JP2002173785A - アルミニウム又はアルミニウム合金用洗浄液及び洗浄方法 - Google Patents
アルミニウム又はアルミニウム合金用洗浄液及び洗浄方法Info
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Abstract
料の成形加工後の洗浄に適したアルカリ洗浄液及びそれ
を用いた洗浄方法を提供する。 【解決手段】アルカリ洗浄剤であって、バナジウム化合
物をバナジウム原子として0.01g/L以上含有する
アルミニウム又はアルミニウム合金用洗浄液である。上
記のアルミニウム合金洗浄液は、アルカリ金属水酸化
物、無機リン酸アルカリ金属塩及び炭酸アルカリ金属塩
から選ばれる少なくとも一種以上のアルカリビルダー
0.5〜50.0g/L、バナジウム化合物をバナジウ
ム原子として0.01〜10g/L、及び界面活性剤を
0.1〜10.0g/Lを含有し、pHが9.0〜1
3.0であるアルカリ洗浄液が好ましい。上記のアルカ
リ洗浄液を30〜80℃に加熱し、アルミニウム又はア
ルミニウム合金の表面にスプレー法又は浸漬法で2秒以
上接触させて洗浄する。
Description
ミニウム合金等の金属材料は、熱間加工、冷間加工等幾
多の成形加工を経て、更に目的に応じて表面処理や塗装
等が施される。この金属材料の各種加工成形後の各種表
面処理及び塗装工程前には、洗浄処理が必須である。本
発明はかかる洗浄に用いる洗浄液、及びこれを用いた洗
浄方法に関する。
等の金属材料は、熱間加工、冷間加工等幾多の成形加工
が行われる。例えばアルミニウム及びアルミニウム合金
の容器は一般にドローイング及びアイアニングと呼ばれ
る絞り及び成型操作によって製造される。この操作によ
って容器表面には、潤滑剤に加えて、残留アルミニウム
細片が表面に凝着する。この様な汚染物質は金属材料の
以後の処理、例えば表面処理や塗装処理等に不都合を生
じる。そのため、洗浄処理して、これらの汚染物質が金
属材料表面に残留しないように除去しなければならな
い。このときの洗浄性の優劣は、金属材料の外観の向上
だけでなく表面処理性や塗装の密着性等にも影響を与え
る。
油、防錆油等の油状汚れや加工時に生成する金属粉、埃
等の個体汚れに対し適度にエッチングして洗浄するため
に適用されるものであって、アルミニウム又はアルミニ
ウム合金表面に生成する黒色スマットを防止する能力に
優れ、洗浄後の化成処理性や塗装を施すために適した表
面状態をもたらすアルミニウム又はアルミニウム合金表
面用のアルカリ洗浄液が要望される。
処理ラインは通常、脱脂―水洗―化成―水洗―乾燥から
成りたっているが、化成工程を水洗にして省くケースが
ある。この場合、脱脂−水洗後の乾燥時に形状物の液た
まり部において変色等が問題となる。また生産ラインで
は生産の都合上、停滞してしまう様なケースがある。こ
のように停滞するラインにおいては、対象物が各工程内
に滞留したとき、洗浄が不均一となり外観不良を引き起
こして問題となる。これら乾燥時の変色問題及び停滞時
の外観不良に対する対策は見られない。
公報には、化成処理を目的としてバナジウム化合物イオ
ン0.005モル/L以上の濃度で含有させ、耐食性の
良好な皮膜を形成できるようにする発明が開示されてい
るが、この開示された発明は、アルミニウム又はアルミ
ニウム合金の表面の脱脂や洗浄を行なったり、汚染物質
を除去するものではない。
に鑑みなされたもので、上記の要望に応え、また従来技
術の抱える上記の問題点を解決するためのものであっ
て、アルミニウム又はアルミニウム合金等の金属材料の
熱間加工、冷間加工等の成形加工後の洗浄に適し、成形
加工後の表面処理や塗装等の処理に適した表面状態を形
成し得るアルカリ洗浄剤及びそれを用いた洗浄方法を提
供することを目的とする。特にアルミニウム容器の塗装
下地として適した表面状態をもたらすアルミニウム表面
用アルカリ洗浄液及びそれを用いた洗浄方法を提供する
ことを目的とする。
ルカリ洗浄剤であって、バナジウム化合物をバナジウム
原子として0.01g/L以上含有することを特徴とす
るアルミニウム又はアルミニウム合金用洗浄液である。
また、本発明は、上記のアルミニウム合金洗浄液の構成
成分が、アルカリ金属水酸化物、無機リン酸アルカリ金
属塩及び炭酸アルカリ金属塩から選ばれる少なくとも一
種以上のアルカリビルダー0.5〜50.0g/L、バ
ナジウム化合物をバナジウム原子として0.01〜10
g/L、及び界面活性剤を0.1〜10.0g/Lを含
有し、pHが9.0〜13.0であるアルミニウム又は
アルミニウム合金用アルカリ洗浄液である。更に本発明
は、上記のアルカリ洗浄液を30〜80℃に加熱し、ア
ルミニウム又はアルミニウム合金の表面にスプレー法又
は浸漬法で2秒以上接触させることを特徴とするアルミ
ニウム又はアルミニウム合金のアルカリ洗浄方法であ
る。
て、バナジウム化合物をバナジウム原子として0.01
g/L以上含有することを特徴とするアルミニウム又は
アルミニウム合金用洗浄液に係わる。特に、アルカリ金
属水酸化物、無機リン酸アルカリ金属塩及び炭酸アルカ
リ金属塩から選ばれる少なくとも一種以上のアルカリビ
ルダー0.5〜50.0g/L、バナジウム化合物をバ
ナジウム原子として0.01〜10g/L、及び界面活
性剤を0.1〜10.0g/Lを含有し、pHが9.0
〜13.0であるアルミニウム又はアルミニウム合金用
アルカリ洗浄液が好ましい。
なるアルカリ金属塩としては、カリウム又はナトリウム
の水酸化物、炭酸塩及び無機リン酸塩が用いられ、例え
ば水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、リン酸二ナトリ
ウム、水酸化カリウム、炭酸カリウム等が挙げられ、こ
れらは少なくとも一種以上を含有する。含有量は0.5
〜50.0g/Lであり、好ましくは1.0〜10.0
g/Lがよい。0.5g/L未満ではエッチング不足に
よりアルミニウム又はアルミニウム合金表面が不均一に
なる。また50.0g/Lを越えると、エッチング及び
性能面からもそれ以上の効果は認められず、またアルミ
ニウム表面がエッチング過剰により肌荒れを起こすため
好ましくない。
のバナジウムを含有する無機又は有機化合物が適用でき
る。例えば、メタバナジン酸、バナジン酸、及びこれら
の塩(例えば、ナトリウム、カリウム、アンモニウム
等)、五酸化バナジウム等の酸化バナジウム;五塩化バ
ナジウムや五フッ化バナジウム等のハロゲン化バナジウ
ム;硫酸バナジル、硫酸バナジウム、硝酸バナジウム、
燐酸バナジウム、重燐酸バナジウム、酢酸バナジウムな
どのバナジウム塩;及びバナジウムアセチルアセトネー
トやバナジルアセチルアセトネート等の有機バナジウム
化合物などが挙げられる。これらは、バナジウム原子と
して0.01〜10.0g/L、好ましくは0.05〜
5.0g/L含有させる。0.01g/L未満では、乾
燥時の変色問題及び滞留缶の外観に対する効果が認めら
れず、0.5g/Lを越える量を含有させてもそれ効果
は認められず、コスト高になり好ましくない。
オン型界面活性剤又は非イオン界面活性剤と特定するも
のではないが、例えばノニオン型では炭化水素誘導体、
アビエチン酸誘導体、第一級エトキシ化アルコール、変
性ポリエトキシ化アルコールが挙げられ、いずれにおい
ても少なくとも一種以上含有する。界面活性剤は、0.
1〜10.0g/Lを含有させる。
イオンが溶出混入すると、沈殿を生じる場合がある。こ
のような場合には処理液に金属イオン封鎖剤を添加する
とよい。封鎖剤としては例えばアミノアルキルホスホン
酸、ヒドロキシアルキルジホスホン酸が挙げられる。そ
の他にはグルコン酸アルカリ金属塩、ヘプトグルコン酸
アルカリ金属塩、蓚酸アルカリ金属塩、酒石酸アルカリ
金属塩、又はソルビトールが挙げられ、少なくとも以上
の化合物を任意に選んでアルミニウム金属イオン封鎖剤
として洗浄液に配合することができる。アルミニウム金
属イオン封鎖剤の含有量は、0.1〜10.0g/Lで
あって、0.1g/L未満ではアルミニウムの洗浄時に
その表面から溶出してくるアルミニウムイオンに対する
キレート力が不足し、エッチング力とスマット除去性が
低下し易くなるので好ましくない。10.0g/Lを越
えても、その効力が飽和して効果の向上が望めない。
ーによってアルミニウム又はアルミニウム合金の表面に
付与するが、この時に空気中の炭酸ガスをアルカリ成分
が中和してpHが低下することがあり、アルカリ洗浄液の
pHとしては9.0〜13.0、好ましくは10.5〜
11.5の範囲を保つ必要がある。9.0未満ではエッ
チング不足によりアルミニウム表面が不均一になり、ま
た金属材料に付着しているスマットが十分に除去出来な
い。pH13.0より高くするとエッチング過多による
微量な黒色スマットの生成により化成後の耐食性が低下
する。
スプレーによってアルミニウム又はアルミニウム合金の
表面に付与して洗浄する。この時、アルカリ洗浄液を3
0〜80℃、好ましくは40〜70℃に加温する。この
加温した洗浄液をアルミニウムまたはアルミニウム合金
の表面に2秒間以上、好ましくは2〜60秒間接触させ
る。
本発明の効果をさらに具体的に説明する。用いた試験
材、試験条件、試験方法は次のとおりである。 (1)試験材 JISA3004合金アルミニウム板をDI加工した未
洗浄容器(66mmφ×124mmh)。 (2)試験条件 各実施例、各比較例に、液温及び処理方法と時間につい
て示した。但し、各洗浄工程については各実施例、各比
較例とも以下の工程(1)〜(3)に従った。
社製) 温度:40℃ pH:2.7 水洗(20秒 スプレー) 脱イオン水洗(20秒 スプレー) 乾燥(200℃ 2分)
社製) 温度:40℃ pH:2.7 水洗(20秒 スプレー) 脱イオン水洗(20秒 スプレー) 乾燥(200℃ 2分)
から同一のセロテープ(ニチバン社製)により3カ所テ
ープ剥離し、テープを白紙に張り付け、カラーコンピュ
ーター(スガ試験機製SM-3)にて5カ所測定。 明度高い(優)○―△―×(劣)明度低い 水濡れ性:工程(3)の脱イオン水洗後、容器を30秒
間放置し、そのときの水濡れ性面積を%で評価 黒変性:工程(1)後、容器低部を沸騰水道水中に30
分間浸漬し、その時の黒色度を目視により評価。 黒変なし(優)10点←・・・→1点(劣)黒変色あり 塗料密着性:工程(1)後、エポキシー尿素系を塗布
し、215℃、3分間焼付け(膜厚5μ)、その後に容
器内面に五磐目を入れ、下記試験液の沸騰液中に60分
間浸漬、水洗後自然乾燥の後にテープ剥離を行い、目視
により評価。 剥離なし(優)10点←・・・→1点(劣)剥離あり 上記の試験液は、脱イオン水に塩化ナトリウム5g/
L、クエン酸5g/Lを溶解した溶液である。 滞留外観:工程(2)後、底部の処理ムラ外観を目視に
て評価。 処理ムラなし(優)○−△−×(劣)処理ムラあり 耐食性:工程(3)後、容器底部を沸騰水水道水中に3
分浸漬し、その時の茶色度を目視により評価 茶変色なし(優)○−△−×(劣)茶変色あり
った。 洗浄液(1) 水酸化カリウム 1.0g/L 炭酸カリウム 5.0g/L ヒドロキシアルキルジホスホン酸 1.0g/L ヘプトグルコン酸ナトリウム 2.5g/L 界面活性剤 2.0g/L メタバナジン酸ナトリウム(Vとして) 0.05g/L pH 11.0 処理条件 温度:50℃ 方法:スプレー 時間:50秒
った。 洗浄液(2) 水酸化カリウム 1.0g/L 炭酸カリウム 5.0g/L ヒドロキシアルキルジホスホン酸 1.0g/L 界面活性剤 4.0g/L メタバナジン酸ナトリウム(Vとして) 0.05g/L pH 11.0 処理条件 温度:50℃ 方法:浸漬 時間:50秒
った。 洗浄液(3) 水酸化カリウム 1.0g/L 炭酸カリウム 5.0g/L アミノアルキルホスホン酸 1.0g/L ヘプトグルコン酸ナトリウム 2.5g/L 界面活性剤 7.5g/L メタバナジン酸カリウム(Vとして) 0.05g/L pH 11.0 処理条件 温度:60℃ 方法:スプレー 時間:40秒
った。 洗浄液(4) 水酸化ナトリウム 1.0g/L 炭酸カリウム 2.0g/L ヒドロキシアルキルジホスホン酸 1.0g/L ヘプトグルコン酸ナトリウム 2.5g/L 界面活性剤 4.0g/L メタバナジン酸カリウム(Vとして) 0.05g/L pH 9.5 処理条件 温度:60℃ 方法:スプレー 時間:30秒
った。 洗浄液(5) 水酸化ナトリウム 1.0g/L 炭酸ナトリウム 4.0g/L ヒドロキシアルキルジホスホン酸 1.0g/L ヘプトグルコン酸ナトリウム 2.5g/L 界面活性剤 4.0g/L バナジン酸アンモニウム(Vとして) 0.05g/L pH 11.5 処理条件 温度:50℃ 方法:浸漬 時間:50秒
った。 洗浄液(6) 水酸化ナトリウム 3.0g/L ヒドロキシアルキルジホスホン酸 1.0g/L グルコン酸ナトリウム 2.5g/L 界面活性剤 4.0g/L バナジルアセチルアセトネート(Vとして) 0.05g/L pH 12.0 処理条件 温度:70℃ 方法:スプレー 時間:5秒
った。 洗浄液(7) 水酸化カリウム 3.0g/L ヘプトグルコン酸ナトリウム 2.5g/L 界面活性剤 0.5g/L メタバナジン酸ナトリウム(Vとして) 0.05g/L pH 8.5 処理条件 温度:50℃ 方法:スプレー 時間:30秒
った。 洗浄液(8) 水酸化カリウム 1.0g/L 炭酸カリウム 5.0g/L ヒドロキシアルキルジホスホン酸 1.0g/L ヘプトグルコン酸ナトリウム 2.5g/L 界面活性剤 4.0g/L メタバナジン酸ナトリウム(Vとして) 0.005g/L pH 11.0 処理条件 温度:50℃ 方法:スプレー 時間:40秒
った。 洗浄液(9) 水酸化カリウム 1.0g/L 炭酸カリウム 5.0g/L ヒドロキシアルキルジホスホン酸 1.0g/L ヘプトグルコン酸ナトリウム 2.5g/L 界面活性剤 4.0g/L 硫酸セリウム(Ceとして) 0.1g/L pH 11.5 処理条件 温度:50℃ 方法:スプレー 時間:50秒
行った。 洗浄液(10) 水酸化カリウム 1.0g/L 炭酸カリウム 5.0g/L ヒドロキシアルキルジホスホン酸 1.0g/L ヘプトグルコン酸ナトリウム 2.5g/L 界面活性剤 4.0g/L モリブデン酸アンモン(Moとして) 0.1g/L pH 11.0 処理条件 温度:50℃ 方法:スプレー 時間:50秒
行った。 洗浄液(11) 水酸化ナトリウム 1.0g/L 炭酸カリウム 5.0g/L ヒドロキシアルキルジホスホン酸 1.0g/L ヘプトグルコン酸ナトリウム 2.5g/L 界面活性剤 4.0g/L タングステン酸ナトリウム(Wとして) 0.1g/L pH 11.0 処理条件 温度:50℃ 方法:スプレー 時間:50秒
行った。 洗浄液(12) 水酸化ナトリウム 1.0g/L 炭酸カリウム 5.0g/L ヒドロキシアルキルジホスホン酸 1.0g/L ヘプトグルコン酸ナトリウム 2.5g/L 界面活性剤 4.0g/L pH 11.0 処理条件 温度:50℃ 方法:スプレー 時間:50秒 上記実施例1〜6及び比較例1〜6の評価結果を表1に
示す。
〜6に記載の本発明のアルカリ洗浄剤は脱スマット性、
水濡れ性、黒変性、塗料密着性、滞留外観、耐食性とも
すべてに優れていた。一方pHの低い比較例1では脱スマ
ット性、水濡れ性、黒変性、耐食性に劣っていた。また
バナジウム濃度が低い比較例2では滞留外観、耐食性に
劣っていた。また添加剤としてバナジウム以外の金属を
添加した比較例3〜5は滞留外観、耐食性に劣ってい
た。またバナジウム化合物無しの比較例6では黒変性、
滞留外観、耐食性劣っていた。
方法は、アルミニウム表面の均一エッチング性に優れ、
またアルミニウムイオンの許容量が高いためエッチング
の持続性、脱スマット性に優れ、且つ水酸化物層成長の
抑制など従来例の抱える様々の課題を解決でき、また洗
浄後の表面は水濡れ性、黒変性、塗料密着性、滞留外
観、耐食性に優れており、実用上きわめて有用なもので
ある。
Claims (3)
- 【請求項1】アルカリ洗浄剤であって、バナジウム化合
物をバナジウム原子として0.01g/L以上含有する
ことを特徴とするアルミニウム又はアルミニウム合金用
洗浄液。 - 【請求項2】請求項1のアルミニウム合金洗浄液の構成
成分がアルカリ金属水酸化物、無機リン酸アルカリ金属
塩及び炭酸アルカリ金属塩から選ばれる少なくとも一種
以上のアルカリビルダー0.5〜50.0g/L、バナ
ジウム化合物をバナジウム原子として0.01〜10g
/L、及び界面活性剤を0.1〜10.0g/Lを含有
し、pHが9.0〜13.0であるアルミニウム又はア
ルミニウム合金用アルカリ洗浄液。 - 【請求項3】請求項1又は2記載のアルカリ洗浄液を3
0〜80℃に加熱し、アルミニウム又はアルミニウム合
金の表面にスプレー法又は浸漬法で2秒以上接触させる
ことを特徴とするアルミニウム又はアルミニウム合金の
アルカリ洗浄方法。
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