JPS5896876A - 金属材料への耐摩耗性、耐蝕性被膜の形成方法 - 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】 本斃明は金属材料への耐磨耗性、耐蝕性被膜の形成方法
に関するものである。更に詳細には特定組成のアルカリ
金鷹ケイ酸＃１を金属材料に塗布、焼付けすることによ
る金属材料への耐磨耗性、耐蝕性被膜の形成方法に関す
るものである。

金属材料面にアルカリ金属ケイ酸塩を塗布し乾燥するこ
とにより、硬膏の高い透明な被膜が形成できるととけ公
知である。

しかしながら、ケイ酸カリウムやケイ酸ナトリウムから
形成される被膜の場合には、耐湿性が悪く、空気中の炭
酸ガスや亜′５Ｉｔ酸ガスと反応し５表面が白華すると
いう問題があり、且つ、耐水性が劣る為、水の作用する
場所での使用ができ危いという問題点を有している。

アルカリ金属ケイ酸塩より擾る被膜の耐湿性、耐水性を
肉止させる方法として、アルカリ４禍ケイＦＪＪ！ｉの
被膜を亜硫駿ガス、炭酸ガス、および二酸化チッ素から
なる群から選ばれた少ガくとも７つのガスを含む湿気に
富んだ雰囲気中に放置した後、水洗する方法が提案され
ている（特開昭１３−４１３１４４！号公報）６＃方法
によれば、ｉｌ＋水性の向上は期待できるものの、工穆
が豪艙となるとか被覆されていない部分の金属材料が、
酸性ガスおよび水により腐食されるとか、１１性ガスに
よるアルカリ分の中和が不充分な場合は、水洗時に被膜
が失透し、且つ、酸性ガスによ如ガラス質皮膜中のアル
カリを必要量中和する仁とは困難であ勢、長時間を要す
る郷の問題点を有している。

また、アルカリ金属ケイ酸塩に耐水性、耐湿性を付与す
る方法として、リチウムを含む溶合アルカリ金属のケイ
酸塩も提案されている（％公昭Ｊ　？−／Ｊｊ、２４号
公報、％開昭３０−　ＡＩＪＪ１号公＠）、シかし、皺
方汁のいずれの場合にも被覆組放物の過用は常温硬化用
であり、金属材性、耐酸化性に劣るという欠点を有して
いる。

かかる観点に立脚して、本発明者らは、全項材料に耐摩
耗性、１鶴性等を付与すゐ方法を開発すぺ〈鋭意研究を
行かった結果、金属材料に特性、耐蝕性輯を付与できる
ことを見い出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は金属材料の−ｉｔ六は全部の面に一
般式 ％式％） で表わされるアルカリ金属ケイ１ｍ？塩の水溶液または
該アルカリ金属ケイ酸塩の水溶澄参キ椿棲−１（＊つ酸
および ／ｌたけ多価金属イオンを溶解してびる水溶沿蝕性被膜
の形成方法を提供するにある。

本発明方法の実施に肖り、被膜形成剤としては一般式 ％式％ （式中、累、ｍおよびｎは前記と同じ、）で表わされる
アルカリ金属ケイ酸塩の水溶液または訪アルカリ金属ケ
イ酸塩の水溶液に水つ酸および／まｔけ多価金属イオン
を溶解して成る水溶液が用いられる。

本発明方法において、リチウムを含むアルカリ金属ケイ
酸塩を用いる理由は前述の一般式％式％ （式中、Ｒ，ｒｎおよびｎは前言己と同じ。）で表わさ
れるアルカリ金属ケイ酸塩において、ｎを大吉＜シ、そ
の効果によりアルカリ金属ケイ酸塩の耐水性を向上させ
ようとするにある。

すなわち、ナトリウムやカリウムのケイシ塩は一般式％
式％”０８１％で示されるものであや、ｎが大きい程耐
水性は向上するが、ｎが９以上と麿ると水溶液の状態を
維持で１畳庁り、被験形成剤としての用をなさない亀の
となるが、Ｌｉ２Ｑ成分を含ませることにより、ｎを任
意に変化させても水溶液の状態を維持できるものとがる
ことを利用したものである。一般式中のｎ１ｔｊｔも重
要な構成要件とがるものであり、ｑ≦ｎ（／θ好ｆＬ＜
は！≦ｎ≦ｔとされる。ｎが９未満となると、形成した
被膜の耐水性が低下するように痩り、空気中に放置して
おくと白亜化し、沸騰水棒に浸漬すると失透する尋の不
側合を生じるようになるし、一方／ｐ以上になるとｌｌ
Ｅｓ性が低下し被膜にクラックが人！ｌｌ、ｌ　＜　＆
Ｚという不都合を生じるようになり好オしくない。

ナた、ｍは通常θ、／≦ＩＩＩ＜Ｊ、好オしくけ０、−
≦ｍ≦−０（／とされ為０ｍが□、／未満となると、ｎ
が大きい時の水ｌｌＩ液の安宏性が悪くたったり、被膜
にクラックが入り易くカり好ましくきいし、一方１が３
以上に麿ると耐水性が劣るように庁るので＃０ｆｆｆ＜
麿い。

本発明方法のアルカリ金属ケイ酸塩の一般式において、
Ｒはカリ９ムまたはナトリウムを示すものであ勢、これ
らけ賑独ｔたは混合物としても使用することがで１名。

このようなアルカリ金属ケイ＃塩水溶液の製造方法は公
知の方法を適用することかで１！−１例えば水酸化リチ
ウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、二酸化ケイ
素の混合物を加熱して製造することもできるし、ケイ酸
リチウムに水酸化す）Ｌｌｌラム水酸化カリウムをｉｌ
！解させて製造することもできるが、通常は市販のケイ
酸リチウム水溶液とケイ酸ナトリウム水ｇ沿または／お
よびケイ酸カリウム水ｍ液を混合することで製造できゐ
、得られたアルカリ金属ケイ酸塩の水溶液は被膜欠陥の
原因とまる固体分を除く為、−過した後使用するのが好
ましい。

本発明方法で使用されるアルカリ金属ケイ酸塩は焼付に
より耐水性を有する透明被膜を形成するものであるが、
上述せゐアルカリ金属ケイ酸塩水溶液に水つ酸および／
ｌたけ多価金属イオンを含ませるととによね、更に耐水
性を向上させることができる。多価余興イオンと１．、
ては亜鉛、アルミニウム郷のイオンを磁げることができ
、このようなホウ酸および／′ｆたは多価金属イオンを
含着せることで、ｎが小さい場合の耐水性を向上するこ
とが可能となる。

＊つＰおよび７寸たは多価全綱イオンを含有させ為方法
としては、ホウ＊、、＊つ砂、＊つ醗カリウムのような
アルカリ余興＊つＷＩ塩や亜鉛。

アル鳳ニウム等の多価全域の際化物、水酸化物、ケイ酸
塩、ケイフッ化物等を予めアルカリ金属ケイ酸塩の単独
の水溶液に溶解させてシ〈か、！！たは本発明のアルカ
リ金属ケイ酸塩に直接溶解させゐ方法を採ることもでき
る。承つ酸および／ｌたけ多偵金属イオンの量は酸化物
として乾燥被膜中に約／〜ｊ重量％、好ましくは／〜３
重量係存在するように添加される。多価金属化合物等の
溶解残漬け、通常−過により除去さ触性被膜の形成方法
において、被膜の膜厚は約ρ、７〜−μｍ、好ましくは
θ、、！〜八コよとへれる。

膜厚がθ、／顯未満と々ると、実質的に保■効果が期待
しに〈〈々るし、一方、−μｍを超えると焼付は時に被
膜にふくれを生じたり、クラックを生じたり、更には密
着性が低下するようにな委好ましくｔい、このｓ斤膜厚
にａＷする為に、本発明のアルカリ金属ケイ酸塩は水に
より通常固型分濃度を約１〜３６重量−となるように製
置調整して用いるのが好オしい。

本発明方法のアルカリ金属ケイ酸塩の水溶液にエチレン
グリコール、グリセリン郷の乾燥遅延剤を添加混合し、
作業性の改善をはかることができる。これらの乾燥遅延
剤の添加置け、焼成後の残留炭素による着色を考慮して
、一般にアルカリ金属ケイ酸塩の水溶液に対して一５重
量憾以下量添加される。

本発明方法の実施に当り、金属材料は前述のアルカリ金
属ケイ酸塩が塗布され、次いで乾燥、焼付が行々われる
。金属材料へのアルカリ金＾ケイ酸塩の塗布に際し金Ｆ
７！４材料は予め脱脂しておくことが好ましく、脱脂が
不充分子：場合は均一な被膜が得られず、被膜の欠陥の
原因とがる。

金属材料の脱脂方法としては、９！轡、アルカリ脱脂、
酸洗、熱水洗浄、界面活性剤洗浄等公知の方法が利用で
き、金属の特性により任童に選ぶことがで舞る。

更に、本発明方法のアルカリ金属ケイ酸１に界面活性剤
を溶解し１、金属材料との濡れ性を完全なものとするこ
とができる。金属材料への被膜形成側の塗布は、スプレ
ー、ディッピング。

ローラー轡公知の方法から選べば良いが、通常ディッピ
ングによゐ方法が好ましく用いられる。

この時均−被膜を祷る為、全綱材料を加熱してシ〈とか
、塗布液を暖めておく等の方法本採用することができる
。塗布された金属材料は乾燥され、次いで焼付けされる
。焼付は温度は高温程緻密で耐水性の被膜が得られるが
、耐水性からは約／ｊθ℃以上が好ましい、上限は特に
限定されるものではないが、コス）、金属の材質等から
通常ｊｊ０°Ｃｔでの温度が用いられる。

〈ない、公知の方法の場合は耐水性は付与プれるとして
も、公知の組成物を金属材料に塗布し、焼付は硬化した
場合は亀裂、剥離を生じ、実質的に金属材料を保−する
ことができない。

このようにして得られる本発明方法による誉膜は透明で
あり、且つ耐水性、耐食性、気密性に優れ、更にはシラ
力質の高い硬変を有している為、金属の防食、酸化防止
、傷つき防止等に優れた効果を発揮するものでああ、被
覆される金属材料としては、アルカリ金属ケイ酸塩によ
り被膜形成可能なものなら何でも良く、例えばアルミニ
ウム、鋼、鉄、貴金属轡およびこれら肝性、よごれ防止
性、傷つき防止性等を付与することがで１１鋼および銅
合金等酸化され易い金属に酸化防止性を付与することが
できる。また、電気絶縁性を付与することも可能である
。

勿論このような被膜は金概単体に限らず、メッキ面や蒸
着面に対しても膚効であり、熱交換器用金寓材料、熱反
射ｅ光反射用金属材料、装飾材料、更にはメッキ、蒸着
材料の補−等多くの用途に使用できる。

以下に実施例により本発明を更に群細に説明するが、本
発明はこれらによって制限されるものでけがい。

々お、実施例中の部および嗟は重量基準を示す。

実施例中の物性測定は以下の方法に依った。

／）外　　１！　：目視により透明性、発泡、クラッタ
を観察した。

−）耐水　性：沸騰水中で所定時間煮沸した後の被膜を
観察した。

Ｊ）１醗化性：所定温暖で所定時間φ成した後、表面観
察を行１に−）た。

ｑ）膜　　厚：表面粗さ針によね、段差測定を観察した
。

実施例／〜ム、比較例７〜ム ケイ醗ソーダ、ケイ酸カリウム、ケイ酸リチウムの水溶
液を所定割合で混合し第１ＩＩに示す組ｌ比Ｏｕチウム
を會むアルカリ金属ケイ酸塩水溶液を得た。この液を一
過し、水によａｌｊＩ型分／ｊ言量嗟と擾るように希釈
した。

この塗布液中に鋼板およびアルミニウム板を７０分乾燥
させた稜、更に−ｊＯ″Ｃで７θ分間焼付けた。この被
覆金属材料の物性を第７表に示す。

がお被膜厚みは発泡等の異常物を除いていずれも約θ、
ｊ／ａ！ｌであった・ 訳・ １濫１ 性、耐蝕性、耐酸化性（銅の場合）が悪く、たとえ被覆
したとしてもｎが９未満の場合（比較例３）は耐水性に
劣り、ｎが１０以上（比較例ｑ）となると密着性が劣る
様になり、ｍが３以上（比較例孟）にがると耐水性が劣
るようになるが、本発明方法に示される範囲を示すこと
が明らかである。

実施例７ ケイ酸ナトリウム、ケイ酸リチウムを混合し、Ｎａｆｆ
１ｏ・θ７Ｌｉ２０　’　！；、θＢ　１ｏ、の組故の
固型分：１０重量係の被覆液を調合し、この水溶液に一
憾の＊つ砂を溶解させた。＊つ砂溶解前ｅ後の水溶液を
鋼板に塗布し、−００°Ｃで７０分間の焼付けを行なっ
た。この被覆銅板の物性モル比はＮａｄ　”０Ｊ７Ｌｉ
ｌＯ’４１．４８１０ｇ　”０．／ｌｌＢ２Ｏ５であっ
た。

第　　　λ　　　表 第１表より＊つ醗化合物の添加により耐水性が向上する
ことが明らかである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ／）金属材料の一部または全部の面に一般式％式％） であられされゐアルカリ金属ケイ−塩の水溶液またけ骸
   アルカリ金輿ケイ酸塩の水溶液に＊つ酸および／ｌたは
   多価金属イ寸ンを溶解して成る水溶液から実質的にｅゐ
   被膜形成剤−）アルカリ金属ケイ酸塩の一般式において
   、ｍおよびｎが、θ８．２≦ｍ≦−０θ、ｊ≦ｎ≦にＯ
   形成方法。 Ｊ）ホウ酸がホウ酸またはアルカリ金属ホウ酸塩として
   添加され＊　”ｌ１ＱＢとして乾燥被膜中に純性、耐蝕
   性被膜の形成方法。 ４１）アルカリ金属ケイ酸塩水溶液の固型分層１がｊ〜
   ３θ１４伊チであり、該水溶液により得られ石被膜の膜
   厚がθ、／〜λμｌであゐことをの形成方法。