JPH11343582A - クロメート防錆処理剤 - Google Patents

クロメート防錆処理剤

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JPH11343582A
JPH11343582A JP10273656A JP27365698A JPH11343582A JP H11343582 A JPH11343582 A JP H11343582A JP 10273656 A JP10273656 A JP 10273656A JP 27365698 A JP27365698 A JP 27365698A JP H11343582 A JPH11343582 A JP H11343582A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 外観の美しさを損なわず、耐食性と耐黒変性
がともに優れた、塗布厚許容範囲の広い非鉄金属材料用
一次防錆処理液、処理方法、およびこれにより処理され
た耐食性および耐黒変性に優れた非鉄金属材料を提供す
る。 【解決手段】 6価クロムCr+6が、無機質アニオンの
存在下で亜リン酸により系中で実質的に100%還元さ
れた3価クロムCr3+の形でのみクロムを含む、非鉄金
属材料の一次防錆処理液。亜リン酸により実質的に10
0%還元された3価クロム酸Cr+3をCrO3として7.
5〜100g/l含む上記の一次防錆処理液。遷移金属
/CrO3=0.002〜1.0(重量比)の量の遷移金
属イオンを更に含む一次防錆処理液。非鉄金属材料また
は非鉄金属材料被覆鋼板に上記の一次防錆処理液を塗布
する非鉄金属材料の一次防錆処理方法。および上記の方
法により防錆処理して得られた非鉄金属材料または非鉄
金属材料被覆鋼板。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、非鉄金属材料用の
一次防錆処理液、この処理液を塗布することによる非鉄
金属材料の一次防錆処理方法および上記方法により一次
防錆処理された非鉄金属材料または非鉄金属材料被覆鋼
板に関する。
【0002】
【従来の技術】非鉄金属材料、特に非鉄金属材料被覆鋼
板はその外観の美しさ、優れた耐食性のゆえに、自動車
部品、電気機器製品、熱交換器部品等に広く用いられて
いる。しかし、これら非鉄金属材料といえども保管条件
によっては必ずしも耐食性が十分とはいえず、特にアル
ミニウムを含有する非鉄金属材料の場合は、黒変した
り、白錆を発生したりする。そのため製品に加工される
までの間に一般に種々の方法で防錆処理が施される。こ
れが一次防錆処理である。代表的な一次防錆処理とし
て、クロム酸を主成分とする処理液により非鉄金属材料
表面に酸化クロム皮膜を形成するクロメート処理法が用
いられている。
【0003】クロメート処理は、クロム酸を還元剤によ
り部分的に還元して6価クロムCr6+と3価クロムCr
3+との共存した状態で使用して行われる。この場合の好
ましい還元率は、クロメート処理液中に併用される物質
の種類、処理条件、処理される非鉄金属材料の種類およ
びそれが及ぼす他の性能への影響により異なり、種々の
範囲が提案されており、一般には還元率、即ちCr6+
Cr3+に還元された割合が30〜70%、即ち処理液中
に存在する両者の比、Cr3+/Cr6+が3/7〜7/3
くらいで用いられる。Cr6+をCr3+へ還元するための
還元剤も種々提案されており、例えば澱粉、糖類、アル
コール等の有機化合物、ヒドラジン、次亜塩素酸等の無
機化合物が一般に使用されている。
【0004】上記のような従来のクロメート処理液を用
いて非鉄金属材料にクロメート皮膜を形成した場合、還
元率が低い、即ちCr6+の残存量が多いと、皮膜が黄色
く着色しやすくなり、そのためクロメート皮膜の膜厚が
制限され、高度の均一膜厚制御が必要であった。またC
6+が可溶性であるため、塗装後腐食環境に晒された場
合の塗料密着性、いわゆる二次塗料密着性および塗装後
の耐食性が低下する。一方還元率が高いとクロメート処
理浴が経時によりゲル化しやすく、また防食作用が不十
分である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、外観
の美しさを損なわず、耐食性および耐黒変性がともに優
れた、塗布厚許容範囲の広い非鉄金属材料用一次防錆処
理液、この防錆処理液を塗布することによる非鉄金属材
料の一次防錆処理方法、およびこの処理方法により表面
防錆処理された非鉄金属材料、特に非鉄金属材料被覆鋼
板を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、6価クロムC
+6が無機質アニオンの存在下で亜リン酸により系中で
実質的に100%還元された3価クロムCr3+の形での
みクロムを含む、非鉄金属材料の一次防錆処理液に関す
る。詳しくは本発明は、6価クロムが無水クロム酸の形
で用いられ、無水クロム酸100重量部に対して、無機
質アニオンがリン酸H3PO4として10〜50重量部の
リン酸イオンであり、亜リン酸H2PHO2が150〜3
00重量部用いられる上記の一次防錆処理液に関する。
より詳しくは、本発明は、亜リン酸により実質的に10
0%還元された3価クロム酸Cr+3をCrO3として7.
5〜100g/l含む上記の一次防錆処理液に関する。
加えて、本発明は、CrO3の量を基準にして、遷移金
属/CrO3=0.002〜1.0(重量比)の量の遷移
金属イオンを更に含む上記の一次防錆処理液に関する。
また、非鉄金属材料または非鉄金属材料被覆鋼板を上記
の一次防錆処理液で処理する非鉄金属材料の一次防錆処
理方法に関する。更にまた、本発明は、上記の方法によ
りその表面に20〜200mg/m2のクロムを含むク
ロメート皮膜を形成した防錆処理非鉄金属材料または非
鉄金属材料被覆鋼板に関する。
【0007】本発明の特徴は、非鉄金属材料の一次防錆
処理液として、6価クロムCr+6を亜リン酸を用いて系
中で100%還元して得られた3価クロムCr+3のみを
クロムとして該処理液中に含むことを特徴とする。従来
はCr+6の還元率が高くなると、例えば還元率が70%
以上にもなるとその処理液の防錆処理能が低下すること
に加えてクロメート処理膜に干渉色が出やすく、したが
って従来は、単に還元率を100%にしても好ましい結
果は得られなかった。一方還元率が低い場合はこれによ
り処理された非鉄金属材料の表面は黄色く着色するとい
う不都合が避けられなかった。
【0008】これに対して本発明の方法により、系中で
亜リン酸によりCr+6をCr+3に100%還元したクロ
ムを含む処理液は上記のような問題を生じることなく、
即ち優れた防錆力を備え、且つ還元色も黄色の着色もな
い皮膜を非鉄金属材料上に形成することができる。ここ
で「系中で」とは予め存在するCr+6を持ち込んで使用
するのではなく、最終処理液となる水溶液中の場で亜リ
ン酸によりCr+6をCr+3に還元してそれをそのまま防
錆処理液とすることをいう。更に、本発明の特徴とし
て、Cr+6からCr+3への還元が短期間で行われ、且つ
形成された処理液は安定性が高いことである。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の一次防錆処理液は、必須
成分として、無機質アニオンの存在下で亜リン酸により
Cr+6を実質的に100%還元して得られたCr+3を必
須成分として含む。系中でクロム酸CrO3を100%
3価クロムに変換された還元クロム酸を作成するには、
無水クロム酸、または部分還元クロム酸を高濃度、例え
ば0.1〜1.0モル/l、で含む水溶液中で、無機質ア
ニオンの存在下で、クロム酸100重量部に対して15
0〜300重量部、好ましくは150〜250重量部の
亜リン酸H2PHO3を加えることにより行う。この処理
において、亜リン酸が300重量部より多いと得られた
処理液の耐食能が不十分となり、一方150重量部より
少ない場合は6価クロムの必要とする還元率が得られな
い。
【0010】6価クロムの還元工程に予め存在すること
が必要な無機質アニオンとしては、例えば、リン酸イオ
ン、硝酸イオン、硫酸イオン等が例示できるが、特に好
ましいアニオンはリン酸イオンである。リン酸イオンは
リン酸、リン酸のアルカリ塩等の形で使用することがで
きる。無機質アニオンの量は、リン酸イオンの場合、無
水クロム酸CrO3100重量部に対してリン酸H3PO
4として10〜50重量部、好ましくは20〜40重量
部である。10%より少ない場合は処理液がゲル化しや
すく、また50より多い場合は十分な耐食性が得られな
い。
【0011】このようにして得られた還元されたCr+3
は、処理液中CrO3換算で7.5〜100g/l含まれ
ることが必要である。好ましくは50〜80g/lであ
る。CrO3換算で表したCr+3の量が4.5g/lより
少ないと、耐食性を満足するクロメート皮膜の作成が困
難であり、一方100g/lを越えると処理液がゲル化
しやすくなる。
【0012】本発明では、上記処理液に更に遷移金属イ
オンを配合することにより、耐食性に加えて、耐黒変性
をも改良することができる。一般に、耐食性を改良する
場合に耐黒変性を、また耐黒変性を改良する場合は耐食
性をある程度犠牲にしなければならず、両方の特性をと
もに改良することは困難であった。しかし、本発明の方
法により耐食性も耐黒変性もともに改良することが可能
となった。即ち、本発明では、処理液中に遷移金属イオ
ンを遷移金属/CrO3(重量比)として0.002〜
1.0の量で加える。遷移金属/CrO3の量は好ましく
は0.005〜0.1、より好ましくは0.01〜0.05
である。遷移金属の量が遷移金属/CrO3として0.0
02より小さいと耐黒変性効果が十分に得られず、一方
1.0を越えるとクロム溶液のpH低下および金属イオ
ン析出量が飽和し、経済的に好ましくない。
【0013】遷移金属としては、ニッケル、コバルト、
銅、亜鉛のいずれでもよいが特にニッケル、コバルトが
好ましい。これら遷移金属は単独で使用してもよいし、
2種類以上を混合して用いてもよい。これらの遷移金属
は、例えば硝酸塩または硫酸塩の形で系に添加すること
ができる。また、遷移金属は、クロムの酸化前から酸化
後のいずれの段階で添加してもよい。
【0014】本発明の非鉄金属材料の一次防錆処理液に
は、クロメート皮膜の耐食性をより向上させる目的でコ
ロイダルシリカSiO2を無水クロム酸CrO3100重
量部に対して10〜100重量部、好ましくは40〜8
0範囲で添加することが好ましい。SiO2/CrO3
で1.0より多量のコロイダルシリカを添加するとクロ
メート皮膜が白色を呈するようになり外観を損なうため
好ましくない。この目的で加えるコロイダルシリカは平
均粒径が10〜40mμの微粒子コロイドであればどの
ようなものでもよいが、この中に鎖状シリカも含まれ
る。
【0015】また、本発明の非鉄金属材料の一次防錆処
理液には更に、水分散性の有機高分子化合物を添加する
ことが塗布性の向上という点から好ましい。水分散性の
有機高分子化合物とは、水溶性のものを指すだけでな
く、水中の懸濁液や乳化物のような分散状態で水中に安
定に分散されるものを含めていう。水分散性高分子化合
物の例としては、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸のア
ルカリ金属塩、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル
酸、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸エチルを
挙げることができる。このような有機高分子物質は、一
次防錆処理液中30g/l以下で添加される。30g/
lより多く添加されると耐食性が低下する傾向にある。
【0016】本発明の一次防錆処理液は非鉄金属材料の
表面に塗布して、非鉄金属材料が加工に付されるまでの
間の腐食を有効に防止することができる。この防錆処理
液が対象とする非鉄金属材料は、アルミニウム、Al-
Si、Al-Mg-Si等の各種アルミニウム合金、特に
Zn-Al-Si、Zn-Al-Mg等の亜鉛を含むアルミ
ニウム合金、亜鉛、Zn-Ni、Zn-Ni-Cr、Zn-
Cr、Zn-Te,Sn等の亜鉛合金が含まれる。またこ
れらを溶融メッキ法または電気メッキ法等により被覆し
た非鉄金属材料メッキ鋼板も本発明の一次防処理剤を塗
布することにより効果的に腐食から保護することができ
る。
【0017】クロメート処理による非鉄金属材料表面へ
のクロムの付着量は特に限定するものではなく、従来の
一次防錆処理では着色が生じるため不都合であった10
0mg/m2以上の付着量でも問題がなく、膜厚を増す
ことによるより優れた防食効果を得ることができる。好
ましいクロム付着量は20〜200mg/m2、より好
ましくは20〜120mg/m2である。
【0018】非鉄金属材料表面を上記本発明の一次防錆
処理液で処理するには、従来のこの種の処理液による処
理方法がいずれも使用できる。一般には、被処理材には
油が付着されているため、まず、脱脂剤、好ましくはア
ルカリビルダー含有の脱脂剤で被処理材の表面を洗浄す
る。その後これを水洗および乾燥して、本処理液でクロ
メート処理を行う。本処理液でクロメート処理を行うに
は、被処理材上にロールまたはロール絞りにより本処理
液を塗布してもよいし、本処理液中に被処理材を浸漬し
てもよい。本処理液を塗布した後、被処理材の温度を5
0〜150℃に加熱してクロメート皮膜を被処理材上に
形成する。
【0019】
【実施例】実施例により本発明を更に詳細具体的に説明
する。 〔一次防錆処理剤の調製〕実施例 1 水中に無水クロム酸を濃度が50g/lとなるように加
え、更にリン酸を16.8g/l濃度となるように(即
ちCrO3100重量部に対して33.6重量部)加えて
溶解した後、これに亜リン酸を濃度が100g/lとな
るように徐々に加えてクロム酸を還元した。60分後、
Cr+6は検出されず、すべてがCr+3に還元されている
ことが確認された。
【0020】実施例 2 クロムの100%還元後、更にシリカコロイド(平均粒
径:10〜20mμ、日産化学社製、商品名:スノーテ
ックス O)を32g/l、即ちCrO3100重量部に
対して64重量部加えた以外は実施例1と同様にして一
次防錆処理液を得た。
【0021】実施例 3 実施例2に於いて、無水クロム酸、リン酸および亜リン
酸の量を表1に示すようにそれぞれ25g/l、8.4
g/lおよび50g/lとし、コロイダルシリカとして
鎖状シリカコロイド(日産化学社製、商品名:スノーテ
ックス OUP)を16g/l濃度となるように加えた
以外は実施例2と同様にして一次防錆処理液を得た。C
+6は100%Cr+3に還元されていた。
【0022】実施例 4 実施例2において、シリカコロイドの濃度を42g/l
とし、更にポリアクリル酸を8.0g/l濃度となるよ
うに加えた以外は実施例2と同様にして一次防錆処理液
を得た。Cr+6は100%Cr+3に還元されていた。
【0023】実施例 5 コロイダルシリカの種類および添加量、および亜リン酸
の添加量を表1のように変えた以外は実施例4と同様に
して一次防錆処理液を得た。Cr+6は100%Cr+3
還元されていた。
【0024】実施例 6 実施例2において、更にNi2+イオンを0.5g/l
(Ni2+/CrO3=0.01)添加した以外は実施例2
と同様にして表1に示す配合の一次防錆処理液を調製し
た。Cr+6は100%Cr+3に還元されていた。
【0025】実施例 7 Ni2+イオンを1.0g/l(Ni2+/CrO3=0.0
4)添加した以外は実施例3と同様にして表1に示す配
合の一次防錆処理液を調製した。Cr+6は100%Cr
+3に還元されていた。
【0026】実施例 8 Ni2+イオンを0.5g/l(Ni2+/CrO3=0.0
1)添加した以外は実施例4と同様にして表1に示す配
合の一次防錆処理液を調製した。Cr+6は100%Cr
+3に還元されていた。
【0027】比較例 1 亜リン酸を用いないで、無水クロム酸を50g/l、リ
ン酸を8.4g/lの濃度となるようにそれぞれ水に溶
解し、これに還元剤としてホルマリンを4.8g/lと
なるように加えて、クロム酸を還元率45%(即ち、C
+3/Cr+6=4.5/5.5)となるように還元した。
これにシリカコロイドを10g/lおよびポリアクリル
酸を8.0g/l濃度となるように加えて、一次防錆処
理剤とした。
【0028】比較例 2 実施例2において、有機高分子を50g/l配合した以
外は実施例2と同様にして一次防錆処理液を調製した。
【0029】比較例 3 無水クロム酸を還元する代わりに、市販のCr+3クロム
からなるリン酸クロムCr(H1.5PO4)2水溶液を、C
rO3としての濃度が50g/lとなる量で水に溶解
し、リン酸および還元剤としてのホルマリンを除いた以
外は比較例1と同様にして一次防錆処理液を得た。
【0030】比較例 4 リン酸濃度を65g/lとし、無水クロム酸の還元率を
70%とした以外は比較例1と同様にして一次防錆処理
液とした。以上の一次防錆処理液の配合処方を次の表1
に示した。
【0031】
【表1】
【0032】〔非鉄金属材料の一次防錆処理〕亜鉛メッ
キ鋼板をアルカリビルダー含有洗浄液(日本ペイント社
製、商品名「サーフクリーナー53」)の2%濃度溶液
に浸漬して、65℃で5秒間洗浄した。これを水道水で
十分水洗した後、被処理物温度60℃で乾燥した。洗
浄、乾燥した亜鉛メッキ鋼板に実施例1〜8および比較
例1〜4の一次防錆処理液を、乾燥後のクロム付着量が
表2に記載した量となるようにバーコーターを用いて塗
布した。塗布鋼板を乾燥機中で被処理物温度が60℃と
なるように加熱して、鋼板の亜鉛メッキ上にクロメート
皮膜を形成した。なお、クロム付着量は蛍光X線で測定
した。
【0033】〔一次防錆処理非鉄金属材料の性能評価〕
上記の一次防錆処理非鉄金属材料の性能を、外観、耐食
性、耐黒変性について評価した。評価結果を表2に示し
た。用いた評価方法は次の通りである。外観: 目視および色差計(スガ試験機社製)によるb値
により次の評価基準によって評価した。 (目視判定) ◎:着色なし ○:わずかに白色がかる、 △:白色濁り、 ×:着色(黄色および/または干渉色)あり。 (b値カラーコンピュータ) ◎:−3≦b≦3、 ○:−5<b<−3、または 5>b>3、 ×:b<−5、または 5<b。
【0034】耐食性:35℃、塩水の食塩濃度:5重量
%、噴霧圧が1kg/cm2での塩水噴霧試験にかけた
後、白錆発生率で評価した。 ◎:白錆の発生なし ○:白錆発生率5%以下 △:5%<白錆発生率≦20% ×:白錆発生率20%を越える。 ただし、塩水噴霧時間は次の通りである:クロム付着量
が100±10mg/m2のとき、300時間、50±
10mg/m2のとき、240時間、25±10mg/
2のとき、150時間。
【0035】黒変性: (1)短期黒変性 80℃×95%RHの湿潤室に24時間保存した後の明
度差(△L値)を色差計(スガ試験機)を用いて測定し
た。 ◎: |△L| ≦2 ×: 2< |△L| (2)長期黒変性 60℃×85%RHの湿潤室に11日保存した後の着色
度合いを目視により評価した。評価の判定基準は次の通
りである。 ◎:黒変なし、 ○:わずかに黒変、×:黒変。
【0036】
【表2】
【0037】
【発明の効果】本発明の無色クロメート処理を行うこと
により、各種非鉄金属材料に対して、耐食性と、耐黒変
性をともに改良することができ、および処理後の外観に
おいても優れたクロメート処理が可能となった。
【手続補正書】
【提出日】平成10年10月20日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項2
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正内容】
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、6価クロムC
+6が無機質アニオンの存在下で亜リン酸により系中で
実質的に100%還元された3価クロムCr3+の形での
みクロムを含む、非鉄金属材料の一次防錆処理液に関す
る。詳しくは本発明は、6価クロムが無水クロム酸の形
で用いられ、無水クロム酸100重量部に対して、無機
質アニオンがリン酸H3PO4として10〜50重量部の
リン酸イオンであり、亜リン酸H2PHO3が150〜3
00重量部用いられる上記の一次防錆処理液に関する。
より詳しくは、本発明は、亜リン酸により実質的に10
0%還元された3価クロム酸Cr+3をCrO3として7.
5〜100g/l含む上記の一次防錆処理液に関する。
加えて、本発明は、CrO3の量を基準にして、遷移金
属/CrO3=0.002〜1.0(重量比)の量の遷移
金属イオンを更に含む上記の一次防錆処理液に関する。
また、非鉄金属材料または非鉄金属材料被覆鋼板を上記
の一次防錆処理液で処理する非鉄金属材料の一次防錆処
理方法に関する。更にまた、本発明は、上記の方法によ
りその表面に20〜200mg/m2のクロムを含むク
ロメート皮膜を形成した防錆処理非鉄金属材料または非
鉄金属材料被覆鋼板に関する。

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 6価クロムCr+6が無機質アニオンの存
    在下で亜リン酸により系中で実質的に100%還元され
    た3価クロムCr3+の形でのみクロムを含む、非鉄金属
    材料の一次防錆処理液。
  2. 【請求項2】 6価クロムが無水クロム酸の形で用いら
    れ、無水クロム酸100重量部に対して、無機質アニオ
    ンがリン酸H3PO4として10〜50重量部のリン酸イ
    オンであり、亜リン酸H2PHO2が150〜300重量
    部用いられる請求項1記載の一次防錆処理液。
  3. 【請求項3】 亜リン酸により実質的に100%還元さ
    れた3価クロム酸Cr+3をCrO3として7.5〜100
    g/l含む請求項1または2に記載の一次防錆処理液。
  4. 【請求項4】 CrO3の量を基準にして、遷移金属/
    CrO3=0.002〜1.0(重量比)の量の遷移金属
    イオンを更に含む請求項1〜3のいずれかに記載の一次
    防錆処理液。
  5. 【請求項5】 遷移金属がニッケルまたはコバルトであ
    る請求項4に記載の一次防錆処理液。
  6. 【請求項6】 コロイダルシリカをSiO2/CrO
    3(重量比)として0.1〜1.0含有する請求項1〜5
    のいずれかに記載の一次防錆処理液。
  7. 【請求項7】 水分散性有機高分子化合物1〜30g/
    lを更に含む請求項1〜6のいずれかに記載の一次防錆
    処理液。
  8. 【請求項8】 非鉄金属材料が非鉄金属材料により被覆
    された非鉄金属材料被覆鋼板である請求項1〜7のいず
    れかに記載の一次防錆処理液。
  9. 【請求項9】 非鉄金属材料または非鉄金属材料被覆鋼
    板表面を請求項1〜8のいずれかに記載の一次防錆処理
    液で処理する非鉄金属材料の一次防錆処理方法。
  10. 【請求項10】 非鉄金属材料または非鉄金属材料被覆
    鋼板を脱脂、水洗および乾燥後、その表面を請求項1〜
    8のいずれかに記載の一次防錆処理液を適用し、次いで
    被処理材を被処理材温度50℃〜150℃で乾燥を行う
    非鉄金属材料の一次防錆処理方法。
  11. 【請求項11】 請求項9または10に記載の方法によ
    りその表面に20〜200mg/m2のクロムを含むク
    ロメート皮膜を形成した防錆処理非鉄金属材料または非
    鉄金属材料被覆鋼板。
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