JPS62148573A - 耐熱性塗料 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は耐熱性塗料に関し、特に被塗物に対して密着性
が良好で、比較的低い温度で焼付が出来、しかも高い耐
熱性を付与できる塗料を提供するものである。

（従来技術およびその問題点） 従来、特に航空機工業の分野において、その必要性から
耐熱合金と共に、耐熱性塗料の開発が盛んに行われてき
た。また近年、自動車工業の分野においても、省エネル
ギーを目的とする車体重量の軽量化志向に伴ない、非金
属材料と共に耐熱性塗料の採用により母材重量の軽減化
が図られている。

上記のような耐熱性塗料としては無機系、有機系および
無機−有機の中間系に分類されるが、一般に無機系塗料
が有機系塗料に比べて比較的安価で、高い耐熱性を発揮
する。このような無機系塗料として、特にリン酸−重ク
ロム酸系塗料が高い耐熱性を有し、例えばこの系にアル
ミニウム、マグネシウム粉末などを配合した組成が提案
され、実用化もされている。即ち、これらリン酸−重ク
ロム酸系の塗料は、被塗物に塗布して一般に乾燥。

焼付の工程を経るが、焼付温度あるいは使用温度におい
て、該塗料の含有成分がアルミニウムおよびマグネシウ
ムのフォスフェート、クロメートなどの複雑な組成を形
成して付着、耐熱、耐食性などに優れた効果を発揮する
ものと考えられる。

（発明が解決しようとする問題点） しかして、リン酸−重クロム酸系塗料も、特に前記した
如き航空機や自動軍工業の分野においては、被塗物に対
して可及的に高い耐熱性が何体されることが望まれるこ
とに変わりない。また、塗料の焼付温度が高い場合には
、高温で酸化され難い金属が選択されるなど、被塗物の
材質が制限されるばかシでなく、良好な付（密）着性が
得られない結果を招く虞れがある。

因みに、従来のリン酸−重クロム酸系塗料では、耐熱性
が一般に６００〜７００℃にとどまシ、被塗物との剥離
も認められる。したがって、本発明の目的は耐熱性が７
００℃以上、特に８００℃以上の温度を有し且つ被塗物
の剥離がない塗料を得ることにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、上記の目的を達成されるために鋭意、開
発に勤めた結果、従来のリン酸−重クロム酸系をペース
とする組成に、さらに特定した成分を配合することによ
り、耐熱温度が８００℃以上を発揮する塗料を得ること
ができることを見出した。本発明によれば、Ｈ３ＰＯ４
が５〜３０重量％、ＣｒＯ３が１〜１０重量％、Ａｌが
３０〜６０重量％、アルカリ土類金属酸化物が１〜５重
量％、ＳｔＯ□が０．１〜３重量％、Ｂ２Ｏ３が０．０
５〜１重量％、アルカリ金属酸化物が０．０５〜１重量
％および残部が水よりなる耐熱性塗料である。

本発明の耐熱性塗料においては、水を媒体としてリン酸
（Ｉ（、ＰＯ４として）５〜３０重ｉ％、無水クロム酸
（ＣｒＯ３として）１〜１０重量％、アルミニウム（Ａ
ｌとして）３０〜６０重（ｆ％およびアルカリ土類金属
酸化物として特に酸化マグネシウム（ＭｇＯとして）１
〜５重８％を主成分とするものである。しかしながら、
このようなＨ３ＰＯ４，ＣｒＯ３゜ｈｔおよびＭｇＯの
成分のみを含む塗料では、一般にリン酸アルミニウム・
ガラスとして３００℃以上において安定な皮膜を形成す
るが、最高の耐熱温度でも６００〜７００℃程度である
。

これに対して、本発明によれば上記のＦ（３ＰＯ４゜Ｃ
ｒｙｓ　＋　ＡＡおよびＭｇＯの主成分に、特に５ｉＯ
７０，１〜３重量％およびＢ２０．０．０５〜１重ｉ％
のようなガラス骨格形成酸化物と、ＮａｚＯまたはに２
０などのアルカリ金属酸化物０．０５〜１重量％のガラ
ス修飾酸化物を配合することにより、４００℃以上にお
いて強固なガラス皮膜を形成し、耐熱温度を８００℃に
も向上し得るものである。

即ち、本発明においては、上記した如き主成分に５ＩＯ
２，Ｂ２０．およびアルカリ金属酸化物の補助成分を配
合することが、所望の高耐熱性塗料を得るために極めて
重要である。

したがって、本発明の塗料成分において、上記した５１
０２．　Ｂ２０．およびアルカリ金属酸化物のうち、い
ずれか一つの成分またはその配合割合が外れた場合には
、本発明の高耐熱性効果を発揮できない。なお、５ＩＯ
２およびＢ２Ｏ３の配合が所定割合より多い場合には、
得られる耐熱性塗料の密着性が低下するため実用的でな
い。

本発明の耐熱性塗料において、主成分であるリン酸とし
ては一般に８５重量％のオル）　ＩＪン酸、重クロム酸
としては無水クロム酸、またアルミニウムおよび酸化マ
グネシウムはそれぞれ一般に粒度１〜２０μｍの金属微
粉末が好ましく用いられる。

また、本発明の耐熱塗料において、重要な補助成分であ
るＳｉＯ２としてはたとえば微粉状のシリカ（含水珪酸
）、珪石または珪砂が挙げられ、Ｂ２Ｏ３としては例え
ば硼酸または硼砂が挙げられ、アルカリ金属酸化物とし
ては例えば硫酸ソーダ、炭酸ソーダ、硝酸ンーダ、炭酸
カリ、硝酸カリが使用される。そのほかアルカリ土類金
属化合物として例えば炭酸カルシウ゛ム、生石灰、消石
灰、炭酸バリウムなどが使用される。

しかして、本発明の特に上記した補助成分である５ｉ０
２　＋　８２０３およびアルカリ金属酸化物を全て含有
する組成物として、特にホウロウ（琺瑯）の釉薬である
フリット（ｆｒｌｔ）が好適に用いられる。

即ち、例えば軟鋼ホウロウ、鋳鉄ホウロウ、アルミニウ
ムホウロウの下釉フリットは、一般にＰ２Ｏ３と共にＮ
ａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｂ２Ｏ３，Ｓｉｎ□、　ＢａＯ、Ｃａ
Ｏ。

Ａｌ２０５などの組成を有する。したがって、本発明に
おいて補助成分としでは上記した如き相応する成分のフ
リットを選択して所定の成分割合に調整して用いられれ
ばよい。

本発明の耐熱性塗料には、上記した主成分および補助成
分と共に、−必要に応じて他の成分を配合することも出
来る。例えば、Ａｌまたは５ＩＯ７の一部に代えて、そ
れぞれＡｌ２０３１〜３重量％またはＳｉ０．１〜１重
量％を用いることは、得られる耐熱性塗料に低い焼付温
度を付与し且つ耐熱性の向上にも有効である。また、金
属Ｍｇ　０．０５〜１劃０または金属Ｚｎ　Ｏ，０５〜
１重量％の配合はｓ　ＭｇまたはＺｎとＡｌとが６００
℃以上で合金を形成することにより、被塗物である鉄鋼
地金との融着を有効に促進することが考えられ、ひいて
は耐熱性を向上する。さらに、Ｎａ２ＳＯ３など還元性
ナトリウム塩０５〜２重量係を配合することも、焼付温
度の１へ下および耐熱性の向上に有効である。

本発明の耐熱性塗料の調製は、一般に攪拌機および冷却
機を設けた容器によシ、供給した蒸留水を攪拌しながら
、それぞれ耐熱性塗料の各成分を所定割合に添加し、３
０℃以下の温度に保持しながら調製する。この耐熱性塗
料調製における各成分の添加順序は、一般に主成分のう
ちリン酸、無水クロム酸および酸化マグネシウムを添加
し、次いで酸化珪素、酸化はう素、アルカリ金属酸化物
を加え、必要に応じて無水亜硫酸ソーダ、マグネシウム
、亜鉛、珪素などの他の成分を特に順序に制限なく添加
した後、最後にアルミニウムを添加することが好ましく
、反応による激烈な水素発生を伴うことなく容易に混和
することが出来る。さらに、均質に混和した耐熱性塗料
を得るために、その混合物に約７０％容積に相当するガ
ラスピーズ（例えば３％径）などを投入し、攪拌するこ
とにより粉砕分散を行うことが好ましい。

本発明の耐熱性塗料は、通常の塗装方法が特に制限なく
採用され、塗装後に自然（常温）乾燥により大部分の遊
離水分を蒸発させ、さらに８０〜１００℃の温度で水分
を完全に除去した後、次いで一般に２００〜４００℃の
温度で焼付けすることが好ましい。なお、本発明におい
ては、上記の焼付は後、塗装表面をガラスピーズ（＋１
８０）でショツトブラストすることにより、極めて優れ
た防食作用を得ることが出来る。即ち、ガラスピーズの
ショツトブラストにより、塗装表面の金属アルミニウム
が多少変型して形成された気孔を潰して、塗面が該金属
アルミニウムで完全に被覆されることが、顕微鏡観察の
結果から明らかに確認される。

本発明の耐熱性塗料を適用する被塗物としては、一般に
鉄およびその合金が対象となるが、そのほか非鉄金属に
も酸化防止を目的に適用可能である。

（効果） 以上説明したように、本発明の耐熱性塗料は、被塗物に
対して比較的低い温度で焼付でき、一般に８００℃以上
の高い耐熱性を付与することが出来る。また、本発明の
耐熱性塗料には極めて多量の金属アルミニウムが配合さ
れているため、塗装され形成される皮膜が展性、延性を
有し、被塗物である地金との剥離がなく、曲げ加工を施
しても亀裂が生じないような製品を得ることができる。

（実施例） 以下、実施例および比較例を示すが、本発明はこれらの
実施例に何ら制限されるものではない。

なお、実施例および比較例において調製した塗料の耐熱
テストは、下記する作成テストピースを用いて耐熱テス
トを行った。

（１）　　テストピースの作成 巾７５％、長さ１５０ｘおよび厚さ１．６〜の冷間圧延
鋼板の表面をメチレンクロライドで洗浄して油脂分を除
去した後、風乾する。次いで、その表面をす５４（平均
径３２０μ）のアランダムブラストを行い、１０点平均
粗さが１７μ程度の表面粗さに研削した後、メチレンク
ロライドで洗浄し風乾する。

テストする塗料を上記の鋼板表面上に厚さ３０μの塗膜
が生ずるように塗布する。次いで、１００℃の乾燥器中
で３０分間乾燥し、次いで３５０℃の電気炉中に３０分
間焼付けを行い、塗膜を形成させてテストピースとする
。

（２）耐熱テスト 作成したテストピースを６００℃、６５０℃。

７００℃、８００℃および８５０℃にそれぞれ温度設定
した電気炉中に入れて、５０時間加熱する。

次いで、室温中に取出して２４時間経過後、塗面の外見
観察を行ない、膨れ及び剥離のないものをその設定温度
に応じて耐熱温度とした。

実施例１ 攪拌機および水冷設備を配した５００ｒＩＬｅの硝子製
容器に、先ず第１表に示す所定量の純水（Ｈ２Ｏ）を入
れた後、冷却（約３０℃）および攪拌しながら８５重量
％のリン酸（Ｈ３Ｐ０４）を１００重量％の換算の割合
で１５Ｉｉおよび９８重量％の無水クロム酸（Ｃｒｙｓ
）を１００重量％換算で５．４ｇを順次に添加し良く混
合した後、９６重量％のＭｇＯを１００重量％換算で３
ｇを添加して、ＭｇＯが完全に溶解するまで攪拌を続け
た。次いで、平均粒径２　μｍの微粉シリカ（ＳＩＯ２
）、Ｂ２Ｏ３，炭酸ソーダ（Ｎａ２ＣＯ３）　を平均粒
度１０μｍの金属マグネシウム（Ｍｇ）、平均粒度１０
μｍの金属亜鉛（Ｚｎ）　、亜硫酸ソーダ（Ｎａ２５Ｏ
３）を第１表に示子割合に添加して攪拌混合した。さら
に、最後に平均粒径１０μｍの金属アルミニウム粉末（
Ａｌ）を１００重量％換算で４３．４．９添加混合し、
スラリー状に分散した後、平均粒径３％のがラスビーズ
４５ｍを加えて攪拌を３時間継続した。その後、ガラス
ピーズを分離して、塗料の調製を終了した。

得られた塗料について、所定の耐熱テストを実施して耐
熱温度を求めた。

実施例２〜７ 実施例１と同様な方法により調製した塗料の組成及び耐
熱温度とを併せ第１表に示す。

上記の調製した塗料の各成分組成（割合）と、それらの
耐熱温度とを併せて第１表に示す。

比較例１〜４ 実施例と同様に、第１表に示す成分組成（割合）で塗料
を調製し、それらの耐熱温度を測定した。

それらの結果を第１表に併記した。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）Ｈ＿３ＰＯ＿４が５〜３０重量％、ＣｒＯ＿３が１
   〜１０重量％、Ａｌが３０〜６０重量％、アルカリ土類
   金属酸化物が１〜５重量％、ＳｉＯ＿２が０．１〜３重
   量％、Ｂ＿２Ｏ＿３が０．０５〜１重量％、アルカリ金
   属酸化物が０．０５〜１重量％および残部が水よりなる
   耐熱性塗料。