JPS6035402B2 - アルミニウム合金粉顔料 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は各種塗料に使用される金属粉顔料に関するも
のである。

一般に銀色を呈する塗料としてはアルミニウムや亜鉛等
の純金属粉末の顔料が使用されており、また銀色を目的
としない場合でも、蟻性防食の目的や塗装表面を強化す
る目的等からアルミニウムや亜鉛等の純金属粉末顔料を
塗料に使用することが多い。

このような純金属粉顔料の内でも特にアルミニウム粉末
は、粉砕時およびミキシング時の強加工によって粉末自
身の形状が１００：１程度の鱗片状となって顔料として
最適な形状となることが知られている。しかしながらア
ルミニウム粉末等の純金属粉末顔料は、その製造コスト
が高く、したがって塗料の価格も高くならざるを得なか
った。

すなわち一般のアルミニウム粉末等の金属粉末顔料の製
法としては、塊状または大粒状の金属片をボールミルや
スタンプミル等によって機械的に粉砕する方法や、金属
熔湯を高圧流体で吹飛ばすかもし〈は金属溶湯をノズル
から高圧で噴射させて粉末化させる贋霧法等が主として
採用されているが、いずれの方法においても粉末化のた
めの特別な装置を必要とすると共に、粉末化のために必
要なェネルギを外部から供給しなければならず、このた
め粉末製造コストが高くならざるを得なかった。ところ
で最近に至り、機械的粉砕装置等の粉末化のための特別
な装置を必要とせず、しかも粉末化のためのェネルギを
外部から何等供給せずに、単に合金塊を放置するだけで
自然崩壊により粉末化することができる自己崩壊性の合
金が数種類見出されている。

このような自己崩壊性を利用して粉末を製造すれば粉末
製造コストを著しく低コストにすることができるが、工
業的に実用に供されている例は未だ皆無であり、また自
己崩壊粉末の用途もほとんど開発されていないのが実情
である。しかるにこの発明の発明者等が前述のような自
己崩壊粉末の内、特にＦｅ−ＡＩ系合金の自己崩壊粉末
について研究を重ねたところ、この粉末がその形状や特
性等の点から塗料用顔料に最適であることを見出し、こ
の発明をなすに至ったのである。

すなわちこの発明は、低コストで製造することができし
かも顔料としての特性が従来のアルミニウム粉末顔料と
同等以上の合金粉顔料を提供することを目的とするもの
であり、Ｆｅ１３．０〜７０．の重量％、ＰＯ．０５〜
１．０重量％及び／又はＣＯ．５〜２．の重量％と、残
部実質的にＡＩとからなる組成の合金溶湯を冷却凝固せ
しめ、得られた合金塊を室温に放置して自己崩壊により
粉末化してなることを特徴とする塗料用の顔料と提供す
るものである。

以下この発明の顔料につき詳細に説明する。この発明の
合金粉顔料は、前述の如く特定範囲の組成の港湯を冷却
凝固せしめ、得られた合金嬢を室温に放置して自己崩壊
により粉末化してなるものである。ここで前記溶湯中の
炭素及び／又はリンは山一Ｆｅ系合金に自己崩壊性を発
現させるに不可欠なものであり、ＰＯ．０５重量％、Ｃ
Ｏ．５重量％未満の範囲でいずれか一方のみまたは双方
を添加しても自己崩壊性が発現されない。またＰｌ．０
重量％、Ｃ２，０重量％を越えてこれらを増量させても
自己崩壊性はもはや増進されず、むしろ合金粉顔料に過
剰なＰ，Ｃを残存させるためその特性を劣化させる。し
たがってＰ，Ｃの含有量はそれぞれ０．０５〜１．０重
量％、０．５〜２．の重量％に規定する。またＦｅが１
３．の重量％未満の場合もしくは７０．０重量％を越え
る場合には前述の範囲のＰ，Ｃを加えてもその自己崩壊
性は極めて緩慢であり、実用的な粉末製造速度に達しな
いので、Ｆｅは１３．０〜７０．の重量％とする。この
ような組成範囲の山一Ｆｅ系合金落陽を溶製した後、こ
の合金漆湯を適宜の鋳型に鋳造して冷却凝固させ、得ら
れた合金塊を室温に放置すれば、所定時間経過後に自然
崩壊が始まり、この発明の合金粉顔料が得られる。

ここで室温とは特に加熱又は冷却手段により温度調整さ
れていない大気温度を意味し、したがって概に−２０ｑ
ｏ〜十３５ｑｏ程度を指称する。また合金塊を放置する
気圏は、特に湿度調整されていない大気中で良く、また
真空中、減圧下、乾燥空気中あるいは乾燥窒素等の湿分
の存在しない気圏中でもことんど崩壊効果に差異はない
。このような自己崩壊によって崩壊物は最終的に鱗片状
の微粉末となる。

ここでＮ−Ｆｅ系合金嬢の崩壊過程は、合金塊の表面か
ら生起するのではなく、先ず内部にクラックが発生し、
このクラックを境界としていくつかの小塊に分裂し、次
いで個々の小壊内部にクラックが発生して更に紬粒へと
分裂し、最終的に鱗片状の散粉末となるのである。なお
鱗片状の微粉末に至る前の比較的粗い粒子を走査型電子
顕微鏡で観察したところ、第１図に示すように断面にラ
メラー状のへき閥面が存在することが確認された。した
がってこの粉末は前記へき開面で崩壊が進行して最終的
に鱗片状となることが明らかである。またこのような比
較的粗い粉末も、これを機械的に粉砕すれば山一Ｆｅ金
属間化合物の性質とへき関面の存在により極めて容易に
破砕されることから、短時間で微細化することができる
。前述のような自己崩壊現象から考察すれば、Ｎ−Ｆｅ
系合金嬢の崩塊は、合金塊表面に露呈した風化性化合物
（水和反応もしくは酸化反応等により生じたもの）によ
るものではなく、合金塊内部に生じる冶金的内部応力に
よるものと考えられる。

すなわちＮ−Ｆｅ系合金塊内部に生じる微細なＡＩ，３
，Ｆｅ４，ＡＩ５Ｆｅ２，ＡＩＦｅ等のＡＩ−Ｆｅ系金
属間化合物結晶やＦｅ２Ｐの結晶等による格子歪、粒界
歪が内部応力を高め、これら内部応力が粒界に集中して
ミクロクラックが発生し、これがトリガとなって大きな
崩壊が生じるものと考えられる。このような崩壊過程を
経るため、合金塊の大きさは取扱い可能な範囲内におい
て大きくすることができ、その形状も単純な柱状体、筒
状体、直方体等で良く、表面積を増大させるために特殊
な形状とする必要はない。また崩壊粉末は合金塊内部の
結晶粒度と密接な関係があり、したがって合金港湯を冷
却凝固させる際の凝固速度を上昇させて合金塊内部の金
属間化合物の結晶粒子を微細化すれば、より速い崩壊速
度で微細な塗料用顔料を得ることができる。上述のよう
な崩壊過程における崩壊速度は合金溶湯の組成によって
異なるが、例えば後述する実施例の如すＦｅ４０．の重
量％、ＰＯ．４重量％、ＣＩ．８重量％、残部凶の場合
、合金塊を放置後３０日経適時における崩壊率（６メッ
シュ以下の粉末が占める割合）は約９０％に達する。

この粉末の粒度分布を第′２図に示す。この第２図から
明らかなように、１ケ月程度の放置による崩壊粉末には
、塗料用顔料としてそのまま使用できる数１００メッシ
ュ以下の粉末がある程度存在するから、この崩壊粉末を
節分して数１００メッシュ以下の粉末のみ顔料として使
用しても良いが、比較的粗い粒子も前述の如く山一Ｆｅ
金属間化合物の性質とへき関面の存在によりきわめて容
易に粉砕し得るから、前述のようにして得られた崩壊粉
末をさらに短時間機械的に粉砕することにより均一な粒
度分布を持つ微細な粉末の顔料を多量に得ることができ
る。なおこの発明の合金粉を緑式ボールミルで粉砕する
際、飽和脂肪酸（例えばステアリン酸）を減摩剤として
使用すれば所謂リーフィングタィブ顔料粉となってワニ
ス表面に浮上し、不飽和脂肪酸（例えばオレィン酸）を
減摩剤として使用すればワニス中に沈む所謂ノンリーフ
ィングタイプとなる。一方、この発明の合金粉顔料をＸ
線回折装により分析したところ、ＡＩ，３Ｆｅ４，Ｎ５
Ｆｅ２，ＡＩＦｅ等のＮ−Ｆｅ系金属間化合物が大部分
を占めていることが確認された。

このＡＩ−Ｆｅ系金属間化合物は高硬度を有し、しかも
耐食性が高いものであるから、ＡＩ−Ｆｅ系金属間化合
物の粉末からなるこの発明の顔料は、塗料に含有せしめ
て塗装に使用した場合高い塗膜強度が得られると共に変
色や褐色あるいは金属光沢の減少が少ない等、顔料とし
てきわめて良好な特性を有することが明らかである。ま
たこの発明の合金粉顔料は、ＡＩとＦｅとの配合比を変
化させることによりその色調を変化させることができる
。すなわち、Ｎ濃度が高くなれば白色が勝った灰白色と
なり、逆にＦｅ濃度が高くなれば鎚に光沢を発する黒色
が勝った灰黒色となる。したがってＡＩ，Ｆｅの配合を
変えることにより、塗装目的や好みに応じた塗装色調を
任意に設定することができる。以下この発明の実施例を
記す。

実施例 純度９９．７０％ＡＩ（ＪＩＳアルミニウム地金第１種
相当）のアルミニウム塊５１．８重量部と、銑鉄（Ｃ４
．１，ＰＯ．００９，Ｓｉｌ．９０，Ｍｎｏ．６０，Ｓ
Ｏ．０３各重量％、残Ｆｅ）３４．０重量部と、リン鉄
（Ｐ５．３８重量％、残Ｆｅ）８．２重量部とを黒鉛ル
ッボに装入し、１４００こ０に加熱して溶融、鷹拝した
後、得られた合金溶湯の組成は第１表に示すごとくであ
る。

この溶湯をＪＩＳ４号引張試験片採取用金型（ＪＩＳ日
５２０２）に注入して冷却し、得られた銭塊（その組成
は実質的に上記合金落陽と同一）を大気中に放置した。

放置開始後１週間経過時にほぼ中央から割裂し、生じた
２片がそれぞれさらに２〜３片に分裂し、経日とともに
崩壊微細化が進行した。３０日経過時におし、る崩壊物
の筋分析結果は前述の第２図の通りである。

さらにこの崩壊物の内のマイナス２００メッシュの微粉
末８６７ｇを取出し、この微粉末に対し３重量％のオレ
ィン酸及びミネラルスピリット１７３鶴を混合し、ボー
ルミルにて３時間粉砕し微粉末べ−ストを調整した。な
おボールミルの回転数は６仇．Ｐ．ｍである。粉砕前の
微粉末と、粉砕後の微粉末の組成は第１表、又筋分析結
果は第２表の通りである。第・ １ 表 第 ２ 表 第２表の結果から、３時間の粉砕によって著しく微細化
されていることが明らかである。

さらにこの微粉末ペーストにバインダー（大日本インキ
化学工業■製ワニス、“べッコール”Ｐ４７０）及びシ
ンナーを加えて塗料を作り、塗装試験を行った。この塗
装試験は配合割合を次の第３表の第１例〜第３例に示す
ように２種に変えて行った。なお塗装下地はブリキ板で
ある。第 ３ 表 表注）ＰＨＲ＝ペースト固形分／バインダー固形分比較
品として、ほぼ同粒度の市販塗料用アルミニウムペース
ト１種（ＪＩＳ−Ｋ−５９１０）及び市販塗料用アルミ
ニウム粉（昭和アルミニウムパウダー■製ＳＡＰ２６０
Ｎ）を用いて上記同様の塗料を調製して供試した。

塗装試験は隠蔽力、強度、耐食性について行った。隠蔽
力試験はＪＩＳ−Ｋ−５４００，６．２の方法によりガ
ラス板の片面に塗り、隠蔽力を比較判定した。その結果
、本発明の合金粉末顔料は比較品に比し高い隠蔽力を示
した。強度試験はＪＩＳ−Ｋ−５４００，６，１３，２
Ａ法より、各々の塗料サンプルについて３枚の試験片を
作成して耐衝撃試験を行った。

その結果本発明の合金粉末顔料は比較品に比し塗膜の割
れ、はがれが少く、高強度であることが認められた。耐
食性試験は、ＪＩＳ−Ｋ−５４００，７・８により塩水
燈霧試験によって行った。

各々の塗料サンプルについて３枚の試験片を作成して供
試した結果、本発明の合金粉末顔料の場合は赤錆及びプ
リスターの発生がほとんど認められず、比較品に比して
特に高い耐食性を示した。このように、本発明の合金粉
顔料の塗装試験により得られた塗膜は隠蔽力が良好であ
り、高強度でかつ耐食性も高いことが確認された。前述
の説明で明らかなようにこの発明の合金粉顔料は外部か
ら機械的エネルギーを供給せずしかも特別な粉末化のた
めの装置を要さずに自己崩壊により製造でき、また特に
微細化したい場合でも短時間で容易に粉砕し得るもので
あり、したがって製造コストが従来のアルミニウム粉末
顔料等と比較して格段に低廉である。

またこの発明の合金粉顔料は、耐食性が高いと共に高硬
度であるから、変色や褐色のおそれが少なくかつ高い塗
膜強度を有する塗膜を提供することができ、しかもＮ，
Ｆｅの配合量を変えることによって塗膜の色調を簡単に
変えることができる等、顔料として優れた特性を有する
ものである。なおこの発明の合金粉顔料はいわゆる銀色
塗料に使用できる他、他の顔料や染料と混合して各種の
色の塗料に使用できることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の合金粉顔料の製造過程の完全崩壊前
における走査型電子顕微鏡写真であって、Ａは倍率×１
０００のもの、Ｂは倍率×１０００で４５０煩斜した状
態のもの、Ｃは倍率×３０００のものである。 第２図はこの発明の塗料用粉末に使用する自己崩壊粉末
の粒度分布を示すグラフである。第１図第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ Ｆｅ１３．０〜７０．０重量％と、Ｐ０．０５〜１
   ．０重量％及び／又はＣ０．０５〜２．０重量％と、残
   部実質的にＡｌからなる組成の合金溶湯を冷却凝固せし
   め、得られた合金塊を室温に放置して自然崩壊により粉
   末化してなる塗料用のアルミニウム合金粉顔料。