JPH02101166A - 耐食性金属板 - 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、プラズマ重合膜を表面に有する耐食性金属板
に関するものである。

（従来の技術） 従来、金属材料の耐食性を改善するために、この表面に
無機あるいは４１機の皮膜が形成されている。例えばア
ルミニウム板の場合にはアルマイト皮膜、ベーマイト皮
膜、クロメート皮膜、例えば鋼板の場合には、クロメー
ト皮膜、リン酸亜鉛皮膜等の無機皮膜が形成されており
、その他有機塗Ｈり等の有機系皮膜あるいは無機系と有
機系皮膜からなる複合皮膜を表面に形成することか行わ
れている。

（発明が解決しようとする課題） しかしなから、これらの皮膜中には、金属材料表面に介
在する金属間化合物や塗料の乾燥時の溶剤の蒸散等に起
因するピンホールが数多く含まれており、所望の耐食性
か得られにくい。

本発明はかかる問題点を解決して、緻密で、耐食性を劣
化させるピンホールを含まない皮膜を有する耐食性金属
板を提供するものである。

（課題を解決するだめの手段） 本発明者らは、上記の金属材料の耐食性に関する欠点を
克服するため鋭意研究を重ねた結果、有機モノマーガス
を真空容器中て電界又は不活性なキャリアガスのプラズ
マにさらすことにより得られる有機モノマーの活性種を
、固体表面て重合反応させることにより形成されるプラ
ズマ重合膜か高度に架橋したｗ！！、密な分子構造を有
しており、ピンホールをほとんど含まず、金属材料の防
食のためには、固体表面上に形成される皮膜に要求され
る基体との密着性と防食性の両特性を同時に満足させる
ことがてきるか、特に成膜条件を制御することにより、
両特性をさらに向上しうることを見出し、この知見に基
づき本発明をなすに至った。

すなわち本発明は、（１）表面に、成膜条件を一定にし
て、又は成膜条件を連続的もしくは［ｉ統帥に変化させ
て形成したプラズマ重合膜を有することを特徴とする耐
食性金属板、（２）表面に、成膜条件を連続的あるいは
断続的に変化させて形成されるプラズマ重合膜を有する
アルミニウム板であることを特徴とする前記（１）記載
の耐食性金属板、（３）プラズマ重合膜上に有機皮膜を
形成してなる前記（１）又は（２）記載の耐食性金属板
、（４）プラズマ重合膜を形成する金属板か予め粗面化
されている前記（１）、（２）又は（３）記載の耐食性
金属板。及び（５）金属板の粗面化による粗さとプラズ
マ重合膜の厚さｔルｍとの関係がＪＩＳＢＯ６０１に基
づき式０式％ （式中、Ｒａは中心線乎均粗さを、Ｒｍａｘは最大高さ
を、Ｓは断面曲線における山頂の平均間隔を、それぞれ
示す。） で表わされる前記（４）記載の耐食性金属板を提供する
ものである。

本発明においてはプラズマ重合膜は、成膜条件を一定に
して単一条件て形成されたものてもよいか成膜条件を連
続的あるいはＰｌ’ｒ続的に変化させてプラズマ重合膜
の膜質（Ｍ密性、密着性、化学的特性）を断面方向に変
化させるのか好ましい。例えば、このように成膜条件を
変化させて下層に基体との密着性かよく土層に緻密て防
食性か良好なプラズマ重合膜を形成することかてきる。

本発明の金属板とは、鉄板、銅板、アルミニウム板、マ
クネシウム板、ステンレス板、これらの合金板なとてあ
り、これらは合金板を包含し、腐食性を有する金属なら
ば全てのものを包含する。

また金属板の厚さ、形態は特に制限されるものてはない
。

また本発明におけるプラズマ重合膜は、有機上ツマ−を
プラズマ重合させて形成した皮膜てあり、ここで用いら
れる有機上ツマ−としては、例えば、常温、常圧で気体
であるメタン、エタン。

フロパン、エチレン、アセチレン、プロピレン、ＣＦ４
．Ｃ，ＦＢ　、Ｃ２Ｆ４、Ｃ，Ｆ４．液体である、ベン
ゼン、ヘキサン、トルエン、スチレン、キシレン、アク
リル酸メチル、あるいは固体である、ナフタレン、アン
トラセン、ジベンゾル、等が挙げられる。なお、液体又
は固体の有機モノマーを使用する場合には、これらを気
化させて重合させることはもちろんである。

プラズマ重合膜は、成膜条件を一定にして又は連続的も
しくは断続的に変化させて形成したものであるがアルミ
ニウム板の場合、成膜条件を変化させて形成する。この
場合アルミニウム板表面にまずアルミニウム板との密着
性が良好となる条件てプラズマ重合膜を形成し、さらに
その上に防食性か良好となるプラズマ重合膜を形成する
という複合方法か、アルミニウム表面への防食皮膜形成
方法として有効である。

本発明のプラズマ重合膜の形成はキャリアーガスとして
、例えばアルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを用いて行
うことかてきる。成膜条件は真空容器内の圧力を、好ま
しくはガス導入前で０．００１〜Ｏ１５Ｔｏｒｒ、有機
上ツマーガス又はキャリアーガスと有機上ツマーガス導
入時て０．００５〜Ｉ　Ｔｏｒｒの範囲にするのがよい
。また、対向平板型電極に高周波を印加してプラズマを
発生させる場合、高周波は電源出力で好ましくは１０〜
５００Ｗの範囲とするのかよい。なお、プラズマ重合膜
の膜質を断面方向に変化させるには、成膜条件を連続的
あるいは断続的に変化させればよい。例えば前記条件範
囲においてまず密着性良好な条件て成膜した後、電源出
力のみを大きくして緻密なプラズマ重合膜を形成する方
法か有効である。

上記の密着性の良好な成膜条件とは、電源出力か１０〜
３００Ｗの範囲てあり、有機モノマーガス又はキャリア
ーガスと有機モノマーガス導入時てｏ、ｏｏｓ〜Ｉ　Ｔ
ｏｒｒの範囲であり、この成膜条件で成膜を初期段階て
行い、その給電源出力のみを連続的あるいは断続的に大
きくして成膜を行う。この連続的あるいは断続的に変化
させる成膜条件は主に電源出力、ガス圧力である。

このようにして形成されるプラズマ重合膜の厚さは０．
１〜２ＪＬｍ、特に０．２〜Ｉｇｍの範囲とするのか好
ましい。プラズマ重合膜の厚さが小さすぎると十分な防
食効果が得られず、また大きすぎると経済的てなく、ま
た密着性も悪化する。

ところで、プラズマ重合膜はその成膜速度が極めて遅＜
　（＜０．１用ｍ／ｍ１ｎ）、それたけて、外傷に耐え
得る厚さとするのは経済的とはいえない。そこで金属板
表面にプラズマ重合膜を薄く形成し、さらにその上に有
機皮膜を形成するのか好ましい。このようにすることに
より外傷に耐え、かつ防食性の優れた金属板防食皮膜を
得ることが可能となる。

プラズマ重合膜の上に形成される有機皮膜としては、例
えばアクリル系、エポキシ系、ポリエステル系、ウレタ
ン系、塩化ビニル系等の熱硬化型有機塗料の１種もしく
は２種以上により、得られる塗膜か好ましく、その厚さ
は０．５〜１０　ｇｍの範囲か好適である。

ところで金属板表面へのプラズマ重合膜の形成に当たり
、予め金属板表面を適宜に粗ずことは、金属板とプラズ
マ重合膜の密着性をさらによくすることに有効である。

この金属板表面の粗面化は、例えばプラズマエツチング
研磨、アルカリエツチング等の方法で行われ、これらの
方法により金属板表面の粗さをＪＩＳＢＯ６０１に基づ
き、金属板表面」二に形成されるプラズマ重合膜の厚さ
をｔｐｍとした場合、０．０３ルｍ≦Ｒａ≦ｔｐＬｍ、
Ｒｍａｘ≦５ｔｇｍ、Ｓ≦１０　ＪＬｍとするのが好ま
しい（たたし、Ｒａ：中心線平均粗さ、Ｒｍａｘ　；最
大高さ、Ｓ：断面曲線における山頂の平均間隔）。金属
板の表面積か小さすぎると金属板とプラズマ重合膜との
密着性は悪く、また、プラズマ重合膜が厚すぎたり、最
大高さか高すぎるとプラズマ重合膜に欠陥が生しやすく
、その防食効果が低下するためである。

なお、プラズマ重合膜を形成する前処理として、アルミ
ニウム板表面をアルカリエツチングする場合、板表面に
Ａ文−Ｆｅ系化合物等のスマットが残り、プラズマ重合
■りのアルミニウム板との密着性か低下するため、その
スマットを除去する必要かある。なお、アルカリエツチ
ング剤としては、水酸化ナトリウム水溶液、す１〜リン
（日本ペイント製弱アルカリエッチンク剤）などか挙げ
られる。スマットの除去は通常酸洗いによって行れるか
特にスマット除去の効果か強く、同時にアルミニウム板
表面に有機皮膜との密着性が良好な酸化クロム層を形成
する、リン酸、クロム酸混液への浸漬処理が有効である
。

（実施例） 次に、実施例に基づき本発明をさらに詳細に説明する。

実施例１ アセトン中て超音波洗浄を施した厚さ２　ｍ　ｍ、幅１
３０ｍｍ、長さ１３０ｍｍの鋼板（ＳＳ４１）を、直径
約２５０　ｍ　ｍの真空容器内の対向平板型電極−Ｌに
固定し、真空ポンプにより０．０ＩＴｏｒｒとした。こ
の容器内に、アルゴンガス及びトルエンガスな導入して
０．２Ｔｏｒｒとした。その後電極に周波数１３．５６
ＭＨｚの高周波を電源出力て３０Ｗ印加し、プラズマを
発生させ鋼板表面（Ｒａ　＝　０　、０２　ｐＬｍ）に
トルエンプラズマ重合膜を形成した後、さらにこの上に
高周波電源出力のみを２００Ｗに変化させてトルエンプ
ラズマ重合）模を連続的に形成させ、最終的には圧さ０
．７７ｚｍのトルエンプラズマ重合膜を表面に有する鋼
板を作製した。

実施例２ 実施例１と同し条件で、鋼板表面にトルエンプラズマ重
合膜を０．７ｐｍ形成した後、その上にロール式テスト
コーターを用いてポリエステル系塗料を塗布、焼付けし
、２川ｍの塗膜を形成した。

実施例３ 鋼板表面をアルゴンガスプラズマ（直流クロー放電）中
でエツチングし、Ｒａ＝０．０８井ｍ、Ｒ＋ｎａｘ　＝
０．５ｐＬｍ、Ｓ＝６ｇｍとし、その後実施例１と同じ
成膜条件下てプラズマ重合膜を形成した。

以上の実施例１〜３において作製した試料について耐食
性及びプラズマ重合膜の密着性を試験した。この結果を
第１表に示した。なお比較例１として実施例２で用いた
と同様の鋼板表面にポリエステル系塗膜のみを厚さＩｇ
ｍて形成した試料を作製し、その試験結果も第１表に併
せて示した。

第１表の結果から明らかなように、実施例１〜３は耐食
性、密着性いずれも優れており、実施例３は密着性か特
に良好である。これに対して比較例は耐食性に劣る。

実施例４ アセトン中で超音波洗浄を施した厚さ１ｍｍ、直径１３
０ｍｍの１０５０Ａ！；Ｌ合金板を、直径約２５０ｍｍ
の真空容器内の対向平板型電極−Ｅに固定し、真空ポン
プにより０．０ＩＴｏｒｒとした。そしてこの容器内に
、アルゴンガス及びスチレンモノマーガスを導入して０
．２Ｔｏｒｒとした。その後、電極に周波数１３．５’
６ＭＨｚの高周波を電極出力て３０Ｗ印加しプラズマを
発生させ、Ａｎ合金円板表面（Ｒａ＝０．０２７ｈｍ）
にスチレンプラズマ重合膜を形成した後、さらにこの上
に高周波電源出力のみを２００Ｗに変化させ、スチレン
プラズマ重合膜を連続的に形成させ、最終的には厚さ０
．７ｐｍのスチレンプラズマ重合膜を表面に有するＡ１
合金円板を作製した。

実施例５ 実施例４と同様の条件でＡ交合金板表面にスチレンプラ
ズマ重合膜を厚さ０．７ｐｍ形威した後、その上にロー
ル式テストコーターを用いてアクリル系塗料を塗布、焼
付けし２ｐ−ｍの塗膜を形成し、スチレンプラズマ重合
膜とアクリル系塗膜の複合皮膜を表面に有するＡｎ合金
円板を作製した。

実施例６ 弱アルカリエツチング剤にて、表面をエツチング・脱脂
してＲａ＝０．　ｉ　ｐ−ｍ、Ｒｍａｘ　＝０．５ｇｍ
、Ｓ＝８８Ｌｍとした１０５０Ａ１合金円板（厚さ１ｍ
ｍ、直径１３０ｍｍ＞表面に、実施例４と回し条件でス
チレンプラズマ重合膜を形成させ、厚さ０．７μｍのス
チレンプラズマ重合膜を表面に有するＡ４Ｑ−合金円板
を作製した。

実施例７ 実施例６と同じ処理条件にてエツチング・脱脂した後、
リン酸・クロム酸混液（８５％リン酸＝５０ｍｌＺ文、
無水クロム酸：３０ｇ／す、９５°Ｃ）てスマットを除
去した１０５０Ａ！；Ｌ合金円板表面に実施例１と同じ
条件でスチレンプラズマ重合膜を形成させ、０．７ｇｍ
のスチレンプラズマ重合膜を表面に有するＡｎ合金円板
を作製した。

以北、実施例４〜７において作製された試料（プラズマ
重合膜を表面に有する／’ｌｌｊ合金円＆）について、
耐食性及びプラズマ重合膜の密着性を評価し、第２表の
結果を得た。なお、比較例として、実施例４における超
音波洗浄を施したへ交合金円板表面に、ロール式テスト
コーターを用いてアクリル系塗料を塗付・焼付けし厚さ
Ｉｇｍの塗膜のみを形成した試料（比較例１）、実施例
４において、スチレンプラズマ重合膜形成時の高周波電
源出力を変化させないて３０Ｗのみ（参考例１）とした
場合の試料を用いた。

なお密着性及び耐食性の試験に関しては実施例１〜３に
対して行ったのと同様の方法を用いた。

第２表の結果か示すように、実施例４〜７は耐食性、密
着性いずれも優れており、実施例６．７は皮膜の密着性
が特に良好である。

（発明の効果） 本発明の金属板は、プラズマ重合膜を金属板上に形成さ
せるものて、従来にない密着性と防食性の両特性を具備
し、耐食性に優れる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）表面に、成膜条件を一定にして、又は成膜条件を
   連続的もしくは断続的に変化させて形成したプラズマ重
   合膜を有することを特徴とする耐食性金属板。 （２）表面に、成膜条件を連続的あるいは断続的に変化
   させて形成されるプラズマ重合膜を有するアルミニウム
   板であることを特徴とする請求項１記載の耐食性金属板
   。 （３）プラズマ重合膜上に有機皮膜を形成してなる請求
   項１又は２記載の耐食性金属板。 （４）プラズマ重合膜を形成する金属板が予め粗面化さ
   れている請求項１、２又は３記載の耐食性金属板。 （５）金属板の粗面化による粗さとプラズマ重合膜の厚
   さｔμｍとの関係がＪＩＳＢ０６０１に基づき式 ０．０３μｍ≦Ｒａ≦ｔμｍ， Ｒｍａｘ≦５ｔμｍ， Ｓ≦１０μｍ （式中、Ｒａは中心線平均粗さを、Ｒｍａｘは最大高さ
   を、Ｓは断面曲線における山頂の平均間隔を、それぞれ
   示す。） で表わされる請求項４記載の耐食性金属板。