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JP2010215955A - Method for forming multilayer coating film - Google Patents

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JP2010215955A
JP2010215955A JP2009062789A JP2009062789A JP2010215955A JP 2010215955 A JP2010215955 A JP 2010215955A JP 2009062789 A JP2009062789 A JP 2009062789A JP 2009062789 A JP2009062789 A JP 2009062789A JP 2010215955 A JP2010215955 A JP 2010215955A
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rare earth
earth metal
zinc
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Toshio Kaneko
敏雄 金子
Hideto Tanaka
秀人 田中
Eisaku Okada
栄作 岡田
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Nippon Paint Co Ltd
Toyota Motor Corp
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Nippon Paint Co Ltd
Toyota Motor Corp
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Abstract

【課題】従来の煩雑かつ高コストの防錆化成処理工程、例えば、リン酸亜鉛処理工程などを省略し、なおかつ、その代替として、従来の防錆化成処理工程と同等もしくはそれ以上の優れた防錆性を提供することができ、しかも、その防錆性が実際の腐食環境に適したものである、経済性および環境保全性に優れた複層塗膜形成方法の提供
【解決手段】(a)亜鉛より沈殿pHの低い希土類金属(A)の硝酸塩と、亜鉛(B)の塩と、亜鉛より沈殿pHの高い希土類金属(C)の硝酸塩とを含むことを特徴とする水溶液に未処理の金属基材を浸漬し、陰極電解により、該金属基材上に、希土類金属(A)、亜鉛(B)および希土類金属(C)を含む電解膜を形成する工程、および
(b)工程(a)で電解膜が形成された金属基材を電着塗料に浸漬し、電着塗装を行う
ことにより電着塗膜を形成する工程
を包含する複層塗膜形成方法であって、
工程(b)の後における電解膜の質量が30〜200mg/mであり、該電解膜は、希土類金属(A)、亜鉛(B)および希土類金属(C)の合計100質量部に対して、希土類金属(A)を20〜65質量部、亜鉛(B)を20〜60質量部、希土類金属(C)を15〜50質量部含む、
複層塗膜形成方法。
【選択図】なし
The present invention eliminates the conventional complicated and high-cost rust-proofing treatment process, for example, zinc phosphate treatment process, and, as an alternative, has an excellent rust-proofing treatment process equivalent to or higher than the conventional rust-proofing chemical treatment process. Providing a method for forming a multi-layer coating film that can provide rusting properties and that is suitable for an actual corrosive environment and is excellent in economic efficiency and environmental conservation. ) A non-treated aqueous solution comprising a rare earth metal (A) nitrate having a lower precipitation pH than zinc, a zinc (B) salt, and a rare earth metal (C) nitrate having a higher precipitation pH than zinc; A step of immersing a metal substrate and forming an electrolytic film containing rare earth metal (A), zinc (B) and rare earth metal (C) on the metal substrate by cathodic electrolysis; and (b) step (a) ) Soak the metal substrate on which the electrolytic membrane has been formed in the electrodeposition paint It is a multilayer coating film forming method including a step of forming an electrodeposition coating film by dipping and performing electrodeposition coating,
The mass of the electrolytic membrane after step (b) is 30 to 200 mg / m 2 , and the electrolytic membrane is based on a total of 100 parts by mass of the rare earth metal (A), zinc (B), and rare earth metal (C). 20 to 65 parts by mass of rare earth metal (A), 20 to 60 parts by mass of zinc (B), 15 to 50 parts by mass of rare earth metal (C),
A method for forming a multilayer coating film.
[Selection figure] None

Description

本発明は、未処理の金属基材上に、亜鉛より沈殿pHの低い希土類金属、亜鉛、および亜鉛より沈殿pHの高い希土類金属の3種類の金属を含む3金属成分系の電解膜を形成する工程、および電着塗装工程を含む複層塗膜形成方法ならびに当該複層塗膜形成方法により得られる複層塗膜に関する。   The present invention forms on a raw metal substrate a three-metal component type electrolytic membrane containing a rare earth metal having a lower precipitation pH than zinc, zinc, and a rare earth metal having a higher precipitation pH than zinc. The present invention relates to a multilayer coating film forming method including a process and an electrodeposition coating process, and a multilayer coating film obtained by the multilayer coating film forming method.

自動車車体は、冷延鋼板、亜鉛メッキ鋼板等の金属基材の成形物を塗装し、組み立て等を行うことにより製品化されている。このような金属成形物は、まず下地電着塗膜に対する密着性等を付与するために、塗装工程の前処理段階で、脱脂工程の後、表面調整工程、リン酸亜鉛処理工程等の防錆化成処理工程が行われていた。   Auto bodies have been commercialized by painting metal bases such as cold-rolled steel sheets and galvanized steel sheets and assembling them. In order to provide such adhesion to the base electrodeposition coating film, such a metal molded article is a pre-treatment stage of the coating process, a degreasing process, a surface adjustment process, a zinc phosphate treatment process, etc. A chemical conversion treatment process was performed.

従来のリン酸亜鉛処理等の防錆化成処理においては、充分な下地防錆効果を得るために、単位面積あたりの析出量を多くする必要があり、材料およびエネルギーの観点から不経済であった。さらに、スラッジが多く析出することから、環境保全に悪影響を与えるなど実用上の課題があった。   In the conventional rust prevention chemical conversion treatment such as zinc phosphate treatment, it is necessary to increase the amount of precipitation per unit area in order to obtain a sufficient base rust prevention effect, which is uneconomical from the viewpoint of material and energy. . Furthermore, since a lot of sludge is deposited, there are practical problems such as adverse effects on environmental conservation.

そこで、環境保全に配慮し、かつ経済的な下地防錆システムとして、従来の防錆化成処理を省略した代替法が提案されており、例えば、特開2000−64090号公報(特許文献1)には、水溶液中で、被処理金属を陰極として電解してなる金属の表面処理方法が開示されており、この表面処理方法は、前記水溶液が、イットリウム(Y)イオン、ネオジム(Nd)イオン及びプラセオジム(Pr)イオンからなる群より選択される少なくとも1種の希土類金属イオン、硫酸イオン、並びに、亜鉛イオンを、それぞれ0.05g/L以上含み、前記水溶液が、pH2〜7であり、得られる膜質量が約1g/m(実施例参照)であることを特徴とする。なお、上記希土類金属イオンと組み合わせて使用するイオンは、硫酸イオンおよび亜鉛イオンに限定されており、この表面処理方法においては、希土類金属イオン、硫酸イオンおよび亜鉛イオンが必須構成要素である。しかし、この方法では、従来の防錆化成処理と同等以上の下地密着性を達成し、かつ、電着塗装後における実用的な防錆性および耐食性、とりわけ、自動車用途の下地防錆性能を充分に達成する程には至っていない。また、硫酸イオンの代わりに硝酸イオンを使用すると、得られる膜の防錆性が劣ることが知られており、特に、硫酸イオンを必須の構成要素としている。 Therefore, an alternative method in which conventional rust prevention chemical conversion treatment is omitted has been proposed as an economical base rust prevention system in consideration of environmental conservation. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-64090 (Patent Document 1) has been proposed. Discloses a metal surface treatment method in which an aqueous solution is electrolyzed using a metal to be treated in an aqueous solution, and the surface treatment method includes yttrium (Y) ions, neodymium (Nd) ions, and praseodymium. (Pr) at least one rare earth metal ion selected from the group consisting of ions, sulfate ions, and zinc ions, each containing 0.05 g / L or more, and the aqueous solution has a pH of 2 to 7, and the resulting film The mass is about 1 g / m 2 (see Examples). The ions used in combination with the rare earth metal ions are limited to sulfate ions and zinc ions. In this surface treatment method, rare earth metal ions, sulfate ions and zinc ions are essential components. However, this method achieves base adhesion that is equivalent to or better than that of conventional anti-rust chemical conversion treatments, and also provides practical anti-rust and corrosion resistance after electrodeposition coating, in particular, sufficient anti-rust performance for automotive applications. It has not reached the point where it is achieved. Moreover, when nitrate ion is used instead of sulfate ion, it is known that the rust prevention property of the obtained film is inferior. In particular, sulfate ion is an essential component.

また、特開2000−226690号公報(特許文献2)には、無機化合物からなる結合剤の1種以上、さらに金属イオン供給物質(アルミニウム、クロム、モリブデン、タングステン、チタン、ジルコニウム、バナジウム、セリウム、亜鉛、スズ、ニッケル、コバルト、銅のいずれかに由来するイオンの供給物質)の1種以上とからなるpH2〜11の水溶液中において、金属板に陰極処理または陽極処理を施し、金属板上にゾル状の水和酸化物、または金属板上にゾル状の水和酸化物と金属からなる膜を形成させた後、次いで水洗後または水洗せずにそのまま乾燥することを特徴とする、塗装下地用表面処理金属板の製造方法が開示されている。しかし、特許文献2では、金属イオン供給物質の1つとしてセリウムおよび亜鉛を用いているが、希土類元素はセリウムのみであり、亜鉛塩と、2種類以上の希土類金属との併用は開示されていない。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-226690 (Patent Document 2) discloses one or more binders made of inorganic compounds, and metal ion supply substances (aluminum, chromium, molybdenum, tungsten, titanium, zirconium, vanadium, cerium, The metal plate is subjected to cathodic treatment or anodizing treatment in an aqueous solution having a pH of 2 to 11 consisting of one or more of zinc, tin, nickel, cobalt, and copper. A sol-like hydrated oxide, or a coating base, wherein a film made of a sol-like hydrated oxide and a metal is formed on a metal plate, and then dried as it is without being washed with water. A method for producing a surface-treated metal sheet is disclosed. However, Patent Document 2 uses cerium and zinc as one of the metal ion supply substances, but the rare earth element is only cerium, and the combined use of zinc salt and two or more rare earth metals is not disclosed. .

特開2003−082496号公報(特許文献3)には、電解液中で鋼板を陰極とした電解処理を行う表面処理鋼板の製造方法において、Al、Mn、Mg、Zn、Ca、Ceの中から選ばれる1種又は2種以上の金属カチオンを合計で0.001〜3mol/L、Pを含む酸素酸イオンをP換算で0.001〜3mol/L、酸化剤成分を0.001〜2mol/L含有し、かつPを含む酸素酸イオンのP換算モル濃度[A]と金属カチオンのモル濃度[B]の比[A]/[B]が0.5〜10である水溶液を前記電解液として用いることを特徴とする、耐食性に優れた表面処理鋼板の製造方法が開示されている。この方法で使用する酸化剤成分としては、硝酸イオン、亜硝酸イオン、塩素酸イオン、過塩素酸イオン、過マンガン酸イオン、臭素酸イオン、バナジン酸イオン、モリブデン酸イオンの中から1種または2種以上が選ばれる。しかし、特許文献3では、使用する金属カチオンがAl、Mn、Mg、Zn、CaおよびCeに限定されている。 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-082496 (Patent Document 3) discloses a method for producing a surface-treated steel sheet in which an electrolytic treatment is performed using a steel sheet as a cathode in an electrolytic solution, from among Al, Mn, Mg, Zn, Ca, and Ce. 0.001~3mol / L 1 kind or two or more metal cations in total selected, 0.001~3mol / L oxygen acid ions including P in terms of P 2 O 5, the oxidizer component 0.001 The ratio [A] / [B] of P 2 O 5 converted molar concentration [A] of the oxygen acid ion containing P to 2 mol / L and the molar concentration [B] of the metal cation is 0.5 to 10 A method for producing a surface-treated steel sheet excellent in corrosion resistance, characterized in that an aqueous solution is used as the electrolytic solution is disclosed. As the oxidizing agent component used in this method, one or two of nitrate ion, nitrite ion, chlorate ion, perchlorate ion, permanganate ion, bromate ion, vanadate ion, and molybdate ion are used. More than seeds are selected. However, in Patent Document 3, the metal cations used are limited to Al, Mn, Mg, Zn, Ca, and Ce.

本発明者らは、既に、リン酸亜鉛処理工程などの従来の煩雑かつ高コストの防錆化成処理工程を省略することを目的として、希土類金属の硝酸塩および亜鉛塩を含む水溶液に未処理の金属基材を浸漬し、陰極電解によって、金属基材上に希土類金属および亜鉛を含む電解膜を形成する工程を包含する複層塗膜形成方法を提供した(特願2007−280464号)。この特許出願の技術では、希土類金属として亜鉛より沈殿pHの低い希土類金属を使用し、希土類金属と亜鉛との2金属成分系の電解膜を金属基材上に提供することができ、この2金属成分系の電解膜は、金属基材の表面で希土類金属の濃度が最も高く、金属基材から離れるに従って希土類金属の濃度が低下する濃度勾配を有することを特徴とする。この特許出願の技術によって、リン酸亜鉛処理工程などの従来の防錆化成処理工程を省略することができ、しかも、これらに匹敵する防錆性を提供することができる。しかし、この技術では、防錆性として、良好な塩水噴霧試験(SST)および塩温水浸漬試験(SDT)結果を得ることはできるが、実際の腐食環境を考慮した場合、例えば、サイクル腐食試験(Cycle Corrosion Test(CCT))では、優れた防錆性を得られないことが分かった。そこで、上記出願の技術を改良した、実際の腐食環境に即した優れた防錆性を提供することのできる電解膜およびそれを含む複層塗膜を検討することが望まれていた。   The present inventors have already made an untreated metal in an aqueous solution containing a rare earth metal nitrate and zinc salt for the purpose of omitting the conventional complicated and expensive rust prevention chemical conversion treatment step such as a zinc phosphate treatment step. A multilayer coating film forming method including a step of immersing a base material and forming an electrolytic film containing a rare earth metal and zinc on a metal base material by cathodic electrolysis was provided (Japanese Patent Application No. 2007-280464). In the technology of this patent application, a rare earth metal having a lower precipitation pH than zinc is used as the rare earth metal, and a two-metal component-based electrolytic membrane of rare earth metal and zinc can be provided on the metal substrate. The component-based electrolytic membrane has a concentration gradient in which the concentration of the rare earth metal is the highest on the surface of the metal substrate, and the concentration of the rare earth metal decreases with distance from the metal substrate. By the technology of this patent application, conventional rust prevention chemical conversion treatment steps such as a zinc phosphate treatment step can be omitted, and rust prevention properties comparable to these can be provided. However, with this technique, as a rust prevention property, good salt spray test (SST) and salt warm water immersion test (SDT) results can be obtained. However, when an actual corrosive environment is considered, for example, a cycle corrosion test ( It was found that excellent corrosion resistance could not be obtained with the cycle corrosion test (CCT). Therefore, it has been desired to study an electrolytic membrane that can improve the technology of the above-mentioned application and can provide excellent rust prevention properties in accordance with an actual corrosive environment and a multilayer coating film including the electrolytic membrane.

また、近年の環境問題への関心の高まりから、一般に、使用エネルギーの削減および環境保全が望まれている。   Further, in recent years, interest in environmental problems has been increasing, and in general, reduction of energy used and environmental conservation are desired.

特開2000−64090号公報JP 2000-64090 A 特開2000−226690号公報JP 2000-226690 A 特開2003−082496号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-082496

本発明は、従来の煩雑かつ高コストの防錆化成処理工程、例えば、リン酸亜鉛処理工程などを省略し、なおかつ、その代替として、従来の防錆化成処理工程と同等もしくはそれ以上の優れた防錆性を提供することができ、しかも、その防錆性が実際の腐食環境に適したものである、経済性および環境保全性に優れた複層塗膜形成方法を提供することを課題とする。   The present invention omits the conventional complicated and high-cost rust-proofing treatment process, such as a zinc phosphate treatment process, and, as an alternative, is equivalent to or superior to the conventional rust-proofing treatment process. It is an object of the present invention to provide a method for forming a multilayer coating film that can provide rust prevention and is excellent in economic efficiency and environmental conservation, in which the rust prevention is suitable for an actual corrosive environment. To do.

本発明者らは、鋭意研究の結果、亜鉛より沈殿pHの低い希土類金属(A)の硝酸塩、亜鉛(B)の塩、および亜鉛より沈殿pHの高い希土類金属(C)の硝酸塩を含む3金属成分系の水溶液に未処理の金属基材を浸漬し、陰極電解により、金属基材上に、希土類金属(A)、亜鉛(B)および希土類金属(C)を含む電解膜を形成することによって、金属基材に優れた防錆性を与えることができ、さらに、この電解膜が金属基材および電着塗料との密着性に優れ、さらなる電着塗装に適していることを見出した。従って、本発明は以下を提供する。   As a result of intensive studies, the present inventors have found that a rare earth metal (A) nitrate having a lower precipitation pH than zinc, a zinc (B) salt, and a rare earth metal (C) nitrate having a higher precipitation pH than zinc are included. By immersing an untreated metal substrate in a component aqueous solution and forming an electrolytic film containing rare earth metal (A), zinc (B) and rare earth metal (C) on the metal substrate by cathodic electrolysis The present inventors have found that the metal substrate can be provided with excellent rust prevention properties, and that the electrolytic membrane is excellent in adhesion to the metal substrate and the electrodeposition paint and is suitable for further electrodeposition coating. Accordingly, the present invention provides the following.

(a)亜鉛より沈殿pHの低い希土類金属(A)の硝酸塩と、亜鉛(B)の塩と、亜鉛より沈殿pHの高い希土類金属(C)の硝酸塩とを含むことを特徴とする水溶液に未処理の金属基材を浸漬し、陰極電解により、該金属基材上に、希土類金属(A)、亜鉛(B)および希土類金属(C)を含む電解膜を形成する工程、および
(b)工程(a)で電解膜が形成された金属基材を電着塗料に浸漬し、電着塗装を行う
ことにより電着塗膜を形成する工程
を包含する複層塗膜形成方法であって、
工程(b)の後における電解膜の質量が30〜200mg/mであり、該電解膜は、希土類金属(A)、亜鉛(B)および希土類金属(C)の合計100質量部に対して、希土類金属(A)を20〜65質量部、亜鉛(B)を20〜60質量部、希土類金属(C)を15〜50質量部含む、
複層塗膜形成方法。
(A) a rare earth metal (A) nitrate having a lower precipitation pH than zinc; a salt of zinc (B); and a rare earth metal (C) nitrate having a higher precipitation pH than zinc; A step of immersing the treated metal substrate and forming an electrolytic film containing rare earth metal (A), zinc (B) and rare earth metal (C) on the metal substrate by cathodic electrolysis, and (b) step A method for forming a multilayer coating film comprising a step of forming an electrodeposition coating film by immersing the metal substrate on which the electrolytic film is formed in (a) in an electrodeposition coating and performing electrodeposition coating,
The mass of the electrolytic membrane after step (b) is 30 to 200 mg / m 2 , and the electrolytic membrane is based on a total of 100 parts by mass of the rare earth metal (A), zinc (B), and rare earth metal (C). 20 to 65 parts by mass of rare earth metal (A), 20 to 60 parts by mass of zinc (B), 15 to 50 parts by mass of rare earth metal (C),
A method for forming a multilayer coating film.

本発明の複層塗膜形成方法において、前記電着塗料が、さらに、希土類金属(D)の塩を含有することが好ましい。   In the method for forming a multilayer coating film of the present invention, it is preferable that the electrodeposition paint further contains a salt of a rare earth metal (D).

本発明の複層塗膜形成方法において、
前記希土類金属(A)が、イットリウム(Y)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)、ルテチウム(Lu)およびそれらの混合物から成る群から選択され、
前記希土類金属(C)が、ランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)およびそれらの混合物から成る群から選択される、
ことが好ましい。
In the multilayer coating film forming method of the present invention,
The rare earth metal (A) is selected from the group consisting of yttrium (Y), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium (Yb), lutetium (Lu) and mixtures thereof. Selected
The rare earth metal (C) is selected from the group consisting of lanthanum (La), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), samarium (Sm), and mixtures thereof.
It is preferable.

また、本発明は、上記の複層塗膜形成方法により得られる金属基材上に形成される電解膜および電着塗膜から成る複層塗膜に関する。   The present invention also relates to a multilayer coating film comprising an electrolytic film and an electrodeposition coating film formed on a metal substrate obtained by the above-described multilayer coating film forming method.

本発明の複層塗膜形成方法において、亜鉛より沈殿pHの低い希土類金属(A)の硝酸塩と、亜鉛(B)の塩と、亜鉛より沈殿pHの高い希土類金属(C)の硝酸塩とを組み合わせて使用し、希土類金属(A)−亜鉛(B)−希土類金属(C)の3金属成分系の電解膜を未処理の金属基材上に形成することによって、リン酸亜鉛処理工程などの従来の煩雑かつ高コストの防錆化成処理工程を省略することができ、なおかつ、従来の防錆化成処理工程と同等もしくはそれ以上の優れた防錆性ならびに密着性を未処理の金属基材に提供することができる。なお、本発明によって、従来の煩雑かつ高コストの防錆化成処理工程などを省略することができるので、経済性および環境保全性に優れた複層塗膜形成方法および複層塗膜を提供することができる。また、本発明は、硫酸イオンを含まないことから、本発明での工程(a)における処理液の成分である硝酸イオンが次工程(b)での電着塗料に混入しても電着塗料に悪影響を与えないという利点もある。さらに、本発明の複層塗膜形成方法に含まれる工程(a)(前処理工程)は、未処理の金属基材および電着塗料に優れた密着性をも提供することができるので、本発明は電着塗装に適した下地防錆工程を提供することができる。   In the multilayer coating film forming method of the present invention, a rare earth metal (A) nitrate having a lower precipitation pH than zinc, a zinc (B) salt, and a rare earth metal (C) nitrate having a higher precipitation pH than zinc are combined. And forming a three-metal component type electrolytic membrane of rare earth metal (A) -zinc (B) -rare earth metal (C) on an untreated metal substrate, and thus, a conventional process such as a zinc phosphate treatment step. It is possible to omit the complicated and high-cost rust prevention chemical conversion treatment process, and to provide an untreated metal substrate with excellent rust prevention and adhesion equivalent to or better than the conventional rust prevention chemical conversion treatment process. can do. In addition, according to the present invention, a conventional complicated and high-cost rust prevention chemical conversion treatment step and the like can be omitted, and thus a multilayer coating film forming method and a multilayer coating film excellent in economic efficiency and environmental conservation are provided. be able to. In addition, since the present invention does not include sulfate ions, even if nitrate ions, which are components of the treatment liquid in the step (a) in the present invention, are mixed into the electrodeposition paint in the next step (b), the electrodeposition paint There is also an advantage that it does not adversely affect. Furthermore, since the step (a) (pretreatment step) included in the method for forming a multilayer coating film of the present invention can provide excellent adhesion to an untreated metal substrate and electrodeposition paint, The invention can provide a base antirust process suitable for electrodeposition coating.

本発明は、
工程(a):亜鉛より沈殿pHの低い希土類金属(A)[本明細書中、(希土類)金属(A)と称する場合もある]の硝酸塩と、亜鉛(B)[本明細書中、金属(B)と称する場合もある]の塩と、亜鉛より沈殿pHの高い希土類金属(C)[本明細書中、(希土類)金属(C)と称する場合もある]の硝酸塩とを含む水溶液に未処理の金属基材を浸漬し、陰極電解により、該金属基材上に、希土類金属(A)、亜鉛(B)および希土類金属(C)を含む電解膜(本明細書中、A−B−Cの3金属成分系の電解膜、または単に3金属成分系の電解膜と称する場合もある)を形成する工程、および
工程(b):工程(a)で電解膜が形成された金属基材を電着塗料に浸漬し、電着塗装を行うことにより電着塗膜を形成する工程
を包含する複層塗膜形成方法に関し、以下、各工程を詳細に説明する。
The present invention
Step (a): nitrate of rare earth metal (A) [which may be referred to as (rare earth) metal (A) in this specification) having a lower precipitation pH than zinc and zinc (B) [in this specification, metal (B)) and a nitrate of a rare earth metal (C) having a higher precipitation pH than zinc (sometimes referred to herein as (rare earth) metal (C)). An electrolytic membrane containing rare earth metal (A), zinc (B) and rare earth metal (C) on the metal substrate by cathodic electrolysis by immersing an untreated metal substrate (AB in this specification) A step of forming a -C three-metal component-based electrolyte membrane or simply a three-metal component-based electrolyte membrane), and step (b): the metal group on which the electrolyte membrane was formed in step (a) A multilayer coating that includes the steps of forming an electrodeposition coating by immersing the material in the electrodeposition coating and performing the electrodeposition coating. Hereinafter, each process will be described in detail with respect to the film forming method.

工程(a)
本発明の工程(a)で用いる金属基材としては、例えば、冷延鋼板、高強度鋼、高張力鋼、鋳鉄、亜鉛および亜鉛メッキ鋼、アルミニウムおよびアルミニウム合金等が挙げられる。本発明では、未処理、すなわち、従来の一般的な表面調整工程および防錆化成処理工程などの前処理が施されておらず、一般的な脱脂工程後の上記金属基材を使用する。
Step (a)
Examples of the metal substrate used in the step (a) of the present invention include cold-rolled steel sheet, high-strength steel, high-tensile steel, cast iron, zinc and galvanized steel, aluminum and aluminum alloy. In the present invention, the above-mentioned metal base material after the general degreasing step is used without being subjected to pretreatment such as untreated, that is, the conventional general surface conditioning step and rust prevention chemical conversion treatment step.

本発明の工程(a)では、希土類金属(A)の硝酸塩、亜鉛(B)の塩および希土類金属(C)の硝酸塩を含む水溶液(以下、「前処理剤水溶液」と称する場合もある)を用いる。   In the step (a) of the present invention, an aqueous solution containing a rare earth metal (A) nitrate, a zinc (B) salt and a rare earth metal (C) nitrate (hereinafter sometimes referred to as “pretreatment aqueous solution”). Use.

本発明で用いる希土類金属(A)は、沈殿pHが亜鉛よりも低い希土類金属である。亜鉛の沈殿pHは酢酸亜鉛の場合7付近となるため、それよりも低い希土類金属、例えば、イットリウム(Y)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)、ルテチウム(Lu)およびそれらの混合物などが挙げられ、ジスプロシウム(Dy)、イッテルビウム(Yb)およびその混合物が好ましく、イッテルビウム(Yb)がさらに好ましい。   The rare earth metal (A) used in the present invention is a rare earth metal having a precipitation pH lower than that of zinc. Since the precipitation pH of zinc is around 7 in the case of zinc acetate, lower rare earth metals such as yttrium (Y), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium (Yb), lutetium (Lu), and a mixture thereof may be mentioned, dysprosium (Dy), ytterbium (Yb) and a mixture thereof are preferable, and ytterbium (Yb) is more preferable.

なお、一般に、希土類金属の沈殿pH(水酸化物として)は、ランタノイド系列金属では、原子番号の増加に伴い低下することが知られている(文献:Y.Suzuki,T.Nagayama,M.Sekine,A.Mizuno,K.Yamaguchi,J.Less−Common Met 126,351(1986)参照)。   In general, the precipitation pH of rare earth metals (as hydroxides) is known to decrease with an increase in atomic number in lanthanoid series metals (reference: Y. Suzuki, T. Nagayama, M. Sekine). A. Mizuno, K. Yamaguchi, J. Less-Common Met 126, 351 (1986)).

具体的には、希土類金属の硝酸塩の溶液中に0.1規定のKOH溶液を滴下するとpHが変化する。その際に滴定曲線を作成し、pHが変化する曲線部分に接線を引き、その接線が滴定曲線と接する点におけるpHを沈澱pHとする。   Specifically, the pH changes when a 0.1 N KOH solution is dropped into a rare earth metal nitrate solution. At that time, a titration curve is created, a tangent line is drawn on the curve portion where the pH changes, and the pH at the point where the tangent line contacts the titration curve is defined as the precipitation pH.

希土類金属(A)の硝酸塩は、前処理剤水溶液に対して、0.005〜10%、好ましくは0.01〜5%、より好ましくは0.05〜1%(w/w)であり、0.005%未満では、電解膜の析出効率が低下するため、満足する電解膜が得られない等の問題の恐れがあり、10%を超過すると、経済的に好ましくない。   The nitrate of the rare earth metal (A) is 0.005 to 10%, preferably 0.01 to 5%, more preferably 0.05 to 1% (w / w) with respect to the aqueous solution of the pretreatment agent. If it is less than 0.005%, the deposition efficiency of the electrolytic membrane is lowered, so there is a fear that a satisfactory electrolytic membrane cannot be obtained, and if it exceeds 10%, it is not economically preferable.

前処理剤水溶液に含まれる金属(B)、すなわち亜鉛の塩としては、例えば、酢酸亜鉛、硝酸亜鉛、スルファミン酸亜鉛、ギ酸亜鉛、乳酸亜鉛、次亜リン酸亜鉛などが挙げられるが、特にこれらに限定されない。   Examples of the metal (B) contained in the aqueous solution of the pretreatment agent, that is, zinc salt include zinc acetate, zinc nitrate, zinc sulfamate, zinc formate, zinc lactate, zinc hypophosphite and the like. It is not limited to.

亜鉛塩は、前処理剤水溶液に対して、0.005〜10%、好ましくは0.01〜5%、より好ましくは0.05〜1%(w/w)であり、0.005%未満では、電解膜の析出効率が低下するため、満足する電解膜が得られない等の問題の恐れがあり、10%を超過すると、経済的に好ましくない。   The zinc salt is 0.005 to 10%, preferably 0.01 to 5%, more preferably 0.05 to 1% (w / w), and less than 0.005% with respect to the pretreatment agent aqueous solution. Then, since the deposition efficiency of the electrolytic membrane is lowered, there is a possibility that a satisfactory electrolytic membrane cannot be obtained. If it exceeds 10%, it is not economically preferable.

本発明で用いる希土類金属(C)は、沈殿pHが亜鉛よりも高い希土類金属である。亜鉛の沈殿pHは酢酸亜鉛の場合7付近となるため、それよりも高い希土類金属、例えば、ランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)およびそれらの混合物などが挙げられる。   The rare earth metal (C) used in the present invention is a rare earth metal having a precipitation pH higher than that of zinc. Since the precipitation pH of zinc is around 7 in the case of zinc acetate, higher rare earth metals such as lanthanum (La), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), samarium (Sm) and those And the like.

希土類金属(C)の硝酸塩は、前処理剤水溶液に対して、0.005〜10%、好ましくは0.01〜5%、より好ましくは0.05〜1%(w/w)であり、0.005%未満では、電解膜の析出効率が低下するため、満足する電解膜が得られない等の問題の恐れがあり、10%を超過すると、経済的に好ましくない。   The nitrate of the rare earth metal (C) is 0.005 to 10%, preferably 0.01 to 5%, more preferably 0.05 to 1% (w / w) with respect to the aqueous solution of the pretreatment agent. If it is less than 0.005%, the deposition efficiency of the electrolytic membrane is lowered, so there is a fear that a satisfactory electrolytic membrane cannot be obtained, and if it exceeds 10%, it is not economically preferable.

前処理剤水溶液における希土類金属(A)の硝酸塩、亜鉛(B)の塩および希土類金属(C)の硝酸塩の含有量は、それぞれ質量基準で、希土類金属(A)の硝酸塩、亜鉛(B)の塩および希土類金属(C)の硝酸塩の合計100質量部に対して、
希土類金属(A)の硝酸塩が10〜40質量部、好ましくは10〜35質量部、より好ましくは20〜30質量部であり;
亜鉛(B)の塩が10〜40質量部、好ましくは18〜33質量部、より好ましくは25〜30質量部であり;
希土類金属(C)の硝酸塩が40〜70質量部、好ましくは45〜65質量部、より好ましくは50〜60質量部である(だだし、希土類金属(A)の硝酸塩、亜鉛(B)の塩および希土類金属(C)の硝酸塩の合計は100質量部である)。
上記範囲を逸脱すると、電解膜の均一性の低下、所望の性能が得られない等の問題の恐れがある。
The contents of the rare earth metal (A) nitrate, zinc (B) salt and rare earth metal (C) nitrate in the aqueous pretreatment solution are, on a mass basis, rare earth metal (A) nitrate and zinc (B), respectively. For a total of 100 parts by mass of the salt and nitrate of the rare earth metal (C),
10 to 40 parts by weight, preferably 10 to 35 parts by weight, more preferably 20 to 30 parts by weight of the nitrate of the rare earth metal (A);
The salt of zinc (B) is 10-40 parts by weight, preferably 18-33 parts by weight, more preferably 25-30 parts by weight;
The nitrate of rare earth metal (C) is 40 to 70 parts by mass, preferably 45 to 65 parts by mass, more preferably 50 to 60 parts by mass (however, rare earth metal (A) nitrate, zinc (B) salt And the total nitrate of the rare earth metal (C) is 100 parts by mass).
If it deviates from the above range, there is a risk of problems such as a decrease in uniformity of the electrolytic membrane and a failure to obtain desired performance.

前処理剤水溶液で使用する水としては、例えば、水道水、純水、蒸留水、脱イオン水、イオン交換水などが挙げられるが、特にこれらに限定されない。   Examples of water used in the pretreatment aqueous solution include tap water, pure water, distilled water, deionized water, and ion exchange water, but are not particularly limited thereto.

上記希土類金属(A)の硝酸塩、亜鉛(B)の塩および希土類金属(C)の硝酸塩を水に溶解、懸濁および/または分散させることによって、前処理剤水溶液を調製することができる。特に、添加順序に限定はない。   A pretreatment agent aqueous solution can be prepared by dissolving, suspending and / or dispersing the nitrate of rare earth metal (A), the salt of zinc (B) and the nitrate of rare earth metal (C) in water. In particular, the order of addition is not limited.

前処理剤水溶液のpHは2〜7、好ましくは4〜7、より好ましくは5〜6である。pHが2未満であると、電解時における水素ガス発生が激しくなるため、電解膜の析出効率が急激に低下してしまうとともに、析出塗膜の緻密性が低下してしまう等の問題の恐れがあり、pHが7を越えると、金属イオンの安定性が失われてしまうため、処理液中に金属水酸化物の沈殿が生じてしまう等の問題の恐れがある。   The pH of the aqueous pretreatment agent solution is 2 to 7, preferably 4 to 7, and more preferably 5 to 6. If the pH is less than 2, the generation of hydrogen gas during electrolysis becomes intense, so that the deposition efficiency of the electrolytic film is drastically decreased and the denseness of the deposited coating film may be decreased. If the pH exceeds 7, the stability of metal ions is lost, which may cause problems such as precipitation of metal hydroxide in the treatment liquid.

pHの調整に用いる薬品として、前処理剤水溶液のpHが所望のpHより高い場合、硝酸などの無機酸、あるいは、ギ酸、酢酸などの有機酸が挙げられ、所望のpHよりpHが低い場合、アミンなどの有機塩基、あるいは、アンモニア、水酸化ナトリウムなどの無機塩基が挙げられるが、特にこれらに限定されない。   When the pH of the aqueous solution of the pretreatment agent is higher than the desired pH, chemicals used for adjusting the pH include inorganic acids such as nitric acid, or organic acids such as formic acid and acetic acid, and when the pH is lower than the desired pH, Examples include organic bases such as amines, or inorganic bases such as ammonia and sodium hydroxide, but are not limited thereto.

本発明の工程(a)では、上記前処理剤水溶液に陰極として未処理の金属基材を浸漬し、電圧および電流を印加して陰極電解(電析)を行い、金属基材上に、希土類金属(A)、亜鉛(B)および希土類金属(C)を含む3金属成分系の電解膜を形成する。   In the step (a) of the present invention, an untreated metal base material is immersed as a cathode in the aqueous solution of the pretreatment agent, and cathodic electrolysis (electrodeposition) is performed by applying a voltage and a current. A three-metal component type electrolytic membrane containing metal (A), zinc (B) and rare earth metal (C) is formed.

陰極である金属基材の表面では溶存酸素や水素イオン、水等の化学種が還元を受け、水酸化物イオン(OH)が生成し、水酸化物イオンが金属表面近傍の希土類金属(A)イオン、亜鉛(B)イオンおよび希土類金属(C)イオンと反応することで、希土類金属(A)、亜鉛(B)および希土類金属(C)の水酸化物の複合体が生成し、金属表面に電解膜が析出する。 On the surface of the metal substrate that is the cathode, chemical species such as dissolved oxygen, hydrogen ions, and water are reduced to generate hydroxide ions (OH ), which are rare earth metals (A ) Ions, zinc (B) ions, and rare earth metal (C) ions to form a complex of rare earth metal (A), zinc (B), and rare earth metal (C) hydroxides. An electrolytic membrane is deposited on the surface.

電圧および電流の印加方法としては、特に限定はないが、例えば、直流法などの方法が挙げられる。   The method for applying the voltage and current is not particularly limited, and examples thereof include a direct current method.

印加電圧は、1〜20V、好ましくは2〜10V、より好ましくは3〜7Vである。印加電圧が、1V未満であると、上記金属水酸化物の析出が不充分となる等の問題の恐れがあり、20Vを超過すると、上記金属水酸化物の析出よりも、むしろ水の電気分解による水素ガスの発生が顕著化する等の問題の恐れがある。   The applied voltage is 1 to 20V, preferably 2 to 10V, more preferably 3 to 7V. If the applied voltage is less than 1V, there is a risk of insufficient deposition of the metal hydroxide. If it exceeds 20V, the electrolysis of water rather than the deposition of the metal hydroxide. There is a risk of problems such as the generation of hydrogen gas due to.

通電時間(処理時間)は、特に限定はなく、5〜300秒、好ましくは10〜180秒、より好ましくは30〜120秒である。   The energization time (processing time) is not particularly limited, and is 5 to 300 seconds, preferably 10 to 180 seconds, and more preferably 30 to 120 seconds.

処理時間が5秒より短い場合、電解膜は生成しないか、生成しても厚みが不足しているため耐食性が劣る。処理時間が300秒より長い場合、無光沢のヤケあるいはコゲと呼ばれる外観不良が発生する場合がある。また、過剰の処理時間は生産性を極端に低下させるので好ましくない。   When the treatment time is shorter than 5 seconds, the electrolytic film is not formed or the corrosion resistance is inferior because the thickness is insufficient even if formed. When the processing time is longer than 300 seconds, an appearance defect called matte burn or burnt may occur. Further, excessive processing time is not preferable because productivity is extremely lowered.

電解後、必要に応じて、金属基材を水洗してもよい。   After electrolysis, the metal substrate may be washed with water as necessary.

電解膜の質量[金属換算質量(全析出量)]は、30〜200mg/m、好ましくは80〜150mg/mである。電解膜の質量が、30mg/m未満であると、電解膜の腐食抵抗値が低下してしまうため、電解膜および電着塗装後の耐食性低下を招いてしまう等の問題の恐れがあり、200mg/mを超過すると、電解膜の成膜性が低下することから、欠陥等の発生を招いてしまう等の問題の恐れがある。 The mass [the metal conversion mass (total precipitation amount)] of the electrolytic membrane is 30 to 200 mg / m 2 , preferably 80 to 150 mg / m 2 . If the mass of the electrolytic membrane is less than 30 mg / m 2 , the corrosion resistance value of the electrolytic membrane will decrease, which may lead to problems such as reduced corrosion resistance after the electrolytic membrane and electrodeposition coating, If it exceeds 200 mg / m 2 , the film formability of the electrolytic membrane is lowered, which may cause problems such as the occurrence of defects.

電解膜における希土類金属(A)、亜鉛(B)および希土類金属(C)の量および割合は、質量基準で、希土類金属(A)、亜鉛(B)および希土類金属(C)の合計100質量部に対して、
希土類金属(A)が20〜65質量部、好ましくは30〜65質量部、より好ましくは35〜63質量部;
亜鉛(B)が20〜60質量部、好ましくは20〜50質量部、より好ましくは21〜40質量部;
希土類金属(C)が15〜50質量部、好ましくは17〜40質量部;より好ましくは18〜30質量部である(だだし、希土類金属(A)、亜鉛(B)および希土類金属(C)の合計は100質量部である)。
上記範囲を逸脱すると、電解膜の均一性および腐食性が低下する等の問題の恐れがある。
The amount and ratio of the rare earth metal (A), zinc (B) and rare earth metal (C) in the electrolytic membrane is 100 parts by mass in total of the rare earth metal (A), zinc (B) and rare earth metal (C) on a mass basis. Against
20 to 65 parts by mass of the rare earth metal (A), preferably 30 to 65 parts by mass, more preferably 35 to 63 parts by mass;
Zinc (B) is 20-60 parts by mass, preferably 20-50 parts by mass, more preferably 21-40 parts by mass;
Rare earth metal (C) is 15 to 50 parts by mass, preferably 17 to 40 parts by mass; more preferably 18 to 30 parts by mass (however, rare earth metal (A), zinc (B) and rare earth metal (C) Is 100 parts by mass).
If it deviates from the above range, there is a risk of problems such as deterioration in the uniformity and corrosivity of the electrolytic membrane.

なお、上記の電解膜の質量ならびに希土類金属(A)、亜鉛(B)および希土類金属(C)の含有量および割合は、後述の工程(b)の後、未硬化の電着塗膜を除去(例えば、未硬化の電着塗膜をそのまま水洗し、アセトンを用いて溶解除去)した後に残存する電解膜において、従来公知の蛍光X線測定を行い、電解膜の質量(金属換算質量)を定量することによって決定できる。なお、定量した希土類金属(A)、亜鉛(B)および希土類金属(C)の各質量(金属換算質量)に基づいて、上記の希土類金属(A)、亜鉛(B)および希土類金属(C)の含有量および割合をそれぞれ算出することができる。   The mass of the electrolytic membrane and the contents and proportions of the rare earth metal (A), zinc (B) and rare earth metal (C) are determined after removing the uncured electrodeposition coating after the step (b) described later. (For example, an uncured electrodeposition coating film is washed as it is and dissolved and removed using acetone). Then, in the electrolytic membrane remaining, a conventionally known fluorescent X-ray measurement is performed, and the mass of the electrolytic membrane (metal equivalent mass) is calculated. It can be determined by quantification. The rare earth metal (A), zinc (B) and rare earth metal (C) are based on the determined mass (metal equivalent mass) of the rare earth metal (A), zinc (B) and rare earth metal (C). The content and ratio of each can be calculated.

工程(a)の電解膜は、従来の煩雑かつ高コストの防錆化成処理工程、例えば、リン酸亜鉛処理工程などの代替として利用可能であり、経済性および環境保全性に優れ、従来の処理工程と同等もしくはそれ以上の優れた防錆性、特に実際の腐食環境に即した防錆性ならびに密着性を未処理の金属基材に与えることができる。   The electrolytic membrane in the step (a) can be used as an alternative to the conventional complicated and high-cost rust prevention chemical conversion treatment step, for example, zinc phosphate treatment step, etc., and is excellent in economic efficiency and environmental conservation. An untreated metal substrate can be provided with excellent rust prevention property equal to or higher than that of the process, in particular, rust prevention property and adhesion in accordance with the actual corrosive environment.

工程(b)
工程(b)で使用する電着塗料は、特に限定はなく、当業者に公知の電着塗料を使用することができ、例えば、電着塗料はカチオン基を有する基体樹脂、硬化剤および必要に応じて顔料を含む電着塗料が好ましい。
Step (b)
The electrodeposition paint used in the step (b) is not particularly limited, and an electrodeposition paint known to those skilled in the art can be used. For example, the electrodeposition paint is a base resin having a cationic group, a curing agent, and a necessity. Accordingly, electrodeposition paints containing pigments are preferred.

電着塗料に含まれるカチオン基を有する基体樹脂は、樹脂骨格中のオキシラン環を有機アミン化合物で変性して得られるカチオン変性エポキシ樹脂である。一般にカチオン変性エポキシ樹脂は、出発原料樹脂分子内のオキシラン環を1級アミン、2級アミンあるいは3級アミンおよび/またはその酸塩等のアミン類との反応によって開環して製造される。出発原料樹脂の典型例は、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、フェノールノボラック、クレゾールノボラック等の多環式フェノール化合物とエピクロルヒドリンとの反応生成物であるポリフェノールポリグリシジルエーテル型エポキシ樹脂である。また他の出発原料樹脂の例として、特開平5−306327号公報に記載のオキサゾリドン環含有エポキシ樹脂を挙げることができる。これらのエポキシ樹脂は、ジイソシアネート化合物、またはジイソシアネート化合物のNCO基をメタノール、エタノール等の低級アルコールでブロックして得られたビスウレタン化合物と、エピクロルヒドリンとの反応によって得られるものである。   The base resin having a cationic group contained in the electrodeposition coating is a cation-modified epoxy resin obtained by modifying an oxirane ring in the resin skeleton with an organic amine compound. In general, a cation-modified epoxy resin is produced by opening a ring of an oxirane ring in a starting material resin molecule with a primary amine, a secondary amine, a tertiary amine, and / or an amine such as an acid salt thereof. A typical example of the starting material resin is a polyphenol polyglycidyl ether type epoxy resin which is a reaction product of a polycyclic phenol compound such as bisphenol A, bisphenol F, bisphenol S, phenol novolak, cresol novolak, and epichlorohydrin. Examples of other starting material resins include oxazolidone ring-containing epoxy resins described in JP-A-5-306327. These epoxy resins are obtained by a reaction between a diisocyanate compound or a bisurethane compound obtained by blocking an NCO group of a diisocyanate compound with a lower alcohol such as methanol or ethanol, and epichlorohydrin.

上記出発原料樹脂は、アミン類によるオキシラン環の開環反応の前に、2官能性のポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ビスフェノール類、2塩基性カルボン酸等により鎖延長して用いることができる。   The starting material resin can be used by extending the chain with a bifunctional polyester polyol, polyether polyol, bisphenol, dibasic carboxylic acid or the like before the oxirane ring-opening reaction with amines.

また同じく、アミン類によるオキシラン環の開環反応の前に、分子量またはアミン当量の調節、熱フロー性の改良等を目的として、一部のオキシラン環に対して2−エチルヘキサノール、ノニルフェノール、エチレングリコールモノ−2−エチルヘキシルエーテル、エチレングリコールモノn−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノ−2−エチルヘキシルエーテルなどのモノヒドロキシ化合物を付加して用いることもできる。   Similarly, before the oxirane ring-opening reaction with amines, 2-ethylhexanol, nonylphenol, ethylene glycol for some oxirane rings for the purpose of adjusting molecular weight or amine equivalent, improving heat flow, etc. Monohydroxy compounds such as mono-2-ethylhexyl ether, ethylene glycol mono n-butyl ether, and propylene glycol mono-2-ethylhexyl ether can also be added and used.

オキシラン環を開環し、アミノ基を導入する際に使用し得るアミン類の例としては、ブチルアミン、オクチルアミン、ジエチルアミン、ジブチルアミン、メチルブチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、N−メチルエタノールアミン、トリエチルアミン、N,N−ジメチルベンジルアミン、N,N−ジメチルエタノールアミンなどの1級アミン、2級アミンまたは3級アミンおよび/もしくはその酸塩を挙げることができる。また、アミノエチルエタノールアミンメチルイソブチルケチミンなどのケチミンブロック1級アミノ基含有2級アミン、ジエチレントリアミンジケチミンも使用することができる。これらのアミン類は、全てのオキシラン環を開環させるために、オキシラン環に対して少なくとも当量で反応させる必要がある。   Examples of amines that can be used for opening an oxirane ring and introducing an amino group include butylamine, octylamine, diethylamine, dibutylamine, methylbutylamine, monoethanolamine, diethanolamine, N-methylethanolamine, triethylamine , N, N-dimethylbenzylamine, primary amines such as N, N-dimethylethanolamine, secondary amines or tertiary amines and / or their acid salts. Further, ketimine block primary amino group-containing secondary amine such as aminoethylethanolamine methyl isobutyl ketimine, diethylenetriamine diketimine can also be used. These amines must be reacted with at least an equivalent amount relative to the oxirane ring in order to open all the oxirane rings.

上記カチオン変性エポキシ樹脂の数平均分子量は1,500〜5,000、好ましくは1,600〜3,000の範囲である。数平均分子量が1,500未満の場合は、硬化形成塗膜の耐溶剤性および耐食性等の物性が劣ることがある。反対に5,000を超える場合は、樹脂溶液の粘度制御が難しく合成が困難なばかりか、得られた樹脂の乳化分散等の操作上ハンドリングが困難となることがある。さらに高粘度であるがゆえに加熱、硬化時のフロー性が悪く、塗膜外観を著しく損ねる場合がある。   The number average molecular weight of the cation-modified epoxy resin is in the range of 1,500 to 5,000, preferably 1,600 to 3,000. When the number average molecular weight is less than 1,500, physical properties such as solvent resistance and corrosion resistance of the cured coating film may be inferior. On the other hand, when it exceeds 5,000, it is difficult to control the viscosity of the resin solution and it is difficult to synthesize the resin solution, and it may be difficult to handle in operation such as emulsification dispersion of the obtained resin. Furthermore, because of the high viscosity, the flowability during heating and curing is poor, and the appearance of the coating film may be significantly impaired.

上記カチオン変性エポキシ樹脂は、ヒドロキシル価が50〜250の範囲となるように分子設計することが好ましい。ヒドロキシル価が50未満では塗腹の硬化不良を招き、反対に250を超えると硬化後に塗膜中に過剰の水酸基が残存し、その結果、耐水性が低下することがある。   The cation-modified epoxy resin is preferably molecularly designed so that the hydroxyl value is in the range of 50 to 250. If the hydroxyl value is less than 50, curing of the coating is inferior. On the other hand, if it exceeds 250, excessive hydroxyl groups remain in the coating film after curing, resulting in a decrease in water resistance.

また、上記カチオン変性エポキシ樹脂は、アミン価が40〜150の範囲となるように分子設計することが好ましい。アミン価が40未満では下記で詳説する酸中和による水媒体中での乳化分散不良を招き、反対に150を超えると硬化後に塗膜中に過剰のアミノ基が残存し、その結果、耐水性が低下することがある。   The cation-modified epoxy resin is preferably molecularly designed so that the amine value is in the range of 40 to 150. If the amine value is less than 40, the emulsification dispersion failure in the aqueous medium due to acid neutralization, which will be described in detail below, is caused. On the other hand, if it exceeds 150, excess amino groups remain in the coating film after curing, resulting in water resistance. May decrease.

電着塗料に含まれる硬化剤としては、加熱時に各樹脂成分を硬化させることが可能であれば、どのような種類のものでもよいが、その中でも電着塗料用途の硬化剤として好適なブロックポリイソシアネートが推奨される。上記ブロックポリイソシアネートの原料であるポリイソシアネートの例としては、ヘキサメチレンジイソシアネート(3量体を含む)、テトラメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイシシアネート等の脂肪族ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)等の脂環式ポリイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネートが挙げられる。これらを適当な封止剤でブロック化することにより、上記ブロックポリイソシアネートを得ることができる。   The curing agent contained in the electrodeposition paint may be of any type as long as each resin component can be cured at the time of heating, and among them, a block polymer suitable as a curing agent for the electrodeposition paint application. Isocyanates are recommended. Examples of the polyisocyanate that is a raw material of the block polyisocyanate include aliphatic diisocyanates such as hexamethylene diisocyanate (including trimer), tetramethylene diisocyanate, and trimethylhexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, 4,4′- Examples include alicyclic polyisocyanates such as methylene bis (cyclohexyl isocyanate), and aromatic diisocyanates such as 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, tolylene diisocyanate, and xylylene diisocyanate. The blocked polyisocyanate can be obtained by blocking these with an appropriate sealant.

上記封止剤の例としては、n−ブタノール、n−ヘキシルアルコール、2−エチルヘキサノール、ラウリルアルコール、フェノールカルビノール、メチルフェニルカルビノール等の一価のアルキル(または芳香族)アルコール類;エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノ2−エチルヘキシルエーテル等のセロソルブ類;ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールフェノール等のポリエーテル型両末端ジオール類;エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール等のジオール類と、シュウ酸、コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸等のジカルボン酸類から得られるポリエステル型両末端ポリオール類;パラ−t−ブチルフェノール、クレゾール等のフェノール類;ジメチルケトオキシム、メチルエチルケトオキシム、メチルイソブチルケトオキシム、メチルアミルケトオキシム、シクロヘキサノンオキシム等のオキシム類;およびε−カプロラクタム、γ−ブチロラクタムに代表されるラクタム類が好ましく用いられる。   Examples of the sealant include monovalent alkyl (or aromatic) alcohols such as n-butanol, n-hexyl alcohol, 2-ethylhexanol, lauryl alcohol, phenol carbinol, and methylphenyl carbinol; ethylene glycol Cellosolves such as monohexyl ether and ethylene glycol mono-2-ethylhexyl ether; polyether-type double-ended diols such as polyethylene glycol, polypropylene glycol and polytetramethylene ether glycol phenol; ethylene glycol, propylene glycol and 1,4-butanediol Polyester-type double-ended polyols obtained from diols such as oxalic acid, succinic acid, adipic acid, suberic acid, sebacic acid and the like; para-t-butylphenol And phenols such as dimethyl ketoxime, methyl ethyl ketoxime, methyl isobutyl ketoxime, methyl amyl ketoxime, cyclohexanone oxime; and lactams represented by ε-caprolactam and γ-butyrolactam are preferably used. .

上記ブロックポリイソシアネートは、封止剤の単独あるいは複数種の使用によってあらかじめブロック化しておくことが望まれる。ブロック化率については、前記の各樹脂成分と変性反応する目的がなければ、塗料の貯蔵安定性確保のためにも100%にしておくことが好ましい。   It is desirable that the block polyisocyanate is blocked beforehand by using a sealing agent alone or by using a plurality of types. The blocking rate is preferably set to 100% in order to ensure the storage stability of the paint unless there is a purpose of denaturing reaction with the resin components.

上記ブロックポリイソシアネートの前記カチオン基を有する基体樹脂に対する配合比は、硬化塗膜の利用目的などで必要とされる架橋度に応じて異なるが、塗膜物性や中塗り塗装適合性を考慮すると固形分量として、15〜40質量%の範囲が好ましい。この配合比が15質量%未満では塗膜硬化不良を招く結果、機械的強度などの塗膜物性が低くなることがあり、また、中塗り塗装時に塗料シンナーによって塗膜が侵されるなど外観不良を招く場合がある。一方、40質量%を超えると、逆に硬化過剰となって、耐衝撃性等の塗膜物性不良などを招くことがある。なお、ブロックポリイソシアネートは、塗膜物性、硬化度および硬化温度の調節等の都合により、複数種を組み合わせて使用してもよい。   The blending ratio of the block polyisocyanate to the base resin having the cationic group varies depending on the degree of cross-linking required for the purpose of using the cured coating film, but it is solid in consideration of coating film properties and intermediate coating compatibility. As a quantity, the range of 15-40 mass% is preferable. If the blending ratio is less than 15% by mass, the coating film may be poorly cured. As a result, the physical properties of the coating film such as mechanical strength may be lowered, and the coating film may be affected by paint thinner during intermediate coating. May invite. On the other hand, if it exceeds 40% by mass, it may be excessively cured, resulting in poor coating properties such as impact resistance. In addition, block polyisocyanate may be used in combination of two or more kinds for convenience of coating film physical properties, degree of curing and adjustment of curing temperature.

カチオン基を有する前記基体樹脂は、樹脂中のアミノ基を適当量の塩酸、硝酸、次亜リン酸等の無機酸、またはギ酸、酢酸(無水酢酸、氷酢酸を含む)、乳酸、スルファミン酸、アセチルグリシン酸等の有機酸で中和処理し、カチオン化エマルションとして水中に乳化分散させることによって調製される。また、乳化分散する際には、通常、硬化剤をコアとし、基体樹脂をシェル(殼)として含むエマルション粒子を形成させる。   In the base resin having a cationic group, an amino group in the resin is converted to an appropriate amount of inorganic acid such as hydrochloric acid, nitric acid, hypophosphorous acid, formic acid, acetic acid (including acetic anhydride and glacial acetic acid), lactic acid, sulfamic acid, It is prepared by neutralizing with an organic acid such as acetylglycine acid and emulsifying and dispersing in water as a cationized emulsion. Further, when emulsifying and dispersing, usually, emulsion particles containing a curing agent as a core and a base resin as a shell (soot) are formed.

本発明の方法において用いられる電着塗料は、さらに顔料を配合してもよい。顔料としては、通常、塗料に使用されるものならば特に制限なく使用することができる。その例としては、カーボンブラック、二酸化チタン、グラファイト等の着色顔料、カオリン、珪酸アルミニウム(クレー)、タルク、炭酸カルシウム、シリカ、また無機コロイド(シリカゾル、アルミナゾル、チタンゾル、ジルコニアゾルなど)等の体質顔料、リン酸系顔料(リンモリブデン酸アルミニウム、(ポリ)リン酸亜鉛、リン酸カルシウムなど)やモリブデン酸系顔料(リンモリブデン酸アルミニウム、リンモリブデン酸亜鉛など)等の鉛フリー型防錆顔料が挙げられる。   The electrodeposition paint used in the method of the present invention may further contain a pigment. Any pigment that can be used in paints can be used without particular limitation. Examples include color pigments such as carbon black, titanium dioxide, graphite, and extender pigments such as kaolin, aluminum silicate (clay), talc, calcium carbonate, silica, and inorganic colloids (silica sol, alumina sol, titanium sol, zirconia sol, etc.) And lead-free rust preventive pigments such as phosphoric acid pigments (aluminum phosphomolybdate, (poly) zinc phosphate, calcium phosphate, etc.) and molybdic acid pigments (aluminum phosphomolybdate, zinc phosphomolybdate, etc.).

これらの中でも、電着塗料に含まれる顔料として、特に重要なものは、二酸化チタン、カーボンブラック、珪酸アルミニウム(クレー)、シリカ、リンモリブデン酸アルミニウム、(ポリ)リン酸亜鉛である。とくに二酸化チタン、カーボンブラックは着色顔料として隠蔽性が高く、しかも安価であることから、電着塗膜用に最適である。   Among these, titanium dioxide, carbon black, aluminum silicate (clay), silica, aluminum phosphomolybdate, and (poly) zinc phosphate are particularly important as pigments contained in the electrodeposition paint. In particular, titanium dioxide and carbon black are most suitable for electrodeposition coatings because they have high concealability as color pigments and are inexpensive.

なお、上記顔料は単独で使用することもできるが、目的に合わせて複数種を使用するのが一般的である。   In addition, although the said pigment can also be used independently, it is common to use multiple types according to the objective.

電着塗料への顔料の導入方法は、特に制限されるものではなく、例えば、顔料分散樹脂(例えば、エポキシ系スルホニウム塩型樹脂、エポキシ系4級アンモニウム塩型樹脂、エポキシ系3級アミン型樹脂、アクリル系4級アンモニウム塩型樹脂などが挙げられ、上記のカチオン基を有する基体樹脂を含んでいてもよい)中に予め顔料を分散させて顔料分散ペーストを作製し、それを電着塗料に配合することができる。   The method for introducing the pigment into the electrodeposition coating is not particularly limited, and examples thereof include pigment dispersion resins (for example, epoxy sulfonium salt type resins, epoxy type quaternary ammonium salt type resins, epoxy type tertiary amine type resins). A pigment dispersion paste is prepared in advance by dispersing a pigment in the base resin having a cationic group, which may be an acrylic quaternary ammonium salt type resin or the like. Can be blended.

電着塗料中に含有される顔料(P)および樹脂固形分(V)の合計質量(P+V)に対する顔料(P)の質量比{P/(P+V)}×100%(以後、PWCと称する)が、5〜30質量%の範囲にあることが好ましい。上記質量比が5質量%未満では、顔料不足により塗膜に対する水、酸素などの腐食要因の遮断性が過度に低下し、実用レベルでの耐食性を発現できないことがある。ただし、そのような不都合を生じない場合は、顔料濃度を極力ゼロとし、クリア、もしくはクリアに近い電着塗料をなして本発明に給してもかまわない。また、上記質量比が30質量%を超えると、顔料過多により硬化時の粘性増大を招き、フロー性が低下して塗膜外観が著しく悪くなることがあるので注意を要する。ただし、上記樹脂固形分(V)とは、電着塗料の主樹脂である前記基体樹脂、および硬化剤の他、顔料分散樹脂をも含めた電着塗膜を構成する全樹脂バインダーの合計固形分量を示す。   Mass ratio of pigment (P) to total mass (P + V) of pigment (P) and resin solid content (V) contained in the electrodeposition paint {P / (P + V)} × 100% (hereinafter referred to as PWC) However, it is preferable that it exists in the range of 5-30 mass%. If the mass ratio is less than 5% by mass, the barrier of the corrosion factor such as water and oxygen to the coating film is excessively lowered due to insufficient pigment, and corrosion resistance at a practical level may not be exhibited. However, if such inconvenience does not occur, the pigment concentration may be set to zero as much as possible, and a clear or nearly clear electrodeposition paint may be formed and supplied to the present invention. Further, if the above mass ratio exceeds 30% by mass, an excess of pigment causes an increase in viscosity at the time of curing, and the flow property is lowered and the appearance of the coating film may be remarkably deteriorated. However, the resin solid content (V) is the total solid of all the resin binders constituting the electrodeposition coating film including the base resin, which is the main resin of the electrodeposition paint, and the curing agent as well as the pigment dispersion resin. Indicates the amount.

さらに、工程(b)で使用する電着塗料は、さらに、希土類金属(D)の塩を含んでいてもよい。   Furthermore, the electrodeposition paint used in step (b) may further contain a salt of rare earth metal (D).

希土類金属(D)の塩は、電着工程の間、希土類金属(D)イオンを生成し、この希土類金属(D)イオンは、カチオン基を有する基体樹脂、硬化剤および任意の顔料よりも析出性が高いので、優先的に工程(a)で形成された電解膜上に析出し、工程(a)で形成された電解膜の隙間を埋め、さらに複合化した緻密な連続性化成膜を形成することができる。   The salt of rare earth metal (D) produces rare earth metal (D) ions during the electrodeposition process, which rarely precipitates more than the base resin, curing agent and any pigments with cationic groups. Therefore, it is preferentially deposited on the electrolyte membrane formed in the step (a), filling the gap between the electrolyte membranes formed in the step (a), and further forming a dense continuous film that is combined. Can be formed.

希土類金属(D)の塩としては、好ましくは、セリウム(Ce)、ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)、プラセオジム(Pr)、イットリウム(Y)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)、ルテチウム(Lu)およびそれらの混合物から成る群から選択される少なくとも1種の希土類金属(D)の有機酸塩および無機酸塩が挙げられ、例えば、希土類金属(D)と、有機酸(例えば、酢酸、ギ酸、乳酸、スルファミン酸など、好ましくは酢酸、ギ酸およびスルファミン酸)または無機酸(例えば、次亜リン酸、硝酸、硫酸など)から選択される少なくとも1種の酸との塩が挙げられる。   As the salt of rare earth metal (D), cerium (Ce), neodymium (Nd), samarium (Sm), praseodymium (Pr), yttrium (Y), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium ( An organic acid salt and an inorganic acid salt of at least one rare earth metal (D) selected from the group consisting of Er), thulium (Tm), ytterbium (Yb), lutetium (Lu) and mixtures thereof, for example Selected from rare earth metals (D) and organic acids (eg acetic acid, formic acid, lactic acid, sulfamic acid etc., preferably acetic acid, formic acid and sulfamic acid) or inorganic acids (eg hypophosphorous acid, nitric acid, sulfuric acid etc.) And at least one acid salt.

電着塗料における希土類金属(D)の塩の含有量(希土類金属換算)は、電着塗料全固形分質量に対して、0.005〜2.5%、好ましくは0.01〜1%、より好ましくは0.05〜1%(w/w)である。含有量が、0.005%未満であると、充分な下地密着性に基づく耐食性が得られない場合があり、2.5%を超過すると、電着塗料成分の分散安定性や電着塗膜の平滑性および耐水性が低下する場合がある。   The content of rare earth metal (D) salt in the electrodeposition coating is 0.005 to 2.5%, preferably 0.01 to 1%, based on the total solid content of the electrodeposition coating. More preferably, it is 0.05 to 1% (w / w). If the content is less than 0.005%, corrosion resistance based on sufficient adhesion to the base may not be obtained, and if it exceeds 2.5%, the dispersion stability of the electrodeposition paint component and the electrodeposition coating film The smoothness and water resistance of the resin may decrease.

電着塗料への希土類金属(D)の塩の導入方法は、特に制限されるものではなく、通常の顔料分散法と同様にして行うことができる。例えば、分散用樹脂中に予め希土類金属(D)の塩を分散させて分散ペーストを作製し、それを電着塗料に配合することができる。あるいは、塗料用樹脂エマルション作製後、または塗料作製後にそのまま分散あるいは溶解して配合することができる。なお、分散用樹脂としては、カチオン電着塗料用の一般的なもの(エポキシ系スルホニウム塩型樹脂、エポキシ系4級アンモニウム塩型樹脂、エポキシ系3級アミン型樹脂、アクリル系4級アンモニウム塩型樹脂など)が用いられる。   The method for introducing the salt of the rare earth metal (D) into the electrodeposition coating is not particularly limited, and can be carried out in the same manner as a normal pigment dispersion method. For example, a salt of rare earth metal (D) can be dispersed in a dispersion resin in advance to prepare a dispersion paste, which can be blended with the electrodeposition paint. Or it can disperse | distribute or melt | dissolve and mix | blend as it is after preparation of the resin emulsion for coating materials, or after preparation of a coating material. In addition, as a resin for dispersion, general materials for cationic electrodeposition paints (epoxy sulfonium salt type resin, epoxy type quaternary ammonium salt type resin, epoxy type tertiary amine type resin, acrylic type quaternary ammonium salt type) Resin).

電着塗料は、全固形分量が5〜40質量%、好ましくは10〜25質量%の範囲となるように調整する。全固形分濃度の調節には水性媒体(水単独かまたは水と親水性有機溶剤との混合物)を用いる。   The electrodeposition paint is adjusted so that the total solid content is in the range of 5 to 40% by mass, preferably 10 to 25% by mass. An aqueous medium (water alone or a mixture of water and a hydrophilic organic solvent) is used to adjust the total solid concentration.

さらに、電着塗料中には少量の添加剤を導入してもよい。添加剤の例としては、紫外線吸収剤、酸化防止剤、界面活性剤、塗膜表面平滑剤、硬化触媒(例えば、ジブチルスズオキサイド、ジオクチルスズジラウレート、ジブチルスズジラウレート、ジオクチルスズジラウレート、ジブチルスズジアセテート、ジブチルスズジベンゾエートおよびジオクチルスズジベンゾエートなどの有機スズ化合物)、硬化促進剤(例えば、酢酸亜鉛)などを挙げることができる。   Furthermore, a small amount of additives may be introduced into the electrodeposition paint. Examples of additives include UV absorbers, antioxidants, surfactants, coating surface smoothers, curing catalysts (eg, dibutyltin oxide, dioctyltin dilaurate, dibutyltin dilaurate, dioctyltin dilaurate, dibutyltin diacetate, dibutyltin diacetate). Organotin compounds such as benzoate and dioctyltin dibenzoate), curing accelerators (for example, zinc acetate), and the like.

電着塗装方法としては、特に限定はなく、当該分野で公知の方法を使用することができ、例えば、金属基材を陰極とした陰極電着塗装が好ましく、その場合、上記電着塗料の浴温を15〜35℃に維持しながら、印加電圧を50〜450V、好ましくは100〜400Vに設定することで、主に、希土類金属の塩からの析出物(存在しても、存在しなくてもよい)、電着塗料ビヒクルであるカチオン基を有する基体樹脂、硬化剤および顔料が優先的に析出する。上記印加電圧が50V未満では、電着塗料のビヒクル成分の析出性が不足し、また印加電圧が450Vを超えると、上記ビヒクル成分が適正量を超えて析出し、その結果、実用に耐えない膜外観を呈する恐れがあるので好ましくない。   The electrodeposition coating method is not particularly limited, and a method known in the art can be used. For example, cathodic electrodeposition coating using a metal substrate as a cathode is preferable. By maintaining the temperature at 15 to 35 ° C. and setting the applied voltage to 50 to 450 V, preferably 100 to 400 V, mainly precipitates from rare earth metal salts (even if they are not present) Alternatively, the base resin having a cationic group, the curing agent and the pigment, which are electrodeposition paint vehicles, are preferentially deposited. When the applied voltage is less than 50V, the deposition property of the vehicle component of the electrodeposition paint is insufficient, and when the applied voltage exceeds 450V, the vehicle component is deposited in excess of an appropriate amount. This is not preferable because it may have an appearance.

通電時間(処理時間)は30〜300秒、好ましくは30〜180秒である。処理時間が30秒より短すぎる場合は、電着塗膜が生成しないか、生成しても厚みが不足しているために耐食性が劣る。また300秒を超える過剰の処理時間は生産性を極端に低下させるために好ましくない。   The energization time (processing time) is 30 to 300 seconds, preferably 30 to 180 seconds. When processing time is too short for 30 seconds, an electrodeposition coating film does not produce | generate, or even if it produces | generates, since thickness is insufficient, corrosion resistance is inferior. Further, an excessive treatment time exceeding 300 seconds is not preferable because productivity is extremely lowered.

電着塗装後、120〜200℃、好ましくは140〜180℃にて硬化反応を行うことによって、高い架橋度の電着硬化塗膜を得ることができる。ただし、200℃を超えると、塗膜が過度に堅く、かつ脆くなり、一方、120℃未満では硬化が充分でなく、耐溶剤性や膜強度等の膜物性が低くなるので好ましくない。硬化時間は、好ましくは10〜30分である。   After electrodeposition coating, an electrodeposition-cured coating film having a high degree of crosslinking can be obtained by performing a curing reaction at 120 to 200 ° C., preferably 140 to 180 ° C. However, if it exceeds 200 ° C., the coating film becomes excessively hard and brittle, while if it is less than 120 ° C., curing is not sufficient, and film properties such as solvent resistance and film strength are unfavorable. The curing time is preferably 10 to 30 minutes.

上述の通り、本発明では、工程(a)によって、金属基材上に、電解膜として、希土類金属(A)、亜鉛(B)および希土類金属(C)を含む3金属成分系の金属複合層を形成することができ、工程(b)によって、金属複合層上に電着塗膜を形成することができ、本発明によって、金属複合層および電着塗膜から成る複層塗膜を形成することができる。   As described above, in the present invention, in the step (a), a three-metal component-based metal composite layer containing rare earth metal (A), zinc (B), and rare earth metal (C) as an electrolytic film on the metal substrate. The electrodeposition coating film can be formed on the metal composite layer by the step (b), and the multilayer coating film comprising the metal composite layer and the electrodeposition coating film is formed according to the present invention. be able to.

本発明では、希土類金属(A)−亜鉛(B)−希土類金属(C)の3金属成分系の金属が複合化した電解膜を未処理の金属基材上に形成することによって、防錆性、特に実際の腐食環境に即した防錆性が飛躍的に向上する。実際の腐食環境としては、例えば、当該分野で公知のJASO M609−91「自動車用材料腐食試験方法」に準ずるサイクル腐食試験(Cycle Corrosion Test(CCT))の腐食環境が挙げられ、本発明の金属複合層および電着塗膜を含む金属基材上の複層塗膜は、このような環境下であっても優れた防錆性を発揮することができる。これは、電解膜の化学的安定性が、金属の複合化によって、飛躍的に向上することに起因する。   In the present invention, an anti-rust property is obtained by forming, on an untreated metal substrate, an electrolytic film in which a metal of a three metal component system of rare earth metal (A) -zinc (B) -rare earth metal (C) is combined. In particular, the rust prevention property in accordance with the actual corrosive environment is greatly improved. Examples of the actual corrosive environment include a corrosive environment of a cycle corrosion test (CCT) according to JASO M609-91 “Automobile Material Corrosion Test Method” known in the art, and the metal of the present invention. The multilayer coating film on the metal substrate including the composite layer and the electrodeposition coating film can exhibit excellent rust prevention properties even under such an environment. This is because the chemical stability of the electrolytic membrane is remarkably improved by the composite of the metal.

また、本発明によって得られる防錆性は、リン酸亜鉛処理などの従来の防錆化成処理と同等もしくはそれ以上であるので、その代替として非常に有用である。さらに、本発明によって得られる金属複合層は、電着塗膜に対しても優れた密着性を提供することができ、非常に有益である。   Moreover, since the antirust property obtained by this invention is equivalent to or more than conventional antirust chemical conversion treatments such as zinc phosphate treatment, it is very useful as an alternative. Furthermore, the metal composite layer obtained by the present invention can provide excellent adhesion to an electrodeposition coating film, which is very beneficial.

以下に実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。また、実施例中、「部」は特に断りのない限り「質量部」を意味する。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited only to these examples. In the examples, “parts” means “parts by mass” unless otherwise specified.

製造例1(前処理剤水溶液の製造)
希土類金属(A)の塩、亜鉛(B)の塩および希土類金属(C)の塩をイオン交換水に溶解し、1000mlの前処理剤水溶液を調製した(表2〜6の溶液)。
Production Example 1 (Production of aqueous solution of pretreatment agent)
The salt of rare earth metal (A), the salt of zinc (B) and the salt of rare earth metal (C) were dissolved in ion-exchanged water to prepare 1000 ml of a pretreatment agent aqueous solution (solutions in Tables 2 to 6).

製造例2(カチオン基を有する基体樹脂の製造)
撹拌機、デカンター、窒素導入管、温度計および滴下ロートを備え付けた反応容器に、エポキシ当量188のビスフェノールA型エポキシ樹脂(商品名DER−331J、ダウケミカル社製)2400部とメタノール141部、メチルイソブチルケトン168部、ジブチルスズジラウレート0.5部を仕込み、40℃で撹拌し均一に溶解させた後、2,4−/2,6−トリレンジイソシアネート(80/20質量比混合物)320部を30分間かけて滴下したところ発熱し、70℃まで上昇した。これにN,N−ジメチルベンジルアミン5部を加え、系内の温度を120℃まで昇温し、メタノールを留去しながらエポキシ当量が500になるまで120℃で3時間反応を続けた。さらに、メチルイソブチルケトン644部、ビスフェノールA341部、2−エチルヘキサン酸413部を加え、系内の温度を120℃に保持し、エポキシ当量が1070になるまで反応させた後、系内の温度が110℃になるまで冷却した。ついでジエチレントリアミンジケチミン(固形分73%のメチルイソブチルケトン溶液)241部とN−メチルエタノールアミン192部の混合物を添加し、110℃で1時間反応させることにより、カチオン変性エポキシ樹脂を得た。この樹脂の数平均分子量は2100、アミン価=74、ヒドロキシル価は160であった。また赤外吸収スペクトル等の測定から、樹脂中にオキサゾリドン環(吸収波数;1750cm−1)を有していることが確認された。
Production Example 2 (Production of a base resin having a cationic group)
In a reaction vessel equipped with a stirrer, decanter, nitrogen inlet tube, thermometer and dropping funnel, 2400 parts of bisphenol A type epoxy resin (trade name DER-331J, manufactured by Dow Chemical Company) with an epoxy equivalent of 188, 141 parts of methanol, methyl After charging 168 parts of isobutyl ketone and 0.5 part of dibutyltin dilaurate and stirring them uniformly at 40 ° C., 30 parts of 2,4- / 2,6-tolylene diisocyanate (80/20 mass ratio mixture) is added to 30 parts. When dripped over a period of time, heat was generated and the temperature rose to 70 ° C. To this was added 5 parts of N, N-dimethylbenzylamine, the temperature in the system was raised to 120 ° C, and the reaction was continued at 120 ° C for 3 hours until the epoxy equivalent reached 500 while distilling off methanol. Further, 644 parts of methyl isobutyl ketone, 341 parts of bisphenol A and 413 parts of 2-ethylhexanoic acid were added, the temperature inside the system was kept at 120 ° C., and the reaction was continued until the epoxy equivalent reached 1070. Cooled to 110 ° C. Subsequently, a mixture of 241 parts of diethylenetriamine diketimine (methyl isobutyl ketone solution having a solid content of 73%) and 192 parts of N-methylethanolamine was added and reacted at 110 ° C. for 1 hour to obtain a cation-modified epoxy resin. The number average molecular weight of this resin was 2,100, the amine value = 74, and the hydroxyl value was 160. Moreover, it was confirmed from the measurement of an infrared absorption spectrum etc. that the resin has an oxazolidone ring (absorption wave number: 1750 cm −1 ).

製造例3(電着塗料用硬化剤の製造)
撹拌機、窒素導入管、冷却管および温度計を備え付けた反応容器にイソホロンジイソシアネート222部を入れ、メチルイソブチルケトン56部で希釈した後、ジブチルスズジラウレート0.2部を加え、50℃まで昇温の後、メチルエチルケトオキシム17部を内容物温度が70℃を超えないように加えた。そして赤外吸収スペクトルによりイソシアネート残基の吸収が実質上消滅するまで70℃で1時間保温し、その後n−ブタノール43部で希釈することによって目的のブロックドイソシアネート硬化剤溶液(固形分70%)を得た。
Production Example 3 (Production of curing agent for electrodeposition paint)
Put 222 parts of isophorone diisocyanate in a reaction vessel equipped with a stirrer, nitrogen introduction pipe, cooling pipe and thermometer, dilute with 56 parts of methyl isobutyl ketone, add 0.2 part of dibutyltin dilaurate, and heat up to 50 ° C. Later, 17 parts of methyl ethyl ketoxime was added such that the temperature of the contents did not exceed 70 ° C. And it is kept at 70 ° C. for 1 hour until the absorption of the isocyanate residue is substantially disappeared by infrared absorption spectrum, and then diluted with 43 parts of n-butanol to obtain the desired blocked isocyanate curing agent solution (solid content: 70%). Got.

製造例4(顔料分散樹脂の製造)
撹拌機、冷却管、窒素導入管、温度計を備えた反応容器にエポキシ当量198のビスフェノールA型エポキシ樹脂(商品名エポン829、シェル化学社製)710部、ビスフェノールA289.6部を仕込んで、窒素雰囲気下150〜160℃で1時間反応させ、ついで120℃まで冷却後、2−エチルヘキサノール化ハーフブロック化トリレンジイソシアネートのメチルイソブチルケトン溶液(固形分95%)406.4部を加えた。反応混合物を110〜120℃で1時間保持した後、エチレングリコールモノn−ブチルエーテル1584.1を加えた。そして85〜95℃に冷却して均一化させた。
Production Example 4 (Production of pigment-dispersed resin)
A reaction vessel equipped with a stirrer, a cooling pipe, a nitrogen introduction pipe, and a thermometer was charged with 710 parts of a bisphenol A type epoxy resin having an epoxy equivalent of 198 (trade name Epon 829, manufactured by Shell Chemical Co., Ltd.) and 289.6 parts of bisphenol A, The mixture was reacted at 150 to 160 ° C. for 1 hour under a nitrogen atmosphere, then cooled to 120 ° C., and 406.4 parts of a methyl isobutyl ketone solution of 2-ethylhexanolated half-blocked tolylene diisocyanate (solid content 95%) was added. After maintaining the reaction mixture at 110-120 ° C. for 1 hour, ethylene glycol mono n-butyl ether 1584.1 was added. And it cooled to 85-95 degreeC and made it uniform.

上記反応物の製造と平行して、別の反応容器に2−エチルヘキサノール化ハーフブロック化トリレンジイソシアネートのメチルイソブチルケトン溶液(固形分95%)384部にN,N−ジメチルエタノールアミン104.6部を加えたものを80℃で1時間撹拌し、ついで75%乳酸水141.1部を仕込み、さらに、エチレングリコールモノn−ブチルエーテル47.0部を混合、30分撹拌し、4級化剤(固形分85%)を製造しておいた。そしてこの4級化剤620.46部を先の反応物に加え酸価1になるまで混合物を85から95℃に保持し、顔料分散樹脂(平均分子量2200)の樹脂溶液(樹脂固形分56%)を得た。   In parallel with the production of the reaction product, in another reaction vessel, 384 parts of a methyl isobutyl ketone solution of 2-ethylhexanolated half-blocked tolylene diisocyanate (solid content 95%) in N, N-dimethylethanolamine 104.6. The mixture was stirred at 80 ° C. for 1 hour, and then 141.1 parts of 75% aqueous lactic acid was added. Further, 47.0 parts of ethylene glycol mono-n-butyl ether was mixed and stirred for 30 minutes. (Solid content 85%) was prepared. Then, 620.46 parts of this quaternizing agent was added to the previous reaction product, and the mixture was maintained at 85 to 95 ° C. until an acid value of 1 was reached, and a resin solution of pigment dispersion resin (average molecular weight 2200) (resin solid content 56% )

製造例5(電着塗料用顔料分散ペーストの製造)
サンドミルを用いて、製造例4で得られた顔料分散樹脂を含む以下の表1に示す配合に基づき、得られた混合物を40℃において、粒度5μm以下となるまで分散し、調製して、顔料分散ペースト(固形分59%)を得た。
Production Example 5 (Production of pigment dispersion paste for electrodeposition paint)
Using a sand mill, based on the formulation shown in the following Table 1 including the pigment-dispersed resin obtained in Production Example 4, the obtained mixture was dispersed at 40 ° C. until the particle size became 5 μm or less, and the pigment was prepared. A dispersion paste (solid content 59%) was obtained.

Figure 2010215955
Figure 2010215955

製造例6(電着塗料の製造)
製造例2で得た基体樹脂350g(固形分)と、製造例3で得た硬化剤150g(固形分)とを混合し、エチレングリコールモノ−2−エチルヘキシルエーテルを固形分に対して3%(15g)になるように添加した。次に氷酢酸を中和率40.5%になるように加えて中和し、イオン交換水を加えてゆっくり希釈し、次いで固形分が36%になるように減圧下でメチルイソブチルケトンを除去した。このようにして得られたエマルション2000gに、製造例5で得た顔料分散ペースト460.0gおよびイオン交換水2252gを添加し、樹脂固形分に対して固形分が20.0質量%の電着塗料を調製した。
Production Example 6 (Production of electrodeposition paint)
350 g (solid content) of the base resin obtained in Production Example 2 and 150 g (solid content) of the curing agent obtained in Production Example 3 were mixed, and ethylene glycol mono-2-ethylhexyl ether was 3% based on the solid content ( 15 g). Next, neutralize glacial acetic acid to a neutralization rate of 40.5%, add ion-exchanged water to dilute slowly, and then remove methyl isobutyl ketone under reduced pressure to a solid content of 36%. did. To the thus obtained 2000 g of the emulsion, 460.0 g of the pigment dispersion paste obtained in Production Example 5 and 2252 g of ion-exchanged water are added, and the electrodeposition paint having a solid content of 20.0% by mass with respect to the resin solid content. Was prepared.

希土類金属塩を水溶液の形態で上記で得られた電着塗料組成物に表2〜表6で示される濃度となるように直接添加し、以下の表2〜6に示す電着塗料を調製した。   A rare earth metal salt was directly added to the electrodeposition coating composition obtained above in the form of an aqueous solution so as to have the concentrations shown in Tables 2 to 6, and the electrodeposition coatings shown in Tables 2 to 6 below were prepared. .

(実施例1〜7および比較例1〜8)
製造例1記載の方法にて調製した表2〜6に示す各前処理剤水溶液に、陰極として表面未処理冷延鋼板(JIS G3141、SPCC−SD)をサーフクリーナーSC−53(日本ペイント社製)で脱脂、水洗したのち、同表に示す条件により電解処理した。その後、電解処理済の基材を純水にて充分に水洗し、次いで製造例6で調製した表2〜6に示す各電着塗料を同表の電着塗装条件で、電着塗装工程における電着塗膜の乾燥膜厚が20μmになるように電着塗装した後、170℃×20分で硬化し、塗膜を得た。電解膜の析出量については、電着塗装工程の後、未硬化の電着塗膜をアセトンにて溶解除去し、蛍光X線測定によって定量することにより求めた。ここでの蛍光X線測定の測定条件は、以下の条件で行った。
(Examples 1-7 and Comparative Examples 1-8)
Surfactor SC-53 (manufactured by Nippon Paint Co., Ltd.) was used as a cathode for each pretreatment agent aqueous solution shown in Tables 2 to 6 prepared by the method described in Production Example 1 as a cathode. After degreasing and washing with water, electrolytic treatment was performed under the conditions shown in the same table. Thereafter, the electrolytically treated base material was sufficiently washed with pure water, and then each of the electrodeposition paints shown in Tables 2 to 6 prepared in Production Example 6 was subjected to the electrodeposition coating process under the electrodeposition coating conditions in the same table. After the electrodeposition coating was performed so that the dry film thickness of the electrodeposition coating film was 20 μm, it was cured at 170 ° C. for 20 minutes to obtain a coating film. The amount of the electrolytic membrane deposited was determined by dissolving and removing the uncured electrodeposition coating film with acetone after the electrodeposition coating step and quantifying it by fluorescent X-ray measurement. The measurement conditions for the fluorescent X-ray measurement here were as follows.

蛍光X線測定条件
(株)Rigaku製 走査型蛍光X線分析装置にて各測定元素の標準液(和光純薬工業株製)を用いて未処理鋼板上に所定量の標準液を滴下、乾燥させた試料により検量線を作成し、これに基づいて分析および定量を行った。
Fluorescent X-ray Measurement Conditions A predetermined amount of standard solution is dropped on an untreated steel plate using a standard solution of each measurement element (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) using a scanning fluorescent X-ray analyzer manufactured by Rigaku Co., Ltd. and dried. A calibration curve was prepared from the prepared samples, and analysis and quantification were performed based on the calibration curve.

(比較例9)
表面未処理冷延鋼板(JIS G3141、SPCC−SD)をサーフダインSD−5000(日本ペイント社製)で処理したリン酸亜鉛処理鋼板を用いて、表6に示す電着塗料および電着塗装条件を用いて乾燥膜厚が20μmになるように電着塗装して電着塗膜を得た。
(Comparative Example 9)
Electrodeposition paints and electrodeposition coating conditions shown in Table 6 using zinc phosphate-treated steel sheets obtained by treating surface untreated cold-rolled steel sheets (JIS G3141, SPCC-SD) with Surfdyne SD-5000 (manufactured by Nippon Paint Co., Ltd.) Was used for electrodeposition coating to obtain a dry film thickness of 20 μm to obtain an electrodeposition coating film.

得られた複層塗膜について、サイクル腐食試験(Cycle Corrosion Test(CCT))および塩温水浸漬試験(Salt Dip Test(SDT))による防錆性、電解剥離試験による密着性、ならびに塗膜外観を評価し、その結果を以下の表2〜6に示す。各試験方法は以下の通りである。   About the obtained multilayer coating film, the corrosion resistance by the cycle corrosion test (Cycle Corrosion Test (CCT)) and the salt warm water immersion test (Salt Dip Test (SDT)), the adhesion by the electrolytic peeling test, and the coating film appearance The results are shown in Tables 2-6 below. Each test method is as follows.

(試験方法)
(1)防錆性評価:
サイクル腐食試験(Cycle Corrosion Test(CCT))
硬化後の電着塗装板の塗膜に、基材に達するようにナイフでクロスカット傷を入れ、JASO M609−91「自動車用材料腐食試験方法」を100サイクル行なった。その後、クロスカット部からの錆やフクレ発生を観察し、実際の腐食環境に即した防錆性を評価した。評価基準は以下の通りである。
評価基準
◎:錆またはフクレの最大幅がカット部より4mm未満(両側)
○:錆またはフクレの最大幅がカット部より4mm以上6mm未満(両側)
△:錆またはフクレの最大幅がカット部より6mm以上9mm未満(両側)、かつ、平面部にブリスターが発生する場合がある
×:錆またはフクレの最大幅がカット部より9mm以上(両側)、あるいは、全面にブリスターが発生する
(Test method)
(1) Rust prevention evaluation:
Cycle Corrosion Test (CCT)
Cross-cut scratches were made with a knife so as to reach the substrate in the coating film of the electrodeposition coating plate after curing, and JASO M609-91 “Automobile Material Corrosion Test Method” was performed 100 cycles. Thereafter, the occurrence of rust and blistering from the crosscut portion was observed, and the rust prevention property in accordance with the actual corrosive environment was evaluated. The evaluation criteria are as follows.
Evaluation criteria
A: Maximum width of rust or swelling is less than 4 mm from the cut part (both sides)
○: The maximum width of rust or swelling is 4 mm or more and less than 6 mm from the cut part (both sides)
Δ: The maximum width of rust or blister is 6 mm or more and less than 9 mm (both sides) from the cut part, and blisters may occur on the flat part.
X: The maximum width of rust or blisters is 9 mm or more (both sides) from the cut part, or blisters are generated on the entire surface.

塩温水浸漬試験(Salt Dip Test(SDT))
硬化後の電着塗装板を5%食塩水中に50℃で900時間浸漬した後、電着塗装板全面に対してテープ剥離を行い、剥離面積率を求めた。
評価基準
◎:剥離面積率10%以下
○:剥離面積率30%以下
△:剥離面積率50%以下
×:剥離面積率50%以上
Salt warm water immersion test (Salt Dip Test (SDT))
The cured electrodeposition coated plate was immersed in 5% saline at 50 ° C. for 900 hours, and then the tape was peeled from the entire surface of the electrodeposited coated plate to determine the peeled area ratio.
Evaluation criteria
A: Peel area ratio 10% or less
○: peeling area ratio 30% or less
Δ: peeling area ratio 50% or less
X: Peel area ratio 50% or more

(2)密着性評価:電解剥離(カソード剥離)試験
硬化後の電着塗装板に対してカットを行い、0.1mAの電流値にて72時間電解後、テープ剥離を行い、その両側の剥離幅にて密着性を評価した。評価基準は以下の通りである。
評価基準
◎:剥離幅3mm以下
○:剥離幅3mm〜6mm
△:剥離幅6mm〜10mm
×:剥離幅10mm以上
(2) Adhesion Evaluation: Electrolytic Peeling (Cathode Peeling) Test Cut the cured electrodeposition coated plate, electrolyze at a current value of 0.1 mA for 72 hours, and then peel off the tape and peel off both sides. The adhesion was evaluated by the width. The evaluation criteria are as follows.
Evaluation criteria
A: Peel width 3 mm or less
○: peeling width 3 mm to 6 mm
Δ: peeling width 6 mm to 10 mm
X: Peeling width 10 mm or more

(3)塗膜外観
目視にて塗膜外観における異常の有無を判断した。評価基準は以下の通りとした。
評価基準
○:問題なし
×:肌荒れ等の外観不良あり
(3) Coating film appearance The presence or absence of an abnormality in the coating film appearance was visually determined. The evaluation criteria were as follows.
Evaluation criteria ○: No problem ×: Appearance defects such as rough skin

(試験結果)

Figure 2010215955
(Test results)
Figure 2010215955

Figure 2010215955
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Figure 2010215955
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Figure 2010215955
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Figure 2010215955
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*金属の全析出量ならびに亜鉛含有率および希土類金属(A)含有率は、工程(b)の後、未硬化の電着塗膜を水洗後にアセトンで除去した後に残存する電解膜の質量(mg/m)、ならびにその中に含まれる亜鉛および希土類金属(A)の質量%をそれぞれ意味する。 * The total amount of deposited metal, the zinc content, and the rare earth metal (A) content are the mass (mg) of the electrolyte membrane remaining after removing the uncured electrodeposition coating film with acetone after washing with water after step (b). / m 2), as well as means each weight percent of zinc and rare earth metal (a) included therein.

上記の結果から明らかなように、本発明の複層塗膜形成方法による複層塗膜(実施例1〜7)の防錆性、密着性および塗膜外観などの性能は、リン酸亜鉛処理鋼板上に形成された電着塗膜(比較例9)と同等もしくはそれ以上であった。特に、本発明では、実際の腐食環境に即した防錆性、すなわち優れたCCT試験結果を得ることができた。   As is clear from the above results, the performance of the multilayer coating film (Examples 1 to 7) by the multilayer coating film forming method of the present invention such as rust prevention, adhesion, and coating film appearance is treated with zinc phosphate. It was equal to or more than the electrodeposition coating film (Comparative Example 9) formed on the steel plate. In particular, according to the present invention, it was possible to obtain rust prevention properties in accordance with the actual corrosive environment, that is, excellent CCT test results.

また、比較例1〜8の複層塗膜は、本願発明(実施例1〜7)の複層塗膜と比較すると、防錆性および密着性のいずれかが明らかに低く、しかも、従来のリン酸亜鉛処理鋼板上に形成された電着塗膜(比較例9)にその防錆性は遠く及ばなかった。   In addition, the multilayer coating films of Comparative Examples 1 to 8 are clearly low in rust prevention and adhesion as compared with the multilayer coating films of the present invention (Examples 1 to 7). The rust preventive property did not reach far to the electrodeposition coating film (Comparative Example 9) formed on the zinc phosphate-treated steel sheet.

比較例1では、工程(b)後における金属の全析出量が本発明の規定値よりも低く、亜鉛含有率が本発明の規定値よりも高く、希土類金属(A)の含有率が本発明の規定値よりも低くなるので、防錆性(CCTおよびSDTの両方)が著しく低下する。   In Comparative Example 1, the total precipitation amount of the metal after the step (b) is lower than the specified value of the present invention, the zinc content is higher than the specified value of the present invention, and the rare earth metal (A) content is the present invention. Therefore, the rust prevention property (both CCT and SDT) is remarkably lowered.

比較例2では、亜鉛含有率が本発明の規定値よりも低く、希土類金属(A)の含有率が本発明の規定値よりも高くなるので、防錆性(CCTおよびSDTの両方)が著しく低下する。   In Comparative Example 2, since the zinc content is lower than the specified value of the present invention and the rare earth metal (A) content is higher than the specified value of the present invention, the antirust property (both CCT and SDT) is remarkably high. descend.

比較例3では、工程(b)後の電解膜における亜鉛含有率が本発明の規定値よりも高くなり、希土類金属(A)の含有率が本発明の規定値よりも低くなるので、防錆性(CCTおよびSDTの両方、特にCCT)ならびに密着性が著しく低下する。   In Comparative Example 3, the zinc content in the electrolytic membrane after step (b) is higher than the specified value of the present invention, and the rare earth metal (A) content is lower than the specified value of the present invention. Sexuality (both CCT and SDT, especially CCT) and adhesion are significantly reduced.

比較例4では、工程(a)で用いた前処理剤水溶液が、亜鉛よりも沈殿pHの高い希土類金属(C)の塩を全く含まないものであり、Yb−Znの2金属成分系の電解膜が得られた。Yb−Znの2金属成分系では、SDTによる防錆性、密着性および塗膜外観はある程度良好であったが、CCTによる防錆性、すなわち実際の腐食環境に即した防錆性は著しく低いものであった。   In Comparative Example 4, the aqueous solution of the pretreatment agent used in step (a) does not contain any salt of rare earth metal (C) having a precipitation pH higher than that of zinc, and Yb—Zn two-metal component electrolysis. A membrane was obtained. In the Yb—Zn two-metal component system, rust prevention, adhesion and coating appearance by SDT were good to some extent, but rust prevention by CCT, that is, rust prevention in accordance with the actual corrosive environment is extremely low. It was a thing.

比較例5では、工程(a)で用いた前処理剤水溶液は、酢酸亜鉛および硝酸ランタンを配合したものであるが、亜鉛よりも沈殿pHの低い希土類金属(A)を含まないものであった。その結果、防錆性(CCTおよびSDTの両方)ならびに密着性が著しく低下した。   In Comparative Example 5, the aqueous solution of the pretreatment agent used in step (a) was a mixture of zinc acetate and lanthanum nitrate, but did not contain a rare earth metal (A) having a lower precipitation pH than zinc. . As a result, rust prevention (both CCT and SDT) and adhesion were significantly reduced.

比較例6では、工程(a)で用いた前処理剤水溶液は、酢酸亜鉛および硝酸セリウムを配合したものであるが、比較例5と同様に、亜鉛よりも沈殿pHの低い希土類金属(A)を含まないものであった。その結果、防錆性(CCTおよびSDTの両方)ならびに密着性が著しく低下した。   In Comparative Example 6, the aqueous solution of the pretreatment agent used in step (a) is a mixture of zinc acetate and cerium nitrate. Like Comparative Example 5, the rare earth metal (A) having a lower precipitation pH than zinc. Was not included. As a result, rust prevention (both CCT and SDT) and adhesion were significantly reduced.

比較例7では、工程(a)で用いた前処理剤水溶液は、硝酸イッテルビウム(Yb)のみを含むものであり、亜鉛塩、および亜鉛よりも沈殿pHの高い希土類金属(C)の塩を含まないものであった。その結果、工程(b)後における金属の全析出量が著しく低下し、また、亜鉛を含まないことから、防錆性(特にSDT)が著しく低下した。   In Comparative Example 7, the aqueous solution of the pretreatment agent used in step (a) contains only ytterbium nitrate (Yb) and contains a zinc salt and a salt of rare earth metal (C) having a higher precipitation pH than zinc. It was not. As a result, the total amount of metal deposited after the step (b) was remarkably reduced, and since zinc was not contained, the rust prevention property (particularly SDT) was remarkably reduced.

比較例8では、工程(a)で用いた前処理剤水溶液は、硝酸亜鉛のみを含むものであり、亜鉛よりも沈殿pHの低い希土類金属(A)の塩、および亜鉛よりも沈殿pHの高い希土類金属(C)の塩をともに含まないものであった。その結果、防錆性(特にCCT)が著しく低下した。   In Comparative Example 8, the aqueous solution of the pretreatment agent used in step (a) contains only zinc nitrate, a salt of rare earth metal (A) having a lower precipitation pH than zinc, and a higher precipitation pH than zinc. It did not contain any salt of rare earth metal (C). As a result, the rust prevention property (particularly CCT) was significantly reduced.

本発明の3金属成分系の電解膜および電着塗膜を有する複層塗膜によって、優れた防錆性、特に腐食環境に即した防錆性を提供することができた。   The multi-layer coating film having the three metal component-based electrolytic film and the electrodeposition coating film of the present invention was able to provide excellent rust prevention properties, particularly rust prevention properties suitable for corrosive environments.

本発明では、このような電解膜を形成することによって、リン酸亜鉛処理工程などの従来の煩雑かつ高コストの防錆化成処理工程を省略することができ、なおかつ、従来の防錆化成処理工程と同等もしくはそれ以上の優れた防錆性および密着性を提供することができる。さらに、本発明の複層塗膜の形成方法では、上述の電解膜を未処理の金属基材上に形成することによって、その上に形成される電着塗膜との密着性も向上し、その結果、優れた塗膜外観を提供することもできる。また、本発明は、防錆化成処理工程の省略によるスラッジの低減や処理時間の短縮化によって、経済性および環境保全性に優れた複層塗膜形成方法および複層塗膜を提供することができる。さらに、本発明の複層塗膜形成方法に含まれる工程(a)は未処理の金属基材に優れた密着性を提供することができるので、本発明は電着塗装に適した下地防錆処理工程を簡便に提供することができ、特に自動車車体の塗装おいて非常に有益である。   In the present invention, by forming such an electrolytic membrane, the conventional complicated and high-cost rust prevention chemical conversion treatment step such as a zinc phosphate treatment step can be omitted, and the conventional rust prevention chemical conversion treatment step. It is possible to provide excellent rust prevention and adhesion equivalent to or higher than the above. Furthermore, in the method for forming a multilayer coating film of the present invention, by forming the above-mentioned electrolytic film on an untreated metal substrate, the adhesion with the electrodeposition coating film formed thereon is also improved, As a result, an excellent coating film appearance can be provided. In addition, the present invention provides a multilayer coating film forming method and a multilayer coating film excellent in economic efficiency and environmental conservation by reducing sludge and shortening the processing time by omitting the rust prevention chemical conversion treatment step. it can. Furthermore, since the step (a) included in the method for forming a multilayer coating film of the present invention can provide excellent adhesion to an untreated metal base material, the present invention is a base rust preventive suitable for electrodeposition coating. The treatment process can be provided simply, and it is very useful especially in the painting of automobile bodies.

Claims (4)

(a)亜鉛より沈殿pHの低い希土類金属(A)の硝酸塩と、亜鉛(B)の塩と、亜鉛より沈殿pHの高い希土類金属(C)の硝酸塩とを含むことを特徴とする水溶液に未処理の金属基材を浸漬し、陰極電解により、該金属基材上に、希土類金属(A)、亜鉛(B)および希土類金属(C)を含む電解膜を形成する工程、および
(b)工程(a)で電解膜が形成された金属基材を電着塗料に浸漬し、電着塗装を行う
ことにより電着塗膜を形成する工程
を包含する複層塗膜形成方法であって、
工程(b)の後における電解膜の質量が30〜200mg/mであり、該電解膜は、希土類金属(A)、亜鉛(B)および希土類金属(C)の合計100質量部に対して、希土類金属(A)を20〜65質量部、亜鉛(B)を20〜60質量部、希土類金属(C)を15〜50質量部含む、
複層塗膜形成方法。
(A) a rare earth metal (A) nitrate having a lower precipitation pH than zinc; a salt of zinc (B); and a rare earth metal (C) nitrate having a higher precipitation pH than zinc; A step of immersing the treated metal substrate and forming an electrolytic film containing rare earth metal (A), zinc (B) and rare earth metal (C) on the metal substrate by cathodic electrolysis, and (b) step A method for forming a multilayer coating film comprising a step of forming an electrodeposition coating film by immersing the metal substrate on which the electrolytic film is formed in (a) in an electrodeposition coating and performing electrodeposition coating,
The mass of the electrolytic membrane after step (b) is 30 to 200 mg / m 2 , and the electrolytic membrane is based on a total of 100 parts by mass of the rare earth metal (A), zinc (B), and rare earth metal (C). 20 to 65 parts by mass of rare earth metal (A), 20 to 60 parts by mass of zinc (B), 15 to 50 parts by mass of rare earth metal (C),
A method for forming a multilayer coating film.
前記電着塗料が、さらに、希土類金属(D)の塩を含有する、請求項1記載の複層塗膜形成方法。   The method for forming a multilayer coating film according to claim 1, wherein the electrodeposition paint further contains a salt of a rare earth metal (D). 前記希土類金属(A)が、イットリウム(Y)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)、ルテチウム(Lu)およびそれらの混合物から成る群から選択され、
前記希土類金属(C)が、ランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)およびそれらの混合物から成る群から選択される、
請求項1記載の複層塗膜形成方法。
The rare earth metal (A) is selected from the group consisting of yttrium (Y), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium (Yb), lutetium (Lu) and mixtures thereof. Selected
The rare earth metal (C) is selected from the group consisting of lanthanum (La), cerium (Ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), samarium (Sm), and mixtures thereof.
The method for forming a multilayer coating film according to claim 1.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の複層塗膜形成方法により得られる金属基材上に形成される電解膜および電着塗膜から成る複層塗膜。   The multilayer coating film which consists of an electrolytic membrane and an electrodeposition coating film formed on the metal base material obtained by the multilayer coating-film formation method of any one of Claims 1-3.
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