JP7248505B2

JP7248505B2 - 金属部品の製造方法、および、金属部品

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Publication number: JP7248505B2
Application number: JP2019101272A
Authority: JP
Inventors: 仁美川本; 昌広久山
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd; Asteer Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd; Asteer Co Ltd
Priority date: 2019-05-30
Filing date: 2019-05-30
Publication date: 2023-03-29
Anticipated expiration: 2039-05-30
Also published as: JP2020193387A

Description

本発明は、金属部品の製造方法、および、金属部品に関する。

従来、亜鉛メッキ鋼管を用いて形成される燃料給油管が知られている（下記特許文献１参照）。亜鉛メッキ鋼管の外周面および内周面には、亜鉛メッキ層が設けられている。

特開２０１４－８００５２号公報

上記した特許文献１に記載される燃料給油管のような金属部材において、例えば、外周面などの一部分の防錆性を、さらに向上させたいという要望がある。

そこで、本発明の目的は、一部分の防錆性を向上させることができる金属部品の製造方法、および、金属部品を提供することにある。

本発明［１］は、金属製の材料を亜鉛メッキするメッキ工程と、前記メッキ工程により形成された亜鉛メッキ層をクロメート処理するクロメート工程と、前記クロメート工程により形成されたクロメート皮膜の少なくとも一部を除去する除去工程と、前記クロメート皮膜の少なくとも一部が除去された前記材料を電着塗装する塗装工程とを含む、金属部品の製造方法を含む。

このような方法によれば、亜鉛メッキ層とクロメート皮膜とによって、電着塗装するまでの間、金属製の材料を防錆できる。

そして、除去工程において、クロメート皮膜の少なくとも一部を除去している。

そのため、塗装工程において、クロメート皮膜を除去した部分に電着塗装することができる。

その結果、クロメート皮膜を除去していない部分については、クロメート処理された亜鉛メッキ層によって被覆し、クロメート皮膜を除去した部分については、亜鉛メッキ層と、電着塗装による塗膜とによって被覆できる。

これにより、クロメート皮膜を除去していない部分については、クロメート処理された亜鉛メッキ層によって防錆性を確保でき、クロメート皮膜を除去した部分については、電着塗装による塗膜によって防錆性を向上させることができる。

本発明［２］は、前記クロメート皮膜の少なくとも一部が除去された部分において、前記亜鉛メッキ層に含有されるクロム原子の量が、１μｇ／ｃｍ^２以下である、上記［１］の金属部品の製造方法を含む。

本発明［３］は、金属製の材料と、前記材料の第１部分を被覆する第１亜鉛メッキ層であって、クロメート皮膜を有する第１亜鉛メッキ層と、前記材料の第２部分を被覆する第２亜鉛メッキ層であって、クロメート皮膜を有する第２亜鉛メッキ層と、前記第２亜鉛メッキ層を被覆する塗膜とを備え、前記第２亜鉛メッキ層に含有されるクロム原子の量が、前記第１亜鉛メッキ層に含有されるクロム原子の量よりも少ない、金属部品を含む。

本発明の金属部材の製造方法によれば、一部分の防錆性を向上させることができる。

図１は、車両の概略図である。図２は、図１に示すフューエルインレットパイプのＡ－Ａ断面図を示す。図３は、図２に示すフューエルインレットパイプの製造方法を示すフローチャートである。図４Ａは、図３に示すメッキ工程を説明する説明図である。図４Ｂは、図３に示すクロメート工程を説明する説明図である。図４Ｃは、図３に示す除去工程を説明する説明図である。図５Ａは、図３に示すリン酸亜鉛処理工程を説明する説明図である。図５Ｂは、図３に示す塗装工程を説明する説明図である。図６は、除去工程後の外面の亜鉛メッキ層に含有されるクロム原子の量を示すグラフである。図７Ａおよび図７Ｂは、リン酸処理工程後のパイプの外面の走査型電子顕微鏡写真であり、図７Ａは、実施例１を示し、図７Ｂは、比較例１を示す。図８Ａおよび図８Ｂは、密着性試験後のフューエルインレットパイプの外面を示す写真であり、図８Ａは、実施例１を示し、図８Ｂは、比較例１を示す。

１．フューエルインレットパイプ
図１に示すように、金属部品の一例としてのフューエルインレットパイプ１は、車両Ｖの部品であって、燃料の給油に用いられる。フューエルインレットパイプ１は、一端に給油口１Ａを有する。フューエルインレットパイプ１の他端は、燃料タンクＴに接続される。

フューエルインレットパイプ１は、図２に示すように、材料（詳しくは、中空の材料）の一例としてのパイプ２と、亜鉛メッキ層３と、亜鉛メッキ層４と、リン酸亜鉛皮膜５と、塗膜６とを備える。

パイプ２は、金属製である。金属としては、例えば、鉄などが挙げられる。パイプ２は、円筒形状を有する。すなわち、パイプ２の第１部分の一例としての内面２Ａおよび第２部分の一例としての外面２Ｂは、曲面である。

亜鉛メッキ層３は、パイプ２の内面２Ａを被覆する。亜鉛メッキ層３は、パイプ２の内面２Ａと接触する。亜鉛メッキ層３は、不動態皮膜（クロメート皮膜３Ａ）を有する。亜鉛メッキ層３のクロメート皮膜３Ａに含有されるクロム原子の量は、１μｇ／ｃｍ^２よりも多い。

なお、亜鉛メッキ層３に含有されるクロム原子の量は、エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置によって測定される。なお、Ｘ線の照射範囲（測定径）は、直径２０ｍｍである。

亜鉛メッキ層４は、パイプ２の外面２Ｂを被覆する。亜鉛メッキ層４は、パイプ２の外面２Ｂと接触する。亜鉛メッキ層４は、不動態皮膜（クロメート皮膜４Ａ）を有する。亜鉛メッキ層４のクロメート皮膜４Ａに含有されるクロム原子の量は、亜鉛メッキ層３のクロメート皮膜３Ａに含有されるクロム原子の量よりも少ない。具体的には、亜鉛メッキ層４のクロメート皮膜４Ａに含有されるクロム原子の量は、１μｇ／ｃｍ^２以下である。

亜鉛メッキ層４に含有されるクロム原子の量は、亜鉛メッキ層３に含有されるクロム原子の量と同じ方法で測定される。

リン酸亜鉛皮膜５は、亜鉛メッキ層４を被覆する。リン酸亜鉛皮膜５は、亜鉛メッキ層４のクロメート皮膜４Ａと接触する。

塗膜６は、リン酸亜鉛皮膜５を介して、亜鉛メッキ層４を被覆する。塗膜６は、リン酸亜鉛皮膜５と接触する。

２．フューエルインレットパイプの製造方法
次に、フューエルインレットパイプ１の製造方法について説明する。

フューエルインレットパイプ１の製造方法は、図３に示すように、メッキ工程（Ｓ１）と、クロメート工程（Ｓ２）と、除去工程（Ｓ３）と、リン酸亜鉛処理工程（Ｓ４）と、塗装工程（Ｓ５）とを含む。メッキ工程（Ｓ１）、クロメート工程（Ｓ２）、除去工程（Ｓ３）、リン酸亜鉛処理工程（Ｓ４）および塗装工程（Ｓ５）は、メッキ工程（Ｓ１）、クロメート工程（Ｓ２）、除去工程（Ｓ３）、リン酸亜鉛処理工程（Ｓ４）、塗装工程（Ｓ５）の順に実行される。

（１）メッキ工程
メッキ工程（Ｓ１）では、図４Ａに示すように、パイプ２の内面２Ａおよび外面２Ｂを亜鉛メッキする。すると、内面２Ａに亜鉛メッキ層３が形成されるとともに、外面２Ｂに亜鉛メッキ層４が形成される。

（２）クロメート工程
クロメート工程（Ｓ２）では、図４Ｂに示すように、内面２Ａの亜鉛メッキ層３および外面２Ｂの亜鉛メッキ層４をクロメート処理する。クロメート処理するには、亜鉛メッキされたパイプ２を、例えば、三価クロムを含む溶液に浸漬する。クロメート処理により、亜鉛メッキ層３の表面に不動態皮膜（クロメート皮膜３Ａ）が形成されるとともに、亜鉛メッキ層４の表面に不動態皮膜（クロメート皮膜４Ａ）が形成される。

（３）除去工程
除去工程（Ｓ３）では、図４Ｃに示すように、内面２Ａのクロメート皮膜３Ａを除去しないで、外面２Ｂのクロメート皮膜４Ａの少なくとも一部を除去する。詳しくは、除去工程（Ｓ３）では、クロメート皮膜４Ａをアルカリ洗浄することにより、クロメート皮膜４Ａの少なくとも一部を除去する。

アルカリ洗浄に用いられるアルカリとしては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属の水酸化物の溶液や、アルカリ系脱脂剤などが挙げられる。

なお、クロメート皮膜４Ａは、全て除去されてもよいが、塗装工程（Ｓ５）が完了するまで亜鉛メッキ層４の腐食を防ぐという観点から、残存しているほうが好ましい。

除去工程（Ｓ３）後の亜鉛メッキ層４に含有されるクロム原子の量は、好ましくは、１μｇ／ｃｍ^２以下、０．４μｇ／ｃｍ^２以上である。

亜鉛メッキ層４に含有されるクロム原子の量は、例えば、アルカリ洗浄におけるアルカリ濃度の上昇、アルカリ洗浄における処理温度の上昇、アルカリ洗浄における処理時間の増加などにより、減少する。

除去工程（Ｓ３）後の亜鉛メッキ層４に含有されるクロム原子の量が１μｇ／ｃｍ^２以下であると、リン酸亜鉛処理工程（Ｓ４）において、亜鉛メッキ層４に均一なリン酸亜鉛皮膜５（図５Ａ参照）を形成することができる。除去工程（Ｓ３）後の亜鉛メッキ層４に含有されるクロム原子の量が０．４μｇ／ｃｍ^２以上であると、塗装工程（Ｓ５）が実行されるまで亜鉛メッキ層４の腐食を防ぐことができる。

（４）リン酸亜鉛処理工程
リン酸亜鉛処理工程（Ｓ４）は、電着塗装の前処理である。リン酸亜鉛処理工程（Ｓ４）では、外面２Ｂのクロメート皮膜４Ａの少なくとも一部が除去されたパイプ２を、例えば、リン酸亜鉛を含む溶液に浸漬する。リン酸亜鉛処理工程（Ｓ４）により、図５Ａに示すように、亜鉛メッキ層４にリン酸亜鉛皮膜５が形成される。

（５）塗装工程
塗装工程（Ｓ５）では、図５Ｂに示すように、外面２Ｂのクロメート皮膜４Ａの少なくとも一部が除去されたパイプ２を電着塗装する。すると、パイプ２の外面２Ｂに塗膜６が形成される。詳しくは、亜鉛メッキ層４の上に塗膜６が形成される。このとき、亜鉛メッキ層４に均一なリン酸亜鉛皮膜５が形成されていると、塗膜６の密着性を確保できる。

３．作用効果
このフューエルインレットパイプ１の製造方法によれば、亜鉛メッキ層３、４とクロメート皮膜３Ａ、４Ａとによって、電着塗装するまでの間、パイプ２を防錆できる。

そして、除去工程（Ｓ３）において、図４Ｃに示すように、内面２Ａのクロメート皮膜を除去しないで、外面２Ｂのクロメート皮膜の少なくとも一部を除去している。

そのため、図５Ｂに示すように、塗装工程（Ｓ５）において、パイプ２の外面２Ｂを電着塗装することができる。

その結果、クロメート処理された亜鉛メッキ層３によってパイプ２の内面２Ａを被覆しつつ、亜鉛メッキ層４と、電着塗装による塗膜６とによって、パイプ２の外面２Ｂを被覆できる。

これにより、クロメート皮膜３Ａを除去していないパイプ２の内面２Ａについては、クロメート処理された亜鉛メッキ層３によって防錆性を確保でき、クロメート皮膜４Ａを除去したパイプ２の外面２Ｂについては、電着塗装による塗膜６によって防錆性を向上させることができる。

４．変形例
金属部品は、フューエルインレットパイプ１に限らない。上記した製造方法は、部分的に異なる防錆性が求められる金属部品に適用できる。金属部品としては、例えば、エアクリーナパイプやウオーターパイプ、ドアヒンジ、フードロックプレートなどの鋼鈑やステンレス板、ばねなどの線材（例えば、直径５ｍｍ以下)、マフラーハンガーなどの中実材（例えば、直径１０ｍｍ以下の棒状）、めっきナット、めっきボルトなどが挙げられる。同様に、金属製の材料も、パイプ２に限られない。金属製の材料は、例えば、金属製の筐体であってもよい。

次に、本発明を、実施例および比較例に基づいて説明するが、本発明は、下記の実施例によって限定されるものではない。また、以下の記載において用いられる配合割合または含有割合の具体的数値は、上記の「発明を実施するための形態」において記載されている、それらに対応する配合割合または含有割合の上限値または下限値に代替することができる。

１．実施例および比較例
実施例１
亜鉛メッキ（メッキ工程）およびクロメート処理（クロメート工程）された鉄製のパイプの外面を、アルカリ洗浄した（除去工程）。

図６に示すように、アルカリ洗浄後の外面の亜鉛メッキ層に含有されるクロム原子の量は、０．９０μｇ／ｃｍ^２であった。

次に、リン酸亜鉛処理によってパイプの外面にリン酸亜鉛皮膜を形成した（リン酸亜鉛処理工程）。

パイプの外面を電子顕微鏡で観察したところ、図７Ａに示すように、リン酸亜鉛皮膜が均一に形成されていた。

次に、外面にリン酸亜鉛皮膜が形成されたパイプを電着塗装し、フューエルインレットパイプを得た。

実施例２
図６に示すように、アルカリ洗浄後の外面の亜鉛メッキ層に含有されるクロム原子の量が、０．７０μｇ／ｃｍ^２になるようにアルカリ洗浄した以外は、実施例１と同様にして、フューエルインレットパイプを得た。

実施例３
図６に示すように、アルカリ洗浄後の外面の亜鉛メッキ層に含有されるクロム原子の量が、０．５５μｇ／ｃｍ^２になるようにアルカリ洗浄した以外は、実施例１と同様にして、フューエルインレットパイプを得た。

実施例４
図６に示すように、アルカリ洗浄後の外面の亜鉛メッキ層に含有されるクロム原子の量が、０．５１μｇ／ｃｍ^２になるようにアルカリ洗浄した以外は、実施例１と同様にして、フューエルインレットパイプを得た。

比較例１
除去工程を実行しなかった以外は、実施例１と同様にして、フューエルインレットパイプを得た。なお、電着塗装する前にパイプの外面を電子顕微鏡で観察したところ、図７Ｂに示すように、形成されたリン酸亜鉛皮膜が不均一であった。

比較例２
図６に示すように、アルカリ洗浄後の外面の亜鉛メッキ層に含有されるクロム原子の量が、１．８８μｇ／ｃｍ^２になるようにアルカリ洗浄した以外は、実施例１と同様にして、フューエルインレットパイプを得た。

比較例３
図６に示すように、アルカリ洗浄後の外面の亜鉛メッキ層に含有されるクロム原子の量が、１．１８μｇ／ｃｍ^２になるようにアルカリ洗浄した以外は、実施例１と同様にして、フューエルインレットパイプを得た。

２．密着性試験
恒温水槽に蒸留水又は脱イオン水を入れて４０±１℃に保ち、試験片を２４０時間浸漬した。その後、試験片を取り出して２４時間乾燥させ、１ｍｍ角の碁盤目試験（１００マス）で塗膜密着性を確認した。

実施例１では、図８Ａに示すように、塗料の剥離は見られなかった。なお、実施例２～４についても、実施例１と同様に、塗料の剥離は見られなかった。

一方、比較例１では、図８Ｂに示すように、塗料が剥離した。なお、比較例２、３についても、比較例１と同様に、塗料が剥離した。

１フューエルインレットパイプ
２パイプ
２Ａ内面
２Ｂ外面
３亜鉛メッキ層
３Ａクロメート皮膜
４亜鉛メッキ層
４Ａクロメート皮膜
６塗膜
Ｓ１メッキ工程
Ｓ２クロメート工程
Ｓ３除去工程
Ｓ５塗装工程

Claims

金属製のパイプの内面および外面を亜鉛メッキするメッキ工程と、
前記メッキ工程により形成された前記内面の亜鉛メッキ層および前記外面の亜鉛メッキ層をクロメート処理するクロメート工程と、
前記クロメート工程により形成された前記内面のクロメート皮膜を除去しないで、前記外面のクロメート皮膜の少なくとも一部を除去する除去工程と、
前記外面の前記クロメート皮膜の少なくとも一部が除去された前記パイプを電着塗装する塗装工程とを含むことを特徴とする、フューエルインレットパイプの製造方法。
前記クロメート皮膜の少なくとも一部が除去された部分において、前記亜鉛メッキ層に含有されるクロム原子の量は、１μｇ／ｃｍ^２以下であることを特徴とする、請求項１に記載のフューエルインレットパイプの製造方法。
金属製のパイプと、
前記パイプの内面を被覆する第１亜鉛メッキ層であって、クロメート皮膜を有する第１亜鉛メッキ層と、
前記パイプの外面を被覆する第２亜鉛メッキ層であって、クロメート皮膜を有する第２亜鉛メッキ層と、
前記第２亜鉛メッキ層を被覆する塗膜と
を備え、
前記第２亜鉛メッキ層に含有されるクロム原子の量は、前記第１亜鉛メッキ層に含有されるクロム原子の量よりも少ないことを特徴とする、フューエルインレットパイプ。