐｒｏｔ、、　Ｄｅｃ、１９６６　、　ｐ、
４５〜５０にはＡｌ−５％　Ｚｎ　−０，０２％　Ｉｎ
等の合金が開示されており、また、゛腐食手４学と防食
技術″、コロナ社、昭和４４年２月２８日発行のｏ、　
４３９　（。

には１０などを少量添加し／＝Ａｉ＋−Ｚｎ合金が開示
されているが、これらのアルミニウム合金も顔料として
使用した場合犠牲陽極作用が乏しく実用化されていない
。

特公昭４７−５１０９０には１〜５０％のＡＯを含＠す
るＺｎ合金粉末を使用する技術が開示されている。

この合金粉末は十分な犠牲陽極効果を有しているが、前
述の耐熱性の改善が十分ではなく実用化に至っていない
。

アルミニウムに亜鉛を５０重量％以上添加すると鉄に対
する犠牲陽極効果が認められるようになるが、これはア
ルミニウムの不動態被膜の形成を抑制するか、又は酸化
被膜が導電性を有するようになるためと推定される。し
かし乍ら、この亜鉛を５０重量％以上含有するアルミニ
ウム合金を高温に加熱した場合、亜鉛の揮散が激しいた
め、加熱された部分の防食性が著しく低下する。また、
溶断。

溶接、ひずみ取り等の工程では、急激な加熱を受けるた
め塗膜の割れ、はがれが多数発生する。

本発明名は、従来の防食顔料のこのような問題点を解決
すべく鋭意研究の結果、亜鉛−アルミニウム合金に適当
量のケイ素を添加することによって、高度の防食性と７
００℃程度の耐熱性を有づるアルミニウム合金粉末顔料
が得られることを既に知見している（特願昭５８−１６
８９３５　）が、さらに高度の防食性と耐熱性を得る目
的で第４の有効成分元素を種々検討した結果、第４成分
としてはインジウムまたは及びスズの微１含有が効果的
ぐあることを知見したものである。

本発明の防食顔料は、亜鉛２０〜５０重面％、クイ素８
〜２５重間％、且つインジウム０．０１〜０．２重量％
または及びスズ０．０１〜２．０重重％を含有し、残部
がアルミニウム及び不可避的不純物よりなり、８００℃
程度に加熱された場合でも８度の防食性を有する。

本発明の防食顔料は王妃の方法によって製造１ることが
できる： （１）　アルミニウム合金溶湯を空気又は不活性ガス等
で噴霧粉化づる方法： ■　アルミニウム合金溶湯を冷却した回転円板やドラム
上に滴下して粉末を得る方法； ＧＯアルミニウム合金のリボン、箔等をシュレツデイン
グによって粉化づる方法； ＜４）　＜１）〜■の方法で製造されたアルミニウム合
金粉末を更にボールミル、アトライターミル、振動ミル
等を用いて機械的粉砕を行いフレーク状粉末とする方法
。

本発明の防食顔料は如何なる形状でも良く、球状１粒状
、涙滴状、フレーク状及びこれらの混合物等を適宜選択
することができる。粒度については０．５〜１０００７
１．好ましくは１〜１００μであればよい。

機械的粉砕は不活性ガス雰囲気中又はミネラルスビリッ
１へ等の溶剤の共存下、ボールミル、撮動ミル、アトラ
イターミル等で行う事が出来る。

粉砕に当って使用する粉砕助剤は高級脂肪酸。

脂肪族アルコール、高級脂肪族アミン等が使用され得る
が、塩酸硬化型アルキルシリケート塗料用としては塗膜
硬度を高めるため高級脂肪族アミンを使用で−るのが望
ましい。この埋山は顔料表面に吸着した脂肪族アミンが
塩酸によって容易に脱着し、ノｌルキルシリケートと顔
料との密１！竹を８じるためと推定される。

高級脂肪族アミンとしては、カプリルアミン。

ラウリルアミン、ミリスチルアミン、ステアリルアミン
、オレイルアミン、ジラウリルアミン、ジステアリルア
ミン、ジメチルオクチルアミン、ジメチルデシルアミン
、ジメチルラウリルアミン。

ｌ□ ジメチルミリスチルアミン、ジメチルパルミチルアミン
、ジメチルステアリルアミン、トリカプリル７ミン、メ
チルジステアリルアミン、メチルジラウリルアミン等が
例示され、これらを単独もしくは混合物にしＣ使用する
。

ミネラルスピリット等の溶剤の共存下湿式粉砕した場合
、粉砕後振動スクリーン等Ｃ粗粒子を除去した後、固液
分離を行い金属分８５〜９０％程度のフィルターケーキ
とした後ミキサーで必要によつ【は添加剤を添加し不揮
発分等の調整を行い、適度の金属分含有ｍの顔料組成物
を製造し得る。

また不活性ガス雰囲気中での乾式粉砕の場合、不活性ガ
ス雰囲気中で分級、捕集されたフレーク状粉末をそのま
まか必要によってはブレンダーで混合した乾粉として製
品化する事が出来る。

ミキシング、ブレンド工程で、フレーク状粉末に４４μ
以下程度の球状又は涙滴状粉末を加えて製品とすること
もできる。この場合、球状、涙滴状。

フレーク状粉末のいずれの場合も粒度は６３μ以下のも
のが望ましい。

本発明のアルミニウム合金顔料用のバインダーとしては
、従来一般的に使用されている土ボ１シ。

アル４ツド、シリコーン樹脂等の神々のバインダーを使
用し得るが、本顔料の特性を最大に引き出すバインダー
としては、耐熱性に優れたｊ？ルカリシリケ−１〜系バ
インダー、アルキルシリケ−１・系バインダー及びアル
キルヂタネ−１・系バインダー等が望ましい。

塗料中の顔料濃度は、顔料容積８１度で２０〜５０％好
ましくは２０〜４０％である。

塗装は１アスプレー、エアレススゾレー、刷毛塗り等の
いずれも使用可能であり、目的に応じ（使い分Ｃブし得
る。

次に、本発明の原理について言及づる。

防食顔料が犠牲陽極効梁を有するためには、顔料と鋼板
の電気的接触がなσれている事及び顔ｎが鉄に対して＋
ｆ）卑な電極電位を有することが必須条例である。

因みに、亜鉛と軟鋼の電極電位はｏ、＋Ｎ１１氷電ｉ　
ｋ：　対し／　Ｔ　亜鉛ｉ、ｔ−１，ＩＯｖ、軟鋼は−
０，５８Ｖである。一方、アルミニウムは一〇、８５Ｖ
である。電極電位だけからみればアルミニウムでも鉄に
対して十分な犠牲陽極効果が期持し得るが、現実的には
アルミニウム粉末の鉄に対する犠牲陽極効果は全く認め
られない。この理由は、アルミニウム粉末の新生面には
すぐに不導電性の不動態被膜が形成されるためである。

ケイ素のＮ極電位は０．１Ｎ甘永電極に対して−０，２
６Ｖであり、畝より真な金属であり、これ自体全く犠牲
陽極効果は期待′Ｃきないが、ケイ素を８〜２５重量％
好ましくは１２〜２０重量％添加することによって、ア
ルミニウム合金粉末中の亜鉛含有量が２０〜５０重１％
好ましくは３０〜４０重量％で高度の犠打陽極効果が得
られ、ｎＧ　ＬＪインジウム０．０１・０．２重量％ま
たは及びスズ０．０１−、２．０Φ舅％添加したアルミ
ニウム合金粉末は８００　に稈磨の凸編に加熱されても
高度の防食性を保持づる。

ケイ累添加による犠牲陽極効果の向−１の機構ＩＪ定か
ではないが、酸化皮膜が高度の尋？ｆｉ竹を持−）ため
か又はアルミニウム不動態皮膜形成が抑υｊされるため
と推定される。

インジウムやスズを添加づる事によっ（合金粉末の耐熱
性が向上する理由も定か（゛はないが、これらの金属は
融点が署しく低いが沸点が＾いために合金粉末の表面に
被膜が形成されて、合金粉末の酸化又は亜鉛の揮散が抑
制されるためと＃ｌｌ定される。

以下に本発明の実施例を示づ。　１゜ Ｋ１目１ 後記表の実施例、比較例に示１合金組成の金属粉末を空
気アトマイズ法によって製造した。これらの金ＩｉＩ粉
を３５０１ｅＳｈのスクリーンで篩い、３５０ｍｅｓｈ
スクリーンを通過した粒度４４μ以下の金属粉を使用し
て塗料を作成した。比較例１は亜鉛末３号（三井金属工
業株式会社製）を用いた。また実施例１２．１３及び比
較例５は空気アトマイズ法によって金属粉を製造した後
１００１１１０Ｓｈスクリーンを通過した金属粉をミネ
ラルスピリットの共存下ラウリルアミンを粉砕助剤とし
ボールミルによって粉砕し次いで２５０　ｍｅｓｈスク
リーンを通過した粒度６３μ以下の金属粉を使用した。

塗料用ワニスは下記のような組成で調整した。

■デルシ重量％８４０５０重φ％ （多摩化学工業株式会社製） ５％１！ｌ酸水　１ イソプＯビルアルコール　４３，２ 純水　５．８ 訂　１００ 塗料の顔料容積１１度は全て４０％に乙るよ）に調整し
た。亜鉛の比重が７．１３であるのに対して、本発明の
アルミニウム合金の比重は約３〜！）程度（゛あるため
合金組成から比重を計粋し顔料容梢ＰＩＪ瓜が一定にな
るように重量添加−を調整した。

試験片はサイズ７０ｘ　１５０ｘ　２．３１ｍの１ノン
ドｌ−ノスト加工鋼板に試料塗料を刷毛塗りしたものを
用いた。

塗膜を室温乾燥させ、塗装後４日経時した俊１・記試験
に供した。

塩水１１１１霧試験はＪＩＳ−に５４００の記載のｈ法
により実施し、３００時間後のスクラッチ部の発錆状態
および塗膜全面の発錆状態を目視により、全く赤錆の認
められない塗膜を◎、スクラッチ部に名士発錆の認めら
れるものをＯ９また全面に著しく発錆したものを×の三
段階に判定した。この塩水噴霧試験を下記耐熱試験の前
後に行なった。

耐熱試験は２時間で室温から８００℃まで昇温させ、８
００℃で３０分間保持俊、室温まで徐冷した試験へにつ
いて、塗膜剥離の有無を調べ、塗膜のはがれがないもの
を０．　２ｃＩＩｌφ以上のはがれの認められるものを
Ｘの二段階に判定した。また、前記試験片を耐熱試験後
の塩水噴霧試験に供した。

表に示した結梁から明らかなように、亜鉛を２０重畿％
以上含有づるアルミニウム合金にケイ素を８重量％以上
含有させると、防食性が著しく白土づる事がわかる。ま
た更にインジウムまたはスズを０．０１重量％以上添加
（るとこれらの合金粉末を使用した塗膜は８００℃程度
に加熱されても、高度の防食性を有している事がわかる
。

ケイ素の含有量が２５重争％よりも多くなるとかえって
防食性が低下してくるが、この理由は電極電位が鉄に対
して責なケイ素が増すことにより合金自体の電極電位が
、鉄の電極型（Ｄに近づき、犠牲陽極効果が失われるも
のと１１１定される。

インジウムの添加１１ｆ、１０．０１Φ半％未ｍｆ　（
：　＋、を耐熱性の改善効果が不十分であり、０．２（
Ｈｒ’ｉ吊％を超えた量を添加し、でも茗しい改善効果
が認められなかった。

スズの添加量は、０．０１ｆｌ’ｉｍ％未満て・は耐熱
ｔ’１の改善効果が不十分であり、２．０中小％を越え
た量を添加した場合防食性が低下１Ｊる傾向が認められ
た。

亜鉛の含有量は多くなる程防食竹がＲ好Ｅ　＜Ｅるが、
亜鉛の含有量が５０重１％を超えるようになると耐熱性
が茗しく低下し、要求される性能を満Ｗできなくなる。

この理由４Ｊ、亜鉛含有量が人さくなるにつれて、加熱
時の亜鉛の揮散が激しく　％す、顔料粒子の茗しい体積
減少を引き起づためと楕定　′される。

本発明のアルミニウム合金顔料はショッププライマーと
しくの用途の他に、煙道、加熱炉等に塗装される耐熱塗
料用顔料としてもすぐれた性能を有する。

従来耐熱塗料には、被塗物の高温空気酸化を防止する目
的でアルミニウム顔料が使用されていたが、犠牲陽極効
果を有しないため、雨水のかかる部分での防食性が不十
分であったが本発明のアルミニウム台金顔料を使用した
耐熱塗料は、高温空気酸化の防止とともに屋外での防食
性も優れている事がわかった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 亜鉛２０〜５０重量％、ケイ素８〜２５重用％、且つイ
   ンジウム０．０１〜０．２重量％または及びスズ０．０
   １〜２．０重１１％を含有し、残部がアルミニウム及び
   不可避的不純物よりなる高耐熱性アルミニウム合金防食
   顔料。