JP2012136751A - Surface treatment liquid for steel material, and surface treatment method - Google Patents

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均 石井
Yuki Haijima
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a chemical conversion treatment liquid free from generation of sludge.SOLUTION: A surface treatment liquid for steel materials contains an oxalic acid and a trivalent iron ion, and is an acid aqueous solution with an oxidation-reduction potential of 100-500 mV.

Description

本発明は鉄鋼材料に対する表面処理液および表面処理方法に関するものであり、特に冷間鍛造用潤滑剤の下地皮膜として優れた性能を発揮する化成型の表面処理液および表面処理方法に関するものである。   The present invention relates to a surface treatment liquid and a surface treatment method for steel materials, and more particularly, to a surface treatment liquid and a surface treatment method for chemical forming that exhibit excellent performance as a base film of a lubricant for cold forging.

従来、鉄鋼材料に対する冷間鍛造用潤滑皮膜としては、素材上に潤滑下地皮膜としてリン酸亜鉛皮膜、その上に潤滑皮膜として金属石鹸皮膜およびナトリウム石鹸皮膜が積層した複合皮膜が広く使用されてきており、この皮膜はリン酸亜鉛処理後に石鹸処理を施すことにより形成される。   Conventionally, as a lubricating film for cold forging on steel materials, a composite film in which a zinc phosphate film as a lubricating base film on a material and a metal soap film and a sodium soap film as a lubricating film are laminated on the material has been widely used. This film is formed by applying soap treatment after zinc phosphate treatment.

リン酸亜鉛処理は、古くから鉄鋼材料の冷間鍛造用潤滑下地処理として広く用いられてきた。しかし、処理に際して相当量のスラッジが発生し、発生したスラッジは再利用が困難なため、産業廃棄物として埋め立て処理される場合がほとんどである。近年では産業廃棄物処理コスト、つまりこの場合のスラッジ廃棄コストの高騰により、リン酸亜鉛化成処理コスト全体が押し上げられる形となり、環境上の理由のみならず、経済的観点からも改善が強く望まれている。   Zinc phosphate treatment has long been widely used as a lubricating base treatment for cold forging of steel materials. However, a considerable amount of sludge is generated at the time of processing, and the generated sludge is difficult to reuse, so it is almost always landfilled as industrial waste. In recent years, the increase in industrial waste treatment costs, that is, sludge disposal costs in this case, has pushed up the overall cost of zinc phosphate conversion treatment, which is strongly desired not only for environmental reasons but also for economic reasons. ing.

また、冷間鍛造の潤滑下地処理としてリン酸亜鉛処理を用いた場合、その後の製造工程や品質に対しては、必ずしも有益な結果をもたらさないことがある。例えば、高強度ボルトで懸念される浸リン問題は、熱処理時にリン酸亜鉛皮膜のリンが鋼中に浸入して脆性破壊に起因すると言われている。更に、熱処理を行った後の鉄鋼材料に外観不良が発生したり、真空熱処理などでは真空を引く配管にリン酸塩被膜の炭化物が詰まってしまい、真空度が低下したりすることもある。   Further, when zinc phosphate treatment is used as a cold forging lubrication base treatment, it may not always produce a beneficial result for the subsequent manufacturing process and quality. For example, the problem of phosphorus immersion, which is a concern with high-strength bolts, is said to be caused by brittle fracture due to the phosphorus in the zinc phosphate coating entering the steel during heat treatment. Furthermore, the appearance of the steel material after heat treatment may be poor, or in vacuum heat treatment or the like, the piping that draws a vacuum may be clogged with phosphate coating carbides, which may reduce the degree of vacuum.

一方リン酸亜鉛処理以外の潤滑下地処理として、シュウ酸塩処理が公知である。シュウ酸塩処理液の主成分であるシュウ酸は、ステンレスの不動態膜の形成を阻害する働きがあり、鉄鋼材料のみならずステンレス材料にも処理が可能である。しかし、従来のシュウ酸塩皮膜は素材との密着性が不充分だったため、リン酸亜鉛皮膜に比べると潤滑性能が劣っていた。よって、鉄鋼材料に用いられるケースは稀であり、リン酸亜鉛処理の適用の困難なステンレス鋼にほぼ使用用途が限定されていた。   On the other hand, oxalate treatment is known as a lubricating ground treatment other than zinc phosphate treatment. Oxalic acid, which is the main component of the oxalate treatment solution, has a function of inhibiting the formation of a stainless passive film, and can be treated not only on steel materials but also on stainless steel materials. However, since the conventional oxalate film has insufficient adhesion to the material, the lubricating performance is inferior to that of the zinc phosphate film. Therefore, the cases used for steel materials are rare, and the usage is almost limited to stainless steels to which the zinc phosphate treatment is difficult to apply.

なお、鉄鋼材料に対する従来のシュウ酸塩処理の反応機構は以下の通りである。シュウ酸水溶液中に鉄鋼材料を浸漬すると、エッチングによって素地から溶出した2価鉄イオンと処理液中のシュウ酸が不溶性のシュウ酸第一鉄となって素材上に析出する。よって、エッチングが不充分な場合皮膜析出も不充分となる。通常充分な皮膜量を得るためにはpHを1.0前後またはそれ以下とし、80℃程度の高温で5分以上処理する必要がある。また、この場合エッチングによって溶出した2価鉄イオンの全てが健全な皮膜になるわけではなく、一部は密着性の脆弱な皮膜となり、一部は処理液中でスラッジを形成する。   In addition, the reaction mechanism of the conventional oxalate treatment with respect to steel materials is as follows. When a steel material is immersed in an aqueous oxalic acid solution, divalent iron ions eluted from the substrate by etching and oxalic acid in the treatment liquid become insoluble ferrous oxalate and precipitate on the material. Therefore, when etching is insufficient, film deposition is also insufficient. Usually, in order to obtain a sufficient coating amount, it is necessary to set the pH to around 1.0 or less and to treat at a high temperature of about 80 ° C. for 5 minutes or more. Further, in this case, not all of the divalent iron ions eluted by etching become a healthy film, but part of the film becomes brittle and the part forms sludge in the treatment liquid.

シュウ酸塩処理技術に関する最近の開発事例は少なく、文献への記載も限定されているが、例えば文献1の表1.12(p142)にはシュウ酸塩処理液の成分としてH2C2O4,F,SO4,Cl、対象金属としてステンレス、鉄鋼、皮膜成分としてFeC2O4,NiC2O4,Cr2(C2O4)3、処理温度:65〜95℃、処理時間:5〜20分、処理方法:浸漬、皮膜重量:5〜20g/m2との記述がある。 Although there are few recent development examples regarding the oxalate treatment technology and the description in the literature is limited, for example, Table 1.12 (p142) of the literature 1 shows H 2 C 2 O 4 , as a component of the oxalate treatment solution. F, SO 4 , Cl, stainless steel as the target metal, steel, FeC 2 O 4 , NiC 2 O 4 , Cr 2 (C 2 O 4 ) 3 as coating components, processing temperature: 65 to 95 ° C, processing time: 5 to There is a description of 20 minutes, treatment method: immersion, film weight: 5 to 20 g / m 2 .

シュウ酸塩処理に関する特許文献もやはり少なく、処理液に関する発明はほとんど無い。特許文献1(特開平6−220651号公報)に、鉄鋼材料の表面に鉄鋼粒でショットブラスト処理を行った後、酸洗処理を行うことなくシュウ酸塩被膜を形成させ、次いで潤滑処理を行うことを特徴とする高耐食性金属材料の潤滑処理方法が記載されているものの、これはシュウ酸塩処理の前処理に関するものであり、シュウ酸塩処理液そのものの発明ではない。   There are also few patent documents related to oxalate treatment, and there are few inventions related to treatment solutions. In Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 6-220651), after performing a shot blast treatment with steel particles on the surface of a steel material, an oxalate film is formed without performing a pickling treatment, and then a lubrication treatment is performed. Although a high-corrosion-resistant metal material lubrication method characterized by this is described, this relates to a pretreatment of oxalate treatment, and is not an invention of an oxalate treatment solution itself.

最新表面処理技術総覧編集委員会,最新表面処理技術総覧,株式会社産業技術サービスセンター,p142(1987)Latest Surface Treatment Technology Overview Editorial Committee, Latest Surface Treatment Technology Overview, Industrial Technology Service Center Co., Ltd., p142 (1987)

特開平6−220651号公報JP-A-6-220651

上述のように、鉄鋼材料に対し、密着性の良好な化成皮膜を析出させる手法としてはリン酸亜鉛処理があるが、スラッジの発生は回避できず、更に皮膜は不可避的にリンを含有しているため、特に潤滑下地として適用した後の熱処理時に浸リン問題を引き起こす要因となる。一方、シュウ酸塩処理については、浸リンの心配こそ無いものの、やはりスラッジ発生は回避できず、しかも析出皮膜の密着性は該して不充分である。   As described above, zinc phosphate treatment is a method for depositing a chemical conversion film with good adhesion to steel materials, but the generation of sludge cannot be avoided, and the film inevitably contains phosphorus. Therefore, it becomes a factor that causes a phosphorus immersion problem particularly during heat treatment after application as a lubricating base. On the other hand, in the oxalate treatment, although there is no concern about phosphorus immersion, the generation of sludge is still unavoidable and the adhesion of the deposited film is insufficient.

つまり、現在までのところリンを含まず密着性の良好な化成処理皮膜をスラッジの発生無しに形成させる手法は存在しない。本発明はこれら種々の課題を解決し得る処理液および処理方法を提供することを目的とする。   That is, until now, there is no method for forming a chemical conversion film that does not contain phosphorus and has good adhesion without generation of sludge. An object of this invention is to provide the processing liquid and processing method which can solve these various subjects.

本発明者は上記課題の解決手法、具体的には皮膜中にリンを含まないシュウ酸塩処理に焦点を絞り、従来のシュウ酸塩処理における皮膜密着性の向上およびスラッジ発生量の低減手法について鋭意検討した。その結果、反応促進剤として可溶性3価鉄化合物を処理液中に適正量添加し、酸性且つ適正な酸化還元電位下で3価鉄イオンを溶存させておくことにより、良好な密着性を有するシュウ酸鉄皮膜をスラッジの発生無しに析出させることができることを見出した。かつ処理液中の3価鉄イオンは処理温度の低温化および処理時間の短時間化にも効果を奏する。   The present inventor focuses on the solution to the above problem, specifically, the oxalate treatment that does not contain phosphorus in the coating, and the improvement of coating adhesion and the reduction of sludge generation in conventional oxalate treatment We studied diligently. As a result, a proper amount of a soluble trivalent iron compound as a reaction accelerator is added to the treatment solution, and trivalent iron ions are dissolved under an acidic and appropriate oxidation-reduction potential, so that the shoe has good adhesion. It was found that an iron oxide film can be deposited without generation of sludge. In addition, the trivalent iron ions in the treatment liquid are effective in lowering the treatment temperature and shortening the treatment time.

本発明における最大の発見は処理液中に3価鉄イオンを溶存させておく点にある。シュウ酸第二鉄はシュウ酸第一鉄と異なり溶解性があるため3価鉄イオンの塩として添加すれば一定濃度3価鉄イオンを溶存させておくことが可能である。3価鉄イオンは自身が酸化剤であり鉄鋼材料のエッチングを促進する。かつ、鉄鋼材料のエッチングによって発生した電子を受け取って自らが2価鉄イオンに還元される。   The greatest discovery in the present invention is that trivalent iron ions are dissolved in the treatment liquid. Since ferric oxalate is soluble unlike ferrous oxalate, it is possible to dissolve a certain concentration of trivalent iron ions when added as a salt of trivalent iron ions. Trivalent iron ions themselves are oxidizing agents and promote the etching of steel materials. In addition, it receives electrons generated by etching the steel material and is reduced to divalent iron ions.

鉄鋼材料を処理する場合、1モルの鉄がエッチングにより2価鉄イオンとなれば、これに伴って発生する2モルの電子によって処理液中の2モルの3価鉄イオンが2価鉄イオンへ還元される。つまり1モルのエッチングによって3モルの2価鉄イオンが鉄素材上に発生するのである。
鉄素材のエッチング反応:Fe→Fe2++2e-
処理液中3価鉄イオンの還元:2Fe3++2e-→2Fe2+
全反応:Fe+2Fe3+→3Fe2+
When processing a steel material, if 1 mol of iron is converted into divalent iron ions by etching, 2 mol of trivalent iron ions in the treatment liquid are converted into divalent iron ions by 2 mol of electrons generated along with this. Reduced. That is, 3 mol of divalent iron ions are generated on the iron material by 1 mol of etching.
Etching reaction of the iron material: Fe → Fe 2+ + 2e -
Reduction of trivalent iron ions in the processing solution: 2Fe 3+ + 2e → 2Fe 2+
Total reaction: Fe + 2Fe 3+ → 3Fe 2+

この作用によって、従来皮膜形成が困難であったマイルドな処理液条件、例えば比較的低い処理温度、比較的短い時間においても、最小限のエッチング量で効率的に皮膜形成させることが可能となった。そして、素地金属表面に高濃度で薄層の2価鉄イオン濃化層ができることにより、均一緻密で密着性の良好なシュウ酸鉄皮膜が形成されるのである。   By this action, it has become possible to efficiently form a film with a minimum amount of etching even under mild processing solution conditions that have been difficult to form in the past, such as a relatively low processing temperature and a relatively short time. . And since a divalent iron ion concentrated layer having a high concentration and a thin layer is formed on the surface of the base metal, a uniform and dense iron oxalate film with good adhesion is formed.

ただし、シュウ酸および3価鉄イオンを含有しつつも、一定濃度以上の2価鉄イオンが存在する場合、処理液中でシュウ酸と2価鉄イオンが不溶性のシュウ酸鉄スラッジを形成してしまう。より具体的には、鉄鋼材料を連続的に処理していくことによって次第に処理液中に2価鉄イオンが蓄積していき、2価鉄イオンの許容量を超えた段階でシュウ酸鉄スラッジが発生するのである。これを回避するためには2価鉄イオン濃度を許容範囲に保持する必要があり、これを具現化する方法としては(3価鉄イオン濃度/2価鉄イオン濃度)から導かれる指標である酸化還元電位が一定範囲を保持するよう、処理に応じて酸化剤から選ばれる酸化還元電位調整剤を適宜添加する方法が考案され、この方法が本発明のもう一つの重要な発見と言える。   However, when divalent iron ions of a certain concentration or more exist while containing oxalic acid and trivalent iron ions, iron oxalate sludge in which oxalic acid and divalent iron ions are insoluble in the treatment liquid is formed. End up. More specifically, by continuously treating the steel material, divalent iron ions gradually accumulate in the treatment liquid, and the iron oxalate sludge forms at a stage where the allowable amount of divalent iron ions is exceeded. It occurs. In order to avoid this, it is necessary to keep the divalent iron ion concentration within an allowable range. As a method for realizing this, oxidation is an index derived from (trivalent iron ion concentration / divalent iron ion concentration). A method of appropriately adding a redox potential adjusting agent selected from oxidizing agents according to the treatment so as to keep the reduction potential within a certain range has been devised, and this method can be said to be another important discovery of the present invention.

また、従来シュウ酸塩処理液の濃度管理方法として適用されていた全酸度(フェノールフタレインを指示薬とした中和滴定)は、単純なシュウ酸水溶液の濃度測定は可能であるが、種々のアニオン(硝酸イオン、硫酸イオン等)やカチオン(2価鉄イオン、3価鉄イオン等)が無視できない濃度混入する本発明の処理液における管理方法として適切ではない。   In addition, the total acidity (neutralization titration with phenolphthalein as an indicator), which has been applied as a method for controlling the concentration of oxalate treatment solutions, can measure the concentration of simple oxalic acid aqueous solutions. (Nitrate ion, sulfate ion, etc.) and cations (divalent iron ion, trivalent iron ion, etc.) are not suitable as a management method in the treatment liquid of the present invention in which a non-negligible concentration is mixed.

処理液の主成分であるシュウ酸は、全酸度ではなくやはりシュウ酸濃度として測定する必要があり、シュウ酸が還元剤であることから酸化剤による酸化還元滴定が有効な手段と考えられる。しかし、本発明の処理液中には別の還元剤である2価鉄イオンが存在する場合があり、その場合酸化還元滴定における滴定値は2価鉄イオン濃度を加味した値となってしまう。ところが、実はシュウ酸のみの濃度よりもむしろ2価鉄イオン濃度を加味することによって、より実際の化成処理性に反映し得る指標となることが判明した。この指標は具体的には酸化剤として過マンガン酸塩を選定した時の終点までの過マンガン酸イオン消費量を指し、これも本発明の発見の一つである。   Oxalic acid, which is the main component of the treatment liquid, needs to be measured not as total acidity but also as oxalic acid concentration. Since oxalic acid is a reducing agent, redox titration with an oxidizing agent is considered to be an effective means. However, divalent iron ions, which are another reducing agent, may be present in the treatment liquid of the present invention. In this case, the titration value in the oxidation-reduction titration is a value that takes into account the divalent iron ion concentration. However, in fact, it has been found that by adding the concentration of divalent iron ions rather than the concentration of oxalic acid alone, it becomes an index that can be more reflected in the actual chemical conversion properties. This index specifically indicates the permanganate ion consumption up to the end point when the permanganate is selected as the oxidizing agent, and this is one of the discoveries of the present invention.

本発明の処理液によって析出する皮膜は薄膜かつ緻密で素材との密着性が良好であり、皮膜の上に潤滑剤を塗布乾燥させることにより、塑性加工用潤滑皮膜の下地処理皮膜として極めて良好な性能を発揮することを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明は次に示す(1)〜(8)である。
The film deposited by the treatment liquid of the present invention is thin and dense and has good adhesion to the material. By applying and drying a lubricant on the film, it is extremely good as a base coating film for a plastic working lubricant film. The inventors have found that the present invention exhibits performance, and have completed the present invention.
That is, the present invention includes the following (1) to (8).

(1) シュウ酸および3価鉄イオンを含有する酸性水溶液であり、2価鉄イオンと3価鉄イオンを合計した全鉄イオン濃度が10〜110mmol/Lであり、かつ酸化還元電位が100〜500mVであることを特徴とする鉄鋼材料用表面処理液。
(2) (1)の処理液を、過マンガン酸塩を用いて酸化還元滴定するに当たり、終点における過マンガン酸塩滴定量が処理液1mLに対して0.02〜0.15mmolであることを特徴とする鉄鋼材料用表面処理液。
(3) 塑性加工用潤滑皮膜用である(1)または(2)の鉄鋼材料用表面処理液。
(4) (1)〜(3)のいずれかの表面処理液の中に鉄鋼材料を浸漬することによりシュウ酸鉄皮膜を化成法にて析出せしめるに当たり、処理負荷に応じて酸化還元電位調整剤を添加することにより酸化還元電位を100〜500mVに維持することを特徴とする鉄鋼材料用表面処理方法。
(5) 酸化還元電位調整剤として過酸化水素、有機過酸化物、過硫酸塩および亜硝酸塩から選ばれる1種または2種以上を用いることを特徴とする(4)の鉄鋼材料用表面処理方法。
(6) 20〜70℃に温度調整された(1)〜(3)のいずれかの表面処理液に鉄鋼材料を1〜10分間浸漬することを特徴とする(4)または(5)の鉄鋼材料用表面処理方法。
(7) 鉄鋼材料に対する冷間鍛造用潤滑皮膜処理方法として、(4)〜(6)のいずれかの表面処理を施した後、更に鉄鋼材料表面に潤滑剤を塗布することを特徴とする鉄鋼材料用表面処理方法。
(8) 潤滑剤として脂肪酸、脂肪酸の金属塩、ワックス、グラファイト、二硫化モリブデン、硫酸カルシウムおよびタルクから選ばれる1種または2種以上を用いることを特徴とする(7)の鉄鋼材料用表面処理方法。
(1) An acidic aqueous solution containing oxalic acid and trivalent iron ions, the total iron ion concentration of the total of divalent iron ions and trivalent iron ions is 10 to 110 mmol / L, and the redox potential is 100 to 100 A surface treatment solution for steel materials characterized by 500 mV.
(2) When performing redox titration of the treatment liquid of (1) using permanganate, the permanganate titration amount at the end point is 0.02 to 0.15 mmol with respect to 1 mL of the treatment liquid. Surface treatment liquid for steel materials.
(3) The surface treatment liquid for steel materials according to (1) or (2), which is for a lubricating film for plastic working.
(4) When the iron oxalate film is deposited by the chemical conversion method by immersing the steel material in the surface treatment solution of any one of (1) to (3), a redox potential regulator according to the treatment load A surface treatment method for a steel material, characterized in that the oxidation-reduction potential is maintained at 100 to 500 mV by adding.
(5) The surface treatment method for a steel material according to (4), wherein one or more selected from hydrogen peroxide, organic peroxides, persulfates and nitrites are used as a redox potential regulator. .
(6) The steel according to (4) or (5), wherein the steel material is immersed in a surface treatment solution of any one of (1) to (3) whose temperature is adjusted to 20 to 70 ° C. for 1 to 10 minutes. Surface treatment method for materials.
(7) As a method for treating a lubricating film for cold forging on a steel material, the steel is characterized by further applying a lubricant to the surface of the steel material after the surface treatment of any one of (4) to (6) is performed. Surface treatment method for materials.
(8) The surface treatment for a steel material according to (7), wherein one or more selected from fatty acids, fatty acid metal salts, waxes, graphite, molybdenum disulfide, calcium sulfate and talc are used as a lubricant. Method.

実施例11及び比較例8における、処理液を使用し続けた際に、酸化還元電位調整剤を添加した場合(実施例11)としない場合(比較例8)とでの酸化還元電位の変化の様子を示した図である。In Example 11 and Comparative Example 8, when the treatment liquid was continuously used, the change of the oxidation-reduction potential between when the oxidation-reduction potential adjusting agent was added (Example 11) and when it was not (Comparative Example 8). It is the figure which showed a mode.

本発明の処理液で処理される鉄鋼材料は、特に限定されるものではないが、例えばS45C等の機械構造用炭素鋼鋼材(JISG4051)、SCM415やSCM435等の機械構造用合金鋼鋼材(JISG4053)等の他、冷延鋼板、熱延鋼板、鋳物材、鋼管等の種々の鉄鋼材料が好適に適用できる。ただし、亜鉛系合金、アルミニウム系合金またはこれらがめっきされた鋼板や鋼材に対しても適用可能である。   The steel material to be treated with the treatment liquid of the present invention is not particularly limited. For example, carbon steel for machine structure (JISG4051) such as S45C, and alloy steel for machine structure (JISG4053) such as SCM415 and SCM435. In addition, various steel materials such as cold-rolled steel plates, hot-rolled steel plates, cast materials, and steel pipes can be suitably applied. However, the present invention can also be applied to zinc-based alloys, aluminum-based alloys, steel plates or steel materials plated with these.

本発明の処理液は、清浄化された鉄鋼材料の表面を、化成処理にてシュウ酸鉄皮膜を析出させるための処理液であって、シュウ酸および3価鉄イオンを必須成分とし、酸化還元電位調整剤および/または2価鉄イオンを含有している。   The treatment liquid of the present invention is a treatment liquid for depositing an iron oxalate film by chemical conversion treatment on the surface of a cleaned steel material, which contains oxalic acid and trivalent iron ions as essential components, and is oxidation-reduction. It contains a potential regulator and / or divalent iron ions.

処理液中の2価鉄イオン濃度は0〜50mmol程度、3価鉄イオン濃度は10〜60mmol程度であり全鉄イオン濃度は10〜110mmolが好ましい。2価鉄イオン濃度が50mmolを超えると処理液中でシュウ酸鉄スラッジが発生してしまう。3価鉄イオン濃度が10mmolを下回ると、3価鉄イオンの持つ化成反応促進効果が不充分となり、皮膜析出が不完全となる。60mmolを上回ると皮膜量が過剰となり皮膜の密着性が損なわれるため好ましくない。以上の複合要因により全鉄イオン濃度は10〜110mmolが好ましく、15〜90mmolがより好ましく、20〜70mmolが最も好ましい。   The divalent iron ion concentration in the treatment solution is preferably about 0 to 50 mmol, the trivalent iron ion concentration is about 10 to 60 mmol, and the total iron ion concentration is preferably 10 to 110 mmol. When the divalent iron ion concentration exceeds 50 mmol, iron oxalate sludge is generated in the treatment liquid. If the trivalent iron ion concentration is less than 10 mmol, the chemical reaction promoting effect of the trivalent iron ions becomes insufficient, and the film deposition becomes incomplete. If it exceeds 60 mmol, the amount of the film becomes excessive and the adhesion of the film is impaired. Due to the above complex factors, the total iron ion concentration is preferably 10 to 110 mmol, more preferably 15 to 90 mmol, and most preferably 20 to 70 mmol.

2価鉄イオンは特に本発明の処理液における必須成分ではないため、人為的に供給する必要は無いが、あえて供給するとすれば硫酸鉄(II)7水和物、硫酸アンモニウム鉄(II)6水和物等の適用可能である。なお、実際の処理に際しては鉄鋼材料表面からエッチングによって溶出した鉄成分およびエッチングによって還元された処理液中の3価鉄イオンが2価鉄イオンとなり、一部皮膜とならずに処理液中に拡散するため、処理液中の2価鉄イオン濃度は酸化還元電位調整剤を連続的に添加しない限り処理負荷に応じて次第に増加していく。   Since the divalent iron ion is not an essential component in the treatment liquid of the present invention, it is not necessary to supply it artificially. However, if it is intentionally supplied, iron (II) sulfate heptahydrate, ammonium iron sulfate (II) 6 water Japanese products can be applied. In actual processing, the iron component eluted from the steel material surface by etching and the trivalent iron ions in the processing solution reduced by etching become divalent iron ions, which diffuse into the processing solution without forming a film. For this reason, the concentration of divalent iron ions in the treatment liquid gradually increases according to the treatment load unless the oxidation-reduction potential regulator is continuously added.

3価鉄イオンは本発明の処理液における必須成分であり、人為的に供給する必要がある。3価鉄イオンの供給源は限定されるのもではないが、通常硝酸鉄(III)9水和物、硫酸鉄(III)n水和物、フッ化鉄(III)等の塩または塩の水溶液が用いられる。なお、塩の水溶液を得る方法としては塩を水に溶かす方法のみならず、酸に鉄を溶解させ、過酸化水素等の酸化剤により溶解した鉄を3価鉄イオンに酸化する方法も用いることができる。また、実際の処理に際して発生する2価鉄イオンを酸化還元電位調整剤の添加により酸化することによって供給することもできる。   Trivalent iron ions are an essential component in the treatment liquid of the present invention, and must be supplied artificially. The source of trivalent iron ions is not limited, but is usually a salt or salt of iron (III) nitrate nonahydrate, iron sulfate (III) n hydrate, iron (III) fluoride, etc. An aqueous solution is used. As a method for obtaining an aqueous solution of a salt, not only a method of dissolving a salt in water, but also a method of dissolving iron in an acid and oxidizing iron dissolved with an oxidizing agent such as hydrogen peroxide into trivalent iron ions is used. Can do. It is also possible to supply divalent iron ions generated during actual treatment by oxidation by adding a redox potential adjusting agent.

全鉄イオン濃度は原子吸光分光分析法やICP発光分光分析法等の機器分析、またはキレート滴定法によっても測定可能である。キレート滴定法の一例を以下に記す。必要に応じて硫酸を添加した処理液に赤紫色を呈するまで過マンガン酸塩を添加して、シュウ酸を分解すると共に2価鉄イオンを酸化し、鉄イオンを全て3価鉄イオンとする。過剰な過マンガン酸イオンを過酸化水素で還元し(過マンガン酸イオン由来の赤褐色が消失するまで過酸化水素を添加)、バリアミンブルーBを指示薬、EDTAを滴定液として青紫色から無色に変化するまでの滴定量から全鉄イオン濃度に換算する。   The total iron ion concentration can also be measured by instrumental analysis such as atomic absorption spectrometry or ICP emission spectroscopy, or chelate titration. An example of the chelate titration method is described below. If necessary, permanganate is added to the treatment solution to which sulfuric acid has been added until reddish purple is exhibited, whereby oxalic acid is decomposed and divalent iron ions are oxidized to convert all iron ions to trivalent iron ions. Excess permanganate ions are reduced with hydrogen peroxide (add hydrogen peroxide until the reddish brown color derived from permanganate ions disappears), and the color changes from blue-purple to colorless with variamin blue B as the indicator and EDTA as the titrant. Convert to the total iron ion concentration from the titration amount until

本発明における処理液の酸化還元電位は100〜500mVである必要がある。150〜450mVがより好ましく、200〜400mVが更に好ましい。下限を下回ると処理液中からシュウ酸鉄スラッジが発生し、上限を上回ると素材に対する過剰エッチングにより皮膜結晶が粗大化するため好ましくない。なお、シュウ酸と3価鉄イオンのみからなる処理液の酸化還元電位は概ね300〜400mVの範囲内であり、酸化還元電位が上限値を超える場合は酸化還元電位調整剤が過剰に添加された時のみ起こりえる。つまり、過剰エッチングは過剰な酸化還元電位調整剤の添加によって引き起こされるのである。   The oxidation-reduction potential of the treatment liquid in the present invention needs to be 100 to 500 mV. 150 to 450 mV is more preferable, and 200 to 400 mV is even more preferable. If the lower limit is not reached, iron oxalate sludge is generated from the treatment liquid, and if the upper limit is exceeded, the coating crystal becomes coarse due to excessive etching of the material, which is not preferable. In addition, the oxidation-reduction potential of the treatment liquid consisting only of oxalic acid and trivalent iron ions is approximately in the range of 300 to 400 mV, and when the oxidation-reduction potential exceeds the upper limit value, the oxidation-reduction potential adjusting agent was added excessively. It can only happen at times. That is, excessive etching is caused by the addition of an excessive redox potential adjusting agent.

酸化還元電位の測定は市販の酸化還元電極を用いることにより、問題なく測定可能である。酸化還元電極とは一般的に作用極として選択された不活性金属の電極電位を参照極との電位差によって測定するものであり、例えば作用極として白金電極、参照極として銀塩化銀電極を用いることができる。   The redox potential can be measured without problems by using a commercially available redox electrode. A redox electrode generally measures the electrode potential of an inert metal selected as a working electrode based on the potential difference from the reference electrode. For example, a platinum electrode is used as the working electrode, and a silver-silver chloride electrode is used as the reference electrode. Can do.

酸化還元電位とは(3価鉄イオン濃度/2価鉄イオン濃度)から導かれる指標であり、具体的には下記ネルンストの式によって導かれる。
E=E0+RT/F・ln([Fe3+]/「Fe2+])
・酸化還元電位:E
・標準酸化還元電位:E0
・R:気体定数(8.314JK-1mol-1
・T:絶対温度
・F:ファラデー定数(6.02×1023電子の電気量は96,500クーロン)
・[Fe3+]:3価鉄イオン活量(活量は濃度に近似)
・[Fe2+]:2価鉄イオン活量(活量は濃度に近似)
The oxidation-reduction potential is an index derived from (trivalent iron ion concentration / divalent iron ion concentration), and is specifically derived from the following Nernst equation.
E = E 0 + RT / F ・ ln ([Fe 3+ ] / `` Fe 2+ ])
・ Redox potential: E
Standard redox potential: E 0
・ R: Gas constant (8.314JK -1 mol -1 )
・ T: Absolute temperature
・ F: Faraday constant (6.02 × 10 23 electrons are 96,500 coulomb)
・ [Fe 3+ ]: Trivalent iron ion activity (activity approximates concentration)
・ [Fe 2+ ]: Bivalent iron ion activity (activity approximates concentration)

よって酸化還元電位を低下させるためには2価鉄の塩、例えば硫酸鉄(II)7水和物を添加するか、もしくは鉄鋼材料を処理することにより低下させることができる。また、3価鉄の塩、例えば硝酸鉄(III)9水和物を添加するか、もしくは酸化還元電位調整剤を添加することにより増加させることができる。ただし、通常であれば目的とする処理を行うことにより、酸化還元電位は一方的に低下していくため、処理に伴って低下する分、酸化還元電位調整剤の添加によって補填することとなる。   Therefore, in order to reduce the oxidation-reduction potential, a divalent iron salt, for example, iron (II) sulfate heptahydrate, can be added or the steel material can be treated. Further, it can be increased by adding a salt of trivalent iron such as iron (III) nitrate nonahydrate or adding a redox potential regulator. However, since the oxidation-reduction potential is unilaterally reduced by performing the target treatment, it is compensated by the addition of the oxidation-reduction potential adjusting agent by the amount that decreases with the treatment.

本発明の処理液中のシュウ酸濃度は50〜300mmol程度である。シュウ酸の供給源は限定されるものではないが、通常シュウ酸2水和物が用いられる。シュウ酸自身の濃度を測定することは困難であるが、過マンガン酸塩を用いた酸化還元滴定における滴定値は、シュウ酸濃度に2価鉄イオン濃度を加味した指標となるものの、返ってより実際の化成処理性に反映し得る指標となる。析出する皮膜はシュウ酸第一鉄、つまりシュウ酸と2価鉄イオンの塩である。つまり溶存し得る範囲であれば処理液中の2価鉄イオンは化成処理性を向上させる効果を奏するものと考えられる。   The oxalic acid concentration in the treatment liquid of the present invention is about 50 to 300 mmol. The source of oxalic acid is not limited, but oxalic acid dihydrate is usually used. Although it is difficult to measure the concentration of oxalic acid itself, the titration value in the oxidation-reduction titration using permanganate is an index that takes into account the concentration of divalent iron ions in addition to the concentration of oxalic acid. It is an index that can be reflected in actual chemical conversion performance. The deposited film is ferrous oxalate, that is, a salt of oxalic acid and divalent iron ions. That is, it is considered that the divalent iron ions in the treatment liquid have an effect of improving the chemical conversion treatment property as long as it can be dissolved.

過マンガン酸塩を用いた酸化還元滴定とは、1mLの処理液に既知濃度の過マンガン酸塩水溶液を、赤紫色を呈するまで滴下し、過マンガン酸塩濃度と滴下量とから過マンガン酸塩滴定量を算出する方法である。なお、1モルの過マンガン酸塩の酸化還元能は5当量、シュウ酸は2当量、2価鉄イオンは1当量なので、滴定量はシュウ酸と2価鉄イオンを単純にモル濃度加算した値とはならない。それぞれの成分の酸化還元反応式を次に示す。
・MnO4 -+8H++5e-→Mn2++4H2O
・(COOH)2→2CO2+2e-+2H+
・Fe2+→Fe3++e-
Redox titration using permanganate is a drop of permanganate solution in a 1 mL treatment solution until a reddish purple color is obtained. This is a method for calculating the titer. In addition, the oxidation-reduction ability of 1 mol of permanganate is 5 equivalents, oxalic acid is 2 equivalents, and divalent iron ions are 1 equivalent, so the titration value is simply the sum of molar concentrations of oxalic acid and divalent iron ions. It will not be. The oxidation-reduction reaction formula of each component is shown below.
· MnO 4 - + 8H + + 5e - → Mn 2+ + 4H 2 O
· (COOH) 2 → 2CO 2 + 2e - + 2H +
· Fe 2+ → Fe 3+ + e -

過マンガン酸塩を用いて酸化還元滴定するに当たり、終点における過マンガン酸塩滴定量は処理液1mLに対して0.02〜0.15mmolであることが好ましく、0.03〜0.12mmolがより好ましく、0.05〜0.10mmolが最も好ましい。下限値を下回る場合は主としてシュウ酸濃度が不足している場合であり、充分な皮膜量が得られない。上限値を上回る場合は2価鉄イオン濃度が過剰な場合とシュウ酸濃度が過剰な場合が考えられるが、前者であれば処理液中にスラッジが発生してしまい、後者であれば既に主成分としての効果が飽和し経済的に不利である。   In redox titration using permanganate, the permanganate titration at the end point is preferably 0.02 to 0.15 mmol, more preferably 0.03 to 0.12 mmol, and 0.05 to 0.10 mmol with respect to 1 mL of the treatment liquid. Is most preferred. When the value is below the lower limit, the concentration of oxalic acid is mainly insufficient, and a sufficient film amount cannot be obtained. When the upper limit is exceeded, it is conceivable that the concentration of divalent iron ions is excessive or the concentration of oxalic acid is excessive. In the former case, sludge is generated in the treatment liquid. As the effect is saturated, it is economically disadvantageous.

酸化還元滴定するに当たり、処理液の採取量は必ずしも1mLでなくても良い。過マンガン酸塩滴定量の上下限はあくまで処理液1mLに対するものであり、例えば2mLの処理液を採取した場合は上下限が単純に2倍になる。用いる過マンガン酸塩は特に限定されないが、通常過マンガン酸カリウム水溶液が用いられる。過マンガン酸カリウム水溶液の濃度も既知であれば良く、限定されるものではないが、例えば40mmol/L ,20mmol/L, 5mmol/L等の濃度の試薬が分析用として市販されている。処理液5mLに対して40mmolの過マンガン酸カリウム水溶液の滴定量が10.0mLだった場合、本発明における過マンガン酸塩滴定量は処理液1mLに換算するため0.08mmolとなる。
なお、酸化還元滴定に際し処理液は充分に酸性にしておく必要がある。このため、採取後の処理液は必要に応じて硫酸を添加することもできる。
In the oxidation-reduction titration, the amount of the treatment liquid collected is not necessarily 1 mL. The upper and lower limits of the permanganate titer are only for 1 mL of the processing solution. For example, when 2 mL of processing solution is collected, the upper and lower limits are simply doubled. Although the permanganate to be used is not particularly limited, a potassium permanganate aqueous solution is usually used. The concentration of the aqueous potassium permanganate solution is not particularly limited as long as it is known. For example, reagents having concentrations of 40 mmol / L, 20 mmol / L, 5 mmol / L, and the like are commercially available for analysis. When the titer of 40 mmol of potassium permanganate aqueous solution is 10.0 mL with respect to 5 mL of the treatment liquid, the permanganate titration in the present invention is 0.08 mmol because it is converted to 1 mL of the treatment liquid.
Note that the treatment liquid needs to be sufficiently acidic during the oxidation-reduction titration. For this reason, sulfuric acid can also be added to the processing solution after collection as required.

ここでシュウ酸に対する言葉の定義について追記する。シュウ酸は水溶液中にて次式に示すように解離する。

Figure 2012136751

つまりシュウ酸は水溶液のpHに応じて0価のシュウ酸、1価のシュウ酸イオン、2価のシュウ酸イオンの3形態を取るため、厳密にはこれらの形態を区別して呼称すべきであるが、本発明においてはこの煩雑さを回避するため、これら全てをシュウ酸と呼ぶ。なお、濃度に関しては単位にモル濃度を使用しているため問題ない。 I will add here the definition of words for oxalic acid. Oxalic acid dissociates in an aqueous solution as shown by the following formula.
Figure 2012136751

In other words, oxalic acid takes three forms, 0-valent oxalic acid, 1-valent oxalate ion, and 2-valent oxalate ion, depending on the pH of the aqueous solution. However, in order to avoid this complexity in the present invention, these are all called oxalic acid. There is no problem with the concentration because the molar concentration is used for the unit.

本発明の処理液を用いて鉄鋼材料を処理すると、処理液中に2価鉄イオン濃度が増加し、酸化還元電位が低下していく。最終的に酸化還元電位が下限を下回ると2価鉄イオンが溶存し切れなくなり、シュウ酸鉄スラッジが発生してしまう。これを防止するためには処理負荷に応じて酸化還元電位調整剤を添加し、酸化還元電位を所定の範囲に維持する必要がある。   When a steel material is treated using the treatment liquid of the present invention, the concentration of divalent iron ions in the treatment liquid increases and the oxidation-reduction potential decreases. When the oxidation-reduction potential finally falls below the lower limit, divalent iron ions cannot be completely dissolved and iron oxalate sludge is generated. In order to prevent this, it is necessary to add a redox potential adjusting agent in accordance with the processing load and maintain the redox potential in a predetermined range.

この場合の酸化還元電位調整剤の種類としては特に限定されるものではないが、酸化還元電位調整剤適用の目的から、鉄鋼材料の処理によって若干量発生する2価鉄イオンを酸化し、かつ処理液中のシュウ酸を酸化分解しない特性が必要となる。例えば硝酸イオンも過マンガン酸イオンも酸化剤に属するが、硝酸イオンは2価鉄イオンの酸化能力に乏しく、過マンガン酸イオンは2価鉄イオンの酸化能力は充分であるものの処理液の主成分であるシュウ酸をも酸化分解してしまうため好ましくない。   The type of oxidation-reduction potential regulator in this case is not particularly limited, but for the purpose of application of the oxidation-reduction potential regulator, it oxidizes and treats a divalent iron ion generated in a small amount by the treatment of the steel material. The characteristic which does not oxidize and decompose the oxalic acid in the liquid is required. For example, nitrate ions and permanganate ions belong to the oxidizing agent, but nitrate ions are poor in the ability to oxidize divalent iron ions, and permanganate ions are the main component of the treatment liquid, although the ability to oxidize divalent iron ions is sufficient. Since oxalic acid is also oxidatively decomposed, it is not preferable.

好ましくは過酸化水素、有機過酸化物、過硫酸塩および亜硝酸塩から選ばれる1種または2種以上が選択される。過酸化水素は任意の濃度の水溶液として使用できる。有機過酸化物は特に限定されないがt−ブチルハイドロパーオキサイド、アセチルアセトンパーオキサイド等の水可溶性のものが好ましく、任意の濃度の水溶液として使用できる。過硫酸塩(ペルオキソ二硫酸塩)および亜硝酸塩はナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩等の使用が可能であり、任意の濃度の水溶液として使用できる。   Preferably, one or more selected from hydrogen peroxide, organic peroxides, persulfates and nitrites are selected. Hydrogen peroxide can be used as an aqueous solution of any concentration. The organic peroxide is not particularly limited, but is preferably water-soluble such as t-butyl hydroperoxide, acetylacetone peroxide, and can be used as an aqueous solution having an arbitrary concentration. As persulfate (peroxodisulfate) and nitrite, sodium salt, potassium salt, ammonium salt and the like can be used, and an aqueous solution of any concentration can be used.

亜硝酸塩を除く酸化還元電位調整剤は比較的酸化力が強いため、2価鉄イオンと共存することができない。よって、酸化還元電位調整剤添加後であっても酸化還元電位が約300mVを下回る場合は若干の2価鉄イオンのみが存在し基本的に酸化還元電位調整剤は残存しない。一方酸化還元電位が約300mVを上回る場合、2価鉄イオンは存在せず、酸化還元電位調整剤のみが存在する。また酸化還元電位調整剤の濃度に応じて酸化還元電位が増加するので、あらかじめ酸化還元電位調整剤濃度と酸化還元電位の関係を調べておけば、酸化還元電位を測定することによって酸化還元電位調整剤濃度を求めることができる。   Since the oxidation-reduction potential adjusting agent excluding nitrite has a relatively strong oxidizing power, it cannot coexist with divalent iron ions. Therefore, even after addition of the redox potential adjuster, if the redox potential is below about 300 mV, only some divalent iron ions are present and basically no redox potential adjuster remains. On the other hand, when the oxidation-reduction potential exceeds about 300 mV, divalent iron ions do not exist and only the oxidation-reduction potential regulator exists. In addition, since the redox potential increases according to the concentration of the redox potential regulator, if the relationship between the redox potential regulator concentration and the redox potential is examined in advance, the redox potential can be adjusted by measuring the redox potential. The agent concentration can be determined.

亜硝酸塩も酸化還元電位調整剤であり、最終的には2価鉄イオンを酸化し、自らは還元されてアンモニアとなるが、酸化還元反応速度は比較的緩慢であり、短期的には2価鉄イオンと亜硝酸塩は共存することができるため、他の酸化還元電位調整剤のように酸化還元電位から亜硝酸塩濃度の予測をすることはできない。   Nitrite is also a redox potential regulator, which eventually oxidizes divalent iron ions and reduces itself to ammonia, but the redox reaction rate is relatively slow, and in the short term divalent. Since iron ions and nitrite can coexist, the nitrite concentration cannot be predicted from the redox potential like other redox potential regulators.

亜硝酸イオン濃度はアミド硫酸法にて測定可能である。アミド硫酸法は補修容積50mLのU字型ガラス容器(アインホルン発酵管)にサンプル液を充填し、その中にアミド硫酸を約2g投入した時に発生するガス容積を測定する方法である。亜硝酸イオンとアミド硫酸によるガス発生反応は以下の通りであり、発生ガス容量から亜硝酸イオン濃度を換算することができる。
・ HNO2+NH2SO3H→H2SO4+H2O+N2
Nitrite ion concentration can be measured by the amidosulfuric acid method. In the amidosulfuric acid method, a U-shaped glass container (Einhorn fermentation tube) with a repair volume of 50 mL is filled with a sample solution, and the gas volume generated when about 2 g of amidosulfuric acid is charged therein is measured. The gas generation reaction by nitrite ions and amidosulfuric acid is as follows, and the nitrite ion concentration can be converted from the generated gas capacity.
・ HNO 2 + NH 2 SO 3 H → H 2 SO 4 + H 2 O + N 2

ただし、亜硝酸塩を含めていずれの酸化還元電位調整剤を用いたとしても、酸化還元電位調整剤濃度を直接測定することに特に意味は無く、あくまで酸化還元電位を測定し、その値が所定の範囲内であれば本発明の目的は充分に達成することができるのである。   However, even if any redox potential regulator including nitrite is used, it is not particularly meaningful to directly measure the redox potential regulator concentration, and the redox potential is measured to a predetermined value. If it is within the range, the object of the present invention can be sufficiently achieved.

本発明の処理液は本質的にリン酸を含有していない。本発明の処理液中の必須成分である3価鉄イオンはリン酸の存在により不溶性リン酸鉄を形成してスラッジ化してしまうからである。前工程からの持ち込み等により不可避的に混入してくる場合は若干許容されるが、1.0mmolが上限であり、0.5mmol以下が好ましい。   The treatment liquid of the present invention contains essentially no phosphoric acid. This is because trivalent iron ions, which are essential components in the treatment liquid of the present invention, form sludge by forming insoluble iron phosphate due to the presence of phosphoric acid. When it is inevitably mixed in due to bringing in from the previous step, it is slightly acceptable, but 1.0 mmol is the upper limit, and 0.5 mmol or less is preferable.

本発明に係る処理液の液体媒体は、好適には水(例えば、脱イオン水、純水)である。なお、液体媒体として水以外の他の液体媒体を含有していてもよく(例えばアルコール)、この場合には液体媒体の全質量を基準として10質量%以下とすることが好適である。   The liquid medium of the treatment liquid according to the present invention is preferably water (for example, deionized water or pure water). In addition, you may contain liquid media other than water as a liquid medium (for example, alcohol), In this case, it is suitable to set it as 10 mass% or less on the basis of the total mass of a liquid medium.

処理液のpHは適宜調整されることが好ましい。pH調整に用いられる薬剤は特に限定されないが、例えば、硝酸、硫酸、フッ化水素酸、有機酸等の酸、水酸化リチウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、アンモニア水、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、トリエタノールアミン等のアルカリが挙げられる。また、これらのアルカリまたは酸をあらかじめ水に溶解または水で希釈してから用いることも可能である。なお、本発明の処理液のpHは、市販のpH電極を用いたpHメーターにて問題なく測定できる。   The pH of the treatment liquid is preferably adjusted as appropriate. Although the chemical | medical agent used for pH adjustment is not specifically limited, For example, acids, such as nitric acid, a sulfuric acid, hydrofluoric acid, an organic acid, lithium hydroxide, potassium hydroxide, sodium hydroxide, sodium carbonate, aqueous ammonia, ammonium carbonate, Examples include alkalis such as ammonium hydrogen carbonate and triethanolamine. These alkalis or acids can be used after being dissolved in water or diluted with water in advance. The pH of the treatment solution of the present invention can be measured without problems with a pH meter using a commercially available pH electrode.

処理液pHとしては0.8〜3.5が好ましく、より好ましくは1.0〜3.0、最も好ましくは1.5〜2.5である。下限を下回ると過エッチングとなり、皮膜量が低減するばかりか処理液中にシュウ酸鉄のスラッジが発生する。上限を上回るとエッチング力が低下し、やはり充分な皮膜量が得られず、処理液中の3価鉄イオンが加水分解し水酸化鉄スラッジを発生する。   The treatment solution pH is preferably 0.8 to 3.5, more preferably 1.0 to 3.0, and most preferably 1.5 to 2.5. Below the lower limit, overetching occurs, and not only the film amount is reduced, but also iron oxalate sludge is generated in the treatment liquid. If the upper limit is exceeded, the etching power is reduced, and a sufficient amount of film cannot be obtained, and trivalent iron ions in the treatment liquid are hydrolyzed to generate iron hydroxide sludge.

本発明の処理液を用いて鉄鋼材料を処理する際には、処理液の温度は20〜70℃に調整される必要がある。より好ましい温度は30〜60℃であり、最も好ましい温度は35〜50℃である。この温度範囲にて良好な皮膜析出が可能となる。下限を下回ると反応性が低下し充分な皮膜量が得られず、上限を上回ると過エッチングとなり皮膜の密着性が損なわれるため好ましくない。従来のシュウ酸塩処理が65〜95℃で行われていたことを考えると飛躍的な低温化が達成できている。   When processing a steel material using the processing liquid of the present invention, the temperature of the processing liquid needs to be adjusted to 20 to 70 ° C. A more preferred temperature is 30-60 ° C, and a most preferred temperature is 35-50 ° C. Good film deposition is possible in this temperature range. Below the lower limit, the reactivity is lowered and a sufficient amount of film cannot be obtained, and when it exceeds the upper limit, overetching occurs and adhesion of the film is impaired, which is not preferable. Considering that the conventional oxalate treatment was performed at 65 to 95 ° C., a dramatic reduction in temperature could be achieved.

3価鉄イオンは処理時間の短縮化にも効果を奏する。好ましい処理時間は1〜10分である。尚、従来のシュウ酸塩処理では5分以上の処理時間が必要であったが、本発明の処理液を用いると1分程度でほぼ化成析出反応が終了し、2分程度で完全に皮膜が完成する。また、長時間処理の技術的弊害は無いが、5分を超えると生産性の低下につながる。よって、より好ましい処理時間は2〜5分程度である。   Trivalent iron ions are also effective in shortening the processing time. A preferred treatment time is 1 to 10 minutes. The conventional oxalate treatment required a treatment time of 5 minutes or more. However, when the treatment solution of the present invention is used, the chemical precipitation reaction is almost completed in about 1 minute, and the film is completely formed in about 2 minutes. Complete. Further, there is no technical problem of long-time processing, but if it exceeds 5 minutes, productivity is reduced. Therefore, a more preferable treatment time is about 2 to 5 minutes.

本発明の処理は化成処理であり、基本的には鉄鋼材料と処理液が接触することによって反応が進行し皮膜が析出する。接液方法は一般的にスプレー法と浸漬法に大別できるが、浸漬法が好ましい。本発明の処理液では、前述の如く3価鉄イオンの作用効果により、素地金属表面に高濃度で薄層の2価鉄イオン濃化層ができることが最大の特徴である。スプレー法による過度の攪拌状態は、この濃化層を処理液中に拡散してしまう恐れがあり、本発明の効果を得ることが難しくなる。本発明の処理は化成処理を前提としているものの、部分的に鉄鋼材料をカソードとするカソード電解を施しても、本発明の効果を損なうものではない。   The treatment of the present invention is a chemical conversion treatment, and basically the reaction proceeds and the film is deposited by the contact between the steel material and the treatment liquid. In general, the liquid contact method can be roughly divided into a spray method and an immersion method, but the immersion method is preferable. The treatment liquid of the present invention is characterized by the fact that, as described above, a trivalent iron ion concentrated layer having a high concentration and a thin layer can be formed on the surface of the base metal by the action effect of the trivalent iron ions. Excessive stirring by the spray method may cause this concentrated layer to diffuse into the treatment liquid, making it difficult to obtain the effects of the present invention. Although the treatment of the present invention is premised on chemical conversion treatment, the effect of the present invention is not impaired even if the cathode electrolysis using a steel material as a cathode is partially applied.

化成処理を施した後は、水洗することが好ましい。水洗の方法は特に限定されず、浸漬法、スプレー法などの方法を適用することができる。本発明の処理液は種々の塩を含んでおり、それらの塩が残存すると耐食性が低下し、後に塗装したときの塗装性能、潤滑剤を塗布した時の潤滑性能が低下する。水洗工程は多段にして、水洗効率を向上させることもできる。   After the chemical conversion treatment, it is preferable to wash with water. The method of washing with water is not particularly limited, and methods such as a dipping method and a spray method can be applied. The treatment liquid of the present invention contains various salts. If these salts remain, the corrosion resistance decreases, and the coating performance when applied later and the lubricating performance when a lubricant is applied are reduced. The washing step can be multi-staged to improve washing efficiency.

本発明の処理液によって析出した皮膜は防錆皮膜や塗装下地皮膜として適用可能である。防錆皮膜として適用する場合、本発明の処理後防錆油を塗布することで、防錆油の保持性向上によって更なる防錆効果が得られる。塗装下地皮膜として適用する場合、溶剤塗装、粉体塗装、電着塗装等いずれの塗装系においても塗膜密着性および塗装後耐食性を向上し得る。   The film deposited by the treatment liquid of the present invention can be applied as a rust preventive film or a paint base film. When applied as a rust preventive film, by applying the rust preventive oil after the treatment of the present invention, a further rust preventive effect can be obtained by improving the retention of the rust preventive oil. When applied as a coating undercoat, the coating film adhesion and post-coating corrosion resistance can be improved in any coating system such as solvent coating, powder coating, and electrodeposition coating.

しかし、本発明の処理液によって析出した皮膜の最も好適な用途は塑性加工用潤滑下地皮膜と言える。従来潤滑下地皮膜として一般的に用いられていたリン酸亜鉛皮膜と比べると、リンを含有しないため浸リンの問題は発生せず、スラッジは発生せず、低温かつ短時間に皮膜形成できる点で優位である。また、リン酸亜鉛皮膜同様単独での潤滑性は不充分であるが、リン酸亜鉛の場合に適用されている潤滑剤をそのまま適用すれば、リン酸亜鉛の代替として同等の潤滑性能を発揮する。潤滑剤としては脂肪酸、脂肪酸の金属塩、ワックス、グラファイト、二硫化モリブデン、硫酸カルシウムおよびタルクから選ばれる1種または2種以上が選ばれる。   However, it can be said that the most suitable application of the film deposited by the treatment liquid of the present invention is a lubricating base film for plastic working. Compared to the zinc phosphate coating that has been generally used as a conventional lubricant base coating, it does not contain phosphorus, so there is no problem of phosphorus immersion, sludge does not occur, and the coating can be formed at a low temperature in a short time. It is an advantage. In addition, the lubricity of the zinc phosphate film alone is inadequate, but if the lubricant applied in the case of zinc phosphate is applied as it is, it will exhibit equivalent lubricating performance as an alternative to zinc phosphate. . As the lubricant, one or more selected from fatty acids, fatty acid metal salts, waxes, graphite, molybdenum disulfide, calcium sulfate and talc are selected.

更に、本発明の処理液は、直接処理液中に界面活性剤を含有せしめることも可能であり、脱脂処理を省略することもできる。界面活性剤としてはノニオン系、アニオン系、カチオン系、両性、いずれのタイプも使用可能であるが、ノニオン系が最も好ましい。素材に付着している油分タイプ、油分量に応じて好適な界面活性剤が選択でき、濃度は100〜2000ppm程度が一般的である。   Furthermore, the treatment liquid of the present invention can directly contain a surfactant in the treatment liquid, and the degreasing treatment can be omitted. As the surfactant, any of nonionic, anionic, cationic, and amphoteric types can be used, but the nonionic type is most preferable. A suitable surfactant can be selected according to the oil type and the amount of oil adhering to the material, and the concentration is generally about 100 to 2000 ppm.

本発明の実施例を比較例と共に挙げ、その効果をより具体的に説明する。
<鉄鋼材料>
鉄鋼材料として以下の2種を用いた。なお、冷延鋼板についてはスラッジ発生量評価、皮膜密着性評価および皮膜量測定用として用いた。炭素鋼については冷間鍛造加工性評価用として用いた。
・冷延鋼板:JIS G 3141 SPCC:SD 0.8×70×150mm
・炭素鋼(円柱):JIS G 4051 S45C 直径25mmφ、高さ30mm
Examples of the present invention will be given together with comparative examples, and the effects will be described more specifically.
<Steel materials>
The following two types were used as steel materials. The cold rolled steel sheet was used for sludge generation amount evaluation, film adhesion evaluation and film amount measurement. Carbon steel was used for evaluation of cold forging workability.
-Cold-rolled steel sheet: JIS G 3141 SPCC: SD 0.8 x 70 x 150 mm
・ Carbon steel (cylindrical): JIS G 4051 S45C Diameter 25mmφ, Height 30mm

<化成処理>
市販の日本パーカライジング社製アルカリ脱脂剤:ファインクリーナー4360(20g/L)を用い、60℃にて10分間浸漬することにより鉄鋼材料表面に付着している汚れや油分を除去した。次いで水道水で30秒間水洗した後、実施例および比較例の化成処理液を用いて2分間浸漬にて処理を行った。なお、比較例7のみ10分間処理した。化成処理後、更に水道水で30秒間浸漬水洗し、エアブローにて水切り乾燥した。
<Chemical conversion treatment>
A commercially available alkaline degreasing agent manufactured by Nihon Parkerizing Co., Ltd .: Fine cleaner 4360 (20 g / L) was used to remove dirt and oil adhering to the surface of the steel material by dipping at 60 ° C. for 10 minutes. Next, the plate was washed with tap water for 30 seconds, and then treated by immersion for 2 minutes using the chemical conversion liquids of Examples and Comparative Examples. Only Comparative Example 7 was treated for 10 minutes. After the chemical conversion treatment, it was further immersed in tap water for 30 seconds, washed with water and dried by air blow.

<処理液の作製>
シュウ酸供給源としてシュウ酸2水和物、鉄イオン供給源として硫酸鉄(II)7水和物または硝酸鉄(III)9水和物、pH調整剤として28%アンモニア水、酸化還元電位調整剤として35%過酸化水素、20%亜硝酸ナトリウム水溶液または69%t−ブチルヒドロペルオキシドを用い、実施例および比較例の処理液を作製し、所定の温度に加温した後鉄鋼材料の処理に供した。
なお、実施例1は硫酸鉄(II)7水和物および酸化還元電位調整剤を添加せず、硝酸鉄(III)9水和物鉄イオンを所定量添加した。実施例2,3,5,6,7,9および比較例2,4は硫酸鉄(II)7水和物を添加せず、硝酸鉄(III)9水和物鉄イオンを所定量添加し、酸化還元電位調整剤を用いて酸化還元電位を調整した。実施例4,8,10および比較例1,3は硝酸鉄(III)9水和物鉄イオンを添加せず硫酸鉄(II)7水和物を所定量添加し、酸化還元電位調整剤を用いて酸化還元電位を調整した。比較例5,6は鉄イオンも酸化還元電位調整剤も添加しなかった。
<Preparation of treatment liquid>
Oxalic acid dihydrate as oxalic acid source, iron (II) sulfate heptahydrate or iron (III) nitrate nonahydrate as iron ion source, 28% ammonia water as pH adjuster, redox potential adjustment Using 35% hydrogen peroxide, 20% sodium nitrite aqueous solution or 69% t-butyl hydroperoxide as the agent, the treatment liquids of Examples and Comparative Examples were prepared, heated to a predetermined temperature, and then treated for steel materials Provided.
In Example 1, the iron (II) sulfate heptahydrate and the redox potential regulator were not added, but a predetermined amount of iron (III) nitrate nonahydrate iron ion was added. In Examples 2, 3, 5, 6, 7, and 9 and Comparative Examples 2 and 4, iron (II) sulfate heptahydrate was not added, but a predetermined amount of iron (III) nitrate nonahydrate iron ion was added. The redox potential was adjusted using a redox potential regulator. In Examples 4, 8, and 10 and Comparative Examples 1 and 3, a predetermined amount of iron (II) sulfate heptahydrate was added without adding iron (III) nitrate nonahydrate, and an oxidation-reduction potential regulator was added. Was used to adjust the redox potential. In Comparative Examples 5 and 6, neither iron ions nor redox potential modifiers were added.

<処理液中全鉄イオン濃度測定>
ICP発光分光分析により測定した。結果を表1に示した。
<Measurement of total iron ion concentration in processing solution>
It was measured by ICP emission spectroscopy. The results are shown in Table 1.

<処理液中酸化還元電位(ORP)測定>
市販のORPメーターを用いて測定した。結果を表1に示した。
<Measurement of redox potential (ORP) in processing solution>
It measured using the commercially available ORP meter. The results are shown in Table 1.

<過マンガン酸塩滴定量測定>
次の手順で測定した。
1.処理液1.0mLを採取。
2.水15mLを添加。
3.50wt%硫酸10mLを添加し、全量が約50mLとなるように水を添加。
4.沸騰水浴中で加温。
5.0mmol/L過マンガン酸カリウム溶液を滴定液とし、微紅色を呈するまで滴定。
6.滴定に要した滴定液の量と濃度から滴定量を算出。
結果を表1に示した。
<Permanganate titration measurement>
The measurement was performed by the following procedure.
1. Collect 1.0 mL of treatment solution.
2. Add 15 mL of water.
3. Add 10mL of 50wt% sulfuric acid and add water so that the total volume is about 50mL.
4). Warm in a boiling water bath.
5. Titrate until 0 mmol / L potassium permanganate solution is used as a titrant until a slight red color is observed.
6). The titration volume is calculated from the amount and concentration of titrant required for titration.
The results are shown in Table 1.

<pH測定>
市販のpHメーターを用いて測定した。結果を表1に示した。
<PH measurement>
It measured using the commercially available pH meter. The results are shown in Table 1.

<スラッジ発生量評価>
処理液5.0Lに対して冷延鋼板を10枚処理し、発生するスラッジ量を外観評価した。処理負荷としては0.042m2/Lとなる。発生量は下記評価基準によって評価した。結果を表1に示した。
○: スラッジなし
△: 若干スラッジあり
×: 明らかにスラッジが発生し白濁
<Evaluation of sludge generation>
Ten sheets of cold-rolled steel sheet were treated for 5.0 L of the treatment liquid, and the appearance of the amount of generated sludge was evaluated. The processing load is 0.042 m 2 / L. The amount generated was evaluated according to the following evaluation criteria. The results are shown in Table 1.
○: No sludge △: Some sludge ×: Clearly sludge is generated and cloudy

<皮膜量測定>
皮膜処理された冷延鋼板を秤量し、剥離液として常温の5%無水クロム酸水溶液を作製し、その中で5分間皮膜を剥離した。その後水洗乾燥し、再び秤量し、剥離前後の質量差および剥離面積から皮膜量[g/m2]を算出した。なお、比較例3の場合のみ剥離液の温度を75℃とし、15分間剥離した。結果を表1に示した。
<Measurement of coating amount>
The coated cold-rolled steel sheet was weighed, and a 5% chromic anhydride aqueous solution at room temperature was prepared as a stripping solution, and the coating was stripped for 5 minutes. Thereafter, it was washed and dried with water, weighed again, and the coating amount [g / m 2 ] was calculated from the mass difference before and after peeling and the peeled area. Only in the case of Comparative Example 3, the temperature of the stripping solution was 75 ° C., and stripping was performed for 15 minutes. The results are shown in Table 1.

<皮膜密着性評価>
皮膜処理された冷延鋼板に粘着テープを貼り付け、剥離した後にテープ側に付着した皮膜量を目視で判定した。皮膜密着性は下記評価基準によって評価した。なお、皮膜量が0.5g/m2未満の皮膜については評価対象から除外した。結果を表1に示した。
◎: 皮膜剥離なし
○: 極僅かに剥離
△: 若干剥離
×: 著しく剥離
<Evaluation of film adhesion>
Adhesive tape was affixed to the cold-rolled steel sheet that had been subjected to the film treatment, and the amount of film adhered to the tape side after peeling was visually determined. The film adhesion was evaluated according to the following evaluation criteria. In addition, the film | membrane whose film amount was less than 0.5 g / m < 2 > was excluded from the evaluation object. The results are shown in Table 1.
◎: No film peeling ○: Slightly peeling △: Slightly peeling ×: Remarkably peeling

<加工性評価>
炭素鋼に対しては化成処理後潤滑剤を塗布し、スパイク試験により加工性を評価した。潤滑剤としてはカルシウム石鹸を主成分とする日本パーカライジング社製潤滑剤:パルーブ4612(500g/L)を用い、常温にて浸漬引き上げ後、100℃の電気オーブンの中で10分間乾燥した。スパイク試験は特許第3227721号公報の発明に準じて行い、加工後試験片の突起部までの皮膜追従程度と焼き付き部の有無とを目視評価した。追従性が良いものは冷間塑性加工時の表面積拡大に対して充分な耐焼き付き性を有し、皮膜が追従しないものでは焼き付きが発生しやすくなる。加工性は下記評価基準によって評価した。結果を表1に示した。
◎: 突起部まで皮膜が追従していて、焼き付き部なし
○: 突起部まで皮膜が追従していないが、焼き付き部なし
△: 突起部に皮膜が追従しておらず、僅かに焼き付き部あり
×: 突起部に皮膜が追従しておらず、激しい焼き付きあり
<Processability evaluation>
Carbon steel was coated with a lubricant after chemical conversion treatment, and the workability was evaluated by a spike test. As a lubricant, a lubricant manufactured by Nihon Parkerizing Co., Ltd .: Palube 4612 (500 g / L) containing calcium soap as a main component was used, dipped up at room temperature, and then dried in an electric oven at 100 ° C. for 10 minutes. The spike test was carried out in accordance with the invention of Japanese Patent No. 3227721, and the degree of film follow-up to the protrusions of the test piece after processing and the presence or absence of seizure portions were visually evaluated. Those having good followability have sufficient seizure resistance against the surface area expansion during cold plastic working, and those that do not follow the film tend to cause seizure. Workability was evaluated according to the following evaluation criteria. The results are shown in Table 1.
A: The film follows up to the protrusion, and there is no seizure part. ○: The film does not follow up to the protrusion, but there is no seizure part. : The film does not follow the protrusions and there is intense seizure.

表1における実施例1〜10のスラッジ発生量および皮膜性能評価結果から分かる通り、シュウ酸塩処理液における全鉄イオン濃度および酸化還元電位が本発明の範囲内であれば、比較的低温かつ短時間にて、スラッジの発生無しに密着性の良好な皮膜が得られ、もって良好な加工性が確保できることが明らかとなった。   As can be seen from the sludge generation amount and film performance evaluation results of Examples 1 to 10 in Table 1, if the total iron ion concentration and oxidation-reduction potential in the oxalate treatment liquid are within the range of the present invention, the temperature is relatively low and short. In time, it became clear that a film with good adhesion could be obtained without generation of sludge, and good workability could be secured.

なお、実施例6は過マンガン酸塩滴定量が少なく、シュウ酸濃度が低いために皮膜量および加工性が若干低下している。また、実施例7は過マンガン酸塩滴定量が高く、かつ酸化還元電位が300mVを超えているので、シュウ酸濃度が過剰気味となり、皮膜密着性が若干低下している。また、実施例8は全鉄イオン濃度および酸化還元電位共に低めであるため、結果的に3価鉄イオン濃度が不足気味となり、皮膜量が低下した結果、加工性も若干低下した。   In Example 6, since the permanganate titer was small and the oxalic acid concentration was low, the coating amount and workability were slightly reduced. In Example 7, the permanganate titer was high, and the oxidation-reduction potential exceeded 300 mV, so the oxalic acid concentration was excessive and the film adhesion was slightly reduced. In Example 8, both the total iron ion concentration and the oxidation-reduction potential were lower, and as a result, the trivalent iron ion concentration seemed to be insufficient, and as a result of the decrease in the amount of film, the workability was slightly reduced.

表1における比較例1は全鉄イオン濃度が下限値を下回っており、3価鉄イオン濃度不足により皮膜析出量が不充分となっている。
比較例2は逆に全鉄イオン濃度が上限値を上回っており、過剰な3価鉄イオンの化成促進効果により、密着性の良好な皮膜が得られず、加工性も低下している。
比較例3は酸化還元電位が下限値を下回り、2価鉄イオンが飽和濃度近くに達しており、処理によって速やかにスラッジが発生した。また、3価鉄イオン濃度不足により皮膜量も充分に得られず加工性も不充分であった。
比較例4は7酸化還元電位が上限値を上回り、酸化還元電位調整剤の過剰エッチングにより密着性の良好な皮膜が得られず、加工性も低下している。
In Comparative Example 1 in Table 1, the total iron ion concentration is below the lower limit value, and the film deposition amount is insufficient due to insufficient trivalent iron ion concentration.
On the contrary, in Comparative Example 2, the total iron ion concentration exceeds the upper limit, and due to the effect of promoting the formation of excess trivalent iron ions, a film with good adhesion cannot be obtained, and the workability is also lowered.
In Comparative Example 3, the oxidation-reduction potential was lower than the lower limit value, and the divalent iron ions reached the saturation concentration, and sludge was generated quickly by the treatment. Further, due to insufficient trivalent iron ion concentration, the coating amount could not be obtained sufficiently and the workability was insufficient.
In Comparative Example 4, the 7 redox potential exceeds the upper limit, and a film with good adhesion cannot be obtained due to excessive etching of the redox potential adjusting agent, and the workability is also deteriorated.

比較例5および比較例6は鉄イオンを含有しないシンプルなシュウ酸塩処理液であり、従来技術に相当する。比較例5は温度効果によって皮膜は得られるものの、密着性が悪く加工性も不充分であり、かつエッチング過多によりスラッジの発生も早い。
比較例6は比較例5と同様の組成の処理液であるが、処理温度が低いため皮膜の析出が認められない。
比較例7は日本パーカライジング社製リン酸亜鉛処理剤:パルボンド181X(90g/L)を用いてリン酸亜鉛処理を行った。なお、処理温度80℃とし、処理直前に促進剤131を0.25g/L添加し10分間処理を行った。密着性の良好な皮膜が得られ、加工性も良好であったが大量のスラッジが発生した。
Comparative Example 5 and Comparative Example 6 are simple oxalate treatment solutions that do not contain iron ions and correspond to the prior art. In Comparative Example 5, a film is obtained by the temperature effect, but the adhesion is poor and the processability is insufficient, and sludge is generated quickly due to excessive etching.
Comparative Example 6 is a treatment liquid having the same composition as Comparative Example 5, but no film deposition is observed because the treatment temperature is low.
In Comparative Example 7, a zinc phosphate treatment was performed using a zinc phosphate treating agent: Palbond 181X (90 g / L) manufactured by Nippon Parkerizing Co., Ltd. The treatment temperature was set to 80 ° C., and 0.25 g / L of accelerator 131 was added immediately before the treatment, and the treatment was performed for 10 minutes. A film with good adhesion was obtained, and the workability was good, but a large amount of sludge was generated.

上記実施例および比較例のスラッジ発生量は5Lの処理液に対して10枚の冷延鋼板、つまり処理負荷としては0.042m2/Lにて評価した。しかし、実施例1において冷延鋼板を10枚処理した後の酸化還元電位は初期の300mVから185mVにまで低下しており、徐々にではあるが2価鉄イオンが蓄積していることが示唆されたため、このまま連続処理を120枚まで継続し、その際35%過酸化水素水溶液を酸化還元電位調整剤として酸化還元電位を初期値に保持する分だけ添加していった場合と酸化還元電位調整剤無添加の場合を比較した。酸化還元電位調整剤を使用した場合を実施例11、使用しなかった場合を比較例8とし、結果を表2および図1に示す。 The amount of sludge generated in the above Examples and Comparative Examples was evaluated with 10 cold-rolled steel sheets, that is, a treatment load of 0.042 m 2 / L with respect to a 5 L treatment liquid. However, the oxidation-reduction potential after treating 10 cold-rolled steel sheets in Example 1 decreased from the initial 300 mV to 185 mV, suggesting that divalent iron ions have accumulated gradually. Therefore, the continuous processing is continued up to 120 sheets as it is, and at that time, a 35% hydrogen peroxide aqueous solution is added as an oxidation-reduction potential regulator, and the oxidation-reduction potential regulator is added as long as the oxidation-reduction potential is maintained at the initial value. The case of no addition was compared. The case where the oxidation-reduction potential adjusting agent was used was Example 11, and the case where it was not used was Comparative Example 8, and the results are shown in Table 2 and FIG.

その結果、比較例8においては処理枚数40枚(処理負荷0.168m2/L)にてスラッジが発生し始め、その後スラッジ発生量は増加し続けた。また、120枚目の鋼板には処理液中の3価鉄イオン濃度不足に起因して皮膜の析出がほとんど認められなかった。 As a result, in Comparative Example 8, sludge started to be generated at a processing number of 40 sheets (processing load 0.168 m 2 / L), and then the sludge generation amount continued to increase. In addition, almost no film deposition was observed on the 120th steel plate due to insufficient trivalent iron ion concentration in the treatment liquid.

これに対し、実施例11の場合は連続処理後においてもスラッジの発生は全く認められず、皮膜の析出量も皮膜の密着性も初期の値を維持していた。酸化還元電位調整剤によって酸化還元電位を一定に保った場合、2価鉄イオンの生成が抑制され、必要成分の補給さえ行えば、スラッジ発生無く半永久的に処理可能であることが裏付けられた。

Figure 2012136751

Figure 2012136751
On the other hand, in the case of Example 11, no sludge was observed even after the continuous treatment, and both the amount of deposited film and the adhesion of the film were maintained at the initial values. When the oxidation-reduction potential adjusting agent was kept constant by the oxidation-reduction potential adjusting agent, it was confirmed that the production of divalent iron ions was suppressed, and if the necessary components were replenished, it could be treated semipermanently without sludge generation.
Figure 2012136751

Figure 2012136751

Claims (8)

シュウ酸および3価鉄イオンを含有する酸性水溶液であり、2価鉄イオンと3価鉄イオンを合計した全鉄イオン濃度が10〜110mmol/Lであり、かつ酸化還元電位が100〜500mVであることを特徴とする鉄鋼材料用表面処理液。   An acidic aqueous solution containing oxalic acid and trivalent iron ions, the total iron ion concentration of divalent iron ions and trivalent iron ions is 10 to 110 mmol / L, and the redox potential is 100 to 500 mV The surface treatment liquid for steel materials characterized by the above-mentioned. 請求項1に記載の処理液を、過マンガン酸塩を用いて酸化還元滴定するに当たり、終点における過マンガン酸塩滴定量が処理液1mLに対して0.02〜0.15mmolであることを特徴とする鉄鋼材料用表面処理液。   When the treatment liquid according to claim 1 is subjected to oxidation-reduction titration using permanganate, the steel is characterized in that the permanganate titration amount at the end point is 0.02 to 0.15 mmol with respect to 1 mL of the treatment liquid. Surface treatment liquid for materials. 塑性加工用潤滑皮膜用である請求項1または2に記載の鉄鋼材料用表面処理液。   The surface treatment liquid for steel material according to claim 1 or 2, which is for a lubricating film for plastic working. 請求項1〜3のいずれかに記載の表面処理液の中に鉄鋼材料を浸漬することによりシュウ酸鉄皮膜を化成法にて析出せしめるに当たり、処理負荷に応じて酸化還元電位調整剤を添加することにより酸化還元電位を100〜500mVに維持することを特徴とする鉄鋼材料用表面処理方法。   In order to deposit an iron oxalate film by a chemical conversion method by immersing a steel material in the surface treatment liquid according to any one of claims 1 to 3, an oxidation-reduction potential regulator is added according to the treatment load. A surface treatment method for a steel material, characterized in that the oxidation-reduction potential is maintained at 100 to 500 mV. 酸化還元電位調整剤として過酸化水素、有機過酸化物、過硫酸塩および亜硝酸塩から選ばれる1種または2種以上を用いることを特徴とする請求項4に記載の鉄鋼材料用表面処理方法。   The surface treatment method for a steel material according to claim 4, wherein one or more selected from hydrogen peroxide, organic peroxides, persulfates and nitrites are used as the redox potential regulator. 20〜70℃に温度調整された請求項1〜3のいずれかに記載の表面処理液に鉄鋼材料を1〜10分間浸漬することを特徴とする請求項4または5に記載の鉄鋼材料用表面処理方法。   The steel material surface according to claim 4 or 5, wherein the steel material is immersed in the surface treatment liquid according to any one of claims 1 to 3 adjusted to a temperature of 20 to 70 ° C for 1 to 10 minutes. Processing method. 鉄鋼材料に対する塑性加工用潤滑皮膜処理方法として、請求項4〜6のいずれかに記載の表面処理を施した後、更に鉄鋼材料表面に潤滑剤を塗布することを特徴とする鉄鋼材料用表面処理方法。   A surface treatment for a steel material, characterized in that a lubricant is applied to the surface of the steel material after the surface treatment according to any one of claims 4 to 6 is applied as a lubricating film treatment method for plastic working on the steel material. Method. 潤滑剤として脂肪酸、脂肪酸の金属塩、ワックス、グラファイト、二硫化モリブデン、硫酸カルシウムおよびタルクから選ばれる1種または2種以上を用いることを特徴とする請求項7に記載の鉄鋼材料用表面処理方法。   The surface treatment method for a steel material according to claim 7, wherein one or more selected from fatty acids, fatty acid metal salts, waxes, graphite, molybdenum disulfide, calcium sulfate and talc are used as the lubricant. .
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2016191833A1 (en) * 2015-06-04 2016-12-08 Alcol Holding Group Ltd. Method for processing industrial waste containing iron
JP2019095424A (en) * 2017-11-21 2019-06-20 住友金属鉱山株式会社 Quantitative determination method for amidosulfuric acid

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016191833A1 (en) * 2015-06-04 2016-12-08 Alcol Holding Group Ltd. Method for processing industrial waste containing iron
JP2019095424A (en) * 2017-11-21 2019-06-20 住友金属鉱山株式会社 Quantitative determination method for amidosulfuric acid
JP7056498B2 (en) 2017-11-21 2022-04-19 住友金属鉱山株式会社 Method for quantifying amide sulfuric acid

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