JPH0432577A - 塗膜密着性及び耐食性に優れた塗装ＡｌまたはＡｌ合金材 - 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】 ［ａ業上の利用分野］ 本発明は、塗装後の塗膜密着性および耐食性が優れた塗
装ＡｌまたはＡｌ合金材に関し、この塗装ＡＩまたはＡ
ｌ合金材は、各種家庭電気製品の外板材や建材等として
有用である。

［従来の技術］ ＡＩまたはＡｌ合金材（以下、Ａｌ合金材で代表する）
は、鉄・鋼材に比べて軽量で且つ美感に優れたものであ
り、また耐食性においても優れたものであるところから
、上記の様な用途をはじめとして幅広く利用されている
。しかし最近、品質向上の観点からＡｌ合金材に要求さ
れる耐食性の程度は更に厳しくなってきており、不働態
皮膜のみからなる従来のＡｌ合金材では需要者の要求を
満たすことができなくなってきている。またＡｌ合金材
についても色彩や模様を付して美感を高めることか行な
われているが、Ａｌ合金材の表面には緻密で不活性な酸
化皮膜（不働態皮＠）が形成されており、直接塗料を塗
布しても良好な塗Ｓ密着性が得られないので、従来は塗
装に先立ってクロメート処理やアルマイト処理等の密着
性改善処理（塗装前処理）が行なわれていた。

［発明が解決しようとする課題］ ところが上記従来技術の塗装前処理によって得られる程
度の塗膜密着性改善効果や塗膜密着性改善効果では、よ
り一層厳しくなりつつあるｍ要者の要望には応じきれな
くなっており、苛酷な使用環境の下でも優れた塗膜密着
性と塗装後耐食性を発揮し得る様な塗装Ａｌ合金材の開
発が待たれている。本発明はこの様な事情に着目してな
されたものであって、その目的は、Ａｌ合金基材と塗膜
の間に耐食性および塗膜密着性改善層として形成される
皮膜の構成を特定することによフて、従来材よりも一段
と優れた塗膜密着性および塗装後耐食性を有する塗装Ａ
ｌ合金材を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段コ 上記課題を解決することのできた本発明に係る塗装ＡＩ
またはＡｌ合金材の構成は、多数の微小孔によって多孔
質化若しくは粗面化されて真の表面積（Ｓｏ）が平滑と
みなしたときの見掛は表面積（Ｓｌ）の３倍以上であり
、且つ表層側に２０〜６０重量％の酸素を含有する皮膜
が、ＡＩまたはＡｌ合金材の表面に形成されると共に、
該皮膜の上に樹脂塗膜が形成され、該皮膜と塗膜が水素
結合により接合されたものであるところに要旨を有する
ものである。

［作用］ 本発明者らはＡｌ合金材における塗膜密着性を高めるに
は、被塗物である素材と塗膜との密着性を支配する因子
を究明する必要があると考え、種々検討を行なった。そ
の結果、■素材の表面形状および■素材と塗膜との水素
結合力によって塗膜密着性が大きく左右されることをつ
きとめた。

即ち素材の表面を多孔質化及び／もしくは粗面化すると
、塗膜との接着有効面積が拡大すると共にアンカー効果
（投錨効果）によって塗ＷＡ密着性が高められ、また素
材表面に酸化物や水酸化物等の酸素含有化合物よりなる
皮膜が存在すると、塗膜を構成する分子中の水酸基やア
ミノ基等の極性基が上記酸素含有皮膜との間で水素結合
を形成し、これらの効果が相乗的に作用することによっ
て塗膜密着が著しく向上するものと思われる。

そこでＡｌ合金材に対し機械的もしくは化学的手段によ
る粗面化もしくは多孔質化処理、酸化処理、化成処理等
を施すことによって粗面化もしくは多孔質化された酸素
含有皮膜を形成し、夫々について塗膜密着性に与える影
響を調べた。その結果、粗面化もしくは多孔質化された
皮膜表面の真の表面積（Ｓｏ）を、平滑とみなしたとき
の見掛は表面積（Ｓａ）に対して３倍以上にしてやれば
、アンカー効果が効果的に発揮され、また皮膜表面にお
ける酸素含有量を２０〜６０％にしてやれば、水素結合
による塗ＦＩＡ密着性改善効果が有効に発揮され、これ
らが湊合されることによって塗膜密着性が著しく向上す
ると共に、塗装後耐食性も改善されることが確認された
。

換言すれば上記酸素含有皮膜の真の表面積（Ｓｏ）が見
掛は表面積（Ｓｌ）の３倍未満であれば塗膜との間で十
分なアンカー効果が発揮されず、塗膜密着性、塗装後耐
食性ともに不十分となる。また皮膜表面の酸素含有量が
２０％未満では、塗膜との間で十分な水素結合力が得ら
れず、やはり満足のいく塗膜密着性改善効果が得られな
い。一方、酸素含有量が６０％を超えると皮膜自体が脆
弱となり、該酸素含有皮膜がＡｌ合金基材から剥離し易
くなるので、本発明の特徴が生かせなくなる。

この様なところから本発明では、Ａｌ合金材の表面に形
成される酸素含有皮膜の真の表面積（Ｓｏ）および酸素
含有量を前述の様に定めた。

この様な要求を満たす酸素含有皮膜の形成方法は特に限
定されないが、好ましい方法としてはたとえば次の様な
方法がある。

（１）Ａｌ合金材の表面を粗面化処理した後、この表面
に酸素含有皮膜を形成する方法。

（２）Ａｌ合金材の表面に多孔質の酸素含有皮膜を形成
する方法。

上記（１）の方法を実施する際に採用される粗面化処理
法としては、たとえばショツトブラスト等の機械的方法
やエツチング等の化学的方法が挙げられ、また酸素含有
皮膜の形成法としては、大気中で加熱する酸化法やクロ
メート処理法等を採用することができる。また上記（２
）の方法により多孔質の酸素含有皮膜を形成する方法と
しては、燐酸塩処理等の化成処理法やアルマイト処理法
、あるいは多孔質酸化物を溶射する方法等が例示される
。

この様にして形成される酸素含有皮膜の好ましい厚さは
０．１μｍ以上、より好ましくは０．２μｍ以上であり
、この様な厚さとすることにより塗膜密着性改善効果を
十分に高めることができる。

尚上記酸素含有皮膜の中でも特に好ましいのは多孔質ア
ルマイトであり、中でも空孔率が６０〜９８％で且つ膜
厚が０．５μｍ以上である多孔質アルマイト皮膜は、ア
ンカー効果および水素結合力ともに非常に優れたもので
あり、塗膜密着性および塗装後耐食性の極めて良好な塗
装Ａｌ合金板を与える。

酸素含有皮膜表面に塗布される塗料としては、分子中に
水酸基やアミノ基等の極性基を有する樹脂を主成分とし
て含むものが用いられ、その種類は特に限定されないが
、好ましいものとしてはエポキシ系樹脂、アルキドメラ
ミン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリブタジェン系樹脂等
が例示され、中でもエポキシ系樹脂塗料およびアルキド
メラミン系樹脂塗料は特に好ましいものとして貫層され
る。

また本発明が適用されるＡｌ合金材の形状にも一切制限
がなく、最も汎用性の高い板材の他、線材、棒材、管材
等にも同様に適用することができる。

［実施例コ に五■ユ Ａｌ合金板（５０８２）に、第１表に示す如く種々の酸
素含有皮膜形成処理を施し、［真の表面積（Ｓｏ）］／
［見掛は表面積（Ｓａ）］比および酸素含有量の異なる
皮膜を形成した。次いで各皮膜表面にアルキドメラミン
系の焼付き硬化型塗料を乾燥膜厚が約２０μｍとなる様
に塗布し、次いて１３０℃で２０分間の焼付は処理を行
なって塗装Ａｌ合金板を得た。尚真の表面積（Ｓｏ）の
測定は電気化学的手法（定電位印加時の電流測定）によ
り、また皮膜表面の酸素含有量および膜厚はＡＥＳ分析
法によフて行なった。

得られた各塗装Ａｌ合金板について、夫々下記の方法で
塗膜密着性及び塗装後耐食性を測定し、第１表に一括し
て示す結果を得た。

（塗膜密着性） 供試板を５０℃のイオン交換水に２４０時間浸漬した後
基盤目テープ剥離試験を行ない、塗膜剥離箇所の数を求
め下記の基準で評価した。

Ｏ：剥離個数　１７１００以下　　・・・良好△：剥離
個数　２／１００〜５／１００・・・やや良好×：剥離
個数　６７１００以上　　・・・不良（塗装後耐食性） 供試板にクロスカットを入れ、［塩水噴ｎ：２４ｈｒコ
→［湿潤試験＝８０％ＲＨＸ５０ｔ：Ｘ１２０ｈｒコ→
［放置、室温で２４ｈｒ］を１サイクルとして４サイク
ル繰り返した後、発生した糸端の最大長さより下記の基
準で評価した。

Ｏ：最大糸端長さ　＜　１　ｍｍ △：最犬糸糸端さ　１〜４ｍｍ ×　最大糸端長さ　４０ｍ＜ 第１表からも明らかである様に、本発明の構成要件を満
たす実験ＮＯ３１〜８では、塗膜密着性および塗装後耐
食性のいずれにおいても良好な結果が得られている。

これに対し実験Ｎｏ、９〜１３は本発明構成要件のいず
れかを欠く比較例であり、Ｎｏ、９は粗面化処理と酸素
含有皮膜形成処理のいずれも行なわれておらず、Ｎｏ、
１０は粗面化処理のみで酸素含有皮膜形成処理が行なわ
れておらず、Ｎｏ、１１゜１２は酸素含有皮膜形成処理
が行なわれているだけで粗面化処理が行なわれていない
ため、塗膜密着性および塗装後耐食性の一方もしくは両
方が悪い。またＮｏ、１３はＡｌ溶射により粗面化した
後酸化処理を行なったものであるが、酸化皮膜表面の酸
素濃度が規定範囲を超えており、該皮膜が脆弱であるた
めＡｌ合金材と酸化皮膜との密着性が悪くてこの部分か
ら剥離が起こるため、塗膜密着性および塗装後耐食性の
いずれも劣悪である。

実験Ｎｏ、１４に示す参考例は、粗面化処理と酸素含有
皮膜形成処理を行なったものであるが、酸素含有皮膜の
膜厚が薄いため、塗膜密着性および塗装後耐食性のいず
れも殆んど改善されていない。これらの実験データより
、酸素含有皮膜の膜厚は０．１μｍ程度以上にすべきで
あると考えられる。

実施例２ 清浄化されたＡｌ合金板（５０３２）の表面に、燐酸、
硫酸、クロム酸あるいは蓚酸溶液中で定電流陽極酸化処
理を施し、多孔質アルマイト皮膜を形成した後、この上
にアルキドメラミン系樹脂塗料またはエポキシ系樹脂塗
料を直接塗布し、第２表に示す構成の塗装Ａｌ合金板を
得た。

（塗膜密着性）：前記と同じ （塗装後耐食性） 各供試板に、Ａｌ合金素地に達するクロスカットを入れ
た後塩水噴露を８４０時間行ない、クロスカット部から
の塗膜膨れ幅（両側最大幅の％）より下記の基準で評価
した。

Ｏ：膨れ幅　＜０．５ｍｍ △：膨れ幅　０．５〜３ｍｍ ×＝膨れ幅　３　ｍｍ＜ また第１図は、酸素含有皮膜を膜厚が約１．０μｍのア
ルマイト皮膜とし、その空孔率を種々変えた場合の塗膜
密着性（塗膜密着性試験後の塗膜剥離率）に与える影響
を調べた結果を示したものであり、また第２図は、アル
マイト皮膜の空孔率を約７０％に設定し、その膜厚とク
ロスカット塩水噴霧試験による塗膜膨れ幅の関係を調べ
た結果を示したものである。

上記第２表および第１．２図からも明らかである様に、
酸素含有皮膜として多孔質アルマイトを利用する場合は
、該アルマイト皮膜の空孔率を６０〜９８％に設定し、
且つ膜厚を０．５μｍ以上とすることによって、優れた
塗膜密着性および塗装後耐食性を確保し得ることが分か
る。

［発明の効果コ 本発明は以上の様に構成されており、ＡｌまたはＡｌ合
金基材と塗膜との間に、（Ｓｏ）／（Ｓａ）比および酸
素含有量の特定された酸素含有皮膜を介在させ、塗膜と
の間でアンカー効果と水素結合効果を発揮させることに
よって、塗膜密着性を著しく高めることができ、塗装後
耐食性の良好な塗装ＡｌまたはＡｌ合金材を提供し得る
ことになった。

【図面の簡単な説明】

第１．２図は、塗膜密層性改善のための酸素含有皮膜を
多孔質アルマイト皮膜とした場合における、アルマイト
皮膜の空孔率と塗膜剥離率の関係、およびアルマイト皮
膜の膜厚と塗膜膨れ幅の関係を示すグラフである。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）多数の微小孔によって多孔質化若しくは粗面化さ
   れて真の表面積（Ｓｏ）が平滑とみなしたときの見掛け
   表面積（Ｓ＿ａ）の３倍以上であり、且つ表層側に２０
   〜６０重量％の酸素を含有する皮膜が、ＡｌまたはＡｌ
   合金材の表面に形成されると共に、該皮膜の上に樹脂塗
   膜が形成され、該皮膜と塗膜が水素結合により接合され
   たものであることを特徴とする塗膜密着性及び耐食性に
   優れた塗装ＡｌまたはＡｌ合金材。
2. （２）皮膜が燐酸化合物もしくはクロム酸化合物を主成
   分とするものである請求項（１）記載の塗装Ａｌまたは
   Ａｌ合金材。
3. （３）皮膜が金属酸化物もしくは金属水酸化物を主成分
   とするものである請求項（１）記載の塗装ＡｌまたはＡ
   ｌ合金材。
4. （４）皮膜が、空孔率６０〜９８％で且つ膜厚が０．５
   μｍ以上の多孔質アルマイトである塗装ＡｌまたはＡｌ
   合金材。