JPS5914112B2 - 改良されたリン酸塩皮膜処理金属面の後処理洗浄法 - Google Patents

改良されたリン酸塩皮膜処理金属面の後処理洗浄法

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JPS5914112B2
JPS5914112B2 JP55006493A JP649380A JPS5914112B2 JP S5914112 B2 JPS5914112 B2 JP S5914112B2 JP 55006493 A JP55006493 A JP 55006493A JP 649380 A JP649380 A JP 649380A JP S5914112 B2 JPS5914112 B2 JP S5914112B2
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保 傍田
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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
    • 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
    • C23C22/82After-treatment
    • C23C22/83Chemical after-treatment

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 5 本発明はリン酸塩皮膜処理された金属面の改良され
た後処理洗浄法に関する。
更に詳しくは、安定性に優れた後処理洗浄液でもつて上
記金属面の未塗装および塗装耐食性を大幅に向上せしめ
る方法に関する。10鉄、鋼、亜鉛、アルミニウムある
いはそれらの合金材の塗装に先立ち、それら金属面のリ
ン酸塩皮膜処理が一般に実施されている。
リン酸塩皮膜処理の目的は、金属表面と塗膜との密着性
、未塗装および塗装耐食性を向上させることにある。し
15かしながら、塗膜の高度の耐食性が要求される分野
では、リン酸塩皮膜処理のみでは充分でなく、リン酸塩
皮膜処理金属面に更に希クロム酸水溶液を接触させる後
処理方法が実施されている。この希クロム酸水溶液によ
る後処理方法は、塗膜の耐20食性を充分に向上させる
ものの、塗膜の変色を引き起こしたり、可溶性クロム酸
塩の残留を原因とする塗膜のフクレを引き起こしたりす
る問題があつた。また、クロムの有する毒性のために、
希クロム酸水溶液の廃棄のためには厄介な処理が必要2
5であつた。クロムを含まない無公害性の後処理洗浄法
が提案されている。
特公昭52−21971号公報には、水溶性ジルコニウ
ム化合物から成るpH少なくとも3の水溶液をリン酸塩
皮膜処理金属面に接触30させる方法が開示してある。
上記水溶液はジルコニウムの液中安定度が悪く、特に中
性域ではジルコニウムの加水分解傾向が強く、水不溶性
の二酸化ジルコニウムやジルコニウム塩を形成してその
必要濃度を割り、リン酸塩皮膜処理金属面に充分35な
未塗装および塗装耐食性能を付与できない問題を有して
いた。また、当該水溶液中にカルシウムやマグネシウム
等のアルカリ土類金属を含有させても、ジルコニウムの
液中安定性を阻害したり、金属面に腐食性残留物をおそ
らく残す問題を有していた0当該開示方法は、ジルコニ
ウムの安定性を改良するためにグルコン酸やクエン酸等
の錯化剤を添加することを提案しているが、処理金属面
に腐食性残留物を残すため、後処理洗浄後次いで充分な
る水洗が必要となり、また希クロム酸洗浄ほど期待した
未塗装および塗装耐食性能を向上させない場合が多かつ
た〇特公昭53−5622号公報には、ミオイノシトー
ルの2〜6個のリン酸エステルならびにその1個以上の
水素基がアルカリ金属またはアルカリ土類金属と置換し
ている水溶性の塩類を含有するPH2〜12の水溶液で
金属表面上のリン酸塩皮膜を処理する方法が開示されて
いる0当該方法では後処理液の安定性に問題はないが、
リン酸塩皮膜処理金属面に水可溶性のミオイノシトール
リン酸エステルの塩が残留するためと考えられるが、粉
体塗装系の如く二次密着試験(腐食促進試験後の密着性
評価)で充分に満足する性能を付与できない問題があつ
た。
本発明者らはかかる問題の解決のために鋭意研究を重ね
た結果、ミオイノシトールヘキサリン酸エステルの一部
アンモニア中和物であるフィチッ酸アンモニウムが水溶
性ジルコニウム化合物であるジルコニウムフツ化アンモ
ニウムと水溶液中で極めて安定に共存し、両化合物を含
む水溶液をリン酸塩皮膜処理金属面に適用すると、両化
合物をそれぞれ単独で含む水溶液と比較して、卓越した
未塗装および塗装耐食性能を付与できることを知見し、
本発明を完成するに至つた〇本発明の目的は、クロムを
含まない無毒性の洗浄液でもつてリン酸塩皮膜処理金属
面の未塗装および塗装耐食性を大幅に向上せしめる改良
された後処理洗浄法を提供するものである。
また、本発明の目的は、液安定性に優れた後処理洗浄液
を提供するものである0また、本発明の目的は、アルカ
リ金属、アルカリ土類金属およびクエン酸、グリコール
酸の如き錯化剤等後処理洗浄された金属面に腐食性残留
物を形成する成分を含まない後処理洗浄液を提供するも
のである。即ち、本発明は、少なくとも0.059/l
(ZrO2として)のジルコニウムフツ酸および/また
はその揮発性塩基の氷溶性塩と少なくとも0.05g/
′のミオイノシトールリン酸エステルおよび/またはそ
の揮発性塩基の水溶性塩とをモル比1〜50:1の割合
で使用し、揮発性塩基でもつてPFI3〜7に調整し−
C成る水溶液を、リン酸塩皮膜処理された金属面に接触
させることを特徴とするリン酸塩皮膜処理金属面の後処
理洗浄法である〇本発明方法の処理対象となる金属とは
、リン酸塩皮膜処理されたすべての金属を包含し、例え
ば鉄、鋼、アルミニウム、亜鉛、スズあるいはそれらの
合金材である0リン酸塩皮膜処理の例としては、リン酸
鉄処理、リン酸亜鉛処理、カルシウム変性リン酸亜鉛処
理、リン酸マンガン処理等が挙げられる。
本発明の後処理洗浄液で使用されるジルコニウムフツ酸
の揮発性塩基の水溶性塩としては、アンモニウム塩およ
び低級アミン塩が挙げられる0アルカリ金属塩およびア
ルカリ土類金属塩は本発明目的には好ましくない。
また、カルボキシル酸ジルコニウム類およびヒドロキシ
カルボキシル酸ジルコニウム類も本発明の効果を充分に
発揮しない。当該水溶性ジルコニウム化合物は、少なく
とも0.05g/l(ZrO2として、以下同様)の量
において使用しなければならない。0.05g/l未満
では、本発明の効果を充分に発揮しない0上記低級アミ
ンとしては、例えばモノエタノールアミン、ジエタノー
ルアミン、トリエタノールアミン、メチルアミン、エチ
ルアミンおよびジメチルアミンが挙げられる。
本発明の後処理洗浄液で使用されるミオイノシトールリ
ン酸エステルとは、ミオイノシトールシリン酸エステル
、ミオイノシトールトリリン酸エステル、ミオイノシト
ールテトラリン酸エステル、ミオイノシトールペンタリ
ン酸エステル、ミオイノシトールヘキサリン酸エステル
(通称フィチッ酸)の如きミオイノシトールの2〜6個
のリン酸エステルを指称し、工業的にはフィチッ酸が有
用であり、他のリン酸エステルはフィチッ酸の加水分解
によつて得られる0以下、フィチッ酸を例として説明す
る0フィチッ酸は少なくとも0.05g/lの量で使用
しなければならない。
0.05g/l未満ではジルコニウムの液中安定性を改
善せず、またリン酸塩皮膜処理金属面の未塗装および塗
装耐食性を充分に向上し得ない〇本発明の後処理洗浄液
は、上記水溶性ジルコニウム化合物とフィチッ酸のモル
比が1〜50:1でなければならない。
前者の比率が1より低いと金属面に耐食性を向上せしめ
るフィチッ酸ジルコニウム塩が充分に形成されず、本発
明の効果を充分に発揮できない。他方、50を越えると
ジルコニウムの液中安定性が低下し、本発明の効果を発
揮できない。本発明の後処理洗浄液のPHは3〜7、好
ましくは4〜6の範囲で選定される0pHの選定は液中
のフィチッ酸濃度にも規制される0フィチッ酸の0.1
,0.01,0.001,0.0001モル/l水溶液
のPHはそれぞれ0.9,1.7,2,68,3.61
であるが、選定されるPHはフィチッ酸の少なくとも4
倍量(モル比)の塩基を添加したときに示すPH以上で
なければならない04倍量未満であると、ジルコニウム
の液中安定性を低下,させ、本発明の効果を低下させる
0選定されるPHが3未満であると、金属面のリン酸塩
皮膜を過剰に溶出し、本発明の効果が充分に発揮されな
い0逆にPHが7を越えると、金属面に上記フィチッ酸
ジルコニウム塩を形成し難く、本発明の顕著な効果が発
揮されない0pH調整剤として、塩基では上述のアンモ
ニア、低級アミン等の揮発性塩基を使用する。
従つて、かかる塩基の一部は、上述の水溶性ジルコニウ
ム化合物におけるジルコニウムフツ酸の揮発性塩基の塩
の形態で使用されてよい。また、上述のフィチッ酸の同
様な揮発性塩基の塩の形態で使用されてもよい。酸とし
てはリン酸が使用されてよい〇以上のように本発明の後
処理洗浄液は、金属面に腐食性残留物を形成するおそれ
のある物質を実質上含有しない。即ち、アルカリ金属と
アルカリ土類金属および水可溶性キレート化合物を形成
するような有機酸を実質上含有しない〇リン酸塩皮膜処
理された金属面を、本発明の後処理洗浄液に接触させる
0後処理洗浄液の温度は室温から9『Cの範囲で選ばれ
る。
接触時間は、金属面を後処理洗浄液で充分に湿潤せしめ
るに足る時間以上であればよく、通常5秒から5分の範
囲で選ばれる。接触方法は浸漬、噴霧、流し塗り等適宜
な通常の方法が採用されてよい。また浸漬に際しては陰
極電解処理が採用されてもよい。本発明の後処理洗浄液
には腐食性残留物を形成するおそれのある成分を実質上
含まないため、後処理洗浄された金属面は次いで水洗す
ることなくそのまま乾燥してもよい0また、電着塗装の
ために金属面を乾燥することなくそのまま電着浴に浸漬
する場合には、その前に純水洗浄を行うことが望ましく
、勿論純水洗浄によつて本発明の効果が減じることはな
いo本発明方法で処理されたリン酸塩皮膜処理金属面は
、それ自体優れた耐食性を示すが、また優れた塗装下地
を提供する0塗料の種類、塗装方法等に特に限定されず
に本発明の効果が発揮されるが、特に粉体塗装に適した
塗装下地を提供する。
粉体塗装された塗膜は、素地と塗膜との間に腐食性残留
物が存在すると、腐食環境下でフクレを生じ密着性が低
下する0しかし、本発明方法では上述の如く金属面に腐
食性残留物を残すことがない。次に実施例および比較例
を挙げて本発明を具体的に説明する〇実施例 1 家庭電器用鉄製部品をリン酸亜鉛皮膜処理(日本ペイン
ト社製「グラノヂン38T」使用)し、次いで第1表に
示す後処理洗浄水溶液でもつて30でCで30秒間スプ
レー処理し、次いで純水で3『Cで30秒間スプレー水
洗し乾燥した後、アクリル系粉体塗料(日本ペイント社
製「パウダツクスA−32」)で塗装し、200製Cで
15分間焼付けた(膜厚50μ)。
上記の後処理液の安定性と共に、得られた塗装板の性能
を試1験した0結果を第2表に示す〇実施例 2後処理
洗浄水溶液として第1表に示すものを使用する以外は、
実施例1と同様にして塗装板を得たO比較例 1 後処理洗浄水溶液として第1表に示すものを使用する以
外は、実施例1と同様にして塗装板を得たO比較例 2 実施例1のリン酸亜鉛皮膜処理された家庭亀器用鉄製部
品を後処理洗浄することなく、実施例1と同様に塗装し
た。
比較例 3 実施例1のリン酸亜鉛皮膜処理された家庭電器用鉄製部
品をCrO3O.24g/1,Cr2030.12g/
′およびリン酸0.01g/lを含む後処理洗浄水溶液
でもつて40℃で30秒間スプレー処理し、次いで実施
例1と同様にして純水洗浄および塗装を行つた。
比較例 4 実施例1のリン酸亜鉛皮膜処理された家庭電器用鉄製部
品をグリコール酸ジルコニウムアゾモニウム(ZrO2
として)0.3g/′を含むPH4.9の後処理洗浄水
溶液でもつて30℃で30秒間スプレー処理し、次いで
実施例1と同様にして純水洗浄および塗装を行つた。
比較例 5 実施例1のリン酸亜鉛皮膜処理された家庭電器用鉄製部
品をフィチッ酸0.5g/2を含み苛性ソーダでPH3
.Oに調整した後処理洗浄水溶液でもつて30℃で10
秒間スプレー処理し、次いで実施例1と同様にして純水
洗浄および塗装を行つた〇実施例3家庭電器用鉄製部品
をリン酸亜鉛皮膜処理(日本ペイント社製「グラノヂン
16N−8KT」使用、50〜55℃で2分間スプレー
処理)し、次いでフィチッ酸0.32g/lおよび(N
H4)2ZrF6(ZrO2として)0.27g/lを
含みアンモニアでPH5.Oに調整した後処理洗浄水溶
液(ZrO2/フィチッ酸モル比=4.53/1、アン
モニア/フィチッ酸モル比=7.6/1)でもつて3『
Cで3分間スプレー処理し、純水洗浄することなく熱風
乾燥した後、溶剤型アクリル系塗料(日本ペイント社製
1−スーパーラツクE−41」)を塗装し、15『Cで
20分間焼付けた(膜厚40μ)。
得られた塗装板の性能を第3表に示す。比較例 6 後処理洗浄を純水洗浄に代える以外は、実施例3と同様
に実施した〇比較例 7 後処理洗浄次いで純水洗浄を比較例3と同様に実施する
以外は、実施例3と同様に実施した。
比較例 8後処理洗浄次いで純水洗浄を比較例4と同様
に実施する以外は、実施例3と同様に実施した0。
実施例 4溶融亜鉛メツキ鋼板をリン酸亜鉛皮膜処理(
日本ペイント社製「グラノヂン46N−32」使用、7
『Cで10秒間浸漬処理)し、次いでフィチッ酸0.3
2g/lおよび(NH4)2ZrF6(ZrO2として
)0.27g/lを含み、アンモニアでPH5に調整し
た後処理洗浄水溶液(ZrO2/フィチッ酸モル比=4
.53/1、アンモニア/フィチッ酸モル比=7.6/
1)でもつて30℃で10秒間浸漬処理し、次いで乾燥
後エポキシ系塗料プライマーを塗装し、190℃で1分
間焼付け(膜厚5μ)、更にポリエステル系塗料トツプ
コートを塗装し、200℃で1分間焼付けた(膜厚15
μ、合計膜厚20μ)。
または、トツプコート塗装のみを同様に実施した。得ら
れた塗装板の性能を第4表に示す〇 比較例 9 後処理洗浄を行うことなく実施例4と同様に実施した。
比較例 10 後処理洗浄をCrO3l.2g/lおよびCr2O3O
.4g/lを含む後処理洗浄水溶液を用いて60゜Cで
10秒間浸漬処理することによつて実施する以外は、実
施例4と同様に実施した。
実施例 5 自動車用鋼板をリン酸亜鉛皮膜処理(日本ペイント社製
1−グラノヂン18TN−5」使用、50〜55℃で2
分間スプレー処理)し、次いで実施例3と同様に後処理
洗浄し、次いで純水洗浄および熱風乾燥した後、日本ペ
イント社製1−パワーコート9600」を塗装し、17
5゜Cで30分間焼付けた(膜厚20μ)。
得られた塗装板の性能を第5表に示す〇 比較例 11 後処理洗浄を行うことなく実施例5と同様に実施した〇
比較例 12 後処理洗浄を比較例3と同様に実施する以外は、実施例
5と同様に実施しよ。
塩水噴霧試験: JIS−Z−2371−1955,640時間、クロス
カツト部からの片側テープ剥離幅(關)。
実施例 6 実施例5のリン酸亜鉛皮膜処理した自動車用鋼板を実施
例2の後処理洗浄水溶液でもつて浴温30℃において0
.3A/Dm2で10秒間陰極電解処理し、次いで水洗
することなく乾燥した〇得られた未塗装板の性能を第6
表に示す〇実施例 7 家庭電器用鉄製部品を実施例1と同様にリン酸亜鉛皮膜
処理および後処理洗浄し、次いで水洗することなく乾燥
して未塗装板を得た〇比較例 13 後処理洗浄することなく実施例6と同様に処理した。
比較例 14 後処理洗浄をフィチッ酸0.03g/lを含み苛性ソー
ダでPH6に調整した水溶液で実施する以外は、実施例
6と同様に処理した。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 少なくとも0.05g/l(ZrO_2として)ジ
    ルコニウムフッ酸および/またはその揮発性塩基の水溶
    性塩と少なくとも0.05g/lのミオイノシトールリ
    ン酸エステルおよび/またはその揮発性塩基の水溶性塩
    とをモル比1〜50:1の割合で使用し、揮発性塩基で
    もつてpH3〜7に調整して成る水溶液を、リン酸塩皮
    膜処理された金属面に接触させることを特徴とするリン
    酸塩皮膜処理金属面の後処理洗浄法。 2 揮発性塩基の水溶性塩がアンモニウム塩である上記
    第1項の方法。 3 ミオイノシトールリン酸エステルがフィチッ酸であ
    る上記第1項の方法。
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