技術コラム

カチオン電着塗装とは

カチオン電着塗装とは、被塗物に塗料の固形分を析出させ、焼付けることにより、塗装を施す電着塗装の一種であり、その中でも塗料がプラスに荷電して、マイナス側の被塗物に析出するものことを指します。黒い見た目が特徴的で耐食性に優れた塗装方法であり、主に自動車部品、農業用機械、産業用機械などの構成部品を塗装する際に用いられます。

一方でカチオン電着塗装と混同されるのがアニオン電着塗装です。この塗装方法は電着塗装が普及した初期の頃に用いられていた方法であり、カチオン電着塗装とは対照的に塗料がマイナスに荷電するものとなります。アニオン電着塗装は電着時に被塗物からの錆びの原因となる鉄溶出が起こりやすいため、次第にカチオン電着塗装が使用されるようになりました。ただ、アニオン電着塗装は全く使われなくなったというわけではなく、カチオン電着塗装ではアルマイト皮膜を破壊してしまうため、現在でもアルミサッシを塗装する際は、アニオン電着塗装が用いられています。

アニオン電着塗装との違い

電着塗装には「カチオン電着」と「アニオン電着」の2種類があります。アニオン電着塗装は電着塗装が普及した初期に用いられた方法で、塗料粒子がマイナスに荷電し、アノード（陽極）側の被塗物に析出します。

アニオン電着は電着時に鉄素材から鉄イオンが溶出しやすく、これが錆の原因になるため、鉄・鋼材の防錆用途では現在ほとんどカチオン電着が使われています。一方、アニオン電着はアルミサッシの塗装など、アルマイト皮膜を傷めずに塗装したい用途で現在も使われています。

カチオン電着塗装の仕組み

カチオン電着塗装の基本的な仕組みは以下のとおりです。

• 電着槽に水溶性塗料を入れ、被塗物（金属部品）を浸漬する
• 被塗物をマイナス極（陰極）、槽内の電極をプラス極（陽極）に設定する
• 直流電流を流すと、プラスに荷電した塗料粒子が電気泳動によって被塗物表面に引き寄せられる
• 被塗物表面で電気化学反応が起き、塗料が不溶性の樹脂として析出・密着する
• 取り出した後、水洗して余分な塗料を除去し、乾燥炉で焼付けして塗膜を硬化させる

この仕組みの最大の特長は「電気が届く場所であれば、複雑な形状の内面・隅部・端部まで均一に塗膜が形成される」点です。人の手による吹付塗装では届きにくい箇所にも塗料が回り込み、均一な膜厚を実現します。この性質を「つきまわり性が高い」と表現します。

カチオン電着塗装の工程

カチオン電着塗装は塗装単体ではなく、前処理から焼付けまでの一連の工程によって品質が決まります。各工程が最終的な耐食性・密着性に直結するため、工程管理が重要です。

① 前処理（脱脂・化成処理）

電着前に必ず行う工程で、塗膜の密着性と耐食性の基盤となります。脱脂工程では加工油・プレス油・指紋などの油分や汚れを完全に除去します。脱脂が不十分な場合、ハジキや密着不良の原因になります。

続く化成処理（リン酸亜鉛処理またはジルコニウム系処理）では、金属表面に微細な結晶皮膜を形成します。この皮膜が電着塗膜の密着性を高め、防錆性能の向上に大きく貢献します。

② 電着

前処理済みの被塗物を電着槽に浸漬し、直流電流を印加して塗膜を析出させます。印加電圧・処理時間・液温・撹拌状態などが膜厚と品質に影響するため、これらのパラメータを安定させることが量産品質の安定につながります。

③ 水洗・UF洗浄

電着後、余分な塗料成分を水洗で除去します。超濾過膜（UF）で回収した洗浄液を再利用することで、塗料の使用効率を高め廃液量を削減します。

④ 焼付け（乾燥）

乾燥炉に入れて加熱し、塗膜を硬化・焼付けします。焼付温度と時間の管理が塗膜の硬さ・耐食性・密着性に直接影響します。温度が高すぎると膨れ（フクレ・ワキ）の原因になるため、炉内温度の定期確認が重要です。

カチオン電着塗装のメリット・デメリット

近年、需要が高まるカチオン電着塗装ですが、メリットとデメリットが存在します。下記では、こちらについてご紹介します。

メリット

カチオン電着塗装のメリットは優れた耐食性と塗装の均一性が挙げられます。優れた耐食性を持つ理由は、塗料の原料として使用されているエポキシ樹脂にあります。エポキシ樹脂は水分や酸素を通さない性質を持つため、錆を予防する効果を持ちます。
塗装の均一性については、人の手により塗料を吹き付けるのではなく、化学反応により被塗物の表面に塗料の固形分を析出させることにより実現できるもので、この均一性から下塗り塗装として用いられることも多々あります。

デメリット

カチオン電着塗装のデメリットとしては、エポキシ樹脂の特性上、耐候性に劣り、直射日光や紫外線に長時間当たると劣化してしまうということが挙げられます。また、塗膜が柔らかいため、傷つきやすいというデメリットも存在します。これらのデメリットを解決するためには、塗膜を厚くすることや耐候性に優れた塗料を上塗りすることが挙げられます。耐候性に優れた塗装方法としてアクリルカチオン電着塗装というものが存在します。アクリルカチオン電着塗装は変色も少ない塗装ではありますが、エポキシ樹脂の成分比率が低いため、耐食性が落ちてしまうものとなっております。

＞＞電着塗装＋静電吹付製品についてはこちら

カチオン電着塗装のことなら、藤塗装工業株式会社にご相談ください！

カチオン電着塗装.comを運営する藤塗装工業株式会社は、創業より自動車産業の中心地である三河地方で自動車業界のお客様をメインに日々4,500点以上の製品を取り扱っています。当社は品質管理で厳しい自動車業界のお客様を数多く持つ背景から特に重きを置いています。各種検査測定機器ならびに目視検査のための人員を揃え、お客様への品質に関する問題を限りなくゼロに抑えられるように取り組んでいます。コストや品質、納期を改善する提案や他の塗装方法と組み合わせた提案も行っておりますので、お気軽にご相談ください。

＞＞お問合せはこちら

＞＞運営会社はこちら

この記事の作成者