(57)【要約】【課題】金属部材の表面に、高い耐食性を有する皮膜を形成することができる水性防錆表面処理組成物を提供すること。【解決手段】本発明の水性防錆表面処理組成物は、金属部材の表面に皮膜を形成するために用いる水性防錆表面処理組成物であって、シランカップリング剤と、水溶性チタン化合物または水溶性ジルコニウム化合物を含有する水溶性遷移金属化合物と、縮合リン酸塩と、水を含有する溶媒と、を含み、当該縮合リン酸塩が、４個以上のリン酸の高縮合物の塩である高縮合リン酸塩を含む。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属部材の表面に皮膜を形成するために用いる水性防錆表面処理組成物であって、
シランカップリング剤と、
水溶性チタン化合物または水溶性ジルコニウム化合物を含有する水溶性遷移金属化合物と、
縮合リン酸塩と、
水を含有する溶媒と、を含み、
前記縮合リン酸塩が、４個以上のリン酸の高縮合物の塩である高縮合リン酸塩を含む、水性防錆表面処理組成物。
【請求項２】
金属部材の表面に塗布することで、前記金属部材に防錆性能を付与する水性防錆表面処理組成物であって、
シランカップリング剤と、
チタンキレート剤と、
縮合度が４以上のポリリン酸の塩と、
水と、
を含み、
前記シランカップリング剤の含有量１００質量部に対して、前記縮合度が４以上のポリリン酸の塩の含有量が１質量部以上１００質量部以下である、水性防錆表面処理組成物。
【請求項３】
請求項１に記載の水性防錆表面処理組成物であって、
前記高縮合リン酸塩が、環状構造を有する前記高縮合リン酸塩を含む、水性防錆表面処理組成物。
【請求項４】
請求項１または３に記載の水性防錆表面処理組成物であって、
前記高縮合リン酸塩は、ナトリウム塩またはカリウム塩である、水性防錆表面処理組成物。
【請求項５】
請求項１、３または４に記載の水性防錆表面処理組成物であって、
前記水溶性チタン化合物が、チタンキレート剤を含む、水性防錆表面処理組成物。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の水性防錆表面処理組成物であって、
水性コロイダルシリカをさらに含む、水性防錆表面処理組成物。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の水性防錆表面処理組成物であって、
極性有機溶媒をさらに含む、水性防錆表面処理組成物。
【請求項８】
請求項７に記載の水性防錆表面処理組成物であって、
前記極性有機溶媒がアルコールを含む、水性防錆表面処理組成物。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の水性防錆表面処理組成物であって、
水溶性樹脂をさらに含む、水性防錆表面処理組成物。
【請求項１０】
請求項９に記載の水性防錆表面処理組成物であって、
前記水溶性樹脂は、ポリアクリル酸樹脂、水溶性ポリエステル樹脂、水溶性エポキシ樹脂、水溶性ポリビニルブチラール樹脂、水溶性フェノール樹脂およびこれらの変性体からなる群から選ばれる一種又は二種以上の樹脂を含む、水性防錆表面処理組成物。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の水性防錆表面処理組成物であって、
前記シランカップリング剤が、エポキシシランを含む、水性防錆表面処理組成物。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか１項に記載の水性防錆表面処理組成物であって、
滑剤をさらに含む、水性防錆表面処理組成物。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか１項に記載の水性防錆表面処理組成物であって、
クロム成分を含まない、水性防錆表面処理組成物。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか１項に記載の水性防錆表面処理組成物であって、
前記金属部材の表面に、亜鉛またはクロムを含むめっき層を有する、水性防錆表面処理組成物。
【請求項１５】
金属部材と、
前記金属部材の表面に形成された、請求項１から１４のいずれか１項に記載の水性防錆表面処理組成物からなる皮膜と、を備える、表面被覆金属部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水性防錆表面処理組成物および表面被覆金属部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
これまで、金属表面における表面処理剤について様々な開発がなされている。たとえば、特許文献１には、水性有機樹脂、加水分解縮合物、コロイダルシリカ、有機リン酸化合物、防錆金属化合物、ワックスを含有する水系金属表面処理剤が開示されている。
また、特許文献２には、水溶性の多価金属リン酸塩化合物と、無機系チタン化合物と、有機系チタン化合物を含有する表面処理剤が開示されている。
【０００３】
特許文献１の有機リン酸化合物として、有機亜リン酸およびその塩が記載されており、特許文献２の多価金属リン酸塩化合物として、第一リン酸アルミニウムおよび第一リン酸マグネシウムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−２３７８８０号公報
【特許文献２】特開２０１３−２２７６４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、本発明者が検討した結果、上記文献に記載のリン酸塩を含有する表面処理剤においては、金属部材の防錆性の点で改善の余地を有していることが判明した。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、皮膜の耐食性の観点から鋭意検討した結果、シランカップリング剤および水溶性遷移金属化合物に加えて、所定個以上のリン酸の高縮合物の塩である高縮合リン酸塩を併用することによって、詳細なメカニズムは定かでないが、耐食性に優れた皮膜構造を実現することができるため、金属部材の防錆性を高められることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
本発明によれば、
金属部材の表面に皮膜を形成するために用いる水性防錆表面処理組成物であって、
シランカップリング剤と、
水溶性チタン化合物または水溶性ジルコニウム化合物を含有する水溶性遷移金属化合物と、
縮合リン酸塩と、
水を含有する溶媒と、を含み、
前記縮合リン酸塩が、４個以上のリン酸の高縮合物の塩である高縮合リン酸塩を含む、水性防錆表面処理組成物が提供される。
【０００８】
また本発明によれば、
金属部材の表面に塗布することで、前記金属部材に防錆性能を付与する水性防錆表面処理組成物であって、
シランカップリング剤と、
チタンキレート剤と、
縮合度が４以上のポリリン酸の塩と、
水と、
を含み、
前記シランカップリング剤の含有量１００質量部に対する、前記縮合度が４以上のポリリン酸の塩の含有量が１質量部以上１００質量部以下である、水性防錆表面処理組成物が提供される。
【０００９】
また、本発明によれば、
金属部材と、
前記金属部材の表面に形成された、上記水性防錆表面処理組成物からなる皮膜と、を備える、表面被覆金属部材が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、金属部材の表面に、高い耐食性を有する皮膜を形成することができる水性防錆表面処理組成物および表面被覆金属部材が提供される。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明について、実施の形態に基づいて詳しく説明する。
なお、本明細書中の「〜」はとくに断りがなければ、以上から以下を表す。
【００１２】
［水性防錆表面処理組成物］
本実施形態にかかる水性防錆表面処理組成物の概要について説明する。
【００１３】
本実施形態の水性防錆表面処理組成物は、シランカップリング剤と、水溶性チタン化合物または水溶性ジルコニウム化合物を含有する水溶性遷移金属化合物と、縮合リン酸塩と、水を含有する溶媒と、を含むことができる。この水性防錆表面処理組成物において、当該縮合リン酸塩は、４個以上のリン酸の高縮合物の塩である高縮合リン酸塩を含むことができる。このような水性防錆表面処理組成物は、金属部材の表面に皮膜を形成するために用いることができる。
【００１４】
本実施形態の水性防錆表面処理組成物は、シランカップリング剤および水溶性遷移金属化合物に加えて、所定個以上のリン酸の高縮合物の塩である高縮合リン酸塩を併用することによって、耐食性に優れた皮膜構造を実現することができるため、金属部材の防錆性を高めることが可能である。
詳細なメカニズムは定かでないが、シランカップリング剤の加水分解縮合物と水溶性遷移金属化合物との脱水縮合反応などによる架橋構造を有する皮膜が形成され、当該皮膜中において、水溶性遷移金属化合物由来の遷移金属原子に対して、高縮合リン酸塩由来のリン酸イオンが適切に配位することによって皮膜の緻密性を高めることができるため、耐食性に優れた皮膜構造を実現できる、と考えられる。また、遷移金属原子の中でも、チタンを用いることにより、他の遷移金属原子であるジルコニウムと比べて防錆効果を高めることができる。詳細なメカニズムは定かでないが、チタンを用いることで皮膜構造が一層緻密になると考えられる。
【００１５】
本発明者が検討した結果、表面処理剤中に、リン酸が縮合していない通常のリン酸塩や、二リン酸塩や三リン酸塩などのリン酸の縮合数が少ない低縮合リン酸塩を使用した場合、皮膜の耐食性に改善の余地があることが判明した。
これに対して、本実施形態によれば、所定個以上のリン酸の高縮合物の塩である高縮合リン酸塩を使用することによって、縮合していないリン酸塩や３個以下の低縮合リン酸塩を使用した場合と比べて、高い防錆効果を金属部材に付与することが可能である。また、高縮合リン酸塩が、鎖状構造を有する高縮合リン酸塩を含むことによって、詳細なメカニズムは定かでないが、皮膜構造中に適切に配置することが可能と考えられるが、直鎖状を用いた場合よりも、より一層防錆効果を高めることが可能である。
【００１６】
本実施形態の水性防錆表面処理組成物の一例としては、例えば、金属部材の表面に塗布することで、金属部材に防錆性能を付与する水性防錆表面処理組成物であって、シランカップリング剤と、チタンキレート剤と、縮合度が４以上のポリリン酸の塩と、水と、を含み、シランカップリング剤の含有量１００質量部に対する、縮合度が４以上のポリリン酸の塩の含有量が１質量部以上１００質量部以下とすることができる。このように、特定の縮合度を有するポリリン酸の塩を特定量含む水性防錆表面処理組成物を用いることにより、例えば、リン酸塩を含有する表面処理剤よりも高い水準の耐食性を発現する膜を与えることができる。
【００１７】
また、本実施形態の水性防錆表面処理組成物は、水性コロイダルシリカをさらに含むことができる。これにより、水性防錆表面処理組成物を乾燥してなるシリカ皮膜（乾燥膜）について、強固な皮膜構造を実現することができる。詳細なメカニズムは定かでないが、シランカップリング剤由来のケイ素原子と水溶性遷移金属化合物由来の遷移金属原子との酸素原子を介した架橋構造と、遷移金属原子に対して高縮合リン酸塩由来のリン酸イオンが適切に配位した構造を有する皮膜中において、残りの空間にシリカが適切に配置されるため、シリカ皮膜中の緻密さが高まり、耐食性が向上すると考えられる。
【００１８】
また、本実施形態の水性防錆表面処理組成物において、各成分は、それぞれ水溶性成分で構成することができる。これにより、本実施形態の水性防錆表面処理組成物は、水で希釈可能な水希釈性に優れたものとすることができる。このような水性防錆表面処理組成物は、塗膜性にも優れるため、薄層の皮膜を実現することが可能である。
【００１９】
また、本実施形態の水性防錆表面処理組成物は、水と、アルコールなどの極性有機溶媒と、を含有する混合溶媒を含むことができる。これにより、上記のシランカップリング剤、チタンキレート剤などの水溶性遷移金属化合物、水性コロイダルシリカなどの溶媒中の状態を適切に制御することができるため、ゲル化を抑制し、長期の液安定性に優れた水性防錆表面処理組成物を実現することが可能である。
【００２０】
また、本実施形態の水性防錆表面処理組成物は、クロム成分を含まないクロムフリー防錆処理剤とすることができる。これにより、安全性に優れた水性防錆表面処理組成物を実現できる。
【００２１】
本実施形態の水性防錆表面処理組成物は、公知の方法によって、金属部材の表面に皮膜を形成できる。これにより、金属部材に防錆性能を付与することができる。例えば、浸漬法、ロール塗布法、スプレー法、刷毛塗り法、スピンコート法等の塗布方法によって、金属部材の表面に塗膜を形成し、当該塗膜を乾燥させることにより、乾燥膜である皮膜を形成できる。本実施形態によれば、水性防錆表面処理組成物からなる皮膜は、金属部材に防錆性を与える膜とすることができる、
【００２２】
本実施形態において、表面被覆金属部材は、金属部材と、当該金属部材の表面に形成された、本実施形態の水性防錆表面処理組成物からなる皮膜と、を備えることができる。
【００２３】
上記金属部材を構成する金属素材は、用途に応じ適宜設定することができるが、たとえば、亜鉛、鉄、銅、アルミニウム、スズならびにこれらの金属を含む合金、またはこれらの金属によるめっき鋼、あるいは蒸着品等が挙げられる。
また、本実施形態においては、これらの中でも金属部材の表面に亜鉛またはクロムを含むめっき層を有する場合の用途において、好ましく用いられる。たとえば、ＪＩＳ  Ｈ  ８６４１：溶融亜鉛めっき、ＪＩＳ  Ｈ  ８６１０：電気亜鉛めっき、ＪＩＳ  Ｈ  ８６２５：クロメート皮膜（三価Ｃｒを含む）、ＪＩＳ  Ｇ  ３３１３：電気亜鉛めっき鋼板、ＪＩＳ  Ｇ  ３３０２：溶融亜鉛めっき鋼板などの部品であってもよい。
すなわち、本実施形態の水性防錆表面処理組成物は、亜鉛またはクロムを含むめっき層等の犠牲防食効果を有する金属部材の表面に適用することができ、その表面に皮膜を形成することによって防錆性をさらに高めることができる。また、本実施形態の水性防錆表面処理組成物は、上記亜鉛またはクロムを含むめっき層に対して優れた密着性を有することができる。詳細なメカニズムは定かでないが、シランカップリング剤由来のケイ素原子や、水溶性遷移金属化合物由来の遷移金属原子が、酸素原子を介して金属部材表面に化学的に結合すること、また皮膜と金属表面とが物理的に結合することによって、上記皮膜と金属部材との密着性を高められると考えられる。また、高縮合リン酸塩は下地の亜鉛と反応して化成膜を形成することによって、耐食性を高めることができると考えられる。
【００２４】
以下、本実施形態の水性防錆表面処理組成物を構成する各成分について説明する。
【００２５】
（シランカップリング剤）
本実施形態の水性防錆表面処理組成物は、シランカップリング剤を含むことができる。
上記シランカップリング剤は、水に溶かすことができ、かつ水に溶かしたときに中性を呈する、水溶性シランカップリング剤を用いることができる。これにより、水性コロイダルシリカと水溶性チタンキレート剤等の水溶性遷移金属化合物や水溶性樹脂との間の親和性を良くして、安定な水性溶液を形成することができる。
【００２６】
上記シランカップリング剤は、例えば、式：（Ｒ１）ｍＳｉ（ＯＲ２）４―ｍ（式中、Ｒ１は炭素数１〜２０を有する官能基、Ｒ２は低級アルキル基である。ｍは０〜３の整数である。）で表されるアルコキシシラン、またはこれを加水分解し、縮重合させた化合物である。
また、本実施形態のシランカップリング剤は、その一部が加水分解していてもよい。
【００２７】
上記化学式で表されるシランカップリング剤の具体例としては、例えば、Ｓｉ（ＯＣＨ３）４、Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４、ＣＨ３Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ＣＨ３Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、Ｃ２Ｈ５Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、Ｃ２Ｈ５Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、ＣＨ２（Ｏ）ＣＨＣＨ２Ｏ（ＣＨ２）３Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ＣＨ２＝Ｃ（ＣＨ３）ＣＯＯ（ＣＨ２）３Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ＣＨ２＝ＣＨＣＯＯ（ＣＨ２）３Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、Ｈ２Ｎ（ＣＨ２）３Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ＨＳ（ＣＨ２）３Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ＯＣＮ（ＣＨ２）３Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３等を挙げることができる。
【００２８】
また、上記化学式において、官能基としては、例えば、ビニル、３−グリシドキシプロピル、３−グリシドキシプロピルメチル、２−（３、４−エポキシシクロヘキシル）エチル、ｐ−スチリル、３−メタクリロキシプロピル、３−メタクリロキシプロピルメチル、３−アクリロキシプロピル、３−アミノプロピル、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピル、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルメチル、Ｎ―フェニル―３−アミノプロピル、Ｎ−（ビニルベンジル）−２−アミノエチル―３−アミノプロピル、３−ウレイドプロピル、３−メルカプトプロピル、３−イソシアネートプロピル等の基を例示できる。
【００２９】
上記化学式における低級アルキル基としては、具体的には、例えば、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｎ−ペンチル、１−エチルプロピル、イソペンチル、ネオペンチル等の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を挙げることができる。
【００３０】
本実施形態においては、水溶性のシランカップリング剤であって、とくに官能基内にエポキシ基を備えるシランカップリング剤（すなわち、エポキシシラン）または官能基内にアミノ基を備えるシランカップリング剤（すなわち、アミノシラン）をシランカップリング剤に含ませることが好ましく、官能基内にエポキシ基を備えるシランカップリング剤（すなわち、エポキシシラン）をシランカップリング剤に含ませることがより好ましい。
また、エポキシ官能基を持つシランカップリング剤としては、例えば、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、２−（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などが挙げられる。
【００３１】
（水溶性遷移金属化合物）
本実施形態の水性防錆表面処理組成物は、水溶性遷移金属化合物を含むことができる。この水溶性遷移金属化合物は、水溶性チタン化合物または水溶性ジルコニウム化合物を含有することができる。耐食性を高める観点から、この中でも、水溶性チタン化合物を用いることができる。
【００３２】
上記水溶性チタン化合物としては、無機系チタン化合物、ペルオキソチタネート、アミン系水溶性チタネート、キレート系チタネート（水溶性のチタンキレート剤）からなる群から選択される一種以上を含むことができる。この水溶性チタン化合物としては、具体的には、例えば、三塩化チタン、四塩化チタン、硫酸チタン、酸塩化チタン等の無機系チタン化合物、無機系またはキレート系のペルオキソチタネート、アミン類の存在下で例えばチタンアルコキシドと水とを反応させて得られたアミン系水溶性チタネート、乳酸、リンゴ酸、クエン酸、酒石酸、グルコン酸及びグリコール等のオキシカルボン酸が配位したオキシカルボン酸キレートチタンや、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン及びトリエタノールアミン等のアルカノールが配位したアルカノールアミンキレートチタン等のキレート系チタネート（水溶性のチタンキレート剤）などを含むことができる。
また、上記水溶性ジルコニウム化合物は、上記水溶性チタン化合物と同様の構造を有することができるが、例えば、無機系ジルコニウム化合物、ペルオキソジルコネート、アミン系水溶性ジルコネート、キレート系ジルコネートからなる群から選択される一種以上を含むことができる。
【００３３】
本実施形態の水性防錆表面処理組成物は、硬化成分として、有機チタンアルコシド、有機チタンキレート、有機チタンアシレート等の有機チタン化合物や、有機ジルコニウムアルコシド、有機ジルコニウムキレート、有機ジルコニウムアシレートなどの有機ジルコニウム化合物等の有機遷移金属化合物を含有していてもよい。この硬化成分を含むことにより、皮膜構造中の成分と硬化成分とを架橋した構造や、自己架橋構造を得ることができる。
【００３４】
（チタンキレート剤）
上記チタンキレート剤は、例えば、一般式としてＴｉ（Ｘ）４で表される有機化合物およびそのオリゴマーを用いることができる。ここで、Ｘは、水酸基、低級アルコキシ基、およびキレート性置換基から選ばれるものであり、４個のＸは同一であってもよいし異なっていてもよい。
【００３５】
低級アルコキシ基は、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシ、イソブトキシ、ｔｅｒｔ−ブトキシ等の炭素数６以下、好ましくは４以下のアルコキシ基である。
【００３６】
キレート性置換基は、キレート形成能を持つ有機化合物から誘導された基である。キレート形成能を持つ有機化合物としては、アセチルアセトン等のβ−ジケトン、アセト酢酸等のアルキルカルボニルカルボン酸およびそのエステル、トリエタノールアミン等のアルカノールアミン等が挙げられる。
また、キレート性置換基としては、具体的に、ラクテート、アンモニウムラクテート、トリエタノールアミネート、アセチルアセトネート、アセトアセテート、エチルアセトアセテート等が挙げられる。
これらのうち、本実施形態の水性防錆表面処理組成物の液安定性を向上させる観点からは、チタンキレート剤のキレート性置換基が、ラクテート（乳酸イオン）であるものを用いることが好ましい。
【００３７】
例えば、トリエタノールアミンでキレート化されたマツモトファインケミカル（株）製のＴＣ−４００（チタンジイソプロポキシトリエタノールアミネート）は水に溶かすとアルカリ性を呈する。一方で、乳酸でキレート化された乳酸チタンと乳酸チタンのアンモニウム塩がある。例えば、マツモトファインケミカル（株）製のＴＣ−３１０は、水に溶かすと酸性のｐＨを呈し、ＴＣ−３００は、アンモニウムで中和されていて概ね中性のｐＨを呈する。
【００３８】
チタンキレート剤は、水性防錆表面処理組成物を金属部材に塗布後、室温以上の条件に付された際に、前述のシランカップリング剤と架橋反応が進行する。これにより、シランカップリング剤、また、他に含まれる成分との化学的な結合が促進され、強度の高い皮膜が形成される。
【００３９】
本実施形態の水性防錆表面処理組成物について、チタンキレート剤の含有量は、強度の高い皮膜を形成させる観点から、シランカップリング剤の含有量１００質量部に対して、例えば、２０質量部以上であることが好ましく、３０質量部以上であることがより好ましく、４０質量部以上であることがさらに好ましい。また、同様の観点から、チタンキレート剤の含有量は、シランカップリング剤の含有量１００質量部に対して、例えば、３００質量部以下であることが好ましく、２５０質量部以下であることがより好ましく、２００質量部以下であることがさらに好ましい。
【００４０】
（縮合リン酸塩）
本実施形態の水性防錆表面処理組成物は、縮合リン酸塩を含むことができる。この縮合リン酸塩は、４個以上のリン酸の高縮合物の塩である、水溶性の高縮合リン酸塩を含むことができる。
【００４１】
本実施形態に用いられる縮合度が４以上のポリリン酸（すなわち、４個以上のリン酸の高縮合物）の塩は、金属部材の表面に耐食性を付与する成分である。本発明者らが検討した結果、従来用いられていた縮合度の低いリン酸やその塩を用いたときよりも、顕著に金属部材に耐食性を付与できることを見出している。
【００４２】
このポリリン酸の縮合度は４以上であるが、より好ましくは５以上であり、さらに好ましくは６以上である。縮合度の上限値は、特に制限されるものではないが、たとえば５０以下であることが好ましく、４０以下がより好ましい。
また、入手容易性の高いポリリン酸の塩としては、縮合度が６の「ヘキサメタリン酸」の塩、平均縮合度が１０以上の「ウルトラポリリン酸」の塩等を用いることができる。
なお、「ウルトラポリリン酸」等のポリリン酸は、通常、縮合度の分布を有したものとして取引がされることがあるが、本実施形態の縮合度が４以上のポリリン酸の塩の量は、ポリリン酸の縮合度のうち、特定の縮合度の値となる成分の量として、決定することができる。
また、このような特定の縮合度を有するポリリン酸の塩の量については、たとえば、ＧＰＣ（ゲル浸透クロマトグラフィー）分析、ＨＰＬＣ（高速液体クロマトグラフィー）分析等、公知の方法により分析することができる。
【００４３】
上記水溶性の高縮合リン酸塩としては、例えば、直鎖状構造、環状構造、または、直鎖状および環状のものが相互に結合した構造を有することができる。この中でも、高縮合リン酸塩は、環状構造または網目構造を有することが好ましい。
上記環状構造を有する高縮合リン酸塩としては、例えば、テトラメタリン酸塩、ヘキサメタリン酸塩、オクタメタリン酸塩などが挙げられる。
上記直鎖状および環状のものが相互に結合した構造を有する高縮合リン酸塩としては、例えば、ウルトラポリリン酸塩などが挙げられる。ウルトラポリリン酸塩は、水溶液中で加水分解して、直鎖状構造を有する高縮合リン酸塩と、環状構造を有する高縮合リン酸塩との混合物になる。
この中でも、上記高縮合リン酸塩は、少なくとも、環状構造を有する高縮合リン酸塩を含むことが好ましい。環状構造と鎖状構造の高縮合リン酸塩を併用してもよい。環状構造を有する高縮合リン酸塩を使用することにより、耐食性を一層高めることができる。
なお、本実施形態の水性防錆表面処理組成物は、高縮合リン酸塩に加えて、本発明の効果が発揮する範囲において、その他の縮合リン酸塩を含有してもよい。
【００４４】
本実施形態の縮合リン酸塩は、ポリリン酸のアニオンと、対応するカチオンとの塩として構成される。このカチオンとしては、ナトリウムイオン、カリウムイオン、リチウムイオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、アンモニウムイオン等を採用することができる。
これらのうち、ポリリン酸の塩の入手容易性や、水への溶解性からは、このカチオンがナトリウムイオンまたはカリウムイオンであること、すなわち、高縮合リン酸塩がポリリン酸のナトリウム塩またはカリウム塩であることが好ましい。具体的には、例えば、ｎＮａ２Ｏ・Ｐ２Ｏ５（０＜ｎ＜１）、（ＮａＰＯ３）６等のナトリウム塩が挙げられる。
【００４５】
本実施形態の水性防錆表面処理組成物について、縮合度が４以上のポリリン酸の塩の含有量は、皮膜について高い耐食性を発現させる観点から、シランカップリング剤の含有量１００質量部に対して、例えば、１質量部以上であり、５質量部以上であることが好ましく、８質量部以上であることがより好ましく、１０質量部以上であることがさらに好ましく、１５質量部以上であることがことさらに好ましい。
また、水性防錆表面処理組成物について、高い保存安定性を発現させる観点から、縮合度が４以上のポリリン酸の塩の含有量は、シランカップリング剤の含有量１００質量部に対して、例えば、１００質量部以下であり、８０質量部以下であることが好ましく、６０質量部以下であることがより好ましく、４０質量部以下であることがさらに好ましい。
【００４６】
（水性コロイダルシリカ）
本実施形態の水性防錆表面処理組成物は、水性コロイダルシリカを含むことができる。これにより、水性防錆表面処理組成物から得られる皮膜についての強度を一段と向上させることができる。
【００４７】
この水性コロイダルシリカは、例えば、平均粒子径が１〜１００ｎｍの範囲にあることが好ましい。この範囲の平均粒子径のコロイダルシリカを用いる場合、水とアルコールの混合溶媒を使用することにより、凝集や沈降を抑制でき、液安定性に優れた表面処理剤の組成物を調製でき、かつ表面処理した製品の防錆性能を向上させることができる。また、水性コロイダルシリカを用いることにより、組成物中の分散性を高めることができるので、シリカ粒子が皮膜中に均一に分散、共析し、良好な耐食性を有する保護皮膜を形成できる。
【００４８】
本実施形態の水性防錆表面処理組成物に水性コロイダルシリカを含ませる場合の含有量は、水性防錆表面処理組成物から形成される皮膜に適度な強度を付与する観点から、シランカップリング剤の含有量１００質量部に対して、例えば、好ましくは２０質量部以上であり、より好ましくは４０質量部以上であり、さらに好ましくは６０質量部以上である。
また、同様の観点から、水性コロイダルシリカの含有量は、シランカップリング剤の含有量１００質量部に対して、例えば、好ましくは３００質量部以下であり、より好ましくは２４０質量部以下であり、さらに好ましくは２００質量部以下である。
なお、この水性コロイダルシリカの含有量は、シリカの固形分の量として定義されるものである。
【００４９】
（水）
本実施形態の水性防錆表面処理組成物は、水を含有する溶媒を含むことができる。
上記水としては、例えば、市水、蒸留水、イオン交換水等が挙げられる。また、水は、水性コロイダルシリカやチタンキレート化合物の溶液由来の水であってもよい。
【００５０】
また、本実施形態の水性防錆表面処理組成物は、アルコールなどの極性有機溶媒（親水性有機溶媒）を含むことができる。本実施形態においては、水とともに、アルコールとの混合溶媒を構成することができ、各成分の化学的性質や配合量などを鑑み、この水の量を決定できる。
【００５１】
（アルコール）
本実施形態の水性防錆表面処理組成物は、アルコールを含むことができる。これにより、組成物における各成分の溶解性を向上させ、得られる組成物としての保存安定性を向上させることができる。理由は明確でないが、水とアルコール成分を含む混合溶媒を用いることにより、亜鉛表面を有する金属部材の表面に形成する皮膜によって付与できる防錆性能を向上させることができる。また、アルコールを含んでいると、表面処理剤の発泡が抑制され、表面処理剤を製品に塗布するとき、塗膜中に泡が入ってシリカ質皮膜が不均一になるのを防げることができる。
なお、アルコールとしては、溶媒として加えるアルコールの他にシランカップリング剤が加水分解して生じるエタノールやメタノールなどのアルコール成分を含んでもよい。チタンキレート剤の溶液にも、ｉｓｏ−プロピルアルコールなどアルコールが含まれていてもよい。
【００５２】
アルコールとしては、たとえば、メタノール、エタノール、ｎ−プロピルアルコール、ｉｓｏ−プロピルアルコールなどの沸点が１００℃未満の低沸点アルコールや、ｉｓｏ−ブタノール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテル（ＰＧＭＥ）、ブチルセロソルブ、エチレングリコールモノターシャルブチルエーテル（ＥＴＢ）、ジホルムアルデヒドメトキシエタノールなどの沸点が１００℃以上の高沸点アルコールを用いることができる。
これらの中でも、本実施形態においては、入手容易性の高さと、各成分に対する溶解性の高さから、メタノール、エタノール、ｎ−プロピルアルコール、ｉｓｏ−プロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、ｓ−ブチルアルコールおよびｔ−ブチルアルコールからなる群から選ばれる一種又は二種以上のアルコールを含むことができる。また、メチルアルコール（６４．７°Ｃ）、エチルアルコール（７８．３７℃）、ｉｓｏ−プロピルアルコール（沸点８２．４℃）などの低沸点アルコールを用いることにより、より低温環境下や乾燥環境下において塗膜を成膜することが可能になる。
【００５３】
本実施形態の水性防錆表面処理組成物にアルコールを含ませる場合の含有量は、各成分への溶解性を向上させ、また、水性防錆表面処理組成物の保存安定性を向上させる観点から、シランカップリング剤の含有量１００質量部に対して、例えば、好ましくは２０質量部以上であり、より好ましくは４０質量部以上であり、さらに好ましくは６０質量部以上である。
また、同様の観点から、アルコールの含有量は、シランカップリング剤の含有量１００質量部に対して、例えば、好ましくは３００質量部以下であり、より好ましくは２５０質量部以下であり、さらに好ましくは２００質量部以下である。
【００５４】
また、本実施形態の水性防錆表面処理組成物においては、組成物全体に対してのアルコールの量が適切な範囲に設定されていることが好ましい。このようにすることで、水性防錆表面処理組成物を長期保管した場合における変性を顕著に抑制することができる。
より具体的に、水性防錆表面処理組成物全体における、アルコールの含有量は、例えば、３質量％以上であることが好ましく、４質量％以上であることがより好ましく、４．５質量％以上であることがさらに好ましい。
また、水性防錆表面処理組成物全体における、アルコールの含有量は、例えば、１２質量％以下であることが好ましく、１０質量％以下であることがより好ましく、８質量％以下であることがさらに好ましい。
【００５５】
（水溶性樹脂）
本実施形態の水性防錆表面処理組成物は、水溶性樹脂を含むことができる。この水溶性樹脂は、水や、水およびアルコールなどの極性有機溶媒との混合溶媒中に溶解または分散する、水溶性または水分散性の樹脂とすることができる。これにより、組成物を塗布した際に適度な膜厚に調整することが容易となる。また、組成物から形成される皮膜について、耐摩耗性を向上させることもできる。また、皮膜の硬度を低くすることができる。また、ボルトやナットなどのファスナー部品の表面に皮膜を形成したとき、かかる皮膜の摩擦係数を小さくすることができる。
【００５６】
上記水溶性樹脂としては、水に溶解または分散できる樹脂の中から適宜選択すればよいが、例えば、ポリアクリル酸樹脂、水溶性ポリエステル樹脂、水溶性エポキシ樹脂、水溶性ポリビニルブチラール樹脂、水溶性フェノール樹脂、ボイル油、油性ワニス、アミノ樹脂、ウレタン樹脂、ビニル樹脂、フッ素樹脂、シリコン樹脂、またはこれらの変性体を用いることができ、さらに、塩化ゴム、環化ゴムなどのゴム成分も用いることができる。
これらの中でも、本実施形態の水性防錆表面処理組成物としては、その入手容易性の高さや、膜厚の調整のしやすさの観点から、水溶性または水分散性の樹脂として、ポリアクリル酸樹脂、水溶性ポリエステル樹脂、水溶性エポキシ樹脂、水溶性ポリビニルブチラール樹脂、水溶性フェノール樹脂およびこれらの変性体からなる群から選ばれる一種又は二種以上の樹脂を含むことが好ましい。
なお、変性された樹脂（樹脂の変性体）としては、特定の樹脂に対してシリル変性、リン酸変性、シラン変性等を施したものが挙げられる。
【００５７】
本実施形態の水性防錆表面処理組成物に水溶性または水分散性の樹脂を含ませる場合の含有量は、皮膜の耐摩耗性を向上させ、また、組成物を塗布した際に適度な膜厚に調整できる観点から、シランカップリング剤の含有量１００質量部に対して、例えば、好ましくは１質量部以上であり、より好ましくは２質量部以上であり、さらに好ましくは３質量部以上である。
また、同様の観点から、水溶性または水分散性の樹脂の含有量は、シランカップリング剤の含有量１００質量部に対して、例えば、好ましくは１５０質量部以下であり、より好ましくは１００質量部以下であり、さらに好ましくは８０質量部以下である。
なお、この水溶性または水分散性の樹脂の含有量は、樹脂の固形分の量として定義されるものである。
【００５８】
（滑剤）
本実施形態の水性防錆表面処理組成物は、用途によっては、滑剤を含むことができる。これにより、皮膜について、滑り性を向上させることができる。
【００５９】
上記滑剤は、水溶性ワックスまたは水分散性エマルジョンを含むことができ、具体的には公知の滑剤の中から適宜選択すればよいが、たとえば、ポリエチレンワックス、パラフィンワックス、酸化ポリオレフィンワックス等のワックス成分を挙げることができる。
本実施形態の水性防錆表面処理組成物に滑剤を含ませる場合の含有量は、皮膜の滑り性を一層向上させる観点から、シランカップリング剤の含有量１００質量部に対して、例えば、好ましくは１０質量部以上であり、より好ましくは１５質量部以上であり、さらに好ましくは２０質量部以上である。
また、同様の観点から、滑剤の含有量は、シランカップリング剤の含有量１００質量部に対して、例えば、好ましくは１００質量部以下であり、より好ましくは８０質量部以下であり、さらに好ましくは６０質量部以下である。
【００６０】
また、本実施形態の水性防錆表面処理組成物の一例としては、全ての成分が水溶性成分で構成されていてもよい。すなわち、この水性防錆表面処理組成物は、水溶性シランカップリング剤、水溶性遷移金属化合物および水溶性高縮合リン酸塩に加えて、水性コロイダルシリカ、水溶性樹脂、水溶性滑剤からなる群から選択される一種以上を含むような、完全水溶性防錆処理剤とすることができる。
【００６１】
（他の成分）
また、本実施形態の水性防錆表面処理組成物は、上記成分以外にも、表面処理剤に含ませることのできる各種添加剤を含ませることができる。
たとえば、上記成分以外のｐＨ調整剤、充填材、着色剤、界面活性剤、消泡剤、レべリング剤、抗菌剤などを含ませることができ、これらの添加量は、用途に応じ適宜設定することができる。
【００６２】
なお、本技術分野における水性組成物（水性塗料）において、環境に配慮する観点から、組成物中のクロム成分の含有量が制限されるが、中には、三価クロムや六価クロムを含むものが存在する。
これに対して、本実施形態の水性防錆表面処理組成物は、六価クロム、三価クロム等のクロム成分を実質的に含まない。
なお、防錆性をさらに向上させる観点からは、三価クロムを必要量含むことも可能であるが、たとえば、この三価クロムの量は、水性防錆表面処理組成物全体に対して、１質量％以下に制限されていることが好ましく、０．５質量％以下に制限されていることがより好ましく、０．１質量％以下に制限されていることがさらに好ましく、実質的に含まないことが殊更に好ましい。
なお、本明細書において、この六価クロムおよび三価クロムの量は、この特定の価数を有するクロムの塩の含有量を指すものとする。
【００６３】
［水性防錆表面処理組成物の製造方法］
本実施形態の水性防錆表面処理組成物は、上述した各成分を混合し、撹拌することによって製造することができる。各成分の混合する順番は、限定されるものではなく、任意の順番で混合することが可能である。
【００６４】
本実施形態の水性防錆表面処理組成物は、金属部材の表面に塗布することで皮膜を形成することができる。これにより、表面に上記水性防錆表面処理組成物からなる皮膜が形成された金属部材を備える、表面被覆金属部材を得ることができる。
この塗布する方法としては、金属部材の寸法や形状に応じた適切な方法を用いることができる。たとえば、浸漬、ロール塗布、スプレー、刷毛塗り、スピンコート等、被処理物の大きさ、形状等に応じて種々の手法を採用することが可能である。
【００６５】
また、本実施形態の水性防錆表面処理組成物は、金属部材に塗布後、さらに加熱処理を行うことで、堅固な皮膜とすることができる。
この加熱処理の条件としては、たとえば室温以上２５０℃以下の条件を採用することができ、また、５分以上２４０分以下、この処理を行うことができる。
また、本実施形態の水性防錆表面処理組成物の組成を適切に調整することにより、室温以上１２０℃以下のような低温での加熱条件や１８０℃以上２２０℃以下のような高温の加熱条件によっても堅固な皮膜を形成させることができる。
【００６６】
また、本実施形態の水性防錆表面処理組成物を加熱処理した後に形成される皮膜の厚みは、用途により適宜設定することができるが、金属部材に一層高い防錆性を発現させる観点からは、たとえば、０．３μｍ以上でもよく、０．５μｍ以上であることが好ましく、１．０μｍ以下であることがより好ましい。
一方、この皮膜の厚みは、たとえば、５０μｍ以下でもよく、３０μｍ以下であることが好ましく、２０μｍ以下であることがより好ましい。
【００６７】
本実施形態の水性防錆表面処理組成物は、金属部材に対して優れた防錆性を付与することができるため、幅広い用途に適用することができるが、例えば、自動車部品など高温高湿条件に曝される用途や、建築部材、電子部材などに用いることができる。
【００６８】
もちろん、ここで掲げた用途は、本発明が用いられる実施形態の一例であり、これ以外の用途であっても適用可能であるのは言うまでもない。
【００６９】
以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することができる。
【００７０】
以下、参考形態の例を付記する。
１．  金属部材の表面に塗布することで、前記金属部材に防錆性能を付与する水性防錆表面処理組成物であって、
（ａ）シランカップリング剤と、
（ｂ）チタンキレート剤と、
（ｃ）縮合度が４以上のポリリン酸の塩と、
水と、
を含み、
前記（ａ）シランカップリング剤の含有量１００質量部に対する、前記（ｃ）縮合度が４以上のポリリン酸の塩の含有量が１質量部以上１００質量部以下である、水性防錆表面処理組成物。
２．  １．に記載の水性防錆表面処理組成物であって、
さらに（ｄ）水性コロイダルシリカを含む、水性防錆表面処理組成物。
３．  ２．に記載の水性防錆表面処理組成物であって、
前記（ａ）シランカップリング剤の含有量１００質量部に対する、前記（ｄ）水性コロイダルシリカの固形分含有量が２０質量部以上３００質量部以下である、水性防錆表面処理組成物。
４．  １．ないし３．のいずれか一つに記載の水性防錆表面処理組成物であって、
さらに（ｅ）アルコールを含む、水性防錆表面処理組成物。
５．  ４．に記載の水性防錆表面処理組成物であって、
前記（ｅ）アルコールは、メタノール、エタノール、ｎ−プロピルアルコール、ｉｓｏ−プロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、ｓ−ブチルアルコールおよびｔ−ブチルアルコールからなる群から選ばれる一種又は二種以上のアルコールを含む、水性防錆表面処理組成物。
６．  ４．または５．に記載の水性防錆表面処理組成物であって、
前記（ａ）シランカップリング剤の含有量１００質量部に対する、前記（ｅ）アルコールの含有量が２０質量部以上３００質量部以下である、水性防錆表面処理組成物。
７．  １．ないし６．のいずれか一つに記載の水性防錆表面処理組成物であって、
前記（ａ）シランカップリング剤はエポキシシランを含む、水性防錆表面処理組成物。
８．  １．ないし７．のいずれか一つに記載の水性防錆表面処理組成物であって、
さらに（ｆ）水溶性または水分散性の樹脂を含む、水性防錆表面処理組成物。
９．  ８．に記載の水性防錆表面処理組成物であって、
前記（ｆ）水溶性または水分散性の樹脂は、ポリアクリル酸樹脂、水溶性ポリエステル樹脂、水溶性エポキシ樹脂、水溶性ポリビニルブチラール樹脂、水溶性フェノール樹脂およびこれらの変性体からなる群から選ばれる一種又は二種以上の樹脂を含む、水性防錆表面処理組成物。
１０．  １．ないし９．のいずれか一つに記載の水性防錆表面処理組成物であって、
前記（ｃ）縮合度が４以上のポリリン酸の塩は、ポリリン酸のナトリウム塩またはカリウム塩である、水性防錆表面処理組成物。
１１．  １．ないし１０．のいずれか一つに記載の水性防錆表面処理組成物であって、
前記（ａ）シランカップリング剤の含有量１００質量部に対する、前記（ｂ）チタンキレート剤の含有量が２０質量部以上３００質量部以下である、水性防錆表面処理組成物。
１２．  １．ないし１１．のいずれか一つに記載の水性防錆表面処理組成物であって、
クロム成分を含まない、水性防錆表面処理組成物。
１３．  １．ないし１２．のいずれか一つに記載の水性防錆表面処理組成物であって、
さらに（ｇ）滑剤を含む、水性防錆表面処理組成物。
１４．  １．ないし１３．のいずれか一つに記載の水性防錆表面処理組成物であって、
前記金属部材の表面に亜鉛またはクロムを含むめっき層を有する、水性防錆表面処理組成物。
１５．  表面に、１．ないし１４．のいずれか一つに記載の水性防錆表面処理組成物から構成される皮膜を備える、表面被覆金属部材。
【実施例】
【００７１】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例等に限定されるものではない。
【００７２】
まず、本実施例項で用いた原料成分を以下に示す。
（Ａ）：シランカップリング剤
（Ａ−１）：エポキシシラン（東レダウコーニング社製、商品名「ＳＨ６０４０」、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン）
（Ａ−２）：アミノシラン（信越化学工業株式会社製、商品名「ＫＢＥ９０３」）
（Ｂ）：水溶性遷移金属化合物
（Ｂ−１）チタンキレート剤：乳酸チタン（マツモトファインケミカル株式会社製、商品名「ＴＣ−３００」）
（Ｂ−２）チタンキレート剤：チタントリエタノールアミネート（マツモトファインケミカル株式会社製、商品名「ＴＣ−４００」）
（Ｃ）：縮合リン酸塩
（Ｃ−１）：ウルトラポリリン酸ナトリウム（関東化学株式会社製、直鎖状および環状のものが相互に結合した構造、（ｎＮａ２Ｏ・Ｐ２Ｏ５（０＜ｎ＜１））
（Ｃ−２）：ヘキサメタリン酸ナトリウム（関東化学株式会社製、環状構造、（ＮａＰＯ３）６）
（Ｃ−３）：トリポリリン酸ナトリウム（関東化学株式会社製、直鎖状構造、Ｎａ５Ｐ３Ｏ１０）
水溶性金属酸塩：タングステン酸ナトリウム（関東化学株式会社製）
（Ｄ）：水性コロイダルシリカ
（Ｄ−１）：水性コロイダルシリカ（日本触媒株式会社製、商品名「カタロイドＳＮ；平均粒子径１２ｎｍ）
（Ｅ）：極性有機溶媒
（Ｅ−１）アルコール：イソプロピルアルコール（大伸化学株式会社製）
（Ｆ）：水溶性樹脂
（Ｆ−１）：ポリアクリル酸樹脂（日本触媒株式会社製、商品名「アクアリックＡＳ−５６）」）
（Ｆ−２）：ポリエステル樹脂（互応化学株式会社製、商品名「プラスコート５６５」）
（Ｆ−３）：シラン変性ポリアクリル樹脂（日本合成株式会社製、商品名「モビニール８０３０」）
（Ｇ）：潤剤
（Ｇ−１）：ポリエチレンワックス（ＢＹＫ社製、商品名「ＡＱＵＡＣＥＲ５３１」）
（Ｇ−２）：パラフィンワックス（ＢＹＫ社製、商品名「ＡＱＵＡＣＥＲ５３７」）
水：イオン交換水
【００７３】
［水性防錆表面処理組成物の作製］
以下の表１に示す配合量（質量部）に従って各成分を秤量し、攪拌機を用いて各成分を配合することで水性防錆表面処理組成物を作製した。なお、成分（Ｄ）および（Ｆ）については、固形分換算の値として、他の成分については、それぞれ有効成分の配合量として表１に示している。
【００７４】
［評価］
得られた水性防錆表面処理組成物については、以下の方法に従い評価を行っている。なお、各々の評価の結果については、表１、２にまとめた通りである。
【００７５】
（耐食性）
表面に亜鉛めっき層約８μｍを備えた７０ｍｍ×１５０ｍｍ×０．８ｍｍの平板を準備し、得られた水性防錆表面処理組成物の液中に３０秒浸漬した。浸漬後、平板を取り出し５分液きりを行い、その後１２０℃で１０分加熱処理を行い、平板表面に水性防錆表面処理組成物のシリカ皮膜を形成させた。得られたシリカ皮膜の平均膜厚は約１μｍであった。
なお、平均膜厚は、シリカ皮膜形成前後の平板の重量の増加分から、乾燥塗膜比重（水性防錆表面処理組成物中の各成分の添加量と各成分の比重から算出した計算比重）を用いて、シリカ皮膜の体積量を算出し、得られた体積量を平板の比表面積で除することによって算出した。
このようにして得られたサンプルについてＪＩＳ  Ｚ２３７１に準拠し、塩水噴霧試験（ＳＳＴ、試験温度：３５℃）を行った。なお、各サンプルについては以下の基準に基づきその評価を行った。結果を表１に示す。
○：試験時間７２時間でも白錆が観察できない。
△：試験時間４８時間で白錆が観察される。
×：試験時間２４時間で白錆が観察される。
【００７６】
（滑り性）
ジンケート浴で厚さ約８μｍの亜鉛めっきを施したＭ８×５５ｍｍサイズのボルトを用意した。このボルトについて各水性防錆表面処理組成物の液中に３０秒浸漬した後、ボルトを液中から取り出して、ステンレス鋼製の茶漉し器に入れ、この茶漉し器ごと遠心分離機に納めた。この遠心分離機について、回転半径約１５ｃｍ、回転数５００ｒｐｍで１秒間回転させ、ボルト表面の余分な液を振り飛ばした。
この方法で表面処理したボルトを乾燥機に入れ、１２０℃、１０分間の条件で加熱処理を行い、シリカ皮膜を形成させた。
このようにして得られたボルトについて、ＪＩＳ  Ｂ１０８４に準拠し、総合摩擦係数を測定した。なお、各ボルトについて、以下の基準によりその評価を行った。結果を表１に示す。
◎：総合摩擦係数が０．１０以上０．２０未満
○：総合摩擦係数が０．２０以上０．３０未満
△：総合摩擦係数が０．３０以上０．４０未満
×：総合摩擦係数が０．４０以上
【００７７】
（液安定性）
得られた水性防錆表面処理組成物について、１００ｍＬのガラス製容器に入れ４０℃の恒温槽で３ヶ月静置し、変化の度合いを目視にて観察した。各々の組成物について、以下の基準によりその評価を行った。結果を表２に示す。
◎：変化が観察されず、良好であった。
○：わずかに増粘していることが観察されるが、実用上問題ないレベルであった。
×：ゲル化した部分が観察される。
【００７８】
【表１】
2020073729.tif 000002
【００７９】
【表２】
2020073729.tif 000003
【００８０】
各実施例の水性防錆表面処理組成物においては、各比較例と比べて、皮膜の耐食性が高いことから、金属部材の防錆性を向上させることができることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明の水性防錆表面処理組成物は、金属部材の表面に、高い耐食性を有する皮膜を形成することができる。従って、本発明の水性防錆表面処理組成物は自動車部品用途など、金属部材を取り扱う各工業用途に対して展開できることが期待される。
【００８２】
この出願は、２０１６年５月１０日に出願された日本出願特願２０１６−０９４４４３号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【手続補正書】
【提出日】令和2年1月14日(2020.1.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属部材と、
前記金属部材の表面に形成された、水性防錆表面処理組成物からなるシリカ皮膜と、を備える、表面被覆金属部材であって、
前記水性防錆表面処理組成物が、
シランカップリング剤と、
水溶性チタン化合物または水溶性ジルコニウム化合物を含有する水溶性遷移金属化合物と、
４個以上のリン酸の高縮合物の塩である高縮合リン酸塩を含む縮合リン酸塩と、
水を含有する溶媒と、
水性コロイダルシリカと、を含む、
表面被覆金属部材。
【請求項２】
請求項１に記載の表面被覆金属部材であって、
前記水性コロイダルシリカの含有量が、前記シランカップリング剤１００質量部に対して、２０質量部以上３００質量部以下である、表面被覆金属部材。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の表面被覆金属部材であって、
水性コロイダルシリカの平均粒子径が１〜１００ｎｍである、表面被覆金属部材。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の表面被覆金属部材であって、
前記水性防錆表面処理組成物は、有機リン酸化合物を含まない、表面被覆金属部材。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の表面被覆金属部材であって、
前記高縮合リン酸塩が、ウルトラポリリン酸塩を含む、表面被覆金属部材。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の表面被覆金属部材であって、
前記シリカ皮膜が、水溶性樹脂を含む、表面被覆金属部材。
【請求項７】
請求項６に記載の表面被覆金属部材であって、
前記水溶性樹脂は、ポリアクリル酸樹脂、水溶性ポリエステル樹脂、水溶性エポキシ樹脂、水溶性ポリビニルブチラール樹脂、水溶性フェノール樹脂およびこれらの変性体からなる群から選ばれる一種又は二種以上の樹脂を含む、表面被覆金属部材。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の表面被覆金属部材であって、
前記シリカ皮膜が、滑剤を含む、表面被覆金属部材。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の表面被覆金属部材であって、
前記水性防錆表面処理組成物は、全ての成分が水溶性成分で構成される、表面被覆金属部材。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の表面被覆金属部材であって、
前記シリカ皮膜が、クロム成分を実質的に含まない、表面被覆金属部材。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の表面被覆金属部材であって、
金属部材の表面に、亜鉛またはクロムを含むめっき層を有する、表面被覆金属部材。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の表面被覆金属部材であって、
前記シリカ皮膜中に前記シランカップリング剤と前記水溶性遷移金属化合物との架橋構造を有する、表面被覆金属部材。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の表面被覆金属部材であって、
前記シリカ皮膜の厚みは、０．３μｍ以上５０μｍ以下である、表面被覆金属部材。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、表面被覆金属部材に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
また、本発明によれば、
金属部材と、
前記金属部材の表面に形成された、水性防錆表面処理組成物からなるシリカ皮膜と、を備える、表面被覆金属部材であって、
前記水性防錆表面処理組成物が、
シランカップリング剤と、
水溶性チタン化合物または水溶性ジルコニウム化合物を含有する水溶性遷移金属化合物と、
４個以上のリン酸の高縮合物の塩である高縮合リン酸塩を含む縮合リン酸塩と、
水を含有する溶媒と、
水性コロイダルシリカと、を含む、
表面被覆金属部材が提供される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することができる。
以下、参考形態の例を付記する。
１．  金属部材の表面に皮膜を形成するために用いる水性防錆表面処理組成物であって、
シランカップリング剤と、
水溶性チタン化合物または水溶性ジルコニウム化合物を含有する水溶性遷移金属化合物と、
縮合リン酸塩と、
水を含有する溶媒と、を含み、
前記縮合リン酸塩が、４個以上のリン酸の高縮合物の塩である高縮合リン酸塩を含む、水性防錆表面処理組成物。
２．  金属部材の表面に塗布することで、前記金属部材に防錆性能を付与する水性防錆表面処理組成物であって、
シランカップリング剤と、
チタンキレート剤と、
縮合度が４以上のポリリン酸の塩と、
水と、
を含み、
前記シランカップリング剤の含有量１００質量部に対して、前記縮合度が４以上のポリリン酸の塩の含有量が１質量部以上１００質量部以下である、水性防錆表面処理組成物。
３．  １．に記載の水性防錆表面処理組成物であって、
前記高縮合リン酸塩が、環状構造を有する前記高縮合リン酸塩を含む、水性防錆表面処理組成物。
４．  １．または３．に記載の水性防錆表面処理組成物であって、
前記高縮合リン酸塩は、ナトリウム塩またはカリウム塩である、水性防錆表面処理組成物。
５．  １．、３または４に記載の水性防錆表面処理組成物であって、
前記水溶性チタン化合物が、チタンキレート剤を含む、水性防錆表面処理組成物。
６．  １．から５．のいずれか１つに記載の水性防錆表面処理組成物であって、
水性コロイダルシリカをさらに含む、水性防錆表面処理組成物。
７．  １．から６．のいずれか１つに記載の水性防錆表面処理組成物であって、
極性有機溶媒をさらに含む、水性防錆表面処理組成物。
８．  ７．に記載の水性防錆表面処理組成物であって、
前記極性有機溶媒がアルコールを含む、水性防錆表面処理組成物。
９．  １．から８．のいずれか１つに記載の水性防錆表面処理組成物であって、
水溶性樹脂をさらに含む、水性防錆表面処理組成物。
１０．  ９．に記載の水性防錆表面処理組成物であって、
前記水溶性樹脂は、ポリアクリル酸樹脂、水溶性ポリエステル樹脂、水溶性エポキシ樹脂、水溶性ポリビニルブチラール樹脂、水溶性フェノール樹脂およびこれらの変性体からなる群から選ばれる一種又は二種以上の樹脂を含む、水性防錆表面処理組成物。
１１．  １．から１０．のいずれか１つに記載の水性防錆表面処理組成物であって、
前記シランカップリング剤が、エポキシシランを含む、水性防錆表面処理組成物。
１２．  １．から１１．のいずれか１つに記載の水性防錆表面処理組成物であって、
滑剤をさらに含む、水性防錆表面処理組成物。
１３．  １．から１２．のいずれか１つに記載の水性防錆表面処理組成物であって、
クロム成分を含まない、水性防錆表面処理組成物。
１４．  １．から１３．のいずれか１つに記載の水性防錆表面処理組成物であって、
前記金属部材の表面に、亜鉛またはクロムを含むめっき層を有する、水性防錆表面処理組成物。
１５．  金属部材と、
前記金属部材の表面に形成された、１．から１４．のいずれか１つに記載の水性防錆表面処理組成物からなる皮膜と、を備える、表面被覆金属部材。