JPH0394075A - 表面調整処理方法 - 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〕 本発明は金属表面処理剤であるりん酸塩被膜化成処理に
おいて、その化成処理前に化成反応の促進とりん酸塩被
膜重量（以下皮膜重量という〉及びりん酸塩皮膜結晶（
以下皮膜結晶という）をある設定した範囲に安定して保
持する目的に用いられる表面調整処理方法に関するもの
である。

１ 〔従来の技術〕 従来、浸漬式チタンコロイド系表面調整処理槽は１００
０〜１０００００４１のものがあり、このような表面調
整液の安定性については、処理液組或物としての例えば
■特公昭５８−５５２２９、■特公昭６２−９１９０，
■特開昭６１−９９２７８、■特開昭６３−１８０８４
などに記載されている。

これらはいずれも表面調整剤又はその処理液に関するも
のである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら前記従来例の発明をもってしても処理液中
の組或物が変動すると効果が低減するので、処理液のオ
ートドレーンや処理液の更新の管理及び日常の処理液分
析が重要であることに変わりはない。このため水圧の変
動によりオートドレンのための給水量が変ったり、給水
水質の変動により更新時期が変わってしまうなどの事情
で表面調整効果が低減し、りん酸塩処理皮膜の被膜重量
や被膜結晶が設定範囲からはずれてしまう欠点を有して
いた。また処理液の分析においても直接表面調整効果を
分析出来るものではなく有効チタン／全チタンや前記■
の従来例に記載されるＭｇ，／Ｐ２０７比による管理で
も充分ではない。このほか■特開昭６１−２５７４８や
、前記■の従来例に開示された有機物を添加することに
より処理液中ヂタンコロイドの安定性を高めるものもあ
るが被膜重量や被膜結晶を設定された範囲に調整するも
のではない。又、■特開昭６３−７６８８３ではチタン
コロイドの粒径を測定して管理する方法が示されている
が、■業的に使用されている環境においては処理液中の
汚れなどの粒子との区別がつきにくいため実用化されに
くい欠点を有している。

いづれにしても、前記従来例においては、表面調整液の
効果を安定状態で長期間に亘り、設定された範囲に維持
する点に解決しなければならない課題を有している。

〔課題を解決するための手段〕

前記従来例の課題を解決する具体的手段として本発明は
、表面調整剤処理液に剪断力のある流速３ （好ましくは８０ｍ／分以上、更に好ましくはｌ０ｍ／
分以上の流速）を与えて、化威されるりん酸塩皮膜結晶
を目的とする範囲に保持するように表面調整剤処理液を
管理するものである。具体的には、１０００〜ｉｏｏｏ
ｏｏｆＪの処理槽とオーバーフロー槽とを備え、りん酸
塩化成処理のためのチタンコロイド系表面調整剤処理液
で前処理を行う工程で、吐出量が８００〜３５００ｆＪ
／分の能力を有するポンプに前記表面調整剤処理液を吸
引通過循環させて撹拌しながら、該表面調整剤処理液に
被処理物を接触させて処理することを特徴とする表面調
整処理方法並びに表面調整剤処理液の吸引通過循環が一
部においてスプレーであり、他方においては循環である
ようにすることで、チタンコロイドの分散性を高め且つ
粗大化を防止することにより安定状態で長期間に亘り表
面調整機能が維持できるのである。前記ポンプの揚程は
、１’Ｏｍ以上が好ましく、更には１５ｍ以上が好まし
い。

〔実施例〕

次に本発明の方法が適用できる図示の具体的装４ 置について説明する。第１図に示した具体的装置は、表
面調整工程の浸漬方式の装置の一例である。

図において、１は処理槽であり、２はオーバーフロー櫓
、３はポンプ、４は複数のバルブ、５は一方に循環路を
形成する配管、６はスプレーをおこなうためのライザー
　７はスプレーノズル、８は他方の循環路を形成する配
管である。

チタンコロイド系の表面調整剤処理液は処理槽１に所定
量が収納され、被処理物が該処理槽に浸漬された状態で
処理される。そして、表面調整剤処理液は前記ポンプ３
により前記配管５，８を介して吸引通過循環させるもの
であり、使用ざれるボンプ３の容量は８００　〜３５０
０ｊ！　／ｍｉｎ　，好ましくＧｔ　１５００〜３００
０Ｉｆ　／　Ｐｉｎで、ポンプ揚程が１０ｍ以上好まし
くは１５ｍ以上であり、処理液を前記ライザー６からス
プレーノズル７を介してスプレーする以外に、配管８を
介してオーバーフロー槽２へも循環吐出させ、それによ
って充分な剪断撹拌がおこなわれると共に、撹拌しなが
ら液中に表面調整剤が適宜添加されるように構成ざれて
いる。

尚、ポンプ容量が８００４）／Ｉｌｌｉｎ未渦ではコロ
イド粒子が相互に吸着して大きくなって表面調整効果が
劣り、３５００ｆＪ／ｍｉｎを超えるど、剪断効果が強
すぎてコ「コイド粒子が小さくなり過ぎて、表面調整効
果が劣ることになる。

前記ポンプの１例を挙げると、 口径がｍｉｎのもの ■バラＦＳ型ポンブ（標準的うず巻きポンプ）型式１０
０ｘ　８０　ＦＳ４Ｋ５　１　１流徂　２０００１Ｇ　
／分（５０ザイクル地区）　ｌＫＷ揚稈　２２．５班 が使用でぎる。

尚、表面調整剤はオーバーフロー槽２で添加されるが、
その添加位置近傍にステンレス製の金網９を取り付けて
も良い。

第２図は他の具体的装置であり、前記同様に大容量のボ
ンブ３を設置したものである。従来は処理液をスプレー
するのに必要な程度の流量のポンプであり通常タンク容
量分の液量をおよそ９０〜１２０ｍＩｎで液送する程度
であるが、これを本允明においては、２０〜６０ｌ１ｉ
ｎでタンク容量分の液送をおこなうものである。この流
量の一部はスプレーされ、大半は戻し配管１０によって
処理槽１に戻され、処理槽内の撹拌に従事する。この場
台に、戻し配管１０は処理槽の側面あるいは底部に配置
されてもよいが、アフタースプレー圧を低下させてもタ
ンク内撹拌機能が小さくならない様な設置上の注意が必
要である。尚、配管５にバイパス５ａを設けて、ボンプ
３を循環する経路を構成し、それによって処理槽１の流
れを調整できるようにしても良い。

更に第３図は第１図の装置に補助的手段を付加したちの
であり、オーバーフロー槽２にエアー供給配管ｌを設置
し、表面調整剤の速やかな溶解と分散を強化するための
液撹拌を行うものである。

第１図及び第３図に示した装置は表面調整剤を建浴又は
補給ずる場合に表面調整剤の水への溶解の仕方が重要で
あることを示したものである。表面調整剤中のチタンコ
ロイドは分散される溶媒の性質に大きく影響されること
が知られている。例７ えば前記従来例■に示されるように処理液中のＭ（］／
Ｐ２０７比を変えることによってチタンコロイドの粒径
が変わり被膜重量や被膜結晶が変わることが分かってい
る。また処理液のｐ目も非常に大きく影響しｐＨ７以下
では表面調整効果が認められずまたｐｌ−１９．５以上
では効果が時間と共に急速に低下することが解かつてき
ている。このため表面調整剤が水に溶解あるいは分散づ
る場合、表面調整剤中の各成分が不均一に溶解するとチ
タンコロイドの性状もばらついてしまうことが判明した
。これを防止するためには表面調整剤を水に添加してか
ら、少なくとも３０ｍｉｎ以内に全ての成分が均一に溶
解分散されている必要があることが研究の結果究明され
た。これらの手段による表面調整方法はこれを解決する
ための方法である。

ざらにいづれの場合でも、大容量のボンプ３による剪断
力が処理液に加わるのでチタンコロイドはより均一に分
敗されることになる。

又、第２図に示した装置を用いた表面調整方法は、スプ
レー設備のライナー６部分にバルブ７を８ 取り付けてポンプから送られた液の一部が処理槽１に放
出されるため、スプレー圧力を低く押さえ、戻し配管１
０からの吐出量を多くして槽内の撹拌を強化することが
出来る。スプレー圧力を低く押さえる理由として、表面
調整液のｐｌ−１の低下を押さえる効果があるからであ
る。これまでの設備では、スプレー流量分のポンプ容量
であったのと異なる。この場合には流量を上げようとす
るとスプレー流量も上がってしまい空気中の炭酸ガスを
吸収して表面調整液のｐ口が低下し表面調整効果が劣化
する不具合が生じるので本発明の方法として不適当であ
る。また、タンクの底部に配管を取り付け槽内の撹拌を
意図したものもあるが、送る流量の管理と調整が難しい
点で本発明の方法としては適当でない。

第３図の装置では、表面調整剤を溶解させる時の分散を
向上させている点で表面調整液を建浴した時の効果と、
安定性が大幅に向上する。いづれにしても、実際の工業
用プラントでは稼働時間中ポンプは連続して運転されて
いるので表面調整液は撹拌されておりまた、ポンプの剪
断ノ〕で経時後のチタンコロイドの粗大化を防止する事
ができる。

さらに本発明で重要なことは、これらの方法による撹拌
流量の調整によってりｌＶ酸亜鉛皮ｌＩＱの皮膜重量や
皮膜結晶を自由に安定して調整できることである。

次にいくつかの具体的実施例と比較例とを表１に挙げて
説明する。

供試鋼板一 全て冷延鋼板を使用 サイズ７０Ｘ　１５０ｘ　Ｏ．７５　＃−処理方法一 （１）脱脂　　４０℃Ｘ　１２０ＳｅＣ　　スプレファ
インクリーナーＬ　４４８０　（日本パー力ライジング
社製）　　　２０ｇ／ｘ （２）水洗　　水道水　室温Ｘ　２０ｓｅｃスプレー（
３）表面調整　室温Ｘ　２０ＳｅＣ　　浸漬プレパレン
ｌ丁Ｈ １．４ｇ／１　（日本パー力ライジング社製）（４）り
ん酸塩化成　４２℃Ｘ　ｉ２ｏｓｅｃ　　浸潰パルボン
ドし３０８０　　（日本パー力ライジング社製） Ｔ．Ａ．　　２３ｐｔ Ｆ．Ａ．　　　０．８１）ｔ Ａ．Ｃ，　　　３．ＯＤｔ （５）水洗　水道水　室温Ｘ　２０ＳｅＣ　　スプレー
（６）脱イオン水洗 脱イオン水（電導度２μＳ／ｃｍ　）　ｘ　２０ｓｅｃ
スプレー （７）水切り乾燥 ｌ０℃Ｘ　１８０ｓｅｃ 表面調整液の撹拌条件 Ｍｏ／Ｐ２０７の調整 ＭｑＳＯ４又はＮａ４Ｐ２０７ 試薬一級で添加し調整 撹拌条件　　　ホモミギザー使用 Ｍｏｄｅｌ．ＳＬ 液容量　３ｆＪ 表面調整効果の評価 （１）皮膜外観 ５１ タンク ｌ １２ 水切り乾燥後肉眼でりん酸塩皮膜外観を評価 ○：均一良好 Δ：厚口の皮膜又はムラのある皮膜 Ｘ：一部化戒不良 〆：全面化成不良 （２）皮膜重量 ５％クロム酸水溶液に５０℃１５分浸漬し、皮膜剥離し
、皮膜剥離前後の重量差を８７ｄの単位に換算し表示す
る。

（３）皮膜結晶サイズ ＳＥＭ写真（　ｘ　ｉｏｏｏ）を行ない平均的な結晶サ
イズで評価する。

１３ 実ラインでの撹拌効果（建浴３日後） 表１にて実施例及び比較例について説明を加えると、実
施例１は比較例１に対し明らかに皮膜外観が向上してお
り、皮膜重量、皮膜結晶の値は低下している。これは撹
拌の効果である。

実施例２は５日経時後も初期に撹拌した効果によって表
面調整効果が持続していることが、比較例２との間で対
比出来る。

また実施例１，３．５及び２．４．６において、ボモミ
キザーの回転数により同一Ｍｑ／Ｐ２０７モル比におい
ても、皮膜重量及び皮膜結晶サイズに差が認められ回転
数の高い程皮膜重足、皮膜結晶共に低くなることが認め
られる。

このことは表面調整剤が溶解する際の撹拌が重要である
こと及び撹拌力によって表面調整液の効果が変ることを
示している。

Ｍｑ／Ｐ２０７モル比を１．２とした堀合、比較例３，
４にみられる様に通常は表面調整液の経時劣化が激しい
が、実施例７，８．９にある様に撹拌を行なうことによ
って良好な性能を示すことが解る。特に経峙後の撹拌も
効果のあることが実施例８，９を比較することによって
理解できる。

実施例１０〜１４は、撹拌力を変えれば、皮膜重量及び
結晶サイズが調整出来ることを示している。

これらの結果から、実際の工業設備においても撹拌によ
り表面調整の効果が調整出来るのである。

表２には、実際の工業的に使用されている設備における
結果を示す。

タンク容量６００００ｆＪでポンプ流量を５００　４１
　／ｍｎ〜３０００．ｌ　／ｍｉｎ迄変えた結果、流量
が上昇するにつれてＭＱ／Ｐ２０７の影響を受けにくく
なっていることが解る。すなわち、実工程において水質
の変動があって、Ｍｇ／Ｐ２０７が変動したとしても設
定した範囲に安定に保持することが可能となった。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明に係る表面調整処理方法は、
処理槽とオーバーフロー槽とを備え、りん酸塩化成処理
のためのチタンコロイド系表面調整剤処理液で前処理を
行う工程で、吐出爪が８００〜３５００Ｎ　／分で、揚
程が１０ｍ以上の能力を有するポンプに前記表面調整剤
処理液を吸引通過循環させて撹拌しながら、該表面調整
剤処理液に被処理物を接触させて処理するようにしたの
で、チタンコロイド系表面調整剤処理液が効率良く撹拌
剪断され、それにより補給した調整剤の溶解促進並びに
均一且つ安定した状態に分散させることができ、表面調
整効果を長期に亘って安定させると共にチタンコロイド
の粗大化が防止できると云う優れた効果を奏する。

又、チタンコロイド系表面調整剤処理液における調整剤
が均一に安定して分散し、チタンコロイドの粗大化が防
止できることにより、被処理物の表面調整が均等に行わ
れ、それによって爾後の化成処理における化成反応の促
進が図れるばかりでなく、皮膜重量及び皮膜結晶が安定
して形成できると云う優れた効果も奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施できる具体的処理装置の１
例を示す略示的側面図、第２図は同装１７ １　８ 置の他の例を示す略示的側面図、第３図は同装置の更に
他の例を示す略示的側面図である。 １・・・処理槽　　　　　　２・・・オーバーフロー槽
３・・・撹拌手段　　　　　４・・・バルブ５，８・・
・配管　　　　　５ａ・・・バイパス６・・・ライザー
　　　　　７・・・スプレーノズル９・・・金網　　　
　　　　１０・・・戻し配管ｌ・・・エアー配管

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）　りん酸塩化成処理の前処理工程でチタンコロイ
   ド系表面調整剤処理液で処理する際に、前記表面調整剤
   処理液に剪断力のある流速を与えながら、被処理物を接
   触させて処理することを特徴とする表面調整処理方法。
2. （２）　表面調整剤処理液に剪断力のある流速を付与す
   る手段として、撹拌及び循環撹拌手段で行う請求項（１
   ）記載の表面調整処理方法。
3. （３）　剪断力のある流速を形成する循環攪拌手段は、
   吐出量が８００〜３５００ｌ／分の能力を有するポンプ
   で形成する請求項（１）、（２）記載の表面調整処理方
   法。
4. （４）　前記ポンプの揚程が１０ｍ以上である請求項（
   ２）、（３）記載の表面調整処理方法。
5. （５）　表面調整剤処理液の吸引通過循環が一部におい
   てスプレーであり、他方においては循環である請求項（
   ２）、（３）、（４）記載の表面調整処理方法。
6. （６）　りん酸塩化成処理のためのチタンコロイド系表
   面調整剤処理液で前処理を行う工程で、前記表面調整剤
   処理液を循環攪拌させ、その流速を測定し、所定の流速
   に調整しながら表面調整処理することを特徴とする表面
   調整処理方法。
7. （７）　１０００〜１０００００ｌの処理槽のタンク容
   量分の量を２０〜６０ｍｉｎで液送させ、その液に８０
   ｍ／分以上の流速を付与する請求項（６）記載の表面調
   整処理方法。