JPS60251280A - 金属の表面処理用フツ素イオン含有浴液の制御方法 - Google Patents

金属の表面処理用フツ素イオン含有浴液の制御方法

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JPS60251280A
JPS60251280A JP7822785A JP7822785A JPS60251280A JP S60251280 A JPS60251280 A JP S60251280A JP 7822785 A JP7822785 A JP 7822785A JP 7822785 A JP7822785 A JP 7822785A JP S60251280 A JPS60251280 A JP S60251280A
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JP
Japan
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solution
fluorine ion
fluoride ion
fluoride
fluorine
Prior art date
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Pending
Application number
JP7822785A
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English (en)
Inventor
ヨアヒム・アルブレヒト
クラウス・ビツトナー
クラウス・ビツテル
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GEA Group AG
Original Assignee
Metallgesellschaft AG
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Publication date
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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
    • C23C22/73Chemical 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 characterised by the process
    • C23C22/77Controlling or regulating of the coating process

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】 「産業上の利用分野] 本発明は、フッ素イオン活量をフッ素イオン電極を用い
て測定し、かつ浴にフッ素イオンを補給することによっ
て金属の表面処理用フッ素イオン含有浴液中のフッ素イ
オン活量を維持するための方法に関する。
[従来技術] フッ素イオン含有溶液、例えば、クロメート処理溶液ま
たはリン酸塩処理溶液を金属の表面処理に使用すること
は知られている。フッ素イAン含有によって、目的とす
る効果を維持しようとするには伯の浴成分の濃度と同様
にフッ素イオン濃度をできる限り一定に保持することが
必要である。
フッ素イオン活量を測定する方法として西ドイツ国特許
第1157610号明細…によるフッ素イAン含有溶液
のガラスに対する腐食作用を利用する方法がある。即ち
、該溶液で処理する前後のガラス試験片の重量を測り、
ガラスの重量減からフッ素イオン活量を測定する。この
方法は信頼性はあるが、時間がかかり、自動化と連続的
な自動制御に使用するのはきわめて困難である。
西ドイツ国特許第1291919号明細書によれば、酸
性のフッ素イオン水溶液のフッ素イオン活量を測定する
ための方法が記載されている。該方法では定電圧におけ
る電解槽内の電流強度を該電解槽内の溶液のフッ素イオ
ン活量に対する尺度どしている。この方法は不活性のカ
ソードとp形ケイ素から成るアノードを用いて行う。
該方法の欠点はフッ素イオン活はと電流強度の関係が非
直線的であること、p l−l > 4では使えないこ
と、及びすべての電流計による方法では測定電極の表面
とその状態に直接依存する(これは実際上手間がかかり
、慎重な精製サイクルによってのみ信頼できる再現可能
な値が得られる)ことである。
西ドイツ国特許第1157610号明Ill書にJ:る
方法と西ドイツ国特許出願公告第1291919号明細
書による方法では、濃度または、活量係数によって濃度
と関連し、熱力学の領域で規定される活量を測るのでは
なく、特殊な反応に関する“活量″を測ることが共通し
ている。西ドイツ国特許第1157610号明細書の場
合には例えばガラスの腐食損失がクロメ−]・化反応と
同様に(熱力学的な)フッ素イオン活量に依存すること
が前提となっている。西ドイツ国特許出願公告第129
1919号明細書の場合にはp形ケイ素のアノード反応
と同様にIIる。
金属の表面処理浴液組成の安定性に対する要求−3− が高まっていることを受【プて、再環性に乏しく、複雑
な材料特性を有する測定器によるのではなく、フッ素イ
オン活量を例えば化学熱力学的に直接測定することによ
り著しく良好な測定値が得られるような、フッ素イオン
活量の測定方法と制御方法が望まれている。
そのためにフッ素イオン活量測定用のフッ素イオン電極
が開発された。この電極は主成分として弗化ランタンか
ら成る結晶を含んでいる。この電極は、例えばガラス電
極がl) H値の直接測定に好適であるようにフッ素イ
オン活量の直接測定に好適である。酸の解離度はpt−
1値によって左右され、かつ弗化水素酸は低1) l−
1値(< p 112 )では中程度の弱酸(pKa約
3.5)であり解離しにくいので、フッ素イオン電極を
用いての測定はp115〜8の緩衝溶液中で行なうこと
が推奨される。それというのも上記のpl−1値範囲で
はフッ素イオン活量は僅かな程度でしかpt−1値に左
右されないからである。
処理溶液中で直接フッ素イオン活量を測定する− 4 
− 上記の魅力的に見える方法の欠点は、フッ素イオンの電
極が特に次の2つの理由から直接フッ素イオン活量の連
続測定には使用できないことである。
すなわち第1には電極が例えば亜鉛のりDメート処理で
使用されるような溶液に浸漬されると、僅かな時間の経
過で変化することである。これらの溶液はフッ素イオン
の他に次のイオンを含有していることがある: Cr 
O−、Cr ”’ 。
So −、Zn 、NO3−。
Si F −−、T−F −−、Ca”、 l−I P
O4−。
6 1 6 2 HPO”−0測定のために使用される[aF3結晶の表
面に皮膜が形成され、この皮膜がフッ素イオン活量の測
定に誤差を生じさせるものと推定される。このことは例
えばリン酸亜鉛処理のためのフッ素イオン含有浴液につ
いても該当する。ここてはリン酸塩皮膜が形成されるの
であろう。第2には処理溶液のpH値を一定に保つこと
が必ずしも成功しないことである。Wl、I11平衡1
−IF−ト1+−1−F−はp H値に左右されるので
、浴液のpH値の制御が不十分であったときにはフッ素
イオン制御回路に対して不都合な反応を惹起することが
ある。
[発明が解決しようとする問題点] 本発明の課題は、上記の欠点を持たず、信頼性が高く、
これにより一様に、即ち変動なく皮膜形成が行われ、し
かも簡単に実施可能な、金属の表面処理用フッ素イオン
含有浴液中のフッ素イオン活mを維持する方法を提供す
ることである。
[問題点を解決するための手段] 上記の課題を解決するための本発明の手段は、冒頭に記
載の方法であって、フッ素イオン含有処理液を、該処理
液のpl−1値から1単位以上異ならないD H値を有
する溶液で、制御下に少なくとも5倍の容量に希釈し、
次いでフッ素イオン活量を測定し、かつこの測定値から
処理液のフッ素イオン活量をめることである。
゛制御下に″とは本明細也では、希釈度が任意ではなく
、一定の容重になるように行なうことを意味し、その場
合にフッ素イオン活量を逆算Jることが可能になる。
pl−1値が1単位以上異ならないと(よ、処理液のp
l−1値が例えばtN−11,5の場合にはr)l−1
0,5〜pH2,5を有する溶液での希釈が許容される
ことを意味する。
フッ素イオン含有浴液をその容量の20へ・200倍に
希釈することが好Jニジい。希釈瓜の下限は希釈不足の
懸念から、かつ上限は希釈溶液の間貸をできる限り低く
したいという要求と希釈溶液中に痕跡量のF−を含まな
りればならないことから夫々規定される。
処理液のpl−1値の僅かなずれが測定溶液の不都合な
p I−l (ifi変化を1?’lぎ、フッ素イオン
制til+を国外にすることがないように、本発明の右
利<r実施態様によればフッ素イオン含有浴液を上記の
pl−1値の揺れを阻止する緩衝液で希釈する。
希釈に好適な緩衝液の1つとしてl−I C、f! /
KC!/、系がある。
測定値から得られた実際値と、表面処理方法に必須の1
1標値との相異をフッ素イオン含有溶液補給を制御する
ために利用覆る。
−7− 補給は、金属表面との反応によって消費される有効成分
、並びに処理部材による持ち出しおよび処理浴からのオ
ーバーフローによって除去される有効成分を考慮に入れ
て、通常2つの補給濃厚液によって行なう。フッ素イオ
ン不含の、ないしは少量のフッ素イオンを含有するにす
ぎない濃厚液の補給は公知の、その都度の表面処理方法
に適合せしめられた滴定または他の、例えば電気伝導度
の測定によって制御される。このようにして制御された
補給弁を越える、フッ素イオンの必要分は本発明の方法
によりフッ素イオン溶液で補給する。
その際最初の補給m用液の組成は、処理浴中で高すぎる
フッ素イオン活量の状態に達しないにうにすべきである
。2番目の主としてフッ素イオンを含有する補給濃厚液
は相応する制限を伴なって他の成分を含/Vでいてもよ
い。
処理される材料および処理速度が一定の状態ではフッ素
イオン活量を別の溶液で補正することを取りやめ、1種
の補給溶液だりで行なうことももちろん十分可能である
。このような場合には水弁−8− 明によるフッ素イオン活量をめる方法は全体の補給の制
御に有利に使用することができる。
本発明による方法は一般的に使用できるが、化学的また
は電解クロム処理液、なかんづく亜鉛および/またはア
ルミニウム表面のクロム処理用のもののフッ素イオン活
量の維持に特に使用される。
次の使用例が挙げられる: 鋼製およびアルミニウム製部材のリン酸亜鉛処理鋼表面
とアルミニウム表面の割合が変化するものの処理。両表
面上に第3リン酸亜鉛皮膜が形成されるが、アルミニウ
ム表面のみが例えば次の反応: Aj!”” +6F−+3Na ” −Na 3Aj!
 F6にJ:つで著しくフッ素イオンを消費する。この
反応によって“化成阻害物質′″のアルミニウムは処理
溶液から有効に除かれる。亜鉛、リン酸塩および促進剤
の補給は場合により自動滴定に基いて行なわれ、フッ素
イオンの補給は主としてフッ素イオンを、例えばN1−
I ]1F2の形で含有する第2の濃厚液で行なう。処
理アルミニウム表面の割合が変わる場合にはフッ素イオ
ン含有濃厚液の補給量を変化させて行ない、これは本発
明による方法によって制御する。
亜鉛のクロメート処理 亜鉛の酸性クロメート処理では、処理溶液に ”Zn+
+イオンと6価のクロムの還元で生じるC、、+++イ
オンを多量に含有している。後者はフッ素イオンと徐々
に反応して、MillIlのフッ素イオンの含量を減ら
すことが推定される。したがって、一定静1F期間の後
、例えば−晩装置した場合にはフッ素イオンを別個に補
給しtJ4ノればならない。
アルミニウムのグリーンクロメート処理クロメート皮膜
の皮膜重量はアルミニウムのグリーンクロメート処理で
は主としてフッ素イオン活昂に左右される。種々の製品
に対して異なる皮膜重量がめられる場合には別個のフッ
素イオン補給が必要である。
[発明の効!l!] 本発明の利点は、測定に害を与える、測定電極の表面付
着物やその他の変化が有効に排除されることにある。し
かも測定範囲の制限はない、即ちフッ素イオン電極にに
る測定範囲は無限に近く、又希釈液中に痕跡のフッ素イ
オンを含有していればよいのであるから、測定のための
処理液の使用が少ない。
[実施例] 検量線作成のために2つの溶液を調製した。溶液は夫々
次の成分含む。
溶液1゜ KCl 3.73 g/It 1−I C! 5.47 g#! F’−(NaFとしT ) 0.001g/l溶液2゜ KCj! 3.73 fJ/I HCβ 5.479/ρ F−(Na Fとして) 0.010g#!各成分は完
全脱塩水中に溶解する、溶液のp l−1は約0.9で
ある。
フッ素イオン電極(オリオン□ rion、タイプ96
−O9−00)を、20℃の各溶液に2分間= 11 
− 浸漬したとき溶液1については測定値+190m■が、
又溶液2については測定値+134 m、 V 請求め
られた。
以下の測定の場合にも、液温20℃で2分間浸漬後の測
定値をめた。
予め強アルカリ性の清浄剤中で清浄にし、かつ水洗した
、溶解亜鉛メッキ鋼板をクロメート処理するために、 次の成分; Cr 03 g、Og#! N O(+−I N O3どして) 9.0g/1F−
(1」Fとして) 0.40g#!を含有し、かつpl
−1約0.9のクロメート処理液を調製した。
新たに調製された処理液のフッ素イオン活用について測
定値をめるために処理液試料を緩衝液で100倍に希釈
した。緩衝液は完全12塩水中にKCN 3.73g/
Itと1−ICj! 5.47 g/j!を含有する。
1qられた測定f1は−)157mVであり、これは予
めめられた検量線−りの目標値と一致し−12− た。
前記のクロメート処理液を用いて、処理液11当り表面
積0.66mを処理した後、先ずCrO3,0重量%と
11NO313,5重量%を含む溶液で補給して一定の
クロムM(8,0g/jりにした。次いでフッ素イオン
活用を測定するために、補給がなされた処理液の試′#
1を前記の緩衝液で100倍に希釈した。こうしてめら
れた測定値は+160mV (20℃)であった。検品
線と比べて、0.359/Rのクロメート処理溶液中の
フッ素イオン活用の測定値に相当した。
次いでクロメート処理溶液にF−50Ing/!を補給
した。制御下の測定によれば、0.409/j!のクロ
メート処理溶液中のフッ素イオン活潰に相当する当初の
測定値+157mV(20℃)が再び得られた。
外1名

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) フッ素イオン活量をフッ素イオン電極を用いて
    測定し、かつ浴にフッ素イオンを補給することによって
    、金属の表面処理用フッ素イオン含有浴液中のフッ素イ
    オン族はを維持するための方法において、フッ素イオン
    含有処理液を、該処理液のpH値から1単位以上異なら
    ないptl値を有する溶液で、制御下に少なくとも5倍
    の容量に希釈し、次いでフッ素イオン活量を測定し、か
    つこの測定値から処理液のフッ素イオン活量をめること
    を特徴とする、金属の表面処理用フッ素イオン含有浴液
    の制御方法。
  2. (2) フッ素イオン含有浴液を20〜200倍の容量
    に希釈する、特許請求の範囲第1項記載の方法。
  3. (3) フッ素イオン含有浴液を緩衝液で希釈する、特
    許請求の範囲第1項または第2項記載の方法。
  4. (4) フッ素イオン含有浴液を1−ICJ)/KCj
    !溶液で希釈する、特許請求の範囲第3項記載の方法。
  5. (5) 特に亜鉛および/またはアルミニウム表面をク
    ロメート処理するための化学的または電解クロメート処
    理液のフッ素イオン活量を維持するために使用される、
    特許請求の範囲第1項から第4項までのいずれか1つの
    項記載の方法。
JP7822785A 1984-04-13 1985-04-12 金属の表面処理用フツ素イオン含有浴液の制御方法 Pending JPS60251280A (ja)

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DE3413905.2 1984-04-13

Publications (1)

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JP (1) JPS60251280A (ja)
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DE (1) DE3413905A1 (ja)
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GB2157446B (en) 1987-12-23
AU4103485A (en) 1985-10-17
EP0162489A1 (de) 1985-11-27
DE3413905A1 (de) 1985-10-24
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