JPH1034080A - Coating structure on surface of metallic material and formation thereof - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、金属材表面の被膜
構造と、被膜形成方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a coating structure on a metal material surface and a coating forming method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】アルミホイールなどの金属材表面の被膜
構造の形成方法としては、従来、特開平４−１３１２３
２号公報が知られている。そこでは、金属材表面をショ
ットブラスト加工した後、その面に粉体塗装して下地処
理を施し、中間層としてアンダーコートした後に、クロ
ムのスパッタリングをし、さらにトップコートして、光
輝面にしている。2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of forming a film structure on the surface of a metal material such as an aluminum wheel, Japanese Patent Application Laid-Open No.
No. 2 is known. There, after the surface of the metal material is shot blasted, the surface is subjected to powder coating and ground treatment, and the underlayer is undercoated as an intermediate layer. I have.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来方法に
は、つぎの問題がある。 粉体塗装層は金属素地との密着性が低く、熱膨張の
差、クッションなどによりひび割れが起こる。したがっ
て、耐蝕性、耐久性が低い。 光輝性を出すのにクロムを用いているので、コスト
が高くなる。 アルミと異なる金属（クロム）を用いるので、アル
ミのリサイクルをすることが困難である。 トップコート層焼付け時にクロム層に多数の微小ひ
び割れが生じやすい。 本発明の目的は、光輝性、高級感を従来クロムメッキタ
イプと同等かそれ以上に維持しつつ、耐蝕性、コスト低
減、リサイクル性、金属層の耐ひび割れ性を向上させる
ことができる、金属材表面被膜構造とその形成方法を提
供することにある。However, the conventional method has the following problems. The powder coating layer has low adhesion to a metal substrate, and cracks occur due to a difference in thermal expansion and a cushion. Therefore, corrosion resistance and durability are low. Since chromium is used for the glitter, the cost increases. Since a metal (chromium) different from aluminum is used, it is difficult to recycle aluminum. Many fine cracks are likely to occur in the chrome layer during baking of the top coat layer. An object of the present invention is to improve the corrosion resistance, cost reduction, recyclability, and crack resistance of a metal layer while maintaining the brilliancy and high-grade feeling equal to or higher than the conventional chromium plating type. An object of the present invention is to provide a surface coating structure and a method for forming the same.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明はつぎの通りである。 （１） 金属材の素地に、樹脂の電着塗装層、樹脂の粉
体塗装層、樹脂のアンダーコート層、金属または金属化
合物の層、樹脂のトップコート層を、順に形成した金属
材表面被膜構造。 （２） 前記金属材がアルミニウム合金ホイールである
（１）記載の金属材表面被膜構造。 （３） 前記アンダーコート層の樹脂と前記トップコー
ト層の樹脂にはほぼ同じ熱膨張率を有する樹脂が用いら
れている（１）記載の金属材表面被膜構造。 （４） 前記電着塗装層、前記粉体塗装層、前記アンダ
ーコート層の何れか少なくとも１つの層が黒系の色を有
し、前記トップコート層がクリヤー層である（１）記載
の金属材表面被膜構造。 （５） 前記金属または金属化合物の層が、アルミニウ
ム、窒化チタン、金からなるグループから選択された少
なくとも１種の金属または金属化合物の乾式メッキ層か
ら構成されている（１）または（２）記載の金属材表面
被膜構造。 （６） 金属材の素地の上に樹脂塗料を電着塗装して樹
脂の電着塗装層を形成する工程と、前記樹脂の電着塗装
層の上に樹脂塗料を粉体塗装して樹脂の粉体塗装層を形
成する工程と、前記樹脂の粉体塗装層の上に樹脂のアン
ダーコート層を形成する工程と、前記樹脂のアンダーコ
ート層の上に金属または金属化合物の層を乾式メッキに
より形成する工程と、前記金属または金属化合物の層の
上に樹脂塗料を塗装して樹脂のトップコート層を形成す
る工程と、からなる金属材表面被膜構造の形成方法。The present invention to achieve the above object is as follows. (1) A metal material surface coating in which a resin electrodeposition coating layer, a resin powder coating layer, a resin undercoat layer, a metal or metal compound layer, and a resin topcoat layer are sequentially formed on a metal base material. Construction. (2) The metal material surface coating structure according to (1), wherein the metal material is an aluminum alloy wheel. (3) The metal material surface coating structure according to (1), wherein a resin having substantially the same coefficient of thermal expansion is used as the resin of the undercoat layer and the resin of the topcoat layer. (4) The metal according to (1), wherein at least one of the electrodeposition coating layer, the powder coating layer, and the undercoat layer has a black color, and the topcoat layer is a clear layer. Material surface coating structure. (5) The metal or metal compound layer is formed of a dry plating layer of at least one metal or metal compound selected from the group consisting of aluminum, titanium nitride, and gold (1) or (2). Metal surface coating structure. (6) a step of electrodepositing a resin paint on the base material of the metal material to form an electrodeposition coating layer of the resin; and a step of powder-coating the resin paint on the electrodeposition coating layer of the resin to form a resin coating. A step of forming a powder coating layer, a step of forming a resin undercoat layer on the resin powder coating layer, and a metal or metal compound layer on the resin undercoat layer by dry plating. A method for forming a metal material surface coating structure, comprising: a forming step; and a step of applying a resin paint on the metal or metal compound layer to form a resin top coat layer.
【０００５】上記（１）、（２）の金属材表面被膜構造
および（６）の被膜構造の形成方法では、金属または金
属化合物の層はたとえば乾式メッキ層であるが、メッキ
の下地処理に電着塗装プラス粉体塗装プラス樹脂アンダ
ーコートを用いているので、電着塗装層が粉体塗装層に
比べて金属素地との密着性がよいことおよび緻密なこと
から、耐剥離性、耐蝕性が、従来の粉体塗装プラス中間
層構造に比べて向上される。上記（３）の金属材表面被
膜構造では、粉体塗装層と乾式メッキ層との間に樹脂の
アンダーコート層を設け、このアンダーコート層の樹脂
とトップコート層の樹脂にほぼ同じ熱膨張の樹脂を用い
ているので、メッキ層（金属または金属化合物の層）を
挟む２層がトップコート層の焼付け時にほぼ同量熱膨張
し、互いに異なる量熱膨張する場合に比べてメッキ層に
無理な荷重がかからず、メッキ層に多数の微小クラック
が生じることが抑制される。上記（２）、（４）、
（５）の金属材表面被膜構造では、金属または金属化合
物の層を純クロムとしなくても（たとえば、安価のアル
ミ層としても）下地の色（たとえば、黒系統）がある程
度透過して、深みのある高級感（あたかもクロムメッキ
のような色）を出すことができ、クロムを用いないこと
によりコスト低減をはかることが可能となる。また、金
属材がアルミホイールの場合、メッキ層をアルミ層とす
ることにより、同種金属となり、アルミホイールのリサ
イクルが容易になる。In the above methods (1) and (2) for forming a metal material surface coating structure and (6), the metal or metal compound layer is, for example, a dry plating layer. Since electrodeposition coating plus powder coating plus resin undercoat are used, the electrodeposition coating layer has better adhesion to the metal substrate and is denser than the powder coating layer, so the peeling resistance and corrosion resistance are improved. , Compared to the conventional powder coating plus interlayer structure. In the metal material surface coating structure of the above (3), a resin undercoat layer is provided between the powder coating layer and the dry plating layer, and the resin of the undercoat layer and the resin of the topcoat layer have substantially the same thermal expansion. Since the resin is used, the two layers sandwiching the plating layer (metal or metal compound layer) thermally expand by substantially the same amount when the top coat layer is baked, and it is impossible for the plating layer to perform thermal expansion differently by different amounts. A load is not applied, and the generation of many minute cracks in the plating layer is suppressed. The above (2), (4),
In the metal material surface coating structure of (5), even if the metal or metal compound layer is not made of pure chromium (for example, even if it is an inexpensive aluminum layer), the underlying color (for example, black) can be transmitted to some extent and A luxurious feeling (like a chrome plating) can be obtained, and the cost can be reduced by not using chromium. In addition, when the metal material is an aluminum wheel, by using an aluminum layer as the plating layer, the metal becomes the same kind of metal, and recycling of the aluminum wheel becomes easy.
【０００６】[0006]
【発明の実施の形態】本発明の金属材表面被膜構造は、
図１に示すように、金属材１の素地に、樹脂の電着塗装
層２、樹脂の粉体塗装層３、樹脂のアンダーコート層３
Ａ、金属または金属化合物の層４（たとえば、金属の乾
式メッキ層）、樹脂のトップコート層５を、順に形成し
た構造からなる。金属材素地は、金属（合金を含む）素
地であればよく、たとえばアルミニウム合金、マグネシ
ウム合金、鉄などからなる。金属材１は金属（合金を含
む）からなる任意の部材であり、たとえばアルミニウム
合金ホイールからなる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The metal material surface coating structure of the present invention comprises:
As shown in FIG. 1, an electrodeposition coating layer 2 of resin, a powder coating layer 3 of resin, an undercoat layer 3 of resin
A, a metal or metal compound layer 4 (for example, a metal dry plating layer) and a resin top coat layer 5 are formed in this order. The metal material base may be a metal (including alloy) base, and is made of, for example, an aluminum alloy, a magnesium alloy, iron, or the like. Metal material 1 is an arbitrary member made of a metal (including an alloy), for example, an aluminum alloy wheel.
【０００７】電着塗装層２は、金属材１の素地に直接密
着するように電着塗装により形成された樹脂層であれば
よく、たとえばエポキシ系のカチオン電着塗料の塗装層
からなり、層の厚さは１０〜３０μｍである。この範囲
にするのは、１０μｍより薄いと鋳肌が出、３０μｍよ
り厚いと垂れが出るからである。電着塗装層２は、金属
素地への固着性、密着性が、粉体塗装層に比べてはるか
の良好で、かつ緻密で固いため、被膜構造の耐剥離性と
耐蝕性を向上させることができるとともに、素地の小さ
な凹凸を埋めることができその上の層の粉体塗装層３の
形成との密着性を良好にする。電着塗装層２は着色され
ており、被膜構造の外観をクロムに似た色とするには黒
系統の色に着色され、層３、３Ａはクリヤー（透明）と
される。層３Ａが黒系の塗料か、層３が黒系の塗料で層
３Ａがクリヤーの場合は、層２は黒系である必要はな
く、クリヤーか他の色の塗料であってもよい。また、層
２、３、３Ａを着色塗料とする場合、着色は黒系統に限
るものではなく、被膜構造の外観が下地の色が映えた色
となるため、たとえば被膜構造の外観を青みがかった色
とするには、電着塗装層２の着色を青色とする。The electrodeposition coating layer 2 may be a resin layer formed by electrodeposition coating so as to be in direct contact with the base material of the metal material 1, for example, a coating layer of an epoxy-based cationic electrodeposition coating. Has a thickness of 10 to 30 μm. The reason for this range is that if the thickness is less than 10 μm, cast surface appears, and if the thickness is more than 30 μm, sagging occurs. The electrodeposition coating layer 2 has much better adhesion and adhesion to the metal substrate than the powder coating layer, and is dense and hard. Therefore, the electrodeposition coating layer 2 can improve the peeling resistance and corrosion resistance of the coating structure. In addition, it is possible to fill small irregularities of the substrate and improve the adhesion to the powder coating layer 3 formed thereon. The electrodeposition coating layer 2 is colored. To make the appearance of the film structure similar to chrome, the electrodeposition coating layer 2 is colored in a black system, and the layers 3 and 3A are made clear (transparent). When the layer 3A is a black paint or the layer 3 is a black paint and the layer 3A is clear, the layer 2 does not need to be a black paint and may be a clear or another color paint. When the layers 2, 3, and 3A are colored paints, the coloring is not limited to the black type, and the appearance of the coating structure is a color that reflects the color of the base, so that the appearance of the coating structure is bluish, for example. The color of the electrodeposition coating layer 2 is changed to blue.
【０００８】粉体塗装層３は、電着塗装層２の上に直接
密着するように粉体塗装により形成された樹脂層であれ
ばよく、たとえばエポキシ系、アクリル系、ポリエステ
ル系の粉体塗料の塗装層からなる。塗料粒の大きさは３
〜６μｍであり、層３の厚さは６０〜１５０μｍであ
る。この値の範囲は、電着塗装層２と協働して、素地の
耐蝕性を保証するための値である。粉体塗装層３と電着
塗装層２との固着力、密着性は樹脂と樹脂との密着のた
め良好である。粉体塗装層３は電着塗装層２に比べて塗
料粒が大きく大きな凹凸を速く埋めることができる。電
着塗装層２の上側を粉体塗装層３とするのは、必要厚さ
の耐蝕層を速く安く形成するためである。電着塗装層２
が外観から要求される色に着色されている場合には、粉
体塗装層３はクリアー（透明）層か、あるいは電着塗装
層２と同系統の色に着色される。The powder coating layer 3 may be a resin layer formed by powder coating so as to be in direct contact with the electrodeposition coating layer 2, and may be, for example, an epoxy, acrylic or polyester powder coating. Consisting of a painted layer. Paint particle size is 3
６6 μm, and the thickness of the layer 3 is 60-150 μm. This range of values is a value for ensuring the corrosion resistance of the base material in cooperation with the electrodeposition coating layer 2. The adhesion and adhesion between the powder coating layer 3 and the electrodeposition coating layer 2 are good due to the adhesion between the resins. The powder coating layer 3 has a larger paint grain than the electrodeposition coating layer 2 and can fill large irregularities quickly. The reason why the powder coating layer 3 is formed on the upper side of the electrodeposition coating layer 2 is to form a corrosion-resistant layer having a required thickness quickly and inexpensively. Electrodeposition coating layer 2
Is colored in a color required from the appearance, the powder coating layer 3 is colored in a clear (transparent) layer or in the same system color as the electrodeposition coating layer 2.
【０００９】樹脂のアンダーコート層３Ａは、粉体塗装
層３の上に直接密着するように形成された、たとえばア
クリル系、エポキシ系、ポリエステル系、ポリウレタン
系などの何れかの樹脂の塗装層からなる。樹脂のアンダ
ーコート層３Ａの樹脂と、トップコート層５の樹脂と
は、ほぼ同じ（同一を含む）熱膨張率を有する樹脂から
なる。したがって、トップコート層５にアクリル系樹脂
を用いた場合はアンダーコート層３Ａにも同じアクリル
系樹脂を用いる。塗装方法には、たとえばエアー吹きつ
け塗装を用いることができる。層３Ａの厚さは１５〜３
５μｍである。１５μｍより小の場合は、トップコート
層５の焼付け時に粉体塗装層３のトップコート層５との
熱膨張差の影響が金属または金属化合物の層４に及ぶ度
合いが強くなり、トップコート層５の焼付け時に金属ま
たは金属化合物の層４に微小亀裂が発生するおそれが生
じるので、層３Ａの厚さを１５μｍ以上とする。また、
層３Ａの厚さが３５μｍを超えると、金属材１の形をシ
ャープに反映させることができにくくなり、デザイン性
が低下するので、層３Ａの厚さを３５μｍ以下とする。
樹脂のアンダーコート層３Ａの塗装方法は、エアー吹き
つけによる。他の塗装方法によってもよいが、粉体塗装
では１５〜３５μｍの厚さは薄過ぎ、塗装に熟練を要す
る。樹脂のアンダーコート層３Ａの塗装の焼付けは、ト
ップコート層５の焼付けとほぼ同じ温度かそれ以上で焼
付け、トップコート層５の焼付け時にアンダーコート層
３Ａが変質しないようにする。電着塗装層２が外観から
要求される色（たとえば、黒系）に着色されている場合
には、粉体塗装層３とアンダーコート層３Ａはクリアー
（透明）層か、あるいは電着塗装層２と同系統の色に着
色される。樹脂のアンダーコート層３Ａが、外観から要
求される色（たとえば、黒系）に着色されている場合に
は、電着塗装層２と粉体塗装層３の色は任意であり、ク
リヤーでもよい。The resin undercoat layer 3A is formed from a resin coating layer of any of acrylic, epoxy, polyester, polyurethane, etc., formed so as to be in direct contact with the powder coating layer 3. Become. The resin of the resin undercoat layer 3A and the resin of the topcoat layer 5 are made of a resin having substantially the same (including the same) thermal expansion coefficient. Therefore, when an acrylic resin is used for the top coat layer 5, the same acrylic resin is used for the undercoat layer 3A. As a coating method, for example, air spray coating can be used. The thickness of the layer 3A is 15 to 3
5 μm. When the thickness is smaller than 15 μm, the degree of the thermal expansion difference between the powder coating layer 3 and the top coat layer 5 when the top coat layer 5 is baked greatly influences the metal or metal compound layer 4. The thickness of the layer 3A is set to 15 μm or more, since microcracks may occur in the metal or metal compound layer 4 during baking. Also,
When the thickness of the layer 3A exceeds 35 μm, it becomes difficult to reflect the shape of the metal material 1 sharply, and the design is deteriorated. Therefore, the thickness of the layer 3A is 35 μm or less.
The method of coating the resin undercoat layer 3A is by air blowing. Although other coating methods may be used, in powder coating, the thickness of 15 to 35 μm is too thin, and painting requires skill. The baking of the coating of the resin undercoat layer 3A is performed at a temperature substantially equal to or higher than the baking of the top coat layer 5 so that the undercoat layer 3A does not deteriorate during the baking of the top coat layer 5. When the electrodeposition coating layer 2 is colored to a color required from the appearance (for example, black), the powder coating layer 3 and the undercoat layer 3A are either a clear (transparent) layer or an electrodeposition coating layer. It is colored in the same color as 2. When the resin undercoat layer 3A is colored to a color required from the appearance (for example, black), the colors of the electrodeposition coating layer 2 and the powder coating layer 3 are arbitrary, and may be clear. .
【００１０】金属または金属化合物の層４は、たとえ
ば、アルミニウム、窒化チタン、金のからなるグループ
から選択された少なくとも１種の金属（純金属、合金を
含む）または金属化合物の、乾式メッキ層から構成され
ている。金属または金属化合物のメッキ層４は、これら
以外の金属または金属化合物から構成されていてもよ
く、コストが従来のクロムメッキ層と同じように高くて
もよい場合はクロムでもよい。金属または金属化合物の
層４がアルミニウム（アルミニウム合金を含む）の薄層
からなる場合は、下地層２、３、３Ａからの色（たとえ
ば、黒色）が若干透過してクロムメッキの色に近づきか
つ深みのある色を呈する。アルミを用いることによりク
ロムの場合よりもコストダウンをはかることができる。
また、アルミを用いることにより、金属材１がアルミの
場合熱膨張がほぼ同じになり、樹脂層の焼付時などに金
属または金属化合物の層４に金属材１との熱膨張差によ
る微小亀裂が発生することが抑制される。ただし、下地
の色を適量透過させるために、金属または金属化合物の
層４の厚さは０・０４〜１．１μｍにする。１．１μｍ
を越えると、下地の色が透過しにくくなり、下地の色の
映えが悪くなり、また０・０４μｍより小だと層４の形
成が難しくなる。乾式メッキは、スパッタリング、イオ
ンプレーティング、蒸着の何れによってもよい。金属ま
たは金属化合物の層４と下地の樹脂のアンダーコート層
３Ａとの固着性、密着性を良くするために、金属メッキ
層４の形成前に、樹脂のアンダーコート層３Ａの上にプ
ライマー６（下塗りのことで、たとえばエポキシ系のメ
タリックプライマーを用いる）を５〜１０μｍ程度塗布
しておいてもよい。The metal or metal compound layer 4 is formed, for example, from a dry plating layer of at least one metal (including a pure metal and an alloy) or a metal compound selected from the group consisting of aluminum, titanium nitride, and gold. It is configured. The metal or metal compound plating layer 4 may be composed of a metal or metal compound other than these, and may be chromium if the cost may be as high as the conventional chromium plating layer. When the metal or metal compound layer 4 is formed of a thin layer of aluminum (including an aluminum alloy), the color (for example, black) from the underlayers 2, 3, and 3A is slightly transmitted to approach the color of chrome plating and It has a deep color. By using aluminum, the cost can be reduced more than in the case of chromium.
In addition, by using aluminum, when the metal material 1 is aluminum, the thermal expansion becomes almost the same, and when the resin layer is baked, minute cracks due to the difference in thermal expansion between the metal or metal compound layer 4 and the metal material 1 are generated. The occurrence is suppressed. However, the thickness of the metal or metal compound layer 4 is set to 0.04 to 1.1 μm in order to transmit an appropriate amount of the color of the base. 1.1 μm
If the thickness exceeds, the color of the underlayer becomes difficult to transmit, and the appearance of the underlayer color deteriorates. If the thickness is less than 0.04 μm, the formation of the layer 4 becomes difficult. Dry plating may be performed by any of sputtering, ion plating, and vapor deposition. Before forming the metal plating layer 4, the primer 6 (on the resin undercoat layer 3 A) is formed to improve the adhesion and adhesion between the metal or metal compound layer 4 and the underlying resin undercoat layer 3 A. An undercoat, for example, using an epoxy metallic primer) may be applied in an amount of about 5 to 10 μm.
【００１１】樹脂のトップコート層５は、クリアー塗装
層（下地と金属層による高級感のある色を阻害しないた
めにクリアーとする）であり、アクリル系、ウレタン
系、またはエポキシ系の樹脂塗料をエアー吹きつけ塗装
（静電塗装でもよい）することにより、形成する。この
うち、アクリル樹脂は光沢および光沢保持性に優れてお
りかつ変色が少ないので、トップコート層５としてとく
に優れている。樹脂のトップコート層５の厚さは、金属
または金属化合物の層４を保護できる厚さであればよ
く、たとえば１０〜４０μｍ程度の厚さに形成される。
この領域にする理由は、４０μｍ程度より厚くしても保
護機能は増さないし形成に時間がかかるだけであり、１
０μｍ程度より薄いと保護機能が十分でなくなるからで
ある。また、層３Ａとほぼ同じ厚さにして、熱膨張性が
ほぼ同じ２つの層３Ａ、５で金属または金属化合物の層
４をサンドイッチするようにし、これによって樹脂のト
ップコート層５の焼付時に金属または金属化合物の層４
に微小亀裂が発生することを抑制している。トップコー
ト層５と金属または金属化合物の層４との固着性、密着
性を良くするために、トップコート層５の形成前に、金
属または金属化合物の層４の上にプライマー７（たとえ
ば、エポキシ系のメタリックプライマー）を５〜１０μ
ｍ程度塗布しておいてもよい。The resin top coat layer 5 is a clear coating layer (clear so as not to hinder the high-grade color of the underlayer and metal layer), and is made of an acrylic, urethane, or epoxy resin paint. It is formed by air spray coating (or electrostatic coating). Among them, the acrylic resin is particularly excellent as the top coat layer 5 because it is excellent in gloss and gloss retention and has little discoloration. The thickness of the resin topcoat layer 5 may be any thickness as long as it can protect the metal or metal compound layer 4, and is formed, for example, to a thickness of about 10 to 40 μm.
The reason for setting this area is that even if the area is thicker than about 40 μm, the protection function does not increase or it takes time to form the protection function.
If the thickness is less than about 0 μm, the protection function will not be sufficient. The thickness of the layer 3A is substantially the same as that of the layer 3A. The metal or metal compound layer 4 is sandwiched between the two layers 3A and 5 having substantially the same thermal expansion properties. Or metal compound layer 4
The generation of microcracks is suppressed. Before the top coat layer 5 is formed, a primer 7 (for example, epoxy resin) is formed on the metal or metal compound layer 4 in order to improve the adhesion and adhesion between the top coat layer 5 and the metal or metal compound layer 4. 5 to 10μ
m.
【００１２】本発明の金属材表面被膜構造の形成方法
は、金属材１の素地の上に樹脂塗料を電着塗装して樹脂
の電着塗装層２を形成する工程と、樹脂の電着塗装層２
の上に樹脂塗料を粉体塗装して樹脂の粉体塗装層３を形
成する工程と、樹脂の粉体塗装層３の上にトップコート
層５の樹脂とほぼ同じ（同一を含む）熱膨張率を有する
樹脂のアンダーコート層３Ａを形成する工程と、樹脂の
アンダーコート層３Ａの上に金属または金属化合物の層
４を乾式メッキにより形成する工程と、金属または金属
化合物の層４の上に樹脂塗料を塗装して樹脂のトップコ
ート層５を形成する工程と、からなる。The method for forming a metal material surface coating structure according to the present invention comprises the steps of: electrodepositing a resin paint on a base material of a metal material 1 to form an electrodeposition coating layer 2 of the resin; Layer 2
Forming a resin powder coating layer 3 by powder-coating a resin coating on the resin, and substantially the same (including the same) thermal expansion as the resin of the top coat layer 5 on the resin powder coating layer 3 Forming a resin undercoat layer 3A having a high modulus, forming a metal or metal compound layer 4 on the resin undercoat layer 3A by dry plating, and forming a metal or metal compound layer 4 on the resin undercoat layer 3A. Forming a top coat layer 5 of a resin by applying a resin paint.
【００１３】金属材１は、たとえばアルミホイールであ
る。層２の電着塗装による形成工程では、まず金属材１
の素地を脱脂、水洗し、たとえば黒系統の色を着色した
エポキシ系カチオン電着塗料を用いて、電着塗装する。
電着塗装では、低濃度の水性塗料を満たした電着槽（温
度がたとえば２７°Ｃ）内で電導体である金属材１と電
極との間に直流電圧（たとえば、２１０〜２３０Ｖ）を
２〜３分印加し、水中に分散している塗料の微粒子を電
気的力で金属材１に引きつけ、凝集析出させて塗膜を形
成させる。カチオン電着塗料は、塩基性アミノ基、アン
モニウム、スルホニウムなどのオニウム基をもつ樹脂を
ベースとし、低級有機酸などの酸で中和した陰極析出形
の塗料である。カチオン電着では、塗膜が塩基性である
ので金属イオンの溶出がなく、塗膜の耐アルカリ性、耐
蝕性に有利である。また、塗膜の塗装中の着色も少な
い。塗膜厚さは１０〜３０μｍとする。塗装後、炉内に
て２００〜２１０°Ｃで、約１０〜２５分、焼付け、乾
燥する。かくして形成された塗膜は緻密で固く、素地の
小さな凹凸を埋め、素地との密着性、固着性にすぐれ、
素地を保護して素地の耐蝕性を、従来の粉体塗装に比べ
て大きく向上させる。The metal material 1 is, for example, an aluminum wheel. In the formation process of the layer 2 by electrodeposition coating, first, the metal material 1
The substrate is degreased and washed with water, and is electrodeposited using, for example, an epoxy-based cationic electrodeposition paint colored black.
In the electrodeposition coating, a DC voltage (for example, 210 to 230 V) is applied between the metal material 1 as an electric conductor and an electrode in an electrodeposition bath (at a temperature of, for example, 27 ° C.) filled with a low-concentration aqueous paint. A voltage of about 3 minutes is applied, and the fine particles of the paint dispersed in the water are attracted to the metal material 1 by an electric force, and are aggregated and deposited to form a coating film. The cationic electrodeposition paint is a cathodic deposition paint based on a resin having an onium group such as a basic amino group, ammonium and sulfonium and neutralized with an acid such as a lower organic acid. In the cationic electrodeposition, since the coating is basic, there is no elution of metal ions, which is advantageous for the alkali resistance and corrosion resistance of the coating. Also, coloring during coating of the coating film is small. The coating thickness is 10 to 30 μm. After coating, bake and dry in a furnace at 200 to 210 ° C. for about 10 to 25 minutes. The coating film thus formed is dense and hard, filling small irregularities of the substrate, and having excellent adhesion and adhesion to the substrate,
By protecting the substrate, the corrosion resistance of the substrate is greatly improved as compared with the conventional powder coating.
【００１４】層３の粉体塗装による形成工程では、接地
した被塗物（層２が形成された金属材１）とガンの電極
との間に直流高電圧（３０〜９０ｋＶ）を印加し、一
方、アクリル、ポリエステル、エポキシ系のクリアー粉
体塗料（粒径が約３〜６μｍで、２００°Ｃ程度に予熱
しておく）を空気力によってガンから噴射する。空気中
に分散した粉体粒子はガンの電極で起こるコロナ放電に
よって発生するイオン化空気と衝突して荷電し、ガンと
被塗物間の静電場の作用と空気流によって被塗物に向か
い、静電気力で被塗物表面に吸着する。粉体塗装は厚塗
りに適し、比較的大きな凹凸を埋める。層３の厚さを６
０〜１５０μｍに形成する。塗装後、炉内にて、約１７
０°Ｃで、約２０〜３０分、焼付け、乾燥する。In the step of forming the layer 3 by powder coating, a high DC voltage (30 to 90 kV) is applied between the grounded object (the metal material 1 on which the layer 2 is formed) and the electrode of the gun. On the other hand, an acrylic, polyester, or epoxy-based clear powder paint (having a particle size of about 3 to 6 μm and preheated to about 200 ° C.) is sprayed from the gun by air force. The powder particles dispersed in the air collide with the ionized air generated by the corona discharge generated at the gun electrode and become charged.They move toward the coating object by the action of the electrostatic field between the gun and the coating object and the air flow, Adsorbs to the surface of the substrate by force. Powder coating is suitable for thick coating and fills relatively large irregularities. The thickness of layer 3 is 6
It is formed to have a thickness of 0 to 150 μm. After painting, in the furnace, about 17
Bake and dry at 0 ° C. for about 20-30 minutes.
【００１５】樹脂のアンダーコート層３Ａの形成工程で
は、層３の上に、トップコート層５の樹脂とほぼ同じ熱
膨張率をもつ樹脂の層を、たとえばエアー吹きつけによ
り、厚さ１５〜３５μｍに形成する。下地が黒系統の色
に着色されている場合は、層３Ａはクリヤーかあるいは
黒系統の色とされ、下地が黒系統以外の色の場合は、層
３Ａは黒系統の色に着色される。層３Ａを塗装後、炉内
にて、約１４０〜１６０°Ｃで、約２０〜３０分、焼付
け、乾燥する。層３Ａの存在により、下地の層３は、ト
ップコート層５と同じ種類の樹脂を用いる必要がなく、
樹脂材を比較的自由に選択できる。In the step of forming the resin undercoat layer 3A, a layer of a resin having substantially the same thermal expansion coefficient as that of the resin of the top coat layer 5 is formed on the layer 3 by, for example, air blowing to a thickness of 15 to 35 μm. Formed. When the base is colored in a black system, the layer 3A is colored in a clear or black system. When the base is in a color other than black, the layer 3A is colored in a black system. After coating the layer 3A, it is baked and dried in a furnace at about 140 to 160 ° C. for about 20 to 30 minutes. Due to the presence of the layer 3A, the base layer 3 does not need to use the same type of resin as the top coat layer 5,
The resin material can be selected relatively freely.
【００１６】金属または金属化合物の層４の、たとえば
乾式メッキによる、形成工程では、アルミニウム、窒化
チタン、金などの金属（純金属または合金）を、スパッ
タリング（金属、プラスチックなどの表面に、真空中
で、金属の薄い層を付着させる操作で公知の操作）、イ
オンプレーティング、蒸着のうちの何れかの方法によ
り、金属材１の層３の上に、厚さ０．０４〜１．１μ
ｍ、形成する。たとえば、アルミニウムを厚さ０．１μ
ｍ形成する。その場合、下地の黒系統の色を若干透過し
て深みのある（アルミだけの軽い色合と異なる）、高級
感のある、クロムに似た色を、安価に、出すことができ
る。In the step of forming the metal or metal compound layer 4 by, for example, dry plating, a metal (pure metal or alloy) such as aluminum, titanium nitride, or gold is sputtered on a surface of metal (plastic, etc.) in vacuum. A known operation for attaching a thin layer of metal), ion plating, or vapor deposition, on the layer 3 of the metal material 1 to a thickness of 0.04 to 1.1 μm.
m, formed. For example, aluminum with a thickness of 0.1μ
m. In this case, it is possible to inexpensively produce a deep (high-quality) chrome-like color that is slightly transmitted through the underlying black color (different from the light shade of aluminum only).
【００１７】トップコート層５の形成工程では、ブース
内にて、アクリル系、ウレタン系、またはエポキシ系の
クリアー塗料を、予熱した被塗物に、エアー吹き付けな
どにより吹きつける、溶剤吹きつけ塗装により形成す
る。トップコート層５は厚さ２０〜４０μｍに形成す
る。かくして形成されたトップコート層５は金属層４の
保護層として機能する。In the step of forming the top coat layer 5, in a booth, an acrylic, urethane or epoxy clear paint is sprayed on a preheated object by air spraying, or by solvent spray coating. Form. The top coat layer 5 is formed to a thickness of 20 to 40 μm. The top coat layer 5 thus formed functions as a protective layer for the metal layer 4.
【００１８】[0018]
【実施例】金属材１としてアルミホイールを選択してそ
の表面に被膜構造をつぎのように形成した。まず、アル
ミホイールの表面を脱脂、水洗した。ついで、エポキシ
径カチオン電着塗料（商品名：ニッペパワートップＰＴ
Ｕ−６００、黒系統）を、温度２７°Ｃ、２〜３ｍｉ
ｎ．、２１０〜２３０Ｖの条件で電着塗装し、厚さ２０
μｍの電着塗装層２を形成した。ついで、この層２を温
度約１８０°Ｃ×１８分、焼付け、乾燥した。つぎに、
ポリエステル系粉体塗料（東亜合成、アロンパウダーＰ
２２０ＢＫ５０）を（クリヤー）を、４０〜６０ｋＶの
電圧条件で、層２の上に、厚さ約１００μｍ、静電粉体
塗装し、温度１７０°Ｃ×２５分、焼付け、乾燥し、粉
体塗装層３を形成した。ついで、層３の上に、アクリル
系塗料（たとえば、ニッペアミラック８７ブラック）ま
たはアクリル変性樹脂（たてえば、アクリルメラミン）
を厚さ約２５μｍ、エアー吹きつけにより、塗装した。
ついで、１６０°Ｃ×２５分、焼付け、乾燥し、アンダ
ーコート層３Ａを形成した。ついで、アルミを、スパッ
タリングして、層３Ａの上に金属膜（乾式メッキ層）４
を、厚さ０．１μｍ、形成した。つぎに、下地に５〜１
０μｍのメタルプライマーを塗布したのち、クリアー粉
体塗料（商品名：ニッペスパーラック５０００ＢＦ）を
エアー吹きつけ、厚さ約２５μｍのトップコート層５を
形成した。ついで、１４０°Ｃ×２５分、焼付け、乾燥
した。EXAMPLE An aluminum wheel was selected as the metal material 1, and a film structure was formed on the surface thereof as follows. First, the surface of the aluminum wheel was degreased and washed with water. Then, epoxy diameter cationic electrodeposition paint (trade name: Nippe Power Top PT)
U-600, black system) at a temperature of 27 ° C and 2-3 mi.
n. Electrodeposited under conditions of 210-230V, thickness 20
A μm electrodeposition coating layer 2 was formed. Then, the layer 2 was baked at a temperature of about 180 ° C. for 18 minutes and dried. Next,
Polyester powder coating (Toa Gosei Co., Aron Powder P
220BK50) (clear) was applied with an electrostatic powder on the layer 2 to a thickness of about 100 μm under a voltage condition of 40 to 60 kV, and baked and dried at a temperature of 170 ° C. for 25 minutes, followed by powder coating. Layer 3 was formed. Next, on the layer 3, an acrylic paint (for example, Nippa Milac 87 black) or an acrylic modified resin (for example, acrylic melamine)
Was coated by air blowing at a thickness of about 25 μm.
Subsequently, baking and drying were performed at 160 ° C. for 25 minutes to form an undercoat layer 3A. Then, aluminum is sputtered to form a metal film (dry plating layer) 4 on the layer 3A.
Was formed to a thickness of 0.1 μm. Next, 5-1 on the ground
After applying a metal primer of 0 μm, a clear powder coating (trade name: Nippesparrak 5000BF) was blown by air to form a top coat layer 5 having a thickness of about 25 μm. Then, it was baked and dried at 140 ° C for 25 minutes.
【００１９】なお、被膜構造は図２に示すように、ホイ
ール前面８のみならず、リムのドロップ部の内面９全長
まで、形成した（従来は、ホイール前面のみ）。かくし
て製造されたアルミホイールは、下地の黒さを映えた、
深みのある色合いを有していた。また、メッキ４の下地
の色に黒色系統を選定することにより、メッキ自体の黄
色味のある色が黒系統の色によって目立たなくなり、ま
さに鏡面色となる。また、塗装範囲をホイール前面だけ
でなくリムのドロップ部の内面全長まで拡大したので、
ホイール前面部は透過する色調効果を引出し、リムのド
ロップ部の内面９はその色がホイール前面部８の鏡面に
反映して大きなデザイン効果を出す。また、５０個のア
ルミホイールに被膜形成後、トップコート層５の焼付時
に、メッキ層４に微小亀裂が発生していないかどうかを
目視により確認したが、何れのアルミホイールにもメッ
キ層４の微小亀裂発生は認められなかった。したがっ
て、層３Ａを設けて、ほぼ同じ熱膨張率の層３Ａ、５で
メッキ層４を挟むことが亀裂発生防止に効果があること
が判明した。また、温度３９°Ｃ×２４時間、−１８°
Ｃ×２０時間、室温４時間の熱耐久試験を１０サイクル
行ったが、被膜構造に剥がれやひび割れが認められず、
良好な耐久性があることが判明した。また、ｐＨ２の酸
性液に１分浸漬し、その後ｐＨ７の蒸留水に１分浸漬す
ることを、２０００回繰り返す耐蝕性試験を行ったが、
被膜構造下のアルミ素地に化学浸食は認められず、被膜
構造によりホイールは良好な耐蝕性を有することも判明
した。As shown in FIG. 2, the coating structure was formed not only on the front surface 8 of the wheel but also on the entire inner surface 9 of the drop portion of the rim (conventionally, only the front surface of the wheel). The aluminum wheels manufactured in this way shine the blackness of the base,
It had a deep shade. Further, by selecting a black system as the base color of the plating 4, the yellowish color of the plating itself becomes inconspicuous due to the black system color, and becomes exactly a mirror surface color. In addition, since the painting range has been expanded not only to the front of the wheel but also to the entire inner surface of the rim drop,
The front part of the wheel brings out a transparent color tone effect, and the inner surface 9 of the drop part of the rim reflects its color on the mirror surface of the front part 8 of the wheel to give a great design effect. Further, after coating was formed on the 50 aluminum wheels, it was visually confirmed whether or not micro cracks were generated in the plating layer 4 when the top coat layer 5 was baked. No microcracks were found. Therefore, it was found that providing the layer 3A and sandwiching the plating layer 4 between the layers 3A and 5 having substantially the same coefficient of thermal expansion was effective in preventing the occurrence of cracks. In addition, the temperature is 39 ° C. × 24 hours, -18 °
A heat endurance test of C × 20 hours and a room temperature of 4 hours was performed for 10 cycles.
It has been found that there is good durability. In addition, a corrosion resistance test was performed by repeating immersion in acidic solution of pH 2 for 1 minute and then in distilled water of pH 7 for 1 minute 2,000 times.
No chemical erosion was observed on the aluminum substrate under the coating structure, and it was also found that the wheel had good corrosion resistance due to the coating structure.
【００２０】[0020]
【発明の効果】請求項１の構造によれば、金属材の素地
に、樹脂の電着塗装層、樹脂の粉体塗装層、樹脂のアン
ダーコート層、金属または金属化合物の層、樹脂のトッ
プコート層を、順に形成したので、メッキの下地処理が
電着塗装プラス粉体塗装プラス樹脂のアンダーコートと
なり、耐蝕性、耐割れ性が従来の粉体塗装プラス中間層
構造に比べて向上される。請求項２の構造によれば、金
属材をアルミニウム合金ホイールとしたので、アルミホ
イールの耐蝕性を向上させることができる。請求項３の
構造によれば、樹脂のアンダーコート層と樹脂のトップ
コート層の熱膨張率をほぼ同じとしたので、トップコー
ト層焼付時に金属または金属化合物の層に微小亀裂が発
生することを抑制できる。請求項４の構造によれば、金
属または金属化合物の層より下の層の何れかの層を黒系
統に着色したので、金属または金属化合物の層に下地の
黒系統の色を反映させることができ、高級感を出すこと
ができる。請求項５の構造によれば、金属または金属化
合物のメッキ層を、アルミニウムなど純クロム以外の金
属から構成したので、メッキ層の金属を金属材（たとえ
ば、アルミホイール）の材料と合わせることにより、メ
ッキのコストダウンと、金属材のリサイクル（回収、再
利用）の容易化がはかられる。請求項６の方法によれ
ば、金属材の素地の上に樹脂塗料を電着塗装し、その上
に粉体塗装層を形成し、その上に樹脂のアンダーコート
層を形成し、その上に金属または金属化合物の層を形成
し、その上に樹脂のトップコート層を形成するので、で
きた製品が請求項１の効果と同等の効果を有する。According to the structure of the first aspect, an electrodeposition coating layer of a resin, a powder coating layer of a resin, an undercoat layer of a resin, a layer of a metal or a metal compound, a layer of a resin Since the coat layer was formed in order, the undercoating of the plating was electrodeposition coating plus powder coating plus resin undercoat, and the corrosion resistance and cracking resistance were improved compared to the conventional powder coating plus intermediate layer structure. . According to the structure of claim 2, since the metal material is an aluminum alloy wheel, the corrosion resistance of the aluminum wheel can be improved. According to the structure of claim 3, since the thermal expansion coefficients of the resin undercoat layer and the resin top coat layer are substantially the same, it is possible to prevent the occurrence of microcracks in the metal or metal compound layer when the top coat layer is baked. Can be suppressed. According to the structure of claim 4, any one of the layers below the metal or metal compound layer is colored in a black system, so that the metal or metal compound layer reflects the underlying black system color. It can give a sense of quality. According to the structure of claim 5, the metal or metal compound plating layer is made of a metal other than pure chromium such as aluminum, so that the metal of the plating layer is combined with the material of the metal material (for example, aluminum wheel), Plating costs can be reduced and metal materials can be easily recycled (collected and reused). According to the method of claim 6, a resin paint is electrodeposited on the metal base material, a powder coating layer is formed thereon, a resin undercoat layer is formed thereon, and a Since a metal or metal compound layer is formed and a resin top coat layer is formed thereon, the resulting product has the same effect as the first aspect.
【図１】本発明の一実施例の金属材表面被膜構造の拡大
断面図である。FIG. 1 is an enlarged sectional view of a metal material surface coating structure according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の一実施例の金属材表面被膜構造を適用
したアルミホイールの断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of an aluminum wheel to which a metal material surface coating structure according to one embodiment of the present invention is applied.
【符号の説明】 １ 金属材 ２ 電着塗装層 ３ 粉体塗装層 ３Ａ アンダーコート層 ４ 金属または金属化合物の層 ５ トップコート層 ６、７ プライマー[Description of Signs] 1 metal material 2 electrodeposition coating layer 3 powder coating layer 3A undercoat layer 4 metal or metal compound layer 5 topcoat layer 6, 7 primer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土田 健次 神奈川県藤沢市用田478番地の１ 株式会 社日東社内 (72)発明者 我妻 新一郎 神奈川県藤沢市用田478番地の１ 株式会 社日東社内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Kenji Tsuchida Nippon Corporation, 478-1, Yoda, Fujisawa City, Kanagawa Prefecture (72) Inventor Shinichiro Agatsuma 478-1, Yoda, Fujisawa City, Kanagawa Prefecture Nitto Corporation In-house
Claims (6)
脂の粉体塗装層、樹脂のアンダーコート層、金属または
金属化合物の層、樹脂のトップコート層を、順に形成し
た金属材表面被膜構造。1. A metal material in which a resin electrodeposition coating layer, a resin powder coating layer, a resin undercoat layer, a metal or metal compound layer, and a resin topcoat layer are sequentially formed on a metal material base. Surface coating structure.
である請求項１記載の金属材表面被膜構造。2. The metal material surface coating structure according to claim 1, wherein said metal material is an aluminum alloy wheel.
プコート層の樹脂にはほぼ同じ熱膨張率を有する樹脂が
用いれている請求項１記載の金属材表面被膜構造。3. The metal material surface coating structure according to claim 1, wherein a resin having substantially the same coefficient of thermal expansion is used as a resin of the undercoat layer and a resin of the topcoat layer.
アンダーコート層の何れか少なくとも１つの層が黒系の
色を有し、前記トップコート層がクリヤー層である請求
項１記載の金属材表面被膜構造。4. The method according to claim 1, wherein at least one of the electrodeposition coating layer, the powder coating layer, and the undercoat layer has a black color, and the topcoat layer is a clear layer. Metal surface coating structure.
ミニウム、窒化チタン、金からなるグループから選択さ
れた少なくとも１種の金属または金属化合物の乾式メッ
キ層から構成されている請求項１または２記載の金属材
表面被膜構造。5. The metal or metal compound layer comprises a dry plating layer of at least one metal or metal compound selected from the group consisting of aluminum, titanium nitride, and gold. Metal surface coating structure.
して樹脂の電着塗装層を形成する工程と、 前記樹脂の電着塗装層の上に樹脂塗料を粉体塗装して樹
脂の粉体塗装層を形成する工程と、 前記樹脂の粉体塗装層の上に樹脂のアンダーコート層を
形成する工程と、 前記樹脂のアンダーコート層の上に金属または金属化合
物の層を乾式メッキにより形成する工程と、 前記金属または金属化合物の層の上に樹脂塗料を塗装し
て樹脂のトップコート層を形成する工程と、からなる金
属材表面被膜構造の形成方法。6. A step of electrodepositing a resin paint on a base material of a metal material to form an electrodeposition coating layer of a resin, and powder coating the resin paint on the electrodeposition coating layer of the resin. Forming a resin powder coating layer; forming a resin undercoat layer on the resin powder coating layer; and dry-drying a metal or metal compound layer on the resin undercoat layer. A method for forming a metal material surface coating structure comprising: a step of forming by plating; and a step of applying a resin paint on the metal or metal compound layer to form a resin top coat layer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19750396A JPH1034080A (en) | 1996-07-26 | 1996-07-26 | Coating structure on surface of metallic material and formation thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19750396A JPH1034080A (en) | 1996-07-26 | 1996-07-26 | Coating structure on surface of metallic material and formation thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1034080A true JPH1034080A (en) | 1998-02-10 |
Family
ID=16375564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19750396A Pending JPH1034080A (en) | 1996-07-26 | 1996-07-26 | Coating structure on surface of metallic material and formation thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1034080A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000140754A (en) * | 1998-11-10 | 2000-05-23 | Topy Ind Ltd | Coating structure for steel wheel |
| JP2002219771A (en) * | 2001-01-24 | 2002-08-06 | Topy Ind Ltd | Metal or resin material of which surface is subjected to brightening treatment and brightening treatment method for metal or resin material |
| JP2007099151A (en) * | 2005-10-06 | 2007-04-19 | Hitachi Metals Ltd | Light alloy wheel, and method for forming painted film therein |
-
1996
- 1996-07-26 JP JP19750396A patent/JPH1034080A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2000140754A (en) * | 1998-11-10 | 2000-05-23 | Topy Ind Ltd | Coating structure for steel wheel |
| JP2002219771A (en) * | 2001-01-24 | 2002-08-06 | Topy Ind Ltd | Metal or resin material of which surface is subjected to brightening treatment and brightening treatment method for metal or resin material |
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