JPH04103773A - 表面処理金属材料及びその製造方法 - 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 本発明は表面に化成処理を施して、その化成処理面上方
から低温プラズマ処理してなる表面処理金属材料に係わ
り、さらに詳しくは、優れた塗膜密着性、耐食性、プレ
ス加工性を有し、たとえば自動車、建築、家具、タンク
、家電製品など各種用途に好適な表面処理金属材料及び
その製造方法に関する。

従来の技術 現在、金属材料は、建築、家具、タンク、自２動車、家
電製品など、各種用途に用いられている。

その際金属材料は、通常その目的性応じて塗装され用い
られる。

たとえば、耐食性、成形加工性、スポット溶接性が要求
される自動車用鋼板として、鋼板に塗装前処理を施した
後、その上に有機薄膜を形成したものが提案されている
（特開平１−２０９１３３号）。

これには、成形加工及びスポット溶接による接合を施し
た状態で、そのまま使用されるものと、後塗装（電着、
中塗り、上塗り）を施したのち、使用されるものとがあ
る。

前者の場合、有機薄膜と塗装前処理である化成処理との
密着性が強固でなければならず、特に、湿潤、塩水噴霧
環境下での密着性低下（薄膜の剥１ｌｌＩ）が問題とな
る。

また、後者の場合、それに加えてさらに塗装上塗り性が
問題となる。

一方、下地塗膜表面を低温プラズマ処理したのち、この
下地塗膜表面上に上塗り塗膜を塗布形成する、層間密着
性を改善した多層塗膜形成法が開示されている（特開昭
Ｅｉ３−４４９８５号）。

ところが、この先行例では、その明細書に記載されてい
るように、低温プラズマ雰囲気の「ガス圧力は０，１〜
１０Ｔｏｒｒの範囲内であることが好ましく」、その理
由として、［ガス圧力が１０Ｔｏｒｒを超えると低温プ
ラズマ雰囲気が発生しに〈〈なり、また、発生したとし
ても不安定で高い処理効率を得ることはできない、ガス
圧力が０．１　Ｔａｒｔ未満では低温プラズマ雰ＷＪ気
によって発生する活性種の濃度が充分でないため、高い
処理効果が得られない傾向がある。」としている。

発明が解決しようとする課題 一般に、塗膜は、使用初期の（−次）密着性が良くても
、熱や水等の環境による影響を受けて、経時的には劣化
して剥離しやすい、従って、このような環境に影響され
る塗膜の「二次密着性」を評価するために、情態水浸漬
試験等が行なわれている。

しかしながら、低温プラズマ処理を前記先行例の特開昭
１３３−４４９６５号に開示されている０−１〜１０Ｔ
ｏｒｒの減圧下で行ったのち、塩水噴霧試験や沸凰水浸
漬試験を行うと、下塗り塗膜が化成処理層との界面から
剥れてしまうという問題があった。

本発明は、このような欠点を有しない低温プラズマ処理
方法並びに該処理を施した表面処理金属材料を提供する
ものである。

課題を解決するための手段 本発明は、 １、化成処理を施した金属材料の該化成処理面上方から
低温プラズマ処理を施してなる表面処理金属材料、 ２、化成処理を施した金属材料の該化成処理面上方から
、雰囲気ガスの圧力１０Ｔｏｒｒ以下で、低温プラズマ
処理を施すことを特徴とする表面処理金属材料の製造方
法、 ３、化成処理を施した金属材料の該化成処理面上方から
、雰囲気ガスの圧力０．００１〜０．Ｉ　Ｔｏｒｒ、放
電電力１０〇−以上で、低温プラズマ処理を施すことを
特徴とする表面処理金属材料の製造方法、である。

作用 以下、本発明の詳細な説明する。

本発明の表面処理金属材料すなわちプレコート金属材料
の基材となる金属材料として特に制約はないが、冷間あ
るいは熱間で圧延された鋼材、これらの上にめっきを施
した鋼板、例えば、亜鉛めっき鋼板、亜鉛合金めっき鋼
板、鉛めっき鋼板、鉛合金めっき鋼板、アルミニウムめ
っき鋼板、アルミニウム合金めっき鋼板、ニッケルめっ
き鋼板、すずめつき鋼板、クロムめっき鋼板等、さらに
、ステンレス鋼材、アルミニウム又はアルミニウム合金
材料、チタン又はチタン合金材料などが用いられる。

しかし、後で述べるように、プラズマ処理による影響部
は、これら金属材料に被覆された皮膜のごく表層部に限
定されるため、これらのどの金属材料であっても、本発
明の効果には変わりない。

まず、これらの金属材料の上に、化成処理を施す、この
化成処理は、金属板の耐食性及び塗膜の密着性を向上さ
せるために行われるもので、例えば、りん酸亜鉛処理、
りん酸鉄処理、クロメート処理、複合酸化皮膜処理、重
金属置換処理、あるいはシランカップリング処理等があ
る。

こうして、化成処理を施した面に、その上方から低温プ
ラズマ処理を施す、プラズマ処理方法としては１例えば
、第１図に示したようなプラズマ処理装置を用い、不活
性ガス雰囲気とする場合には、例えばアルゴン（Ａｒ）
　、窒素（Ｎ２）　、ヘリウム（Ｈｅ）などから選ばれ
たちの１種、あるいはこれらのうちの２種以上の混合ガ
スをペルジャー内に満たす。

又、酸素分子含有ガス雰囲気とする場合は、酸素（０２
）　、酸素と窒素との混合ガス、酸素とヘリウムとの混
合ガスなどから選ばれる。

さらに、雰囲気としてアクリル酸（ＡＡ）、メチルメタ
アクリレート（ＨＭＡ）　、　ヒドロキシエチルアクリ
レート（ＨＥＡ）　、　　ヒドロキシエチルメタアクリ
レート（ＯＥＭＡ）などのアクリル酸系の七ツマ−を用
いることもできる。

しかしながら、以上述べたような雰囲気ガスの種類には
関係なく、プラズマ発生に伴って紫外線が発生し、これ
により、化成処理層のご〈表層が改質されて、密着性が
向上する。

このとき、雰囲気ガスの圧力は１０Ｔｏｒｒ以下、好ま
しくは（Ｐｏｏｌ〜０．１　Ｔｏｒｒであり、この条件
でプラズマ処理することによって、良好な耐塩水密着性
あるいは耐沸騰水密着性すなわち二次密着性を付与する
ことができる。又塗膜の耐汚染性も向上する。

しかしながら、ガス圧力が０．Ｉ　Ｔａｒｔ以下では、
一般に、低温プラズマ雰囲気によって発生する活性種の
濃度が充分でないため、高い処理効果は得られない、そ
こで、１００１１１以上の高い電力をかけることにより
、この活性種の濃度は低くても、効率よく、安定したプ
ラズマを発生させることができ、処理効果の表われる時
間も、たとえば１０秒以内とすることが可能となる。

逆に、短時間で処理しようとして、Ｑ、Ｉ　Ｔｏｒｒ超
だと、ガスの濃度が高すぎ、効率よくプラズマが発生し
ない。

さらに、低圧で、高電力を付与して処理する方が、表面
は活性化されるので、密着性が良くなり、特に、二次密
着性で、優れた性能を示す。

本発明品の製造、あるいは本発明の方法に用いられるプ
ラズマ処理装置としては、例えば高真空度の内部電極型
、誘導型、マイクロ波（２４５０ＭＨｚ）直接型などの
放電方式のものが挙げられ、いずれの方式によっても構
わない、第１図はその一例で、化成処理を施した金属材
料表面へプラズマ処理するための内部電極型装置の断面
図を示す、ここで、■は電極板、２はガラス型ペルジャ
ー、３は処理する化成処理後の金属材料、４は絶縁体、
５は金属台、６は金属ベース、７はニードルバルブ、８
は真空系、９はマツチングネットワーク、１０は真空ポ
ンプ、１１は高周波電源である。

本発明の表面処理金属材料を製造するには、化成処理被
膜を表層部に有する金属材料を処理装置の中に、例えば
第１図の３の位置に設置し、内部の圧力が少なくとも０
．１　Ｔｏｒｒ未満、できれば０．００１　丁ｏｒｒ以
下になるまで排気し、その後、ガスを導入して所定の圧
力０．００１〜０．１　Ｔｏｒｒの雰囲気になるよう調
整する。

そして、高周波（１０３〜１０”Ｈｚ程度）電源により
、適当な放電電力（１００〜４０咋程度）を電極に印加
して、低温プラズマ処理を行うと、その後に塗装処理を
施すことによって、−次密着性はもちろん、二次密着性
も著しく向上した塗膜を有するプレコート金属材料が得
られる。

このプラズマ処理によって改質されるのは、化成処理層
の表層部であり、基材には影響を与えないので、基材は
前述したもののいずれであっても同様の効果が得られる
。

なお、本発明の低温プラズマ処理を行なった金属材料は
、通常下塗り塗装、上塗り塗装などを施して使用される
。

金属材料上に下塗樹脂を塗装する方法としては、ロール
コーチインク、カーテンフローコーティング、スプレー
、浸漬、静電塗装などがあるが、特に限定するものでは
ない。

下塗塗料としては、ポリエステル系、アクリル系、エポ
キシ系、ビニル系、アルキッド系、ウレタン系、フッ素
系、シリコン系、ポリエーテルスルフォン系、メラミン
系など通常使用される塗料が適用可能であるが、これら
に限定するものではない。

又、上塗塗料としては、下塗塗料と同様の樹脂を同様の
方法で塗装できると共に、樹脂フィルムをラミネートす
る方法もある。この場合に使用されるフィルムとして、
ポリエステル、塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピ
レン、フッ素系などを適用可能であるが、これらに限定
されるものではない、また、下塗塗料と樹脂フィルムと
の間にフィルム接着剤を使用することもあるが、この接
着剤も上塗塗膜に含まれる。

実施例 厚さ０．８ｍｍの電気亜鉛めっき鋼板に、りん酸亜鉛処
理（パルポンド３１１３、日本パー力ライジング社製）
を施したもの（皮膜重量で３ｇ／璽２）を、第１図に示
したプラズマ処理装置によって低温プラズマ処理を行っ
た。

処理条件を第１表〜第６表に示したが、共通の条件とし
て周波数は１３．５８ＭＨｚ、電源出力は３００ｗ、処
理時間は５秒とした。

下塗塗料を施した後、硬化させ、密着性テストを行った
。密着性は、初期（−次）は基盤目試験によって行い、
沸騰水２時間浸漬後（二次）は。

７１脂押出しの基盤目エリクセン試験によって行った。

評価は、テープ剥離を行い、１００目マスのうち、残っ
ているマス目により、全部残っていれば０．５０以下で
あれば×で表した。

その結果、ガス圧力が０．Ｉ　Ｔａｒｔを超えたものに
ついては、沸騰水密着性が悪い、又、同様に、電音出力
の低いものも沸騰水密着性が良くない。

発明の効果 本発明は、化成処理を施した金属材料において、その処
理層表面を低温プラズマ処理してなるもの着びにその方
法であり、得られた表面処理金属材料は、密着性が著し
く向上している。特に０．００１〜０．１　Ｔｏｒｒｃ
７）範囲で高出力（電力）の処理を実施することにより
、少ないガス消費量かつ短時間で処理効果を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、化成処理した金属材料表面をプラズマ処理す
るための内部電極型装置の断面説明図である。 １・−・電極板、２１１−・ガラス型ペルジャー３・Φ
−被処理物、４・・・絶縁体、５・・・金属台、６・・
φ金属ベース、７−＠・ニードルバルブ、８−ゆ・真空
系、９１１・・マツチングネットワーク、１０・・・真
空ポンプ、１１１１・・高周波電源。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．化成処理を施した金属材料の該化成処理面上方から
   低温プラズマ処理を施してなる表面処理金属材料。
2. ２．化成処理を施した金属材料の該化成処理面上方から
   、雰囲気ガスの圧力１０Ｔｏｒｒ以下で、低温プラズマ
   処理を施すことを特徴とする表面処理金属材料の製造方
   法。
3. ３．化成処理を施した金属材料の該化成処理面上方から
   、雰囲気ガスの圧力０．００１〜０．１Ｔｏｒｒ、放電
   電力１００Ｗ以上で、低温プラズマ処理を施すことを特
   徴とする表面処理金属材料の製造方法。