JPS6245312B2 - - Google Patents
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- JPS6245312B2 JPS6245312B2 JP14335982A JP14335982A JPS6245312B2 JP S6245312 B2 JPS6245312 B2 JP S6245312B2 JP 14335982 A JP14335982 A JP 14335982A JP 14335982 A JP14335982 A JP 14335982A JP S6245312 B2 JPS6245312 B2 JP S6245312B2
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- C23C22/26—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing hexavalent chromium compounds containing also organic compounds
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description
本発明は金属表面処理組成物に関するものであ
る。詳しくは、金属表面に高耐食性と塗装下地性
を付与し且つ金属表面への密着性に優れた金属表
面処理組成物に関するものである。
従来、金属表面に耐食性を付与したり塗料との
密着性を向上させるための塗装下地性を付与する
目的でクロム酸塩処理あるいはリン酸塩処理が行
われている。
この内、クロム酸塩処理方法ではかなりの耐食
性が得られるが、塗装下地剤としては不充分であ
り、現実には塗装下地処理としてはリン酸塩処理
が行われている。又、クロム酸塩処理の改良方法
として、例えば、特公昭45―38891号には無水ク
ロム酸とケイ酸塩からなる無機物系クロメート液
による処理方法が提案されているが、クロメート
皮膜の耐水性や耐食性も不充分である。又、特開
昭52―30235号等にはいわゆる有機クロメート法
が提案されているが、これらは無水クロム酸を主
成分とし、使用されている樹脂はイオン性でいう
とノニオン性やアニオン性等の水溶性樹脂であ
り、無水クロム酸とは均一に混合出来る樹脂が選
択されている。
しかし一方で、耐食性等の性能は焼付温度の影
響をうけやすく、又、耐水性や耐アルカリ性も不
充分であるという欠点を有している。
本発明者らは、このような現状に鑑み鋭意研究
を重ねた結果、水分散性シリカ、トリ及び/又は
ジアルコキシシラン化合物の加水分解物、陽イオ
ン性樹脂及び/又は両性イオン性樹脂、並びにク
ロム化合物を用いる事によつて、耐水性や耐アル
カリに優れ、且つ防食性、塗料密着性に優れた金
属表面処理組成物が得られることを見出し、本発
明を完成させるに至つた。
従つて、本発明の目的は金属表面に高耐食性と
塗装下地性を付与し、金属表面への密着性並びに
作業性や経済性にも優れた金属表面処理組成物を
提供するものである。
即ち、本発明の金属表面処理組成物は、金属表
面処理組成物1当り、水分散性シリカ()を
SiO2に換算して0.5〜250gの範囲の量、トリ及
び/又はジアルコキシシラン化合物の加水分解物
()(以下、加水分解物()という。)をSiO2
に換算して0.1〜250gの範囲の量、陽イオン性樹
脂及び/又は両性イオン性樹脂()(以下、樹
脂()という。)を0.5〜600gの範囲の量、並び
にクロム化合物()を0.05〜50gの範囲の量含
有し、且つ()、()、()及び()の合計
が700gを超えないことを特徴とするものであ
る。
本発明に用いられる水分散性シリカ()と
は、一般にいわれているケイ酸の縮合体でコロイ
ダルシリカであり、粒子径が5〜100mμのもの
が好ましい。この様な水分散性シリカ()とし
ては、例えば市販品として「スノーテツクス
O」、「スノーテツクスN」、「スノーテツクス
NCS」、「スノーテツクス20」、「スノーテツクス
C」(以上日産化学社製)、「Cataloid SN」、
「Cataloid Si―500」(以上触媒化成工業社製)等
がある。又、表面処理されたコロイダルシリカ例
えばアルミン酸で処理された「Cataloid SA」
(触媒化学工業社製)等も用いる事が出来る。こ
れらはそのまま用いてもよいが、金属表面処理組
成物中でのその分散性を高めるためには、本発明
の他の必須成分である樹脂()あるいは第4級
アンモニウム塩等のアミン類であらかじめ水分散
性シリカ()の表面処理をしたり、エチレンイ
ミン等のアジリジン誘導体を水分散性シリカ
()表面上にグラフトさせておく事が望まし
い。
水分散性シリカ()は、本発明の金属表面処
理組成物1当り0.5〜250gの範囲の量含有され
る。0.5g未満の量では得られる塗膜がうすすぎて
効果が不充分であり、逆に250gを超えて用いる
と塗膜が厚くなりすぎて加工性が悪くなり、いず
れも好ましくない。
トリ及び/又はジアルコキシシラン化合物と
は、ケイ素原子に対して1個又は2個の有機基と
3個又は2個のアルコキシ基が結合したシラン化
合物であつて、その具体例としては、メチルトリ
エトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビ
ニルートリス―(β―メトキシエトキシ)シラ
ン、γ―メタアクリロキシプロピルトリメトキシ
シラン、β―(3,4―エポキシシクロヘキシ
ル)―エチルトリメトキシシラン、γ―グリシド
キシプロピルトリメトキシシラン、γ―クロロプ
ロピルトリメトキシシラン、γ―メルカプトプロ
ピルトリエトキシシラン、γ―アミノプロピルト
リエトキシシラン、N―(β―アミノエチル)―
γ―アミノプロピルトリメトキシシラン、γ―ウ
レイドプロピルトリメトキシシラン、γ―アミノ
プロピルメチルジエトキシシラン、γ―グリシド
キシプロピルメチルジエトキシシラン、γ―メル
カプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ―
(3―アミノエチル)―アミノプロピルメチルジ
メトキシシラン、γ―クロロプロピルメチルジメ
トキシシラン等が挙げられる。これらの内でもγ
―アミノプロピルトリエトキシシラン、N―(β
―アミノエチル)―γ―アミノプロピルトリメト
キシシラン、γ―アミノプロピルメチルジエトキ
シシラン、γ―(3―アミノエチル)―アミノプ
ロピルメチルジメトキシシラン等のアミノ基を含
有するシラン化合物を用いると、樹脂()との
混和性や分散安定性の点で特に好ましい。
これらトリ及び/又はジアルコキシシラン化合
物の加水分解物()を得るには、常法により塩
酸、リン酸、硫酸等の鉱酸や、ギ酸、酢酸等の有
機酸中で加水分解を行えばよい。その際、水分散
性シリカ()共存下で加水分解を行つてもよい
し、単独に加水分解を行つてもよい。特に、水分
散性シリカ()共存下での加水分解は両者間に
反応がおこり、一体化するため好ましい。又、場
合によつては樹脂()の共存下、あるいは水分
散性シリカ()と樹脂()の両者の共存下で
加水分解を行つてもよい。この様な加水分解は、
用いるトリ及び/又はジアルコキシシラン化合物
の少なくとも50%以上、好ましくはほゞ完全に加
水分解させることが望ましい。この様な加水分解
により、有機基のついたケイ酸及びポリケイ酸誘
導体が生成し、アルコールが副生するが、副生し
たアルコールは本発明の金属表面処理組成物中に
含んだままでもよく、あるいは減圧留去等の常法
により一部又は全部を除去してもよい。
この様にして得られた加水分解物()は、本
発明の金属表面処理組成物1当り、SiO2に換
算して0.1〜250gの範囲の量、好ましくは0.2〜
200gの範囲の量含有される。0.1g未満の量では薄
膜での効果は期待出来ないし、又水分散性シリカ
()の表面処理にも不充分である。逆に250gを
超えて用いると、塗膜が厚くなりすぎたり、金属
表面処理組成物の安定性が悪くなり、好ましくな
い。
本発明で用いられる樹脂()は、陽イオン性
樹脂及び両性イオン性樹脂からなる群から選ばれ
た1種又は2種以上である。これらのうち陽イオ
ン性樹脂とは陽イオン性水溶性樹脂又は陽イオン
性水分散性樹脂をいい、分子中に陽イオン性窒素
を有する水溶性又は水分散性の樹脂であつて、例
えば次の第〜項の各項に示した樹脂をあげる
ことが出来る。
ポリエチレンイミン、ポリプロピレンイミン
等のポリアルキレンポリアミンおよびその誘導
体。
ポリカルボン酸とポリアミンとの縮合により
生成するポリアミドポリアミンおよびその誘導
体。
エポキシ樹脂等のポリグリシジル化合物とア
ミン及び/又はポリアミンとの反応によつて得
られる陽イオン性エポキシ系樹脂。
ウレタンプレポリマー等のポリイソシアネー
ト化合物とアミン及び/又はポリアミンとの反
応によつて得られる陽イオン性尿素系樹脂。
ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレ
ート等のアミノエステル基を含有するビニル化
合物、ビニルピリジン、ビニルイミダゾールあ
るいはそれらの塩類等の陽イオン性窒素含有ビ
ニル化合物から選ばれた1種又は2種以上から
導かれた重合体あるいはこれらの陽イオン性窒
素含有ビニル化合物と共重合可能な他の単量体
との多成分共重合体。
ジアリルアミンおよびその塩類からなる群か
ら選ばれた1種又は2種以上の単量体から導か
れた重合体あるいはこれらの単量体と共重合可
能な他の単量体との共重合体。
クロルメチル基及び/又はヒドロキシメチル
基含有重合体とアミン及び/又はポリアミンと
の反応によつて得られるアミノメチル基含有樹
脂。
ポリハロアルカン及び/又はエピハロヒドリ
ン及び/又はポリエピハロヒドリンとアミン及
び/又はポリアミンとの重縮合物。
又、両性イオン性樹脂とは両性イオン性水溶性
樹脂又は両性イオン性水分散性樹脂をいい、分子
中に陽イオン性窒素と陰イオン性のカルボキシル
基とを有する水溶性又は水分散性の樹脂であつ
て、例えば次の第〜項の各項に示した樹脂を
あげることができる。
前記第〜項の陽イオン性樹脂に公知の方
法で(1例としてクロル酢酸等を用いて)陰イ
オン性基としてカルボキシル基を導入した樹
脂。
(メタ)アクリル系樹脂、アルキツド系樹脂
あるいはマレイン化ポリブタジエン等のカルボ
キシル基含有樹脂とエチレンイミン、プロピレ
ンイミン、ヒドロキシエチルエチレンイミン、
1,6―ヘキサメチレンジエチレンウレア、ジ
フエニルメタン、4,4′―N,N′―ジエチレン
ウレア等のアジリジン化合物やグリシジルアミ
ンまたはその塩等の塩基性窒素含有アルキル化
剤との反応によつて得られる両性イオン基を有
する樹脂。
ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレ
ート、ビニルピリジン、ビニルイミダゾールあ
るいはそれらの塩類等の塩基性窒素含有ビニル
化合物から選ばれた1種又は2種以上と、(メ
タ)アクリル酸、クロトン酸あるいはマレイン
酸等のカルボキシル基含有ビニル化合物の1種
又は2種以上との共重合体あるいは共重合可能
な他の単量体との多成分共重合体。
これらの陽イオン性樹脂や両性イオン性樹脂
は、いずれも通常の公知の方法によつて合成する
ことができる。そしてこれらの陽イオン性樹脂や
両性イオン性樹脂のなかでも、ポリアルキレンポ
リアミン系樹脂、陽イオン性エポキシ系樹脂、ア
ミノエステル基を含有するビニル化合物の単独重
合体あるいは共重合体、陽イオン性エポキシ系樹
脂を両性イオン化した両性イオン性エポキシ系樹
脂、カルボキシル基含有樹脂とアジリジン化合物
との反応によつて得られる両性イオン性の樹脂、
あるいはアミノエステル基含有ビニル化合物とカ
ルボキシル基含有ビニル化合物との共重合体が、
本発明における樹脂()として特に有効なもの
である。
本発明においては、樹脂()として例えば前
記第〜項に示した如く各種の陽イオン性樹脂
及び/又は両性イオン性樹脂を用いる事が出来
る。しかし陽イオン性樹脂の場合、通常公知の方
法例えばコロイド滴定法、電導度滴定法等によつ
て測定した陽イオン性窒素の量が、該樹脂1g当
り0.1〜24ミリモルの範囲の量であることが望ま
しい。また両性イオン性樹脂の場合陽イオン性窒
素の量及び陰イオン化しうるカルボキシル基の量
(これらの量もコロイド滴定法、電導度滴定法等
によつて測定出来る。)が該樹脂1g当りそれぞれ
0.01〜20ミリモルの範囲の量であることが望まし
い。この範囲をはずれると金属表面処理組成物と
しての効果が不充分であり好ましくない。
樹脂()を本発明で用いるに際してはそのま
ま用いてもよく、あるいは樹脂()の有する陽
イオン性窒素の1部又は全部を塩酸、硝酸、リン
酸、ギ酸、酢酸等の有機酸あるいは無機酸の塩又
は第4級アンモニウム塩として用いる事が出来
る。なかでもリン酸塩として用いれば、耐食性の
点でより有利である。
又、樹脂()を本発明で用いるに際しては、
陽イオン性樹脂及び両性イオン性樹脂からなる群
から選ばれた2種以上を併用する方が、用いる樹
脂の相互間の架橋反応等が促進され、金属表面処
理組成物としての性能が一般に向上し有利であ
る。
より好ましくは、陽イオン性樹脂と両性イオン
性樹脂とを併用すると、陽イオン性樹脂と両性イ
オン性樹脂が塗膜形成に際して硬化をはやめ、耐
水性、耐アルカリ性にすぐれた特に有効なものと
なる。
樹脂()は、本発明の金属表面処理組成物1
当り0.5〜600g、好ましくは1〜400gの範囲の
量含まれるものである。0.5g未満の量では得られ
る金属表面処理組成物と金属表面との密着性が不
充分となる。また逆に600gを超える多量用いた
場合には得られる塗膜が厚くなりすぎて溶接性等
が悪くなり、しかも耐水性が低下する場合が多
い。
本発明に用いられるクロム化合物()として
は、一般によく知られるCrO3、Cr(NO3)3、
CrCl3、Cr2(SO4)3・18H2O、CrPO4・6H2O;ク
ロム酸カリウム、クロム酸アンモニウム等のクロ
ム酸塩;重クロム酸カリウム、重クロム酸アンモ
ニウム、重クロム酸ナトリウム等の重クロム酸塩
の水溶性クロム化合物;ストロンチウムクロメー
ト、クロム酸鉛、ジンククロメート等の水不溶性
クロム化合物等を用いる事が出来る。中でも無水
クロム酸、クロム酸塩、重クロム酸塩等の水溶性
クロム化合物は、少量で耐食性を向上させるので
好ましい。これらクロム化合物()は、1種も
しくは2種以上の組合せで使用されるが、本発明
の金属表面処理組成物1当り0.05〜50gの範囲
の量、好ましくは、0.1〜20gの量含有される。
これらクロム化合物()の内、水溶性クロム
化合物と樹脂()とを混合すると、樹脂()
の種類によつて若干現象は違うが、一瞬にして反
応がおこり、一種の錯体が形成されて一たん沈澱
物が生成するが、容易に再溶解又は再分散して安
定な処理組成物が得られる。この事は、一般にク
ロム化合物と組合せて用いられてきたポリアクリ
ル酸、ポリアクリルアミド等のアニオン性及びノ
ニオン性の水溶性樹脂の場合とはまつたく異つた
現象である。
本発明の金属表面処理組成物は、水分散性シリ
カ()、加水分解物()、樹脂()及びクロ
ム化合物()からなるもので、極めて薄膜で耐
水性、耐アルカリ性、耐食性にすぐれた組成物で
あるが、さらに水不溶性又は水分散性の無機物を
併用することにより被塗物である金属の表面状態
の改良や耐食性の向上等が得られる。この様な水
不溶性又は水分散性無機物としては、微粉末状シ
リカ、タルク、ケイソウ土、炭酸カルシウム、ク
レー、二酸化チタン、アルミニウムシリケート、
リン酸アルミニウム、アルミナゾル、マグネシア
ゾル、チタニアゾル、ジルコニアゾル等を挙げる
ことが出来る。又、その使用量は本発明の金属表
面処理組成物1当り50g以下の量で用いる事が
好ましい。これらの無機物は、本発明の金属表面
処理組成物中に分散した状態で用いられる。しか
し粒子が負に荷電しているものは樹脂により凝集
することがあるので、これを避けるためあらかじ
め陽イオン性物質で粒子の表面処理をしておくこ
とが好ましい。
水分散性シリカ()、加水分解物()、樹脂
()並びにクロム化合物()から本発明の金
属表面処理組成物を得るに際して、これらと水と
をいかなる順序で混合してもよいが、水溶性クロ
ム化合物を使用する時には、クロム化合物()
と樹脂()とが反応して生成する錯体を再分散
又は再溶解させるために、水分散性シリカ
()、加水分解物()及び樹脂()の混合物
中にかく拌下にクロム化合物()を混合する
か、樹脂()にクロム化合物()をかく拌下
に混合し、続いて水分散性シリカ()と加水分
解物()とを加える方法が好ましい。混合方法
としては、通常の方法を用いることが出来る。
これらの混合順序や方法により本発明の範囲が
限定を受けるものではない。また本発明の金属表
面処理組成物に対して、一般に防錆剤の成分とし
て知られているタンニン酸、没食子酸、チオ尿素
等を添加して使用することもできる。
本発明の金属表面処理組成物は0.5〜13の広い
PH域で使用出来るが、好ましくは0.5〜7、より
好ましくは1〜4のPH域で用いることが望まし
い。PH0.5未満では被塗物である金属に対する過
度な侵食がおこりすぎるし、又PH7を超える場合
には金属表面との反応性が低すぎたり、場合によ
り樹脂の安定性が悪くなり効果が不充分となるた
め好ましくない事がある。この点はアニオン系の
樹脂とかなり異なる点である。
この様な好ましいPH域にするためのPH調節剤と
しては、前述の如く、リン酸を用いる事が耐食性
の点で最も好ましい。場合により少量の塩酸、硝
酸、ギ酸、酢酸、乳酸等の無機酸あるいは有機酸
を併用してもよい。この様にして得られた本発明
の金属表面処理組成物は、水分散性シリカ
()、加水分解物()、樹脂()並びにクロ
ム化合物()が一体となつて作用することによ
り、金属表面に対して密着性に優れ、且つ優れた
耐水性、耐アルカリ性、耐食性及び塗装下地性を
有し、作業性や経済性にも優れたものである。
本発明の金属表面処理組成物は、鉄、鋼、亜鉛
およびアルミニウムからなる群より選ばれる少な
くとも1種の金属または合金に適用されるもので
あり、例えば鉄、鋼……、合金鋼、亜鉛、亜鉛合
金、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属;
および鉄、鋼、合金鋼、亜鉛、亜鉛合金、アルミ
ニウム、アルミニウム合金等を被覆した金属被覆
物に対して用いることができ、なかでも亜鉛、亜
鉛合金およびそれらを被覆した金属被覆物に対し
て特に優れた効果を発揮するものである。また、
これらの被塗物の形状としては、板状、パイプ
状、線状等の種々の形状のものに使用することが
できる。
本発明の金属表面処理組成物を使用するには、
常温〜150℃好ましくは常温〜70℃の被塗物金属
の表面にハケ塗り、スプレー塗布、ロール塗布、
浸漬等の方法で塗布後、常温以上の温度で数秒〜
数分間乾燥するだけでよい。その際、得られる塗
膜の膜厚は0.1〜5μ程度の薄膜で充分な効果が
得られる。このようにして得られた本発明の金属
表面処理組成物の塗膜は、一般に塗装前処理工程
で行われている付着油分除去(脱脂)工程におい
てもほとんど剥離せず、従つて従来末端需要家で
行われているリン酸塩処理工程を省略することが
できる。この点でも本発明の金属表面処理組成物
は極めて優れた効果を有しているものである。
又、本発明の金属表面処理組成物は、金属表面
への直接的な表面処理用として使用出来ることは
もとより、従来のリン酸塩処理板へのクロメート
シーリングにかわる後処理用としても使用出来
る。
又、従来のクロメート処理後のシーリング剤と
して使用し、より高耐食で且つ塗装下地性を付与
するシーリング剤として使用することも出来る。
以下、実施例及び比較例により本発明を更に詳
しく説明する。しかし本発明はこれらの例だけで
制限されるものではない。
なお、例中の%は特にことわりのない限り重量
%を表わすものとする。
実施例 1
水分散性コロイダルシリカ液「スノーテツクス
0」(日産化学社製、粒子径10〜20mμ、SiO2含
有量20%)を200gとり、これに分子量約6万で
陽イオン性窒素を6.7ミリモル/g含有するポリ
エチレンイミン・エピクロルヒドリン変性樹脂の
23%水溶液35.8gをゆつくり加え、次にリン酸に
てPHを0.5に調整後、γ―アミノプロピルトリエ
トキシシラン10gをゆつくり加え、30℃で3時間
加水分解後、水を加えて全量を400mlにした。次
に、無水クロム酸の10%水溶液3gをかく拌下に
加えると一瞬にして反応がおこり、黄かつ色の沈
澱物が生成したが、かく拌を続けると再溶解し
た。次に水を加えて全量を500mlにすることによ
り、水分散性シリカ()をSiO2として約80g/
、加水分解物()をSiO2として約5.6g/、
陽イオン性樹脂()を約16.9g/及びクロム
化合物()を0.6g/含有するPH2.0の黄かつ
色の本発明の金属表面処理組成物を得た。これを
組成物(A)とする。
実施例 2
分子量約1000のエポキシ化ポリブタジエン(商
品名「BF―1000」、アデカア―ガス社製)と分子
量300のポリエチレンイミンとを反応させ、塩酸
とリン酸で中和することにより陽イオン性窒素を
2.3ミリモル/g含有する陽イオン性水分散性樹
脂(PH2.0、固形分20%)を得た。次に水分散性
コロイダルシリカ液「スノーテツクス0」に水を
加え、リン酸にてPH1.5に調節後、γ―アミノプ
ロピルトリエトキシシランをゆつくり加えて25℃
で1昼夜加水分解後、水を加える事により、PH
3.0で水分散性シリカ()をSiO2として約
100g/及び加水分解物()を約20g/含有
する水分散液(1)を得た。
上記陽イオン性水分散性樹脂を固形分として
10gとり、かく拌下に無水クロム酸の10%水溶液
5gを加え、激しくかく拌して再分散後、水分散
液(1)を400ml加え、次に水を加えて全量を500mlに
することにより、水分散性シリカ()をSiO2
として約80g/、加水分解物()をSiO2とし
て約16g/陽イオン性水分散性樹脂()を約
20g/及びクロム化合物()を約1.0g/含
有するPH2.0の本発明の金属表面処理組成物を得
た。これを組成物(B)とする。
実施例 3
メチルメタアクレリレート40%、ブチルアクレ
リレート50%及びアクリル酸10%よりなる分子量
約20万のアクリル系三元共重合体にエチレンイミ
ンを反応させたのち、リン酸で中和することによ
つて、両性イオン性水分散性樹脂()(陽イオ
ン性窒素を1.2ミリモル/g及びカルボキシル基
を0.2ミリモル/g含有)を得た。これを固形分
として150gとり、次に、「スノーテツクス0」、
γ―アミノプロピルトリエトキシアンモニウムク
ロリド及びポリビニルベンジルアンモニウムクロ
リドから合成した水分散性シリカ()をSiO2
として100g/、加水分解物()をSiO2とし
て10g/及び陽イオン性樹脂()を20g/
含有する溶液500mlと混合した。次に、無水クロ
ム酸の10%水溶液25gを加え、かく拌下に再分散
させ、水を加えて全量を1000mlにすることによ
り、水分散性シリカ()をSiO2として約50g/
、加水分解物()をSiO2として約5g/、
陽イオン性樹脂と両性イオン性樹脂()を合計
で160g/及びクロム化合物()を2.5g/含
有するPH2.0の本発明の金属表面処理組成物を得
た。これを組成物(C)とする。
実施例 4
実施例2及び3で得た組成物(B)及び(C)を、それ
ぞれ300mlと700mlとを混合することにより、水分
散性シリカ()をSiO2として約59g/、加水
分解物()をSiO2として約8.3g/、陽イオン
性樹脂と両性イオン性樹脂()とをあわせて約
118g/及びクロム化合物()を約2.1g/含
有するPH1.9の本発明の金属表面処理組成物を得
た。これを組成物(D)とする。
実施例 5
実施例3で得た組成物(C)を1000mlとり、これに
γ―グリシドキシプロピルトリメトキシシランを
50g加え、加水分解後水を加えて全量を1100mlに
することにより、水分散性シリカ()をSiO2
として約45.6g/、加水分解物()をSiO2と
して約17.3g/、陽イオン性樹脂と両性イオン
性樹脂()とをあわせて約145.4g/及びクロ
ム化合物()を約2.3g/含有する本発明の金
属表面処理組成物を得た。これを組成物(E)とす
る。
実施例 6
実施例3に於て、両性イオン性樹脂のかわりに
メチルメタアクリレート―エチルアクリレート―
ジメチルアミノエチルメタアクリレート塩酸塩を
共重合することによつて得られた陽イオン性水分
散性三元共重合体(陽イオン性窒素1.0ミリモ
ル/g含有)を用いたほかは実施例3と同様にし
て、水分散性シリカ()をSiO2として約50g/
、加水分解物()をSiO2として約5g/、
陽イオン性樹脂()を約160g/及びクロム
化合物()を約2.5g/含有するPH2.0の本発
明の金属表面処理組成物を得た。これを組成物(F)
とする。
実施例 7〜12
板厚0.5mmの電気亜鉛メツキ鋼板を常法により
脱脂水洗後乾燥して試験板とした。この鋼板に第
1表に示した本発明の各金属表面処理組成物をそ
れぞれロール塗布後、100℃で30秒間乾燥を行い
表面処理板を得た。なお、これらすべての表面処
理層の膜厚は約0.5μに調整した。これらの表面
処理板の1次耐食性を見るためJIS Z―2371によ
る塩水噴霧試験を行い、白錆の発生面積を10点満
点法で評価した。すなわち、10点は白錆発生面積
なしを示し、9点は発生面積10%まで(以下同様
の基準)を示す。又、塗料塗装後の塗料密着性及
び耐食性を見るため、アルキツド・メラミン系樹
脂(重量比7/3、PWC50%)を塗装後140℃で
20分間焼付して膜厚約30μ、鉛筆硬度2Hの膜を
作成した。2次耐食性試験としてJIS Z―2371に
より塩水噴霧試験240時間後のクロスカツト部に
セロフアンテープを圧着させてからこれをはが
し、クロスカツト部からの塗料ハクリ巾を求め
た。又塗料密着性を見るため間隔1mm巾のゴバン
目を100個刻み、エリクセン5mm押出し後セロフ
アンテープを圧着させてからこれをはがし、その
残存したゴバン目の数を10点満点法にて測定して
評価した。すなわち、10点は残存ゴバン目100個
を示す。又、耐水性を調べるため、塗料塗装板を
100℃の沸水中に3時間浸漬後の塗装板のブリス
ター発生を観察した。なお、〇印はブリスターな
し、△印はわずかにブリスター発生、×印はブリ
スター発生をそれぞれ示す。それらの結果をまと
めて第1表に示した。
比較のため、比較例1には実施例3で得た組成
物(C)からクロム化合物()をのぞいた組成物を
用いた場合、比較例2には組成物(C)から樹脂
()をのぞいた組成物を用いた場合、比較例3
には組成物(C)から加水分解物()をのぞいた組
成物を用いた場合、比較例4には組成物(C)から水
分散性シリカ()と加水分解物()とをのぞ
いた組成物を用いた場合、比較例5には市販のリ
ン酸亜鉛処理された電気亜鉛メツキ鋼板を用いた
場合、及び比較例6には表面処理しない試験板を
用いた場合について、それぞれ同様の試験を行
い、評価した。
The present invention relates to metal surface treatment compositions. Specifically, the present invention relates to a metal surface treatment composition that imparts high corrosion resistance and coating base properties to a metal surface and has excellent adhesion to the metal surface. Conventionally, chromate treatment or phosphate treatment has been carried out for the purpose of imparting corrosion resistance to metal surfaces and providing a coating base for improving adhesion with paints. Among these, chromate treatment provides considerable corrosion resistance, but is insufficient as a paint base agent, and in reality, phosphate treatment is used as a paint base treatment. In addition, as an improvement method for chromate treatment, for example, Japanese Patent Publication No. 1973-38891 proposes a treatment method using an inorganic chromate solution consisting of chromic anhydride and silicate, but the water resistance of the chromate film and Corrosion resistance is also insufficient. In addition, the so-called organic chromate method has been proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 52-30235, etc., but these have chromic anhydride as the main component, and the resins used are ionic, nonionic, anionic, etc. The selected resin is a water-soluble resin that can be mixed uniformly with chromic anhydride. However, on the other hand, it has the drawback that its properties such as corrosion resistance are easily affected by the baking temperature, and its water resistance and alkali resistance are also insufficient. As a result of extensive research in view of the current situation, the present inventors have discovered water-dispersible silica, hydrolysates of tri- and/or dialkoxysilane compounds, cationic resins and/or zwitterionic resins, and It was discovered that by using a chromium compound, a metal surface treatment composition with excellent water resistance and alkali resistance, corrosion resistance, and paint adhesion can be obtained, and the present invention was completed. Therefore, an object of the present invention is to provide a metal surface treatment composition that imparts high corrosion resistance and coating base properties to metal surfaces, and has excellent adhesion to metal surfaces as well as workability and economic efficiency. That is, the metal surface treatment composition of the present invention contains water-dispersible silica () per 1 metal surface treatment composition.
Hydrolyzate () of tri- and/or dialkoxysilane compound (hereinafter referred to as hydrolyzate ()) in an amount ranging from 0.5 to 250 g in terms of SiO 2
0.5 to 600 g of cationic resin and/or zwitterionic resin () (hereinafter referred to as resin ()), and 0.05 g of chromium compound () It is characterized in that it contains an amount in the range of ~50g, and the total of (), (), (), and () does not exceed 700g. The water-dispersible silica used in the present invention is generally a condensation product of silicic acid, colloidal silica, and preferably has a particle size of 5 to 100 mμ. Examples of such water-dispersible silica include commercially available products such as "Snowtex O", "Snowtex N", and "Snowtex".
NCS”, “Snowtex 20”, “Snowtex C” (manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.), “Cataloid SN”,
Examples include "Cataloid Si-500" (manufactured by Catalyst Chemical Industry Co., Ltd.). In addition, surface-treated colloidal silica such as "Cataloid SA" treated with aluminic acid
(manufactured by Catalysts Kagaku Kogyo Co., Ltd.) etc. can also be used. These may be used as they are, but in order to improve their dispersibility in the metal surface treatment composition, they must be pretreated with resin () or amines such as quaternary ammonium salts, which are other essential components of the present invention. It is desirable to perform a surface treatment on the water-dispersible silica () or to graft an aziridine derivative such as ethyleneimine onto the surface of the water-dispersible silica (). The water-dispersible silica () is contained in an amount ranging from 0.5 to 250 g per metal surface treatment composition of the present invention. If the amount is less than 0.5 g, the resulting coating film will be too thin and the effect will be insufficient, whereas if it is used in excess of 250 g, the coating film will become too thick and processability will deteriorate, both of which are not preferred. A tri- and/or dialkoxysilane compound is a silane compound in which one or two organic groups and three or two alkoxy groups are bonded to a silicon atom, and specific examples include methyl trisilane. Ethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyl lutris-(β-methoxyethoxy)silane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, β-(3,4-epoxycyclohexyl)-ethyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyl Trimethoxysilane, γ-chloropropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltriethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, N-(β-aminoethyl)-
γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-ureidopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropylmethyldiethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, γ-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, γ-
Examples include (3-aminoethyl)-aminopropylmethyldimethoxysilane and γ-chloropropylmethyldimethoxysilane. Among these, γ
-Aminopropyltriethoxysilane, N-(β
-Aminoethyl)-γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropylmethyldiethoxysilane, γ-(3-aminoethyl)-aminopropylmethyldimethoxysilane, etc., when using a silane compound containing an amino group, the resin It is particularly preferred in terms of miscibility with () and dispersion stability. In order to obtain the hydrolyzate () of these tri- and/or dialkoxysilane compounds, hydrolysis may be carried out in a mineral acid such as hydrochloric acid, phosphoric acid, or sulfuric acid, or an organic acid such as formic acid or acetic acid using a conventional method. . At this time, hydrolysis may be carried out in the coexistence of water-dispersible silica () or may be carried out alone. In particular, hydrolysis in the coexistence of water-dispersible silica () is preferred because a reaction occurs between the two and they become integrated. Further, depending on the case, the hydrolysis may be carried out in the presence of the resin () or in the coexistence of both the water-dispersible silica () and the resin (). This kind of hydrolysis is
It is desirable to hydrolyze at least 50% or more, preferably almost completely, of the tri- and/or dialkoxysilane compound used. Through such hydrolysis, silicic acid and polysilicic acid derivatives with organic groups are produced, and alcohol is produced as a by-product; however, the by-produced alcohol may remain contained in the metal surface treatment composition of the present invention. Alternatively, part or all of it may be removed by conventional methods such as distillation under reduced pressure. The amount of the hydrolyzate ( ) obtained in this way is in the range of 0.1 to 250 g, preferably 0.2 to 250 g in terms of SiO 2 per 1 metal surface treatment composition of the present invention.
Contains amounts in the range of 200g. If the amount is less than 0.1 g, no effect can be expected on a thin film, and it is also insufficient for surface treatment of water-dispersible silica. On the other hand, if it exceeds 250 g, the coating film will become too thick and the stability of the metal surface treatment composition will deteriorate, which is not preferable. The resin used in the present invention is one or more selected from the group consisting of cationic resins and amphoteric ionic resins. Among these, cationic resin refers to cationic water-soluble resin or cationic water-dispersible resin, and is a water-soluble or water-dispersible resin having cationic nitrogen in the molecule, such as the following: Examples of the resins listed in each of the sections 1 to 2 can be mentioned. Polyalkylene polyamines such as polyethyleneimine and polypropyleneimine and their derivatives. Polyamide polyamines and their derivatives produced by condensation of polycarboxylic acids and polyamines. A cationic epoxy resin obtained by reacting a polyglycidyl compound such as an epoxy resin with an amine and/or a polyamine. A cationic urea resin obtained by reacting a polyisocyanate compound such as a urethane prepolymer with an amine and/or a polyamine. Derived from one or more types selected from vinyl compounds containing amino ester groups such as dialkylaminoalkyl (meth)acrylates, and cationic nitrogen-containing vinyl compounds such as vinylpyridine, vinylimidazole, or their salts. Polymers or multicomponent copolymers of these cationic nitrogen-containing vinyl compounds and other monomers that can be copolymerized. A polymer derived from one or more monomers selected from the group consisting of diallylamine and salts thereof, or a copolymer of these monomers and other monomers copolymerizable. An aminomethyl group-containing resin obtained by reacting a chloromethyl group- and/or hydroxymethyl group-containing polymer with an amine and/or polyamine. A polycondensate of polyhaloalkane and/or epihalohydrin and/or polyepihalohydrin and amine and/or polyamine. In addition, zwitterionic resin refers to zwitterionic water-soluble resin or zwitterionic water-dispersible resin, and is a water-soluble or water-dispersible resin that has cationic nitrogen and anionic carboxyl group in the molecule. Examples of such resins include the resins shown in the following items. A resin in which a carboxyl group is introduced as an anionic group into the cationic resin of item 1 to 2 by a known method (using chloroacetic acid or the like as an example). Carboxyl group-containing resins such as (meth)acrylic resins, alkyd resins, or maleated polybutadiene, and ethyleneimine, propyleneimine, hydroxyethylethyleneimine,
Obtained by reaction with basic nitrogen-containing alkylating agents such as aziridine compounds such as 1,6-hexamethylene diethylene urea, diphenylmethane, 4,4'-N,N'-diethylene urea, and glycidylamine or its salts. Resin with zwitterionic groups. One or more basic nitrogen-containing vinyl compounds such as dialkylaminoalkyl (meth)acrylate, vinylpyridine, vinylimidazole, or their salts, and (meth)acrylic acid, crotonic acid, maleic acid, etc. A copolymer with one or more carboxyl group-containing vinyl compounds, or a multicomponent copolymer with other copolymerizable monomers. Both of these cationic resins and amphoteric ionic resins can be synthesized by common known methods. Among these cationic resins and amphoteric ionic resins, polyalkylene polyamine resins, cationic epoxy resins, homopolymers or copolymers of vinyl compounds containing amino ester groups, and cationic epoxy Zwitterionic epoxy resin obtained by ionizing amphoteric resin, Zwitterionic resin obtained by reacting a carboxyl group-containing resin with an aziridine compound,
Alternatively, a copolymer of an amino ester group-containing vinyl compound and a carboxyl group-containing vinyl compound,
It is particularly effective as the resin () in the present invention. In the present invention, various cationic resins and/or amphoteric ionic resins can be used as the resin (), for example, as shown in the above sections. However, in the case of cationic resins, the amount of cationic nitrogen measured by commonly known methods such as colloid titration, conductivity titration, etc. must be in the range of 0.1 to 24 mmol per 1 g of the resin. is desirable. In addition, in the case of amphoteric ionic resins, the amount of cationic nitrogen and the amount of carboxyl groups that can be anionized (these amounts can also be measured by colloid titration, conductivity titration, etc.) are determined per gram of the resin.
Amounts in the range 0.01 to 20 mmol are preferred. If it is outside this range, the effect as a metal surface treatment composition will be insufficient, which is not preferable. When using the resin () in the present invention, it may be used as is, or a part or all of the cationic nitrogen contained in the resin () may be replaced with an organic or inorganic acid such as hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid, formic acid, or acetic acid. It can be used as a salt or a quaternary ammonium salt. Among these, if it is used as a phosphate, it is more advantageous in terms of corrosion resistance. Furthermore, when using the resin () in the present invention,
When two or more selected from the group consisting of cationic resins and amphoteric ionic resins are used together, the crosslinking reaction between the resins used is promoted, and the performance as a metal surface treatment composition is generally improved. It's advantageous. More preferably, when a cationic resin and an amphoteric ionic resin are used in combination, the cationic resin and the amphoteric ionic resin stop curing during coating film formation, resulting in a particularly effective coating with excellent water resistance and alkali resistance. . The resin () is metal surface treatment composition 1 of the present invention.
It is contained in an amount ranging from 0.5 to 600 g, preferably from 1 to 400 g. If the amount is less than 0.5 g, the adhesion between the resulting metal surface treatment composition and the metal surface will be insufficient. On the other hand, if a large amount exceeding 600 g is used, the resulting coating film becomes too thick, resulting in poor weldability and often a decrease in water resistance. The chromium compounds () used in the present invention include generally well-known CrO 3 , Cr(NO 3 ) 3 ,
CrCl 3 , Cr 2 (SO 4 ) 3・18H 2 O, CrPO 4・6H 2 O; Chromates such as potassium chromate and ammonium chromate; Potassium dichromate, ammonium dichromate, sodium dichromate, etc. Water-soluble chromium compounds such as dichromate; water-insoluble chromium compounds such as strontium chromate, lead chromate, and zinc chromate can be used. Among them, water-soluble chromium compounds such as chromic anhydride, chromate, and dichromate are preferred because they improve corrosion resistance even in small amounts. These chromium compounds () may be used alone or in combination of two or more, and are contained in an amount ranging from 0.05 to 50 g, preferably from 0.1 to 20 g per metal surface treatment composition of the present invention. . Among these chromium compounds (), when water-soluble chromium compounds and resin () are mixed, resin ()
Although the phenomenon differs slightly depending on the type of treatment, the reaction occurs instantaneously, forming a type of complex, and once a precipitate is formed, it can be easily redissolved or redispersed to obtain a stable treatment composition. It will be done. This is a completely different phenomenon from the case of anionic and nonionic water-soluble resins such as polyacrylic acid and polyacrylamide, which are generally used in combination with chromium compounds. The metal surface treatment composition of the present invention is composed of water-dispersible silica (), hydrolyzate (), resin (), and chromium compound (), and has a composition that is extremely thin and has excellent water resistance, alkali resistance, and corrosion resistance. However, by using a water-insoluble or water-dispersible inorganic substance in combination, it is possible to improve the surface condition and corrosion resistance of the metal to be coated. Such water-insoluble or water-dispersible inorganic substances include finely powdered silica, talc, diatomaceous earth, calcium carbonate, clay, titanium dioxide, aluminum silicate,
Examples include aluminum phosphate, alumina sol, magnesia sol, titania sol, and zirconia sol. Further, the amount used is preferably 50 g or less per 1 metal surface treatment composition of the present invention. These inorganic substances are used in a dispersed state in the metal surface treatment composition of the present invention. However, negatively charged particles may aggregate with the resin, so to avoid this, it is preferable to previously treat the surface of the particles with a cationic substance. When obtaining the metal surface treatment composition of the present invention from water-dispersible silica (), hydrolyzate (), resin () and chromium compound (), these and water may be mixed in any order. When using a chromium compound, the chromium compound ()
In order to re-disperse or re-dissolve the complex formed by the reaction between the chromium compound () and the resin (), the chromium compound () is stirred into a mixture of the water-dispersible silica (), the hydrolyzate () and the resin (). Alternatively, a preferred method is to mix the chromium compound (2) with the resin (2) with stirring, and then add the water-dispersible silica (2) and the hydrolyzate (2). As a mixing method, a usual method can be used. The scope of the present invention is not limited by these mixing order or method. Furthermore, tannic acid, gallic acid, thiourea, etc., which are generally known as components of rust preventive agents, may be added to the metal surface treatment composition of the present invention. The metal surface treatment composition of the present invention has a wide range of 0.5 to 13
Although it can be used in the PH range, it is preferably used in the PH range of 0.5 to 7, more preferably 1 to 4. If the pH is less than 0.5, excessive corrosion of the metal to be coated will occur, and if the pH exceeds 7, the reactivity with the metal surface will be too low, and in some cases, the stability of the resin will deteriorate, making it ineffective. There are some undesirable things because it becomes sufficient. This point is quite different from anionic resins. As mentioned above, it is most preferable to use phosphoric acid as a pH regulator to achieve such a preferable pH range from the viewpoint of corrosion resistance. If necessary, a small amount of an inorganic or organic acid such as hydrochloric acid, nitric acid, formic acid, acetic acid, or lactic acid may be used in combination. The metal surface treatment composition of the present invention obtained in this manner has the ability to treat metal surfaces by the combined action of water-dispersible silica (), hydrolyzate (), resin (), and chromium compound (). It has excellent adhesion to paint, excellent water resistance, alkali resistance, corrosion resistance, and coating base properties, and is also excellent in workability and economy. The metal surface treatment composition of the present invention is applicable to at least one metal or alloy selected from the group consisting of iron, steel, zinc, and aluminum, such as iron, steel, alloy steel, zinc, Metals such as zinc alloys, aluminum, aluminum alloys;
It can be used for metal coatings coated with iron, steel, alloy steel, zinc, zinc alloys, aluminum, aluminum alloys, etc., especially for zinc, zinc alloys, and metal coatings coated with them. It exhibits excellent effects. Also,
These objects to be coated can have various shapes such as a plate, a pipe, and a line. To use the metal surface treatment composition of the present invention,
Brush coating, spray coating, roll coating on the surface of the metal to be coated at room temperature to 150℃, preferably room temperature to 70℃,
After applying by dipping or other method, apply at a temperature above room temperature for a few seconds.
It only needs to dry for a few minutes. In this case, sufficient effects can be obtained with a coating film having a thickness of about 0.1 to 5 μm. The coating film of the metal surface treatment composition of the present invention obtained in this manner hardly peels off even in the adhering oil removal (degreasing) step that is generally performed in the pre-painting treatment step, and therefore, it has not been used by end users in the past. It is possible to omit the phosphate treatment step performed in In this respect as well, the metal surface treatment composition of the present invention has extremely excellent effects. Furthermore, the metal surface treatment composition of the present invention can be used not only for direct surface treatment of metal surfaces, but also for post-treatment in place of chromate sealing on conventional phosphate-treated plates. It can also be used as a sealant after conventional chromate treatment, and can also be used as a sealant that provides higher corrosion resistance and provides a good base for painting. Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. However, the present invention is not limited only to these examples. In addition, % in an example shall represent weight % unless otherwise specified. Example 1 Take 200 g of water-dispersible colloidal silica liquid "Snowtex 0" (manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd., particle size 10-20 mμ, SiO 2 content 20%), and add 6.7 mmol of cationic nitrogen with a molecular weight of about 60,000 to this. /g of polyethyleneimine/epichlorohydrin modified resin containing
Slowly add 35.8g of a 23% aqueous solution, then adjust the pH to 0.5 with phosphoric acid, slowly add 10g of γ-aminopropyltriethoxysilane, hydrolyze at 30°C for 3 hours, and then add water to the total volume. was reduced to 400ml. Next, 3 g of a 10% aqueous solution of chromic anhydride was added with stirring, and a reaction occurred instantly, forming a yellow precipitate, which redissolved as the stirring was continued. Next, by adding water to make the total volume 500ml, approximately 80g of water-dispersible silica (SiO 2 )/
, about 5.6 g of hydrolyzate () as SiO 2 /,
A yellow metal surface treatment composition of the present invention with a pH of 2.0 and containing about 16.9 g of a cationic resin () and 0.6 g of a chromium compound () was obtained. This is referred to as composition (A). Example 2 Epoxidized polybutadiene (trade name: BF-1000, manufactured by Adeka Argus) with a molecular weight of about 1000 and polyethyleneimine with a molecular weight of 300 were reacted, and cationic nitrogen was produced by neutralizing with hydrochloric acid and phosphoric acid. of
A cationic water-dispersible resin (PH2.0, solid content 20%) containing 2.3 mmol/g was obtained. Next, water was added to the water-dispersible colloidal silica liquid "Snowtex 0", the pH was adjusted to 1.5 with phosphoric acid, and γ-aminopropyltriethoxysilane was slowly added to the mixture at 25°C.
After hydrolysis for one day and night, by adding water, the pH
Water dispersible silica () at 3.0 as SiO2 approx.
An aqueous dispersion (1) containing about 100 g/hydrolyzate (20 g/) was obtained. The above cationic water-dispersible resin as solid content
Take 10g and add 10% aqueous solution of chromic anhydride while stirring.
Add 5g of silica, stir vigorously to redisperse, add 400ml of water dispersion (1), and then add water to make the total volume 500ml to make water-dispersible silica () SiO 2
Approximately 80g of hydrolyzate () as SiO 2 /approximately 16g of cationic water-dispersible resin () as SiO2
A metal surface treatment composition of the present invention having a pH of 2.0 and containing about 1.0 g/20 g of a chromium compound () was obtained. This is referred to as composition (B). Example 3 An acrylic terpolymer with a molecular weight of approximately 200,000, consisting of 40% methyl methacrylate, 50% butyl acrylate, and 10% acrylic acid, is reacted with ethyleneimine, and then neutralized with phosphoric acid. Thus, a zwitterionic water-dispersible resin (containing 1.2 mmol/g of cationic nitrogen and 0.2 mmol/g of carboxyl groups) was obtained. Take 150g of this as a solid content, then "Snowtex 0",
SiO 2
100g/ as SiO2, hydrolyzate () as SiO 2 /, and cationic resin () as 20g/
and mixed with 500 ml of the containing solution. Next, add 25 g of a 10% aqueous solution of chromic anhydride, redisperse it while stirring, and add water to make a total volume of 1000 ml.
, about 5 g of hydrolyzate () as SiO 2 /,
A metal surface treatment composition of the present invention having a pH of 2.0 and containing a total of 160 g of a cationic resin and a zwitterionic resin () and 2.5 g of a chromium compound () was obtained. This is referred to as composition (C). Example 4 By mixing 300 ml and 700 ml of the compositions (B) and (C) obtained in Examples 2 and 3, respectively, approximately 59 g of water-dispersible silica (SiO 2 )/hydrolyzate was obtained. Approximately 8.3 g of () as SiO 2 / approximately 8.3 g/approx. of cationic resin and zwitterionic resin ()
A metal surface treatment composition of the present invention having a pH of 1.9 and containing about 118 g of a chromium compound () and about 2.1 g of a chromium compound () was obtained. This is referred to as composition (D). Example 5 Take 1000 ml of the composition (C) obtained in Example 3, and add γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane to it.
Add 50g of water-dispersible silica () to SiO 2 by adding water after hydrolysis to make the total volume 1100ml.
Contains approximately 45.6 g/as SiO 2 , approximately 17.3 g/as SiO 2 of hydrolyzate (), approximately 145.4 g/in total of cationic resin and zwitterionic resin (), and approximately 2.3 g/contains chromium compound (). A metal surface treatment composition of the present invention was obtained. This is referred to as composition (E). Example 6 In Example 3, methyl methacrylate - ethyl acrylate - was used instead of the zwitterionic resin.
Same as Example 3 except that a cationic water-dispersible terpolymer (containing cationic nitrogen 1.0 mmol/g) obtained by copolymerizing dimethylaminoethyl methacrylate hydrochloride was used. Approximately 50g of water-dispersible silica (SiO 2 )/
, about 5 g of hydrolyzate () as SiO 2 /,
A metal surface treatment composition of the present invention having a pH of 2.0 and containing about 160 g of a cationic resin ( ) and about 2.5 g of a chromium compound ( ) was obtained. Add this to composition (F)
shall be. Examples 7 to 12 Electrolytic galvanized steel sheets with a thickness of 0.5 mm were degreased, washed with water, and dried in a conventional manner to prepare test plates. Each of the metal surface treatment compositions of the present invention shown in Table 1 was roll coated onto this steel plate, and then dried at 100°C for 30 seconds to obtain a surface treated plate. Note that the film thicknesses of all these surface treatment layers were adjusted to about 0.5μ. In order to examine the primary corrosion resistance of these surface-treated plates, a salt spray test was conducted according to JIS Z-2371, and the area where white rust occurred was evaluated using a 10-point scale. That is, a score of 10 indicates that there is no area where white rust occurs, and a score of 9 indicates that the area where white rust occurs is up to 10% (the same criteria apply hereinafter). In addition, in order to check the paint adhesion and corrosion resistance after coating, alkyd melamine resin (weight ratio 7/3, PWC 50%) was coated at 140℃.
Baking was performed for 20 minutes to create a film with a thickness of approximately 30μ and a pencil hardness of 2H. As a secondary corrosion resistance test, according to JIS Z-2371, after 240 hours of the salt water spray test, cellophane tape was pressed onto the cross cut portion and then peeled off to determine the paint peeling width from the cross cut portion. In addition, to check paint adhesion, we carved 100 goblets with a 1 mm width interval, and after extruding Erichsen 5 mm, we crimped cellophane tape, peeled it off, and measured the number of remaining goblets using a 10-point scale. It was evaluated. In other words, 10 points indicates 100 remaining gobans. In addition, in order to check the water resistance, the paint-coated board was
The appearance of blisters on the coated plate after immersion in boiling water at 100°C for 3 hours was observed. Note that ○ indicates no blister, △ indicates slight blister occurrence, and × indicates blister occurrence. The results are summarized in Table 1. For comparison, in Comparative Example 1, a composition obtained by removing the chromium compound () from the composition (C) obtained in Example 3 was used, and in Comparative Example 2, a composition obtained by removing the chromium compound () from the composition (C) was used. Comparative Example 3
When using a composition excluding the hydrolyzate () from the composition (C), Comparative Example 4 used a composition excluding the water-dispersible silica () and the hydrolyzate () from the composition (C). Similar tests were conducted using the composition, Comparative Example 5 using a commercially available electrogalvanized steel sheet treated with zinc phosphate, and Comparative Example 6 using a test plate without surface treatment. was conducted and evaluated.
【表】【table】
【表】
第1表に示した結果から、本発明の金属表面処
理組成物が極めて薄膜ですぐれた性能を有してい
る事が明らかである。
実施例 13〜14
クロメート処理された電気亜鉛メツキ鋼板を使
用し、実施例3及び5で得た組成物(C)及び(E)をそ
れぞれ用いて膜厚1.0μになる様に処理した。次
に、この処理板の半分を市販のアルカリ脱脂剤に
て脱脂後水洗し、実施例7〜12と同様にして性能
を評価した。又、残りの脱脂をほどこしていない
処理板についても同様にして評価した。比較のた
め、比較例7〜10には、それぞれ比較例1〜4で
用いた組成物を用いた場合、比較例11には市販の
リン酸亜鉛処理板を用いた場合、及び比較例12
には表面処理しない試験板を用いた場合につい
て、それぞれ評価した。その結果を第2表に示し
た。[Table] From the results shown in Table 1, it is clear that the metal surface treatment composition of the present invention has excellent performance in extremely thin films. Examples 13-14 Chromate-treated electrogalvanized steel sheets were treated with compositions (C) and (E) obtained in Examples 3 and 5, respectively, to a film thickness of 1.0 μm. Next, half of this treated plate was degreased with a commercially available alkaline degreaser and washed with water, and its performance was evaluated in the same manner as in Examples 7 to 12. Further, the remaining treated plates that were not subjected to degreasing were evaluated in the same manner. For comparison, Comparative Examples 7 to 10 use the compositions used in Comparative Examples 1 to 4, Comparative Example 11 uses a commercially available zinc phosphate treated plate, and Comparative Example 12
Evaluations were made using test plates without surface treatment. The results are shown in Table 2.
【表】
第2表の結果から、本発明の金属表面処理組成
物は、耐アルカリ性にすぐれており、脱脂工程に
おいてもほとんど性能が低下しない事が明らかで
ある。
実施例 15
クロメート処理された市販の溶融亜鉛鉄板を使
用し、実施例5で得た組成物(E)を用いて膜厚0.5
μになる様に処理したのち、塩水噴霧試験を行つ
た。市販の溶融亜鉛鉄板は72時間後には面積の50
%以上に白錆が発生したが、組成物(E)で処理した
ものは300時間後も白錆の発生は認められなかつ
た。この結果から、本発明の金属表面処理組成物
がクロメート処理の後処理剤として極めてすぐれ
ている事がわかる。
実施例 16
実施例5で得た組成物(E)にストロンチウムクロ
メートを30g/になる様に加え、本発明の金属
表面処理組成物とした。この組成物を常法により
アルカリ脱脂水洗乾燥した冷間圧延鋼板(JIS G
―3141、厚さ0.8mm)を使用し、膜厚2.0μになる
様に処理した後、水系アルキツド・メラミン系樹
脂(重量比7/3、PWC40%)を塗装後、120℃
で30分間焼付けて膜厚30μの膜を作成した。これ
を用いて塩水噴霧試験を行つたが、72時間経過し
ても全く異常は認められなかつた。
なお、比較のために行つた脱脂したのち無処理
の鋼板に塗装した塗板は、24時間でブリスターが
発生し、クロスカツト部からの塗料のハクリ巾は
3.0mmであつた。この結果から、本発明の金属表
面処理組成物が鋼板の処理剤として極めてすぐれ
ている事がわかる。
実施例 17
板厚0.6mmの市販のアルミニウムメツキ鋼板
(商品名「アルシート」、新日本製鐵(株)製)を
使用し、実施例5で得た組成物(E)を用いて膜厚1
μになる様に処理した後、塩水噴霧試験を行つ
た。市販のアルミニウムメツキ鋼板は48時間後に
は全面に錆の発生が認められたが、組成物(E)で処
理したものは300時間後も錆の発生は認められな
かつた。この結果から、本発明の金属表面処理組
成物が、アルミニウムメツキ鋼板の処理剤として
すぐれている事がわかる。
実施例 18
板厚0.8mmの市販の亜鉛―アルミ合金メツキ鋼
板(商品名「スーパージンク」、新日本製鐵
(株)製)を常法により脱脂水洗後、乾燥して試
験板とした。このメツキ鋼板に実施例4で得た組
成物(D)をロール塗布後、100℃で15秒間乾燥を行
い、表面処理板を得た。塗布膜厚は1.0μであつ
た。表面処理板の1次耐食性を見るため塩水噴霧
試験を行つたところ、市販の亜鉛―アルミ合金メ
ツキ鋼板は24時間後にはほぼ全面に白錆が発生し
たが、組成物(D)で処理したものは72時間後も白錆
の発生は認められなかつた。この結果から、本発
明の金属表面処理組成物が亜鉛―アルミ合金メツ
キ鋼板の処理剤として極めてすぐれている事がわ
かる。
実施例 19
溶融亜鉛メツキ鋼線を常法により脱脂水洗後、
実施例6で得た組成物(F)に室温で5秒間浸漬した
後、100℃で30秒間熱風乾燥した。塗布膜厚はお
よそ1.0μであつた。鋼線の1次耐食性を見るた
め塩水噴霧試験を行つたところ、無処理の鋼線は
24時間後には全面に白錆が発生したが、組成物(F)
で処理した鋼線は72時間後も白錆の発生は認めら
れなかつた。この結果から、本発明の組成物が溶
融亜鉛メツキ鋼線の処理剤として極めてすぐれて
いることがわかる。[Table] From the results in Table 2, it is clear that the metal surface treatment composition of the present invention has excellent alkali resistance, and its performance hardly deteriorates even in the degreasing process. Example 15 Using a commercially available chromate-treated hot-dip galvanized iron plate, a film thickness of 0.5 was obtained using the composition (E) obtained in Example 5.
After treatment to obtain a microscopic coating, a salt spray test was conducted. After 72 hours, a commercially available hot-dip galvanized iron plate will have an area of 50
% or more, but no white rust was observed in those treated with composition (E) even after 300 hours. These results show that the metal surface treatment composition of the present invention is extremely excellent as a post-treatment agent for chromate treatment. Example 16 Strontium chromate was added to the composition (E) obtained in Example 5 in an amount of 30 g/min to obtain a metal surface treatment composition of the present invention. A cold rolled steel plate (JIS G
-3141, thickness 0.8mm), treated to a film thickness of 2.0μ, coated with water-based alkyd melamine resin (weight ratio 7/3, PWC 40%), and heated at 120℃.
A film with a thickness of 30μ was created by baking for 30 minutes. A salt spray test was conducted using this product, and no abnormality was observed even after 72 hours had passed. For comparison purposes, the coated steel plate was degreased and then painted on an untreated steel plate, and blistering occurred within 24 hours, and the peeling width of the paint from the cross cut area was
It was 3.0mm. This result shows that the metal surface treatment composition of the present invention is extremely excellent as a treatment agent for steel sheets. Example 17 A commercially available aluminum-plated steel plate (trade name "Alsheet", manufactured by Nippon Steel Corporation) with a thickness of 0.6 mm was used, and the composition (E) obtained in Example 5 was used to obtain a film thickness of 1.
After treatment to obtain μ, a salt spray test was conducted. Rust was observed on the entire surface of commercially available aluminum plated steel sheets after 48 hours, but no rust was observed on those treated with composition (E) even after 300 hours. This result shows that the metal surface treatment composition of the present invention is excellent as a treatment agent for aluminum-plated steel sheets. Example 18 A commercially available zinc-aluminum alloy plated steel plate (trade name "Super Zinc", manufactured by Nippon Steel Corporation) having a thickness of 0.8 mm was degreased and washed with water in a conventional manner, and then dried to prepare a test plate. The composition (D) obtained in Example 4 was roll-coated on this plated steel plate, and then dried at 100°C for 15 seconds to obtain a surface-treated plate. The coating film thickness was 1.0μ. When a salt spray test was conducted to check the primary corrosion resistance of the surface-treated sheet, white rust appeared on almost the entire surface of the commercially available zinc-aluminum alloy plated steel sheet after 24 hours, but that of the surface-treated sheet treated with composition (D). No white rust was observed even after 72 hours. These results show that the metal surface treatment composition of the present invention is extremely excellent as a treatment agent for zinc-aluminum alloy plated steel sheets. Example 19 After degreasing and washing hot-dip galvanized steel wire with water using a conventional method,
After being immersed in the composition (F) obtained in Example 6 at room temperature for 5 seconds, it was dried with hot air at 100°C for 30 seconds. The coating film thickness was approximately 1.0μ. When we conducted a salt spray test to check the primary corrosion resistance of the steel wire, we found that the untreated steel wire
After 24 hours, white rust appeared on the entire surface, but composition (F)
No white rust was observed on the steel wire treated with this method even after 72 hours. This result shows that the composition of the present invention is extremely excellent as a treatment agent for hot-dip galvanized steel wire.
Claims (1)
より選ばれる少なくとも1種の金属または合金に
適用され、且つ金属表面処理組成物1当り、水
分散性シリカ()をSiO2に換算して0.5〜250g
の範囲の量、トリ及び/又はジアルコキシシラン
化合物の加水分解物()をSiO2に換算して0.1
〜250gの範囲の量、陽イオン性樹脂及び/又は
両性イオン性樹脂()を0.5〜600gの範囲の
量、並びにクロム化合物()を0.05g〜50gの範
囲の量含有し、且つ()、()、()及び
()の合計が700gを超えないことを特徴とする
金属表面処理組成物。1 Applicable to at least one metal or alloy selected from the group consisting of iron, steel, zinc, and aluminum, and 0.5 to 250 g of water-dispersible silica (in terms of SiO 2 ) per 1 metal surface treatment composition.
The amount of the hydrolyzate of tri- and/or dialkoxysilane compound () in the range of 0.1 in terms of SiO 2
cationic resin and/or zwitterionic resin () in an amount ranging from 0.5 to 600 g, and a chromium compound () in an amount ranging from 0.05 g to 50 g; A metal surface treatment composition characterized in that the total of (), () and () does not exceed 700g.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14335982A JPS5935685A (en) | 1982-08-20 | 1982-08-20 | Composition for treating metallic surface |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14335982A JPS5935685A (en) | 1982-08-20 | 1982-08-20 | Composition for treating metallic surface |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5935685A JPS5935685A (en) | 1984-02-27 |
| JPS6245312B2 true JPS6245312B2 (en) | 1987-09-25 |
Family
ID=15336946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14335982A Granted JPS5935685A (en) | 1982-08-20 | 1982-08-20 | Composition for treating metallic surface |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5935685A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08311658A (en) * | 1995-05-17 | 1996-11-26 | Nippon Parkerizing Co Ltd | Composition for surface treatment of copper-based metal material |
-
1982
- 1982-08-20 JP JP14335982A patent/JPS5935685A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5935685A (en) | 1984-02-27 |
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