JP5974489B2

JP5974489B2 - リン酸塩皮膜処理液の長寿命化方法

Info

Publication number: JP5974489B2
Application number: JP2012003569A
Authority: JP
Inventors: 宮本　直樹; 直樹宮本
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2012-01-11
Filing date: 2012-01-11
Publication date: 2016-08-23
Anticipated expiration: 2032-01-11
Also published as: JP2013142179A

Description

本発明はリン酸塩皮膜処理液の長寿命化方法に関する。

エンジンの動弁系や自動車の駆動系を構成する部品（例えばギア）など、鉄系部品の表面にリン酸塩皮膜を形成して防錆や潤滑性を確保することが行なわれている。その場合、被処理物の脱脂⇒水洗⇒リン酸塩皮膜処理⇒水洗の順で処理を進めるのが一般的である。そのリン酸塩皮膜処理は、Ｍｎ系、Ｃａ系、Ｚｎ系等の金属成分を含む処理液中に被処理物を浸漬し、静止状態又は揺動状態で、それら金属成分を含むリン酸系化合物の皮膜を形成するというものである。

上記リン酸塩皮膜処理では、被処理物に付着したまま処理槽に持ち込まれた金属粉が処理液と反応してスラッジとなり、処理槽底部に堆積していく。このスラッジは、リン酸塩皮膜処理中に浮遊して被処理物に付着するなど、皮膜の品質低下ないしは処理不良の原因となる。そこで、例えば、特許文献１に記載されているように、処理槽の底部からスラッジを処理液の一部と共にろ過装置に送り、スラッジをフィルタ部材で除去して、ろ液を処理槽に戻すことが行なわれている。また、同文献には、フィルタ部材の目詰まりを解消するために、圧縮空気をろ過装置に吹き込んで、フィルタ部材からスラッジを剥離することが記載されている。

特開平３−４９０９号公報

ところで、鉄系被処理物のリン酸塩皮膜処理を行なうと、その被処理物から主成分であるＦｅ(鉄)が処理液中に溶出するから、鉄系被処理物の処理量が多くなってくると、処理液中のＦｅイオン量が多くなる。このＦｅイオンはリン酸と反応してリン酸塩皮膜に取り込まれるため、リン酸塩皮膜中のＦｅ分が多くなり、被処理物の防錆や潤滑性に悪影響を及ぼす。これに対して、処理液を例えば定期的に更新すること、すなわち、処理液の一部又は全部を新しい処理液と交換することが行なわれているが、その更新のために、処理コストが高くなる。特許文献１にはスラッジ除去システムについての記載はあるものの、それは被処理物から処理液に溶出するＦｅに対策するものではない。

そこで、本発明は、リン酸塩皮膜処理液の長寿命化を図ること、すなわち、リン酸塩皮膜中のＦｅ分が多くなることによる品質低下を防止すること、処理液の更新サイクルを長くして処理コストの低減を図ることを課題とする。

本発明は、上記課題を解決するために、リン酸塩皮膜処理液のＦｅイオン濃度をエアバブリングによって下げるようにした。

ここに提示する鉄系被処理物にリン酸塩皮膜を形成する処理槽に貯留されたリン酸塩皮膜処理液の長寿命化方法は、
上記被処理物からのＦｅの溶出に伴って増大する上記処理槽の上記処理液のＦｅイオン濃度を測定し、
上記処理槽の上記処理液のＦｅイオン濃度が所定値以上になったときに、該処理液中のＦｅイオンをエアバブリングによって酸化沈殿させることにより、上記処理液のＦｅイオン濃度を下げ、
上記処理槽から、上記エアバブリングによって生じた沈殿物を含む処理液の一部を取り出し、フィルタ部材に通すことによって上記沈殿物を除去し、該フィルタ部材を通過したろ液を上記処理槽に戻すことを特徴とする。

すなわち、処理液のエアバブリングによって該処理液に溶存している２価のＦｅイオンが酸化され水酸化第二鉄として析出し沈殿する。その結果、処理液のＦｅイオン濃度が下がり、リン酸塩皮膜の品質低下が抑制される。そして、リン酸塩皮膜の品質低下が抑制されるため、処理液の更新サイクルを長くすることが可能になる。

また、上記処理液を貯留した処理槽から、上記エアバブリングによって生じた沈殿物を含む処理液の一部を取り出し、フィルタ部材に通すことによって沈殿物を除去し、該フィルタ部材を通過したろ液を上記処理槽に戻すことにより、処理槽の処理液からＦｅ分及び沈殿物が除去されるため、リン酸塩皮膜の品質低下抑制、並びに処理液の更新サイクルの延長に有利になる。また、他のスラッジも同時に除去することができる。

本発明によれば、鉄系被処理物にリン酸塩皮膜を形成する処理槽に貯留されたリン酸塩皮膜処理液のＦｅイオン濃度が所定値以上になったときに、上記処理液中のＦｅイオンをエアバブリングによって酸化沈殿させて処理液のＦｅイオン濃度を下げ、上記処理槽からエアバブリングによって生じた沈殿物を含む処理液の一部を取り出し、フィルタ部材に通すことによって上記沈殿物を除去し、そのろ液を上記処理槽に戻すようにしたから、上記処理槽の上記処理液のＦｅイオン濃度が下がり、さらに該処理槽の処理液から沈殿物が除去されて処理液流動時の沈殿物の浮上拡散が少なくなるため、リン酸塩皮膜の品質確保に有利になる。リン酸塩皮膜の品質低下が抑制されるとともに、処理液の更新サイクルを長くすることが可能になり、処理コスト低減に有利になる。

本発明に係るリン酸塩皮膜処理装置の概略構成を示す図である。エアバブリングによる処理液のＦｅイオン濃度の推移を示すグラフ図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１に示すリン酸塩皮膜処理装置において、１はリン酸塩皮膜処理液２を貯留した処理槽であり、その内部にエアバブリング用の散気管３が挿入されている。処理槽１の上端開口は仕切り４によって３つの装入口に仕切られ、各装入口に開閉蓋５が設けられている。散気管３は、処理槽１の側壁に沿って延びる垂直管部３ａと、該垂直管部３ａの下端から処理槽１の底部を水平に延びる水平管部３ｂとを備えている。水平管部３ｂに複数の散気口６が水平管部３ｂの長手方向に間隔をおいて設けられている。相隣る散気口６の間隔は垂直管部３ａから遠ざかるほど狭くなっている。図示は省略するが、散気管３には圧縮空気を供給するためのエアポンプが接続されている。

本例の散気管３は内径（直径）が３４ｍｍであり、散気口６の直径は４ｍｍである。散気口６は、散気管３の片側の側面と反対側の側面の各々に開口し、この両側の散気口６は直径方向に対向している。なお、図１では散気管３を１本のみ示しているが、気泡が処理槽１の全体に行き渡るように複数の散気管３を設けることができる。

処理槽１の底は、後述の水酸化第二鉄の沈殿物を含むスラッジが集まるように中央部が窪んでいる。この処理槽１の底にスラッジを処理液の一部と共に排出する排出管７の一端が接続され、排出管７の他端はろ過装置８に接続されている。ろ過装置８は、スラッジを処理液から分離するフィルタ部材９を備えている。ろ過装置８からろ過された処理液を処理槽１に戻す戻し管１０が延びている。排出管７には開閉弁１１が設けられ、戻し管１０にはポンプ１２が設けられている。

＜リン酸塩皮膜処理液の処理方法（長寿命化方法）＞
−Ｆｅイオン濃度の測定−
処理槽１のリン酸塩皮膜処理液の２価のＦｅイオン濃度を測定する。この測定は、例えば、定期的に行なう、或いは一定量の被処理物のリン酸塩皮膜処理が終了する毎に行なうなど適宜に実行する。以下、一例として、過マンガン酸カリウムを用いた酸化還元滴定によるＦｅイオン濃度の測定法を説明する。

処理槽１からリン酸塩皮膜処理液をフラスコに所定量、例えば１０ｍＬ採取する。その採取液に５０％硫酸水溶液（約１０ｍＬ）を添加した後、過マンガン酸カリウム水溶液を滴下していく。

２ＫＭｎＯ_４＋８Ｈ_２ＳＯ_４＋１０ＦｅＳＯ_４
→ ５Ｆｅ_２(ＳＯ_４)_３＋Ｋ_２ＳＯ_４＋２ＭｎＳＯ_４＋８Ｈ_２Ｏ
過マンガン酸カリウムを滴下していくと、上の反応により淡紅色のＭｎＯ_４ ^＋は無色のＭｎ^２＋となるが、反応の終点に達すれば、微量の過剰のＭｎＯ_４ ^＋により淡紅色となり、終点を知ることができる。処理液の採取量と、過マンガン酸カリウム水溶液の濃度及び量から処理液のＦｅイオン濃度が求まる。

−エアバブリング−
上記濃度測定によって上記処理液のＦｅイオン濃度が所定値（例えば、２ｇ／Ｌ）を越えていることが確認されたらエアポンプを起動し、散気管２に圧縮空気を送って散気口６から処理液中に噴出させる（エアバブリング）。これにより、処理液中のＦｅイオンは酸化され水酸化第二鉄となって処理層１の底に沈殿していく。すなわち、処理液のＦｅイオン濃度が低下していく。エアバブリングは、常温（室温）で行なうことができるが、処理液を例えば室温〜９８℃の温度に加温した状態で行なうようにしてもよい。

図２は、日本パーカライジング社のリン酸マンガン処理液（商品名；パルホスＭ１Ａ）を常温でエアバブリングしたときと、加温状態（９０℃）でエアバブリングしたときのＦｅイオン濃度の経時変化を示す。エア量は２２ｍ^３／分とした。常温及び加温のいずれにおいても、エアバブリングによって処理液のＦｅイオン濃度が低下していくことがわかる。

−沈殿物の除去−
排出管７の開閉弁１１を開として戻し管１０のポンプ１２を起動する。これにより、処理槽１の底に溜まった上記沈殿物（水酸化第二鉄）を含むスラッジが処理液の一部と共にろ過装置８に送られる。スラッジはフィルタ部材９にて除去され、ろ過された処理液は処理槽１に戻される。

上記沈殿物の除去は、スラッジ量がある程度溜まった頃を見計らって、或いは定期的に行なうことができ、或いはエアバブリングを行なう度に沈殿物の除去を行なうようにしてもよい。

従って、上記実施形態によれば、エアバブリングによって処理液のＦｅイオン濃度を低く抑えることができるから、リン酸塩皮膜中の鉄分を多くなることが避けられ、品質の確保に有利になる。また、沈殿物の除去によって、処理液流動時の沈殿物の浮上拡散が少なくなり、リン酸塩皮膜の品質確保に有利になる。そして、処理液のＦｅイオン濃度を低く抑えることができるから、処理液の更新サイクルを長くすることができ、処理コスト低減に有利になる。

なお、Ｆｅイオン濃度の測定は、上記滴定法に限らず、比色法やＯＲＰ電極を用いる方法など他の方法を採用してもよい。

１処理槽
２処理液
３散気管
６散気口
８ろ過装置
９フィルタ部材

Claims

鉄系被処理物にリン酸塩皮膜を形成する処理槽に貯留されたリン酸塩皮膜処理液の長寿命化方法であって、
上記被処理物からのＦｅの溶出に伴って増大する上記処理槽の上記処理液のＦｅイオン濃度を測定し、
上記処理槽の上記処理液のＦｅイオン濃度が所定値以上になったときに、該処理液中のＦｅイオンをエアバブリングによって酸化沈殿させることにより、上記処理液のＦｅイオン濃度を下げ、
上記処理槽から、上記エアバブリングによって生じた沈殿物を含む処理液の一部を取り出し、フィルタ部材に通すことによって上記沈殿物を除去し、該フィルタ部材を通過したろ液を上記処理槽に戻すことを特徴とするリン酸塩皮膜処理液の長寿命化方法。