JPH0360351B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、800℃程度に加熱された場合でも高
度の防食性を有する高耐熱性防食顔料に関する。 工期短縮、省力化の目的で新造船、大型の橋
梁、タンク等はブロツク建造方式という方法が採
用されている。この建造方式は鋼板をシヨツトブ
ラストしてミルケール、赤錆を除去した後、シヨ
ツププライマーと称する一時防錆塗料が塗装され
る。この後、電子罫書によつて設計図を原寸に拡
大して鋼板に焼き付け、溶断、曲げ、溶接等の工
程を経てブロツクが組み立てられる。この後ブロ
ツクには更にブロツク塗装と称する塗装がなされ
るが、シヨツププライマーの目的は、このブロツ
ク塗装されるまでの１〜３ケ月間、鋼板の発錆を
防止することにある。シヨツププライマーの性能
として防食性にすぐれていることはもちろんであ
るが、溶断、溶接、ひずみ取りのための焼き戻し
等による塗膜性能の熱劣化が小さいことが重要で
ある。シヨツププライマーとしてはウオツシユプ
ライマー、ジンクリツチプライマー、ノンジンク
プライマーが市販されているが、防食性、耐熱性
等に優れる無機ジンクリツチプライマーの需要が
急増しシヨツププライマーの主流となつている。 無機ジンクリツチプライマーは、アルカリシリ
ケート又はアルキルシリケートをバインダーとし
て亜鉛粉末を高濃度に含有させた塗料であり、亜
鉛粉末の犠牲陽極作用により高度の防食性を有
し、バインダーの耐熱性により優れた特性を示す
ものである。しかしながら現行の無機ジンクリツ
チプライマーでも溶断、溶接、ひずみ取り等によ
る塗膜性能の熱劣化が解決されたわけではなく、
溶断、溶接部の塗膜焼損、ひずみ取り部の熱劣
化、塗膜はがれ等の問題が依然として存在し、こ
れらの部分では著しい発錆をみる。 亜鉛は鉄に対する高度の犠牲陽極作用により鉄
の発錆を防止するが、融点が低く、揮発しやすい
ため溶断、溶接、ひずみ取り等の工程で高熱を受
けた場合、安易に蒸気（ヒユーム）となつて揮散
する。また急激な加熱による塗膜の割れ、はがれ
を生じることが多い。このようにして亜鉛粉末が
消失した部分はもはや防食効果が消失するととも
に、発生する亜鉛ヒユームは有毒であるため作業
上特別の注意を払わなければならない。 これらの問題を解決する方法として次に示すよ
うな技術が開示されているが、それぞれ一長一短
があり高度の防食性と耐熱性を有する防食顔料の
開発が待ち望まれていた。 特公昭47−27765には５％以下のZnを含有する
アルミニウム合金粉末を使用する技術が開示され
ているが、このアルミニウム合金粉末は犠牲陽極
作用が乏しく実用化されていない。 “Tests on the Effects of Indium for High
Performance Aluminum Anodes”、Mat・
Prot.、Dec.1966、P.45〜50にはAl−５％ Zn−
00.2％ In等の合金が開示されており、また、
“腐食科学と、防食技術”、コロナ社、昭和44年２
月28日発行のp.439にはInなどを少量添加したAl
−Zn合金が開示されているが、これらのアルミ
ニウム合金も顔料として使用した場合犠牲陽極作
用が乏しく実用化されていない。 特開昭47−51090には１〜50％のAlを含有する
Zn合金粉末を使用する技術が開示されている。
この合金粉末は十分な犠牲陽極効果を有している
が、前述の耐熱性の改善が十分ではなく実用化に
至つていない。 アルミニウムに亜鉛を50重量％以上添加すると
鉄に対する犠牲陽極効果が認められるようになる
が、これはアルミウムの不動態被膜の形成を抑制
するか、又は酸化被膜が導電性を有するようにな
るためと推定される。しかし乍ら、この亜鉛を50
重量％以上含有するアルミニウム合金を高温に加
熱した場合、亜鉛の揮散が激しいため、加熱され
た部分の防食性が著しく低下する。また、溶断、
溶接、ひずみ取り等の工程では、急激な加熱を受
けるため塗膜の割れ、はがれが多数発生する。 本発明者は、従来の防食顔料のこのような問題
点を解決すべく鋭意研究の結果、亜鉛−アルミニ
ウム合金に適当量のケイ素を添加することによつ
て、高度の防食性と700℃程度の耐熱性を有する
アルミニウム合金粉末顔料が得られることを既に
知見している（特願昭58−168935）が、さらに高
度の防食性と耐熱性を得る目的で第４の有効成分
元素を種々検討した結果、第４成分としてはイン
ジウムまたは及びスズの微量含有が効果的である
ことを知見したものである。 本発明の防食顔料は、亜鉛20〜50重量％、ケイ
素８〜25重量％、且つインジウム0.01〜0.2重量
％または及びスズ0.01〜2.0重量％を含有し、残
部がアルミニウム及び不可避的不純物よりなり、
800℃程度に加熱された場合でも高度の防食性を
有する。 本発明の防食顔料は下記の方法によつて製造す
ることができる： (1) アルミニウム合金熔湯を空気又は不活性ガス
等で噴霧粉化する方法； (2) アルミニウム合金熔湯を冷却した回転円板や
ドラム上に滴下して粉末を得る方法； (3) アルミニウム合金のリボン、箔等をシユレツ
トデイングによつて粉化する方法； (4) (1)〜(3)の方法で製造されたアルミニウム合金
粉末を更にボールミル、アトライターミル、振
動ミル等を用いて機械的粉砕を行いフレーク状
粉末とする方法。 本発明の防食顔料は如何なる形状でも良く、球
状、粒状、涙滴状、フレーク状及びこれらの混合
物等を適宜選択することができる。粒度について
は0.5〜1000μ、好ましくは１〜100μであればよ
い。 機械的粉砕は不活性ガス雰囲気中又はミネラル
スピリツト等の溶剤の共存下、ボールミル、振動
ミル、アトライターミル等で行う事が出来る。 粉砕に当つて使用する粉砕助剤は高級脂肪酸、
脂肪族アルコール、高級脂肪族アミン等が使用さ
れ得るが、塩酸硬化型アルキルシリケート塗料用
としては塗膜硬度を高めるため高級脂肪族アミン
を使用するのが望ましい。この理由は顔料表面に
吸着した脂肪族アミンが塩酸によつて容易に脱着
し、アルキルシリケートと顔料との密着性を高じ
るためと推定される。 高級脂肪族アミンとしては、カプリルアミン、
ラウリルアミン、ミリスチルアミン、ステアリル
アミン、オレイルアミン、ジラウリルアミン、ジ
ステアリルアミン、ジメチルオクチルアミン、ジ
メチルラウリルアミン、ジメチルミリスチルアミ
ン、ジメチルパルミチルアミン、ジメチルステリ
アリルアミン、トリカプリルアミン、メチルジス
テアリルアミン、メチルジラウリルアミン等が例
示され、これらを単独もしくは混合物にして使用
する。 ミネラルスピリツト等の溶剤の共存下湿式粉砕
した場合、粉砕後振動スクリーン等で粗粒子を除
去した後、固液分離を行い金属分85〜90％程度の
フイルターケーキとした後ミキサーで必要によつ
ては添加剤を添加し不揮発分等の調整を行い、適
度の金属分含有量の顔料組成物を製造し得る。 また不活性ガス雰囲気中での乾式粉砕の場合、
不活性ガス雰囲気中で分級、捕集されたフレーク
状粉末をそのままか必要によつてはブレンダーで
混合した乾粉として製品化する事が出来る。 ミキシング、ブレンド工程で、フレーク状粉末
に44μ以下程度の球状又は涙滴状粉末を加えて製
品とすることもできる。この場合、球状、涙滴
状、フレーク状粉末のいずれの場合も粒度は63μ
以下のものが望ましい。 本発明のアルミニウム合金顔料用のバインダー
としては、従来一般的に使用されているエポキ
シ、アルキツド、シリコーン樹脂等の種々のバイ
ンダーを使用し得るが、本顔料の特性を最大に引
き出すバインダーとしては、耐熱性に優れたアル
カリシリケート系バインダー、アルキルシリケー
ト系バインダー及びアルキルチタネート系バイン
ダー等が望ましい。 塗料中の顔料濃度は、顔料容積濃度で20〜50％
好ましくは20〜40％である。 塗装はエアスプレー、エアレススプレー、刷毛
塗り等のいずれも使用可能であり、目的に応じて
使い分けし得る。 次に、本発明の原理について言及する。 防食顔料が犠牲陽極効果を有するためには、顔
料と鋼板の電気的接触がなされている事及び顔料
が鉄に対して十分卑な電極電位を有することが必
須条件である。 因みに、亜鉛と軟鋼の電極電位は0.1N甘汞電
極に対して亜鉛は−1.10V、軟鋼は−0.58Vであ
る。一方、アルミニウムは−0.85Vである。電極
電位だけからみればアルミニウムでも鉄に対して
十分な犠牲陽極効果が期待し得るが、現実的には
アルミニウム粉末の鉄に対する犠牲陽極効果は全
く認められない。この理由は、アルミニウム粉末
の新生面にはすぐに不導電性の不動態被膜が形成
されるためである。 ケイ素の電極電位は0.1甘汞電極に対して−
0.26Vであり、鉄より貴な金属であり、これ自体
全く犠牲陽極効果は期待できないが、ケイ素を８
〜25重量％好ましくは12〜20重量％添加すること
によつて、アルミニウム合金粉末中の亜鉛含含量
が20〜50重量％好ましくは30〜40重量％で高度の
犠牲陽極効果が得られ、更にインジウム0.01〜
0.2重量％または及びスズ0.01〜2.0重量％添加し
たアルミニウム合金粉末は800℃程度の高温に加
熱されても高度の防食性を保持する。 ケイ素添加による犠牲陽極効果の向上の機構は
定かではないが、酸化皮膜が高度の導電性を持つ
ためか又はアルミニウム不動態皮膜形成が抑制さ
れるためと推定される。 インジウムやスズを添加する事によつて合金粉
末の耐熱性が向上する理由も定かではないが、こ
れらの金属は融点が著しく低いが沸点が高いため
に合金粉末の表面に被膜が形成されて、合金粉末
の酸化又は亜鉛の揮散が抑制されるためと推定さ
れる。 以下に本発明の実施例を示す。 実施例 後記表の実施例、比較例に示す合金組成の金属
粉末を空気アトマイズ法によつて製造した。これ
らの金属粉を350meshのスクリーンで篩い、
350meshスクリーンを通過した粒度44μ以下の金
属粉を使用して塗料を作成した。比較例１は亜鉛
末３号（三井金属工業株式会社製）を用いた。ま
た実施例12、13及び比較例５は空気アトマイズ法
によつて金属粉を製造した後100meshスクリーン
を通過した金属粉をミネラルスピリツトの共存下
ラウリルアミンを粉砕助剤としボールミルによつ
て粉砕し次いで250meshスクリーンを通過した粒
度63μ以下の金属粉を使用した。 塗料用ワニスは下記のような組成で調整した。 エチルシリケート40（多摩化学工業株式会社製）
50重量％ ５％塩酸水 １ イソプロピルアルコール 43.2 純 水 5.8 計 100 塗料の顔料容積濃度は全て40％になるように調
整した。亜鉛の比重が7.13であるのに対して、本
発明のアルミニウム合金の比重は約３〜５程度で
あるため合金組成から比重を計算し顔料容積濃度
が一定になるように重量添加量を調整した。 試験片はサイズ70×150×2.3mmのサンドブラス
ト加工鋼板に試料塗料を刷毛塗りしたものを用い
た。 塗膜を室温乾燥させ、塗装後４日経時した後下
記試験に供した。 塩水噴霧試験はJIS−K5400の記載の方法によ
り実施し、300時間後のスクラツチ部の発錆状態
および塗膜全面の発錆状態を目視により、全く赤
錆の認められない塗膜を◎、スクラツチ部に若干
発錆の認められるものを○、または全面に著しく
発錆したものを×の三段階に判定した。この塩水
噴霧試験を下記耐熱性試験の前後に行なつた。 耐熱試験は２時間で室温から800℃まで昇温さ
せ、800℃で30分間保持後、室温まで徐冷した試
験片について、塗膜剥離の有無を調べ、塗膜のは
がれがないものを○、２cmФ以上のはがれの認め
られるものを×の二段階に判定した。また、前記
試験片を耐熱試験後の塩水噴霧試験に供した。 表に示した結果から明らかなように、亜鉛を20
重量％以上含有するアルミニウム合金にケイ素を
８重量％以上含有させると、防食性が著しく向上
する事がわかる。また更にインジウムまたはスズ
を0.01重量％以上添加するとこれらの合金粉末を
使用した塗膜は800℃程度に加熱されても、高度
の防食性を有している事がわかる。 ケイ素の含有量が25重量％よりも多くなるとか
えつて防食性が低下してくるが、この理由は電極
電位が鉄に対して貴なケイ素が増すことにより合
金自体の電極電位が、鉄の電極電位に近づき、犠
牲陽極効果が失われるものと推定される。 インジウムの添加量は0.01重量％未満では耐熱
性の改善効果が不十分であり、0.20重量％を超え
た量を添加しても著しい改善効果が認められなか
つた。 スズの添加量は、0.01重量％未満では耐熱性の
改善効果が不十分であり、2.0重量％を越えた量
を添加した場合防食性が低下する傾向が認められ
た。 亜鉛の含有量は多くなる程防食性が良好になる
が、亜鉛の含有量が50重量％を超えるようになる
と耐熱性が著しく低下し、要求される性能を満足
できなくなる。この理由は亜鉛含有量が大きくな
るにつれて、加熱時の亜鉛の揮散が激しくなり、
顔料粒子の著しい体積減少を引き起すためと推定
される。 本発明のアルミニウム合金顔料はシヨツププラ
イマーとしての用途の他に、煙道、加熱炉等に塗
装される耐熱塗料用顔料としてもすぐれた性能を
有する。 従来耐熱塗料には、被塗物の高温空気酸化を防
止する目的でアルミニウム顔料が使用されていた
が、犠牲陽極効果を有しないため、雨水のかかる
部分での防食性が不十分であつたが本発明のアル
ミニウム合金顔料を使用した耐熱塗料は、高温空
気酸化の防止とともに屋外での防食性も優れてい
る事がわかつた。

【表】

【表】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 亜鉛20〜50重量％、ケイ素８〜25重量％、且
   つインジウム0.01〜0.2重量％または及びスズ0.01
   〜2.0重量％を含有し、残部がアルミニウム及び
   不可避的不純物よりなる高耐熱性アルミニウム合
   金防食顔料。