(57)【要約】【課題】カーボン部材との組み合わせた場合の本体部の腐食を抑制することができる防錆部材及び防錆処理方法を提供する。【解決手段】カーボン部材３１と組み合わせて使用される防錆部材１０であって、この防錆部材１０は、金属からなる本体部１１と、該本体部１１の表面に設けられた防錆被膜１２とを有し、防錆被膜１２は、本体部１１の表面側から順番に、亜鉛系めっきによる第１層２１と、金属粉末を含むケイ素化合物による第２層２２と、エポキシ樹脂を含む合成樹脂による第３層２３と、を有している。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カーボン部材と組み合わせて使用される防錆部材であって、
前記防錆部材は、金属からなる本体部と、該本体部の表面に設けられた防錆被膜とを有し、
前記防錆被膜は、前記本体部の表面側から順番に、
亜鉛系めっきによる第１層と、
金属粉末を含むケイ素化合物による第２層と、
エポキシ樹脂を含む合成樹脂による第３層と、
を有していることを特徴とする防錆部材。
【請求項２】
前記防錆部材は、締結部材である請求項１に記載の防錆部材。
【請求項３】
前記第１層は、電着塗装で形成されたものである請求項１又は請求項２に記載の防錆部材。
【請求項４】
前記第２層において、前記ケイ素化合物が無機ケイ素化合物である請求項１から請求項３のうち何れか一項に記載の防錆部材。
【請求項５】
前記第２層において、前記金属粉末がフレーク状である請求項１から請求項４のうち何れか一項に記載の防錆部材。
【請求項６】
前記第２層において、前記金属粉末が亜鉛、アルミニウムの少なくとも一方の粉末である請求項１から請求項５のうち何れか一項に記載の防錆部材。
【請求項７】
前記第３層において、前記合成樹脂は、エポキシ樹脂とエポキシ樹脂以外の熱硬化性樹脂とを含む請求項１から請求項６のうち何れか一項に記載の防錆部材。
【請求項８】
前記熱硬化性樹脂は、フェノール樹脂である請求項７に記載の防錆部材。
【請求項９】
前記第３層において、前記合成樹脂は、タルク、ケイ酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、硫酸バリウムから選ばれる少なくとも一種を含有する請求項１から請求項８のうち何れか一項に記載の防錆部材。
【請求項１０】
カーボン部材と組み合わせて使用される防錆部材の防錆処理方法であって、
前記防錆部材は、金属からなる本体部と、該本体部の表面に設けられた防錆被膜とを有しており、
前記防錆被膜の形成工程として、
前記本体部の表面に亜鉛系めっきによる第１層を形成する第１工程と、
前記第１層の表面に金属粉末を含むケイ素化合物による第２層を形成する第２工程と、
前記第２層の表面にエポキシ樹脂を含む合成樹脂による第３層を形成する第３工程と、
を有することを特徴とする防錆処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーボン部材と組み合わせて使用される防錆部材及びその防錆処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、異なる種類の金属同士が接触した状態で水分などが接触すると、これら金属の間に電位差が生じるため、これら金属のうちイオン化傾向の大きなものは、陽イオン化が促進されることにより腐食してしまう（ガルバニック腐食）。このガルバニック腐食を利用した防錆処理として、鉄や鋼等のような金属からなる本体部の表面に、亜鉛やアルミニウム等といったイオン化傾向の大きい金属を含む皮膜を形成し、該皮膜中の金属が犠牲となって腐食されることで本体部の腐食を防止する犠牲防食作用を付与する方法が知られている。そして、この犠牲防食作用を長期にわたって維持できるように、皮膜の表面を保護するコート層を設けた防錆部材が提案されている（特許文献１〜３参照）。
特許文献１には、金属製基材表面にアルミニウムメッキによる第一皮膜と、金属粉末−クロム酸化成処理による第二皮膜と、更に水系樹脂、シリカ材を含む水系処理液より形成される第三皮膜とにより被覆された金属の防錆構造が記載されている。
特許文献２には、所定形状の金属部材と、該金属部材の上層に形成されている亜鉛複合皮膜と、コート塗料が該亜鉛複合皮膜の上層に塗布乾燥されてなるコート層と、を持ち、該コート塗料は、有機溶媒と該有機溶媒に溶解している樹脂材料とを含むコート基材と、該コート基材中に分散保持されている体質顔料および防錆顔料と、を含む防錆処理された金属部材が記載されている。
特許文献３には、鉄を含む金属材料からなる基材と、ケイ素化合物を含むバインダー及び亜鉛含有金属フレークを含み、前記基材の表面に形成された防錆層と、ケイ素化合物及び合成樹脂を含み、前記防錆層に重ねて形成された表面層と、を備える締結部材が記載されている。
また、特許文献４〜６には上述のような皮膜を保護するコート層が提案されている。
特許文献４には、バナジウム族元素の化合物と、希土類元素のイオンと、硝酸イオンと、有機硫黄化合物を含有しクロムを含有しないことを特徴とする亜鉛又は亜鉛合金の金属表面に用いる黒色化成皮膜形成処理液が記載されている。
特許文献５には、カルボン酸含有アクリルポリマーを側鎖としてグラフト重合してなる変性エポキシ樹脂またはカルボン酸含有アクリルポリマーを側鎖としてグラフト重合してなる変性アクリル樹脂の少なくとも何れかと、シリカを含有するバインダー樹脂 を用いるねじ部品用防錆処理液が記載されている。
特許文献６には、亜鉛及びマグネシウム化合物のみからなる防錆顔料と、バインダーとを含有する防錆塗膜形成組成物が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１４６００５号公報
【特許文献２】特開２００９−７８２６３号公報
【特許文献３】特開２０１０−１９０３２０号公報
【特許文献４】特開２０１３−２３７５８号公報
【特許文献５】特開２０１８−２１１４４号公報
【特許文献６】特開２０１８−６５９７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、上述の防錆部材は、本体部と同じ種類の金属である鉄や鋼等による部材と組み合わせて使用することを前提として防錆処理されている。つまり、同じ種類の金属同士の組み合わせであればガルバニック腐食は発生しないので、皮膜による犠牲防食作用を好適に発揮することができる。
しかし近年は、軽量化等の観点から、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）、炭素繊維強化炭素複合素材（Ｃ／Ｃコンポジット）、グラファイトシート等のようなカーボン部材の使用が増えており、こうしたカーボン部材が上述の防錆部材と組み合わせて使用される場合がある。そして、カーボン部材は、金属ではないが導体であるため、防錆部材と組み合わせて使用すると、皮膜に含まれる金属だけでなく本体部までも腐食（ガルバニック腐食）されてしまうという問題があった。また、コート層は、犠牲防食作用の維持のために設けられたものであり、ガルバニック腐食を抑制するものではないため、カーボン部材と組み合わせた場合に、金属からなる本体部の腐食を抑制することができないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みて成されたものであり、カーボン部材と組み合わせて使用される場合に、金属からなる本体部の腐食を抑制することができる防錆部材及び防錆処理方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するべく、請求項１に記載の発明は、カーボン部材と組み合わせて使用される防錆部材であって、前記防錆部材は、金属からなる本体部と、該本体部の表面に設けられた防錆被膜とを有し、前記防錆被膜は、前記本体部の表面側から順番に、亜鉛系めっきによる第１層と、金属粉末を含むケイ素化合物による第２層と、エポキシ樹脂を含む合成樹脂による第３層と、を有していることを要旨とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記防錆部材は、締結部材であることを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記第１層は、電着塗装で形成されたものであることを要旨とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のうち何れか一項に記載の発明において、前記第２層において、前記ケイ素化合物が無機ケイ素化合物であることを要旨とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のうち何れか一項に記載の発明において、前記第２層において、前記金属粉末がフレーク状であることを要旨とする。
請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のうち何れか一項に記載の発明において、前記第２層において、前記金属粉末が亜鉛、アルミニウムの少なくとも一方の粉末であることを要旨とする。
請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項６のうち何れか一項に記載の発明において、前記第３層において、前記合成樹脂は、エポキシ樹脂とエポキシ樹脂以外の熱硬化性樹脂とを含むことを要旨とする。
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記熱硬化性樹脂は、フェノール樹脂であることを要旨とする。
請求項９に記載の発明は、請求項１から請求項３のうち何れか一項に記載の発明において、前記第３層において、前記合成樹脂は、タルク、ケイ酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、硫酸バリウムから選ばれる少なくとも一種を含有することを要旨とする。
請求項１０に記載の発明は、カーボン部材と組み合わせて使用される防錆部材の防錆処理方法であって、前記防錆部材は、金属からなる本体部と、該本体部の表面に設けられた防錆被膜とを有しており、前記防錆被膜の形成工程として、前記本体部の表面に亜鉛系めっきによる第１層を形成する第１工程と、前記第１層の表面に金属粉末を含むケイ素化合物による第２層を形成する第２工程と、前記第２層の表面にエポキシ樹脂を含む合成樹脂による第３層を形成する第３工程と、を有することを要旨とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の防錆部材は、カーボン部材と組み合わせて使用されるものであり、金属からなる本体部と、この本体部の表面に設けられた防錆被膜とを有している。防錆被膜は、本体部の表面側から順番に、第１層、第２層及び第３層からなる三層構造を有している。第１層は、亜鉛系めっきによるものであり、犠牲防食作用によって、本体部の腐食を抑制する。第２層は、金属粉末を含有するケイ素化合物によるものであり、第１層の犠牲防食作用を補助することによって、本体部の腐食を抑制する。第３層は、エポキシ樹脂を含む合成樹脂によるものであり、エポキシ樹脂が好適な電気絶縁性を有することから、カーボン部材と本体部の導通を遮断することにより、ガルバニック腐食の発生を抑制する。
従って、本発明の防錆部材は、第１層及び第２層が犠牲防食作用によって本体部の腐食を抑制するとともに、第３層がカーボン部材と本体部の導通を遮断してガルバニック腐食の発生を抑制することにより、カーボン部材と組み合わせて使用された場合の本体部の腐食を抑制することができる。
【０００８】
また、本発明の防錆部材は、締結部材であることが望ましい。多くの締結部材は、締結に係る作業時に、防錆被膜に裂け、割れ、破れ等の欠陥が発生し、この欠陥から締結部材の素地が露出することで腐食しやすい。本発明の防錆部材は、防錆被膜の第１層及び第２層が犠牲防食作用を発揮することで、欠陥から露出した締結部材の素地を腐食から保護し、第３層がガルバニック腐食の発生を抑制することにより、締結部材の腐食を好適に抑制することができる。
また、第１層の亜鉛系めっきは、電着塗装で形成される場合、本体部の表面への密着性の向上と、厚みの均一化を図ることができる。特に、防錆部材が締結部材である場合、ねじ山等のような凹凸を有する表面であっても、厚みの均一化を図ることができる。
【０００９】
また、第２層において、ケイ素化合物が無機ケイ素化合物である場合、防錆被膜の耐薬品性や耐食性の向上を図ることができる。
また、第２層において、金属粉末がフレーク状である場合、金属粉末が層状に重なることで、第２層による犠牲防食作用を好適に発揮することができる。
また、第２層において、金属粉末が亜鉛、アルミニウムの少なくとも一方の粉末である場合、第２層による犠牲防食作用を好適に発揮することができる。
【００１０】
また、第３層において、合成樹脂がエポキシ樹脂とエポキシ樹脂以外の熱硬化性樹脂とを含む場合、第３層に良好な電気絶縁性を付与することができ、ガルバニック腐食の発生を好適に抑制することができる。
また、エポキシ樹脂以外の熱硬化性樹脂は、機械的強度等に優れるフェノール樹脂が好ましい。
また、第３層において、合成樹脂は、タルク、ケイ酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、硫酸バリウムから選ばれる少なくとも一種を含有する場合、第３層を多孔質にすることができる。この第３層を多孔質にすることで、腐食の原因となる水分等を第３層で選択的に吸収し、第２層から有益な腐食生成物を発生させて、防錆被膜全体を早期に安定化させることができる。
【００１１】
本発明の防錆部材の防錆処理方法は、防錆被膜の形成工程として、第１層を形成する第１工程と、第２層を形成する第２工程と、第３層を形成する第３工程とを有しており、本体部の腐食を抑制することが可能な防錆被膜を好適に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態の防錆部材の断面を模式的に表す説明図。
【図２】防錆被膜による防錆作用を模式的に表す説明図。
【図３】防錆被膜にクラックが生じた場合の防錆作用を模式的に表す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を具体化した一実施形態について説明する。
図１に示すように、防錆部材１０は、金属からなる本体部１１と、該本体部１１の表面に設けられた防錆被膜１２とを有している。この防錆部材１０は、カーボン部材と組み合わせて使用されるものである。
防錆被膜１２は、カーボン部材と組み合わせて使用する際に本体部１１に生じる腐食（ガルバニック腐食）を防止するためのものである。
そして、防錆被膜１２は、本体部１１の表面側から順番に、第１層２１、第２層２２及び第３層２３の、三層構造を有している。
【００１４】
上述のカーボン部材は、炭素繊維、グラファイト等の炭素材料を使用したものであれば、用途や形状等について特に限定されず、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）、炭素繊維強化炭素複合素材（Ｃ／Ｃコンポジット）、グラファイトシート等が例示される。
【００１５】
防錆部材１０は、カーボン部材と組み合わせて使用されるものであれば、用途や形状等は特に限定されない。このような防錆部材１０としては、ボルト、ナット等の締結部材、ジョイント、アングル、蝶番等の連結部材、バネ等の弾性部材などが例示される。これらの中でネジ、ボルト、ナット等の締結部材は、締結時にネジ山で防錆被膜１２が剥がれやすく、腐食されやすいことから、本発明の防錆部材として好適である。
【００１６】
本体部１１の材料として使用される金属は、特に限定されず、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、錫（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、銅（Ｃｕ）等が単体として、あるいはこれらを主体とする合金として使用される。これらの中でも、鉄や、鉄を主体とした合金である鋼は、入手容易性や加工性や剛性の観点から、好ましい金属である。
【００１７】
防錆被膜１２の第１層２１は、亜鉛系めっきによって形成されている。
亜鉛系めっきには、亜鉛単体（Ｚｎ）又は亜鉛を主体とする亜鉛合金を使用することができる。亜鉛合金に使用可能な亜鉛以外の金属としては、Ｍｇ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｃｕ、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、コバルト（Ｃｏ）等が例示され、これらのうち少なくとも１種が使用される。この亜鉛合金は、亜鉛の含有量が５０％未満でもよい。
第１層２１の亜鉛系めっきには、犠牲防食作用を好適に発揮するという観点から、亜鉛単体（Ｚｎ）を使用することが好ましい。
【００１８】
第１層２１を形成するためのめっき方法は、特に限定されず、電気めっき、溶融めっき、気相めっき等の何れの方法も採用することができる。これらの中でも電気めっきの１種である電着塗装は、緻密な皮膜を形成することができるという観点から、好ましい。
電着塗装は、凹凸状の表面に均一な厚みの皮膜を形成することができるという観点から、例えば本体部１１が締結部材である場合、つまりネジ山のような凹凸状の表面を有する場合に好ましい方法である。電着塗装には、カチオン電着塗装と、アニオン電着塗装とがあるが、カチオン電着塗装は密着性が高く、強固な皮膜を形成することができるという観点から、更に好ましい。
第１層２１の膜厚は、防錆作用を発揮することができるのであれば特に限定されないが、平均膜厚で好ましくは１μｍ〜２０μｍ、より好ましくは３μｍ〜１５μｍ、さらに好ましくは８μｍ〜１２μｍである。膜厚が過剰に薄いと好適な防錆作用を発揮できなくなる可能性がある。また、膜厚が過剰に厚いと、例えば防錆部材１０がボルト、ナット等の締結部材などのような寸法許容差や公差の観点から膜厚の薄いものが要請される用途で不向きになる可能性がある。
【００１９】
防錆被膜１２の第２層２２は、金属粉末２２Ａを含むケイ素化合物によって形成されている（図１を参照）。
金属粉末２２Ａの材料は、金属であれば特に限定されないが、犠牲防食作用を発揮して本体部１１の腐食を防止するという観点から、本体部１１に使用される金属よりもイオン化傾向の大きなものが好ましい。例えば、本体部１１の材料に鉄や鋼を使用する場合、金属粉末２２Ａの材料には、Ｍｇ、Ｚｎ、Ａｌのうち少なくとも１種の粉末を使用することがより好ましい。これらの中でもＺｎ、Ａｌは、酸化膜による不動態被膜が生じることで腐食の進行（過防食）を抑制できることから、金属粉末２２Ａの材料にはＺｎ又はＡｌの粉末を使用することがさらに好ましく、Ｚｎ及びＡｌの両方の粉末を使用することが特に好ましい。
金属粉末２２Ａの形状は、特に限定されず、フレーク（扁平）状、板状、粒状、球状等が例示される。これら形状の中でもフレーク状は、第２層２２中で金属粉末２２Ａが層状に積み重なることにより、犠牲防食作用を好適に発揮することができるため、好ましい（例えば、図１を参照）。
【００２０】
金属粉末の粒径は、防錆被膜１２の第２層２２を形成することができるのであれば特に限定されないが、メジアン径（ｄ５０）で好ましくは６μｍ〜５４μｍ、より好ましくは６μｍ〜２２μｍ、さらに好ましくは６μｍ〜１５μｍである。粒径が過剰に小さい場合、金属粉末２２Ａ同士の間に形成される隙間が大きくなり、この隙間が大きな個所で犠牲防食作用を好適に発揮できなくなる可能性がある。また粒径が過剰に大きい場合、第２層２２の膜厚を薄くし難くなるので、例えば防錆部材１０がボルト、ナット等の締結部材などのような寸法許容差や公差の観点から膜厚の薄いものが要請される用途で不向きになる可能性がある。
第２層２２中における金属粉末２２Ａの配合割合は、犠牲防食作用を発揮することができるのであれば特に限定されないが、第２層２２（処理剤中の固形分に相当）が１００質量％に対し、好ましくは２質量％〜８０質量％、より好ましくは２質量％〜７０質量％、さらに好ましくは２質量％〜６５質量％である。金属粉末２２Ａの配合割合が過剰に低いと、金属粉末２２Ａによる犠牲防食作用を好適に発揮できなくなるおそれがあり、また金属粉末２２Ａの配合割合が過剰に高いと、第１層２１に対する第２層２２の密着性が低下してしまうおそれがある。
【００２１】
第２層２２において、ケイ素化合物は、金属粉末２２Ａを保持するためのバインダーであり、また第２層２２を緻密なガラス質のものにして、第１層２１を被覆して保護するためのものである。ケイ素化合物には、無機ケイ素化合物と、有機ケイ素化合物とがあるが、無機ケイ素化合物は、第１層２１を形成する亜鉛系めっきを化学的に侵し難く、耐薬品性や耐食性の向上を図ることができることから好ましい。ケイ素化合物としては、珪酸類（けい砂）、コロイド状シリカ等の二酸化ケイ素を含むものが例示される。
また、第２層２２には、ケイ素化合物の他に、例えば酸化ホウ素などの添加材を添加してもよい。酸化ホウ素（三酸化二ホウ素）は、二酸化ケイ素と併用することにより、第２層２２をより緻密なガラス質のものにすることができる。
第２層２２中におけるケイ素化合物の配合割合は、金属粉末２２Ａによる犠牲防食作用を発揮することができるのであれば特に限定されないが、第２層２２（処理剤中の固形分に相当）が１００質量％に対し、好ましくは５質量％〜９８質量％、より好ましくは１０質量％〜５０質量％、さらに好ましくは１０質量％〜２５質量％である。ケイ素化合物の配合割合が過剰に低いと、第１層２１に対する第２層２２の密着性が低下してしまうおそれがあり、また配合割合が過剰に高いと、金属粉末２２Ａのバインダーとしての機能を好適に発揮できなくなるおそれがある。また、添加材の配合割合は、第２層２２（処理剤中の固形分に相当）が１００質量％に対し、好ましくは２０質量％未満、より好ましくは１５質量％以下、さらに好ましくは１０質量％以下である。
【００２２】
第２層２２は、第１層２１の表面に処理剤を塗布した後、加熱して焼成することによって形成することができる。この処理剤には、第１層２１が化学的に侵されることを防止する観点から、水系塗料を使用することが好ましい。上述の金属粉末及び上述のケイ素化合物は、この水系塗料に含有させることで、焼成されて第２層２２を形成する。
第２層２２の膜厚は、防錆作用を発揮することができるのであれば特に限定されないが、平均膜厚で好ましくは５μｍ〜３０μｍ、より好ましくは１０μｍ〜２５μｍ、さらに好ましくは１５μｍ〜２０μｍである。膜厚が過剰に薄いと好適な防錆作用を発揮することができなくなる可能性がある。また、膜厚が過剰に厚いと、例えば防錆部材１０がボルト、ナット等の締結部材などのような寸法許容差や公差の観点から膜厚の薄いものが要請される用途で不向きになる可能性がある。
【００２３】
防錆被膜１２の第３層２３は、エポキシ樹脂を含む合成樹脂によって形成されている。エポキシ樹脂は、接着性、耐熱性、耐薬品性に優れるという長所を有しているとともに、体積抵抗率（２３℃、５０％ＲＨ相対湿度）が１×１０１２Ω・ｃｍ〜１×１０１７Ω・ｃｍであり、優れた電気絶縁性を有している。このため、エポキシ樹脂を含む合成樹脂によって形成された第３層２３は、優れた電気絶縁性を有している。
合成樹脂は、エポキシ樹脂を含むものであれば特に限定されないが、靱性（粘り強さ）、金属との密着性、耐水性などの性能の向上を図るという観点から、エポキシ樹脂と、エポキシ樹脂以外の熱硬化性樹脂とを含むものが好ましい。このエポキシ樹脂以外の熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、熱硬化性アクリル樹脂等が挙げられるが、これらの中でもフェノール樹脂が好ましい。フェノール樹脂は、体積抵抗率（２３℃、５０％ＲＨ相対湿度）が１×１０１１Ω・ｃｍ〜１×１０１２Ω・ｃｍであり、良好な電気絶縁性を有しているとともに、機械的強度、耐酸性、耐水性、耐熱性に優れ、安価であるという長所を有している。
また、エポキシ樹脂とフェノール樹脂とを混合して使用する場合、その混合比率は質量比で、好ましくはエポキシ樹脂：フェノール樹脂＝１：１〜５：１であり、より好ましくはエポキシ樹脂：フェノール樹脂＝１：１〜３：１であり、さらに好ましくはエポキシ樹脂：フェノール樹脂＝１：１〜１．５：１である。
【００２４】
合成樹脂には、添加材として、タルク、ケイ酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、硫酸バリウムから選ばれる少なくとも一種を含有させることができる。これら添加材の中でもケイ酸マグネシウムは、２０℃における体積抵抗率が１×１０１４Ω・ｃｍを超えるため絶縁性能が高く、多孔質であるため腐食の原因となる水分等を吸着することができるので、好ましい。
また、上述の添加材は、滑剤として一般的に使用されており、合成樹脂に含有されることによって、例えば防錆部材１０がネジ山のような凹凸状の表面を有する締結部材の場合に、該凹凸状の表面に対する追従性の向上を図ることができる。
【００２５】
また、第３層２３には、電気絶縁性の向上を図るとともに、防錆被膜１２の防錆作用を長期間維持するという観点から、添加材として、リン酸塩を含有させることができる。
すなわち、防錆被膜１２に含まれる亜鉛は、犠牲防食作用によって本体部１１の腐食を防止するが、陽イオン化が促進されて腐食が進行した亜鉛は、防錆被膜１２中から溶出してしまう。ただし、亜鉛が酸化される際、亜鉛の表面に酸化膜による不動態被膜が生じる場合があり、この不動態被膜に覆われた亜鉛は、腐食の進行（過防食）が抑えられたものになる。
リン酸塩は、電気絶縁性を有するとともに、リン酸イオンを徐放する機能を有しており、このリン酸イオンは、亜鉛の不動態皮膜が安定化するアルカリ性に防錆被膜１２を維持する。このため、第３層２３の合成樹脂にリン酸塩を含有させることで、不動態被膜に覆われた亜鉛の過防食を長期間にわたって抑制することができ、防錆被膜１２中の亜鉛の溶出が抑制されて、防錆被膜１２中の亜鉛による防錆作用を長期間維持することができる。
リン酸塩としては、リン酸アルミニウム、リン酸亜鉛、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム、ポリリン酸アルミニウム、ポリリン酸亜鉛、ポリリン酸カルシウム、ポリリン酸マグネシウム、亜リン酸亜鉛、亜リン酸カルシウム、亜リン酸マグネシウム、亜リン酸アルミニウム、トリポリリン酸二水素アルミニウム等が例示され、これらの中から少なくとも１種を使用することができる。
【００２６】
第３層２３は、第２層２２の表面に塗料を塗布した後、加熱して乾燥することによって形成することができる。この塗料には、有機溶媒を含むラッカー系塗料を使用することが好ましい。ラッカー系塗料中において、上述の合成樹脂は、有機溶媒中に溶解されており、上述の添加材やリン酸塩等は、有機溶媒中に分散されており、ラッカー系塗料を加熱して乾燥する際に有機溶媒が蒸発することにより、上述の添加材やリン酸塩等を含む上述の合成樹脂による第３層２３が形成される。
第３層２３の形成にラッカー系塗料を使用することが好ましい理由として、ラッカー系塗料は、粘度調整が容易であるため、第３層２３を薄肉化でき、例えば防錆部材１０がボルト、ナット等の締結部材などのような寸法許容差や公差の観点から膜厚の薄いものが要請される用途で有用である。
また、エポキシ樹脂やフェノール樹脂などの合成樹脂は、塗料中においてモノマーの状態で安定しており、加熱して乾燥する際にモノマーが三次元的に架橋することで、緻密で高密度な膜構造を形成することができるため、第３層２３を剥離が発生し難く耐久性の高いものにすることができる。
第３層２３中における合成樹脂の配合割合は、電気絶縁性を発揮することができるのであれば特に限定されないが、塗料の固形分が１００質量％に対し、好ましくは８０質量％以下、より好ましくは６０質量％以下、さらに好ましくは４０質量％以下である。配合割合が過剰に低い場合、第３層２３を好適に成膜することができなくなる。
【００２７】
第３層２３の膜厚は、防錆被膜１２の他の層（第１層２１又は第２層２２）を被覆して保護することができるのであれば特に限定されないが、平均膜厚で好ましくは５μｍ〜３５μｍ、より好ましくは１０μｍ〜３０μｍ、さらに好ましくは１５μｍ〜２５μｍである。膜厚が過剰に薄いと防錆被膜１２の他の層を十分に保護することができなくなる可能性がある。また、膜厚が過剰に厚いと、例えば防錆部材１０がボルト、ナット等の締結部材などのような寸法許容差や公差の観点から膜厚の薄いものが要請される用途で不向きになる可能性がある。
第３層２３の硬度は、防錆被膜１２の他の層（第１層２１又は第２層２２）を被覆して保護する観点から、鉛筆硬度で好ましくはＦ〜Ｂである。硬度が過剰に低いと防錆被膜１２の他の層（第１層２１又は第２層２２）を十分に保護することができず、硬度が過剰に高いと却って脆くなり、クラックやキズ等の欠陥が形成されやすくなる。なお、この鉛筆硬度は、ＪＩＳ  Ｋ  ５４００．８．４．２にしたがって測定された値とする。
第３層２３は、電気絶縁性を有するという観点から、印加電圧５００Ｖにおける電気抵抗値が、好ましくは１０００ＭΩ以上、より好ましくは１５００ＭΩ以上、さらに好ましくは２０００ＭΩ以上である。電気抵抗値が過剰に低いと、カーボン部材３１と、第２層２２、第１層２１及び本体部１１との間に電位差が生じることを防止することが出来なくなる。なお、この電気抵抗値は、六角ボルト（表面積：０．３２４ｍ２、材質：クロムモリブデン鋼（ＳＣＭ４３５））の表面全体に６ｇ／ｍ２の塗布量で塗料を塗布した後、加熱して乾燥することにより、六角ボルトの表面全体に第３層を形成したものを測定試料として、測定機器に日置電気社製の製品名「ディジタルメグオームハイテスタ（型番：３４５４−１０）」を使用し、ボルト頭部の６つの周面のうち隣接する２面に端子（プローブ）を接触させて測定された値とする。
【００２８】
第３層２３に上述のタルク、ケイ酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、硫酸バリウム、リン酸塩等の添加材を添加する場合、配合割合は、塗料の固形分が１００質量％に対し、好ましくは８０質量％以下、より好ましくは７５質量％以下、さらに好ましくは７０質量％以下である。添加材が過剰に添加されると絶縁性が好適に発揮されない可能性がある。
また、防錆被膜１２の中で最も表面側に配される第３層２３には、上述の添加材の他、着色顔料等を添加することができる。この着色顔料としては、一般的なものを使用することができ、例えばカーボンブラック、四三酸化鉄、酸化チタン、酸化亜鉛等を例示することができる。
【００２９】
防錆被膜１２による防錆作用について説明する。
防錆部材１０において、本体部１１の表面は、第１層２１、第２層２２及び第３層２３を有する３層構造の防錆被膜１２によって被覆されている。図２に示すように、この防錆部材１０をカーボン部材３１と組み合わせた状態で、カーボン部材３１には、防錆被膜１２の最表面に配された第３層２３が接触している。
上述したように第３層２３は、電気絶縁性を有しており、カーボン部材３１と、第２層２２、第１層２１及び本体部１１との間に電位差が生じることを防止している。このため、第２層２２、第１層２１及び本体部１１のガルバニック腐食が防止され、防錆部材１０は電食から保護される。
【００３０】
また、図３に示すように、防錆部材１０の防錆被膜１２には、クラックやキズが形成されることにより、貫通孔状の欠陥３２が生じる場合がある。このような欠陥３２は、特に防錆部材１０が締結部材である場合、締結時の擦れや摩擦によって形成されやすい。
この欠陥３２の内部では、水分の侵入により、第１層２１に含まれる亜鉛、あるいは第２層２２に含まれる金属粉末２２Ａが犠牲防食されてイオン化し、欠陥３２の内部へ溶出して、有益な腐食生成物３３Ａによる保護膜３３を形成する。そして、本体部１１は、その表面が保護膜３３によって被覆されることで、電食から保護される。なお、多孔質な第３層２３は、水分等を選択的に吸収し、第２層２２からの有益な腐食生成物３３Ａの発生を助長して、早期に保護膜３３が形成されるように補助することで、防錆被膜１２全体の安定化に寄与する。
【実施例】
【００３１】
以下、本発明をさらに具体化した実施例について説明するが、本発明は該実施例によって限定されるものではない。
【００３２】
１．使用した試料
（１）カーボン部材
ＣＦＲＰ  ＵＤ（Ｕｎｉ  Ｄｅｒｅｃｔｉｏｎ）板、板厚：２．４ｍｍ、下穴径φ３．６２。
（２）防錆部材（本体部）
直締めセルフタップ型の座付なべ頭ねじ（日東精工製、商品名「ＣＦタイト」）、サイズ：４×８ｍｍ、材質：冷間圧造用炭素鋼。
（３）防錆被膜
第１層及び第２層については表１に、第３層については表２に示す。
【００３３】
【表１】
2020094234.tif 000003
【００３４】
【表２】
2020094234.tif 000004
【００３５】
３．組み付け耐食性試験
本体部の表面に、第１層〜第３層を表３〜表６に示す組み合わせとした防錆被膜を形成し、試験ＮＯ．１〜１０の試料を作製した。これら試料を、下穴を形成したカーボン部材に組み付けた後、複合サイクル試験機（スガ試験社製の型番「ＣＹＰ−９０」）を使用し、各試料について５個ずつ複合サイクル試験（ＣＣＴ）を繰り返し行い、錆が発生するまでのサイクル数を測定して、組み付け耐食性を評価した。その結果を、表４〜表７に示す。
なお、複合サイクル試験における１サイクルは、以下の条件とした。
５０℃で１００％ＲＨ（相対湿度）の雰囲気下にて濃度が５％でｐＨが７の塩水を４時間噴霧した後、７０℃で３５％ＲＨ以下の雰囲気下で５時間乾燥し、その後５０℃で９０％ＲＨの湿潤な雰囲気下に１２時間静置して、７０℃で３５％ＲＨ以下の雰囲気下で乾燥が２時間、２５℃で自然乾燥の外気導入を１時間の合計２４時間を１サイクルとする。
また、組み付け耐食性の評価の基準は、以下とした。
Ａ：錆が発生するまでのサイクル数が４６以上。
Ｂ：錆が発生するまでのサイクル数が３６〜４５。
Ｃ：錆が発生するまでのサイクル数が２６〜３５。
Ｄ：錆が発生するまでのサイクル数が２５以下。
【００３６】
【表３】
2020094234.tif 000005
【００３７】
【表４】
2020094234.tif 000006
【００３８】
【表５】
2020094234.tif 000007
【００３９】
【表６】
2020094234.tif 000008
【００４０】
表３に示したように、第１層を亜鉛系めっき、第２層を金属粉末とケイ素化合物とを含む水系塗料、第３層をエポキシ樹脂及びフェノール樹脂とケイ酸マグネシウムとを含む溶剤系塗料によって形成した試験Ｎｏ．１〜２は、評価がＡ〜Ｂであり、良好な組み付け耐食性を示した。特に、第２層にサンプルＮｏ．２Ａの低温ジオメット（商標名）を使用した試験Ｎｏ．１は、評価がＡであり、優れた組み付け耐食性を示した。
また、第３層がエポキシ樹脂を含まず、熱硬化性樹脂としてアクリル樹脂を含む水系塗料によって形成された試験Ｎｏ．３は、評価がＣであり、組み付け耐食性の低下が見られた。
表４に示したように、第１層が電気亜鉛めっき以外のめっきによって形成された試験Ｎｏ．４〜５は、評価がＤであり、好適な組み付け耐食性を得られなかった。
表５に示したように、第３層がエポキシ樹脂を含まず、熱可塑性樹脂として電気絶縁性を有する変性フェノキシ樹脂と、熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂とを含む水系塗料によって形成された試験Ｎｏ．６と、第３層がエポキシ樹脂を含まず、熱可塑性樹脂としてフッ素系樹脂を含む溶剤系塗料によって形成された試験Ｎｏ．７は、評価がＤであり、好適な組み付け耐食性を得られなかった。
表６に示したように、第１層を省略した試験Ｎｏ．８、第２層を省略した試験Ｎｏ．９は、評価がＤであり、好適な組み付け耐食性を得られなかった。第３層を省略した試験Ｎｏ．１０は、評価がＢ〜Ｄとばらつき、性能の安定性に欠けるものであった。
【００４１】
試験Ｎｏ．１の第３層の表面にさらに第４層を形成した４層構造の防錆被膜を形成して、試験ＮＯ．１１〜１２の試料を作製した。これら試料について、上記と同様に組み付け耐食性を評価した。その結果を、表７に示す。
【００４２】
【表７】
2020094234.tif 000009
【００４３】
防錆被膜を４層構造とした試験ＮＯ．１１〜１２は、評価がＤであり、試験ＮＯ．１に比べて組み付け耐食性の低下が見られた。よって、防錆被膜は４層構造とした場合に組み付け耐食性が低下することが示された。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の防錆部材及び防錆処理方法によれば、カーボン部材と組み合わせて使用した場合の本体部の腐食を抑制することができるから、産業上利用可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１０    防錆部材
１１    本体部
１２    防錆被膜
２１    第１層
２２    第２層
２２Ａ  金属粉末
２３    第３層
３１    カーボン部材
３２    欠陥
３３    保護膜
３３Ａ  腐食生成物
【図１】
2020094234.tif 000010
【図２】
2020094234.tif 000011
【図３】
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