JP2004325321A - Method of measuring amount of hexavalent chromium in chromate coating film - Google Patents

Method of measuring amount of hexavalent chromium in chromate coating film Download PDF

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JP2004325321A JP2003121919A JP2003121919A JP2004325321A JP 2004325321 A JP2004325321 A JP 2004325321A JP 2003121919 A JP2003121919 A JP 2003121919A JP 2003121919 A JP2003121919 A JP 2003121919A JP 2004325321 A JP2004325321 A JP 2004325321A
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hexavalent chromium
chromate film
chromate
crack
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Isao Tanaka
勲 田中
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of measuring a hexavalent chromium amount contained in a coating film for anticorrosion treatment of a metal material such as chromate treatment, in a short time with highly efficient extraction. <P>SOLUTION: This method of measuring the hexavalent chromium amount contained in the chromate coating film has a crack forming process for forming a crack in the chromate coating film, an extraction process for immersing the crack-formed chromate coating film into an extraction liquid to extract hexavalent chromium, and a quantitative determination process for determining quantitatively the extracted hexavalent chromium. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車、家電製品などに用いられるクロメート皮膜など金属材料防錆皮膜中に含まれる6価クロム量の測定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ヨーロッパにおいては2000年10月に発効した「使用済み車に関する欧州会議及び閣僚理事会指令(以下、EU廃車指令と呼ぶ)」で、原則として鉛、水銀、カドミウム、および6価クロムの使用が禁止された。
【0003】
車両などにおける6価クロムは、ボルト・ナット他各種金属部品の防錆処理として幅広く使用されているクロメート処理皮膜やダクロ処理皮膜の中に含まれている。クロメート処理は亜鉛メッキ上に6価クロムや3価クロムを含むクロム酸水和物の化成皮膜を生成させる処理で、バリア効果による亜鉛の犠牲腐食の抑制と皮膜に傷が付いた場合に6価クロムが還元されて3価クロムになり皮膜を再生する自己修復性により高い防錆性能を維持することができる。一方ダクロ処理は金属亜鉛フレークを6価クロム・3価クロムを含む無水クロム酸バインダにより結合させる皮膜処理である。
【0004】
EU廃車指令では防錆皮膜への6価クロム含有量が最大2g/台までは適用除外と規定されているが、定量分析法については規定されていない。クロメート皮膜中には6価クロムとしてZnCrOを主体とする混合物及び3価クロムとしてCr(OH)・nHOなどのクロメート液中に含まれる塩類がクロム化合物として含まれていると推定される。
【0005】
クロメート皮膜中に含まれる6価クロム含有量の直接分析手法としてX線光電子吸光分析などもあるが(特許文献1など参照)、この分析法は最表面分析のため分析値が試料全体を代表していないことや、6価と3価のピーク分離が困難である、などといった問題点がある。
【0006】
また、ISO3613には煮沸法によるクロメート処理膜からの溶出クロム分析法が規定されている。しかし、この方法はあくまでも車両の廃車時の環境中に放出されるおそれのある6価クロムを調査するための方法である。このため、ISO3613法ではクロメート皮膜中に存在する6価クロムの全量を測定することはできない。
【0007】
クロメート皮膜の下地はアルミニウムや亜鉛メッキが一般的であるが、これらの金属はイオン化傾向が強く、酸やアルカリに触れると水素ガスを発生するためクロメート皮膜を溶解して6価クロム量を測定することは困難である。これは、発生した水素ガスによって6価クロムが3価クロムに還元されてしまうからである。このため、皮膜中の6価クロムを分析するためには溶媒による抽出法が望ましいが、クロメート処理膜は緻密な構造をしており抽出溶媒の浸透性が低くいために、被膜中の6価クロムの全量を抽出することは極めて困難であった。
【0008】
このようにクロメート処理皮膜中に含まれる6価クロムを対象とした信頼性の高い定量分析方法の開発が望まれていた。
【0009】
【特許文献1】
特開平5−164710号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、クロメート処理などの金属材料防錆処理皮膜中に含まれる6価クロム量を短時間に、また高効率に抽出して測定する方法を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、クロメート皮膜から6価クロムを抽出するに先だって、クロメート皮膜に微細な亀裂を形成して6価クロムの抽出面積を増大させることに思い至った。すなわち、本発明のクロメート皮膜中の6価クロム量の測定方法は、クロメート皮膜に亀裂を形成する亀裂形成工程と、亀裂を形成したクロメート皮膜を抽出液に浸積して6価クロムを抽出する抽出工程と、抽出した6価クロムを定量する定量分析工程とを有することを特徴とする。
【0012】
亀裂形成工程は、クロメート皮膜に冷熱サイクルによる熱衝撃を与えて亀裂を形成する工程であることが望ましい。ここで、冷熱サイクルは−180℃以下の冷却と室温程度の加熱とを繰り返すサイクルであり、冷却は液体窒素による冷却であることが好ましい。
【0013】
また、クロメート皮膜へ亀裂を形成する方法は、クロメート皮膜に機械的な衝撃を与える方法でも良い。
【0014】
さらに、6価クロムの抽出工程では、亀裂を形成したクロメート皮膜を100℃の純水に30分以上浸漬することにより6価クロムを抽出し、定量分析工程は、ジフェニルカルバジド吸光光度法で行うことが望ましい。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明は、基材に一体的に形成されたクロメート皮膜に微細な亀裂を無数に発生させ、クロメート処理膜中に含有される全6価クロムの定量分析を可能としたものである。
【0016】
本発明の方法を適用するに当たって、クロメート処理の基材としては特に限定されるものではなく、例えば、自動車用、家電製品等に用いられる薄鋼板状のもやボルト・ナットなどの部品類を例示することができる。基材金属としては、鉄、アルミニウムなどを好適に用いることができ、また、それらの表面にはメッキが施されていてもよい。メッキの種類としては亜鉛系メッキが広く用いられており、例えば、電気亜鉛メッキ、溶融亜鉛メッキなどを例示することができる。
【0017】
クロメート処理法も特に限定されるものではない。反応型クロメート処理、塗布型クロメート処理、電解型クロメート処理などのいずれの方法による処理皮膜についても適用することができる。なかでも塗布型クロメート処理による皮膜については本発明の方法を好適に適用することができる。これは塗布型クロメート処理においてはその処理皮膜中に高分率の6価クロムを含有する場合が多いからである。
【0018】
本発明におけるクロメート皮膜に亀裂を形成する亀裂形成工程は、温度差が200℃以上の範囲で急冷、急熱を繰り返す熱衝撃をクロメート皮膜に付与することにより形成することができる。ここで、熱衝撃は−180℃以下の極低温と室温程度の高温との範囲で急冷、急熱を繰り返し付与することが望ましい。−180℃以下の極低温は、例えば、液体窒素(沸点:約−196℃、以下同じ)、液体酸素(−183℃)、あるいは液体ヘリウム(−270℃)等を使用することにより得ることができる。なお、−180℃以下の極低温としたのは、−180℃未満の低温と室温との冷熱サイクルでは多数の微細な亀裂形成が困難であり全6価クロムを抽出できないか、極めて長時間の抽出時間を要するために適当ではない。
【0019】
液体窒素温度と室温との冷熱サイクルを5回施したクロメート処理膜の表面観察写真を図1に示す。図1は走査型電子顕微鏡によるSEM像を示す。図2は、亀裂形成前の通常のクロメート皮膜表面を図1と同様の方法で観察したものである。図1中の白い点線が冷熱処理により発生した亀裂であり、黒いクロメート皮膜表面に対して凹状となっていることを示している。この亀裂は極めて微細な点状の穴(直径20〜300nm)の連続であって抽出液に対してクロメート処理皮膜の表面積を極めて大きなものとしている。なお、このクロメート皮膜の厚さは1μmであり、亀裂の深さは0.5〜1μmであった。
【0020】
なお、クロメート皮膜を数百℃の高温に加熱して水冷など急激に冷却することにより熱衝撃を与えることも考えられるが、このようにクロメート皮膜を加熱する方法では、加熱によってクロメート皮膜中の配位水の離脱が生じ架橋が進行することによって不溶化し、蒸留水や、NaCl水溶液などの抽出液で6価クロムを抽出することができないために適当ではない。
【0021】
亀裂を形成したクロメート皮膜を100℃の蒸留水など純水中に30分以上浸漬して6価クロムを抽出することが望ましい。抽出液としては1〜10%NaCl水溶液や、1〜10%KCl水溶液などを使用することができる。しかし、以降の6価クロムの定量分析を考慮すると蒸留水やイオン交換水など純水を使用することが望ましい。抽出温度は高温ほど効果が大きい。また、抽出時間は図3で示すように30分以上であることが望ましい。
【0022】
抽出された6価クロムの定量分析は公知の方法で行えばよい。例えば、6価クロムの溶出液にジフェニルカルバジドを加えて錯体を生成させて、その錯体の吸光度を測定し濃度を算出するジフェニルカルバジド吸光光度法(JISK0102「工場排水試験方法、65.2クロム(VI)」)は、定量範囲が2〜50μgであるのでクロメート皮膜中の6価クロムという極めて微量の6価クロムを定量するには好適な方法である。
【0023】
クロメート皮膜に亀裂を形成する方法として機械的な衝撃力を付与することができる。例えば、木や樹脂などの保護板で挟持したクロメート処理板をハンマーなどの工具で叩いたり、あるいは、鉄球などをある高さから落下させたりしてクロメート処理板を変形させることによりクロメート皮膜に微細な亀裂を形成してもよい。
【0024】
また、主に、ボルト、ナットやブレーキロータなどの防錆処理として適用されるダクロ処理皮膜についても、前記のクロメート処理皮膜と同様に皮膜表面に微細な亀裂を形成することにより皮膜中に含有される6価クロムの全量を短時間で抽出することができるので高精度の定量分析を行うことができる。
【0025】
【実施例】
以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。
(供試材)
基材は冷間圧延鋼板(SPCC)とし、表面に厚さ10μmの亜鉛メッキ処理を施したもの(厚さ1mm、50mm×50mm)を6価クロムと3価クロムの混合溶液(日本パーカライジング(株)製アルクロム713)中に40℃で30秒間浸漬した。過剰の処理液は供試材を傾けて除去した。さらに、浸漬後に70℃にセットした電気オーブン中で2分間乾燥した。得られたクロメート皮膜の厚さは1μmであった。
(亀裂形成方法1)
金属製容器に収容された液体窒素に前記供試材を約1分間浸漬して液体窒素温度に冷却し、急速に室温中に取り出した。この冷熱操作を3〜5回繰り返し、熱衝撃により処理皮膜に微細な亀裂を形成した(試料1)。亀裂発生の状況を図1に示す。
(抽出工程)
上記の亀裂形成操作を実施した試料1と、比較のために亀裂を形成していない試料2とをそれぞれ100mLの蒸留水に100℃で30分間浸漬して6価クロムを抽出した。
(定量分析)
得られた各々の6価クロムの抽出液を放冷後、蒸留水を加えて200mLに定容し、公定法のジフェニルカルバジド吸光光度法で6価クロムの定量分析を行った。
【0026】
本発明の亀裂形成操作を施した試料1では、2.8μg/cmの6価クロム定量値が得られた。一方、亀裂形成操作を施さない試料2では、0.13μg/cmであった。ここで、面積はクロメート処理の表面積である。亀裂形成操作を施した試料1の方が亀裂形成操作を施さない試料2に比べて約20倍高い6価クロムの定量値を得ることができた。
(6価クロムの正確さの検証)
本発明の方法による6価クロム定量値の正確さ、すなわち、抽出後のクロメート皮膜に未抽出の6価クロムが残存していないこと、を確認するために検証試験を実施した。
1)検証試験1
同一試料に対して100mLの蒸留水に100℃で30分間浸漬する6価クロムの抽出処理を6回繰り返して累計3時間の抽出を行った。各回毎の抽出液を前記と同様の方法で定量分析し、試料中に残存している6価クロムの有無を確認した。結果を図2に示す。図2の□に示すように30分抽出後の6価クロム量は3.0μg/cm2であった。しかし、さらに30分間(累計60分)抽出した後の抽出液には6価クロムは認められなかった。同様に累計時間で90分、120分、150分、180分抽出した各抽出液には6価クロムは認められなかった。なお、最初の30分の抽出結果である◆の値(2.9μg/cm2)は再現試験の結果である。
2)検証試験2
100mLの蒸留水に100℃で30分間浸漬して6価クロムを抽出した後のクロメート皮膜表面について、6価クロムの定性が可能なX線光電子分光装置(XPS)(アイバックファイ社製、PHI5701M)で6価クロムの有無を確認した。皮膜表面の直径800μmの範囲の定性分析である。得られたXPSスペクトルを図4に示す。また、比較のために抽出前のクロメート皮膜表面のXPSスペクトルを図5に示した。図5で、1は3価Cr2P3/2の、2は3価Cr2P1/2の、3は6価Cr2P3/2の、そして4は6価Cr2P1/2のスペクトルである。ここで3価クロムと6価クロムの2P3/2ピーク位置は、結合エネルギが各々577.2eVと579.6eVである。図5ではスペクトル1,2のA点が3価クロムの存在を示し、スペクトル3,4のB点が6価クロムの存在を示している。しかし、図4ではスペクトル1,2のA点で3価クロムの存在は認められるものの、スペクトル3,4の相対強度は極めて微弱なため6価クロムの存在は認められない。従って抽出後の試料1のクロメート皮膜には未抽出の6価クロムが残存していないことが確認できた。
(亀裂形成方法2)
クロメート処理を施した供試材に機械的な力を加えて、クロメート処理皮膜に亀裂を形成した。このとき処理皮膜にキズを付けないように供試材を保護用の薄板(ここでは、厚さ:1mmのアクリル樹脂板を使用した)で両側から挟み込みゴムマット上でハンマーで衝撃を与え供試材を変形させて試料3を得た。
【0027】
試料3を検証試験1と同様の方法で抽出処理を繰り返し、各抽出液の定量分析を行った。結果を図6に示す。検証試験1と同様に30分抽出後の6価クロム量は3.1μg/cm2であったが、さらに30分間(累計60分)抽出した後の抽出液には6価クロムは認められなかった。なお、最初の30分の抽出結果である◆の値(2.8μg/cm)は再現試験の結果である。
【0028】
【発明の効果】
本発明のクロメート皮膜中の6価クロムの測定方法によれば、クロメート皮膜中の6価クロムの全量を迅速にまた正確に分析することができる。従ってクロメート処理鋼材の品質管理を適正に実施することができると同時に、クロメート処理方法など6価クロムに係わる研究開発に大きく寄与することが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の熱衝撃を付与して形成したクロメート皮膜表面の亀裂を示す走査電子顕微鏡観察写真である。
【図2】亀裂を形成する前のクロメート皮膜表面を示す走査電子顕微鏡観察写真である。
【図3】熱衝撃で亀裂を形成したクロメート皮膜の6価クロム抽出回数と抽出液中の6価クロム量との関係を示す図である。
【図4】熱衝撃で亀裂を形成したクロメート皮膜の6価クロム抽出後のクロメート皮膜のXPSスペクトルを示す図である。
【図5】熱衝撃で亀裂を形成したクロメート皮膜の6価クロム抽出前のクロメート皮膜のXPSスペクトルを示す図である。
【図6】機械的な衝撃で亀裂を形成したクロメート皮膜の6価クロム抽出回数と抽出液中の6価クロム量との関係を示す図である。
【符号の説明】
1:3価Cr2P3/2スペクトル 2:3価Cr2P1/2スペクトル 3:6価Cr2P3/2スペクトル 4:6価Cr2P1/2スペクトル
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for measuring the amount of hexavalent chromium contained in a metal material rust preventive film such as a chromate film used for automobiles and home electric appliances.
[0002]
[Prior art]
In Europe, the use of lead, mercury, cadmium and hexavalent chromium has been banned in principle by the "European Assembly and Ministerial Council Directive on End-of-Life Vehicles", which came into effect in October 2000 (hereinafter referred to as the EU End-of-Life Vehicle Directive). Was done.
[0003]
Hexavalent chromium in vehicles and the like is contained in chromate-treated films and dacro-treated films that are widely used as rust preventive treatments for various metal parts such as bolts and nuts. Chromate treatment is a treatment to form a chemical conversion film of chromic acid hydrate containing hexavalent chromium and trivalent chromium on galvanized plating. It suppresses the sacrificial corrosion of zinc due to the barrier effect and hexavalent if the coating is damaged. Chromium is reduced to trivalent chromium, and the self-healing property of regenerating the film can maintain high rust prevention performance. On the other hand, the dacro treatment is a coating treatment in which metallic zinc flakes are bound with a chromic anhydride binder containing hexavalent chromium and trivalent chromium.
[0004]
The EU End-of-Life Vehicle Directive stipulates that the application of hexavalent chromium in the rust-preventive film to a maximum of 2 g / unit is excluded, but does not specify quantitative analysis methods. It is presumed that the chromate film contains a mixture mainly composed of ZnCrO 4 as hexavalent chromium and salts contained in a chromate liquid such as Cr (OH) 3 .nH 2 O as trivalent chromium as chromium compounds. You.
[0005]
Although there is X-ray photoelectron absorption analysis etc. as a direct analysis method of the hexavalent chromium content contained in the chromate film (see Patent Document 1, etc.), the analysis value represents the entire sample because of the outermost surface analysis. And that it is difficult to separate hexavalent and trivalent peaks.
[0006]
ISO 3613 specifies a method for analyzing chromium eluted from a chromate-treated film by a boiling method. However, this method is merely a method for investigating hexavalent chromium which may be released into the environment when the vehicle is scrapped. Therefore, the total amount of hexavalent chromium present in the chromate film cannot be measured by the ISO3613 method.
[0007]
The base of the chromate film is generally plated with aluminum or zinc, but these metals have a strong ionization tendency and generate hydrogen gas when exposed to acids or alkalis, so dissolve the chromate film and measure the amount of hexavalent chromium. It is difficult. This is because hexavalent chromium is reduced to trivalent chromium by the generated hydrogen gas. For this reason, an extraction method using a solvent is desirable in order to analyze hexavalent chromium in the coating. However, since the chromate-treated membrane has a dense structure and low permeability of the extraction solvent, the hexavalent chromium in the coating is low. It was extremely difficult to extract the total amount of.
[0008]
Thus, development of a highly reliable quantitative analysis method for hexavalent chromium contained in a chromate-treated film has been desired.
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-5-164710
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a method for extracting and measuring the amount of hexavalent chromium contained in a metal material anticorrosion treatment film such as chromate treatment in a short time and with high efficiency.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have thought that prior to extracting hexavalent chromium from the chromate film, fine cracks are formed in the chromate film to increase the hexavalent chromium extraction area. That is, the method for measuring the amount of hexavalent chromium in the chromate film of the present invention comprises a crack forming step of forming a crack in the chromate film, and immersing the cracked chromate film in an extract to extract hexavalent chromium. It has an extraction step and a quantitative analysis step of quantifying the extracted hexavalent chromium.
[0012]
The crack forming step is preferably a step of forming a crack by applying a thermal shock to the chromate film by a thermal cycle. Here, the cooling / heating cycle is a cycle in which cooling at −180 ° C. or lower and heating at about room temperature are repeated, and the cooling is preferably cooling with liquid nitrogen.
[0013]
Further, as a method of forming a crack in the chromate film, a method of giving a mechanical impact to the chromate film may be used.
[0014]
Further, in the hexavalent chromium extraction step, the cracked chromate film is immersed in pure water at 100 ° C. for 30 minutes or more to extract hexavalent chromium, and the quantitative analysis step is performed by diphenylcarbazide absorption spectrophotometry. It is desirable.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
According to the present invention, countless fine cracks are generated in a chromate film integrally formed on a substrate, thereby enabling quantitative analysis of all hexavalent chromium contained in a chromate-treated film.
[0016]
In applying the method of the present invention, the substrate for the chromate treatment is not particularly limited, and examples thereof include parts such as a thin steel plate-like bolt and nuts used for automobiles and home electric appliances. can do. As the base metal, iron, aluminum, or the like can be suitably used, and their surfaces may be plated. As the type of plating, zinc-based plating is widely used, and examples thereof include electrogalvanizing and hot-dip galvanizing.
[0017]
The chromating method is not particularly limited. The present invention can be applied to a treated film formed by any method such as a reactive chromate treatment, a coating chromate treatment, and an electrolytic chromate treatment. In particular, the method of the present invention can be suitably applied to a film formed by a coating type chromate treatment. This is because the coating film often contains a high fraction of hexavalent chromium in the coating type chromate treatment.
[0018]
The crack forming step of forming a crack in the chromate film according to the present invention can be performed by applying a thermal shock to the chromate film in which quenching and rapid heating are repeated within a temperature difference of 200 ° C. or more. Here, it is desirable to repeatedly apply quenching and rapid heating in the range of extremely low temperature of -180 ° C or less and high temperature of about room temperature. The extremely low temperature of −180 ° C. or lower can be obtained by using, for example, liquid nitrogen (boiling point: about −196 ° C., the same applies hereinafter), liquid oxygen (−183 ° C.), or liquid helium (−270 ° C.). it can. Note that the extremely low temperature of -180 ° C or lower is that a large number of fine cracks are difficult to be formed in a thermal cycle between a low temperature of less than -180 ° C and room temperature, so that all hexavalent chromium cannot be extracted, or it is extremely long. It is not suitable because it requires an extraction time.
[0019]
FIG. 1 shows a surface observation photograph of the chromate-treated film subjected to the cooling / heating cycle of 5 times between the liquid nitrogen temperature and the room temperature. FIG. 1 shows an SEM image by a scanning electron microscope. FIG. 2 shows a normal chromate film surface before crack formation observed in the same manner as in FIG. The white dotted line in FIG. 1 is a crack generated by the cold heat treatment, indicating that the crack is concave with respect to the black chromate film surface. This crack is a series of extremely fine point-like holes (20 to 300 nm in diameter), and makes the surface area of the chromate-treated film extremely large with respect to the extract. The thickness of the chromate film was 1 μm, and the depth of the crack was 0.5 to 1 μm.
[0020]
In addition, it is conceivable to apply a thermal shock by heating the chromate film to a high temperature of several hundred degrees Celsius and rapidly cooling such as water cooling.However, in such a method of heating the chromate film, the distribution in the chromate film is heated. It is not suitable because hexavalent chromium cannot be extracted with distilled water or an aqueous solution of NaCl or the like, due to the separation of water and the progress of cross-linking.
[0021]
It is desirable to extract hexavalent chromium by immersing the cracked chromate film in pure water such as distilled water at 100 ° C. for 30 minutes or more. As the extract, a 1 to 10% aqueous NaCl solution, a 1 to 10% KCl aqueous solution, or the like can be used. However, in consideration of the quantitative analysis of hexavalent chromium thereafter, it is desirable to use pure water such as distilled water or ion-exchanged water. The higher the extraction temperature, the greater the effect. Further, the extraction time is desirably 30 minutes or more as shown in FIG.
[0022]
The quantitative analysis of the extracted hexavalent chromium may be performed by a known method. For example, diphenylcarbazide is added to an eluate of hexavalent chromium to form a complex, the absorbance of the complex is measured, and the concentration is calculated to determine the concentration. (VI) ”) is a suitable method for quantifying an extremely small amount of hexavalent chromium, such as hexavalent chromium, in the chromate film because the quantification range is 2 to 50 μg.
[0023]
As a method of forming a crack in the chromate film, a mechanical impact force can be applied. For example, a chromate-treated plate sandwiched between protective plates made of wood or resin is hit with a tool such as a hammer, or an iron ball or the like is dropped from a certain height to deform the chromate-treated plate to form a chromate film. Fine cracks may be formed.
[0024]
In addition, the dacro-treated film mainly applied as a rust preventive treatment for bolts, nuts, brake rotors, etc. is also contained in the film by forming fine cracks on the film surface in the same manner as the chromate-treated film. Thus, the entire amount of hexavalent chromium can be extracted in a short period of time, so that highly accurate quantitative analysis can be performed.
[0025]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
(Test material)
The base material is a cold-rolled steel plate (SPCC), the surface of which has been subjected to a zinc plating treatment with a thickness of 10 μm (thickness 1 mm, 50 mm × 50 mm), and a mixed solution of hexavalent chromium and trivalent chromium (Nihon Parkerizing Co., Ltd. ) Manufactured at 40 ° C. for 30 seconds. Excess treatment liquid was removed by tilting the test material. Furthermore, after immersion, it was dried in an electric oven set at 70 ° C. for 2 minutes. The thickness of the obtained chromate film was 1 μm.
(Crack formation method 1)
The test material was immersed in liquid nitrogen contained in a metal container for about 1 minute, cooled to liquid nitrogen temperature, and rapidly taken out to room temperature. This cooling / heating operation was repeated 3 to 5 times, and fine cracks were formed in the treated film by thermal shock (Sample 1). FIG. 1 shows the state of crack generation.
(Extraction process)
Sample 1 on which the above crack formation operation was performed and Sample 2 having no crack for comparison were each immersed in 100 mL of distilled water at 100 ° C. for 30 minutes to extract hexavalent chromium.
(Quantitative analysis)
After allowing each of the obtained hexavalent chromium extracts to cool, distilled water was added to make the volume to 200 mL, and quantitative analysis of hexavalent chromium was performed by the officially-specified diphenylcarbazide absorptiometry.
[0026]
In Sample 1, which had been subjected to the crack forming operation of the present invention, a quantitative value of hexavalent chromium of 2.8 μg / cm 2 was obtained. On the other hand, in Sample 2 which was not subjected to the crack forming operation, it was 0.13 μg / cm 2 . Here, the area is the surface area of the chromate treatment. Sample 1 subjected to the crack forming operation was able to obtain a quantitative value of hexavalent chromium approximately 20 times higher than that of Sample 2 not subjected to the crack forming operation.
(Verification of the accuracy of hexavalent chromium)
A verification test was performed to confirm the accuracy of the quantitative value of hexavalent chromium according to the method of the present invention, that is, that no unextracted hexavalent chromium remains in the extracted chromate film.
1) Verification test 1
Extraction of hexavalent chromium, which was immersed in 100 mL of distilled water at 100 ° C. for 30 minutes, was repeated six times for the same sample to perform a total of 3 hours of extraction. Each extract was quantitatively analyzed in the same manner as described above, and the presence or absence of hexavalent chromium remaining in the sample was confirmed. FIG. 2 shows the results. As shown by the square in FIG. 2, the amount of hexavalent chromium after 30 minutes of extraction was 3.0 μg / cm 2. However, hexavalent chromium was not observed in the extract after further extraction for 30 minutes (total 60 minutes). Similarly, hexavalent chromium was not recognized in each of the extracted liquids for a total time of 90 minutes, 120 minutes, 150 minutes, and 180 minutes. The value of ◆ (2.9 μg / cm 2), which is the result of the first 30 minutes of extraction, is the result of the reproduction test.
2) Verification test 2
After immersion in 100 mL of distilled water at 100 ° C. for 30 minutes to extract hexavalent chromium, the surface of the chromate film was subjected to X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) capable of qualifying hexavalent chromium (PHI5701M, manufactured by I-Bac Phi, Inc.). ) To confirm the presence or absence of hexavalent chromium. This is a qualitative analysis in a range of 800 μm in diameter of the film surface. FIG. 4 shows the obtained XPS spectrum. For comparison, the XPS spectrum of the chromate film surface before extraction is shown in FIG. In FIG. 5, 1 is the spectrum of trivalent Cr2P3 / 2, 2 is the spectrum of trivalent Cr2P1 / 2, 3 is the spectrum of hexavalent Cr2P3 / 2, and 4 is the spectrum of hexavalent Cr2P1 / 2. Here, the 2P3 / 2 peak positions of trivalent chromium and hexavalent chromium have binding energies of 577.2 eV and 579.6 eV, respectively. In FIG. 5, point A in spectra 1 and 2 indicates the presence of trivalent chromium, and point B in spectra 3 and 4 indicates the presence of hexavalent chromium. However, in FIG. 4, although the presence of trivalent chromium is recognized at point A in spectra 1 and 2, the presence of hexavalent chromium is not recognized because the relative intensities of spectra 3 and 4 are extremely weak. Therefore, it was confirmed that unextracted hexavalent chromium did not remain in the chromate film of Sample 1 after extraction.
(Crack formation method 2)
A mechanical force was applied to the chromate-treated test material to form cracks in the chromate-treated film. At this time, the test material was sandwiched from both sides with a protective thin plate (here, an acrylic resin plate with a thickness of 1 mm was used) so as not to scratch the treated film, and the test material was given an impact with a hammer on a rubber mat. Was deformed to obtain a sample 3.
[0027]
Extraction of Sample 3 was repeated in the same manner as in Verification Test 1, and each extract was subjected to quantitative analysis. FIG. 6 shows the results. As in the verification test 1, the amount of hexavalent chromium after 30 minutes of extraction was 3.1 μg / cm 2, but no hexavalent chromium was found in the extract after further extraction for 30 minutes (total of 60 minutes). . The value of ◆ (2.8 μg / cm 2 ), which is the result of the first 30 minutes of extraction, is the result of the reproduction test.
[0028]
【The invention's effect】
According to the method for measuring hexavalent chromium in a chromate film of the present invention, the total amount of hexavalent chromium in a chromate film can be analyzed quickly and accurately. Therefore, it is expected that the quality control of the chromate-treated steel material can be appropriately performed, and at the same time, it greatly contributes to the research and development relating to hexavalent chromium such as a chromate treatment method.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a scanning electron micrograph showing cracks on the surface of a chromate film formed by applying a thermal shock according to the present invention.
FIG. 2 is a scanning electron microscope observation photograph showing a chromate film surface before a crack is formed.
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between the number of times of hexavalent chromium extraction of a chromate film having a crack formed by thermal shock and the amount of hexavalent chromium in an extract.
FIG. 4 is a view showing an XPS spectrum of a chromate film after extraction of hexavalent chromium from a chromate film having a crack formed by thermal shock.
FIG. 5 is a view showing an XPS spectrum of a chromate film before extraction of hexavalent chromium from a chromate film in which a crack is formed by a thermal shock.
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the number of times of hexavalent chromium extraction of a chromate film having a crack formed by mechanical impact and the amount of hexavalent chromium in the extract.
[Explanation of symbols]
1: trivalent Cr2P3 / 2 spectrum 2: trivalent Cr2P1 / 2 spectrum 3: hexavalent Cr2P3 / 2 spectrum 4: hexavalent Cr2P1 / 2 spectrum

Claims (7)

基材に一体的に形成されたクロメート皮膜中の6価クロム量の測定方法において、
該クロメート皮膜に亀裂を形成する亀裂形成工程と、
該亀裂を形成したクロメート皮膜を抽出液に浸積して6価クロムを抽出する抽出工程と、
該抽出した6価クロムを定量する定量分析工程と、
を有することを特徴とするクロメート皮膜中の6価クロム量の測定方法。
In a method for measuring the amount of hexavalent chromium in a chromate film integrally formed on a substrate,
A crack forming step of forming a crack in the chromate film;
An extraction step of immersing the cracked chromate film in an extract to extract hexavalent chromium;
A quantitative analysis step of quantifying the extracted hexavalent chromium,
A method for measuring the amount of hexavalent chromium in a chromate film, comprising:
前記亀裂形成工程は前記クロメート皮膜に冷熱サイクルによる熱衝撃を与えて亀裂を形成する工程である請求項1に記載のクロメート皮膜中の6価クロム量の測定方法。The method for measuring the amount of hexavalent chromium in a chromate film according to claim 1, wherein the crack forming step is a step of forming a crack by applying a thermal shock to the chromate film by a thermal cycle. 前記冷熱サイクルは−180℃以下の冷却と室温程度の加熱とを繰り返す請求項2に記載のクロメート皮膜中の6価クロム量の測定方法。The method for measuring the amount of hexavalent chromium in a chromate film according to claim 2, wherein the cooling / heating cycle repeats cooling at −180 ° C. or less and heating at about room temperature. 前記冷却は液体窒素による冷却である請求項3に記載のクロメート皮膜中の6価クロム量の測定方法。The method for measuring the amount of hexavalent chromium in a chromate film according to claim 3, wherein the cooling is cooling with liquid nitrogen. 前記亀裂形成工程は前記クロメート皮膜に機械的な衝撃を与えて亀裂を形成する工程である請求項1に記載のクロメート皮膜中の6価クロム量の測定方法。The method for measuring the amount of hexavalent chromium in a chromate film according to claim 1, wherein the crack forming step is a step of forming a crack by applying a mechanical impact to the chromate film. 前記抽出工程は前記亀裂を形成したクロメート皮膜を100℃の純水に30分間以上浸漬する工程である請求項1〜5のいずれかに記載のクロメート皮膜中の6価クロム量の測定方法。The method for measuring the amount of hexavalent chromium in a chromate film according to any one of claims 1 to 5, wherein the extraction step is a step of immersing the cracked chromate film in pure water at 100 ° C for 30 minutes or more. 前記6価クロムの定量分析工程はジフェニルカルバジド吸光光度法である請求項1〜6のいずれかに記載のクロメート皮膜中の6価クロム量の測定方法。The method for measuring the amount of hexavalent chromium in a chromate film according to any one of claims 1 to 6, wherein the quantitative analysis step of hexavalent chromium is a diphenylcarbazide absorption spectrophotometry.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007010526A (en) * 2005-06-30 2007-01-18 Nitto Seiko Co Ltd Calculation program of impurity concentration in plating coat
JP2007139497A (en) * 2005-11-16 2007-06-07 Fujitsu Ltd Detector
JP2007298320A (en) * 2006-04-28 2007-11-15 Fujitsu Ltd Detector and detection method
JP2009168700A (en) * 2008-01-18 2009-07-30 Fujitsu Ltd Controlled substance detection unit and controlled substance evaluation test method
US8223917B2 (en) 2005-09-01 2012-07-17 Kabushiki Kaisha Toshiba Method of quantitative analysis of hexavalent chromium in chromate coating and method for controlling hazardous element in encapsulating resin of resin encapsulation semiconductor device
JP2012202884A (en) * 2011-03-26 2012-10-22 Fujitsu Ltd Hexavalent chromium analysis method and hexavalent chromium analysis apparatus

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007010526A (en) * 2005-06-30 2007-01-18 Nitto Seiko Co Ltd Calculation program of impurity concentration in plating coat
JP4486557B2 (en) * 2005-06-30 2010-06-23 日東精工株式会社 Program for calculating impurity concentration in plating film
US8223917B2 (en) 2005-09-01 2012-07-17 Kabushiki Kaisha Toshiba Method of quantitative analysis of hexavalent chromium in chromate coating and method for controlling hazardous element in encapsulating resin of resin encapsulation semiconductor device
US9261493B2 (en) 2005-09-01 2016-02-16 Kabushiki Kaisha Toshiba Method of quantitative analysis of hexavalent chromium in chromate coating and method for controlling hazardous element in encapsulating resin of resin encapsulation semiconductor device
JP2007139497A (en) * 2005-11-16 2007-06-07 Fujitsu Ltd Detector
JP4675219B2 (en) * 2005-11-16 2011-04-20 富士通株式会社 Detecting object
JP2007298320A (en) * 2006-04-28 2007-11-15 Fujitsu Ltd Detector and detection method
JP2009168700A (en) * 2008-01-18 2009-07-30 Fujitsu Ltd Controlled substance detection unit and controlled substance evaluation test method
JP2012202884A (en) * 2011-03-26 2012-10-22 Fujitsu Ltd Hexavalent chromium analysis method and hexavalent chromium analysis apparatus

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