JPH0242906B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明の背景として、粉末被覆用金属の製法に
ついて一般的説明を行う。これにより、従来の金
属の製法と本発明の方法との対比が可能となる。 粉末被覆により鋼材の窮極的な腐蝕防止を得る
ためには、多くの工程が必要とされることは当業
者の認めるところである。先ず、表面より全ての
汚れ、油、酸化生成物その他の異物を充分に落と
さねばならない。次に、粉末が付着することので
きる接合点を表面に設けねばならない。これらの
接合点は、通常製法操作の途中で或る種の結晶を
表面に付着させることによつて行われる。第三番
目として、被覆は官能性タイプのものでなければ
ならない。これは、装飾用の被覆とは異なり、通
常（0.010インチ（0.25mm）未満の厚さで被覆さ
れた場合に鋼材に耐腐食性を付与することのでき
る特殊の組成を有する。 粉末被覆の分野の専門家は、官能性被覆は軟鋼
若しくは“黒”鋼板に行うようにすゝめる。軟鋼
については、外来の表面処理法が開発されてい
る。これらの方法は、先ず鋼材の汚れを落とし、
次いでこれをリン酸亜鉛のような結晶性物質の極
薄層を沈着させる溶液ですゝぐことを特徴とす
る。この極薄層の目的は、表面を腐蝕に対し不動
態化すると共に官能性粉末の接合点を形成するこ
とである。亜鉛めつき鋼材は亜鉛被覆により得ら
れる優れた耐腐食性を有するにも拘らず、通常基
材としてすゝめられていない。これは、経験的に
官能性粉末が、適当に調製された軟鋼に比べて亜
鉛被覆材に対する接着性が悪いことによるものと
されていたからである。 このような誤つた結論に到達したのは、従前の
研究が亜鉛めつき鋼について行われ、軟鋼につい
ての表面処理法が開発され、次いで官能性粉末被
覆の接着が劣るとなると、亜鉛めつき鋼は基材と
して好ましくないとされたからである。 本発明に致つた研究の示すところによれば、亜
鉛被覆材に対する官能性粉末の接着性が適当に調
製された軟鋼に対する接着性と同等になるように
亜鉛表面を調製することが可能である。すなわ
ち、亜鉛めつき鋼を基材に用いることが可能とな
り、亜鉛被覆材の優れた耐腐食性の思恵を蒙ると
共に目的とする官能性粉末被覆―基材間の優れた
接着性を得ることができる。 軟鋼に比べて、亜鉛めつき鋼を用いる主な利点
は粉末被覆の物理的破損が起きる場合があること
である。これは、例えば、工業装置の輸送、組立
て、設置等においてよく起るものである。この場
合、耐腐食性は基材の材質のみによつて決まり、
亜鉛めつき鋼の亜鉛被覆材の方が軟鋼に用いられ
るような不動態化すゝぎ処理を用いて得られるも
のよりはるかに大きな耐腐食性を付与する。 本発明の更に背景として、以下にめつき金属の
有機粉末被覆に先立つて行われる前処理として現
在用いられている８段階又は８工程法について説
明を行う。その後で、本発明の改良４工程法につ
いて説明する。すなわち、８段階又は８工程法は
下記の如くである。 第１工程 第１工程はメツキ金属である亜鉛基材表面上に
存在するグリース、ごみ等の汚れを落とす工程で
ある。このようなグリース及び／又はゴミはPHが
亜鉛を浸さないように調整されているアルカリ性
洗滌液を用いて除去される。 第２工程 アルカリ性洗滌液を除去するために水すゝぎが
行われる。第１工程から持ち越されるアルカリ性
洗滌液のために、このすゝぎ液は弱アルルカリ性
となる。 第３工程 第２工程に続いて、表面上に残つている弱アル
カリ性液を除去するために第２の水すゝぎが行わ
れる。次の第４工程では、リン酸亜鉛溶液のため
に微妙な酸平衡が要求されるので、全てのアルカ
リ残渣を充分に除去することが重要である。アル
カリが基材上に残つていると、リン酸亜鉛溶液の
酸平衡に影響を及ぼす。 第４工程 この工程では、燐酸亜鉛溶液を基材上にスプレ
ーすることによつて基材不動態化処理が達成され
るが、これが８工程法の要となる。この酸性溶液
と亜鉛基材との反応により水に不溶性のリン酸亜
鉛結晶が表面に形成、沈着される。このリン酸亜
鉛水溶液は、約３のPHに保たれることが重要であ
り、さもないと粉末状の沈澱が基材上に析出す
る。この析出物は被覆物の接着力を著しく減少さ
せるので好ましくない。 このリン酸亜鉛結晶の目的は、基材の不動態化
処理を行い、よつて粉末被複物が機械的に接着す
る不規則な分子接合点を形成することにある。 第５工程 第５工程へ、過剰のリン酸亜鉛並びに基材表面
に存在する可能性のある水溶性塩（塩化物、硫酸
塩又は硝酸塩）を除去するために必要な水すゝぎ
である。これらの水溶性塩を表面から除去しなけ
れば、被覆物の接着力が低下する。 第６工程 第６工程はクロム酸のようなクロム化合物を用
いる酸性化すゝぎである。このようなすすぎの目
的は、第５工程の水すゝぎでは落ちないで残つて
いる溶解度の小さい塩を除去することである。こ
のクロム化合物は、更にバリアー被覆を沈着させ
て基材に耐腐食性を付加させるために用いられ
る。又、クロムはリン酸亜鉛結晶膜に存在する細
孔を充填することにより金属の不動態化を改良す
ると共に粉末被覆用分子接合点を増加させる。 第７工程 第７工程は異物の塩又は鉱物質の除去を目的と
した水すゝぎである。 第８工程 最終工程は、熱をかけてめつき金属を充分に乾
燥させる工程である。 更に又、従来技術のめつき金属前処理方法とし
ては、いわゆる６段階又は６工程法もある。この
方法は、それぞれ２回の水すゝぎ工程である第３
工程及び第７工程が省略された他は８工程法と同
様である。 本発明は、前処理方法、特にめつき金属
（galuanized metal）を有機粉末で被覆する前に
行われる４工程前処理方法を特徴とするものであ
る。この前処理方法は、鋼材の腐食防止を確実に
するための不動態化処理を必要としないめつき金
属を対象として特別に開発されたものである。 本発明の目的は、官能性有機粉末で被覆された
際に、従来の前処理方法で得られた被覆物の接着
力よりも優れた接着力を得ることのできる前処理
方法を提供することである。 本発明の他の一つの目的は、めつき金属の粉末
被覆方法において、鋼材上の金属亜鉛層を直接利
用して該金属の犠性的な腐食防止層とし、余り効
果のないリン酸亜鉛のすゝぎ液のような化学薬品
すゝぎ液等を用いることなく表面上に耐腐食層を
沈着させる方法を提供することである。 本発明の他の一つの目的は、従来の前処理方法
に比べて材料、時間及び労力の節減を得ることの
できる、めつき金属の粉末被覆に先立つて該金属
を前処理するための４工程法を提供することであ
る。 本発明の他の一つの目的は、クロム化合物を用
いることなく、従つて有害な廃棄物の問題のな
い、めつき金属の粉末被覆に先立つて該金属を前
処理する方法を提供することである。 本発明の更に別の目的は、金属表面上に析出す
るリン酸亜鉛が最少量（他の方法では相当量のリ
ン酸亜鉛が析出する）であり、粉末被覆物の接着
力が改良されるめつき金属の前処理方法を提供す
ることである。本発明において、めつき金属に対
する有機粉末被覆層の接着力は、金属上にリン酸
亜鉛が最少量しか存在しない場合には従来の前処
理方法によつて達成されたものに比べて優れてい
ることが見出された。すなわち、金属に直接に有
機粉末被覆を行うことによつて、リン酸亜鉛の表
面処理効果は必要とされない。 本発明の四工程法は下記の如くである。 第１工程 本発明の四工程前処理方法の第１工程は汚れ落
とし及びリン酸エツチングである。本工程では、
グリース及びごみが除去されると同時にめつき金
属をリン酸でエツチングすることにより基材表面
全体にランダムに分布した少量のリン酸亜鉛結晶
を形成する。 第２工程 第２工程は第１工程の過剰の洗滌、エツチング
液並びに基材上に存在する可能性のある塩類（塩
化物、硝酸塩、硫酸塩等）を除去するために行わ
れる水すゝぎである。第１工程から酸が持ち込ま
れるために、このすゝぎ液は弱酸性となる。 第３工程 第３工程は、第２工程の後に残つている弱酸、
塩、又は鉱物質残渣を完全に除去するために利用
される水すゝぎである。この工程は、水を加温す
ることにより時間を短縮し、設備を簡略化するこ
とができる。 第４工程 最終工程は、熱をかけることによりめつき金属
を完全に乾燥させる工程である。 以下に、上記各工程について、その実施方法の
詳細な説明を行う。 被覆用めつき金属の調製の第１工程は、きれい
で酸化物のない表面を得るための汚れ落とし及び
エツチングである。このために用いられる処理液
はリン酸、溶媒及び界面活性剤を含有する代表的
な生物分解性溶液（液状酸溶液）である。かゝる
溶液は、例えばオアカイト・プロダクト社（ニユ
ージヤージー州、バークレイハイツ）から、各種
配合のものが市販されている。その配合は、めつ
き金属から軟質グリース、工場のごみ、溶接フラ
ツクス、酸化物及びミルスケール等を除去するこ
とを目的としており、通常有機粉末被覆に先立つ
て金属の微細なエツチングを行う。この洗滌エツ
チング剤はリン酸を含有するので、リン酸と亜鉛
との発応によつて生ずる少量のリン酸亜鉛結晶が
金属基材表面上にランダムに分布している。具体
的には、この酸化合物の３〜20容量％の溶液を
110〜150〓の温度範囲で用いる。亜鉛の浸蝕を最
小限に抑えて洗滌を完全に行うために、正確な温
度及び濃度の調整を行わねばならない。処理液は
通常めつき金属全体を浸漬することのできる大き
さのバツトに入れて用いる。この処理液の最小浸
漬時間は1.5〜3.5分であるが、めつき金属がごみ
又は油でひごく汚れている場合或は金属業者によ
つて特別のすゝぎ液で処理されている場合には更
に長時間必要である。場合によつては、浸漬させ
る代りに、めつき金属に洗滌エツチング溶液をふ
りかけらればよいこともある。 第２工程は、第１工程からの過剰な斉滌剤、及
び基材表面上に存在する可能性のあるその他の
塩、例えば塩化物、硝酸塩、又は硫酸塩を除去す
るために必要な水すゝぎである。具体的には、水
道水が用いられるが、鉱物質の多い場合には、脱
オン水を用いる方が適当である。この工程で用い
られる水は第１工程で用いられる酸性洗剤がめつ
き金属表面に付着して残るために僅かにこれによ
つて汚染される。 第３工程も又水すゝぎ工程である。前記の如
く、この水すゝぎは第２工程の後で残つている稀
釈洗剤及び塩並びに鉱物質の全てを完全に除去す
るために必要とされる。 第４工程においては、処理めつき金属を有機粉
末被覆を施す前に乾燥させなければならない。こ
の乾燥は、通常前処理されてすゝぎの終つためつ
き金属を130゜−400〓の炉に約２〜10分間完全に
乾燥する迄挿入して行われる。好ましい条件とし
て、具体的には前処理されためつき金属を250〓
で約５分間炉に挿入すればよい。 上記４工程前処理法が完結短時間内に或は少く
とも他の酸化剤雰囲気に曝される結果として生ず
る酸化亜鉛が余りできないうちにめつき金属の粉
末被覆を行わねばならない。このことは、特に従
来の前処理法とは異なり、本発明においては不動
態化処理被覆が行われていないので重要である。
理想的には、めつき金属の乾燥直後に粉末被覆を
行うのがよい。しかしながら、実際には、設備の
制限及び配置、労力条件、移動の必要性等によ
り、乾燥（第４工程）とめつき金属の粉末被覆の
時間的ずれは約５分間乃至６時間の範囲にあり、
平均約10分間である。もつとも、６時間が上限と
して述べれたが、これは近似値にすぎない。この
ように決められたのは、乾燥（本発明の第４工
程）と粉末被覆の間が２日又は３日も置かれる
と、時間差が５分間乃至６時間の場合に比較して
被覆物の接着力が劣るということによるものであ
る。時間差の被覆接着力に及ぼす影響は、めつき
金属の曝される温度及び湿度（すなわち、建物内
部の貯蔵であるか外部であるか）によつて異る。 使用される被覆剤としては、有機粉末の代表的
なものが挙げられ、例えば、エポキシ、ポリエス
テル、アクリル又はポリエステルとエポキシの混
合物等がある。これらのうち本発明において極め
て好適に用いられるのは、エポキシ被覆粉末であ
り、各社の製品として得られる具体例を挙げると
pulualure Scotchkote 、Corvel 又はVedoc
等がある。これらの代表的エポキシ被覆粉末は
均一で、溶融混合された、100％固形分の金属用
のものである。 有機粉末被覆は通常は通常静電スプレーにより
行われるが、本発明の処理、すゝぎ及び乾燥され
ためつき金属をこの粉末の流動床に浸漬させて被
覆させることも可能である。静電スプレーで被覆
する場合には、粉末はこれを正に荷電する銃から
発射される。めつき金属は負に荷電しているの
で、粉末は引き寄せられて金属に接着する。被覆
の厚さは特に制限されないが、通常理想的な厚さ
としては0.004インンチ（0.1mm）±0.001インチ
（0.0254mm）である。これは、硬化させるために
炉に入れる前の、前処理、すゝぎ及び乾燥しため
つき金属に付着された状態での厚さの近似値であ
る。適当な硬化条件としては、粉末被覆された金
属を炉内で300゜−550〓の温度で約１〜20分間熱
処理すればよい。温度及び硬化時間は使用する有
機粉末の製造者から与えられる。 以上本発明の説明を好ましい実施態様について
行つたが、特許請求の範囲に規定される本発明の
趣旨及び範囲内において各種修正及び変更を行い
得る。 本発明の方法によつて製造された有機樹脂被膜
と従来の方法による有機樹脂被膜に対して５％塩
水噴霧試験、PH４並びにPH11浸漬試験を行なつ
た。その結果を表１に示す。この試験結果によれ
ば、本発明による被膜は従来の方法によるものと
なんら変りない耐久性を示した。従つて、本発明
は従来の方法よりも簡便でかつ安価に耐久性のあ
る有機被膜を提供することが出来るのである。

【表】 ａ：スクライブ部で若干ふくれが生じた。＜１／
16″直径。 Ａ：本発明の場合 Ｂ：従来技術の場合 １ 本発明の前処理；順にリン酸洗浄、水リン
ス、水リンス。 ２ 従来技術の前処理；順にアルカリ洗浄、水リ
ンス、コンデイシヨニングリンス（典型的にに
はチタニウム化合物を含有）、リン酸亜鉛被覆
処理、水リンス、クロム酸リンス。 ３ 試験サンプルは全てミル亜鉛メツキ鋼（mill
galvanized steel substrate）を使用した。 ４ すべてのサンプルは熱硬化性エポキシ粉末コ
ーテイングされていた。 ５ すべてのサンプルは試験前ににＸ字形にスク
ライブされた。 ６ 試験の経過に伴つて、Ｘスクライブの近傍の
エポキシコーテイングのめくれ及び／又はふく
れにより腐食抵抗性を判断した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 亜鉛めつき金属を、過剰量の結晶結合部位が
   亜鉛めつき金属に沈着しないように、３乃至20容
   量％の濃度でリン酸を含有する希酸溶液と接触さ
   せることにより亜鉛めつき金属を荒らすことなく
   酸腐食洗浄し、水洗し、再度水洗し、乾燥し、乾
   燥後６時間以内に有機樹脂粉末被覆を施し、次に
   温度を上昇させて該有機樹脂粉末を硬化させて均
   一な被覆を行なう工程を含む亜鉛めつき金属の被
   覆方法。 ２ 希酸溶液が更に界面活性剤を含有する溶液で
   ある特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３ 有機樹脂粉末被覆がエポキシ粉末被覆である
   特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ４ めつき金属が亜鉛である特許請求の範囲第１
   項に記載の方法。