JP2636132B2 - 鉄製品の着色処理方法 - Google Patents

鉄製品の着色処理方法

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JP2636132B2
JP2636132B2 JP7276293A JP7276293A JP2636132B2 JP 2636132 B2 JP2636132 B2 JP 2636132B2 JP 7276293 A JP7276293 A JP 7276293A JP 7276293 A JP7276293 A JP 7276293A JP 2636132 B2 JP2636132 B2 JP 2636132B2
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博 田崎
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    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/82After-treatment
    • C23C22/83Chemical after-treatment

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  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鉄製品に溶融Mn−Znめ
っきされためっき品の表面を、茶褐色にするための着色
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】溶解Znめっき表面を着色する方法とし
て、 (1)Ti、Mn等を含有したZn浴でめっき品をめっ
きする方法(特開平3−207,846号) (2)Znめっき後表面を化成処理して、金属を還元析
出させる方法等が知られている。
【0003】しかしながら、これらの方法では、例えば
(1)の場合の表面色調は干渉色であるために、長期間
に亘って、その色調が保持できないという問題があっ
た。(2)の場合については、還元析出する金属は、Z
nより貴な金属塩を用いることが特徴であるが、この方
法で得られる色調は黒色の単色である。(1)と(2)
のいずれの方法でも、褐色系列の色調を着色できないと
いう問題点をも有していた。
【0004】
【問題点を解決するための手段】本発明は、上記の問題
点を解決したもので、本発明の目的は、鉄製品に施され
た溶融Znめっき層の表面を茶褐色に発色させるための
着色処理方法を提供するものである。
【0005】
【発明の構成】即ち、本発明は、 (1)0.01〜1.0重量%Mn−Zn浴で鉄製品を溶融めっき
しためっき品を、リン酸塩 溶液と接触させた後、酸化
剤を含有する溶液を用いて処理することにより、茶 褐
色に着色することを特徴とする鉄製品の着色処理方法。 (2)0.01〜1.0重量%Mn−Zn浴で鉄製品を溶融めっき
しためっき品が、溶融めっ き後加熱処理したものであ
ることを特徴とする前記(1)記載の鉄製品の着色 処
理方法。 (3)めっき品を、リン酸塩溶液と接触させる前に、予
めNaHCO3溶液で処理することを特徴とする前記(1)乃
至前記(2)記載の鉄製品の着色処理方法。を提供す
る。
【0006】
【発明の具体的な説明】本発明の理解を容易とするため
に構成要素別に具体的かつ詳細に説明する。先ず本発明
の対象となる鉄製品は、Mnを0.01〜1.0重量%添加し
た溶融Znめっき浴でめっきされたもの或いは該めっき
品を加熱処理したものである。
【0007】この場合、Mn濃度が0.01重量%未満で
は、次工程での着色処理時に色ムラを生じ、1.0重量%
を超える濃度では、溶融めっき時にドロスの発生量が多
くなるため好ましくない。
【0008】又、めっき浴温度と時間は通常の溶融Zn
めっきと同様の条件で良い。例えば、浴温度は440〜480
℃、めっき時間は30秒〜30分程度である。このような条
件でめっきされた表面の色調は干渉色である。
【0009】そして、この干渉色を呈するめっき品を加
熱処理好ましくは加熱酸化処理すると、皮膜表面は干渉
色からMn酸化物の物体色である緑色へと変色する。加
熱処理としては、酸化雰囲気中で加熱酸化処理すること
が好ましい。
【0010】加熱温度は430〜600℃である。430℃未満
ではタレ切れ性が悪く、600℃を超えると表面に形成し
た酸化Mn皮膜の剥離を生ずるためである。
【0011】加熱時間は目的とするMn酸化物の形成状
況によって決まるが、高温側では30秒、低温側では十数
分の時間を要する。エネルギ−ロスの面及び作業性の面
から、より好ましい加熱温度は460〜550℃、時間は40秒
から300秒が望ましい。
【0012】このようにして得られた溶融めっき品及び
加熱処理しためっき品(以下、単にめっき品と呼ぶ)
は、前者は干渉色、後者は物体色である緑色を呈してい
る。これらの皮膜を茶褐色に着色するためには酸化剤を
含有する溶液で処理するが、これらの皮膜は水濡れ性が
悪く、反応活性に乏しいために30〜40分と長時間を有
し、しかも色ムラを生じやすく、大気曝露による耐候性
が悪い。
【0013】そこで、本発明では、水濡れ性および反応
活性及び大気曝露性を向上させるために、めっき品の表
面を、酸化剤を含有する溶液で処理する前に、前処理と
してリン酸塩で処理することにより、リン酸マンガン塩
を形成させることを特徴とする。
【0014】リン酸塩としては正リン酸塩・第2リン酸
塩・第3リン酸塩等があり、一般的に可溶性塩としては
+塩とNa+塩である。
【0015】めっき品の表面は干渉色〜緑色であり、こ
れらはMn酸化物である。これらを可溶性リン酸塩に浸
漬すると、前記めっき品の皮膜表面に2〜3μm程度の
球状のリン酸マンガン塩が形成される。
【0016】本発明で用いることのできる可溶性リン酸
塩としては、例えばK+塩としてK3PO4・K2HPO4・KH2PO4
であり、Na+塩としてNa3PO4・Na2HPO4・NaH2PO4であ
る。
【0017】これらの濃度は通常1〜100g/l、好ましく
は10〜80g/lである。1g/l未満ではリン酸根の消費が速
く反応性が悪い、100g/l以上ではコスト高となる。処理
液温度は10〜100℃、好ましくは20〜80℃である。低温
側では反応性が悪く、高温側ではエネルギ−コストがか
かる。
【0018】処理液のpHは3〜6.5、好ましくはpH=3
〜5.5である。pHが3未満及び6.5を超えるとめっき品の
表面層が溶解するためリン酸マンガン塩が形成しない。
【0019】めっき品表面と可溶性リン酸塩が反応して
表面にリン酸塩を形成すると処理液のpHはアルカリ側へ
移動するので、所定のpHとするためにはリン酸等を用い
て調整することが好ましい。
【0020】処理時間は、浴組成(K+ 塩、Na+ 塩)
及び濃度、pH、浴温度によって異るが、40g/l濃
度でpH=4.6の場合、温度が20℃では5分、70
℃では30秒でめっき品表面には2〜3μmの球状のリ
ン酸マンガン塩を含む化成皮膜が0.6g/m2 以上均
一に析出する。
【0021】処理方法は、めっき品に対してスプレ−す
る方法、浸漬する方法のどちらでも可能であるが、作業
性の面からみると、好ましくは浸漬する方法が妥当であ
る。
【0022】このようにして、めっき品表面に形成した
リン酸マンガン塩と皮膜との密着性は非常に良好でJIS
H8504のテ−プ試験法で、リン酸マンガン塩の剥落、剥
離は生じなかった。
【0023】次に、このようにめっき品の表面にリン酸
マンガン塩を形成させた表面を用いて茶褐色化する工程
を説明する。着色処理剤としては、例えば酸化剤として
の作用を有するKMnO4を含有する溶液を用いる。濃度は1
〜100g/l、好ましくは10〜50g/lである。1g/L未満ではK
MnO4の消費が速く反応性が悪い、100g/lを超えるとコス
ト高となる。
【0024】処理温度は室温〜100℃、好ましくは室温
〜70℃である。低温側では茶褐色化する速度が遅く、高
温側ではエネルギ−コストがかかる。
【0025】処理液のpHは1.5〜6.0、好ましくは2.5〜
5.0である。pHが1.5未満では着色後、皮膜の密着性が悪
く、pHが6.0を超えると着色速度が遅くなる。
【0026】処理時間はKMnO4 濃度、pH、温度に
よって異なるが、KMnO4 濃度が10g/L、温度が
50℃の場合pH=2.5では60秒、pH=4.0で
は120秒で茶褐色状に被膜表面を着色することができ
る。
【0027】尚、めっき表面を可溶性リン酸塩で処理す
る前に、NaHCO3溶液でめっき品の表面を処理すると、表
面にMnCO3のキュ−ビック状の結晶が生成する。そし
て、このMnCO3の形成された表面に対して可溶性リン酸
塩処理をを施すと、微細なリン酸マンガン塩が短時間で
形成する。
【0028】このNaHCO3処理の特徴は、めっき品が色ム
ラ状態の場合に有効な処理である。NaHCO3処理条件は、
例えば、NaHCO3濃度50g/l、温度50℃で、この溶液中に
めっき品を30〜60秒浸漬することによって皮膜表面にMn
CO3の結晶を形成することができる。
【0029】このようにめっき品を、NaHCO3処理してか
ら可溶性リン酸塩で処理し、KMnO4で着色処理すると茶
褐色へと着色することができる。
【0030】
【実施例1】鉄製品を、0.5重量%Mn−Zn浴で、470℃で
3分間浸漬し、浴から引き揚げて18秒放冷後40〜50℃の
温水に浸漬してめっき品を得た。めっき品の表面はMn酸
化物の示す干渉色で色調は黄金色〜ピンク色であった。
【0031】このめっき品を40g/l NaH2PO4、70℃、pH
=4.6の溶液に60秒浸漬した。表面を水洗し乾燥後、光
学顕微鏡で観察すると2〜4μmで球状のリン酸マンガ
ン塩が形成していた。
【0032】このように処理した表面を10g/L K
MnO4 、70℃、pH=3.5の着色液に90秒浸漬
すると茶褐色に着色された。ここで言う茶褐色とはヒュ
ー&トーン図(カラーイメージ辞典、講談社、1989
年5月20日発行、186頁:以下同じ)の5Y/L〜
Dk,5YR/Dk,5Gy/Dkで示される色であ
る。
【0033】
【実施例2】鉄製品を、0.5重量%Mn−Zn浴に、470℃で
3分間めっきして、溶融Mn−Znめっきを施しためっき品
(干渉色)を電気炉で480℃×3分間熱処理をして、40
〜50℃の温水に浸漬した。加熱めっき品の表面はMn酸化
物の示す緑色であった。
【0034】この加熱めっき品を40g/l NaH2PO4、70
℃、pH=4.6の溶液に60秒浸漬した。表面を水洗し乾燥
後、光学顕微鏡で観察すると2〜4μmで球状のリン酸
マンガン塩が形成していた。
【0035】このように処理した面を10g/L KM
nO4 ,70℃、pH=3.5の着色液に90秒浸漬す
ると茶褐色に着色された。ここで言う茶褐色とは5Y/
L〜Dk,5YR/Dk,5Gy/Dkで示される色で
ある。
【0036】
【実施例3】実施例2で得られた加熱めっき品を50g/l
NaHCO3、50℃で60秒浸漬してから、この表面を40g/l Na
H2HPO4、70℃、pH=4.6の溶液に60秒浸漬した。光学顕
微鏡でNaHCO3処理面を観察すると1〜2μm程度のキュ
−ビック状の結晶が認められ、NaH2PO4で処理した面に
は2〜4μmの球状のリン酸マンガン塩が形成してい
た。
【0037】このように処理した表面を10g/L K
MnO4 、70℃、pH=3.5の着色液に90秒浸漬
すると茶褐色に着色された。ここで言う茶褐色とは5Y
/L〜Dk,5YR/Dk,5Gy/Dkで示される色
である。
【0038】比較例1 鉄製品を0.5重量%Mn−Zn浴で、470℃で3分
間浸漬し、浴から引き上げで18秒放冷後40〜50℃
の温水に浸漬してめっき品を得た。めっき品の表面はM
n酸化物の示す干渉色で色調は黄金色〜ピンク色であっ
た。このめっき品をKMnO4 濃度l0g/L、浴温度
50℃でpH=2.5で1〜10分間着色処理に供し
た。処理後表面を観察したところ、表面の一部に茶褐色
の沈殿状の析出物が認められたが、この析出物は流水で
洗浄すると全量が流失するという非常に密着性の劣る物
であった。すなわち干渉色の溶融Mn−Znめっき品で
は、単にKMnO4で処理するだけでは全面が均一でし
かも密着性の良好な茶褐色皮膜を形成することができな
かった。 比較例2 鉄製品を0.5重量%Mn−Zn浴で、470℃で3分
間めっきして、溶融Mn−Znめっきを施しためっき品
(干渉色)を電気炉で480℃×3分間熱処理をして、
40〜50℃の温水に浸漬した。加熱めっき品の表面は
Mn酸化物の示す緑色であった。このめっき品をKMn
4 濃度10g/L、浴温度50℃でpH=2.5で1
〜10分間着色処理に供した。処理後表面を観察したと
ころ、表面の一部に茶褐色の沈殿状の析出物が認められ
たが、この析出物は流水で洗浄すると全量が流失すると
いう非常に密着性の劣る物であった。緑色とした加熱め
っき品でも、単にKMnO4 で処理するだけでは全面が
均一でしかも密着性の良好な茶褐色被膜を形成すること
ができなかった。
【発明の効果】鉄製品の表面を茶褐色の好ましい色調に
着色でき、しかも外気、雨水等に対する耐候性の極めて
高い皮膜を得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−207846(JP,A) 特開 平2−285001(JP,A) 特開 昭63−247330(JP,A) 特開 平2−122081(JP,A) 特開 平2−120080(JP,A) 特開 平3−20477(JP,A) 特開 昭59−129786(JP,A) 特開 昭61−238979(JP,A) 特公 昭46−42007(JP,B1)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 0.01〜1.0重量%Mn−Zn浴で鉄製品を溶
    融めっきしためっき品を、リン酸塩溶液と接触させた
    後、酸化剤を含有する溶液を用いて処理することによ
    り、茶褐色に着色することを特徴とする鉄製品の着色処
    理方法。
  2. 【請求項2】 0.01〜1.0重量%Mn−Zn浴で鉄製品を溶
    融めっきしためっき品が、溶融めっき後加熱処理したも
    のであることを特徴とする請求項1記載の鉄製品の着色
    処理方法。
  3. 【請求項3】 めっき品を、リン酸塩溶液と接触させる
    前に、予めNaHCO3溶液で処理することを特徴とする請求
    項1乃至請求項2記載の鉄製品の着色処理方法。
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