JPH08218180A - 金属材のリン酸亜鉛処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 亜鉛系金属表面を有する金属材に対しても、
段ツキムラの発生を防止することができるリン酸亜鉛処
理方法を得る。 【構成】 亜鉛系金属表面を有する金属材を処理槽７内
のリン酸亜鉛処理液８に浸漬し、金属材の表面上にリン
酸亜鉛皮膜を形成させる方法であり、処理槽７内に設置
した振動板４を振動させることによって処理槽７内のリ
ン酸亜鉛処理液８の表面に０．５ｃｍ以上の波高の連続
的な波動を生じさせるようにリン酸亜鉛処理液８を攪拌
しながら、金属材を処理槽７内のリン酸亜鉛処理液８に
接触させ浸漬して処理することを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車車体等のような
亜鉛系金属表面を有する金属材を処理槽内のリン酸亜鉛
処理液に浸漬し、金属材の表面にリン酸亜鉛皮膜を形成
する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に自動車、家庭電化製品、スチール
家具等の塗装前処理として、リン酸亜鉛処理が採用され
ている。処理方式としては、スプレー法と浸漬法が一般
的である。被処理物が自動車車体等のように袋構造部を
有し、かつ塗装耐食性が重視される場合には、浸漬法が
採用されることが多くなっている。

【０００３】ところで、自動車車体等の大型の被処理物
をリン酸亜鉛処理液に浸漬させて処理する場合、被処理
物を搬送して処理液に浸漬させるための搬送装置の搬送
速度等の関係で、被処理物上に形成したリン酸亜鉛皮膜
に段ツキムラが発生し、均一なリン酸亜鉛皮膜が形成で
きないという問題があった。

【０００４】このような問題を解消する方法として、特
開平４−３０４３８５号公報においては、自動車車体を
舟型の浸漬槽に入槽するに際し、処理槽に収納した処理
液に対して、出槽側から入槽側に向けて処理液の流れを
形成させ、かつ処理槽の内側の幅距離が、自動車車体の
両サイドドア間距離に対し１．１〜１．５倍となるよう
にして、自動車車体と処理液との接触速度を処理液の流
れのおよそ２倍以上とする方法が提案されている。しか
しながらこの方法では、被処理物の形状及び大きさが限
定されてしまうという問題があり、さらに被処理物の搬
送速度によって処理液の流速を調整しなければならない
という問題がある。

【０００５】特開昭５４−４５６３９号公報では、処理
槽内のリン酸亜鉛処理液の液面に向けて処理液を噴霧ま
たは噴出させるか、あるいは処理槽に振動発生機を取り
付けて処理槽を振動させることにより液面に波高３ｍｍ
から３０ｍｍ程度の波動を発生させる方法が提案されて
いる。また特公昭６３−８８２０号公報においては、処
理槽の入槽部に処理液を噴射して波動させる手段、及び
処理槽底部から処理液を上方に噴射して槽内処理液を被
処理物の底面凹部に接触させる手段、及び処理槽の処理
槽部に槽内処理液中から引き上げられる被処理物に処理
液を噴射する手段を設けた装置が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の方法では、被処理物の形状等に応じて処理液の噴射位
置及び噴射角度等を調整しなければならないという問題
があった。また、被処理物が、自動車車体等のように大
型で、かつ袋構造部を多く有し、しかも開口部が小さい
被処理物の場合には、ノッキングを生ずることなくスム
ーズに入槽することが難しいため、上記のような方法を
採用しても段ツキムラが発生するという問題があった。

【０００７】また、亜鉛系金属表面を有する自動車車体
等の金属成形材に対しては、特定のリン酸亜鉛処理液が
使用される場合がある。すなわち、亜鉛系金属表面を有
する金属成形材に対して、通常のリン酸亜鉛処理液を用
いて化成処理すると、亜鉛系金属表面において良好なリ
ン酸亜鉛皮膜が形成されない場合がある。このような問
題を解消するため、特公昭６１−３６５８８号公報で
は、亜鉛イオン０．５〜１．５ｇ／リットル、リン酸イ
オン５〜３０ｇ／リットル、マンガンイオン０．６〜３
ｇ／リットル、フッ素イオン０．０５ｇ／リットル以
上、及び皮膜化成促進剤を主成分とする酸性リン酸亜鉛
処理液により浸漬処理することが開示されている。

【０００８】このような特定のリン酸亜鉛処理液を用い
ることにより、亜鉛系金属表面を有する被処理物に対し
ては、高い密着性及び高い耐食性を示す皮膜を形成する
ことができるが、このようなリン酸亜鉛処理液を用いた
場合、リン酸亜鉛皮膜の段ツキムラが特に発生し易く、
上記従来の方法ではリン酸亜鉛皮膜の段ツキムラの発生
を十分に防止することができなかった。

【０００９】本発明の目的は、亜鉛系金属表面を有する
金属材に対しても、段ツキムラの発生を防止することが
できるリン酸亜鉛処理方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のリン酸亜鉛処理
方法は、亜鉛系金属表面を有する金属材を処理槽内のリ
ン酸亜鉛処理液に浸漬し、金属材の表面上にリン酸亜鉛
皮膜を形成する方法であり、処理槽内に設置した振動板
を振動させることによって処理槽内のリン酸亜鉛処理液
の表面に０．５ｃｍ以上の波高の連続的な波動を生じさ
せるようにリン酸亜鉛処理液を乱流攪拌しながら、金属
材を処理槽内のリン酸亜鉛処理液に接触させて浸漬し処
理することを特徴としている。

【００１１】なお、本発明において、波高は静置時の基
準液面に対する波の高さを示している。従って、０．５
ｃｍ以上の波高とは基準液面に対し±０．５ｃｍ以上の
波動を生じさせる波の高さである。このような波高は、
例えば処理槽内のリン酸亜鉛処理液の液面近傍にスケー
ル（物差し）などを設置して測定することができる。

【００１２】本発明に従う実施態様の１つにおいては、
金属材が搬送手段によって搬送され、処理槽の入槽部に
おいて金属材が搬送されながらリン酸亜鉛処理液に接触
して浸漬し、出槽部において金属材がリン酸亜鉛処理液
中から引き上げられる方法が採用される。この実施態様
においては、入槽部の両側部及び／または底面部に振動
板が設置され、入槽部のリン酸亜鉛処理液がこの振動板
によって攪拌される。

【００１３】本発明のリン酸亜鉛処理方法は、亜鉛系金
属表面を有する金属材に対しても段ツキムラを生じるこ
となく処理することができる方法である。このような亜
鉛系金属表面を有する金属材に対し良好なリン酸亜鉛皮
膜を形成し得るリン酸亜鉛処理液としては、亜鉛イオン
０．５〜２．５ｇ／リットル、マンガンイオン０．１〜
３ｇ／リットル、リン酸イオン５〜４０ｇ／リットル、
フッ素化合物０．０５〜３ｇ／リットル（ＨＦ換算）、
及び、亜硝酸イオン０．０１〜０．５ｇ／リットル、過
酸化水素０．５〜１０ｇ／リットル、ニトロベンゼンス
ルフォン酸イオン０．０５〜５ｇ／リットル、及びヒド
ロキシルアミン０．５〜２．５ｇ／リットルから選ばれ
る少なくとも１種の皮膜化成促進剤を含む処理液を挙げ
ることができる。本発明のリン酸亜鉛処理方法に従え
ば、このようなリン酸亜鉛処理液を用いた場合にも、段
ツキムラを生じることなく、均一なリン酸亜鉛皮膜を形
成することができる。

【００１４】

【作用】本発明のリン酸亜鉛処理方法においては、処理
槽内に設置した振動板を振動させることによって処理槽
内のリン酸亜鉛処理液の表面に０．５ｃｍ以上の波高の
連続的な波動を生じさせるようにリン酸亜鉛処理液を乱
流攪拌する。リン酸亜鉛処理液の表面に生じる連続的な
波動の波高が０．５ｃｍより小さいと、被処理物である
金属材がリン酸亜鉛処理液と接触し浸漬する部分におい
てリン酸亜鉛処理液に十分な乱流が形成されず、段ツキ
ムラの発生を十分に防止することができない。

【００１５】リン酸亜鉛処理液表面の波動の波高は、好
ましくは１．０〜３．０ｃｍの範囲内である。波高が高
くなり過ぎると、処理槽内のリン酸亜鉛処理液が処理槽
の壁面に対し必要以上に強くあたり、液面から処理液が
飛散し処理ムラの原因となるおそれがある。リン酸亜鉛
処理液表面の波動の波高を上記好ましい範囲内とするこ
とにより、被処理物の形状及び入槽速度の影響を受けに
くく、被処理物がノッキングすることなくスムーズにリ
ン酸亜鉛処理液に接触して浸漬される。

【００１６】本発明において処理槽内に設置される振動
板の振動は、例えば振動モーターの振動を振動板に伝達
することにより与えることができる。このような振動攪
拌装置としては、特公平６−７１５４４号公報及び特開
平６−２８７７９９号公報などに開示された振動攪拌装
置を用いるができる。振動板の形状及び大きさ並びに振
動条件は、リン酸亜鉛処理液表面の連続的な波動の波高
が０．５ｃｍ以上となるように設定される。振動板の振
動条件は、振動板の形状及び大きさや、振動板の数及び
その位置並びに処理槽の大きさ等により応じて設定され
るが、例えば振動数２００〜６００ｖｔｍ、振動幅５〜
２０ｍｍの範囲で設定し得る。

【００１７】上述のように特開昭５４−４５６３９号公
報では、ノズル噴射等により、もしくは処理槽の振動を
処理槽内のリン酸亜鉛処理液に伝搬させる方法により、
処理槽内のリン酸亜鉛処理液の液面に波動を発生させて
いる。しかしながら、ここで発生する波動は、リン酸亜
鉛処理液表面近傍のみである。これに対して本発明のリ
ン酸亜鉛処理方法では、処理槽内に設置した振動板を振
動させることによって処理槽内のリン酸亜鉛処理液を乱
流攪拌させており、振動板によりリン酸亜鉛処理液を乱
流攪拌させた結果として、攪拌の程度に応じた波動が表
面に発生している。従って、本発明によれば、自動車車
体等のように大型で、かつ袋構造部を多く有し、しかも
開口部が小さい被処理物を処理する場合にも、リン酸亜
鉛処理液が袋構造部及び開口部にスムーズに流れ込み、
ノッキングを生ずることなくスムーズに入槽することが
できる。このようにノッキングを生ずることなくスムー
ズにリン酸亜鉛処理液中に被処理物を浸漬することがで
きるので、段ツキムラの発生を防止することができる。

【００１８】

【実施例】図１及び図２は、本発明に従う一実施例にお
いて用いられるリン酸亜鉛処理槽の入槽部を示す図であ
り、図１は側面図、図２は平面図である。図１及び図２
に示すように舟型の処理槽７の入槽部には、複数の振動
板４が並べて設置されている。本実施例では、振動板４
の傾斜角度は水平方向に対して１５°となるように設け
られている。これらの振動板４は、それぞれその両端部
近傍で振動棒３により支持されている。振動棒３の上方
は、振動枠２に取り付けられている。振動枠２は、処理
槽７の両側部から外側に延びて設けられており、その両
端部はスプリング６を介して台座５の上に載せられてい
る。振動枠２の処理槽７より外側部分の中央部上には、
振動モーター１が載せられている。

【００１９】振動モーター１から発生した振動が振動枠
２に伝達し、振動棒３を介して振動板４を振動させる。
この振動板４の振動によって、処理槽７内に蓄えられた
リン酸亜鉛処理液８が攪拌される。

【００２０】図３及び図４は、被処理物としての自動車
車体を搬送し、処理槽内のリン酸亜鉛処理液に浸漬する
状態を示す図である。図３は側面図であり、図４は正面
図である。

【００２１】図３及び図４に示すように、自動車車体１
０はハンガー１１によりつり下げられており、搬送手段
であるコンベア１２により搬送され、処理槽７内のリン
酸亜鉛処理液８に浸漬される。図３に示すように、本発
明における振動板を用いた振動攪拌装置は処理槽７の自
動車車体１０が入槽する入槽部に設けられている。

【００２２】図４に示すように、本実施例では、振動板
４は処理槽７の両側部に設置されている。このような振
動板４の振動により、入槽部のリン酸亜鉛処理液８の液
表面において、０．５ｃｍ以上の波高の連続的な波動が
発生する。なお段ツキムラは、被処理物が処理液と接触
しリン酸亜鉛皮膜が形成される初期の段階において生じ
るものであるので、本実施例のように処理槽の入槽部近
傍に振動板を設置し、入槽部近傍のリン酸亜鉛処理液を
振動攪拌させることが好ましい。

【００２３】次に、図５に示すような被処理物のテスト
ピースを用いて本発明に従うリン酸亜鉛処理について評
価した。テストピース２０は、図５に示すような直方体
形状であり、各側面には図５に示すような位置に貫通孔
２１が形成されている。このテストピース２０は、Ｚｎ
／Ｎｉ複合メッキ鋼板を成形して形成されている。な
お、予めアルカリ洗浄し、表面調整処理を施したもので
ある。

【００２４】このテストピースを用いて、図６に示すよ
うな本発明に従うリン酸亜鉛処理装置３０を用いてリン
酸亜鉛処理を施した。図６に示すように、リン酸亜鉛処
理装置３０の処理槽３１の内側の両側部には、複数の振
動板３４が設けられており、これらの振動板３４は、図
１及び図２に示す装置と同様に、振動棒３３を介して処
理槽３１の上方に設けられた振動枠３２に支持されてい
る。この振動枠３２は、振動モーター（図示しない）に
取り付けられており、振動モーターからの振動がこの振
動枠３２に伝達され、振動棒３３を介して振動板３４を
振動させる。

【００２５】処理槽３１内にリン酸亜鉛処理液（Ｚｎ＝
１．０ｇ／リットル、ＰＯ₄ ＝１４ｇ／リットル、ＮＯ
₃ ＝０．６ｇ／リットル、Ｎｉ＝０．８ｇ／リットル、
Ｍｎ＝０．６ｇ／リットル、ＳｉＦ₆ ＝０．８ｇ／リッ
トル、ＮＯ₂ ＝０．０６ｇ／リットル、全酸度２００ポ
イント、遊離酸度０．８ポイント、４０℃）を満たし、
振動板３４を振動させることにより、リン酸亜鉛処理液
の表面の波高が±１．０ｃｍ（実施例１）または±０．
５ｃｍ（実施例２）となるように振動攪拌した。

【００２６】このように処理槽３１内のリン酸亜鉛処理
液を振動攪拌しながら、テストピースをつり下げながら
下降しリン酸亜鉛処理液に接触させリン酸亜鉛処理液内
に浸漬した。２分後、テストピースをリン酸亜鉛処理液
から引き上げた。テストピースを水洗した後、カチオン
型電着塗料（日本ペイント社製、パワートップＵ−２６
００）を用いて、電圧１８０Ｖで３分間電着塗装するこ
とにより、膜厚２０μｍのカチオン電着塗膜を表面に形
成した。

【００２７】なお、比較として図７に示すような従来の
ノズル噴出攪拌によるリン酸亜鉛処理装置を用いて、図
５に示すテストピースをリン酸亜鉛処理した。図７に示
すように、リン酸亜鉛処理装置４０の処理槽４１の両側
部の上方には、それぞれノズル４２及び４３が設けられ
ている。処理槽４１内のリン酸亜鉛処理液は処理槽の底
部に設けられた孔４７からポンプ４４により排出され、
調整弁４５，４６を通り、それぞれ噴出ノズル４２，４
３に供給される。噴出ノズル４２，４３からリン酸亜鉛
処理液が、処理槽４１のリン酸亜鉛処理液の表面に向か
って噴出され、これによってリン酸亜鉛処理液の表面に
波動が生じるように表面近傍部分が攪拌されている。こ
のようなノズル噴出攪拌により、リン酸亜鉛処理液の表
面の波高が±１．０ｃｍになるようにノズル４２，４３
からの噴出量を調整し、この状態でテストピースを浸漬
させた。２分後、テストピースを引き上げ、水洗した
後、上記実施例と同様にしてカチオン電着塗装を行った
（比較例１）。

【００２８】以上のようにして得られた実施例１，２及
び比較例１のテストピースについて、リン酸亜鉛処理液
に浸漬する際のノッキングの発生の有無、リン酸亜鉛皮
膜の段ツキムラ、及びカチオン電着塗装における塗装ム
ラを評価し、表１にまとめた。

【００２９】

【表１】

【００３０】塗装ムラについては以下のようにして評価
した。 ○： 均一な外観を呈している ×： 膜厚差に原因する筋ムラを認む（段ツキムラ）

【００３１】以上の結果から明らかなように、本発明に
従いリン酸亜鉛処理を施すことにより、被処理物を浸漬
する際のノッキングを少なくすることができるととも
に、段ツキムラの発生を防止することができる。このた
め、カチオン電着塗装を施した際の塗装ムラも低減する
ことができる。

【００３２】

【発明の効果】本発明のリン酸亜鉛処理方法に従えば、
亜鉛系金属表面を有する金属材に対しても、段ツキムラ
の発生を防止して、リン酸亜鉛皮膜を形成することがで
きる。従って、本発明のリン酸亜鉛処理方法は、亜鉛系
金属表面を有する金属材のカチオン電着塗装の下地処理
として有用に用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従う一実施例において用いられるリン
酸亜鉛処理槽の入槽部を示す側面図。

【図２】本発明に従う一実施例において用いられるリン
酸亜鉛処理槽の入槽部を示す平面図。

【図３】図１に示すリン酸亜鉛処理槽において被処理物
としての自動車車体を浸漬する状態を示す側面図。

【図４】図２に示すリン酸亜鉛処理槽において被処理物
としての自動車車体を浸漬する状態を示す平面図。

【図５】本発明に従う実施例において用いた被処理物の
テストピースを示す斜視図。

【図６】図５に示すテストピースを本発明に従うリン酸
亜鉛処理法により処理するのに用いたリン酸亜鉛処理装
置を示す斜視図。

【図７】図５に示すテストピースを従来のノズル噴射攪
拌によるリン酸亜鉛処理により処理するのに用いたリン
酸亜鉛処理装置を示す正面図。

【符号の説明】

１…振動モーター ２…振動枠 ３…振動棒 ４…振動板 ５…台座 ６…スプリング ７…処理槽 ８…リン酸亜鉛処理液 １０…自動車車体 １１…ハンガー １２…搬送手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮本 智志 大阪府寝屋川市池田中町19番17号 日本ペ イント株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 亜鉛系金属表面を有する金属材を処理槽
   内のリン酸亜鉛処理液に浸漬し、前記金属材の表面上に
   リン酸亜鉛皮膜を形成させる方法において、 前記処理槽内に設置した振動板を振動させることによっ
   て前記処理槽内のリン酸亜鉛処理液の表面に０．５ｃｍ
   以上の波高の連続的な波動を生じさせるようにリン酸亜
   鉛処理液を攪拌しながら、前記金属材を前記処理槽内の
   リン酸亜鉛処理液に接触させ浸漬して処理することを特
   徴とする金属材のリン酸亜鉛処理方法。
2. 【請求項２】 前記金属材が搬送手段によって搬送さ
   れ、前記処理槽の入槽部において前記金属材が搬送され
   ながらリン酸亜鉛処理液に接触して浸漬し、出槽部にお
   いて前記金属材がリン酸亜鉛処理液中から引き上げられ
   る方法であって、前記入槽部の両側部及び／または底面
   部に前記振動板が設置され、前記入槽部のリン酸亜鉛処
   理液が該振動板によって攪拌されることを特徴とする請
   求項１に記載の金属材のリン酸亜鉛処理方法。
3. 【請求項３】 前記リン酸亜鉛処理液の組成が、亜鉛イ
   オン０．５〜２．５ｇ／リットル、マンガンイオン０．
   １〜３ｇ／リットル、リン酸イオン５〜４０ｇ／リット
   ル、フッ素化合物０．０５〜３ｇ／リットル（ＨＦ換
   算）、及び、亜硝酸イオン０．０１〜０．５ｇ／リット
   ル、過酸化水素０．５〜１０ｇ／リットル、ニトロベン
   ゼンスルフォン酸イオン０．０５〜５ｇ／リットル、及
   びヒドロキシルアミン０．５〜２．５ｇ／リットルから
   選ばれる少なくとも１種の皮膜化成促進剤を含むもので
   ある請求項１または２に記載の金属材のリン酸亜鉛処理
   方法。