JPS59226146A - 高耐熱性アルミ合金粉末防食顔料 - 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】 本発明は、高度の耐熱性を有し、鉄に対して高度の犠牲
防食効果を右づ゛るアルミニ１クム合金粉末防食顔料に
関する。

工期短縮、省力化の目的で新造船、大型の橋梁。

タンク等はブロッ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ョッ１〜プラストしてミル
スケール、赤錆を除去した後、ジョツブプライマーと称
−する〜時防錆塗料が塗装される。

この後、電子罫書によって設計図を原寸に拡大し−で鋼
板に焼き付け、溶断２曲げ、溶接等の工程を経てブロッ
クが組み立てられる。この後ブロックは更にブロック塗
装と称する塗装がなされるが、ショッププライマーの目
的は、このブロッ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である。ショッププライマーの
性能として防食性にすぐれることはもちろんであるが、
溶断。

溶接、ひずみ取り等による塗膜性能の熱劣化が小さいこ
とが重要である。ショッププライマーとしてはウォッシ
ュプライマー、ジンクリッチプライマー、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
る無機ジンクリッチプライマーの需要が急増しショップ
プライマーの主流となっている。

無機ジンクリッチプライマーは、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
淵良に含有さじた塗料である。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
優れた特性を示づ°ものである。しかしながら現行の無
機ジンクリッ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ｃノではなく
、溶断。

溶接部の塗膜焼損、ひずみ取り８１；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Ｊ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ぐ高熱を受（Ｊた場合、安易に蒸
気〈ヒユーム）となって揮散する。また急激な加熱によ
る塗膜の割れ、はがれが生じることが多い。このＪζ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、発生する亜鉛ヒュニ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Ｚ、ｎ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。

特公昭４７−５１０９０には１〜５０％のＡ１を含有す
る７０合金粉末を使用する技術が開示されている。

この合金粉末は犠牲陽極効果は十分有しているが、耐熱
性の改善が十分ではな（実用化に至っていない。

また、特公昭５５−１４８７３にはフレーク状亜鉛粉末
とフレーク状耐熱顔料（フレーク状アルミニウム顔料、
フレーク状黒鉛顔料、フレーク状雲母顔料）を使用する
技術が開示されている。この技術は一部実用化されてい
るが、フレーク状耐熱顔料の含有量が多くなると防食性
が低下するとともに塗膜物性が低下し、一方フレーク状
耐熱顔料の含有量が少なくなると、耐熱性が不十分であ
るという相反する性質を持ち、高度の耐熱性が要求され
るショッププライマー川どしては満足な性能を有するま
でには至っていない。

本発明は、亜鉛５以上２５重量％以下及びクイ素１０以
上２５重量％以下を含有し、残部がアルミニウムど不可
避不純物とからなるアルミニ「クム合金粉末であり、亜
鉛粉末と同等の防食性を有し、かつ、高耐熱性を有する
防食顔料を提供り−るものである。

本発明の防食顔料は、上記組成のアルミニウム合金溶湯
を調製し、該合金溶湯のア（〜マイズ法によって容易に
製造し得る。アトマイズ媒体どしては空気、不活性ガス
等が一般的に使用されるが、空気アトマイズ法によって
所望のアルミニウム合金粉末が安易に製造し得る。

薄くて均一な塗膜を得るため、使用するアルミニウム合
金粉末の粒度は４４μ以下が望ましい。この目的でアト
マイズ合金粉末を機械的に粉砕した合金粉末も使用でき
る。機械的粉砕は、不活性ガス雰囲気中ボールミルで乾
式粉砕するが又はミネラルスピリット等の溶剤の共存下
、ボールミル。

アトライターミル等で粉砕して得られたものが使用し得
る。

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種々のバインダーが使用
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
ート系バインダーが望ましい。

塗料中の顔料濃度は１、−顧別容偵ｉ農度で３５〜９０
％程度で使用でき、アトマイズ法によって得られたアル
ミニウム合金粉の場合、顔料容積濃度６５〜９０％程度
が望ましく、また機械的に粉砕された合金粉末の場合、
吸油量が増加するため金属分として３５〜７０％顔料容
積濃度で使用するのが望ましい。

塗装はエアースプレー、エアレススプレー、刷毛塗り等
のいずれでも使用可能であり、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こと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月氷電極に対
して亜鉛は−１，ＩＯＶ、軟鋼は−０，５８Ｖである。

−力、アルミニウムは一〇、８５　ｖである。

電極電位だけからはアルミニウムでも鉄に対して十分犠
牲陽極効果が期待し得るが、現実的にはアルミニウムは
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。

アルミニウムに亜鉛を５０％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
ニウムの不動態被膜の形成を抑制するか、又は酸化被膜
が導電性を右するようになるためと推定される。

亜鉛を５０％以上含有するアルミニウム合金は鉄に対す
る犠牲陽極効果は認められるが、高温に加熱された場合
、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【プる
ため塗膜の割れ、はがれが多数発生する。

本発明者らは、従来の防食顔わ１のこのような問題点を
解決づ′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って、高度の防食
性と耐熱性を有するアルミニウム合金粉末顔料が得られ
ることを知見したものである。

ケイ素の電極電位は０．１ＮｉＥｌ永電極に対して−０
，２６Ｖであり、鉄より員な金・属であり、これ自体全
く犠１（し陽極効果は期待できないが、亜鉛−アルミニ
ウム合金に添加された場合、著しい犠牲陽極効果の向上
が認められることを知見し本発明に至ったものである。

この犠牲陽極効果の向上の機構は定かではないが、酸化
被膜が高度の導電性を持ったためか又はアルミニウム不
動態被膜形成の抑制によるものと推定される。

ケイ素を１０〜２５重量％好ましくは１２〜２０重量％
添加することによって、アルミニウム合金中の亜鉛含有
量が５〜２５重量％好ましくは１０〜２０重足％で高度
の犠牲陽極効果が得られ、且つ該アルミニウム合金は高
温に加熱されても亜鉛の揮散は殆んど認められなかった
。

また、本発明のアルミニウム合金粉顔料を含有するアル
カリシリケート、アルキルシリケート塗料塗膜は、従来
の亜鉛粉末、亜鉛−アルミニウム合金粉末を使用した塗
料塗膜と比唆して急激な加熱による耐はくり性が著しく
優れていることが明らかとなった。この理由は、本発明
のアルミニウム合金粉末顔料がケイ素を含有しているた
めバインダーとの密着性に優れ強固な塗料塗膜を形成す
るためと推定される。

以下に本発明の実施例を示す。

表１の実施例、比較例に示す合金組成の金属粉末を空気
アトマイズ法によって製造した。これらの金・属粉を３
５０　ｍ　ｅ　ｓ　１１のスクリーンで篩い、３５０１
＋１８Ｓ１１スクリーンを通過した金属粉を使用して塗
料を作製した。比較例１は、亜鉛末３号（三井金属鉱業
株式会社製）を用いた。また、実施例１３．１４は空気
アトマイズ法によって製造し、１００ｍｅｓｈスクリー
ンを通過した金属粉をミネラルスビリッ１〜の共存下ボ
ールミルにＪｚつで粉砕したのも３５０１１＋ｅＳｈス
クリーンを通過した金属粉を使用した。

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（商品名）＊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割　　　　　　　　　１０
０ ＊　多摩化学工業株式会社製 塗料の容積顔料濃度は実施例１３．１４を除いて全て８
５．７％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２．８〜３．８程度であるため合金組成から比重を計
算し容積顔料濃度が一定になるように重量添加量を調整
した。実施例１３．１４は顔料の吸油量が大きいため容
積顔料濃度を４２．９％になるように調整した。

試験片は、ザイズ７５ｍｍｘ　１５０＋＋＋ｍ　、厚さ
０．５ｍｍの冷間圧延鋼板（ＪＩＳ　　Ｇ３１４１の５
ＰＣＣ−Ｂ）をＪＩＳ　　Ｋ５４００の方法により脱脂
洗浄した後、試料塗料を刷毛塗りしたものを用いた。塗
膜は室温乾燥し、塗装後４日経時した後、試験に供した
。

なお、乾燥後の塗膜厚さは約３０μｍであった。

塩水噴霧試験は、Ｊ　Ｉ　Ｓ　’　Ｋ５４００に記載の
方法により実施し、スクラッチ部の発錆状態および塗膜
全面の発錆状態を目視判定した。この塩水噴霧試験を下
記耐熱テストの前後に行なった。

塗膜の耐熱テストは試験片を垂直面から１５６傾斜させ
て２ＣＩＩ１間隔に保持具に保持し、電気炉中で加熱す
る方法で行なった。室温から８００℃までのが温時間が
約１時間の急速加熱の揚台、比較例の数例は著しい塗膜
のはがれが認められた。室温から８００℃までの昇温時
間を約４時間にし、８００℃で１時間保持後、室温まで
徐冷した試験片は殆んど塗膜のハガレは認められなかっ
たため、この試験片を加熱後の塩水噴霧試験に供した。

実施例、比較例から明らかなように、亜鉛を５％以上含
有されるアルミニウム合金にケイ素が１０％以上含有さ
れるようになると耐食性が著しく向上することがわかる
。ケイ素の含有ｍが２５％よりも多くなるとかえって耐
食性が低下しＣくるが、この理由は電極電位が鉄に対し
て員なケイ素量が増す、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。

また、予期に反して亜鉛ｍも２５％より多くなると耐食
性が低下することが発見された。この理由は不明である
が酸化被膜の導電性に何らかの変化が生じるものと推定
される。

更に、本発明の防食顔料の他の有用性はその比重が従来
の亜鉛粉末顔料と比較して格段に小さいことである。従
来の亜鉛粉末顔料は比重が大きいため塗料中ですぐに沈
降するため、塗装時常に強力な撹拌を必要とする。この
ため非常に取り扱いが不便であったが、本発明のアルミ
ニウム合金粉末は塗料中で沈降しにくく、強力な撹拌を
する必要がないので塗装作業が大幅に改善できることが
わかった。

手続ン山正書 昭和５８年９月１３日 １、事件の表示　　　昭和５８年特許願第９８８９５号
２、発明の名称　　　高耐熱性アルミ合金粉末防食顔料
３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 名　称　　　東洋アルミニウム株式会社４、代　理　人
　　　東京都新宿区新宿１丁目１番１４号　山田ビル６
、補正により増加する発明の数 ８、補正の内容 （１）　明１書中第１１頁４行目、「製造し、」とある
を「金属粉を製造した後、」と補正する。

（２）　明細田中第１１真下から３行目、「容積顔料８
１度」とあるを「顔料容積温度」と補正する。

（３）　明細書中鎖１１頁下から２行目、「８５．７％
」とあるを１４５．８％」と補正する。

（４）　明■１佑中第１２頁２行目及び同頁４行目、「
容積顔料濃度」とあるをそれぞれ「顔料容積濃庶」と補
正する。

（５）　明細線中第１２頁４行目、「４２．９％ｊとあ
るを「３８．５％」と補正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　亜鉛、ケイ素、アルミニウム及び伯の不可避的
   不純物よりなり、亜鉛の含有量が５〜２５重荀％であり
   、ケイ素の含有量が１０〜２５重山％である高耐熱性ア
   ルミニウム合金粉末防食顔料。