JPH05140759A - 塗装用下地層とその形成法 - Google Patents
塗装用下地層とその形成法Info
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- JPH05140759A JPH05140759A JP32826691A JP32826691A JPH05140759A JP H05140759 A JPH05140759 A JP H05140759A JP 32826691 A JP32826691 A JP 32826691A JP 32826691 A JP32826691 A JP 32826691A JP H05140759 A JPH05140759 A JP H05140759A
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- Chemical Treatment Of Metals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 充分に耐食塗料の機能を発揮させることがで
きる塗装下地層の形成。 【構成】 基本的にＺｎ4 （ＯＨ）2 Ｓｉ2 Ｏ7 ・Ｈ2
Ｏの化学式を有し、天然のヘミモルファイトの結晶組織
に近い鉱物組成を有する合成ヘミモルファイト皮膜であ
って、この皮膜は、亜鉛含有層を表面に有する基材の表
面を空気酸化やアルカリ溶液煮沸により予備処理して、
表面に活性酸化亜鉛または活性水酸化亜鉛の層を形成
し、その後、アルカリ珪酸塩溶液中で水熱合成すること
により比較的短時間で合成することができる。この下地
皮膜は、基地との付着強度が大きく、耐熱、耐食性があ
り、塗装密着性に優れている。
きる塗装下地層の形成。 【構成】 基本的にＺｎ4 （ＯＨ）2 Ｓｉ2 Ｏ7 ・Ｈ2
Ｏの化学式を有し、天然のヘミモルファイトの結晶組織
に近い鉱物組成を有する合成ヘミモルファイト皮膜であ
って、この皮膜は、亜鉛含有層を表面に有する基材の表
面を空気酸化やアルカリ溶液煮沸により予備処理して、
表面に活性酸化亜鉛または活性水酸化亜鉛の層を形成
し、その後、アルカリ珪酸塩溶液中で水熱合成すること
により比較的短時間で合成することができる。この下地
皮膜は、基地との付着強度が大きく、耐熱、耐食性があ
り、塗装密着性に優れている。
Description
【産業上の利用分野】本発明は、金属その他の基材上に
耐食性塗装を施すための下地形成技術に関する。
耐食性塗装を施すための下地形成技術に関する。
【従来の技術】従来から、亜鉛めっき鋼板の防食塗料と
して、特開昭５９−２１２２５６号公報、特公昭５３−
３７２５５号公報等に開示されているように、亜鉛粉末
と有機系あるいは無機系の珪酸塩を主体としたジンクリ
ッチペイントが用いられている。ところが、ジンクリッ
チペイント自体は、耐候性に優れてはいるものの、基本
的な組成が亜鉛粒子と珪酸塩との混合物であるために素
地との付着強度に難点があり、塗布に際しての均一性が
悪いという欠点がある。その塗装に際しての欠点を補う
ために、従来から、金属基材よりは塗料に対してなじみ
性が良く、しかも、それ自体が耐食性を有する下地層を
形成するために、りん酸またはクロム酸により化成処理
を施すことが行われている。さらに、近年、塗装鋼板の
耐久性を増すために、これよりも密着性と耐食性が優れ
た下地層として、例えば、特開昭５４−１３４２９号公
報および１９８７年に発行された「金属表面技術（ｖｏ
ｌ．３８．Ｎｏ．１２．ｐ．１２）」には、塗装下地層
として母材にアルカリ珪酸塩溶液と共にシリカゲルの塗
布層を形成することや、亜鉛とシリカゲルを共析めっき
することが開示されている。
して、特開昭５９−２１２２５６号公報、特公昭５３−
３７２５５号公報等に開示されているように、亜鉛粉末
と有機系あるいは無機系の珪酸塩を主体としたジンクリ
ッチペイントが用いられている。ところが、ジンクリッ
チペイント自体は、耐候性に優れてはいるものの、基本
的な組成が亜鉛粒子と珪酸塩との混合物であるために素
地との付着強度に難点があり、塗布に際しての均一性が
悪いという欠点がある。その塗装に際しての欠点を補う
ために、従来から、金属基材よりは塗料に対してなじみ
性が良く、しかも、それ自体が耐食性を有する下地層を
形成するために、りん酸またはクロム酸により化成処理
を施すことが行われている。さらに、近年、塗装鋼板の
耐久性を増すために、これよりも密着性と耐食性が優れ
た下地層として、例えば、特開昭５４−１３４２９号公
報および１９８７年に発行された「金属表面技術（ｖｏ
ｌ．３８．Ｎｏ．１２．ｐ．１２）」には、塗装下地層
として母材にアルカリ珪酸塩溶液と共にシリカゲルの塗
布層を形成することや、亜鉛とシリカゲルを共析めっき
することが開示されている。
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、これ
らの従来の塗装下地よりも、それ自体が水道水や雨水等
の雰囲気に対して耐食性においても、また、塗料に対す
る付着性にも優れ、充分に耐食塗料の機能を発揮させる
ことができる下地層を提供することにある。
らの従来の塗装下地よりも、それ自体が水道水や雨水等
の雰囲気に対して耐食性においても、また、塗料に対す
る付着性にも優れ、充分に耐食塗料の機能を発揮させる
ことができる下地層を提供することにある。
【課題を解決するための手段】本発明は、天然組成に近
い鉱物組成を有する合成ヘミモルファイト皮膜を塗装下
地とすることによってその目的を達成した。合成ヘミモ
ルファイト皮膜は、基本的にはＺｎ4 （ＯＨ）2 Ｓｉ2
Ｏ7 ・Ｈ2 Ｏの化学式を有し、天然のヘミモルファイト
に近い結晶組織を有する。この合成ヘミモルファイトの
形成には、母材の上に１０μｍ以上の厚さの亜鉛層を形
成したのち、亜鉛または亜鉛合金層を少なくとも表面に
有する基材を、空気中で１００〜４００℃の加熱温度で
１〜３時間保持する予備酸化処理、またはｐＨ７〜１３
の水酸化ナトリウム溶液中で８０〜９５℃で１〜６０分
間煮沸処理して水酸化処理を行って、表面に活性酸化亜
鉛（ＺｎＯ）層、または活性水酸化亜鉛（Ｚｎ（ＯＨ）
2 ）層あるいはその混合層を形成したのち、珪酸または
珪酸塩水溶液中に浸漬または塗布して水または水蒸気存
在下で加熱する方法を採用できる。予備酸化あるいは水
酸化処理によって形成された活性酸化亜鉛層は、ヘミモ
ルファイト層の生成を容易にし、また亜鉛層との結合を
強固にするためであって、厚さは０．１〜２０μｍが適
当であるが、もっと厚くてもよい。また、合成ヘミモル
ファイトの皮膜の形成は、予備酸化あるいは水酸化処理
をした基材を５０〜１５０００ｐｐｍ濃度の珪酸または
珪酸塩水溶液中に浸漬または塗布し、１１０〜２１０
℃、１時間以上で飽和蒸気圧力以上の条件下での水熱合
成を行う。また、合成ヘミモルファイト皮膜は、電解等
の電気化学的な手法で基材表面の亜鉛含有層の亜鉛をア
ルカリ珪酸塩溶液中で溶出させ、表面に亜鉛と珪酸と水
からなる不定型の複合化合物を生成し、その後温水中で
熱成させることにより形成することもできる。さらに、
合成ヘミモルファイト皮膜の別の形成方法として、亜鉛
及び珪素のアルコキシドを有機溶媒に溶かして得た溶液
に、水蒸気を含む不活性気体を通気しながら攪拌して、
溶液内に水酸化亜鉛及び珪酸を共沈させた後、過剰の水
分を除去し、溶媒を揮発させて得たゲル状の白色沈澱物
（ヘミモルファイトの前駆物質）をアルカリ珪酸塩溶液
で希釈して、金属基材面に塗布し、その後温水中で熟成
させる方法を採用することも可能である。また、下地層
としての合成ヘミモルファイトの皮膜は、その上に塗布
する塗料との馴染みを考慮すると、必ずしも緻密な皮膜
である必要はなく、多孔質であっても良く、また、完全
に結晶化された状態のものでなくとも、厚さは０．５μ
ｍ以上であれば塗装の下地としての機能を充分に発揮で
きる。しかし、厚過ぎると加工応力や熱応力により割れ
を生じるので、５０μｍ以下とすべきである。さらに、
珪酸または珪酸塩の原料としては、Ｍを１価のアルカリ
金属類であるＬｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｃｓ、あるいは、アンモ
ニウムまたはアミンとしたとき、Ｍ2 Ｏ／ＳｉＯ2 の比
が２以下である珪酸、珪酸塩類を使用することができ
る。この合成ヘミモルファイト下地層の生成に際して、
基材としては表面に亜鉛を有する層を形成したものであ
れば、亜鉛めっき鋼板に限らず、如何なる基材にも適用
できる。
い鉱物組成を有する合成ヘミモルファイト皮膜を塗装下
地とすることによってその目的を達成した。合成ヘミモ
ルファイト皮膜は、基本的にはＺｎ4 （ＯＨ）2 Ｓｉ2
Ｏ7 ・Ｈ2 Ｏの化学式を有し、天然のヘミモルファイト
に近い結晶組織を有する。この合成ヘミモルファイトの
形成には、母材の上に１０μｍ以上の厚さの亜鉛層を形
成したのち、亜鉛または亜鉛合金層を少なくとも表面に
有する基材を、空気中で１００〜４００℃の加熱温度で
１〜３時間保持する予備酸化処理、またはｐＨ７〜１３
の水酸化ナトリウム溶液中で８０〜９５℃で１〜６０分
間煮沸処理して水酸化処理を行って、表面に活性酸化亜
鉛（ＺｎＯ）層、または活性水酸化亜鉛（Ｚｎ（ＯＨ）
2 ）層あるいはその混合層を形成したのち、珪酸または
珪酸塩水溶液中に浸漬または塗布して水または水蒸気存
在下で加熱する方法を採用できる。予備酸化あるいは水
酸化処理によって形成された活性酸化亜鉛層は、ヘミモ
ルファイト層の生成を容易にし、また亜鉛層との結合を
強固にするためであって、厚さは０．１〜２０μｍが適
当であるが、もっと厚くてもよい。また、合成ヘミモル
ファイトの皮膜の形成は、予備酸化あるいは水酸化処理
をした基材を５０〜１５０００ｐｐｍ濃度の珪酸または
珪酸塩水溶液中に浸漬または塗布し、１１０〜２１０
℃、１時間以上で飽和蒸気圧力以上の条件下での水熱合
成を行う。また、合成ヘミモルファイト皮膜は、電解等
の電気化学的な手法で基材表面の亜鉛含有層の亜鉛をア
ルカリ珪酸塩溶液中で溶出させ、表面に亜鉛と珪酸と水
からなる不定型の複合化合物を生成し、その後温水中で
熱成させることにより形成することもできる。さらに、
合成ヘミモルファイト皮膜の別の形成方法として、亜鉛
及び珪素のアルコキシドを有機溶媒に溶かして得た溶液
に、水蒸気を含む不活性気体を通気しながら攪拌して、
溶液内に水酸化亜鉛及び珪酸を共沈させた後、過剰の水
分を除去し、溶媒を揮発させて得たゲル状の白色沈澱物
（ヘミモルファイトの前駆物質）をアルカリ珪酸塩溶液
で希釈して、金属基材面に塗布し、その後温水中で熟成
させる方法を採用することも可能である。また、下地層
としての合成ヘミモルファイトの皮膜は、その上に塗布
する塗料との馴染みを考慮すると、必ずしも緻密な皮膜
である必要はなく、多孔質であっても良く、また、完全
に結晶化された状態のものでなくとも、厚さは０．５μ
ｍ以上であれば塗装の下地としての機能を充分に発揮で
きる。しかし、厚過ぎると加工応力や熱応力により割れ
を生じるので、５０μｍ以下とすべきである。さらに、
珪酸または珪酸塩の原料としては、Ｍを１価のアルカリ
金属類であるＬｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｃｓ、あるいは、アンモ
ニウムまたはアミンとしたとき、Ｍ2 Ｏ／ＳｉＯ2 の比
が２以下である珪酸、珪酸塩類を使用することができ
る。この合成ヘミモルファイト下地層の生成に際して、
基材としては表面に亜鉛を有する層を形成したものであ
れば、亜鉛めっき鋼板に限らず、如何なる基材にも適用
できる。
【作用】本発明にいう合成ヘミモルファイト層は、酸化
亜鉛または水酸化亜鉛の層を介して基材との結晶構造上
の連結によって充分な結合性を有するとともに、それ自
体が板状あるいは柱状の結晶が立体的に配向した形状を
しており、その表面に形成される塗膜に対し十分なアン
カー作用を奏し、塗料との馴染み性がきわめて良好であ
る。
亜鉛または水酸化亜鉛の層を介して基材との結晶構造上
の連結によって充分な結合性を有するとともに、それ自
体が板状あるいは柱状の結晶が立体的に配向した形状を
しており、その表面に形成される塗膜に対し十分なアン
カー作用を奏し、塗料との馴染み性がきわめて良好であ
る。
【実施例】５０ｍｍ×３０ｍｍ×１ｍｍの試料片の表面
をアセトン脱脂後、１５０℃の空気中で２時間酸化処
理し、亜鉛の酸化物の皮膜を、または、ｐＨ９．７の
水酸化ナトリウム水溶液中で３０分間煮沸して、亜鉛の
水酸化物の皮膜をそれぞれ形成した。次いで、この亜鉛
めっき鋼板をＳｉＯ2 濃度３００ｐｐｍまたは１０００
ｐｐｍのメタケイ酸ナトリウム水溶液１２５ｍｌ中に浸
漬した後、１８０℃のオートクレーブ中で６時間または
２０時間水熱処理を行った。図１は、ヘミモルファイト
合成皮膜を走査型電子顕微鏡で観察した表面形態を示
す。基材表面が板状のヘミモルファイト結晶で覆われて
いる様子がわかる。図２は、Ｘ線回折による合成皮膜生
成物の同定結果を天然ヘミモルファイトと合わせて示
す。これらの本発明鋼材の一次耐食性、二次耐食性、一
次塗料密着性及び二次塗料密着性を試験した。その結果
を表１に示す。一次耐食性としては、各本発明鋼材に対
してＪＩＳ−Ｚ−２３７１による塩水噴霧試験を行っ
て、白錆発生までの時間を測定した。二次耐食性として
は、各本発明鋼材に対して塗料塗装後、塗装面にクロス
カットを入れ、ＪＩＳ−Ｚ−２３７１の塩水噴霧試験を
１００時間行い、クロスカット部に発生する塗料の剥離
幅を測定した。一次塗料密着性としては、各本発明鋼材
に対してＪＩＳ−Ｋ−５４００によるゴバン目試験を行
い、塗膜面の損傷状況を判定した。各本発明鋼材に塗料
を塗装後、１ｍｍ間隔にして１００個のゴバン目を塗膜
面に刻み、セロハンテープをこのゴバン目に密着させて
から剥がすことによって行った。二次塗料密着性として
は、各本発明鋼材に対して塗料を塗装後、沸騰水中に３
時間浸漬させ、一次塗料密着性と同様にゴバン目試験を
行った。密着性は、共に次の評価基準に基づいて判定を
行った。 評価点 １０：全く異常なし 〃 ８： １〜 ５個の塗膜剥離を起こしている。 〃 ６： ６〜１５個の塗膜剥離を起こしている。 〃 ４：１６〜３５個の塗膜剥離を起こしている。 〃 ２：３６〜６５個の塗膜剥離を起こしている。 〃 ０： ６６個以上の塗膜剥離を起こしている。
をアセトン脱脂後、１５０℃の空気中で２時間酸化処
理し、亜鉛の酸化物の皮膜を、または、ｐＨ９．７の
水酸化ナトリウム水溶液中で３０分間煮沸して、亜鉛の
水酸化物の皮膜をそれぞれ形成した。次いで、この亜鉛
めっき鋼板をＳｉＯ2 濃度３００ｐｐｍまたは１０００
ｐｐｍのメタケイ酸ナトリウム水溶液１２５ｍｌ中に浸
漬した後、１８０℃のオートクレーブ中で６時間または
２０時間水熱処理を行った。図１は、ヘミモルファイト
合成皮膜を走査型電子顕微鏡で観察した表面形態を示
す。基材表面が板状のヘミモルファイト結晶で覆われて
いる様子がわかる。図２は、Ｘ線回折による合成皮膜生
成物の同定結果を天然ヘミモルファイトと合わせて示
す。これらの本発明鋼材の一次耐食性、二次耐食性、一
次塗料密着性及び二次塗料密着性を試験した。その結果
を表１に示す。一次耐食性としては、各本発明鋼材に対
してＪＩＳ−Ｚ−２３７１による塩水噴霧試験を行っ
て、白錆発生までの時間を測定した。二次耐食性として
は、各本発明鋼材に対して塗料塗装後、塗装面にクロス
カットを入れ、ＪＩＳ−Ｚ−２３７１の塩水噴霧試験を
１００時間行い、クロスカット部に発生する塗料の剥離
幅を測定した。一次塗料密着性としては、各本発明鋼材
に対してＪＩＳ−Ｋ−５４００によるゴバン目試験を行
い、塗膜面の損傷状況を判定した。各本発明鋼材に塗料
を塗装後、１ｍｍ間隔にして１００個のゴバン目を塗膜
面に刻み、セロハンテープをこのゴバン目に密着させて
から剥がすことによって行った。二次塗料密着性として
は、各本発明鋼材に対して塗料を塗装後、沸騰水中に３
時間浸漬させ、一次塗料密着性と同様にゴバン目試験を
行った。密着性は、共に次の評価基準に基づいて判定を
行った。 評価点 １０：全く異常なし 〃 ８： １〜 ５個の塗膜剥離を起こしている。 〃 ６： ６〜１５個の塗膜剥離を起こしている。 〃 ４：１６〜３５個の塗膜剥離を起こしている。 〃 ２：３６〜６５個の塗膜剥離を起こしている。 〃 ０： ６６個以上の塗膜剥離を起こしている。
【表１】 この結果から、本発明によって形成されたヘミモルファ
イト皮膜は、その処理を行わない場合（実施例５）や他
の塗装下地処理（実施例６，７）と比較して、どの実施
例（１〜４）においても耐食性及び塗料密着性に優れて
いることがわかる。
イト皮膜は、その処理を行わない場合（実施例５）や他
の塗装下地処理（実施例６，７）と比較して、どの実施
例（１〜４）においても耐食性及び塗料密着性に優れて
いることがわかる。
【発明の効果】本発明によって以下の効果を奏すること
ができる。 （１） 亜鉛めっき等の亜鉛あるいは亜鉛含有表面上に
形成された合成ヘミモルファイト皮膜は、その表面の立
体構造から充分なアンカー効果が期待できるので、塗装
密着性に優れた下地が得られる。 （２） 基材上に形成された合成ヘミモルファイトの皮
膜は、湿性大気、塩水、あるいは、水道水、雨水と基材
との充分な遮断効果を有し、塗膜の下地として優れた耐
食性を有する。 （３） さらに、亜鉛めっき等の亜鉛あるいは亜鉛含有
表面を予備処理したＺｎＯ、またはＺｎ（ＯＨ）2 上に
連続して形成した合成ヘミモルファイトは、組織もＺｎ
Ｏ、またはＺｎ（ＯＨ）2 と連続した組織を有し基材と
の結合性が一層高くなる。
ができる。 （１） 亜鉛めっき等の亜鉛あるいは亜鉛含有表面上に
形成された合成ヘミモルファイト皮膜は、その表面の立
体構造から充分なアンカー効果が期待できるので、塗装
密着性に優れた下地が得られる。 （２） 基材上に形成された合成ヘミモルファイトの皮
膜は、湿性大気、塩水、あるいは、水道水、雨水と基材
との充分な遮断効果を有し、塗膜の下地として優れた耐
食性を有する。 （３） さらに、亜鉛めっき等の亜鉛あるいは亜鉛含有
表面を予備処理したＺｎＯ、またはＺｎ（ＯＨ）2 上に
連続して形成した合成ヘミモルファイトは、組織もＺｎ
Ｏ、またはＺｎ（ＯＨ）2 と連続した組織を有し基材と
の結合性が一層高くなる。
【図１】 亜鉛めっき鋼板上に合成した皮膜の走査型電
子顕微鏡（ＳＥＭ）での結晶構造を示す。
子顕微鏡（ＳＥＭ）での結晶構造を示す。
【図２】 Ｘ線回折による皮膜生成物の同定結果を示
す。
す。
Claims (4)
- 【請求項１】 基本的にＺｎ4 （ＯＨ）2 Ｓｉ2 Ｏ7 ・
Ｈ2 Ｏの化学式を有する合成ヘミモルファイト皮膜から
なる塗装用下地層。 - 【請求項２】 亜鉛含有層を表面に有する基材の表面に
活性酸化亜鉛（ＺｎＯ）層、または活性水酸化亜鉛（Ｚ
ｎ（ＯＨ）2 ）層あるいはその混合層を形成したのち、
珪酸または珪酸塩水溶液中で加熱熟成して合成ヘミモル
ファイト皮膜を形成する塗装用下地層の形成法。 - 【請求項３】 亜鉛含有層を表面に有する基材をアルカ
リ珪酸塩溶液中で電解して、基材表面に亜鉛と水からな
る複合化合物を生成し、次いで、この複合化合物を温水
中で熟成して、基材表面に合成ヘミモルファイト皮膜を
形成する塗装用下地層の形成法。 - 【請求項４】 亜鉛及び珪素のアルコキシドを有機溶媒
に溶かして得た溶液に、水蒸気を含む不活性気体を通気
しながら攪拌して、溶液内に水酸化亜鉛及び珪酸を共沈
させた後、過剰の水分を除去し、溶媒を揮発させて得た
ゲル状の白色沈澱物をアルカリ珪酸塩溶液で希釈して金
属基材表面へ塗布し、その金属材料を温水中で熟成して
合成ヘミモルファイト皮膜を形成する塗装用下地層の形
成法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32826691A JPH05140759A (ja) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | 塗装用下地層とその形成法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32826691A JPH05140759A (ja) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | 塗装用下地層とその形成法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05140759A true JPH05140759A (ja) | 1993-06-08 |
Family
ID=18208308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32826691A Pending JPH05140759A (ja) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | 塗装用下地層とその形成法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05140759A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021157745A1 (ja) * | 2020-02-06 | 2021-08-12 | 株式会社オーアンドケー | ヘミモルファイト含有の潤滑皮膜を形成させるための潤滑剤組成物および金属加工材の表面に該潤滑皮膜を形成する方法と、該潤滑皮膜を備えた金属加工材 |
-
1991
- 1991-11-15 JP JP32826691A patent/JPH05140759A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021157745A1 (ja) * | 2020-02-06 | 2021-08-12 | 株式会社オーアンドケー | ヘミモルファイト含有の潤滑皮膜を形成させるための潤滑剤組成物および金属加工材の表面に該潤滑皮膜を形成する方法と、該潤滑皮膜を備えた金属加工材 |
| US12319885B2 (en) | 2020-02-06 | 2025-06-03 | O&K Company | Lubricant composition for forming hemimorphite-containing lubrication coating, method for forming said lubrication coating on surface of metal workpiece, and metal workpiece comprising said lubrication coating |
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