JP6377226B1 - 亜鉛又は亜鉛合金基材用3価クロム化成処理液及びそれを用いた化成処理方法 - Google Patents

亜鉛又は亜鉛合金基材用3価クロム化成処理液及びそれを用いた化成処理方法 Download PDF

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Abstract

【課題】本発明は、環境への配慮もなされた高耐食性化成皮膜を形成することが可能な、亜鉛又は亜鉛合金基材用3価クロム化成処理液を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明は、3価クロムイオン、ジルコニウムイオン、硝酸イオン及び鎖状コロイダルシリカを含有し、処理液のpHが2.5〜5.0であることを特徴とする6価クロムフリーの亜鉛又は亜鉛合金用3価クロム化成処理液を提供する。
【選択図】なし

Description

本発明は、亜鉛又は亜鉛合金金属の表面に、銀白色で、均一な曇りのない(白モヤのない)仕上がり外観と優れた耐食性の化成皮膜を形成するための新規な化成処理液並びにそれを用いた化成処理方法に関するものである。
化成処理は、金属表面への耐食性付与のため古くから利用されている技術であり、現在も航空機、建築用材料、自動車部品などの表面処理に使用されている。しかしクロム酸クロメート化成処理に代表される化成処理皮膜は、有害な6価クロムを一部含有する。
6価クロムはWEEE(Waste Electrical and Electronic Equipment(電気電子機器廃棄))指令やRoHS(Restriction of Hazardous Substances(特定有害物質使用制限))指令、ELV(End of Life Vehicles(廃自動車))指令などで規制対象となっており、6価クロムに代わって3価クロムを使用した化成処理液が盛んに研究され工業化されている(特開2003−166074号公報)。また、特に6価クロムフリーの3価クロム化成処理液においては耐食性を向上させるためにコバルト化合物が使用される場合が多い。コバルトはいわゆるレアメタルのひとつで、使用用途の拡大あるいは産出国が限られている等の理由から、必ずしも安定した供給体制にあるとは言えない。また、塩化コバルト、硫酸コバルト、硝酸コバルト、炭酸コバルトはREACH(Registration, Evaluation, Authorization and Restriction of Chemicals(化学品規制))規制のSVHC(Substances of Very High Concern(高懸念物質))にも該当しており、使用を制限する動きがある。
特開2003−166074号公報 特開平7−11454号公報
本発明は、上記のような現状を鑑み、環境への配慮もなされた高耐食性化成皮膜を形成することが可能な、亜鉛又は亜鉛合金基材用3価クロム化成処理液を提供することを課題とする。さらに、亜鉛めっきにおいても、亜鉛ニッケル合金めっきと同等の高耐食性と白モヤのない良好な仕上がり外観を形成することができる3価クロム化成処理液を提供することを課題とする。
本発明者らは、この2つの課題を達成すべく鋭意研究を行った結果、3価クロムイオンを含み6価クロムを含まない3価クロム化成処理液において、ジルコニウムイオン、硝酸イオンと共に鎖状のコロイダルシリカを含有させること、しかも化成処理液のpHを特定のpH範囲とすることにより、亜鉛及び亜鉛合金表面に、耐食性に優れ、しかも銀白色で白モヤのない均一な仕上がり外観とともに、環境への配慮もなされた化成皮膜を形成することのできる化成処理液を得ることができることを見出し本発明を完成した。
すなわち、本発明は、3価クロムイオン、ジルコニウムイオン、硝酸イオン及び鎖状コロイダルシリカを含有し、処理液のpHが2.5〜5.0であることを特徴とする6価クロムフリーの亜鉛又は亜鉛合金基材用3価クロム化成処理液を提供する。
また、本発明は、上記化成処理液を亜鉛又は亜鉛合金基材と接触させることを含む化成処理方法を提供する。
本発明によると、6価クロム、コバルトを含有せずとも耐食性に優れ、しかも銀白色で白モヤのない均一な仕上がり外観を有し、環境への配慮もなされた化成皮膜を形成することのできる亜鉛又は亜鉛合金基材用3価クロム化成処理液を提供することができる。
図1は、鎖状コロイダルシリカと球状コロイダルシリカとを示す図である。
本発明で用いる基体としては、表面が亜鉛又は亜鉛合金で被覆可能なものであれば特に制限はなく、例えば鉄、ニッケル、銅などの各種金属、及びこれらの合金、あるいは亜鉛置換処理を施したアルミニウムなどの金属や合金であって、その形状としては板状物、直方体、円柱、円筒、球状物など種々のものが挙げられる。具体的には、例えばディスクブレーキキャリパーなどが挙げられる。
上記基体は、常法により亜鉛又は亜鉛合金めっきが施される。基体上に亜鉛めっきを析出させるには、硫酸浴、ホウフッ化浴、塩化カリウム浴、塩化ナトリウム浴、塩化アンモニウム折衷浴等の酸性・中性浴、シアン浴、ジンケート浴、ピロリン酸浴等のアルカリ性浴のいずれでも良い。好ましくは、酸性浴である。また、亜鉛合金めっきは、塩化アンモニウム浴、有機キレート浴等のアルカリ浴のいずれでもよい。
また、亜鉛合金めっきとしては、亜鉛−鉄合金めっき、亜鉛−ニッケル合金めっき、亜鉛−コバルト合金めっき、錫−亜鉛合金めっき等が挙げられる。好ましくは、亜鉛−ニッケル合金めっきである。基体上に析出する亜鉛又は亜鉛合金めっきの厚みは任意とすることができるが、1μm以上、好ましくは5〜25μm厚とするのがよい。
本発明では、このようにして基体上に亜鉛又は亜鉛合金めっきを析出させた後、必要に応じて適宜、前処理、例えば水洗、または水洗後、硝酸活性処理してから、本発明の亜鉛又は亜鉛合金基材用3価クロム化成処理液を用いて、例えば浸漬処理等の方法で化成処理を行う。
本発明の3価クロム化成処理液は、6価クロムイオンを実質的に含有せず、3価クロムイオン、ジルコニウムイオン、硝酸イオン及び鎖状コロイダルシリカを含有し、処理液のpHが2.5〜5.0である。
3価クロムイオンを提供する3価クロム化合物は、特に制限されるものではないが、水溶性であることが好ましい。3価クロム化合物としては、例えば塩化クロム、硫酸クロム、硝酸クロム、リン酸クロム、酢酸クロム等の3価クロム塩などが挙げられる。又はクロム酸や重クロム酸塩等の6価クロムイオンを還元剤にて3価クロムイオンに還元することもできる。これらの3価クロム化合物は、単独で用いてもよいし、2種以上組み合わせて用いてもよい。処理液中の3価クロムイオンの含有量は、2〜200mmol/Lであり、好ましくは5〜100mmol/L、より好ましくは10〜80mmol/Lである。3価クロムイオンの含有量をこのような範囲とすることで、優れた耐食性を得ることができる。また本発明においては、このような低濃度範囲で3価クロムを用いると排水処理、経済的にも有利である。
ジルコニウムイオンを提供するジルコニウム化合物は、特に制限されるものではないが、水溶性であることが好ましい。ジルコニウム化合物としては、例えば硝酸ジルコニウム、オキシ硝酸ジルコニウム、硝酸ジルコニウムアンモニウム、塩化ジルコニル、硫酸ジルコニル、炭酸ジルコニウム、炭酸ジルコニルアンモニウム、炭酸ジルコニルカリウム、炭酸ジルコニルナトリウム、炭酸ジルコニルリチウム、ジルコニウムフッ化水素酸(H2ZrF6)及びその塩(例えばナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩及びアンモニウム塩)などの無機ジルコニウム化合物又はその塩、及び酢酸ジルコニル、乳酸ジルコニウム、酒石酸ジルコニウム、リンゴ酸ジルコニウム、クエン酸ジルコニウムなどの有機ジルコニウム化合物が挙げられる。好ましくは、ジルコニウム化合物としては、ジルコニウムフッ化水素酸(H2ZrF6)及びその塩、例えばジルコニウムフッ化水素酸(H2ZrF6)のナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩及びアンモニウム塩〔(NH42ZrF6〕である。これらのジルコニウム化合物は、単独で用いてもよいし、2種以上組み合わせて用いてもよい。処理液中のジルコニウムイオンの含有量は、1〜300mmol/Lであり、好ましくは2〜150mmol/L、より好ましくは5〜50mmol/Lである。ジルコニウムイオンの含有量をこのような範囲とすることで、優れた耐食性を得ることができる。
また、本発明においては3価クロムイオンとジルコニウムイオンとのモル比(3価クロムイオン/ジルコニウムイオン)は、好ましくは0.1〜4であり、より好ましくは0.2〜3.5であり、さらに好ましくは0.3〜3である。3価クロムイオンとジルコニウムイオンとのモル比をこのような範囲とすることで、優れた外観と耐食性の化成皮膜を得ることができる。
硝酸イオンを提供する硝酸化合物は、特に限定されるものではないが、水溶性であることが好ましい。硝酸化合物としては、例えば硝酸、硝酸アンモニウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸リチウムなどが挙げられる。これらの硝酸化合物は、単独で用いてもよいし、2種以上組み合わせて用いてもよい。処理液中の硝酸イオンの含有量は、30〜400mmol/Lであり、好ましくは40〜300mmol/L、より好ましくは50〜200mmol/Lである。硝酸イオンの含有量をこのような範囲とすることで、優れた外観と耐食性を得ることができる。
本発明において、鎖状コロイダルシリカとは、図1で示されるように、通常用いられる球状コロイダルシリカとは異なり、コロイダルシリカの一次粒子が数個から十数個鎖状に結合したものである。鎖状コロイダルシリカは、直鎖状であってもよいし、分岐鎖状であってもよい。コロイダルシリカの一次粒子の平均粒子径は、5〜20nmが好ましく、10〜15nmがより好ましい。鎖状コロイダルシリカは、一次粒子が結合し、20〜200nmの長さに連なっていることが好ましく、40〜100nmの長さに連なっていることがより好ましい。鎖状コロイダルシリカの長さは、主鎖の長さと、分岐鎖の長さとの合計の長さである。鎖状コロイダルダルシリカのサイズは、20〜200nmの長さである。これらの鎖状コロイダルシリカは、単独で用いてもよいし、2種以上組み合わせて用いてもよい。鎖状シリカの濃度は、25〜600mmol/Lであり、好ましくは30〜450mmol/L、より好ましくは40〜300mmol/Lである。鎖状コロイダルシリカの含有量をこのような範囲とすることで、優れた外観と耐食性を得ることができる。このような鎖状コロイダルシリカは市販品として入手可能である。例えば日産化学株式会社製のST−UP,ST−OUPなどが挙げられる。
本発明の亜鉛又は亜鉛合金基材用3価クロム化成処理液は、コバルトイオンを含有せずとも亜鉛又は亜鉛合金めっき表面に優れた耐食性皮膜を形成させることができる。しかしながら、さらにコバルトオンを含有させてもよい。コバルトイオンを含有させる場合、その含有量は、好ましくは300mmol/L以下であり、より好ましくは100mmol/L以下であり、さらに好ましくは50mmol/L以下である。コバルトイオンを提供するコバルト化合物は、特に限定されるものではないが、水溶性であることが好ましい。コバルト化合物としては、例えば硝酸コバルト、塩化コバルト、硫酸コバルトなどが挙げられる。これらのコバルト化合物は、単独で用いてもよいし、2種以上組み合わせて用いてもよい。
本発明の亜鉛又は亜鉛合金基材用3価クロム化成処理液は、さらにフッ素イオンを含有させてもよい。フッ素イオンの含有量は、好ましくは6〜1800mmol/Lであり、より好ましくは30〜300mmol/Lである。フッ素イオンはジルコニウムイオンの対イオンとなり、フッ素イオンの含有量をこのような範囲とすることで、ジルコニウムイオンを安定化させることができる。
フッ素イオンを提供するフッ素含有化合物は、特に制限されるものではない。フッ素含有化合物としては、例えばフッ化水素酸、ホウフッ化水素酸、フッ化アンモニウム、6フッ化ジルコン水素酸又はその塩などが挙げられ、6フッ化ジルコン水素酸又はその塩が好ましい。これらのフッ素含有化合物は、単独で用いてもよいし、2種以上組み合わせて用いてもよい。
本発明の亜鉛又は亜鉛合金基材用3価クロム化成処理液は、さらに水溶性カルボン酸又はその塩を含有させてもよい。水溶性カルボン酸又はその塩の含有量は、好ましくは0.1g/L〜10g/Lであり、より好ましくは0.5g/L〜8g/L、さらに好ましくは1g/L〜5g/Lである。水溶性カルボン酸又はその塩の含有量をこのような範囲とすることで、3価クロムイオンとの錯体形成により3価クロムイオンを安定化することができる。好ましくは、3価クロムイオンと水溶性カルボン酸又はその塩とのモル比は、0.5以上1.5以下である。
水溶性カルボン酸は、特に制限されるものではなく、例えばR1−(COOH)2〔R1=C0〜C8〕で表すことのできるシュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸などのジカルボン酸が挙げられ、それぞれR1=C0及びC1であるシュウ酸及びマロン酸が好ましい。水溶性カルボン酸の塩としては、例えばカリウム、ナトリウムなどのアルカリ金属の塩、カルシウム、マグネシウムなどのアルカリ土類金属の塩、アンモニウム塩などが挙げられる。これらの水溶性カルボン酸又はその塩は、単独で用いてもよいし、2種以上組み合わせて用いてもよい。
本発明の亜鉛又は亜鉛合金基材用3価クロム化成処理液は、さらにZn、Al、Ti、Mo、V、Ce及びWからなる群より選択された金属を含む水溶性金属塩を含有させてもよい。
水溶性金属塩としては、例えばK2TiF6などが挙げられる。これらの水溶性金属塩は、単独で用いてもよいし、2種以上組み合わせて用いてもよい。水溶性金属塩の含有量は、好ましくは0.1g/L〜1.5g/Lであり、より好ましくは0.2g/L〜1.0g/Lである。
本発明の亜鉛又は亜鉛合金基材用3価クロム化成処理液は、さらにリン化合物を含有させてもよい。
リン化合物としては、例えばNaH2PO2(次亜リン酸ナトリウム)などが挙げられる。これらのリン化合物は、単独で用いてもよいし、2種以上組み合わせて用いてもよい。リン化合物の含有量は、好ましくは0.01g/L〜1.0g/Lであり、より好ましくは0.1g/L〜0.5g/Lである。
本発明の亜鉛又は亜鉛合金基材用3価クロム化成処理液のpHは2.5〜5.0の範囲であり、好ましくは3.0〜4.5の範囲、より好ましく3.0〜4.0の範囲である。pHをこの範囲に調整するために、硝酸、塩酸等の無機酸又は有機酸、アンモニア、アンモ二ウム塩、苛性アルカリ、炭酸ソーダ、炭酸カリ、炭酸アンモンなどのアルカリ剤を用いてもよい。pHをこのような範囲とすることで、優れた外観と耐食性を得ることができる。
本発明の亜鉛又は亜鉛合金基材用3価クロム化成処理液における上記成分の残分は水である。
本発明の亜鉛又は亜鉛合金基材用3価クロム化成処理液を用いて、亜鉛又は亜鉛合金めっき上に3価クロム化成皮膜を形成する方法としては、特に制限はなく、公知の方法が適用できる。例えば浸漬するなどの方法で、前記化成処理液に亜鉛又は亜鉛合金めっきした基体を接触させる。浸漬する場合、その際の化成処理液の温度は、好ましくは20〜60℃であり、より好ましくは30〜40℃である。浸漬時間は、好ましくは5〜600秒であり、より好ましくは30〜300秒である。なお、亜鉛又は亜鉛合金めっき表面を活性化するために、3価クロム化成処理前に希硝酸溶液(5%硝酸など)又は希硫酸溶液、希塩酸溶液、希フッ酸溶液などに浸漬させてもよい。上記以外の条件や処理操作は、従来の6価クロメート処理方法に準じて行うことができる。
本発明の亜鉛又は亜鉛合金基材用3価クロム化成処理液を用いて亜鉛又は亜鉛合金めっき上に形成された3価クロム化成皮膜は、3価クロム、ジルコニウムと鎖状シリカを含み、6価クロムを含まない。
次に、実施例及び比較例により本発明を説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。
実施例1〜5及び比較例1〜4では、亜鉛めっき試験片として、0.5×50×70mmの梨地鋼板の表面にジンケート亜鉛めっき(ディップソール製NZ−98)を9〜10μm施したものを使用した。亜鉛めっきが施された試験片を常温の5%硝酸水溶液に10秒浸漬し、次いで水道水の流水で十分に濯ぎ、表面を清浄化した。次いで、亜鉛めっき試験片に以下の化成処理を行った。化成処理を行った試験片は、水道水とイオン交換水にて十分に洗浄したのち、80℃に保った電気乾燥炉にて10分間静置し乾燥させた。
(実施例1)
下記のとおり化成処理液を調製し、アンモニア水を用いてpH=3.7とした後、前記の試験片に対し35℃で60秒間浸漬処理を行った。
(A)40%硝酸クロム5.4g/L(Cr3+イオンとして9mmol/L、NO3 -イオンとして27mmol/L)
(B)フッ化ジルコン酸カリ:2.0g/L(Zrイオンとして7mmol/L)
(C)硝酸アンモニウム:4.8g/L(NO3 -イオンとして60mmol/L)
(D)鎖状コロイダルシリカ(径40−100nm):20.0g/L(50mmol/L)
残部は水である。
(実施例2)
下記のとおり化成処理液を調製し、アンモニア水を用いてpH=3.5とした後、前記の試験片に対し45℃で40秒間浸漬処理を行った。
(A)35%塩化クロム:9.0g/L(Cr3+イオンとして20mmol/L)
(B)40%フッ化ジルコニウム酸:7.8g/L(Zrイオンとして15mmol/L)
(C)硝酸ソーダ:7.2g/L(NO3 -イオンとして85mmol/L)
硝酸亜鉛6水和物:0.75g/L(NO3 -イオンとして5mmol/L)
(D)鎖状コロイダルシリカ(径40−100nm):40.0g/L(100mmol/L)
残部は水である。
(実施例3)
下記のとおり化成処理液を調製し、アンモニア水を用いてpH=3.5とした後、前記の試験片に対し40℃で30秒間浸漬処理を行った。
(A)40%硫酸クロム:8.8g/L(Cr3+イオンとして18mmol/L)
(B)ヘキサフルオロジルコン酸アンモニウム:2.4g/L(Zrイオンとして10mmol/L)
(C)硝酸アンモニウム:12.0g/L(NO3 -イオンとして150mmol/L)
(D)鎖状コロイダルシリカ(径40−100nm):64.0g/L(160mmol/L)
残部は水である。
(実施例4)
下記のとおり化成処理液を調製し、アンモニア水を用いてpH=3.5とした後、前記の試験片に対し40℃で20秒間浸漬処理を行った。
(A)40%硫酸クロム:8.8g/L(Cr3+イオンとして18mmol/L)
(B)フッ化ジルコン酸カリ:2.8g/L(Zrイオンとして10mmol/L)
(C)硝酸アンモニウム:8.0g/L(NO3 -イオンとして100mmol/L)
(D)鎖状コロイダルシリカ(径40−100nm):108.0g/L(270mmol/L)
残部は水である。
(実施例5)
下記のとおり化成処理液を調製し、アンモニア水を用いてpH=3.5とした後、前記の試験片に対し40℃で30秒間浸漬処理を行った。
(A)40%硝酸クロム:11.9g/L(Cr3+イオンとして20mmol/L、NO3 -イオンとして60mmol/L)
(B)ヘキサフルオロジルコン酸アンモニウム:1.9g/L(Zrイオンとして8mmol/L)
(C)硝酸コバルト6水和物:5.0g/L(Coイオンとして17mmol/L、NO3 -イオンとして34mmol/L)
(D)硝酸ソーダ:7.2g/L(NO3 -イオンとして85mmol/L)
(E)鎖状コロイダルシリカ(径40−100nm):64.0g/L(160mmol/L)
残部は水である。
(比較例1)
下記のとおり化成処理液を調製し、苛性ソーダを用いてpH=3.5とした後、前記の試験片に対し30℃で40秒間浸漬処理を行った。
(A)40%硝酸クロム:11.9g/L(Crとして20mmol/L、NO3 -イオンとして60mmol/L)
(B)ヘキサフルオロジルコン酸アンモニウム:2.4g/L(Zrイオンとして10mmol/L)
(C)硝酸ソーダ:3.4g/L(NO3 -イオンとして40mmol/L)
(D)球状コロイダルシリカ(径10−15nm):26.5g/L(100mmol/L)
残部は水である。
(比較例2)
下記のとおり化成処理液を調製し、苛性ソーダを用いてpH=2.0とした後、前記の試験片に対し30℃で40秒間浸漬処理を行った。
(A)35%塩化クロム:8.1g/L(Cr3+イオンとして18mmol/L)
(B)ヘキサフルオロジルコン酸アンモニウム:2.2g/L(Zrイオンとして9mmol/L)
(C)硝酸ソーダ:7.2g/L(NO3 -イオンとして85mmol/L)
(D)鎖状コロイダルシリカ(径40−100nm):64.0g/L(160mmol/L)
残部は水である。
(比較例3)
下記のとおり化成処理液を調製し、苛性ソーダを用いてpH=2.5とした後、前記の試験片に対し30℃で40秒間浸漬処理を行った。
(A)40%硝酸クロム:47.7g/L(Cr3+イオンとして80mmol/L、NO3 -イオンとして240mmol/L)
(B)ヘキサフルオロジルコン酸アンモニウム:2.4g/L(Zrイオンとして10mmol/L)
(C)硝酸コバルト6水和物:5.0g/L(Coイオンとして17mmol/L、NO3 -イオンとして34mmol/L)
(D)シュウ酸2水和物:3.8g/L(シュウ酸として30mmol/L)
マロン酸:3.1g/L(マロン酸として30mmol/L)
(E)鎖状コロイダルシリカ(径40−100nm):48.0g/L(120mmol/L)
残部は水である。
(比較例4)
下記のとおり化成処理液を調製し、苛性ソーダを用いてpH=3.5とした後、前記の試験片に対し40℃で30秒間浸漬処理を行った。
(A)40%硫酸クロム:9.8g/L(Cr3+イオンとして20mmol/L)
(B)ヘキサフルオロジルコン酸アンモニウム:2.2g/L(Zrイオンとして9mmol/L)
(C)塩化コバルト6水和物:4.1g/L(Coイオンとして17mmol/L)
(D)シュウ酸2水和物:3.8g/L(シュウ酸として30mmol/L)
マロン酸:3.1g/L(マロン酸として30mmol/L)
(E)球状コロイダルシリカ(径70−100nm):26.5g/L(100mmol/L)
残部は水である。
実施例6〜10並びに比較例5及び6では、亜鉛めっき試験片として、0.5×50×70mmの梨地鋼板の表面に酸性浴亜鉛めっき(ディップソール製EZ−985CS)を9〜13μm施したものを使用した。亜鉛めっきが施された試験片を常温の5%硝酸水溶液に10秒浸漬し、次いで水道水の流水で十分に濯ぎ、表面を清浄化した。次いで、亜鉛めっき試験片に以下の化成処理を行った。化成処理を行った試験片は、水道水とイオン交換水にて十分に洗浄したのち、80℃に保った電気乾燥炉にて10分間静置し乾燥させた。
(実施例6)
下記のとおり化成処理液を調製し、アンモニア水を用いてpH=3.5とした後、前記の試験片に対し45℃で40秒間浸漬処理を行った。
(A)35%塩化クロム:9.0g/L(Cr3+イオンとして20mmol/L)
(B)ヘキサフルオロジルコン酸アンモニウム:2.4g/L(Zrイオンとして10mmol/L)
(C)硝酸アンモニウム:12.0g/L(NO3 -イオンとして150mmol/L)
硝酸亜鉛6水和物:0.75g/L(NO3 -イオンとして5mmol/L)
(D)鎖状コロイダルシリカ(径40−100nm):40.0g/L(100mmol/L)
残部は水である。
(実施例7)
下記のとおり化成処理液を調製し、アンモニア水を用いてpH=3.5とした後、前記の試験片に対し40℃で30秒間浸漬処理を行った。
(A)40%硫酸クロム:8.8g/L(Cr3+イオンとして18mmol/L)
(B)フッ化ジルコン酸カリ:2.6g/L(Zrイオンとして9mmol/L)
(C)硝酸ソーダ:7.2g/L(NO3 -イオンとして85mmol/L)
(D)鎖状コロイダルシリカ(径40−100nm):64.0g/L(160mmol/L)
残部は水である。
(実施例8)
下記のとおり化成処理液を調製し、アンモニア水を用いてpH=3.5とした後、前記の試験片に対し40℃で20秒間浸漬処理を行った。
(A)40%硫酸クロム:8.8g/L(Cr3+イオンとして18mmol/L)
(B)40%フッ化ジルコニウム酸:5.2g/L(Zrイオンとして10mmol/L)
(C)硝酸アンモニウム:8.0g/L(NO3 -イオンとして100mmol/L)
(D)鎖状コロイダルシリカ(径40−100nm):107.9g/L(270mmol/L)
残部は水である。
(実施例9)
下記のとおり化成処理液を調製し、アンモニア水を用いてpH=3.5とした後、前記の試験片に対し40℃で30秒間浸漬処理を行った。
(A)40%硝酸クロム:6.0g/L(Cr3+イオンとして10mmol/L、NO3 -イオンとして30mmol/L)
(B)ヘキサフルオロジルコン酸アンモニウム:3.6g/L(Zrイオンとして15mmol/L)
(C)硝酸アンモニウム:8.0g/L(NO3 -イオンとして100mmol/L)
(D)鎖状コロイダルシリカ(径40−100nm):64.0g/L(160mmol/L)
残部は水である。
(実施例10)
下記のとおり化成処理液を調製し、アンモニア水を用いてpH=3.5とした後、前記の試験片に対し40℃で30秒間浸漬処理を行った。
(A)35%塩化クロム:13.6g/L(Cr3+イオンとして30mmol/L)
(B)ヘキサフルオロジルコン酸アンモニウム:3.6g/L(Zrイオンとして15mmol/L)
(C)硝酸コバルト6水和物:5.0g/L(Coイオンとして17mmol/L、NO3 -イオンとして34mmol/L)
(D)硝酸ソーダ:2.6g/L(NO3 -イオンとして30mmol/L)
(E)鎖状コロイダルシリカ(径40−100nm):40.0g/L(100mmol/L)
残部は水である。
(比較例5)
下記のとおり化成処理液を調製し、苛性ソーダを用いてpH=2.0とした後、前記の試験片に対し40℃で30秒間浸漬処理を行った。
(A)40%硝酸クロム:23.9g/L(Cr3+イオンとして40mmol/L、NO3 -イオンとして120mmol/L)
(B)硝酸コバルト6水和物:5.0g/L(Coイオンとして17mmol/L、NO3 -イオンとして34mmol/L)
(C)シュウ酸2水和物:1.9g/L(シュウ酸として15mmol/L)
マロン酸:1.6g/L(マロン酸として15mmol/L)
(D)球状コロイダルシリカ(径10−15nm):26.5g/L(100mmol/L)
残部は水である。
(比較例6)
下記のとおり化成処理液を調製し、苛性ソーダを用いてpH=3.5とした後、前記の試験片に対し30℃で40秒間浸漬処理を行った。
(A)35%塩化クロム:9.0g/L(Cr3+イオンとして20mmol/L)
(B)硝酸コバルト6水和物:5.0g/L(Coイオンとして17mmol/L、NO3 -イオンとして34mmol/L)
(C)マロン酸:6.2g/L(マロン酸として60mmol/L)
(D)硝酸ソーダ:1.7g/L(NO3 -イオンとして20mmol/L)
(E)球状コロイダルシリカ(径70−100nm):26.5g/L(100mmol/L)
残部は水である。
実施例11及び12並びに比較例7及び8では、亜鉛−ニッケル合金めっき試験片として、0.5×50×70mmの梨地鋼板の表面にジンケート亜鉛−ニッケル合金めっき(ディップソール製IZ−250)を9〜10μm施したものを使用した。亜鉛−ニッケル合金めっき試験片に以下の化成処理を行った。化成処理を行った試験片は、水道水とイオン交換水にて十分に洗浄したのち、80℃に保った電気乾燥炉にて10分間静置し乾燥させた。
(実施例11)
下記のとおり化成処理液を調製し、アンモニア水を用いてpH=3.0とした後、前記の試験片に対し40℃で60秒間浸漬処理を行った。
(A)40%硫酸クロム:9.8g/L(Cr3+イオンとして20mmol/L)
(B)ヘキサフルオロジルコン酸アンモニウム:3.6g/L(Zrイオンとして15mmol/L)
(C)硝酸アンモニウム:12.0g/L(NO3 -イオンとして150mmol/L)
硝酸亜鉛6水和物:0.75g/L(NO3 -イオンとして5mmol/L)
(D)鎖状コロイダルシリカ(径40−100nm):20.0g/L(50mmol/L)
残部は水である。
(実施例12)
下記のとおり化成処理液を調製し、アンモニア水を用いてpH=3.0とした後、前記の試験片に対し40℃で60秒間浸漬処理を行った。
(A)40%硝酸クロム:6.0g/L(Cr3+イオンとして10mmol/L、NO3 -イオンとして30mmol/L)
(B)40%フッ化ジルコニウム酸:10.4g/L(Zrイオンとして20mmol/L)
(C)硝酸アンモニウム:12.0g/L(NO3 -イオンとして150mmol/L)
(D)鎖状コロイダルシリカ(径40−100nm):40.0g/L(100mmol/L)
残部は水である。
(比較例7)
下記のとおり化成処理液を調製し、苛性ソーダを用いてpH=3.0とした後、前記の試験片に対し40℃で60秒間浸漬処理を行った。
(A)40%硫酸クロム:9.8g/L(Cr3+イオンとして20mmol/L)
(B)ヘキサフルオロジルコン酸アンモニウム:3.6g/L(Zrとして15mmol/L)
(C)硝酸アンモニウム:12.0g/L(NO3 -イオンとして150mmol/L)
硝酸亜鉛6水和物:0.75g/L(NO3 -イオンとして5mmol/L)
(D)球状コロイダルシリカ(径10−15nm):13.3g/L(50mmol/L)
残部は水である。
(比較例8)
下記のとおり化成処理液を調製し、苛性ソーダを用いてpH=4.0とした後、前記の試験片に対し25℃で60秒間浸漬処理を行った。
(A)35%塩化クロム:9.0g/L(Cr3+イオンとして20mmol/L)
(B)硝酸コバルト6水和物:5.0g/L(Coイオンとして17mmol/L、NO3 -イオンとして34mmol/L)
(C)硝酸ソーダ:3.4g/L(NO3 -イオンとして40mmol/L)
(D)シュウ酸2水和物:2.5g/L(シュウ酸として20mmol/L)
残部は水である。
実施例13〜17及び比較例9〜11では、亜鉛めっき試験片として、ディスクブレーキキャリパー(素材FCD−450)に酸性浴亜鉛めっき(ディップソール製EZ−985CS)を5〜25μm(部位により差異あり)施したものを使用した。亜鉛めっきが施された試験片を常温の5%硝酸水溶液に10秒浸漬し、次いで水道水の流水で十分に濯ぎ、表面を清浄化した。次いで、亜鉛めっき試験片に以下の化成処理を行った。化成処理を行った試験片は、水道水とイオン交換水にて十分に洗浄したのち、80℃に保った電気乾燥炉にて10分間静置し乾燥させた。
(実施例13)
下記のとおり化成処理液を調製し、アンモニア水を用いてpH=3.5とした後、前記の試験片に対し45℃で40秒間浸漬処理を行った。
(A)35%塩化クロム:9.0g/L(Cr3+イオンとして20mmol/L)
(B)ヘキサフルオロジルコン酸アンモニウム:2.4g/L(Zrイオンとして10mmol/L)
(C)硝酸アンモニウム:12.0g/L(NO3 -イオンとして150mmol/L)
硝酸亜鉛6水和物:0.75g/L(NO3 -イオンとして5mmol/L)
(D)鎖状コロイダルシリカ(径40−100nm):40.0g/L(100mmol/L)
残部は水である。
(実施例14)
下記のとおり化成処理液を調製し、アンモニア水を用いてpH=3.5とした後、前記の試験片に対し40℃で30秒間浸漬処理を行った。
(A)40%硫酸クロム:8.8g/L(Cr3+イオンとして18mmol/L)
(B)フッ化ジルコン酸カリ:2.6g/L(Zrイオンとして9mmol/L)
(C)硝酸ソーダ:7.2g/L(NO3 -イオンとして85mmol/L)
(D)鎖状コロイダルシリカ(径40−100nm):64.0g/L(160mmol/L)
残部は水である。
(実施例15)
下記のとおり化成処理液を調製し、アンモニア水を用いてpH=3.5とした後、前記の試験片に対し40℃で20秒間浸漬処理を行った。
(A)40%硫酸クロム:8.8g/L(Cr3+イオンとして18mmol/L)
(B)40%フッ化ジルコニウム酸:5.2g/L(Zrイオンとして10mmol/L)
(C)硝酸アンモニウム:8.0g/L(NO3 -イオンとして100mmol/L)
(D)鎖状コロイダルシリカ(径40−100nm):107.9g/L(270mmol/L)
残部は水である。
(実施例16)
下記のとおり化成処理液を調製し、アンモニア水を用いてpH=3.5とした後、前記の試験片に対し40℃で30秒間浸漬処理を行った。
(A)40%硝酸クロム:11.9g/L(Cr3+イオンとして20mmol/L、NO3 -イオンとして60mmol/L)
(B)ヘキサフルオロジルコン酸アンモニウム:3.6g/L(Zrイオンとして15mmol/L)
(C)硝酸アンモニウム:8.0g/L(NO3 -イオンとして100mmol/L)
(D)鎖状コロイダルシリカ(径40−100nm):64.0g/L(160mmol/L)
残部は水である。
(実施例17)
下記のとおり化成処理液を調製し、アンモニア水を用いてpH=3.5とした後、前記の試験片に対し40℃で30秒間浸漬処理を行った。
(A)35%塩化クロム:13.6g/L(Cr3+イオンとして30mmol/L)
(B)ヘキサフルオロジルコン酸アンモニウム:3.6g/L(Zrイオンとして15mmol/L)
硝酸コバルト6水和物:5.0g/L(Coイオンとして17mmol/L、NO3 -イオンとして34mmol/L)
(C)硝酸ソーダ:2.6g/L(NO3 -イオンとして30mmol/L)
(D)鎖状コロイダルシリカ(径40−100nm):40.0g/L(100mmol/L)
残部は水である。
(比較例9)
下記のとおり化成処理液を調製し、苛性ソーダを用いてpH=3.5とした後、前記の試験片に対し30℃で40秒間浸漬処理を行った。
(A)40%硝酸クロム:11.9g/L(Cr3+イオンとして20mmol/L、NO3 -イオンとして60mmol/L)
(B)ヘキサフルオロジルコン酸アンモニウム:2.4g/L(Zrイオンとして10mmol/L)
(C)硝酸ソーダ:3.4g/L(NO3 -イオンとして40mmol/L)
(D)球状コロイダルシリカ(径10−15nm):26.5g/L(100mmol/L)
残部は水である。
(比較例10)
下記のとおり化成処理液を調製し、苛性ソーダを用いてpH=2.0とした後、前記の試験片に対し40℃で30秒間浸漬処理を行った。
(A)40%硝酸クロム:23.9g/L(Cr3+イオンとして40mmol/L、NO3 -イオンとして120mmol/L)
(B)硝酸コバルト6水和物:5.0g/L(Coイオンとして17mmol/L、NO3 -イオンとして34mmol/L)
(C)シュウ酸2水和物:1.9g/L(シュウ酸として15mmol/L)
マロン酸:1.6g/L(マロン酸として15mmol/L)
(D)鎖状コロイダルシリカ(径40−100nm):40.0g/L(100mmol/L)
残部は水である。
(比較例11)
下記のとおり化成処理液を調製し、苛性ソーダを用いてpH=3.5とした後、前記の試験片に対し30℃で40秒間浸漬処理を行った。
(A)35%塩化クロム:9.0g/L(Cr3+イオンとして20mmol/L)
(B)ヘキサフルオロジルコン酸アンモニウム:2.4g/L(Zrイオンとして10mmol/L)
(C)塩化コバルト6水和物:4.1g/L(Coイオンとして17mmol/L)
(D)マロン酸:6.2g/L(マロン酸として60mmol/L)
(E)球状コロイダルシリカ(径40−100nm):26.5g/L(100mmol/L)
残部は水である。
実施例18及び19並びに比較例12及び13では、亜鉛−ニッケル合金めっき試験片として、ディスクブレーキキャリパー(素材FCD−450)に酸性亜鉛−ニッケル合金めっき(ディップソール製IZA−2500)を5〜25μm(部位により差異あり)施したものを使用した。亜鉛−ニッケル合金めっき試験片に以下の化成処理を行った。化成処理を行った試験片は、水道水とイオン交換水にて十分に洗浄したのち、80℃に保った電気乾燥炉にて10分間静置し乾燥させた。
(実施例18)
下記のとおり化成処理液を調製し、アンモニア水を用いてpH=3.0とした後、前記の試験片に対し40℃で60秒間浸漬処理を行った。
(A)40%硫酸クロム:4.9g/L(Cr3+イオンとして10mmol/L)
(B)ヘキサフルオロジルコン酸アンモニウム:1.7g/L(Zrイオンとして7mmol/L)
(C)硝酸アンモニウム:12.0g/L(NO3 -イオンとして150mmol/L)
硝酸亜鉛6水和物:0.75g/L(NO3 -イオンとして5mmol/L)
(D)鎖状コロイダルシリカ(径40−100nm):20.0g/L(50mmol/L)
残部は水である。
(実施例19)
下記のとおり化成処理液を調製し、アンモニア水を用いてpH=3.0とした後、前記の試験片に対し40℃で60秒間浸漬処理を行った。
(A)40%硝酸クロム:3.0g/L(Cr3+イオンとして5mmol/L、NO3 -イオンとして15mmol/L)
(B)40%フッ化ジルコニウム酸:5.2g/L(Zrイオンとして10mmol/L)
(C)硝酸アンモニウム:12.0g/L(NO3 -イオンとして150mmol/L)
(D)鎖状コロイダルシリカ(径40−100nm):40.0g/L(100mmol/L)
残部は水である。
(比較例12)
下記のとおり化成処理液を調製し、苛性ソーダを用いてpH=3.0とした後、前記の試験片に対し40℃で60秒間浸漬処理を行った。
(A)40%硫酸クロム:4.9g/L(Cr3+イオンとして10mmol/L)
(B)ヘキサフルオロジルコン酸アンモニウム:1.7g/L(Zrイオンとして7mmol/L)
(C)硝酸アンモニウム:12.0g/L(NO3 -イオンとして150mmol/L)
硝酸亜鉛6水和物:0.75g/L(NO3 -イオンとして5mmol/L)
(D)球状コロイダルシリカ(径10−15nm):13.3g/L(50mmol/L)
残部は水である。
(比較例13)
下記のとおり化成処理液を調製し、苛性ソーダを用いてpH=4.0とした後、前記の試験片に対し25℃で60秒間浸漬処理を行った。
(A)35%塩化クロム:9.0g/L(Cr3+イオンとして20mmol/L)
(B)硝酸コバルト6水和物:5.0g/L(Coイオンとして17mmol/L、NO3 -イオンとして34mmol/L)
(C)硝酸ソーダ:3.4g/L(NO3 -イオンとして40mmol/L)
(D)シュウ酸2水和物:2.5g/L(シュウ酸として20mmol/L)
残部は水である。
化成皮膜の外観は、色調、均一性及び光沢の観点から評価した。色調についての評価基準は以下の通りである。
(良好) 銀白色>青色>干渉色>白色 (悪い)
また、均一性についての評価基準は以下の通りである。
良好 :3価クロム化成皮膜に白い曇りが無く、均一な仕上がり
不可 :3価クロム化成皮膜に白い曇りがあり、不均一な仕上がり
化成処理された試験片はJIS Z―2371に準じて塩水噴霧試験(以下SST)を行い、24時間毎での白錆発生時間と赤錆発生時間で耐食性を評価した。
実施例1〜5の結果を表1に、実施例6〜10の結果を表2に、実施例11及び12の結果を表3に、実施例13〜17の結果を表4に、実施例18及び19の結果を表5に、比較例1〜4の結果を表6に、比較例5及び6の結果を表7に、比較例7及び8の結果を表8に、比較例9〜13の結果を表9に示す。
Figure 0006377226
Figure 0006377226
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Claims (7)

  1. 3価クロムイオン、ジルコニウムイオン、硝酸イオン及び鎖状コロイダルシリカを含有し、処理液のpHが2.5〜5.0であることを特徴とする亜鉛用又は亜鉛合金用6価クロムフリーの価クロム化成処理液。
  2. 処理液中の3価クロムイオン濃度が2〜200mmol/Lの範囲、ジルコニウムイオン濃度が1〜300mmol/Lの範囲である請求項1記載の化成処理液。
  3. 処理液中の鎖状コロイダルシリカ濃度が25〜600mmol/Lの範囲である請求項1〜2のいずれか1項記載の化成処理液。
  4. 処理液中の硝酸イオン濃度が30〜400mmol/Lの範囲である請求項1〜3のいずれか1項記載の化成処理液。
  5. 3価クロムイオンとジルコニウムイオンのモル比(3価クロムイオン/ジルコニウムイオン)が0.1〜4である請求項1〜4のいずれか1項記載の化成処理液。
  6. 処理液中にコバルトイオンを含有しない請求項1〜5のいずれか1項記載の化成処理液。
  7. 請求項1〜6のいずれか1項記載の化成処理液を亜鉛又は亜鉛合金表面と接触させることを含む化成処理方法。
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