JP3977877B2 - 金属表面処理用電解化成処理液及び電解化成処理方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、Zn、Al、Mg等の金属表面に耐食性のある美しい保護皮膜を形成させることができる金属表面処理用電解化成処理液、及び該処理液を用いる電解化成処理方法に関するものである。
【従来の技術】
従来、金属表面に耐食性のある保護皮膜を形成させる方法としてクロメート処理が行われている。例えば、亜鉛めっきの後処理としてのクロメート処理は耐食性を数倍増し、美しい光沢のある表面が得られる効果を有する。
しかしながら、ここで用いるクロム系化合物は毒性を有し、特に6価のクロムは人体の健康に被害を及ぼすといった問題があり、その使用は公害の観点からも問題がある。従って、クロムのような有害重金属類を用いた処理は、早急に安全な処理液を用いる方法に変える必要がある。
【0002】
このような観点から、クロム系化合物を含有しない金属表面処理用電解化成処理液が提案されている。例えば、特開昭63−100194号公報には、シリカ、チタン、アルミコロイドの一種とモリブデン、タングステン、バナジウム酸塩の一種を含有した浴が提案されており、この浴を用いて陰極電解により皮膜を生成させる方法が開示されている。
しかしながら、電解化成皮膜が厚くなれば耐食性が向上することが分かっているにもかかわらず、この方法で形成する皮膜は密着性に問題があるため薄い皮膜にしかできないという問題がある。
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、非クロメート系の処理液であって、金属表面の耐食性を向上でき、しかも美しい密着性のよい外観が得られる金属表面処理用電解化成処理液を提供することを目的とする。本発明は、又、該処理液を用いた効率的な電解化成処理方法を提供することをも目的とする。
【0003】
【課題を解決するための手段】
本発明は、バナジウム酸塩に還元力を有する有機酸を組み合わせ、かつ液のpHを特定の範囲にすると、上記課題を効率的に解決できるとの知見に基づいてなされたのである。
すなわち、本発明は、バナジウム酸塩と、還元力を有する有機酸とを含有し、pHが7以上であることを特徴とする亜鉛メッキ及び亜鉛合金メッキ表面処理用陰極電解化成処理液を提供する。
さらに、本発明は、上記処理液に、亜鉛メッキ表面又は亜鉛合金メッキ表面を有する被処理物を浸漬し、陰極電解を行うことを特徴とする電解化成処理方法を提供する。
【0004】
【発明の実施の形態】
本発明で用いるバナジウム酸塩(バナジン酸塩ともいう)としては、バナジウム酸の可溶性塩があげられる。具体的には、バナジウム酸カリウム、バナジウム酸ナトリウム、バナジウム酸アンモニウムなどの一種又は二種以上の混合物があげられる。又、無機酸のバナジウム塩である硫酸バナジウム、塩酸バナジウムや硝酸バナジウムなどの一種又は二種以上の混合物を加えてもよい。
本発明では、バナジウム酸塩の量を任意とすることができるが、バナジウム酸イオンとして1〜100g/リットルとするのが好ましく、より好ましくは5〜50g/リットルである。
【0005】
本発明では、さらに、還元力を有する有機酸を併用するのが好ましい。還元力を有する有機酸としては、L−アスコルビン酸、タンニン酸や没食子酸などがあげられる。該有機酸の量は任意とすることができるが、0〜50g/リットルが好ましく、より好ましくは1〜5g/リットルである。
本発明の金属表面処理用電解化成処理液のpHは7以上であり、好ましくは7〜12である。pHの調整は、アンモニア水、苛性ソーダ、苛性カリのアルカリ剤を用いて行うことができる。残部は水である。
本発明の金属表面処理用電解化成処理液には、所望により、さらに、ホルマリン、ハイドロサルファイト(Na2S2O4) などの還元力を有する無機物質などを添加することができる。
【0006】
本発明における還元力を有する有機酸の効果についてはこれらの酸を添加することによって、浴中のバナジウム酸イオンが価数の高い状態から価数の低い状態に還元され、陰極で容易に皮膜形成が行われるものと推定される。よって、連続処理した場合、還元力を有する有機酸がないと処理を行うに従って、陽極でバナジウムが酸化され価数が低い状態のバナジウムが少なくなるため、処理に従って皮膜が薄くなるが、本発明の電解化成液を用いれば均一な皮膜で連続処理することができる。
本発明の金属表面処理用電解化成処理液は、種々の金属表面に耐食性のある美しい保護皮膜を形成させることができるが、対象となる金属表面として、電気亜鉛メッキ、溶融亜鉛メッキなどの亜鉛メッキ皮膜、電気亜鉛合金メッキ、溶融亜鉛合金メッキなどの亜鉛合金メッキ皮膜があげられる。
【0007】
本発明では、上記金属表面処理用電解化成処理液に、被処理物である上記金属表面を有する部材を浸漬し、陰極電解を行うことにより金属表面に耐食性のある美しい保護皮膜、例えば、0.2〜2μm前後のバナジウムの酸化物皮膜を形成させることができる。
具体的には、上記金属表面を有する部材を陰極とし、鉄、ステンレス、白金、鉛、ニッケル、カーボン等を陽極とする。陰極電解条件は任意とすることができるが、常温(5〜30℃)で十分であり、電流密度0.5〜20A/dm2 の条件にて10〜600秒(好ましくは60〜180秒)陰極電解処理を行うことにより金属表面に耐食性の保護皮膜を形成することができる。
【0008】
【発明の効果】
本発明によれば、非クロメート系の電解液によって、作業環境の悪化及び公害が生ずることなく、各種金属材の表面上に、均一な耐蝕性のある皮膜を生成させることができる金属表面処理用電解化成処理液を提供することができる。
次ぎに、本発明を実施例により説明する。
【0009】
【実施例】
実施例1
バナジン酸アンモニウム 6g及びL−アスコルビン酸 2gを1リットルの水に溶解して金属表面処理用電解化成処理液を調製した(pH7)。
膜厚8μmの亜鉛めっきを施した鋼板を、この処理液に浸漬し、陰極とし、陽極として鉄板を用い、処理温度25℃、電流密度3A/dm2 で120秒陰極電解処理を行ったところ、亜鉛めっきを施した鋼板上に有色の均一な外観の皮膜が生成した。
実施例2
バナジン酸カリウム 14g及びL−アスコルビン酸 2gを1リットルの水に溶解して調製した金属表面処理用電解化成処理液(pH7)を用い、電流密度を1.5A/dm2 とした以外は、実施例1と同様にして有色の均一な外観の皮膜を得た
実施例3
電流密度を3A/dm2 とし60秒間陰極電解処理をした以外は、実施例2と同様にして有色の均一な外観の皮膜を得た。
【0010】
実施例4
120秒間陰極電解処理をした以外は、実施例3と同様にして黄土色の均一な外観の皮膜を得た。
実施例5
実施例4を同一液で5回連続して処理を行ない、5回目にもブロンズ色の均一な外観の皮膜を得た(2〜5回と回数を重ねても皮膜形成に変化は無かった)。
実施例6
バナジン酸アンモニウム 12g、苛性ソーダ 5g及びL−アスコルビン酸2gを1リットルの水に溶解して調製した金属表面処理用電解化成処理液(pH10)を用いた以外は実施例4と同様にしてブロンズ色の均一な外観の皮膜を得た。
実施例7
バナジン酸アンモニウム 24g及び苛性ソーダ 5g及びL−アスコルビン酸 2gを1リットルの水に溶解して調製した金属表面処理用電解化成処理液(pH10)を用いた以外は実施例4と同様にしてブロンズ色の均一な外観の皮膜を得た。
【0011】
実施例8
バナジン酸アンモニウム 36g、苛性ソーダ 10g及びL−アスコルビン酸 2gを1リットルの水に溶解して調製した金属表面処理用電解化成処理液(pH12)を用いた以外は実施例4と同様にしてブロンズ色の均一な外観の皮膜を得た。
実施例9
バナジン酸アンモニウム 12g及び没食子酸 1gを1リットルの水に溶解して調製した金属表面処理用電解化成処理液(pH7)を用いた以外は実施例4と同様にして黄土色の均一な外観の皮膜を得た。
実施例10
バナジン酸カリウム 12g及びタンニン酸 1gを1リットルの水に溶解して調製した金属表面処理用電解化成処理液(pH7)を用いた以外は実施例4と同様にして黄土色の均一な外観の皮膜を得た。
【0012】
実施例11
バナジン酸アンモニウム 12g及びL−アスコルビン酸 2gを1リットルの水に溶解して調製した金属表面処理用電解化成処理液(pH7)を用いた以外は実施例4と同様にしてブロンズ色の均一な外観の皮膜を得た。
実施例12
膜厚8μmのZn−Ni合金めっきを施した鋼板を用いた以外は、実施例10と同様にしてブロンズ色の均一な外観の皮膜を得た。
実施例13
JISl04のAl板を用いた以外は、実施例10と同様にしてブロンズ色の均一な外観の皮膜を得た。
【0013】
比較例1
金属表面処理用電解化成処理を行わないで、膜厚8μmの亜鉛めっきを施した鋼板をそのまま用いた。
比較例2
金属表面処理用電解化成処理を行わないで、膜厚8μmのZn−Ni合金めっきを施した鋼板をそのまま用いた。
比較例3
金属表面処理用電解化成処理を行わないで、JISl04のAl板をそのまま用いた。
【0014】
比較例4
バナジン酸カリウム 14gを1リットルの水に溶解して調製した金属表面処理用電解化成処理液(pH7)を用いた以外は実施例4と同様にして、黄土色の均一な外観の皮膜を得た。
比較例5
比較例4を同一液で5回連続して処理を行なったところ(1回毎に陰極の被処理板を変換して)5回には有色のムラのある外観の皮膜が形成された(2〜5と回数を重ねるに従い、皮膜が形成されにくくなった)。
上記の方法により得られた皮膜の耐久性をJIS H−8610の塩水噴霧試験により評価した。結果を第1表に示す。
【0015】
Claims (4)
- バナジウム酸塩をバナジウム酸イオンとして1〜100g/リットルと、L−アスコルビン酸、タンニン酸及び没食子酸からなる群から選ばれる還元力を有する有機酸を50g/リットルまでの量で含有し、pHが7以上であることを特徴とする亜鉛メッキ及び亜鉛合金メッキ表面処理用陰極電解化成処理液。
- バナジウム酸塩が、バナジウム酸カリウム、バナジウム酸ナトリウム又はバナジウム酸アンモニウムである請求項1記載の処理液。
- 還元力を有する有機酸が、L−アスコルビン酸である請求項1〜2のいずれか1項記載の処理液。
- 請求項1〜3のいずれか1項記載の処理液に、亜鉛メッキ表面又は亜鉛合金メッキ表面を有する被処理物を浸漬し、陰極電解を行うことを特徴とする電解化成処理方法。
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