JP2011161876A - 表面処理皮膜を有するアルミニウム又はアルミニウム合金材料及びその表面処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】アルミニウム又はアルミニウム合金基材の表面に第1保護層と第2保護層とをその順で有し、前記第1保護層が、バナジウムと、チタン、ジルコニウム及びハフニウムから選ばれる少なくとも1種以上の金属とを含有する化成皮膜であり、前記第2保護層が、(1)キトサン誘導体及び可溶化剤と、(2)ポリビニルアルコールの側鎖に親水性ポリマーがグラフト重合してなる変性ポリビニルアルコールと、(3)水溶性架橋剤と、を含有する組成物からなる有機皮膜であるように構成する。
【選択図】なし
Description
本発明に係るアルミニウム又はアルミニウム合金材料10は、図1に示すように、アルミニウム又はアルミニウム合金基材1の表面に第1保護層2,2’と第2保護層3,3’とをその順で有している。そして、第1保護層2,2’は、バナジウムと、チタン、ジルコニウム及びハフニウムから選ばれる少なくとも1種以上の金属とを含有する化成皮膜である。また、第2保護層3,3’は、(1)キトサン誘導体及び可溶化剤と、(2)ポリビニルアルコールの側鎖に親水性ポリマーがグラフト重合してなる変性ポリビニルアルコールと、(3)水溶性架橋剤と、を含有する組成物からなる有機皮膜である。なお、第1保護層及び第2保護層は、図1に示すように両面に設けられていることが好ましいが、片面に設けられていても構わない。符号1は、第1保護層と第2保護層が設けられていないアルミニウム又はアルミニウム合金製の基材を表し、符号10は、表面処理皮膜である第1保護層と第2保護層が設けられたアルミニウム又はアルミニウム合金材料を表している。
アルミニウム又はアルミニウム合金基材のうち、アルミニウム合金としては、アルミニウム−マグネシウム合金、アルミニウム−シリコン合金、及びアルミニウム−マンガン合金、等を挙げることができる。また、アルミニウムとしては、純アルミニウム、不可避不純物を含むアルミニウム、を挙げることができる。なお、「又は」は、基材が、アルミニウムからなる基材であってもよいし、アルミニウム合金からなる基材であってもよいし、場合によってはアルミニウムとアルミニウム合金との複合基材であってもよいことを意味する。
第1保護層は、アルミニウム又はアルミニウム合金基材の表面に設けられる。第1保護層は、バナジウムと、チタン、ジルコニウム及びハフニウムから選ばれる少なくとも1種以上の金属とを必須の構成として含有する化成皮膜である。この第1保護層は、それらの必須の金属成分を水酸化物、酸化物及び複合酸化物(以下、これらを「酸化物等」と総称することがある。)のいずれか1種又は2種以上の状態で含んでいる。なお、それらの酸化物等は脱水されたものであることが好ましい。アルミニウム又はアルミニウム合金基材上に設けられた第1保護層は、アルミニウム又はアルミニウム合金基材の耐食性を向上させるように作用する。
第2保護層は、第1保護層上に設けられる。第2保護層は、(1)キトサン誘導体及び可溶化剤と、(2)ポリビニルアルコールの側鎖に親水性ポリマーがグラフト重合してなる変性ポリビニルアルコールと、(3)水溶性架橋剤と、を含有する組成物からなる有機皮膜である。この組成物において、(1)の化合物は主として抗菌性と防臭性を向上させる役割があり、(2)と(3)の化合物は主として親水性を向上させる役割がある。第2保護層はこうした化合物を含む組成物を塗布して形成されるので、第1保護層上に第2保護層を塗布形成してなるアルミニウム又はアルミニウム合金材料は、長期間にわたり親水性、高耐食性、抗菌性及び防臭性を不足無く保持することができる。
本発明に係る熱交換器20は、図2に示すように、上記本発明に係るアルミニウム又はアルミニウム合金材料10で形成されてなるものである。その結果、長期間にわたる熱交換率の低下防止、腐食による白粉飛散の防止、菌繁殖の防止、タバコ煙等の臭気成分付着蓄積による悪臭発生の防止等に効果を発揮し、快適な室内雰囲気を実現することができる。図2の例では、隣り合う冷媒配管(チューブ)22,22の間に放熱部(フィン)21,…,21を有するアルミニウム又はアルミニウム合金製熱交換器20を挙げているが、本発明はこうした形態の熱交換器のみに限定されない。すなわち、熱交換器は、チューブ状(中空管状)、中実管状、中空板状、中実板状のいずれであってもよく、それらに第1保護層と第2保護層からなる処理皮膜が設けられて、本発明に係る熱交換器20となる。
本発明に係る表面処理方法は、アルミニウム又はアルミニウム合金基材の表面を化成皮膜の形成に適した状態にする表面調整工程、水洗工程、前記アルミニウム又はアルミニウム合金基材の表面に化成皮膜からなる第1保護層を形成する工程、水洗工程、前記第1保護層上に有機皮膜である第2保護層を形成する工程、及び乾燥工程、をその順で経てなる表面処理方法である。そして、この表面処理方法においては、第1保護層を、バナジウムと、チタン、ジルコニウム及びハフニウムから選ばれる少なくとも1種以上の金属とを含有する化成処理液で形成し、第2保護層を、(1)キトサン誘導体及び可溶化剤と、(2)ポリビニルアルコールの側鎖に親水性ポリマーがグラフト重合してなる変性ポリビニルアルコールと、(3)水溶性架橋剤とを含有する組成物で形成する。こうした本発明に係る表面処理方法によれば、上記本発明に係るアルミニウム又はアルミニウム合金材料及び熱交換器を効率的且つ安定品質で得ることができる。
表面調整工程は、アルミニウム又はアルミニウム合金基材の表面に存在する汚れ、不均一なアルミニウム酸化膜、フラックス等を取り除き、後工程の化成皮膜(第1保護層)の形成に適した清浄な表面を得るために行われる。表面調整液としては、水、硝酸、硫酸、フッ酸、水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムから選ばれる少なくとも1種以上を用いる。これらの表面調整液の実施可能な処理方式としては、スプレー方式、ディッピング方式等を挙げることができる。
第1保護層の形成工程は、表面調整工程で清浄化されたアルミニウム又はアルミニウム合金基材の表面に、主として優れた耐食性を付与する化成皮膜である第1保護層を形成する化成処理工程である。
第2保護層の塗布工程は、第1保護層上に、主として優れた抗菌性と防臭性と親水性を付与する有機皮膜である第2保護層を塗布する処理工程である。
乾燥工程での乾燥温度は120℃〜220℃であることが好ましい。乾燥温度が120℃よりも低い場合には、第2保護層の架橋が十分に行われず、親水性、抗菌性、防臭性が劣化する場合がある。また、乾燥温度が220℃よりも高い場合には、第2保護層の樹脂成分が分解し、親水性が損なわれることがある。また、乾燥時間は0.5〜120分であることが好ましい。乾燥時間が0.5分よりも短い場合には、第2保護層の架橋が十分に行われず、親水性、抗菌性、防臭性が劣化する場合がある。また、乾燥時間が120分よりも高い場合には、第2保護層の樹脂成分が分解し、親水性が損なわれることがある。
水洗工程は、アルミニウム又はアルミニウム合金基材の表面を化成皮膜の形成に適した状態にする表面調整後と、アルミニウム又はアルミニウム合金基材の表面に化成皮膜からなる第1保護層を形成した後に行う。水洗工程は特に限定されず、シャワー式、ディップ式等の種々の水洗手段を採用できる。
アルミニウム及びアルミニウム合金製熱交換器(図2参照)を被処理物とし、10℃の6%硝酸溶液に120秒間浸漬させて表面調整を行った。表面調整後、浸漬法にて水洗した。次に、メタバナジン酸アンモニウム(Vとして150mg/L)と、チタンフッ化水素酸(Tiとして50mg/L)とを含有するpH3.2の処理液を用い、この処理液を温度70℃にして、被処理物を60秒間浸漬処理した。被処理物の表面に形成された第1保護層は、バナジウム付着量:100mg/m2、チタン付着量:94mg/m2であり、Ti/Vのモル比が1.0であった。処理後、浸漬法にて水洗した。
アルミニウム及びアルミニウム合金製熱交換器を被処理物とし、40℃の5%水酸化カリウム溶液に60秒間浸漬させ表面調整を行った。表面調整後、浸漬法にて水洗した。次に、メタバナジン酸アンモニウム(Vとして150mg/L)と、ジルコンフッ化水素酸(Zrとして100mg/L)とを含有するpH3.8の処理液を用い、この処理液を温度65℃にして、被処理物を40秒間浸漬処理した。被処理物の表面に形成された第1保護層は、バナジウム付着量:50mg/m2、ジルコニウム付着量:143mg/m2であり、Zr/Vのモル比が1.6であった。処理後、浸漬法にて水洗した。
アルミニウム及びアルミニウム合金製熱交換器を被処理物とし、70℃の水に5秒間浸漬させ表面調整を行った。表面調整後、浸漬法にて水洗した。次に、バナジン酸アンモニウム(Vとして40mg/L)と、チタンフッ化水素酸(Tiとして40mg/L)と、ジルコンフッ化水素酸(Zrとして200mg/L)とを含有するpH3.5の処理液を用い、この処理液を温度20℃にして、被処理物を10秒間浸漬処理した。被処理物の表面に形成された第1保護層は、バナジウム付着量:2mg/m2、チタン付着量:7mg/m2、ジルコニウム付着量:4.6mg/m2であり、(Ti+Zr)/Vのモル比が5.0であった。処理後、浸漬法にて水洗した。
アルミニウム及びアルミニウム合金製熱交換器を被処理物とし、40℃の0.2%硝酸溶液に600秒間浸漬させ表面調整を行った。表面調整後、浸漬法にて水洗した。次に、メタバナジン酸アンモニウム(Vとして150mg/L)と、チタンフッ化水素酸(Tiとして50mg/L)と、ジルコンフッ化水素酸(Zrとして200mg/L)、Hfのフッ酸溶液(Hfとして50mg/L)とを含有するpH3.5の処理液を用い、この処理液を温度30℃にて600秒間浸漬処理した。被処理物の表面に形成された第1保護層は、バナジウム付着量:20mg/m2、チタン付着量:52mg/m2、ジルコニウム付着量:41mg/m2、ハフニウム付着量:36mg/m2であり、(Ti+Zr+Hf)/Vのモル比が4.4であった。処理後、浸漬法にて水洗した。
アルミニウム及びアルミニウム合金製熱交換器を被処理物とし、60℃の3%硫酸溶液に20秒間浸漬させ表面調整を行った。表面調整後、浸漬法にて水洗した。次に、メタバナジン酸アンモニウム(Vとして150mg/L)と、チタンフッ化水素酸(Tiとして40mg/L)と、ジルコンフッ化水素酸(Zrとして50mg/L)とを含有するpH3.5の処理液を用い、この処理液を温度65℃にて50秒間浸漬処理した。被処理物の表面に形成された第1保護層は、バナジウム付着量:80mg/m2、Ti付着量:65mg/m2、Zr付着量:91mg/m2であり、(Ti+Zr)/Vのモル比が1.5であった。処理後、浸漬法にて水洗した。
アルミニウム及びアルミニウム合金製熱交換器を被処理物とし、10℃の硝酸を5%とフッ酸を0.1%含有する溶液に30秒間浸漬させ表面調整を行った。表面調整後、浸漬法にて水洗した。次に、メタバナジン酸アンモニウム(Vとして250mg/L)と、チタンフッ化水素酸(Tiとして20mg/L)と、ジルコンフッ化水素酸(Zrとして30mg/L)とを含有するpH4.2の処理液を用い、この処理液を温度80℃にて60秒間浸漬処理した。被処理物の表面に形成された第1保護層は、バナジウム付着量:120mg/m2、Ti付着量:92mg/m2、Zr付着量:82mg/m2であり、(Ti+Zr)/Vのモル比が1.2であった。処理後、浸漬法にて水洗した。
アルミニウム及びアルミニウム合金製熱交換器を被処理物とし、35℃の1%硝酸溶液に100秒間浸漬させ表面調整を行った。表面調整後、浸漬法にて水洗した。次に、硫酸バナジール(Vとして300mg/L)と、チタンフッ化水素酸(Tiとして40mg/L)とを含有するpH3.5の処理液を用い、この処理液を温度70℃にて120秒間浸漬処理した。被処理物の表面に形成された第1保護層は、バナジウム付着量:200mg/m2、Ti付着量:94mg/m2であり、Ti/Vのモル比が0.5であった。処理後、浸漬法にて水洗した。
アルミニウム及びアルミニウム合金製熱交換器を被処理物とし、50℃の1%水酸化ナトリウム溶液に15秒間浸漬させ表面調整を行った。表面調整後、浸漬法にて水洗した。次に、メタバナジン酸アンモニウム(Vとして100mg/L)と、チタンフッ化水素酸(Tiとして20mg/L)とを含有するpH4.0の処理液を用い、この処理液を温度65℃にて60秒間浸漬処理した。被処理物の表面に形成された第1保護層は、バナジウム付着量:20mg/m2、Ti付着量:38mg/m2であり、Ti/Vのモル比が2.0であった。処理後、浸漬法にて水洗した。
アルミニウム及びアルミニウム合金製熱交換器を被処理物とし、40℃の3%硝酸溶液に60秒間浸漬させ表面調整を行った。表面調整後、浸漬法にて水洗した。次に、硫酸バナジール(Vとして150mg/L)と、ジルコンフッ化水素酸(Zrとして50mg/L)とを含有するpH3.5の処理液を用い、この処理液を温度70℃にて40秒間浸漬処理した。被処理物の表面に形成された第1保護層は、バナジウム付着量:20mg/m2、Zr付着量:3.6mg/m2であり、Zr/Vのモル比が0.1であった。処理後、浸漬法にて水洗した。
アルミニウム及びアルミニウム合金製熱交換器を被処理物とし、50℃の3%硫酸溶液に20秒間浸漬させ表面調整を行った。表面調整後、浸漬法にて水洗した。次に、硫酸バナジール(Vとして150mg/L)と、チタンフッ化水素酸(Tiとして50mg/L)と、ジルコンフッ化水素酸(Zrとして70mg/L)とを含有するpH3.4の処理液を用い、この処理液を温度60℃にて40秒間浸漬処理した。被処理物の表面に形成された第1保護層は、バナジウム付着量:40mg/m2、Ti付着量:44mg/m2、Zr付着量:23mg/m2であり、(Ti+Zr)/Vのモル比が1.5であった。処理後、浸漬法にて水洗した。
アルミニウム及びアルミニウム合金製熱交換器を被処理物とし、30℃の0.5%フッ酸溶液に120秒間浸漬させ表面調整を行った。表面調整後、浸漬法にて水洗した。次に、硫酸バナジール(Vとして100mg/L)と、チタンフッ化水素酸(Tiとして50mg/L)と、ジルコンフッ化水素酸(Zrとして100mg/L)と、Hfのフッ酸溶液(Hfとして40mg/L)とを含有するpH3.8の処理液を用い、この処理液を温度60℃にて90秒間浸漬処理した。被処理物の表面に形成された第1保護層は、バナジウム付着量:20mg/m2、Ti付着量:25mg/m2、Zr付着量:23mg/m2、Hf付着量:16mg/m2であり、(Ti+Zr+Hf)/Vのモル比が2.2であった。処理後、浸漬法にて水洗した。
アルミニウム及びアルミニウム合金製熱交換器を被処理物とし、40℃の5%水酸化ナトリウム溶液に50秒間浸漬させ表面調整を行った。表面調整後、浸漬法にて水洗した。次に、硫酸バナジール(Vとして100mg/L)と、ジルコンフッ化水素酸(Zrとして400mg/L)とを含有するpH3.5の処理液を用い、この処理液を温度70℃にて100秒間浸漬処理した。被処理物の表面に形成された第1保護層は、バナジウム付着量:100mg/m2、Zr付着量:90mg/m2であり、Zr/Vのモル比が0.5であった。処理後、浸漬法にて水洗した。
アルミニウム及びアルミニウム合金製熱交換器を被処理物とし、30℃の4%硫酸溶液に20秒間浸漬させ表面調整を行った。表面調整後、浸漬法にて水洗した。次に、硫酸バナジール(Vとして40mg/L)と、チタンフッ化水素酸(Tiとして150mg/L)とを含有するpH3.0の処理液を用い、この処理液を温度30℃にて10秒間浸漬処理した。被処理物の表面に形成された第1保護層は、バナジウム付着量:0.3mg/m2、Ti付着量:1.3mg/m2であり、Ti/Vのモル比が4.6であった。処理後、浸漬法にて水洗した。
アルミニウム及びアルミニウム合金製熱交換器を被処理物とし、表面調整処理を行わずに、メタバナジン酸アンモニウム(Vとして70mg/L)と、ジルコンフッ化水素酸(Zrとして200mg/L)とを含有するpH3.5の処理液を用い、この処理液を温度40℃にて30秒間浸漬処理した。被処理物の表面に形成された第1保護層は、バナジウム付着量:0.1mg/m2、Zr付着量:0.36mg/m2であり、Zr/Vのモル比が2.0であった。処理後、浸漬法にて水洗した。
アルミニウム及びアルミニウム合金製熱交換器を被処理物とし、40℃の5%硝酸溶液に40秒間浸漬させ表面調整を行った。表面調整後、浸漬法にて水洗した。次に、チタンフッ化水素酸(Tiとして50mg/L)と、ジルコンフッ化水素酸(Zrとして100mg/L)と、Hfのフッ酸溶液(Hfとして50mg/L)とを含有するpH3.5の処理液を用い、この処理液を温度50℃にて90秒間浸漬処理した。被処理物の表面に形成された第1保護層は、チタン付着量:80mg/m2、ジルコニウム付着量:36mg/m2、ハフニウム付着量:10mg/m2であった。処理後、浸漬法にて水洗した。
アルミニウム及びアルミニウム合金製熱交換器を被処理物とし、60℃の5%水酸化ナトリウム溶液に20秒間浸漬させ表面調整を行った。表面調整後、浸漬法にて水洗した。次に、メタバナジン酸アンモニウム(Vとして80mg/L)と、チタンフッ化水素酸(Tiとして100mg/L)とを含有するpH3.5の処理液を用い、この処理液を温度45℃にて40秒間浸漬処理した。被処理物の表面に形成された第1保護層は、バナジウム付着量:10mg/m2、チタン付着量:29mg/m2であり、Ti/Vのモル比が3.1であった。処理後、浸漬法にて水洗した。
アルミニウム及びアルミニウム合金製熱交換器を被処理物とし、40℃の硝酸を2%とフッ酸を0.1%含有する溶液に30秒間浸漬させ表面調整を行った。表面調整後、浸漬法にて水洗した。次に、硫酸バナジール(Vとして150mg/L)と、ジルコンフッ化水素酸(Zrとして80mg/L)とを含有するpH3.8の処理液を用い、この処理液を温度60℃にて60秒間浸漬処理した。被処理物の表面に形成された第1保護層は、バナジウム付着量:55mg/m2、ジルコニウム付着量:79mg/m2であり、Zr/Vのモル比が0.8であった。処理後、浸漬法にて水洗した。
アルミニウム及びアルミニウム合金製熱交換器を被処理物とし、40℃の硝酸を2%とフッ酸を0.1%含有する溶液に30秒間浸漬させ表面調整を行った。表面調整後、浸漬法にて水洗した。次に、硫酸バナジール(Vとして200mg/L)と、チタンフッ化水素酸(Tiとして70mg/L)と、ジルコンフッ化水素酸(Zrとして100mg/L)とを含有するpH4.0の処理液を用い、この処理液を温度70℃にて60秒間浸漬処理した。被処理物の表面に形成された第1保護層は、バナジウム付着量:75mg/m2、チタン付着量:95mg/m2、ジルコニウム付着量:100mg/m2であり、(Ti+Zr)/Vのモル比が2.1であった。処理後、浸漬法にて水洗した。
アルミニウム及びアルミニウム合金製熱交換器を被処理物とし、35℃の1%硝酸溶液に20秒間浸漬させ表面調整を行った。表面調整後、浸漬法にて水洗した。次に、硫酸バナジール(Vとして50mg/L)と、チタンフッ化水素酸(Tiとして30mg/L)と、ジルコンフッ化水素酸(Zrとして70mg/L)とを含有するpH4.0の処理液を用い、この処理液を温度30℃にて20秒間浸漬処理した。被処理物の表面に形成された第1保護層は、バナジウム付着量:50mg/m2、チタン付着量:1.9mg/m2、ジルコニウム付着量:0.91mg/m2であり、(Ti+Zr)/Vのモル比が0.05であった。処理後、浸漬法にて水洗した。
アルミニウム及びアルミニウム合金製熱交換器を被処理物とし、50℃の1%水酸化ナトリウム溶液に15秒間浸漬させ表面調整を行った。表面調整後、浸漬法にて水洗した。次に、メタバナジン酸アンモニウム(Vとして100mg/L)と、チタンフッ化水素酸(Tiとして50mg/L)とを含有するpH4.0の処理液を用い、この処理液を温度65℃にて60秒間浸漬処理した。被処理物の表面に形成された第1保護層は、バナジウム付着量:20mg/m2、Ti付着量:60mg/m2であり、Ti/Vのモル比が3.2であった。処理後、浸漬法にて水洗した。
アルミニウム及びアルミニウム合金製熱交換器を被処理物とし、40℃の3%硝酸溶液に60秒間浸漬させ表面調整を行った。表面調整後、浸漬法にて水洗した。次に、メタバナジン酸アンモニウム(Vとして150mg/L)と、チタンフッ化水素酸(Tiとして50mg/L)と、ジルコンフッ化水素酸(Zrとして200mg/L)、Hfのフッ酸溶液(Hfとして50mg/L)とを含有するpH3.5の処理液を用い、この処理液を温度70℃にて40秒間浸漬処理した。被処理物の表面に形成された第1保護層は、バナジウム付着量:30mg/m2、チタン付着量:42mg/m2、ジルコニウム付着量:46mg/m2、ハフニウム付着量:18mg/m2であり、(Ti+Zr+Hf)/Vのモル比が2.5であった。処理後、浸漬法にて水洗した。
アルミニウム及びアルミニウム合金製熱交換器を被処理物とし、50℃の3%硫酸溶液に20秒間浸漬させ表面調整を行った。表面調整後、浸漬法にて水洗した。次に、硫酸バナジール(Vとして70mg/L)と、チタンフッ化水素酸(Tiとして40mg/L)とを含有するpH3.4の処理液を用い、この処理液を温度60℃にて40秒間浸漬処理した。被処理物の表面に形成された第1保護層は、バナジウム付着量:25mg/m2、Ti付着量:38mg/m2であり、Ti/Vのモル比が1.6であった。処理後、浸漬法にて水洗した。
アルミニウム及びアルミニウム合金製熱交換器を被処理物とし、30℃の0.5%フッ酸溶液に120秒間浸漬させ表面調整を行った。表面調整後、浸漬法にて水洗した。次に、硫酸バナジール(Vとして70mg/L)と、ジルコンフッ化水素酸(Zrとして500mg/L)とを含有するpH4.2の処理液を用い、この処理液を温度60℃にて90秒間浸漬処理した。被処理物の表面に形成された第1保護層は、バナジウム付着量:40mg/m2、Zr付着量:143mg/m2であり、Zr/Vのモル比が2.0であった。処理後、浸漬法にて水洗した。
アルミニウム及びアルミニウム合金製熱交換器を被処理物とし、40℃の5%水酸化ナトリウム溶液に50秒間浸漬させ表面調整を行った。表面調整後、浸漬法にて水洗した。次に、硫酸バナジール(Vとして80mg/L)と、チタンフッ化水素酸(Tiとして30mg/L)と、ジルコンフッ化水素酸(Zrとして80mg/L)とを含有するpH3.8の処理液を用い、この処理液を温度70℃にて50秒間浸漬処理した。被処理物の表面に形成された第1保護層は、バナジウム付着量:50mg/m2、Ti付着量:28mg/m2、Zr付着量:18mg/m2であり(Ti+Zr)/Vのモル比が0.8であった。処理後、浸漬法にて水洗した。
アルミニウム及びアルミニウム合金製熱交換器を被処理物とし、50℃の3%硫酸溶液に20秒間浸漬させ表面調整を行った。表面調整後、浸漬法にて水洗した。次に、硫酸バナジール(Vとして150mg/L)と、チタンフッ化水素酸(Tiとして100mg/L)とを含有するpH3.2の処理液を用い、この処理液を温度60℃にて50秒間浸漬処理した。被処理物の表面に形成された第1保護層は、バナジウム付着量:40mg/m2、チタン付着量:83mg/m2であり、Ti/Vのモル比が2.2であった。処理後、浸漬法にて水洗した。
アルミニウム及びアルミニウム合金製熱交換器を被処理物とし、50℃の3%硫酸溶液に20秒間浸漬させ表面調整を行った。表面調整後、浸漬法にて水洗した。次に、硫酸バナジール(Vとして100mg/L)と、ジルコンフッ化水素酸(Zrとして250mg/L)とを含有するpH4.0の処理液を用い、この処理液を温度70℃にて60秒間浸漬処理した。被処理物の表面に形成された第1保護層は、バナジウム付着量:40mg/m2、ジルコニウム付着量:72mg/m2であり、Zr/Vのモル比が1.0であった。処理後、浸漬法にて水洗した。
アルミニウム及びアルミニウム合金製熱交換器を被処理物とし、60℃の2%水酸化ナトリウム溶液に20秒間浸漬させ表面調整を行った。表面調整後、浸漬法にて水洗した。次に、りん酸ジルコニウム化成処理剤(日本パーカライジング株式会社製、アロジン4040)を20g/Lの割合で水に希釈した処理液を用い、40℃で30秒間浸漬させ、第1保護層を形成した。処理後、浸漬法にて水洗した。
アルミニウム及びアルミニウム合金製熱交換器を被処理物とし、45℃の2%硫酸溶液に20秒間浸漬させ表面調整を行った。表面調整後、浸漬法にて水洗した。次に、ジルコンフッ化水素酸(Zrとして400mg/L)を含有するpH4.0の処理液を用い、この処理液を温度60℃にて50秒間浸漬処理し、第1保護層を形成した。処理後、浸漬法にて水洗した。
実施例1〜13及び比較例1〜15で作製した熱交換器について、下記の方法による評価を行った。表1は、実施例1〜13及び比較例1〜15をまとめたものである。
熱交換器の流水浸漬(流水量:脱イオン水で0.5L/分)を90時間実施した。流水前後のフィン部について、着滴10秒後の耐水接触角を、自動接触角計DM−501(協和界面科学株式会社製)を用いて測定した。結果を表2に示した。表2中の評価基準として、「○」は初期接触角(流水前の接触角)が10°未満で、流水後の接触角が25°未満の場合であり、「△」は初期接触角が10°以上20°以下で、流水後の接触角が25°以上30°以下の場合であり、「×」は初期接触角が20°超で、流水後の接触角が35°超の場合である。
熱交換器をJIS Z−2371に基づく塩水噴霧試験法により、480時間暴露後の錆面積を外観により評価した。結果を表2に示した。表2中の評価基準として、「◎」は変色なし、「○」は錆発生が10%未満、「□」は錆び発生が10%以上30%以下、「△」は錆発生が30%超50%以下、「×」は錆発生が50%超の場合である。
熱交換器を、温度:50±1℃、相対湿度:95%以上の高温高湿度雰囲気に保持された湿潤試験機(CT−3:スガ試験機株式会社製)内に2000時間暴露させ、試験後の錆面積を外観により評価した。結果を表2に示した。表2中の評価基準として、「◎」は変色なし、「○」は錆発生が5%未満、「△」は錆び発生が5%超50%以下、「×」は錆発生が50%超の場合である。
流水浸漬(流水量:脱イオン水で0.5L/分)を90時間実施した後の熱交換器を50℃で3時間乾燥させ、1.5cm×4cm×3cmのサイズに切断して評価サンプルとした。次に、評価サンプルをアルミホイルで包み、115℃で15分間オートクレーブ中に暴露し、滅菌を行った。その後、Nutrient Broth(Difco:16g/L)0.5mLをマイクロピペットでフィンの間に均等に付着させ、クリーンベンチ(無菌状態)で18時間乾燥し、評価サンプルへの培養液の接種を行った。試験菌はブイヨン培養液に接種して培養した後、菌数を一定になるように調整した。調整菌数は、菌液の生菌数を混釈培養法にて計測し、これを初期菌数とした。なお、試験菌として、枯草菌、緑膿菌、黄色ブドウ球菌の3種を用いた。
防臭性評価には、図3に示すタバコ臭い成分付着性試験装置を用いた。この装置は、図3に示すように、供試試料32a、32b、32cを収容するための鐘形ガラス容器31と、タバコ34を収容し、導管31a及び入口35bを経由して、鐘形ガラス容器31に接続されている喫煙筒35を、導管33aを経由して喫煙筒35の入口35bに接続されているフローメータ33と、喫煙筒35に接続されている空気供給導管36とを有するものである。鐘形ガラス容器31中に1個以上の試料を収容し、空気を、所定流量で、導管36、フローメータ33、導管33a及び入口35bを経由して、喫煙筒に吹き込み、タバコを発煙させる。タバコの臭い成分を含む煙を、出口35a及び導管31aを経由して容器31中に吹き込む。臭い成分は、試料に付着し、残りの煙は、容器31から出口31bを経て除去される。この試料を、GC−MS分析器に入れ、試料から揮発した物質の量をGC−MS分析器により測定する。この試験において、実施例1〜14のフィン部32bと、比較例1〜8のフィン部32cと、比較例9のフィン部32cとの合計23個の試料を、鐘形容器に入れ、前述の方法により、タバコが燃え尽きるまでタバコの煙に暴露した。その後、試料32a、32b、32cの各々を、開口部37aを有するGC−MS分析器37に入れ、GC−MS分析に供した。各試料の臭い成分付着量を、試料から揮発した物質の量により表した。また、現行皮膜処理品であり、防臭性が良好であると位置付けられる試料32c(比較例15)の揮発物質の量を基準として、試料32a及び32bの試料の揮発分量を試料32cの揮発分量に対する比較値で表した。
2,2’ 第1保護層
3,3’ 第2保護層
10 表面処理皮膜を有するアルミニウム又はアルミニウム合金材料
20 熱交換器(親水性皮膜が設けられたアルミニウム含有金属材)
21 放熱部(フィン)
22 冷媒配管(チューブ)
31 ガラス鐘
31a 導管
31b 入口
32a 実施例1〜14のフィン部
32b 比較例1〜8のフィン部
32c 比較例9のフィン部
33 フローメータ
33a 導管
34 タバコ
35 喫煙筒
35a 出口
35b 入口
36 導管
37 GC−MS揮発成分分析器
37a 開口部
Claims (6)
- アルミニウム又はアルミニウム合金基材の表面に第1保護層と第2保護層とをその順で有し、
前記第1保護層が、バナジウムと、チタン、ジルコニウム及びハフニウムから選ばれる少なくとも1種以上の金属とを含有し、前記バナジウムの付着量が0.3〜200mg/m2であり、前記チタン、ジルコニウム及びハフニウムから選ばれる少なくとも1種以上の金属の合計付着量が前記バナジウムの付着量を1としたときのモル比で0.1〜5である化成皮膜であり、
前記第2保護層が、(1)キトサン誘導体及び可溶化剤と、(2)ポリビニルアルコールの側鎖に親水性ポリマーがグラフト重合してなる変性ポリビニルアルコールと、(3)水溶性架橋剤とを含有する組成物からなり、前記(1)〜(3)の化合物の合計が固形分換算で第2保護層全体の50質量%以上であり、前記(1)〜(3)の化合物それぞれが固形分換算の質量比で、(1)/{(1)+(2)+(3)}=0.1〜0.8、(2)/{(1)+(2)+(3)}=0.1〜0.6、及び(3)/{(1)+(2)+(3)}=0.05〜0.3であり、単位面積あたりの乾燥質量が0.05〜6.0g/m2の有機皮膜である、ことを特徴とするアルミニウム又はアルミニウム合金材料。 - 前記第2保護層を形成する前記(2)の変性ポリビニルアルコールが有する側鎖親水性ポリマーが、ポリオキシアルキレンエーテル、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアミン及びポリエチレンイミンから選ばれる1種以上のポリマーである、請求項1に記載のアルミニウム又はアルミニウム合金材料。
- 前記第2保護層を形成する前記(3)の水溶性架橋剤が、ヒドロキシエチリデンジホスホン酸、ニトリロトリメチレンホスホン酸、ホスホノブタントリカルボン酸、エチレンジアミンテトラメチレンホスホン酸及びフィチン酸から選ばれる1種以上である、請求項1又は2に記載のアルミニウム又はアルミニウム合金材料。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載のアルミニウム又はアルミニウム合金材料で形成されてなることを特徴とする熱交換器。
- アルミニウム又はアルミニウム合金基材表面を化成皮膜の形成に適した状態にする表面調整工程、水洗工程、前記アルミニウム又はアルミニウム合金基材の表面に化成皮膜である第1保護層を形成する工程、水洗工程、前記第1保護層上に有機皮膜である第2保護層を塗布する工程、及び乾燥工程をその順で経てなる表面処理方法であって、
前記第1保護層を、バナジウムと、チタン、ジルコニウム及びハフニウムから選ばれる少なくとも1種以上の金属とを含有する化成処理液で形成し、
前記第2保護層を、(1)キトサン誘導体及び可溶化剤と、(2)ポリビニルアルコールの側鎖に親水性ポリマーがグラフト重合してなる変性ポリビニルアルコールと、(3)水溶性架橋剤とを含有する組成物で形成する、ことを特徴とする表面処理方法。 - 前記第1保護層において、前記バナジウムの付着量を0.3〜200mg/m2とするとともに、前記チタン、ジルコニウム及びハフニウムから選ばれる少なくとも1種以上の金属の合計付着量を前記バナジウムの付着量を1としたときのモル比で0.1〜5とし、
前記第2保護層において、前記(1)〜(3)の化合物の合計を固形分換算で第2保護層全体の50質量%以上とするとともに、前記(1)〜(3)の化合物それぞれを固形分換算の質量比で、(1)/{(1)+(2)+(3)}=0.1〜0.8、(2)/{(1)+(2)+(3)}=0.1〜0.6、及び(3)/{(1)+(2)+(3)}=0.05〜0.3とし、単位面積あたりの乾燥質量を0.05〜6.0g/m2とする、請求項5に記載の表面処理方法。
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