JP2713334B2 - りん酸塩皮膜の形成方法 - Google Patents

りん酸塩皮膜の形成方法

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、亜鉛イオン、りん酸イオン、硝酸イオンお
よび自己触媒的に形成される亜硝酸イオンを含有し、2
価鉄イオンを事実上含有しないりん酸塩化成処理水溶液
を使用して少なくとも部分的に鉄または鋼からなる表面
を有する金属部品にりん酸塩皮膜を形成する方法に関す
るものである。
(従来の技術) エアフィルタハウジング、深絞りされたブレーキ部
品、車両のハンドルやその他の自動車付属部品などの部
品のように少なくとも部分的に鉄または鋼からなる表面
を有する金属部品にりんる酸塩皮膜を施すことは知られ
ている。これに特に使用されるりん酸塩化成処理溶液は
亜鉛イオンおよびりん酸イオンの他に硝酸イオンを促進
剤として含有している。このようなりん酸塩化成処理溶
液は、通常、使用中に鉄あるいは鋼表面が侵食されるこ
とによって溶解した鉄が溶液中で富化される、いわゆる
「鉄サイド」で使用される。2価鉄イオンの含有量を、
りん酸塩皮膜の品質劣化が起こり始める限界以下に保つ
ためには、意図的に塩素酸塩を添加して2価鉄イオンの
濃度を0.05ないし1重量%の範囲に保つことが知られて
いる(EP−B−0045110)。
硝酸塩高含有量でかつ高温で使用されるりん酸亜鉛皮
膜形成法は、原則として使用中の溶液に2価鉄イオンが
事実上含まれていないことが特長である。この方法で
は、自己触媒的に生成する亜硝酸塩が2価鉄イオンを3
価鉄イオンに変換し、この3価鉄イオン自体はりん酸イ
オンと結合して難溶性りん酸鉄を生成する(DE−A−25
40684)。
上述の二つの方法は、りん酸塩皮膜が5ないし15分の
比較的長時間の処理を必要とする点で共通している。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、実際の操業では、このような長時間処
理は比較的大きな装置が必要であるので、より短時間で
実行可能な方法を提供することが望まれる。上記した自
動車用部品などでは表面処理を予め定めることが重要で
あり、このような場合は、短時間で処理可能な方法が特
に望まれる。
本発明は、長時間処理の欠点を伴わずに短時間で品質
が良好なりん酸塩皮膜を、少なくとも部分的に鉄または
鋼からなる表面を有する金属部品に形成する方法を提供
することを目的とする。
(課題を解決するための手段) 上記課題は、冒頭で述べた方法において、 を含有し、遊離酸度の全酸度に対する比率が(0.1ない
し0.3):1に調節されかつ少なくとも80ポイントの全酸
度を有するりん酸塩化成処理溶液を、60ないし100℃の
温度で3ないし30秒間金属表面に接触させる方法により
解決される。
上述のように亜硝酸塩は自己触媒的に生成するが、プ
ロセスの初期段階で必要であるから、亜硝酸塩を例えば
0.03ないし0.2g/の量添加することができる。
本発明の方法は、合金元素の添加量が最大5重量%で
ある鉄鋼部品の処理に特に適している。
通常のりん酸塩化成処理技術のように、亜鉛、りん酸
塩、硝酸塩などのりん酸塩化成処理溶液の個々の成分は
りん酸塩濃厚液に予め溶解されていることが多く、この
形態でりん酸塩化成処理溶液に導入される。りん酸塩化
成処理溶液中の必要な濃度が得られるように個々の成分
を調製する。遊離酸度の全酸度に対する比率を上記した
必須の値に調整するために、アルカリおよび/またはア
ンモニウムからなる群の他の陽イオンをさらに併用しな
ければならない場合もある。場合によって、酸化亜鉛お
よび/または炭酸亜鉛を粉末状もしくは水に懸濁状態の
添加剤として用いることができる。遊離酸度または全酸
度を測定するためには、10mlの浴試料にヂメチルイェロ
ー(遊離酸度)またはフェノールフタレイン(全酸度)
をそれぞれの指示薬として1/10NのNaOHでりん酸の第1
および第2中和点までそれぞれ滴定する。用した1/10N
のNaOHのml数がそれぞれ遊離酸度および全酸度のポイン
トに相当する。
亜硝酸塩の含有量ポイントは原則としてサッカロメー
ターで測定される。この場合、50mlの浴試料に2ないし
5gのスルファミン酸を添加して発生したガス量mlがポイ
ント数に等しい。1ポイントはりん酸塩化成処理溶液1
リッター当たり46mgのNO2に相当する。
部品のりん酸塩化成処理溶液との接触は主として浸漬
法または流しかけ法で行なう。
本発明方法で形成されたりん酸塩皮膜の重量は、浴組
成、処理時間および浴温度に応じて、2.0ないし10g/m2
になる。
本発明の実施態様によれば、金属表面を を含有するりん酸塩化成処理溶液と接触させる。
本発明の好ましい実施態様として、促進作用をするそ
の他の添加剤を含有するりん酸塩化成処理溶液と金属表
面を接触させることにより皮膜形成速度を高めることが
できる。かかる促進作用をする添加剤としては、塩素酸
塩、臭素酸塩、過酸化物、mニトロベンゼンスルホン酸
塩、ニトロフェノール、またはこれらの組み合わせを用
いることができる。本発明のその他の好ましい実施態様
として、マンガンを0.1ないし10g/、好ましくは1な
いし5g/含有するりん酸塩化成処理溶液と金属表面を
接触させることによりりん酸塩皮膜の性質を改良するこ
とができる。
皮膜重量を少なくするためには、さらに酒石酸および
/またはクエン酸を0.05ないし3g/含有するりん酸塩
化成処理溶液と金属表面を接触させることにより達成で
きる。さらに別の好ましい実施態様によれば、金属表面
を脱脂し、場合により錆、スケールおよびりん酸塩層を
除去し、そして活性化処理後りん酸塩化成処理を行な
う。さらにりん酸塩化成処理後に後処理溶液で不働態化
する。各処理工程の処理時間は3ないし30秒とする。
この場合、アルカリ性脱脂液は60ないし100℃の温度
範囲、20ないし200g/の濃度範囲で使用するのが好ま
しいことが分かった。特に好ましい脱脂剤は、水酸化ナ
トリウム、グルコン酸塩、りん酸塩を基本成分とし、炭
酸塩、けい酸塩、ほう酸塩および界面活性剤の1種以上
をさらに含有させたものである。脱脂剤はスプレーで使
用することが好ましい。
錆、スケールおよびりん酸塩皮膜を金属表面から除去
する必要がある場合は、硫酸溶液またはりん酸溶液を、
60ないし100℃の温度範囲、5ないし50重量%の濃度範
囲で使用するのが好ましいことが分かった。本発明の実
施態様においては、2価鉄イオンおよび/または3価鉄
イオンを1ないし50g/の濃度範囲で含有する硫酸およ
び/またはりん酸を使用する。このような酸洗液を使用
すると特に好ましい結果が得られる。
錆、スケールおよびりん酸塩皮膜を金属表面から除去
する必要がある場合と関連して、20ないし50℃の温度範
囲、0.3ないし3重量%の濃度範囲で上記酸を含有する
溶液と金属表面を接触させると、酸洗液から取り出した
後に乾燥によって金属表面に付着した金属塩が容易に再
溶解されるので望ましい。酸洗浴の温度を低くすること
によって、酸洗液から出た後に新たに金属塩が形成され
るのを効果的に避けることができる。
必要不可欠ではないが、微細結晶性りん酸塩皮膜を作
るために、公知の方法で、りん酸チタンと、さらに場合
により縮合りん酸塩とを含有する懸濁水で活性化するこ
とが好ましい。りん酸塩化成処理後に、通常、水洗を行
ない、場合により後処理を行ない、さらに必要により乾
燥を行なう。
防食性を改良するための本発明の好ましい実施態様
は、クロムを含有するあるいはクロムを含有しない後処
理溶液で金属表面を不働態化する。場合によっては、防
錆油のエマルジョンで後処理するか、あるいは不働態化
しもしくはせずに塗装を行なうことができる。冷間成形
を行なう場合は石鹸浴などで潤滑処理をすることができ
る。
(発明の効果) 本発明方法で作られたりん酸塩皮膜は、そのあらゆる
用途に有利に使用できるが、特に有利であるのは後から
塗装を行なう場合の防食性改良である。
(実施例) 以下、実施例により本発明を詳しく説明する。
実施例 1 鋼種がC15である深絞り鋼製自動車部品をつぎのよう
に処理した。
脱脂:NaOH 69% グルコン酸ソーダ 24% Na−ヘキサメタリン酸塩 4% 界面活性剤 3% からなる脱脂剤100g/、90−95℃、10秒スプレー 湯洗:高温水、80−90℃、10秒浸漬 酸洗/脱スケール:20%、H3PO4(3価の鉄イオンを2g/
含有する)、90−95℃、10秒浸漬 洗浄:りん酸1%(3価の鉄イオンを2g/含有す
る)、室温、10秒浸漬 水洗:純水、室温、10秒浸漬 活性化処理:りん酸チタン2g/、40℃、10秒浸漬 りん酸塩化成処理: Zn 44 g/ Na 6.4 g/ Ni 0.05 g/ Cu 0.008g/ NO3 83 g/ P2O5 38 g/ F 1.6 g/ 遊離酸度 29.5 ポイント 全酸度 150 ポイント 亜硝酸塩 5 ポイント 85℃、10秒浸漬 水洗:純水、室温、10秒浸漬 後処理:50℃、6価クロム0.1g/、10秒浸漬 水洗:完全脱塩水、10秒スプレー、室温 上記工程により作られたりん酸塩皮膜の単位面積当た
り重量は4−5g/m2であった。
また、りん酸塩皮膜は被覆が均一であり、微細結晶で
あった。
実施例 2 実施例1のりん酸塩化成処理溶液にさらに、ニトロベ
ンゼンスルホン酸ナトリウムを促進剤として0.5g/添
加したものを使用して、実施例1と同じ工程で処理を行
なったところ、得られたりん酸塩皮膜の単位面積当たり
重量は3.0−4.5g/m2であった。また、りん酸塩皮膜は被
覆が均一であり、微細結晶であった。
実施例 3 実施例1のりん酸塩化成処理溶液にさらに、亜鉛を36
g/添加したものを使用して、実施例1と同じ工程で処
理を行なったところ、得られたりん酸塩皮膜の単位面積
当たり重量は4−5g/m2であった。また、りん酸塩皮膜
は被覆が均一であり、微細結晶であった。
実施例 4 実施例1のりん酸塩化成処理溶液にさらに、酒石酸36
g/添加したものを使用して、実施例1と同じ工程で処
理を行なったところ、得られたりん酸塩皮膜の単位面積
当たり重量は3−4g/m2であった。また、りん酸塩皮膜
は被覆が均一であり、微細結晶であった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ペーター イェルンス ドイツ連邦共和国 デー‐6000 フラン クフルト アム マイン フリードリッ ヒシュトラーセ 55 (56)参考文献 特開 昭59−110785(JP,A) 特開 昭63−157879(JP,A) 特開 平1−263280(JP,A)

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】亜鉛イオン、りん酸イオン、硝酸イオンお
    よび自己触媒的に生成される亜硝酸イオンを含有し、2
    価鉄イオンを事実上含有しないりん酸塩化成処理水溶液
    を使用して少なくとも部分的に鉄または鋼からなる金属
    表面にりん酸塩皮膜を形成する方法において、 を含有し、遊離酸度の全酸度に対する比率が(0.1ない
    し0.3):1に調節されかつ少なくとも80ポイントの全酸
    度を有するりん酸塩化成処理溶液を、60ないし100℃の
    温度で3ないし30秒金属表面に接触させることを特徴と
    するりん酸塩皮膜の形成方法。
  2. 【請求項2】 を含有するりん酸塩化成処理溶液と金属表面を接触させ
    ることを特徴とする請求項1記載のりん酸塩皮膜の形成
    方法。
  3. 【請求項3】別の促進剤を含有するりん酸塩化成処理溶
    液と金属表面を接触させることを特徴とする請求項1ま
    たは2記載のりん酸塩皮膜の形成方法。
  4. 【請求項4】マンガンを0.1ないし10g/、好ましくは
    1ないし5g/含有するりん酸塩化成処理溶液と金属表
    面を接触させることを特徴とする請求項1から3までの
    いずれか1項に記載のりん酸塩皮膜の形成方法。
  5. 【請求項5】酒石酸および/またはクエン酸を0.05ない
    し3g/含有するりん酸塩化成処理溶液と金属表面を接
    触させることを特徴とする請求項1から4までのいずれ
    か1項に記載のりん酸塩皮膜の形成方法。
  6. 【請求項6】金属表面を洗浄する工程、場合により錆、
    スケールおよびりん酸塩層を除去する工程、活性化処理
    工程、りん酸塩化成処理工程、不働態化処理工程を順次
    行なう化成処理方法において各工程の処理時間を3ない
    し30秒間とすることを特徴とする請求項1から5までの
    いずれか1項に記載のりん酸塩皮膜の形成方法。
  7. 【請求項7】前記表面洗浄を、60ないし100℃の温度範
    囲、20ないし200g/の濃度範囲のアルカリ性洗浄液と
    接触させることにより行なう請求項6記載のりん酸塩皮
    膜の形成方法。
  8. 【請求項8】60ないし100℃の温度範囲、5ないし50重
    量%の濃度範囲の硫酸溶液またはりん酸溶液とりん酸塩
    化成処理前の金属表面を接触させることを特徴とする請
    求項6または7記載のりん酸塩皮膜の形成方法。
  9. 【請求項9】2価鉄イオンおよび/または3価鉄イオン
    を1ないし50g/の濃度範囲で含有する硫酸および/ま
    たはりん酸とりん酸塩化成処理前の金属表面を接触させ
    ることを特徴とする請求項8記載のりん酸塩皮膜の形成
    方法。
  10. 【請求項10】0.3ないし3重量%の濃度範囲で硫酸ま
    たはりん酸を含有する溶液を、20ないし50℃の温度範囲
    で、りん酸塩化成処理前の金属表面と接触させることを
    特徴とする請求項8または9記載のりん酸塩皮膜の形成
    方法。
  11. 【請求項11】縮合りん酸塩を含有するりん酸チタンの
    懸濁液で活性化を行なうことを特徴とする請求項1から
    10までのいずれか1項に記載のりん酸塩皮膜の形成方
    法。
  12. 【請求項12】りん酸塩皮膜形成後に、クロムを含有す
    るあるいはクロムを含有しない後処理溶液で金属表面を
    不働態化することを特徴とする請求項1から11までのい
    ずれか1項に記載のりん酸塩皮膜の形成方法。
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