JPH0611915B2 - アルミニウムまたはその合金の表面処理水溶液 - Google Patents

アルミニウムまたはその合金の表面処理水溶液

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JPH0611915B2 JP17767288A JP17767288A JPH0611915B2 JP H0611915 B2 JPH0611915 B2 JP H0611915B2 JP 17767288 A JP17767288 A JP 17767288A JP 17767288 A JP17767288 A JP 17767288A JP H0611915 B2 JPH0611915 B2 JP H0611915B2
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    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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    • C23C22/05Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
    • C23C22/06Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6
    • C23C22/34Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing fluorides or complex fluorides
    • C23C22/36Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing fluorides or complex fluorides containing also phosphates
    • C23C22/361Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing fluorides or complex fluorides containing also phosphates containing titanium, zirconium or hafnium compounds

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、アルミニウムまたはその合金の表面を処理す
るための表面処理水溶液に関し、特にアルミニウムまた
はその合金からなる飲料缶等の処理に適した表面処理水
溶液に関する。
従来の技術 アルミニウムまたはその合金の防食及び塗装下地の形成
を目的として、化成処理を施すことは、従来から広く行
われている。
その代表的な例として、クロム酸、燐酸、弗化水素酸を
含有する溶液で処理する方法がある。
この方法によると、耐沸水黒変性、塗膜との密着性とも
に良好な皮膜を得られるが、6価クロムによる人体への
影響及び排水処理などに問題がある。このため6価クロ
ムを含まない化成処理剤が種々開発されてきた。
その代表的な例として、ジルコニウムイオン、ホスフェ
ート及び有効弗素化物を含むPHが1.5〜4.0のアルミニ
ウム表面処理用コーテング溶液が特公昭56-33468として
知られている。
発明が解決しようとする問題点 上記のコーテング溶液は新規に調整したばかりの状態の
場合所望の性能を発揮するが、化成処理が連続して行わ
れると素材であるアルミニウムが溶液中の弗素にエッチ
ングされて、処理浴中にアルミニウムが蓄積し、耐沸水
黒変性、塗膜密着性が悪化する。また、生成皮膜の滑り
が少ないので、飲料缶を連続生産し、搬送する場合に円
滑にゆかないなどの問題も生じている。
発明の目的 本発明の目的は6価クロムの影響を排除し、皮膜性能と
して耐沸水黒変性、密着性及び滑り性などが経時変化の
少ない表面処理水溶液の提供を目的としている。
問題点を解決するための手段 本発明はセリウムイオン10〜1000mg/に対し
て、ジルコニウムイオンを10〜500mg/、リン酸
イオンを10〜500mg/、及び有効弗素イオンを1
〜50mg/の割合で含有する表面処理水溶液によっ
て、特にセリウムイオンと有効弗素イオンの組み合わせ
とその特定量の配合が本発明の目的を解決できることを
見出だしたものである。
発明の構成 本発明の表面処理水溶液としては、セリウムイオン10
〜1000mg/に対して、ジルコニウムイオンを10
〜500mg/、リン酸イオンを10〜500mg/、
及び有効弗素イオンを1〜50mg/の割合で含有する
ことが特徴である。
本発明の表面処理水溶液はアルミニウムまたはその合金
としてアルミニウムの他にアルミニウム−銅、アルミニ
ウム−亜鉛、アルミニウム−マンガン、アルミニウム−
マグネシウム、アルミニウム−マグネシウム−ケイ素、
アルミニウム−亜鉛−マグネシウム等であり、板状、棒
状、線、管及び飲料缶などに適用できる。
表面処理水溶液の組成は前記の成分で構成されるが、ま
ずセリウムイオンは10〜1000mg/であり、セリ
ウムイオンが10mg/未満では、耐沸水黒変性が劣る
上、缶の滑り性が低下し、さらに塗膜との密着性も良く
ない。1000mg/を越えて添加しても効果は向上し
ないので経済性の点からこの程度で十分である。
好ましい範囲は25〜500mg/であり、特に25〜
200mg/である。
セリウムイオンの供給源としては硝酸第一セリウム、硝
酸第二セリウムアンモニウム等の硝酸塩、硫酸第一セリ
ウム、硫酸第二セリウム等の硫酸塩、塩化第一セリウ
ム、臭化第一セリウム等のハロゲン化物が好適であり、
特に硝酸塩が好ましい。
ジルコニウムイオンは10mg/未満では皮膜がほとん
ど形成されず、一方、多く添加しても効果は上がらない
ので、経済性の点から500mg/以内で良い。
好ましい添加量は20mg/から500mg/である。
ジルコニウムイオンの供給源はH2ZrF6,(NH
4)2ZrF6,Na2ZrF6,K2ZrF6,Zr
(NO3)4,ZrO(NO3)2,Zr(SO4)
2,ZrOSO4等であり、特に(NH4)2ZrF6
が好ましい。
リン酸イオンは10mg/未満であると、塗膜との密着
性が低下し、また、500mg/を越えると耐沸水黒変
性の他に塗膜との密着性も悪くなり、更に、Zr・Ce
・Al−PO4の沈澱が発生し、処理浴の経時安定性な
どが低下する。
好ましい添加量は25mg/から200mg/である。
リン酸イオンの供給源はH3PO4,NaH2PO4,
(NH4)H2PO4であり、特に好ましいのはH3P
O4である。
有効弗素イオンは1mg/未満ではアルミニウムのエッ
チングがほとんど起こらず、50mg/を越えると皮膜
の生成速度よりも、エッチング速度が早いために皮膜の
形成が困難となるだけでなく、耐沸水黒変性、塗膜との
密着性なども低下する。
好ましい添加量は3mg/から20mg/である。
ここに有効弗素イオンとは遊離の弗素イオンを意味し、
その濃度は弗素イオン電極を有するメーターで処理液な
どを測定することにより求める。
この有効弗素イオンの供給源としてはHF,NH4F,
NH4HF2,NaF,NaHF2等を挙げることがで
き、特にHFが好ましい。
更に、本発明の表面処理水溶液を表面処理浴として用い
る場合、PHは2.0〜4.0,好ましくは2.7〜
3.3である。
PHが2.0未満ではアルミニウムのエッチングが早い
ため、皮膜形成が困難になり、4.0を越えるとZr・
Ce・Al−PO4の沈澱が生じ易くなる。
本発明には、前記成分のほかにグルコン(塩)、ヘプト
ン酸(塩)等のようなアルミニウムのキレート化剤を添
加しても良い。
本発明の表面処理水溶液はアルミニウム又はその合金の
素材を処理する処理浴として用いられるが、前記各成分
の水溶液の濃厚水溶液として製造され、これに適量の水
を添加し、また、PHを調整することにより、所望の表
面処理浴とする。
本発明をアルミニウムまたはその合金へ適用する方法は
従来公知の浸漬法、スプレー法、絞りロール法等であ
り、処理温度は室温から50℃、好ましくは30〜40
℃、処理時間は処理方法と処理温度などにより決定され
るが、一般的に5〜60秒程度で良い。
作用 本発明によれば、アルミニウムは弗素イオンにエッチン
グされ浴中に存在するセリウム、ジルコニウム、リン
酸、弗素とで複塩を形成し、強固な皮膜を完成する。
セリウムは皮膜の表層付近に多く存在し、耐食性、耐沸
水黒変性、密着性などに優れた効果を発揮する。
また、ジルコニウムイオンは皮膜の析出促進剤としても
作用すると推定され、本発明が優れた効果を発揮する。
実施例 以下、実施例などにより更に本発明を詳細に説明する。
材質がJIS−A−3004のアルミニウム板から製造
された飲料缶を日本ペイント社製酸性クリーナー「リド
リンNHC100」をスプレーして脱脂し、水洗後第一
表と第二表に示す水溶液組成及びPHの処理浴で40℃
にて30秒間スプレー処理した。ついで水洗、脱イオン
水による洗浄を行い、オーブン中で200℃で乾燥し
た。この缶を試料として耐沸水黒変性、塗膜密着性、滑
り性を評価した。結果を第三表と第四表にしめす。
*6 化成処理された缶の底部を100℃沸騰水に30
分間浸漬し、黒変の程度を観察した。
◎ 全く変色なし ○ わずかに変色 △ 軽い黒変 × かなり黒変 ×× 完全に黒変 *7 傾斜角が可変の傾斜台の上に化成処理された缶を
二個天地を逆にして並べ粘着テープで固定し、第一層と
した。
第一層の上に試験用の缶二個を第二層としてを第一層の
缶と直角に交差させて載置した。
この第二層の缶二個は天地を逆にして互いに固定されて
いる。
傾斜斜台の角度を上げ第二層の缶が滑り始めた時点の角
度から摩擦係数を算出し、次ぎのような5段階評価を行
った。
◎ 摩擦係数が0.7未満 ○ 0.7〜0.8未満 △ 0.8〜0.9未満 × 0.9〜1.0未満 ×× 1.0以上 *8 化成処理された缶にエポキシ−フェノール系塗料
を塗付、焼付け乾燥して試験片とした。
二枚の試験片の間にダイセル化学工業社製ポリアミド系
フィルム「ダイアミドフィルム7000」を挾み加熱圧
着し、剥離の角度をT形、180°にて測定(kgf/5m
m)した。
試験片作成後直ちに測定したものが一次密着性、90℃
の水道水に7.5時間浸漬後に測定したものを二次密着
性とした。
第四表(4−1) 比較例の試験結果(1) 耐沸水黒変性 滑り性 1 × × 2 ×× × 3 × △ 4 ×× × 5 △ △ 6 △ △ 7 × × 8 ×× × 以上のようにセリウムイオンが不足すると耐沸水黒変
性、塗膜密着性、滑り性が不十分であり、ジルコニウム
イオン及び弗素イオンが不足すると皮膜が形成されない
か、又は耐沸水黒変性、塗膜密着性、滑り性が不十分で
ある上、特に比較例4では処理浴に沈澱が生じ白濁し
た。
発明の効果 本発明によれば低温、短時間で耐食性の高いアルミニウ
ムまたはその合金の表面処理がクロムフリーで達成さ
れ、沸水黒変もなく、滑り性が確保され、処理浴の管
理、維持が容易になるなど本発明の目的が十分に達成さ
れた。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】セリウムイオン10〜1000mg/に対
    して、ジルコニウムイオンを10〜500mg/、リン
    酸イオンを10〜500mg/、及び有効弗素イオンを
    1〜50mg/の割合で含有することを特徴とするアル
    ミニウムまたはその合金の表面処理水溶液。
JP17767288A 1988-02-15 1988-07-15 アルミニウムまたはその合金の表面処理水溶液 Expired - Fee Related JPH0611915B2 (ja)

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