JPS6215270B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

発明の関連する技術分野 この発明は金属表面の塗装方法に関するもので
ある。 従来技術 金属表面の塗装に当つては、素地調整の良否が
塗膜の耐久性や仕上り品質に影響を及ぼすことは
よく知られており、種々の処理方法が提案されて
いる。この内主な下地処理を挙げると例えば金属
表面技術便覧の「塗装」の章に記載されているよ
うに次のような方法がある。 １ 化成処理法 (イ) リン酸塩皮膜処理（例えばボンデライト
＃3004、日本パーカライジング(株)製、商品名に
よる化成皮膜の形成）。 (ロ) 蓚酸塩皮膜処理（例えばグラノドウSS、日
本ペイント(株)製、商品名による化成皮膜の形
成）。 (ハ) クロム酸塩皮膜処理（例えばボンデライト
＃3355、日本パーカライジング(株)、商品名によ
る化成皮膜の形成）。 ２ サンドブラスト法 しかしながらこのような従来の下地処理のうち
(1)化成処理法にあつては、ステンレスおよびアル
ミニウムの様な金属に対して十分な密着性が得ら
れず、そして鉄に対しては塗膜に傷がついた後の
十分な耐食性が得られない。また廃液公害を生じ
る。更に(2)サンドブラスト法にあつては密着性お
よび耐食性が不十分な上に騒音粉塵公害を生じ、
また素材が変形するという欠点があり、いずれの
下地処理によつても尚満足すべき塗装を行うこと
ができないという問題点があつた。 発明の開示 この発明は、前記従来の問題点に着目してなさ
れたもので、金属表面にケイ素（Si）、アルミニ
ウム（Al）、タンタル（Ta）および亜鉛（Zn）よ
りなる群から選ばれた少なくとも１種の金属のア
ルコキシドの溶液を塗布して加熱処理することに
より下地処理を施し、次いで塗装することを特徴
とする金属表面の塗装方法に関するものである。 この発明の金属表面の塗装方法においては、先
ず金属表面を下地処理するが、このためSi，Al，
TaおよびZnよりなる群から選ばれた１種または
２種以上の金属のアルコキシドをアルコールまた
はエステル中に溶解した溶液を金属表面に塗布し
た後、100〜600℃の温度に加熱する。かかる処理
により金属表面上に、使用したSi，Al，Taおよ
びZnよりなる群から選ばれた少なくとも１種の
金属の金属化合物皮膜が得られ、下地処理が行な
われる。 この下地処理における金属アルコキシド溶液の
塗布法はスプレー、浸漬、ハケ塗り、ロール塗布
法等いずれの方法も用いることができる。このよ
うに金属アルコキシド溶液を塗布した金属素材を
次に100〜600℃の温度で加熱するが、加熱雰囲気
は空気中、アルゴン（Ar）ガス中、窒素（N₂）ガ
ス中等のいずれでもよい。この加熱処理により得
られる金属化合物皮膜の厚さは、金属アルコキシ
ド溶液の濃度および塗布量によつて異なるが、
10000Åより厚くなると密着性が悪くなり、また
クラツクが入り易くなり、一方100Å末満では皮
膜の耐食性がなくなるので、100〜10000Åの範囲
とする。尚、金属アルコキシド溶液を塗布した後
の加熱は、温度が低い方が水酸基および／又はア
ルコキシ基の一部が残留した膜となり塗料との密
着性が良くなる。 またこの金属化合物の薄膜の厚さは、コーテイ
ング法の調整により自由にコントロールすること
ができ、かつ塗布後の焼付け温度、時間により表
面膜の性状を自由に選択できる。例えば金属素材
を所定の金属アルコキシド溶液に浸漬した後、引
き上げることによりコーテイングする場合に、予
め金属素材の引き上げ速度と形成される金属化合
物の膜厚との関係を示すキヤルブレーシヨンカー
ブを実験によつてつくつておき、このカーブから
所望の膜厚に対応する速度で金属素材を引き上げ
ることにより、当該金属表面に所望の膜厚の金属
化合物皮膜を形成することができる。 上述のようにして下地処理により得られた金属
化合物皮膜は、素地金属表面および上塗り塗料と
の密着性が優れ、かつ耐食性等も優れている。 この発明の方法では前記下地処理を行つた金属
表面に次いで塗料を塗布する。塗布方法は従来の
任意の方法により行うことができ、特に下地処理
により形成された金属化合物皮膜が薄いため電着
塗装が可能であることは注目すべきことである。
またこの発明の方法で下地処理した金属材料は従
来と同様に溶接並びに成形（プレスおよびロー
ル）が可能であるので、塗布工程は下地処理工程
と全く切り離して行うこともできる。例えば鋼
板、ステンレス、アルミニウム等の材料メーカー
が出荷時に下地処理を行い、当該材料のユーザー
は下地処理までの前処理工程を行うことなく、そ
のままあるいは簡単な洗浄処理工程で塗料を塗布
することが可能である。 また、塗装後の塗料塗膜は、塗料塗膜―金属表
面間に双方に密着性の優れた、かつ耐食性を有す
る金属化合物皮膜が存在するため、塗料塗膜に傷
が付いた場合等でも素材金属の溶出および酸化劣
化がなく、また塗料塗膜のふくれあるいははがれ
を生ずることもない、極めて耐久性の良いもので
ある。 発明の実施例 実施例 １ ステンレス鋼（SUS430，SUS304）、アルミニ
ウム（ASTM5050）および普通鋼（SPCC）の板
（板厚1.0〜2.0mm、幅70mm、長さ150mm）に、第１
表に示すように金属酸化物に換算した濃度が５重
量％のSiまたはTaのエトキシドのエタノール溶
液を塗布した後、100℃で15分間焼付けた。また
比較のためボンデライト＃3004によりリン酸塩皮
膜処理、ボンデライト＃3355によりクロム酸塩皮
膜処理、電気亜鉛めつき、シヨツトピーニング、
またはサンドブラストにより下地処理した。 次いで各試料につき次に示すような塗装条件で
カチオン電着塗装した。先ず下地処理済試料を、
60℃のニツサンノニオンNS―206の0.1％溶液に
浸漬し脱脂し、60℃の脱イオン水に浸漬し、新し
い脱イオン水を常温でスプレーして水洗した後、
水切後105〜110℃で５分間乾燥した。乾操した試
料をアクアNo.4200（日本油脂株式会社製、商品
名）の温度27℃の浴に２分間（全没時間）浸漬
し、SPCCに対しては140V、SUS430および304に
対しては電圧100V，ASTM5050に対しては140V
で電着塗装した後170℃で30分間焼付けた。この
ようにして塗装した各試料につき、初期性能、耐
湿性、耐温水性、耐食性、耐熱性を次に示す方法
に従つて評価し、得た結果を第１表および第２表
に示す。 評価方法 飛石試験 SAEJ400による。試験片に対し、15.9mm幅の網
は通過するが95mmの網を通らない大きさの濡れ
た道路石約250〜300個を約70psiの圧さく空気
で吹きつけ、擦傷状態を調べる。 耐衝撃性 デユポン式衝撃試験による。直径12.7mm（1/2
インチ）、500ｇのおもりで、30cmの距離から衝
撃を与え、われ、ひびが入らないか調べる。 密着性 ごばん目試験：塗膜表面に１mm平方の正方形
100個より成るごばん目をつくり、その上にセ
ロハン粘着テープを密着させ、ただちにテープ
を引きはがしたとき、塗面の剥離の有無を調べ
る。 耐屈曲性 長方形の試料の中央にＴ字型のクロスカツトを
入れておき直径20mmのマンドレルに左右均等に
のせ両側をマンドレルに沿つて180゜折曲げ、
塗膜が屈曲を受けたときの塗膜の可撓性を調べ
る。 耐湿性 50℃、相対湿度98％の雰囲気内に120時間保持
する。 耐湿水性 60℃の温水に72時間浸漬し、引上げ24時間後に
ごばん目試験を行う。 耐食性試験 塩水噴霧：JISZ2371に準ずる塩水噴霧試験、
Ｘ字形クロスカツトを入れ144時間または800時
間噴霧。

【表】

【表】

【表】

【表】 第１表および第２表より本発明の方法により塗
装した塗膜が、従来の下地処理後に電着塗装して
得られた塗膜より優れていることがわかる。 実施例 ２ 板厚0.4mm、幅70mm、長さ150mmのステンレス鋼
板（材質JIS SUS304）に第３表に示す塗装下地
処理を施こすことによつて製作した抵抗溶接可能
な塗装ステンレス鋼板を第１図に示すように重ね
合わせて抵抗溶接（シーム溶接）し、溶接部の強
度と耐食性を調べた。尚第１図において１は塗装
面、２はステンレス鋼素地（SUS304）、３は溶融
部（ナゲツト）を示す。 上塗り塗料としては耐侯性の優れたシリコンポ
リエステル系塗料（商品名スーパーラツクDIFS
―31日本ペイント株式会社製）を用いたが、抵抗
溶接に必要な電導性を付与するために塗料中にス
テンレス鋼粉末（材質JIS SUS304）を混合して
塗布した。 また比較のために、上塗り塗料と素材との密着
性を確保するため従来用いられているエポキシ系
塗料（商品名・スーパーラツクDIF Ｐ―01日本
ペイント株式会社製）を下塗りし、焼付けた上塗
り塗料を塗布焼付け、比較例の試験試料とした。 これ等の試料につき次に示す方法により、溶接
部の強度並びに耐食性を評価し、得た結果を第４
表に示す。 評価方法 溶接部の強度…剪断試験法によつて行なつた。即
ち第２図に示すような幅25mm、長さ200mm、厚
さ0.4mmの剪断試験片に矢印の方向の引張り荷
重をかけ、破断に要する力を測定した。 耐食性…第３図に示す幅70mm、長さ100mm、厚さ
0.4mmの中央に溶接ビード４を有し、シーラン
ト５を備える試験片を50℃の３％塩化ナトリウ
ム水溶液に浸漬し、500時間および1000時間経
過後の発銹の程度を調べることにより評価し
た。尚、シーラント５は試験片の縁からの発銹
を防止するためのもであり、信越化学社製、信
越シリコーンKE45―Ｔ（商品名）を用いた。

【表】

【表】 以上のように比較例では従来法に従つて下塗り
としてエポキシ系塗料を５μｍの膜厚で塗布する
ことによつて、上塗りと素地との密着性を確保し
ているため、かかる塗膜を介しての低抗溶接を行
なうためには、加圧力350Kgｆ、溶接電流7.0KA
程度でシーム溶接する必要があり、250Kgｆ、
5.0KA程度では充分な強度が得られず、荷重214
Kg程度で、溶接部から破断する。また加圧力350
Kgｆ、溶接電流7.0KAの場合には一応溶接は完全
に行なわれるが、塗料からの侵炭や溶接時の熱の
影響により、溶接部近傍の強度は比較的弱く、荷
重538Kg程度で破断する。 これに対して実施例の場合は、Si，Al，または
Taの金属化合物皮膜を形成する下地処理を行な
つているため、電気抵抗が極めて小さく、加圧力
250Kgｆ、溶接電流5.0KAでも充分に溶接可能で
あり、侵炭や熱影響も少ないので、強い強度が得
られる。また350Kgｆ、7.0KAにおける強度も比
較例より優れている。一方耐食性に関しても、実
施例の場合、溶接による塗膜の損傷や熱影響を比
較的少なくできるので、比較例の場合に比べて、
溶接部近傍の耐食性が優れている。 実施例 ８ 板厚0.4mmのステンレス鋼（SUS304および
SUS430）および普通鋼板に下地処理としての下
塗りとして実施例２と同様のエポキシ系塗料塗
装、リン酸塩皮膜処理（ボンデライト＃3004）ま
たは実施例２と同様のSi，Al，またはTaの金属
化合物皮膜を施した後、上塗りとして実施例２で
用いたと同様のシリコンポリエステル系塗料を焼
付塗装した。れらの塗装鋼板から110×110mmの試
験片を切り出し、第４図に示すように一端からｂ
＝20〜30mmの位置で、塗装面を外側にしてＵ形に
曲げ（曲げ部の内側の半径Ｒ＝１または２mm）、
反対側の端からｄ＝約30mmの位置でゆるく曲げ
た。尚ａ＝110mm、ｃ＝約50mmである。これらの
試験片を、南方向に面した大気暴露試験台（暴露
面が水平線に対して45゜傾いたもの）に、凸形屈
曲部を上にして取り付け、６ケ月間後に屈曲部等
の発銹状況を調べ、得た結果を次の第５表に示
す。

【表】 第５表から実施例の方法で塗装した試験片はい
ずれも下地処理の金属化合物皮膜が密着性よび耐
食性が良好であるため、素地がステンレス鋼の場
合は比較例のエポキシ系塗料下地処理の場合と同
等の加工性、耐食性を示し、素地が普通鋼の場合
には比較例のリン酸皮膜処理と同等以上の耐食性
を示すことがわかる。 発明の効果 以上説明してきたように、この発明の塗装方法
は金属表面にSi，Al，TaおよびZnよりなる群か
ら選ばれた１種または２種以上の金属のアルコキ
シド溶液を塗布して加熱して下地処理を施し、こ
の上に上塗りを行う構成とし、下地により得られ
た金属化合物皮膜と金属、並びに金属化合物皮膜
と塗料塗膜との密着性が良く、耐食性が優れてお
り、膜厚が極めて薄いので電着塗装することがで
き、また溶接および成形が可能であり、更には公
害の発生がなく、塗装コストを低減できるという
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例２で抵抗溶接した塗布ステンレ
ス鋼板の断面図、第２図は実施例２で剪断試験に
用いた試験片の斜視図、第３図は実施例２で耐食
性試験に用いた試験片の平面図、第４図は実施例
３の試験に用いた試料の斜視図である。 １…塗装面、２…ステンレス鋼素材
（SUS304）、３…溶融部（ナゲツト）、４…溶接ビ
ード、５…シリコンシーラント、６…取付用穴。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 金属表面にケイ素、アルミニウム、タンタル
   および亜鉛よりなる群から選ばれた少なくとも１
   種の金属のアルコキシドの溶液を塗布して加熱処
   理することにより下地処理を施し、次いで塗料を
   塗布することを特徴とする金属表面の塗装方法。