JP2006219691A - Metal surface treatment method - Google Patents

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Noriaki Kobayashi
典昭 小林
Tomohiro Osako
友弘 大迫
Hiroyuki Sato
裕之 佐藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a metal surface treatment method capable of forming a chemical film having excellent performance even when iron sludge is generated when performing the surface treatment of a metallic material containing an iron base material. <P>SOLUTION: The metal surface treatment method comprises a surface treatment step of bringing a metal surface treatment solution of pH 3.0-6.0 containing a specified amount of zirconium/titanium ions, fluoride ions and all fluorine into contact with the surface of the metallic material containing the iron base material, a pH reducing step of reducing pH of the metal surface treatment solution by 0.1-3.0 thereafter and dissolving zirconium/titanium contained in iron sludge generated in the metal surface treatment solution in the surface treatment step in the metal surface treatment solution, an iron sludge removing step of removing iron sludge from the metal surface treatment solution thereafter, and a collection and supply step of collecting the metal surface treatment solution with the iron sludge removed therefrom and supplying the solution to the surface treatment step while these steps are performed in a circulating manner. The concentration of the iron sludge in the metal surface treatment solution in the surface treatment step is maintained at ≤500 ppm. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は金属表面処理方法に関する。   The present invention relates to a metal surface treatment method.

金属表面に塗装後の耐食性に優れる表面処理皮膜を析出させる手法として、リン酸亜鉛処理方法やクロメート処理方法が、現在一般に用いられている。このうち、リン酸亜鉛処理方法は、リン酸亜鉛を含有する処理液を金属表面に接触させる方法であり、熱延鋼板、冷延鋼板等の鋼、亜鉛めっき鋼板、一部のアルミニウム合金等に耐食性に優れる皮膜を析出させることができる。
しかしながら、リン酸亜鉛処理を行う際には、反応の副生成物であるリン酸亜鉛、リン酸鉄等のスラッジが処理液中に多量に発生する。スラッジが発生することにより処理液中の有効成分濃度が低下し、得られる皮膜の耐食性に悪影響を及ぼす。
また、金属表面にスラッジが付着すると、塗装後の外観が悪化したり、スラッジが処理設備に付着してメンテナンス性が悪化したりすることがある。
更に、スラッジが発生すると、発生したスラッジの廃棄や、処理液中の濃度が低下した有効成分の補給が必要となり経済的にも不利である。
更に、アルミニウム合金の種類によっては塗装後の耐糸錆性を十分に確保できない。
As a method for depositing a surface treatment film having excellent corrosion resistance after coating on a metal surface, a zinc phosphate treatment method and a chromate treatment method are currently generally used. Among these, the zinc phosphate treatment method is a method in which a treatment liquid containing zinc phosphate is brought into contact with the metal surface, such as hot rolled steel sheets, cold rolled steel sheets, galvanized steel sheets, some aluminum alloys, etc. A film having excellent corrosion resistance can be deposited.
However, when the zinc phosphate treatment is performed, a large amount of sludge such as zinc phosphate and iron phosphate, which are byproducts of the reaction, is generated in the treatment liquid. The generation of sludge reduces the active ingredient concentration in the treatment liquid and adversely affects the corrosion resistance of the resulting film.
Moreover, if sludge adheres to the metal surface, the appearance after painting may deteriorate, or the sludge may adhere to the processing equipment and maintainability may deteriorate.
Furthermore, when sludge is generated, it is economically disadvantageous because it is necessary to discard the generated sludge or to replenish active ingredients having a reduced concentration in the treatment liquid.
Furthermore, depending on the type of aluminum alloy, the yarn rust resistance after coating cannot be sufficiently secured.

一方、アルミニウム合金に対しては、クロメート処理を施すことによって十分な塗装性能を確保することが可能であるが、昨今の環境規制から処理液中に有害な6価クロムを含むクロメート処理は敬遠される方向にある。そこで、処理液中に有害成分を含まない表面処理方法として、種々の方法が提案されている。   On the other hand, it is possible to ensure sufficient coating performance for aluminum alloys by applying chromate treatment. However, chromate treatment containing harmful hexavalent chromium in the treatment liquid is avoided due to recent environmental regulations. In the direction. Therefore, various methods have been proposed as surface treatment methods that do not contain harmful components in the treatment liquid.

例えば、特許文献1には、特定の金属アセチルアセトネートと、水溶性無機チタン化合物及び水溶性無機ジルコニウム化合物から選ばれる少なくとも1種の化合物を1:5000〜5000:1の重量比で含有することを特徴とする金属表面処理用組成物により、塗装後の耐食性および密着性に優れる表面処理皮膜を析出させる手法が提案されている。この手法を用いれば、表面処理の対象となる金属材料として、アルミニウム合金以外に、マグネシウム合金、亜鉛および亜鉛めっき合金を用いることができる。
しかしながら、特許文献1に記載の手法では、冷延鋼板等の鉄系材料表面に表面処理皮膜を析出させることは不可能であった。
For example, Patent Document 1 contains a specific metal acetylacetonate and at least one compound selected from a water-soluble inorganic titanium compound and a water-soluble inorganic zirconium compound in a weight ratio of 1: 5000 to 5000: 1. A method for depositing a surface-treated film excellent in corrosion resistance and adhesion after coating with a metal surface treatment composition characterized by the above has been proposed. If this method is used, a magnesium alloy, zinc, and a galvanized alloy can be used in addition to an aluminum alloy as a metal material to be surface-treated.
However, with the technique described in Patent Document 1, it was impossible to deposit a surface treatment film on the surface of an iron-based material such as a cold-rolled steel sheet.

これに対して、特許文献2には、アルミニウム系材料以外に鉄系材料にも表面処理することができる方法が提案されている。具体的には、ジルコニウムイオン及び/又はチタニウムイオン、並びに、フッ素イオンを含有してなる金属化成処理剤によって金属表面を処理する金属化成処理方法であって、前記金属化成処理剤は、前記ジルコニウムイオン及び/又は前記チタニウムイオンの含有量が、質量基準で20〜500ppmであり、前記フッ素イオンの含有量が、前記ジルコニウムイオン及び/又は前記チタニウムイオンに対して、モル比で6倍以上であり、実質的にリン酸イオンを含有せず、pHが2〜5であり、前記金属化成処理方法は、処理中の金属化成処理剤中の鉄イオン濃度を25ppm以下に制御するものであることを特徴とする金属化成処理方法が提案されている。この方法は、有害成分である6価クロムを含まない金属化成処理剤を用いて、鉄、アルミ、亜鉛等の金属表面に塗装後の耐食性および密着性に優れた表面処理皮膜を得ることを目的としている。   On the other hand, Patent Document 2 proposes a method that can surface-treat iron-based materials in addition to aluminum-based materials. Specifically, it is a metal chemical conversion treatment method for treating a metal surface with a metal chemical conversion treatment agent containing zirconium ions and / or titanium ions and fluorine ions, wherein the metal chemical conversion treatment agent contains the zirconium ions. And / or the content of the titanium ion is 20 to 500 ppm on a mass basis, and the content of the fluorine ion is 6 times or more in molar ratio to the zirconium ion and / or the titanium ion, It is substantially free of phosphate ions, has a pH of 2 to 5, and the metal chemical conversion treatment method controls the iron ion concentration in the metal chemical conversion treatment agent being treated to 25 ppm or less. A metal chemical conversion treatment method has been proposed. The purpose of this method is to obtain a surface-treated film excellent in corrosion resistance and adhesion after coating on a metal surface such as iron, aluminum, zinc, etc., using a metal chemical conversion treatment agent that does not contain hexavalent chromium, which is a harmful component. It is said.

また、特許文献3にも、アルミニウム系材料以外に鉄系材料にも表面処理することができる方法が提案されている。具体的には、鉄系材料、亜鉛系材料、アルミニウム系材料及びマグネシウム系材料から選ばれる金属材料をそれぞれ単独で或はその2種以上を同時に表面処理するための水系表面処理液であって、ジルコニウム化合物及びチタニウム化合物から選ばれる1種以上の化合物を上記金属元素として5〜5000ppm含み、また遊離フッ素イオンを0.1〜100ppm含み、且つpHが2〜6であることを特徴とする金属の金属表面処理液が提案されている。   Patent Document 3 also proposes a method capable of performing surface treatment on iron-based materials in addition to aluminum-based materials. Specifically, a water-based surface treatment liquid for surface-treating a metal material selected from iron-based material, zinc-based material, aluminum-based material and magnesium-based material individually or in combination of two or more thereof, One or more compounds selected from a zirconium compound and a titanium compound are contained as the metal element in an amount of 5 to 5000 ppm, free fluorine ions are contained in an amount of 0.1 to 100 ppm, and the pH is 2 to 6. Metal surface treatment liquids have been proposed.

特開2000−199077号公報JP 2000-199077 A 特開2004−43913号公報JP 2004-43913 A 特開2004−190121号公報JP 2004-190121 A

しかしながら、本発明者が鋭意検討した結果、以下のことが分かった。即ち、特許文献2に記載の方法においては、処理液中の鉄イオンは鉄系材料がエッチングされることにより生じるので、その濃度を25ppm以下に管理するのが困難である。また、鉄イオンを除去するための大規模な設備が必要であり、多額のランニングコストがかかる。更に、鉄イオンを除去してその濃度を25ppm以下にする際に、処理液中の有効成分も一緒に除去してしまい、化成皮膜の性能に悪影響を及ぼすことがあると推測される。   However, as a result of intensive studies by the inventor, the following has been found. That is, in the method described in Patent Document 2, iron ions in the treatment liquid are generated by etching the iron-based material, and it is difficult to control the concentration to 25 ppm or less. In addition, a large-scale facility for removing iron ions is necessary, and a large running cost is required. Furthermore, when iron ions are removed to a concentration of 25 ppm or less, it is presumed that the active components in the treatment liquid are also removed, which may adversely affect the performance of the chemical conversion film.

また、特許文献3に記載の処理液を用いた場合、鉄イオンの影響をほとんど受けないため蓄積する鉄イオンの影響を考慮せずに、各種金属材料に塗装後の耐食性に優れる表面処理皮膜を析出させることができる。
しかしながら、特許文献3に記載の金属表面処理液は、鉄を含有する被処理金属の処理量が多いと、溶出した鉄イオンが酸化されて水酸化鉄である鉄スラッジを析出させることがある。鉄スラッジが析出すると、特許文献2に記載の方法と同様の問題が生じうる。
In addition, when the treatment liquid described in Patent Document 3 is used, a surface treatment film having excellent corrosion resistance after coating is applied to various metal materials without considering the effect of accumulated iron ions because it is hardly affected by iron ions. It can be deposited.
However, in the metal surface treatment liquid described in Patent Document 3, when the amount of the metal to be treated containing iron is large, the eluted iron ions may be oxidized to precipitate iron sludge that is iron hydroxide. If iron sludge is deposited, the same problem as that described in Patent Document 2 may occur.

したがって、本発明は、鉄系材料を含む金属材料を表面処理する金属表面処理方法であって、鉄スラッジが生じても、優れた性能の化成皮膜を形成させることができる金属表面処理方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention provides a metal surface treatment method for surface-treating a metal material containing an iron-based material, and is capable of forming a chemical conversion film having excellent performance even when iron sludge is generated. The purpose is to do.

本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究した結果、ジルコニウムおよびチタンからなる群から選ばれる1種以上の金属のイオンを5〜5000ppm含有し、フッ化物イオンを0.1〜100ppm含有し、全フッ素濃度が100〜50000ppmである、pH3.0〜6.0の金属表面処理液を用いて、金属材料の表面を処理する際に、表面処理工程後に前記金属表面処理液のpHを特定範囲で低下させ、その後、鉄スラッジを除去することにより、系外に持ち出されてしまう金属表面処理液中の有効成分の量を少なくすることができ、その結果、表面処理を循環処理しても優れた性能の化成皮膜を得ることが可能となることを見出し、本発明を完成させた。   As a result of earnest research to achieve the above object, the present inventor contains 5-5000 ppm of ions of one or more metals selected from the group consisting of zirconium and titanium, and 0.1-100 ppm of fluoride ions. When the surface of a metal material is treated with a metal surface treatment solution having a total fluorine concentration of 100 to 50000 ppm and a pH of 3.0 to 6.0, the pH of the metal surface treatment solution is specified after the surface treatment step. By reducing the range, and then removing the iron sludge, the amount of the active ingredient in the metal surface treatment liquid that is taken out of the system can be reduced. As a result, even if the surface treatment is circulated, The inventors have found that it is possible to obtain a chemical conversion film having excellent performance, and have completed the present invention.

即ち、本発明は、以下の(1)〜(3)を提供する。
(1)鉄系材料を含む金属材料を表面処理する金属表面処理方法であって、
ジルコニウムおよびチタンからなる群から選ばれる1種以上の金属のイオンを5〜5000ppm含有し、フッ化物イオンを0.1〜100ppm含有し、全フッ素濃度が100〜50000ppmである、pH3.0〜6.0の金属表面処理液を前記金属材料の表面に接触させる表面処理工程と、
前記表面処理工程後、前記金属表面処理液のpHを0.1〜3.0低下させて、前記表面処理工程において前記金属表面処理液中に発生した鉄スラッジに含まれる前記ジルコニウムおよびチタンからなる群から選ばれる1種以上の金属を、前記金属表面処理液中に溶解させるpH低下工程と、
前記pH低下工程後、前記金属表面処理液から前記鉄スラッジを除去する鉄スラッジ除去工程と、
前記鉄スラッジ除去工程後、前記鉄スラッジを除去された前記金属表面処理液を回収して、前記表面処理工程に供給する回収供給工程と
を循環して行い、
前記表面処理工程における前記金属表面処理液の鉄スラッジ濃度を500ppm以下に維持する、金属表面処理方法。
(2)前記鉄スラッジ除去工程の前において、または前記鉄スラッジ除去工程において、前記金属表面処理液に、凝集剤および/または酸化剤を添加する、上記(1)に記載の金属表面処理方法。
(3)前記金属材料が、鉄系材料、または、鉄系材料と、亜鉛系材料、アルミニウム系材料およびマグネシウム系材料からなる群から選ばれる1種以上とから構成される金属材料である上記(1)または(2)に記載の金属表面処理方法。
That is, the present invention provides the following (1) to (3).
(1) A metal surface treatment method for surface-treating a metal material containing an iron-based material,
PH 3.0-6, containing 5 to 5000 ppm of ions of one or more metals selected from the group consisting of zirconium and titanium, 0.1 to 100 ppm of fluoride ions, and a total fluorine concentration of 100 to 50000 ppm A surface treatment step of bringing a metal surface treatment solution of 0.0 into contact with the surface of the metal material;
After the surface treatment step, the pH of the metal surface treatment solution is lowered by 0.1 to 3.0, and the zirconium and titanium contained in the iron sludge generated in the metal surface treatment solution in the surface treatment step A pH lowering step of dissolving one or more metals selected from the group in the metal surface treatment liquid;
After the pH lowering step, an iron sludge removing step for removing the iron sludge from the metal surface treatment liquid;
After the iron sludge removal step, the metal surface treatment liquid from which the iron sludge has been removed is collected, and a recovery supply step for supplying the surface treatment step is circulated.
The metal surface treatment method which maintains the iron sludge density | concentration of the said metal surface treatment liquid in the said surface treatment process at 500 ppm or less.
(2) The metal surface treatment method according to (1), wherein a flocculant and / or an oxidizing agent is added to the metal surface treatment solution before or in the iron sludge removal step.
(3) The above metal material is an iron-based material, or a metal material composed of an iron-based material and one or more selected from the group consisting of a zinc-based material, an aluminum-based material, and a magnesium-based material ( The metal surface treatment method according to 1) or (2).

本発明の金属表面処理方法によれば、鉄系材料を含む金属材料を表面処理する際に、鉄スラッジが生じても、優れた性能の化成皮膜を形成させることができる。   According to the metal surface treatment method of the present invention, it is possible to form a chemical conversion film having excellent performance even when iron sludge is generated when a metal material containing an iron-based material is surface-treated.

以下、本発明の金属表面処理方法について詳細に説明する。
本発明の金属表面処理方法は、鉄系材料を含む金属材料を表面処理する金属表面処理方法である。
本発明の金属表面処理方法の対象となる金属材料は、鉄系材料を含む金属材料であれば特に限定されない。例えば、鋼板(例えば、冷延鋼板、熱延鋼板、亜鉛めっき系鋼板、合金めっき系鋼板)等の鉄系材料;鉄系材料と、亜鉛系材料、アルミニウム系材料およびマグネシウム系材料からなる群から選ばれる1種以上とから構成される金属材料が挙げられる。
Hereinafter, the metal surface treatment method of the present invention will be described in detail.
The metal surface treatment method of the present invention is a metal surface treatment method for treating a metal material containing an iron-based material.
The metal material used as the object of the metal surface treatment method of the present invention is not particularly limited as long as it is a metal material containing an iron-based material. For example, iron-based materials such as steel plates (for example, cold-rolled steel plates, hot-rolled steel plates, galvanized steel plates, alloy-plated steel plates); from the group consisting of iron-based materials, zinc-based materials, aluminum-based materials, and magnesium-based materials Examples thereof include metal materials composed of one or more selected.

本発明の金属表面処理方法は、少なくとも、表面処理工程と、pH低下工程と、鉄スラッジ除去工程とを具備する。以下、各工程について説明する。   The metal surface treatment method of the present invention includes at least a surface treatment step, a pH lowering step, and an iron sludge removal step. Hereinafter, each step will be described.

<表面処理工程>
表面処理工程は、後述する金属表面処理液を、上述した金属材料の表面に接触させる工程である。
<Surface treatment process>
The surface treatment step is a step of bringing a metal surface treatment solution described later into contact with the surface of the metal material described above.

表面処理工程に用いられる金属表面処理液は、ジルコニウムおよびチタンからなる群から選ばれる1種以上の金属のイオンを5〜5000ppm含有し、フッ化物イオンを0.1〜100ppm含有し、全フッ素濃度が100〜50000ppmである、pH3.0〜6.0の金属表面処理液である。
ジルコニウムおよびチタンからなる群から選ばれる1種以上の金属のイオンの供給源としては、例えば、ジルコニウム化合物として、ZrCl4、ZrOCl2、Zr(SO42、ZrOSO4、Zr(NO34、ZrO(NO32、H2ZrF6、H2ZrF6の塩、ZrO2、ZrOBr2、ZrF4が挙げられ、チタン化合物として、TiCl4、Ti(SO42、TiOSO4、Ti(NO34、TiO(NO32、TiO2OC24、H2TiF6、H2TiF6の塩、TiO2、TiF4が挙げられる。中でも、ジルコニウム化合物が好ましい。
The metal surface treatment liquid used in the surface treatment step contains 5-5000 ppm of one or more kinds of metal ions selected from the group consisting of zirconium and titanium, 0.1-100 ppm of fluoride ions, and total fluorine concentration Is a metal surface treatment solution having a pH of 3.0 to 6.0, which is 100 to 50,000 ppm.
Examples of the source of ions of one or more metals selected from the group consisting of zirconium and titanium include ZrCl 4 , ZrOCl 2 , Zr (SO 4 ) 2 , ZrOSO 4 , Zr (NO 3 ) 4 as zirconium compounds. ZrO (NO 3 ) 2 , H 2 ZrF 6 , H 2 ZrF 6 salt, ZrO 2 , ZrOBr 2 , ZrF 4 , and titanium compounds include TiCl 4 , Ti (SO 4 ) 2 , TiOSO 4 , Ti (NO 3 ) 4 , TiO (NO 3 ) 2 , TiO 2 OC 2 O 4 , H 2 TiF 6 , a salt of H 2 TiF 6 , TiO 2 and TiF 4 may be mentioned. Of these, zirconium compounds are preferred.

ジルコニウム化合物およびチタン化合物は、酸性溶液に溶解し、比較的安定であるが、アルカリ溶液中では不安定であり、容易にジルコニウムまたはチタンの酸化物または水酸化物として析出する。
ここで、表面処理工程に用いられる金属表面処理液は、酸性溶液であるため、上述した金属材料に接触させると、金属材料の溶解反応が起こる。金属材料が溶解することによって、金属材料界面でpHの上昇が起こり、ジルコニウムおよび/またはチタンの酸化物および/または水酸化物が皮膜として金属材料表面に析出し、皮膜を形成するのである。
Zirconium compounds and titanium compounds dissolve in acidic solutions and are relatively stable, but are unstable in alkaline solutions and readily precipitate as oxides or hydroxides of zirconium or titanium.
Here, since the metal surface treatment liquid used in the surface treatment step is an acidic solution, when it is brought into contact with the above-described metal material, a dissolution reaction of the metal material occurs. When the metal material is dissolved, the pH rises at the metal material interface, and an oxide and / or hydroxide of zirconium and / or titanium is deposited as a film on the surface of the metal material to form a film.

金属表面処理液におけるジルコニウムおよびチタンからなる群から選ばれる1種以上の金属のイオンの濃度(ジルコニウムイオンおよびチタンイオンの両者を含有する場合は、その合計濃度)は、5〜5000ppmであるのが好ましく、20〜3000ppmであるのがより好ましい。
本発明の金属表面処理方法により形成される皮膜は、上述したように、ジルコニウムおよび/またはチタンの酸化物および/または水酸化物である。ジルコニウムおよびチタンからなる群から選ばれる1種以上の金属のイオンの濃度が5ppm以上であると、皮膜の主成分の濃度が十分に高いため、耐食性を得るために十分な付着量を実用的な処理時間で得ることができる。また、ジルコニウムおよびチタンからなる群から選ばれる1種以上の金属のイオンの濃度が5000ppm以下であると、耐食性を得るために十分な付着量を、経済的に有利に得ることができる。
The concentration of ions of one or more metals selected from the group consisting of zirconium and titanium in the metal surface treatment solution (when both zirconium ions and titanium ions are contained, the total concentration) is 5 to 5000 ppm. Preferably, it is 20 to 3000 ppm.
As described above, the film formed by the metal surface treatment method of the present invention is an oxide and / or hydroxide of zirconium and / or titanium. When the concentration of ions of one or more metals selected from the group consisting of zirconium and titanium is 5 ppm or more, the concentration of the main component of the film is sufficiently high, so that a sufficient amount of adhesion to obtain corrosion resistance is practical. Can be obtained in processing time. Further, when the concentration of ions of one or more metals selected from the group consisting of zirconium and titanium is 5000 ppm or less, a sufficient amount of adhesion for obtaining corrosion resistance can be obtained economically advantageously.

フッ化物イオンの供給源としては、例えば、HF、H2ZrF6、H2ZrF6の塩、H2TiF6、H2TiF6の塩、H2SiF6、H2SiF6の塩、HBF4、HBF4の塩、NaHF2、KHF2、NH4HF2、NaF、KF、NH4F等のフッ素化合物が挙げられる。 Examples of the source of fluoride ions include HF, H 2 ZrF 6 , H 2 ZrF 6 salt, H 2 TiF 6 , H 2 TiF 6 salt, H 2 SiF 6 , H 2 SiF 6 salt, HBF 4 , Fluorine compounds such as HBF 4 salt, NaHF 2 , KHF 2 , NH 4 HF 2 , NaF, KF, NH 4 F and the like.

金属表面処理液におけるフッ化物イオンの濃度は、0.1〜100ppmであるのが好ましく、20〜70ppmであるのがより好ましい。
本発明において、フッ化物イオン濃度は、遊離しているフッ素イオン(F-)の濃度であり、市販のイオン電極を用いて測定することができる。
フッ化物イオン濃度が100ppm以下であると、金属材料の溶解反応が十分に促進される。また、金属表面処理液中でジルコニウムおよびチタンからなる群から選ばれる1種以上の金属のイオンが安定して存在するため、金属材料界面で皮膜として析出しやすくなる。
フッ化物イオン濃度が0.1ppm以上であると、金属表面処理液の安定性および反応性に優れる。また、本発明においては、後述するように、pH低下工程で、金属表面処理液のpHを低下させて、鉄スラッジ中の不溶化した有効成分を溶解させるが、フッ化物イオン濃度が1ppm以上であると、この効果が大きくなる。
The concentration of fluoride ions in the metal surface treatment liquid is preferably 0.1 to 100 ppm, and more preferably 20 to 70 ppm.
In the present invention, the fluoride ion concentration is the concentration of free fluorine ions (F ) and can be measured using a commercially available ion electrode.
When the fluoride ion concentration is 100 ppm or less, the dissolution reaction of the metal material is sufficiently promoted. In addition, since ions of one or more kinds of metals selected from the group consisting of zirconium and titanium are stably present in the metal surface treatment liquid, they tend to precipitate as a film at the metal material interface.
When the fluoride ion concentration is 0.1 ppm or more, the stability and reactivity of the metal surface treatment solution are excellent. In the present invention, as described later, in the pH reduction step, the pH of the metal surface treatment solution is lowered to dissolve the insolubilized active ingredient in the iron sludge, but the fluoride ion concentration is 1 ppm or more. This effect becomes large.

フッ化物イオンは、鉄系材料、亜鉛系材料、アルミニウム系材料およびマグネシウム系材料のいずれに対しても、酸性溶液中での溶解反応を促進する作用を有する。また、フッ化物イオンは、ジルコニウムおよびチタンからなる群から選ばれる1種以上の金属のイオンの金属表面処理液中での安定性を向上させる作用を有する。即ち、フッ化物イオンは、金属表面処理液の安定性を高め、かつ、金属材料に対する反応性をも高めるのである。   Fluoride ions have an action of promoting a dissolution reaction in an acidic solution for any of iron-based materials, zinc-based materials, aluminum-based materials, and magnesium-based materials. Further, fluoride ions have an effect of improving the stability of one or more metal ions selected from the group consisting of zirconium and titanium in the metal surface treatment solution. That is, fluoride ions increase the stability of the metal surface treatment liquid and also increase the reactivity with the metal material.

鉄系材料、亜鉛系材料、アルミニウム系材料およびマグネシウム系材料は、それぞれ反応性が異なるため、従来、これらの金属材料のうち2〜4種を同時に表面処理することは不可能であった。
本発明においては、金属表面処理液の安定性と反応性とのバランスがフッ化物イオン濃度を調整することによって自在に変えることができるため、これらの金属材料のうち2〜4種を同時に表面処理することが可能である。
Since iron-based materials, zinc-based materials, aluminum-based materials, and magnesium-based materials have different reactivity, conventionally, it has been impossible to surface-treat two to four of these metal materials at the same time.
In the present invention, the balance between stability and reactivity of the metal surface treatment liquid can be freely changed by adjusting the fluoride ion concentration. Is possible.

表面処理工程に用いられる金属表面処理液は、pH3.0〜6.0、好ましくはpH3.0〜5.0である。上記範囲であると、金属材料の溶解および皮膜の形成のバランスが好適となる。   The metal surface treatment liquid used in the surface treatment step has a pH of 3.0 to 6.0, preferably a pH of 3.0 to 5.0. Within the above range, the balance between the dissolution of the metal material and the formation of the film is suitable.

表面処理工程に用いられる金属表面処理液は、全フッ素濃度が100〜50000ppm、好ましくは200〜10000ppm、より好ましくは250〜2000ppmである。
本発明において、全フッ素濃度は、金属表面処理液中に含まれるすべてのフッ素の濃度であり、JIS K0102 34−2に従って測定される。
The metal surface treatment liquid used in the surface treatment step has a total fluorine concentration of 100 to 50,000 ppm, preferably 200 to 10000 ppm, more preferably 250 to 2000 ppm.
In the present invention, the total fluorine concentration is the concentration of all fluorine contained in the metal surface treatment solution, and is measured according to JIS K0102 34-2.

本発明の金属表面処理方法において、長期にわたって安定的に金属表面処理するには、金属材料の溶解量を最適量で維持するため、フッ化物イオンを供給し、フッ化物イオン濃度を一定範囲に保つのが好ましい。また、長期にわたって安定的に金属表面処理するには、金属材料から混入する、鉄イオン、亜鉛イオン、アルミニウムイオン、マグネシウムイオン等の金属イオンを安定化させるため、金属イオンの濃度に応じてフッ化物イオンを供給し、安定化させるのが好ましい。
これらの理由から、表面処理工程に用いられる金属表面処理液は、フッ素を有する錯化合物を含有するのが好ましい。金属表面処理液がフッ素を有する錯化合物を含有すると、フッ化物イオン濃度が低下した場合には錯化合物として存在するフッ素が遊離し、フッ化物イオン濃度を一定に保つ作用を奏する。
金属表面処理液におけるフッ素を有する錯化合物の含有量は、全フッ素濃度が上記範囲となる量であるのが好ましい。全フッ素濃度が100ppm以上であると、金属イオンが多量に混入しても、十分に安定化させることができる。全フッ素濃度が50000ppm以下であると、十分な安定性を、経済的に有利に得ることができる。
In the metal surface treatment method of the present invention, in order to stably treat the metal over a long period of time, fluoride ions are supplied and the fluoride ion concentration is kept within a certain range in order to maintain the dissolved amount of the metal material at an optimum amount. Is preferred. In addition, in order to stably treat metal surfaces over a long period of time, metal ions such as iron ions, zinc ions, aluminum ions, and magnesium ions mixed from metal materials are stabilized. Preferably, ions are supplied and stabilized.
For these reasons, the metal surface treatment liquid used in the surface treatment step preferably contains a complex compound having fluorine. When the metal surface treatment liquid contains a complex compound having fluorine, when the fluoride ion concentration is lowered, fluorine existing as a complex compound is liberated, and the fluoride ion concentration is kept constant.
The content of the complex compound having fluorine in the metal surface treatment liquid is preferably such that the total fluorine concentration falls within the above range. When the total fluorine concentration is 100 ppm or more, even if a large amount of metal ions is mixed, it can be sufficiently stabilized. When the total fluorine concentration is 50000 ppm or less, sufficient stability can be obtained economically advantageously.

錯化合物として存在しているフッ素イオンの対イオンとしては、フッ素と錯化合物を形成し、金属表面処理液中のフッ化物イオン濃度を一定範囲に保つ作用を奏するものであれば特に限定されない。例えば、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、アルミニウムイオン、ストロンチウムイオンが挙げられる。   The counter ion of the fluorine ion present as a complex compound is not particularly limited as long as it forms a complex compound with fluorine and maintains the fluoride ion concentration in the metal surface treatment liquid within a certain range. For example, calcium ion, magnesium ion, aluminum ion, and strontium ion can be mentioned.

このように、金属表面処理液がフッ素を有する錯化合物を含有すると、フッ化物イオンは、金属表面処理液の反応性の向上の効果に加えて、金属材料の溶解によって溶出した成分を金属表面処理液中に長期にわたって安定に保つ作用を担う。   As described above, when the metal surface treatment liquid contains a complex compound having fluorine, the fluoride ions, in addition to the effect of improving the reactivity of the metal surface treatment liquid, remove the components eluted by the dissolution of the metal material. Responsible for long-term stability in the liquid.

従来技術の一つであるリン酸亜鉛処理の場合は、例えば、鉄系材料から溶出した鉄イオンが、リン酸と不溶性の塩を形成するため、鉄スラッジが発生する。
これに対して、本発明においては、遊離フッ素濃度が低く、金属材料の溶出量が少ないため、発生する鉄スラッジ量が極めて少ない。
特に、金属表面処理液がフッ素を有する錯化合物を含有する場合には、長期間の処理で金属表面処理液中のフッ化物イオンが消費されたときに、錯化合物として存在しているフッ素イオンが遊離フッ素を供給することにより、フッ化物イオンが一定範囲の濃度で保持されるため、長期間の処理によって多量に混入する鉄イオン、亜鉛イオン、アルミニウムイオン、マグネシウムイオン等の金属イオンを安定化させて、化成性への悪影響を受けない。
In the case of zinc phosphate treatment, which is one of the prior arts, iron sludge is generated because, for example, iron ions eluted from an iron-based material form an insoluble salt with phosphoric acid.
On the other hand, in the present invention, the amount of iron sludge generated is very small because the free fluorine concentration is low and the elution amount of the metal material is small.
In particular, when the metal surface treatment liquid contains a complex compound having fluorine, when the fluoride ions in the metal surface treatment liquid are consumed in a long-term treatment, the fluorine ions present as the complex compound are By supplying free fluorine, fluoride ions are maintained in a certain range of concentration, so that metal ions such as iron ions, zinc ions, aluminum ions, magnesium ions, etc. that are mixed in a large amount by long-term treatment are stabilized. Thus, there is no adverse effect on chemical conversion.

表面処理工程に用いられる金属表面処理液は、本発明の効果を損なわない範囲で、他の成分を含有することができる。
例えば、ジルコニウムおよびチタン以外の金属イオン、高分子化合物、活性剤、酸化剤、補給剤等が挙げられる。
具体的には、ジルコニウムおよびチタン以外の金属イオンとして、例えば、Hf、Si、Ag、Al、Cu、Fe、Mn、Mg、Ni、Co、Znが挙げられる。
金属表面処理液におけるこれらの金属イオンの濃度は、1〜5000ppmであるのが好ましく、1〜3000ppmであるのがより好ましい。
これらの金属イオンの供給源としては、例えば、前記金属の酸化物、水酸化物、塩化物、硫酸塩、硝酸塩、炭酸塩が挙げられる。
The metal surface treatment liquid used in the surface treatment step can contain other components as long as the effects of the present invention are not impaired.
For example, metal ions other than zirconium and titanium, polymer compounds, activators, oxidizing agents, replenishers and the like can be mentioned.
Specifically, examples of metal ions other than zirconium and titanium include Hf, Si, Ag, Al, Cu, Fe, Mn, Mg, Ni, Co, and Zn.
The concentration of these metal ions in the metal surface treatment liquid is preferably 1 to 5000 ppm, and more preferably 1 to 3000 ppm.
Examples of the source of these metal ions include the metal oxides, hydroxides, chlorides, sulfates, nitrates, and carbonates.

高分子化合物としては、金属の表面処理に常用されている高分子化合物を用いることができる。例えば、ポリビニルアルコール;ポリ(メタ)アクリル酸;アクリル酸とメタクリル酸との共重合体;エチレンと(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリルレート等のアクリル系単量体との共重合体;エチレンと酢酸ビニルとの共重合体;ポリウレタン;アミノ変性フェノール樹脂、ポリビニルアミン、ポリアリルアミン等のアミノ基を含有するカチオン系樹脂;ポリエステル樹脂;エポキシ樹脂が挙げられる。
金属表面処理液におけるこれらの高分子金属イオンの濃度は、0.1〜1000ppmであるのが好ましく、0.5〜500ppmであるのがより好ましい。
As the polymer compound, a polymer compound commonly used for metal surface treatment can be used. For example, polyvinyl alcohol; poly (meth) acrylic acid; copolymer of acrylic acid and methacrylic acid; copolymer of ethylene and acrylic monomers such as (meth) acrylic acid and (meth) acrylate; ethylene And a copolymer of vinyl acetate; polyurethane; a cationic resin containing an amino group such as an amino-modified phenol resin, polyvinylamine, polyallylamine; a polyester resin; an epoxy resin.
The concentration of these polymer metal ions in the metal surface treatment liquid is preferably 0.1 to 1000 ppm, and more preferably 0.5 to 500 ppm.

活性剤は、特に限定されず、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤およびカチオン系界面活性剤からなる群から選ばれる少なくとも1種の界面活性剤を添加することができる。
金属表面処理液における活性剤の濃度は、1〜10000ppmであるのが好ましく、10〜5000ppmであるのがより好ましい。
The activator is not particularly limited, and at least one surfactant selected from the group consisting of a nonionic surfactant, an anionic surfactant and a cationic surfactant can be added.
The concentration of the activator in the metal surface treatment liquid is preferably 1 to 10000 ppm, and more preferably 10 to 5000 ppm.

酸化剤としては、例えば、HClO3、HBrO3、HNO2、HNO3、HMnO4、HVO3、H22、H2WO4、H2MoO4が挙げられる。
金属表面処理液における酸化剤の濃度は、10〜5000ppm程度の添加量で十分である。
Examples of the oxidizing agent include HClO 3 , HBrO 3 , HNO 2 , HNO 3 , HMnO 4 , HVO 3 , H 2 O 2 , H 2 WO 4 , and H 2 MoO 4 .
An addition amount of about 10 to 5000 ppm is sufficient for the concentration of the oxidizing agent in the metal surface treatment liquid.

また、本発明の金属表面処理方法には、有効成分濃度を一定に保つために補給剤が好適に用いられる。補給剤は、例えば、皮膜形成によって消費される成分と被処理物に付着して持ち出される成分とを主成分とし、濃縮した組成で調製される。   Further, in the metal surface treatment method of the present invention, a replenisher is preferably used in order to keep the active ingredient concentration constant. The replenisher is prepared with, for example, a concentrated composition containing, as main components, a component consumed by film formation and a component adhering to the object to be processed.

表面処理工程においては、上述した金属表面処理液を上述した金属材料の表面に接触させる。
接触させる方法は、特に限定されず、例えば、浸せき、ロールコート、カーテンフローコート、エアースプレー、エアーレススプレー、バーコート、刷毛塗りが挙げられる。
中でも、浸せきが好ましい。浸せきは、例えば、金属表面処理槽を用いて行うことができる。
In the surface treatment step, the metal surface treatment liquid described above is brought into contact with the surface of the metal material described above.
The method of contacting is not particularly limited, and examples include immersion, roll coating, curtain flow coating, air spray, airless spray, bar coating, and brush coating.
Of these, immersion is preferred. The immersion can be performed using, for example, a metal surface treatment tank.

表面処理工程により、金属材料の表面に皮膜が形成される。その後、乾燥させて、表面に皮膜を有する金属材料を得ることができる。
乾燥の方法は、特に限定されず、例えば、熱風、遠赤外線加熱、直火、インダクションヒーターが挙げられる。
乾燥時間は、特に制限されないが、通常、工業的に採算の合う条件で設定する。
A film is formed on the surface of the metal material by the surface treatment process. Then, it is made to dry and the metal material which has a film | membrane on the surface can be obtained.
The drying method is not particularly limited, and examples thereof include hot air, far-infrared heating, direct fire, and induction heater.
The drying time is not particularly limited, but is usually set under industrially profitable conditions.

<pH低下工程>
上述した表面処理工程の後、pH低下工程が行われる。pH低下工程は、金属表面処理液のpHを0.1〜3.0低下させて、表面処理工程において金属表面処理液中に発生した鉄スラッジに含まれるジルコニウムおよびチタンからなる群から選ばれる1種以上の金属を、金属表面処理液中に溶解させる工程である。
<PH lowering step>
After the surface treatment step described above, a pH lowering step is performed. The pH lowering step is selected from the group consisting of zirconium and titanium contained in the iron sludge generated in the metal surface treating solution in the surface treating step by reducing the pH of the metal surface treating solution by 0.1 to 3.0. This is a step of dissolving at least the seed metal in the metal surface treatment solution.

表面処理工程においては、鉄系材料を含む金属材料を酸性溶液で表面処理するのであるから、上述したように、極端に少ないと言えども、鉄スラッジが発生する。本発明においては、後述する鉄スラッジ除去工程において鉄スラッジを除去するのであるが、その前に行われる本工程において、鉄スラッジに含まれるジルコニウムおよびチタンからなる群から選ばれる1種以上の金属等の有効成分が溶解するpHに低下させることで、有効成分のみを溶解させる。これにより、有効成分を金属表面処理液中に回収し、相対的に鉄の含有量が高くなった鉄スラッジのみを不要物として除去することが可能となる。   In the surface treatment process, since the metal material containing the iron-based material is surface-treated with an acidic solution, as described above, iron sludge is generated even though it is extremely small. In the present invention, iron sludge is removed in an iron sludge removal step described later. In this step performed before that, one or more metals selected from the group consisting of zirconium and titanium contained in the iron sludge, etc. Only the active ingredient is dissolved by lowering the pH to dissolve the active ingredient. Thereby, it becomes possible to collect | recover an active ingredient in a metal surface treatment liquid, and to remove only the iron sludge with which iron content became relatively high as an unnecessary thing.

pH低下工程においては、金属表面処理液のpHを0.1〜3.0、好ましくは0.2〜2.0低下させる。
pHの低下が0.1以上であると、金属表面処理液中の有効成分の溶解量が十分に多くなる。
pHの低下が3.0以下であると、金属表面処理液中の鉄スラッジの溶解を抑制して、効率的に鉄スラッジを除去することができる。また、pHの大幅な低下により鉄スラッジの一部が溶解すると、鉄スラッジ除去後の金属表面処理液を再び表面処理工程に用いるためにpHを上昇させる際に、溶解した鉄スラッジが金属表面処理液中に再び析出してしまうが、pHの低下が3.0以下であると、このような問題を抑制することもできる。
In the pH reduction step, the pH of the metal surface treatment solution is reduced by 0.1 to 3.0, preferably 0.2 to 2.0.
When the pH decrease is 0.1 or more, the amount of the active ingredient dissolved in the metal surface treatment liquid is sufficiently increased.
When the decrease in pH is 3.0 or less, dissolution of iron sludge in the metal surface treatment liquid can be suppressed, and iron sludge can be efficiently removed. In addition, when a part of iron sludge is dissolved due to a significant drop in pH, the dissolved iron sludge is treated with the metal surface treatment when the pH is raised in order to use the metal surface treatment liquid after removing the iron sludge again in the surface treatment process. Although it will precipitate again in a liquid, such a problem can also be suppressed as the fall of pH is 3.0 or less.

pHを低下させる方法は、特に限定されず、例えば、酸性物質を添加する方法が挙げられる。
酸性物質としては、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、フッ化水素酸、リン酸等の無機酸;ギ酸、酢酸、シュウ酸、アジピン酸、ステアリン酸、マレイン酸、コハク酸、酒石酸、クエン酸、リンゴ酸、乳酸、フマル酸、グルコン酸、フタル酸、コハク酸等の有機酸が挙げられる。中でも、硝酸が好ましい。
また、上述した補給剤は、一般に、金属表面処理液よりpHが低い。したがって、酸性物質として、補給剤を用いることもできる。
これらの酸性物質は、単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
The method for lowering the pH is not particularly limited, and examples thereof include a method of adding an acidic substance.
Examples of acidic substances include inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, hydrofluoric acid, and phosphoric acid; formic acid, acetic acid, oxalic acid, adipic acid, stearic acid, maleic acid, succinic acid, tartaric acid, citric acid, apple Examples thereof include organic acids such as acid, lactic acid, fumaric acid, gluconic acid, phthalic acid, and succinic acid. Of these, nitric acid is preferred.
Further, the replenisher described above generally has a lower pH than the metal surface treatment liquid. Therefore, a replenisher can be used as the acidic substance.
These acidic substances can be used alone or in combination of two or more.

このpH低下工程において、鉄スラッジに含まれる前記ジルコニウムおよびチタンからなる群から選ばれる1種以上の金属が、金属表面処理液中に溶解する。
また、金属表面処理液が他の有効成分(例えば、高分子化合物、ジルコニウムおよびチタン以外の金属イオン)を含有する場合、本工程においてそのような有効成分も同時に溶解するのが、本発明の好ましい態様の一つである。
In this pH lowering step, one or more metals selected from the group consisting of zirconium and titanium contained in the iron sludge are dissolved in the metal surface treatment solution.
In addition, when the metal surface treatment liquid contains other active ingredients (for example, polymer compounds, metal ions other than zirconium and titanium), it is preferred that the present invention simultaneously dissolves such active ingredients in this step. This is one of the embodiments.

<鉄スラッジ除去工程>
上述したpH低下工程の後、鉄スラッジ除去工程が行われる。鉄スラッジ除去工程は、金属表面処理液から鉄スラッジを除去し、金属表面処理液の鉄スラッジ濃度を500ppm以下にする工程である。
<Iron sludge removal process>
An iron sludge removal process is performed after the pH reduction process mentioned above. An iron sludge removal process is a process of removing iron sludge from a metal surface treatment liquid, and making the iron sludge density | concentration of a metal surface treatment liquid 500 ppm or less.

表面処理工程において金属表面処理液を長期間使用すると、金属材料中の鉄が溶解することによって、金属表面処理液中のFe(II)イオン濃度が徐々に上昇する。表面処理工程に用いられる金属表面処理液は、Fe(II)イオン濃度が上昇しても化成性に悪影響を受けない。
しかしながら、金属表面処理液中のFe(II)イオンは、酸化反応によってFe(III)イオンに酸化される。表面処理工程に用いられる金属表面処理液のpH範囲においては、Fe(III)イオンの溶解量が少ないので、Fe(III)イオンから水酸化鉄(Fe(OH)3)が生成し、鉄を含有する不溶解物(沈殿物)が系中に発生する。これが鉄スラッジである。
When the metal surface treatment liquid is used for a long time in the surface treatment process, the iron (II) ion concentration in the metal surface treatment liquid gradually increases due to dissolution of iron in the metal material. The metal surface treatment liquid used in the surface treatment step is not adversely affected by the chemical conversion even if the Fe (II) ion concentration is increased.
However, Fe (II) ions in the metal surface treatment liquid are oxidized to Fe (III) ions by an oxidation reaction. In the pH range of the metal surface treatment liquid used in the surface treatment step, Fe (III) ions are dissolved in a small amount, so iron hydroxide (Fe (OH) 3 ) is generated from Fe (III) ions, and iron is removed. Insoluble matter (precipitate) contained is generated in the system. This is iron sludge.

鉄スラッジは、蓄積していくと、金属材料の表面に付着し、塗装後の外観の悪化等を引き起こすことがある。また、発生した鉄スラッジが処理設備に付着して、メンテナンス性が悪化することもある。
更に、水酸化鉄が析出することにより金属表面処理液中の有効成分濃度が低下して、得られる皮膜の性能が悪化する場合もある。これは、水酸化鉄が析出する際に、有効成分が共析したり、水酸化鉄に有効成分が吸着したりするためであると考えられる。有効成分は、基本的に、ジルコニウムおよびチタンからなる群から選ばれる1種以上の金属であるが、金属表面処理液中に高分子化合物、ジルコニウムおよびチタン以外の金属イオン等が含有される場合には、これらも含まれる。
そこで、本工程において、鉄スラッジを除去するのである。
As iron sludge accumulates, it adheres to the surface of the metal material and may cause deterioration of the appearance after painting. In addition, the generated iron sludge may adhere to the processing facility, and the maintainability may deteriorate.
Further, precipitation of iron hydroxide may reduce the concentration of the active ingredient in the metal surface treatment liquid, which may deteriorate the performance of the resulting film. This is considered to be because when the iron hydroxide is precipitated, the active ingredient co-deposits or the active ingredient is adsorbed on the iron hydroxide. The active ingredient is basically one or more metals selected from the group consisting of zirconium and titanium, but when a metal compound other than a polymer compound, zirconium and titanium is contained in the metal surface treatment liquid. These are also included.
Therefore, in this step, iron sludge is removed.

金属表面処理液から鉄スラッジを除去する方法は、特に限定されないが、例えば、固液分離装置を用いる方法が挙げられる。
固液分離装置は、特に限定されない。例えば、バグフィルター、ペーパーフィルター等を用いるろ過分離装置;UF膜、MF膜等を用いる膜分離装置;遠心分離装置;沈降分離装置が挙げられる。
これらの装置は単独で使用することができるが、2種以上を組み合わせることで効率よく分離することも可能である。
Although the method of removing iron sludge from a metal surface treatment liquid is not specifically limited, For example, the method of using a solid-liquid separator is mentioned.
The solid-liquid separator is not particularly limited. For example, a filtration / separation device using a bag filter, a paper filter or the like; a membrane separation device using a UF membrane, an MF membrane or the like; a centrifuge device;
These devices can be used alone, but can also be separated efficiently by combining two or more.

また、固液分離装置で分離する前に、セットリングタンク等で予備分離を行うのが好ましい態様の一つである。予備分離により、鉄スラッジ濃度が高い液とすることにより、固液分離装置や鉄スラッジ処理設備を縮小化したり、固液分離装置に送る金属表面処理液の流量を低減させて装置負荷を低くしたりすることができる。また、その結果、コストを下げることができる。   In addition, it is one of preferred embodiments that preliminary separation is performed in a settling tank or the like before separation with a solid-liquid separation device. By preliminarily separating the liquid with a high iron sludge concentration, the solid-liquid separator and the iron sludge treatment facility can be reduced, or the flow rate of the metal surface treatment liquid sent to the solid-liquid separator can be reduced to lower the equipment load. Can be. As a result, the cost can be reduced.

また、固液分離装置での分離または予備分離を行う場合はその前に、プレフィルターにより、金属表面処理液中の大型のゴミ(例えば、糸くず)を取るのが好ましい。プレフィルターは、特に限定されず、従来公知のプレフィルターを用いることができる。   In addition, before performing separation or preliminary separation in a solid-liquid separation device, it is preferable to remove large dust (for example, lint) in the metal surface treatment liquid with a prefilter. The prefilter is not particularly limited, and a conventionally known prefilter can be used.

本工程においては、鉄スラッジの除去の効率を向上させるために、化成性を阻害しない範囲で、凝集剤および/または酸化剤を添加することができる。これにより、固液分離装置や鉄スラッジ処理設備を縮小化したり、固液分離装置に送る金属表面処理液の流量を低減させて装置負荷を低くしたりすることができる。また、その結果、コストを下げることができる。   In this step, in order to improve the efficiency of removing iron sludge, a flocculant and / or an oxidizing agent can be added as long as chemical conversion is not inhibited. Thereby, a solid-liquid separator and an iron sludge processing facility can be reduced, or the flow rate of the metal surface treatment liquid sent to the solid-liquid separator can be reduced to reduce the apparatus load. As a result, the cost can be reduced.

凝集剤としては、例えば、活性ケイ酸、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、硫酸第一鉄、塩化第二鉄等の無機系凝集剤;ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキシド、ポリアクリル酸ナトリウム、アルギン酸ナトリウム、ポリアルキルアミノアクリレート、ポリアミノメチルアクリルアミド等の有機系凝集剤が挙げられる。
酸化剤としては、例えば、亜硝酸ナトリウム、過酸化水素、酸素、空気が挙げられる。
これらの添加方法は、特に限定されず、常法に従って行うことができる。
Examples of the flocculant include inorganic flocculants such as activated silicic acid, aluminum sulfate, polyaluminum chloride, ferrous sulfate, ferric chloride; polyacrylamide, polyethylene oxide, sodium polyacrylate, sodium alginate, polyalkyl Organic coagulants such as amino acrylate and polyaminomethyl acrylamide are listed.
Examples of the oxidizing agent include sodium nitrite, hydrogen peroxide, oxygen, and air.
These addition methods are not particularly limited, and can be performed according to a conventional method.

凝集剤および/または酸化剤の添加は、本工程の前において行うこともできる。   The addition of the flocculant and / or the oxidizing agent can also be performed before this step.

本発明においては、本工程が必要であるが、上述したように、発生する鉄スラッジの量が、従来の方法に比べて極端に少ないため、必要な設備および費用を削減することができる。   In this invention, although this process is required, since the quantity of the generated iron sludge is extremely small compared with the conventional method as mentioned above, a required installation and expense can be reduced.

なお、除去された鉄スラッジは、そのまま廃棄することができる。
また、脱水機、乾燥機等により含水率を低下させた後に処理することもできる。脱水機等を用いる場合、分離された金属表面処理液を表面処理工程に用いてもよい。含水率が低下した鉄スラッジは、廃棄することもできるが、鉄材料、コンクリート・セラミック等の原料として利用することもできる。
The removed iron sludge can be discarded as it is.
Moreover, it can also process after reducing a moisture content with a dehydrator, a dryer, etc. When using a dehydrator or the like, the separated metal surface treatment liquid may be used in the surface treatment step. Iron sludge having a reduced moisture content can be discarded, but can also be used as a raw material for iron materials, concrete, ceramics, and the like.

<回収供給工程>
上述した鉄スラッジ除去工程後、回収供給工程が行われる。回収供給工程は、鉄スラッジを除去された金属表面処理液を回収して、上述した表面処理工程に供給する工程である。
即ち、鉄スラッジ除去工程において鉄スラッジを除去された金属表面処理液は、本工程により、表面処理工程に供給され、表面処理に用いられる。
<Recovery supply process>
A recovery supply process is performed after the iron sludge removal process mentioned above. The recovery supply step is a step of recovering the metal surface treatment liquid from which the iron sludge has been removed and supplying it to the surface treatment step described above.
That is, the metal surface treatment liquid from which the iron sludge has been removed in the iron sludge removal step is supplied to the surface treatment step and used for the surface treatment.

表面処理工程に用いられる金属表面処理液は、上述したように、特定の組成およびpHを有するので、鉄スラッジを除去された金属表面処理液を表面処理工程に供給する前に、全体としてそのような組成およびpHになるように調整するのが好ましい。脱水機等により鉄スラッジから分離された金属表面処理液を用いる場合も同様である。
また、組成およびpHの調整は、鉄スラッジを除去された金属表面処理液を表面処理工程に供給した後に、例えば、金属表面処理槽において、行うこともできる。金属表面処理槽において行う場合、上述した特定の組成およびpHとなるように、補給剤等を添加する。
Since the metal surface treatment liquid used in the surface treatment process has a specific composition and pH as described above, before supplying the metal surface treatment liquid from which iron sludge has been removed to the surface treatment process as a whole. It is preferable that the composition and pH be adjusted. The same applies to the case where a metal surface treatment liquid separated from iron sludge by a dehydrator or the like is used.
Further, the composition and pH can be adjusted, for example, in a metal surface treatment tank after supplying the metal surface treatment liquid from which iron sludge has been removed to the surface treatment step. When performing in a metal surface treatment tank, a replenisher etc. are added so that it may become the specific composition and pH mentioned above.

pHを調整する方法は、特に限定されず、例えば、アルカリ性物質を添加する方法が挙げられる。
アルカリ性物質としては、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、炭酸カリウム、アンモニア、トリエタノールアミンが挙げられる。
The method for adjusting the pH is not particularly limited, and examples thereof include a method of adding an alkaline substance.
Examples of the alkaline substance include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, ammonia, and triethanolamine.

本発明の金属表面処理方法においては、上述した表面処理工程、pH低下工程、鉄スラッジ除去工程および回収供給工程を、この順に循環して行う。その際、表面処理工程における金属表面処理液の鉄スラッジ濃度を500ppm以下、好ましくは300ppm以下、より好ましくは200ppm以下に維持する。
上記範囲であると、鉄スラッジによる弊害を抑制することができる。
本発明において、鉄スラッジ濃度は、JIS K0102 14−1に従って測定される金属表面処理液中の鉄を含有する不溶解物の固形分濃度である。
In the metal surface treatment method of the present invention, the above-described surface treatment step, pH reduction step, iron sludge removal step, and recovery supply step are circulated in this order. In that case, the iron sludge density | concentration of the metal surface treatment liquid in a surface treatment process is maintained at 500 ppm or less, Preferably it is 300 ppm or less, More preferably, it is maintained at 200 ppm or less.
If it is within the above range, adverse effects caused by iron sludge can be suppressed.
In this invention, iron sludge density | concentration is solid content concentration of the insoluble matter containing iron in the metal surface treatment liquid measured according to JISK0102 14-1.

本発明の金属表面処理方法においては、上記各工程以外の工程を適宜行うことができる。   In the metal surface treatment method of the present invention, steps other than the above steps can be appropriately performed.

本発明の金属表面処理方法によれば、鉄系材料を含む金属材料、好ましくは、鉄系材料、または、鉄系材料と、亜鉛系材料、アルミニウム系材料およびマグネシウム系材料からなる群から選ばれる1種以上とから構成される金属材料を表面処理した場合に、塗装後の耐食性に優れる表面処理皮膜を、長期にわたって安定的に析出させることができる。   According to the metal surface treatment method of the present invention, a metal material containing an iron-based material, preferably selected from the group consisting of an iron-based material, or an iron-based material, a zinc-based material, an aluminum-based material, and a magnesium-based material. When a surface treatment is performed on a metal material composed of one or more kinds, a surface-treated film having excellent corrosion resistance after coating can be stably deposited over a long period of time.

本発明の金属表面処理方法により皮膜を形成された金属材料は、広範な用途に用いられる。例えば、自動車車体に好適に用いられる。   The metal material having a film formed by the metal surface treatment method of the present invention is used in a wide range of applications. For example, it is suitably used for an automobile body.

以下に実施例を示して本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらに限られるものではない。   The present invention will be specifically described below with reference to examples. However, the present invention is not limited to these.

1.金属表面処理
(実施例1)
70mm×150mmのSPC(JIS G3141に規定されている冷延鋼板)を供試板として、下記金属表面処理液1を用いて、下記(a)〜(f)の工程を行った。
1. Metal surface treatment (Example 1)
The following steps (a) to (f) were performed using the following metal surface treatment solution 1 using a 70 mm × 150 mm SPC (cold rolled steel sheet defined in JIS G3141) as a test plate.

<金属表面処理液1>
ヘキサフルオロジルコン酸および硝酸マグネシウムを用いて、ジルコニウムイオン濃度が50ppm、マグネシウムイオン濃度が100ppmである水溶液を調製した。この水溶液を40℃に加温して保持した後、水酸化ナトリウム試薬およびフッ化水素酸を用いて、pH4.5に調整し、また、フッ素イオンメーター(IM−55G、東亜電波工業社製)で測定されるフッ化物イオン濃度を5ppmに調整して、金属表面処理液1を得た。得られた金属表面処理液1中の全フッ素濃度は、1000ppmであった。なお、全フッ素濃度はJIS K0102 34−2に従って測定した(以下同じ)。
<Metal surface treatment liquid 1>
Using hexafluorozirconic acid and magnesium nitrate, an aqueous solution having a zirconium ion concentration of 50 ppm and a magnesium ion concentration of 100 ppm was prepared. This aqueous solution was heated to 40 ° C. and held, then adjusted to pH 4.5 using a sodium hydroxide reagent and hydrofluoric acid, and a fluorine ion meter (IM-55G, manufactured by Toa Denpa Kogyo Co., Ltd.) The metal ion treatment solution 1 was obtained by adjusting the fluoride ion concentration measured in step 1 to 5 ppm. The total fluorine concentration in the obtained metal surface treatment solution 1 was 1000 ppm. The total fluorine concentration was measured according to JIS K0102 34-2 (hereinafter the same).

(a)アルカリ脱脂
初めに、供試板にアルカリ脱脂を施した。アルカリ脱脂は、脱脂剤(ファインクリーナーL4460(登録商標)、日本パーカライジング(株)製)を濃度2質量%となるように水道水で希釈し、40℃に加温した後、120秒間、供試板にスプレー噴霧することにより行った。
(A) Alkaline degreasing First, alkali degreasing was performed on the test plate. Alkaline degreasing is performed by diluting a degreasing agent (Fine Cleaner L4460 (registered trademark), manufactured by Nihon Parkerizing Co., Ltd.) with tap water to a concentration of 2% by mass, heating to 40 ° C., and then testing for 120 seconds. This was done by spraying the plate.

(b)水洗
アルカリ脱脂後の供試板を水洗した。水洗は、水を室温で30秒間、供試板にスプレー噴霧することにより行った。
(B) Washing The test plate after alkaline degreasing was washed with water. Washing with water was performed by spraying water onto the test plate at room temperature for 30 seconds.

(c)表面処理
水洗後の供試板に表面処理を行った。
表面処理は、図1に示される金属表面処理装置を用いて行った。図1に示される金属表面処理装置1は、50Lの上記金属表面処理液が入っている金属表面処理槽10と、pH調整槽12と、沈降分離装置からなる固液分離装置14とを具備している。
(C) Surface treatment The surface treatment was performed on the test plate after washing.
The surface treatment was performed using a metal surface treatment apparatus shown in FIG. A metal surface treatment apparatus 1 shown in FIG. 1 includes a metal surface treatment tank 10 containing 50 L of the metal surface treatment liquid, a pH adjustment tank 12, and a solid-liquid separation apparatus 14 including a sedimentation separation apparatus. ing.

金属表面処理槽10中で、水洗後の供試板1枚を上記金属表面処理液に120秒間浸せきさせた後、取り出した(表面処理工程)。この表面処理工程においては、この操作を繰り返して、供試板10000枚の浸せきおよび取り出しを連続的に行った。処理効率は、20枚/hであった。
その際、皮膜形成および持ち出し(持ち出し量:2mL/枚)により消費される各成分を補給し、また、硝酸またはアンモニアを添加してpHを一定に維持した。
In the metal surface treatment tank 10, one test plate after washing was immersed in the metal surface treatment solution for 120 seconds and then taken out (surface treatment step). In this surface treatment step, this operation was repeated to continuously immerse and take out 10,000 test plates. The processing efficiency was 20 sheets / h.
At that time, each component consumed by film formation and take-out (take-out amount: 2 mL / sheet) was replenished, and nitric acid or ammonia was added to keep the pH constant.

一方、表面処理工程に用いた金属表面処理液は、金属表面処理槽10からpH調整槽12に送られた。pH調整槽12において、金属表面処理液には、硝酸が添加され、pH3.5に調整された(pH低下工程)。
ついで、pHを調整された金属表面処理液は、pH調整槽12から固液分離装置14に送られた。固液分離装置14においては、沈降分離により、金属表面処理液中の鉄スラッジが除去された(鉄スラッジ除去工程)。
その後、鉄スラッジを除去された金属表面処理液は、固液分離装置14から金属表面処理槽10に送られ、表面処理工程に供された(回収供給工程)。
これらの各工程は、供試板10000枚の処理の間、循環して連続的に行われた。
On the other hand, the metal surface treatment liquid used in the surface treatment step was sent from the metal surface treatment tank 10 to the pH adjustment tank 12. In the pH adjusting tank 12, nitric acid was added to the metal surface treatment solution to adjust the pH to 3.5 (pH lowering step).
Next, the pH-adjusted metal surface treatment liquid was sent from the pH adjustment tank 12 to the solid-liquid separator 14. In the solid-liquid separator 14, iron sludge in the metal surface treatment liquid was removed by sedimentation separation (iron sludge removal step).
Thereafter, the metal surface treatment liquid from which the iron sludge was removed was sent from the solid-liquid separation device 14 to the metal surface treatment tank 10 and used for the surface treatment process (recovery supply process).
Each of these steps was continuously performed by circulation during the processing of 10,000 test plates.

(d)水洗
表面処理後の供試板を水洗した。水洗は、水を室温で30秒間、供試板にスプレー噴霧することにより行った。
(D) Washing with water The test plate after the surface treatment was washed with water. Washing with water was performed by spraying water onto the test plate at room temperature for 30 seconds.

(e)純水洗
水洗後の供試板を純水洗した。純水洗は、純水を室温で30秒間、供試板にスプレー噴霧することにより行った。
(E) Pure water washing The test plate after water washing was washed with pure water. The pure water washing was performed by spraying pure water on the test plate for 30 seconds at room temperature.

(f)乾燥
純水洗後の供試板を乾燥させた。乾燥は、供試板を90℃に加温した熱風乾燥機に5分間入れることにより行った。
(F) Drying The test plate after pure water washing was dried. Drying was performed by placing the test plate in a hot air dryer heated to 90 ° C. for 5 minutes.

(実施例2)
実施例1で用いたのと同じ供試板および下記金属表面処理液2を用いて、実施例1の方法に準じて上記(a)〜(f)の工程を行った。
<金属表面処理液2>
ヘキサフルオロチタン酸水溶液および硝酸ストロンチウムを用いて、チタンイオン濃度が100ppm、ストロンチウムイオン濃度が500ppmである水溶液を調製した。この水溶液を40℃に加温して保持した後、アンモニア水溶液およびフッ化水素酸を用いて、pH5.0に調整し、また、フッ素イオンメーターで測定されるフッ化物イオン濃度を50ppmに調整して、金属表面処理液2を得た。得られた金属表面処理液2中の全フッ素濃度は2000ppmであった。
(Example 2)
Using the same test plate as used in Example 1 and the following metal surface treatment solution 2, the above steps (a) to (f) were performed according to the method of Example 1.
<Metal surface treatment liquid 2>
Using an aqueous hexafluorotitanate solution and strontium nitrate, an aqueous solution having a titanium ion concentration of 100 ppm and a strontium ion concentration of 500 ppm was prepared. After maintaining this aqueous solution at 40 ° C., the pH is adjusted to 5.0 using an aqueous ammonia solution and hydrofluoric acid, and the fluoride ion concentration measured with a fluorine ion meter is adjusted to 50 ppm. Thus, a metal surface treatment liquid 2 was obtained. The total fluorine concentration in the obtained metal surface treatment liquid 2 was 2000 ppm.

(実施例3)
実施例1で用いたのと同じ供試板および下記金属表面処理液3を用いて、実施例1の方法に準じて上記(a)〜(f)の工程を行った。
<金属表面処理液3>
オキシ硝酸ジルコニウムおよび硝酸を用いて、ジルコニウムイオン濃度が1000ppmである水溶液を調製した。この水溶液を45℃に加温して保持した後、アンモニア水溶液およびフッ化水素酸を用いて、pH4.0に調整し、また、フッ素イオンメーターで測定されるフッ化物イオン濃度を10ppmに調整して、金属表面処理液3を得た。得られた金属表面処理液3中の全フッ素濃度は9000ppmであった。
(Example 3)
Using the same test plate as used in Example 1 and the following metal surface treatment solution 3, the above steps (a) to (f) were performed according to the method of Example 1.
<Metal surface treatment liquid 3>
An aqueous solution having a zirconium ion concentration of 1000 ppm was prepared using zirconium oxynitrate and nitric acid. After maintaining this aqueous solution at 45 ° C., the pH is adjusted to 4.0 using an aqueous ammonia solution and hydrofluoric acid, and the fluoride ion concentration measured with a fluorine ion meter is adjusted to 10 ppm. Thus, a metal surface treatment liquid 3 was obtained. The total fluorine concentration in the obtained metal surface treatment liquid 3 was 9000 ppm.

(比較例1)
実施例1で用いたのと同じ供試板および下記金属表面処理液4を用いて、実施例1の方法に準じて上記(a)〜(f)の工程を行った。
<金属表面処理液4>
硝酸ジルコニウムを用いて、ジルコニウムイオン濃度が50ppmである水溶液を調製した。この水溶液を45℃に加温して保持した後、アンモニア水溶液およびフッ化水素酸を用いてpH4.5に調整し、また、フッ素イオンメーターで測定されるフッ化物イオン濃度を70ppmに調整して、金属表面処理液4を得た。得られた金属表面処理液4中の全フッ素濃度は90ppmであった。
(Comparative Example 1)
The steps (a) to (f) were performed according to the method of Example 1 using the same test plate as used in Example 1 and the following metal surface treatment solution 4.
<Metal surface treatment liquid 4>
An aqueous solution having a zirconium ion concentration of 50 ppm was prepared using zirconium nitrate. After maintaining this aqueous solution at 45 ° C., the pH is adjusted to 4.5 using an aqueous ammonia solution and hydrofluoric acid, and the fluoride ion concentration measured with a fluorine ion meter is adjusted to 70 ppm. A metal surface treatment solution 4 was obtained. The total fluorine concentration in the obtained metal surface treatment solution 4 was 90 ppm.

(比較例2)
実施例1で用いたのと同じ供試板および上記金属表面処理液1を用いて、上記(c)のpH低下工程において調整後のpHを1.5にした以外は、実施例1と同様の方法により、上記(a)〜(f)の工程を行った。
(Comparative Example 2)
Same as Example 1 except that the same test plate as used in Example 1 and the above-described metal surface treatment solution 1 were used and the pH after adjustment was adjusted to 1.5 in the pH reduction step of (c) above. The above steps (a) to (f) were performed by the method described above.

(比較例3)
実施例1で用いたのと同じ供試板および上記金属表面処理液1を用いて、上記(c)においてpH調整槽12で硝酸の添加によるpHの調整を行わなかった以外は、実施例1と同様の方法により、上記(a)〜(f)の工程を行った。
(Comparative Example 3)
Example 1 except that the pH was not adjusted by adding nitric acid in the pH adjusting tank 12 in the above (c), using the same test plate and the metal surface treatment liquid 1 used in Example 1. The above steps (a) to (f) were performed by the same method.

(比較例4)
実施例1で用いたのと同じ供試板および上記金属表面処理液1を用いて、上記(c)においてpH調整槽12で硝酸の添加によるpHの調整行わず、かつ、固液分離装置14による鉄スラッジの沈降分離を行わなかった以外は、実施例1と同様の方法により、上記(a)〜(f)の工程を行った。
(Comparative Example 4)
Using the same test plate as used in Example 1 and the above-described metal surface treatment liquid 1, in the above (c), the pH was not adjusted by adding nitric acid in the pH adjusting tank 12, and the solid-liquid separator 14 was used. The above steps (a) to (f) were carried out in the same manner as in Example 1 except that the iron sludge was not settled and separated.

2.金属表面処理液の評価
供試板10000枚を処理した後の金属表面処理槽10中の金属表面処理液について、鉄スラッジ濃度と、ろ過後におけるジルコニウムイオン濃度またはチタンイオン濃度および鉄イオン濃度とを測定した。
結果を第1表に示す。
2. Evaluation of Metal Surface Treatment Liquid For the metal surface treatment liquid in the metal surface treatment tank 10 after treating 10,000 test plates, the iron sludge concentration and the zirconium ion concentration or titanium ion concentration and iron ion concentration after filtration were determined. It was measured.
The results are shown in Table 1.

3.皮膜の評価
実施例1〜3および比較例1〜4で得られた、金属表面処理により皮膜を形成された供試板について、供試板1枚を処理した時点および供試板10000枚を処理した時点での皮膜量を測定した。
結果を第1表に示す。表中、皮膜量が耐食性および塗装密着性に問題ない量であったものを○、皮膜量が耐食性および塗装密着性に悪影響を及ぼす可能性がある量であったものを△、皮膜量が耐食性および塗装密着性に悪影響を及ぼす量であったものを×とした。
3. Evaluation of the film About the test plates formed in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4 and having a film formed by the metal surface treatment, when one test plate was processed and 10000 test plates were processed The amount of film at the time of the measurement was measured.
The results are shown in Table 1. In the table, ○ indicates that the coating amount is an amount that does not affect the corrosion resistance and paint adhesion, ○ indicates that the coating amount may adversely affect the corrosion resistance and coating adhesion, and Δ indicates that the coating amount is corrosion resistance. In addition, the amount that had an adverse effect on the coating adhesion was marked as x.

Figure 2006219691
Figure 2006219691

第1表から明らかなように、本発明の表面処理方法(実施例1〜3)によれば、鉄系材料を含む金属材料に皮膜を形成させる際に、皮膜の塗装後の耐食性が優れたものになる条件である金属表面処理液におけるジルコニウムイオンまたはチタンイオンの濃度を、長期間の処理中、好適範囲に維持することができた。また、鉄スラッジ濃度を、塗装後の外観および装置のメンテナンス性に悪影響を及ぼさない範囲に抑制することができた。更に、鉄イオン濃度による皮膜量への影響もなかった。   As is apparent from Table 1, according to the surface treatment method of the present invention (Examples 1 to 3), when a film was formed on a metal material containing an iron-based material, the corrosion resistance after coating of the film was excellent. It was possible to maintain the concentration of zirconium ions or titanium ions in the metal surface treatment solution, which is a suitable condition, within a suitable range during long-term treatment. Moreover, the iron sludge concentration could be suppressed within a range that does not adversely affect the appearance after coating and the maintainability of the apparatus. Furthermore, there was no effect on the coating amount due to the iron ion concentration.

これに対して、表面処理工程に用いた金属表面処理液の全フッ素濃度が低すぎる場合(比較例1)は、10000枚処理後の皮膜量が不十分であった。これは、長期間の処理中に金属表面処理液中のフッ化物イオン濃度が低下し、金属表面のエッチングが行われなくなり、鉄イオンの影響で反応性(化成性)が低下したためと考えられる。
また、pH低下工程におけるpHの低下の程度が大きすぎた場合(比較例2)は、長期間の処理中に、ジルコニウムイオン濃度が低下し、かつ、鉄スラッジ濃度が上昇した。これは、pHを大きく低下させたことにより金属表面処理液中の鉄スラッジが溶解し、鉄スラッジ除去工程において、効率的な除去が行えなかったためであると考えられる。
また、表面処理工程後にpHを低下させなかった場合(比較例3)は、長期間の処理中に、ジルコニウムイオン濃度が低下した。これは、ジルコニウムを含んだ状態で鉄スラッジを除去してしまうためであると考えられる。
また、表面処理工程後にpHを低下させず、かつ、鉄スラッジを除去しなかった場合(比較例4)は、長期間の処理中に、ジルコニウムイオン濃度が低下し、かつ、鉄スラッジ濃度が上昇した。
On the other hand, when the total fluorine concentration of the metal surface treatment liquid used in the surface treatment step was too low (Comparative Example 1), the coating amount after the 10,000 sheet treatment was insufficient. This is presumably because the fluoride ion concentration in the metal surface treatment liquid decreased during the long-term treatment, etching of the metal surface was not performed, and the reactivity (chemical conversion) was lowered due to the influence of iron ions.
Moreover, when the grade of the fall of pH in a pH fall process was too large (comparative example 2), the zirconium ion density | concentration fell during the long-term process, and the iron sludge density | concentration rose. This is presumably because the iron sludge in the metal surface treatment solution was dissolved by greatly reducing the pH and could not be removed efficiently in the iron sludge removal step.
Further, when the pH was not lowered after the surface treatment step (Comparative Example 3), the zirconium ion concentration was lowered during the long-term treatment. This is considered to be because iron sludge is removed in the state containing zirconium.
In addition, when the pH was not lowered after the surface treatment step and the iron sludge was not removed (Comparative Example 4), the zirconium ion concentration decreased and the iron sludge concentration increased during the long-term treatment. did.

実施例で用いた金属表面処理装置の模式図である。It is a schematic diagram of the metal surface treatment apparatus used in the Example.

符号の説明Explanation of symbols

1 金属表面処理装置
10 金属表面処理槽
12 pH調整槽
14 固液分離装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Metal surface treatment apparatus 10 Metal surface treatment tank 12 pH adjustment tank 14 Solid-liquid separation apparatus

Claims (3)

鉄系材料を含む金属材料を表面処理する金属表面処理方法であって、
ジルコニウムおよびチタンからなる群から選ばれる1種以上の金属のイオンを5〜5000ppm含有し、フッ化物イオンを0.1〜100ppm含有し、全フッ素濃度が100〜50000ppmである、pH3.0〜6.0の金属表面処理液を前記金属材料の表面に接触させる表面処理工程と、
前記表面処理工程後、前記金属表面処理液のpHを0.1〜3.0低下させて、前記表面処理工程において前記金属表面処理液中に発生した鉄スラッジに含まれる前記ジルコニウムおよびチタンからなる群から選ばれる1種以上の金属を、前記金属表面処理液中に溶解させるpH低下工程と、
前記pH低下工程後、前記金属表面処理液から前記鉄スラッジを除去する鉄スラッジ除去工程と、
前記鉄スラッジ除去工程後、前記鉄スラッジを除去された前記金属表面処理液を回収して、前記表面処理工程に供給する回収供給工程と
を循環して行い、
前記表面処理工程における前記金属表面処理液の鉄スラッジ濃度を500ppm以下に維持する、金属表面処理方法。
A metal surface treatment method for treating a metal material including an iron-based material,
PH 3.0-6, containing 5 to 5000 ppm of ions of one or more metals selected from the group consisting of zirconium and titanium, 0.1 to 100 ppm of fluoride ions, and a total fluorine concentration of 100 to 50000 ppm A surface treatment step of bringing a metal surface treatment solution of 0.0 into contact with the surface of the metal material;
After the surface treatment step, the pH of the metal surface treatment solution is lowered by 0.1 to 3.0, and the zirconium and titanium contained in the iron sludge generated in the metal surface treatment solution in the surface treatment step A pH lowering step of dissolving one or more metals selected from the group in the metal surface treatment liquid;
After the pH lowering step, an iron sludge removing step for removing the iron sludge from the metal surface treatment liquid;
After the iron sludge removal step, the metal surface treatment liquid from which the iron sludge has been removed is collected, and a recovery supply step for supplying the surface treatment step is circulated.
The metal surface treatment method which maintains the iron sludge density | concentration of the said metal surface treatment liquid in the said surface treatment process at 500 ppm or less.
前記鉄スラッジ除去工程の前において、または前記鉄スラッジ除去工程において、前記金属表面処理液に、凝集剤および/または酸化剤を添加する、請求項1に記載の金属表面処理方法。   The metal surface treatment method according to claim 1, wherein a flocculant and / or an oxidizing agent is added to the metal surface treatment liquid before or in the iron sludge removal step. 前記金属材料が、鉄系材料、または、鉄系材料と、亜鉛系材料、アルミニウム系材料およびマグネシウム系材料からなる群から選ばれる1種以上とから構成される金属材料である請求項1または2に記載の金属表面処理方法。   The metal material is an iron-based material or a metal material composed of an iron-based material and one or more selected from the group consisting of a zinc-based material, an aluminum-based material, and a magnesium-based material. The metal surface treatment method as described in 2.
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