JPH10176279A - 耐白錆性と耐Cr(VI)イオン溶出性に優れた構造物溶 融めっき鋼材の製造方法 - Google Patents

耐白錆性と耐Cr(VI)イオン溶出性に優れた構造物溶 融めっき鋼材の製造方法

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JPH10176279A
JPH10176279A JP35379096A JP35379096A JPH10176279A JP H10176279 A JPH10176279 A JP H10176279A JP 35379096 A JP35379096 A JP 35379096A JP 35379096 A JP35379096 A JP 35379096A JP H10176279 A JPH10176279 A JP H10176279A
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acid
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JP35379096A
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Yukio Uchida
幸夫 内田
Hirobumi Taketsu
博文 武津
Shinya Furukawa
伸也 古川
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Nippon Steel Nisshin Co Ltd
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Nisshin Steel Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C23C2222/00Aspects relating to chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive medium
    • C23C2222/10Use of solutions containing trivalent chromium but free of hexavalent chromium

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  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 保管時の耐白錆性に優れ、かつ結露等による
水溶性6価Crの溶出が少ない構造物溶融めっき鋼材の
製造方法を提供する。 【解決手段】 溶融めっき鋼材にクロメート処理を施す
にあたり、処理液の6価クロムをオキシカルボン酸化合
物またはこれとりん酸もしくはりん酸化合物とにより3
価クロムに還元した処理液を用い、被処理剤を該処理液
に浸漬した後、水洗することなく乾燥する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、6価Cr(以下C
r(VI))がほとんど溶出しないクロメート皮膜を形
成させた、耐白錆性と耐Cr(VI)イオン溶出性に優
れた構造物溶融めっき鋼材の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】道路の照明柱、信号柱、標識柱や橋梁な
どの構造物に、熱漬溶融めっき鋼材が多く使用されてい
るが、これらの鋼材には、溶融めっき後の保管時に、結
露等により早期に白錆が発生するという問題があった。
そこで、近年構造物溶融めっき鋼材用の白錆防止処理が
検討され、一部実用化に至っており、代表的な白錆防止
処理としては、有機樹脂を主成分とした処理液を用いた
浸漬処理やスプレー処理およびクロメート処理液への浸
漬処理等が挙げられる。
【0003】有機樹脂を主成分とした処理液の場合、ス
プレー方式で行うと構造物の形状によっては均一塗布し
難く作業性が悪い。また、浸漬方式の場合、液溜まり部
などの厚膜の部分は皮膜の硬化に時間を要し作業性は悪
い、等の問題があった。さらに、有機樹脂処理の場合、
下地めっきとの密着性が不充分であるため、クロメート
処理材と比較して耐白錆防止効果は劣っている。一方、
クロメート処理の場合、耐食性は良好であるが、処理液
がCr(VI)を主体としているため、膜厚を増加させ
ると、保管時の結露等により皮膜から水溶性のCr(V
I)イオンが一部溶出するという問題があった。また、
構造物の形状によっては、浸漬処理の際に部分的に液溜
まりが発生し、乾燥後にクロム酸塩化合物の黄色状のパ
ウダーが発生する等、環境適合上の問題が残されてい
た。
【0004】Cr(VI)の一部を還元した処理液を使
用すると、Cr(VI)の溶出が抑制された処理皮膜が
形成される。従来から、還元剤として、澱粉、ポリビニ
ルアルコール、ホルマリン等の有機化合物や過酸化水素
等の無機化合物を用いる方法があった。この場合、Cr
(VI)から3価Cr(以下Cr(III))への還元
率を50%以上にすると、処理液のpHの上昇により水
酸化クロムの沈澱が発生し、処理液のゲル化や沈降が起
こるため、Cr(VI)の還元率は50%以下にして用
いられていたが、構造物の場合この程度の還元率では、
クロメート皮膜中のCr(VI)が溶出して黄色のシミ
が発生したり、取り扱い者に悪影響を与えてしまう。ま
た、処理後の高温乾燥により、強制的にCr(VI)を
Cr(III)に還元することも可能であるが、この方
法は、各種形状の構造物に対応するには作業性が悪く、
かつ大規模な設備投資が必要である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、Cr(V
I)のCr(III)への還元率を50%以上としても
安定な処理液に、構造物を浸漬処理することにより、優
れた耐白錆性を有し、かつCr(VI)の溶出がほとん
どない環境適合性のある皮膜を形成させる、構造物溶融
めっき鋼材の製造方法を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明においては、水溶
性のクロム化合物を含有するクロメート処理液におい
て、オキシカルボン酸化合物またはこれとりん酸もしく
はりん酸化合物とによりCr(VI)をCr(III)
に還元した。そして、被処理材の溶融めっき構造物をこ
のクロメート処理液に浸漬処理した後、水洗することな
く乾燥する。
【0007】
【発明の実施の形態】一般にCr(III)イオンは、
水溶液中では極めて不活性であり、可溶性錯イオンを形
成可能な錯化剤も殆ど知られていないため、水溶液中に
高濃度で安定に存在させることは困難であった。しか
し、本発明者らが還元剤について種々検討したところ、
オキシカルボン酸化合物を用いると、処理液中のCr
(VI)の全量をしても処理液が安定していることが判
明した。ここで、還元剤としてオキシカルボン酸を用い
ると、処理液がゲル化しない理由は明確ではないが、以
下の機構であると推定される。すなわち、Cr(VI)
は強力な酸化剤であり、オキシカルボン酸化合物中の水
酸基等の、結合エネルギーの比較的低い部位を酸化する
とともに、自身はCr(III)に還元される。この反
応の過程で、オキシカルボン酸化合物の酸化分解物がC
r(III)と配位結合するとともに、残存するカルボ
キシル基が酸解離することにより可溶化するするものと
考えられる。
【0008】オキシカルボン酸化合物としては、酒石
酸、マロン酸、クエン酸、乳酸、グルコール酸、グリセ
リン酸、トロパ酸、ベンジル酸、ヒドロキシ吉草酸等が
挙げられるが、これらの還元剤は単独または併用しても
よい。還元剤としての効果は化合物により異なるので、
これらの添加量はCr(III)への還元率を把握しな
がら行う。
【0009】水溶性クロム化合物の濃度は、全Crが
0.1〜20g/Lにするのが望ましい。0.1g/L
未満では耐白錆性が不充分である。この値は、無酸化炉
方式等の連続めっきラインで製造した溶融めっき鋼板に
ついての好適な値よりも低いものであるが、これは、フ
ラックス法により製造された熱漬溶融めっき鋼材の表面
に存在する酸化物とクロメート皮膜が、耐白錆性に相乗
的に作用している効果と考えられる。全Crが20g/
Lより多いと、構造物の構造により皮膜量が厚くなった
場合に、Cr(III)化合物の緑色のパウダーが発生
し易くなる。Crの還元率は目的により設定すればよい
が、Cr(VI)/全Crの比率で0.1以下にする
と、保管時のCr(VI)の溶出をほぼ完全に防止で
き、さらに、得られたクロメート皮膜を殆ど無色にする
ことができる。なお、本発明にかかる処理皮膜は、その
全量がクロム酸塩化合物よりなるものではないが、ここ
では通常呼称されているクロメート皮膜の表現を用い
る。
【0010】オキシカルボン酸化合物によるCr(V
I)の還元は、処理液にりん酸またはりん酸化合物を添
加することにより促進される。その効果を図1に示す。
また、りん酸等を添加すると、クロメート皮膜の一部が
難溶性のりん酸クロム皮膜になり、耐白錆性も向上す
る。りん酸化合物としては、りん酸やりん酸二水素アン
モニウム等の水溶液を用いるが、その添加量はP/全C
r=0.1〜4.0が好適である。0.1未満である
と、皮膜難溶化による耐白錆性向上の効果が小さく、
4.0を超えると、被処理物が粉体塗装やスプレー塗装
された場合、耐水2次密着性が低下する。
【0011】なお、クロメート処理液にシリカゾルを添
加し、クロメート皮膜の耐食性、耐湿性等を高めること
が従来より行われているが、本発明のクロメート処理液
にもシリカゾルを添加することが可能である。この場
合、シリカゾルの添加はSi/全Crの比率で0.5〜
3.0の範囲にするのが好ましい。0.5未満では耐食
性向上効果が小さく、3.0を超えると、粉体塗装やス
プレー塗装された場合、耐水2次密着性が低下する。
【0012】被処理材の構造物への処理液の塗布は浸漬
処理により行い、水洗せずに乾燥する方法で行う。乾燥
は、処理後オーブン等により強制乾燥を行っても、自然
乾燥でもかまわない。自然乾燥の場合、処理液温度は4
0〜80℃が望ましい。40℃未満の場合、皮膜の乾燥
に時間を要し、80℃を超えると処理液中の水の蒸発が
著しく、処理液の濃度管理が難しくなる。また、浸漬時
間は5〜60sが望ましい。5s未満では構造物の形状
によっては処理液が充分に濡れず、クロメート皮膜の形
成が不充分である。また、60sを超える長時間浸漬処
理をしても得られるクロメート皮膜量には限界があり、
耐白錆性の向上は認められい。
【0013】被処理物である溶融めっき鋼材のめっきの
種類としては、溶融Znめっき、溶融Zn−Alめっ
き、溶融Alめっきなど、通常用いられている各種の溶
融金属めっきが挙げられる。
【0014】
【実施例1】クロム酸アンモニウム水溶液に、還元剤と
して各種のオキシカルボン酸を添加してCr(VI)の
一部をCr(III)に還元したクロメート処理液を6
0℃に加温し、熱漬溶融Znめっき鋼材(めっき付着
量:800g/m2 )に30s浸漬処理を行った。表1
にクロメート処理液の組成、安定性および得られたクロ
メート皮膜付着量を示す。ここで、クロメート処理液の
安定性は、液温60℃で1ヵ月保管後に、処理液にスラ
ッジ等の沈殿が認められなかったものを記号○、認めら
れたものを記号×で評価した。なお、表1には比較のた
め、従来用いられてきた処理液についての結果も併せて
示してある。
【0015】
【表1】
【0016】次に、表1に示す処理液によるクロメート
処理鋼板について、以下の性能試験を実施した。その結
果を表2に示す。 (1)耐Cr(VI)溶出性試験 試験片を90℃の熱水に3分浸漬して、Cr(VI)溶
出量を測定し、溶出量が1mg/m2未 満のものを記号
○で、1mg/m2 以上で5mg/m2 未満のものを記
号△で、5mg/m2 以上のものを記号×でそれぞれ評
価した。 (2)耐食性試験 JISZ2371で規定される塩水噴霧試験を24時間
実施して、白錆発生率が全面積の3%未満のものを記号
◎で、3%以上20%未満のものを記号○で、20%以
上50%未満のものを記号△で、50%以上のものを記
号×でそれぞれ評価した。 (3)屋外暴露試験 試験片を屋外に1ヵ月暴露して、白錆発生率が全面積の
5%未満のものを記号○で、5%以上20%未満のもの
を記号△で、20%以上のものを×でそれぞれ評価し
た。 (4)塗膜密着性試験 アクリル系粉体塗装を膜厚50μm形成した試験片を5
0℃の温水に10日浸漬した後、碁盤目密着試験を行っ
た際の塗膜残存率により以下に評価した。 ○;塗膜残存率90%以上、△;60%以上90%未
満、×;60%未満。
【0017】
【表2】
【0018】
【実施例2】全Cr濃度が0.3g/Lである重クロム
酸ナトリウム水溶液に酒石酸を添加して、Cr(VI)
の一部をCr(III)に還元した処理液、およびそれ
にりん酸二水素アンモニウムおよび/またはシリカゾル
を添加した処理液を50℃に加温し、熱漬溶融亜鉛めっ
き鋼板(亜鉛付着量:900g/m2 )を20s浸漬処
理し、クロム付着量12mg/m2のクロメート皮膜を
形成させた。表3にクロメート処理液組成、安定性(試
験法、評価法は実施例1の場合と同じ)およびクロメー
ト皮膜の付着量を示す。また、得られた試験片につい
て、性能試験を実施した結果を表4に示す。
【0019】
【表3】
【0020】
【表4】
【0021】
【発明の効果】以上に示す如く、オキシカルボン酸によ
りCr(VI)を還元した処理液は、高還元率でも良好
な処理液安定性を示し、この処理液を用いて構造物溶融
めっき鋼材に浸漬処理することにより、耐白錆性に優
れ、かつCr(VI)の溶出が極めて少ない、環境適合
性に優れたクロメート皮膜が形成された構造物溶融めっ
き鋼材が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】はクロメート処理液中のCr(VI)を酒石酸
添加により還元した場合と、さらにりん酸を添加して還
元した場合の、Cr(III)への還元率と酒石酸添加
量との関係を示すグラフである。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鉄鋼構造物に溶融金属めっきを行った後
    にクロメート処理を施す構造物溶融めっき鋼材の製造方
    法において、溶融めっき後の構造物を、オキシカルボン
    酸化合物により6価Crを3価Crに還元してCr(V
    I)/全Crの質量比を0.1以下にしたクロメート処
    理液に浸漬した後、水洗することなく乾燥することを特
    徴とする耐白錆性と耐Cr(VI)イオン溶出性に優れ
    た構造物溶融めっき鋼材の製造方法。
  2. 【請求項2】 クロメート処理液中の全Cr濃度が0.
    1〜20g/Lであることを特徴とする請求項1に記載
    の構造物溶融めっき鋼材の製造方法。
  3. 【請求項3】 クロメート処理液にりん酸またはりん酸
    化合物をP/全Cr=0.1〜4.0の質量比で添加し
    たことを特徴とする請求項1に記載の構造物溶融めっき
    鋼材の製造方法。
  4. 【請求項4】 クロメート処理液にシリカゾルをSi/
    全Cr=0.5〜3.0の質量比で添加することを特徴
    とする請求項1または3に記載の構造物溶融めっき鋼材
    の製造方法。
JP35379096A 1996-12-18 1996-12-18 耐白錆性と耐Cr(VI)イオン溶出性に優れた構造物溶 融めっき鋼材の製造方法 Withdrawn JPH10176279A (ja)

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