JPH0643634B2 - Method for forming laminated phosphate coating - Google Patents

Method for forming laminated phosphate coating

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JPH0643634B2
JPH0643634B2 JP28567186A JP28567186A JPH0643634B2 JP H0643634 B2 JPH0643634 B2 JP H0643634B2 JP 28567186 A JP28567186 A JP 28567186A JP 28567186 A JP28567186 A JP 28567186A JP H0643634 B2 JPH0643634 B2 JP H0643634B2
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phosphate
coating
laminated
film
forming
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克昭 吉岡
ともみ 渡辺
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Nippon Paint Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は積層リン酸塩皮膜の形成方法、特に鉄板又は亜
鉛めっき鉄板に形成したリン酸塩皮膜上に微細な粒子か
らなる第二のリン酸塩皮膜を積層することにより、耐食
性及び密着性の向上した積層リン酸塩皮膜を形成する方
法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial application] The present invention relates to a method for forming a laminated phosphate coating, particularly a second phosphorus composed of fine particles on a phosphate coating formed on an iron plate or a galvanized iron plate. The present invention relates to a method for forming a laminated phosphate film having improved corrosion resistance and adhesion by laminating an acid salt film.

[従来の技術] 自動車の車体用鋼板等は耐食性等を向上する目的で電着
塗装をする前に表面を化成処理するが、この化成処理剤
としてリン酸塩が使用されている。リン酸塩としてリン
酸亜鉛が有効であり、特にリン酸亜鉛と促進剤として硝
酸イオン、亜硫酸イオン、塩素酸イオン等とを含有する
化成処理剤が広く使用されている。化成皮膜の密着性及
び耐食性を向上するために、化成処理剤に種々の工夫が
施されてきた。
[Prior Art] The surface of steel sheets for automobile bodies is subjected to chemical conversion treatment before electrodeposition coating for the purpose of improving corrosion resistance and the like, and phosphate is used as the chemical conversion treatment agent. Zinc phosphate is effective as a phosphate, and in particular, a chemical conversion treatment agent containing zinc phosphate and a nitrate ion, a sulfite ion, a chlorate ion or the like is widely used. In order to improve the adhesion and corrosion resistance of the chemical conversion coating, various modifications have been made to the chemical conversion treatment agent.

このリン酸亜鉛系化成皮膜の密着性及び耐食性を向上す
る目的で種々の試みがなされた。例えば上記成分の他に
ニッケルイオンを含有するものや、特開昭57−152
472号に開示されているように上記成分の他にマンガ
ンイオンを含有する酸性リン酸塩処理水溶液によりカチ
オン型電着塗装用金属表面をリン酸塩処理するものがあ
る。また特公昭61−36588号は亜鉛イオン、リン
酸イオン及び促進剤の他にマンガンイオン及びフッ素イ
オンを含有する酸性リン酸塩処理水溶液を使用してカチ
オン型電着塗装用金属表面を化成処理する方法を開示し
ている。
Various attempts have been made for the purpose of improving the adhesion and corrosion resistance of this zinc phosphate-based chemical conversion coating. For example, those containing nickel ions in addition to the above components, and JP-A-57-152
As disclosed in Japanese Patent No. 472, there is one in which the metal surface for cationic electrodeposition coating is subjected to phosphate treatment with an acidic phosphate treatment aqueous solution containing manganese ions in addition to the above components. Japanese Examined Patent Publication No. 61-36588 uses a chemical acid treatment solution of acidic phosphate containing manganese ion and fluorine ion in addition to zinc ion, phosphate ion and accelerator to chemically convert the metal surface for cationic electrodeposition coating. A method is disclosed.

さらに、特公昭58-39915号には、(第1の処理液によ
り)耐候性鋼の表面にFe、Zn、Mn系燐酸塩皮膜を1mg/
cm2以下付着し、その上に酸化鉄(Fe+Fe
)3〜20%、燐酸0.1〜3%、Fe、Zn、Mn系
燐酸塩を1種以上0.1〜10%、Ni、Cuの無機化合物
を1種以上0.1〜5%、クロム酸、クロム酸亜鉛、ク
ロム酸鉛を1種以上0.5〜10%、ポリビニルブチラ
ール樹脂単独或いはポリビニルブチラール樹脂と相溶性
を有する樹脂を合計3〜30%を主成分とし、残部溶剤
と塗料補助剤よりなる処理液(第2の処理液)を乾燥膜
厚で5〜100μmになるように塗布するか、又はその
上にさらに耐候性を有する被膜を10〜50μm形成す
る耐候性鋼の表面処理法が開示されている。ここで第2
の処理液を塗布して生じる被膜の組成は、自然錆に類似
しており、かつこれらの配合物によってそれ以後生ずる
錆はすべて安定錆となって表面を覆い耐候性鋼を長期間
保護すると記載されている。
In addition, Japanese Examined Patent Publication No. 58-39915 discloses a Fe, Zn, and Mn-based phosphate coating on the surface of weather-resistant steel (due to the first treatment liquid) of 1 mg /
cm 2 or less adheres and iron oxide (Fe 3 O 4 + Fe
2 O 3 ) 3 to 20%, phosphoric acid 0.1 to 3%, Fe, Zn, Mn-based phosphate one or more kinds 0.1 to 10%, Ni, Cu inorganic compounds one or more kinds 0.1 to 2%. 5%, chromic acid, zinc chromate, lead chromate one or more 0.5 to 10%, polyvinyl butyral resin alone or a resin compatible with polyvinyl butyral resin is 3 to 30% in total, and the balance is Weather resistance by applying a treatment liquid (second treatment liquid) consisting of a solvent and a coating auxiliary agent so as to have a dry film thickness of 5 to 100 μm, or forming a weatherproof film on it to 10 to 50 μm A steel surface treatment method is disclosed. Second here
The composition of the coating film formed by applying the treatment liquid of 1. is similar to natural rust, and all the rust generated thereafter by these compounds becomes stable rust and covers the surface and protects the weathering steel for a long time. Has been done.

[発明が解決しようとする問題点] これらの化成処理方法により形成されたリン酸塩皮膜は
優れた耐食性及び密着性を有するが、近年自動車用等に
これらの特性の要求レベルは益々高くなってきた。これ
らの特性のうち化成皮膜の耐水二次密着性(湿潤劣化条
件下での塗膜との密着力)と皮膜粒子の粒径との関係に
関して、粒径が小さいほど耐水二次密着性が向上するこ
とがわかった。そこで従来のリン酸亜鉛系処理剤による
皮膜の粒子を調べたら、鋼面上では2〜3μmであり、
亜鉛面上では約5〜6μmであった。また亜鉛面上の皮
膜の粒子を小さくする目的でマンガンイオン等を大量に
添加した場合でも、粒径はせいぜい2〜3μm程度であ
ることがわかった。一方耐食性については皮膜の厚い方
が望ましいが、皮膜が厚くなるとその粒子も粗大化し、
粒子間の隙間が腐食の発生場所となるという問題があ
る。このため、従来の方法では耐食性と密着性が一層向
上したリン酸塩皮膜を形成することは不可能であった。
[Problems to be Solved by the Invention] Phosphate films formed by these chemical conversion treatment methods have excellent corrosion resistance and adhesion, but in recent years, the required level of these properties has become higher and higher for automobiles and the like. It was Regarding the relationship between the water resistant secondary adhesion of the chemical conversion film (adhesion with the coating under wet deterioration conditions) and the particle size of the coating particles, the smaller the particle size, the better the water resistant secondary adhesion. I found out that Therefore, when the particles of the film formed by the conventional zinc phosphate-based treatment agent were examined, it was 2 to 3 μm on the steel surface,
It was about 5 to 6 μm on the zinc surface. It was also found that even when a large amount of manganese ions or the like was added for the purpose of reducing the particles of the coating film on the zinc surface, the particle size was at most about 2 to 3 μm. On the other hand, a thicker film is desirable for corrosion resistance, but as the film becomes thicker, its particles become coarser,
There is a problem that the gaps between the particles are the places where corrosion occurs. For this reason, it has been impossible to form a phosphate film having further improved corrosion resistance and adhesion by the conventional method.

従って、本発明の目的は従来の化成皮膜より優れた耐食
性及び密着性を有するリン酸塩皮膜の形成方法を提供す
ることである。
Therefore, it is an object of the present invention to provide a method for forming a phosphate coating having superior corrosion resistance and adhesion to conventional conversion coatings.

[問題点を解決するための手段] 上記目的に鑑み鋭意研究の結果、鉄板又は亜鉛めっき鉄
板に一旦リン酸塩皮膜を形成した後に、縮合リン酸を含
有するリン酸塩処理剤により極めて微細な粒子からなる
リン酸塩皮膜を積層し、もって優れた耐食性及び密着性
を兼備する積層リン酸塩皮膜が得られることを発見し、
本発明に想到した。
[Means for Solving Problems] As a result of earnest research in view of the above object, after a phosphate film is once formed on an iron plate or a galvanized iron plate, an extremely fine particle is formed by a phosphate treatment agent containing condensed phosphoric acid. It was discovered that a phosphate coating consisting of particles was laminated, and thus a laminated phosphate coating having excellent corrosion resistance and adhesion was obtained.
The present invention was conceived.

すなわち、本発明の積層リン酸塩皮膜の形成方法は実質
的に縮合リン酸を含まない処理剤でリン酸塩皮膜を施し
た鉄板又は亜鉛めっき鉄板を、亜鉛イオン0.1〜1.
5g/と、オルトリン酸及び/又はオルトリン酸塩由
来のリン酸イオン(以下、これを単に「リン酸イオン」
という)5〜30g/と、縮合リン酸1〜30g/
とを含有する皮膜処理剤で処理することを特徴とする。
That is, according to the method for forming a laminated phosphate coating of the present invention, an iron plate or a galvanized iron plate on which a phosphate coating is applied with a treating agent that does not substantially contain condensed phosphoric acid is used for zinc ion 0.1-1.
5 g / and phosphate ion derived from orthophosphoric acid and / or orthophosphate (hereinafter, simply referred to as “phosphate ion”
5 to 30 g /, and condensed phosphoric acid 1 to 30 g /
It is characterized in that it is treated with a film treating agent containing and.

要約すると、本発明の方法は比較的大きな粒子からなる
リン酸塩皮膜と、微細な粒子からなるリン酸塩皮膜とを
有する積層型のリン酸塩皮膜を形成するものである。両
皮膜の基本的な相違は、前者は実質的に縮合リン酸を含
有しないが、後者は含有する点である。それ以外の成分
については同じでよい。従って、以下に後者の皮膜を中
心に説明する。
In summary, the method of the present invention forms a laminated phosphate coating having a phosphate coating of relatively large particles and a phosphate coating of fine particles. The fundamental difference between the two coatings is that the former contains substantially no condensed phosphoric acid, while the latter does. The other components may be the same. Therefore, the latter film will be mainly described below.

本発明のリン酸塩皮膜処理剤中に含有される縮合リン酸
としてはピロリン酸、メタリン酸、ポリリン酸及び五酸
化リンが挙げられる。これらの化合物はいずれもリン酸
イオンが酸素を介して縮合した構造を有する。
Examples of the condensed phosphoric acid contained in the phosphate coating agent of the present invention include pyrophosphoric acid, metaphosphoric acid, polyphosphoric acid and phosphorus pentoxide. Each of these compounds has a structure in which phosphate ions are condensed via oxygen.

縮合リン酸の濃度は1〜30g/である。1g/未
満では既存のリン酸塩皮膜上に微細な粒子からなる皮膜
が形成されず、また30g/より大きくしてもさらに
皮膜粒子を微細化すること、すなわち薄膜化の効果が期
待できない。好ましい濃度範囲は5〜20g/であ
る。
The concentration of condensed phosphoric acid is 1 to 30 g /. If it is less than 1 g /, a coating film made of fine particles is not formed on the existing phosphate coating, and if it is more than 30 g /, further reduction of the coating particles, that is, the effect of thinning cannot be expected. A preferred concentration range is 5 to 20 g /.

縮合リン酸は塩の形体で添加することもできるが、その
供給源としてはナトリウム、カリウム等のアルカリ塩、
アンモニウム塩、アルカリ土類塩亜鉛、鉄、ニッケル、
マンガン等の金属塩等がある。
Condensed phosphoric acid can be added in the form of a salt, but its source is an alkali salt such as sodium or potassium,
Ammonium salt, alkaline earth salt zinc, iron, nickel,
There are metal salts such as manganese.

縮合リン酸の添加により、得られる皮膜の粒子は濃度に
応じ0.1〜1.5μm程度と微細化する。
By the addition of condensed phosphoric acid, the particles of the obtained film become finer to about 0.1 to 1.5 μm depending on the concentration.

亜鉛イオンの濃度は0.1〜1.5g/である。0.
1g/未満では鉄系表面に均一なリン酸塩皮膜が形成
されず、部分的にブルーカラー状の皮膜が生ずる。また
1.5g/より大きいと皮膜粒子の微細化の効果が期
待できない。好ましい濃度範囲は0.5〜1g/であ
る。亜鉛イオンの供給源としては酸化亜鉛、炭酸亜鉛、
硝酸亜鉛等がある。
The concentration of zinc ions is 0.1 to 1.5 g /. 0.
When it is less than 1 g / g, a uniform phosphate film is not formed on the iron-based surface, and a blue-colored film is partially formed. If it is larger than 1.5 g / g, the effect of refining the coating particles cannot be expected. The preferred concentration range is 0.5 to 1 g /. As a source of zinc ions, zinc oxide, zinc carbonate,
For example, zinc nitrate.

リン酸イオンの濃度は5〜30g/である。5g/
未満では均一な皮膜が形成されず、また縮合リン酸の分
解が早くなる。一方30g/を超えてもそれに応じた
効果の向上は期待できず、薬品の使用量が多くなるだけ
で不経済である。好ましい濃度範囲は5〜20g/で
ある。リン酸イオンの供給源としてはリン酸、リン酸亜
鉛、リン酸二水素亜鉛等がある。
The concentration of phosphate ions is 5 to 30 g /. 5 g /
If it is less than 1, a uniform film is not formed and the condensed phosphoric acid decomposes quickly. On the other hand, if the amount exceeds 30 g / g, the corresponding improvement in effect cannot be expected, and it is uneconomical because the amount of chemicals used increases. A preferred concentration range is 5 to 20 g /. Sources of phosphate ions include phosphoric acid, zinc phosphate, zinc dihydrogen phosphate, and the like.

本発明のリン酸塩皮膜処理剤はその他に皮膜化成促進剤
を含有する。皮膜化成促進剤としては亜硝酸イオン、m
−ニトロベンゼンスルホン酸イオン及び過酸化水素がよ
く、その濃度は0.2g/以下、好ましくは0.01
〜0.1g/である。皮膜化成促進剤の濃度は縮合リ
ン酸の分解速度と関係し、小さいほどよい。しかし鉄面
の一次防錆のためにその役割は重要である。なお亜硝酸
イオンの供給源としては亜硝酸ナトリウム、亜硝酸アン
モニウム等がある。
The phosphate film treatment agent of the present invention further contains a film formation accelerator. Nitrite ion, m as film formation accelerator
-Nitrobenzene sulfonate ion and hydrogen peroxide are good, and their concentration is 0.2 g / or less, preferably 0.01
~ 0.1 g /. The concentration of the film formation accelerator is related to the decomposition rate of condensed phosphoric acid, and the smaller the better. However, its role is important for the primary rust prevention of iron surfaces. Sources of nitrite ions include sodium nitrite and ammonium nitrite.

また本発明のリン酸塩皮膜処理剤は硝酸イオン又は塩素
酸イオン等の酸化剤を含有していてもよい。硝酸イオン
の濃度は0.5〜10g/であり、塩素酸イオンの濃
度は0.05〜2g/である。硝酸イオンの供給源と
しては硝酸ナトリウム、硝酸アンモニウム、硝酸亜鉛、
硝酸マンガン、硝酸ニッケル等があり、塩素酸イオンの
供給源としては塩素酸ナトリウム、塩素酸アンモニウム
等がある。
Further, the phosphate film treating agent of the present invention may contain an oxidizing agent such as nitrate ion or chlorate ion. The nitrate ion concentration is 0.5 to 10 g /, and the chlorate ion concentration is 0.05 to 2 g /. Sources of nitrate ions include sodium nitrate, ammonium nitrate, zinc nitrate,
There are manganese nitrate, nickel nitrate and the like, and sources of chlorate ions include sodium chlorate and ammonium chlorate.

さらにニッケルイオン及びマンガンイオンを含有しても
よい。ニッケルイオンの濃度は0.3 〜3g/とするの
が良く、マンガンイオンについては0.6 〜3g/とす
るのが良い。ニッケルイオンとマンガンイオンとを併用
することにより化成皮膜の性能が更に向上し、電着塗装
後の密着性及び耐食性が良くなる。ニッケルイオンの供
給源としは炭酸ニッケル、硝酸ニッケル、塩化ニッケ
ル、リン酸ニッケル等があり、マンガンイオンの供給源
としては炭酸マンガン、硝酸マンガン、塩化マンガン、
リン酸マンガン等がある。
Further, nickel ions and manganese ions may be contained. The concentration of nickel ions is preferably 0.3 to 3 g /, and the concentration of manganese ions is preferably 0.6 to 3 g /. By using nickel ions and manganese ions in combination, the performance of the chemical conversion coating is further improved, and the adhesion and corrosion resistance after electrodeposition coating are improved. Sources of nickel ions include nickel carbonate, nickel nitrate, nickel chloride and nickel phosphate, and sources of manganese ions include manganese carbonate, manganese nitrate, manganese chloride,
There are manganese phosphate and the like.

その他に必要に応じ、Cr、V、Mo、W、Zrの1種
又は2種以上のオキソ酸イオンを含有してもよい。
In addition, one or more oxo acid ions of Cr, V, Mo, W, and Zr may be contained if necessary.

次に本発明の積層リン酸塩皮膜の形成方法について説明
する。
Next, the method for forming the laminated phosphate coating of the present invention will be described.

まず本発明の積層リン酸塩皮膜形成方法は鉄系表面、亜
鉛系表面又は鉄系表面と亜鉛系表面を同時に有する金属
表面に施こすことができる。なお亜鉛系表面としては溶
融亜鉛めっき、合金化溶融亜鉛めっき、電気亜鉛めっ
き、合金化電気亜鉛めっき等を施したものが挙げられ
る。
First, the method for forming a laminated phosphate film of the present invention can be applied to an iron-based surface, a zinc-based surface, or a metal surface having both an iron-based surface and a zinc-based surface. Examples of the zinc surface include hot dip galvanized, alloy hot dip galvanized, electrogalvanized, and galvannealed electrogalvanized.

これらの金属表面はまず脱脂処理をする。脱脂処理には
溶剤脱脂とアルカリ脱脂があり、溶剤脱脂にはトリクロ
ルエチレン、パークロルエチレン、ガソリン、ヘキサン
等の溶剤を使用し、アルカリ脱脂には水酸化ナトリウ
ム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、リン酸ナトリ
ウム等の洗浄液を使用する。
These metal surfaces are first degreased. Degreasing treatments include solvent degreasing and alkaline degreasing.For solvent degreasing, use solvents such as trichloroethylene, perchlorethylene, gasoline, and hexane.For alkaline degreasing, sodium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, phosphoric acid. Use a cleaning solution such as sodium.

脱脂処理した金属表面は水洗し、表面調整剤により浸漬
処理をする。
The degreased metal surface is washed with water and immersed in a surface conditioner.

次に縮合リン酸を実質的に含有しないリン酸塩皮膜処理
剤により化成処理を施こすが、この処理剤の組成は公知
のものでよく、ZnイオンとPOイオンと促進剤とを
含有し、必要に応じNiイオン、Mnイオン等を添加し
てもよい。この化成処理は浸漬法を用いるのが好まし
く、処理液の温度は25〜65℃、好ましくは30〜5
0℃である。浸漬処理時間は15秒以上、好ましくは3
0〜120秒である。処理時間が短すぎると所望の厚さ
の皮膜が得られない。
Next, a chemical conversion treatment is carried out with a phosphate film treating agent which does not substantially contain condensed phosphoric acid. The treating agent may have a known composition and contains Zn ions, PO 4 ions and an accelerator. If necessary, Ni ions, Mn ions, etc. may be added. It is preferable to use a dipping method for this chemical conversion treatment, and the temperature of the treatment liquid is 25 to 65 ° C, preferably 30 to 5 ° C.
It is 0 ° C. Immersion treatment time is 15 seconds or more, preferably 3
It is 0 to 120 seconds. If the treatment time is too short, a film having a desired thickness cannot be obtained.

これによりオルトリン酸塩(リン酸亜鉛)からなる皮膜
が得られる。
This gives a coating of orthophosphate (zinc phosphate).

次に縮合リン酸を含有するリン酸塩皮膜処理剤により化
成処理を施こすが、これも、浸漬法を用いるのが好まし
い。処理液の温度は10〜60℃、好ましくは20〜4
0℃である。温度が低すぎると皮膜形成性が低く、長時
間の処理を要することになり、また温度が高すぎると縮
合リン酸が加水分解し、処理液の濃度バランスがくずれ
る。
Next, a chemical conversion treatment is performed with a phosphate film treating agent containing condensed phosphoric acid, which is also preferably the dipping method. The temperature of the treatment liquid is 10 to 60 ° C., preferably 20 to 4
It is 0 ° C. If the temperature is too low, the film-forming property is low, and long-time treatment is required. On the other hand, if the temperature is too high, the condensed phosphoric acid is hydrolyzed and the concentration balance of the treatment liquid is disturbed.

浸漬処理時間は5秒以上、好ましくは30〜120秒で
ある。処理時間が短すぎると所望の粒径の皮膜が得られ
ない。
The immersion treatment time is 5 seconds or longer, preferably 30 to 120 seconds. If the treatment time is too short, a film having a desired particle size cannot be obtained.

なお、自動車の車体のように複雑な形状を有する鋼板を
処理する場合には、縮合リン酸を含有しない処理剤及び
含有する処理剤のいずれも実用的には、浸漬処理の後で
スプレー処理をするのが好ましい。例えば、いずれの場
合もまず15秒間以上、好ましくは30〜90秒間浸漬
処理し、次いで2秒間以上、好ましくは5〜45秒間ス
プレー処理する。なお、スプレー処理は可能な限り長時
間であることが浸漬処理時に付着したスラッジを洗い落
すのに好ましい。
When treating a steel sheet having a complicated shape such as an automobile body, both the treating agent containing no condensed phosphoric acid and the treating agent containing condensed phosphoric acid should be sprayed after the dipping treatment. Preferably. For example, in each case, first, the immersion treatment is performed for 15 seconds or longer, preferably 30 to 90 seconds, and then the spray treatment is performed for 2 seconds or longer, preferably 5 to 45 seconds. In addition, it is preferable that the spray treatment is performed as long as possible in order to wash off the sludge attached during the dipping treatment.

以上の化成処理により、大きな粒子からなるリン酸塩皮
膜と微細な粒子からなるリン酸塩皮膜との積層(複合)
皮膜が形成される。
By the above chemical conversion treatment, lamination of a phosphate film consisting of large particles and a phosphate film consisting of fine particles (composite)
A film is formed.

化成処理後水洗し、乾燥する。化成処理した被塗面に下
塗りを施こすが、本発明の処理剤による化成処理を施し
たものにはカチオン型電着塗装を施こすのが特に好まし
い。
After chemical conversion treatment, it is washed with water and dried. An undercoat is applied to the surface to be subjected to the chemical conversion treatment, and it is particularly preferable to apply a cationic electrodeposition coating to the surface subjected to the chemical conversion treatment with the treatment agent of the present invention.

[作用] 縮合リン酸を含有する処理剤による化成処理により、金
属及び既存のオルトリン酸塩皮膜が同時にエッチングさ
れ溶解するとともに、結晶度の低い微細な粒子が析出す
る。この微細粒子は縮合リン酸亜鉛を含有するリン酸亜
鉛からなるものと考えられ、粒径はサブミクロン程度と
小さい。一方オルトリン酸亜鉛皮膜の粒径は鉄ミクロン
程度と比較的大きいので、粒子間に幾分間隙が存在する
が、上記微細な粒子は大きなオルトリン酸亜鉛粒子の上
及び間に緻密に形成されることになる。従って、腐食の
発生原因となる粒子間のすき間を密封し、耐食性を向上
することができるのみならず、微細粒子により密着性も
向上する。
[Operation] By the chemical conversion treatment with the treating agent containing condensed phosphoric acid, the metal and the existing orthophosphate film are simultaneously etched and dissolved, and fine particles having low crystallinity are deposited. It is considered that these fine particles are made of zinc phosphate containing condensed zinc phosphate, and the particle size is as small as submicron. On the other hand, since the particle size of the zinc orthophosphate coating is relatively large, such as iron micron, there are some gaps between the particles, but the fine particles are densely formed on and between the large zinc orthophosphate particles. become. Therefore, not only can the gap between the particles that cause corrosion be sealed and the corrosion resistance can be improved, but also the adhesion can be improved by the fine particles.

[実施例] 本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説明する。[Examples] The present invention will be described in more detail by the following examples.

実施例1〜6、比較例1〜5 処理対象金属として電気亜鉛めっき鋼板及び冷延鋼板を
用い、それぞれに対し下記の処理を施した。
Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 5 An electrogalvanized steel sheet and a cold rolled steel sheet were used as the metals to be treated, and the following treatments were applied to each.

(1)脱脂 2重量%濃度のアルカリ性脱脂剤(日本ペイント社製R
d53)を使用し、60℃で2分間浸漬処理をした。
(1) Degreasing An alkaline degreasing agent with a concentration of 2% by weight (R made by Nippon Paint Co., Ltd.
d53) was used for immersion treatment at 60 ° C. for 2 minutes.

(2)水洗 水道水を使用し、室温で15秒間水洗した。(2) Washing with water Using tap water, washing was performed at room temperature for 15 seconds.

(3)表面調整 表面調整剤(日本ペイント社製「フイキソヂン5N−
5」、0.1重量%濃度)を使用し、室温で20秒間浸
漬処理した。
(3) Surface conditioning Surface conditioning agent (Nippon Paint Co., Ltd. "Fixogen 5N-
5 ", 0.1 wt% concentration) was used for 20 seconds at room temperature.

(4)化成処理(1) 下記組成のリン酸塩処理剤により各金属表面上にオルト
リン酸亜鉛皮膜を形成した。
(4) Chemical conversion treatment (1) A zinc orthophosphate film was formed on each metal surface with a phosphate treating agent having the following composition.

Znイオン 1g/ POイオン 16g/ Niイオン 0.3g/ NOイオン 0.06g/ NOイオン 4g/ (5)水洗 水道水を使用し、室温で20秒間水洗した。Zn ion 1 g / PO 4 ion 16 g / Ni ion 0.3 g / NO 2 ion 0.06 g / NO 3 ion 4 g / (5) Washing with water Using tap water, washing was performed at room temperature for 20 seconds.

(6)化成処理(2) 下記第1表に示す組成の縮合リン酸含有リン酸塩処理剤
を使用し、40℃で2分間浸漬処理した。
(6) Chemical conversion treatment (2) Using a condensed phosphoric acid-containing phosphate treating agent having the composition shown in Table 1 below, immersion treatment was performed at 40 ° C. for 2 minutes.

なお比較例1は縮合リン酸塩含有処理剤による処理をし
なかった例であり、比較例2は第1層の皮膜と同じ組成
の処理剤で処理した例である。
Comparative Example 1 is an example not treated with the condensed phosphate-containing treatment agent, and Comparative Example 2 is an example treated with a treatment agent having the same composition as the coating of the first layer.

(7)水洗 水道水を使用し、室温で20秒間水洗した。(7) Washing with water Using tap water, washing was performed at room temperature for 20 seconds.

(8)純水洗 イオン交換水を使用し、室温で20秒間浸漬処理した。(8) Washing with pure water Using ion-exchanged water, immersion treatment was performed at room temperature for 20 seconds.

(9)乾燥 100℃の熱風で10分間乾燥した。(9) Drying It was dried with hot air at 100 ° C for 10 minutes.

このようにして得られた化成処理皮膜について走査型電
子顕微鏡SEM(1500倍及び10000倍)により
皮膜粒子を観察した。
The particles of the chemical conversion treatment film thus obtained were observed with a scanning electron microscope SEM (1500 times and 10000 times).

その結果、実施例1〜4では皮膜は積層型であるが、比
較例1〜5では単層型であることがわかった。また比較
例2では単層(オルトリン酸亜鉛層)がエッチングされ
ていることが認められた。さらに比較例3〜5では縮合
リン酸含有処理剤を使用していても第2層は形成されて
おらず、かつエッチングの程度が比較例3〜5の順序に
弱→中→強→となっていた。
As a result, it was found that the coatings of Examples 1 to 4 were of a laminated type, whereas Comparative Examples 1 to 5 were of a single layer type. In Comparative Example 2, it was confirmed that the single layer (zinc orthophosphate layer) was etched. Furthermore, in Comparative Examples 3 to 5, the second layer was not formed even if the condensed phosphoric acid-containing treatment agent was used, and the degree of etching was weak → medium → strong → in the order of Comparative Examples 3 to 5. Was there.

実施例2のSEM写真(1500倍及び10000倍)
を第1A図と第1B図(Zn上)、及び第2A図と第2
B図(Fe上)にそれぞれ示し、比較例1のSEM写真
(1500倍及び10000倍)を第3A図と第3B図
(Zn上)、及び第4A図と第4B図(Fe上)にそれ
ぞれ示す。
SEM photograph of Example 2 (1500 times and 10000 times)
1A and 1B (on Zn), and 2A and 2
The results are shown in FIG. B (on Fe), and SEM photographs (1500 times and 10000 times) of Comparative Example 1 are shown in FIGS. 3A and 3B (on Zn) and FIGS. 4A and 4B (on Fe), respectively. Show.

(8)塗装 カチオン型電着塗料(日本ペイント社製「パワートップ
U−50グレー」)を膜厚20μmに塗装し(電圧18
0V、通電時間3分)、180℃で30分間焼付けし
た。このようにして得られた複数の電着塗装板の一部を
塩水噴霧試験に供した。
(8) Coating A cationic electrodeposition coating (“Power Top U-50 Gray” manufactured by Nippon Paint Co., Ltd.) was coated to a film thickness of 20 μm (voltage 18
It was baked at 180 V for 30 minutes at 0 V for 3 minutes. A part of the thus obtained plurality of electrodeposition coated plates was subjected to a salt spray test.

次に残りの電着塗装板に中塗り塗料(日本ペイント社製
「オルガS−93グレー」)を膜厚40μmに、次いで
上塗り塗料(日本ペイント社製「オルガG−65ホワイ
ト」)を膜厚40μmに塗装し、全体で3コート3ベー
クの塗装板を得た。これを密着性試験に供した。
Next, an intermediate coating (“Olga S-93 gray” manufactured by Nippon Paint Co., Ltd.) was formed to a film thickness of 40 μm on the remaining electrodeposition coated plate, and then a top coating (“Olga G-65 White” manufactured by Nippon Paint Co., Ltd.) was formed. It was coated to 40 μm to obtain a coated plate with 3 coats and 3 bake as a whole. This was subjected to an adhesion test.

なお各試験法は以下の通りであった。Each test method was as follows.

(a)塩水噴霧試験(JIS−Z−2871)各電着塗
装板にクロスカットを入れ、5%の塩水をスプレーし、
クロスカットより外側のフクレ幅(mm)で評価した。ス
プレー時間はそれぞれ500時間(電気亜鉛メッキ鋼
板)及び1000時間(冷却鋼板)であった。
(A) Salt spray test (JIS-Z-2871) Put a cross cut on each electrodeposition coated plate and spray 5% salt water,
The blister width (mm) outside the cross cut was evaluated. The spray time was 500 hours (electrogalvanized steel sheet) and 1000 hours (cooled steel sheet), respectively.

(b)耐水密着性試験 塗装板を40℃の脱イオン水に10日間浸漬した後、こ
れにそれぞれ1mm間隔と2mm間隔の碁盤目(100個)
を鋭利なカッターで形成し、その各面に粘着テープを貼
着した後これらを剥離して、塗装板に残っている碁盤目
の数を数えた。
(B) Water resistance adhesion test A coated plate was immersed in deionized water at 40 ° C for 10 days, and then a grid pattern (100 pieces) with a 1 mm interval and a 2 mm interval, respectively.
Was formed with a sharp cutter, and an adhesive tape was attached to each surface thereof, and then these were peeled off, and the number of crosses remaining on the coated plate was counted.

(c)粒径測定 走査型電子顕微鏡(SEM)写真(10000倍)によ
り評価した。
(C) Particle size measurement It was evaluated by a scanning electron microscope (SEM) photograph (10000 times).

結果を第2表に示す。The results are shown in Table 2.

以上の結果から明らかな通り、本発明方法により形成し
た積層リン酸塩皮膜においては、比較的粒径の大きなオ
ルトリン酸塩粒子上及びその間隙にサブミクロン程度と
微細な粒子が緻密に形成されている。そのため塗膜形成
後の耐食性及び密着性が著しく向上した。これに対し
て、積層されていないもの(比較例1〜5)はいずれも
上記特性について満足ではなかった。
As is clear from the above results, in the laminated phosphate coating formed by the method of the present invention, fine particles of submicron size are densely formed on orthophosphate particles having a relatively large particle size and in the gaps between them. There is. Therefore, the corrosion resistance and adhesiveness after forming the coating film were remarkably improved. On the other hand, none of the laminates (Comparative Examples 1 to 5) were not satisfactory in the above characteristics.

実施例7 実施例1のピロリン酸含有処理剤に0.8g/のマン
ガンイオンを添加した処理剤を使用し、試験板を電気亜
鉛めっき鋼板とした以外は実施例1と同じ処理及び試験
を行った。得られた積層皮膜は実施例1と同様に大きな
粒子上及びその間に微細な粒子が緻密に形成された構造
を有していた。また電着塗装板の耐食性(SST)は
3.5mmであり、かつ上塗り後の密着性は2mm及び1mm
の碁盤目試験でいずれも100/100であった。
Example 7 The same treatment and test as in Example 1 were performed except that the treating agent obtained by adding 0.8 g / manganese ion to the pyrophosphoric acid-containing treating agent of Example 1 was used and the test plate was an electrogalvanized steel sheet. It was The obtained laminated film had a structure in which fine particles were densely formed on and between large particles as in Example 1. The corrosion resistance (SST) of the electrodeposition coated plate is 3.5 mm, and the adhesion after top coating is 2 mm and 1 mm.
All were 100/100 in the cross-cut test.

[発明の効果] 以上に詳述したように本発明の方法においてはリン酸塩
皮膜の上に縮合リン酸を含有する第2のリン酸塩皮膜を
形成するために、得られる皮膜は大きな粒子層とサブミ
クロン程度の微細粒子層とが積層したものとなる。その
ために化成皮膜上に電着塗装した場合の耐食性及び密着
性は著しく向上する。また本発明の方法は鉄表面及び亜
鉛表面を同時に処理するにも適する。さらに縮合リン酸
含有処理剤による化成処理は比較的低い温度で行うこと
ができるという利点も有する。
[Effect of the Invention] As described in detail above, in the method of the present invention, since the second phosphate film containing condensed phosphoric acid is formed on the phosphate film, the obtained film has large particles. A layer and a fine particle layer of about submicron are laminated. Therefore, the corrosion resistance and the adhesiveness when the electrodeposition coating is performed on the chemical conversion film are remarkably improved. The method of the invention is also suitable for treating iron and zinc surfaces simultaneously. Further, there is an advantage that the chemical conversion treatment with the condensed phosphoric acid-containing treatment agent can be performed at a relatively low temperature.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1A図及び第1B図は本発明の方法(実施例2)によ
り電気亜鉛めっき鋼板上に形成した積層リン酸塩皮膜の
結晶外観構造を表わす走査型電子顕微鏡(SEM)写真
(それぞれ1500倍及び10000倍)であり、 第2A図及び第2B図は本発明の方法(実施例2)によ
り冷延鋼板上に形成した積層リン酸塩皮膜の結晶外観構
造を表わす走査型電子顕微鏡(SEM)写真(それぞれ
1500倍及び10000倍)であり、 第3A図及び第3B図は縮合リン酸を含有しない処理剤
(比較例1)を使用して電気亜鉛めっき鋼板上に形成し
た化成皮膜の結晶外観構造を表わすSEM写真(それぞ
れ1500倍及び10000倍)であり、 第4A図及び第4B図は縮合リン酸を含有しない処理剤
(比較例1)を使用して冷延鋼板上に形成した化成皮膜
の結晶外観構造を表わすSEM写真(それぞれ1500
倍及び10000倍)である。
FIGS. 1A and 1B are scanning electron microscope (SEM) photographs (1500 × and 1,500 ×, respectively) showing the crystal appearance structure of a laminated phosphate coating formed on an electrogalvanized steel sheet by the method of the present invention (Example 2). 10000 times), and FIGS. 2A and 2B are scanning electron microscope (SEM) photographs showing the crystalline appearance structure of the laminated phosphate coating formed on the cold-rolled steel sheet by the method of the present invention (Example 2). (1500 times and 10000 times, respectively), and FIGS. 3A and 3B show the crystal appearance structure of the chemical conversion film formed on the electrogalvanized steel sheet using the treating agent containing no condensed phosphoric acid (Comparative Example 1). 4A and 4B are SEM photographs (1500 times and 10000 times, respectively) showing the above, and FIGS. 4A and 4B show the chemical conversion formed on a cold-rolled steel sheet using a treating agent containing no condensed phosphoric acid (Comparative Example 1). SEM photographs (each 1500 representing the crystal appearance structure of the coating
And 10000 times).

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】実質的に縮合リン酸を含まない処理剤でリ
ン酸塩皮膜を施した鉄板又は亜鉛めっき鉄板を、亜鉛イ
オン0.1〜1.5g/と、オルトリン酸及び/又は
オルトリン酸塩由来のリン酸イオン5〜30g/と、
縮合リン酸1〜30g/とを含有する皮膜処理剤で処
理することを特徴とする積層リン酸塩皮膜の形成方法。
1. An iron plate or a galvanized iron plate coated with a phosphate coating with a treating agent substantially free of condensed phosphoric acid, containing 0.1 to 1.5 g of zinc ions and orthophosphoric acid and / or orthophosphoric acid. 5 to 30 g / of salt-derived phosphate ions,
A method for forming a laminated phosphate coating, which comprises treating with a coating treatment agent containing 1 to 30 g of condensed phosphoric acid.
【請求項2】特許請求の範囲第1項に記載の積層リン酸
塩皮膜の形成方法において、前記縮合リン酸がピロリン
酸、メタリン酸、ポリリン酸及びこれらの塩並びに五酸
化リンからなる群から選んだ1種又は2種以上からなる
ことを特徴とする積層リン酸塩皮膜の形成方法。
2. The method for forming a laminated phosphate coating according to claim 1, wherein the condensed phosphoric acid is selected from the group consisting of pyrophosphoric acid, metaphosphoric acid, polyphosphoric acid and salts thereof, and phosphorus pentoxide. A method for forming a laminated phosphate coating, comprising one or more selected types.
【請求項3】特許請求の範囲第1項又は第2項に記載の
積層リン酸塩皮膜の形成方法において、前記皮膜処理剤
がさらに少なくとも一種の酸化剤を含有することを特徴
とする積層リン酸塩皮膜の形成方法。
3. The method for forming a laminated phosphate coating according to claim 1 or 2, wherein the coating treatment agent further contains at least one oxidizing agent. Method of forming acid salt film.
【請求項4】特許請求の範囲第3項に記載の積層リン酸
塩皮膜の形成方法において、前記酸化剤が硝酸イオン又
は塩素酸イオンであることを特徴とする積層リン酸塩皮
膜の形成方法。
4. The method for forming a laminated phosphate film according to claim 3, wherein the oxidizing agent is nitrate ion or chlorate ion. .
【請求項5】特許請求の範囲第1項又は第2項に記載の
積層リン酸塩皮膜の形成方法において、前記皮膜処理剤
がさらにニッケルイオン0.3〜3g/、硝酸イオン
0.5〜10g/、マンガンイオン0.6〜3g/
及び塩素酸イオン0.05〜2g/の一種以上を含有
することを特徴とする積層リン酸塩皮膜の形成方法。
5. The method for forming a laminated phosphate coating according to claim 1 or 2, wherein the coating treatment agent further comprises 0.3 to 3 g of nickel ion / 0.5 to nitrate ion. 10 g /, manganese ion 0.6 to 3 g /
And a chlorate ion of 0.05 to 2 g / one or more, and a method for forming a laminated phosphate film.
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