WO2015016273A1 - 複層皮膜形成方法 - Google Patents

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    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D13/00—Electrophoretic coating characterised by the process
    • C25D13/20—Pretreatment

Definitions

  • the present invention is capable of electrodeposition coating without being affected by the chemical conversion treatment liquid even if part or all of the water washing step is omitted after the chemical conversion treatment, and a composite article that is excellent in finish and corrosion resistance can be obtained.
  • the present invention relates to a layer film forming method and a coated article using the multilayer film forming method.
  • the chemical conversion liquid contains a large amount of various ion components, and also contains a large amount of heavy metal components such as zinc, nickel, and manganese in order to improve the performance of the chemical conversion treatment film to be formed.
  • the electrodeposition coating is carried out using the cationic electrodeposition paint as it is, the excess chemical conversion solution that adheres to and deposits on the metal coating will be applied to the electrodeposition paintability, finish, and corrosion resistance. It is known to have an adverse effect. Therefore, in a normal coating line, as shown in Fig.
  • Patent Document 1 discloses a method for forming a multi-layered film that can reduce the process and save space by performing electrodeposition without performing water washing after the chemical conversion treatment. There is a description that even if the liquid is brought into the electrodeposition coating, which is the next step, a coated article having excellent finish and anticorrosion properties can be obtained without affecting the electrodeposition coating properties and coating film properties. However, if a certain amount or more of sodium ions or potassium ions adheres to the object to be coated without washing with water, and / or if they are brought into the electrodeposition paint, there is a possibility that sufficient anticorrosion and finishing properties cannot be secured. was there.
  • Patent Document 2 after performing a degreasing process and a washing process to a to-be-processed object, a chemical conversion treatment liquid is applied without performing surface adjustment, and then a water-washing process with industrial water and a drying process for the to-be-processed object are not performed.
  • a coating pretreatment method characterized by performing electrodeposition coating is disclosed.
  • Patent Document 1 there is a possibility that sufficient anticorrosion properties and finish properties cannot be ensured.
  • a water washing step is necessary to prevent rusting between the chemical conversion treatment step and the electrodeposition coating step.
  • Patent Document 3 stipulates the amount of hydrophobic solvent and sodium ion concentration in the electrodeposition paint bath in order to lower the minimum film forming temperature of the electrodeposition paint and prevent bridging phenomenon in a narrow gap. .
  • concentration of sodium ions and potassium ions in the chemical conversion solution low, and omitting the water washing step to save process and space. Therefore, if the water washing step is omitted, the electrodeposition coating property, anticorrosion property, finish property, etc. may be inferior due to sodium ions or potassium ions adhering to the object to be coated by chemical conversion treatment.
  • Patent Document 4 defines the sodium ion concentration of an aqueous zinc nitrite solution used as an accelerator in a method of chemical conversion treatment by immersion treatment using an acidic zinc phosphate aqueous solution.
  • the sodium ion concentration in the chemical conversion treatment tank is 10000 ppm by weight, a good chemical conversion treatment film can be obtained.
  • the water washing process cannot be omitted, and it is difficult to save the process and space.
  • An object of the present invention is to provide a method for forming a multi-layer coating that enables process saving and space saving, and even if a part or all of the water washing process is omitted after the chemical conversion treatment, It is intended to provide a coated article that is excellent in finish and anticorrosion properties without affecting the surface.
  • the present inventor uses a specific chemical conversion treatment solution in a multilayer coating formation method characterized in that a chemical conversion treatment film is formed on a metal object and then electrodeposited.
  • a chemical conversion treatment film is formed on a metal object and then electrodeposited.
  • the present invention provides the following multilayer film forming method and coated article.
  • Item 1 The following processes for forming a chemical conversion treatment film and an electrodeposition coating film on a metal object: Step 1: a step of immersing a metal coating in a chemical conversion treatment solution to form a chemical conversion treatment film, Step 2: In a multilayer film forming method including a step of forming an electrodeposition coating film by electrodeposition-coating the metal coating using a cationic electrodeposition coating, The method for forming a multilayer film, wherein the sodium ion content in the chemical conversion solution is less than 500 ppm on a mass basis.
  • Item 2. Item 2.
  • Item 3. Item 3. The method for forming a multilayer film according to Item 1 or 2, wherein the chemical conversion solution has a potassium ion content of less than 500 ppm on a mass basis.
  • the chemical conversion treatment solution is at least one metal compound selected from zirconium, titanium, cobalt, aluminum, vanadium, tungsten, molybdenum, copper, zinc, indium, bismuth, yttrium, iron, nickel, manganese, gallium, silver, and lanthanoid metals.
  • Item 5. The multilayer film formation according to any one of Items 1 to 4, wherein the chemical conversion treatment solution contains 0.01 to 40% by mass of a water-dispersible or water-soluble resin composition (P).
  • the cationic electrodeposition paint contains an amino group-containing epoxy resin (A) and a blocked polyisocyanate (B), and based on the total amount of resin solids, the amino group-containing epoxy resin (A) is 40 to 90% by mass, Item 6.
  • Item 7. Item 7. The item 1 above, wherein at least one selected from air blow, rocking and rotation is performed on the metal object before the electrodeposition coating of step 2 is performed.
  • Item 8. A coated article in which a multilayer coating is formed using the multilayer coating formation method according to any one of items 1 to 7.
  • the multilayer film forming method of the present invention is a method by which a coated article having excellent finish and anticorrosion properties can be obtained without affecting the electrodeposition coating properties even if part or all of the washing step is omitted after the chemical conversion treatment. It is.
  • a part or all of the water washing step can be omitted by using a specific chemical conversion treatment liquid, so that the process can be saved and the space can be saved. Various facilities and waste can be reduced.
  • the reason why it is possible to achieve both the omission of the water washing step (part or all of the steps to save the process and save space) and the finish and anticorrosiveness is not sure, but the following The reason can be considered.
  • cation electrodeposition is performed in a state in which cations such as sodium ions and potassium ions contained in the chemical conversion treatment solution adhere to the surface of the metal coating.
  • electrodeposition coating is performed using a paint, it is considered that the coating and film formation of the electrodeposition paint are hindered, resulting in poor finish and / or corrosion resistance.
  • the chemical conversion treatment solution when part or all of the water washing step is omitted, by controlling the sodium ion and further potassium ion concentration of the chemical conversion treatment solution within a specific range (further, the chemical conversion treatment solution It is desirable to keep the concentration of calcium ions, magnesium ions, etc. within a specific range), and it is thought that it is important not to deposit and deposit excess chemical conversion solution on the object to be coated. Moreover, the quantity of water required for water washing can be reduced significantly by omitting a part or all of the water washing process.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a conventional method for forming a multilayer film.
  • a metal coating is immersed in a chemical conversion treatment tank filled with a specific chemical conversion treatment liquid, Without conducting or energizing, a chemical conversion treatment film is formed on the metal coating, and then, part or all of the water washing step is omitted, and the metal coating having the chemical conversion coating is formed into a cation. It is a method for forming a multi-layered film, characterized in that it is immersed in an electrodeposition paint tank filled with an electrodeposition paint and electrodeposition is applied. Details will be described below.
  • the metal coating used in the multilayer film forming method of the present invention is not particularly limited as long as it is a metal coating capable of electrodeposition coating, cold-rolled steel sheet, galvannealed steel sheet Galvanized steel sheet, electrogalvanized steel double-layer plated steel sheet, organic composite plated steel sheet, Al material, Mg material, etc., and these may be used alone or in combination of two or more metals. Alternatively, even an object to be coated in which two or more kinds of metals are combined can be suitably used. Further, the metal coating may be optionally subjected to degreasing, surface adjustment, water washing and the like.
  • Chemical conversion solution used in the method for forming a multilayer film of the present invention (step 1) is characterized in that the sodium ion concentration contained in the chemical conversion solution is less than 500 ppm on a mass basis.
  • the concentration of sodium ions contained in the chemical conversion treatment liquid is less than 500 ppm, preferably less than 200 ppm, more preferably less than 100 ppm, even more preferably less than 50 ppm, even more preferably 10 ppm, on a mass basis. It is preferable that it is less than.
  • Examples of the route in which sodium ions are contained in the chemical conversion treatment liquid include, for example, water as a raw material, an accelerator (such as sodium nitrite), a metal compound component (M) described later, a neutralizer, and a degreasing agent used in the previous step.
  • the thing brought in from a liquid and washing water etc. can be considered.
  • the concentration is usually adjusted by adding a replenishment solution as needed.
  • impurity components (Na ions and the like) contained in a trace amount in the replenishing solution or components brought in from the previous process gradually accumulate in the chemical conversion treatment solution, which adversely affects performance.
  • good performance can be obtained by keeping the specific ion concentration of the chemical conversion treatment liquid below a certain level.
  • the concentration of potassium ions contained in the chemical conversion treatment liquid is also preferably less than 500 ppm, preferably less than 200 ppm, more preferably less than 100 ppm, more preferably on a mass basis. Preferably it is less than 50 ppm.
  • the concentration of calcium ions and magnesium ions contained in the chemical conversion treatment liquid is also preferably less than 500 ppm, preferably less than 200 ppm, more preferably less than 90 ppm, on a mass basis. is there.
  • the sodium ion concentration, potassium ion concentration, calcium concentration, and magnesium ion concentration in the chemical conversion treatment solution are measured by atomic absorption spectrometry using an atomic absorption analyzer (trade name: Zeeman atomic absorption photometer, manufactured by HITACHI). Can be sought.
  • composition of the chemical conversion treatment solution used in the multilayer film forming method of the present invention includes the following metal compound component (M), and optionally, a water-dispersible or water-soluble resin composition (P).
  • Metal compound component (M) The chemical conversion treatment solution used in the method for forming a multilayer film of the present invention preferably contains 30 to 20,000 ppm of the metal compound component (M) in terms of the total metal amount (in terms of mass).
  • a sodium ion is not above the density
  • the metal compound component (M) preferably contains a zirconium compound. These can be used alone or in combination of two or more.
  • the zirconium compound used in the metal compound component (M) is a compound that generates a zirconium-containing ion such as a zirconium ion, an oxyzirconium ion, or a fluorozirconium ion.
  • a compound that generates a zirconium ion for example, a compound that generates an oxyzirconium ion Zirconyl nitrate, zirconyl acetate, zirconyl sulfate, etc .; examples of compounds that produce fluorozirconium ions include zirconium hydrofluoric acid, sodium zirconium fluoride, potassium zirconium fluoride, lithium zirconium fluoride, and ammonium zirconium fluoride. It is done. Among these, zirconyl nitrate and zirconium ammonium fluoride are particularly preferable.
  • Examples of compounds that generate titanium ions include titanium chloride, titanium sulfate, and compounds that generate fluorotitanium ions.
  • Examples include titanium hydrofluoric acid, sodium titanium fluoride, potassium titanium fluoride, lithium titanium fluoride, and titanium fluoride. Ammonium etc. are mentioned. Among these, ammonium titanium fluoride is particularly preferable.
  • Examples of the compound that generates cobalt ions include cobalt chloride, cobalt bromide, cobalt iodide, cobalt nitrate, cobalt sulfate, cobalt acetate, and cobalt ammonium sulfate. Of these, cobalt nitrate is particularly preferred.
  • Examples of the compound that generates aluminum ions include aluminum phosphate, aluminum nitrate, aluminum carbonate, aluminum sulfate, aluminum acetate, aluminum formate, aluminum oxalate, aluminum lactate, aluminum malonate, aluminum tartrate, and aluminum ascorbate. . Of these, aluminum sulfate is particularly preferred.
  • Examples of the compound that generates vanadium ions include lithium orthovanadate, sodium orthovanadate, lithium metavanadate, potassium metavanadate, sodium metavanadate, ammonium metavanadate, sodium pyrovanadate, vanadyl chloride, and vanadyl sulfate. Among these, ammonium metavanadate is particularly preferable.
  • Examples of compounds that generate tungsten ions include lithium tungstate, sodium tungstate, potassium tungstate, ammonium tungstate, sodium metatungstate, sodium paratungstate, ammonium pentatungstate, ammonium heptungstate, sodium phosphotungstate. And barium borotungstate. Among these, ammonium tungstate is particularly preferable.
  • Examples of compounds that generate molybdenum ions include lithium molybdate, sodium molybdate, potassium molybdate, ammonium heptamolybdate, calcium molybdate, magnesium molybdate, strontium molybdate, barium molybdate, phosphomolybdic acid, and phosphomolybdic acid. Examples thereof include sodium and zinc phosphomolybdate.
  • Examples of compounds that generate copper ions include copper sulfate, copper (II) nitrate trihydrate, copper (II) ammonium sulfate hexahydrate, cupric oxide, and copper phosphate.
  • Examples of the compound that generates zinc ions include zinc acetate, zinc lactate, and zinc oxide.
  • Examples of the compound that generates indium ions include indium ammonium nitrate.
  • Examples of compounds that generate bismuth ions include inorganic bismuth-containing compounds such as bismuth chloride, bismuth oxychloride, bismuth bromide, bismuth silicate, bismuth hydroxide, bismuth trioxide, bismuth nitrate, bismuth nitrite, and bismuth oxycarbonate.
  • Examples of the compound that generates yttrium ions include yttrium nitrate, yttrium acetate, yttrium chloride, yttrium sulfamate, yttrium lactate, and yttrium formate.
  • Compounds that produce iron ions include iron (II) chloride, iron (III) chloride, iron (III) ammonium citrate, iron (III) ammonium oxalate, iron (III) nitrate, iron (III) fluoride, sulfuric acid Examples thereof include iron (III) and ammonium iron (III) sulfate.
  • Nickel ions include nickel chloride (II), nickel acetate (II), nickel citrate (II), nickel oxalate (II), nickel nitrate (II), nickel sulfamate (II), nickel carbonate ( II), nickel sulfate (II), nickel fluoride (II) soot and the like.
  • Compounds that produce manganese ions include manganese acetate (II), manganese acetate (III), manganese oxalate (II), manganese nitrate (II), manganese carbonate (II), manganese sulfate (II), manganese sulfate (II) Ammonium etc. are mentioned.
  • Examples of the compound that generates gallium ions include gallium nitrate.
  • Examples of compounds that generate silver ions include silver acetate (I), silver chloride (I), silver nitrate (I), and silver sulfate (I).
  • examples of the compound that generates lanthanum ions include lanthanum nitrate, lanthanum fluoride, lanthanum acetate, lanthanum boride, lanthanum phosphate, and lanthanum carbonate; Cerium (III), cerium chloride (III), cerium acetate (III), cerium oxalate (III), ammonium cerium nitrate (III), diammonium cerium nitrate (IV), etc .;
  • Examples of compounds that produce praseodymium ions include nitric acid Praseodymium, praseodymium sulfate, praseodymium oxalate and the like;
  • Examples of compounds that generate neodymium ions include neodymium nitrate and neodymium oxide.
  • the metal compound component (M) is optionally selected from alkali metals (lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, francium) and alkaline earth metals (beryllium, magnesium, calcium, strontium, barium, radium). It is also possible to contain at least one metal compound.
  • the metal compound component (M) used in the present invention preferably contains at least one zirconium compound and aluminum nitrate, and more preferably contains at least one zirconium compound.
  • Water-dispersible or water-soluble resin composition (P) The chemical conversion treatment solution used in the multilayer film forming method of the present invention can optionally contain 0.01 to 40% by mass of a water-dispersible or water-soluble resin composition (P).
  • a water-dispersible or water-soluble resin composition (P) examples include cationic resin compositions that can be cationized in an aqueous medium such as amino group, ammonium base, sulfonium base, and phosphonium base in the molecule. It is done.
  • an anionic resin composition having a group that can be anionized in an aqueous medium such as a carboxyl group, a sulfonic acid group, and a phosphoric acid group in the molecule.
  • the resin include epoxy resin, acrylic resin, polybutadiene resin, alkyd resin, and polyester resin.
  • the cationic resin composition having an amino group in the molecule has no effect even if it is mixed into the cationic electrodeposition paint as a contaminant, and is coated with the chemical conversion treatment liquid.
  • the coated metal object is also preferred for suppressing rusting while being transferred to the cationic electrodeposition coating tank and for improving the corrosion resistance of the resulting coated article.
  • the cationic resin composition having an amino group is not particularly limited, but an amino group-containing epoxy resin, polyallylamine, Mannich modified aminated phenol resin, and the like are preferable, and these may be used alone or in combination of two. The above can be used in combination.
  • the amine value of the resin is preferably in the range of 30 to 150 mg KOH / g resin solids, and more preferably in the range of 60 to 130 mg KOH / g resin solids.
  • the water-dispersible or water-soluble resin composition (P) can be used for the preparation of a chemical conversion treatment liquid by appropriately adding a neutralizing agent and dispersing in water with deionized water to give an emulsion.
  • a resin or compound containing a hydroxyl group and an oxyethylene chain as a nonionic and highly polar functional group in the molecule, and capable of being dispersed in water or water-soluble in an aqueous medium can be used.
  • resins and compounds include polyvinyl alcohol, polyoxyethylene, polyvinylpyrrolidone, polyoxypropylene, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. It can be used in combination.
  • the chemical conversion treatment solution contains the resin composition (P)
  • rusting on the object to be coated can be suppressed during the transfer to the electrodeposition coating tank.
  • Preparation of chemical conversion treatment solution used in the multilayer film forming method of adjusting the invention of the chemical conversion treatment solution is not particularly limited, for example, described below (1) can be carried out by the method to (3).
  • (1) Add metal compound component (M) to deionized water and / or water dispersible or water-soluble resin composition (P), add neutralizer as appropriate, and then add deionized water to adjust. how to.
  • (2) A method of adjusting the metal compound component (M) by adding deionized water and / or water-dispersed or water-soluble resin composition (P).
  • the metal compound component (M) is generally 30 to 20,000 ppm, preferably 50 to 10,000 ppm, more preferably 100 to 5,000 ppm, and even more particularly preferable in terms of the total metal amount (in terms of mass). Is contained in an amount of 150 to 2,000 ppm, and the water-dispersible or water-soluble resin composition (P) is optionally added in an amount of 0.01 to 40% by mass, preferably 0. It can be contained in an amount of 02 to 10% by mass, more preferably 0.03 to 1% by mass.
  • the pH is preferably in the range of 1.0 to 8.0, preferably 3.0 to 7.0.
  • the methods for forming the conversion coating of the chemical conversion film is not particularly limited, for example, a metal object to be coated, the chemical conversion treatment tank filled with a chemical conversion treatment liquid, usually 10 to for 360 seconds, preferably 50 to A method (1) of immersing for 300 seconds, more preferably 70 to 240 seconds to form a chemical conversion coating on the metal coating, immersing the metal coating in a chemical conversion bath filled with a chemical conversion solution, A method (2) in which a metal coating is used as a cathode and is normally energized at 1 to 50 V for 10 to 360 seconds, preferably 2 to 30 V for 30 to 180 seconds, a chemical conversion treatment tank filled with a chemical conversion treatment liquid.
  • the metal coating on which the chemical conversion film is formed is appropriately set before electrodeposition coating, and then immersed in a cation electrodeposition paint tank filled with the cation electrodeposition paint to perform electrodeposition coating.
  • An electrodeposition coating film can be formed on the chemical conversion film.
  • a part or all of the water washing process conventionally performed before electrodeposition coating can be abbreviate
  • a part or all of the water washing step is omitted means that at least one water washing step consisting of industrial water washing and / or clean water washing and pure water can be omitted. This can be appropriately handled according to the required coating film performance. For example, omitting industrial water washing and clean water washing and performing only pure water washing corresponds to “a part or all of the water washing process is omitted”. Therefore, “to omit part or all of the water washing step” means, for example, (i) washing with industrial water washing and / or water washing, and (ii) washing with only pure water, Or (i) indicates that neither of (ii) is performed.
  • the steps (i) and (ii) are performed together, the amount of water used in each step is reduced so that the total amount of water used is the steps (i) and (ii).
  • the method that is equivalent to omitting at least one of the above is substantially the same as omitting at least one of the steps (i) and (ii) from the viewpoint of the amount of water used. It is included in a method in which part or all of the washing step is omitted.
  • the water washing method there are an immersion method and a spray method (spray spray method, shower spray method), and any method can be suitably used in the present invention. From the viewpoint of reducing waste, it is preferable to perform only spray water washing.
  • excess chemical conversion treatment liquid can be removed by spraying water on the surface of the coating material subjected to chemical conversion treatment for usually 1 to 120 seconds, preferably 2 to 60 seconds.
  • the spray-type water washing when the shape of an object to be coated is complicated (for example, an automobile frame, etc.), it is not possible to spray directly on all surfaces, so that only the outer surface where the finished appearance is most important can be sprayed. it can. Therefore, “a part or all of the water washing step is omitted” includes, for example, a method including a step of spraying water for 120 seconds or less, preferably 60 seconds or less. The above method includes a method in which no water washing is performed.
  • the setting conditions performed before the electrodeposition coating are usually 0 to 80 ° C., preferably 5 to 50 ° C., more preferably 10 to 40 ° C., and usually 10 to 30 minutes, preferably 20 seconds to By applying a setting time of 20 minutes, more preferably 30 seconds to 15 minutes, it is possible to remove excess chemical conversion treatment liquid adhering to the metal object, and as a result, the electrodeposition coating property is good.
  • a multi-layered film having excellent finish and / or anticorrosion properties can be formed.
  • the metal coating object is appropriately subjected to at least one selected from air blow, rocking, and rotation, thereby removing as much as possible the excess chemical conversion treatment liquid deposited and deposited on the metal coating object. be able to.
  • the air pressure on the surface of the object to be coated is usually 0.01 to 1.0 MPa, preferably 0.05 to 0.5 MPa, usually 1 second to 10 minutes, preferably 2 seconds to 3 minutes.
  • the excess chemical conversion treatment liquid on the object to be coated can be removed.
  • the metal coating on which the obtained chemical conversion coating is formed is immersed in a cation electrodeposition tank filled with a cationic electrodeposition coating, and energized to form an electrodeposition coating on the chemical conversion coating. be able to.
  • Step 2 Conventionally known cationic electrodeposition coatings used in the method for forming a multilayer film of the present invention (Step 2) can be used without any particular limitation, and in particular, amino group-containing epoxy resin (A) and blocking. Those containing polyisocyanate (B) are preferred.
  • the cationic electrodeposition paint used in the present invention is usually 40 to 90% by mass, preferably 55 to 85% by mass, more preferably 55 to 85% by mass of the amino group-containing epoxy resin (A), based on the total amount of resin solids. It is preferable to contain the blocked polyisocyanate (B) in the range of 60 to 80% by mass, usually in the range of 10 to 60% by mass, preferably 15 to 45% by mass, more preferably 20 to 40% by mass. is there.
  • Amino group-containing epoxy resin (A) The amino group-containing epoxy resin (A) can be obtained by reacting the epoxy resin (a1), the amine compound (a2), and optionally a modifier, for example, (1) epoxy resin and Adducts with primary amine compounds, secondary amine compounds, or primary and secondary mixed amine compounds (see, for example, US Pat. No. 3,984,299); (2) epoxy resin and ketiminated Adducts with amine compounds (see, for example, US Pat. No. 4,017,438); (3) Reactions obtained by etherification of epoxy resins with hydroxy compounds having primary amino groups ketiminated An amino group-containing epoxy resin such as a product (for example, see JP-A-59-43013) can be mentioned.
  • a modifier for example, (1) epoxy resin and Adducts with primary amine compounds, secondary amine compounds, or primary and secondary mixed amine compounds (see, for example, US Pat. No. 3,984,299); (2) epoxy resin and ketiminated Adducts with amine compounds (see
  • Epoxy resin (a1) The epoxy resin (a1) used for the production of the amino group-containing epoxy resin (A) is a compound having at least one, preferably two or more epoxy groups in one molecule, and its molecular weight is generally at least 300, Preferably a number average molecular weight in the range of 400 to 4,000, more preferably in the range of 800 to 2,500 and an epoxy equivalent weight in the range of at least 160, preferably 180 to 2,500, more preferably 400 to 1,500. What has it is suitable, The epoxy resin obtained by reaction of a polyphenol compound and an epihalohydrin is especially preferable.
  • Examples of the polyphenol compound used for forming the epoxy resin (a1) include bis (4-hydroxyphenyl) -2,2-propane [bisphenol A] and bis (4-hydroxyphenyl) methane [bisphenol F].
  • Bis (4-hydroxycyclohexyl) methane [hydrogenated bisphenol F] 2,2-bis (4-hydroxycyclohexyl) propane [hydrogenated bisphenol A]
  • 4,4′-dihydroxybenzophenone bis (4-hydroxyphenyl) -1,1-ethane, bis (4-hydroxyphenyl) -1,1-isobutane, bis (4-hydroxy-3-tert-butyl-phenyl) -2,2-propane, bis (2-hydroxynaphthyl) methane Tetra (4-hydroxyphenyl) -1,1,2,2-ethane 4,4'-dihydroxydiphenyl sulfone, phenol novolak, and the like can be illustrated cresol novolak, they may be used in combination singly or two or more
  • epoxy resin (a1) obtained by the reaction of the polyphenol compound and epichlorohydrin a resin represented by the following formula derived from bisphenol A is particularly preferable.
  • n 0 to 8 are preferable.
  • Examples of the commercially available epoxy resin (a1) include those sold by Mitsubishi Chemical Corporation under the trade names jER828EL, jER1002, jER1004, and jER1007.
  • the bisphenol type epoxy resin is, for example, a resin obtained by condensing epichlorohydrin and bisphenol up to a high molecular weight in the presence of a catalyst such as an alkali catalyst, and optionally epichlorohydrin and bisphenol. Any of resins obtained by condensing into a low molecular weight epoxy resin in the presence of a catalyst and polyaddition reaction of the low molecular weight epoxy resin and bisphenol may be used.
  • the number average molecular weight and the weight average molecular weight are the retention time (retention capacity) measured using a gel permeation chromatograph (GPC) and the retention time of a standard polystyrene with a known molecular weight measured under the same conditions.
  • (Retention capacity) is a value obtained by converting to the molecular weight of polystyrene.
  • HEC8120GPC (trade name, manufactured by Tosoh Corporation) is used as a gel permeation chromatograph
  • TSKgel G-4000HXL”, “TSKgel G-3000HXL”, “TSKgel G-2500HXL” are used as columns.
  • Amine compound (a2) The amine compound (a2) which is a raw material of the amino group-containing epoxy resin (A) is not particularly limited as long as it is an amine compound having reactivity with the epoxy resin (a1).
  • monomethylamine dimethylamine
  • Mono-alkylamines such as monoethylamine, diethylamine, dipropylamine, dibutylamine, dihexylamine, dioctylamine, monoisopropylamine, diisopropylamine, monobutylamine, monooctylamine, methylbutylamine, dibutylamine;
  • Dipropanolamine monomethylaminoethanol, N- (2-hydroxypropyl) ethylenediamine, 3-methylamine-1,2-propanediol, 3-
  • Polyepoxy-added polyamine obtained by the above-described process; a polyamide resin molecule formed by condensation of the polyamine with an aromatic acid anhydride, cycloaliphatic acid anhydride, aliphatic acid anhydride, halogenated acid anhydride and / or dimer acid 1 or more inside Polyamide polyamines containing the above primary or secondary amines; ketiminated amines obtained by reacting one or more primary or secondary amines in the above polyamines with a ketone compound; Species can be used alone or in combination of two or more.
  • the ketone compound for producing the ketiminated amine is not particularly limited as long as it reacts with the primary or secondary amine of the polyamine to form a ketimine compound and further hydrolyzes in the aqueous coating composition.
  • MIPK methyl isopropyl ketone
  • DIBK diisobutyl ketone
  • MIBK methyl isobutyl ketone
  • DEK diethyl ketone
  • EBK ethyl butyl ketone
  • EPK ethyl propyl
  • the amine value of the amino group-containing epoxy resin (A) is preferably 40 to 80 mgKOH / g, more preferably 45 to 65 mgKOH / g, from the viewpoint of dryness unevenness and anticorrosion of the coating film.
  • the amino group-containing epoxy resin (A) may be optionally modified with a modifier.
  • a modifier is not particularly limited as long as it is a resin or compound having reactivity with the epoxy resin (a1).
  • acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, acrylic acid, oleic acid, glycolic acid, Acidic compounds such as lactic acid, benzoic acid, gallic acid, fatty acid, dibasic acid, methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, 2-butanol, pentanol, hexanol, n-octanol, 2-ethylhexanol, Monohydric alcohols such as dodecyl alcohol, stearyl alcohol, benzyl alcohol, polyols, polyether polyols, polyester polyols, polyamidoamines, polyisocyanate compounds, lactones such as ⁇ -butyrolactone
  • the reaction with the above-mentioned epoxy resin (a1), amine compound (a2), and optional modifier is usually carried out in an appropriate organic solvent at about 80 to about 170 ° C., preferably about 90 to about
  • the reaction can be performed at a temperature of 150 ° C. for about 1 to 6 hours, preferably about 1 to 5 hours.
  • organic solvent examples include hydrocarbons such as toluene, xylene, cyclohexane, and n-hexane; esters such as methyl acetate, ethyl acetate, and butyl acetate; acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl amyl ketone, and the like. Ketones; Amides such as dimethylformamide and dimethylacetamide; Alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol and iso-propanol; Ether alcohols such as ethylene glycol monobutyl ether and diethylene glycol monoethyl ether; or these organic solvents Of the mixture.
  • hydrocarbons such as toluene, xylene, cyclohexane, and n-hexane
  • esters such as methyl acetate, ethyl acetate, and butyl acetate
  • acetone
  • amino group-containing A suitable range is 3 to 50% by weight, preferably 5 to 30% by weight, based on the solid content of the epoxy resin (A).
  • the amino group-containing epoxy resin (A) used in the present invention is not particularly limited.
  • an amino group-containing epoxy resin obtained by reacting an amino group-containing compound with an epoxy resin containing an oxazolidone ring for example, JP-A-5-306327
  • an amino group-containing modified epoxy resin obtained by reacting an epoxy resin having an alkylene oxide structure with an amino group-containing compound for example, JP-A-2011-847723
  • a xylene formaldehyde resin-modified amino group-containing epoxy resin for example, JP-A No. 2003-221547) obtained by reacting a xylene formaldehyde resin and an amino group-containing compound can also be optionally used as appropriate.
  • an amino group-containing epoxy resin obtained by reacting an amino group-containing compound with an epoxy resin containing an oxazolidone ring for example, JP-A-5-306327
  • an amino group-containing modified epoxy resin obtained by reacting an epoxy resin having an alkylene oxide structure with an amino group-containing compound for example
  • the blocked polyisocyanate (B) is a product obtained by an addition reaction between a polyisocyanate compound and an isocyanate blocking agent.
  • a polyisocyanate compound used in the blocked polyisocyanate (B) known compounds can be used without any particular limitation.
  • tolylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, phenylene diisocyanate, diphenylmethane-2,2'- Aromatic polyisocyanate compounds such as diisocyanate, diphenylmethane-2,4′-diisocyanate, diphenylmethane-4,4′-diisocyanate, crude MDI [polymethylene polyphenylisocyanate]; alicyclic rings such as bis (isocyanatemethyl) cyclohexane, isophorone diisocyanate Polyisocyanate compounds; aliphatic polyisocyanates such as tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, and methylene diisocyanate Compound; cyclic polymer or biuret of these polyisocyanate compounds; or combinations thereof.
  • Aromatic polyisocyanate compounds such as diisocyanate, diphenylmethane-2,4′-diis
  • aromatic polyisocyanate compounds such as tolylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, phenylene diisocyanate, diphenylmethane-2,4′-diisocyanate, diphenylmethane-4,4′-diisocyanate, crude MDI, and the like. preferable.
  • the isocyanate blocking agent is added and blocked to the isocyanate group of the polyisocyanate compound, and the blocked polyisocyanate compound produced by the addition reaction is stable at room temperature, but the coating baking temperature (usually When heated to about 100 to about 200 ° C.), the blocking agent dissociates to regenerate free isocyanate groups.
  • isocyanate blocking agent used in the blocked polyisocyanate (B) known ones can be used without particular limitation.
  • oxime compounds such as methyl ethyl ketoxime and cyclohexanone oxime; phenol, para-t-butylphenol Phenol compounds such as cresol; alcohol compounds such as n-butanol, 2-ethylhexanol, phenyl carbinol, methyl phenyl carbinol, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol, propylene glycol; ⁇ -caprolactam Lactam compounds such as ⁇ -butyrolactam; dimethyl malonate, diethyl malonate, ethyl acetoacetate, methyl acetoacetate, acetylacetone And the like, and these can be used singly or in combination of two or more.
  • the cationic electrodeposition coating material in addition to the components (A) and (B), optionally has substantially an amino group obtained by reacting an epoxy resin with a polyhydric alcohol.
  • a modified epoxy resin which does not have, a polyester resin obtained by reacting a polybasic acid and a polyhydric alcohol, and the like can be contained.
  • the cationic electrodeposition coating composition contains a modified epoxy resin and / or a polyester resin, the content is usually 3 to 50 masses based on the total solid content of the components (A) and (B) of 100 parts by mass. Part, preferably in the range of 10 to 45% by weight.
  • the cationic electrodeposition coating is further optionally mixed with various additives such as surfactants and surface conditioners, pigment dispersion paste, water, organic solvents and neutralizing agents, and then water-solubilized or water-dispersed. Can be obtained.
  • additives such as surfactants and surface conditioners, pigment dispersion paste, water, organic solvents and neutralizing agents, and then water-solubilized or water-dispersed. Can be obtained.
  • neutralizing agent known organic acids and inorganic acids can be used without particular limitation, and formic acid, lactic acid, acetic acid or a mixture thereof is particularly preferable.
  • pigments such as colored pigments, rust preventive pigments and extender pigments are previously dispersed in fine particles, for example, a pigment dispersing resin, a neutralizing agent and pigments are blended, a ball mill,
  • a pigment dispersion paste can be prepared by dispersing in a dispersion mixer such as a sand mill or a pebble mill.
  • pigment dispersion resin known resins can be used, for example, epoxy resins and acrylic resins having a hydroxyl group and a cationic group, surfactants, etc., or tertiary amine type epoxy resins, quaternary ammonium salt type epoxy resins, A tertiary sulfonium salt type epoxy resin etc. are mentioned, These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • the pigments can be used without particular limitation, for example, colored pigments such as titanium oxide, carbon black, bengara, etc .; extender pigments such as clay, mica, barita, calcium carbonate, silica; aluminum phosphomolybdate, aluminum tripolyphosphate, And anticorrosive pigments such as zinc oxide (zinc white).
  • colored pigments such as titanium oxide, carbon black, bengara, etc .
  • extender pigments such as clay, mica, barita, calcium carbonate, silica
  • aluminum phosphomolybdate, aluminum tripolyphosphate aluminum phosphomolybdate, aluminum tripolyphosphate
  • anticorrosive pigments such as zinc oxide (zinc white).
  • a bismuth compound can be included for the purpose of inhibiting corrosion.
  • the bismuth compound include bismuth oxide, bismuth hydroxide, basic bismuth carbonate, bismuth nitrate, bismuth silicate, and organic acid bismuth such as bismuth lactate and bismuth salicylate.
  • organic tin compounds such as dibutyltin dibenzoate, dioctyltin oxide, dibutyltin oxide and the like can be used.
  • Electrodeposition coating The cationic electrodeposition paint used in the method for forming a multilayer film according to the present invention (step 2) omits part or all of the water-washing process on the metal coating on which the chemical conversion treatment film has been formed. can do.
  • a cationic electrodeposition paint is diluted with deionized water or the like, and the solid content concentration is about 5 to 40% by mass, preferably 8 to 25% by mass, and the pH is 1.0 to 1.0%.
  • a coating bath in the range of 9.0, preferably 3.0 to 7.0 is prepared, and further, the substrate is energized as a cathode under conditions of a bath temperature of 15 to 35 ° C. and a load voltage of 100 to 400 V. be able to.
  • the film thickness of the electrodeposition coating film obtained by applying the cationic electrodeposition coating is not particularly limited, but is generally 5 to 40 ⁇ m, preferably 10 to 30 ⁇ m, based on the dry coating film. Can be within range.
  • the coating film is baked and dried at a temperature of 110 to 200 ° C., preferably 140 to 180 ° C., on the surface of the coating using a drying facility such as an electric hot air dryer or a gas hot air dryer.
  • the time can be set by heating the electrodeposition coating film for 10 to 180 minutes, preferably 20 to 60 minutes.
  • a cured coating film can be obtained by baking and drying.
  • part means mass part
  • % means mass%
  • ppm means mass ppm
  • the chemical conversion solution X-1 was obtained by adjusting the elements such that zirconium ions were 500 ppm, aluminum ions were 100 ppm, sodium ions were 80 ppm, potassium ions were 80 ppm, and calcium ions were 80 ppm.
  • Production Examples 2 to 27 Except for the composition shown in Table 1 below, compounding was performed in the same manner as in Production Example 1 to obtain chemical conversion liquids X-2 to 27. Further, magnesium nitrate was used to adjust the amount of magnesium ions.
  • the amino group-containing epoxy resin A-1 had an amine value of 59 mgKOH / g and a number average molecular weight of 2,100.
  • pigment-dispersed resin having a solid content of 60%. Obtained.
  • the amine value of this pigment dispersion resin was 70 mgKOH / g, and the number average molecular weight was about 2,200.
  • Production and production example 33 of pigment dispersion paste 8.3 parts of pigment dispersion resin 60% solid content obtained in Production Example 32 (5 parts solid content), 14.5 parts titanium oxide, 7.0 parts refined clay, 0.3 parts carbon black, dioctyltin oxide 1 part, 1 part of bismuth hydroxide and 20.3 parts of deionized water were added and dispersed in a ball mill for 20 hours to obtain a pigment dispersion paste having a solid content of 55%.
  • Cationic electrodeposition coating production and production example 34 87.5 parts of amino group-containing epoxy resin A-1 obtained in Production Example 30 (70 parts solids), 37.5 parts of blocked polyisocyanate B-1 obtained in Production Example 31 (30 parts solids) The mixture was further mixed with 13 parts of 10% acetic acid and stirred uniformly, and then dripped in about 15 minutes with vigorous stirring of deionized water to obtain an emulsion having a solid content of 34%. Next, 294 parts of the above emulsion (100 parts of solid content), 52.4 parts of the 55% pigment dispersion paste obtained in Production Example 33 (28.8 parts of solid content), and 350 parts of deionized water were added, and the solid content 20 % Cationic electrodeposition paint Y-1.
  • Test plate production Example 1 The test plate Z-1 was produced by the following steps 1-1 to 2-3.
  • Step 1-1 2.0% by mass of “Fine Cleaner L4460” (manufactured by Nihon Parkerizing Co., Ltd., alkaline degreasing agent) is adjusted to a temperature of 43 ° C., and a cold-rolled steel sheet (70 mm ⁇ 150 mm ⁇ 0.8 mm) is 120 Degreasing was performed by dipping for 2 seconds.
  • Step 1-2 Surface adjustment is performed by immersing the steel sheet in a 0.15% aqueous solution of “preparene 4040N” (manufactured by Nihon Parkerizing Co., Ltd., surface conditioner) for 30 seconds, and then using pure water. For 30 seconds.
  • Step 1-3 The chemical conversion treatment solution X-1 obtained in Production Example 1 was adjusted to a temperature of 43 ° C. and the steel sheet was immersed for 120 seconds to perform chemical conversion treatment.
  • Step 2-1 The steel sheet on which the chemical conversion film obtained in Step 1 was formed was immersed in pure water for 120 seconds and washed with water.
  • Step 2-2 The cationic electrodeposition paint Y-1 obtained in Production Example 34 was adjusted to a temperature of 28 ° C., and the steel sheet was immersed in the bath of the cationic electrodeposition paint, and 250 V, 180 seconds (30 seconds) Electrodeposition coating was carried out under the conditions of the rising voltage).
  • Step 2-3 The steel sheet is washed with water by immersing it for 120 seconds once with clean water and once with pure water, and then baked and dried by an electric dryer at 170 ° C. for 20 minutes. As a result, a test plate Z-1 on which a multilayer film having a dry film thickness of 20 ⁇ m was formed was obtained.
  • Test plates Z-2 to 39 were obtained in the same manner as in Example 1 except that the chemical conversion treatment liquid and / or the water washing step shown in Table 2 were used. Moreover, since the appearance unevenness and the anticorrosion evaluation test were performed on the obtained test plate as finish, the evaluation results are also shown in Table 2 below. In addition, the washing
  • Water washing process used by the Example and the comparative example is shown. From the viewpoint of shortening the process, it is preferable that the process is short. From the viewpoint of environment and economy, it is more preferable that the process uses less washing water. In the following water washing steps II to V, part or all of the water washing step is omitted as compared with the conventional water washing step I.
  • Water-washing step I After the chemical conversion treatment, a conventional type in which the article to be coated is subjected to 120-second immersion-type water washing using clean water, and then to pure-water once for 120-second immersion-type water washing. It is a water washing process (two or more immersion water washings), and the process is the longest.
  • Water washing step II After the chemical conversion treatment, the water-washing step is a step of performing immersion-type water washing for 120 seconds once with pure water on the object to be coated, rather than the conventional water washing step (two or more times of immersion water washing). Is partially omitted.
  • Water washing step III After the chemical conversion treatment, the step of performing spray-type water washing for 30 seconds using pure water on the object to be coated, which is a step more than the conventional water washing step (two or more times of immersion type water washing). A part of the process is omitted, and the process is slightly shorter than the one-time immersion water washing in the water washing process II.
  • Water washing step IV After the chemical conversion treatment, there is no water washing step, and then air blowing for 10 seconds (room temperature, air pressure on the surface of the object to be coated: 0.2 MPa) to the object to be coated. Short and no waste water from washing water. Washing process V: After the chemical conversion treatment, there is no washing process, the process is the shortest, and no waste water of washing water is produced.
  • a cross-cut flaw is made on the multilayer film with a cutter knife so as to reach the substrate of the test plate, and this is subjected to a 35 ° C. salt spray test for 840 hours in accordance with JIS Z-2371.
  • the width was measured. About evaluation, it evaluated by the following references
  • C The maximum width of rust and blisters exceeds 2.5 from the cut part and is 3.0 mm or less (one side), and the corrosion resistance is slightly good.
  • D The maximum width of rust and blisters exceeds 3.0 mm from the cut part, and is 3.5 mm or less (one side), and the corrosion resistance is slightly poor.
  • E The maximum width of rust and swelling exceeds 3.5 mm from the cut part (one side), and the corrosion resistance is poor.

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Abstract

本発明は、化成処理後に、水洗工程の一部又は全部を省略したとしても、電着塗装性に影響を及ぼさず、仕上がり性と防食性に優れる複層皮膜形成方法及び塗装物品を提供することを課題とする。 本発明は、金属被塗物に化成処理皮膜と電着塗装皮膜を形成する以下の工程、 工程１：金属被塗物を化成処理液に浸漬して化成処理皮膜を形成する工程、 工程２：水洗工程の一部又は全部を省略し、カチオン電着塗料を用いて上記金属被塗物を電着塗装して電着塗装皮膜を形成する工程、を含む複層皮膜形成方法において、上記化成処理液におけるナトリウムイオン含有量が、質量基準で５００ｐｐｍ未満であることを特徴とする複層皮膜形成方法を提供する。

Description

複層皮膜形成方法
　［関連出願の相互参照］
　本出願は、２０１３年８月　１日に出願された、日本国特許出願第２０１３－１６０７９９号明細書、２０１３年８月１２日に出願された、日本国特許出願第２０１３－１６７９０５号明細書及び２０１４年４月２８日に出願された、日本国特許出願第２０１４－０９２９１１号明細書（その開示全体が参照により本明細書中に援用される）に基づく優先権を主張する。
本発明は、化成処理後に水洗工程の一部又は全部を省略したとしても、化成処理液の影響を受けずに電着塗装が可能で、仕上がり性や防食性に優れた塗装物品が得られる複層皮膜形成方法及び該複層皮膜形成方法を用いた塗装物品に関する。
　従来、工業用の金属被塗物には、下地処理として防食性や付着性の向上を目的に化成処理が行われている。しかしながら、化成処理液は各種イオン成分を多量に含有しており、かつ形成される化成処理皮膜の性能を向上させるために、亜鉛、ニッケル、マンガン等の重金属成分も多量に含有している。
上記化成処理を行った後、そのままカチオン電着塗料を用いて電着塗装をすると、金属被塗物に付着・堆積した余分な化成処理液が、電着塗装性、仕上がり性、防食性などに悪影響を及ぼすことがわかっている。
そのため、通常の塗装ラインにおいては、下記図１で示す「脱脂～化成処理～第一水洗～第二水洗～純水水洗～電着塗装～第一水洗～第二水洗～純水水洗～焼付乾燥」のように、水洗工程に多くの工数及び時間を要しており、更に水洗工程で出た排水の回収、濾過、処理、廃棄などにも多大な設備や費用が必要となっている。
　特許文献１には、化成処理の後に水洗を施すことなく電着塗装を行うことで、省工程化・省スペース化が可能となる複層皮膜形成方法が開示されており、夾雑物として化成処理液が次工程である電着塗料中に持ち込まれても、電着塗装性や塗膜特性に影響を及ぼさず、仕上がり性と防食性に優れる塗装物品が得られると記載がある。しかし、仮に水洗を行わずに一定量以上のナトリウムイオンやカリウムイオンが被塗物に付着した場合及び／又は電着塗料中に持ち込まれた場合、十分な防食性や仕上がり性が確保できない可能性があった。
　特許文献２には、被処理物に脱脂処理及び洗浄処理を施した後に、表面調整を施すことなく化成処理液を施し、その後、工業用水による水洗処理及び被処理物の乾燥処理を施すことなく電着塗装を行うことを特徴とする塗装前処理方法が開示されている。しかし、上記特許文献１の場合と同様に十分な防食性や仕上がり性が確保できない可能性があった。また、化成処理液のｐＨが低い場合、化成処理工程～電着塗装工程の間で発錆を防止するために水洗工程が必要であることが記載されている。
　特許文献３には、電着塗料の最低造膜温度を下げて、狭い間隙部でのブリッジング現象を防止するため、電着塗料浴内の疎水性溶剤量及びナトリウムイオン濃度を規定している。しかし、化成処理液のナトリウムイオンやカリウムイオンの濃度を低く抑える事、水洗工程を省略して省工程化・省スペース化をせしめる事などに関しては記載がない。従って、仮に水洗工程を省略した場合、化成処理によって被塗物に付着したナトリウムイオンやカリウムイオンによって、電着塗装性、防食性、仕上がり性などが劣る場合があった。
　特許文献４には、酸性リン酸亜鉛水溶液を用いて浸漬処理で化成処理する方法において、促進剤として使用する亜硝酸亜鉛水溶液のナトリウムイオン濃度が規定されている。明細書の段落〔００１６〕で、化成処理槽内のナトリウムイオン濃度が重量基準で１００００ｐｐｍであれば良好な化成処理皮膜が得られると記載されているが、このようにナトリウムイオン濃度が高い状態では、水洗工程を省略することができず、省工程化・省スペース化は困難である。
特開２００９－１４９９７４号公報 特開２００６－２８５４３号公報 特開２００７－３１３４２０号公報 特開２００１－３２３３８４号公報
　本発明の課題は、省工程化・省スペース化が可能となる複層皮膜形成方法を提供することであって、化成処理後に水洗工程の一部又は全部を省略したとしても、電着塗装性に影響を及ぼさず、仕上がり性と防食性に優れる塗装物品を提供することである。
　本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、金属被塗物に化成処理皮膜を形成し、次いで、電着塗装することを特徴とする複層皮膜形成方法において、特定の化成処理液を用いることにより、上記の目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
　すなわち、本発明は、以下の複層皮膜形成方法及び塗装物品を提供するものである。項１．金属被塗物に化成処理皮膜と電着塗装皮膜を形成する以下の工程、
工程１：金属被塗物を化成処理液に浸漬して化成処理皮膜を形成する工程、
工程２：カチオン電着塗料を用いて上記金属被塗物を電着塗装して電着塗装皮膜を形成する工程
を含む複層皮膜形成方法において、
上記化成処理液におけるナトリウムイオン含有量が、質量基準で５００ｐｐｍ未満であることを特徴とする複層皮膜形成方法。
項２．工程２において、電着塗装の前の水洗工程の一部又は全部が省略されている、項１に記載の複層皮膜形成方法。
項３．化成処理液のカリウムイオン含有量が、質量基準で５００ｐｐｍ未満であることを特徴とする前記項１又は２に記載の複層皮膜形成方法。
項４．化成処理液が、ジルコニウム、チタン、コバルト、アルミニウム、バナジウム、タングステン、モリブデン、銅、亜鉛、インジウム、ビスマス、イットリウム、鉄、ニッケル、マンガン、ガリウム、銀及びランタノイド金属から選ばれる少なくとも１種の金属化合物からなる少なくとも１種の金属化合物成分（Ｍ）を合計金属量（質量換算）で３０～２０，０００ｐｐｍ含有することを特徴とする前記項１～３のいずれか１項に記載の複層皮膜形成方法。
項５．化成処理液が、水分散性又は水溶性の樹脂組成物（Ｐ）を０．０１～４０質量％含有することを特徴とする前記項１～４のいずれか１項に記載の複層皮膜形成方法。
項６．カチオン電着塗料が、アミノ基含有エポキシ樹脂（Ａ）とブロック化ポリイソシアネート（Ｂ）を含有し、樹脂固形分の総量を基準にして、アミノ基含有エポキシ樹脂（Ａ）４０～９０質量％、ブロック化ポリイソシアネート（Ｂ）１０～６０質量％を含有することを特徴とする前記項１～５のいずれか１項に記載の複層皮膜形成方法。
項７．工程２の電着塗装を施す前に、金属被塗物に対し、エアーブロー、揺動、回転から選ばれる少なくとも１種を行うことを特徴とする前記項１～６のいずれか１項に記載の複層皮膜形成方法。
項８．前記項１～７のいずれか１項に記載の複層皮膜形成方法を用いて複層皮膜を形成した塗装物品。
　本発明の複層皮膜形成方法は、化成処理後に水洗工程の一部又は全部を省略したとしても、電着塗装性に影響を及ぼさず、仕上がり性や防食性に優れた塗装物品が得られる方法である。本発明の複層皮膜形成方法は、特定の化成処理液を用いることで水洗工程の一部又は全部を省略することができる為、省工程化・省スペース化が可能となり、また、排水処理の各種設備や廃棄物を削減することができる。
　本発明において、水洗工程の省略（一部又は全部を省略して省工程化・省スペース化）と仕上がり性及び防食性とを両立できる理由としては、確かなことはわかっていないが、以下の理由が考えられる。
まず、主な理由として、水洗工程の一部又は全部を省略した場合、化成処理液に含まれるナトリウムイオン、さらにカリウムイオンなどの陽イオンが金属被塗物の表面に付着した状態でカチオン電着塗料を用いて電着塗装すると、電着塗料の塗着、成膜化を阻害することになり、仕上がり性及び／又は防食性が劣る結果になると考えられる。
　そのため、本発明の複層皮膜形成方法としては、水洗工程の一部又は全部を省略する場合、化成処理液のナトリウムイオン、さらにカリウムイオン濃度を特定範囲内に抑えることにより（さらに化成処理液のカルシウムイオンやマグネシウムイオンなどの濃度も特定範囲内に抑えることが望ましく）、余分な化成処理液を被塗物に付着、堆積させないことが重要であると考えられる。また、水洗工程の一部又は全部を省略することにより、水洗に必要な水の量を大幅に減らすことができる。
図１は、従来からの複層皮膜形成方法を示した概略図である。
　本発明の１つの好ましい実施形態は、化成処理槽と電着塗料槽とを具備する複層皮膜形成設備において、特定の化成処理液を満たした化成処理槽に金属被塗物を浸漬し、通電を行わずに又は通電して、金属被塗物上に化成処理皮膜を形成し、次いで、水洗工程の一部又は全部を省略して、該化成処理皮膜を形成した金属被塗物を、カチオン電着塗料を満たした電着塗料槽に浸漬して電着塗装することを特徴とする複層皮膜形成方法である。
以下、詳細に述べる。
　被塗物
　本発明の複層皮膜形成方法で用いる金属被塗物としては、電着塗装が可能な金属被塗物によるものであれば特に制限はなく、冷延鋼板、合金化溶融亜鉛めっき鋼板、電気亜鉛めっき鋼板、電気亜鉛－鉄二層めっき鋼板、有機複合めっき鋼板、Ａｌ素材、Ｍｇ素材などの金属被塗物が挙げられ、これらは１種を単独で、若しくは２種以上の金属の合金又は２種以上の金属が組み合わさった被塗物でも好適に用いることができる。
また、上記金属被塗物は任意選択で脱脂、表面調整、水洗等を施したものであっても良い。
　化成処理液
　本発明の複層皮膜形成方法（工程１）で用いる化成処理液としては、該化成処理液中に含有されるナトリウムイオン濃度が質量基準で５００ｐｐｍ未満であることを特徴とする。
　ナトリウムイオン濃度が５００ｐｐｍよりも高くなると、水洗工程の一部又は全部を省略したときに、電着塗装での塗装性や塗膜の仕上がり性、防食性が劣る結果となる。
化成処理液中に含有されるナトリウムイオン濃度は、質量基準で、５００ｐｐｍ未満であり、好ましくは２００ｐｐｍ未満であり、より好ましくは１００ｐｐｍ未満であり、さらに好ましくは５０ｐｐｍ未満であり、さらに特に好ましくは１０ｐｐｍ未満であることが好適である。
　ナトリウムイオンが化成処理液中に含有される経路としては、例えば、原料である水、促進剤（亜硝酸ナトリウムなど）、後述する金属化合物成分（Ｍ）、中和剤、前工程で使用する脱脂液や洗浄水から持ち込まれるものなどが考えられる。例えば、製造ラインなどで化成処理液を連続して使用していると、徐々に化成処理成分が薄まるため、通常、随時補給液を添加することにより濃度が調整されている。しかし、補給液に微量に含まれる不純物成分（Ｎａイオンなど）、又は前工程からの持ち込み成分が化成処理液中に徐々に蓄積し、性能に悪影響を及ぼすことになる。本願は連続生産をした場合でも、化成処理液の特定のイオン濃度を一定以下に抑えることで良好な性能が得られるものである。
　また、同様の理由で、化成処理液中に含有されるカリウムイオンの濃度についても、質量基準で、通常５００ｐｐｍ未満が好適であり、好ましくは２００ｐｐｍ未満であり、より好ましくは１００ｐｐｍ未満であり、さらに好ましくは５０ｐｐｍ未満であることが好適である。
　さらに化成処理液中に含有されるカルシウムイオンやマグネシウムイオンの濃度についても、質量基準で、それぞれ通常５００ｐｐｍ未満が好適であり、好ましくは２００ｐｐｍ未満であり、より好ましくは９０ｐｐｍ未満であることが好適である。
　尚、化成処理液中のナトリウムイオン濃度、カリウムイオン濃度、カルシウム濃度及びマグネシウムイオン濃度については、原子吸光分析装置（商品名：ゼーマン原子吸光光度計、ＨＩＴＡＣＨＩ社製）を用いて原子吸光分析法により求めることができる。
　本発明の複層皮膜形成方法で用いる化成処理液の組成としては、以下の金属化合物成分（Ｍ）と、任意選択で水分散性又は水溶性の樹脂組成物（Ｐ）などが含有される。
　金属化合物成分（Ｍ）
　本発明の複層皮膜形成方法で用いる化成処理液は、金属化合物成分（Ｍ）を合計金属量（質量換算）で３０～２０，０００ｐｐｍ含有することが好ましい。
　上記金属化合物成分（Ｍ）としては、化成処理液中にナトリウムイオンが前述した濃度以上でなければ特に制限なく用いることができ、例えば、ジルコニウム化合物、チタン、コバルト、アルミニウム、バナジウム、タングステン、モリブデン、銅、亜鉛、インジウム、ビスマス、イットリウム、鉄、ニッケル、マンガン、ガリウム、銀及びランタノイド金属（ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジウム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウム）などが挙げられる。金属化合物成分（Ｍ）がジルコニウム化合物を含むことが好ましい。これらは１種を単独で又は２種以上を併用して用いることができる。
　金属化合物成分（Ｍ）において使用されるジルコニウム化合物は、ジルコニウムイオン、オキシジルコニウムイオン、フルオロジルコニウムイオンなどのジルコニウム含有イオンを生じる化合物であり、ジルコニウムイオンを生じる化合物として、例えば、オキシジルコニウムイオンを生じる化合物としては、硝酸ジルコニル、酢酸ジルコニル、硫酸ジルコニルなど；フルオロジルコニウムイオンを生じる化合物としては、ジルコニウムフッ化水素酸、フッ化ジルコニウムナトリウム、フッ化ジルコニウムカリウム、フッ化ジルコニウムリチウム、フッ化ジルコニウムアンモニウムなどが挙げられる。これらのうち、特に、硝酸ジルコニル、フッ化ジルコニウムアンモニウムが好適である。
　チタンイオンを生じる化合物としては、例えば、塩化チタン、硫酸チタン、フルオロチタンイオンを生じる化合物としては、例えば、チタンフッ化水素酸、フッ化チタンナトリウム、フッ化チタンカリウム、フッ化チタンリチウム、フッ化チタンアンモニウムなどが挙げられる。これらのうち、特に、チタンフッ化アンモニウムが好適である。
　コバルトイオンを生じる化合物としては、例えば、塩化コバルト、臭化コバルト、ヨウ化コバルト、硝酸コバルト、硫酸コバルト、酢酸コバルト、硫酸コバルトアンモニウムなどが挙げられる。これらのうち、特に、硝酸コバルトが好適である。
　アルミニウムイオンを生じる化合物としては、例えば、リン酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、炭酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、酢酸アルミニウム、蟻酸アルミニウム、シュウ酸アルミニウム、乳酸アルミニウム、マロン酸アルミニウム、酒石酸アルミニウム、アスコルビン酸アルミニウムなどが挙げられる。これらのうち、特に、硫酸アルミニウムが好適である。
　バナジウムイオンを生じる化合物としては、例えば、オルソバナジン酸リチウム、オルソバナジン酸ナトリウム、メタバナジン酸リチウム、メタバナジン酸カリウム、メタバナジン酸ナトリウム、メタバナジン酸アンモニウム、ピロバナジン酸ナトリウム、塩化バナジル、硫酸バナジルなどが挙げられる。これらの中でも、特にメタバナジン酸アンモニウムが好適である。
　タングステンイオンを生じる化合物としては、例えば、タングステン酸リチウム、タングステン酸ナトリウム、タングステン酸カリウム、タングステン酸アンモニウム、メタタングステン酸ナトリウム、パラタングステン酸ナトリウム、ペンタタングステン酸アンモニウム、ヘプタタングステン酸アンモニウム、リンタングステン酸ナトリウム、ホウタングステン酸バリウムなどが挙げられる。これらの中でも、特に、タングステン酸アンモニウムなどが好適である。
　モリブデンイオンを生じる化合物としては、例えば、モリブデン酸リチウム、モリブデン酸ナトリウム、モリブデン酸カリウム、ヘプタモリブデン酸アンモニウム、モリブデン酸カルシウム、モリブデン酸マグネシウム、モリブデン酸ストロンチウム、モリブデン酸バリウム、リンモリブデン酸、リンモリブデン酸ナトリウム、リンモリブデン酸亜鉛などが挙げられる。
　銅イオンを生じる化合物としては、例えば、硫酸銅、硝酸銅（II）三水和物、硫酸銅（II）アンモニウム六水和物、酸化第二銅、リン酸銅などが挙げられる。
亜鉛イオンを生じる化合物としては、例えば、酢酸亜鉛、乳酸亜鉛、酸化亜鉛などが挙げられる。
　インジウムイオンを生じる化合物としては、例えば、硝酸インジウムアンモニウムなどが挙げられる。
　ビスマスイオンを生じる化合物としては、例えば、塩化ビスマス、オキシ塩化ビスマス、臭化ビスマス、ケイ酸ビスマス、水酸化ビスマス、三酸化ビスマス、硝酸ビスマス、亜硝酸ビスマス、オキシ炭酸ビスマス等の無機系ビスマス含有化合物；乳酸ビスマス、トリフェニルビスマス、没食子酸ビスマス、安息香酸ビスマス、クエン酸ビスマス、メトキシ酢酸ビスマス、酢酸ビスマス、蟻酸ビスマス、２，２－ジメチロールプロピオン酸ビスマスなどが挙げられる。
　イットリウムイオンを生じる化合物としては、例えば、硝酸イットリウム、酢酸イットリウム、塩化イットリウム、スルファミン酸イットリウム、乳酸イットリウム、蟻酸イットリウムなどが挙げられる。
　鉄イオンを生じる化合物としては、塩化鉄(II)、塩化鉄(III)、クエン酸鉄(III)アンモニウム、シュウ酸鉄(III)アンモニウム、硝酸鉄(III)、フッ化鉄(III)、硫酸鉄(III)、硫酸アンモニウム鉄(III) などが挙げられる。
　ニッケルイオンを生じる化合物としては、塩化ニッケル(II)、酢酸ニッケル(II)、クエン酸ニッケル(II)、シュウ酸ニッケル(II)、硝酸ニッケル(II)、スルファミン酸ニッケル(II)、炭酸ニッケル(II)、硫酸ニッケル(II)、フッ化ニッケル(II) などが挙げられる。マンガンイオンを生じる化合物としては、酢酸マンガン(II)、酢酸マンガン(III)、シュウ酸マンガン(II)、硝酸マンガン(II)、炭酸マンガン(II)、硫酸マンガン(II)、硫酸マンガン(II)アンモニウムなどが挙げられる。
　ガリウムイオンを生じる化合物としては、硝酸ガリウムが挙げられる。
　銀イオンを生じる化合物としては、酢酸銀(I)、塩化銀(I)、硝酸銀(I)、硫酸銀(I)が挙げられる。
　また、ランタノイド金属化合物において、ランタンイオンを生じる化合物としては、例えば、硝酸ランタン、フッ化ランタン、酢酸ランタン、ホウ化ランタン、リン酸ランタン、炭酸ランタンなど；セリウムイオンを生じる化合物としては、例えば、硝酸セリウム（III）、塩化セリウム（III）、酢酸セリウム（III）、シュウ酸セリウム（III）、硝酸アンモニウムセリウム（III）、硝酸二アンモニウムセリウム（IV）など；プラセオジムイオンを生じる化合物としては、例えば、硝酸プラセオジム、硫酸プラセオジム、シュウ酸プラセオジムなど；ネオジムイオンを生じる化合物としては、例えば、硝酸ネオジム、酸化ネオジウムなどが挙げられる。
　さらに、上記金属化合物成分（Ｍ）は、任意選択で、アルカリ金属（リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、フランシウム）及びアルカリ土類金属（ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ラジウム）から選ばれる少なくとも１種の金属の化合物を含有することもできる。
　本発明で用いられる金属化合物成分（Ｍ）としては、少なくとも１種のジルコニウム化合物及び硝酸アルミニウムを含有することが好ましく、少なくとも１種のジルコニウム化合物を含有することがさらに好ましい。
　水分散性又は水溶性の樹脂組成物（Ｐ）
　本発明の複層皮膜形成方法で用いる化成処理液は、任意選択で水分散性又は水溶性の樹脂組成物（Ｐ）０．０１～４０質量％を含有することができる。
該水分散性又は水溶性の樹脂組成物（Ｐ）としては、例えば、分子中にアミノ基、アンモニウム塩基、スルホニウム塩基、ホスホニウム塩基などの水性媒体中でカチオン化可能なカチオン性樹脂組成物が挙げられる。
　また、分子中にカルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基などの水性媒体中でアニオン化可能な基を有するアニオン性樹脂組成物が挙げられる。該樹脂の種類としては、例えば、エポキシ樹脂系、アクリル樹脂系、ポリブタジエン樹脂系、アルキド樹脂系、ポリエステル樹脂系などが挙げられる。
　これらの官能基の中でも、分子中にアミノ基を有するカチオン性樹脂組成物であることが、夾雑物としてカチオン電着塗料中に混入しても影響を及ぼすことがなく、かつ化成処理液が被覆された金属被塗物が、カチオン電着塗料槽に移送される間に発錆を抑制することや、得られた塗装物品の防食性向上の為にも好ましい。上記アミノ基を有するカチオン性樹脂組成物としては、特に制限はないが、アミノ基含有エポキシ樹脂、ポリアリルアミン、マンニッヒ変性アミノ化フェノール樹脂などが好適であり、これらは１種を単独で又は２種以上を併用して用いることができる。上記樹脂のアミン価としては、３０～１５０ｍｇＫＯＨ／ｇ樹脂固形分の範囲であることが好ましく、６０～１３０ｍｇＫＯＨ／ｇ樹脂固形分の範囲であることが更に好ましい。
　上記水分散性又は水溶性の樹脂組成物（Ｐ）は、適宜に中和剤を加え、脱イオン水によって水分散してエマルションとすることによって、化成処理液の調製に用いることができる。
　化成処理液の成分として、上記樹脂の他に、分子中に非イオン性且つ高極性の官能基として水酸基及びオキシエチレン鎖などを含み、かつ水性媒体中で水分散又は水溶化可能な樹脂や化合物を用いることができる。このような樹脂や化合物として、具体的には、ポリビニルアルコール、ポリオキシエチレン、ポリビニルピロリドン、ポリオキシプロピレン、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロースなどが挙げられ、これらは１種を単独で又は２種以上を併用して用いることができる。
　化成処理液が樹脂組成物（Ｐ）を含有することで、電着塗料槽までの移送間において被塗物上の発錆を抑制できる。
　化成処理液の調整
　本発明の複層皮膜形成方法で用いる化成処理液の調製は、特に限定されないが、例えば、以下に述べる（１）～（３）の方法により行うことができる。
（１）脱イオン水並びに／若しくは水分散性又は水溶性の樹脂組成物（Ｐ）に、金属化合物成分（Ｍ）を加え、適宜に中和剤を添加し、さらに脱イオン水を加えて調整する方法。（２）金属化合物成分（Ｍ）に、脱イオン水並びに／若しくは水分散化又は水溶化した樹脂組成物（Ｐ）を添加して調整する方法。
（３）あらかじめ作製した化成処理液に、金属化合物成分（Ｍ）並びに／若しくは水分散化又は水溶化した樹脂組成物（Ｐ）を添加し、さらに脱イオン水を加えて調整する方法。
　上記化成処理液は、金属化合物成分（Ｍ）を、合計金属量（質量換算）で、通常３０～２０，０００ｐｐｍ、好ましくは５０～１０，０００ｐｐｍ、さらに好ましくは１００～５，０００ｐｐｍ、さらに特に好ましくは１５０～２，０００ｐｐｍ含有し、さらに、化成処理液の質量に対し、任意選択で水分散性又は水溶性の樹脂組成物（Ｐ）を、通常０．０１～４０質量％、好ましくは０．０２～１０質量％、さらに好ましくは０．０３～１質量％含有することができる。なお、ｐＨは、１．０～８．０、好ましくは３．０～７．０の範囲内が好適である。
　化成処理皮膜の形成方法
　上記化成処理皮膜の形成方法としては、特に限定されないが、例えば、金属被塗物を、化成処理液を満たした化成処理槽に、通常１０～３６０秒間、好ましくは５０～３００秒間、さらに好ましくは７０～２４０秒間浸漬して、金属被塗物上に化成処理皮膜を形成する方法（１）、金属被塗物を、化成処理液を満たした化成処理槽に浸漬し、金属被塗物を陰極として、通常１～５０Ｖで１０～３６０秒間、好ましくは２～３０Ｖで３０～１８０秒間通電する方法（２）、金属被塗物を、化成処理液を満たした化成処理槽に一定時間浸漬し、その後更に通電する方法であって、通常１０～１８０秒間、好ましくは５～１２０秒間浸漬し、続いて、通常１～１００Ｖで１０～３６０秒間、好ましくは２～６０Ｖで３０～１８０秒間通電する方法（３）などが挙げられる。本発明の方法においては、通電を行わない方法（１）でも外観ムラの抑制及び高い防食性を有する複層皮膜をえることができる。
　なお、化成処理皮膜の析出機構としては、浸漬又は通電によって、金属被塗物近傍のｐＨ上昇により加水分解反応が起こり、化成処理液中の金属イオン種が難溶性の化成処理皮膜（金属酸化物及び／又は樹脂組成物（Ｐ）の一部）として金属被塗物上へ析出することにより、金属化合物成分（Ｍ）及び／又は樹脂組成物（Ｐ）を含んでなる化成処理皮膜が形成される。
　また、該化成処理皮膜を形成した金属被塗物は、電着塗装前に適宜セッティングを施し、次いでカチオン電着塗料を満たしたカチオン電着塗料槽に浸漬して電着塗装することによって、該化成処理皮膜上に電着塗装塗膜を形成することができる。その際、本発明においては、電着塗装の前に従来行われていた水洗工程の一部又は全部を省略することができる。
　なお、本明細書において「水洗工程の一部又は全部を省略」とは、工業用水洗及び／又は上水水洗、並びに純水工程からなる少なくとも１種の水洗工程を省略することが可能であることを意味し、要求される塗膜性能に応じて適宜対応することができる。例えば、工業用水洗、上水水洗を省略し、純水水洗のみを行うことは「水洗工程の一部又は全部を省略」に該当する。従って、「水洗工程の一部又は全部を省略」するとは、例えば、（ｉ）工業用水洗及び／又は上水水洗による水洗、ならびに（ｉｉ）純水による水洗の一方のみによる水洗を行うか、又は（ｉ）（ｉｉ）のいずれも行わないことを示す。
本発明においては、上記（ｉ）及び（ｉｉ）の工程を共に行うものの、各工程の水の使用量を低減することにより、水の使用量の合計が上記（ｉ）及び（ｉｉ）の工程の少なくとも一方を省略するのと同等になるような方法も、水使用量の観点からは実質的に上記（ｉ）及び（ｉｉ）の工程の少なくとも一方を省略するのと同様であるため、「水洗工程の一部又は全部を省略」した方法に包含される。
　上記水洗方法としては、浸漬式と噴霧式（スプレー噴霧式、シャワー噴霧式）があり、本発明では、いずれの方法も好適に用いることができるが、省工程化・省スペース化、排水処理や廃棄物を削減する観点から、噴霧式水洗のみを行うことが好ましい。噴霧式水洗は、化成処理を施した被塗物表面に、水を通常１～１２０秒間、好ましくは２～６０秒間噴霧することで、余分な化成処理液を取り除くことができるものである。上記噴霧式水洗としては、被塗物の形状が複雑な場合（例えば、自動車フレームなど）、全ての表面に直接噴霧することができないため、仕上がり外観が最も重要となる外面のみに噴霧することができる。従って、「水洗工程の一部又は全部を省略」するとしては、例えば、水を１２０秒間以下の時間、好ましくは６０秒間以下の時間噴霧する工程を含む方法が挙げられる。上記方法には水洗を行わない方法も含まれる。
　また、さらなる省工程化・省スペース化、排水処理や廃棄物を削減する観点から、浸漬式と噴霧式を含む、工業用水洗、上水水洗及び純水水洗などの全ての水洗工程を省略することが、更に特に好ましい。
　前記の電着塗装前に行うセッティングの条件としては、通常０～８０℃、好ましくは５～５０℃、さらに好ましくは１０～４０℃の温度で、通常１０秒間～３０分間、好ましくは２０秒間～２０分間、さらに好ましくは３０秒間～１５分間のセッティング時間を施すことによって、金属被塗物上に付着した余分な化成処理液を除去することができ、その結果、電着塗装性が良好で、仕上がり性及び／又は防食性の優れた複層皮膜を形成することができる。
　さらにセッティング中に、金属被塗物に対し、エアーブロー、揺動、回転から選ばれる少なくとも１種を適宜行うことにより、金属被塗物上に付着、堆積した余分な化成処理液を極力除去することができる。
　上記エアーブローとしては、被塗物表面でのエアー圧として、通常、０．０１～１．０ＭＰａ、好ましくは０．０５～０．５ＭＰａ、通常１秒～１０分間、好ましくは２秒～３分間、通常０～８０℃、好ましくは１０～６０℃の温度で、空気を噴霧することで、被塗物上の余分な化成処理液を除くことができる。
　続いて、得られた化成処理皮膜を形成した金属被塗物を、カチオン電着塗料を満たしたカチオン電着槽に浸漬し、通電することによって、化成処理皮膜上に電着塗膜を形成することができる。
　カチオン電着塗料
　本発明の複層皮膜形成方法（工程２）で用いるカチオン電着塗料は、従来、公知のものが特に制限なく使用可能であり、特にアミノ基含有エポキシ樹脂（Ａ）及びブロック化ポリイソシアネート（Ｂ）を含有するものが好ましい。また、本発明で使用するカチオン電着塗料は、樹脂固形分の総量を基準にして、アミノ基含有エポキシ樹脂（Ａ）を通常４０～９０質量％、好ましくは５５～８５質量％、さらに好ましくは６０～８０質量％の範囲内、ブロック化ポリイソシアネート（Ｂ）を通常１０～６０質量％、好ましくは１５～４５質量％、さらに好ましくは２０～４０質量％の範囲内で含有することが好適である。
　アミノ基含有エポキシ樹脂（Ａ）
　上記アミノ基含有エポキシ樹脂（Ａ）は、エポキシ樹脂（ａ１）と、アミン化合物（ａ２）と、さらに任意選択で変性剤とを反応せしめて得ることができ、例えば、（１）エポキシ樹脂と第１級アミン化合物、第２級アミン化合物又は第１、２級混合アミン化合物との付加物（例えば、米国特許第３，９８４，２９９号明細書参照）；（２）エポキシ樹脂とケチミン化されたアミン化合物との付加物（例えば、米国特許第４，０１７，４３８号　明細書参照）；（３）エポキシ樹脂とケチミン化された第１級アミノ基を有するヒドロキシ化合物とのエーテル化により得られる反応物（例えば、特開昭５９－４３０１３号公報参照）等のアミノ基含有エポキシ樹脂を挙げることがでる。
　エポキシ樹脂（ａ１）
　上記アミノ基含有エポキシ樹脂（Ａ）の製造に使用されるエポキシ樹脂（ａ１）は、１分子中にエポキシ基を少なくとも１個、好ましくは２個以上有する化合物であり、その分子量は一般に少なくとも３００、好ましくは４００～４，０００、さらに好ましくは８００～２，５００の範囲内の数平均分子量及び少なくとも１６０、好ましくは１８０～２，５００、さらに好ましくは４００～１，５００の範囲内のエポキシ当量を有するものが適しており、特に、ポリフェノール化合物とエピハロヒドリンとの反応によって得られるエポキシ樹脂が好ましい。
　該エポキシ樹脂（ａ１）の形成のために用いられるポリフェノール化合物としては、例えば、ビス（４－ヒドロキシフェニル）－２，２－プロパン［ビスフェノールＡ］、ビス（４－ヒドロキシフェニル）メタン［ビスフェノールＦ］、ビス（４－ヒドロキシシクロヘキシル）メタン［水添ビスフェノールＦ］、２，２－ビス（４－ヒドロキシシクロヘキシル）プロパン［水添ビスフェノールＡ］、４，４’－ジヒドロキシベンゾフェノン、ビス（４－ヒドロキシフェニル）－１，１－エタン、ビス（４－ヒドロキシフェニル）－１，１－イソブタン、ビス（４－ヒドロキシ－３－ｔｅｒｔ－ブチル－フェニル）－２，２－プロパン、ビス（２－ヒドロキシナフチル）メタン、テトラ（４－ヒドロキシフェニル）－１，１，２，２－エタン、４，４’－ジヒドロキシジフェニルスルホン、フェノールノボラック、クレゾールノボラックなどを挙げることができ、これらは１種を単独で、又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
　また、ポリフェノール化合物とエピクロルヒドリンとの反応によって得られるエポキシ樹脂（ａ１）としては、中でも、ビスフェノールＡから誘導される下記式の樹脂が好適である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
　ここで、ｎ＝０～８で示されるものが好適である。
　かかるエポキシ樹脂（ａ１）の市販品としては、例えば、三菱化学（株）から、ｊＥＲ８２８ＥＬ、ｊＥＲ１００２、ｊＥＲ１００４、ｊＥＲ１００７なる商品名で販売されているものが挙げられる。
　また、上記ビスフェノール型エポキシ樹脂は、例えばエピクロルヒドリンとビスフェノールとを、任意選択でアルカリ触媒などの触媒の存在下に高分子量まで縮合させてなる樹脂、エピクロルヒドリンとビスフェノールとを、任意選択でアルカリ触媒などの触媒の存在下に、縮合させて低分子量のエポキシ樹脂とし、この低分子量エポキシ樹脂とビスフェノールとを重付加反応させることにより得られた樹脂のいずれであってもよい。
　なお、本明細書において、数平均分子量及び重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ（ＧＰＣ）を用いて測定した保持時間（保持容量）を、同一条件で測定した分子量既知の標準ポリスチレンの保持時間（保持容量）によりポリスチレンの分子量に換算して求めた値である。具体的には、ゲルパーミュエーションクロマトグラフとして、「ＨＬＣ８１２０ＧＰＣ」（商品名、東ソー社製）を使用し、カラムとして、「ＴＳＫｇｅｌ　Ｇ－４０００ＨＸＬ」、「ＴＳＫｇｅｌ　Ｇ－３０００ＨＸＬ」、「ＴＳＫｇｅｌ　Ｇ－２５００ＨＸＬ」及び「ＴＳＫｇｅｌ　Ｇ－２０００ＨＸＬ」（商品名、いずれも東ソー社製）の４本を使用し、移動相テトラヒドロフラン、測定温度４０℃、流速１ｍＬ／ｍｉｎ及び検出器ＲＩの条件下で測定することができる。
　アミン化合物（ａ２）
　上記アミノ基含有エポキシ樹脂（Ａ）の原料であるアミン化合物（ａ２）としては、上記エポキシ樹脂（ａ１）との反応性を有するアミン化合物であれば特に限定されず、例えば、モノメチルアミン、ジメチルアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、ジヘキシルアミン、ジオクチルアミン、モノイソプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、モノブチルアミン、モノオクチルアミン、メチルブチルアミン、ジブチルアミンなどのモノ－アルキルアミン又はジ－アルキルアミン；モノエタノールアミン、Ｎ－メチルエタノールアミン、Ｎ－エチルエタノールアミン、ジエタノールアミン、モノ（２－ヒドロキシプロピル）アミン、ジ（２－ヒドロキシプロピル）アミン、Ｎ－ブチルエタノールアミン、ジプロパノールアミン、モノメチルアミノエタノール、Ｎ－（２－ヒドロキシプロピル）エチレンジアミン、３－メチルアミン－１，２－プロパンジオール、３－tert－ブチルアミノ－１，２－プロパンジオール、N－メチルグルカミン、N－オクチルグルカミンなどのアルカノールアミン；ポリメチレンジアミン、ポリエーテルジアミン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ブチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、ジメチルアミノプロピルアミン、ジエチレントリアミン、ジエチルアミノプロピルアミン、ジプロピレントリアミン、ジブチレントリアミン、ビス（ヘキサメチレン）トリアミン、ビス（４－アミノブチル）アミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサアミンなどのアルキレンポリアミン；メンセンジアミン、イソホロンジアミン、ビス（４－アミノ－３－メチルシクロヘキシル）メタン、メタキシリレンジアミン、メタフェニレンジアミン、ナフチレンジアミン、ジメチルアミノメチルベンゼンなどの芳香族又は脂環族ポリアミン；ピペラジン、１－メチルピペラジン、３－ピロリジノール、３－ピぺリジノール、４－ピロリジノールなどの複素環を有するポリアミン；上記ポリアミン１モルに対しエポキシ基含有化合物を１～３０モル付加させることによって得られるエポキシ付加ポリアミン；上記ポリアミンと芳香族酸無水物、環状脂肪族酸無水物、脂肪族酸無水物、ハロゲン化酸無水物及び／又はダイマー酸との縮合によって生成するポリアミド樹脂の分子中に１個以上の１級又は２級アミンを含有するポリアミドポリアミン；上記ポリアミン中の１個以上の１級又は２級アミンとケトン化合物とを反応せしめたケチミン化アミン；などを挙げることができ、これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。上記ケチミン化アミンを製造するためのケトン化合物としては、上記ポリアミンの１級又は２級アミンと反応してケチミン化合物となり、さらに水性塗料組成物中で加水分解するものであれば特に制限はなく使用でき、例えば、メチルイソプロピルケトン（ＭＩＰＫ）、ジイソブチルケトン（ＤＩＢＫ）、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、ジエチルケトン（ＤＥＫ）、エチルブチルケトン（ＥＢＫ）、エチルプロピルケトン（ＥＰＫ）、ジプロピルケトン（ＤＰＫ）、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）などが挙げられる。中でも、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）が好ましい。これらのケトンは１種を単独で又は２種以上を併用して用いることができる。
　アミノ基含有エポキシ樹脂（Ａ）のアミン価としては、４０～８０ｍｇＫＯＨ／ｇ、好ましくは４５～６５ｍｇＫＯＨ／ｇとすることが、塗膜の耐乾きムラ性と防食性の点から好ましい。
　変性剤
　上記アミノ基含有エポキシ樹脂（Ａ）は、任意選択で、変性剤により変性されたものであってよい。このような変性剤は、エポキシ樹脂（ａ１）との反応性を有する樹脂や化合物であれば特に限定されず、例えば、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、アクリル酸、オレイン酸、グリコール酸、乳酸、安息香酸、没食子酸、脂肪酸、二塩基酸などの酸性化合物、メタノール、エタノール、ｎ－プロパノール、イソプロパノール、ｎ－ブタノール、２－ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ｎ－オクタノール、２－エチルヘキサノール、ドデシルアルコール、ステアリルアルコール、ベンジルアルコールなどの一価アルコール、ポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリアミドアミン、ポリイソシアネート化合物、γ－ブチロラクトンやε－カプロラクトンなどのラクトン類、ε－カプロラクトンなどのラクトン類とポリイソシアネート化合物を反応させた化合物、アクリルモノマー、アクリルモノマーを重合反応させた化合物、キシレンホルムアルデヒド化合物などが挙げられ、これらは、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることが出来る。
　上記のエポキシ樹脂（ａ１）、アミン化合物（ａ２）、さらに任意選択で使用される変性剤との反応は、通常、適当な有機溶媒中で、約８０～約１７０℃、好ましくは約９０～約１５０℃の温度で１～６時間程度、好ましくは１～５時間程度で行なうことができる。
　上記の有機溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、ｎ－ヘキサンなどの炭化水素系；酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル系；アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルアミルケトンなどのケトン系；ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどのアミド系；メタノール、エタノール、ｎ－プロパノール、ｉｓｏ－プロパノールなどのアルコール系、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル等のエーテルアルコール系化合物；あるいはこれらの有機溶媒の混合物が挙げられる。
　上記の変性剤の使用割合は、厳密に制限されるものではなく、カチオン電着塗料組成物の用途等に応じて適宜変えることができるが、仕上り性や防食性向上の点から、アミノ基含有エポキシ樹脂（Ａ）の固形分質量を基準にして３～５０質量％、好ましくは５～３０質量％の範囲内が適当である。
　また、本発明で用いるアミノ基含有エポキシ樹脂（Ａ）としては、特に制限はなく、上記以外に、オキサゾリドン環を含有したエポキシ樹脂に、アミノ基含有化合物を反応させてなるアミノ基含有エポキシ樹脂（例えば、特開平５－３０６３２７号公報）；アルキレンオキサイド構造を有するエポキシ樹脂にアミノ基含有化合物を反応させてなるアミノ基含有変性エポキシ樹脂（例えば、特開２０１１－８４７７２３号公報）；エポキシ樹脂に、キシレンホルムアルデヒド樹脂及びアミノ基含有化合物を反応させてなるキシレンホルムアルデヒド樹脂変性アミノ基含有エポキシ樹脂（例えば、特開２００３－２２１５４７号公報）なども適宜任意選択で用いることができ、これらは１種を単独で又は２種以上を併用して用いることができる。
　ブロック化ポリイソシアネート（Ｂ）
　上記ブロック化ポリイソシアネート（Ｂ）は、ポリイソシアネート化合物とイソシアネートブロック剤との付加反応による生成物である。ブロック化ポリイソシアネート（Ｂ）で使用されるポリイソシアネート化合物としては、公知のものを特に制限無く使用することができ、例えば、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、ジフェニルメタン－２，２’－ジイソシアネート、ジフェニルメタン－２，４’－ジイソシアネート、ジフェニルメタン－４，４’－ジイソシアネート、クルードＭＤＩ［ポリメチレンポリフェニルイソシアネート］などの芳香族ポリイソシアネート化合物；ビス（イソシアネートメチル）シクロヘキサン、イソホロンジイソシアネートなどの脂環族ポリイソシアネート化合物；テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、メチレンジイソシアネートなどの脂肪族ポリイソシアネート化合物；これらのポリイソシアネート化合物の環化重合体又はビゥレット体；又はこれらの組合せが挙げられる。
　防食性向上の観点から、特にトリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、ジフェニルメタン－２，４’－ジイソシアネート、ジフェニルメタン－４，４’－ジイソシアネート、クルードＭＤＩ等の芳香族ポリイソシアネート化合物を用いることが好ましい。
　一方、前記イソシアネートブロック剤は、ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基に付加してブロックするものであり、付加反応によって生成するブロック化ポリイソシアネート化合物は、常温において安定であるが、塗膜の焼付け温度（通常約１００～約２００℃）に加熱した際、ブロック剤が解離して遊離のイソシアネート基を再生する。
　ブロック化ポリイソシアネート（Ｂ）で使用されるイソシアネートブロック剤としては、公知のものを特に制限無く使用することができ、例えば、メチルエチルケトオキシム、シクロヘキサノンオキシムなどのオキシム系化合物；フェノール、パラ－ｔ－ブチルフェノール、クレゾールなどのフェノール系化合物；ｎ－ブタノール、２－エチルヘキサノール、フェニルカルビノール、メチルフェニルカルビノール、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコール、プロピレングリコールなどのアルコール系化合物；ε－カプロラクタム、γ－ブチロラクタムなどのラクタム系化合物；マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、アセト酢酸エチル、アセト酢酸メチル、アセチルアセトンなどの活性メチレン系化合物等が挙げられ、これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
　カチオン電着塗料のその他の成分
　上記カチオン電着塗料は、上記成分（Ａ）及び（Ｂ）以外に、任意選択で、エポキシ樹脂と多価アルコールとを反応せしめて得られるアミノ基を実質的に有さない変性エポキシ樹脂、多塩基酸と多価アルコールとを反応せしめて得られるポリエステル樹脂などを含有することができる。上記カチオン電着塗料に変性エポキシ樹脂及び／又はポリエステル樹脂を含有する場合、含有量としては、（Ａ）成分及び（Ｂ）成分の固形分合計１００質量部を基準にして、通常３～５０質量部、好ましくは１０～４５質量％の範囲内である。
　上記カチオン電着塗料は、さらに任意選択で、界面活性剤や表面調整剤等の各種添加剤、顔料分散ペースト、水や有機溶剤及び中和剤などを十分に混合して、水溶化又は水分散化して得ることができる。
　上記中和剤としては、公知の有機酸及び無機酸を特に制限なく用いることができ、なかでもギ酸、乳酸、酢酸又はこれらの混合物が好適である。
　上記顔料分散ペーストとしては、着色顔料、防錆顔料及び体質顔料などの顔料をあらかじめ微細粒子に分散したものであって、例えば、顔料分散用樹脂、中和剤及び顔料類を配合し、ボールミル、サンドミル、ペブルミル等の分散混合機中で分散処理して、顔料分散ペーストを調製できる。
　上記顔料分散用樹脂としては、公知のものが使用でき、例えば水酸基及びカチオン性基を有するエポキシ樹脂やアクリル樹脂、界面活性剤等、又は３級アミン型エポキシ樹脂、４級アンモニウム塩型エポキシ樹脂、３級スルホニウム塩型エポキシ樹脂などが挙げられ、これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて使用できる。
　上記顔料類には、特に制限なく使用でき、例えば、酸化チタン、カーボンブラック、ベンガラ等の着色顔料；クレー、マイカ、バリタ、炭酸カルシウム、シリカなどの体質顔料；リンモリブデン酸アルミニウム、トリポリリン酸アルミニウム、酸化亜鉛（亜鉛華）等の防錆顔料；などが挙げられる。
　さらに、腐食抑制などを目的として、ビスマス化合物を含有させることができる。上記ビスマス化合物としては、例えば、酸化ビスマス、水酸化ビスマス、塩基性炭酸ビスマス、硝酸ビスマス、ケイ酸ビスマス、及び乳酸ビスマス、サリチル酸ビスマスなどの有機酸ビスマス等を用いることができる。
　また、塗膜硬化性の向上を目的として、例えば、ジブチル錫ジベンゾエート、ジオクチル錫オキサイド、ジブチル錫オキサイト゛等の有機錫化合物を用いることができる。
　電着塗装
　本発明の複層皮膜形成方法（工程２）で用いるカチオン電着塗料は、化成処理皮膜を形成せしめた金属被塗物に、水洗工程の一部又は全部を省略し、電着塗装することができる。上記電着塗装は、一般的には、カチオン電着塗料を脱イオン水等で希釈して、固形分濃度が約５～４０質量％、好ましくは８～２５質量％、ｐＨが１．０～９．０、好ましくは３．０～７．０の範囲内の塗料浴を準備し、さらに浴温１５～３５℃、負荷電圧１００～４００Ｖの条件で被塗物を陰極として通電することによって行うことができる。
　電着塗装後、通常、被塗物に余分に付着したカチオン電着塗料を除去するために、限外濾過液（ＵＦ濾液）、逆浸透透過水（ＲＯ水）、工業用水、純水等で十分に水洗される。
　カチオン電着塗料を塗装して得られた電着塗膜の膜厚は、特に制限されるものではないが、一般的には、乾燥塗膜に基づいて５～４０μｍ、好ましくは１０～３０μｍの範囲内とすることができる。また、塗膜の焼き付け乾燥は、電着塗膜を電気熱風乾燥機、ガス熱風乾燥機などの乾燥設備を用いて、塗装物表面の温度で１１０～２００℃、好ましくは１４０～１８０℃にて、時間としては１０～１８０分間、好ましくは２０～６０分間、電着塗膜を加熱して行うことができる。上記焼付け乾燥により硬化塗膜を得ることができる。
　以下、製造例、実施例及び比較例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。各例中の「部」は質量部、「％」は質量％、「ｐｐｍ」は質量ｐｐｍを示す。
　化成処理液の製造
　製造例１
　脱イオン水をディスパーで強撹拌しながら、ヘキサフルオロジルコニウム酸、並びにあらかじめ脱イオン水で希釈した硝酸アルミニウム、硝酸カルシウム及び硝酸カリウムを配合した。
更に上水及び／又は脱イオン水を用いて希釈を行い、硝酸、硝酸ナトリウム、硝酸アンモニウム、フッ化水素酸、アンモニア及び／又は水酸化ナトリウムを配合し、最終的に、ｐＨが３．８、金属元素としてジルコニウムイオンが５００ｐｐｍ、アルミニウムイオンが１００ｐｐｍ、ナトリウムイオンが８０ｐｐｍ、カリウムイオンが８０ｐｐｍ、カルシウムイオンが８０ｐｐｍとなるように調整して、化成処理液Ｘ－１を得た。
　製造例２～２７
下記表１で示す組成とする以外は、製造例１と同様に配合を行い、化成処理液Ｘ－２～２７を得た。また、マグネシウムイオン量の調整は硝酸マグネシウムを用いた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　尚、表中の配合量は全て質量単位の固形分濃度（ｐｐｍ）である。
（注１）Ｐ－１：ＰＡＡ－０１（商品名、日東紡績社製、ポリアリルアミン、重量平均分子量１，６００）
（注２）Ｐ－２：マンニッヒ変性アミノ化フェノール樹脂〔撹拌機、温度計、滴下ロートおよび還流冷却器を取付けたフラスコに、マルカリンカーＳ－２Ｐ（商品名、丸善石油化学社製、ポリ－４－ビニルフェノール）１２０部、エチレングリコールモノブチルエーテル１２０部を加えて９０℃に昇温し、ポリ－４－ビニルフェノールを溶解させた。次いで、モノメチルエタールアミン３５部、３７％のホルマリン４０部、エチレングリコールモノブチルエーテル１０部を加え、９０℃で４時間反応させた後、さらにエチレングリコールモノブチルエーテルを加え、固形分４０％に調整した。〕。
　製造例２８
亜鉛イオン：１５００ｐｐｍ
ニッケルイオン：５００ｐｐｍ
リン酸イオン：１３５００ｐｐｍ
フッ素イオン：５００ｐｐｍ
硝酸イオン：６０００ｐｐｍ
亜硝酸イオン：１００ｐｐｍ
ナトリウムイオン：８０ｐｐｍ
カルシウムイオン：８０ｐｐｍ
カリウムイオン：８０ｐｐｍ
上記組成の化成処理液Ｘ－２８を調整した。
　製造例２９
亜鉛イオン：１５００ｐｐｍ
ニッケルイオン：５００ｐｐｍ
リン酸イオン：１３５００ｐｐｍ
フッ素イオン：５００ｐｐｍ
硝酸イオン：６０００ｐｐｍ
亜硝酸イオン：１００ｐｐｍ
ナトリウムイオン：６００ｐｐｍ
カルシウムイオン：６００ｐｐｍ
カリウムイオン：６００ｐｐｍ
上記組成の化成処理液Ｘ－２９を調整した。
　アミノ基含有エポキシ樹脂（Ａ）の製造
　製造例３０
　攪拌機、温度計、窒素導入管および還流冷却器を取りつけたフラスコに、ｊＥＲ８２８ＥＬ（商品名、ジャパンエポキシレジン社製エポキシ樹脂、エポキシ当量１９０、数平均分子量３５０）１２００部に、ビスフェノールＡ ５００部及びジメチルベンジルアミン０．２部を加え、１３０℃でエポキシ当量８５０になるまで反応させた。
　次に、ジエタノールアミン１６０部及びジエチレントリアミンとメチルイソブチルケトンとのケチミン化物６５部を加え、１２０℃で４時間反応させた後、エチレングリコールモノブチルエーテル４８０ｇを加え、固形分８０％のアミノ基含有エポキシ樹脂Ａ－１を得た。アミノ基含有エポキシ樹脂Ａ－１はアミン価５９ｍｇＫＯＨ/ｇ、数平均分子量２，１００であった。
　ブロック化ポリイソシアネート（Ｂ）の製造
　製造例３１
　反応容器中に、コスモネートＭ－２００（商品名、三井化学社製、クルードＭＤＩ、ＮＣＯ基含有率 ３１．３％）２７０部、及びメチルイソブチルケトン１２７部を加え７０℃に昇温した。この中にエチレングリコールモノブチルエーテル２３６部を１時間かけて滴下して加え、その後１００℃に昇温し、この温度を保ちながら経時でサンプリングし、赤外線吸収スペクトル測定にて未反応のイソシアネート基の吸収がなくなったことを確認し、樹脂固形分８０％のブロック化ポリイソシアネートＢ－１を得た。
　顔料分散用樹脂の製造
　製造例３２
　撹拌機、温度計、滴下ロートおよび還流冷却器を取り付けたフラスコに、ノニルフェノール４５０部、ＣＮＥ１９５ＬＢ（商品名、長春ジャパン株式会社製、クレゾール型ノボラックエポキシ樹脂、ノボラック型フェノール樹脂のグリシジルエーテル）９６０部を仕込み、混合撹拌しながら徐々に加熱し、１６０℃で反応させる。その後、ε－カプロラクトン４３０部を仕込み、１７０℃に昇温し、反応させた。さらに、ジエタノールアミン１０５部、ジメチルエタノールアミン１４７部及び濃度９０％乳酸水溶液１６４部を反応させ、エポキシ基がほぼ消失したことを確認し、エチレングリコールモノブチルエーテルを加えて固形分６０％の顔料分散樹脂を得た。この顔料分散樹脂のアミン価は７０ｍｇＫＯＨ／ｇ、数平均分子量は約２，２００であった。
　顔料分散ペーストの製造
　製造例３３
　製造例３２で得た固形分６０％の顔料分散用樹脂８．３部（固形分５部）、酸化チタン１４．５部、精製クレー７．０部、カーボンブラック０．３部、ジオクチル錫オキサイド１部、水酸化ビスマス１部及び脱イオン水２０．３部を加え、ボールミルにて２０時間分散し、固形分５５％の顔料分散ペーストを得た。
　カチオン電着塗料の製造
　製造例３４
　製造例３０で得られたアミノ基含有エポキシ樹脂Ａ－１　８７．５部（固形分７０部）、製造例３１で得られたブロック化ポリイソシアネートＢ－１　３７．５部（固形分３０部）を混合し、さらに１０％酢酸１３部を配合して均一に攪拌した後、脱イオン水を強く攪拌しながら約１５分間を要して滴下して固形分３４％のエマルションを得た。
次に、上記エマルション２９４部（固形分１００部）、製造例３３で得た５５％の顔料分散ペースト５２．４部（固形分２８．８部）、脱イオン水３５０部を加え、固形分２０％のカチオン電着塗料Ｙ－１を製造した。
　試験板の作製
　実施例１
　以下の工程１－１～工程２－３によって、試験板Ｚ－１を作製した。
　工程１（脱脂～表面調整～化成処理）
工程１－１：２．０質量％の「ファインクリーナーＬ４４６０」（日本パーカライジング株式会社製、アルカリ脱脂剤）を４３℃の温度に調整し、冷延鋼板（７０ｍｍ×１５０ｍｍ×０．８ｍｍ）を１２０秒間浸漬して脱脂処理を行った。
工程１－２：常温の「プレパレン４０４０Ｎ」（日本パーカライジング（株）製、表面調整剤）の０．１５％水溶液に、上記鋼板を３０秒間浸漬して表面調整を行い、次いで、純水を用いて３０秒間スプレー水洗した。
工程１－３：製造例１で得られた化成処理液Ｘ－１を４３℃の温度に調整し、上記鋼板を１２０秒間浸漬して化成処理を行った。
　工程２（水洗～電着塗装～焼き付け乾燥）
工程２－１：工程１で得られた化成処理皮膜を形成した鋼板を、純水に１２０秒間浸漬して水洗を行った。（後述する水洗工程ＩＩに相当）
工程２－２：製造例３４で得られたカチオン電着塗料Ｙ－１を２８℃の温度に調整し、上記鋼板を該カチオン電着塗料の浴に浸漬し、２５０Ｖ、１８０秒間（３０秒にて昇電圧）の条件で電着塗装を行った。
工程２－３：上記鋼板を、上水を用いて１回、純水を用いて１回、それぞれ１２０秒間浸漬して水洗を行い、次いで、電気乾燥機によって１７０℃で２０分間焼き付け乾燥をして、乾燥膜厚２０μｍの複層皮膜を形成した試験板Ｚ－１を得た。
　実施例２～３１、比較例１～８
下記表２で示す化成処理液及び／又は水洗工程とする以外は、実施例１と同様にして、試験板Ｚ－２～３９を得た。また、得られた試験板に対して、仕上がり性として外観ムラ性、及び防食性の評価試験を行ったので、その評価結果もあわせて下記表２に記載する。尚、実施例及び比較例で用いた水洗工程並びに外観ムラ性及び防食性の評価方法を以下に示す。
　＜水洗工程＞
　実施例及び比較例で用いた水洗工程を示す。工程短縮の観点から、工程は短いほうが好ましく、また、環境面及び経済的な観点から、使用する洗浄水がより少ない工程である事がさらに好ましい。尚、下記水洗工程ＩＩ～Ｖは、従来型の水洗工程Ｉよりも水洗工程の一部又は全部を省略している。
水洗工程Ｉ：化成処理後、被塗物に対して、上水を用いて１２０秒間の浸漬式水洗を1回行い、次いで純水を用いて１２０秒間の浸漬式水洗を１回行う従来型の水洗工程（浸漬式水洗２回以上）であり、工程は最も長い。
水洗工程ＩＩ：化成処理後、被塗物に対して、純水を用いて１２０秒間の浸漬式水洗を１回行う工程で、従来型の水洗工程（浸漬式水洗２回以上）よりも水洗工程を一部省略している。
水洗工程ＩＩＩ：化成処理後、被塗物に対して、純水を用いて３０秒間の噴霧式のスプレー水洗を行う工程で、従来型の水洗工程（浸漬式水洗２回以上）よりも工程を一部省略していて、水洗工程ＩＩの浸漬式水洗１回よりも工程がやや短い。
水洗工程ＩＶ：化成処理後、水洗工程はなく、次いで被塗物に対して、１０秒間のエアーブロー（室温、被塗物表面でのエアー圧力：０．２ＭＰａ）を行う工程であり、工程は短く、洗浄水の廃水が出ない。
水洗工程Ｖ：化成処理後、水洗工程はなく、工程は最も短く、洗浄水の廃水が出ない。
　＜外観ムラ性＞
　得られた試験板の外観を観察し、複層皮膜の仕上がり性として外観ムラ性を評価した。評価については、Ａ（非常に良好）からＥ（不良）までの以下の基準で評価した。
Ａ：極めて均一な外観を有している。
Ｂ：均一な外観を有している。
Ｃ：ややムラがあると視認される部分があるものの、ほぼ均一な外観を有している。
Ｄ：ムラが視認され、やや不良である。
Ｅ：外観が明らかに不均一であり、不良である。
　＜防食性＞
　試験板の素地に達するように、複層皮膜上にカッターナイフでクロスカット傷を入れ、これをＪＩＳ　Ｚ－２３７１に準じて、３５℃ソルトスプレー試験を８４０時間行い、カット部からの傷、フクレ幅を測定した。評価については、Ａ（非常に良好）からＥ（不良）までの以下の基準で評価した。
Ａ：錆、フクレの最大幅がカット部より２．０ｍｍ以下（片側）で防食性が非常に良好である。
Ｂ：錆、フクレの最大幅がカット部より２．０を超え、かつ２．５ｍｍ以下（片側）で、防食性が良好である。
Ｃ：錆、フクレの最大幅がカット部より２．５を超え、かつ３．０ｍｍ以下（片側）で、防食性がやや良好である。
Ｄ：錆、フクレの最大幅がカット部より３．０ｍｍを超え、かつ３．５ｍｍ以下（片側）で、防食性がやや不良である。
Ｅ：錆、フクレの最大幅がカット部より３．５ｍｍを超え（片側）、防食性が不良である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003

Claims (8)

  1. 金属被塗物に化成処理皮膜と電着塗装皮膜を形成する以下の工程、
    工程１：金属被塗物を化成処理液に浸漬して化成処理皮膜を形成する工程、
    工程２：カチオン電着塗料を用いて上記金属被塗物を電着塗装して電着塗装皮膜を形成する工程
    を含む複層皮膜形成方法において、
    上記化成処理液におけるナトリウムイオン含有量が、質量基準で５００ｐｐｍ未満であることを特徴とする複層皮膜形成方法。
  2. 工程２において、電着塗装の前の水洗工程の一部又は全部が省略されている、請求項１に記載の複層皮膜形成方法。
  3. 化成処理液のカリウムイオン含有量が、質量基準で５００ｐｐｍ未満であることを特徴とする請求項１又は２に記載の複層皮膜形成方法。
  4. 化成処理液が、ジルコニウム、チタン、コバルト、アルミニウム、バナジウム、タングステン、モリブデン、銅、亜鉛、インジウム、ビスマス、イットリウム、鉄、ニッケル、マンガン、ガリウム、銀及びランタノイド金属から選ばれる少なくとも１種の金属化合物からなる少なくとも１種の金属化合物成分（Ｍ）を合計金属量（質量換算）で３０～２０，０００ｐｐｍ含有することを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の複層皮膜形成方法。
  5. 化成処理液が、水分散性又は水溶性の樹脂組成物（Ｐ）を０．０１～４０質量％含有することを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の複層皮膜形成方法。
  6. カチオン電着塗料が、アミノ基含有エポキシ樹脂（Ａ）とブロック化ポリイソシアネート（Ｂ）を含有し、樹脂固形分の総量を基準にして、アミノ基含有エポキシ樹脂（Ａ）４０～９０質量％、ブロック化ポリイソシアネート（Ｂ）１０～６０質量％を含有することを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の複層皮膜形成方法。
  7. 工程２の電着塗装を施す前に、金属被塗物に対し、エアーブロー、揺動、回転から選ばれる少なくとも１種を行うことを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の複層皮膜形成方法。
  8. 請求項１～７のいずれか１項に記載の複層皮膜形成方法を用いて複層皮膜を形成した塗装物品。
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