JPH0694594B2 - 耐食性耐熱性皮膜による表面処理方法 - Google Patents

耐食性耐熱性皮膜による表面処理方法

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JPH0694594B2
JPH0694594B2 JP27958788A JP27958788A JPH0694594B2 JP H0694594 B2 JPH0694594 B2 JP H0694594B2 JP 27958788 A JP27958788 A JP 27958788A JP 27958788 A JP27958788 A JP 27958788A JP H0694594 B2 JPH0694594 B2 JP H0694594B2
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    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • 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
    • C23C22/00Chemical 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
    • 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
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は浸漬、塗布スプレー方法により耐食耐熱、耐薬
品性の保護膜を形成する表面処理方法であって、耐食性
耐熱性皮膜による表面処理方法に関する。
〔従来の技術〕 鉄銅の防食対策として亜鉛メッキを行ない更に防食力の
向上を計るためのクロメート処理が広く用いられてい
る。又アルミニウム、マグネシウムの防食処理にもクロ
ムが使用されている。然しクロムは環境衛生上の観点か
ら毒性が問題になり耐熱性特性にも満足出来ない欠点が
ある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は、上記従来法の欠点を解決し、すでに電気亜鉛
メッキ又は亜鉛溶融メッキを行った鉄材、無電解処理を
行った鉄、アルミニウム、亜鉛、マグネシウム材などの
金属材料の表面皮膜の上に新たな保護膜を形成し、又無
処理の鉄、アルミニウム、亜鉛材にも保護膜を作り、耐
食性耐熱性皮膜による表面処理方法を提供することを目
的とするものであり、土木、電力通信、建築、船舶、漁
業、鉄道運輸、農業、園芸等の現場で又は溶接作業後の
特に防食が問題であり、その解決策が重要視され、その
維持管理が問題になっている広範囲の構造材利用関係に
極めて有効な省資源、省エネルギー時代に合った無公害
な耐食性耐熱性皮膜による表面処理方法を提供しようと
するものである。
本発明はミョウバン、イットリウム混合溶液又はコバル
ト・ニッケル等の遷移元素を溶解した金属元素化合物A
溶液に硅素系化合物或いはホウ素系化合物の溶液を混合
しPH値を10以上に調整する際、炭酸カリウム、炭酸ナト
リウムを用い処理液を形成する又水酸基、有機化合物を
混合し処理液を作る。
上記の処理液を用い被処理物に浸漬又は塗布スプレー法
により形成される膜は極めて耐食・耐熱性に優れた化合
物であり、通常1〜2μ位の厚さや数μの厚さにも容易
に出来る。
表面のどんな微細な欠陥も塞いで耐食、耐熱性を向上す
る。
本発明の方法は単独にても極めて効果的なものであるが
広く他の表面処理の前又は後処理方法として有益であ
り、極めて有効な工業的処理(無公害無電解メッキ)法
となる。
従って、本発明の構成は以下に示す通りである。即ち、
本発明は、ミョウバン粉末とイットリウム粉末を混合し
温水で溶解しミョウバン、イットリウム混合溶解溶液を
作る溶解方法を用い更にこの混合溶解溶液に遷移金属元
素を溶解した混合溶液(A溶液)と、 結晶状硫酸チタンを、硅酸ナトリウム溶液と炭酸カリウ
ム溶液とホウ酸溶解溶液とを選定し、二種類以上の前記
化合物溶液で溶解しPH値を2以下になるように調整した
混合溶液(B溶液)とを準備し、 硅酸ナトリウム溶液と前記A溶液との混合溶液を単独で
用いるか、又は前記B溶液に対して前記A溶液を混合し
てPH値を10以上に調整した混合溶液を用いて金属の表面
に耐食性耐熱性皮膜を形成することを特徴とする耐食性
耐熱性皮膜による表面処理方法としての構成を有するも
のである。
或いはまた、硅酸ナトリウム溶液と前記A溶液との混合
溶液か、又は前記B溶液を主成分として前記A溶液を調
整液としてPH値を10以上に調整した前記混合溶液に対し
て水酸基をともなう有機化合物を混合し耐食性耐熱性皮
膜を形成することを特徴とする耐食性耐熱性皮膜による
表面処理方法としての構成を有するものである。
或いはまた、前記遷移金属元素がコバルトもしくはニッ
ケルであることを特徴とする耐食性耐熱性皮膜による表
面処理方法としての構成を有するものである。
以下、本発明をより具体的に説明するために本発明に用
いる処理液(以下A溶液という)とこれを用いたプロセ
スの例を示す。
A溶液の調整とプロセス例 イットリウム、ミョウバン(硫酸アルミニウム、炭酸カ
リウム)化合物溶液A溶液に後述するB溶液を混合しPH
値を10以上に調整した処理液を使用して表面処理をす
る。
このA溶液を使用し、溶接材、亜鉛溶融メッキを行なっ
た鉄材、亜鉛溶融メッキ後さらにユニクロメッキした
材、亜鉛電気メッキ、ニッケルメッキ材、錫メッキ材、
黒ニッケルメッキ材、黒クロームメッキ材、鉄材、アル
ミニウム材、亜鉛マグネシウム材等の金属材料を浸漬・
塗布方法、スプレー法で処理し、熱乾燥により(クロメ
ート処理)に代わる耐食性、耐熱性保護膜を形成する、
また、必要により、その前処理として、他の種々の処理
液(B溶液という)による処理を行う。そして本発明に
おいては、必要により、熱乾燥工程を施し、耐食性、耐
熱性の優れた安定な化合物保護膜を生成させる。
B溶液の調整とプロセス例 特許第1297063号記載参照。結晶硫酸チタンを硅酸ナト
リウム溶液、炭酸カリウム溶液、ホウ酸溶液を選定し二
種類以上の化合物溶援で溶解しPH値を2以下になるよう
に調整した処理液(B溶液)を使用してマグネシウム材
の処理を浸漬法で行ない水洗い後乾燥を行なって耐食性
の良好な特性を得ることが出来塗装の密着性も良くな
る。
又アルミニウム、亜鉛、鉄材の前処理液として浸漬法、
塗布方式により処理を行ない水洗い後、A溶液処理との
反応を高め耐食・耐熱性の安定な保護膜を生成させる。
本発明は従来とは全く異なり、無電解、無公害で形状に
関係なく表面処理を可能とし、また同一表面処理液で複
数種の異種金属の表面処理ができる。
更に、本発明による処理によれば、異種金属との接触面
を絶縁保護膜とすることが出来るから、電触防止の表面
処理とすることができる。
〔実施例〕
〔実施例1〕 先ず、本発明における表面処理液(A溶液)の実施にあ
たり、排水・健康管理面から毒性の薬品、例えば硫酸ナ
トリウム、シアン化ナトリウム、過ホウ酸ナトリウム、
亜鉛酸ナトリウム、酸性ふつ化カリ、塩素酸カリウム、
シアン化カリウム、ふつ酸等の薬品は取り除いた。
本発明における表面処理液の具体例を示す。
硅酸ナトリウム(市販品)濃度28〜38%のものを1中
に10g〜700gを溶解した溶液をミョウバン、イットリウ
ム、コバルト、ニッケル等の化合物を水1中に0.1〜1
0g乃至飽和溶液まで含む溶液を加え更に1g〜10gのホウ
酸液を加えてTi10g以下の溶解溶液を混合する、その混
合比率(それぞれ1〜10、10〜1の割合に混合)は処理
を行う金属により異なる。その時のPH値は10以上に調整
する。又、炭酸カリウム、炭酸ナトリウムでPH値を調整
することもある。(有機溶剤グリセリンを入れる場合も
ある)処理方法には次の2種類がある。
(I)浸漬法 前記A溶液とB溶液の混合処理液を使用する。
処理材の形状に関係なく表面処理ができる液温を常温よ
り高くすることもあるがその場合の液温は100℃以下で
ある。
(II)塗布(スプレー)方法 前記A溶液とB溶液の混合処理液を使用する。
処理材の切削面、溶接部分の処理を行なう場合、又接続
部分で浸漬処理が出来ない部分がある場合有効である。
〔実施例2〕 硅酸ナトリウムを主成分とし、さらにミョウバン、イッ
トリウム混合溶液A溶液を加え、又ホウ酸チタン混合溶
液B溶液でpH=10以上に調整した混合処理液で液温50℃
浸漬時間120秒で電気亜鉛メッキボルトの処理を行い熱
風乾燥した。
塩水噴霧試験結果を表1に示す。
尚比較例の処理なし試料では48時間で赤錆が発生した。
〔実施例3〕 硅酸ナトリウムを主成分としさらにミョウバン、イット
リウム、コバルト混合溶液A溶液を加え、又ホウ酸チタ
ン混合溶液B溶液、炭酸ナトリウムでPH=10以上に調整
した混合処理液で液温70℃浸漬時間60秒で亜鉛溶融金具
の処理を行い熱風乾燥した。
塩水噴霧試験結果を表2に示す。
尚比較例の処理なし材は96時間で100%白錆発生、若干
の赤錆が発生した。
〔実施例4〕 硅酸ナトリウムを主成分としさらにミョウバン、イット
リウム、コバルト混合溶液A溶液をホウ酸・炭酸カリウ
ム溶液でPH=10以上に調整した混合処理液にグリセリン
液を混合し、液温35℃浸漬時間120秒でクロメートボル
トの処理を行い熱風乾燥した。
その時の塩水噴霧試験結果を表3に示す。
尚比較例の処理なしの試料では480時間で赤錆が発生し
た。
〔実施例5〕 実施例2に使用したA溶液とB溶液の混合処理液でユニ
クロボルトを液温60℃処理時間120秒とし熱風乾燥し
た。
屋外の土中に埋めこみ1年後、堀りおこし腐食の度合い
を観察したが若干の色アセ程度で異常が認められなかっ
た。一緒に埋めこんだ処理なしユニクロ、クロメート、
グリーンクロメート、黒クロメートはいづれも100%の
赤錆が発生した。
〔実施例6〕 実施例3の亜鉛溶融ボルト、実施例4のクロメートボル
ト実施例5のユニクロボルトの各処理なしボルトを400
℃雰囲気に30分保持し、その後塩水噴霧試験をした結
果、処理ボルトは5サイクル120時間、10サイクル240時
間後も錆の発生はなかったが、処理なしボルトは5サイ
クル120時間以内で錆が発生し、耐熱性でもこの発明の
表面処理が優ることが認められた。
〔実施例7〕 実施例3に使用したA溶液とB溶液の混合処理液を用
い、鍍金材の公害廃棄物クロムスラジを常温で処理乾燥
後熱乾燥を行い、砂と混合しセメントで固め硬化後一定
量の水に浸漬、1ケ月後水質を調べたところCrの溶解は
公害防止規定以下であった。
同条件で無処理クロムスラジは1日経過でCrが溶解し黄
色みがかった水になり、公害防止規定をはるかにオーバ
ーし産業公害廃棄物処理にも効果があることが分った。
〔実施例8〕Al材 Fe材 結晶硫酸チタンを硅酸ナトリウム、ホウ酸化合物溶液で
溶解し、PH値を2以下に調整したB溶液にアルミニウム
ダイカストADC−12材をB溶液23℃浸漬時間10秒水洗い
後、実施例2に用いたA溶液とB溶液の混合処理液、液
温65℃浸漬時間90秒で処理を行ない130℃熱風乾燥をし
た。
酸洗い鉄材を上記B溶液に60秒浸漬・水洗い後、実施例
3に用いたA溶液とB溶液の混合処理液の処理を行な
い、150℃熱風乾燥した。
塩水噴霧試験結果 ADC−12処理なし材 72時間 100%白錆発生 ADC−12処理材 96時間 異常認められない 処理鉄材 96時間 錆の発生は認めら
れない 以上述べたように本発明は、上記実施例に限るものでは
なく処理溶液中にクロム(Cr)燐(P)又はニッケル
(Ni)等の遷移元素金属或いは錫(Sn)等を含む溶液を
加えても良好な表面処理効果が得られた。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明は単独の表面処理、或いは他の
金属表面処理工程の前もしくは後処理工程として極めて
有効な金属表面の表面処理方法であり、土壌の中でも耐
熱性に優れ、塩水噴霧試験においても20〜50サイクル
(480時間〜1200時間)で殆んど赤錆発生率が少ない処
理が可能となった。又、本発明の表面処理は極めて短時
間(1分以内)でもよいことから流れ作業中の鉄材の処
理、針金材等の処理に最適であることがわかった。
又、本発明の表面処理において表面に形成される膜は、
きわめて薄い耐食性化合物であり、通常1〜2μm位で
あるが表面のどんな微細な欠陥も塞いで耐食性を向上す
る。
また、表面処理により形状変化がほとんど生じないので
ナット、ボルトに適用しても噛み合わせが変らない。
又、一般消費者に商品として手渡されてもクロメート処
理のように六価クロムなどの有害性は検出されずさらに
電気亜鉛メッキの際、酸性亜鉛浴でも有効であり工場で
の排液処理等公害上の問題もひきおこさず環境を守るた
め、かかせない処理法である。
更に本発明はニッケルメッキ、錫メッキ、黒クロームメ
ッキの各基板にも有効な方法である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ミョウバン粉末とイットリウム粉末を混合
    し温水で溶解しミョウバン、イットリウム混合溶解溶液
    を作る溶解方法を用い更にこの混合溶解溶液に遷移金属
    元素を溶解した混合溶液(A溶液)と、 結晶状硫酸チタンを、硅酸ナトリウム溶液と炭素カリウ
    ム溶液とホウ酸溶解溶液とを選定し、二種類以上の前記
    化合物溶液で溶解しPH値を2以下になるように調整した
    混合溶液(B溶液)とを準備し、 硅酸ナトリウム溶液と前記A溶液との混合溶液を単独で
    用いるか、又は前記B溶液に対して前記A溶液を混合し
    てPH値を10以上に調整した混合溶液を用いて金属の表面
    に耐食性耐熱性皮膜を形成することを特徴とする耐食性
    耐熱性皮膜による表面処理方法。
  2. 【請求項2】硅酸ナトリウム溶液と前記A溶液との混合
    溶液か、又は前記B溶液を主成分として前記A溶液を調
    整液としてPH値を10以上に調整した前記混合溶液に対し
    て水酸基をともなう有機化合物を混合し耐食性耐熱性皮
    膜を形成することを特徴とする請求項1記載の耐食性耐
    熱性皮膜による表面処理方法。
  3. 【請求項3】前記遷移金属元素がコバルトもしくはニッ
    ケルであることを特徴とする請求項1もしくは2の内、
    いずれか1項記載の耐食性耐熱性皮膜による表面処理方
    法。
JP27958788A 1988-11-05 1988-11-05 耐食性耐熱性皮膜による表面処理方法 Expired - Lifetime JPH0694594B2 (ja)

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