JP2005344186A - 金属の化成処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】有効成分濃度を容易に所定の濃度に維持管理することができる金属の化成処理方法を提供する。
【解決手段】上記複数種類の被処理物を連続的に順次各処理手段へと搬送する搬送手段及び被処理物をそれぞれ区別してカウントできるよう設置された被処理物カウント手段を備えたライン、化成反応処理液を充填した化成槽、補給流路を介して化成槽と連結され補給用化成反応処理液を充填した補給タンク、化成槽から溶液を排出するための排出流路、補給流路に設けられた補給量調節手段、及び、排出流路に設けられた排出量調節手段を備えた化成処理反応手段からなる化成処理装置によって行うものであり、化成反応処理液は、被処理物カウント手段によって得られたカウント数に基づく補給量調節手段及び排出量調節手段の調節により、補給用化成反応処理液の補給量及び化成槽中の化成反応処理液の排出量が調節され、化成反応処理液の有効成分濃度が調節される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、金属の化成処理方法に関する。

アルミホイール等の金属成形物は、一般的に、表面に付着している油分を除去するための脱脂処理、後工程である化成処理における化成皮膜の形成を良好に行うための表面調整処理、及び、耐食性や塗膜密着性を向上させる化成処理という一連の塗装前処理工程が行われた後、塗装されている。このような塗装前処理工程における化成処理としては、クロメート処理による処理が広く使用されてきた。

クロメート処理による金属の化成処理は、通常、被処理物を搬送する搬送手段を備えたラインによって被処理物を連続的に搬送し、化成反応処理液を充填した化成槽に連続的に浸漬したり、化成槽中の溶液によって連続的にスプレー処理を行ったりすることによって行われている。このため、化成槽中の化成反応処理液の有効成分が消費され、処理液組成が変化することがある。このような組成の変化によって処理液の能力が変化し、被処理物に充分な処理を行うことができなくなることを防ぐため、化成槽中の化成反応処理液の濃度を一定に保持することが必要とされる。

このような目的を達成するため、通常、化成槽に加えて、補充用化成反応処理液を適宜補給する機構と化成槽内反応処理液中に反応阻害物質が蓄積しないように、化成反応処理液の一部または全部をイオン交換処理する機構により、化成槽内反応処理液の成分濃度は一定濃度範囲に管理されている。

クロメート処理液は、有害なクロムの重金属イオンを含むものであるため、洗浄排水等が排水として排出されることはほとんどなく、イオン交換処理によって純水に再生して再利用されることが多い。

しかし、近年、脱クロム化の動きから、ジルコニウムイオン及び／又はチタニウムイオン、並びに、フッ素イオンを含有する化成処理反応液による化成処理が使用されるようになってきている（特許文献１、特許文献２等）。このようなノンクロメート処理液は、イオン交換処理をおこなうと、フリーのフッ素イオン濃度が上昇することによって化成液の反応性が著しく変動するため、化成処理の品質の不安定化の原因となる。更に、このようなノンクロメート化成反応処理液は、通常、有効成分の含有量が希薄な状態で処理を行うことが必要とされる。例えば、特許文献１に記載された化成反応においては、ジルコニウムイオン０．０１〜０．１２５ｇ／Ｌ、及び、フッ素イオン０．０１〜０．５ｇ／Ｌという希薄な濃度領域で化成反応処理液の濃度で、なおかつｐＨ１．５〜４．０という範囲に制御しなければならない。

このような場合であっても、単位時間あたりで消費される化成反応処理液中の有効成分量が一定であるような場合には制御はそれほど困難ではない。しかし、例えば、自動車のアルミホイールの化成処理においては、単位時間あたりで消費される化成反応処理液中の有効成分量は一定とならない。

なぜなら、アルミホイールの化成処理においては、化成反応処理を行った後に塗装を行うことによって塗装工程を完了するものもあれば、化成反応処理→塗装→切削→化成反応処理→塗装という工程や、化成反応処理→塗装→修正→化成反応処理→塗装という工程を経て塗装工程が完了するもの等がある。このように一旦塗装を行った後に２度目の化成反応処理を行う場合には、既に塗装が施された面は化成反応が進行しないから、化成処理反応に消費される有効成分量は、１度目の化成反応処理と比較して格段に少ない。

このような化成処理反応に消費される有効成分量が相違する被処理物をそれぞれ区別して別個の装置で処理することは効率的ではなく、同一の装置で両方を同時に処理することが好ましい。しかし、このような処理を行おうとすると、化成反応処理液中の有効成分濃度を一定に保つことが非常に困難となり、処理能力を一定に維持することができず、化成反応不良を生じる原因となる。特に、ジルコニウムイオン及び／又はチタニウムイオン、並びに、フッ素イオンを含有する化成処理反応液を使用した化成処理反応においては、化成反応処理液中の有効成分濃度が希薄であることから、このような有効成分濃度の管理が困難となりやすい。

特開２０００−２８２２５１号 特開平８−１７６８４１号公報

本発明は、上記に鑑み、化成処理反応液の有効成分濃度を一定に維持管理することが困難であるような化成処理において、複数種類の被処理物を同時にかつ連続的に処理する場合であっても、化成処理反応液の有効成分濃度を容易に所定の濃度に維持管理することができる金属の化成処理方法を提供することを目的とするものである。

本発明は、化成処理反応に必要とされる有効成分量が相違する複数種類の被処理物を同時にかつ連続的に化成処理する金属の化成処理方法であって、化成処理は、上記複数種類の被処理物を連続的に順次各処理手段へと搬送する搬送手段及び上記複数種類の被処理物をそれぞれ区別してカウントできるよう設置された被処理物カウント手段を備えたライン、並びに、化成反応処理液を充填した化成槽、補給流路を介して上記化成槽と連結され補給用化成反応処理液を充填した補給タンク、上記化成槽から溶液を排出するための排出流路、上記補給流路に設けられた補給量調節手段、及び、上記排出流路に設けられた排出量調節手段を備えた化成処理反応手段からなる化成処理装置によって行うものであり、化成反応処理液は、上記被処理物カウント手段によって得られたカウント数に基づく上記補給量調節手段及び上記排出量調節手段の調節により、上記補給用化成反応処理液の補給量及び上記化成槽中の化成反応処理液の排出量が調節され、化成反応処理液の有効成分濃度が調節されるものであることを特徴とする金属の化成処理方法である。

上記有効成分は、ジルコニウムイオン及び／又はチタニウムイオン、並びに、フッ素イオンであることが好ましい。
上記有効成分は、更にリン酸イオンを含んでなることが好ましい。
上記被処理物は、アルミホイールであることが好ましい。
上記搬送手段は、上記複数種類の被処理物ごとに別個の経路によって搬送するものであり、被処理物カウント手段は、光電管であることが好ましい。

上記化成反応処理液は、ジルコニウムイオン０．０１〜０．１２５ｇ／Ｌ、及び、フッ素イオン０．０１〜０．５ｇ／Ｌを含んでなるｐＨ１．５〜４．０となるよう調整されるものであることが好ましい。
上記化成反応処理液は、更に、リン酸イオン０．０１〜１．０ｇ／Ｌを含んでなることが好ましい。
以下に、本発明を詳細に説明する。

本発明は、化成処理反応に必要とされる有効成分量が相違する複数種類の被処理物を同時かつ連続的に処理する金属の化成処理方法である。すなわち、ラインによって被処理物を搬送しながら、化成処理に必要な各工程を順次行い、被処理物を連続的に処理する金属の化成処理方法である。

図１に本発明の金属の化成処理方法の一例を示した。以下、図１に基づいて本発明を説明する。図１は、アルミホイールをジルコニウム及び／又はチタニウムイオン含有化成反応処理液によって処理する一般的な方法において本発明を適用する一例を示したものである。従って、ここでは、脱脂工程→水洗工程→酸洗工程→水洗工程→化成処理工程→水洗工程という工程に従って順次被処理物を処理する。なお、図１に示した方法は、アルミホイールをジルコニウム及び／又はチタニウムイオン含有化成反応処理液によって処理する方法であるが、本発明の金属の化成処理方法は、その他の化成処理反応に適用することもできるものである。その他の被処理物に対する化成処理反応に本発明の方法を適用する場合、これら工程は、被処理物や化成処理反応の種類に応じて、適宜必要な工程によって行うものとすることが好ましい。

図１の方法においては、被処理物１２は、搬送手段１によって脱脂手段→水洗手段→酸洗手段→水洗手段→化成処理手段１１→水洗手段の順に搬送され、順次各処理手段による処理を受ける。図１の方法における脱脂工程、水洗工程、酸洗工程は、特に限定されるものではなく、通常の化成処理方法において行われる一般的な方法によって行うことができる。

被処理物１２は、化成処理反応に必要とされる有効成分量が相違する複数種類の被処理物が混在している。これらを図１中では、被処理物１２−１及び被処理物１２−２として示した。例えば、被処理物がアルミホイールの場合には、成形後の化成処理によってアルミホイール全面を化成処理する被処理物と、一度化成処理→塗装を経た後、切削、修正等を行うことにより、未処理金属が外部に露出し、この露出部のみを再度化成処理することが必要となった被処理物とが混在している場合等がこれに該当する。化成処理反応に必要とされる有効成分量は、被処理物における処理表面積に比例するものであるから、このように、化成処理反応が行われる部分の表面積が著しく相違する被処理物が混在する場合に、本発明の金属の化成処理方法は特に有用である。

なお、上記被処理物１２は、上述したような、処理工程が相違するものである場合に限定されるものではなく、形状、大きさ等が相違する複数種類の被処理物を同時に処理するために化成処理反応に必要とされる有効成分量が相違する場合であっても本発明の方法を適用することができる。

被処理物１２は、搬送手段１によって上記各工程を行うための手段を順次移動する。運送手段は、一定速度で進行するベルトコンベアーによる運送等の通常の手段を使用することができる。

上記被処理物が順次移動するラインは、上記複数種類の被処理物をそれぞれ区別してカウントする被処理物カウント手段２を有するものである。上記被処理物カウント手段２は、図１中に示した被処理物１２−１及び被処理物１２−２を、それぞれ別個のものと認識し、それぞれをカウントする機能を有するものである。上記機能を有するものであれば、上記被処理物カウント手段２は特に限定されず、例えば、画像解析による認識手段、ＩＣタグを各被処理物に取りつけ、上記ＩＣタグを認識する手段によってカウントする手段等の公知の手段を挙げることができる。

図１中には、上記被処理物１２を区別してカウントするもっとも簡便な手段として、複数種類の被処理物ごとに別個の搬送経路を設けることによるカウント方法を図示した。図１に示した搬送手段１は、吊り下げ方式によって被処理物を搬送するものであり、吊り下げ手段一つあたり上段及び下段に２つの被処理物を吊り下げることができる。すなわち、図１に示した搬送手段１は、上段による搬送経路と下段による搬送経路の２つの搬送経路を有する。上記複数種類の被処理物をそれぞれ別個の搬送経路によってライン中を搬送させる。そして、上段と下段それぞれの搬送経路上に別個の被処理物カウント手段２を設けることにより、上記複数種類の被処理物を区別してカウントすることができる。上記方法によって被処理物をカウントする場合には、被処理物カウント手段は、上記被処理物の個数をカウントできるものであれば特に限定されず、例えば、光電管等の公知のカウント手段を挙げることができる。

上記被処理物カウント手段２の設置位置は、化成処理反応手段１１の前であることが好ましい。化成処理反応手段１１の前であることによって、化成処理反応前に被処理物数をカウントすることができ、化成反応処理液の有効成分濃度の調整を迅速に行うことができるため、容易に有効成分濃度を一定に保つことができる点で好ましい。

上記ライン中には、化成処理反応手段１１が設けられている。上記化成処理反応手段１１によって、被処理物の化成処理を行うものである。図１中では、スプレーによって化成処理を行う金属の化成処理方法が記載されているが、化成処理反応は、スプレーに限定されるものではなく、浸漬等のその他の通常の方法によっても行うことができる。

本発明の化成処理反応手段１１は、化成反応処理液４を充填した化成槽３、補給流路７を介して上記化成槽３と連結され補給用化成反応処理液６を充填した補給タンク５、化成槽３から溶液を排出するための排出流路８、上記化成槽３と上記補給タンク６とを連結する流路７に設けられた補給量調節手段９、及び、上記排出流路に設けられた排出量調節手段１０を備えたものである。

本発明においては、上記化成反応処理液４は有効成分を所定量含有するように管理されており、上記化成反応処理液４によって化成処理反応が行われている。図１では、化成槽３中の化成反応処理液４は、ポンプ１３によって一定の流量で上記化成槽３からスプレー１４へと移液され、スプレー１４によって被処理物１２表面との接触が行われる。上記接触によって、金属表面で化成反応処理液４と被処理物１２との反応が進行し、化成処理反応が進行する。この際、噴霧された過剰の化成反応処理液４は、下部へと落下することによって化成槽３へと戻り、再利用される。

上記化成処理反応において、化成処理反応によって上記化成反応処理液４の有効成分の一部が消費され、かつ、上記被処理物１２は、表面に若干量の上記化成反応処理液４が付着した状態で次工程へと搬送される。このため、化成槽３中の化成反応処理液４は、徐々に有効成分量が減少する。このため、補給タンク５中の補給用化成反応処理液６を化成槽３へと補給しながら化成反応を行うことが必要となる。なお、図１においては、スプレー処理を行う場合を図示したが、浸漬処理によっても、同様に化成反応を行うことができる。

特に、上記化性反応処理液４が、ジルコニウムイオン及び／又はチタニウムイオン、並びに、フッ素イオンを含有してなるものであり、これによってアルミニウム金属からなる被処理物を処理する場合には、化成槽３中の化成反応処理液４の組成と補給用化成反応処理液６との組成が大きく相違するものであるため、補給の速度や割合を誤ると、化成槽３中の化成反応処理液４の組成が大幅に変化してしまい、化成処理不良の原因となる。更に、有効成分を低濃度に管理することが必要であることから、化成槽３中の化成処理反応液４の組成が変化しやすく、従来の方法では組成の管理が困難であった。

上記化成反応処理液４が、ジルコニウムイオン及び／又はチタニウムイオン、並びに、フッ素イオンを含有してなるアルミニウム金属の表面処理剤である場合に特に問題が深刻であるのは、フッ素イオンを含有してなる化成反応処理液でアルミニウム金属を処理すると、アルミニウム金属がイオン化して溶出することも一因である。このようにして生成した水酸化アルミニウムは水不溶性であることから、化成反応処理液４中でスラッジとして析出し、化成槽３中で沈殿を形成したり、化成反応に悪影響を与えたりする。このため、溶出したアルミニウムを溶解させるために、過剰量のフッ素イオンを添加することが必要になる。このため、化成槽３の化成反応処理液４と補給用化成反応処理液６とが、異なる組成を有するものとなり、化成槽３中の化成反応処理液４の組成を管理することが困難となるのである。

上記フッ素イオンを含有する化成反応処理液は、フッ素イオン濃度が過剰になると、過剰エッチングの原因となり、過少濃度であると反応が充分に進行しなかったり、不溶性のアルミニウム化合物がスラッジとして析出したりするという問題を生じる。このため、適正なフッ素イオン濃度範囲が限定されやすく、厳密な浴管理が必要とされるものである。

上記化成処理反応手段１１は、補給流路７を介して上記化成槽３と連結され補給用化成反応処理液６を充填した補給タンク５を有してなるものである。上記補給用化成反応処理液６は、補給タンク５中に保管され、補給流路７を通じて、必要量を必要な補給速度で化成槽３中に補給するものであり、これによって化成槽３中の化成反応処理液４の濃度は一定に保たれる。

上記補給流路７には、補給量調節手段９が設けられている。上記補給量調節手段９は、上記補給タンク５から上記化成槽３への上記補給用化成反応処理液６の補給量を調整する手段であり、電磁バルブ、開閉弁等の公知の手段を使用することができる。上記補給量調節手段９を調節することによって、上記補給タンク５に充填された補給用化成反応処理液６の化成槽３への補給量を調整し、上記化成槽３中の化成反応処理液４の組成を調整するものである。

上記化成処理反応手段１１は、更に、上記化成槽３から溶液を排出するための排出流路８を備えてなるものである。上記排出流路８は、上記化成槽３中の化成反応処理液４の一部を排出するための手段である。

化成処理反応においては、被処理物金属の一部がイオン化して化成反応処理液中に溶出し、これが蓄積すると、化成処理反応に悪影響を与えるために、化成処理反応液４の一部を排出しながら行うことが好ましい。特に、ジルコニウムイオン及び／又はチタニウムイオン、並びに、フッ素イオンを含有してなる化成処理反応液によってアルミニウム金属からなる被処理物を処理する場合は、アルミニウム金属が浴中に蓄積されることによる問題が生じやすいため、排出しながら化成処理反応を行うことは非常に重要である。

上記排出流路８には、排出量調節手段１０が設けられている。上記補給量排出手段１０は、上記化成槽３から上記化成反応処理液４の排出量を調整する手段であり、電磁バルブ、開閉弁等の公知の手段を使用することができる。上記排出量調節手段１０を調節することによって、上記化成槽３中の化成反応処理液４の排出量を調節し、上記化成槽３中の化成反応処理液４の組成を調整する。

本発明においては、上記被処理物カウント手段４によって得られたカウント数に基づいて上記補給量調節手段９及び排出量調節手段１０を調整し、これによって補給量及び排出量を調整し、化成槽６中の化成反応処理液４の組成を調節するものである。

被処理物１個あたりの化成反応処理液の消耗量、及び、被処理物表面に化成反応処理液４が付着することによる次工程への持出し量は、その形状及び素材種によってほとんどが決定される。従って、特定の被処理物１個を処理した場合に、化成槽３中の化成反応処理液４の組成を一定に保つために必要とされる補給用化成反応処理液６の補給量及び化成槽３中の化成反応処理液４の排出量は、一定である。従って、複数種類の被処理物それぞれに対して、必要な補給量及び排出量を算出しておけば、上記被処理物カウント手段４によって得られたカウント数に基づいて、補給量及び排出量は容易に算出することができる。これによって本発明の目的が達成されるのである。

上記補給量調節手段９及び排出量調節手段１０による補給量及び排出量の調節は、上記被処理物カウント手段２によって得られたカウント数、及び、各被処理物特性に基づいて予測又は実測された被処理物一個に対応した補給量及び排出量に基づいて算出し、上記被処理物カウント手段２を通過した後上記化成反応処理手段１１に到達するまでの時間も考慮した上で、補給量調節手段９及び排出量調節手段１０の調節量をコンピュータプログラムによる制御等を使用することによって自動的に決定して、自動的に補給量及び排出量を調節することが好ましい。このような手段によって補給量及び排出量を自動的に調節し続けることによって、良好な化成処理を低コストで容易かつ連続的に行うことができるものである。

本発明の金属の化成処理方法は、上述したように、ジルコニウムイオン及び／又はチタニウムイオン、並びに、フッ素イオンを含有してなる化成処理反応液によるアルミニウム金属からなる被処理物の処理方法（以下これを単に「ジルコニウム及び／又はチタニウム処理」と記す）に特に好適に適用することができる。このような化成処理反応は、特開２０００−２８２２５１、特開平６−３２０５４５号公報等に記載されている。
以下に、本発明において特に好適に化成処理を行うことができるジルコニウム及び／又はチタニウム処理について詳述する。

上記ジルコニウム及び／又はチタニウム処理によって処理することができるアルミニウム基材としては、特に限定されず、例えば、アルミホイール等を挙げることができる。上記ジルコニウム及び／又はチタニウム処理は、耐食性、密着性を有する塗膜が得られるのみならず、表面の光輝性を保持することができるので、外観に光沢が要求されるアルミホイールに好適に適用することができるものである。なお、以下において、アルミニウム基材は、アルミニウム合金基材（例えば、ＡＣ４、ＡＣ４ＣＨ等）をも包含するものである。

本発明において、上記アルミニウム基材には、必要に応じて、脱脂処理が施される。上記脱脂処理としては特に限定されず、アルカリ脱脂洗浄等の通常のアルミニウム基材の処理に用いられている方法で行うことができる。上記脱脂処理の方法としては特に限定されないが、脱脂を効果的に行うために、浸漬法で行うことが好ましい。

上記アルミニウム基材は、上記脱脂処理に次いで酸洗処理を行うことが好ましい。上記酸洗処理は、酸洗の工程であり、アルミニウム基材及びアルミニウム合金基材の表面の汚れや酸化膜を除去するためのものである。上記酸洗処理は、第２鉄イオン０．０１〜５．０ｇ／Ｌ及び硫酸を含んでなるｐＨ０．６〜２．０の酸性溶液で行うことが好ましい。上記第２鉄イオンは、上記酸性溶液中において、硫酸によるアルミニウムのエッチングを促進する役割を果たすものである。

上記第２鉄イオンの含有量は、上記酸性溶液中、０．０１〜５．０ｇ／Ｌであることが好ましく、０．１〜１．０ｇ／Ｌであることがより好ましい。０．０１ｇ／Ｌ未満であると、エッチング速度の促進効果が小さく、エッチング不足を生じるおそれがあり、５．０ｇ／Ｌを超えると、アルミニウムの表面を不当にエッチングすることになるので、上記範囲に限定される。

上記第２鉄イオンの供給源としては特に限定されず、例えば、Ｆｅ₂ （ＳＯ₄ ）₃ 、Ｆｅ（ＮＯ₃ ）₃ 、Ｆｅ（ＣｌＯ₄ ）₃ 等の水溶性第２鉄塩；ＦｅＳＯ₄ 、Ｆｅ（ＮＯ₃ ）₂ 等の水溶性第１鉄塩等を挙げることができる。なかでも、硫酸イオンを提供することができるＦｅ₂ （ＳＯ₄ ）₃ 、ＦｅＳＯ₄ を用いることが好ましい。

上記第２鉄イオンの供給源として、上記水溶性第１鉄塩を使用する場合には、上記水溶性第１鉄塩を配合した酸性水溶液に当量の酸化剤を添加し、必要量の第１鉄イオンを第２鉄イオンに酸化してから用いることが好ましい。

上記硫酸の含有量は、上記酸性溶液中、硫酸イオンとして５．０〜５０．０ｇ／Ｌが好ましく、１０．０から２０．０ｇ／Ｌであることがより好ましい。５．０ｇ／Ｌ未満であると、アルミニウムの表面のエッチングが不充分となり、５０．０ｇ／Ｌを超えると、アルミニウムの表面を不当にエッチングすることとなる。

上記硫酸イオンの供給源としては特に限定されず、例えば、Ｈ₂ ＳＯ₄ 、Ｆｅ₂（ＳＯ₄ ）₃ 、ＦｅＳＯ₄ 等を挙げることができる。

上記酸性溶液は、ｐＨ０．６〜２．０であることが好ましい。ｐＨ０．６未満であると、アルミニウムの表面を不当にエッチングすることとなり、２．０を超えると、アルミニウムのエッチング速度が極端に低下するので、上記範囲に限定される。上記ｐＨの調整は、上記硫酸イオンの供給源であるＨ₂ ＳＯ₄ で行うことが好ましい。上記酸性溶液には、必要に応じて、フッ素イオン、界面活性剤等を添加してもよい。

上記酸洗は、一般に、処理温度３０〜７５℃、好ましくは、３５〜４５℃、処理時間１〜５分、好ましくは、３分程度で行うことが好ましい。上記酸洗の方法としては特に限定されず、例えば、浸漬法、スプレー法等を挙げることができる。

上記酸洗により、アルミニウム基材及びアルミニウム合金基材の表面の酸化皮膜を効果的に除去するとともに、表面に浮き上がっているアルミニウム合金に含まれるアルミニウム以外の成分である不純物、例えば、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｃｕ等が偏析したもの等を除去することができる。このため、以下に詳述する化成処理を良好に行うことができる。

上記酸洗の処理が施されたアルミニウム基材又はアルミニウム合金基材は、通常、上記酸性溶液を後の工程へ持ち込まないために水洗される。上記水洗の方法としては特に限定されず、一般に金属の表面処理に用いられている方法で行うことができる。上記被処理物カウント手段４は、上記酸洗工程直後に設置するものであるか、酸洗後の水洗工程直後に設けることが好ましい。

上記ジルコニウム及び／又はチタニウム処理において、上記アルミニウム基材は、上記酸洗の工程の後、ジルコニウムイオン及び／又はチタニウムイオン並びにフッ素イオンを含んでなる化成反応処理液で処理される。上記ジルコニウム及び／又はチタニウム処理において、ジルコニウムイオン及び／又はチタニウムイオンは０．０１〜０．１２５ｇ／Ｌであることが好ましく、フッ素イオンは０．０１〜０．５ｇ／Ｌであることが好ましく、ｐＨ１．５〜４．０であることが好ましい。上述した範囲に各成分を管理するために、上述した本発明の方法を用いるものである。上記ジルコニウム及び／又はチタニウム処理は、更に、リン酸イオンを含有してなる化成反応処理液を使用するものであってもよい。上記リン酸イオンは、０．０１〜１．０ｇ／Ｌの濃度範囲内に管理されることが好ましい。

上記ジルコニウムイオン又はチタニウムイオンは、上記化成反応処理液における皮膜形成成分である。上記ジルコニウムイオン又はチタニウムイオンの含有量は、上記化成槽３における化成反応処理液４中で、０．０１〜０．１２５ｇ／Ｌに管理されることが好ましい。０．０１ｇ／Ｌ未満であると、形成される皮膜の重量が不足し、耐食性等の性能が不充分となり、０．１２５ｇ／Ｌを超えると、形成される皮膜の重量が多くなるために、皮膜が厚膜となり、アルミニウム基材やアルミニウム合金基材の光輝性が損なわれるので、上記範囲に限定される。

上記ジルコニウムイオンの供給源としては特に限定されず、例えば、フルオロジルコネート、フルオロジルコネート酸等の可溶性フルオロジルコネート；（ＮＨ₄ ）₂ ＺｒＦ₆ ；アルカリ金属フルオロジルコネート；フッ化ジルコニウム等を挙げることができる。

上記チタニウムイオンの供給源としては特に限定されず、例えば、フルオロチタネート、フルオロチタネート酸等の可溶性フルオロチタネート；（ＮＨ₄ ）₂ ＴｉＦ₆ ；アルカリ金属フルオロチタネート；フッ化チタン等を挙げることができる。

上記フッ素イオンは、上記化成反応処理液において、アルミニウムのエッチング剤としての役割を果たすものである。上記フッ素イオンの含有量は、上記化成反応処理液中、０．０１〜０．５ｇ／Ｌに管理することがが好ましい。０．０１ｇ／Ｌ未満であると、アルミニウム基材やアルミニウム合金基材の表面のエッチングが不充分となって、形成される皮膜の重量が不足し、０．５ｇ／Ｌを超えると、アルミニウム基材やアルミニウム合金基材の表面を不当にエッチングすることになり、該基材の表面が霜に覆われたようなにぶい状態のものとなるので、上記範囲内に維持することが好ましい。

上記フッ素イオンの供給源としては、上記化成反応処理液に可溶であり、アルミニウムと錯体を形成することができ、かつ、上記化成処理に対して反作用の効果を呈しないものであれば特に限定されず、例えば、フッ化水素酸、フッ化水素酸塩、フッ化硼素酸等を挙げることができる。なお、上記フッ素イオンの供給源として、上述したジルコニウム又はチタンの錯体を用いる場合には、生成するフッ素イオンの量が不充分であるので、上記フッ素化合物を併用することが望ましい。

上記リン酸イオンを含有する化成反応処理液を使用する場合、上記リン酸イオンの供給源としては特に限定されず、例えば、リン酸、リン酸アンモニウム、リン酸アルカリ金属塩等の酸溶液に可溶なリン酸化合物等を挙げることができる。なお、上記リン酸イオンの供給源としては、オルトリン酸を用いるのが望ましいが、メタリン酸、ピロリン酸、トリポリリン酸、次リン酸、これらの塩を使用してもよい。

上記リン酸イオンの含有量は、上記化成反応処理液中、０．０１〜１．０ｇ／Ｌに管理されることが好ましい。０．０１ｇ／Ｌ未満であると、形成される皮膜の重量が不足し、耐食性等の性能が不充分となり、１．０ｇ／Ｌを超えると、皮膜が厚膜となりすぎるので、上記範囲に限定される。

上記化成反応処理液のｐＨは、１．５〜４．０の範囲内に管理されるものであることが好ましい。ｐＨが１．５未満であると、アルミニウム基材やアルミニウム合金基材の表面を不当にエッチングすることになり、４．０を超えると、アルミニウム基材やアルミニウム合金基材の表面のエッチングが不充分となるので、上記範囲に管理することが好ましい。ｐＨ２．６〜３．５の範囲内に管理することがより好ましい。

上記化成反応処理液のｐＨの調整は、硝酸、水酸化アンモニウム；過塩素酸、硫酸等の上記化成処理に対して悪影響を与えない酸又は塩基を用いて行うのが好ましい。なお、硫酸を用いた場合、上記化成反応処理液のｐＨは、２以上が好ましい。

上記化成反応処理において形成される皮膜の重量は、５〜５０ｍｇ／ｍ² が好ましい。５ｍｇ／ｍ² 未満であると、耐食性等の性能が不充分であり、５０ｍｇ／ｍ²を超えると、厚膜になりすぎてアルミニウムの光輝性が損なわれるおそれがあるだけでなく、かえって耐食性に劣る場合がある。

上記化成処理は、形成される皮膜の重量が上記範囲となるように行えばよい。一般的には、処理温度３５〜４５℃、処理時間３０秒から２分で行うのが好ましい。上記化成処理の方法としては特に限定されず、例えば、浸漬法、スプレー法等を挙げることができる。

上記ジルコニウム及び／又はチタニウム処理を行った後、上記アルミニウム基材又はアルミニウム合金基材は、上記化成処理の後、水洗、乾燥され、塗装されるものであってもよい。上記塗装としては、塗膜との密着性を向上させることができる点からみて、粉体塗装が好ましい。更に、本発明においては、塗装の前処理として酸洗を行っているので、粉体塗装を施しても塗膜の密着性に問題が生じない。

本発明は、上述したような構成を有するものであるから、簡便な方法によって化成処理反応における化成処理槽６中の化成反応処理液４の組成を所定の範囲内に管理することができ、安定して塗膜密着性、防錆性に優れた化成皮膜を形成することができるという効果を奏するものである。

図１に示した化成処理装置において、被処理物カウント手段２として光電管を使用し、搬送手段１の被処理物吊下手段上段には、未処理であり全面化成処理が必要であるアルミホイールを設置し、吊り下げ手段下段には、一旦化成処理反応を行った後、下塗り塗装、乾燥を行い、不具合箇所の修正を行ったため、被処理物表面の一部のみにおいて化成処理反応が必要なアルミホイールを設置した。試験においては、実際のラインにおける操業と対応したものとなるようにするため、不定期的に上段及び／又は下段に被処理物を設置しない状態で連続的処理を行った。

処理に際しては、実験開始時には下記表１に示した建浴液成分組成を有する化成処理反応液４を化成槽３に満たし、下記表１に示した補充用の化成処理反応液６を補給タンクに充填し、通常のスプレー処理手段によって行った。化成処理反応においては、上記被処理物カウント手段２によって得られたカウント数に基づく上記補給量調節手段及び排出量調節手段の調節を、コンピュータプログラムによって自動的に制御することにより行った。処理に際しては、ジルコニウムイオン２０〜２５ｍｇ／Ｌ、有効フッ素イオン〔Ｆ（Ｆｒｅｅ）＋Ｆ（Ｚｒ錯体）〕２５〜４０ｍｇ／Ｌ、アルミニウムイオン（Ａｌ）１００ｍｇ／Ｌ以下、リン酸イオン３０〜４０ｍｇ／Ｌ、ｐＨ３．３〜３．５の範囲内となるように管理した。表１中、処理後の化成液は、上記方法にて管理しながら化成処理を２４時間（行った後の化成処理液組成である。

なお、管理は単位時間あたりの処理物A、Bの処理量をそれぞれ積算カウントし、あらかじめ設定した処理物Aならびに処理物Bの単位数あたりの補充用化成反応処理液の補充量、強制排出必要量とそれぞれの積算値を乗算して、単位時間あたりの補充用化成反応処理液の補充量と強制排出必要量を算出することによって行った。これをまとめたものが表２である。

上記手法によって、連続的に２４時間化成処理を行ったが、化成槽３中の化成処理反応液４は、常に上記管理範囲内を維持することができ、化成反応の異常等の問題を生じることなく、連続的に被処理物を処理することができた。

本発明の金属の化成処理方法は上述したようなものであることから、極めて簡便な手法によって、化成処理反応に必要とされる有効成分量が相違する複数種類の被処理物を同時にかつ連続的に処理する際に、化成槽中の化成処理反応液の組成を所定濃度に管理する方法として適用することができる。特に、ジルコニウム及び／又はチタニウムイオン並びにフッ素イオンからなるノンクロム化成反応処理液によって化成処理反応を行う場合のように、有効成分が希薄である場合に特に有用に使用することができる。

本発明の金属の化成処理方法に使用する化成処理装置の一例を表わす模式図である。

符号の説明

１．搬送手段
２．被処理物カウント手段
３．化成槽
４．化成処理反応液
５．補給タンク
６．補給用化成反応処理液
７．補給流路
８．排出流路
９．補給量調節手段
１０．排出量調節手段
１１．化成処理手段
１２．被処理物
１３．ポンプ
１４．スプレー

Claims (7)

1. 化成処理反応に必要とされる有効成分量が相違する複数種類の被処理物を同時にかつ連続的に化成処理する金属の化成処理方法であって、
   化成処理は、前記複数種類の被処理物を連続的に順次各処理手段へと搬送する搬送手段及び前記複数種類の被処理物をそれぞれ区別してカウントできるよう設置された被処理物カウント手段を備えたライン、並びに、化成反応処理液を充填した化成槽、補給流路を介して前記化成槽と連結され補給用化成反応処理液を充填した補給タンク、前記化成槽から溶液を排出するための排出流路、前記補給流路に設けられた補給量調節手段、及び、前記排出流路に設けられた排出量調節手段を備えた化成処理反応手段からなる化成処理装置によって行うものであり、
   化成反応処理液は、前記被処理物カウント手段によって得られたカウント数に基づく前記補給量調節手段及び前記排出量調節手段の調節により、前記補給用化成反応処理液の補給量及び前記化成槽中の化成反応処理液の排出量が調節され、化成反応処理液の有効成分濃度が調節されるものである
   ことを特徴とする金属の化成処理方法。
2. 有効成分は、ジルコニウムイオン及び／又はチタニウムイオン、並びに、フッ素イオンを含んでなる請求項１記載の金属の化成処理方法。
3. 有効成分は、更に、リン酸イオンを含んでなる請求項２記載の金属の化成処理方法。
4. 被処理物は、アルミホイールである請求項１、２又は３記載の金属の化成処理方法。
5. 搬送手段は、前記複数種類の被処理物ごとに別個の経路によって搬送するものであり、
   被処理物カウント手段は、光電管である請求項１、２又は３記載の金属の化成処理方法。
6. 化成反応処理液は、ジルコニウムイオン０．０１〜０．１２５ｇ／Ｌ、及び、フッ素イオン０．０１〜０．５ｇ／Ｌを含んでなるｐＨ１．５〜４．０となるよう調整されるものである請求項１、２、３、４又は５記載の金属の化成処理方法。
7. 化成反応処理液は、更に、リン酸イオン０．０１〜１．０ｇ／Ｌを含んでなる請求項６記載の金属の化成処理方法。

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