JP2004002908A - 鉛含有銅合金製水道用器具の表面処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】鉛含有銅合金性の水道用器具からの鉛の溶出を防止するための表面処理方法として、アルカリ洗浄工程ST1の後、酸洗浄工程ST3を行って水道用器具の表面に残っているアルカリ成分を中和させてからクロメート処理工程ST5を行う。従って、アルカリ残滓によってクロメート皮膜の生成が妨げられることがない。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉛含有銅合金製の水道用器具から鉛が溶出するのを防止するための鉛含有銅合金製水道用器具の表面処理方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
湯沸器、温水器、冷水器、製氷器、浄水器、温水ボイラー、自動販売機、ボールタップ、ロータンク、バルブ、継手、管、流し台、洗面台、便器、浴槽、住宅設備ユニット、水道メータなどの水道用器具において、水道水が通る部分は、青銅、黄銅などの銅合金を鋳造または鍛造した後、切削加工、研磨加工などで形状を整え、しかる後に、ニッケルクロムめっきなどを施すことにより製造されている。ここで、銅合金には、切削加工などの際の切削性を向上させるために鉛が添加されている。
【0003】
このような鉛含有銅合金において、内部では鉛が均一に分布しているものの、表面近くでは、鉛、酸化鉛、あるいは水酸化鉛などとして集中し、表面近くの鉛濃度は、内部よりも数倍、高くなっている。
【0004】
このため、鉛含有銅合金製の水道用器具からは、微量の鉛が水道水中に溶出していく。また、鉛含有銅合金製の水道用器具では、長期間にわたって使用していると、表面に鉛が析出し、析出した鉛が一部、水道水中に溶出していく。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ここに、水道用器具に対しては、人体への悪影響を防止するという観点から、水道水中への鉛の溶出基準が厳しくなる傾向にある。このような状況に対応する方法として、鉛が添加されていない銅合金材を用いることが考えられるが、このような銅合金材は、一般に切削加工性が悪いため、高い精度で加工できず、また加工に手間がかかるのでコストが高くなってしまうという問題点がある。従って、鉛含有銅合金製の水道用器具の表面から鉛を確実に、かつ、効率よく除去して鉛の溶出を抑えることができれば、水道用器具の低コスト化などの面で有効である。
【0006】
また、従来から使用していた水道用器具については、鉛が表面に析出しているからといって、そのまま廃棄することは省資源の面から好ましくない。従って、このような水道用器具の表面から鉛を確実に、かつ、効率よく除去して、鉛の溶出を抑えることができれば、省資源の面から極めて好ましいことである。
【0007】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、鉛含有銅合金の表面からの鉛の溶出を確実、かつ、効率よく防止することのできる鉛含有銅合金製水道用器具の表面処理方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の鉛含有銅合金製水道用器具の表面処理方法では、少なくとも、鉛含有銅合金製の水道用器具をアルカリ性水溶液で洗浄するアルカリ洗浄工程と、次に前記水道用器具を酸性水溶液で洗浄する酸洗浄工程と、次に前記水道用器具をクロメート液に浸漬してクロメート皮膜を形成するクロメート処理工程とを有することを特徴とする。
【0009】
本発明における水道用器具とは、湯沸器、温水器、冷水器、製氷器、浄水器、温水ボイラー、自動販売機、ボールタップ、ロータンク、バルブ、継手、管、流し台、洗面台、便器、浴槽、住宅設備ユニット、水道メータなどにおいて、水道水が通過する部材を意味する。
【0010】
本発明では、まず、アルカリ洗浄工程において、鉛含有銅合金製の水道用器具をアルカリ性水溶液で洗浄し、脱脂を行うとともに、鉛を水溶性の亜鉛酸のアルカリ金属塩にして鉛を除去する。次に、水道用器具を水洗した後、酸洗浄工程において、水道用器具を酸性水溶液で洗浄し、水道用器具の表面に残っているアルカリ成分を中和させる。次に、水道用器具を水洗した後、クロメート処理工程において、水道用器具を、無水クロム酸などを含むクロメート液に浸漬し、表面にクロメート皮膜を形成する。従って、本発明によれば、アルカリ洗浄工程の後、酸洗浄工程を行って水道用器具の表面に残っているアルカリ成分を中和させてからクロメート処理を行うため、アルカリ残滓によってクロメート皮膜の生成が妨げられることがない。それ故、水道用器具からの鉛の溶出を数ppbオーダーまで低減できる。また、アルカリ成分を中和させてからクロメート処理を行うため、クロメート処理工程を効率よく行うことができるとともに、クロメート液の劣化を防止することができる。よって、製造した鉛含有銅合金製の水道用器具、あるいは、回収した鉛含有銅合金製の水道用器具に対して、本発明に係る表面処理方法を適用すれば、表面から鉛を確実に、かつ、効率よく除去することができるので、水道水中への鉛の溶出を抑えることができる。
【0011】
本発明において、前記クロメート液は、例えば、無水クロム酸を含む水溶液である。
【0012】
本発明において、前記酸性水溶液は、例えば、リン酸を含む水溶液である。
【0013】
本発明において、前記アルカリ洗浄工程の前に前記水道用器具を酸性水溶液で洗浄して表面の酸化膜を除去する予備洗浄工程を行うことが好ましい。水道用器具を鋳造により製造した場合、その表面には酸化膜が形成されており、このような酸化膜が存在すると、前記のアルカリ洗浄工程の効果が低下してしまう。従って、予備洗浄工程において、水道用器具を酸性洗浄液で洗浄して酸化膜を除去してからアルカリ洗浄工程を行えば、鉛除去効果を高めることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
[実施の形態1]
図1は、本発明の実施の形態1に係る水道用器具の表面処理方法を示す工程図である。
【0015】
本発明では、鉛含有銅合金材に各種機械加工を施して水道用器具を製造する途中、あるいは水道用器具に機械加工を施し終えた後の仕上げ工程として、図1に示す表面処理を行い、水道用器具からの鉛の溶出を防止する。また、従来から使用していて表面に鉛が析出している水道用器具を回収し、それに、図1に示す表面処理を行って、水道用器具からの鉛の溶出を防止する。
【0016】
本発明では、まず、図1に示す各工程のうち、鉛含有銅合金製の水道用器具をアルカリ性水溶液で洗浄するアルカリ洗浄工程ST1を行う。このアルカリ洗浄工程ST1によって、鉛含有銅合金製の水道用器具は、脱脂されるとともに、両性金属である鉛は、水溶性の亜鉛酸のアルカリ金属塩などとして溶出し、鉛が除去される。その際、銅単体、あるいは銅と合金を形成している錫、亜鉛、アルミニウムなどは、鉛と比較してアルカリ水溶液と反応しにくく、銅と合金を形成していない鉛が選択的に溶解、除去される。
【0017】
ここで用いるアルカリ水溶液は、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、オルソケイ酸ナトリウムなどを単独、あるいは数種を溶かしたものである。
【0018】
本形態では、例えば、濃度が60g/Lの水酸化ナトリウムをベースに、炭酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、キレート剤、界面活性剤などを配合したアルカリ水溶液を使用する。処理温度は80°±5℃、処理時間は20分である。
【0019】
このような成分のうち、キレート剤は、鉛の溶解を促進する効果を有する。ここで使用されるキレート剤は、例えば、EDTA、エチレンジアミン、トリエタノールアミン、チオ尿素、ロッシェル塩、酒石酸などであり、鉛と錯体を形成して鉛の溶出を促進する。
【0020】
また、界面活性剤は、アルカリ水溶液の水道用器具への濡れ性、浸透性を高める効果を有する。このような界面活性剤としては、アニオン界面活性剤、あるいはノニオン界面活性剤を単独、あるいは併用することができる。アニオン界面活性剤としては、高級脂肪酸ナトリウム、硫酸化油、高級アルコール硫酸エステルナトリウム、アルキルベンゼン硫酸ナトリウム、高級アルキルエーテル硫酸エステルナトリウム、α−オレフィン硫酸ナトリウムなどがある。ノニオン界面活性剤としては、アルキルポリオキシエチレンエーテル、アルキルフェニルポリオキシエチレンエーテル、脂肪酸エチレンオキサイド付加物、ポリプロピレングリコールエチレンオキサイド付加物などがある。
【0021】
なお、アルカリ水溶液には、メタニトロベンゼンスルホン酸ナトリウム、パラニトロ安息香酸ナトリウムなどの有機酸化性化合物、あるいは、次亜塩素酸塩、さらし粉、過酸化水素、過マンガン酸カリウム、過硫酸塩、過塩素酸塩などの無機酸化性化合物を酸化剤として添加してもよい。このような酸化剤は、鉛を酸化鉛に酸化して鉛の溶解を促進する効果を有する。
【0022】
次に、水洗工程ST2において、例えば、シャワー洗浄や浸漬洗浄などを2回以上、行う。
【0023】
次に、水道用器具を酸性水溶液で洗浄する酸洗浄工程ST3を行う。
【0024】
この酸洗浄工程ST3によって、水道用器具の表面に残っているアルカリ成分を中和させる。
【0025】
ここで用いる酸性水溶液としては、リン酸、硝酸などの水溶液を用いることができる。本形態では、例えば、50cc/Lのリン酸水溶液に水道用器具を浸漬する。このときの処理条件は、例えば、浸漬温度は常温で、浸漬時間は5分である。
【0026】
次に、水洗工程ST4において、例えば、シャワー洗浄や浸漬洗浄などを2回以上、行う。
【0027】
次に、水道用器具をクロメート液に浸漬してクロメート皮膜を形成するクロメート処理工程ST5を行う。
【0028】
本形態では、クロメート液として、例えば、濃度が15g/L、温度が30℃±5℃の無水クロム酸水溶液を用い、この無水クロム酸水溶液中に水道用器具を、例えば、1分、浸漬する。その結果、水道用器具の表面にクロメート皮膜が形成される。
【0029】
ここで、クロメート液としては、無水クロム酸水溶液の他、無水クロム酸とともに、フッ化物やリン酸を添加してもよい。フッ化物は、鉛がクロム酸鉛として沈殿し、水道用器具に残存するのを防止する効果がある。このようなフッ化物としては、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化アンモン、フッ酸、ホウフッ酸、ケイフッ酸・ケイフッ化ナトリウム・ケイフッ化カリウム、ホウフッ化クロムなどを用いることができる。また、リン酸は、クロメート皮膜が形成される反応に並行して、鉛含有銅合金表面に僅かに残った鉛を溶解、除去する効果を有する。
【0030】
次に、水洗工程ST6において、例えば、シャワー洗浄や浸漬洗浄などを2回以上、行う。
【0031】
以降、例えば、湯洗工程ST7において、温水あるいは熱水中で洗浄を行った後、エアーブローにより予備乾燥工程ST8を行い、しかる後に、温度が100℃以上の条件下で10分以上、乾燥工程ST9を行う。
【0032】
このような表面処理を行った水道用器具をJIS S3200−7:1997の「水道用器具−浸出性能試験方法」に従って試験を行い、溶出した鉛濃度を分析した。その結果、鉛の溶出濃度は0.003mg/L〜0.004mg/Lであった。鉛の溶出量については、水道法において、現在、0.05mg/L以下と定められているが、平成15年4月からは0.01mg/L以下に改正される予定になっている。本発明によれば、このような新基準にも十分、対応できる。
【0033】
これに対して、従来から提案されている各種表面処理方法では、0.011mg/L〜0.012mg/Lまで低減するのが限界であり、新基準に対応することは困難である。
【0034】
以上のように、本発明を適用した表面処理方法によれば、アルカリ洗浄工程ST1の後、酸洗浄工程ST3を行って水道用器具の表面に残っているアルカリ成分を中和させてからクロメート処理工程ST5を行う。このため、アルカリ残滓によってクロメート皮膜の生成が妨げられることがないので、水道用器具からの鉛の溶出を数ppbオーダーまで低減できる。
【0035】
また、アルカリ成分を中和させてからクロメート処理工程ST5を行うため、クロメート処理工程を効率よく行うことができるとともに、クロメート液の劣化を防止することができる。
【0036】
それ故、製造した鉛含有銅合金製の水道用器具、あるいは、回収した鉛含有銅合金製の水道用器具に対して、本発明に係る表面処理方法を適用すれば、表面から鉛を確実に、かつ、効率よく除去することができるので、水道水中への鉛の溶出を抑えることができる。
【0037】
[実施の形態2]
図2は、本発明の実施の形態2に係る水道用器具の表面処理方法を示す工程図である。
【0038】
鉛含有銅合金製の水道用器具を鋳造によって製造した場合、その表面には酸化膜が形成されており、このような酸化膜が存在する状態で、実施の形態1で説明したアルカリ洗浄を行っても、その効果が低下する傾向にある。そこで、本態では、図2に示すように、まず、水道用器具を酸性水溶液中に浸漬して表面の酸化膜を除去する予備洗浄工程ST11を行った後、水洗工程ST12を行う。ここで用いる酸性水溶液としては、酢酸、蓚酸、クエン酸などの水溶液をあげることができ、その濃度、処理温度、および処理時間については、処理すべき水道用器具の表面に形成されている酸化膜の膜厚などに応じて最適な条件に設定される。
【0039】
なお、予備洗浄工程ST11で用いる酸性水溶液として、塩酸や硫酸なども使用可能である。但し、このような強酸は、鉛含有銅合金との反応性が強すぎるので、濃度、処理温度、および処理時間を十分に管理する必要がある。
【0040】
このような予備洗浄工程ST11を行った後は、実施の形態1で説明した各工程を行う。すなわち、まず、水道用器具をアルカリ性水溶液で洗浄するアルカリ洗浄工程ST1を行い、このアルカリ洗浄工程ST1によって、鉛含有銅合金製の水道用器具は、脱脂されるとともに、両性金属である鉛は、水溶性の亜鉛酸のアルカリ金属塩などとして溶出し、鉛が除去される。
【0041】
次に、水洗工程ST2を行った後、水道用器具を酸性水溶液で洗浄する酸洗浄工程ST3を行い、水道用器具の表面に残っているアルカリ成分を中和させる。
【0042】
次に、水洗工程ST4を行った後、水道用器具をクロメート液に浸漬してクロメート皮膜を形成するクロメート処理工程ST5を行う。
【0043】
次に、水洗工程ST6を行った後、湯洗工程ST7、予備乾燥工程ST8、および乾燥工程ST9を行う。
【0044】
このような表面処理を行った水道用器具を前記のJIS S3200−7:1997の「水道用器具−浸出性能試験方法」に従って試験を行い、溶出した鉛濃度を分析したところ、約0.001mgであった。
【0045】
このように、本形態の表面処理方法を適用すれば、鋳造で製造した水道用器具であってもその表面から鉛を確実に、かつ、効率よく除去することができるので、水道水中への鉛の溶出を抑えることができる。
【0046】
【発明の効果】
以上のように、本発明を適用した表面処理方法によれば、アルカリ洗浄工程の後、酸洗浄工程を行って水道用器具の表面に残っているアルカリ成分を中和させてからクロメート処理工程を行うため、アルカリ残滓によってクロメート皮膜の生成が妨げられることがない。従って、水道用器具からの鉛の溶出を数ppbオーダーまで低減できる。また、アルカリ成分を中和させてからクロメート処理を行うため、クロメート処理工程を効率よく行うことができるとともに、クロメート液の劣化を防止することができる。それ故、製造した鉛含有銅合金製の水道用器具、あるいは、回収した鉛含有銅合金製の水道用器具に対して、本発明に係る表面処理方法を適用すれば、表面から鉛を確実に、かつ、効率よく除去することができるので、水道水中への鉛の溶出を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係る水道用器具の表面処理方法を示す工程図である。
【図2】本発明の実施の形態2に係る水道用器具の表面処理方法を示す工程図である。
【符号の説明】
ST1 アルカリ洗浄工程
ST2 水洗工程
ST3 酸洗浄工程
ST4 水洗工程
ST5 クロメート処理工程
ST6 水洗工程
ST7 湯洗工程
ST8 予備乾燥工程
ST9 乾燥工程
ST11 予備洗浄工程
ST12 水洗工程
Claims (4)
- 少なくとも、鉛含有銅合金製の水道用器具をアルカリ性水溶液で洗浄するアルカリ洗浄工程と、次に前記水道用器具を酸性水溶液で洗浄する酸洗浄工程と、次に前記水道用器具をクロメート液に浸漬してクロメート皮膜を形成するクロメート処理工程とを有することを特徴とする鉛含有銅合金製水道用器具の表面処理方法。
- 請求項1において、前記クロメート液は、無水クロム酸を含む水溶液であることを特徴とする鉛含有銅合金製水道用器具の表面処理方法。
- 請求項1または2において、前記酸性水溶液は、リン酸を含む水溶液であることを特徴とする鉛含有銅合金製水道用器具の表面処理方法。
- 請求項1ないし3のいずれかにおいて、前記アルカリ洗浄工程の前に前記水道用器具を酸性水溶液で洗浄して表面の酸化膜を除去する予備洗浄工程を行うことを特徴とする鉛含有銅合金製水道用器具の表面処理方法。
Priority Applications (1)
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JP2002148593A JP2004002908A (ja) | 2002-04-09 | 2002-05-23 | 鉛含有銅合金製水道用器具の表面処理方法 |
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JP2002148593A JP2004002908A (ja) | 2002-04-09 | 2002-05-23 | 鉛含有銅合金製水道用器具の表面処理方法 |
Publications (1)
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JP2002148593A Pending JP2004002908A (ja) | 2002-04-09 | 2002-05-23 | 鉛含有銅合金製水道用器具の表面処理方法 |
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-
2002
- 2002-05-23 JP JP2002148593A patent/JP2004002908A/ja active Pending
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