JP3185966B2 - 金属成型物のリン酸亜鉛皮膜処理方法 - Google Patents
金属成型物のリン酸亜鉛皮膜処理方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車車体、家庭
電化製品、スチール家具等の金属成型物に対しリン酸亜
鉛皮膜処理を行う方法に関するものである。
電化製品、スチール家具等の金属成型物に対しリン酸亜
鉛皮膜処理を行う方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、自動車車体、家庭電化製品、ス
チール家具等の金属成型物に対しては、塗装前に、リン
酸亜鉛皮膜処理が行われている。処理方式としては、ス
プレー法と浸漬法が一般的であるが、被処理物が自動車
車体等のように袋構造部を有し、かつ塗装後の耐食性が
重視される場合には、一般に浸漬法が採用されている。
このような浸漬法では、金属成型物を処理槽内の処理液
中に浸漬し処理が行われる。
チール家具等の金属成型物に対しては、塗装前に、リン
酸亜鉛皮膜処理が行われている。処理方式としては、ス
プレー法と浸漬法が一般的であるが、被処理物が自動車
車体等のように袋構造部を有し、かつ塗装後の耐食性が
重視される場合には、一般に浸漬法が採用されている。
このような浸漬法では、金属成型物を処理槽内の処理液
中に浸漬し処理が行われる。
【０００３】リン酸亜鉛皮膜処理の処理液には、一般
に、リン酸イオン、亜鉛イオン、及びその他の金属イオ
ンが含有され、さらに、リン酸亜鉛皮膜の形成を促進す
るため、皮膜化成促進剤が含有される場合が多い。この
ような皮膜化成促進剤としては、亜硝酸イオン、過酸化
水素、及びニトロベンゼンスルホン酸イオンなどが従来
から用いられており、特に亜硝酸イオンが用いられる場
合が多い。
に、リン酸イオン、亜鉛イオン、及びその他の金属イオ
ンが含有され、さらに、リン酸亜鉛皮膜の形成を促進す
るため、皮膜化成促進剤が含有される場合が多い。この
ような皮膜化成促進剤としては、亜硝酸イオン、過酸化
水素、及びニトロベンゼンスルホン酸イオンなどが従来
から用いられており、特に亜硝酸イオンが用いられる場
合が多い。
【０００４】しかしながら、亜硝酸ナトリウムなどの亜
硝酸塩を皮膜化成促進剤として用いると、処理液から窒
素酸化物が発生し、環境衛生上好ましくないことが指摘
されている。
硝酸塩を皮膜化成促進剤として用いると、処理液から窒
素酸化物が発生し、環境衛生上好ましくないことが指摘
されている。
【０００５】特開昭６４−２７７号公報及び特開平５−
１９５２４５号公報などでは、皮膜化成促進剤として硫
酸ヒドロキシルアミンなどのようなヒドロキシルアミン
を用いる処理浴が開示されており、このようなヒドロキ
シルアミンを皮膜化成促進剤として用いれば、上述のよ
うな窒素酸化物の発生を伴うことなく、化成処理を行う
ことができる。また、皮膜化成促進剤としてヒドロシキ
ルアミンを用いると、従来の皮膜化成促進剤のように、
処理液中に鉄スラッジが生じるのを抑制することがで
き、鉄スラッジ除去のための工程が小規模になるという
利点もある。
１９５２４５号公報などでは、皮膜化成促進剤として硫
酸ヒドロキシルアミンなどのようなヒドロキシルアミン
を用いる処理浴が開示されており、このようなヒドロキ
シルアミンを皮膜化成促進剤として用いれば、上述のよ
うな窒素酸化物の発生を伴うことなく、化成処理を行う
ことができる。また、皮膜化成促進剤としてヒドロシキ
ルアミンを用いると、従来の皮膜化成促進剤のように、
処理液中に鉄スラッジが生じるのを抑制することがで
き、鉄スラッジ除去のための工程が小規模になるという
利点もある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、皮膜化
成促進剤としてヒドロシキルアミンを用いると、自動車
車体等のように袋構造部を有する被処理物の場合には、
袋構造部における皮膜形成能が十分ではなく、他の皮膜
化成促進剤を用いた場合に比べ耐食性が劣るという問題
があった。
成促進剤としてヒドロシキルアミンを用いると、自動車
車体等のように袋構造部を有する被処理物の場合には、
袋構造部における皮膜形成能が十分ではなく、他の皮膜
化成促進剤を用いた場合に比べ耐食性が劣るという問題
があった。
【０００７】本発明の目的は、このような従来の問題点
を解消し、窒素酸化物及び鉄スラッジの発生を抑制する
ことができ、かつ袋構造部における耐食性を向上させる
ことができる金属成型物のリン酸亜鉛皮膜処理方法を提
供することにある。
を解消し、窒素酸化物及び鉄スラッジの発生を抑制する
ことができ、かつ袋構造部における耐食性を向上させる
ことができる金属成型物のリン酸亜鉛皮膜処理方法を提
供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、リン酸亜鉛皮
膜処理を行うための処理槽内の処理液に、袋構造部を有
しかつ鉄系金属表面を有する金属成型物を浸漬し、リン
酸亜鉛皮膜処理を行う方法であり、処理液の組成が、亜
鉛イオン１．５〜５．０ｇ／リットル、マンガンイオン
０．１〜３．０ｇ／リットル、リン酸イオン５〜４０ｇ
／リットル、フッ素化合物０．０５〜３．０ｇ／リット
ル（ＨＦ換算）であり、皮膜化成促進剤としてのヒドロ
キシルアミンの濃度が下記の式を満足するように維持さ
れており、
膜処理を行うための処理槽内の処理液に、袋構造部を有
しかつ鉄系金属表面を有する金属成型物を浸漬し、リン
酸亜鉛皮膜処理を行う方法であり、処理液の組成が、亜
鉛イオン１．５〜５．０ｇ／リットル、マンガンイオン
０．１〜３．０ｇ／リットル、リン酸イオン５〜４０ｇ
／リットル、フッ素化合物０．０５〜３．０ｇ／リット
ル（ＨＦ換算）であり、皮膜化成促進剤としてのヒドロ
キシルアミンの濃度が下記の式を満足するように維持さ
れており、
【０００９】
【数３】
【００１０】処理槽内の処理液が、処理槽内に設けられ
た振動攪拌手段によって攪拌されており、金属成型物が
浸漬される範囲内の処理液を、下記の式で表される平均
加速度ａが８ｃｍ／ｓｅｃ2 以上となるように流動攪拌
しながら処理することを特徴としている。
た振動攪拌手段によって攪拌されており、金属成型物が
浸漬される範囲内の処理液を、下記の式で表される平均
加速度ａが８ｃｍ／ｓｅｃ2 以上となるように流動攪拌
しながら処理することを特徴としている。
【００１１】
【数４】
【００１２】（Ｘ、Ｙ、及びＺの単位はｃｍ／ｓｅｃ2
であり、これらの値は処理液の流動状態の測定場所にお
いて、互いに直交する３軸Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸方向の液体
の流速を同時に測定し６０秒間の流速変化の加速度を平
均した値である。） 本発明において用いられるリン酸亜鉛皮膜処理の処理液
組成は、上記の通りであり、皮膜化成促進剤としてのヒ
ドロキシルアミンを上記の式を満足するような濃度範囲
で含有している。以下、〔ヒドロシキルアミン〕−２．
０×〔Ｆｅ2+〕を有効ヒドロシキルアミン濃度と呼ぶ。
であり、これらの値は処理液の流動状態の測定場所にお
いて、互いに直交する３軸Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸方向の液体
の流速を同時に測定し６０秒間の流速変化の加速度を平
均した値である。） 本発明において用いられるリン酸亜鉛皮膜処理の処理液
組成は、上記の通りであり、皮膜化成促進剤としてのヒ
ドロキシルアミンを上記の式を満足するような濃度範囲
で含有している。以下、〔ヒドロシキルアミン〕−２．
０×〔Ｆｅ2+〕を有効ヒドロシキルアミン濃度と呼ぶ。
【００１３】有効ヒドロキシルアミン濃度が０．５ｇ／
リットル未満であると、金属成型物に形成される皮膜に
スケや黄錆が生じたり、塗装後の耐食性が低下するおそ
れがある。また、有効ヒドロキシルアミン濃度が３．０
ｇ／リットルを超えても、より以上の格別の効果を得る
ことができず、経済的に不利なものとなる。なお、処理
液中のＦｅ2+イオンは、鉄系金属表面を有する金属成型
物を処理することにより処理液中に持ち込まれる。
リットル未満であると、金属成型物に形成される皮膜に
スケや黄錆が生じたり、塗装後の耐食性が低下するおそ
れがある。また、有効ヒドロキシルアミン濃度が３．０
ｇ／リットルを超えても、より以上の格別の効果を得る
ことができず、経済的に不利なものとなる。なお、処理
液中のＦｅ2+イオンは、鉄系金属表面を有する金属成型
物を処理することにより処理液中に持ち込まれる。
【００１４】ヒドロキシルアミンとしては、例えば、硫
酸ヒドロキシルアミン、塩酸ヒドロキシルアミン、硝酸
ヒドロキシルアミン、リン酸ヒドロキシルアミン及びこ
れらの混合物が挙げられるが、好ましくは、ヒドロキシ
ルアミンの安定形態である硫酸ヒドロキシルアミン（Ｈ
ＡＳ）が用いられる。
酸ヒドロキシルアミン、塩酸ヒドロキシルアミン、硝酸
ヒドロキシルアミン、リン酸ヒドロキシルアミン及びこ
れらの混合物が挙げられるが、好ましくは、ヒドロキシ
ルアミンの安定形態である硫酸ヒドロキシルアミン（Ｈ
ＡＳ）が用いられる。
【００１５】また、皮膜化成促進剤として、上記ヒドロ
キシルアミンの他に、例えば、亜硝酸塩、塩素酸塩、過
酸化水素、及びｍ−ニトロベンゼンスルホン酸塩等から
選ばれる少なくとも１種以上を、上記ヒドロキシルアミ
ンの効果が減少しない範囲内で含有することができる。
キシルアミンの他に、例えば、亜硝酸塩、塩素酸塩、過
酸化水素、及びｍ−ニトロベンゼンスルホン酸塩等から
選ばれる少なくとも１種以上を、上記ヒドロキシルアミ
ンの効果が減少しない範囲内で含有することができる。
【００１６】本発明において用いられるリン酸亜鉛皮膜
処理の処理液のその他の成分としては、上述のように、
亜鉛イオン１．５〜５．０ｇ／リットル、マンガンイオ
ン０．１〜３．０ｇ／リットル、リン酸イオン５〜４０
ｇ／リットル、フッ素化合物０．０５〜３．０ｇ／リッ
トル（ＨＦ換算）が含有される。
処理の処理液のその他の成分としては、上述のように、
亜鉛イオン１．５〜５．０ｇ／リットル、マンガンイオ
ン０．１〜３．０ｇ／リットル、リン酸イオン５〜４０
ｇ／リットル、フッ素化合物０．０５〜３．０ｇ／リッ
トル（ＨＦ換算）が含有される。
【００１７】亜鉛イオン含有量が１．５ｇ／リットル未
満であると、リン酸塩皮膜にスケや黄錆が発生し、塗装
後の耐食性が低下するおそれがある。また５．０ｇ／リ
ットルを超えると、亜鉛系金属表面を有する金属成型物
に対しては、塗装密着性が低下するおそれがある。亜鉛
イオンのより好ましい含有量は、２．０〜３．０ｇ／リ
ットルである。
満であると、リン酸塩皮膜にスケや黄錆が発生し、塗装
後の耐食性が低下するおそれがある。また５．０ｇ／リ
ットルを超えると、亜鉛系金属表面を有する金属成型物
に対しては、塗装密着性が低下するおそれがある。亜鉛
イオンのより好ましい含有量は、２．０〜３．０ｇ／リ
ットルである。
【００１８】マンガンイオンの含有量が０．１ｇ／リッ
トル未満であると、亜鉛系金属表面を有する場合、塗装
密着性、塗装後の耐食性が低下するおそれがある。また
３ｇ／リットルを超えても、格別の効果が得られず経済
的に不利なものとなる。マンガンイオンのより好ましい
含有量は、０．８〜２．０ｇ／リットルである。
トル未満であると、亜鉛系金属表面を有する場合、塗装
密着性、塗装後の耐食性が低下するおそれがある。また
３ｇ／リットルを超えても、格別の効果が得られず経済
的に不利なものとなる。マンガンイオンのより好ましい
含有量は、０．８〜２．０ｇ／リットルである。
【００１９】リン酸イオンの含有量が５ｇ／リットル未
満であると、浴組成の変動が大きくなり、安定して良好
な皮膜を形成できなくなるおそれがある。また、リン酸
イオンの含有量が４０ｇ／リットルを超えても、より以
上の格別の効果の向上がなく、経済的に不利なものとな
る。リン酸イオンのより好ましい含有量は、１０〜２０
ｇ／リットルである。
満であると、浴組成の変動が大きくなり、安定して良好
な皮膜を形成できなくなるおそれがある。また、リン酸
イオンの含有量が４０ｇ／リットルを超えても、より以
上の格別の効果の向上がなく、経済的に不利なものとな
る。リン酸イオンのより好ましい含有量は、１０〜２０
ｇ／リットルである。
【００２０】フッ素化合物の含有量（ＨＦ換算）が０．
０５ｇ／リットル未満であると、浴組成の変動が大きく
なり、安定して良好な皮膜を形成できなくなるおそれが
ある。また含有量が３ｇ／リットルを超えても、より以
上の格別の効果の向上がなく、経済的に不利なものとな
る。フッ素化合物としては、例えば、フッ酸、珪フッ化
水素酸、硼フッ化水素酸、ジルコニウムフッ酸、チタニ
ウムフッ酸、及びそれらのアルカリ金属塩もしくはアン
モニウム塩等を用いることができる。フッ素化合物のよ
り好ましい含有量は、ＨＦ換算で０．３〜１．５ｇ／リ
ットルである。
０５ｇ／リットル未満であると、浴組成の変動が大きく
なり、安定して良好な皮膜を形成できなくなるおそれが
ある。また含有量が３ｇ／リットルを超えても、より以
上の格別の効果の向上がなく、経済的に不利なものとな
る。フッ素化合物としては、例えば、フッ酸、珪フッ化
水素酸、硼フッ化水素酸、ジルコニウムフッ酸、チタニ
ウムフッ酸、及びそれらのアルカリ金属塩もしくはアン
モニウム塩等を用いることができる。フッ素化合物のよ
り好ましい含有量は、ＨＦ換算で０．３〜１．５ｇ／リ
ットルである。
【００２１】さらに、処理液には、硝酸イオン２〜４０
ｇ／リットルが含まれていてもよい。また、クロレート
イオンが０．０５〜２ｇ／リットル含まれていてもよ
い。さらに、処理液の遊離酸度は、０．５〜２．０ポイ
ントであることが好ましい。処理液の遊離酸度は、処理
液を１０ｍｌ採取し、ブロムフェノールブルーを指示薬
として、０．１Ｎ苛性ソーダで滴定することにより求め
ることができる。０．５ポイント未満であると、処理液
の安定性が低下し、スラッジを生成するおそれが生じ
る。また２．０ポイントを超えると、ＳＳＴにおける耐
食性能が低下するおそれがある。
ｇ／リットルが含まれていてもよい。また、クロレート
イオンが０．０５〜２ｇ／リットル含まれていてもよ
い。さらに、処理液の遊離酸度は、０．５〜２．０ポイ
ントであることが好ましい。処理液の遊離酸度は、処理
液を１０ｍｌ採取し、ブロムフェノールブルーを指示薬
として、０．１Ｎ苛性ソーダで滴定することにより求め
ることができる。０．５ポイント未満であると、処理液
の安定性が低下し、スラッジを生成するおそれが生じ
る。また２．０ポイントを超えると、ＳＳＴにおける耐
食性能が低下するおそれがある。
【００２２】さらに、処理液中にはニッケルイオンを含
むことができ、ニッケルイオンは０．１〜６．０ｇ／リ
ットルの範囲が好ましく、さらに好ましくは、０．１〜
２．０ｇ／リットルの範囲である。
むことができ、ニッケルイオンは０．１〜６．０ｇ／リ
ットルの範囲が好ましく、さらに好ましくは、０．１〜
２．０ｇ／リットルの範囲である。
【００２３】本発明のリン酸亜鉛皮膜処理方法は、上述
の組成の処理液を用い、処理槽内に設けられた振動攪拌
手段によって処理液を攪拌し、金属成型物が浸漬される
範囲内の処理液を、上記の式で表される平均加速度ａが
８ｃｍ／ｓｅｃ2 以上となるように流動攪拌しながら処
理することを特徴としている。
の組成の処理液を用い、処理槽内に設けられた振動攪拌
手段によって処理液を攪拌し、金属成型物が浸漬される
範囲内の処理液を、上記の式で表される平均加速度ａが
８ｃｍ／ｓｅｃ2 以上となるように流動攪拌しながら処
理することを特徴としている。
【００２４】本発明においては、処理槽内に設けられた
振動攪拌手段により処理液が攪拌される。このような振
動攪拌手段としては、振動板を処理槽内に設け、この振
動板を振動させることにより攪拌する装置が挙げられ
る。このような振動板は、処理槽の大きさに応じて複数
枚縦方向に配列して設けることが好ましい。また振動板
の形状は、処理槽の大きさ及び被処理物の浸漬方法など
に応じて設定することができる。振動板の振動は、一般
には振動モーターの振動を伝達することにより行う。
振動攪拌手段により処理液が攪拌される。このような振
動攪拌手段としては、振動板を処理槽内に設け、この振
動板を振動させることにより攪拌する装置が挙げられ
る。このような振動板は、処理槽の大きさに応じて複数
枚縦方向に配列して設けることが好ましい。また振動板
の形状は、処理槽の大きさ及び被処理物の浸漬方法など
に応じて設定することができる。振動板の振動は、一般
には振動モーターの振動を伝達することにより行う。
【００２５】本発明においては、金属成型物が浸漬され
る範囲内の処理液を、平均加速度ａが８ｃｍ／ｓｅｃ2
以上となるように攪拌しながら処理を行う。さらに好ま
しくは、平均加速度ａが１０ｃｍ／ｓｅｃ2 以上、さら
に好ましくは１０〜５０ｃｍ／ｓｅｃ2 となるように攪
拌しながら処理を行う。
る範囲内の処理液を、平均加速度ａが８ｃｍ／ｓｅｃ2
以上となるように攪拌しながら処理を行う。さらに好ま
しくは、平均加速度ａが１０ｃｍ／ｓｅｃ2 以上、さら
に好ましくは１０〜５０ｃｍ／ｓｅｃ2 となるように攪
拌しながら処理を行う。
【００２６】平均加速度ａがこれらの値より小さくなる
と、本発明における袋構造部に対する均一で良好な処理
を行うことが困難になる。また平均加速度ａが大きくな
り過ぎると、より以上の良好な処理効果が得られず、ま
た処理槽から処理液が飛散または溢れ、処理ムラが発生
するおそれがある。
と、本発明における袋構造部に対する均一で良好な処理
を行うことが困難になる。また平均加速度ａが大きくな
り過ぎると、より以上の良好な処理効果が得られず、ま
た処理槽から処理液が飛散または溢れ、処理ムラが発生
するおそれがある。
【００２７】平均加速度ａは、上述のように、処理液の
流速の時間的変化を測定することにより算出することが
できる。このような処理液の流速は、ファラデーの電磁
誘導の法則を測定原理とする３次元電磁流速計などによ
り測定することができる。このような流速計を用いる場
合、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向の各方向成分における
平均加速度を求め、３次元的な平均加速度ａとすること
ができる。
流速の時間的変化を測定することにより算出することが
できる。このような処理液の流速は、ファラデーの電磁
誘導の法則を測定原理とする３次元電磁流速計などによ
り測定することができる。このような流速計を用いる場
合、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向の各方向成分における
平均加速度を求め、３次元的な平均加速度ａとすること
ができる。
【００２８】本発明において、リン酸亜鉛皮膜処理の処
理温度は、一般的な処理温度を採用することができ、例
えば、室温（２０℃）〜７０℃の範囲内で適宜選択する
ことができる。また金属成型物を処理槽内の処理液中に
浸漬する時間としては、通常、１０秒以上が好ましく、
さらに好ましくは３０秒以上であり、さらに好ましくは
１〜２分間である。
理温度は、一般的な処理温度を採用することができ、例
えば、室温（２０℃）〜７０℃の範囲内で適宜選択する
ことができる。また金属成型物を処理槽内の処理液中に
浸漬する時間としては、通常、１０秒以上が好ましく、
さらに好ましくは３０秒以上であり、さらに好ましくは
１〜２分間である。
【００２９】
【発明の実施の形態】図１及び図２は、本発明に従うリ
ン酸亜鉛皮膜処理方法の実施形態において用いられる処
理槽を示す図である。図１は平面図を示し、図２は側方
から見た断面図を示す。処理槽１のサイズは、幅１００
０ｍｍ、高さ１６５０ｍｍ、長さ２３００ｍｍである。
ン酸亜鉛皮膜処理方法の実施形態において用いられる処
理槽を示す図である。図１は平面図を示し、図２は側方
から見た断面図を示す。処理槽１のサイズは、幅１００
０ｍｍ、高さ１６５０ｍｍ、長さ２３００ｍｍである。
【００３０】図１及び図２に示すように本実施形態の処
理槽１においては、長さ方向の両端部に振動攪拌手段と
しての振動攪拌装置８，９が設けられている。振動攪拌
装置８，９は、振動棒４，５に取り付けられた振動板
２，３を、処理槽１内で振動させることにより、処理槽
１内の処理液を攪拌するものである。本実施形態におい
ては、振動板２，３としてそれぞれ２３枚の振動板が取
り付けられており、各振動板は約５０ｍｍ間隔で取り付
けられている。
理槽１においては、長さ方向の両端部に振動攪拌手段と
しての振動攪拌装置８，９が設けられている。振動攪拌
装置８，９は、振動棒４，５に取り付けられた振動板
２，３を、処理槽１内で振動させることにより、処理槽
１内の処理液を攪拌するものである。本実施形態におい
ては、振動板２，３としてそれぞれ２３枚の振動板が取
り付けられており、各振動板は約５０ｍｍ間隔で取り付
けられている。
【００３１】また、処理槽１には、ポンプ攪拌により攪
拌するためのポンプ攪拌用ライザー６が設けられてい
る。ポンプ攪拌用ライザー６は、処理槽１内において被
処理物が浸漬される範囲１０を囲むように処理槽１内に
４ヵ所設けられている。ポンプ攪拌用ライザー６には、
図１及び図２に示すように、複数の吐出パイプ７が設け
られており、吐出パイプ７はポンプ攪拌用ライザー６か
ら供給される処理液を処理槽１の壁面に向かって吐出す
るように設けられている。これらのポンプ攪拌用ライザ
ー６は、比較のポンプ攪拌を行うための攪拌機である。
拌するためのポンプ攪拌用ライザー６が設けられてい
る。ポンプ攪拌用ライザー６は、処理槽１内において被
処理物が浸漬される範囲１０を囲むように処理槽１内に
４ヵ所設けられている。ポンプ攪拌用ライザー６には、
図１及び図２に示すように、複数の吐出パイプ７が設け
られており、吐出パイプ７はポンプ攪拌用ライザー６か
ら供給される処理液を処理槽１の壁面に向かって吐出す
るように設けられている。これらのポンプ攪拌用ライザ
ー６は、比較のポンプ攪拌を行うための攪拌機である。
【００３２】図１及び図２に示す処理槽を用い、リン酸
亜鉛皮膜化成処理を行った。テストピースとしては、冷
延鋼板（ＳＰＣ）（７０×１５０×０．８ｍｍ）を予め
アルカリ洗浄し、表面調整処理を施したものを用いた。
これらのテストピースを、図５〜図７に示す直方体のホ
ルダの各面に設置し、図３に示す被処理物浸漬範囲１０
内のＡ〜Ｉの９ヵ所に位置するように浸漬させた。従っ
て、各浸漬箇所Ａ〜Ｉにはそれぞれ６枚のテストピース
を浸漬させた。図５はホルダを上方から見た平面図、図
６は正面から見た正面図、図７は側面から見た側面図を
示している。図５〜図７に示すように、ホルダの各面の
中央には開口部４１が形成されており、この開口部４１
のまわりにフレーム４２が設けられている。テストピー
スは、このフレーム４２によって保持される。また図５
〜図７に示すように、各面の周辺部には直径１０ｍｍの
円形状の開口部４３が形成されている。このような開口
部４３を通り処理液がホルダ内に流入し、テストピース
の内側面にも処理液を接触させることができ、内側面も
処理することができる。
亜鉛皮膜化成処理を行った。テストピースとしては、冷
延鋼板（ＳＰＣ）（７０×１５０×０．８ｍｍ）を予め
アルカリ洗浄し、表面調整処理を施したものを用いた。
これらのテストピースを、図５〜図７に示す直方体のホ
ルダの各面に設置し、図３に示す被処理物浸漬範囲１０
内のＡ〜Ｉの９ヵ所に位置するように浸漬させた。従っ
て、各浸漬箇所Ａ〜Ｉにはそれぞれ６枚のテストピース
を浸漬させた。図５はホルダを上方から見た平面図、図
６は正面から見た正面図、図７は側面から見た側面図を
示している。図５〜図７に示すように、ホルダの各面の
中央には開口部４１が形成されており、この開口部４１
のまわりにフレーム４２が設けられている。テストピー
スは、このフレーム４２によって保持される。また図５
〜図７に示すように、各面の周辺部には直径１０ｍｍの
円形状の開口部４３が形成されている。このような開口
部４３を通り処理液がホルダ内に流入し、テストピース
の内側面にも処理液を接触させることができ、内側面も
処理することができる。
【００３３】リン酸亜鉛処理の処理液としては、表１に
示す処理液Ａ、比較処理液Ｂ、比較処理液Ｃの３種類の
組成のものを調製して用いた。
示す処理液Ａ、比較処理液Ｂ、比較処理液Ｃの３種類の
組成のものを調製して用いた。
【００３４】
【表１】
【００３５】表１に示す処理液Ａは本発明の範囲内にあ
る処理液であり、比較処理液Ｂは有効ヒドロキシルアミ
ンの含有量が本発明の範囲よりも少ない処理液であり、
比較処理液Ｃは皮膜化成促進剤として、亜硝酸ナトリウ
ムを用いた処理液である。
る処理液であり、比較処理液Ｂは有効ヒドロキシルアミ
ンの含有量が本発明の範囲よりも少ない処理液であり、
比較処理液Ｃは皮膜化成促進剤として、亜硝酸ナトリウ
ムを用いた処理液である。
【００３６】実施例１ 処理液Ａを用い、表２に示すような平均加速度となるよ
うに振動攪拌装置を用いて処理槽内の処理液を攪拌しな
がらリン酸亜鉛処理を行った。
うに振動攪拌装置を用いて処理槽内の処理液を攪拌しな
がらリン酸亜鉛処理を行った。
【００３７】実施例２ 処理液Ａを用い、表２に示すような平均加速度となるよ
うに振動攪拌装置を用いて処理槽内の処理液を攪拌しな
がらリン酸亜鉛処理を行った。
うに振動攪拌装置を用いて処理槽内の処理液を攪拌しな
がらリン酸亜鉛処理を行った。
【００３８】比較例１ 処理液Ａを用い、表３に示すような平均加速度となるよ
うに振動攪拌装置を用いて処理槽内の処理液を攪拌しな
がらリン酸亜鉛処理を行った。
うに振動攪拌装置を用いて処理槽内の処理液を攪拌しな
がらリン酸亜鉛処理を行った。
【００３９】比較例２ 処理液Ａを用い、表３に示すような平均加速度となるよ
うにポンプ攪拌装置を用いて処理槽内の処理液を攪拌し
ながらリン酸亜鉛処理を行った。
うにポンプ攪拌装置を用いて処理槽内の処理液を攪拌し
ながらリン酸亜鉛処理を行った。
【００４０】比較例３ 比較処理液Ｂを用い、表４に示すような実施例１と同様
の平均攪拌速度となるように、振動攪拌装置を用いて処
理槽内の処理液を攪拌しながらリン酸亜鉛皮膜処理を行
った。
の平均攪拌速度となるように、振動攪拌装置を用いて処
理槽内の処理液を攪拌しながらリン酸亜鉛皮膜処理を行
った。
【００４１】比較例４ 比較処理液Ｃを用い、表４に示すような実施例１と同様
の平均攪拌速度となるように振動攪拌装置を用いて処理
槽内の処理液を攪拌しながらリン酸亜鉛皮膜処理を行っ
た。
の平均攪拌速度となるように振動攪拌装置を用いて処理
槽内の処理液を攪拌しながらリン酸亜鉛皮膜処理を行っ
た。
【００４２】〔攪拌条件〕上記実施例１及び２並びに比
較例１〜４の攪拌条件については、以下のようにして設
定した。
較例１〜４の攪拌条件については、以下のようにして設
定した。
【００４３】テストピースを浸漬する前に、処理時と同
様の攪拌状態にし、図３に示す各箇所Ａ〜Ｉにおける流
速及び流速変化を測定した。流速計としては、３次元電
磁流速計（アレック電子社製「ＡＣＭ３００−Ａ」）を
用い、測定するＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向が図４に示
すような方向となるように測定した。すなわち、Ｘ方向
は処理槽の長さ方向とし、Ｙ方向は処理槽の幅方向と
し、Ｚ方向は処理槽の高さ方向となるように設定した。
なおＺ方向は処理槽の底部の方向をＺ+ 方向とし、液面
方向をＺ- 方向とした。
様の攪拌状態にし、図３に示す各箇所Ａ〜Ｉにおける流
速及び流速変化を測定した。流速計としては、３次元電
磁流速計（アレック電子社製「ＡＣＭ３００−Ａ」）を
用い、測定するＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向が図４に示
すような方向となるように測定した。すなわち、Ｘ方向
は処理槽の長さ方向とし、Ｙ方向は処理槽の幅方向と
し、Ｚ方向は処理槽の高さ方向となるように設定した。
なおＺ方向は処理槽の底部の方向をＺ+ 方向とし、液面
方向をＺ- 方向とした。
【００４４】各測定点において、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ
方向の流速を０．５秒毎に測定し、その記録チャートか
ら加速度を測定した。図８は、流速の記録チャートの一
例を示す図である。記録チャートにおいて、ピークとな
る点から次のピークとなる点までの流速の変化及びその
時間を測定し、流速の変化を時間で除することにより加
速度を算出した。図８においては、Ａ〜Ｂ間、Ｂ〜Ｃ
間、Ｃ〜Ｄ間、Ｄ〜Ｅ間のようにピーク間の流速の変化
及び時間を測定し、平均加速度を算出した。平均加速度
は６０秒間の平均加速度とした。以上のようにして、Ｘ
方向、Ｙ方向、及びＺ方向の平均加速度が計算されるの
で、これを上記の式により３次元方向の平均加速度ａと
した。
方向の流速を０．５秒毎に測定し、その記録チャートか
ら加速度を測定した。図８は、流速の記録チャートの一
例を示す図である。記録チャートにおいて、ピークとな
る点から次のピークとなる点までの流速の変化及びその
時間を測定し、流速の変化を時間で除することにより加
速度を算出した。図８においては、Ａ〜Ｂ間、Ｂ〜Ｃ
間、Ｃ〜Ｄ間、Ｄ〜Ｅ間のようにピーク間の流速の変化
及び時間を測定し、平均加速度を算出した。平均加速度
は６０秒間の平均加速度とした。以上のようにして、Ｘ
方向、Ｙ方向、及びＺ方向の平均加速度が計算されるの
で、これを上記の式により３次元方向の平均加速度ａと
した。
【００４５】〔化成処理性の評価〕各測定点Ａ〜Ｉにお
いてリン酸亜鉛皮膜化成処理を行ったテストピースにつ
いて、化成皮膜を肉眼及び光学顕微鏡で観察し、６枚全
てのテストピースに均一で緻密な化成皮膜が形成したも
のを◎印、６枚全てのテストピースに化成皮膜が形成
し、不良な化成皮膜、すなわちスケや黄錆等の発生がな
いものを○印、６枚のテストピースのうち１枚以上のテ
ストピースにスラッジの混在による不均一な化成皮膜が
形成したものを△印、６枚のテストピースのうち１枚以
上のテストピースにスケや黄錆等が発生したものについ
ては×印として化成処理性を評価した。各測定点Ａ〜Ｉ
における化成処理性を表２〜表４に示した。
いてリン酸亜鉛皮膜化成処理を行ったテストピースにつ
いて、化成皮膜を肉眼及び光学顕微鏡で観察し、６枚全
てのテストピースに均一で緻密な化成皮膜が形成したも
のを◎印、６枚全てのテストピースに化成皮膜が形成
し、不良な化成皮膜、すなわちスケや黄錆等の発生がな
いものを○印、６枚のテストピースのうち１枚以上のテ
ストピースにスラッジの混在による不均一な化成皮膜が
形成したものを△印、６枚のテストピースのうち１枚以
上のテストピースにスケや黄錆等が発生したものについ
ては×印として化成処理性を評価した。各測定点Ａ〜Ｉ
における化成処理性を表２〜表４に示した。
【００４６】〔耐食性の評価〕上記の化成処理後の各テ
ストピースを、アクリル系塗料（商品名「スーパーラッ
ク１１０」、日本ペイント社製）で、乾燥膜厚が２５μ
ｍとなるように塗装し、塗装板を以下の複合腐食サイク
ル試験に供した。
ストピースを、アクリル系塗料（商品名「スーパーラッ
ク１１０」、日本ペイント社製）で、乾燥膜厚が２５μ
ｍとなるように塗装し、塗装板を以下の複合腐食サイク
ル試験に供した。
【００４７】複合腐食サイクル試験：塗装板にクロスカ
ット傷を入れ、下記の条件に設定された複合腐食サイク
ル試験機に７０サイクルかけた後、カット面からの両側
の最大腐食長さを測定した。
ット傷を入れ、下記の条件に設定された複合腐食サイク
ル試験機に７０サイクルかけた後、カット面からの両側
の最大腐食長さを測定した。
【００４８】腐食試験条件：塩水噴霧（ＪＩＳ−Ｚ−２
３７１）４時間→乾燥（６０℃×２時間）→湿潤（５０
℃９５％ＲＨ以上、２時間）
３７１）４時間→乾燥（６０℃×２時間）→湿潤（５０
℃９５％ＲＨ以上、２時間）
【００４９】
【表２】
【００５０】
【表３】
【００５１】
【表４】
【００５２】表２の結果から明らかなように、本発明に
従いヒドロキシルアミンを所定量含有した処理液を用
い、平均加速度ａが８ｃｍ／ｓｅｃ2 以上となるように
流動攪拌しながらリン酸亜鉛皮膜処理を行うことによ
り、良好な化成皮膜を形成することができ、袋構造部に
おいても耐食性に優れた塗膜を形成できることがわか
る。
従いヒドロキシルアミンを所定量含有した処理液を用
い、平均加速度ａが８ｃｍ／ｓｅｃ2 以上となるように
流動攪拌しながらリン酸亜鉛皮膜処理を行うことによ
り、良好な化成皮膜を形成することができ、袋構造部に
おいても耐食性に優れた塗膜を形成できることがわか
る。
【００５３】比較例１及び比較例２の結果との比較から
明らかなように、攪拌条件が不十分な場合には、袋構造
部において良好な耐食性を有する塗膜を形成できないこ
とがわかる。
明らかなように、攪拌条件が不十分な場合には、袋構造
部において良好な耐食性を有する塗膜を形成できないこ
とがわかる。
【００５４】また比較例３では、本発明の範囲よりも低
い有効ヒドロキシルアミン濃度の処理液を用いている
が、良好な化成皮膜を形成することができず、耐食性に
劣っていることがわかる。また比較例４では、皮膜化成
促進剤として、亜硝酸ナトリウムを用いているが、多量
の鉄スラッジが処理の間に生じ、このスラッジが化成皮
膜中に取り込まれることにより、塗装外観が不均一とな
った。また、化成処理の間、作業環境雰囲気の窒素酸化
物を測定したところ、実施例１及び２並びに比較例１〜
３では窒素酸化物が検出されなかったが、比較例４では
窒素酸化物が検出された。
い有効ヒドロキシルアミン濃度の処理液を用いている
が、良好な化成皮膜を形成することができず、耐食性に
劣っていることがわかる。また比較例４では、皮膜化成
促進剤として、亜硝酸ナトリウムを用いているが、多量
の鉄スラッジが処理の間に生じ、このスラッジが化成皮
膜中に取り込まれることにより、塗装外観が不均一とな
った。また、化成処理の間、作業環境雰囲気の窒素酸化
物を測定したところ、実施例１及び２並びに比較例１〜
３では窒素酸化物が検出されなかったが、比較例４では
窒素酸化物が検出された。
【００５５】以上のことから、本発明に従うことによ
り、窒素酸化物及び鉄スラッジの発生を抑制することが
でき、かつ袋構造部に良好な化成皮膜を形成し、良好な
耐食性を有する塗膜を形成できることがわかる。
り、窒素酸化物及び鉄スラッジの発生を抑制することが
でき、かつ袋構造部に良好な化成皮膜を形成し、良好な
耐食性を有する塗膜を形成できることがわかる。
【００５６】図９及び図１０は、自動車車体等の金属成
型物を本発明に従いリン酸亜鉛皮膜化成処理するための
処理槽の入槽部を示す図であり、図９は側面図、図１０
は平面図である。図９及び図１０に示すように、舟型の
処理槽１１の入槽部には、処理槽１１の両側に一対の振
動攪拌装置２０が２段に並べて設けられている。従っ
て、振動攪拌装置は合計で４つ設けられている。各振動
攪拌装置２０は、処理槽１１内の処理液１２内に浸漬さ
れる複数の振動板２４を有している。これらの振動板２
４は、それぞれ両端部近傍で振動棒２３により支持され
ている。振動棒２３の上方は、振動枠２２に取り付けら
れている。振動枠２２は、処理槽１１の両側部から外側
に延びて設けられており、その両端部はスプリング２６
を介して台座２５の上に載せられている。振動枠２２の
処理槽１１より外側の部分の中央部の上には、振動モー
ター２１が設けられている。
型物を本発明に従いリン酸亜鉛皮膜化成処理するための
処理槽の入槽部を示す図であり、図９は側面図、図１０
は平面図である。図９及び図１０に示すように、舟型の
処理槽１１の入槽部には、処理槽１１の両側に一対の振
動攪拌装置２０が２段に並べて設けられている。従っ
て、振動攪拌装置は合計で４つ設けられている。各振動
攪拌装置２０は、処理槽１１内の処理液１２内に浸漬さ
れる複数の振動板２４を有している。これらの振動板２
４は、それぞれ両端部近傍で振動棒２３により支持され
ている。振動棒２３の上方は、振動枠２２に取り付けら
れている。振動枠２２は、処理槽１１の両側部から外側
に延びて設けられており、その両端部はスプリング２６
を介して台座２５の上に載せられている。振動枠２２の
処理槽１１より外側の部分の中央部の上には、振動モー
ター２１が設けられている。
【００５７】振動モーター２１から発生した振動は、振
動枠２２に伝達し、振動棒２３を介して振動板２４を振
動させる。この振動板２４の振動によって、処理槽１１
内に蓄えられた本発明に従う組成のリン酸亜鉛処理液１
２が攪拌される。
動枠２２に伝達し、振動棒２３を介して振動板２４を振
動させる。この振動板２４の振動によって、処理槽１１
内に蓄えられた本発明に従う組成のリン酸亜鉛処理液１
２が攪拌される。
【００５８】図１１及び図１２は、被処理物としての自
動車車体を搬送し、処理槽１１内のリン酸亜鉛処理液１
２に浸漬する状態を示す図である。図１１は側面図であ
り、図１２は正面図である。
動車車体を搬送し、処理槽１１内のリン酸亜鉛処理液１
２に浸漬する状態を示す図である。図１１は側面図であ
り、図１２は正面図である。
【００５９】図１１及び図１２に示すように、自動車車
体３０は、ハンガー３１により吊り下げられており、搬
送手段であるコンベア３２により搬送され、処理槽１１
内のリン酸亜鉛処理液１２中に浸漬される。
体３０は、ハンガー３１により吊り下げられており、搬
送手段であるコンベア３２により搬送され、処理槽１１
内のリン酸亜鉛処理液１２中に浸漬される。
【００６０】本発明に従うリン酸亜鉛皮膜処理方法は、
図１１及び図１２に示すように、処理槽１１に設けられ
た振動攪拌装置２０により処理槽１１内のリン酸亜鉛処
理液１２を振動攪拌し、自動車車体３０が浸漬される範
囲内での処理液１２の流動状態における平均加速度ａが
８ｃｍ／ｓｅｃ2 以上となるように攪拌しながら処理が
なされる。このような自動車車体３０のリン酸亜鉛処理
液１２内での浸漬時間は、一般に３０秒以上の浸漬時間
となるように浸漬される。
図１１及び図１２に示すように、処理槽１１に設けられ
た振動攪拌装置２０により処理槽１１内のリン酸亜鉛処
理液１２を振動攪拌し、自動車車体３０が浸漬される範
囲内での処理液１２の流動状態における平均加速度ａが
８ｃｍ／ｓｅｃ2 以上となるように攪拌しながら処理が
なされる。このような自動車車体３０のリン酸亜鉛処理
液１２内での浸漬時間は、一般に３０秒以上の浸漬時間
となるように浸漬される。
【００６１】本発明においては、上述のように、自動車
車体３０が浸漬される範囲内でのリン酸亜鉛処理液１２
の流動状態における平均加速度ａが８ｃｍ／ｓｅｃ2 以
上となるように、振動板の振動数及び振動幅等を調整し
設定する。また振動板の形状及び大きさ等を調整する。
車体３０が浸漬される範囲内でのリン酸亜鉛処理液１２
の流動状態における平均加速度ａが８ｃｍ／ｓｅｃ2 以
上となるように、振動板の振動数及び振動幅等を調整し
設定する。また振動板の形状及び大きさ等を調整する。
【図１】本発明に従う実施形態において用いる処理槽を
示す平面図。
示す平面図。
【図２】本発明に従う実施形態において用いる処理槽を
示す側方から見た断面図。
示す側方から見た断面図。
【図３】被処理物の浸漬範囲内におけるテストピースの
浸漬箇所及び平均加速度ａの測定点を示す斜視図。
浸漬箇所及び平均加速度ａの測定点を示す斜視図。
【図４】被処理物の浸漬範囲内における流速測定のＸ方
向、Ｙ方向、及びＺ方向を示す斜視図。
向、Ｙ方向、及びＺ方向を示す斜視図。
【図５】本発明の実施形態において用いたテストピース
を保持するためのホルダを示す平面図。
を保持するためのホルダを示す平面図。
【図６】本発明の実施形態において用いたテストピース
を保持するためのホルダを示す正面図。
を保持するためのホルダを示す正面図。
【図７】本発明の実施形態において用いたテストピース
を保持するためのホルダを示す側面図。
を保持するためのホルダを示す側面図。
【図８】流速の測定チャートを示す図。
【図９】本発明に従う一実施形態において用いられる処
理槽を示す側面図。
理槽を示す側面図。
【図１０】本発明に従う一実施形態において用いられる
処理槽を示す平面図。
処理槽を示す平面図。
【図１１】被処理物としての自動車車体を処理槽に浸漬
する状態を示す側面図。
する状態を示す側面図。
【図１２】被処理物としての自動車車体を処理槽に浸漬
する状態を示す正面図。
する状態を示す正面図。
１…処理槽 ２，３…振動板 ４，５…振動棒 ６…ポンプ攪拌用ライザー ７…吐出パイプ ８，９…振動攪拌装置 １０…被処理物の浸漬範囲
フロントページの続き (72)発明者 宮本 智志 大阪府寝屋川市池田中町19番17号 日本 ペイント株式会社内 (72)発明者 傍田 保 大阪府寝屋川市池田中町19番17号 日本 ペイント株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−123080（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−277（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−126896（ＪＰ，Ａ) 特公 平６−71544（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (3)
- 【請求項１】 リン酸亜鉛皮膜処理を行うための処理槽
内の処理液に、袋構造部を有しかつ鉄系金属表面を有す
る金属成型物を浸漬し、リン酸亜鉛皮膜処理を行う方法
において、 前記処理液の組成が、亜鉛イオン１．５〜５．０ｇ／リ
ットル、マンガンイオン０．１〜３．０ｇ／リットル、
リン酸イオン５〜４０ｇ／リットル、フッ素化合物０．
０５〜３．０ｇ／リットル（ＨＦ換算）であり、皮膜化
成促進剤としてのヒドロキシルアミンの濃度が下記の式
を満足するように維持されており、 【数１】 前記処理槽内の処理液が、前記処理槽内に設けられた振
動攪拌手段によって攪拌されており、前記金属成型物が
浸漬される範囲内の処理液を、下記の式で表される平均
加速度ａが８ｃｍ／ｓｅｃ2 以上となるように流動攪拌
しながら処理することを特徴とする金属成型物のリン酸
亜鉛皮膜処理方法。 【数２】 （Ｘ、Ｙ、及びＺの単位はｃｍ／ｓｅｃ2 であり、これ
らの値は処理液の流動状態の測定場所において、互いに
直交する３軸Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸方向の処理液の流速を同
時に測定し６０秒間の流速変化の加速度を平均した値で
ある。） - 【請求項２】 前記平均加速度ａが１０〜５０ｃｍ／ｓ
ｅｃ2 となるように流動攪拌しながら処理することを特
徴とする請求項１に記載の金属成型物のリン酸亜鉛皮膜
処理方法。 - 【請求項３】 前記金属成型物を、前記処理槽内の処理
液中に１０秒以上浸漬し処理することを特徴とする請求
項１または２に記載の金属成型物のリン酸亜鉛皮膜処理
方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08795696A JP3185966B2 (ja) | 1996-04-10 | 1996-04-10 | 金属成型物のリン酸亜鉛皮膜処理方法 |
| EP97105627A EP0801149B1 (en) | 1996-04-10 | 1997-04-04 | Method for Zinc phosphating molded metal articles |
| DE69700271T DE69700271T2 (de) | 1996-04-10 | 1997-04-04 | Verfahren zur Zinkphosphatierung von Metallformkörpern |
| US08/833,008 US5863357A (en) | 1996-04-10 | 1997-04-04 | Method for zinc phosphating molded metal articles |
| KR1019970013189A KR100321436B1 (ko) | 1996-04-10 | 1997-04-10 | 금속성형물의인산아연피막처리방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08795696A JP3185966B2 (ja) | 1996-04-10 | 1996-04-10 | 金属成型物のリン酸亜鉛皮膜処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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