JPS61166999A

JPS61166999A - 鋼板の表面清浄方法

Info

Publication number: JPS61166999A
Application number: JP760385A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Kanbara; 神原　繁雄; Tsutomu Watanabe; 勉渡辺; Akihiko Furuta; 彰彦古田
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1985-01-21
Filing date: 1985-01-21
Publication date: 1986-07-28
Anticipated expiration: 2010-04-19
Also published as: JPH0735598B2

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）本発明は鋼板の表面清浄化方法に関するもので、鋼板の
製造工程で不可避的に付着した汚染物や酸化皮膜を効率
良く除去し、外観を整えるとともに、かかる清浄化によ
り、鋼板の耐錆性と化成処理性を著しく向上させること
を目的とするものである。

（従来技術及びその問題点）薄鋼板の表面には冷延鋼板、めっき鋼板を問わず、製造
上不可避的に酸化皮膜と汚染物で覆われており、それが
表面の反応性に多大な影響を与えることは周知のとおり
である。

たとえば、冷延鋼板の製造においては、焼鈍前の電解゛
清浄工程でのシリコン汚れ、焼鈍工程でのカーボン汚れ
、また鋼成分と焼鈍条件の不適正によるテンパーカラー
などがある。これらはいずれも外観を著しく損なうばか
りでなく。

需要家において化成処理後、塗装して使用されるに際し
、その性能を大きく劣化させるものである。

また、めっき鋼板においても、たとえば溶融めっき鋼板
においては、そのめっき鋼板は、高温加熱により厚い安
定な酸化皮膜で覆われており、化成皮膜に対して不利で
ある。さらに、電気めっき鋼板でも、めっき液の付性変
質残存による性能劣化などの問題が、近年の片面めっき
鋼板の需要増大ならびに合金めっき、複合めっき技術等
の進展にともない、急激にクローズアップされてきた。

従来かかる鋼板の表面清浄化に際しては、硫酸あるいは
塩酸等の強酸溶液に浸漬、また場合によって、さらに電
解により酸洗する方法が効率的であり、多く採用されて
きた。

しかしながら、これら強酸溶液による清浄化処理は次の
ような重大な欠点があった。

すなわち、酸洗は本来まず鋼板表面の酸化皮膜の溶解か
ら始まるが、その表面に汚染物が存在する場合、とりわ
けカーボンのような酸に対して不溶な汚染物がある場合
、汚染物を残して清浄部のみ溶解が進行し、またテンパ
ーカラーのごと＜Ｍｎ、Ｓｉ等の特定元素の選択酸化膜
が形成されている場合、これらの元素の濃度分布に従っ
て、選択的に溶解が進行する現象がみられる。

したがって、これら強酸によって、酸洗された鋼板面は
、色調は回復しても、ミクロ的には溶解面はきわめて不
均一で、ポーラスな状態になり、光沢ある外観は得られ
ない、その程度は強酸であるほど顕著である。

またポーラスであるがゆえに酸洗後、充分に水洗を行な
っても、鋼板面に吸着したアニオンや酸洗時に鋼板面よ
り溶出した鉄、あるいは、金属イオンとそれらの堪は充
分には除去できず、さらにアルカリ中和を行なってもこ
れらは酸洗残渣を除去（清浄化）する効果はほとんどな
い。

このように、従来の強酸溶液による清浄化処理では清浄
化といえども不可視レベルでは、かかる酸洗残渣がほと
んどそのまま残存した状態で仕上げられており、これに
より、塗油状態でもこの残渣を起点に早期に錆が発生し
たり、化成処理性を大きく劣化させるなど、品質性能の
回復は望めなかった。

また操業面においても、これら強酸溶液による処理は安
全衛生や、廃液処理上等の問題があった。

そこで、これら強酸を使用することから生じる諸問題を
回避し、強酸ないし中性の溶液による清浄化処理が望ま
れるに至った。

弱酸〜中性溶液の場合、言うまでもなく屯なる浸漬処理
では汚染物や酸化皮膜の除去能力は大きく劣るが、電解
処理すれば除去可能となる。

従来、本発明と目的は異なるが、強酸以外の溶液中で電
解処理する方法として、たとえば次のような方法があっ
た。

■被処理用金属材を陽極または陰極として、これを硫酸
塩水溶液中に浸漬した電解する方法（特開昭５３−７３
４２７号）。

０片面亜鉛系電気めっき鋼板の非めっき面を対象に、硫
酸、塩酸、過塩素酸、炭酸、ホウ酸、硝酸の一種または
二種以上と、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸
化アンモニウム、の一種または二種以上とからなるＰＨ
３以上９未満の水溶液中にて陽極電流密度５　Ａ／ｄ１
１′以上で電解する方法（特開昭５８−１３３３９５号
）。

しかしながら、これらの電解処理に使用させる溶液には
ＰＨ緩衝能がなく、電解にともなって、ＰＨが急激に上
昇することになる。これにより、特にＰＨ７以上では、
水酸化物の沈澱がきわめて激しくなり、その除去が困難
なばかりでなく、沈澱物が鋼板面に吸着し、逆に汚染さ
れるなどの欠点があり、本発明の目的とする清浄でかつ
耐錆性や化成処理性の優れた表面は得られなかった。

（問題点を解決するための手段）本発明者等は、弱酸〜中性溶液による電解処理法に焦点
を絞り、かかる欠点である電解にともなってのＰＨ変化
と沈澱生成の抑制方法について鋭意検討を重ねた結果、
オキシ・カルボン酸とその塩、どの混合溶液において、
ＰＨ２以上７未満の範囲で電解を行なった場合、これら
の諸問題は完全に解決され、あわせて被処理鋼板の耐錆
性ならびに化成処理性が飛躍的に向上することを見出し
、本発明を完成するに至ったものである。

本発明による効果の詳細なメカニズムは明らかではない
が、まず１弱酸〜中性溶液による電解により、弱酸溶液
を使用した場合のように不均一で過剰な溶解が避けられ
、均一に、かつ平滑に表面が溶解されること、そして、
本発明の電解溶液であるオキシ・カルボン酸と、そ（７
）１との混合溶液がいずれも優れたＰＨ緩衝作用を有し
、金属イオンと容易に水溶性のキレート化合物を生成す
る性質を有することによる結果と考えられる。

たとえば、従来技術の一例に準じ、ＰＨを３に調整した
１、ＯＮ硫酸ナトリウムと硫酸の混合溶液で、対極をス
テンレス板とし、被処理鋼板を陽極および陰極として２
０Ａ／ｄ■の電流密度で連続電解を行なったときのＰＨ
変化を、同じ＜ＰＨを３に調整した本発明の例のうち、
０．１Ｍクエン酸ナトリウムとクエン酸の混合溶液で同
条件で連続電解した場合の結果を比較して第１図に示す
。

第１ｒＩ！Ｊから明らかなように、硫酸ナトリウム＋硫
酸混合溶液では、連続電解に際し、早期に浴ＰＨが上昇
するのに対し、本発明例のクエン酸ナトリウム＋クエン
酸混合溶液では、そのＰＨ緩衝能により、はとんど変化
が認められない、特に陽極電解の場合、Ｐ）Ｉ上昇が顕
著であり、ＰＨ上昇にともなって硫酸ナトリウム＋硫酸
混合溶液では多量の沈澱物を生成する。

すなわち、一般に電解処理においては、陽極界面ではＡ
Ｏ）１−→２ＨｚＯ＋０２＋４ｅ−，，，，（Ｂ）なる
反応により、酸素ガスを発生し、　ＰＨの低下、ならび
に金属の溶解（Ｍ→に＋ｎｅ−）が起り、ｒＡ極界面で
は２８　　＋２６→Ｈ２，、、、■なる反応により、水
素ガスを発生し、ＰＨの上昇が起るものである。

いま、被処理鋼板を陽極とした場合、鋼板面の溶解が優
先され、■の反応が律速となるため、陰極面における■
の反応によるＰＨ上昇に支配され、浴全体のＰ）Ｉが上
昇するものと考えられる。

これに対し、本発明におけるオキシ・カルボン酸とその
塩との混合溶液においては、まず、ＰＨｆｉ衝能により
界面ならびに浴全体のＰＨが安定に維持され、同時に、
界面の溶出した金属イオンが直ちにオキシカルボンと水
溶性キレート化合物を形成し、これにより沈澱が抑制さ
れるものと思われる（これに対し、たとえば上記例の硫
醜ナトリウム＋硫酸混合液のごとき従来浴では水酸化物
その他の塩として直ちに沈澱する）。

したがって、本発明の処理浴にて電解処理された被処理
物は、電解時に堺面のＰＭが安定に維持され、これによ
り均一な酸浴解が促され、同　、時に界面に溶出した金
属イオンが、水酸化物上′の他の塩として被処理面に沈
澱あるいは吸着することなく、直ちに水溶性キレート化
合物として浴中に拡散する。また、これにさらに弱酸〜
中性溶液の使用により、強酸の場合のようにポーラスで
なく、平滑な表面に仕上っていることも手伝って、かか
る酸洗残渣ならびに処理液は、その後の水洗でスムーズ
し被処理面から除去され、このようにしてきわめて清浄
で活性の表面が得られるものと推定している。

ただし、ＰＨ７以上では酸洗能力が減少し、また沈澱生
成を充分に抑制しきれず、またＰＨ２未満では鋼板の不
均一な過剰溶解が急激に進行し、充分な清浄効果が得ら
れない、したがつて、処理液のｐＨは、２以上７未満の
＠囲に調整する必要がある。

また、本電解処理の浴組成や温度、電解電流密度、極性
、処理時間等の諸条件は、上記ＰＨの範囲であれば、被
処理鋼板の表面清浄に応じて、外観を整えるに必要な条
件にｉＡ整すれば、あらゆる条件において充分にその効
果が発揮されることが判明している。

（実施例）焼鋪条件の不適性により、褐色の着色酸化皮膜、いわゆ
るテンパーカラーを発生した通常成分（Ｃ：Ｏ，００４
％、　Ｓｉ：０．０２＄、　　Ｍｎ：０．２０＄）（７
）７／ｌｚミキルド鋼板を対象に、次の条件により本発
明による電解清浄化処理を行ない、従来技術による処理
と被処理鋼板の外観、耐錆性、化成処理性を比較した。

■電解処理第１表の処理浴中で被処理鋼板を陽極として１秒、ひき
つづき陰極として１秒電解、このとき対極はステンレス
板を用い、電流密度は３ＯＡ／ｄ田とした。

ＩＩ水洗常温、流水条件で２秒 ■乾燥 ■塗油被処理鋼板の外観と耐錆性、化成処理性、の試験結果を
下記第１表に示す。

第１表から明らかなように、本発明によるオキシ・カル
ボン酸とその塩との混合溶液中で電解することにより、
鋼板の外観は従来方法以上に金属光沢を有した良好な外
観を呈し、かつ耐錆性、リン酸塩化成処理性が著しく良
好になった。

特に、従来方法の■の硫酸電解酸洗の場合、第２図の写
真に示すように、鋼板表面は不均一に過剰なエツジング
を受け、ポーラスになり、酸洗残渣がそのまま吸着残存
し、その結果、第３図に示すようにリン酸塩化成処理で
リン酸塩結晶が粗大化し、不均一で、一部、不生成の部
分が゛みられる。しかし、本発明法の■〜［相］では、
いずれの処理条件でもこのような現象はみられず、第４
図に示すように、清浄な鋼板面を呈し、リン酸塩化成処
理により第５図のように緻密で良好なリン酸塩皮膜が形
成されている。

なお、比較例として００にＰＨが２以上７未満の範囲か
らはずれた場合の結果を示した。Ｐ）１２未満では着色
酸化皮膜は除去されるが、酸洗残渣より外観ならびに耐
錆性、化成処理性がやや劣化し、ＰＨ７以上では、酸洗
能力の低下で着色酸化皮膜を完全に除去することができ
なかった。

（効果）以上の実施例から明らかなように、本発明の表面清浄化
方法によれば、鋼板の製造過程で不可避的に付着した汚
染物や酸化皮膜が効率よく除去され、外観が整えられる
とともに、鋼板の　　Ｉ耐錆性と化成処理性が著しく向
上することになる。

なお１本発明はめっき鋼板の製造に際し、めっきの前処
理として、また溶融めっき鋼板のめっき表面の酸化膜除
去や、電気めっき鋼板のめっき後の非めっき面、ならび
にめっき面の後処理（表面清浄化処理）としても利用で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明法と比較例の電解時間とＰＨの関係を示
したグラフ、第２図〜：５５ｒｇＪはいずれも鋼板表面
の拡大写真であり、第２図は従来の硫酸電解処理後の状
態、第３図は同じ〈従来のリン酢塩化成処理後の状態を
示し、第４図は本発明法による清浄処理後の状態、第５
図は同じく本発明におけるリン酸基化成処理後の状態を
示すものである。

Claims

【特許請求の範囲】

オキシ・カルボン酸と、オキシ・カルボン酸塩とからな
り、その配合割合でＰＨを２〜７に調整した混合溶液で
鋼板を電解洗浄することを特徴とした鋼板の表面清浄方
法。