JP4189884B2 - クロムフリー化成処理液および処理方法 - Google Patents
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Description
(1)アルミニウムイオン、ケイ酸塩およびシリカから選ばれたケイ素化合物、チタン化合物、硝酸イオン、ならびにクエン酸を含有する酸性溶液からなることを特徴とする、金属表面に防錆皮膜を形成するための反応型化成処理液。
(3)Mo,W,Ce,Co,Ni,Mg,Ca,Mn,Li,Zr,Fe,Sn,Y,La,Nd,Smから選ばれた1種以上の金属の化合物をさらに含有する、上記(1)または(2)に記載の化成処理液。
(5)前記酸性溶液に浸漬した後、水洗し、乾燥することで前記金属表面に形成される防錆皮膜の厚みが1μm以下である上記(1)から(4)のいずれかに記載の化成処理液。
(6)前記金属表面が、エッジ部を含む加工部品の表面である上記(1)から(5)のいずれかに記載の化成処理液
(7)皮膜形成性ケイ素化合物を主成分として含有する溶液からなることを特徴とする、上記(1)〜(6)のいずれかに記載の化成処理液により形成された防錆皮膜の被覆処理のために使用される仕上げ処理剤。
(10)前記金属が亜鉛系めっきである上記(8)または(9)に記載の方法。
(11)前記防錆皮膜の厚みが1μm以下である上記(8)から(10)のいずれかに記載の防錆処理方法。
(12)前記金属部材が、エッジ部を含む加工部品である上記(8)から(11)のいずれかに記載の防錆処理方法。
(13)上記(8)から(12)のいずれかに記載の方法により形成された防錆皮膜を表面に有する金属部材。
(活性化処理→水洗)→化成処理→水洗→(仕上げ処理)→乾燥
上記工程順は、従来の反応型クロム化成処理と同様であり、各処理に用いる処理液は異なるが、処理操作そのものは従来のクロム化成処理と同様であるので、クロム化成処理設備をそのまま用いて実施することができる。なお、活性化処理(およびその後の水洗)と仕上げ処理はいずれも省略可能であるが、活性化処理は防錆皮膜の均一形成に有効であり、仕上げ処理は耐食性向上に有効であるので、いずれも実施した方が好ましい。
活性化処理は、亜鉛系めっき表面の活性化のための任意の処理液を用いて実施することができるが、一般には酸洗により行われる。酸洗は、硝酸、塩酸、硫酸などの無機強酸水溶液を用いて行うことが好ましい。特に好ましいのは、硝酸水溶液である。
化成処理は、活性化処理とその後の水洗の後、乾燥させずに直ちに行うことが好ましいが、乾燥してしまっても、経過時間が短ければ、そのまま化成処理を施すことができる。
ケイ素化合物は、水溶性のケイ酸塩化合物およびシリカから選んだ少なくとも1種でよい。ケイ酸塩としては、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸リチウムなどのアルカリ金属ケイ酸塩が好適である。シリカとしてはシリカゾル(コロイダルシリカ)を使用することが好ましいが、その前駆体であるエチルシリケートなどのケイ酸エステルまたはその部分加水分解物も使用可能である。
これらのケイ素化合物およびチタン化合物は、乾燥により水酸化物および/もしくは酸化物の皮膜を形成することができる。
アルミニウムイオン:0.1〜50g/L、
ケイ素化合物:SiO2換算で0.1〜100g/L
チタン化合物:TiO2換算で0.1〜50g/L
硝酸イオン:0.1〜350g/L、
クエン酸:0.1〜200g/L。
化成処理液は、上記成分以外に、他の金属化合物および有機インヒビターから選ばれた1種または2種以上をさらに含有することができる。
化成処理は、化成処理液への浸漬とその後の水洗および乾燥により行う。処理条件は処理の目的に十分な厚みの防錆皮膜が形成されるように設定する。防錆皮膜の乾燥後の厚みは1μm未満であり、一般には数〜数百nmの範囲内である。化成処理温度は一般に10〜80℃であり、好ましくは20〜50℃である。処理(浸漬)時間は、温度にもよるが、通常は5〜300秒の範囲内であろう。化成処理液に浸漬した後の水洗は常法により行えばよい。
上記のように、本発明により亜鉛系めっき部材の表面に形成される防錆皮膜は耐食性に優れているが、その上にさらに仕上げの被覆処理を施すと、特に塩水噴霧試験における耐食性がさらに飛躍的に改善される。仕上げ処理は、化成処理とその後の水洗の後、直ちに行うことが好ましいが、防錆皮膜が乾燥した後に行ってもよい。
皮膜形成性ケイ素化合物:SiO2換算で0.1〜300g/L、
有機結合剤:固形分換算で0.1〜50g/L、
有機インヒビター:0.05〜3g/L、
無機結合剤:50g/L以下。
反応型の化成処理を施した亜鉛系めっき部材、またはその後にさらに仕上げ液を塗布した亜鉛系めっき部材を、最後に乾燥する。仕上げ液を塗布する場合には、化成処理後と仕上げ液塗布後に2回の乾燥を行うことも可能である。
このように、優れた外観と耐食性を付与することができるので、本発明に従って処理された亜鉛系めっき部材は無塗装でそのまま使用できるが、所望によりさらに塗装を施すことも可能である。
本実施例で化成処理に供した亜鉛系めっき部材は、長さが100mm、ネジ部長さ50mmのM10ボルトと対応するナットに、下記のいずれかの亜鉛系電気めっきを施すことにより作製した。金属部材(ボルトおよびナット)の電気めっきは、いずれの場合も慣用のバレルめっき法により実施した。
酸性亜鉛めっき液を用いて電気亜鉛めっきを8μm厚に施した。めっき作業はユケン工業社製メタスMZ−11プロセスに従って実施した。
共析率が0.4%になるように調整したジンケート亜鉛−鉄合金めっき液を用いて、電気亜鉛−鉄合金めっきを8μm厚に施した。めっき作業はユケン工業社製メタスAZプロセスに従って実施した。
本例は、市販の6価または3価クロム化成処理液を用いた反応型化成処理を例示する。
上述した亜鉛系めっき部材1kgを、樹脂コーティングを施した金属製バスケットに入れ、常法に従って「活性化→水洗1→化成処理→水洗2→乾燥」の工程順で処理を実施した。乾燥以外の工程は、バスケットを揺動させながら処理液または洗浄水に浸漬することにより行った。
反応型化成処理の前に行う活性化は、全例において、67.5%硝酸3mL/L濃度の希硝酸溶液に常温で10秒間浸漬することにより行った。
活性化処理後、亜鉛系めっき部材を入れたバスケットを常温の洗浄水に浸漬して亜鉛系めっき部材を10秒間水洗した。
化成処理は、市販の6価または3価クロム化成処理液を用いて、処理液に指定されている条件に従って、亜鉛系めっき部材を入れたバスケットを処理液に浸漬することにより実施した。使用した6価または3価クロム化成処理液と処理条件(かっこ内)および処理した亜鉛系めっき部材の種類は次の通りである。
ユケン工業社製メタスCY−6(6mL/L、20℃、15秒浸漬)
比較例2:3価クロム化成処理液(被処理物:亜鉛めっき部材)
ユケン工業社製メタスYFA−M(100mL/L、40℃、40秒浸漬)
比較例3:6価黄色クロメート処理液(被処理物:亜鉛−鉄合金めっき部材)
ユケン工業社製メタスCYF−5(10mL/L、20℃、15秒浸漬)
比較例4:3価クロム化成処理液(被処理物:亜鉛−鉄合金めっき部材)
ユケン工業社製メタスYFA−M(100mL/L、40℃、40秒浸漬)
[水洗2]
反応型クロム化成処理後の水洗工程は、上記水洗1と同様に実施した。
水洗処理した亜鉛系めっき部材をバスケットに入れたまま遠心脱水乾燥器に入れ、設定温度60℃で3分間処理して乾燥を行い、クロム化成処理亜鉛系めっき部材を得た。
上記特許文献1および2に開示されている従来の反応型ノンクロム化成処理により、上記亜鉛系めっき部材に化成処理を施した。処理手順は、比較例1〜4に記載した反応型クロム化成処理と同じく、「活性化→水洗1→化成処理→水洗2→乾燥」であった。化成処理工程以外の処理条件は比較例1〜4と同様であった。亜鉛系めっき部材としては、上記の亜鉛めっき品のみ(処理量はそれぞれ1kg)を使用し、上記と同様のバスケットによる浸漬により化成処理を行った。浸漬時間は常温で60秒(1分)であった。
クエン酸の代わりに他の有機酸を用いた比較用の化成処理液を化成処理工程に使用して、比較例1〜4と同様の処理工程で上記亜鉛めっき品の反応型ノンクロム化成処理を実施した。化成処理工程はにおける浸漬条件は25℃で90秒であった。
上述した亜鉛系めっき部材各1kgを、樹脂コーティングを施した金属製バスケットに入れ、本発明に従って「活性化→水洗1→化成処理→水洗2(→場合により仕上げ処理)→乾燥」の工程順で処理を実施した。乾燥以外の工程は、バスケットを揺動させながら処理液または洗浄水に浸漬することにより行った。化成処理工程および仕上げ処理工程以外の処理条件は比較例1〜4と同様であった。化成処理は、活性化処理後に水洗した亜鉛系めっき部材を入れたバスケットを表4に示した所定温度の化成処理液に所定時間だけ浸漬することにより行った。
テトラエトキシシラン25g、
アクリル樹脂0.1g、
(溶媒)エタノール40g、水30g、
(触媒)塩酸0.5g。
コロイダルシリカ溶液(扶桑化学社製PL−2)50mL/L、
40%塩化チタン溶液0.3g/L、
ポリビニルアルコール(クラレ社製PVA−117)0.5g/L、
仕上げ液3:
コロイダルシリカ溶液(SiO220%)50mL/L、
シランカップリング剤(日本ユニカー社製A−1100)0.05mL/L、
アクリル樹脂分散液(BASF社製YJ−1550D)1g/L、
クエン酸3g/L、
リン酸第一アルミニウム4g/L。
シランカップリング剤(日本ユニカー社製A−1100)50mL/L、
アクリル樹脂分散液(BASF社製YJ−1550D)1g/L、
2−メルカプトベンゾチアゾール0.1g/L、
ケイ酸カリウム(日産化学社製ST−K)30mL/L。
塩水噴霧試験(JIS−Z−2371)により白錆発生までの時間を次の2条件で測定した。耐食性1は、処理の済んだ試験片(ネジおよびボルト)をそのままで塩水噴霧試験に供して試験した場合である。耐食性2は、処理の済んだ試験片を密閉容器に入れ、容器を所定条件で振動させて試験片どうしをぶつけて皮膜に傷をつけてから塩水噴霧試験に供して試験した場合である。
目視により判定、○=光沢あり、△=光沢が低い、×=無光沢。
均一性:
目視により判定、○=ムラなく良好、△=ややムラがある、×=ムラが著しい。
このように、本発明によれば、クロムを全く含有しないノンクロム化成処理により、従来のクロム化成と同等か、それを上回る優れた耐食性を亜鉛系めっき部材に付与することができる。
Claims (13)
- アルミニウムイオン、ケイ酸塩およびシリカから選ばれたケイ素化合物、チタン化合物、硝酸イオン、ならびにクエン酸を含有する酸性溶液からなることを特徴とする、金属表面に防錆皮膜を形成するための反応型化成処理液。
- 前記酸性溶液におけるアルミニウムイオン濃度が0.1〜50g/L、ケイ素化合物がSiO 2 換算で0.1〜100g/L、チタン化合物がTiO 2 換算で0.1〜50g/L、硝酸イオンが0.1〜350g/L、かつクエン酸が0.1〜200g/Lである、請求項1記載の化成処理液。
- Mo,W,Ce,Co,Ni,Mg,Ca,Mn,Li,Zr,Fe,Sn,Y,La,Nd,Smから選ばれた1種以上の金属の化合物をさらに含有する、請求項1または2に記載の化成処理液。
- 多価カルボン酸およびヒドロキシ多価カルボン酸から選ばれた有機酸をさらに含有する、請求項1から3のいずれかに記載の化成処理液。
- 前記酸性溶液に浸漬した後、水洗し、乾燥することで前記金属表面に形成される防錆皮膜の厚みが1μm以下である請求項1から4のいずれかに記載の化成処理液。
- 前記金属表面が、エッジ部を含む加工部品の表面である請求項1から5のいずれかに記載の化成処理液。
- 皮膜形成性ケイ素化合物を主成分として含有する溶液からなることを特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記載の化成処理液により形成された防錆皮膜の被覆処理のために使用される仕上げ処理剤。
- 金属を、請求項1〜4のいずれかに記載の化成処理液に浸漬した後、水洗し、乾燥して、該部材の表面に防錆皮膜を形成することからなる、金属部材の防錆処理方法。
- 前記乾燥の前に、皮膜形成性ケイ素化合物を主成分として含有する溶液による仕上げ被覆処理を行う、請求項8に記載の方法。
- 前記金属が亜鉛系めっきである請求項8または9に記載の方法。
- 前記防錆皮膜の厚みが1μm以下である請求項8から10のいずれかに記載の防錆処理方法。
- 前記金属部材が、エッジ部を含む加工部品である請求項8から11のいずれかに記載の防錆処理方法。
- 請求項8から12のいずれかに記載の方法により形成された防錆皮膜を表面に有する金属部材。
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