JPH01168880A - 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
オンを主体にしたリン酸亜鉛化成処理液。

又はこれにマンガンイオン及び／又はニッケルイオンを
含有するリン酸亜鉛系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，マンガンイオン及び／又はニッケルイオンが含
有されていても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上となり，結晶状熊も脆弱
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に間にリン酸亜鉛
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
することも行われている．この方法によれば碓かに塗装
品の耐食性が向上する。

しかし，亜鉛イオン量を少なくすると，亜鉛イオンの助
けにより皮膜化が容易になっていたマンガンイオン及び
／又はニッケルイオン含有化成処理液による皮膜形成が
著しく困難になる。

これは特に耐食性に効果にあるマンガンイオン量が大に
なる程顕著である。

そこで従来では，化成処理液中の亜鉛イオン量を０．３
ｇ／е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
れたの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くなり，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，亜鉛シオン，マンガンイオン，ニッケ
ルイン等の重金属イオンは溶解していることができず，
析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，他の重金属イ
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うクローズドシス
テムの場合に更に顕著になる。

又成処理液を低温で処理と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，リン
酸亜鉛系処理液による化成皮膜の上層部を酸性リン酸水
溶液に浸漬して電解処理して故意に除去し，水洗，電着
塗装，加熱架橋を行うようにしてものである。

即ち，金属をリン酸亜鉛系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に浸漬して
電解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ものである。

金属を亜鉛イオンを主体にしたリン酸亜鉛化成処理液，
特にこれにマンガンイオン及び／又はニッケルイオンを
含むリン酸亜鉛系処理液で処理した皮膜の下層部の耐食
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，
その結晶状熊が脆弱となることは避けられない。

本発明はこの亜鉛イオンとマンガンイオン及び／又はニ
ッケルイオンをふくむリン酸亜鉛系処理液で処理して化
成皮膜を形成して後，化成皮膜を水洗したカチオン電着
塗装するのでなく，形成された化成皮膜を酸性リン酸水
容液に浸漬して電解処理するものである。

これにより，リン酸亜鉛，リン酸マンガン，リン酸ニッ
ケルが混在しているもののやは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，皮膜はリン酸マ
ンガン，リン酸ニッケル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湿性
を圧倒的に改善するこができる。

本発明においては，皮膜形成後に，酸性リン酸水溶液中
で電解処理することにより，皮膜上層部に脆弱なリン酸
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，これに
より，マンガンイオン及び／又はニッケルイオンを多く
含有させた塗装下地皮膜の形成と管理が容易となる。

しかも，節水型で実施すれば，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等が一般的である。

化成処理液は，一般に亜鉛イオン０．４〜６ｇ／ｅ　マ
ンガンイオン０〜４ｇ／ｅ　ニツケルイオン０〜３ｇ／
ｅ　リン酸イオン０．００５〜０．７ｇ／ｅ　弗素イオ
ン０〜３ｇ／ｅ　亜硝酸イオン０．００５〜０．７ｇ／
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，６ｇ／ｅを超えた量としても効果に
差がなく経済的でない。

マンガンイオンは０〜４ｇ／ｅが一般的であるが亜鉛イ
オンと併用すると，本効果が大になるため０．０５〜４
ｇ／ｅが適当である。

ニッケルイオンは０〜３ｇ／ｅが一般的であるが，亜鉛
イオンと併用すると，本効果が大になるため，０．０５
〜３ｇ／ｅが適当である。

特に亜鉛イオンとマンガンイオンとニッケルイオンが併
用されると，後処理液中での電解処理により，溶解して
残存皮膜の緻密化，クサビ効果が大になり本発明の効果
が著しく大になる。

リン酸イオンは３〜８０ｇ／ｅが適当であり，これ以下
では本効果が現れにくく，８０ｇ／ｅを超えた量として
も効果に差がなく経済的でない。

弗素イオンは０〜３ｇ／ｅが一般的であるが，本効果を
大にするため，０．０２〜３ｇ／ｅが適当である。

化成処理液の処理は通常のスプレー処理，浸漬処理又は
これらの組合せ処理等任意である。

なお，浸漬処理する場合は電解処理を含まれる。

電解は交流電解，陰極直流電解，陽極直流電解，又はこ
れらの組合せ電解，重畳電解等が適当である。

電流密度は大体０．０１〜１０Α／ｄｍ２で大体１〜１
８０秒が適当である。

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２０〜４０℃の低温で本効果が大き
く現われる。

次にリン酸亜鉛系処理液で処理して化成皮膜を形成した
後該皮膜を電解処理する酸性リン酸水溶液の酸度は，本
発明の目的を達成できる範囲で任意であるが，ＰＨでほ
ぼ２．５〜５．０好ましくは，３〜３．８が適当である
。

又，酸性リン酸水溶液の濃度は小さくても十分に効果を
現わすため，概ね０．０２〜３％が適当である。

これの上限を超える濃度は必要以上に皮膜を溶解させ，
又不経済である。下限を下廻る薄い濃度では，皮膜溶解
速度が遅くなる 電解は交流電解，陽極直流電解，陰極直流電解又はこれ
らの組合せ電解，重畳電解等が適当である．電流密度は
大体０．０１〜３Ａ／ｄｍ２で大体１〜１２０秒が適当
である。

電流密度があまり小さいと，本発明の効果が少なく，あ
まり強いと皮膜が溶解しすぎたり，破壊が生ずる恐れが
ある。

時間もあまり短いと，本発明の効果が小さく，あまり長
いと皮膜が溶解しすぎたり，破壊が生ずる恐れがある．
しかし，交流電解が最も好ましい。

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，組成，濃度，温度，ＰＨ，処理時間，電流密
度，電解の種類等の調整又は選択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，前記酸性リン酸水溶液に亜鉛イオン，マンガンイオ
ン，ニッケルイオン等の重金属イオンとリン酸イオンを
前記ＰＨが維持される範囲が加えておくことにより防止
できる。

これらの成分を含有している場合，リン酸亜鉛を溶解す
ると共に，皮膜の補強作用も行われる効果がある。

本発明の効果が明らかに阻害されず，前記ＰＨが維持さ
れる範囲で，前記成分の他に，たとえば，硝酸イオン，
其の他のイオンも酸性リン酸木溶液に含有されていても
良い。

亜硝酸イオンは存在しない方が好ましいが，本効果が明
らかに阻害されない程度なら含有していても差支えない
。

本効果をより確実にするためには，酸性リン酸水溶液で
電解処理した後，なるべく速く十分に水洗して皮膜上層
部の容解物を除去して清淨にすることが良い方法である
。なるべく速くとは，大体１２０秒以内までならば良い
が，これ以内にする程確実になる。

この意味から超音波振動をさせて洗淨すると効果が大に
なる。

本発明は酸性リン酸水溶液中で電解処理するため皮膜に
錆が発生しにくいが，多少錆が発生しても，これに塗装
，特に電着塗装，特にカチオン電着塗装した塗装品の耐
食性には変化がないことも特徴の１つである。

塗装はカチオン電着塗装が最も好ましい。

実施例 脱脂，水洗して清淨にした鋼板を，表面調整剤水性液ｓ
−１（ケミコート社）０．１％を使用して室温で６０秒
浸漬処理した後，亜鉛イオン２．５ｇ／ｅマンガンイ０
．６ｇ／ｅリン酸イオン１８ｇ／ｅ弗素イオン０．２ｇ
／ｅ硝酸イオン０．５ｇ／ｅ亜硝酸イオン０．２ｇ／ｅ
から組成をＰＨ３．３に調整した約４５℃の化成処理液
に１２０秒浸漬処理して皮膜を形成した後水洗した。

次いで，亜鉛イオン０．３ｇ／ｅマンガンイオン０．２
ｇ／ｅニッケルイオン０．３ｇ／ｅにリン酸を加えた水
溶液をＰＨ３．３に調節した酸性リン酸水容液に浸漬し
て常温で別表条件で電解処理した直ちに後水洗した。

次いで，これをカチオン電着塗料で１８０Ｖで３分電着
，塗装した後１７０℃で２０分加熱架橋して塗膜厚２０
ミクロンの塗装品を作った。

これに更に粉体塗装して１７０℃で２０分加熱架橋して
全塗膜厚８０ミクロンの粉体塗装品を作った。

次に常法により耐塩水噴霧テストを１５００時間行った
後，テープ剥離テストを行い，塗膜剥離幅をｍｍで示し
た。

同時にブリスターの外観テストを行った。

ブリスターの程度は，◎，○，△，×，××，の段階で
示し，◎は優秀，××は最悪を示す。

耐温水浸漬テスト（５０℃，２４０時間）を行い，二次
密着性テスト（ゴバン目テスト，１ｍｍ×１ｍｍ）を行
った．１００／１００は全く剥離のない状態。

０／１００は完全に剥離した状熊を示す。

比較のため，酸性リン酸水溶液で電解処理しないものを
最後に加えた。

表 電解方法　交流　陰極　陽極　なし 電流密度Ａ／ｄｍ２　０．７　０．３　０．００時間　
秒　２０　２０　１０　− 浸漬時間　秒　６０　６０　６０ テスト結果 耐塩水　ｍｍ　０　Ｌ１　１　３ ブリスター　◎　◎　○　××

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 金属をリン酸亜鉛系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電解処理するこ
   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。