JPH01129997A - 金属の処理法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は耐食性に優れた塗装品、特に電着塗装品の下地
皮膜を容易に安定して作る金属の処理法に関するもので
ある。

（従来の技術とその問題点） 耐食性に優れた塗装品を得る方法として、金属を亜鉛イ
オンと酸イオンを含む化成処理液で処理して皮膜を形成
し、水洗後、カチオン電着塗装を行なって塗膜を形成し
、加熱架橋することは従来公知である。

この方法において、化成処理液中の亜鉛イオン量が多く
なると、皮膜の形成は容易であるが、皮膜の上層部の組
成はリン酸亜鉛が主体となり。結晶状態を脆弱となる。

このため、次工程でカチオン電着塗装を行うと、その電
着時に皮膜境界付近のＰＨが１３程度のアルカリ性とな
り、アルカリに弱いリン酸亜鉛が溶解して塩になると共
に、カチオン電着塗料が電着されて塗膜を形成し、これ
を加熱架橋することになる。即ち、溶解せずに残存した
皮膜と塗膜の間にリン酸亜鉛よりも更に脆弱な塩が介在
することになり、塗装品の耐食性があまり良くならない
という問題がある。

この対策として、化成処理液中の亜鉛イオン量を少なく
することも行なわれている。この方法によりば確かに塗
装品の耐食性が向上する。しかし、亜鉛イオン量が少な
くすると、皮膜形成が著しく困難になる。これは特に耐
食性に効果のあるマンガンイオン又は／及びニッケルイ
オンが含有される場合等に顕著である。

そこで従来では、化成処理液中の亜鉛イオン量を０．３
ｇ／ｅ程度を限界として、いかに皮膜形成を容易に安定
化し均一化するか腐心しており、ある程度の成果が得ら
れた報告もなされている。

しかしながら、需要者側の要求は益々厳しさを増し、こ
の程度の耐食性では満足されず、更に優れた耐食性を備
えた塗装品の出現が強く望まれているのが実情である。

なお、化成処理液の化成促進のため、亜硝酸ソーダを使
用することも普通に行なわれているが、亜硝酸ソーダの
亜硝酸イオンは化成促進剤として作用し分解するものの
、ソーダイオンは皮膜形成に全く関与せずに残存する。

このため、連続して皮膜形成を行うと、当然亜硝酸ソー
ダもこれに合わせて追加装入されることから、ソーダイ
オンは更に蓄積し、亜鉛イオン、マンガンイオン、ニッ
ケルイオン等の貴金属イオンは溶解していることができ
ず、折出してスラッジとなる。この結果、化成処理液中
の亜鉛イオン量は、他の貴金属イオンと共に益々少なく
なり、皮膜形成が更に困難になる。この傾向は、節水型
の多段向流水洗を行なうクローズドシステムの場合に更
に顕著となる。

又化成処理液を低温で処理して皮膜を形成する場合も、
化成を促進させる温度条件を利用できないため、前記と
同様な欠点が現われ、耐食性に優れた塗装品を作ること
が困難である。

更にカチオン電着塗装品に粉体塗装して加熱架橋して増
膜すると、予期に反して耐湿性が極めて悪くなるという
問題も解消されていない。

（問題点を解決するための手段） 本発明は前記のような問題点を解消するために研究して
創案されたもので、その目的とするところは、亜鉛イオ
ン量を任意に設定して耐食性に優れた塗装品を容易に安
定に作ることができる方法を提供することにある。

この目的を達成するため本発明は発想を転換し、化成処
理液による化成皮膜の上層部を化成法により故意に除去
し、水洗、電着塗装、加熱架橋を行うようにしたもので
ある。

即ち、本発明は、金属を亜鉛イオンとリン酸イオンを含
有する化成処理液で処理して化成皮膜を形成した後、該
皮膜を酸性リン酸水溶液で処理することにより化成皮膜
上層部のリン酸亜鉛を溶解除去して塗装後の耐食性に優
れた下地皮膜を形成することを特徴とするものである。

金属を亜鉛イオンとリン酸イオンを含有する化成処理液
で処理して化成皮膜を形成した場合、皮膜の下層部は金
属、たとえば、鉄が溶解析出して皮膜の成分になるため
、その耐食性は著しく大きいが、皮膜上層部は前述のよ
うに亜鉛イオン量を少なくしてもリン酸亜鉛が主体とな
っており、その結晶状態が脆弱となることは避けられな
い。

本発明は、亜鉛イオンとリン酸イオンを含有する化成処
理液で処理して化成皮膜を形成した後、化成皮膜を水洗
してカチオン電着塗装するのでなく、形成された化成皮
膜を酸性リン酸水溶液で処理するものである。

これにより、リン酸亜鉛が主体となっている脆弱な皮膜
上層部が溶解され、残存皮膜はリン酸鉄等の多い耐食性
の優れた成分となり、それと共に残存皮膜の表面はクサ
ビ効果が大きい微細な凹凸が増加する。

そしてこれにカチオン電着塗装するため、電着時に皮膜
が溶解する問題が著しく改善され、皮膜と塗膜の密着性
は極めて大となり、耐食性の著しく優れた塗装品となる
。又この塗装品に粉体塗装して加熱架橋したものの耐向
性も圧倒的に改善することができる。

本発明においては、皮膜形成後に、酸性リン酸水溶液で
皮膜上層部の脆弱なリン酸亜鉛を主体とする部分を溶解
除去し、所望の皮膜を残存させるため、化成処理液中の
亜鉛イオン量を任意に選択することができる。

即ち、塗装品の耐食性を大にするのに、必しも従来のよ
うに亜鉛イオン量を少なくする必要がなく、皮膜が容易
に安定して形成される量を使用することができ、塗装下
地皮膜の形成が容易になると共に、その管理が著しく容
易となる。

しかも、節水型のクローズドシステムで実施すれば、溶
解除去した亜鉛イオン等を化成処理液に戻すことができ
るため、材料ロスも防止できる。

本発明を更に詳述すると、まず、被処理物の金属は、鋼
材、亜鉛又は亜鉛合金メッキ鋼材が一般的である。

化成処理液は、一般に、亜鉛イオン　０．４〜７ｇ／ｅ
、マンガンイオン　０〜３ｇ／ｅ、ニッケルイオン　０
〜３ｇ／ｅ、リン酸イオン　２〜８０ｇ／ｅ、弗素イオ
ン　０血３ｇ／ｅ、亜硝酸イオン　０．００５〜０．７
ｇ／ｅを主成分とするものが適当である。

亜鉛イオンは０．４ｇ／ｅ以下では安定して皮膜を形成
することが難しく、７ｇ／ｅを超えた量としても効果に
差がなく、経済的でない。

マンガンイオンとニッケルイオンは選択的か、又は併用
されるものであり、０〜３ｇ／ｅが適当である。

リン酸イオンは２ｇ／ｅ以下では安定して皮膜を形成す
ることが難しく、８０ｇ／ｅを超えた量としても効果に
差がなく、経済的でない。

弗素イオンも本発明の効果を著しく大になるため０．０
５〜３ｇ／ｅがより好ましい。

化成処理液による処理温度は１５〜６０℃の広範囲とす
ることができ、特に２０〜３５℃の低温で効果が大きく
あらわれる。

次に化成処理液で処理して化成皮膜を形成した後に該皮
膜を処理する酸性リン酸水溶液は、本発明の目的を達成
できる範囲でその酸性度は任意であるが、ＰＨでほぼ２
．５〜４．５、好ましくは３〜３．６であることが好ま
しい。

ＰＨが２．５以下になると皮膜下層部まど溶解する恐れ
が生じ、４．５以上になると、皮膜の上層部の溶解が難
しくなる恐れが生じあまり好ましくない、又酸性リン酸
水溶液のＰＨを化成処理液のＰＨよりも低くするか又は
ほぼ同じにすると本効果がより容易にあらわれるために
より好ましい。

酸性リン酸水溶液中には化成促進剤である亜硝酸イオン
は存在しない方が良いが、存在しても化成促進剤である
亜硝酸イオンの量は化成処理中の量よりも少ない方が、
本効果がより容易にあらわれより好ましい。

酸性リン酸水溶液による処理法は任意であるが、スプレ
ー法、デイップ法が一般的である。又処理時間は１〜１
８０秒、好ましくは、３〜１２０秒が普通である。

前記酸性リン酸水溶液による化成皮膜の上層部分の溶解
度合いは、ＰＨ、濃度、処理時間、処理温度、組成等の
調整により自由にコントロールできる。

なお、この処理により皮膜に錆が発生する恐れのある時
は、上記酸性リン酸水溶液に亜鉛イオン、ニッケルイオ
ン、マンガンイオン等の貴金属イオンヒリン酸イオンを
、前記ＰＨが維持される範囲で加えることにより防止で
きる、この成分とした場合、リン酸亜鉛を溶解すると共
に、皮膜の補強作用も行なわれる効果がある。しかし、
皮膜に多少の錆が発生しても素地の優れた耐食性には変
化がない。

塗装法は任意であるが、一般に電着塗装、特にカチオン
電着塗装法が好ましい。

前記酸性リン酸水溶液に重金属イオンを加える場合、亜
鉛よりもイオン化傾向の貴なる金属、たとえば、ニッケ
ル、コバルト、銅等の重金属チオンヒリン酸イオンを前
記ＰＨが維持される範囲において加えると、リン酸亜鉛
を溶解すると共に、皮膜の補強作用が著しく大になり、
本効果が更に大になる。亜鉛被覆鋼材の場合特に効果が
大きい。

又化成処理液で単に処理しないで、電解処理して皮膜を
形成することにより、同様な効果をあらわす。

電解処理は交流電解でも良いが、陰極電解処理又は重量
電解処理が適当である。

電流密度は、０．０５〜４０Ａ／ｄｍ２、好ましくは、
０．２〜２０Ａ／ｄｍ２が適当である。

電解処理時間は電流密度、化成処理液のＰＨ、濃度、温
度等の条件によって異るが、大体１〜１２０秒が普通で
ある。

実施例 チタンイオン　０．０２ｇ／ｅ　リン酸イオン　１ｇ／
ｅ　ピロリン酸イオン　２ｇ／ｅからなるＰＨ９の表面
調整剤水性液を調整しておく。

脱脂、水洗して清淨にした鋼板を、予め調整しておいて
通常の表面調整剤水性液を使用して常温で６０秒ディッ
プ処理した後亜鉛イオン　５ｇ／ｅ　リン酸イオン　１
５ｇ／ｅ　弗化イオン　０．２ｇ／ｅ　硝酸イオン　０
．５ｇ／ｅ　亜硝酸イオン　０．２ｇ／ｅからなる化成
処理液をＰＨ３．２に調整し、これを３５℃にして１２
０秒ディップ処理して鋼板に皮膜を形成した後水洗した
。

次いで、亜鉛イオン　０．２ｇ／ｅ，マンガンイオン　
０．２ｇ／ｅ　ニッケルイオン　０．４ｇ／ｅにリン酸
を加えて溶解し、水で薄めると共に、ＰＨを３．１に調
整した酸性リン酸水溶液で３０秒スプレー処理した。

次いで水洗後、カチオン電着塗料パワートップＵ−３０
（日本ペイント社）で１８０Ｖで３分間電着し、水洗後
、１７０℃で２０分間加熱架橋し、塗装品Ａを得た。

比較のため、化成皮膜を形成した後、酸性リン酸水溶液
処理を行なわないほかは、塗装品Ａと同じ条件で塗装品
Ａ′を得た。

この塗装品Ａと塗装品Ａ′について、常法により耐塩水
噴霧試験５００時間行なった結果、塗膜剥離幅は、Ａは
１ｍｍ、Ａ′は５ｍｍであり、ＡはＡ′に比し圧倒的に
すぐれていた。

更にＡとＡ′に粉体塗料タフロック（ロックペイント社
）を塗装し、１７５℃で２０分間加熱架橋し、塗装品Ｂ
，Ｂ′を得た。

これら塗装品Ｂ，Ｂ′について、耐温水浸漬試験（５０
℃、２４０時間）を行なった後、二次密着性試験（ゴバ
ン目試験１ｍｍ×１ｍｍ）を行なった結果、Ｂは１００
／１００　Ｂ′は０／１００であり、ＢはＢ′に比し圧
倒的にすぐれていた。

なお、１００／１００は全く剥離しない状態を示し、０
／１００は完全に剥離した状態を示すものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属を亜鉛イオンとリン酸イオンを含有する化成処
   理液で処理して皮膜を形成した後、該皮膜を酸性リン酸
   水溶液で処理することにより皮膜上層部のリン酸亜鉛を
   溶解除去して塗装品の耐食性を大にする下地皮膜を形成
   することを特徴とする金属の処理法。 ２、酸性リン酸水溶液のＰＨを化成処理液のＰＨよりも
   低くするか又はほぼ同じにする特許請求の範囲第１項記
   載の金属の処理法。