JP7499686B2 - 金属線材のりん酸塩化成処理方法およびりん酸塩化成処理装置 - Google Patents
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Description
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、りん酸塩皮膜の生成反応を従来以上に促進して、りん酸塩化成処理時間を短縮できる、金属線材のりん酸塩化成処理方法およびりん酸塩化成処理装置を提供することにある。
処理槽内に保持したりん酸塩化成処理液に金属線材を通過させることにより、前記金属線材の表面にりん酸塩皮膜を連続的に形成する金属線材のりん酸塩化成処理方法であって、
りん酸塩化成処理中に、前記処理槽内の前記りん酸塩化成処理液を、前記金属線材の通線方向と平行な方向に流動させる、金属線材のりん酸塩化成処理方法である。
前記金属線材の通線方向において、前記金属線材の通線速度に対する前記りん酸塩化成処理液の流動速度の相対速度の絶対値が20m/分以上である、態様1に記載のりん酸塩化成処理方法である。
前記金属線材の通線方向と前記りん酸塩化成処理液の流動方向が逆方向である、態様1または2に記載のりん酸塩化成処理方法である。
前記金属線材の通線方向と前記りん酸塩化成処理液の流動方向が同一方向である、態様1または2に記載のりん酸塩化成処理方法である。
態様1~4のいずれか1つに記載の金属線材のりん酸塩化成処理方法に使用されるりん酸塩皮膜処理装置であって、
前記処理槽と、
前記処理槽内の前記りん酸塩化成処理液を流動させるための液体流動機構とを備えた、りん酸塩化成処理装置である。
しかしながら、発明者らは鋭意検討した結果、りん酸塩化成処理中に、処理液を、金属線材の通線方向と平行方向に流動させることで、皮膜生成反応性が低下した処理液を金属線材の表面から効率よく除去でき、皮膜生成速度の経時的低下が改善されることを見出して、本発明を完成するに至った。
本発明によれば、皮膜生成反応性が低下した処理液を金属線材の表面から効率よく除去できるので、皮膜生成反応性の高い処理液(つまり、金属イオン濃度が低く皮膜成分が高い処理液のことであり、本明細書では「フレッシュな処理液」と呼ぶことがある)を、金属線材表面に効率よく接触させることが可能になる。これにより、りん酸塩皮膜の生成反応が促進されて、時間が経過しても皮膜生成速度を高いまま維持することができるので、りん酸塩化成処理時間を短縮することができる。
図1に示すインライン処理は、(1)金属線材コイル1をサプライスタンド2から巻出し、(2)矯正機4で矯正後に、(3)デスケーリングし、(4)りん酸塩化成処理、(5)水洗、(6)潤滑処理、および(7)乾燥した後に、(8)巻き取りする工程から構成される。金属線材は、鋼材、アルミニウム、亜鉛などが挙げられるが、このうち鋼材が好ましい。以下では、金属線材は鋼材であることを前提として説明する。本発明は、上記(1)~(8)の工程のうち、後述の通り(4)りん酸塩化成処理に関する。
集液部13は、処理槽19の下側に配置されており、処理槽19からオーバーフローした処理液16をタンク12に集める。タンク12に溜められた処理液16は、ポンプ51を用いて、配管(20Aまたは20B)を介して処理槽19の一端に流入される。ポンプ51から、配管20Aを介して処理槽19の線材排出口15側から処理液16を流入し、流動方向16Aに処理液16を流動させて、線材導入口14側から排出させるか、あるいはその逆に、ポンプ51から、配管20Bを介して処理槽19の線材導入口14側から処理液16を流入し、流動方向16Bに処理液16を流動させて、線材排出口15側から排出させる。
以上のようにして、処理液16は循環している。
相対速度(m/分)=(処理液16の流動速度)-(金属線材3の通線速度)
・・・(1)
相対速度の絶対値(m/分)
=|相対速度(m/分)|
=|(処理液16の流動速度)-(金属線材3の通線速度)|・・・(2)
処理液16は、りん酸塩以外にも、亜硝酸ナトリウム溶液、Niイオンなどの反応促進剤を含んでもよい。
表面調整剤はTiコロイド、Zrコロイドから構成された、通常使用されるものであればよい。金属線材3の予熱に関して、予熱方法としては、一般的に適用されている蒸気加熱、高周波加熱などが挙げられる。予熱温度については、反応促進の効果及び処理液16の劣化防止の観点から、皮膜液に入る直前の金属線材3の温度が40~90℃となるように予熱温度を設定することが好ましい。
・鋼種:SUJ2
・直径:12.0mm
・焼鈍:球状化焼鈍
デスケーリング→表面調整剤処理→りん酸塩化成処理→水洗→潤滑処理(石灰石けん)→乾燥→巻取り
(ウェットブラスト条件)
・エア圧力:0.4MPa
・線材とノズルとの角度:75°付近
・線材とノズルとの距離:75mm
・研磨材:ステンレスグリット(平均サイズ:150μm、砥粒濃度:15%)
・日本パーカライジングPL-Z(Ti系)
・濃度:10g/l
・温度:常温
・りん酸塩化成処理液:日本パーカライジングPB-3696
・全酸度:130pt
・液温度:80℃、
・浸漬時間:6秒
なお、上記ptとは、りん酸塩化成処理液の濃度単位で、処理液10mLを中和するのに要する0.1NのNaOHのmL数のことである。
(SEM観察)
・観察試料:りん酸塩化成処理後の試料
・倍率:1000倍
・観察領域:200μm×150μm
(皮膜付着量)
・りん酸塩化成処理後の試料を80℃のフォスリムーバー液に30分間浸漬し、浸漬前後の重量差からりん酸塩皮膜の付着量を算出した。
図3から、相対速度の絶対値が20m/分以上になると、皮膜の目標付着量(4.7g/m2)を達成できることが分かった。また、このグラフから、相対速度の絶対値が92m/分までは、相対速度の絶対値が大きくなると、皮膜付着量が増加する。92m/分を超えると皮膜付着量が僅かに低下する傾向があることが分かった。
3A 金属線材の通線方向
10 りん酸塩化成処理装置
12 タンク
13 集液部
14 処理槽の線材導入口
15 処理槽の線材排出口
16 りん酸塩化成処理液(処理液)
16A、16B りん酸塩化成処理液(処理液)の流動方向
19 りん酸塩化成処理槽(処理槽)
20A、20B 配管
51 液体流動機構(ポンプ)
Claims (4)
- 処理槽内に保持したりん酸塩化成処理液に金属線材を通過させることにより、前記金属線材の表面にりん酸塩皮膜を連続的に形成する金属線材のりん酸塩化成処理方法であって、
前記処理槽は、中心軸が水平方向となるように配置された筒状であり、
りん酸塩化成処理中に、前記処理槽のほぼ全体にわたって、前記処理槽内の前記りん酸塩化成処理液を、前記金属線材の通線方向と同一方向に流動させる、金属線材のりん酸塩化成処理方法。 - 前記金属線材の通線方向において、前記金属線材の通線速度に対する前記りん酸塩化成処理液の流動速度の相対速度の絶対値が20m/分以上である、請求項1に記載のりん酸塩化成処理方法。
- 前記処理槽内における前記りん酸塩化成処理液の流動速度は一定である、請求項1または2に記載のりん酸塩化成処理方法。
- 請求項1~3のいずれか1項に記載の金属線材のりん酸塩化成処理方法に使用されるりん酸塩皮膜処理装置であって、
中心軸が水平方向となるように配置された筒状の前記処理槽と、
前記処理槽のほぼ全体にわたって、前記処理槽内の前記りん酸塩化成処理液を、前記金属線材の通線方向と同一方向に流動させるための液体流動機構とを備えた、りん酸塩化成処理装置。
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