JP5343155B2 - Cadmium elution prevention method for copper alloy piping equipment and copper alloy piping equipment using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バルブ・管継手、水栓等の銅合金製配管器材のカドミウム溶出防止方法とこれを用いた銅合金製配管器材に関する。 The present invention relates to a cadmium elution prevention method for copper alloy piping equipment such as valves, pipe joints and faucets, and a copper alloy piping equipment using the same.
青銅や黄銅等の銅合金は、鋳造性、機械加工性、並びに経済性にも優れ、かつ、その他の材料が発揮することが困難な高い抗菌作用が得られるため、水道用、給水給湯用のバルブ・管継手、ストレーナ、水栓等の配管器材の材料として一般的に多く用いられている。この銅合金は、銅や亜鉛、スズなどの様々な金属元素から成っており、このうち、亜鉛の中には、その化学的挙動や性質が似ていることからカドミウムが固溶した状態になっている。カドミウムは有害元素であり、人体に悪影響を及ぼすためその水質基準の見直しが進められているが、その溶出源の多くは配管器材からであるため、配管器材からの溶出を抑えることが極めて重要になっている。 Copper alloys such as bronze and brass are excellent in castability, machinability, and economic efficiency, and have a high antibacterial action that is difficult for other materials to exhibit. Generally used as a material for piping equipment such as valves, pipe joints, strainers, and faucets. This copper alloy consists of various metal elements such as copper, zinc, and tin, and among them, cadmium is in a solid solution state because of its similar chemical behavior and properties. ing. Cadmium is a harmful element and its water quality standards are being reviewed because it adversely affects the human body. However, since most of the elution sources are from piping equipment, it is extremely important to suppress elution from the piping equipment. It has become.
この種の配管器材を銅合金により製作する場合には、銅合金を構成する各元素を集めて一から製作するとコスト高になるため、一般的には、銅合金スクラップ等を回収し、炉で溶解して再利用することが多くなっている。この場合、国内においては、天然亜鉛鉱石から精製した最純亜鉛、特殊亜鉛、普通亜鉛などの電気亜鉛や、或は蒸留亜鉛が用いられることが多い。一方、国外では、一度ダイキャスト品などの亜鉛製品として流通した製品のリサイクル品や鋳造の過程で発生する酸化亜鉛を再度利用した再生亜鉛インゴットが使われることが多い。 When this type of piping equipment is manufactured from a copper alloy, it is generally expensive to collect each element constituting the copper alloy and manufacture it from scratch. Increasingly, it is dissolved and reused. In this case, in Japan, pure zinc purified from natural zinc ore, special zinc, electric zinc such as ordinary zinc, or distilled zinc is often used. On the other hand, in many cases, recycled zinc ingots that reuse zinc oxide generated during the casting process and recycled products that have been once distributed as zinc products such as die-cast products are often used.
この場合、カドミウムの含有量を抑えることによりこのカドミウムの溶出を防ぐようにした銅合金として、例えば、特許文献1の耐孔食性銅基合金管材が知られている。この銅基合金管材は、亜鉛、燐を含有し、非酸性化雰囲気中において600℃〜1050℃、1分〜5時間の条件で熱処理された管材である。
In this case, for example, the pitting corrosion-resistant copper-based alloy tube material of
しかしながら、銅合金スクラップを再利用して配管器材を設ける際に電気亜鉛を用いた場合には、カドミウムの含有を少なくすることは可能になるが、コストが大幅に上昇する。一方、蒸留亜鉛は、カドミウムを多く含有しているため、この蒸留亜鉛を再利用した配管器材にはカドミウムが混入しやすくなる。特に、亜鉛の比率の大きい黄銅には多くのカドミウムが含まれることになり、銅成分の含有割合の大きい銅合金スクラップに亜鉛を追加すると更にカドミウムが多く含まれてこのカドミウムが溶出しやすい黄銅になるおそれもある。
また、再生亜鉛インゴットにも、その収集・再生過程でカドミウムが発生しやすくなり、カドミウムの含有割合が天然亜鉛鉱石により精製された蒸留亜鉛に近くなることになり、上記と同様にカドミウムが溶出しやすい黄銅になるおそれがある。
However, when electrozinc is used when reusing copper alloy scrap to provide piping equipment, it is possible to reduce the cadmium content, but the cost increases significantly. On the other hand, since distilled zinc contains a large amount of cadmium, it becomes easy for cadmium to be mixed into piping equipment that reuses this distilled zinc. In particular, brass with a high zinc ratio contains a lot of cadmium, and when zinc is added to a copper alloy scrap with a high copper content, more cadmium is contained and the cadmium is more easily eluted. There is also a risk.
Also, cadmium is likely to be generated in the recycled zinc ingot during its collection and regeneration process, and the cadmium content will be close to that of distilled zinc purified with natural zinc ore. There is a risk of easy brass.
一方、特許文献1の耐孔食性銅基合金管材は、銅合金スクラップ等を材料として再利用することを前提としておらず、あらたに材料を用いて銅合金中のカドミウムの含有量を抑えるように設けたものであるから、コストアップに繋がっていた。
On the other hand, the pitting corrosion-resistant copper-based alloy tube material of
本発明は、上述した実情に鑑み、鋭意検討の結果開発に至ったものであり、その目的とするところは、カドミウムを含有する銅合金を再利用して銅合金製配管器材を設けることができ、この銅合金製配管器材からのカドミウムの溶出を抑制するバルブ・管継手等の銅合金製配管器材のカドミウム溶出防止方法及びその銅合金製配管器材を提供することにある。 The present invention has been developed as a result of intensive studies in view of the above-described circumstances, and the object of the present invention is to recycle a copper alloy containing cadmium and to provide a copper alloy piping device. Another object of the present invention is to provide a cadmium elution prevention method for copper alloy piping equipment such as valves and pipe joints that suppress the elution of cadmium from the copper alloy piping equipment and the copper alloy piping equipment.
上記の目的を達成するため、請求項1に係る発明は、カドミウムが固溶した銅合金製配管器材の接液部を、カドミウムより貴な金属であるニッケルを含有する硝酸ニッケルからなる金属塩水溶液内に浸漬処理させ、前記金属塩水溶液内の貴な金属であるニッケルイオンと前記接液部表層のカドミウムを置換させて前記接液部表層からのカドミウムの溶出量を減らすことにより接液部表層のカドミウムの溶出を抑制した銅合金製配管器材のカドミウム溶出防止方法である。
In order to achieve the above object, the invention according to
請求項2に係る発明は、カドミウム溶出防止方法を用いて、記接液部表層のカドミウムの溶出を抑制した銅合金製配管器材である。
The invention which concerns on
請求項1に係る発明によると、接液部表層のカドミウムを貴な金属と置換させてこの部分からのカドミウムの溶出を抑制することができる。そのため、カドミウムを含有する銅合金を再利用してバルブ・管継手、ストレーナ、水栓等の銅合金製配管器材を設けた場合であってもカドミウムの溶出量を抑えることができる。しかも、銅合金スクラップとして低コストではあるがカドミウムの多く含まれる蒸留亜鉛や再生亜鉛インゴットを材料とし、表層のみのカドミウム溶出防止処理をおこなうことにより、銅合金全体のカドミウム含有量を抑える場合に比較して処理部分を少なくできるため、処理設備や作業も簡略化できる。更に、鋳造等の成形段階ではなく、形成後の配管器材に対して容易に処理を施すことができるため、延いては、短時間で大量の配管器材のカドミウムの溶出防止を図ることができる。また、カドミウムの溶出を防止していることで亜鉛の溶出も抑えることができる。 According to the first aspect of the present invention, cadmium on the surface layer of the wetted part can be replaced with a noble metal, and elution of cadmium from this part can be suppressed. Therefore, the amount of cadmium eluted can be suppressed even when copper alloy piping equipment such as valves, pipe joints, strainers, and faucets is provided by reusing a copper alloy containing cadmium. Moreover, although it is low-cost as copper alloy scrap, it is compared with the case where the cadmium content of the entire copper alloy is suppressed by using distilled zinc or recycled zinc ingot containing a large amount of cadmium as a material and performing cadmium elution prevention treatment only on the surface layer. Thus, the number of processing parts can be reduced, so that processing facilities and operations can be simplified. Furthermore, since it is possible to easily process the formed piping equipment instead of the molding stage such as casting, it is possible to prevent cadmium from being eluted from a large amount of piping equipment in a short time. Moreover, the elution of zinc can also be suppressed by preventing the elution of cadmium.
しかも、配管器材の表面層を侵すことなくカドミウムの溶出防止処理を実施でき、配管器材が有する外部表面の美観、耐食性、耐摩耗性などの特性を確保できる。 In addition, the cadmium elution prevention treatment can be carried out without damaging the surface layer of the piping equipment, and characteristics such as aesthetic appearance, corrosion resistance, and abrasion resistance of the external surface of the piping equipment can be secured.
請求項2に係る発明によると、接液部表層からのカドミウムの溶出を防止しつつ、カドミウムを含有する銅合金のスクラップ等を再利用して形成することができ、バルブ・管継手、ストレーナ、水栓等の各種の銅合金製配管器材を提供することができる。
According to the invention according to
以下に、本発明におけるバルブ・管継手等の銅合金製配管器材のカドミウム溶出防止方法とこれを用いた銅合金製配管器材の実施形態を説明するが、その前に、対象となる銅合金とこの銅合金に含有される亜鉛インゴット中における、一般的なカドミウムの含有割合を説明する。本発明のカドミウム溶出防止方法では、電気亜鉛と比べて安価な蒸留亜鉛や再生亜鉛をその対象としているが、これらの成分と比較するために電気亜鉛の成分割合についても記している。なお、本発明により電気亜鉛にカドミウム溶出防止処理を施すようにしてもよい。 In the following, an embodiment of a cadmium elution prevention method for copper alloy piping equipment such as valves and fittings in the present invention and a copper alloy piping equipment using the same will be described. The general content of cadmium in the zinc ingot contained in this copper alloy will be described. In the cadmium elution prevention method of the present invention, distilled zinc and regenerated zinc, which are cheaper than electrozinc, are targeted, but the component ratio of electrozinc is also shown for comparison with these components. In addition, you may make it give a cadmium elution prevention process to electro zinc by this invention.
先ず、亜鉛インゴット中のカドミウムの含有割合に関して、JIS H2107に規定されている亜鉛地金成分(電気亜鉛と蒸留亜鉛)について、その成分割合(%)を表1に示す。また、再生亜鉛の地金成分を一例として表2に挙げる。表1において、最純亜鉛地金、特殊亜鉛地金、普通亜鉛地金は、電気亜鉛であり、蒸留亜鉛地金特種、蒸留亜鉛地金1種、蒸留亜鉛地金2種は、蒸留亜鉛である。
First, regarding the content ratio of cadmium in the zinc ingot, Table 1 shows the component ratio (%) of zinc ingot components (electro zinc and distilled zinc) defined in JIS H2107. In addition, Table 2 lists the bullion components of recycled zinc as an example. In Table 1, the purest zinc bullion, special zinc bullion, and ordinary zinc bullion are electro-zinc. Distilled zinc bullion special species, distilled
表1に示すように、蒸留亜鉛は、電気亜鉛に比較してカドミウムの含有割合が高くなっており、これにより電気亜鉛よりもカドミウムが溶出しやすいといえる。一方、表2に示した再生亜鉛についても、カドミウムの含有割合が高くなっており、カドミウムは溶出しやすいといえる。しかも、再生亜鉛は、収集・再生過程で供給される材料に依存するため、カドミウムの含有割合は必ずしも一定ではなく、表の値よりも大きくなる可能性は十分にある。 As shown in Table 1, distilled zinc has a higher cadmium content than electrozinc, and thus it can be said that cadmium is more easily eluted than electrozinc. On the other hand, the regenerated zinc shown in Table 2 also has a high cadmium content and it can be said that cadmium is likely to be eluted. Moreover, since regenerated zinc depends on the material supplied in the collection / regeneration process, the content of cadmium is not necessarily constant, and there is a possibility that it will be larger than the values in the table.
続いて、カドミウムが固溶した亜鉛インゴットで作られた銅合金中のカドミウムの含有割合と、この銅合金におけるカドミウムの浸出(溶出)試験の結果を表3に示す。ここで、固溶とは、結晶構造の中に他の原子が入り込んでも、元の結晶構造の形を保って固体状態で混じり合っている状態をいう。また、表中におけるコンディショニングとは、JIS S3200−7 浸出性能試験で定義された方法で、14日間のうち少なくとも9回時間を空けずに浸出液を交換する作業であり、この作業を行なったものをコンディショニング有り浸出試験、行われなかったものをコンディショニング無し浸出試験という。 Subsequently, Table 3 shows the content of cadmium in a copper alloy made of a zinc ingot in which cadmium is dissolved, and the results of a cadmium leaching (elution) test in this copper alloy. Here, solid solution refers to a state in which other atoms enter the crystal structure and are mixed in a solid state while maintaining the shape of the original crystal structure. Conditioning in the table is a method defined in the JIS S3200-7 leaching performance test, and is an operation for exchanging the leachate at least 9 times out of 14 days. A leaching test with conditioning, and a leaching test without conditioning is what was not performed.
カドミウムは、常温において理論上約900ppmの割合で亜鉛インゴット中に固溶可能であり、鉛とは異なり銅合金中に溶け込んだ状態になっている。このことから、銅合金からなるボールバルブ、ゲート弁と、銅合金スクラップと蒸留亜鉛や再生亜鉛インゴット(カドミウムを738ppm含有している亜鉛インゴット)を鋳造して作られた濃カドミウム状態の黄銅テストピース(以下、黄銅テストピースという)とを試験品とし、この試験品のカドミウムの含有分析、及び、JIS S3200−7に基づく水道水へのカドミウムの浸出量をそれぞれ測定した。 Cadmium can be dissolved in a zinc ingot theoretically at a rate of about 900 ppm at room temperature, and in a state of being dissolved in a copper alloy, unlike lead. From this, a ball valve made of copper alloy, a gate valve, a copper alloy scrap and a concentrated cadmium brass test piece made by casting distilled zinc or recycled zinc ingot (zinc ingot containing 738 ppm of cadmium). (Hereinafter referred to as a brass test piece) was used as a test product, and the cadmium content analysis of this test product and the amount of cadmium leached into tap water based on JIS S3200-7 were measured.
なお、JIS S3200−7の定めにより、カドミウムをはじめ各元素の浸出測定を、ICP発光分光分析装置、又はICP質量分析装置にておこなった。ICP発光分光分析法及びICP質量分析法は、共に試料濃度に応じて得られる信号強度を標準試料と未知試料とで比較することによって濃度測定をおこなう分析方法である。したがって、得られた結果は、検出限界付近を除いて濃度にかかわらず有効数字2〜3桁で示される。 In addition, according to JIS S3200-7, the leaching measurement of each element including cadmium was performed with an ICP emission spectroscopic analyzer or an ICP mass spectrometer. Both ICP emission spectroscopic analysis and ICP mass spectrometry are analytical methods for measuring concentration by comparing the signal intensity obtained according to the sample concentration between a standard sample and an unknown sample. Therefore, the obtained results are indicated by 2 to 3 significant figures regardless of the concentration except near the detection limit.
ICP発光分光分析装置は、誘導結合プラズマ(Inductively Coupled Plasma)を励起源とした発光分光分析である。ICPに導入され励起された元素は、基底状態に戻るとき、元素特有の波長を持った電子波を発するため、これらの波長と強度を測定することにより元素の種類とその濃度を測定するものである。
一方、ICP質量分析装置は、ICPの中で多くの元素がイオンの状態にあることから、これら生じたイオンを質量分析器に導入し測定するものである。
The ICP emission spectroscopic analysis apparatus is an emission spectroscopic analysis using inductively coupled plasma as an excitation source. When the element introduced into the ICP is excited and returns to the ground state, it emits an electron wave having a wavelength characteristic of the element. Therefore, by measuring these wavelengths and intensities, the type and concentration of the element are measured. is there.
On the other hand, since many elements in ICP are in the state of ions in the ICP mass spectrometer, these generated ions are introduced into a mass spectrometer and measured.
表3において、試験品1〜3はサイズ1/2黄銅製600型ボールバルブであり、その接液面積比(試験品の接液面積/試験品に最大限充填可能な容量)は、4568cm2/Lである。試験品4、5はサイズ1/2黄銅製125型ゲート弁、試験品6はサイズ1/2青銅製125型ゲート弁であり、これらの接液面積比は2174cm2/Lである。試験品7、8はサイズ3/4黄銅製125型ゲート弁であり、その接液面積比は2000cm2/Lである。
試験品9は黄銅テストピースであり、この黄銅テストピースは、スクラップなどにより作られた蒸留亜鉛や再生亜鉛インゴットを用いて形成された銅合金であり、その直径が20mm、厚さが10mmの円柱形状からなっており、接液面積比は1256cm2/Lである。
In Table 3,
The test product 9 is a brass test piece, and this brass test piece is a copper alloy formed using distilled zinc or recycled zinc ingot made of scrap or the like, and a cylinder having a diameter of 20 mm and a thickness of 10 mm. The liquid contact area ratio is 1256 cm 2 / L.
表3の結果より、銅合金中のカドミウムの含有割合と、水道水への浸出量とには相関関係が見られ、カドミウム成分が多いほど水道水への浸出量は多くなる傾向になっている。ほぼ同一形状である黄銅製の試験品5と青銅製の試験品6とを比較した場合、カドミウムが固溶可能な亜鉛成分の多い黄銅製バルブである試験品5からのカドミウムの浸出量がより多くなった。
From the results in Table 3, there is a correlation between the content of cadmium in the copper alloy and the amount of leaching into tap water, and the amount of leaching into tap water tends to increase as the amount of cadmium increases. . When comparing the
表3のコンディショニング有りの浸出試験では、コンディショニング効果によって水道水中のミネラル分のスケールが銅合金製配管器材表面に被覆するため、何れの試験品もコンディショニング無し浸出試験に比較してカドミウムの溶出が抑えられているが、試験品を比較するにあたっては判別しにくくなるという理由から、以降についてはコンディショニング無し浸出試験により測定するものとする。 In the leaching test with conditioning shown in Table 3, since the scale of minerals in tap water covers the surface of copper alloy piping due to the conditioning effect, cadmium elution is suppressed in all test products compared to the leaching test without conditioning. However, for the reason that it is difficult to discriminate when comparing the test products, the subsequent measurement is performed by a leaching test without conditioning.
上記の浸出試験の試験品9は、鋳肌面の黄銅テストピースである。この場合、同様に接水部分が鋳肌面製品である水栓金具等の見極めに役立つ。しかし、表4の通り、黄銅テストピースの全体的な成分分布を調査した蛍光X線分析に対し、鋳肌表層のみの成分分析を見ることのできるEPMA(Electron Probe Micro Analyzer)分析では元素成分が大きく異なる。今回用いたEPMA分析は、日本電子製JXA880RLの機器を用い、加速電圧15.0kV、照射電流1.198E−06A、ビーム径50μmにておこなった。 The specimen 9 of the above leaching test is a brass test piece having a cast surface. In this case, it is useful for identifying faucet fittings in which the water contact portion is a cast surface product. However, as shown in Table 4, in contrast to the fluorescent X-ray analysis in which the overall component distribution of the brass test piece was investigated, in the EPMA (Electron Probe Micro Analyzer) analysis, in which the component analysis of the cast skin surface only can be seen, the elemental component is to differ greatly. The EPMA analysis used this time was performed using a JXA880RL device manufactured by JEOL Ltd., with an acceleration voltage of 15.0 kV, an irradiation current of 1.198E-06A, and a beam diameter of 50 μm.
これにより、本来微量含有金属である鉛、ビスマス、アルミニウムなどがEPMA分析により表層に偏析していることが確認された。また、この偏析は、表4の結果より、場所によってまちまちである。一方、表層の鋳肌面を切削除去した切削面の黄銅テストピースは、接水部分が切削面であることの多いバルブ等の見極めに役立つ。表4の通り、EPMA分析すべての観測点で金属成分の分布が同等であり、蛍光X線分析との差も少ない。
これは、黄銅中のカドミウム含有量とカドミウムの浸出量の相関を考察するのに有意義であり、配管器材におけるカドミウムの含有量と接液時のカドミウム浸出量を予測することが可能になる。
As a result, it was confirmed that lead, bismuth, aluminum and the like, which are originally contained in trace amounts, are segregated on the surface layer by EPMA analysis. Further, this segregation varies from place to place based on the results shown in Table 4. On the other hand, a brass test piece with a cut surface obtained by cutting and removing the cast surface of the surface layer is useful for identifying a valve or the like in which the water contact portion is often a cut surface. As shown in Table 4, the distribution of metal components is the same at all observation points in the EPMA analysis, and the difference from the fluorescent X-ray analysis is small.
This is meaningful for considering the correlation between the cadmium content in brass and the cadmium leaching amount, and makes it possible to predict the cadmium content in the piping equipment and the cadmium leaching amount when wet.
試験品9の黄銅テストピースと比較するために、カドミウムを738ppm含有し、且つ試験品9と接液面積比が略同じ亜鉛インゴットを亜鉛テストピースとし、単にカドミウムの含有増減がカドミウムの浸出に影響するのか、この亜鉛テストピースのカドミウムの浸出試験を実施した。この試験結果を表5に示す。 For comparison with the test piece 9 brass test piece, a zinc ingot containing 738 ppm of cadmium and having approximately the same wetted area ratio as the test piece 9 is used as a zinc test piece, and the increase or decrease in the cadmium content has an effect on the cadmium leaching. The cadmium leaching test of this zinc test piece was conducted. The test results are shown in Table 5.
表5の結果より、同じ体積の亜鉛インゴットにおけるカドミウム含有量は、黄銅テストピースのカドミウム含有量(180〜200ppm)よりも高いという前提があるにもかかわらず、亜鉛テストピースではカドミウムの溶出はほとんど見られなかった。これにより、表3の銅合金におけるカドミウムの含有割合と浸出量との相関は、銅合金を構成する様々な元素の影響により生じているものであり、この相関は、銅合金特有のものであることが確認された。すなわち、少なくとも黄銅中にカドミウムが含有されている場合、カドミウムが固溶している亜鉛に比べて、カドミウムが浸出しやすいことが分かった。 According to the results of Table 5, the cadmium content in the zinc ingot of the same volume is almost equal to the cadmium content of the brass test piece (180 to 200 ppm). I couldn't see it. Thereby, the correlation between the cadmium content and the leaching amount in the copper alloys in Table 3 is caused by the influence of various elements constituting the copper alloy, and this correlation is unique to the copper alloy. It was confirmed. That is, it was found that when cadmium is contained in at least brass, cadmium is leached more easily than zinc in which cadmium is solid-solved.
ところで、イオン化傾向において、カドミウムはE0=−0.40Vである。そのため、このカドミウムをE0=0Vの水素と比較して卑な金属として定義すると、酸やアルカリ系の溶液で洗浄したときにはこれらの溶液に溶解すると予想された。しかし、酸やアルカリの中にカドミウムを含有している黄銅テストピースを浸漬させたが、カドミウムの浸出低減を図ることはできなかった。 By the way, in the ionization tendency, cadmium is E 0 = −0.40V. For this reason, when this cadmium is defined as a base metal compared with hydrogen of E 0 = 0 V, it is expected that the cadmium is dissolved in these solutions when washed with an acid or alkaline solution. However, although a brass test piece containing cadmium in acid or alkali was immersed, leaching of cadmium could not be reduced.
その原因を探るために、試験品9と同じ黄銅テストピースの鋳肌面を切削除去した切削面の黄銅テストピースにて酸処理あるいはアルカリ処理前後のEPMA分析を行なった。酸処理は、硝酸0.6mol/L、塩酸0.047mol/Lの混酸とし、アルカリ処理は50g/LのNaOH水溶液とした。このEPMA分析結果を表6に示す。 In order to investigate the cause, EPMA analysis was performed before and after acid treatment or alkali treatment on a brass test piece having a cut surface obtained by cutting and removing a cast surface of the same brass test piece as that of the test product 9. The acid treatment was a mixed acid of nitric acid 0.6 mol / L and hydrochloric acid 0.047 mol / L, and the alkali treatment was a 50 g / L NaOH aqueous solution. The EPMA analysis results are shown in Table 6.
表6の結果より、酸処理ではカドミウムの成分に差はなく、アルカリ処理の場合は逆にカドミウムの成分が増えている。 From the results in Table 6, there is no difference in the cadmium components in the acid treatment, and conversely, the cadmium components are increased in the alkali treatment.
酸処理の場合には、カドミウムを含有している黄銅中の亜鉛層をカドミウムもろとも一緒に溶出させてしまっているので、結果として全面腐食と同じとなってしまっているために、表6の結果の通り、カドミウムの成分に差がないことになっている。 In the case of acid treatment, the zinc layer in the brass containing cadmium is eluted together with cadmium and as a result, the result is the same as the overall corrosion. As a result, there is no difference in the components of cadmium.
アルカリ処理の場合には、両性金属である亜鉛は溶けるが、カドミウムは溶かさないため、黄銅中の亜鉛を選択的に溶かすことになってしまい、その結果としてカドミウムリッチになってしまう。或は、このアルカリ処理において、亜鉛と亜鉛に固溶しているカドミウムが溶け出るが、亜鉛と比べて相対的に貴であるカドミウムは銅合金の表面に再析出することもある。その結果、表6に示すように、カドミウムの成分が逆に増えることになる。 In the case of alkali treatment, zinc, which is an amphoteric metal, dissolves, but cadmium does not dissolve, so zinc in the brass is selectively dissolved, resulting in cadmium richness. Alternatively, in this alkali treatment, cadmium dissolved in zinc and zinc is dissolved out, but cadmium which is relatively noble compared with zinc may be re-deposited on the surface of the copper alloy. As a result, as shown in Table 6, the cadmium component increases conversely.
続いて、浸出試験も合わせて行ない、その結果を表7に示している。表に示すように、酸処理、アルカリ処理共にカドミウム浸出を低減することはできなかった。よって、銅合金中のカドミウムを酸処理、又はアルカリ処理で取り除く方法は効果がない。なお、表7中、「未処理→SUSワイヤーブラスト処理」について、表層の偏析元素(鉛、アルミニウム、Bi)を除くために鋳肌黄銅テストピースにSUSワイヤーブラストを行って表面を研磨したものとし、これを全切削黄銅テストピースの代替とした。 Subsequently, a leaching test was also performed, and the results are shown in Table 7. As shown in the table, cadmium leaching could not be reduced in both acid treatment and alkali treatment. Therefore, the method of removing cadmium in the copper alloy by acid treatment or alkali treatment is ineffective. In Table 7, “Untreated → SUS wire blasting” was performed by polishing the surface by performing SUS wire blasting on the cast brass test piece in order to remove segregation elements (lead, aluminum, Bi) on the surface layer. This was replaced with a fully-cut brass test piece.
以上の事実を前提に、本発明におけるカドミウム溶出防止方法と銅合金製配管器材とこれを用いた銅合金製配管器材の実施形態を詳述する。
第一発明におけるカドミウム溶出防止方法は、カドミウムが固溶した銅合金製配管器材の少なくとも接液部を、カドミウムよりも貴な金属を含有する金属塩水溶液内に浸漬させ、この配管器材の接液部表層のカドミウムを貴な金属と置換させてカドミウムの溶出を防止するようにしたものである。これにより、銅合金中のカドミウム含有量にこだわることなく、配管器材表層からのカドミウムの溶出量を減らすことにより、少なくとも接液部表層のカドミウムの溶出が抑制された銅合金製配管器材を得ることが可能になる。
Based on the above facts, an embodiment of a cadmium elution prevention method, a copper alloy piping device and a copper alloy piping device using the same according to the present invention will be described in detail.
The method for preventing cadmium elution in the first invention is to immerse at least a wetted part of a copper alloy piping device in which cadmium is solid-dissolved in a metal salt aqueous solution containing a metal nobler than cadmium. The cadmium on the surface layer is replaced with a noble metal to prevent cadmium elution. Thereby, by reducing the amount of cadmium elution from the surface layer of piping equipment without being concerned with the cadmium content in the copper alloy, at least obtaining a copper alloy piping equipment material in which elution of cadmium on the surface of the wetted part is suppressed Is possible.
金属塩とは酸のH(水素)を金属イオンに置き換えた化合物のことであり、硝酸塩、硫酸塩、塩化物等のことである。
この金属塩の中には水に溶けることが可能なものがあり、その場合は陽イオンと陰イオンとなって溶解する。なお、水に溶けた際、陽イオンと陰イオンのつり合いがpHとなる。表8に、各金属塩水溶液とpH試験紙による実測値を示す。
A metal salt is a compound in which H (hydrogen) of an acid is replaced with a metal ion, and is a nitrate, sulfate, chloride or the like.
Some of these metal salts can be dissolved in water, in which case they are dissolved as cations and anions. When dissolved in water, the balance between cation and anion becomes pH. Table 8 shows actual measurement values of each metal salt aqueous solution and pH test paper.
カドミウムよりも貴な金属となるNiや銅から成る金属塩水溶液中にカドミウムを含有する銅合金を浸漬させることで、イオン化傾向の違いにより溶液中のNiや銅などの貴な金属イオンと配管器材表層のカドミウムとを置換させることができる。表9は、置換処理前後の切削面カドミウム黄銅テストピースを用いたEPMA分析結果である。貴な金属にNiイオンを用いた物は、処理後にNiが増加し、CdとZnが減少している。貴な金属にCuイオンを用いた物は、処理後にCuが増加し、CdとZnが減少しZnの減少が大きい。なお、Cuイオンの場合は銅が酸化物として付着することから表9の金属元素以外に酸素の増加が著しくなっている。 By immersing a copper alloy containing cadmium in an aqueous metal salt solution comprising Ni or copper, which is a noble metal than cadmium, due to the difference in ionization tendency, noble metal ions such as Ni and copper in the solution and piping equipment The surface cadmium can be replaced. Table 9 shows the results of EPMA analysis using the cut surface cadmium brass test pieces before and after the replacement treatment. The thing which used Ni ion for the noble metal has Ni increased after processing, and Cd and Zn have decreased. In the case of using a precious metal with Cu ions, Cu increases after processing, Cd and Zn decrease, and Zn decreases greatly. In the case of Cu ions, since copper adheres as an oxide, the increase in oxygen is remarkable in addition to the metal elements shown in Table 9.
金属塩水溶液としては、硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩などを用いればよい。一方、金属塩水溶液としては、ISO6509 耐脱亜鉛腐食試験で用いられ、銅合金中の亜鉛を溶出させることが知られている塩化銅も考えられるが、この塩化銅は、配管器材によく用いられるNiCrめっきを侵すため、金属塩水溶液として用いることには適していない。しかし、金属塩水溶液を硝酸銅、硫酸銅、酢酸銅とした場合、置換の処理段階において、カドミウムを溶かし易くなる。 As the metal salt aqueous solution, nitrate, sulfate, acetate, or the like may be used. On the other hand, as the metal salt aqueous solution, copper chloride, which is used in the ISO 6509 anti-dezincification corrosion test and is known to elute zinc in a copper alloy, is also conceivable, but this copper chloride is often used for piping equipment. Since it corrodes NiCr plating, it is not suitable for use as a metal salt aqueous solution. However, when the metal salt aqueous solution is made of copper nitrate, copper sulfate, or copper acetate, cadmium is easily dissolved in the substitution processing stage.
一方、硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩は、おのおの水への溶解量が大きく異なる。例えば、常温の水に対する溶解量を表10に示す。 On the other hand, nitrates, sulfates, and acetates differ greatly in the amount dissolved in water. For example, Table 10 shows the amount dissolved in water at room temperature.
カドミウムを置換するには、水に溶解している銅イオンやNiイオンの総量が大きく影響することから、金属塩の中でも硝酸銅や硝酸Niが優れている。 In order to replace cadmium, the total amount of copper ions and Ni ions dissolved in water greatly affects copper nitrate and Ni nitrate among metal salts.
表3の試験品5と試験品6の比較より、カドミウムの浸出量の多い黄銅製の銅合金製配管器材は、逆に青銅製のものに対して鉛の含有は少ないことから、鉛を溶出除去するための表面処理をおこなわない場合が多い。よって、黄銅の場合、カドミウムの溶出防止処理として、図1に示す工程が考えられる。
From the comparison between
銅合金製配管器材の表面には錆止めのための防錆油が覆われていたり、切削のときの切削油が残存していたり、長期保存による埃、塵が表面に付着していることがある。これらが残存していると、カドミウムを効果的に溶出除去することができないため、脱脂工程によりこれらを除去しやすくするために表面から浮き上がらせる。
この脱脂工程は、例えば、アルカリ性キレート脱脂剤等に浸漬されることによりおこなわれる。
The surface of copper alloy piping equipment may be covered with anti-rust oil for rust prevention, cutting oil may remain during cutting, or dust or dust may have adhered to the surface due to long-term storage . If they remain, the cadmium cannot be effectively eluted and removed, so that the cadmium is lifted from the surface in order to facilitate removal of the cadmium.
This degreasing step is performed, for example, by being immersed in an alkaline chelate degreasing agent or the like.
水洗工程は、脱脂工程により防錆油や切削油、及び、埃や塵などを表面から浮き上がらせた後の脱脂剤を除去するためにおこなわれる。この水洗工程は、例えば、配管器材を図示しない槽内に投入し、手動にて揺動させた後に浸漬することによりおこなうようにする。この水洗工程により、油のような比重の軽いものは水面に浮遊し、比重の重いものは底に沈むことになり、浮遊した油を所定時間内に水のオーバーフローにより除去することが可能になる。
特に、対象とする配管器材の鋳肌表面の凹凸が激しく、前記水洗工程では除去が十分でない場合、表面にこびりついた埃、塵等が以降の浸漬処理で変色を引き起こす原因となる。このため、必要に応じて、再度水栓工程を実施するようにしてもよい。
The water washing step is performed to remove the degreasing agent after the anti-rust oil, the cutting oil, and dust and dust are lifted from the surface by the degreasing step. This water washing step is performed, for example, by putting piping equipment into a tank (not shown), manually swinging and then immersing. By this washing process, a light specific gravity such as oil floats on the surface of the water, and a heavy specific gravity sinks to the bottom, so that the floating oil can be removed by overflowing water within a predetermined time. .
In particular, when the unevenness of the cast skin surface of the target piping equipment is severe and removal is not sufficient in the water washing step, dust, dust or the like stuck to the surface causes discoloration in the subsequent immersion treatment. For this reason, you may make it implement a faucet process again as needed.
浸漬工程において、配管器材を金属塩水溶液内に浸漬させる場合には、配管器材を適宜の容器等に配置した上で、この配管器材を上記の硝酸銅、硫酸銅、酢酸銅のうちの何れかの金属塩水溶液に所定温度・所定時間で浸漬処理する。これにより、Cuイオンによって配管器材表層のカドミウムを置換してカドミウムの溶出防止を図ることができる。 In the dipping process, when the piping equipment is immersed in the metal salt aqueous solution, the piping equipment is placed in an appropriate container or the like, and then the piping equipment is any one of the above copper nitrate, copper sulfate, and copper acetate. Is immersed in a metal salt aqueous solution at a predetermined temperature for a predetermined time. Thereby, the cadmium on the surface of the piping equipment can be replaced with Cu ions to prevent elution of cadmium.
浸漬工程後の水洗工程は、水溶液や水溶液中のカドミウムイオンを除去するためにおこなわれ、この水洗工程により配管器材に付着した水溶液を超音波洗浄装置にて水洗いする。この水洗工程後には、水滴除去工程において、適宜の手段により配管器材に付着した水滴を除去する。 The water washing step after the dipping step is performed to remove the aqueous solution and cadmium ions in the aqueous solution, and the aqueous solution adhering to the piping equipment by this water washing step is washed with an ultrasonic cleaning device. After this water washing step, in the water droplet removal step, water droplets attached to the piping equipment are removed by appropriate means.
近年、水質基準が厳しくなってきていることから、例えば、鉛やニッケルの溶出防止処理と本方法を組み合わせることも考えられる。その場合は、図2に示す工程など、酸又はアルカリ系の溶液で洗浄した後に実施するのもよい。なぜならば、表層に偏析した鉛やアルミニウムや、めっき処理によってもたらされためっき液残渣を取り除いてから、カドミウムを固溶した銅合金中の亜鉛に対してカドミウムの溶出防止処理がおこなえるからである。さらには、図3のように同時に行なう方法も考えられる。 In recent years, since water quality standards have become stricter, for example, it is conceivable to combine this method with the elution prevention treatment of lead and nickel. In that case, it may be carried out after washing with an acid or alkaline solution such as the step shown in FIG. This is because cadmium elution prevention treatment can be performed on zinc in a copper alloy in which cadmium is solid-solved after removing lead and aluminum segregated on the surface layer and plating solution residue caused by plating treatment. . Furthermore, a method of performing simultaneously as shown in FIG. 3 is also conceivable.
第二発明におけるカドミウム溶出防止方法は、カドミウムが固溶した銅合金製配管器材の少なくとも接液部に、不飽和脂肪酸からなる有機物質により皮膜を形成し、この配管器材の接液部表層の亜鉛を被覆して亜鉛中に固溶しているカドミウムの溶出を抑制するようにしたものである。これにより、少なくとも接液部表層のカドミウムの溶出が抑制された銅合金製配管器材を設けることが可能になる。更に、銅合金表面に形成した皮膜は、水に不溶であるとともに、アルキル基の撥水性により水道水中のスケールを付着させない機能を有している。 The cadmium elution prevention method according to the second invention is a method of forming a film with an organic substance composed of an unsaturated fatty acid on at least a wetted part of a copper alloy pipe device in which cadmium is solid-dissolved, and zinc on the surface of the wetted part of the pipe device Is applied to suppress elution of cadmium dissolved in zinc. This makes it possible to provide a copper alloy piping device in which elution of cadmium on the surface layer of the wetted part is suppressed. Furthermore, the film formed on the surface of the copper alloy is insoluble in water and has a function of preventing the scale in tap water from adhering due to the water repellency of the alkyl group.
本方法も同様に、表3の試験品5と試験品6の比較より、カドミウムの浸出量の多い黄銅製の銅合金製配管器材は、逆に青銅製のものに対して鉛の含有は少ないことから、鉛を溶出除去するための表面処理はおこなわない場合が多い。よって、カドミウムの溶出防止処理として、図4に示す工程となる。
Similarly, in this method, the comparison between the
ここにいう不飽和脂肪酸とは、1つ以上の不飽和の炭素結合をもつ脂肪酸である。これらの不飽和脂肪酸は天然に多く見られ、不飽和の数によって分けられる。不飽和の炭素結合が炭化水素鎖中に1つあるものは、モノエン酸、1価不飽和脂肪酸、あるいはモノ不飽和脂肪酸と言う。複数の不飽和の炭素結合が炭化水素鎖中にあるものは、非共役ポリエン酸、多価不飽和脂肪酸といい、具体的に2つあるものはジ不飽和脂肪酸、3つあるものはトリ不飽和脂肪酸、4つあるものはテトラ不飽和脂肪酸、5つあるものはペンタ不飽和脂肪酸、6つあるものはヘキサ不飽和脂肪酸と言う。 The unsaturated fatty acid here is a fatty acid having one or more unsaturated carbon bonds. These unsaturated fatty acids are abundant in nature and are divided by the number of unsaturations. Those having one unsaturated carbon bond in the hydrocarbon chain are referred to as monoenoic acid, monounsaturated fatty acid, or monounsaturated fatty acid. Those having a plurality of unsaturated carbon bonds in the hydrocarbon chain are called non-conjugated polyenoic acid and polyunsaturated fatty acid. Specifically, two are diunsaturated fatty acids, and three are triunsaturated. Saturated fatty acids, 4 are tetraunsaturated fatty acids, 5 are pentaunsaturated fatty acids, and 6 are hexaunsaturated fatty acids.
不飽和脂肪酸は、炭素結合の数が多いほど融点が低くなる。このことは、寒冷地に生息する魚類など変温動物にとって有利に働くことから、イワシに由来するイワシ酸やニシンに由来するニシン酸などがある。しかし、一方で不飽和炭素結合の数が多いほど自動酸化されやすく油脂の劣化が早く、工業化として皮膜剤の安定管理が難しくなる。しかも、天然での存在量が少ないため高額で、量産化に向けては皮膜が高コスト化してしまい不向きである。このため、モノ不飽和脂肪酸やジ不飽和脂肪酸に適している。 The unsaturated fatty acid has a lower melting point as the number of carbon bonds is larger. This works favorably for variable temperature animals such as fish inhabiting cold regions, so there are sardine acid derived from sardines and nisin acid derived from herring. However, on the other hand, the greater the number of unsaturated carbon bonds, the easier the auto-oxidation, the faster the fats and oils deteriorate, and the more difficult the stable management of the coating agent becomes as industrialization. In addition, since the amount of natural abundance is small, it is expensive and unsuitable for mass production because the cost of the coating increases. For this reason, it is suitable for monounsaturated fatty acids and diunsaturated fatty acids.
不飽和脂肪酸は、IUPAC命名法によるIUPAC名と、それ以前より名前があるものは慣用名として2つが併用され、以下に不飽和脂肪酸を示す。天然物より産出されることの多い不飽和脂肪酸は、一般的に飽和脂肪酸や異なる不飽和脂肪酸が不可避不純物として混入することもあるが、作用に大きな悪影響を及ぼすことはない。表11においてはモノ不飽和脂肪酸、表12においてはジ不飽和脂肪酸、表13においてはトリ不飽和脂肪酸、表14においてはテトラ不飽和脂肪酸、表15においてはペンタ不飽和脂肪酸、表16においてはヘキサ不飽和脂肪酸の例をそれぞれ示している。 Unsaturated fatty acids are IUPAC names according to the IUPAC nomenclature, and those having names before that are commonly used as two, and the unsaturated fatty acids are shown below. Unsaturated fatty acids that are often produced from natural products generally contain saturated fatty acids or different unsaturated fatty acids as inevitable impurities, but do not have a significant adverse effect on the action. Monounsaturated fatty acids in Table 11, diunsaturated fatty acids in Table 12, triunsaturated fatty acids in Table 13, tetraunsaturated fatty acids in Table 14, pentaunsaturated fatty acids in Table 15 and hexaunsaturated fatty acids in Table 16 Examples of unsaturated fatty acids are shown.
不飽和脂肪酸は天然中に豊富に存在するが、主に存在する油糧種子などから抽出した粗油にはガム質、遊離脂肪酸、そしてカロチノイド系やクロロフィル系等の色素も混入しているため、これらを除去し精製した精製油や白絞油以上の純度のものが好ましい。なお、JAS規格においては数値化されており、オレイン酸70%以上のものが好ましく、その他不可避不純物を含有する。なお、主な不可避不純物を表17に示す。 Unsaturated fatty acids are abundant in nature, but the crude oil extracted from oil seeds, etc. that exist mainly contains gums, free fatty acids, and pigments such as carotenoids and chlorophylls. A refined oil obtained by removing these and purified or having a purity higher than that of white squeezed oil is preferred. In addition, in the JAS standard, it is quantified, and oleic acid is preferably 70% or more, and contains other inevitable impurities. Table 17 shows the main inevitable impurities.
この場合、皮膜形成に用いる不飽和脂肪酸は、非水溶性であって、炭化水素鎖中の炭素数が10個以上のものが好ましい。特に、モノ不飽和脂肪酸のオレイン酸又はジ不飽和脂肪酸のリノール酸等の有機物質が好適である。これは、カドミウム溶出防止用の皮膜(保護膜)を形成するためのカドミウム溶出防止用保護膜形成剤としては、天然に多量に存在することから安価であり、また、安定ゆえ皮膜剤の管理が安易であるからである。
このような有機物質で皮膜を形成すると、この皮膜が銅合金中に含まれる亜鉛の上に形成され、その結果、亜鉛中に固溶しているカドミウムの溶出を防ぐことができる。
In this case, the unsaturated fatty acid used for film formation is preferably water-insoluble and has 10 or more carbon atoms in the hydrocarbon chain. In particular, organic substances such as monounsaturated fatty acid oleic acid or diunsaturated fatty acid linoleic acid are suitable. This is because the cadmium elution prevention protective film forming agent for forming the cadmium elution prevention film (protective film) is naturally abundant and inexpensive, and because it is stable, the coating agent can be managed. Because it is easy.
When a film is formed with such an organic substance, this film is formed on zinc contained in the copper alloy, and as a result, elution of cadmium dissolved in zinc can be prevented.
ここでオレイン酸やリノール酸の有機物質による皮膜の存在について、FT−IR分析でも確認を行なった。FT−IRとは、フーリエ変換赤外分光光度計でフーリエ変換を利用して赤外光の各波長における強度分布を調べる装置である。赤外分光法とは、測定物質に赤外線を照射し透過光を分光することでスペクトルを得て対象物を見分けるものである。この赤外分光法において、スペクトルは、分子固有の形を示すため、表面研磨した黄銅テストピース及び電気亜鉛テストピース(Zn99.97%)上の皮膜をかき出し、FT−IR分析において赤外光を照射し、オレイン酸やリノール酸の有機物質による皮膜の存在状態を分析した。その結果を図5に示す。 Here, the presence of a film of an organic material such as oleic acid or linoleic acid was also confirmed by FT-IR analysis. FT-IR is an apparatus for examining the intensity distribution of each wavelength of infrared light using Fourier transform with a Fourier transform infrared spectrophotometer. Infrared spectroscopy is a method for identifying a target object by obtaining a spectrum by irradiating a measurement substance with infrared rays and dispersing transmitted light. In this infrared spectroscopy, since the spectrum shows a unique shape of the molecule, the film on the polished brass test piece and the electrozinc test piece (Zn 99.97%) is scraped, and infrared light is radiated in the FT-IR analysis. Irradiation was performed, and the presence of the film with organic substances such as oleic acid and linoleic acid was analyzed. The result is shown in FIG.
図5中に示したオレイン酸とリノール酸のピークでは、カルボキシル基の特徴を示す1750cm−1付近の独立峰ピークがはっきりと現れる。しかしながら、黄銅テストピース、及び電気亜鉛テストピース上の皮膜には1750cm−1の独立峰ピークは全く見られず、全て別の物質の変わったことがわかる。なお、電気亜鉛テストピースは、比較データとなるステアリン酸亜鉛と同位置にピークが動いているため、オレイン酸とリノール酸が化学反応して亜鉛と結合していることがわかる。一方、黄銅テストピースは、さらに比較データとなるステアリン酸の銅反応物のピークとも同位置にあるピークが見られるため、同様にオレイン酸とリノール酸が化学反応して銅リッチの表面にも結合していることがわかる。 In the peak of oleic acid and linoleic acid shown in FIG. 5, an independent peak near 1750 cm −1 showing the characteristics of the carboxyl group clearly appears. However, the film on the brass test piece and the electrozinc test piece does not show any independent peak at 1750 cm −1 , indicating that all of the other substances have changed. In addition, since the peak of the electrozinc test piece moves to the same position as that of zinc stearate as comparison data, it can be seen that oleic acid and linoleic acid are chemically reacted with each other and bonded to zinc. On the other hand, the brass test piece has a peak in the same position as the peak of the copper reactant of stearic acid, which is the comparative data. Similarly, oleic acid and linoleic acid chemically react with each other and bind to the copper-rich surface. You can see that
ところで、この不飽和脂肪酸による皮膜は、すべての金属と結合するわけではなく、例えば、ステンレス鋼やアルミニウムなど空気や水中など酸素の供給によって不動態皮膜を形成できる金属表面には結合できない。従って、この皮膜は、亜鉛や黄銅など限られた金属表面でしか結合できないことがわかった。 By the way, the film of unsaturated fatty acid does not bond to all metals, and cannot bond to a metal surface that can form a passive film by supplying oxygen such as air or water, such as stainless steel or aluminum. Therefore, it was found that this film can be bonded only on a limited metal surface such as zinc or brass.
銅合金製配管器材に不飽和脂肪酸からなる有機物質の皮膜を形成する際には、上記した浸漬によるカドミウム溶出防止処理の場合と同様に脱脂工程、水洗工程を経た後に、浸漬工程において配管器材を不飽和脂肪酸である有機皮膜水溶液に所定温度・所定時間で浸漬処理する。これにより、銅合金製配管器材の表層に皮膜を形成してカドミウムの溶出防止を図ることができる。 When forming an organic substance film composed of unsaturated fatty acid on copper alloy piping equipment, after the degreasing process and water washing process as in the case of the cadmium elution prevention treatment by the above-mentioned immersion, the piping equipment is used in the immersion process. It is immersed in an organic film aqueous solution that is an unsaturated fatty acid at a predetermined temperature and a predetermined time. Thereby, a film can be formed in the surface layer of copper alloy piping equipment, and cadmium elution prevention can be aimed at.
カドミウム溶出防止処理後には、エアブロー工程において、エアブローを銅合金製配管器材の表面に施して配管器材表面に付着している有機皮膜水溶液を除去し、かつ、配管器材表面に均一な皮膜を形成する。そのため、エアブロー処理を施す際には、このエアブローを強くして均一な状態で斑ムラを防ぐようにする。
その後、乾燥工程において、例えば、恒温乾燥炉等の炉に配管器材を入れ、所定温度にて所定時間乾燥させ、配管器材表面に均一な皮膜を形成させる。
After the cadmium elution prevention treatment, in the air blowing process, air blow is applied to the surface of the copper alloy piping equipment to remove the organic film aqueous solution adhering to the surface of the piping equipment, and a uniform film is formed on the surface of the piping equipment. . Therefore, when performing the air blow process, the air blow is strengthened to prevent uneven spots in a uniform state.
Thereafter, in the drying process, for example, the piping equipment is put in a furnace such as a constant temperature drying furnace, and dried at a predetermined temperature for a predetermined time to form a uniform film on the surface of the piping equipment.
接液部にオレイン酸、リノール酸からなる不飽和脂肪酸で皮膜を形成した場合には、不飽和脂肪酸に含まれるカルボシキル基があり、本官能基とカドミウムが固溶している亜鉛と結合しやすくなり、特に、亜鉛が多いβ相を多く含有する黄銅においてカドミウムの溶出をより効果的に防止することが可能となる。 When a film is formed with an unsaturated fatty acid consisting of oleic acid and linoleic acid in the wetted part, there is a carboxyl group contained in the unsaturated fatty acid, and it is easy to bind to zinc in which this functional group and cadmium are in solid solution. In particular, elution of cadmium can be more effectively prevented in brass containing a large amount of β phase rich in zinc.
その際、有機物質としては飽和脂肪酸も存在するが、皮膜を形成する上では不飽和脂肪酸が好ましく、その理由としては、双方の分子構造の違いが挙げられる。水に対して不溶性・撥水性を高める場合、アルキル基の長さが重要になり、飽和脂肪酸におけるアルキル基は、その長さが増すにつれて分子が自由に動き回る範囲が広がって広い立体空間の中に存在することになる。そのため、亜鉛と結合する飽和脂肪酸の分子の間隔が大きくなり皮膜として密度が粗くなって亜鉛が直接水分子と接する頻度が高まることになる。 At this time, saturated fatty acids are also present as organic substances, but unsaturated fatty acids are preferred for forming a film, and the reason for this is the difference in molecular structure between the two. When increasing insolubility and water repellency to water, the length of the alkyl group is important, and the alkyl group in saturated fatty acids expands the range in which the molecules can move freely as the length increases, and into a wide three-dimensional space. Will exist. For this reason, the distance between molecules of saturated fatty acid bonded to zinc is increased, the density of the film becomes coarse, and the frequency with which zinc directly contacts water molecules increases.
これに対して、不飽和脂肪酸の場合には、その分子構造内に二重結合が存在するため、この部分を軸に分子が平面構造になり、この分子が自由に動き回る範囲に制約が生じることになる。その結果、亜鉛と結合する分子の間隔が狭まって皮膜の密度を増すことができる。 On the other hand, in the case of unsaturated fatty acids, since there are double bonds in the molecular structure, the molecule has a planar structure with this part as the axis, and there is a restriction on the range in which this molecule can move freely. become. As a result, the distance between molecules bonded to zinc can be narrowed to increase the density of the film.
二重結合が多く含まれる不飽和脂肪酸として、例えば、ドコサヘキサエン酸(DHA)やニシン酸があるが、これらは数多くの二重結合によって酸化されやすいというデメリットがある。これらは、酸化すると腐敗臭が発生しやすくなるため、水道水などを流体とする銅合金製配管部材に使用することは好ましくない。 Examples of unsaturated fatty acids containing a lot of double bonds include docosahexaenoic acid (DHA) and nisinic acid, which have the disadvantage of being easily oxidized by a large number of double bonds. When these are oxidized, a rot odor is likely to be generated. Therefore, it is not preferable to use them for a copper alloy pipe member using tap water or the like as a fluid.
そこで、銅合金製配管器材のカドミウム溶出防止用として腐敗臭の発生を防ぐオレイン酸やリノール酸からなる不飽和脂肪酸を用いることが好ましい。
オレイン酸とリノール酸は、共に炭素数が18個の不飽和脂肪酸で、異なる点は、オレイン酸は分子構造内に二重結合が1つであり、リノール酸は分子構造内に二重構造が2つある点である。この二重結合の数差は、高温時での分子の安定性に違いを与える。具体的には、上述の通り配管器材表面に均一な皮膜を形成させるため乾燥工程にて高温下にさらすことになり、このことは、高温時での安定性に欠くリノール酸には不利となる。一般的に、リノール酸は安定して保存するために冷蔵保存を求められるくらいのものであり、安定性を要求される場合には、オレイン酸の方が適している。
Therefore, it is preferable to use an unsaturated fatty acid composed of oleic acid or linoleic acid for preventing the generation of a rotting odor for preventing cadmium elution from a copper alloy piping device.
Oleic acid and linoleic acid are both unsaturated fatty acids having 18 carbon atoms. The difference is that oleic acid has one double bond in the molecular structure, and linoleic acid has a double structure in the molecular structure. There are two points. This difference in the number of double bonds gives a difference in the stability of the molecule at high temperatures. Specifically, as described above, in order to form a uniform film on the surface of piping equipment, it is exposed to high temperatures in the drying process, which is disadvantageous for linoleic acid which lacks stability at high temperatures. . Generally, linoleic acid is such that refrigerated storage is required for stable storage, and oleic acid is more suitable when stability is required.
近年、水質基準が厳しくなってきていることから、例えば、鉛やニッケルの溶出防止処理と本方法を組み合わせることも考えられる。その場合は、酸又はアルカリ系の溶液で洗浄した後に実施するのもよい。一例として、酸溶液として0.6mol/L硝酸と、0.047mol/L塩酸から成る混酸による洗浄工程を導入したものを図6に示す。なぜならば、表層に偏析した鉛やアルミニウム、めっき処理によってもたらされためっき液残渣を取り除いてから、カドミウムが固溶した銅合金中の亜鉛に対してカドミウムの溶出防止処理がおこなえるからである。 In recent years, since water quality standards have become stricter, for example, it is conceivable to combine this method with the elution prevention treatment of lead and nickel. In that case, it may be carried out after washing with an acid or alkaline solution. As an example, FIG. 6 shows an acid solution into which a cleaning step using a mixed acid composed of 0.6 mol / L nitric acid and 0.047 mol / L hydrochloric acid is introduced. This is because cadmium elution prevention treatment can be performed on zinc in a copper alloy in which cadmium is dissolved, after removing the segregated lead and aluminum on the surface layer and the plating solution residue caused by the plating treatment.
カドミウム溶出防止のために金属に膜を形成する方法には、上記した有機薄膜以外にも、めっきによる薄膜形成も考えられる。通常、銅合金製配管器材には、水栓金具のように装飾性を向上させるためにNiCrめっきを施したり、ボールバルブのように機能性の向上を目的としてNiCrめっきを施す場合がある。このようなめっき処理を用いてカドミウムの溶出防止を図ろうとするためには、配管器材の接水部分を被覆する必要がある。そのため、バルブのボデーや水栓金具の胴などは、内面接水部分の被覆が難しい電気めっきの代わりに無電解めっきを施す場合がある。 In addition to the organic thin film described above, a method of forming a film on a metal for preventing cadmium elution can also be used to form a thin film by plating. Usually, copper alloy piping equipment is subjected to NiCr plating for improving the decorativeness like a faucet fitting, or NiCr plating for the purpose of improving the functionality like a ball valve. In order to prevent elution of cadmium by using such a plating process, it is necessary to cover the wetted part of the piping equipment. For this reason, the body of the valve or the body of the faucet fitting may be subjected to electroless plating instead of electroplating, which is difficult to cover the inner surface wetted part.
配管器材にめっき処理を施す場合、前記のNiCrめっき、Niめっき、銅めっき、スズめっき、亜鉛めっき、銀めっきなどが考えられるが、スズめっきや亜鉛めっきなどは一旦バルブを形成した後にその用途等に応じて個別に施すものであり、一様に施すことはできない。NiCrめっきは、要求されているめっきの処理精度を発揮できないものについては適用することが難しい。銅めっきやNiめっきは、後加工でNiCrめっきを施すことができるというメリットはあるが、水質基準や水質基準管理設定項目において定められた銅やNiの浸出基準値を超える可能性がある。そのため、銅やNiの浸出を低減する対策が必要になることがある。 When performing plating treatment on piping equipment, the above-mentioned NiCr plating, Ni plating, copper plating, tin plating, zinc plating, silver plating, etc. can be considered, but tin plating, zinc plating, etc. are used after the valve is formed once However, it is not possible to apply uniformly. NiCr plating is difficult to apply to those that cannot exhibit the required plating accuracy. Although copper plating and Ni plating have the merit that NiCr plating can be performed by post-processing, there is a possibility that the leaching standard value of copper and Ni determined in the water quality standard and the water quality standard management setting item may be exceeded. Therefore, measures to reduce leaching of copper or Ni may be required.
本来はバルブや水栓金具の内面が対象となるため、回り込みに優れた電気めっきや無電解めっきなどがよいが、今回は黄銅テストピースを用い、各種電気めっきを行いカドミウムの浸出低減を調査した。また、今回はめっき皮膜によって影響を及ぼす他元素の浸出動向をチェックし、表18にまとめた。表18におけるNiCrめっきは、一般的な仕様条件の一つであるNiめっき8μm、Crめっき0.2μmのめっき厚とし、Niめっき、銅めっき、スズめっき、亜鉛めっき、銀めっきは、それぞれ1μmのめっき厚とした。 Originally, the inner surface of valves and faucet fittings is the target, so electroplating and electroless plating with excellent wraparound are good, but this time we investigated the reduction of cadmium leaching using various types of electroplating using brass test pieces. . In addition, this time, the leaching trend of other elements affected by the plating film was checked and summarized in Table 18. The NiCr plating in Table 18 has a plating thickness of 8 μm Ni plating and 0.2 μm Cr plating, which is one of the general specification conditions. Each of Ni plating, copper plating, tin plating, zinc plating, and silver plating is 1 μm. The plating thickness was used.
表18のように、めっき処理を施した場合には、カドミウムの溶出をある程度抑えることは可能ではあるが、めっき材料自体が溶出するリスクがあらたに生じるため、好ましい処理方法ではない。 As shown in Table 18, when the plating process is performed, it is possible to suppress the elution of cadmium to some extent, but since there is a new risk that the plating material itself will be eluted, it is not a preferable processing method.
カドミウムの浸出低減として、めっき皮膜は有意義であるが、この場合、めっきを形成する元素の浸出が大きくなる。これは、各種の元素の浸出量が決められている水質基準を考慮すると好ましいことではない。
例えば、銀めっき、金めっき、白金めっき、ロジウムめっき、パラジウムめっき、イリジウムめっきは、高コスト、スズめっきは軟硬度かつ外観美化が劣るというデメリットがあり、更に、これらのめっきを含む合金めっきを銅合金に施した場合も、めっき皮膜による高硬度化により、かじり、漏れなどの水道用器具の仕様そのものに悪影響を与えることがあるため、これらのめっきを施すことは好ましくない。
Although the plating film is significant as a reduction of cadmium leaching, in this case, the leaching of elements forming the plating becomes large. This is not preferable in consideration of water quality standards in which the leaching amounts of various elements are determined.
For example, silver plating, gold plating, platinum plating, rhodium plating, palladium plating, and iridium plating have high costs, tin plating has the disadvantages of soft hardness and poor appearance beautification, and alloy plating that includes these platings. Even when applied to a copper alloy, it is not preferable to apply such plating because the hardness of the plating film may adversely affect the specifications of water supply equipment such as galling and leakage.
前述したカドミウム溶出防止における第1の方法と第2の方法とを組合わせてもよく、第1の方法により、金属塩水溶液内に浸漬させた配管器材の接液部表層のカドミウムを貴な金属と置換させ、次いで、第2の方法により、この接液部表層に不飽和脂肪酸からなる有機物質により皮膜を形成して配管器材の接液部表層の亜鉛を被覆して亜鉛中に固溶しているカドミウムの溶出を防止させるようにしてもよい。この場合、これらの2つの処理方法により接液部を処理することで、カドミウムの溶出防止効果を一層高めることが可能になる。 The first method and the second method for preventing cadmium elution described above may be combined. By the first method, the cadmium on the surface of the wetted part of the piping equipment immersed in the metal salt aqueous solution is precious metal. Then, by the second method, a film is formed on the surface layer of the wetted part with an organic substance composed of an unsaturated fatty acid, and the zinc of the surface part of the wetted part of the piping equipment is coated and dissolved in zinc. The elution of cadmium may be prevented. In this case, it is possible to further enhance the cadmium elution prevention effect by treating the wetted part by these two treatment methods.
第三発明におけるカドミウム溶出防止方法は、カドミウムが固溶した銅合金製配管器材の少なくとも接液部表層のPbを含有する偏在金属成分を、硝酸と塩酸とを含有する混酸により洗浄するようにし、接液部表層から、混酸中にあって、カドミウムよりも貴な金属、例えば、銅、Niが各々銅イオンやニッケルイオンとして溶出する。または、混酸中にあって、塩化銅、塩化ニッケル、硫酸ニッケル、水酸化ニッケルなどの金属塩を構成する銅やニッケルが銅イオン、ニッケルイオンとして同様に溶出する。この銅イオンやニッケルイオンと接液部表層のカドミウムとを置換させてカドミウムの溶出を防止するようにしたものである。
その際、混酸が、洗浄以前にカドミウムよりも貴で且つ水素よりも卑な金属を含有してもよい。
これらの場合、接液部表層の偏在金属成分(特にPb)を混酸で洗浄し、接液部表層から溶出させた金属によりカドミウムを置換させることで、このカドミウムの溶出の抑制が可能となる。
The cadmium elution prevention method in the third invention is to wash the unevenly distributed metal component containing Pb of at least the wetted part surface layer of the copper alloy piping equipment in which cadmium is dissolved, with a mixed acid containing nitric acid and hydrochloric acid, From the surface of the wetted part, metals that are in a mixed acid and are nobler than cadmium, for example, copper and nickel, are eluted as copper ions and nickel ions, respectively. Alternatively, in a mixed acid, copper and nickel constituting a metal salt such as copper chloride, nickel chloride, nickel sulfate, and nickel hydroxide are similarly eluted as copper ions and nickel ions. The copper ions and nickel ions are substituted for cadmium on the surface layer of the wetted part to prevent elution of cadmium.
In this case, the mixed acid may contain a metal that is nobler than cadmium and baser than hydrogen before washing.
In these cases, elution of the cadmium can be suppressed by washing the unevenly distributed metal component (particularly Pb) on the surface of the wetted part with a mixed acid and substituting the cadmium with the metal eluted from the surface of the wetted part.
次に、本発明におけるバルブ・管継手等の銅合金製配管器材のカドミウム溶出防止方法を適用した実施例を詳述する。
先ず、貴な金属に置換させるための金属塩水溶液として適したものを実験により確認する。ここで、前述したように銅合金配管器材にはNiCrめっきが施されたものが多いため、貴な金属イオンと対を成す陰イオンを変えた場合に、各陰イオンがNiCrめっき品に与える影響を目視により確認した。この結果を表19に示す。
Next, the Example which applied the cadmium elution prevention method of copper alloy piping equipment materials, such as a valve and a pipe joint in this invention, is explained in full detail.
First, what is suitable as a metal salt aqueous solution for substituting with a noble metal is confirmed by experiment. Here, as described above, since many copper alloy piping equipment has been subjected to NiCr plating, the influence of each anion on the NiCr plated product when the anion paired with a noble metal ion is changed. Was confirmed visually. The results are shown in Table 19.
表19の結果より、塩化銅は、陰イオンである塩化物イオンによりNiCrめっきを侵すことが確認された。このため、塩化銅は金属塩水溶液として適していないといえる。 From the results of Table 19, it was confirmed that copper chloride attacked NiCr plating by chloride ions which are anions. For this reason, it can be said that copper chloride is not suitable as a metal salt aqueous solution.
続いて、金属塩水溶液として上記の硝酸銅、硫酸銅、酢酸銅を用い、この金属塩水溶液に黄銅テストピースを浸漬させて、この浸漬により貴な金属イオンでカドミウムを置換可能であるかをカドミウム浸出試験により測定した。 Subsequently, using the above copper nitrate, copper sulfate, and copper acetate as an aqueous metal salt solution, a brass test piece is immersed in the aqueous metal salt solution, and whether cadmium can be replaced with noble metal ions by this immersion is determined as cadmium. Measured by leaching test.
カドミウム溶出防止処理として、黄銅テストピースに、前述した実施形態に示した脱脂工程、水洗工程、浸漬工程、水洗工程、水滴除去工程を施した。脱脂工程としては、黄銅テストピースをアルカリ性キレート脱脂剤50g/Lに50℃で10分浸漬させ、表面の汚れを除去した。水洗工程としては、黄銅テストピースを10分水で洗浄して表面の脱脂剤を除去した。 As a cadmium elution prevention process, the degreasing process, the water washing process, the immersion process, the water washing process, and the water droplet removal process shown in the above-described embodiment were performed on the brass test piece. As a degreasing step, a brass test piece was immersed in an alkaline chelate degreasing agent 50 g / L at 50 ° C. for 10 minutes to remove surface contamination. As the water washing step, the brass test piece was washed with water for 10 minutes to remove the surface degreasing agent.
浸漬工程においては、硝酸銀、硝酸銅、硫酸銅、硝酸ニッケルの何れかの0.6mol/L(酢酸銅は水に対する溶解限界のため0.15mol/L)金属塩水溶液に対して、黄銅テストピースを50℃にて30分浸漬させて、カドミウムを金属イオンで置換させることにより溶出防止処理を施した。この浸漬工程後には、水洗工程において黄銅テストピースを10分水で洗浄して表面の金属塩水溶液を除去し、続いて、水滴除去工程において水滴を除去した。これらの工程を経た後の黄銅テストピースのカドミウム浸出試験の結果を表20に示す。 In the dipping process, a brass test piece is used for an aqueous metal salt solution of 0.6 mol / L of silver nitrate, copper nitrate, copper sulfate, or nickel nitrate (copper acetate is 0.15 mol / L because of its solubility limit in water). Was soaked at 50 ° C. for 30 minutes, and cadmium was replaced with metal ions to perform elution prevention treatment. After this dipping step, the brass test piece was washed with water for 10 minutes in the water washing step to remove the surface metal salt aqueous solution, and then the water droplets were removed in the water drop removing step. Table 20 shows the results of the cadmium leaching test of the brass test piece after these steps.
一方において、C3771黄銅にカドミウムめっきを1μm施したものをめっきテストピースとし、このめっきテストピースを上記と同様に金属塩水溶液に浸漬させ、カドミウム浸出試験によりカドミウムの浸出量を測定した。このカドミウム浸出試験の結果を表21に示す。 On the other hand, a C3771 brass plated with 1 μm of cadmium plating was used as a plating test piece. This plating test piece was immersed in an aqueous metal salt solution in the same manner as described above, and the amount of cadmium leaching was measured by a cadmium leaching test. The results of this cadmium leaching test are shown in Table 21.
表21におけるめっきテストピースのカドミウム浸出試験の結果、カドミウムめっきを施したテストピースに対して浸漬処理した場合にも、Cu以上の貴な金属イオンによりカドミウムを置換できることが確認された。
そこで、表20における黄銅テストピースと表21におけるめっきテストピースとの結果を比較すると、黄銅テストピースの場合には、特に、Niイオンによって置換する場合のカドミウムイオンの浸出が低減されている。このとき、Cuイオンよりも卑な金属となるNiイオンは、カドミウムイオンと置換する反応スピードが遅くなり、その結果、カドミウム多量のめっきテストピースでは、30分の浸漬時間ではNiとの置換が不十分に終わっている。そして、めっきテストピースにおいては、置換Niによって残存カドミウムがガルバニック腐食を受け、未処理の場合よりもカドミウム浸出量が多くなる。
これに比べて、黄銅テストピースは、めっきテストピースよりも表層のカドミウム量が少なくなっていることから、金属塩水溶液がNiイオンであっても十分にカドミウムを置換することができ、カドミウムの浸出の低減につながっている。
As a result of the cadmium leaching test of the plating test piece in Table 21, it was confirmed that cadmium can be replaced by a noble metal ion of Cu or higher even when the cadmium plating test piece is dipped.
Therefore, when the results of the brass test piece in Table 20 and the plating test piece in Table 21 are compared, in the case of the brass test piece, the leaching of cadmium ions when replacing with Ni ions is reduced. At this time, Ni ions, which are base metals rather than Cu ions, have a slower reaction speed for substitution with cadmium ions, and as a result, in a cadmium-rich plating test piece, substitution with Ni is not possible with a 30 minute immersion time. It's over enough. In the plating test piece, the residual cadmium is subjected to galvanic corrosion due to the replacement Ni, and the amount of cadmium leaching is larger than that in the case of being untreated.
Compared to this, the brass test piece has a smaller amount of cadmium in the surface layer than the plating test piece, so even if the metal salt aqueous solution is Ni ion, cadmium can be sufficiently replaced, and cadmium leaching. Has led to a reduction in
なお、分析範囲が大きく、試料全体の分析に有効な蛍光X線分析に対し、浸出に直接関わる接水表面の変化をとらえるため、高分解能スペクトルにより高感度なWDX(Wave−length Dispersive X−ray Spectrometry)方式のEPMAにより試験前後のテストピースを測定することで、テストピース表層の構成元素の検出とこの構成元素の比率を分析することもでき、この場合、表層の状態をより細かく確認できる。 In addition, in order to capture changes in the wetted surface that are directly related to leaching in comparison with the fluorescent X-ray analysis that is effective in analyzing the entire sample, the analysis range is large, and WDX (Wave-length Dispersive X-ray) is highly sensitive to high resolution spectra By measuring the test piece before and after the test by the EPMA of the spectrometry method, it is also possible to detect the constituent elements of the test piece surface layer and analyze the ratio of the constituent elements. In this case, the state of the surface layer can be confirmed in more detail.
以上のことから、金属塩水溶液内の金属イオンとして、Niイオン以上の貴な金属を選択することが可能であり、この金属イオンと対になる陰イオンは、塩化物イオンを除く、硝酸イオン、硫酸イオンが好適である。また、その他の陰イオンとして、酢酸イオンを選択することも可能である。 From the above, it is possible to select a noble metal higher than Ni ion as the metal ion in the metal salt aqueous solution, and the anion paired with this metal ion is nitrate ion, excluding chloride ion, Sulfate ions are preferred. In addition, acetate ions can be selected as other anions.
特に、pH6〜7を示す硝酸Ni水溶液は、カドミウムが混入しやすい亜鉛を原料にした銅合金製以外の配管器材部品からのカドミウムの浸出を防ぐこともでき、例えば、亜鉛華(酸化亜鉛)を原料とするOリングなどのゴムシート材からのカドミウムの浸出をこのゴムシートを傷めることなく低減することができる。なお、弱酸である硝酸銅も含め、硝酸Niは、他の金属塩と異なり有機溶剤であるアルコールにも溶解することができる。本来、ゴムシート材は、疎水性を示す物質であるが、アルコールに溶解する性質により円滑に置換反応をおこなうこともできる。例えば、ゴムシート材の接液面積の大きいバタフライバルブ全体を金属塩水溶液に浸漬させて、ゴムシート材の劣化を防ぎつつカドミウム溶出防止処理を施すことが可能になる。 In particular, an aqueous solution of Ni nitrate having a pH of 6 to 7 can also prevent cadmium from leaching out of piping equipment parts other than copper alloy made of zinc, which is easily mixed with cadmium, for example, zinc white (zinc oxide). The leaching of cadmium from a rubber sheet material such as an O-ring as a raw material can be reduced without damaging the rubber sheet. Unlike other metal salts, Ni nitrate including copper nitrate, which is a weak acid, can be dissolved in alcohol, which is an organic solvent. Originally, a rubber sheet material is a substance exhibiting hydrophobicity, but a substitution reaction can also be smoothly performed due to the property of being dissolved in alcohol. For example, the entire butterfly valve having a large wetted area of the rubber sheet material can be immersed in the aqueous metal salt solution, and the cadmium elution prevention treatment can be performed while preventing the rubber sheet material from deteriorating.
次いで、CuなどNiイオン以上の貴な金属を配管器材用の材料として選択し、実際の製造工程上での効果を確認する。前述した鉛やニッケルの溶出防止処理方法は、特許第3345569号の鉛溶出防止方法や、特許第4197269号のニッケル溶出防止方法に用いる硝酸と塩酸を含有する混酸溶液と組合わせることにより、図7、図8、図9に示すカドミウム溶出防止工程がそれぞれ考えられる。ここで、図7(a)におけるカドミウム溶出防止工程を工程1、図7(b)を工程2、図8(a)を工程3、図8(b)を工程4、図9(a)を工程5、図9(b)を工程6とする。
Next, a noble metal such as Cu or higher than Ni ions is selected as a material for piping equipment, and the effect on the actual manufacturing process is confirmed. The lead and nickel elution prevention treatment method described above is combined with the mixed acid solution containing nitric acid and hydrochloric acid used in the lead elution prevention method of Japanese Patent No. 3345569 and the nickel elution prevention method of Japanese Patent No. 4197269. The cadmium elution preventing process shown in FIGS. 8 and 9 can be considered. Here, the cadmium elution prevention process in FIG. 7A is the
先ず、上記の組合わされた工程が有効であるかを、以下の表22に示す処理条件の下で検証した。全工程共通の脱脂工程としては、50g/Lアルカリキレート脱脂剤に50℃で30分浸漬させるものとし、水洗工程としては、流水中に10分浸漬処理させるものとし、水滴の除去工程としては、エアブローにて処理するものとした。 First, it was verified under the processing conditions shown in Table 22 below whether the above combined process is effective. As a degreasing process common to all processes, it shall be immersed in a 50 g / L alkali chelate degreasing agent at 50 ° C. for 30 minutes, and as a water washing process, it shall be immersed in running water for 10 minutes. It shall be processed by air blow.
各工程において用いるテストピースとして、黄銅テストピースを用いた。各テストピースに各工程の溶出防止処理工程を施し、その後、Cd浸出量を測定した。各処理工程後のCd浸出量の測定結果を表23に示す。 A brass test piece was used as a test piece used in each step. Each test piece was subjected to an elution prevention treatment step in each step, and then the Cd leaching amount was measured. Table 23 shows the measurement results of the Cd leaching amount after each processing step.
表23に示すように、混酸との混合溶液において、NiイオンのものとCuイオンのものは挙動が大きく異なり、Cuイオンのものは酸の存在下でCdと置換が確認されなかった。この混酸との混合溶液において、NiイオンとCuイオンの挙動の違いは、各元素のイオン化傾向によるものと思われる。ここで、主要元素のイオン化傾向を図10に示す。 As shown in Table 23, in the mixed solution with the mixed acid, the behavior of the Ni ion and the Cu ion was greatly different, and the substitution of Cd was not confirmed for the Cu ion in the presence of the acid. In the mixed solution with this mixed acid, the difference in the behavior of Ni ions and Cu ions seems to be due to the ionization tendency of each element. Here, the ionization tendency of the main elements is shown in FIG.
図10において、NiはCdよりも貴な金属であるが、混酸のH(水素)よりは卑な位置にあるので、混酸と硝酸Niが混合しても影響を受けることなく、NiとCdの置換反応が進む。一方、Cuは、混酸のHに対しても貴な位置にあるので、混合溶液中に多数存在するHとCuとの置換が先に起こることになる。したがって、CuはCdとは置換せずに黄銅テストピース上に付着し、浸出試験を行うと残存するCdと付着Cuのガルバニック腐食が促進され、その結果、Cdの浸出が未処理に対して著しく増大してしまうと考えられる。 In FIG. 10, Ni is a noble metal rather than Cd, but it is in a lower position than H (hydrogen) of the mixed acid. Therefore, even if the mixed acid and Ni nitrate are mixed, there is no influence, and Ni and Cd are not affected. The substitution reaction proceeds. On the other hand, since Cu is in a noble position with respect to H of the mixed acid, substitution of H and Cu present in large numbers in the mixed solution occurs first. Therefore, Cu does not replace Cd but adheres to the brass test piece, and the leaching test promotes the galvanic corrosion of the remaining Cd and deposited Cu. It is thought that it will increase.
以上のことから、実際の製造工程上で適用可能なものは、工程1〜工程5までと言える。続いて、工程1〜工程5までの各工程における最適条件の絞込みを黄銅テストピースの浸出試験により実施した。このときの黄銅テストピースの未処理時における各元素の浸出量を表24に示す。
From the above, it can be said that
工程1の硝酸Ni置換処理工程において、硝酸Niの濃度と処理時間の水準を適宜の値に割り振り、各条件にて黄銅テストピースの浸出試験を実施した結果を表25に示す。このとき、硝酸Ni濃度を、硝酸Niの溶解限界である3.0mol/Lまで水準として割り振った。
Table 25 shows the results of leaching tests of brass test pieces under various conditions in the Ni nitrate Ni substitution treatment step of
工程2の硝酸銅置換処理工程において、硝酸銅の濃度と処理時間の水準を適宜の値に割り振り、各条件にて黄銅テストピースの浸出試験を実施した結果を表26に示す。このとき、硝酸銅の濃度を、硝酸銅の溶解限界である6.0mol/Lまで水準として割り振った。
Table 26 shows the results of leaching tests of brass test pieces under various conditions in the copper nitrate replacement treatment step of
工程3の硝酸Ni置換処理工程において、硝酸Niの濃度と処理時間の水準を適宜の値に割り振り、各条件にて黄銅テストピースの浸出試験を実施した結果を表27に示す。
Table 27 shows the results of leaching tests of brass test pieces under various conditions in the Ni nitrate Ni substitution treatment step of
工程4の硝酸銅置換処理工程において、硝酸銅の濃度と処理時間の水準を適宜の値に割り振り、各条件にて黄銅テストピースの浸出試験を実施した結果を表28に示す。 Table 28 shows the results of leaching tests of brass test pieces under various conditions in the copper nitrate substitution treatment step of Step 4 in which the concentration of copper nitrate and the level of treatment time were assigned to appropriate values.
工程5の硝酸Ni置換処理工程において、硝酸Niの濃度と処理時間の水準を適宜の値に割り振り、各条件にて黄銅テストピースの浸出試験を実施した結果を表29に示す。このとき、硝酸Niの濃度を、硝酸Niの溶解限界である3.0mol/Lまで水準として割り振った。
Table 29 shows the results of the leaching test of the brass test piece under the respective conditions in which the Ni nitrate concentration and the treatment time level were allocated to appropriate values in the Ni nitrate Ni substitution treatment step of
上記のCdの浸出試験結果のみでは工程1〜工程5まで共に差異が無く、それぞれの硝酸Ni、硝酸銅の濃度は、最低の0.06mol/L、処理時間は最短の5分、処理温度は常温で可能であるが、後述する実施例5の皮膜処理工法とは異なり、Cd浸出量は、濃度・時間・温度条件を高めてもゼロにはならなかった。そこで、Cdと同時に測定したCu、Zn、Ni、及びPbも合わせて最適化条件を検討した。なお、以降に示した浸出量の単位のμg/Lについて、1mg/L=1000μg/Lの関係になっている。
The above Cd leaching test results are not different from
処理温度と処理時間との関係について、工程1の硝酸Ni置換処理にて母材に含まれないNi浸出の度合いから処理温度の関係を図11より導く場合、0.6mol/L・50℃・5分と、0.6mol/L・常温25℃・30分のNi浸出データが同等であることから、25℃上昇で反応速度に6倍の差があることが確認できる。なお、温度の下限は、処理溶液の氷結防止のために10℃とし、温度の上限は、溶液中に溶け込んだ空気の気泡化や沸騰による気泡化による水栓金具内のエアーポケット防止のため50℃とした。この温度の上限・下限に対して最低限度必要な処理時間の関係を図12に示した。
Regarding the relationship between the processing temperature and the processing time, when the relationship between the processing temperature is derived from FIG. 11 from the degree of Ni leaching that is not included in the base metal in the Ni nitrate Ni replacement processing in
処理時間と処理濃度との関係について、工程1〜工程5までのCu、Zn、Niの浸出の挙動を表25〜表29までの浸出試験結果からそれぞれ対応させて図13〜図17までに示す。図において、全ての処理方法、濃度において5分でその挙動の大部分が終了し、10分以上経過すると、大きな変化は確認されなかった。処理温度を50℃に固定した場合、何れの処理工程においても、その濃度にかかわらず5分経過後にその反応がほとんど終了している。
Regarding the relationship between the treatment time and the treatment concentration, the leaching behavior of Cu, Zn, and Ni from
これらの工程のうち、工程1、工程3、工程5は、硝酸Ni置換工程を有するため、濃度が最大となる3.0mol/Lになるにつれてより反応は進むと考えられる。そこで、表25と表29の浸出試験結果からそれぞれ対応させて、その挙動を図18、図19に示した。図18、図19において、Cd浸出量の最小、最大側である工程1、工程5における硝酸Ni置換工程について濃度と浸出量との関係を表したが、何れの場合にも、濃度0.6mol/L付近で頭打ちの状態となり、それ以上の濃度に設定してもその効果を期待することができないことが確認された。
Among these steps,
銅とNiの置換処理能力の差について、上記の表27と表28とを比較した場合、Cd浸出量の低減効果はほぼ同等であるが、このCd以外の元素の浸出も図20に示したとおり、銅とNiでは同等であることから、銅とNiの置換処理能力の差はほとんどないものと言える。 When Table 27 and Table 28 are compared with respect to the difference in copper and Ni substitution processing ability, the Cd leaching amount reduction effect is almost the same, but the leaching of elements other than Cd is also shown in FIG. As described above, since copper and Ni are equivalent, it can be said that there is almost no difference in the substitution processing ability between copper and Ni.
硝酸銅置換工程を有する工程2、及び工程4では、MAX濃度6.0mol/Lになるにつれ反応は進むと思われたが、工程2、工程4における硝酸銅置換工程においても、0.6mol/L付近で十分に効果が発揮できることがわかった。
In
めっき処理と硝酸Ni、硝酸銅との置換処理の浸出傾向の違いをそれぞれ比較すると、めっき処理、置換処理の双方ともに新たに供給される元素が表面に付着することになるが、各浸出試験において、表30の工程の違いによる「各種硝酸Ni置換」と「Niめっき」、表31の「各種硝酸銅置換」と「銅めっき」の浸出量の結果をそれぞれ比較すると、その挙動はそれぞれ大きく異なっている。これは、置換処理は、供給される元素がめっき処理とは異なり、酸化された状態で置換がおこなわれるため、テストピース表面に酸化膜が形成され、供給される元素による水への溶け出しがめっき処理よりも著しく低減されると考えられる。これにより、カドミウムの浸出を低減させる場合、めっき処理よりも置換処理が浸出低減効果が優れていると言える。 Comparing the difference in the leaching tendency between the plating treatment and the substitution treatment with Ni nitrate and copper nitrate, the newly supplied elements will adhere to the surface in both the plating treatment and the substitution treatment. When comparing the results of leaching amounts of “various Ni nitrate substitution” and “Ni plating” and “various copper nitrate substitution” and “copper plating” in Table 31 due to the differences in the processes in Table 30, their behaviors are greatly different. ing. This is because the replacement process is performed in a state where the supplied element is oxidized unlike the plating process, so that an oxide film is formed on the surface of the test piece, and the supplied element does not dissolve in water. This is considered to be significantly reduced compared to the plating process. Thereby, when reducing the leaching of cadmium, it can be said that the substitution process is more effective than the plating process.
オレイン酸を不飽和脂肪酸とし、この不飽和脂肪酸に黄銅を浸漬させてこの黄銅に有機皮膜を施し、この皮膜形成した銅合金のカドミウム浸出試験を実施した。
試験に用いた試験品として、銅合金からなるボールバルブ、ゲート弁と、カドミウムを180〜200ppm含有している前述の黄銅テストピースを用いた。
An oleic acid was used as an unsaturated fatty acid, brass was immersed in the unsaturated fatty acid, an organic film was applied to the brass, and a cadmium leaching test of the copper alloy formed with the film was performed.
As a test product used for the test, a ball valve made of a copper alloy, a gate valve, and the aforementioned brass test piece containing 180 to 200 ppm of cadmium were used.
表32において、試験品1〜3はサイズ1/2黄銅製600型ボールバルブであり、その接液面積比は、4568cm2/Lである。試験品4、5はサイズ1/2黄銅製125型ゲート弁、試験品6はサイズ1/2青銅製125型ゲート弁であり、これらの接液面積比は2174cm2/Lである。試験品7、8はサイズ3/4黄銅製125型ゲート弁であり、その接液面積比は2000cm2/Lである。試験品9は、前述した黄銅テストピースである。
In Table 32, the
カドミウム浸出試験前の処理として、前述した浸漬の場合と同様に、黄銅テストピースに脱脂工程、水洗工程を実施した後に、皮膜形成工程として、オレイン酸0.8wt%の不飽和脂肪酸(有機皮膜水溶液)の中に黄銅テストピースを50℃にて5分浸漬させてカドミウムの溶出防止処理を施した。この皮膜形成処理後には、エアブロー工程、乾燥工程を施した。エアブロー工程としては、黄銅テストピースにエアブローを適宜の時間施して有機皮膜水溶液を除去した。乾燥工程としては、70℃の恒温乾燥炉内に30分黄銅テストピースを入れ、この黄銅テストピースを乾燥させた。これらの工程を経た後の黄銅テストピースのカドミウム浸出試験の結果を表32に示す。表中、未処理カドミウムとは、表2に示したコンディショニング無し浸出試験の実測値であり、混酸処理とは、皮膜形成工程前に、0.6mol/L硝酸と0.047mol/L塩酸から成る混酸により銅合金を洗浄したものである。 As a treatment before the cadmium leaching test, a brass test piece was subjected to a degreasing process and a water washing process, and then as a film forming process, an unsaturated fatty acid of 0.8 wt% oleic acid (organic film aqueous solution) was used. ) Was immersed in a brass test piece at 50 ° C. for 5 minutes to prevent cadmium elution. After this film formation treatment, an air blowing step and a drying step were performed. In the air blowing step, the brass test piece was subjected to air blowing for an appropriate time to remove the organic film aqueous solution. As a drying process, a brass test piece was placed in a constant temperature drying oven at 70 ° C. for 30 minutes, and the brass test piece was dried. Table 32 shows the results of the cadmium leaching test of the brass test piece after these steps. In the table, untreated cadmium is an actual measurement value of a leaching test without conditioning shown in Table 2, and mixed acid treatment consists of 0.6 mol / L nitric acid and 0.047 mol / L hydrochloric acid before the film formation step. A copper alloy is washed with a mixed acid.
表32の結果より、有機物質により皮膜を形成したカドミウムの浸出量(表21における有機皮膜のみ カドミウム)は、未処理(表32における未処理 カドミウム)と比較して、何れの試験品の場合にも少ない量に抑えられている。これは、オレイン酸やリノール酸のような不飽和脂肪酸により亜鉛と結合して固溶しているカドミウムの浸出が抑えられたためである。 From the results in Table 32, the leaching amount of cadmium with a film formed from an organic substance (only the organic film in Table 21 is cadmium) is compared with untreated (untreated cadmium in Table 32) in any test product. Is also kept to a small amount. This is because leaching of cadmium which is bonded to zinc and dissolved by an unsaturated fatty acid such as oleic acid or linoleic acid is suppressed.
更に、皮膜形成処理をおこなう前に混酸処理を施すことにより、表32に示すように皮膜処理工程のみの場合よりもカドミウム浸出量が抑えられた。このように、皮膜処理を施す対象物が銅合金である場合、処理前に酸処理をおこなうことにより効果を高めることができた。この理由としては、特に、鋳造後においては表層に鉛・鉄・アルミニウムなどの偏析物が多く、オレイン酸やリノール酸のような不飽和脂肪酸と結合しやすい亜鉛が表層に表れにくいためである。この表層の介在物を酸処理で取り除くことにより、銅合金表面への皮膜処理が促進され、カドミウムの浸出が低減された。 Furthermore, by performing the mixed acid treatment before the film formation treatment, the amount of cadmium leaching was suppressed as compared with the case of only the film treatment step as shown in Table 32. As described above, when the object to be subjected to the film treatment is a copper alloy, the effect can be enhanced by performing the acid treatment before the treatment. This is because, especially after casting, there are many segregated substances such as lead, iron, and aluminum on the surface layer, and zinc that easily binds to unsaturated fatty acids such as oleic acid and linoleic acid does not appear on the surface layer. By removing the inclusions on the surface layer by acid treatment, the coating treatment on the copper alloy surface was promoted, and the leaching of cadmium was reduced.
前述の黄銅テストピースを用いて、図6の工程における皮膜形成工程で用いる不飽和脂肪酸の濃度差を変えたときのカドミウム浸出量の変化を測定し、その濃度差により生じる浸出低減効果を検証した。使用する不飽和脂肪酸は、オレイン酸を代表として含むものとした。なお、オレイン酸は水に不溶で油水分離してしまい、直接水で希釈することができない。そこで、溶剤成分によりオレイン酸を水に溶解させた有機皮膜水溶液を水で希釈することによって、オレイン酸の濃度の水準を適宜の値に割り振った。このときの皮膜形成工程においては黄銅テストピースを50℃にて5分浸漬させるものとし、その後、エアブロー工程、乾燥工程を施した。エアブロー工程としては、黄銅テストピースにエアブローを適宜の時間施して有機皮膜水溶液を除去し、乾燥工程としては、70℃の恒温乾燥炉内に30分、黄銅テストピースを入れてこれを乾燥させた。 Using the above-mentioned brass test piece, the change in the amount of cadmium leaching was measured when the concentration difference of the unsaturated fatty acid used in the film formation step in the step of FIG. 6 was changed, and the leaching reduction effect caused by the concentration difference was verified. . The unsaturated fatty acid used included oleic acid as a representative. It should be noted that oleic acid is insoluble in water and oil-water separated and cannot be directly diluted with water. Therefore, the concentration level of oleic acid was assigned to an appropriate value by diluting an organic film aqueous solution in which oleic acid was dissolved in water with a solvent component. In the film formation process at this time, the brass test piece was immersed at 50 ° C. for 5 minutes, and then an air blowing process and a drying process were performed. As the air blowing process, the brass test piece was subjected to air blowing for an appropriate time to remove the organic film aqueous solution, and as the drying process, the brass test piece was placed in a constant temperature drying oven at 70 ° C. for 30 minutes and dried. .
このときの黄銅テストピースの未処理時における各元素の浸出量は、前述した表24に示したものである。オレイン酸濃度の水準は、表33に示すように割り振られ、このときの黄銅テストピースにおける各元素の浸出量を同表中に示している。 The leaching amount of each element when the brass test piece is not yet processed is shown in Table 24 described above. The level of the oleic acid concentration is assigned as shown in Table 33, and the amount of leaching of each element in the brass test piece at this time is shown in the same table.
表33の結果より、オレイン酸濃度が0.004wt%以上のときに各元素の浸出量が少ないと言える。よって、オレイン酸濃度≧0.004wt%とした場合に、効果的に皮膜処理を施すことができる。この場合、オレイン酸濃度のより濃いほうが皮膜処理の点では有効であるが、水に不溶であるオレイン酸を、溶剤成分を利用して水に溶かして非引火性の有機皮膜溶液とさせるためには、表33に示したオレイン酸濃度を、オレイン酸濃度≦16.00wt%とし、16.00wt%を濃度の上限とすることが望ましい。 From the results in Table 33, it can be said that the leaching amount of each element is small when the oleic acid concentration is 0.004 wt% or more. Therefore, when the oleic acid concentration ≧ 0.004 wt%, the film treatment can be effectively performed. In this case, a higher oleic acid concentration is more effective in terms of film treatment, but oleic acid that is insoluble in water is dissolved in water using a solvent component to form a non-flammable organic film solution. It is desirable that the oleic acid concentration shown in Table 33 is oleic acid concentration ≦ 16.00 wt%, and 16.00 wt% is the upper limit of the concentration.
表33に用いた黄銅テストピースの接液面積比は1256cm2/Lであるが、表3で用いた試験品1〜3の黄銅製600型ボールバルブの接液面積比は4568cm2/Lであり差は約3.64倍である。よって、表33のデータに3.64を乗じると黄銅製600型ボールバルブ相当の数値と見なせ、オレイン酸濃度が0.004wt%の時は0.008mg/Lとなり、オレイン酸濃度が0.0016wt%の時は0.067mg/Lとなる。なお、これら相当する実測値に対し、バルブはJIS S3200−7に定められた配管途中に設置される給水用具で、その新基準値0.003mg/Lと比較するための補正値は、実測値×0.04となり、オレイン酸濃度が0.0016wt%の時は0.003mg/Lとなってしまうため、オレイン酸濃度が0.004wt%以上が下限となる。
The wetted area ratio of the brass test piece used in Table 33 is 1256 cm 2 / L, but the wetted area ratio of the 600-type ball valve made of
前述した図5の結果より、オレイン酸は、亜鉛並びに黄銅中の亜鉛と結合するため、表33において亜鉛の浸出低減がなされている。さらに、銅についても、同様に浸出低減がなされている。 From the result of FIG. 5 described above, since oleic acid binds to zinc and zinc in brass, the leaching of zinc is reduced in Table 33. Further, leaching is similarly reduced for copper.
一方、乾燥工程での恒温乾燥炉内の温度についても、合わせて実験を行なった。このときの条件としては、70℃の恒温乾燥炉内に30分、50℃の恒温乾燥炉内に30分、25℃の常温下に長時間(144時間)放置するものとした。テストピースとしては、表面研磨した電気亜鉛を素材としたテストピース、表面研磨した素材に30μm厚のカドミウムめっきを施したテストピース、30μm厚のカドミウムめっきを施したものに不飽和脂肪酸のオレイン酸若しくはリノール酸の皮膜を形成したテストピースとした。 On the other hand, the temperature in the constant temperature drying furnace in the drying process was also tested. As conditions at this time, it was assumed that they were left in a constant temperature drying oven at 70 ° C. for 30 minutes, in a constant temperature drying oven at 50 ° C. for 30 minutes, and left at a normal temperature of 25 ° C. for a long time (144 hours). As the test piece, a test piece made of surface-polished electro-zinc material, a test piece obtained by subjecting the surface-polished material to cadmium plating with a thickness of 30 μm, a cadmium plating material with an unsaturated fatty acid, or oleic acid of 30 μm thickness, The test piece was formed with a linoleic acid film.
このとき、有毒なカドミウムめっきについてもめっき品にて同様に実験を行なった。カドミウムは空気中で劣化しやすく、図21、図22の写真に示すように、めっき処理のみでは表面に酸化皮膜が形成されて変色が生じる。そのため、30μm厚のカドミウムめっきを施したテストピースを図23、図24の写真に示したように表面研磨し、めっき表面に形成された酸化皮膜を取り除いた。
各テストピースのFT−IR分析によるオレイン酸やリノール酸の有機物質の皮膜の存在状態を図25に示す。
At this time, toxic cadmium plating was also similarly tested with plated products. Cadmium is easily deteriorated in the air, and as shown in the photographs of FIGS. 21 and 22, an oxide film is formed on the surface only by plating treatment, and discoloration occurs. Therefore, the test piece on which cadmium plating having a thickness of 30 μm was subjected to surface polishing as shown in the photographs of FIGS. 23 and 24, and the oxide film formed on the plating surface was removed.
FIG. 25 shows the state of existence of a film of an organic material such as oleic acid or linoleic acid by FT-IR analysis of each test piece.
図25の結果より、不飽和脂肪酸のオレイン酸とリノール酸の皮膜は、乾燥工程での恒温乾燥炉内の温度50℃で30分の条件で亜鉛上でもカドミウム上でも皮膜を形成できることが確認された。さらに、亜鉛上においては、常温下で144時間放置しても皮膜を形成することが確認されたが、実際の製品に対して長時間の処理を施すことは経済的に有意義ではないといえる。
乾燥工程における恒温乾燥炉内の下限温度は50℃であることが確認され、一方、上限温度については、温度が高いほどより高い効果が期待できるものの、70℃を超えると有機皮膜水溶液の水分が沸騰に伴う泡を発しながら蒸発するため皮膜の形成には好ましいことではない。そのため、乾燥工程における恒温乾燥炉内の好適な温度は70℃程度とすることが好ましいといえる。
From the results of FIG. 25, it was confirmed that the film of unsaturated fatty acid oleic acid and linoleic acid can form a film on zinc or cadmium at a temperature of 50 ° C. for 30 minutes in a constant temperature drying furnace in the drying process. It was. Further, it has been confirmed that a film is formed on zinc even if it is left at room temperature for 144 hours, but it can be said that it is not economically meaningful to perform a long-time treatment on an actual product.
It has been confirmed that the lower limit temperature in the constant temperature drying furnace in the drying process is 50 ° C. On the other hand, the upper limit temperature can be expected to be higher as the temperature is higher. Since it evaporates while generating bubbles accompanying boiling, it is not preferable for forming a film. Therefore, it can be said that the preferable temperature in the constant temperature drying furnace in the drying step is preferably about 70 ° C.
続いて、上述した実施例3における硝酸Ni置換工程または硝酸銅置換工程を含む処理工程と、実施例5の皮膜形成工程を含む処理工程とを組合わせた場合のカドミウム溶出防止処理工程を検証した。この場合の各カドミウムの溶出防止工程を図26〜図30にそれぞれ示しており、図26におけるカドミウム溶出防止工程を工程7、図27を同工程8、図26を同工程9、図29を同工程10、図30を同工程11とする。
Subsequently, the cadmium elution prevention treatment process in the case where the treatment process including the Ni nitrate Ni substitution process or the copper nitrate substitution process in Example 3 described above and the treatment process including the film formation process of Example 5 were combined was verified. . The cadmium elution prevention process in this case is shown in FIGS. 26 to 30, respectively. The cadmium elution prevention process in FIG. 26 is the process 7, FIG. 27 is the same process 8, FIG. 26 is the same process 9, and FIG.
使用する不飽和脂肪酸は、オレイン酸0.8wt%を代表とした。皮膜形成工程では、黄銅テストピースを50℃にて5分浸漬させて、その後、エアブロー工程、乾燥工程を施した。エアブロー工程としては、黄銅テストピースにエアブローを適宜の時間施して有機皮膜水溶液を除去した。乾燥工程としては、70℃の恒温乾燥炉内に30分黄銅テストピースを入れ、この黄銅テストピースを乾燥させた。
このときの黄銅テストピースの未処理時における各元素量の浸出量は、前述した表24に示したものである。
The unsaturated fatty acid used was represented by 0.8 wt% oleic acid. In the film forming process, the brass test piece was immersed at 50 ° C. for 5 minutes, and then subjected to an air blowing process and a drying process. In the air blowing step, the brass test piece was subjected to air blowing for an appropriate time to remove the organic film aqueous solution. As a drying process, a brass test piece was placed in a constant temperature drying oven at 70 ° C. for 30 minutes, and the brass test piece was dried.
The leaching amount of each element amount when the brass test piece is not yet processed is shown in Table 24 described above.
工程7の硝酸Ni置換処理工程で用いる硝酸Niの濃度と処理時間の試作水準を割り振り、試作後に行なった浸出試験結果を表34にまとめた。 The concentration of Ni nitrate used in the Ni nitrate Ni substitution treatment step in Step 7 and the trial production level of the treatment time were allocated, and the results of the leaching test conducted after the trial production are summarized in Table 34.
工程8の硝酸銅置換処理工程で用いる硝酸銅の濃度と処理時間の試作水準を割り振り、試作後に行なった浸出試験結果を表35にまとめた。 Table 35 summarizes the results of the leaching test conducted after the trial production by assigning the prototype concentration of the copper nitrate concentration and treatment time used in the copper nitrate substitution treatment step of Step 8.
工程9の硝酸Ni置換処理工程で用いる硝酸Niの濃度と処理時間の試作水準を割り振り、試作後に行なった浸出試験結果を表36にまとめた。 Trial production levels of Ni nitrate concentration and treatment time used in the Ni nitrate substitution process in Step 9 were assigned, and the results of the leaching test conducted after the trial production are summarized in Table 36.
工程10の硝酸銅置換処理工程で用いる硝酸銅の濃度と処理時間の試作水準を割り振り、試作後に行なった浸出試験結果を表37にまとめた。
Table 37 summarizes the results of the leaching test conducted after the trial production by assigning the prototype concentration of the copper nitrate concentration and treatment time used in the copper nitrate substitution treatment step of
工程11の硝酸Ni置換処理工程で用いる硝酸Niの濃度と処理時間の試作水準を割り振り、試作後に行なった浸出試験結果を表38にまとめた。 Trial production levels of Ni nitrate concentration and treatment time used in the Ni nitrate Ni substitution treatment step of Step 11 were assigned, and the results of the leaching test conducted after the trial production are summarized in Table 38.
表25と表34、表26と表35、表27と表36、表28と表37、及び表29と表38の結果比較により、実施例3と実施例5を組合わせた工程によって、より一層のCdの浸出低減が図られた。さらに、Cu、Zn、及びNiにおいても浸出低減が確認された。
なお、本発明においては、バルブ、管継手、水栓等の銅合金製配管器材について述べたが、これに限定されるものではなく、例えば、高い熱伝導度が要求される銅合金製食品加工器具、銅合金製調理器具や、抗菌性が要求される銅合金製食品保存容器、銅合金製飲料保存容器にも適用できる。
By comparing the results of Table 25 and Table 34, Table 26 and Table 35, Table 27 and Table 36, Table 28 and Table 37, and Table 29 and Table 38, the process of combining Example 3 and Example 5 Further reduction of Cd leaching was achieved. Furthermore, leaching reduction was also confirmed in Cu, Zn, and Ni.
In the present invention, the copper alloy piping equipment such as a valve, a pipe joint, and a faucet has been described. However, the present invention is not limited to this, and for example, food processing made of copper alloy that requires high thermal conductivity. It can also be applied to utensils, copper alloy cooking utensils, copper alloy food storage containers that require antibacterial properties, and copper alloy beverage storage containers.
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