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JP2020007617A - Chromium free metal surface treatment agent, metal surface treatment method and metal base material - Google Patents

Chromium free metal surface treatment agent, metal surface treatment method and metal base material Download PDF

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JP2020007617A JP2018130686A JP2018130686A JP2020007617A JP 2020007617 A JP2020007617 A JP 2020007617A JP 2018130686 A JP2018130686 A JP 2018130686A JP 2018130686 A JP2018130686 A JP 2018130686A JP 2020007617 A JP2020007617 A JP 2020007617A
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Abstract

To provide: a chromium free metal surface treatment agent, capable of forming a coating excellent in corrosion resistance, adhesion and chemical resistance to a metal base material; a metal surface treatment method using the chromium free metal surface treatment agent; and a metal substrate subjected to surface treatment.SOLUTION: The chromium free metal surface treatment agent includes at least one kind of resin selected from (A) multi-silyl functional silane, (B) an amino group containing silane coupling agent, (C) inorganic compound particles, and (D) an aqueous cation urethane resin and aqueous cation acrylic resin. A mass ratio (resin solid content/silicon) of silicon in the (A) component and the (B) component to a resin solid content in the (D) component is 1-5.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、クロムフリー金属表面処理剤、金属表面処理方法、及び金属基材に関する。   The present invention relates to a chromium-free metal surface treatment agent, a metal surface treatment method, and a metal substrate.

従来、金属基材に耐食性を付与するための表面処理剤としては、クロメート処理剤、リン酸クロメート処理剤等のクロム系金属表面処理剤が知られており、現在でも広く使用されている。しかし、近年の環境規制の動向からすると、クロムの有する毒性、特に発ガン性のために将来的に使用が制限される可能性がある。   Conventionally, as a surface treatment agent for imparting corrosion resistance to a metal substrate, a chromium-based metal surface treatment agent such as a chromate treatment agent or a phosphoric acid chromate treatment agent has been known and is still widely used at present. However, in view of recent trends in environmental regulations, there is a possibility that chromium's toxicity, particularly carcinogenicity, will limit its use in the future.

そこで、クロム系金属表面処理剤と同等の耐食性を示すクロムフリー金属表面処理剤が種々開発されている。   Therefore, various chromium-free metal surface treatment agents exhibiting the same corrosion resistance as chromium-based metal surface treatment agents have been developed.

例えば、特許文献1には、プレコート鋼板(PCM)用のクロムフリー金属表面処理剤として、金属表面処理剤1リットル中に、(a)シランカップリング剤及びその加水分解縮合物を0.01〜100g/L、(b)水分散性シリカ(固形分)を0.05〜100g/L、(c)ジルコニウム化合物をジルコニウムイオンとして0.01〜50g/L及び/又はチタニウム化合物をチタニウムイオンとして0.01〜50g/L含むものが開示されている。   For example, Patent Literature 1 discloses that as a chromium-free metal surface treatment agent for a precoated steel sheet (PCM), (a) a silane coupling agent and a hydrolysis condensate thereof are used in an amount of 0.01 to 1 liter per metal surface treatment agent. 100 g / L, (b) 0.05 to 100 g / L of water-dispersible silica (solid content), (c) 0.01 to 50 g / L of zirconium compound as zirconium ion and / or 0 to 0 of titanium compound as titanium ion. One containing 0.11 to 50 g / L is disclosed.

特許第4393660号公報Japanese Patent No. 4393660

ところで、クロムフリー金属表面処理剤を用いて金属基材に皮膜を形成する場合、形成される皮膜には、耐食性に加えて、金属基材や上塗り塗装への密着性、耐薬品性等が要求される。特にプレコート鋼板(PCM)を製造する場合には、金属基材の成型加工前に表面処理を施すことになるため、加工部においても耐食性及び密着性を示すことが求められる。   By the way, when a film is formed on a metal substrate using a chromium-free metal surface treatment agent, the formed film is required to have, in addition to corrosion resistance, adhesion to a metal substrate and a top coat, chemical resistance, and the like. Is done. In particular, when manufacturing a pre-coated steel sheet (PCM), a surface treatment is performed before the metal base material is formed. Therefore, the processed part is required to exhibit corrosion resistance and adhesion.

しかし、従来のクロムフリー金属表面処理剤は、形成される皮膜の耐食性、密着性、及び耐薬品性が十分とはいえず、改善の余地があった。   However, the conventional chromium-free metal surface treatment agent does not have sufficient corrosion resistance, adhesion, and chemical resistance of the formed film, and has room for improvement.

本発明は、以上の状況に鑑みてなされたものであり、金属基材に対して、耐食性、密着性、及び耐薬品性に優れた皮膜を形成可能なクロムフリー金属表面処理剤を提供することを目的とする。また、本発明は、そのクロムフリー金属表面処理剤を用いた金属表面処理方法、及び表面処理が施された金属基板を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a chromium-free metal surface treatment agent capable of forming a film having excellent corrosion resistance, adhesion, and chemical resistance on a metal substrate. With the goal. Another object of the present invention is to provide a metal surface treatment method using the chromium-free metal surface treatment agent, and a metal substrate that has been subjected to a surface treatment.

本発明は、次の(A)成分、(B)成分、(C)成分、及び(D)成分;
(A)多シリル官能シラン
(B)アミノ基含有シランカップリング剤
(C)無機化合物粒子
(D)水系カチオンウレタン樹脂及び水系カチオンアクリル樹脂から選択される少なくとも1種の樹脂
を含有し、前記(A)成分及び前記(B)成分における珪素と、前記(D)成分における樹脂固形分との質量比(樹脂固形分/珪素)が1〜5の範囲であるクロムフリー金属表面処理剤に関する。
The present invention provides the following components (A), (B), (C) and (D);
(A) polysilyl functional silane (B) amino group-containing silane coupling agent (C) inorganic compound particles (D) at least one resin selected from aqueous cationic urethane resin and aqueous cationic acrylic resin, The present invention relates to a chromium-free metal surface treating agent having a mass ratio (resin solids / silicon) of silicon in the components (A) and (B) to resin solids in the component (D) in the range of 1 to 5.

前記(A)成分と前記(B)成分との質量比((A)成分/(B)成分)は、0.2〜8.7の範囲であることが好ましい。   The mass ratio of the component (A) to the component (B) (the component (A) / the component (B)) is preferably in the range of 0.2 to 8.7.

前記(A)成分は、1,2−ビス(トリエトキシシリル)−エタンであることが好ましい。   The component (A) is preferably 1,2-bis (triethoxysilyl) -ethane.

前記(B)成分は、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、及びN−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシランからなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。   The component (B) includes 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, and N-2- (aminoethyl)- It is preferably at least one selected from the group consisting of 3-aminopropylmethyldimethoxysilane.

前記(C)成分は、ジルコニウム化合物粒子及びチタン化合物粒子から選択される少なくとも1種であることが好ましい。
また、前記(C)成分の平均粒径は、1μm以下であることが好ましい。
The component (C) is preferably at least one selected from zirconium compound particles and titanium compound particles.
The average particle diameter of the component (C) is preferably 1 μm or less.

また、本発明は、前記クロムフリー金属表面処理剤を金属基材の表面に付与する工程と、前記金属基材に付与されたクロムフリー金属表面処理剤を乾燥して皮膜を形成する工程と、を含む金属表面処理方法に関する。   Further, the present invention provides a step of applying the chromium-free metal surface treatment agent to the surface of a metal substrate, and a step of drying the chromium-free metal surface treatment agent applied to the metal substrate to form a film, And a metal surface treatment method comprising:

また、本発明は、前記クロムフリー金属表面処理剤の皮膜を有する金属基材に関する。   The present invention also relates to a metal substrate having a film of the chromium-free metal surface treatment agent.

本発明によれば、金属基材に対して、耐食性、密着性、及び耐薬品性に優れた皮膜を形成可能なクロムフリー金属表面処理剤を提供することができる。また、本発明によれば、そのクロムフリー金属表面処理剤を用いた金属表面処理方法、及び表面処理が施された金属基板を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the chromium-free metal surface treatment agent which can form the film excellent in corrosion resistance, adhesiveness, and chemical resistance with respect to a metal base material can be provided. Further, according to the present invention, it is possible to provide a metal surface treatment method using the chromium-free metal surface treatment agent and a metal substrate subjected to the surface treatment.

以下、本実施形態に係るクロムフリー金属表面処理剤、金属表面処理方法、及び金属基材について詳細に説明する。   Hereinafter, the chromium-free metal surface treatment agent, the metal surface treatment method, and the metal substrate according to the present embodiment will be described in detail.

<クロムフリー金属表面処理剤>
本実施形態に係るクロムフリー金属表面処理剤は、次の(A)成分、(B)成分、(C)成分、及び(D)成分;
(A)多シリル官能シラン
(B)アミノ基含有シランカップリング剤
(C)無機化合物粒子
(D)水系カチオンウレタン樹脂及び水系カチオンアクリル樹脂から選択される少なくとも1種の樹脂
を含有し、(A)成分及び(B)成分における珪素と、(D)成分における樹脂固形分との質量比(樹脂固形分/珪素)が1〜5の範囲である。
<Chromium-free metal surface treatment agent>
The chromium-free metal surface treatment agent according to the present embodiment includes the following components (A), (B), (C), and (D);
(A) polysilyl functional silane (B) amino group-containing silane coupling agent (C) inorganic compound particles (D) containing at least one resin selected from aqueous cationic urethane resins and aqueous cationic acrylic resins; The mass ratio (solid resin / silicon) of silicon in component (B) to the solid resin in component (D) is in the range of 1 to 5.

本実施形態に係るクロムフリー金属表面処理剤によれば、金属基材に対して、耐食性、密着性、及び耐薬品性に優れた皮膜を形成することができる。特に、本実施形態に係るクロムフリー金属表面処理剤を用いて形成された皮膜は、加工部においても良好な耐食性及び密着性を示す。このため、本実施形態に係るクロムフリー金属表面処理剤は、例えば、プレコート鋼板(PCM)を製造する際の塗装下地として好適である。   According to the chromium-free metal surface treatment agent according to the present embodiment, a film having excellent corrosion resistance, adhesion, and chemical resistance can be formed on a metal substrate. In particular, the film formed using the chromium-free metal surface treatment agent according to the present embodiment exhibits good corrosion resistance and adhesion even in the processed part. For this reason, the chromium-free metal surface treatment agent according to the present embodiment is suitable, for example, as a coating base when manufacturing a pre-coated steel sheet (PCM).

[(A)多シリル官能シラン]
(A)成分である多シリル官能シランとしては、例えば、加水分解してシラノール基を生成可能な複数のシリル基を有する化合物が挙げられる。好ましい多シリル官能シランとしては、例えば、下記式(I)で表される化合物が挙げられる。
[(A) Polysilyl-functional silane]
Examples of the polysilyl-functional silane as the component (A) include a compound having a plurality of silyl groups capable of generating a silanol group by hydrolysis. Preferred polysilyl-functional silanes include, for example, compounds represented by the following formula (I).

Figure 2020007617
Figure 2020007617

上記式(I)中、R、R、R、及びRは、それぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜30の1価の有機基を示す。1価の有機基としては、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基等の炭化水素基;水酸基、エポキシ基、アミノ基等の官能基を有する炭化水素基;などが挙げられ、メチル基、エチル基等の炭素数1〜4のアルキル基が好ましい。 In the formula (I), R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 each independently represent a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 30 carbon atoms. Examples of the monovalent organic group include a hydrocarbon group such as an alkyl group, an alkenyl group, a cycloalkyl group, and an aryl group; a hydrocarbon group having a functional group such as a hydroxyl group, an epoxy group, and an amino group; and a methyl group. And an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms such as an ethyl group.

上記式(I)中、Yは、2価の有機基又はアミンを示す。2価の有機基としては、アルキレン基、アルキレンオキシ基、アルキレンチオ基、あるいはこれらの基を部分構造として含む基が挙げられ、アルキレン基が好ましい。2価の有機基の炭素数は、2〜30であることが好ましく、2〜12であることがより好ましい。   In the above formula (I), Y represents a divalent organic group or an amine. Examples of the divalent organic group include an alkylene group, an alkyleneoxy group, an alkylenethio group, and a group containing these groups as a partial structure, and an alkylene group is preferable. The bivalent organic group preferably has 2 to 30 carbon atoms, and more preferably 2 to 12 carbon atoms.

上記式(I)中、X及びXは、それぞれ独立に加水分解性基を示す。加水分解性基としては、炭素数1〜4のアルコキシ基が挙げられ、メトキシ基又はエトキシ基が好ましい。 In the above formula (I), X 1 and X 2 each independently represent a hydrolyzable group. Examples of the hydrolyzable group include an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, and a methoxy group or an ethoxy group is preferable.

上記式(I)中、a及びbは、それぞれ独立に0〜2の整数を示し、0≦a+b≦2である。また、c及びdは、それぞれ独立に0〜2の整数を示し、0≦c+d≦2である。a+b及びc+dは、いずれも0又は1が好ましい。   In the above formula (I), a and b each independently represent an integer of 0 to 2, and 0 ≦ a + b ≦ 2. Further, c and d each independently represent an integer of 0 to 2, and 0 ≦ c + d ≦ 2. Each of a + b and c + d is preferably 0 or 1.

上記式(I)で表される多シリル官能シランの具体例としては、ビス(トリメトキシシリル)メタン、1,2−ビス(トリメトキシシリル)エタン、1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン、1,6−ビス(トリメトキシシリル)ヘキサン、1,6−ビス(トリエトキシシリル)ヘキサン、1,8−ビス(トリメトキシシリル)オクタン、1,8−ビス(トリエトキシシリル)オクタン、1,9−ビス(トリメトキシシリル)ノナン、1,9−ビス(トリエトキシシリル)ノナン、ビス(トリメトキシシリル)アミン、ビス(トリエトキシシリル)アミン、ビス(トリメトキシシリルメチル)アミン、ビス(トリエトキシシリルメチル)アミン、ビス(トリメトキシシリルプロピル)アミン、ビス(トリエトキシシリルプロピル)アミン等が挙げられる。これらの中でも、取り扱い上の安全性、得られる皮膜の耐食性及び密着性の観点から、1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタンが好ましい。   Specific examples of the polysilyl-functional silane represented by the above formula (I) include bis (trimethoxysilyl) methane, 1,2-bis (trimethoxysilyl) ethane, and 1,2-bis (triethoxysilyl) ethane 1,6-bis (trimethoxysilyl) hexane, 1,6-bis (triethoxysilyl) hexane, 1,8-bis (trimethoxysilyl) octane, 1,8-bis (triethoxysilyl) octane, , 9-bis (trimethoxysilyl) nonane, 1,9-bis (triethoxysilyl) nonane, bis (trimethoxysilyl) amine, bis (triethoxysilyl) amine, bis (trimethoxysilylmethyl) amine, bis ( Triethoxysilylmethyl) amine, bis (trimethoxysilylpropyl) amine, bis (triethoxysilylpropyl) amine And the like. Among these, 1,2-bis (triethoxysilyl) ethane is preferable from the viewpoint of safety in handling, corrosion resistance and adhesion of the obtained film.

これらの多シリル官能シランは、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。また、多シリル官能シランは、部分的に加水分解縮合していてもよい。   One of these polysilyl functional silanes may be used alone, or two or more thereof may be used in combination. Further, the polysilyl-functional silane may be partially hydrolyzed and condensed.

(A)成分の含有率は特に制限されないが、本実施形態に係るクロムフリー金属表面処理剤の総量中、0.4〜2.4質量%であることが好ましく、0.6〜1.7質量%であることがより好ましい。(A)成分の含有率を0.4質量%以上とすることにより、得られる皮膜の耐食性、金属基材への密着性、及び耐薬品性がより向上する傾向にある。一方、(A)成分の含有率を2.4質量%以下とすることにより、得られる皮膜の金属基材への密着性が向上する傾向にある。   The content of the component (A) is not particularly limited, but is preferably 0.4 to 2.4% by mass in the total amount of the chromium-free metal surface treatment agent according to the present embodiment, and 0.6 to 1.7%. More preferably, it is mass%. When the content of the component (A) is 0.4% by mass or more, the corrosion resistance, adhesion to a metal substrate, and chemical resistance of the obtained film tend to be further improved. On the other hand, when the content of the component (A) is set to 2.4% by mass or less, the adhesion of the obtained film to the metal substrate tends to be improved.

[(B)アミノ基含有シランカップリング剤]
(B)成分であるアミノ基含有シランカップリング剤としては、アミノ基を有する従来公知のシランカップリング剤を特に制限なく使用することができる。アミノ基含有シランカップリング剤の具体例としては、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−トリエトキシシリル−N−(1,3−ジメチル−ブチリデン)プロピルアミン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。これらの中でも、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、及びN−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシランが好ましい。
[(B) Amino group-containing silane coupling agent]
As the amino group-containing silane coupling agent as the component (B), a conventionally known silane coupling agent having an amino group can be used without particular limitation. Specific examples of the amino group-containing silane coupling agent include 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, N-2- (Aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, 3-aminopropylmethyldimethoxysilane, 3-aminopropylmethyldiethoxysilane, N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, N-phenyl-3-aminopropyl Examples include triethoxysilane, 3-triethoxysilyl-N- (1,3-dimethyl-butylidene) propylamine, N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, and the like. Among these, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, and N-2- (aminoethyl) -3-amino Propylmethyldimethoxysilane is preferred.

これらのアミノ基含有シランカップリング剤は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。また、アミノ基含有シランカップリング剤は、部分的に加水分解縮合していてもよい。   One of these amino group-containing silane coupling agents may be used alone, or two or more thereof may be used in combination. Further, the amino group-containing silane coupling agent may be partially hydrolyzed and condensed.

(B)成分の含有率は特に制限されないが、(A)成分と(B)成分との質量比((A)成分/(B)成分)が0.2〜8.7の範囲であることが好ましく、0.5〜3.0の範囲であることがより好ましい。質量比((A)成分/(B)成分)を0.2以上とすることにより、得られる皮膜の耐食性、金属基材への密着性、及び耐薬品性がより向上する傾向にある。一方、質量比((A)成分/(B)成分)を8.7以下とすることにより、得られる皮膜の上塗り塗装への密着性がより向上する傾向にある。   The content of the component (B) is not particularly limited, but the mass ratio of the component (A) to the component (B) (the component (A) / the component (B)) is in the range of 0.2 to 8.7. Is preferable, and it is more preferable that it is in the range of 0.5 to 3.0. By setting the mass ratio ((A) component / (B) component) to 0.2 or more, the corrosion resistance, adhesion to a metal substrate, and chemical resistance of the obtained film tend to be further improved. On the other hand, when the mass ratio (component (A) / component (B)) is 8.7 or less, the adhesion of the resulting film to the overcoat tends to be further improved.

[(C)無機化合物粒子]
(C)成分である無機化合物粒子としては、ジルコニウム化合物粒子、チタン化合物粒子等が挙げられる。粒子状の無機化合物を含有することにより、粒子状ではない無機化合物を含有する場合に比べて、得られる皮膜の耐食性及び耐薬品性が向上する傾向にある。
[(C) inorganic compound particles]
Examples of the inorganic compound particles as the component (C) include zirconium compound particles and titanium compound particles. By containing a particulate inorganic compound, the corrosion resistance and chemical resistance of the resulting film tend to be improved as compared with the case of containing a non-particulate inorganic compound.

ジルコニウム化合物としては、例えば、酸化ジルコニウムが挙げられる。チタン化合物としては、例えば、酸化チタンが挙げられる。これらの無機化合物粒子は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。   Examples of the zirconium compound include zirconium oxide. Examples of the titanium compound include titanium oxide. One type of these inorganic compound particles may be used alone, or two or more types may be used in combination.

無機化合物粒子の平均粒径(D50)は、1μm以下であることが好ましく、10〜300nmであることがより好ましい。   The average particle size (D50) of the inorganic compound particles is preferably 1 μm or less, more preferably 10 to 300 nm.

無機化合物粒子としては市販品を用いることもできる。ジルコニウム化合物粒子の市販品としては、「ZSL−20N」、「ZSL−10A」、「ZSL−10T」、「EP酸化ジルコニウム」、「UEP酸化ジルコニウム」、「UEP−100酸化ジルコニウム」(以上、第一稀元素化学工業株式会社製)等が挙げられる。また、チタン化合物粒子の市販品としては、「CSB」、「CSB−M」、「SSP−25」、「SSP−20」、「SSP−M」、「STA−100A」(以上、堺化学工業株式会社製);「DC−Ti」、「DCN−Ti」、「DCB−Ti」(以上、富士チタン工業株式会社製);等が挙げられる。   Commercially available products can also be used as the inorganic compound particles. Commercially available zirconium compound particles include “ZSL-20N”, “ZSL-10A”, “ZSL-10T”, “EP zirconium oxide”, “UEP zirconium oxide”, and “UEP-100 zirconium oxide” Manufactured by Ichizoku Kagaku Kogyo Co., Ltd.). Commercially available titanium compound particles include “CSB”, “CSB-M”, “SSP-25”, “SSP-20”, “SSP-M”, and “STA-100A” (all of which are Sakai Chemical Industries "DC-Ti", "DCN-Ti", "DCB-Ti" (above, manufactured by Fuji Titanium Industry Co., Ltd.);

(C)成分の含有率は特に制限されないが、本実施形態に係るクロムフリー金属表面処理剤の総固形分量に対して、9.0〜16.0質量%であることが好ましい。(C)成分の含有率を9.0質量%以上とすることにより、得られる皮膜の耐薬品性が向上する傾向にある。一方、(C)成分の含有率を16.0質量%以下とすることにより、得られる皮膜の耐食性、及び金属基材への密着性が向上する傾向にある。   The content of the component (C) is not particularly limited, but is preferably 9.0 to 16.0% by mass based on the total solid content of the chromium-free metal surface treatment agent according to the present embodiment. By setting the content of the component (C) to 9.0% by mass or more, the chemical resistance of the obtained film tends to be improved. On the other hand, when the content of the component (C) is 16.0% by mass or less, the corrosion resistance of the obtained film and the adhesion to the metal substrate tend to be improved.

[(D)水系カチオンウレタン樹脂及び水系カチオンアクリル樹脂から選択される少なくとも1種の樹脂]
(D)成分である水系カチオンウレタン樹脂及び水系カチオンアクリル樹脂は、分子構造中に、第1級〜第3級アミノ基、アンモニウム基、スルホニウム基、ホスホニウム基等の水性媒体中でカチオン化可能なカチオン性官能基を有する。カチオン性官能基の具体例としては、アミノ基、メチルアミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、トリメチルアンモニウム基、トリエチルアンモニウム基等が挙げられる。
[(D) at least one resin selected from aqueous cationic urethane resins and aqueous cationic acrylic resins]
The aqueous cationic urethane resin and the aqueous cationic acrylic resin as the component (D) can be cationized in an aqueous medium such as a primary to tertiary amino group, an ammonium group, a sulfonium group, and a phosphonium group in the molecular structure. It has a cationic functional group. Specific examples of the cationic functional group include an amino group, a methylamino group, an ethylamino group, a dimethylamino group, a diethylamino group, a trimethylammonium group, and a triethylammonium group.

水系カチオンウレタン樹脂及び水系カチオンアクリル樹脂は、水に微分散したエマルジョンの形態でクロムフリー金属表面処理剤中に添加されることが好ましい。   The aqueous cationic urethane resin and the aqueous cationic acrylic resin are preferably added to the chromium-free metal surface treatment agent in the form of an emulsion finely dispersed in water.

水系カチオンウレタン樹脂としては、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ひまし油ポリオール等のポリオールと、脂肪族、脂環式、又は芳香族ポリイソシアネートとを重合させて得られるウレタン樹脂において、ポリオールの一部として、第1級〜第3級アミノ基、アンモニウム基等のカチオン性官能基で置換されたポリオールを用いることによって得られるものが挙げられる。   As the aqueous cationic urethane resin, a polyether polyol, a polyester polyol, a polycarbonate polyol, a polycaprolactone polyol, a polyol such as castor oil polyol, and an aliphatic, alicyclic, or an urethane resin obtained by polymerizing an aromatic polyisocyanate. Examples of the polyol include those obtained by using a polyol substituted with a cationic functional group such as a primary to tertiary amino group and an ammonium group.

水系カチオンウレタン樹脂としては市販品を用いることもできる。水系カチオンウレタン樹脂の市販品としては、「F−2667D」、「スーパーフレックス650」(以上、第一工業製薬株式会社製);「テックコートWH−1515」(株式会社京絹化成製);等が挙げられる。   Commercial products can also be used as the aqueous cationic urethane resin. Commercially available water-based cationic urethane resins include “F-2667D”, “Superflex 650” (all manufactured by Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.); “Techcoat WH-1515” (manufactured by Keishin Kasei Co., Ltd.); Is mentioned.

水系カチオンアクリル樹脂としては、アミノ基含有(メタ)アクリレート、第4級アンモニウム基含有(メタ)アクリレート等のカチオン性官能基を有する(メタ)アクリレートと、その他の重合性不飽和モノマーとの共重合体が挙げられる。アミノ基含有(メタ)アクリレートとしては、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N−メチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N−メチルアミノプロピル(メタ)アクリレート等が挙げられる。第4級アンモニウム基含有(メタ)アクリレートとしては、(メタ)アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド等が挙げられる。   Examples of the water-based cationic acrylic resin include a copolymer of a (meth) acrylate having a cationic functional group such as an amino group-containing (meth) acrylate and a quaternary ammonium group-containing (meth) acrylate, and another polymerizable unsaturated monomer. Coalescence. Examples of the amino group-containing (meth) acrylate include N, N-dimethylaminoethyl (meth) acrylate, N, N-dimethylaminopropyl (meth) acrylate, N-methylaminoethyl (meth) acrylate, and N-methylaminopropyl ( (Meth) acrylate and the like. Examples of the quaternary ammonium group-containing (meth) acrylate include (meth) acryloyloxyethyltrimethylammonium chloride.

水系カチオンアクリル樹脂としては市販品を用いることもできる。水系カチオンアクリル樹脂の市販品としては、「UW−550CS」、「UW−600」(以上、大成ファインケミカル株式会社製);「ACE−6」(株式会社村山化学研究所製);等が挙げられる。   Commercial products can also be used as the aqueous cationic acrylic resin. Examples of commercially available water-based cationic acrylic resins include “UW-550CS” and “UW-600” (all manufactured by Taisei Fine Chemical Co., Ltd.); “ACE-6” (manufactured by Murayama Chemical Laboratory Co., Ltd.); .

水系カチオンウレタン樹脂及び水系カチオンアクリル樹脂の中でも、構造中に二重結合を有する水系カチオンウレタン樹脂が好ましい。分子構造中に二重結合を有する水系カチオンウレタン樹脂は疎水性が比較的高いため、得られる皮膜の耐食性、上塗り塗装との密着性等がより向上する傾向にある。
なお、構造中に二重結合を有する水系カチオンウレタン樹脂の市販品としては、「F−2667D」(第一工業製薬株式会社製)等が挙げられる。
Among the aqueous cationic urethane resin and the aqueous cationic acrylic resin, an aqueous cationic urethane resin having a double bond in the structure is preferable. Since the aqueous cationic urethane resin having a double bond in the molecular structure has relatively high hydrophobicity, the corrosion resistance of the resulting film, the adhesion to the top coat, and the like tend to be further improved.
In addition, as a commercial item of the water-based cationic urethane resin which has a double bond in a structure, "F-2667D" (made by Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) etc. is mentioned.

(D)成分は、(A)成分及び(B)成分における珪素と、(D)成分における樹脂固形分との質量比(樹脂固形分/珪素)が1〜5の範囲となる量で含有される。質量比(樹脂固形分/珪素)を1以上とすることにより、得られる皮膜の耐食性、密着性、及び耐薬品性(特に、耐アルカリ性)がより向上する傾向にある。一方、質量比(樹脂固形分/珪素)を5以下とすることにより、得られる皮膜の耐薬品性(特に、耐酸性)がより向上する傾向にある。   The component (D) is contained in an amount such that the mass ratio of the silicon in the components (A) and (B) to the resin solids in the component (D) (resin solids / silicon) is in the range of 1 to 5. You. By setting the mass ratio (resin solids / silicon) to 1 or more, the corrosion resistance, adhesion, and chemical resistance (particularly, alkali resistance) of the obtained film tend to be further improved. On the other hand, by setting the mass ratio (resin solids / silicon) to 5 or less, the chemical resistance (particularly, acid resistance) of the obtained film tends to be further improved.

本実施形態に係るクロムフリー金属表面処理剤は、水系カチオンウレタン樹脂及び水系カチオンアクリル樹脂以外の他の樹脂をさらに含有していてもよい。ただし、他の樹脂の含有率は、樹脂の総量に対して、20質量%以下であることが好ましく、10質量%以下であることがより好ましく、0質量%であることがさらに好ましい。   The chromium-free metal surface treatment agent according to the present embodiment may further contain a resin other than the aqueous cationic urethane resin and the aqueous cationic acrylic resin. However, the content of the other resin is preferably 20% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, and even more preferably 0% by mass, based on the total amount of the resin.

[その他の成分]
本実施形態に係るクロムフリー金属表面処理剤は、上述した各成分以外に、他の成分をさらに含有していてもよい。他の成分としては、樹脂の硬化を促進させる樹脂架橋剤、レベリング用途に用いられる表面調整剤、抑泡用途に用いられる消泡剤等が挙げられる。
[Other ingredients]
The chromium-free metal surface treatment agent according to the present embodiment may further contain other components in addition to the above components. Other components include a resin crosslinking agent for accelerating the curing of the resin, a surface conditioner used for leveling, and an antifoaming agent used for foam control.

[クロムフリー金属表面処理剤のpH]
本実施形態に係るクロムフリー金属表面処理剤は、pHが7以下であることが好ましく、4〜7であることがより好ましい。クロムフリー金属表面処理剤のpHを7以下とすることにより、貯蔵安定性がより向上するとともに、得られる皮膜の耐薬品性(特に、耐アルカリ性)がより向上する傾向にある。
[PH of chromium-free metal surface treatment agent]
The pH of the chromium-free metal surface treatment agent according to the present embodiment is preferably 7 or less, and more preferably 4 to 7. By adjusting the pH of the chromium-free metal surface treatment agent to 7 or less, the storage stability is further improved, and the chemical resistance (particularly, alkali resistance) of the obtained film tends to be further improved.

<金属表面処理方法>
本実施形態に係る金属表面処理方法は、上述した本実施形態に係るクロムフリー金属表面処理剤を金属基材の表面に付与する工程(以下、「付与工程」ともいう。)と、金属基材に付与されたクロムフリー金属表面処理剤を乾燥して皮膜を形成する工程(以下、「乾燥工程」ともいう。)と、を含む。
<Metal surface treatment method>
The metal surface treatment method according to the present embodiment includes a step of applying the chromium-free metal surface treatment agent according to the above-described embodiment to the surface of a metal substrate (hereinafter, also referred to as an “applying step”); (Hereinafter, also referred to as “drying step”) for drying the chromium-free metal surface treatment agent applied to the coating.

付与工程では、上述した本実施形態に係るクロムフリー金属表面処理剤を金属基材に付与する。   In the application step, the above-described chromium-free metal surface treatment agent according to the present embodiment is applied to a metal substrate.

金属基材としては、溶融亜鉛めっき鋼材、電気亜鉛めっき鋼材、アルミニウム亜鉛合金めっき鋼材、アルミニウム材、ステンレス鋼材等が挙げられる。
クロムフリー金属表面処理剤を金属材に付与する方法は特に制限されず、ロールコーター塗装、刷毛塗り塗装、ローラー塗装、バーコーター塗装、流し塗り塗装等の方法が挙げられる。
Examples of the metal substrate include hot-dip galvanized steel, electrogalvanized steel, aluminum-zinc alloy-plated steel, aluminum, and stainless steel.
The method for applying the chromium-free metal surface treatment agent to the metal material is not particularly limited, and examples thereof include roll coater coating, brush coating, roller coating, bar coater coating, and flow coating.

乾燥工程では、金属基材に付与されたクロムフリー金属表面処理剤を乾燥して皮膜を形成する。   In the drying step, the chromium-free metal surface treatment agent applied to the metal substrate is dried to form a film.

乾燥温度は、例えば、50〜150℃であることが好ましく、60〜100℃であることがより好ましい。   The drying temperature is preferably, for example, 50 to 150 ° C, and more preferably 60 to 100 ° C.

付与工程と乾燥工程とは、同時並行的に行ってもよい。例えば、予め加熱しておいた金属基材に対してクロムフリー金属表面処理剤を付与し、余熱を利用してクロムフリー金属表面処理剤を乾燥させてもよい。   The applying step and the drying step may be performed simultaneously and in parallel. For example, a chromium-free metal surface treatment agent may be applied to a previously heated metal base material, and the chromium-free metal surface treatment agent may be dried using residual heat.

皮膜の付着量は、例えば、0.01〜1.0g/mであることが好ましく、0.04〜0.6/mであることがより好ましい。付着量を0.01g/m以上とすることで、耐食性及び耐薬品性がより向上する傾向にある。また、付着量を1.0g/m以下とすることで、耐食性(特に、加工部における耐食性)及び密着性がより向上する傾向にある。 Coating weight of the coating, for example, it is preferably from 0.01 to 1.0 g / m 2, and more preferably 0.04 to 0.6 / m 2. When the amount of adhesion is 0.01 g / m 2 or more, corrosion resistance and chemical resistance tend to be further improved. When the amount of adhesion is 1.0 g / m 2 or less, corrosion resistance (particularly, corrosion resistance in a processed portion) and adhesion tend to be further improved.

なお、プレコート鋼板(PCM)を製造する場合には、例えば、形成した皮膜上にプライマー塗料を付与した後、上塗り塗料を付与することができる。プライマー塗料及び上塗り塗料としては、いずれもクロムフリーの塗料が好ましい。   In the case of manufacturing a pre-coated steel sheet (PCM), for example, after a primer coating is applied on the formed film, a top coating can be applied. As both the primer coating and the top coating, a chrome-free coating is preferable.

<金属基材>
本実施形態に係る金属基材は、上述した本実施形態に係るクロムフリー金属表面処理剤の皮膜を有する。本実施形態に係る金属基材は、上述した本実施形態に係る金属表面処理方法により得ることができる。
<Metal base material>
The metal base material according to the present embodiment has the chromium-free metal surface treatment agent film according to the present embodiment described above. The metal substrate according to the present embodiment can be obtained by the above-described metal surface treatment method according to the present embodiment.

以下、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

<クロムフリー金属表面処理剤の調製>
[実施例1〜17、24〜33、比較例1〜14]
イオン交換水100gに対して、表1、2に示す種類及び量(単位:g)の(A)成分を混合し、酢酸を用いてpHを6に調整した。得られた溶液に(B)成分、(C)成分、(D)成分を順に混合して撹拌することにより、実施例1〜17、24〜33、比較例1〜14の各クロムフリー金属表面処理剤を得た。
<Preparation of chrome-free metal surface treatment agent>
[Examples 1 to 17, 24 to 33, Comparative Examples 1 to 14]
The type and amount (unit: g) of the component (A) shown in Tables 1 and 2 were mixed with 100 g of ion-exchanged water, and the pH was adjusted to 6 with acetic acid. By mixing and stirring the component (B), the component (C), and the component (D) in order in the obtained solution, each chromium-free metal surface of Examples 1 to 17, 24 to 33, and Comparative Examples 1 to 14 was obtained. A treating agent was obtained.

[実施例18〜23]
イオン交換水100gに対して、表1に示す種類及び量(単位:g)の(A)成分を混合し、酢酸を用いてpHを6に調整した。得られた溶液に(B)成分、(C)成分、(D)成分を順に混合して撹拌した。さらに、酢酸又は25質量%アンモニア水を用いて表1に示すpHに調整することにより、実施例18〜23の各クロムフリー金属表面処理剤を得た。
[Examples 18 to 23]
The type and amount (unit: g) of the component (A) shown in Table 1 were mixed with 100 g of ion-exchanged water, and the pH was adjusted to 6 with acetic acid. The component (B), the component (C), and the component (D) were sequentially mixed and stirred into the obtained solution. Furthermore, each chromium-free metal surface treating agent of Examples 18 to 23 was obtained by adjusting the pH to the one shown in Table 1 using acetic acid or 25% by mass aqueous ammonia.

Figure 2020007617
Figure 2020007617

Figure 2020007617
Figure 2020007617

なお、表1、2における略号は以下のとおりである。
(多シリル官能シラン)
A1:1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン(信越化学工業株式会社製、「KBE−3026」)
A2:ビニルトリメトキシシラン(信越化学工業株式会社製、「KBM−1003」)
The abbreviations in Tables 1 and 2 are as follows.
(Polysilyl-functional silane)
A1: 1,2-bis (triethoxysilyl) ethane ("KBE-3026", manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
A2: Vinyl trimethoxysilane ("KBM-1003" manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)

(シランカップリング剤)
B1:3−アミノプロピルトリエトキシシラン(信越化学工業株式会社製、「KBE−903」)
B2:3−アミノプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業株式会社製、「KBM−903」)
B3:N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業株式会社製、「KBM−603」)
B4:N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン(信越化学工業株式会社製、「KBM−602」)
B5:ビニルトリメトキシシラン(信越化学工業株式会社製、「KBM−1003」)
B6:3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業株式会社製、「KBM−403」)
(Silane coupling agent)
B1: 3-Aminopropyltriethoxysilane (“KBE-903” manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
B2: 3-Aminopropyltrimethoxysilane ("KBM-903" manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
B3: N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane ("KBM-603" manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
B4: N-2- (aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane ("KBM-602" manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
B5: Vinyltrimethoxysilane ("KBM-1003" manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
B6: 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane ("KBM-403" manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)

(無機化合物)
C1:ジルコニウム化合物粒子(第一稀元素化学株式会社製、「ZSL−20N」、粒径:60〜105nm、固形分濃度:20質量%)
C2:チタン化合物粒子(堺化学工業株式会社、「CSB−M」、粒径:7nm、固形分濃度:30質量%)
C3:ジルコニウム化合物粒子(第一稀元素化学株式会社製、「EP酸化ジルコニウム」、平均粒径:1.5〜2.5μm、固形分濃度:100質量%)
C4:ジルコニウム化合物(第一稀元素化学株式会社製、「ジルコゾールAC−7」、固形分濃度:20質量%)
C5:シリカ粒子(株式会社ADEKA製、「アデライトAT−20A」、粒径:10〜20nm、固形分濃度:20質量%)
(Inorganic compound)
C1: Zirconium compound particles (“ZSL-20N”, manufactured by Daiichi Rare Element Chemical Co., Ltd., particle size: 60 to 105 nm, solid content concentration: 20% by mass)
C2: titanium compound particles (Sakai Chemical Industry Co., Ltd., “CSB-M”, particle size: 7 nm, solid content concentration: 30% by mass)
C3: zirconium compound particles (“EP zirconium oxide” manufactured by Daiichi Rare Element Chemical Co., Ltd., average particle size: 1.5 to 2.5 μm, solid content concentration: 100% by mass)
C4: Zirconium compound (Daiichi Rare Element Chemical Co., Ltd., “Zircosol AC-7”, solid content concentration: 20% by mass)
C5: silica particles (manufactured by ADEKA Corporation, "Adelite AT-20A", particle size: 10 to 20 nm, solid content concentration: 20% by mass)

(樹脂)
D1:水系カチオンウレタン樹脂(第一工業製薬株式会社製、「F−2667D」、固形分濃度:25質量%)
D2:水系カチオンウレタン樹脂(第一工業製薬株式会社製、「スーパーフレックス650」、固形分濃度:26質量%)
D3:水系カチオンアクリル樹脂(大成ファインケミカル株式会社製、「UW−550CS」、固形分濃度:34質量%)
D4:水系アニオンウレタン樹脂(株式会社ADEKA製、「HUX−320」、固形分濃度:32質量%)
D5:水系ノニオンウレタン樹脂(第一工業製薬株式会社製、「スーパーフレックス500M」、固形分濃度:45質量%)
D6:水系アニオンアクリル樹脂(サイデン化学株式会社製、「AD−7」、固形分濃度:39質量%)
(resin)
D1: Water-based cationic urethane resin (manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., “F-2667D”, solid content concentration: 25% by mass)
D2: water-based cationic urethane resin (manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., “Superflex 650”, solid content concentration: 26% by mass)
D3: water-based cationic acrylic resin (“UW-550CS”, manufactured by Taisei Fine Chemical Co., Ltd., solid content concentration: 34% by mass)
D4: water-based anionic urethane resin (manufactured by ADEKA Corporation, “HUX-320”, solid content concentration: 32% by mass)
D5: aqueous nonionic urethane resin (manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., “Superflex 500M”, solid content concentration: 45% by mass)
D6: Water-based anionic acrylic resin (manufactured by Seiden Chemical Co., Ltd., "AD-7", solid content concentration: 39% by mass)

<評価>
実施例1〜33、比較例1〜14のクロムフリー金属表面処理剤を用いて、以下のように、耐食性、密着性、耐薬品性、及び貯蔵安定性を評価した。結果を表3、4に示す。
<Evaluation>
Using the chromium-free metal surface treatment agents of Examples 1 to 33 and Comparative Examples 1 to 14, the corrosion resistance, adhesion, chemical resistance, and storage stability were evaluated as follows. The results are shown in Tables 3 and 4.

[試験板の作製]
表3、4に示す鋼板を、アルカリ脱脂剤(日本ペイント・サーフケミカルズ株式会社製、「サーフクリーナー155」)を用いて60℃で1分間スプレー処理することにより脱脂した。脱脂した鋼板は、水洗した後、乾燥させた。次いで、鋼板の表面に、皮膜の付着量が表1、2に示す値となるように、実施例1〜33、比較例1〜14のクロムフリー金属表面処理剤をバーコーターにより塗布し、鋼板の到達温度が90℃になるまで焼き付け乾燥した。次いで、クロムフリーのプライマー塗料及び上塗り塗料(いずれも、日本ペイント・インダストリアルコーティングス株式会社製)をそれぞれ塗装し、塗装鋼板を得た。
[Preparation of test plate]
The steel sheets shown in Tables 3 and 4 were degreased by spraying at 60 ° C. for 1 minute using an alkaline degreaser (“Surf Cleaner 155” manufactured by Nippon Paint Surf Chemicals Co., Ltd.). The degreased steel sheet was washed with water and then dried. Next, the chromium-free metal surface treatment agents of Examples 1 to 33 and Comparative Examples 1 to 14 were applied to the surface of the steel sheet using a bar coater so that the amount of the coating film becomes the value shown in Tables 1 and 2. Was baked and dried until the temperature reached 90 ° C. Next, a chrome-free primer coating and a top coating (both manufactured by Nippon Paint Industrial Coatings Co., Ltd.) were applied, respectively, to obtain a coated steel sheet.

[耐食性の評価]
塗装鋼板の塗装面に35℃の5w/v%食塩水を噴霧した。食塩水の噴霧から1000時間後に、白錆が発生している面積の割合(%)を目視にて確認することにより、耐食性を評価した。評価は、平面部と、板2枚分を間に挟んで折り曲げ加工(2T加工)を行った折り曲げ加工部との両方について行った。
評価基準は下記のとおりである。この評価基準で3点以上であれば合格とした。
−評価基準−
4点:白錆発生なし
3点:白錆が発生している面積が10%未満
2点:白錆が発生している面積が10%以上30%未満
1点:白錆が発生している面積が30%以上
[Evaluation of corrosion resistance]
A 5 w / v% saline solution at 35 ° C was sprayed on the painted surface of the painted steel plate. After 1000 hours from the spraying of the saline solution, the corrosion resistance was evaluated by visually checking the ratio (%) of the area where white rust was generated. The evaluation was performed on both the flat portion and the bent portion where the bending process (2T process) was performed with two plates interposed therebetween.
The evaluation criteria are as follows. A pass was given if the evaluation criteria were 3 or more.
-Evaluation criteria-
4 points: No white rust occurred 3 points: The area where white rust was generated was less than 10% 2 points: The area where white rust was generated was 10% or more and less than 30% 1 point: White rust was generated Area is 30% or more

[密着性の評価]
塗装鋼板について180°折り曲げ加工(0T加工)を行った。そして、折り曲げ加工部の塗装面にテープを貼った後、これを剥がし、塗装が剥がれている面積の割合(%)を目視にて確認することにより、密着性を評価した。
評価基準は下記のとおりである。この評価基準で3点以上であれば合格とした。
−評価基準−
4点:剥離なし
3点:剥離している面積が25%未満
2点:剥離している面積が26%以上50%未満
1点:剥離している面積が50%以上
[Evaluation of adhesion]
The coated steel plate was subjected to a 180 ° bending process (0T process). Then, after applying a tape to the painted surface of the bent portion, the tape was peeled off, and the adherence was evaluated by visually checking the percentage (%) of the area where the paint was peeled off.
The evaluation criteria are as follows. A score of 3 or more on this evaluation standard was considered a pass.
-Evaluation criteria-
4 points: No peeling 3 points: Peeled area is less than 25% 2 points: Peeled area is 26% or more and less than 50% 1 point: Peeled area is 50% or more

[耐薬品性の評価]
a)耐酸性の評価
塗装鋼板を25℃の5w/v%硫酸水溶液に24時間浸漬し、塗膜の膨れが生じている面積の割合(%)を目視にて確認することにより、耐酸性を評価した。
評価基準は下記のとおりである。この評価基準で3点以上であれば合格とした。
−評価基準−
4点:膨れなし
3点:膨れが生じている面積が25%未満
2点:膨れが生じている面積が25%以上50%未満
1点:膨れが生じている面積が50%以上
[Evaluation of chemical resistance]
a) Evaluation of Acid Resistance The coated steel sheet was immersed in a 5% w / v sulfuric acid aqueous solution at 25 ° C. for 24 hours, and the acid resistance was determined by visually checking the area (%) of the area where the coating film swelled. evaluated.
The evaluation criteria are as follows. A pass was given if the evaluation criteria were 3 or more.
-Evaluation criteria-
4 points: no swelling 3 points: swelling area is less than 25% 2 points: swelling area is 25% or more and less than 50% 1 point: swelling area is 50% or more

b)耐アルカリ性の評価
塗装鋼板を25℃の5w/v%水酸化ナトリウム水溶液に24時間浸漬し、塗膜の膨れが生じている面積の割合(%)を目視にて確認することにより、耐アルカリ性を評価した。
評価基準は下記のとおりである。この評価基準で3点以上であれば合格とした。
−評価基準−
4点:膨れなし
3点:膨れが生じている面積が25%未満
2点:膨れが生じている面積が25%以上50%未満
1点:膨れが生じている面積が50%以上
b) Evaluation of alkali resistance The coated steel sheet was immersed in a 5% w / v% sodium hydroxide aqueous solution at 25 ° C. for 24 hours, and the area (%) of the area where the coating film swelled was visually checked to determine the resistance. The alkalinity was evaluated.
The evaluation criteria are as follows. A pass was given if the evaluation criteria were 3 or more.
-Evaluation criteria-
4 points: no swelling 3 points: swelling area is less than 25% 2 points: swelling area is 25% or more and less than 50% 1 point: swelling area is 50% or more

[貯蔵安定性の評価]
実施例1〜33、比較例1〜14のクロムフリー金属表面処理剤を40℃の恒温装置内に3ヶ月間貯蔵し、ゲル化及び沈殿の状態を目視にて観察することにより、貯蔵安定性を評価した。
評価基準は下記のとおりである。この評価基準で2点であれば合格とした。
−評価基準−
2点:ゲル化及び沈殿が認められない
1点:ゲル化又は沈殿が認められる
[Evaluation of storage stability]
Storage stability by storing the chromium-free metal surface treatment agents of Examples 1 to 33 and Comparative Examples 1 to 14 in a thermostat at 40 ° C for 3 months and visually observing the state of gelation and precipitation. Was evaluated.
The evaluation criteria are as follows. A pass was given when the evaluation criteria were 2 points.
-Evaluation criteria-
2 points: No gelation or precipitation is observed 1 point: Gelation or precipitation is observed

Figure 2020007617
Figure 2020007617

Figure 2020007617
Figure 2020007617

なお、表3、4における略号は以下のとおりである。
(鋼板)
GL:アルミニウム亜鉛合金めっき鋼板(Al:55質量%)
GI:溶融亜鉛めっき鋼板
GF:アルミニウム亜鉛合金めっき鋼板(Al:5質量%)
EG:電気亜鉛めっき鋼板
SUS:ステンレス鋼板
AL:アルミニウム板
The abbreviations in Tables 3 and 4 are as follows.
(steel sheet)
GL: Aluminum zinc alloy plated steel sheet (Al: 55% by mass)
GI: Hot dip galvanized steel sheet GF: Aluminum zinc alloy coated steel sheet (Al: 5% by mass)
EG: Electrogalvanized steel sheet SUS: Stainless steel sheet AL: Aluminum sheet

表3、4に示すとおり、(A)多シリル官能シラン、(B)アミノ基含有シランカップリング剤、(C)無機化合物粒子、及び(D)水系カチオンウレタン樹脂及び水系カチオンアクリル樹脂から選択される少なくとも1種を含有し、(A)成分及び(B)成分における珪素と、(D)成分における樹脂固形分との質量比(樹脂固形分/珪素)が1〜5の範囲であるクロムフリー金属表面処理剤を用いた実施例1〜33は、耐食性、密着性、耐薬品性、及び貯蔵安定性の全てに優れていた。これに対して、一部の要件を満たさないクロムフリー金属表面処理剤を用いた比較例1〜14は、耐食性、密着性、耐薬品性、及び貯蔵安定性の少なくとも1つの評価が実施例1〜33よりも劣っていた。   As shown in Tables 3 and 4, selected from (A) polysilyl functional silane, (B) amino group-containing silane coupling agent, (C) inorganic compound particles, and (D) aqueous cationic urethane resin and aqueous cationic acrylic resin. Chromium-free containing at least one of the following components, and having a mass ratio (silicon solids / silicon) of silicon in the components (A) and (B) to resin solids in the component (D) of 1 to 5: Examples 1 to 33 using the metal surface treating agent were excellent in all of corrosion resistance, adhesion, chemical resistance, and storage stability. On the other hand, in Comparative Examples 1 to 14 using a chromium-free metal surface treatment agent that does not satisfy some requirements, at least one of the evaluations of corrosion resistance, adhesion, chemical resistance, and storage stability was performed in Example 1. ~ 33.

Claims (8)

次の(A)成分、(B)成分、(C)成分、及び(D)成分;
(A)多シリル官能シラン
(B)アミノ基含有シランカップリング剤
(C)無機化合物粒子
(D)水系カチオンウレタン樹脂及び水系カチオンアクリル樹脂から選択される少なくとも1種の樹脂
を含有し、
前記(A)成分及び前記(B)成分における珪素と、前記(D)成分における樹脂固形分との質量比(樹脂固形分/珪素)が1〜5の範囲であるクロムフリー金属表面処理剤。
The following components (A), (B), (C) and (D);
(A) a polysilyl functional silane (B) an amino group-containing silane coupling agent (C) an inorganic compound particle (D) containing at least one resin selected from an aqueous cationic urethane resin and an aqueous cationic acrylic resin,
A chromium-free metal surface treatment agent having a mass ratio (silicon solids / silicon) of silicon in the components (A) and (B) to resin solids in the component (D) in the range of 1 to 5.
前記(A)成分と前記(B)成分との質量比((A)成分/(B)成分)が0.2〜8.7の範囲である請求項1に記載のクロムフリー金属表面処理剤。   The chromium-free metal surface treating agent according to claim 1, wherein a mass ratio of the component (A) to the component (B) (the component (A) / the component (B)) is in a range of 0.2 to 8.7. . 前記(A)成分が1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタンである請求項1又は2に記載のクロムフリー金属表面処理剤。   The chromium-free metal surface treatment agent according to claim 1 or 2, wherein the component (A) is 1,2-bis (triethoxysilyl) ethane. 前記(B)成分が、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、及びN−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシランからなる群より選択される少なくとも1種である請求項1〜3のいずれか1項に記載のクロムフリー金属表面処理剤。   The component (B) comprises 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, and N-2- (aminoethyl)- The chromium-free metal surface treatment agent according to any one of claims 1 to 3, which is at least one member selected from the group consisting of 3-aminopropylmethyldimethoxysilane. 前記(C)成分が、ジルコニウム化合物粒子及びチタン化合物粒子から選択される少なくとも1種である請求項1〜4のいずれか1項に記載のクロムフリー金属表面処理剤。   The chromium-free metal surface treatment agent according to any one of claims 1 to 4, wherein the component (C) is at least one selected from zirconium compound particles and titanium compound particles. 前記(C)成分の平均粒径が1μm以下である請求項1〜5のいずれか1項に記載のクロムフリー金属表面処理剤。   The chromium-free metal surface treatment agent according to any one of claims 1 to 5, wherein the average particle size of the component (C) is 1 µm or less. 請求項1〜6のいずれか1項に記載のクロムフリー金属表面処理剤を金属基材の表面に付与する工程と、
前記金属基材に付与されたクロムフリー金属表面処理剤を乾燥して皮膜を形成する工程と、
を含む金属表面処理方法。
A step of applying the chromium-free metal surface treatment agent according to any one of claims 1 to 6 to the surface of a metal substrate,
Drying the chromium-free metal surface treatment agent applied to the metal substrate to form a film,
A metal surface treatment method comprising:
請求項1〜6のいずれか1項に記載のクロムフリー金属表面処理剤の皮膜を有する金属基材。   A metal substrate having a coating of the chromium-free metal surface treatment agent according to claim 1.
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