(57)【要約】【課題】表面に防錆塗料がコーティングされて優れた耐腐食性を発揮することができる防錆機能を有する金属部品およびその製造方法と防錆用コーティング膜を提供する。【解決手段】金属部品の表面には、金属粉末および金属酸化物粉末を主成分とし、金属アルコキシドゾルまたは樹脂をバインダ−とする防錆塗料を塗布してコーティング膜が形成してあり、該コーティング膜の金属部品のエッジ部（稜線部から長さ１ｍｍ以内の範囲）の平均膜厚がそれ以外の平面部の平均膜厚よりも厚くしてある防錆機能を有する金属部品。また前記防錆塗料を、時間：１分〜１時間、液量：５〜３０ｍｌ／ｍｉｎ、塗料粘度：０．１〜３０ポイズの条件でスプレ−処理し、次いで室温〜２５０℃で乾燥を行うようにした金属部品の製造方法。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属部品の表面には、金属粉末および金属酸化物粉末を主成分とし、金属アルコキシドゾルまたは樹脂をバインダ−とする防錆塗料を塗布してコーティング膜が形成してあり、該コーティング膜の金属部品のエッジ部（稜線部から長さ１ｍｍ以内の範囲）の平均膜厚がそれ以外の平面部の平均膜厚よりも厚くしてあることを特徴とする防錆機能を有する金属部品。
【請求項２】
コーティング膜のエッジ部の平均膜厚が５．０〜３０．０μｍ、平面部の平均膜厚が１．０〜２５．０μｍである請求項１に記載の防錆機能を有する金属部品。
【請求項３】
コーティング膜中における金属粉末および金属酸化物粉末成分の合計比率が５０ｗｔ％以上である請求項１または２に記載の防錆機能を有する金属部品。
【請求項４】
金属粉末の平均粒径が１００μｍ以下、金属酸化物粉末の平均粒径が１０μｍ以下である請求項１〜３のいずれかに記載の防錆機能を有する金属部品。
【請求項５】
コーティング膜の表面にさらにカーボンブラックが塗装してある請求項１〜４のいずれかに記載の防錆機能を有する金属部品。
【請求項６】
金属部品の表面に、金属粉末および金属酸化物粉末を主成分とし、金属アルコキシドゾルまたは樹脂をバインダ−とした防錆塗料を、時間：１分〜１時間、液量：５〜３０ｍｌ／ｍｉｎ、塗料粘度：０．１〜３０ポイズの条件でスプレ−処理し、次いで室温〜２５０℃で乾燥を行い、コーティング膜の金属部品のエッジ部（稜線部から長さ１ｍｍ以内の範囲）の平均膜厚がそれ以外の平面部の平均膜厚よりも厚いコーティング膜を成形するようにしたことを特徴とする防錆機能を有する金属部品の製造方法。
【請求項７】
金属部品の表面に形成される防錆用コーティング膜であって、金属粉末および金属酸化物粉末を主成分とし、金属アルコキシドゾルまたは樹脂をバインダ−とする防錆塗料を塗布することにより形成され、金属部品のエッジ部（稜線部から長さ１ｍｍ以内の範囲）の平均膜厚がそれ以外の平面部の平均膜厚よりも厚くしてあることを特徴とする防錆用コーティング膜。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面に防錆塗料がコーティングされて優れた耐腐食性を発揮することができる防錆機能を有する金属部品およびその製造方法と防錆用コーティング膜に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
【特許文献１】特開２０００−３３１８１１号公報
【０００３】
従来から、金属部品は例えば電気機器や計測機器等の各種機器用部品として広く用いられている。この金属部品は長期間使用したり、劣悪な環境下（高温・高湿・腐食性ガスの雰囲気等）で使用すると、表面が腐食されて電気機器等が正常に作動しないという現象が生じる。そこで、金属部品の表面に防錆塗料のコーティング膜を形成して耐腐食性の向上を図ったものが知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、従来はコーティング膜の形成をディップスピンコ−ト法で行うのが普通であり、この方法によるときは製品のエッジ部分のみに肉厚のコーティング膜を形成することが困難であった。この結果、後述するように金属部品に十分な耐腐食性を付与することができないという問題点があった。また、この方法では塗料に製品を浸漬した後に余剰の塗料を遠心で取り除いていたため、コーティング液のロスが大きいという問題点もあった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような従来の問題点を解決して、表面に防錆塗料がコーティングされて優れた耐腐食性を発揮することができ、特にエッジ部におけるコーティング膜の剥離を防止して長期間にわたる使用を可能にすることができる防錆機能を有する金属部品およびその製造方法と防錆用コーティング膜を提供することを目的として完成されたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明は、金属部品の表面には、金属粉末および金属酸化物粉末を主成分とし、金属アルコキシドゾルまたは樹脂をバインダ−とする防錆塗料を塗布してコーティング膜が形成してあり、該コーティング膜の金属部品のエッジ部（稜線部から長さ１ｍｍ以内の範囲）の平均膜厚がそれ以外の平面部の平均膜厚よりも厚くしてあることを特徴とする防錆機能を有する金属部品と、金属部品の表面に、金属粉末および金属酸化物粉末を主成分とし、金属アルコキシドゾルまたは樹脂をバインダ−とした防錆塗料を、時間：１分〜１時間、液量：５〜３０ｍｌ／ｍｉｎ、塗料粘度：０．１〜３０ポイズの条件でスプレ−処理し、次いで室温〜２５０℃で乾燥を行い、コーティング膜の金属部品のエッジ部（稜線部から長さ１ｍｍ以内の範囲）の平均膜厚がそれ以外の平面部の平均膜厚よりも厚いコーティング膜を成形するようにしたことを特徴とする防錆機能を有する金属部品の製造方法と、金属部品の表面に形成される防錆用コーティング膜であって、金属粉末および金属酸化物粉末を主成分とし、金属アルコキシドゾルまたは樹脂をバインダ−とする防錆塗料を塗布することにより形成され、金属部品のエッジ部（稜線部から長さ１ｍｍ以内の範囲）の平均膜厚がそれ以外の平面部の平均膜厚よりも厚くしてあることを特徴とする防錆用コーティング膜である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明では、金属部品の表面に形成されるコーティング膜のエッジ部（稜線部から長さ１ｍｍ以内の範囲）の平均膜厚がそれ以外の平面部の平均膜厚よりも厚くしたものとなっている。ここで、エッジ部分とは金属部品の稜線部から１ｍｍ以内の部分をいい、それ以外の部分を平面部と称して使用する。
これは、本発明者が研究した結果、エッジ部分は活性化エネルギーが高く、該エッジ部分から腐食反応が始まる傾向があることを解明し、このエッジ部分における防錆コーティング膜の厚みを厚くしておけば前記腐食反応を抑制することができるとの知見に基づき、本発明を完成するに至った。
具体的には、コーティング膜のエッジ部の平均膜厚が５．０〜３０．０μｍ、平面部の平均膜厚が１．０〜２５．０μｍの範囲とすることが好ましい。
なお、本発明は防錆機能を要求されるあらゆる金属部品に適用することができ、その中でも特に磁石部品が好ましい。
【０００８】
本発明における金属部品の表面に形成されるコーティング膜は、金属粉末および金属酸化物粉末を主成分とし、金属アルコキシドゾルまたは樹脂をバインダ−とする防錆塗料を塗布して形成されるものである。
ここでいう金属粉末とは、シリコン、亜鉛、アルミニウム、鉄、マグネシウム、その他の遷移金属であり、また金属酸化物とは、それらの酸化物である。
本発明における防錆塗料と出発原料は、前記の金属粉末、またそれらの金属酸化物粉末を有機系溶媒に樹脂バインダ−、または金属アルコキシドの加水分解ゾル溶液に均一に分散させたものを使用する。なお、有機バイダーと金属アルコキシドの加水分解ゾル溶液を混合したものを使用することもできる。
【０００９】
有機系溶媒は、例えばトルエン、キシレン、エチルベンゼン、メシチレン等の芳香族溶剤、アセトン、ＭＥＫ、メチルイソブチルケトン、ジブチルケトン、シクロヘキサノン、イソホロン等のモノケトン系溶剤、アセチルアセトン、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル等の１，３ジケトン系溶剤、β−ケトカルボン酸エステル系溶剤、メチルアルコ−ル、エチルアルコ−ル、プロピルアルコ−ル、ＩＰＡ、ブチルアルコ−ル、イソブチルアルコ−ル、ｎ−ブチルアルコ−ル、３−メトキシブチルアルコ−ル、３−メチル−３−メトキシブチルアルコ−ル等のアルコ−ル系溶剤、エチレングリコ−ルメチルエ−テル、エチレングリコ−ルエチルエ−テル、エチレングリコ−ルブチルエ−テル、ジエチレングリコ−ルエチルエ−テル、プロピレングリコ−ルメチルエ−テル、プロピレングリコ−ルエチルエ−テル、プロピレングリコ−ルブチルエ−テル等のグリコ−ルモノエ−テル系溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチレングリコ−ルメチルエ−テルアセテ−ト、プロピレングリコ−ルメチルエ−テルアセテ−ト、アジピン酸ジメチルエステル、２−エトキシプロピオン酸エチル等のエステル系溶剤が挙げられる。またはそれらの異性体を少なくとも１種類以上混合したものとする。
【００１０】
有機バインダ−はこれらの中から調合した有機溶媒に溶解するものであれば何でも構わないが、分子内に水酸基を有するものが好ましい。
また、これらの有機系溶媒に分散させる金属アルコキシド原料としては、Ｒ’Ｍｎ（ＯＲ）ｎで表され、Ｍは金属元素、特に好ましくはＳｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｂとする。また、ｎは１〜６とし、Ｒ、Ｒ’はＣａＨｂＯｃで表され、各ａ＝１〜８、ｂ＝１〜３３、ｃ＝０〜１６とする。
異体的には、Ｒはアルキル基、アリ−ル基、アルケニル基、または水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、ｉ−プロピル基、ブチル基、ｉ−ブチル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基等の低級アルキル基、ビニル基、フェニル基、エポキシ基、アリル基、トリル基、アクリル基、メタクリロキシル基等である。また、Ｒ’としてはアルキル基、アリ−ル基、アルケニル基、ハロアルキル基、アミノアルキル基、エポキシアルキル基、メルカプトアルキル基、メタクリロアルキル基、ヒドロキシアルキル基等が挙げられる。
【００１１】
アルコキシシランの具体例としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラｎ−プロポキシシラン、テトラｉ−プロポキシシラン、テトラｎ−ブトキシシラン、テトラｉ−ブトキシシラン、テトラｔ−ブトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリｎ−プロボキシシラン、メチルトリエ−プロポキシシラン、メチルトリｎ−ブトキシシラン、メチルトリトブトキシシラン、メチルトリｔ−ブトキシシラン等があげられ、本発明においてはこれらの１種、または２種以上の使用が可能である。
【００１２】
混合する金属粉末は粒径平均１００μｍ以下、好ましくは粒径平均５０μｍ以下、更に好ましくは粒径平均５μｍ以下とする。また、それらの酸化物は粒径平均１０μｍ以下、好ましくは粒径平均３μｍ以下、更に好ましくは粒径平均０．５μｍ以下とする。金属粉末の粒径平均１００μｍ以上では、コーティング面の表面租さが大きくなり膜の剥離とクラック発生、またそれに伴う母材劣化が進行してしまうからである。また、それらの酸化物についても粒径平均１０μｍ以下にするのは同様の理由である。
【００１３】
また、コーティング膜中における前記金属粉末および金属酸化物粉末成分の合計比率は、膜中に５０ｗｔ％以上であることが望まれる。５０ｗｔ％より少ないと、緻密な膜が生成しないからである。
更に、加水分解させた金属ゾル成分が生成したコーティング膜中に５．０ｗｔ％〜３０ｗｔ％含有するのが好ましい。５．０ｗｔ％より少ないと粉末粒子間の結合力が低下してコーティング膜の剥れが発生するからであり、３０ｗｔ％より多いと塗膜は厚膜になって溶媒が揮発しにくくなり、この結果、溶媒の揮発にともなう微細な空孔が耐食性を低下させるからである。
【００１４】
粉末の分散には、それら粉末が有機系溶媒に均一に分散するように、分散樹脂を添加することが望ましい。コーティング方法によっては特にスプレー法ではコーティング機に合せて使用している有機系溶媒で希釈しても使用可能である。
【００１５】
前記のようなコーティング膜を成形するには、金属部品の表面に、金属粉末および金属酸化物粉末を主成分とし、金属アルコキシドゾルまたは樹脂をバインダ−とした防錆塗料を、時間：１分〜１時間、液量：５〜３０ｍｌ／ｍｉｎ、塗料粘度：０．１〜３０ポイズの条件でスプレ−処理し、次いで室温〜２５０℃で乾燥を行い、コーティング膜の金属部品のエッジ部（稜線部から長さ１ｍｍ以内の範囲）の平均膜厚がそれ以外の平面部の平均膜厚よりも厚いコーティング膜を成形するようにする。
ここで液量を５〜３０ｍｌ／ｍｉｎの範囲としたのは、５ｍｌ／ｍｉｎ未満では成形スピードが遅く生産効率が悪くなるとともに、ポーラスなコーティング膜となるおそれがあるからであり、３０ｍｌ／ｍｉｎより多いと製品同士が接着して均一なコーティング膜が得られないからである。また、塗料粘度を０．１〜３０ポイズの範囲としたのも同様の理由による。
【００１６】
コ−ティング方法は、刷毛塗り、デイツピング、スプレ−いずれでもコーティング可能であり、被コ−ティング物の形状、コーティング範囲、所望膜厚によって柔軟に変化させることが可能である。
また、焼付け温度は、所望するコ−ティング膜の硬さに応じて室温から２５０度まで変化させることが可能である。特に１５０度から２００度での焼付けにより強固なコ−ティング膜を形成することができ、好ましい。なお、焼付け後のコ−ティング膜は樹脂成分、官能基で重縮合した金属アルコキシド、金属粉末と金属酸化物粉末で構成されたものとなる。
【００１７】
更には、コーティング膜の表面に、例えば耐候性を有する樹脂等の膜や耐摩耗性に優れたカーボンブラックの膜を形成しておくこともでき、この場合には、塩水浸漬テストでも発錆しない防錆能力のより高いコ−ティング膜が得られることとなり、好ましい。
【００１８】
【実施例】
表１に示す塗装時間（ｍｉｎ）、噴霧量（ｍｌ／ｍｉｎ）、液粘度（ポイズ）、乾燥時間（ｍｉｎ）の条件で、バレルスプレ−法により金属部品の表面をスプレーコーティングした。得られたコーティング膜の厚み（平面部分の平均厚み：μｍ）と、混合金属粉末の平均粒径（μｍ）を、塗膜厚み（μｍ）、粉末粒径（μｍ）として示す。
また、表１中の代表的なサンプルの成膜状況を表２に示す。
また、下記の方法による耐湿性テスト、浸水２４時間テスト、塩水噴霧テストを行った結果を表３に示す。
耐湿性テスト：恒温恒湿槽内８０℃９５％ＲＨで２００時間保持後のサンプル錆発生状況を３０倍顕微鏡で観察した。
浸水２４時間テスト：水道水中浸漬２４時間室温（２０℃〜２３℃）で保持後のサンプル錆発生状況を同じく３０倍顕微鏡観察で観察した。
塩水噴霧テスト：ＪＩＳ  Ｚ２７３１
比較例１〜４では、焼付け温度が高すぎて塗膜が成立せずしていない。当然防錆効果もほとんど見られない。
比較例５〜７では、スプレーコーティングは可能であったが、塗膜の剥れが発生し易く、焼付け後に剥離が一部見られた。また、防錆効果はあるものの塩水噴霧テストでは赤錆が発生した。
比較例８〜９では、コーティング溶液に添加した金属亜鉛粉末粒径が大きいため、緻密な膜が作成できずコーティング膜の防錆効果は低下した。また、混合粉末の粒径を上昇させた成膜実験では、成膜は問題無いが製品エッジ部分の塗膜のケバダチが目立ち、膜剥れによるピンホール発生が懸念された。
これらの比較例に対し、実施例１〜２のものは錆の発生はみられず、優れた耐久性を有するものであることが確認できた。
なお、塗装液粘度を３０ポイズより高くしてスプレーした場合は、コーティングが不可であった。また、０．１Ｍｐａ／ｃｍ２以上の高圧でスプレー噴霧するとコーティング液のロスが大きく適用できないことも判明した。
【００１９】
【表１】
2004160411.tif 000002
【００２０】
【表２】
2004160411.tif 000003
【００２１】
【表３】
2004160411.tif 000004
【００２２】
このように本発明によれば、従来ではコーティングしづらかった製品エッジ部分へのコーティングが容易になり、しかも膜厚の制御も任意に行えるので、エッジ部の膜厚を厚くして耐腐食性を向上させることが可能になった。また、本発明の塗料は、金属粉末を含んでいるためエッジ部の空孔を持つ製品への刷り込み効果もあり、この結果、従来より耐腐食性が向上した。更に、従来の方法では液ロスが大きかったのに対し、スプレ−コーティングにしたため液ロスが極端に減少した。加えて、通常の樹脂コーティング皮膜とは異なり、乾燥時における製品エッジ部分の応力発生がないため、耐腐食性を要求されるエッジ部分の防錆能力に優れたものが得られることとなる。更には、塗料ロスを低減し、また必要な量を必要な分だけコーティングすることができるため、環境に負荷が少なく作業環境も良化するようにすることが期待できることとなる。
【００２３】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明は表面に防錆塗料がコーティングされて優れた耐腐食性を発揮することができ、特にエッジ部におけるコーティング膜の剥離を防止して長期間にわたる使用を可能にすることができるものである。
よって本発明は従来の問題点を一掃した防錆機能を有する金属部品およびその製造方法と防錆用コーティング膜として、産業の発展に寄与するところは極めて大である。