JPH01311178A - 高耐食性防錆塗料 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は機械、車両、その他各種構造物に用いられる鉄
鋼材料用の防錆塗料に関するものである。

［従来の技術］ 産業機械、化学工業施設や電力施設、建築物。

車両、その他各種構造物に用いられている鉄鋼材料の腐
食対策については、それらの使用環境に応じた合金組成
的或は金属組織的対策が行なわれているが、汎用の表面
保護対策の１つとして鉄鋼材料の表面に塗料を塗布する
ことが行なわれている。

しかし単に塗料を塗布するだけでは十分な防食能が得ら
れず、そのため鉄鋼材料表面にクロメート処理等の化成
処理を施したり、或は亜鉛めっきを施した上で塗装する
ことも行なわれているが、使用環境によっては必ずしも
十分とは言えない。

これに対し最近は塗膜成分が亜鉛粉末と有機系樹脂より
なるジンク１リツチペイントが開発されている。このジ
ンクリッチペイントは塗膜における亜鉛粉末の犠牲防食
作用によって鉄鋼材料の腐食を抑制し、また亜鉛粉末の
導電性を利用して電着塗装やスポット溶接を可能とする
など多くの特長を持った防錆塗料である。

しかしながらジンクリッチペイントを塗布し、た塗膜は
前述の様に亜鉛の犠牲防食能を利用して防食性を発揮さ
せるものであるため、使用環境によっては、亜鉛の腐食
による消失速度が大きく鋼材に対する保護作用が長続き
しない。そこで塗膜中の亜鉛粉末の含有量を高めたり、
塗膜厚を大にして鉄鋼材料に対する保護作用を持続させ
る様にしている。しかしこれらの手段は鉄鋼材料に対す
る塗膜の密着性を悪化させたり、塗膜そのもののパウダ
リング性が悪くなり、加工性を損ねたり、コスト高を招
く。また製品によっては塗膜厚に制限がある場□合もあ
るので上記手段は工業的に万全なものとはいえない。

どの様な状況であるから従来のジンクリッチペイントの
長所を保持したまま更に高い防食能を有し、且つ鋼材に
対する犠牲防食能を長期間に亘って発揮し得るジンクリ
ッチペイントに対するニーズが高まっており、例えば特
開昭５９−５２６４５号、同５９−１６７２４９号、同
５９−１９８１４２号公報等には亜鉛粉末の他にＺｎ−
Ｍｇ合金粉末やＭｎ粉末を含有するジンクリッチペイン
トが提案され、また特開昭５９−１５９３３４号公報に
は防錆顔料とＺｎ−Ｍｇ合金粉末を含有する塗料に関す
る技術が開示されている。たしかにこれらＺｎ粉末とＺ
ｎ−Ｍｇ粉末、Ｚｎ−Ｍｇ粉末とＭｎ粉末、Ｚｎ−Ｍｇ
粉末と防錆顔料を含有する塗料を塗布すると、Ｚｎ粉末
単独のものや防錆顔料のみのものに比べて防食性や加工
性は向上する。

しかし上記塗料を適用しても防食性や加工性が十分であ
るとはいえず、また上記公報中にはＺｎ−Ｍｇ合金粉末
の防食性におよぼす効果、特にＺｎ−Ｍｇ金合金中ｇ含
有量と防食性の相関等に関しては何ら開示されておらず
、唯一つ特開昭５９−１９８１４２号公報中において、
工業的に安価に製造できるという単なる製法上の理由に
基づいてＺｎ−Ｍｇ合金中のＭｇ含有量を規制すること
が述べられているのみである。従って例えばＭｇ含有量
の高いＺｎ−Ｍｇ合金粉末を用いた場合には、Ｚｎ−Ｍ
ｇ合金粉末中に純Ｍｇ相が存在し、このＭｇはＺｎに比
べて電気化学的に卑な金屑であるため、全体としてみれ
ばＺｎ粉末単独の場合に比べて溶解速度が早くなり、犠
牲防食作用を示す期間が却って短くなってしまう。また
ＭｇはＺｎに比べて高価であるのでＭｇ含有量の高いＺ
ｎ−Ｍｇ合金粉末を用いることはコスト的にも不利にな
る。

［発明が解決しようとする課題］ 上記状況に鑑み、本発明においてはＺｎ−Ｍｇ合金粉末
の防食性に及ぼす影響について鋭意研究し、鉄鋼材料に
対して従来よりも優れた耐食性を付与することができる
防錆塗料について検討した。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決することのできた本発明の高耐食性防錆
塗料とはＺｎ−（５〜１５重量％）Ｍｇ系合金粉末と有
機系樹脂を含むことを要旨とするものである。

［作用］ 本発明者らはまずＭｇ含有量の異なる（０を含む）種々
のＺｎ−Ｍｇ合金粉末を作成し、乾燥後の塗膜成分が純
Ｚｎ粉末とエポキシ系樹脂からなる様な塗料およびＭｇ
含有量の異なる各種Ｚｎ−Ｍｇ合金粉末とエポキシ系樹
脂からなる様な各種塗料を作成し、これらの塗料を脱脂
鋼板の表面に乾燥後の塗膜厚が５μｍ、該塗膜中のＺｎ
またはＺｎ−Ｍｇ合金粉末の含有量が８０Ｉｌ量％（以
下隼に％と記す）となるようにロールコート法により塗
布した。さらにＪＩＳ　　２２３７１に基づいて塩水噴
霧試験を行ない鋼板の腐食による赤錆発生時間を調べた
。その結果を第１図に示す。

第１図から明らかな様に塗膜におけるＺｎ−Ｍｇ合金粉
末中のＭｇ含有量は鋼板の耐食性に大きく影響すること
がわかる。具体的にはＭｇ含有量が約１％でも防食性改
善効果が認められ、１０％付近で防食性改善能は最大値
をとる。そしてＭｇ含有量が１０％を超えると、防食性
改善効果は減少しＭｇ含有量が４０％以上では純Ｚｎ粉
末と同程度の防食性改善能となってしまうと共に、Ｍｇ
が４０％程度になると、Ｍｇの溶解反応に対するカソー
ド反応としてＨ，ガスが発生し、塗膜フクレが生じた。

そこで木発明者等は防食性改善能を顕著に発揮する５〜
１５％をＭｇ含有量の範囲とした。

次に本発明者等はＭｇ含有量が５〜１５％の範囲で顕著
な防食性改善能を有する理由について詳細に検討した。

その結果、Ｚｎ−Ｍｇ合金粉末における防食性改善効果
は以下の２点によることが明らかとなった。

■Ｚｎ−５〜１５％Ｍｇ合金粉末は、その合金組成内に
おいてＺｎ＋＋Ｍｇｚ及びＺｎ、Ｍｇの金属間化合物を
生成しており、この２つの金属間化合物は、純Ｚｎや純
Ｍｇ、更には他のＺｎ−Ｍｇ系金属間化合物（ＺｎＭｇ
。

Ｚｎ３Ｍｇ、等）に比べて耐食性の良い金属間化合物で
あること。

一方Ｚｎ−（５〜１５）％Ｍｇ合金は鉄鋼材料よりも卑
な金属であるが、たとえ犠牲防食能により錆が発生して
も ■Ｚｎ−Ｍｇ合金粉末から生じる錆の主成分は、Ｚ　ｎ
　Ｃ１２・４　Ｚ　ｎ　（ＯＨ）　２　　・Ｈ２０であ
り、これはＺｎ粉末から生じる錆ＺｎＯの成長を防止す
る様な安定で且つ緻密な錆層を形成し、錆層自体の密着
性も良く、電気電導性もＺｎＯに比べて小さいことなど
から錆層が塗＠層を保護するような働きをすること。

前記■の機能はＺｎ−Ｍｇ合金におけるＭｇ含有量があ
るレベル以上あれば５〜１５％に限らず成り立つと考え
られるが、■においてはＺｎとＭｇとよりなる金属間化
合物の種類・組成はＭｇ含有量によって変化する。即ち
Ｍｇ含有量が５％未満ではＺｎとＺｎ、□Ｍｇｚが主成
分となっており、Ｚｎ２Ｍｇはほとんど存在していない
。

一方Ｍｇ含有量が１５％を超えるとＭｇおよびＭｇＺｎ
等の新たな成分がＭｇ−Ｚｎ合金の構成成分となり、こ
れらの成分は防食性改善能を有しない。即ちＺｎ−Ｍｇ
合金粉末においてはＭｇ含有量が５〜１５％の範囲での
み耐食性の良い金属間化合物を形成するのである。

従って塗膜における全金属含有量に対するＭｇの割合が
最終的に５〜１５％になりさえすれば良いというのでは
なく、例えば第１図に黒丸で示す様に純Ｚｎ粉末とＺｎ
−３０％Ｍｇ合金粉末を重量比で１：１の割合で混合し
たものを含有する塗料を塗布したとしてもＺｎ−１５％
Ｍｇ合金粉末を用いたものの様に高防食性を示す訳では
ない。

このことは第１図のデーターと前記のにおける金属間化
合物の組成の考え方の２つの点から容易に解釈できる。

次に本発明者らは塗膜中におけるＺｎ−Ｍｇ合金粉末含
有量が耐食性にどの様な影響を及ぼすかを調べるために
Ｚｎ−１０％Ｍｇ粉末について検討した。その結果、塗
膜中における該粉末の含有量が増加すると素地鋼板に対
する犠牲防食能は向上するが、含有量が８０％程度でほ
ぼ一定となり、９０％を超えて含有させたものについて
は塗膜密着性が低下し、加工性に悪影響を及ぼすことが
わかった。よってＺｎ−Ｍｇ合金の塗膜中の含有量は９
０％以下にすることが望まれる。また含有量の下限につ
いては特に限定されるものではないが、犠牲防食能の高
い６０％以上にすることが望ましい。

更にＺｎ−Ｍｇ合金粉末の粒径について検討を行なった
結果、Ｚｎ−Ｍｇ合金粉末の平均粒径が１５μｍを超え
て大きくなると塗膜中に同じ重量比で含有させても若干
耐食性が低下する傾向が認められ、また塗装後の表面の
凹凸が顕著になり、外観上好ましくない。従フてＺｎ−
Ｍｇ合金の平均粒径は１５μｍ以下、好ましくは５μｍ
以下がよい。

本発明の防錆塗料のバインダーとして用いる樹脂として
は、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂。

アクリル系樹脂、フェノキシ系樹脂、ポリエステル系樹
脂およびその偉一般の塗料のバインダーとして用いるも
のを使用することができる。また塗料のタイプとしては
エマルジョンタイプ、溶剤タイプのいずれでも良く、本
発明の効果を損なわない限り分散剤その他の添加剤を加
えることもできる。

本発明の防錆塗料は一般的には直接鋼板に塗布するが、
燐酸塩処理、クロメート処理等を施した鋼板に適用すれ
ばより優れた耐食性を有する塗装鋼板を得ることができ
る。またさらに本発明の防錆塗料を塗布した各種鋼板に
カチオン電着塗装または通常のスプレー塗装等の方法で
塗膜を形成してやると防食機能をさらに高めることがで
きる。

［実施例］ 実施例１ 冷延鋼板０．７　ｍｍｔをアルカリ脱脂して水洗乾燥し
、燐酸塩処理を施して燐酸塩皮膜を形成させた後、塗膜
成分がＺｎとエポキシ系樹脂またはＭｇ含有量の異なる
各種Ｚｎ−Ｍｇ合金粉末とエポキシ系樹脂となる様な塗
料を塗布し、各塗装鋼板を７０ｍｍＸ　１５０１１１Ｑ
＋に切断し、塗装を施していない裏面および切断面はテ
ープシールして、塩水噴露試験（５％ＮａＣ１溶液、３
５℃）によって鋼板の赤錆発生時間を調べた。結果を第
１表に示す。

第１表から明らかな様に、Ｍｇ含有量が５〜１５％の範
囲内にあるＺｎ−Ｍｇ合金粉末を含有する塗膜を形成さ
せた鋼板は耐食性が非常に優れており、特にＭｇ含有量
が１０％程度のＺｎ−Ｍｇ合金粉末を用いた場合は塩水
噴露試験を１０００時間行なった後でも素地鋼板からの
赤錆発生は認められなかフた。またＭｇを含有しない純
Ｚｎ粉末やＭｇを含有しても本発明で規制した範囲外の
Ｍｇ含有量のＺｎ−Ｍｇ合金粉末を用いたものでは耐食
性が不十分であることがわかる。

実施例２ 電気めっき法によりＺｎ系めっきを施した鋼板０．７　
ｍｍｔにクロメート処理を施してクロメート皮膜（クロ
ム含有量：５０ｍｇ／ｍ’）を形成させ、塗膜成分がＺ
ｎとウレタン系樹脂からなる塗料、またはＭｇ含有量の
異なる各種Ｚｎ−Ｍｇ合金粉末とウレタン系樹脂からな
る塗料を塗布して塗膜を形成した。このようにして得た
防錆塗装鋼板を塩水噴ｎから湿潤までを１サイクルとし
て以下に示す様な腐食試験を２００サイクル行なった。

塩水噴ｎ（３５℃ｘ４ｈｒ）−＊乾燥（６０℃×２ｈｒ
）−＊湿潤（５０℃ｘ２ｈｒ） さらに腐食試験後の試験片をクエン酸アンモニウム溶液
中で防錆した後、鋼板における侵食深さを測定した結果
を第２表に示す。尚試験片のサイズは７０ｍｍＸ　１５
０ｗｌ１１とし、非塗装面および切断面はテープシール
を行なって腐食試験を実施し、侵食深さは試験片におけ
る最も深い穴あき部を測第２表から明らかな様に、下地
のＺｎ系めっきの種類によって絶対的侵食深さに違いが
あるが、塗膜中のＺｎ−Ｍｇ合金粉末中におけるＭｇ含
有量が５〜１５％のものは鋼板の侵食深さが純Ｚｎ粉末
または５％未満及び１５％超のＺｎ−Ｍｇ合金粉末のも
のよりも小さくなっている。

［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されているので、本発明の防錆
塗料は高価な防錆顔料を配合しなくとも、鉄鋼材料に対
して優れた耐食性を付与することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＺｎ−Ｍｇ合金粉末中のＭｇ含有量と赤錆発生
時間の関係を示す図である。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｚｎ−（５〜１５重量％）Ｍｇ系合金粉末と有機系樹脂
   を含むことを特徴とする高耐食性防錆塗料。