JPS59136498A - Ａｌ又はＡｌ合金の表面処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はＡ１又はＡ１合金（以下単にｒＡ１合金」とい
う）の表面処理方法に関し、詳細には、電解液としてア
ルカリ金属珪酸塩含有水溶液を用いて電解処理を行なう
ことにより、Ａ１合金表面の脱脂と化成処理全同時に実
施することのできる方法全提供するものである。

金属材の防食又は装飾を目的として表面処理を行なうに
当っては、有機質被覆剤や無機質被覆剤の付着性回上或
いは電解処理の均一性向上等を図金 る為、予め表面の油分や汚れに去し下地処理を行なうの
が通例でちゃ、Ａ１合金の場合についても例外ではない
。セしてＡ１合金の最も一般的な下地処理法は、脱脂−
水洗一化成一水洗よりなる４工程を順次組合せたもので
ある。

ここで化成処理とは、Ａ１合金の水利反応による腐食全
防止する為に行なわれるもので、クロメート糸処理が最
も一般的である。しかしながらクロメート系化成処理剤
は人体に対して有害な、即ち公害源となるクロムやふっ
素等を含有するので、排水処理設備に多額の投資が必要
とされ、又作業環境保全上からも好ましくない。

他の化成処理法として、本願出願人の提案した特公昭５
Ｂ−４８１７７号公報の方法が知られている。この方法
は（Ｓｉｎ２／アルカリ金属酸化物〕の比が１以上であ
るアルカリ珪酸塩水溶液でＡ１合金を処理した後、１５
０°Ｃ以上の温度で加熱乾燥し、Ａ１合金表面に防食皮
膜を形成させるものであり、クロメート糸処理法にみら
れる様な公害問題等を一切生じない点で侵れたものと言
える。しかしながらこの方法にしても、化灰処理に先立
って脱脂処理及び水洗処理を行なわなければならない点
ではクロメート系処理法と同様の欠点があり、下地処理
効率及び処理設備の面において改善の余地が残されてい
る。

本発明者停はこうした事情に着目し、一連の下地処理を
簡単な方法で効率良く、しかも公害等を生ずることなく
行なうことのできる様な技術を確立しようとして鋭意研
究を進めて１５本発明はかかる研究の結果完成されたも
のであって、その構成は、電解液としてアルカリ金属珪
酸塩を含む水溶液を使用し、交流によシ、或いはＡ１合
金全陽極とする直流によって電解処理を行ない、Ａ１合
金表面の脱脂と化成処理を同時並行的に行なうところに
要旨を有するものである。

Ａ１合金用の脱脂剤としては、苛性ソーダ、次酸ソーダ
、リン酸ソーダ、珪酸ソーダ等の１種又は２種以上を含
む水浴液が一般に用いられているが、これらは元々脱脂
効果のみ全期待して選択されたものであって、化成処理
効果（殊に防食効果）まで期待し得るものではない。と
ころが上記の様にアルカリ金属珪酸塩を含む水溶液を電
解液として使用し、この電解液中でＡ１合金を電解処理
してやれば、該Ａ１合金の表面の脂質が除去されると共
に、該合金の表層部に良好な耐食性皮膜が形成される。

この電解処理を受け′ｆｃ表層部が優れπ耐食性を示す
理由は必ずしも明確にされた訳ではないが、後記来験例
でも説明する如く、該表層部にはＳｉ酸化物を含むＡ１
酸化物が生成しており、３を酸化物の共存によってＡ１
酸化物層の耐食性が大幅に向上したものと考えられる。

ちなみに本発明と同様の電解処理法全深川した場合でも
、電解液として珪酸塩葡含まない苛性ソーダ、戻酸ソー
ダ、燐酸ソーダ等を用いた場合は、表層部に艮好な耐食
性皮膜を形成することができない。

この様に本発明では電解液としてアルカリ金属珪酸塩水
溶液を使用するところに１つの特徴が存在するもので、
具体的にはメタ珪酸ソーダ等の単独水溶液、或いはメタ
珪酸ソーダ等と燐酸三ソーダ、炭酸ソーダ、苛性ソーダ
等を併用した複合水溶液、更にはこれらに脱脂作用向上
成分として界面活性剤を少量添加しπもの等が代表例と
して挙げられる。しかしながら前記燐酸三ソーダ等Ａ１
合金に対して侵食性の高い成分を多量併用すると、電解
処理による耐食性皮膜の形成に悪影響が現われてくる。

こうした意味から、電解液の侵食性と耐食性皮膜性能の
関連を調べたところ、各所定の電解処理温度におけるＡ
１合金に対する侵食量が単位時間（各所定の処理時間）
当ｐ　０．５１Ｒｇ／　ｄｍ２以下であるアルカリ金属
珪酸塩水溶液を便用すれば、Ａ１合金表面に良好な耐食
性皮膜を効率良く形成し得ることが確認された。

本発明における他の特徴は、前記電解液を使用し、交流
によシ、或いはＡ１合金を陽極とする直流によって電解
処理を行なうところにあり、これによってはじめて脱脂
と耐食性皮膜の形成を並行的に行なうことができる様に
なつ−７（、ちなみにＡ１合金奢陰極電解処理すること
によって脱脂を行なう方法は知られており、この方法は
燐酸ソーダを主成分とする電解液に脱脂促進用の界面活
性剤を添加してＡ１合金を陰極として電解処理し、Ａ１
合金（陰極）から発生する水素ガスによって脱脂を行な
うものであるが、その脱脂機構からも明らかな如く脱脂
作用が得られるのみで耐食性皮膜の形成は期待し得べく
もない。これに対しＡ１合金を陽極とする直流電解、又
は交流電解を採用している本発明でられは、電解液自体
の脱脂洗浄効果に加えて、電解処理によって陽極（Ａｔ
合金）表面への酸素の移動が起こり、酸化物不働態より
なる耐食性皮膜が効率良く形成される。しかもこの不働
態形成過程において電解液中のＳｉ酸化物が表層部のＡ
Ｉ酸化物層内へ適爪混入し、皮膜の耐食性を一段と高い
ものとすることができるのである。

尚電解処理の為の具体的装置等は、一般に知られ−７’
Ｃ電解処理装置停全そのまま、或いは適当に設計変更し
使用すればよいが、代表的なものを挙げれば第１，２図
（何れも縦断面略図）に示す通りである。即ち第１図は
交流電解処理法全例示するもので、図中１はＡ１合金帯
条、２は交流電源、３．３′は電極、４は遮断壁、５は
電解液、６は電解錫Ｎ４１ｆ、７　ａ　、　７　ｂはタ
ーニングロール全夫々水す。この例では電解処理槽６の
電解液５にターニングロー／ｌ’７ａ１７ｂに案内され
てＡ１合金帯条１が電解液５中全浸漬走行する。又電解
処理槽６内には、遮断壁４を挾んでその前後に、しかも
走行するＡ１合金帯条を表・農の両面から挾む様に電極
８，３′を近接配置し、電極８と３′は交流電源２全介
して接続する。そして電解液（勿論アルカリ金属珪酸塩
含有水溶液）５中全浸漬走行するＡ１合金帯条１に交流
電流全流し、脱脂と化成処理を同時且つ連続的に行なう
ものである。これに対し第２図は直流電解処理法を例示
する。もので、図中１はＡｔ合金帯条、２Ｂは直流電源
、３ａ、３ａ’は陰極、５は電解液、６は電解処理槽、
８ａ　、　８ｂけタムローμ、９はコンダクターロール
ヲ夫々示ス。

本例では、Ａ１合金帯１の浸漬走行はダムロール３ａ、
８ｂ２用いて行なうものとし、合金帯条入側のダムロー
ル８ａよυも上流側にＡ１合金帯条ｌを挾持する様にコ
ンダクタ−ローフＬ／９ｉ設けて直流電源２ａに接続す
ると共に、電解処理槽６内には、走行するＡ１合金帯条
１の両面に近接して陰極３ａ、３ｂを配置して前記直流
電源２ａに接続する。そして電解液５中を浸漬走行する
Ａ１合金帯条１を陽極として直流電流を流し、同様に脱
月旨と化成処理全連続的に行なう。電解処理を終えたＡ
１合金帯条１は、第１，２図の右側で図示しない水洗工
程及び乾燥工程を経て引取られ、必要によシ更に防食装
飾工程が行なわれる。何れにししても本発明であれば図
示した様に１個の電解処理設備で脱脂と化成処理を同時
に行なうことができるので、下地処理設備が著しく簡略
化されると共に、処理効率も大幅に改善される。

尚第８図（Ａ）〜（Ｄ）は、第１（３）の交流電解処理
法に準じて処理したＡＩ合金帯の表面皮膜を光電子分光
分析法により分析した結果を、比較実験例の結果と対比
して示したものである。用いたＡ１合金帯条［ＪＩＳ　
　Ａ　　１０５０Ｈ２４、ｏ、１２闘１で、各電解処理
条件は下記の通シとした。

第８図（Ａ）：実施例 電解液・・・珪酸ソーダ８号８０ｍｔ／（１＋非イオン
界面活性剤８　ｍｌ　／　１１ 処理温度・・・６ｏ″Ｃ 電解液のＡ１合合金金ｋ（ａｔ６０″’Ｃ）−Ｔｒａｃ
ｅ電解条件・・・交流、２０■×ｌＡ／ｄｍ２浸漬走行
時間・・・１０秒 第８図（Ｂ）：夾施例 電解液・・・メタ珪酸ソーダ１０　！／（１＋燐酸三ソ
ーダ２０９／１ 処理温度・・・７０°Ｃ 電解液のＡ１合金侵食Ｊｉｉ（ａｔ　７０”Ｃ）−０，
５’Ｗ／ｄｍ２電解条件・・・交流、２０　Ｖ　Ｘ　１
．５　Ａ／　ｄｍ２浸漬浸漬時間・・・１０秒 第８図（Ｃ）：比較例 電解液・・・燐酸三ソーダ８０　ｆ／ｅ処理温度・・・
７０℃ 電解条件・・・交流、２０ＶＸ２Ａ／ｄｍ浸漬走行時間
・・・１０秒 第８図（Ｄ）・・・比較例（電解なし）処理液・・・珪
酸ソーダ８号８０ｆｅｅ十非イオン界面活性剤８　ｆ／
（１ 処理温度・・・７０℃ 浸漬走行時間・・・１０秒（電解なし）光電子分光分析
法では、第８図（Ａ）〜（Ｄ）にもみられる様にＡｒス
パッタを利用して表面からの深さ方向の含有成分を解析
することができる。

即ち各図におけるＡｒヌパッタ時間は化成処理層の表面
からの深さに対応するもので、０分とは表面位置の成分
解析値を示し、６分とは化成処理層の相当深部における
成分解析値を示す。これらの図からも明らかな様に、本
発明の要件を満たす条件で電解処理を行なった実施例〔
第８図（Ａ）及び（Ｂ）〕では電解処理面から相当深い
位置１でＡＩ　　　イオンが検知されると共に、ＳＩ４
＋も８十 十分な深さまで侵入しており、これが耐食性の向上に著
しく寄与していることが明白である。これに対し電解処
理液としてアルカリ金属珪酸塩を含８＋ まないもの〔第８図（Ｃ）〕では、Ａ１　は相当４＋ 深部まで生成しているものの、Ｓｌ　は殆んど生成して
おらず、十分な耐食性は期待できない。又アルカリ金属
珪酸塩ｖｉ：含む処理液全使用した場合でも、電解処理
を行なわない場合は、化成処理層自体に相当量の木酸化
Ａ１が残っている他、Ｓｉ４＋も実質的に表面のみしか
生成しておらず、深部におけるＳｌ　の混入量は極く僅
かであり、やはりこの皮膜では優れた耐食性は期待でき
ない。

この様に本発明であれば、−回の電解処理で脱脂と耐食
性皮膜の形成全同時に行なうことができ、しかも形成さ
れる皮膜はＡ１酸化物と共に相当量の３ｉ酸化物の混入
によって耐食性は大幅に改善されπものとなる。更にこ
の皮膜は所謂下地処理皮膜として有機質塗料や無機質塗
料等との密着性も極めて良好であるので、これら全仕上
げ防食塗装して得られる最終製品の品質は極めて優れた
ものとなる。これら本発明独自の効果からも容易に理解
し得る通り、本発明は脱脂処理の施されていないＡ１合
金をそのまま下地処理する方法として採用することによ
ってその効果を最大限有効に発揮するが、この他予め脱
脂処理したＡ１合金金被処理材とし、化成皮膜へのｓ　
ｔ　４＋の混入による耐食性同上効果のみ全期待する様
な利用態様であっても勿論有効である。又本発明の電解
処理法は、前述の様な仕上げ防食・装飾塗装の下地処理
としての利用の他、例えば特公昭５８−４８１７７号に
開示された様な公知の化成処理法の前処理等として利用
することも有効である。

次に本発明の実施例及び比較例を示す。

実施例１〜５及び比較例１〜４ Ａ１帯条（ＪＩＳ　Ａ　　１０５０Ｈ２４，０，１２鱈
　）を使用し、第１図又は第２図の通電方式によって交
流電解処理又は直流電解処理を行ない、水洗・乾燥後耐
食性試験上行なった。

電解処理条件及び耐食性試験結果全第１表に一括して示
す。

第１表からも明らかな様に、本発明の規定要件を満たす
実施例１〜５は、何れかの要件を欠く比較例１〜８に比
べて、塩水噴霧試験及び水道水煮沸試験の何れの結果に
おいても極めて優れている。

実施例６ 実施例２及び比較例８で示した条件で処理したＡ１帯条
（ＪＩＳ　Ａ　　１０５０Ｈ２４，０，１２ａ″×７０
０が−を、特公昭５Ｂ−４８１７７号公報に開示された
アルカリ金属珪酸塩処理（即ちＡ１帯条全珪酸ソーダ８
号水溶液に浸漬し２５０℃で８０秒焼付は処理した後無
機質被憬）を施し、耐食性試験を行なった。その結果、
実施例２と同様の前処理を行なったものは、４００時間
の塩水噴霧試験においても腐食が認められなかったが、
比較例８の前処理を施したものでは、２００時間の塩水
噴霧で腐食が発生した。この様に本発明は、既に知られ
た化成処理の前処理として適用した場合でも優れた効果
を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１，２図は本発明の表面処理法を例示する概略説明図
、第８図（Ａ）〜（Ｄ）は実施例及び比較例で得た耐食
皮膜の光電子分光分析結果會示す図でちる。 １・・・Ａ１合金帯条　　　　２・・・電源８　、３’
、　８ａ　、　８ａ’　−−・電４ｉ　　　　５・・・
電解液６・・・電解処理槽

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ＩＪＡＩ又はＡＩ合金？！−電解処理するに当り、電
   解液としてアルカリ金属珪酸塩を含む水溶液を使用し、
   交流により、或いはＡＩ又はＡ１合金全陽極とする直流
   により電解処理を行ない、表面の脱脂と化成処理を同時
   に行なうこと全特徴とするＡＩ又はＡ１合金の表面処理
   方法。 （２、特許請求の範囲第１項において、電解液として、
   電解処理温圧におけるＡ１又はＡ１合金に対する侵食量
   が単位電解処理時同当シ０．５り／　ｄｍ２以下である
   アルカリ金属珪酸塩水溶液全使用するＡ１又はＡ１合金
   の表面処理方法。