JP3131323B2 - ステンレス鋼の被覆前処理方法 - Google Patents
ステンレス鋼の被覆前処理方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、有機質被覆層に対する
密着性が優れた皮膜をステンレス鋼の表面に形成する被
覆前処理方法に関する。
密着性が優れた皮膜をステンレス鋼の表面に形成する被
覆前処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ステンレス鋼板は、耐食性が優れている
ことを活かして、建材，各種プラント用構造部材，厨房
用品等の広範な分野で使用されている。この使用分野の
多様化に伴って、ステンレス鋼に対して意匠性を高め商
品価値を上げるべく、各種の着色法，有機質被覆法等が
開発されている。ステンレス鋼の有機質被覆に先立っ
て、脱脂，粗面化，化成処理等の前処理が施されてい
る。また、脱脂，粗面化，化成処理等を適宜組み合わせ
て、ステンレス鋼を有機質被覆に適した表面状態に調整
している。
ことを活かして、建材，各種プラント用構造部材，厨房
用品等の広範な分野で使用されている。この使用分野の
多様化に伴って、ステンレス鋼に対して意匠性を高め商
品価値を上げるべく、各種の着色法，有機質被覆法等が
開発されている。ステンレス鋼の有機質被覆に先立っ
て、脱脂，粗面化，化成処理等の前処理が施されてい
る。また、脱脂，粗面化，化成処理等を適宜組み合わせ
て、ステンレス鋼を有機質被覆に適した表面状態に調整
している。
【０００３】アルカリ溶液，有機溶剤等を使用した脱脂
によって、ステンレス鋼の表面にある残留油脂等の汚染
物が除去され、清浄な表面にされる。粗面化処理は、ス
テンレス鋼の表面形状を凹凸にして有機質被覆層に対す
るアンカー作用を向上させ、有機質被覆層の密着性を改
善する。粗面化処理としては、サンドブラスト，ダルロ
ール圧延等の物理的方法や、フッ酸等を使用する化学的
方法がある。ステンレス鋼の表面にある不動態皮膜を溶
解することにより活性な皮膜を露出させることによって
も、有機質被覆層の密着性が向上する。更に、有機質被
覆層に対する親和性の高い皮膜をステンレス鋼の表面に
化成処理で形成することによっても、有機質被覆層の密
着性が向上する。
によって、ステンレス鋼の表面にある残留油脂等の汚染
物が除去され、清浄な表面にされる。粗面化処理は、ス
テンレス鋼の表面形状を凹凸にして有機質被覆層に対す
るアンカー作用を向上させ、有機質被覆層の密着性を改
善する。粗面化処理としては、サンドブラスト，ダルロ
ール圧延等の物理的方法や、フッ酸等を使用する化学的
方法がある。ステンレス鋼の表面にある不動態皮膜を溶
解することにより活性な皮膜を露出させることによって
も、有機質被覆層の密着性が向上する。更に、有機質被
覆層に対する親和性の高い皮膜をステンレス鋼の表面に
化成処理で形成することによっても、有機質被覆層の密
着性が向上する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ステンレス鋼表面に形
成されている強固な不動態皮膜は、母材の耐食性を確保
する上で必要なものであるが、有機質被覆層に対する親
和性を低下させる。そのため、ステンレス鋼の表面に形
成された有機質被覆層は、普通鋼表面に形成された有機
質被覆層に比較して下地鋼に対する密着性が悪く、加工
時や使用時に剥離，亀裂等が発生し易い。脱脂や粗面化
だけでは、不動態皮膜の除去が不十分であり、下地鋼と
有機質被覆層の構成樹脂との一次結合が期待できないた
め、密着性が劣る。化成処理の一手法であるシランカッ
プリング処理によっても、ＦＲＰガラス繊維の場合のよ
うな強力な接着力が得られない。
成されている強固な不動態皮膜は、母材の耐食性を確保
する上で必要なものであるが、有機質被覆層に対する親
和性を低下させる。そのため、ステンレス鋼の表面に形
成された有機質被覆層は、普通鋼表面に形成された有機
質被覆層に比較して下地鋼に対する密着性が悪く、加工
時や使用時に剥離，亀裂等が発生し易い。脱脂や粗面化
だけでは、不動態皮膜の除去が不十分であり、下地鋼と
有機質被覆層の構成樹脂との一次結合が期待できないた
め、密着性が劣る。化成処理の一手法であるシランカッ
プリング処理によっても、ＦＲＰガラス繊維の場合のよ
うな強力な接着力が得られない。
【０００５】高い密着性を得る前処理としては、塗布型
クロメート処理，電解クロメート処理等の方法が知られ
ている。しかし、クロム酸，重クロム酸等を使用するこ
とから、環境保全の点で問題があり、今後その使用に大
幅な制約が加わることが予想される。ところで、特開平
２−４９９９号公報で代表される交番電流電解による塗
装前処理では、成長に従って皮膜の絶縁性が高くなり、
電解印加電圧が急激に増加する。その結果、ステンレス
鋼表面で行われている電極反応が変化する。この点、ス
テンレス鋼のように電位依存性の強い材料に対して目的
の電極反応を起こさせる方法としては、電流制御よりも
電位制御の方が有効である。本発明は、このような問題
を解消すべく案出されたものであり、特定波形のパルス
電位をステンレス鋼に印加することにより、ステンレス
鋼に含まれている各合金元素を利用した溶解−析出反応
を行わせ、有機質被覆層に対する優れた密着性をもつ表
面状態にステンレス鋼を調質することを目的とする。
クロメート処理，電解クロメート処理等の方法が知られ
ている。しかし、クロム酸，重クロム酸等を使用するこ
とから、環境保全の点で問題があり、今後その使用に大
幅な制約が加わることが予想される。ところで、特開平
２−４９９９号公報で代表される交番電流電解による塗
装前処理では、成長に従って皮膜の絶縁性が高くなり、
電解印加電圧が急激に増加する。その結果、ステンレス
鋼表面で行われている電極反応が変化する。この点、ス
テンレス鋼のように電位依存性の強い材料に対して目的
の電極反応を起こさせる方法としては、電流制御よりも
電位制御の方が有効である。本発明は、このような問題
を解消すべく案出されたものであり、特定波形のパルス
電位をステンレス鋼に印加することにより、ステンレス
鋼に含まれている各合金元素を利用した溶解−析出反応
を行わせ、有機質被覆層に対する優れた密着性をもつ表
面状態にステンレス鋼を調質することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の被覆前処理方法
は、その目的を達成するため、Ｃｕ含有ステンレス鋼を
酸性電解浴に浸漬し、Ｃｒの不動態化電位Ｅ1 より卑の
電位範囲ＥL と、Ｆｅの自然電位Ｅ2 からＦｅの不動態
化完了電位Ｅ3 までの貴の電位範囲ＥH との間で振幅す
る方形波電位を前記Ｃｕ含有ステンレス鋼に印加し、一
価のＣｕを含む皮膜を前記Ｃｕ含有ステンレス鋼の表面
に形成することを特徴とする。
は、その目的を達成するため、Ｃｕ含有ステンレス鋼を
酸性電解浴に浸漬し、Ｃｒの不動態化電位Ｅ1 より卑の
電位範囲ＥL と、Ｆｅの自然電位Ｅ2 からＦｅの不動態
化完了電位Ｅ3 までの貴の電位範囲ＥH との間で振幅す
る方形波電位を前記Ｃｕ含有ステンレス鋼に印加し、一
価のＣｕを含む皮膜を前記Ｃｕ含有ステンレス鋼の表面
に形成することを特徴とする。
【０００７】Ｃｕ含有ステンレス鋼としては、オーステ
ナイト系ステンレス鋼，フェライト系ステンレス鋼，二
相ステンレス鋼等があり、Ｃｒ含有量が１０％以下のス
テンレス鋼も使用することができる。本発明に従った電
解処理では、下地鋼からＣｕを表面層に濃縮させるた
め、Ｃｕ含有量が０．０５重量％以上のステンレス鋼が
好ましい。含有されるＣｕは、ステンレス鋼に不可避的
に混入するもの、或いは耐食性，加工性等を改善するた
めの合金元素として積極的に添加されるもの、何れであ
っても良い。酸性電解浴としては、硫酸浴を始めとし
て、硝酸溶液，リン酸溶液等を混合した酸性溶液を使用
することができる。この酸性電解液には、貴の電位範囲
ＥH における電解でステンレス鋼から金属イオンが溶出
するため、皮膜形成素材となる金属イオンを別途添加す
る必要がない。
ナイト系ステンレス鋼，フェライト系ステンレス鋼，二
相ステンレス鋼等があり、Ｃｒ含有量が１０％以下のス
テンレス鋼も使用することができる。本発明に従った電
解処理では、下地鋼からＣｕを表面層に濃縮させるた
め、Ｃｕ含有量が０．０５重量％以上のステンレス鋼が
好ましい。含有されるＣｕは、ステンレス鋼に不可避的
に混入するもの、或いは耐食性，加工性等を改善するた
めの合金元素として積極的に添加されるもの、何れであ
っても良い。酸性電解浴としては、硫酸浴を始めとし
て、硝酸溶液，リン酸溶液等を混合した酸性溶液を使用
することができる。この酸性電解液には、貴の電位範囲
ＥH における電解でステンレス鋼から金属イオンが溶出
するため、皮膜形成素材となる金属イオンを別途添加す
る必要がない。
【０００８】
【作 用】以下、ステンレス鋼の代表的な材料であるＳ
ＵＳ３０４を例にとって説明する。本発明者等は、パル
ス電位の印加によってステンレス鋼を電解するとき、ス
テンレス鋼表面に形成される皮膜の構造が印加したパル
ス電位の波形によってどのような影響を受けるかを調査
・研究した。調査・研究の過程で、Ｃｒの自然電位Ｅ1
からＣｒの不動態化開始電位Ｅ2 までの卑の電位範囲Ｅ
L と、Ｆｅの不動態開始電位Ｅ3 からＣｒの過不動態溶
解電流が急激に増加する電位Ｅ4 までの貴の電位範囲Ｅ
H との間で振幅する方形波パルス電位を電解浴に浸漬し
たステンレス鋼に印加するとき、塗装密着性に優れたク
ロム水酸化物を含む皮膜がステンレス鋼表面に形成され
ることを見い出し、特願平４−６９１５５号として出願
した。
ＵＳ３０４を例にとって説明する。本発明者等は、パル
ス電位の印加によってステンレス鋼を電解するとき、ス
テンレス鋼表面に形成される皮膜の構造が印加したパル
ス電位の波形によってどのような影響を受けるかを調査
・研究した。調査・研究の過程で、Ｃｒの自然電位Ｅ1
からＣｒの不動態化開始電位Ｅ2 までの卑の電位範囲Ｅ
L と、Ｆｅの不動態開始電位Ｅ3 からＣｒの過不動態溶
解電流が急激に増加する電位Ｅ4 までの貴の電位範囲Ｅ
H との間で振幅する方形波パルス電位を電解浴に浸漬し
たステンレス鋼に印加するとき、塗装密着性に優れたク
ロム水酸化物を含む皮膜がステンレス鋼表面に形成され
ることを見い出し、特願平４−６９１５５号として出願
した。
【０００９】更に検討を進めた結果、ステンレス鋼表面
に形成される皮膜が成分的に先願で提案したものと相違
するが、優れた密着性をステンレス鋼表面に付与できる
電解条件を新たに見い出し、本発明を完成するに至っ
た。本発明においては、Ｆｅの自然電位Ｅ2 からＦｅの
不動態化完了電位Ｅ3 までを貴の電位ＥH として、Ｃｒ
の不動態化電位Ｅ1 より卑な電位範囲ＥL と貴の電位Ｅ
H との間で振幅する方形波電位をステンレス鋼板に印加
する。たとえば、電解浴温度２５℃の場合に合計印加時
間が１分を超えると、有機質被覆層に対して密着性が良
好な皮膜がステンレス鋼の表面に形成される。形成され
た皮膜は、Ｃｕ2 Ｏ，ＣｕＳ等の一価のＣｕの化合物を
含んでおり、先願で提案したものと異なった機構によっ
て有機質皮膜に対する密着性を向上させる。
に形成される皮膜が成分的に先願で提案したものと相違
するが、優れた密着性をステンレス鋼表面に付与できる
電解条件を新たに見い出し、本発明を完成するに至っ
た。本発明においては、Ｆｅの自然電位Ｅ2 からＦｅの
不動態化完了電位Ｅ3 までを貴の電位ＥH として、Ｃｒ
の不動態化電位Ｅ1 より卑な電位範囲ＥL と貴の電位Ｅ
H との間で振幅する方形波電位をステンレス鋼板に印加
する。たとえば、電解浴温度２５℃の場合に合計印加時
間が１分を超えると、有機質被覆層に対して密着性が良
好な皮膜がステンレス鋼の表面に形成される。形成され
た皮膜は、Ｃｕ2 Ｏ，ＣｕＳ等の一価のＣｕの化合物を
含んでおり、先願で提案したものと異なった機構によっ
て有機質皮膜に対する密着性を向上させる。
【００１０】ＳＵＳ３０４系のステンレス鋼は、図１の
分極曲線を示す電位−電流密度の関係にある。なお、図
１には、Ｆｅ，Ｃｒ及びＮｉの分極曲線を併せ示してい
る。図１から明らかなように、ＳＵＳ３０４系ステンレ
ス鋼の分極曲線は、Ｆｅ，Ｃｒ及びＮｉの分極曲線を重
ね合わせたものである。そして、０．５ｋｍｏｌ／ｍ3
硫酸水溶液においては、卑の電位範囲ＥL は−０．４２
Ｖ（ｖｓ ＳＨＥ）以下の電位であり、貴の電位範囲Ｅ
H は−０．２８〜０．７８Ｖ（ｖｓ ＳＨＥ）である。
卑の電位範囲ＥL 及び貴の電位範囲ＥH それぞれから適
当な電解電位ＥL'及びＥH'を選び、その電位ＥL'及びＥ
H'をステンレス鋼に交互に印加して電解を行うとき、鋼
表面から不動態皮膜が除去され、清浄化及び活性度の均
質化が図られる。また、鋼に含まれている金属の溶解−
析出反応が進行し、有機質被覆層に対して親和性の強い
表面状態になる。
分極曲線を示す電位−電流密度の関係にある。なお、図
１には、Ｆｅ，Ｃｒ及びＮｉの分極曲線を併せ示してい
る。図１から明らかなように、ＳＵＳ３０４系ステンレ
ス鋼の分極曲線は、Ｆｅ，Ｃｒ及びＮｉの分極曲線を重
ね合わせたものである。そして、０．５ｋｍｏｌ／ｍ3
硫酸水溶液においては、卑の電位範囲ＥL は−０．４２
Ｖ（ｖｓ ＳＨＥ）以下の電位であり、貴の電位範囲Ｅ
H は−０．２８〜０．７８Ｖ（ｖｓ ＳＨＥ）である。
卑の電位範囲ＥL 及び貴の電位範囲ＥH それぞれから適
当な電解電位ＥL'及びＥH'を選び、その電位ＥL'及びＥ
H'をステンレス鋼に交互に印加して電解を行うとき、鋼
表面から不動態皮膜が除去され、清浄化及び活性度の均
質化が図られる。また、鋼に含まれている金属の溶解−
析出反応が進行し、有機質被覆層に対して親和性の強い
表面状態になる。
【００１１】貴の電位範囲ＥH における電解では、ステ
ンレス鋼に含まれている金属元素が溶出する。主として
Ｆｅ及びＣｒが活性溶解し、Ｎｉも自然電位以下で活性
溶解する。電解浴に溶出したＦｅ，Ｃｒ，Ｎｉ等の金属
イオンは、卑の電位範囲ＥLにおける電解によって形成
される皮膜形成材料の補給源となる。このとき、ステン
レス鋼に含まれているＣｕは、Ｆｅ，Ｎｉ等と同様に貴
の電位範囲ＥH で溶解し、卑の電位範囲ＥL でステンレ
ス鋼の表面に析出する。その結果、他の金属イオンより
も優先的にＣｕがステンレス鋼表面に濃縮され、Ｃｕの
濃縮率は、下地鋼のＣｕ含有量を基準として百倍にも達
することがある。
ンレス鋼に含まれている金属元素が溶出する。主として
Ｆｅ及びＣｒが活性溶解し、Ｎｉも自然電位以下で活性
溶解する。電解浴に溶出したＦｅ，Ｃｒ，Ｎｉ等の金属
イオンは、卑の電位範囲ＥLにおける電解によって形成
される皮膜形成材料の補給源となる。このとき、ステン
レス鋼に含まれているＣｕは、Ｆｅ，Ｎｉ等と同様に貴
の電位範囲ＥH で溶解し、卑の電位範囲ＥL でステンレ
ス鋼の表面に析出する。その結果、他の金属イオンより
も優先的にＣｕがステンレス鋼表面に濃縮され、Ｃｕの
濃縮率は、下地鋼のＣｕ含有量を基準として百倍にも達
することがある。
【００１２】ステンレス鋼表面に析出したＣｕは、一価
及び二価の酸化物，硫酸塩，硫化物等として皮膜中に存
在する。酸化物，なかでもＣｕ2 Ｏは、金属材料に対し
ゴムを直接接着する際に前処理として黄銅めっきを施し
ていることから判るように、硫黄を介した一次結合によ
ってゴムと結合する上で有効に働く。また、詳細な接着
機構は不明であるが、たとえば通常使用されている有機
樹脂塗料中の不飽和二重結合部と硫化銅が共有結合する
こと等によって、有機質被覆層に対して優れた密着性を
呈する。皮膜中に含まれている銅化合物の作用は、本発
明に従って処理されたステンレス鋼表面がゴム，有機質
塗料等に対して良好に密着することから確認される。良
好な密着性を呈する皮膜をステンレス鋼表面に形成する
ためには、ステンレス鋼のＣｕ含有量が０．０５重量％
以上であることが好ましい。
及び二価の酸化物，硫酸塩，硫化物等として皮膜中に存
在する。酸化物，なかでもＣｕ2 Ｏは、金属材料に対し
ゴムを直接接着する際に前処理として黄銅めっきを施し
ていることから判るように、硫黄を介した一次結合によ
ってゴムと結合する上で有効に働く。また、詳細な接着
機構は不明であるが、たとえば通常使用されている有機
樹脂塗料中の不飽和二重結合部と硫化銅が共有結合する
こと等によって、有機質被覆層に対して優れた密着性を
呈する。皮膜中に含まれている銅化合物の作用は、本発
明に従って処理されたステンレス鋼表面がゴム，有機質
塗料等に対して良好に密着することから確認される。良
好な密着性を呈する皮膜をステンレス鋼表面に形成する
ためには、ステンレス鋼のＣｕ含有量が０．０５重量％
以上であることが好ましい。
【００１３】同様にステンレス鋼表面に析出したＦｅ，
Ｎｉ等の酸化物，水酸化物，硫酸塩，硫化物等は、Ｃｕ
の酸化物，硫化物等と混在して皮膜を形成する。これら
Ｃｕ以外の金属化合物も、有機質被覆層に対する密着性
に優れた皮膜を形成する一因であると考えられる。卑の
電位範囲ＥL における電解と貴の電位範囲ＥH における
電解とを交互に繰り返すことにより、換言すれば方形波
電位をステンレス鋼に繰返し印加することにより、金属
の溶解量が増加し、皮膜も厚く成長する。形成される皮
膜は、貴の電位範囲ＥH における電解でステンレス鋼か
ら電解浴中に溶出した金属イオンを補給源としているた
め、電解浴中に皮膜素材となる金属イオンを必要としな
い。
Ｎｉ等の酸化物，水酸化物，硫酸塩，硫化物等は、Ｃｕ
の酸化物，硫化物等と混在して皮膜を形成する。これら
Ｃｕ以外の金属化合物も、有機質被覆層に対する密着性
に優れた皮膜を形成する一因であると考えられる。卑の
電位範囲ＥL における電解と貴の電位範囲ＥH における
電解とを交互に繰り返すことにより、換言すれば方形波
電位をステンレス鋼に繰返し印加することにより、金属
の溶解量が増加し、皮膜も厚く成長する。形成される皮
膜は、貴の電位範囲ＥH における電解でステンレス鋼か
ら電解浴中に溶出した金属イオンを補給源としているた
め、電解浴中に皮膜素材となる金属イオンを必要としな
い。
【００１４】優れた親和性は、通常の有機質塗膜形成材
料を含む塗料を使用した焼付け塗装は勿論、カチオン電
着塗装の場合も同様に効果的であり、密着性に優れた有
機質被覆層が形成される。たとえば、被塗着物を陰極と
するカチオン電着塗装においては、皮膜の特性を保った
ままで塗料が電着され、その後の塗装焼付によって三次
元架橋が行われる。この塗装焼付時に、通常の焼付け塗
装と同様に皮膜と有機質層との縮合反応が生じ、密着性
に優れた強固な塗膜が形成される。卑の電位範囲ＥL に
おける電解は、Ｃｒの不動態化電位Ｅ1 よりも低い電位
で行うことが必要である。電解電位がＣｒの不動態化電
位Ｅ1 よりも高いと、十分な還元反応が起こらず、貴の
電位範囲ＥH で溶出させた金属イオンを析出させること
ができない。ただし、卑の電位範囲ＥL は、低過ぎると
水素発生反応が優先的に起こり、皮膜形成反応の効率が
低下することから、−１．５０Ｖ（ｖｓ ＳＨＥ）以上
が好ましい。
料を含む塗料を使用した焼付け塗装は勿論、カチオン電
着塗装の場合も同様に効果的であり、密着性に優れた有
機質被覆層が形成される。たとえば、被塗着物を陰極と
するカチオン電着塗装においては、皮膜の特性を保った
ままで塗料が電着され、その後の塗装焼付によって三次
元架橋が行われる。この塗装焼付時に、通常の焼付け塗
装と同様に皮膜と有機質層との縮合反応が生じ、密着性
に優れた強固な塗膜が形成される。卑の電位範囲ＥL に
おける電解は、Ｃｒの不動態化電位Ｅ1 よりも低い電位
で行うことが必要である。電解電位がＣｒの不動態化電
位Ｅ1 よりも高いと、十分な還元反応が起こらず、貴の
電位範囲ＥH で溶出させた金属イオンを析出させること
ができない。ただし、卑の電位範囲ＥL は、低過ぎると
水素発生反応が優先的に起こり、皮膜形成反応の効率が
低下することから、−１．５０Ｖ（ｖｓ ＳＨＥ）以上
が好ましい。
【００１５】貴の電位範囲ＥH における電解は、Ｆｅの
自然電位Ｅ2 よりも高く、Ｆｅの不動態化完了電位Ｅ3
よりも低い電位で行うことが必要である。自然電位Ｅ2
より低い電位での電解では、Ｆｅの活性溶解が起こら
ず、Ｃｒの溶解のみが優先的に進行する。そのため、卑
の電位ＥL に保持したとき、金属の析出がなく、密着性
に優れた皮膜が形成されない。貴の電位範囲ＥH がＦｅ
の自然電位Ｅ2 より高いとき、Ｎｉ及びＣｕの自然電位
以下の電位で電解しても、Ｆｅ及びＣｒは勿論、Ｎｉ及
びＣｕも溶解する。その結果、卑の電位ＥL に保持した
とき、Ｆｅ，Ｎｉ及びＣｕが複合した析出皮膜が形成さ
れる。このように、本発明においては、電解電流を制御
することなく、卑の電位範囲ＥL 及び貴の電位範囲ＥH
それぞれにおける電解電位を設定することにより、電気
化学反応を任意に制御し、有機質被覆層の下地として好
適な皮膜をステンレス鋼表面に形成する。形成した皮膜
に有機質被覆層に対する親和力を発現させるためには、
卑の電位範囲ＥL 及び貴の電位範囲ＥH それぞれにおけ
る電解電位の印加時間を一回当り０．０１〜１０秒，パ
ルス電位の繰返し回数を４回以上に設定することが好ま
しい。
自然電位Ｅ2 よりも高く、Ｆｅの不動態化完了電位Ｅ3
よりも低い電位で行うことが必要である。自然電位Ｅ2
より低い電位での電解では、Ｆｅの活性溶解が起こら
ず、Ｃｒの溶解のみが優先的に進行する。そのため、卑
の電位ＥL に保持したとき、金属の析出がなく、密着性
に優れた皮膜が形成されない。貴の電位範囲ＥH がＦｅ
の自然電位Ｅ2 より高いとき、Ｎｉ及びＣｕの自然電位
以下の電位で電解しても、Ｆｅ及びＣｒは勿論、Ｎｉ及
びＣｕも溶解する。その結果、卑の電位ＥL に保持した
とき、Ｆｅ，Ｎｉ及びＣｕが複合した析出皮膜が形成さ
れる。このように、本発明においては、電解電流を制御
することなく、卑の電位範囲ＥL 及び貴の電位範囲ＥH
それぞれにおける電解電位を設定することにより、電気
化学反応を任意に制御し、有機質被覆層の下地として好
適な皮膜をステンレス鋼表面に形成する。形成した皮膜
に有機質被覆層に対する親和力を発現させるためには、
卑の電位範囲ＥL 及び貴の電位範囲ＥH それぞれにおけ
る電解電位の印加時間を一回当り０．０１〜１０秒，パ
ルス電位の繰返し回数を４回以上に設定することが好ま
しい。
【００１６】
【実施例】板厚０．６ｍｍのステンレス鋼板ＳＵＳ３０
４（Ｃｕ含有量０．２０重量％）を１００ｍｍ角の大き
さに切断し、試験片とした。試験片の表面をジクロルメ
タンの液及び蒸気で脱脂した後、電解浴に浸漬し、方形
波電位を印加する電解を行った。電解浴としては、２５
℃に保った０．５ｋｍｏｌ／ｍ3 の硫酸溶液を使用し
た。電解に用いた電位波形を図２に示す。貴の電位範囲
ＥH における電解時間ｔH 及び卑の電位範囲ＥL におけ
る電界時間ｔL を、何れも０．１秒に設定した。電解処
理を施した試験片に、焼付け後の塗膜厚さが２０μｍと
なるように、アクリル樹脂を含有したフッ素樹脂塗料を
塗装し焼き付けた。形成された塗膜の密着性を、次の試
験方法で調べた。
４（Ｃｕ含有量０．２０重量％）を１００ｍｍ角の大き
さに切断し、試験片とした。試験片の表面をジクロルメ
タンの液及び蒸気で脱脂した後、電解浴に浸漬し、方形
波電位を印加する電解を行った。電解浴としては、２５
℃に保った０．５ｋｍｏｌ／ｍ3 の硫酸溶液を使用し
た。電解に用いた電位波形を図２に示す。貴の電位範囲
ＥH における電解時間ｔH 及び卑の電位範囲ＥL におけ
る電界時間ｔL を、何れも０．１秒に設定した。電解処
理を施した試験片に、焼付け後の塗膜厚さが２０μｍと
なるように、アクリル樹脂を含有したフッ素樹脂塗料を
塗装し焼き付けた。形成された塗膜の密着性を、次の試
験方法で調べた。
【００１７】塗膜表面から下地鋼に達する切込みを、１
ｍｍ間隔の升目が１００個になるようにカッターで試験
片に入れた。次いで、試験片を沸騰水中に２時間浸漬し
た。試験片を沸騰水から取り出した後、水分を拭き取
り、直ちに切込みを入れた試験片表面に粘着テープを密
着させて引き剥した。粘着テープの引き剥しによって塗
膜が剥離した試験片表面の升目をカウントした。この升
目の数で塗膜密着性を評価した。評価結果を、貴の電位
範囲ＥH における電解電位ＥH'及び卑の電位範囲ＥL に
おける電解電位ＥL'と共に表１に示す。なお、電解電位
ＥH'及び電解電位ＥL'による電解を交互に繰り返し、両
者を含む合計の通電時間で印加時間を表した。また、表
１においては、表面からおよそ５０Åまでの深さにわた
る皮膜に含まれている元素の濃度をＸ線光電子分光法で
調査したときの全陽イオン中におけるＣｕ+ の比率を併
せ示す。なお、Ｃｕ+ は、Ｃｕ2 Ｏ，ＣｕＳ等の形態で
皮膜中に存在しているものと考えられる。
ｍｍ間隔の升目が１００個になるようにカッターで試験
片に入れた。次いで、試験片を沸騰水中に２時間浸漬し
た。試験片を沸騰水から取り出した後、水分を拭き取
り、直ちに切込みを入れた試験片表面に粘着テープを密
着させて引き剥した。粘着テープの引き剥しによって塗
膜が剥離した試験片表面の升目をカウントした。この升
目の数で塗膜密着性を評価した。評価結果を、貴の電位
範囲ＥH における電解電位ＥH'及び卑の電位範囲ＥL に
おける電解電位ＥL'と共に表１に示す。なお、電解電位
ＥH'及び電解電位ＥL'による電解を交互に繰り返し、両
者を含む合計の通電時間で印加時間を表した。また、表
１においては、表面からおよそ５０Åまでの深さにわた
る皮膜に含まれている元素の濃度をＸ線光電子分光法で
調査したときの全陽イオン中におけるＣｕ+ の比率を併
せ示す。なお、Ｃｕ+ は、Ｃｕ2 Ｏ，ＣｕＳ等の形態で
皮膜中に存在しているものと考えられる。
【表１】
【００１８】表１から明らかなように、貴の電解電位Ｅ
H'及び卑の電解電位ＥL'の間で繰り返し変化する方形波
電位により電解を行った本発明例の試験片表面に形成さ
れた塗膜は、何れも優れた密着性を示し、粘着テープ剥
取り後に試験片の下地鋼が露出することがなかった。し
かも、優れた塗膜密着性は、比較的短時間の電解で発現
した。これに対し、貴の電解電位ＥH'及び卑の電解電位
ＥL'の何れか一方が本発明で規定する範囲を外れる方形
波電位により電解を行った比較例の試験片表面には、十
分な密着性を持つ塗膜が形成されなかった。
H'及び卑の電解電位ＥL'の間で繰り返し変化する方形波
電位により電解を行った本発明例の試験片表面に形成さ
れた塗膜は、何れも優れた密着性を示し、粘着テープ剥
取り後に試験片の下地鋼が露出することがなかった。し
かも、優れた塗膜密着性は、比較的短時間の電解で発現
した。これに対し、貴の電解電位ＥH'及び卑の電解電位
ＥL'の何れか一方が本発明で規定する範囲を外れる方形
波電位により電解を行った比較例の試験片表面には、十
分な密着性を持つ塗膜が形成されなかった。
【００１９】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、卑の電位範囲ＥL と貴の電位範囲ＥH との間で振幅
する方形波パルス電位をＣｕ含有ステンレス鋼に印加す
ることにより、Ｃｕ，Ｆｅ，Ｎｉ等の酸化物，水酸化
物，硫化物等からなる皮膜をステンレス鋼表面に形成し
ている。この皮膜形成は、ステンレス鋼の表面層が自己
溶解し析出する反応を利用しているので、皮膜素材とな
る電解質を含む電解浴を使用する必要がない。そのた
め、クロム酸，重クロム酸等を使用する従来のクロメー
ト処理のように、環境保全に悪影響を与えることがな
い。また、有機質被覆層に対する密着性に優れた皮膜が
ステンレス鋼の表面に再現性良く形成される。このよう
に本発明によるとき、有機質被覆層に対する密着性に優
れた表面処理鋼板を再現性良く製造することができ、意
匠性，耐久性，耐食性に優れた外装建材，水回り等の過
酷な環境にも使用可能な材料が得られる。
は、卑の電位範囲ＥL と貴の電位範囲ＥH との間で振幅
する方形波パルス電位をＣｕ含有ステンレス鋼に印加す
ることにより、Ｃｕ，Ｆｅ，Ｎｉ等の酸化物，水酸化
物，硫化物等からなる皮膜をステンレス鋼表面に形成し
ている。この皮膜形成は、ステンレス鋼の表面層が自己
溶解し析出する反応を利用しているので、皮膜素材とな
る電解質を含む電解浴を使用する必要がない。そのた
め、クロム酸，重クロム酸等を使用する従来のクロメー
ト処理のように、環境保全に悪影響を与えることがな
い。また、有機質被覆層に対する密着性に優れた皮膜が
ステンレス鋼の表面に再現性良く形成される。このよう
に本発明によるとき、有機質被覆層に対する密着性に優
れた表面処理鋼板を再現性良く製造することができ、意
匠性，耐久性，耐食性に優れた外装建材，水回り等の過
酷な環境にも使用可能な材料が得られる。
【図１】 ステンレス鋼板ＳＵＳ３０４，Ｆｅ，Ｃｒ及
びＮｉの分極曲線
びＮｉの分極曲線
【図２】 本発明実施例において試験片に印加した方形
波電位の波形
波電位の波形
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−83899（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−107798（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−4999（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−100299（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−158898（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−270369（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−13895（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−305993（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−267494（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C25D 11/00 - 11/38
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｃｕ含有ステンレス鋼を酸性電解浴に浸
漬し、Ｃｒの不動態化電位Ｅ1 より卑の電位範囲ＥL
と、Ｆｅの自然電位Ｅ2 からＦｅの不動態化完了電位Ｅ
3 までの貴の電位範囲ＥH との間で振幅する方形波電位
を前記Ｃｕ含有ステンレス鋼に印加し、一価のＣｕを含
む皮膜を前記Ｃｕ含有ステンレス鋼の表面に形成するこ
とを特徴とするステンレス鋼の被覆前処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04352082A JP3131323B2 (ja) | 1992-12-09 | 1992-12-09 | ステンレス鋼の被覆前処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04352082A JP3131323B2 (ja) | 1992-12-09 | 1992-12-09 | ステンレス鋼の被覆前処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06173085A JPH06173085A (ja) | 1994-06-21 |
| JP3131323B2 true JP3131323B2 (ja) | 2001-01-31 |
Family
ID=18421662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04352082A Expired - Fee Related JP3131323B2 (ja) | 1992-12-09 | 1992-12-09 | ステンレス鋼の被覆前処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3131323B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2805283B1 (fr) * | 2000-02-22 | 2002-04-12 | Jacques Giordano Ind | Procede de traitement de surface sur un substrat en cuivre ou en alliage de cuivre et installation de mise en oeuvre |
| JP4811529B2 (ja) | 2009-07-23 | 2011-11-09 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 耐食性に優れた燃料電池用ステンレス鋼およびその製造方法 |
-
1992
- 1992-12-09 JP JP04352082A patent/JP3131323B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06173085A (ja) | 1994-06-21 |
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