JPS63216977A - アルミニウム材の防食親水化処理方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、金属表面、特にアルミニウムもしくはアルミ
ニウム合金表面の防食親水化処理方法に関し、さらに詳
しく述べるならば、アルミニウム製熱交換器に使用され
るアルミニウム材の防食親水化表面処理に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

従来、アルミニウム製熱交換器及びそれのフィン等にお
いて、白錆防止を目的とした表面処理が行われており、
該表面処理としては陽極酸化皮膜、ベーマイト皮膜、並
に樹脂皮膜処理（６価クロムを含有させたものを含む）
、クロメート化成皮膜処理などが行なわれているが、こ
れらの皮膜表面は皮膜形成初期には多少の水濡れ性があ
るが、それだけでは十分でない。クロメート化成皮膜は
特に加温乾燥条件下における経時によって、親水性面か
ら疎水性面に変化する傾向がある。

一方熱交換器の多くは、放熱あるいは冷却効果を向上さ
せるために放熱部および冷却部の面積を出来る限り大き
くとる様設計されているため、フィンの間隔が極めてせ
まい。このため、冷却用として用いる場合、大気中の水
分が熱交換器表面、特にフィン間隙に凝集する。凝集し
た水は、フィン表面が疎水性面である程水滴になり易く
、且つフィン間隙で目詰りを起して通風抵抗が増加し、
熱交換率を低下させる。

又、フィン間隙に溜った水滴は熱交換器の送風機によっ
て飛散し易くなり、熱交換器の下部に設置した水滴受皿
で受けきれず、熱交換器の近傍を水で汚す。

従って、水滴がフィン間隙に残り水滴による目詰りを起
させない様にするため、アルミニウム表面に親水性を与
え、水濡れ性を向上させる処理が提案されている。

例えば、水ガラス等の珪酸塩でアルミニウム表面を処理
する方法は、水濡性、耐熱性が高く、価格も安いことか
ら、親水性処理として広く採用されている。その処理法
としては、化成処理したアルミニウム上に直接珪酸塩水
溶液を塗布したり、アルミニウム上に予め有機高分子皮
膜を作成後、この上に珪酸塩溶液を塗布する方法等が提
案されている。

例えば、特開昭５７−１９，３８２号公報では、アルミ
ニウム材を、例えばクロメート皮膜処理液などの酸系処
理液で化成処理し、ついでケイ酸ないしその塩、タンニ
ン酸ないしその塩またはシリカゾルを含む処理液を用い
て化成処理することを特徴とするアルミニウム材の伝熱
面を形成する方法についての特許が請求されている。酸
系処理液による化成処理の一つとしてほぼ同様の方法が
特開昭５９−１３，０７８号公報に開示されている。

また、特開昭６０−１０１．１５６号公報は、アルカリ
ケイ酸塩とカルボニル基を有する低分子有機化合物を含
むことを特徴とするアルミニウムの親水性皮膜形成剤に
ついての特許を請求したものである。

またアルミニウムの耐食性を増大させるために、予めク
ロメート処理等で耐食皮膜を形成させてから、上記親水
性皮膜形成剤を使用することを述べている。

而して、カルボニル基を有する具体的化合物として、ア
ルデヒド類、エステル類およびアミド類が挙げられてい
る。

さらに、熱交換器用アルミニウム製フィン材に耐食性と
親水性を賦与する他の方法として、「アルミニウム板の
表面に有機高分子樹脂よりなる耐食性被覆層が形成され
、この耐食層の表面に親水性無機材料よりなる親水性被
覆層が形成されている熱交換器用アルミニウムフィン材
」を特許請求の範囲とする出願もある（特開昭５９−２
０５．５９６号公報）。この場合には、バーリング加工
時のフィン屈曲部にクランクが生成する等の欠点のある
化成処理皮膜、例えばクロメート皮膜、ベーマイト皮膜
等の代りに、有機高分子樹脂皮膜を用いたものである。

この方法によれば、加工性は改善されても、化成処理を
施したものに比べて耐食性の低下はいなめない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記特開昭５７−１９，３８２号公報、特開昭６０−１
０１．１５６号公報に開示されているように、予めクロ
メート処理を行なうアルミニウム材の防食親水化処理方
法において、クロメート処理以降の工程の省略もしくは
簡略化によるコスト低下を図る方策としてクロメート処
理後の乾燥工程を省略もしくは簡略化した場合などの製
造条件によっては熱交換器使用時に凝縮水中に６価クロ
ムの溶出とそれによるアルミニウムの耐食性低下がみら
れることが判明した０例えば、クロメート処理、水洗後
乾燥せずに直ちに水ガラス水溶液で処理した場合には上
記６価クロムの溶出が認められた。

本発明者らは、６価クロムの溶出を防１）、するために
、６価クロム化合物含有液での処理工程後に、還元剤含
有水溶液で処理する工程をとることを検討した。この還
元剤による処理によって完全にクロム溶出は認められな
くなったが、還元剤処理による工程数増加のためのコス
トアップは、避けられない。

そこで、本発明者らは、クロメート処理されたアルミニ
ウム材が大気その他の湿分を含む雰囲気に露出された時
の６価クロム溶出に伴う耐食性劣化がなく、しかもアル
ミニウム表面に凝縮する水を薄層として速みやかに流去
させるように、充分な親水性を賦与し、さらに、コスト
低減のために出来る限り工程数を削減する方法について
検討した。

〔問題点を解決するための手段〕

上述のクロム溶出を、工程数を増加することなく防止す
る方法について種々検討の結果、使用する水ガラス水溶
液中に還元剤を添加することにより、容易に６価クロム
の溶出を低減防止し得ることを見出した。かかる発見の
結果完成した第１の発明は、アルミニウム材の表面を６
価クロム又は６価クロムと有機ポリマーを主成分とする
クロメート溶液で処理した後、ケイ酸、アルミナ、ケイ
酸もしくはアルミナのアルカリ塩、ケイ酸もしくはアル
ミナのアミン塩を含有する水溶液もしくは水性ゾルと前
記クロメート処理されたアルミニウム材の表面とを接触
させるとともに、前記水溶液もしくは水性ゾルに６価ク
ロムの還元剤を添加することを特徴とするものである。

６価クロムを主成分とするクロメート処理は例えば特開
昭５８−２５９６号公報にて公知の方法で行う。

また６価クロム、有機ポリマー含有水性液の組成ならび
に加熱乾燥条件は例えば特開昭６０−３９１６９号およ
び特開昭６１−８７８７８号公報にて公知のものを使用
する。

以下、本発明の特徴とするところを説明する。

上記した還元剤としては、ヒドラジンその誘導体、ヒド
ロキシラミン、その誘導体、亜硫酸、チオ硫酸、蟻酸、
蓚酸、亜リン酸、次亜リン酸、アスコルビン酸のアルカ
リ塩、ハイドロキノン、ピロガロール、沃化アルカリお
よび硫化ナトリウムを使用することができる。上記還元
剤の中ではヒドラジンおよびその誘導体は還元性も強く
、アルミニウムの耐食性や親水性にも殆んど影響を与え
ないので最も好ましい。

還元剤の添加量は、還元剤の種類、使用温度、処理時間
、等によって異るが、一般的には水ガラス水溶液中に０
．０１〜５％、好ましくは０．１〜２％程度とするのが
適当である。

使用する珪酸塩としては水溶性のリチウム、ナトリウム
、カリウム、アミン塩が適当であり、珪酸、アルミナの
水性分散液としては一般にシリカゾル、アルミナゾルと
して市販されている微粒子水性分散液が使用される。勿
論、これらにポリマー、例えばポリアクリル酸の水溶性
塩などを添加してもよい。

〔作　用〕 水ガラスなどの親水性処理側中に添加された６価クロム
の還元剤の存在によって、本発明方法を用いて製造され
た熱交換器に於ては凝縮水中への６価のクロムの溶出は
全くないか、極く僅か０．２■／ｄ以下に抑えられる。

溶出防止作用は、下地耐食層中であるクロメート被膜に
残存する水溶性６価クロムが水溶性が低い３価クロムに
還元されることに起因すると思われる。

以下、実施例によりさらに詳しく説明を行なう。

〔実施例〕

以下の実施例において、親水性評価のための接触角、耐
食性およびクロム溶出量の測定法は以下のとおりであっ
た。

跋腋抜 ・接触角 試料表面上に静置した直径１〜２１ｓの小水滴の接触角
をＦＡＣＥ接触角接触角計Ｃ型〔協和界面科学■〕を用
いて測定した。

・耐食性 塩水噴霧試験法ＪＩＳ　Ｚ−２３７１に基づく試験を行
ない、白錆発生面積が５％に達する迄の噴霧テスト時間
で示した。

・クロム溶出量 試料７　ｄａｄ”を１　ｃ＋ａ角に切断し、３０’Ｃの
脱塩水１００ｍＩｌに７日間浸漬後、試料を取出し、洗
浄液と合して５０ｍｌ迄濃縮し、この液中のｃｎ濃度を
原子吸光法で測定した。

（比較例１） ０、　Ｉ　ｎ厚のアルミニウム材、（規格＃　Ａ　１１
００）の試料を、日本パーカライジング■のクロメート
処理剤アルクロム７１３．７２　ｇ　／ｌ　ｔｌｆ１度
水溶液で４５℃で３０秒浸漬処理して水洗した。（この
段階で一部の試料のクロム付着量を測定したところ９８
■／ｄであった。）クロメート処理された板を加熱乾燥
することなく、３号水ガラス水溶液（４０ｇ／ｆ）を塗
布した後、１８０℃で３分乾燥し、０、２μ厚の親水層
を形成させた。得られた板の性能は他側と共に表１に示
す。

（比較例２） 上記と同様のアルミニウム材にポリアクリルアミ１エ０ 液を塗布後１８０℃に３分乾燥し、０．１ｇ／ｍの塗膜
を付着させる下地処理を行なった．この上に上記同様の
水ガラスを塗布乾燥し０．　２μ厚と親木層を形成させ
た。

（比較例３） 比較例１と同様のアルミニウム材の表面に、日本バーカ
ライジング■の塗布型クロメート処理剤ジンクロム１４
１５　Ａをクロム付着量で１０１■／ｄになるように塗
布乾燥し、その後水洗することなく、３号水ガラス（２
０ｇ／Ｉｌ）とアルミナゾル（２０ｇ／／）の混合水溶
液を塗布後１８０℃で３分間乾燥し、０．２５μ厚の親
木層を形成させた。

（実施例１） 比較例１と同様にクロメート処理したアルミニウム材に
３号水ガラス（固形分４０ｇ／Ａ）亜硫酸ソーダ３．５
ｇ／ｌを含む親木処理溶液を塗布乾燥し、０．　２μ厚
の親水層を形成させた。

（実施例２） 比較例２と同様に下地処理したアルミニウム材に、３号
水ガラス（固形分４　０　ｇ／ｌ　）とヒドラジン１．
５ｇ／Ａ’を含む混合水溶液を塗布乾燥し、０、２μ厚
の親水層を形成させた。

（実施例３） 親水処理液中ヘヒドラジン２ｇ／ｌを添加した他は比較
例３と同様の処理を行なって０．２２μ厚の親木層を形
成させた。

表　　１ 〔発明の効果〕 （１）アルミニウム材表面をクロメート処理し、このク
ロメート皮膜上に水ガラスを塗布することにより、極め
て高い耐食性と親水性のあるアルミニウム材が得られる
。

（２）クロメート処理後水ガラス塗布前の加熱乾燥工程
を省略することによってコスト低減が実現され、同時に
熱交換器使用の初期の凝縮水中に６価クロムの溶出がな
くなる。

（３）溶液を塗布後、加熱乾燥を行なっても熱交換器の
使用初期に６価クロムの溶出が起こり、これを防止する
ために還元剤水溶液による処理を行なうと工程数の増加
とコストの増大を招く。本発明によると工程数の増加を
伴わずに、熱交換器使用初期の凝縮水中への６価クロム
の溶出がなくなる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．　アルミニウム材の表面を６価クロムを又は６価ク
   ロムと有機ポリマーを主成分とするクロメート溶液で処
   理した後、ケイ酸、アルミナ、ケイ酸もしくはアルミナ
   のアルカリ塩、ケイ酸もしくはアルミナのアミン塩を含
   有する水溶液もしくは水性ゾルと前記クロメート処理さ
   れたアルミニウム材の表面とを接触させるとともに、前
   記水溶液もしくは水性ゾルに６価クロムの還元剤を添加
   することを特徴とするアルミニウム材の防食親水化処理
   方法。
2. ２．　前記還元剤が、ヒドラジン、その誘導体、ヒドロ
   キシラミン、その誘導体、亜硫酸、チオ硫酸、蟻酸、蓚
   酸、亜リン酸、次亜リン酸、アスコルビン酸のアルカリ
   塩、ハイドロキノン、ピロガロール、沃化アルカリ、お
   よび硫化ナトリウムの１種以上である特許請求の範囲第
   １項記載の方法。
3. ３．　前記還元剤がヒドラジンまたはその誘導体である
   特許請求の範囲第２項記載の方法。