JPH04293789A - 非毒性、無機、耐食性コーティングで鋼をコーティングする方法 - Google Patents
非毒性、無機、耐食性コーティングで鋼をコーティングする方法Info
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- JPH04293789A JPH04293789A JP3341100A JP34110091A JPH04293789A JP H04293789 A JPH04293789 A JP H04293789A JP 3341100 A JP3341100 A JP 3341100A JP 34110091 A JP34110091 A JP 34110091A JP H04293789 A JPH04293789 A JP H04293789A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、非毒性で、比較的不溶
性の無機、耐食性のコーティングでスチールシートを保
護する方法に関するものである。さらに詳しくは、本発
明は、水性シラン含有溶液で処理されたシリケートコー
ティングシートである、水性アルカリ性水ガラス溶液か
ら調製されたシリケートコーティングを有するスチール
シートに関するものである。
性の無機、耐食性のコーティングでスチールシートを保
護する方法に関するものである。さらに詳しくは、本発
明は、水性シラン含有溶液で処理されたシリケートコー
ティングシートである、水性アルカリ性水ガラス溶液か
ら調製されたシリケートコーティングを有するスチール
シートに関するものである。
【０００２】
【従来の技術および課題】ターン、すなわち錫を含む鉛
および鉛合金でコーティングしたスチールシートは、鋼
基体の赤錆が長い間の問題である。この錆は、ピンホー
ルやコーティングされていない部分に生じるコーティン
グ金属の基体の濡れ性の悪さに起因する。また、赤錆は
、ターンコーティング金属に含まれている微細な鉄粒子
が原因ともなっている。無機コーティング、例えばホス
フェート、クロメート、ボレート、シリケート、ベンゾ
エートまたはカーボネートのアルカリ塩、亜硫酸亜鉛、
硝酸亜鉛、フッ化ナトリウム、および硫酸、りん酸、塩
酸、ホウ酸、炭酸、イミノ二酢酸、ニトリロ三酢酸を含
む様々な酸性溶液で、ピンホールをシールすることによ
り、この腐食を最少化するための、非常に多くの提案が
ある。他の提案としては、ピンホールをシールするため
に、エポキシ、フェノール、ポリエステル、フタル酸、
フッ素およびシリコーンを含む有機コーティングを適用
する等がある。一般的に、これらのコーティングは、満
足なものではない。なぜならば、これらは、単に腐食防
御のみに制限され、比較的可溶でありおよび／または毒
性廃棄物質を処置しなければならない問題を生じる。そ
の他としては、ターン金属でシートをめっきする前に、
スチールシート上に薄ニッケルコーティングを電気めっ
きすることが提案されている。このニッケル−ターン複
合体コーティングは、ピンホールの出現を減少させたが
、ターン金属に含まれる微細鉄粒子の腐食によってもた
らされる赤錆を減少させるものではない。
および鉛合金でコーティングしたスチールシートは、鋼
基体の赤錆が長い間の問題である。この錆は、ピンホー
ルやコーティングされていない部分に生じるコーティン
グ金属の基体の濡れ性の悪さに起因する。また、赤錆は
、ターンコーティング金属に含まれている微細な鉄粒子
が原因ともなっている。無機コーティング、例えばホス
フェート、クロメート、ボレート、シリケート、ベンゾ
エートまたはカーボネートのアルカリ塩、亜硫酸亜鉛、
硝酸亜鉛、フッ化ナトリウム、および硫酸、りん酸、塩
酸、ホウ酸、炭酸、イミノ二酢酸、ニトリロ三酢酸を含
む様々な酸性溶液で、ピンホールをシールすることによ
り、この腐食を最少化するための、非常に多くの提案が
ある。他の提案としては、ピンホールをシールするため
に、エポキシ、フェノール、ポリエステル、フタル酸、
フッ素およびシリコーンを含む有機コーティングを適用
する等がある。一般的に、これらのコーティングは、満
足なものではない。なぜならば、これらは、単に腐食防
御のみに制限され、比較的可溶でありおよび／または毒
性廃棄物質を処置しなければならない問題を生じる。そ
の他としては、ターン金属でシートをめっきする前に、
スチールシート上に薄ニッケルコーティングを電気めっ
きすることが提案されている。このニッケル−ターン複
合体コーティングは、ピンホールの出現を減少させたが
、ターン金属に含まれる微細鉄粒子の腐食によってもた
らされる赤錆を減少させるものではない。
【０００３】ホスフェート加工コーティングは、ペイン
トされたスチールシートの腐食作用を改善するために、
自動車用の鋼に幅広く用いられている。ペイントされた
鋼の腐食過程は、通常、ペイント−金属基体境界面での
高いｐＨ状態がある。ホスフェートコーティングは、ア
ルカリ性環境において安定ではないので、ホスフェート
化鋼は、そのアルカリ性に対する安定性を改善するため
に、クロムまたはクロムイオンを含む溶液で洗浄される
。しかしながら、最近の研究では、この改善はあまり大
きくはないことが指摘されている。クロム化ホスフェー
ト化スチールシートのドライペイントの接着性は良好で
あるが、ウエットペイントの接着性はよくない。ペイン
ト−ホスフェート境界面の接着は、水または他の腐食種
が存在するとき、弱いものである。クロメートコーティ
ングは、赤錆を最少化することにより冷間圧延の鋼の耐
食性を改善する、および白錆を最少化することにより亜
鉛めっき鋼板の耐食性を改善するために用いられてきた
。不運にも、六価クロムは、発ガン性がある。その毒性
のために、クロメートイオンを含む洗浄液は、工業的な
使用にとって望ましくない。シランを含む有機重合体を
用いて、およびシランおよびシリケートを含む無機コー
ティングを用いて、冷間圧延または亜鉛めっきしたスチ
ールシートの耐食性および接着性を改善することが従来
提案されている。さらに、２つのステップのプロセスを
用いてホスフェート化冷間圧延または亜鉛めっきしたス
チールシートの耐食性およびペイント接着性を改善する
ことが提案されている。この２つのステップのプロセス
は、アルカリ性水ガラス溶液においてシートを洗浄して
シリケートコーティングを形成し、続いて水性シラン含
有溶液においてシリケートコーティングしたシートを洗
浄することを包含する。まず、室温に維持され且つｐＨ
１２の０．００５Ｍの水ガラス溶液において３０分間こ
のシートを洗浄する。風乾した後、シリケートでコーテ
ィングしたシートを、０．５容量％のシラン溶液におい
て５分間洗浄した。このシラン溶液は、酢酸を含む水性
溶液において、γ−アミノプロピルトリ（メ）エトキシ
（ＡＰＳ）またはγ−グリシドキシプロピルトリメトキ
シ（ＧＰＳ）シランのいずれかに溶解することにより調
製される。シランで処理したシリケートコーティングは
、冷間圧延および亜鉛めっきされた鋼上のホスフェート
コーティングのアルカリ耐性を改善し、ホスフェート結
晶とペイントプライマーとの間の接着性を改善し、且つ
ペイントした鋼の耐食性を改善した。それにもかかわら
ず、この提案されたプロセスは、過剰な浸漬時間のため
に工業的な利用が制限されている。シリケートコーティ
ングおよびシラン処理を適用するために、３０分間を超
過する浸漬時間を組み合わせることは、コスト競争であ
る迅速な加工を要求するスチールシートには、望ましく
ないものである。先の研究者の努力により証明されたよ
うに、費用がかからずに処分することができる環境に安
全なコーティング溶液を用いて形成されるスチールシー
トに関して、低コスト、非毒性、比較的不溶性、耐食性
のコーティングを開発することが、長い間模索されてき
た要求である。さらに、ターンでコーティングしたスチ
ールシートの腐食を防ぐための非毒性のコーティングが
求められている。さらに、腐食を防ぎ且つ冷間圧延また
は亜鉛めっきしたペイントしたスチールシートのペイン
トの接着性を改善するための非毒性のコーティングも求
められている。
トされたスチールシートの腐食作用を改善するために、
自動車用の鋼に幅広く用いられている。ペイントされた
鋼の腐食過程は、通常、ペイント−金属基体境界面での
高いｐＨ状態がある。ホスフェートコーティングは、ア
ルカリ性環境において安定ではないので、ホスフェート
化鋼は、そのアルカリ性に対する安定性を改善するため
に、クロムまたはクロムイオンを含む溶液で洗浄される
。しかしながら、最近の研究では、この改善はあまり大
きくはないことが指摘されている。クロム化ホスフェー
ト化スチールシートのドライペイントの接着性は良好で
あるが、ウエットペイントの接着性はよくない。ペイン
ト−ホスフェート境界面の接着は、水または他の腐食種
が存在するとき、弱いものである。クロメートコーティ
ングは、赤錆を最少化することにより冷間圧延の鋼の耐
食性を改善する、および白錆を最少化することにより亜
鉛めっき鋼板の耐食性を改善するために用いられてきた
。不運にも、六価クロムは、発ガン性がある。その毒性
のために、クロメートイオンを含む洗浄液は、工業的な
使用にとって望ましくない。シランを含む有機重合体を
用いて、およびシランおよびシリケートを含む無機コー
ティングを用いて、冷間圧延または亜鉛めっきしたスチ
ールシートの耐食性および接着性を改善することが従来
提案されている。さらに、２つのステップのプロセスを
用いてホスフェート化冷間圧延または亜鉛めっきしたス
チールシートの耐食性およびペイント接着性を改善する
ことが提案されている。この２つのステップのプロセス
は、アルカリ性水ガラス溶液においてシートを洗浄して
シリケートコーティングを形成し、続いて水性シラン含
有溶液においてシリケートコーティングしたシートを洗
浄することを包含する。まず、室温に維持され且つｐＨ
１２の０．００５Ｍの水ガラス溶液において３０分間こ
のシートを洗浄する。風乾した後、シリケートでコーテ
ィングしたシートを、０．５容量％のシラン溶液におい
て５分間洗浄した。このシラン溶液は、酢酸を含む水性
溶液において、γ−アミノプロピルトリ（メ）エトキシ
（ＡＰＳ）またはγ−グリシドキシプロピルトリメトキ
シ（ＧＰＳ）シランのいずれかに溶解することにより調
製される。シランで処理したシリケートコーティングは
、冷間圧延および亜鉛めっきされた鋼上のホスフェート
コーティングのアルカリ耐性を改善し、ホスフェート結
晶とペイントプライマーとの間の接着性を改善し、且つ
ペイントした鋼の耐食性を改善した。それにもかかわら
ず、この提案されたプロセスは、過剰な浸漬時間のため
に工業的な利用が制限されている。シリケートコーティ
ングおよびシラン処理を適用するために、３０分間を超
過する浸漬時間を組み合わせることは、コスト競争であ
る迅速な加工を要求するスチールシートには、望ましく
ないものである。先の研究者の努力により証明されたよ
うに、費用がかからずに処分することができる環境に安
全なコーティング溶液を用いて形成されるスチールシー
トに関して、低コスト、非毒性、比較的不溶性、耐食性
のコーティングを開発することが、長い間模索されてき
た要求である。さらに、ターンでコーティングしたスチ
ールシートの腐食を防ぐための非毒性のコーティングが
求められている。さらに、腐食を防ぎ且つ冷間圧延また
は亜鉛めっきしたペイントしたスチールシートのペイン
トの接着性を改善するための非毒性のコーティングも求
められている。
【０００４】本発明は、非毒性、比較的不溶性、耐食性
のコーティングを有するスチールシートに関するもので
ある。コーティング方法は、上昇した温度を有するアル
カリ性水性溶液において短時間シートを洗浄し（アルカ
リ溶液は、シリケートおよび金属塩を有する）、シート
を乾燥してシリケートコーティングを形成させ、このシ
リケートコーティングしたシートをシランを含む他の水
性溶液において処理することを包含する。本発明の主要
な目的は、コーティング溶液を用いることなく、また毒
性物質を含む廃棄材料を生成することない非毒性の耐食
性コーティングを提供することである。さらに本発明の
目的は、高速加工ラインを用いて、スチールシート上に
非毒性の耐食性コーティングを形成する方法を包含する
。別の目的としては、比較的不溶性の非毒性の耐食性コ
ーティングを形成することを包含し、ペイントしたスチ
ールシートの改善された接着性を提供することである。
のコーティングを有するスチールシートに関するもので
ある。コーティング方法は、上昇した温度を有するアル
カリ性水性溶液において短時間シートを洗浄し（アルカ
リ溶液は、シリケートおよび金属塩を有する）、シート
を乾燥してシリケートコーティングを形成させ、このシ
リケートコーティングしたシートをシランを含む他の水
性溶液において処理することを包含する。本発明の主要
な目的は、コーティング溶液を用いることなく、また毒
性物質を含む廃棄材料を生成することない非毒性の耐食
性コーティングを提供することである。さらに本発明の
目的は、高速加工ラインを用いて、スチールシート上に
非毒性の耐食性コーティングを形成する方法を包含する
。別の目的としては、比較的不溶性の非毒性の耐食性コ
ーティングを形成することを包含し、ペイントしたスチ
ールシートの改善された接着性を提供することである。
【０００５】本発明の特徴は、コーティング時間を減少
させるために、上昇した温度を有するアルカリ性水性溶
液においてスチールシートを洗浄し（アルカリ溶液は、
シリケートおよび金属塩を含む）、シートを乾燥してシ
リケートコーティングを形成させ、この乾燥したシート
を別のシランを含む水性溶液において洗浄することを包
含する。本発明の他の特徴は、アルカリ溶液の上昇した
温度が２５〜６０℃であることを包含する。本発明の他
の特徴は、アルカリ溶液が少なくともｐＨ１０であり且
つ温度が少なくとも約４５℃であるとき、少なくとも約
３０秒間アルカリ溶液においてシートを洗浄することを
包含する。本発明の他の特徴は、シリケートおよび金属
塩のそれぞれの濃度が少なくとも０．００５Ｍの濃度を
有するアルカリ性溶液を含むことである。本発明の他の
特徴は、少なくとも１．０容量％のシランを含むシラン
溶液で、少なくとも約１０秒間シートを洗浄することを
包含する。本発明の他の特徴は、組み合わせたアルカリ
性およびシラン溶液との洗浄時間が、約９０秒間未満で
あることを包含する。本発明の他の特徴は、少なくとも
約２ｎｍの厚さをもつシリケートコーティングを包含す
る。本発明の他の特徴は、スチールシートのベース金属
が、シリケートコーティングの前に、亜鉛または亜鉛合
金コーティングおよびホスフェートコーティングで連続
的にコーティングされていることを包含する。本発明の
他の特徴は、鉛、鉛合金、ニッケルまたはニッケル合金
を熱浸漬または電気めっきした金属コーティングの１層
以上の層でコーティングされたスチールシートを提供し
、酸性溶液でシートを洗浄してその表面を活性化し、コ
ーティング時間を減少させるために上昇した温度を有す
るアルカリ性水性溶液においてシートを洗浄し（アルカ
リ溶液はシリケートおよび金属塩を含む）、シートを乾
燥してシリケートコーティングを形成させ、シランを含
む他の水性溶液において、この乾燥させたシートを洗浄
することを包含する。本発明の他の特徴は、複合体コー
ティングを有するスチールシートを包含し、このコーテ
ィングは、１層以上の内側金属層および外側シリケート
層を含み、金属層は、熱浸漬または電気めっきした鉛、
鉛合金、ニッケルおよびニッケル合金であり、シリケー
ト層はシランの表面フィルムを含み、シリケート層は、
少なくとも約２ｎｍの厚さを有することにより、スチー
ルシートの錆を最少化するものである。
させるために、上昇した温度を有するアルカリ性水性溶
液においてスチールシートを洗浄し（アルカリ溶液は、
シリケートおよび金属塩を含む）、シートを乾燥してシ
リケートコーティングを形成させ、この乾燥したシート
を別のシランを含む水性溶液において洗浄することを包
含する。本発明の他の特徴は、アルカリ溶液の上昇した
温度が２５〜６０℃であることを包含する。本発明の他
の特徴は、アルカリ溶液が少なくともｐＨ１０であり且
つ温度が少なくとも約４５℃であるとき、少なくとも約
３０秒間アルカリ溶液においてシートを洗浄することを
包含する。本発明の他の特徴は、シリケートおよび金属
塩のそれぞれの濃度が少なくとも０．００５Ｍの濃度を
有するアルカリ性溶液を含むことである。本発明の他の
特徴は、少なくとも１．０容量％のシランを含むシラン
溶液で、少なくとも約１０秒間シートを洗浄することを
包含する。本発明の他の特徴は、組み合わせたアルカリ
性およびシラン溶液との洗浄時間が、約９０秒間未満で
あることを包含する。本発明の他の特徴は、少なくとも
約２ｎｍの厚さをもつシリケートコーティングを包含す
る。本発明の他の特徴は、スチールシートのベース金属
が、シリケートコーティングの前に、亜鉛または亜鉛合
金コーティングおよびホスフェートコーティングで連続
的にコーティングされていることを包含する。本発明の
他の特徴は、鉛、鉛合金、ニッケルまたはニッケル合金
を熱浸漬または電気めっきした金属コーティングの１層
以上の層でコーティングされたスチールシートを提供し
、酸性溶液でシートを洗浄してその表面を活性化し、コ
ーティング時間を減少させるために上昇した温度を有す
るアルカリ性水性溶液においてシートを洗浄し（アルカ
リ溶液はシリケートおよび金属塩を含む）、シートを乾
燥してシリケートコーティングを形成させ、シランを含
む他の水性溶液において、この乾燥させたシートを洗浄
することを包含する。本発明の他の特徴は、複合体コー
ティングを有するスチールシートを包含し、このコーテ
ィングは、１層以上の内側金属層および外側シリケート
層を含み、金属層は、熱浸漬または電気めっきした鉛、
鉛合金、ニッケルおよびニッケル合金であり、シリケー
ト層はシランの表面フィルムを含み、シリケート層は、
少なくとも約２ｎｍの厚さを有することにより、スチー
ルシートの錆を最少化するものである。
【０００６】本発明の有利さは、環境的に危険な廃棄物
質を処置する必要がなく、様々なスチールシートの表面
に適用可能な耐食性コーティングおよび改善されたペイ
ントの接着性を包含する。
質を処置する必要がなく、様々なスチールシートの表面
に適用可能な耐食性コーティングおよび改善されたペイ
ントの接着性を包含する。
【０００７】図１は、塩溶液における亜鉛の電気化学的
電位を測定したときの、本発明のシラン処理シリケート
コーティングで保護したホスフェート処理電気亜鉛めっ
き鋼の腐食挙動を示すものである。
電位を測定したときの、本発明のシラン処理シリケート
コーティングで保護したホスフェート処理電気亜鉛めっ
き鋼の腐食挙動を示すものである。
【０００８】シラン含有溶液で処理したシリケートコー
ティングを有するホスフェートコーティングした鋼を形
成することは公知である。本発明者らは、様々な鋼の基
体への工業的な適用において、アルカリ性水ガラス溶液
を上昇した温度で維持することにより、コーティング時
間を劇的に減少させ且つ耐食性を提供するシラン処理シ
リケートコーティングを見いだした。上昇した温度とは
一般的に、少なくとも２５℃、好ましくは少なくとも４
５℃、最適には６０℃の温度を包含することが理解され
る。本発明の耐食性シリケートコーティングは、熱間圧
延および酸洗いスチールシート、冷間圧延スチールシー
トおよび熱浸漬または電気めっきした金属コーティング
スチールシートに適用することができる。金属コーティ
ングは、鉛、鉛合金、ニッケル、ニッケル合金、亜鉛、
亜鉛合金等の１層以上を含むことができる。シートとは
、連続的なストリップまたは箔、および定尺物を包含す
ることを意味する。本発明はパウダーで静電的にペイン
トされる、あるいは液体でカソード的（ｃａｔｈｏｄｉ
ｃａｌｌｙ）に電気コーティングされる、冷間圧延およ
び亜鉛めっきしたスチールシートにとくに利用される。 これらのペイントしたスチールシートは、シリケートコ
ーティングの前に基体に適用されるホスフェート加工コ
ーティングを含むことができる。シリケート／シランコ
ーティングは、腐食に対する防御、およびペイントとホ
スフェートとの間の接着性の強度を改善する。もしシー
トが、鉛、鉛合金またはニッケル−ターンの金属ターン
コーティングでコーティングされるならば、金属コーテ
ィングしたシートは、まず酸性溶液において洗浄し、コ
ーティングされていない部分、すなわちピンホール、シ
ートの表面部分を活性化し、金属コーティングに含まれ
るすべての鉄粒子を溶解する。シリケート／シランコー
ティングは、鋼を表面処理し、且つピンホールをシール
することにより腐食性に対する防御を改善する。
ティングを有するホスフェートコーティングした鋼を形
成することは公知である。本発明者らは、様々な鋼の基
体への工業的な適用において、アルカリ性水ガラス溶液
を上昇した温度で維持することにより、コーティング時
間を劇的に減少させ且つ耐食性を提供するシラン処理シ
リケートコーティングを見いだした。上昇した温度とは
一般的に、少なくとも２５℃、好ましくは少なくとも４
５℃、最適には６０℃の温度を包含することが理解され
る。本発明の耐食性シリケートコーティングは、熱間圧
延および酸洗いスチールシート、冷間圧延スチールシー
トおよび熱浸漬または電気めっきした金属コーティング
スチールシートに適用することができる。金属コーティ
ングは、鉛、鉛合金、ニッケル、ニッケル合金、亜鉛、
亜鉛合金等の１層以上を含むことができる。シートとは
、連続的なストリップまたは箔、および定尺物を包含す
ることを意味する。本発明はパウダーで静電的にペイン
トされる、あるいは液体でカソード的（ｃａｔｈｏｄｉ
ｃａｌｌｙ）に電気コーティングされる、冷間圧延およ
び亜鉛めっきしたスチールシートにとくに利用される。 これらのペイントしたスチールシートは、シリケートコ
ーティングの前に基体に適用されるホスフェート加工コ
ーティングを含むことができる。シリケート／シランコ
ーティングは、腐食に対する防御、およびペイントとホ
スフェートとの間の接着性の強度を改善する。もしシー
トが、鉛、鉛合金またはニッケル−ターンの金属ターン
コーティングでコーティングされるならば、金属コーテ
ィングしたシートは、まず酸性溶液において洗浄し、コ
ーティングされていない部分、すなわちピンホール、シ
ートの表面部分を活性化し、金属コーティングに含まれ
るすべての鉄粒子を溶解する。シリケート／シランコー
ティングは、鋼を表面処理し、且つピンホールをシール
することにより腐食性に対する防御を改善する。
【０００９】本発明の重要な見地は、長期間の耐食性を
提供する十分に厚い非毒性の不溶性のコーティングが迅
速に形成され得るということである。１２０秒を超える
コーティング時間は、一般的に工業的な適用に適さない
。本発明者らは、少なくとも２ｎｍ、好ましくは少なく
とも１０ｎｍの厚さを有する耐食性のシリケートコーテ
ィングは、水ガラスの温度が好ましくは約４５℃に上昇
したとき、３０秒間という少ない時間において形成され
得ることを見いだした。６０℃を超える温度は、コーテ
ィング時間を明らかに減少させない。ホスフェートコー
ティングのシートに関して、水ガラスの温度は、アルカ
リ性水ガラス溶液において洗浄するときホスフェート結
晶が溶解されないようにするためには、６０℃を超える
べきではない。雰囲気温度（２２℃）またはそれ未満で
、反応割合は減少するので、コーティングに必要な時間
が１２０秒間を大幅に超えてしまう。好ましくは、水ガ
ラス溶液において、およびシラン溶液においてスチール
シートの組み合わされた洗浄時間が、９０秒間を超えな
いものがよい。
提供する十分に厚い非毒性の不溶性のコーティングが迅
速に形成され得るということである。１２０秒を超える
コーティング時間は、一般的に工業的な適用に適さない
。本発明者らは、少なくとも２ｎｍ、好ましくは少なく
とも１０ｎｍの厚さを有する耐食性のシリケートコーテ
ィングは、水ガラスの温度が好ましくは約４５℃に上昇
したとき、３０秒間という少ない時間において形成され
得ることを見いだした。６０℃を超える温度は、コーテ
ィング時間を明らかに減少させない。ホスフェートコー
ティングのシートに関して、水ガラスの温度は、アルカ
リ性水ガラス溶液において洗浄するときホスフェート結
晶が溶解されないようにするためには、６０℃を超える
べきではない。雰囲気温度（２２℃）またはそれ未満で
、反応割合は減少するので、コーティングに必要な時間
が１２０秒間を大幅に超えてしまう。好ましくは、水ガ
ラス溶液において、およびシラン溶液においてスチール
シートの組み合わされた洗浄時間が、９０秒間を超えな
いものがよい。
【００１０】温度に加えて、シリケートコーティングを
形成するための反応速度は、水ガラス溶液のアルカリ度
の関数である。約１０未満のｐＨでは、反応速度は非常
に遅いので、とくに水ガラスの温度が雰囲気に近付くと
き、合理的な時間において最少のコーティング厚を形成
することはできないであろう。約１２を超えるｐＨで、
反応速度は、明らかに増加しない。ホスフェートコーテ
ィングされたシートに関して、水ガラスのｐＨは、ホス
フェート結晶の溶解を防ぐためには１２を超えるべきで
はない。ｐＨは、Ｈ３ＰＯ４を用いて減少させることが
でき、あるいはＮａＯＨまたはＫＯＨを用いて増加させ
ることができる。コーティングプロセスの他の重要なパ
ラメーターは、水ガラス溶液中のシリケートの濃度であ
る。耐食性のための十分な厚さを形成させるために、シ
リケートの最小濃度は、約０．００５Ｍであり、できれ
ば０．０５Ｍ未満である。水ガラスにおける、より高い
濃度は、腐食性およびペイント接着性が改善されず、且
つコストが高くなる。他の必要条件は、水ガラスが金属
塩を含むことである。スチールシート上に形成させた後
、シリケートコーティングは、続く加工時に溶解される
べきではなく、またコーティングされたシートがおかれ
る耐食環境により溶解されるべきではない。金属塩の機
能は、比較的不溶性のシリケートコーティングを形成す
るためのものである。本発明者らは、Ｂａ（ＮＯ３）２
、Ｃａ（ＮＯ３）２またはＳｒ（ＮＯ３）２のアルカリ
土類金属塩のすべてが、この目的に好適であることを見
いだした。金属塩は、溶解したシリケートと、正比例的
に反応するので、塩の濃度は溶解したシリケートの濃度
と少なくとも同量である。従って、金属塩の適当な濃度
は０．００５Ｍ〜０．０５Ｍである。シランがシリケー
トコーティングの外側表面上に吸着されさえすれば、シ
ラン溶液に関しての特別の浸漬時間、温度またはｐＨは
ない。ペイントされるスチールシートに関して、シラン
は、シリケートコーティング上に吸着され、ペイントと
シリケートとの間に主要な接着を提供する。ペイントさ
れていないスチールシートに関して、シランはシリケー
トを安定化させる（すなわちアルカリ性環境において反
応性が乏しい）。使用可能なシランは、γ−グリシドキ
シプロピルトリメトキシ（ＧＰＳ）、γ−アミノプロピ
ルトリメ（エ）トキシ（ＡＰＳ）、γ−メタクリロキシ
プロピルトリメトキシ（ＭＰＳ）およびＮ−［２−（ビ
ニルベンジルアミノ）エチル］−３−アミノプロピルト
リメトキシ（ＢＰＳ）シランを含む。以下の実施例にお
いて討論されたものを除き、これらのシランのすべてが
使用可能であるが、ＡＰＳとＢＰＳとが好ましい。他の
シランも本発明に用いることが理解できるであろう。シ
リケートコーティング上に連続的なフィルムを形成する
ための洗浄剤として用いるものは、シランが酸性として
０．５〜５容量％の濃度において水性溶液に溶解されて
いるものである。シラン濃度は少なくとも約０．５容量
％にするべきである。なぜならば、この濃度未満でのフ
ィルムの厚さは十分なものではないからである。シラン
フィルムの厚さは、約１〜１０ｎｍ、好ましくは約５ｎ
ｍとするべきである。約１ｎｍのシランの厚さは、シリ
ケートコーティングに対して、正確なシールおよび／ま
たは緊密な接着のペイントが必要である。約５容量％を
超えるシラン濃度は、シリケートとの湿潤性が消失し、
コストが増加し、１０ｎｍを超えるシランの厚さを生じ
させるため、望ましくない。このようなシランの厚さは
、もろいために望ましくない。
形成するための反応速度は、水ガラス溶液のアルカリ度
の関数である。約１０未満のｐＨでは、反応速度は非常
に遅いので、とくに水ガラスの温度が雰囲気に近付くと
き、合理的な時間において最少のコーティング厚を形成
することはできないであろう。約１２を超えるｐＨで、
反応速度は、明らかに増加しない。ホスフェートコーテ
ィングされたシートに関して、水ガラスのｐＨは、ホス
フェート結晶の溶解を防ぐためには１２を超えるべきで
はない。ｐＨは、Ｈ３ＰＯ４を用いて減少させることが
でき、あるいはＮａＯＨまたはＫＯＨを用いて増加させ
ることができる。コーティングプロセスの他の重要なパ
ラメーターは、水ガラス溶液中のシリケートの濃度であ
る。耐食性のための十分な厚さを形成させるために、シ
リケートの最小濃度は、約０．００５Ｍであり、できれ
ば０．０５Ｍ未満である。水ガラスにおける、より高い
濃度は、腐食性およびペイント接着性が改善されず、且
つコストが高くなる。他の必要条件は、水ガラスが金属
塩を含むことである。スチールシート上に形成させた後
、シリケートコーティングは、続く加工時に溶解される
べきではなく、またコーティングされたシートがおかれ
る耐食環境により溶解されるべきではない。金属塩の機
能は、比較的不溶性のシリケートコーティングを形成す
るためのものである。本発明者らは、Ｂａ（ＮＯ３）２
、Ｃａ（ＮＯ３）２またはＳｒ（ＮＯ３）２のアルカリ
土類金属塩のすべてが、この目的に好適であることを見
いだした。金属塩は、溶解したシリケートと、正比例的
に反応するので、塩の濃度は溶解したシリケートの濃度
と少なくとも同量である。従って、金属塩の適当な濃度
は０．００５Ｍ〜０．０５Ｍである。シランがシリケー
トコーティングの外側表面上に吸着されさえすれば、シ
ラン溶液に関しての特別の浸漬時間、温度またはｐＨは
ない。ペイントされるスチールシートに関して、シラン
は、シリケートコーティング上に吸着され、ペイントと
シリケートとの間に主要な接着を提供する。ペイントさ
れていないスチールシートに関して、シランはシリケー
トを安定化させる（すなわちアルカリ性環境において反
応性が乏しい）。使用可能なシランは、γ−グリシドキ
シプロピルトリメトキシ（ＧＰＳ）、γ−アミノプロピ
ルトリメ（エ）トキシ（ＡＰＳ）、γ−メタクリロキシ
プロピルトリメトキシ（ＭＰＳ）およびＮ−［２−（ビ
ニルベンジルアミノ）エチル］−３−アミノプロピルト
リメトキシ（ＢＰＳ）シランを含む。以下の実施例にお
いて討論されたものを除き、これらのシランのすべてが
使用可能であるが、ＡＰＳとＢＰＳとが好ましい。他の
シランも本発明に用いることが理解できるであろう。シ
リケートコーティング上に連続的なフィルムを形成する
ための洗浄剤として用いるものは、シランが酸性として
０．５〜５容量％の濃度において水性溶液に溶解されて
いるものである。シラン濃度は少なくとも約０．５容量
％にするべきである。なぜならば、この濃度未満でのフ
ィルムの厚さは十分なものではないからである。シラン
フィルムの厚さは、約１〜１０ｎｍ、好ましくは約５ｎ
ｍとするべきである。約１ｎｍのシランの厚さは、シリ
ケートコーティングに対して、正確なシールおよび／ま
たは緊密な接着のペイントが必要である。約５容量％を
超えるシラン濃度は、シリケートとの湿潤性が消失し、
コストが増加し、１０ｎｍを超えるシランの厚さを生じ
させるため、望ましくない。このようなシランの厚さは
、もろいために望ましくない。
【００１１】
【実施例】以下、本発明を実施例によってさらに詳細に
説明する。 実施例 １ 低炭素圧伸鋼ストリップの両側上を純粋亜鉛の７０ｇ／
ｍ２で電気めっきし、続いて従来の亜鉛ホスフェート加
工コーティングを含む浴を通過させた。水ガラス溶液は
、０．００５Ｍのシリケート、０．００５ＭのＣａ（Ｎ
Ｏ３）２を有するように調製され、ｐＨはＮａＯＨを用
いて１２に調整され、６０℃の上昇した温度に加熱され
た。ホスフェート処理電気亜鉛めっき鋼の試験パネルを
、ストリップに切り取り、クロム酸処理を行わずに水ガ
ラス溶液においた。水ガラスに約３０秒おいた後、試験
パネルを取り出し、２０℃の空気で５分間乾燥し、続い
てＭＰＳ、ＧＰＳ、ＡＰＳおよびＢＰＳの別の１容量％
水性シラン溶液において、２０秒間洗浄した。純粋シラ
ンを２０℃で酢酸を用いて加水分解し、水で１容量％に
希釈した。次に、シラン処理したシリケートコーティン
グパネルをプライマーを用いてカソード的にコーティン
グし、１７１℃で３０分間硬化させ、続いて標準的な自
動車のベースコート／クリアコートペイントシステムで
コーティングした。すべてのペイント厚は、約１００μ
ｍであった。ペイントしたパネルをけがき、標準ＧＭ（
ジェネラルモーターズ（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｍｏｔｏｒｓ
）社）剥げ腐食試験（ｓｃａｂ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ
ｔｅｓｔ）に４週間かけた。シランでシールしたシリケ
ートコーティングを有するホスフェート処理亜鉛めっき
鋼の腐食およびペイントの接着性の結果を、表１に要約
する。
説明する。 実施例 １ 低炭素圧伸鋼ストリップの両側上を純粋亜鉛の７０ｇ／
ｍ２で電気めっきし、続いて従来の亜鉛ホスフェート加
工コーティングを含む浴を通過させた。水ガラス溶液は
、０．００５Ｍのシリケート、０．００５ＭのＣａ（Ｎ
Ｏ３）２を有するように調製され、ｐＨはＮａＯＨを用
いて１２に調整され、６０℃の上昇した温度に加熱され
た。ホスフェート処理電気亜鉛めっき鋼の試験パネルを
、ストリップに切り取り、クロム酸処理を行わずに水ガ
ラス溶液においた。水ガラスに約３０秒おいた後、試験
パネルを取り出し、２０℃の空気で５分間乾燥し、続い
てＭＰＳ、ＧＰＳ、ＡＰＳおよびＢＰＳの別の１容量％
水性シラン溶液において、２０秒間洗浄した。純粋シラ
ンを２０℃で酢酸を用いて加水分解し、水で１容量％に
希釈した。次に、シラン処理したシリケートコーティン
グパネルをプライマーを用いてカソード的にコーティン
グし、１７１℃で３０分間硬化させ、続いて標準的な自
動車のベースコート／クリアコートペイントシステムで
コーティングした。すべてのペイント厚は、約１００μ
ｍであった。ペイントしたパネルをけがき、標準ＧＭ（
ジェネラルモーターズ（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｍｏｔｏｒｓ
）社）剥げ腐食試験（ｓｃａｂ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ
ｔｅｓｔ）に４週間かけた。シランでシールしたシリケ
ートコーティングを有するホスフェート処理亜鉛めっき
鋼の腐食およびペイントの接着性の結果を、表１に要約
する。
【００１２】
【表１】
【００１３】＊ＮＭＰＲＴは、ペイントを除去するため
に膨潤溶媒としてＮ−メチルピロリドンを用いて基体に
対するペイント接着性を測定したものである。この試験
は、本出願人が発表したプロシーディングス・オブ・プ
レトリート（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆＰＲＥＴＲ
ＥＡＴ）’９０、自動車スチールシートの耐食性に対す
る予備処理の効果の研究（Ａ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｌｏ
ｏｋ ａｔ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｒｅａｔ
ｍｅｎｔ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉ
ｓｔａｎｃｅ ｏｆ ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ｓｈｅｅ
ｔ ｓｔｅｅｌｓ）、５−１〜５−２６頁、シンシナチ
、オハイオ、１１月６〜８日、１９９０年に記載されて
いる。ここに参照として引用する。 ＊＊Ｐｈｏｓは、標準的な亜鉛ホスフェート加工コーテ
ィングである。
に膨潤溶媒としてＮ−メチルピロリドンを用いて基体に
対するペイント接着性を測定したものである。この試験
は、本出願人が発表したプロシーディングス・オブ・プ
レトリート（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆＰＲＥＴＲ
ＥＡＴ）’９０、自動車スチールシートの耐食性に対す
る予備処理の効果の研究（Ａ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｌｏ
ｏｋ ａｔ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｒｅａｔ
ｍｅｎｔ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉ
ｓｔａｎｃｅ ｏｆ ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ｓｈｅｅ
ｔ ｓｔｅｅｌｓ）、５−１〜５−２６頁、シンシナチ
、オハイオ、１１月６〜８日、１９９０年に記載されて
いる。ここに参照として引用する。 ＊＊Ｐｈｏｓは、標準的な亜鉛ホスフェート加工コーテ
ィングである。
【００１４】シリケートでコーティングされ且つＭＰＳ
、ＧＰＳ、ＡＰＳおよびＢＰＳシランで処理されたホス
フェート処理電気亜鉛めっき鋼は、剥げ試験により測定
されたとき、それぞれ３．０ｍｍ、２．０ｍｍ、１．６
ｍｍおよび１．５ｍｍのペイントの平均剥離であった。 これは、Ｐｈｏｓ＋クロメート処理の亜鉛めっき鋼の場
合の２．０ｍｍのペイント平均剥離と比較して、非常の
好ましいものである。Ｐｈｏｓ＋クロメート試料は、六
価クロムを含む酸性溶液において洗浄されたホスフェー
ト処理電気亜鉛めっき鋼のためのものである。これは、
耐食性を高めるためにペイントするよりも前に、ホスフ
ェート処理電気亜鉛めっき鋼に適用される洗浄であるこ
とがよく知られている。２．０ｍｍのペイント平均剥離
は、クロメート処理の鋼の典型的なものであり、この試
験で適当な腐食性であると考えられている３ｍｍよりも
少ない剥離である。さらに比較するために、あらかじめ
ホスフェートで処理されていない電気亜鉛めっき鋼を、
ＢＰＳシラン処理シリケートコーティングでコーティン
グした。シリケートでコーティングした後、１５０℃の
温度で１５分間、鋼を硬化した。続いてこの鋼を、水で
洗浄し、乾燥し、ＢＰＳシランで処理し、ペイントした
。このシリケート硬化試料は、剥げ試験において乏しい
結果を示し、平均剥離は７．０ｍｍであった。さらに比
較するために、さらに２つの電気亜鉛めっき鋼を試験し
た。１つめの試料は、シリケートコーティングを受け入
れたが、ペイントする前にシランフィルムを適用しなか
った。他の１つは、ペイント処理の前に何も受け入れな
かった。これらの後者の２つの試料はいずれもホスフェ
ート処理しなかった。これらの試料は、さらに、剥げ試
験で乏しい結果であり、ペイント平均剥離は、それぞれ
６．６ｍｍおよび３．９ｍｍであった。この試験の結果
は、シリケートコーティングでコーティングし且つシラ
ンでシールしたホスフェート処理亜鉛めっきスチールシ
ートが、従来のクロム酸処理のものと同様に良好なペイ
ント腐食性に対する防御を提供することが明らかに示さ
れている。本発明者らは、雰囲気よりもかなり高くなる
ようにシリケート溶液の温度を増加させることにより、
処理時間が劇的に減少され得ることを見いだした。例え
ば、４０℃に処理温度を増加させることは、約１分にそ
の時間を減少させる。さらに処理温度を５５〜６０℃に
増加させると、２０〜３０秒にその時間が減少する。表
１に示した最後の試料に続き、シラン処理の重要性がさ
らに示された。十分なフィルムの厚さをもつシランでシ
ールされなければ、シリケートコーティングは、良好な
ペイント腐食防御を提供することはない。シラン処理試
料およびＰｈｏｓ＋クロメート試料は、内部試験（例え
ばＮＭＰＲＴ）を用いてペイント接着性が評価された。 この試験は、シランコーティングでコーティングされ且
つシランでシールされたホスフェート処理亜鉛めっきシ
ートが、良好なペイント接着性（≧５）を提供し、これ
は従来のクロメート処理（４）と同様の結果である。Ｇ
ＰＳおよびＢＰＳシランで処理した鋼は、クロメート処
理鋼よりも良好なペイント接着性（≧６０）を有してい
た。図１は、表１のＢＰＳシラン処理シリケート（Ｐｈ
ｏｓ＋シリケート＋ＢＰＳ）でコーティングしたホスフ
ェート処理電気亜鉛めっき鋼の腐食性挙動を、グラフ的
に示したものである。電気化学的電位は、３．５重量％
のＮａＣｌを含む通気溶液中に試料をおいた後、時間の
関数として測定した。未処理の電気亜鉛めっき鋼（ＥＧ
）の下段の曲線は、約−１．１０ボルトの電位を有して
いた。六価クロムを含む酸性溶液において洗浄したホス
フェート処理電気亜鉛めっき鋼（ＥＧ＋Ｐｈｏｓ）の中
段の曲線は、約−１．０８ボルトの電位であった。シリ
ケート／シランで処理したホスフェート処理電気亜鉛め
っき鋼（ＥＧ＋Ｐｈｏｓ＋ＳＳＬ）の上段の曲線は、約
−０．９６ボルトの電位を有していた。シリケート／シ
ランコーティングは、鋼の電位に接近して電位を増加さ
せるので、予備処理を行っていない、あるいはホスフェ
ート処理クロメート処理を行ったものよりも、亜鉛コー
ティングがより遅く腐食することを明らかに示した。さ
らに実施例により、本発明によって、ターンコーティン
グした鋼の赤錆が最少化されることを示す。
、ＧＰＳ、ＡＰＳおよびＢＰＳシランで処理されたホス
フェート処理電気亜鉛めっき鋼は、剥げ試験により測定
されたとき、それぞれ３．０ｍｍ、２．０ｍｍ、１．６
ｍｍおよび１．５ｍｍのペイントの平均剥離であった。 これは、Ｐｈｏｓ＋クロメート処理の亜鉛めっき鋼の場
合の２．０ｍｍのペイント平均剥離と比較して、非常の
好ましいものである。Ｐｈｏｓ＋クロメート試料は、六
価クロムを含む酸性溶液において洗浄されたホスフェー
ト処理電気亜鉛めっき鋼のためのものである。これは、
耐食性を高めるためにペイントするよりも前に、ホスフ
ェート処理電気亜鉛めっき鋼に適用される洗浄であるこ
とがよく知られている。２．０ｍｍのペイント平均剥離
は、クロメート処理の鋼の典型的なものであり、この試
験で適当な腐食性であると考えられている３ｍｍよりも
少ない剥離である。さらに比較するために、あらかじめ
ホスフェートで処理されていない電気亜鉛めっき鋼を、
ＢＰＳシラン処理シリケートコーティングでコーティン
グした。シリケートでコーティングした後、１５０℃の
温度で１５分間、鋼を硬化した。続いてこの鋼を、水で
洗浄し、乾燥し、ＢＰＳシランで処理し、ペイントした
。このシリケート硬化試料は、剥げ試験において乏しい
結果を示し、平均剥離は７．０ｍｍであった。さらに比
較するために、さらに２つの電気亜鉛めっき鋼を試験し
た。１つめの試料は、シリケートコーティングを受け入
れたが、ペイントする前にシランフィルムを適用しなか
った。他の１つは、ペイント処理の前に何も受け入れな
かった。これらの後者の２つの試料はいずれもホスフェ
ート処理しなかった。これらの試料は、さらに、剥げ試
験で乏しい結果であり、ペイント平均剥離は、それぞれ
６．６ｍｍおよび３．９ｍｍであった。この試験の結果
は、シリケートコーティングでコーティングし且つシラ
ンでシールしたホスフェート処理亜鉛めっきスチールシ
ートが、従来のクロム酸処理のものと同様に良好なペイ
ント腐食性に対する防御を提供することが明らかに示さ
れている。本発明者らは、雰囲気よりもかなり高くなる
ようにシリケート溶液の温度を増加させることにより、
処理時間が劇的に減少され得ることを見いだした。例え
ば、４０℃に処理温度を増加させることは、約１分にそ
の時間を減少させる。さらに処理温度を５５〜６０℃に
増加させると、２０〜３０秒にその時間が減少する。表
１に示した最後の試料に続き、シラン処理の重要性がさ
らに示された。十分なフィルムの厚さをもつシランでシ
ールされなければ、シリケートコーティングは、良好な
ペイント腐食防御を提供することはない。シラン処理試
料およびＰｈｏｓ＋クロメート試料は、内部試験（例え
ばＮＭＰＲＴ）を用いてペイント接着性が評価された。 この試験は、シランコーティングでコーティングされ且
つシランでシールされたホスフェート処理亜鉛めっきシ
ートが、良好なペイント接着性（≧５）を提供し、これ
は従来のクロメート処理（４）と同様の結果である。Ｇ
ＰＳおよびＢＰＳシランで処理した鋼は、クロメート処
理鋼よりも良好なペイント接着性（≧６０）を有してい
た。図１は、表１のＢＰＳシラン処理シリケート（Ｐｈ
ｏｓ＋シリケート＋ＢＰＳ）でコーティングしたホスフ
ェート処理電気亜鉛めっき鋼の腐食性挙動を、グラフ的
に示したものである。電気化学的電位は、３．５重量％
のＮａＣｌを含む通気溶液中に試料をおいた後、時間の
関数として測定した。未処理の電気亜鉛めっき鋼（ＥＧ
）の下段の曲線は、約−１．１０ボルトの電位を有して
いた。六価クロムを含む酸性溶液において洗浄したホス
フェート処理電気亜鉛めっき鋼（ＥＧ＋Ｐｈｏｓ）の中
段の曲線は、約−１．０８ボルトの電位であった。シリ
ケート／シランで処理したホスフェート処理電気亜鉛め
っき鋼（ＥＧ＋Ｐｈｏｓ＋ＳＳＬ）の上段の曲線は、約
−０．９６ボルトの電位を有していた。シリケート／シ
ランコーティングは、鋼の電位に接近して電位を増加さ
せるので、予備処理を行っていない、あるいはホスフェ
ート処理クロメート処理を行ったものよりも、亜鉛コー
ティングがより遅く腐食することを明らかに示した。さ
らに実施例により、本発明によって、ターンコーティン
グした鋼の赤錆が最少化されることを示す。
【００１５】実施例 ２
低炭素圧伸鋼ストリップの両側上を、８重量％が錫、残
余がほぼ鉛の組成であるターンコーティングで、７５ｇ
／ｍ２として熱浸漬コーティングした。これらの鋼のブ
ランクは、自動車のガソリンタンクに形成させるべきも
のであった。しかし、この鋼は、塩スプレー腐食試験に
合格しなかったため、客に拒絶されたものである。試験
のパネルは、鋼から切り取り、５重量％りん酸を含む酸
性溶液で３０秒間エッチングした。この酸の洗浄液は、
大気にさらされた鋼基体の未処理部分（すなわちピンホ
ール）を活性化すること、およびターンコーティングの
表面に存在するすべての鉄粒子を取り除くために必要で
あることが見いだされた。エッチングされた試料は、水
で洗浄し、続いて水性水ガラス溶液におかれた。水ガラ
ス溶液は０．００５Ｍのシリケート、０．００５ＭのＢ
ａ（ＮＯ３）２の濃度を有し、そのｐＨはＮａＯＨを加
えることにより１２に調節され、続いて加熱して５０℃
に温度を上昇させた。３０秒間水ガラス溶液中においた
後、シリケートコーティングした試験パネルを取り出し
、乾燥し、２２℃の温度のＡＰＳシラン水性溶液に、各
種時間、例えば１５、３０および４５秒間おいた。次に
、シリケートコーティングしたパネルをシラン含有溶液
から取り出し、乾燥させた。シランは、２２℃で、酢酸
によって加水分解され、水で０．５容量％に希釈した。 このシラン処理シリケートコーティングパネルを、各種
時間で標準塩スプレー試験（ＳＳＴ）にかけ、続いてＡ
ＳＴＭ Ｄ６１０を用いて赤錆を評価した。
余がほぼ鉛の組成であるターンコーティングで、７５ｇ
／ｍ２として熱浸漬コーティングした。これらの鋼のブ
ランクは、自動車のガソリンタンクに形成させるべきも
のであった。しかし、この鋼は、塩スプレー腐食試験に
合格しなかったため、客に拒絶されたものである。試験
のパネルは、鋼から切り取り、５重量％りん酸を含む酸
性溶液で３０秒間エッチングした。この酸の洗浄液は、
大気にさらされた鋼基体の未処理部分（すなわちピンホ
ール）を活性化すること、およびターンコーティングの
表面に存在するすべての鉄粒子を取り除くために必要で
あることが見いだされた。エッチングされた試料は、水
で洗浄し、続いて水性水ガラス溶液におかれた。水ガラ
ス溶液は０．００５Ｍのシリケート、０．００５ＭのＢ
ａ（ＮＯ３）２の濃度を有し、そのｐＨはＮａＯＨを加
えることにより１２に調節され、続いて加熱して５０℃
に温度を上昇させた。３０秒間水ガラス溶液中においた
後、シリケートコーティングした試験パネルを取り出し
、乾燥し、２２℃の温度のＡＰＳシラン水性溶液に、各
種時間、例えば１５、３０および４５秒間おいた。次に
、シリケートコーティングしたパネルをシラン含有溶液
から取り出し、乾燥させた。シランは、２２℃で、酢酸
によって加水分解され、水で０．５容量％に希釈した。 このシラン処理シリケートコーティングパネルを、各種
時間で標準塩スプレー試験（ＳＳＴ）にかけ、続いてＡ
ＳＴＭ Ｄ６１０を用いて赤錆を評価した。
【００１６】実施例 ３
他の試験として、実施例２に記載された評価を繰り返し
た。ただし、水ガラス溶液の温度は、４５℃に減少させ
、水ガラス溶液の洗浄時間は、６０秒に増加させた。
た。ただし、水ガラス溶液の温度は、４５℃に減少させ
、水ガラス溶液の洗浄時間は、６０秒に増加させた。
【００１７】実施例４および５
他の試験として、実施例２および３に記載された評価を
それぞれ繰り返した。ただし、水ガラスにおいて、Ｂａ
（ＮＯ３）２をＣａ（ＮＯ３）２に置き換えた。
それぞれ繰り返した。ただし、水ガラスにおいて、Ｂａ
（ＮＯ３）２をＣａ（ＮＯ３）２に置き換えた。
【００１８】実施例６〜９
他の試験として、実施例２〜５に記載された評価をそれ
ぞれ繰り返した。ただし、両側をニッケルの１．２〜１
．４ｇ／ｍ２で電気コーティングし、且つ錫８重量％、
残余がほぼ鉛である組成のターンで両側をターンコーテ
ィングの７５ｇ／ｍ２で熱浸漬した試験パネルを用いた
。これらの試験の結果を表２に要約する。本発明のシラ
ンでシールしたシリケートコーティングで処理した実施
例２〜９の試験パネルと、赤錆防御のためのいかなる表
面処理を行わないターンおよびニッケル−ターンコーテ
ィングパネルとを、ＡＳＴＭ Ｄ６１０を用いて比較
した。
ぞれ繰り返した。ただし、両側をニッケルの１．２〜１
．４ｇ／ｍ２で電気コーティングし、且つ錫８重量％、
残余がほぼ鉛である組成のターンで両側をターンコーテ
ィングの７５ｇ／ｍ２で熱浸漬した試験パネルを用いた
。これらの試験の結果を表２に要約する。本発明のシラ
ンでシールしたシリケートコーティングで処理した実施
例２〜９の試験パネルと、赤錆防御のためのいかなる表
面処理を行わないターンおよびニッケル−ターンコーテ
ィングパネルとを、ＡＳＴＭ Ｄ６１０を用いて比較
した。
【００１９】
【表２】
【００２０】実施例２〜５の結果は、シランでシールし
たシリケートコーティングで保護されたターンコーティ
ング鋼が付加的な保護のないターンコーティング鋼（≧
３０％）よりもよりよい赤錆防御（≦７％）を有するこ
とを明らかに示している。実施例６〜９の結果は、シラ
ンでシールされたシリケートコーティングで保護された
Ｎｉ−ターンコーティング鋼が、付加的な保護のないタ
ーンコーティング鋼（≧３％）よりもよりよい赤錆防御
（≦２％）を有していた。本発明の精神および範囲を逸
脱しないかぎり、本発明の様々な変更がなされることが
理解できる。様々な濃度、洗浄時間、アルカリ性水ガラ
スの温度および加水分解されたシラン溶液を使用するこ
とができる。従って、本発明の制限は、特許請求の範囲
により決定されるべきである。
たシリケートコーティングで保護されたターンコーティ
ング鋼が付加的な保護のないターンコーティング鋼（≧
３０％）よりもよりよい赤錆防御（≦７％）を有するこ
とを明らかに示している。実施例６〜９の結果は、シラ
ンでシールされたシリケートコーティングで保護された
Ｎｉ−ターンコーティング鋼が、付加的な保護のないタ
ーンコーティング鋼（≧３％）よりもよりよい赤錆防御
（≦２％）を有していた。本発明の精神および範囲を逸
脱しないかぎり、本発明の様々な変更がなされることが
理解できる。様々な濃度、洗浄時間、アルカリ性水ガラ
スの温度および加水分解されたシラン溶液を使用するこ
とができる。従って、本発明の制限は、特許請求の範囲
により決定されるべきである。
【図１】本発明のシラン処理シリケートコーティングで
保護したホスフェート処理電気亜鉛めっき鋼の腐食挙動
を示すものである。
保護したホスフェート処理電気亜鉛めっき鋼の腐食挙動
を示すものである。
Claims (18)
- 【請求項１】 非毒性、無機、耐食性コーティングで
鋼をコーティングする方法であって、該方法は：上昇し
た温度で維持されたアルカリ性水性溶液を用意し、該ア
ルカリ性水性溶液はシリケートおよび金属塩を含有し、
該アルカリ性水性溶液でスチールシートを洗浄し、該ス
チールシートを乾燥することにより比較的不溶性のシリ
ケートコーティングを形成させ、該シリケートコーティ
ングしたシートを他の水性溶液において洗浄し、前記他
の水性溶液がシランを含有するステップを包含すること
を特徴とする、非毒性、無機、耐食性コーティングで鋼
をコーティングする方法。 - 【請求項２】 上昇した温度が少なくとも４５℃であ
る、請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 アルカリ性水性溶液が少なくとも０．
００５Ｍのシリケート濃度を有する、請求項１に記載の
方法。 - 【請求項４】 シートが、少なくとも約３０秒間アル
カリ性水性溶液において洗浄される、請求項１に記載の
方法。 - 【請求項５】 アルカリ性水性溶液の洗浄時間とシラ
ン溶液の洗浄時間とを組み合わせた洗浄時間が約９０秒
未満である、請求項１に記載の方法。 - 【請求項６】 アルカリ性水性溶液が少なくとも１０
のｐＨを有する、請求項１に記載の方法。 - 【請求項７】 金属塩がＢａ（ＮＯ３）２、Ｃａ（Ｎ
Ｏ３）２およびＳｒ（ＮＯ３）２からなる群から選択さ
れる、請求項１に記載の方法。 - 【請求項８】 シラン溶液が、０．５〜５．０容量％
のシラン濃度を有する、請求項１に記載の方法。 - 【請求項９】 シランが、γ−アミノプロピルトリ（
メ）エトキシ、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシ
、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシおよびＮ−
［２−（ビニルベンジルアミノ）］−３−アミノプロピ
ルトリメトキシシランからなる群から選択される、請求
項１に記載の方法。 - 【請求項１０】 シラン処理シートをペイントする付
加的なステップを包含する、請求項１に記載の方法。 - 【請求項１１】 シリケートコーティングが少なくと
も約２ｎｍの厚さを有する、請求項１に記載の方法。 - 【請求項１２】 シランフィルムが少なくとも約１ｎ
ｍの厚さを有する、請求項１に記載の方法。 - 【請求項１３】 ホスフェート含有溶液を用意し、シ
リケートコーティングよりも前に該ホスフェート含有溶
液でシートを洗浄する、付加的なステップを包含する熱
浸漬または電気めっき亜鉛または亜鉛合金で、ベース金
属がコーティングされる、請求項１に記載の方法。 - 【請求項１４】 上昇した温度が約６０℃を超えず、
且つアルカリ性水性溶液のｐＨが約１０〜１２であって
、ホスフェート含有溶液を用意し、シリケートコーティ
ングよりも前に該ホスフェート含有溶液でシートを洗浄
し、およびシラン処理シートをペイントする、付加的な
ステップを包含する、請求項１に記載の方法。 - 【請求項１５】 非毒性、無機、耐食性コーティング
で鋼をコーティングする方法であって、該方法は、上昇
した温度で維持されたアルカリ性溶液を用意し、該アル
カリ性溶液は水性であり且つシリケートおよび金属塩を
含有し、該アルカリ性溶液は少なくとも約１０のｐＨお
よび該シリケートと該金属塩の各濃度が約０．００５Ｍ
であり、該アルカリ性溶液でスチールシートを洗浄し、
該スチールシートを乾燥することにより比較的不溶性の
シリケートコーティングを形成させ、該シリケートコー
ティングしたシートを他の溶液において洗浄し、前記他
の溶液が０．５〜５容量％のシラン濃度を含有するステ
ップを包含することを特徴とする、非毒性、無機、耐食
性コーティングで鋼をコーティングする方法。 - 【請求項１６】 非毒性、無機、耐食性コーティング
で鋼をコーティングする方法であって、該方法は、約２
５〜６０℃の上昇した温度で維持されたアルカリ性溶液
を用意し、該アルカリ性溶液は水性であり且つシリケー
トおよび金属塩を含有し、該アルカリ性溶液は１０〜１
２のｐＨおよび該シリケートと該金属塩の各濃度が約０
．００５Ｍであり、該アルカリ性溶液でスチールシート
を洗浄し、該スチールシートを乾燥することにより、比
較的不溶性の少なくとも２ｎｍの厚さを有するシリケー
トコーティングを形成させ、該シリケートコーティング
したシートを他の水性溶液において洗浄し、前記他の水
性溶液が０．５〜５容量％のシラン濃度を含有し、およ
びシラン処理シートをペイントするステップを包含する
ことを特徴とする、非毒性、無機、耐食性コーティング
で鋼をコーティングする方法。 - 【請求項１７】 非毒性、無機、耐食性コーティング
で鋼をコーティングする方法であって、該方法は、スチ
ールシートおよび酸性溶液を用意し、該シートは熱浸漬
または電気めっきした、鉛、鉛合金、ニッケルおよびニ
ッケル合金の金属コーティングの１層以上を包含し、該
酸性溶液で該シートを洗浄し、上昇した温度で維持され
たアルカリ性水性溶液を提供し、該アルカリ性水性溶液
はシリケートおよび金属塩を含有し、該アルカリ性水性
溶液で該シートを洗浄し、該スチールシートを乾燥する
ことにより比較的不溶性のシリケートコーティングを形
成させ、該シリケートコーティングしたシートを他の水
性溶液において洗浄し、前記他の水性溶液がシランを含
有し、該シリケートコーティングが、前記の金属コーテ
ィングしたシートの錆発生を最少化するステップを包含
することを特徴とする、非毒性、無機、耐食性コーティ
ングで鋼をコーティングする方法。 - 【請求項１８】 非毒性、無機、耐食性コーティング
で鋼をコーティングする方法であって、該方法は、スチ
ールシートおよび酸性溶液を用意し、該シートは熱浸漬
または電気めっきした、鉛、鉛合金、ニッケルおよびニ
ッケル合金の金属コーティングの１層以上を包含し、該
酸性溶液で該シートを洗浄し、上昇した温度で維持され
たアルカリ性水性溶液を用意し、該アルカリ性水性溶液
は少なくともｐＨ１０を有し且つ０．００５Ｍのシリケ
ートおよび約０．００５Ｍの金属塩を含有し、該アルカ
リ性水性溶液で該シートを洗浄し、該スチールシートを
乾燥することにより、比較的不溶性のシリケートコーテ
ィングを形成させ、該シリケートコーティングしたシー
トを他の溶液において洗浄し、前記他の溶液が水性であ
り且つ０．５〜５容量％のシランを含有し、該シリケー
トコーティングが、前記の金属コーティングしたシート
の錆発生を最少化するステップを包含することを特徴と
する、非毒性、無機、耐食性コーティングで鋼をコーテ
ィングする方法。
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