WO2018066175A1 - 表面処理装置及び表面処理方法 - Google Patents

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WO2018066175A1
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mist
chromate
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寛明 三河
長安　弘貢
茂広 杉山
匠 佐藤
耕平 川崎
佑輔 ▲高▼木
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三菱重工業株式会社
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    • C23C2222/00—Aspects relating to chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive medium
    • C23C2222/20—Use of solutions containing silanes

Definitions

  • the present invention relates to a surface treatment apparatus and a surface treatment method.
  • Chromate treatment is known as one of surface treatment methods for metal parts.
  • the chromate treatment is a method of surface-treating metal parts such as iron, zinc, magnesium or aluminum with a chromate treatment solution containing chromic acid as a main component.
  • chromate treatment solutions are being restricted in consideration of the harmfulness of chromium to the environment and the human body.
  • non-chromate treatment in which a metal part is surface-treated with a non-chromate treatment solution not containing chromic acid has attracted attention.
  • nonchromate treatment solution many kinds of nonchromate treatment solutions such as inorganic type, organic type and mixed type have been developed.
  • inorganic nonchromate treatment solutions nonchromate treatment solutions such as Zr-based, Ti-based, Mo-based, W-based, Mn-based, Co-based and Ce-based are being developed.
  • organic nonchromate treatment liquid a nonchromate treatment liquid containing a silane coupling agent has been developed (see Patent Document 1 and Patent Document 2).
  • an immersion method in which the metal parts are dipped in the treatment liquid a spray method in which the treatment liquid is sprayed from the spray gun onto the metal parts, and a brush coating A method, a mist deposit method in which a treatment space filled with a mist is filled in a treatment space, and applied to a metal part are known (see Patent Document 3).
  • Nonchromate treatment solutions are more expensive than chromate treatment solutions.
  • the pot life of the nonchromate treatment solution is short, and the usable time is limited.
  • an expensive non-chromate processing solution having a short pot life is applied to a metal part based on the immersion method, a large amount of the processing solution is used, resulting in enormous cost.
  • the treatment liquid is applied to the metal part based on the spray method, the proportion of the treatment liquid which is lost without being attached to the metal surface increases.
  • the spray method in order to apply the treatment liquid to a plurality of metal parts, the number of operation steps increases.
  • the treatment liquid is applied to metal based on the brushing method, it is difficult to simultaneously apply the treatment liquid to a plurality of metal parts, and the treatment efficiency is low.
  • the misted treatment solution is not used in circulation, and the amount of treatment solution used increases.
  • an inert gas is required, and the equipment installation cost and the maintenance cost are required.
  • the present invention is capable of surface-treating metal parts of various shapes while suppressing the amount of nonchromate-treatment liquid used, and a surface-treating apparatus and surface-treating method capable of simultaneously surface-treating a plurality of metal parts. Intended to provide.
  • the present invention is a processing tank having a processing space in which metal parts are disposed, a one-fluid spray nozzle for supplying a mist of a nonchromate processing liquid having an average droplet diameter of 70 [ ⁇ m or less to the processing space, And a circulation device for collecting the non-chromate treatment solution in the treatment space and supplying the non-chromate treatment solution to the spray nozzle.
  • the amount of the nonchromate treatment liquid flowing in the treatment liquid circulation system including the spray nozzle, the treatment tank, and the circulation device is per 1 m 3 of the treatment space. It is preferable that it is 10 [L] or less.
  • the supply amount of the non-chromate treatment liquid supplied from the spray nozzle to the treatment space is 10 [L / min] or less per 1 m 3 of the treatment space. Is preferred.
  • the mist concentration of the non-chromate treatment liquid in the treatment space is preferably 100 [mL] or more and 5000 [mL] or less per 1 [m 3 ] of the treatment space.
  • the circulation device has a temperature control device for adjusting the temperature of the non-chromate treatment liquid.
  • the surface treatment apparatus comprises a detector for detecting the mist concentration of the nonchromate treatment liquid in the treatment space, and the nonchromate treatment supplied from the spray nozzle based on the detection result of the detector. Preferably, the amount of liquid supplied is adjusted.
  • a suppression device for suppressing the leakage of the non-chromate treatment liquid from the opening provided in the upper part of the treatment tank.
  • the suppressing device includes an open / close device having a lid member capable of closing the opening, and a switching mechanism capable of switching the open state and the closed state of the lid member.
  • the surface treatment apparatus concerning the present invention WHEREIN: It is preferred to carry in the above-mentioned metallic parts to the above-mentioned processing space via the above-mentioned opening, and to have a conveyance device which carries out the above-mentioned metallic parts from the above-mentioned processing space.
  • a cleaning solution supply apparatus for supplying a cleaning solution for cleaning the inside of the processing tank and the inside of the circulating apparatus when replacing the nonchromate treatment liquid, the nonchromate treatment liquid and the above It is preferable to include a waste liquid recovery device for collecting waste liquid containing at least one of the washing solutions.
  • the present invention includes a mist spray process of supplying a mist of a nonchromate process liquid from a spray nozzle to a process space of a process tank in which a metal part is disposed, and the nonchromate process liquid recovered from the process space is A surface treatment method is provided, which is supplied to the treatment space from a spray nozzle.
  • a degreasing treatment and an oxide film removal treatment of the metal component are performed before the mist spray treatment, and the metal component is subjected to the degreasing treatment by a transport device. It is preferable to be sequentially conveyed to the deoxysoybean processing tank in which the oxide film removal processing is performed and the processing tank in which the mist spray processing is performed.
  • the present invention it is possible to surface-treat metal components of various shapes while suppressing the amount of nonchromate treatment liquid used, and to simultaneously surface-treat a plurality of metal components.
  • a method of treatment is provided.
  • FIG. 1 is a figure which shows typically an example of the surface treatment apparatus which concerns on this embodiment.
  • FIG. 2 is a figure which shows typically an example of the surface treatment apparatus which concerns on this embodiment.
  • FIG. 3 is a view schematically showing a state in which the treatment liquid circulation system is cleaned by the cleaning device according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of the surface treatment method of the metal component according to the present embodiment.
  • FIG. 5: is a figure which shows typically an example of the surface treatment system containing the surface treatment apparatus which concerns on this embodiment.
  • FIG. 6 is a view showing the relationship between the droplet diameter of the mist and the falling speed of the mist.
  • FIG. 7 is a view schematically showing a surface treatment apparatus according to a modification.
  • FIG. 1 is a figure which shows typically an example of the surface treatment apparatus which concerns on this embodiment.
  • FIG. 2 is a figure which shows typically an example of the surface treatment apparatus which concerns on this embodiment.
  • FIG. 3 is a
  • FIG. 8 is a view schematically showing a surface treatment apparatus according to a modification.
  • FIG. 9 is a flow chart showing an evaluation test according to Example 1 of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the supply amount of mist and the transmittance that is the detection result of the detector.
  • FIG. 11 is a flow chart showing an evaluation test according to Example 2 of the present invention.
  • an XYZ orthogonal coordinate system is set, and the positional relationship of each part will be described with reference to this XYZ orthogonal coordinate system.
  • One direction in a horizontal plane is taken as an X-axis direction
  • a direction orthogonal to the X-axis direction in a horizontal plane is taken as a Y-axis direction
  • a vertical direction is taken as a Z-axis direction.
  • FIG. 1 is a front view schematically showing an example of a surface treatment apparatus 100 according to the present embodiment.
  • the surface treatment apparatus 100 includes a holding mechanism 10 for placing and holding the metal component S in a rack or the like (not shown), and a treatment tank 14 having a treatment space 12 in which the metal component S is disposed.
  • the surface treatment apparatus 100 detects the mist concentration of the nonchromate treatment liquid PL in the treatment space 12 and the suppression device 30 for suppressing the leakage of the nonchromate treatment liquid PL from the opening 14 K provided in the upper part of the treatment tank 14 And a controller 60 for controlling the surface treatment apparatus 100.
  • the surface treatment apparatus 100 nonchromates the metal part S using the nonchromate treatment liquid PL.
  • the nonchromate treatment is a chemical conversion treatment that imparts a property different from the material of the metal part S to the surface of the metal part S by chemically reacting the nonchromate treatment liquid PL containing no chromium on the surface of the metal part S.
  • the metal part S is a member having a surface of a metal such as iron, zinc, magnesium, aluminum, stainless steel or titanium.
  • Metal parts S are cold rolled steel, hot rolled steel, stainless steel, electrogalvanized steel, galvanized steel, zinc-aluminum alloy plated steel, zinc-iron alloy plated steel, zinc-magnesium alloy plated steel, Zinc-aluminum-magnesium alloy plated steel, aluminum plated steel, aluminum-silicon alloy plated steel, tin plated steel, lead-tin alloy plated steel, chromium plated steel, and at least one of nickel plated steel May be.
  • Nonchromated metal parts S are used, for example, in structures such as aircraft.
  • the nonchromate treatment liquid PL is prepared by mixing a plurality of types of chemical solutions, and has a pot life.
  • the non-chromate treatment liquid PL is a treatment liquid containing a silane compound as a main component.
  • the nonchromate treatment liquid PL contains a silane coupling agent and forms an organic film on the metal part S.
  • the nonchromate treatment liquid PL may contain, for example, two or more types of silane coupling agents, may contain a silane coupling agent, water dispersible silica, and zirconium or titanium ions, or may react with an aqueous emulsion.
  • a silane coupling agent having a functional group may be contained, or a compound in which an aqueous emulsion, trivalent transition metal ion, two ⁇ -diketone molecules and two water molecules are coordinated, and a silane coupling agent may be contained.
  • the silane coupling agent hydrolyzes on contact with water to form silanol groups.
  • the silanol group is polymerized by self-condensation, and chemically bonded to the OH group on the metal surface by acid-base reaction to be stabilized as a paint base. In addition, it chemically bonds or crosslinks with the paint components to be strongly bonded to achieve good adhesion.
  • the silane coupling agent is gradually polymerized with the elapsed time after mixing the plurality of types of chemical solutions.
  • the non-chromate treatment liquid PL becomes a polymer, it becomes difficult to be favorably applied to the surface of the metal part S. Therefore, the usable time of the non-chromate treatment liquid PL is set, which is called pot life.
  • the surface treatment apparatus 100 applies the non-chromate treatment solution PL before the end of the pot life to the surface of the metal part S. When the pot life is over, the surface treatment apparatus 100 needs to replace the nonchromate treatment liquid, and in this case, the cleaning is performed prior to the replacement.
  • the holding mechanism 10 has a hanging member 10A connected to a part of the metal part S and a support member 10B for supporting the hanging member 10A.
  • the holding mechanism 10 holds the metal component S such that the metal component S is disposed in the processing space 12. As shown in FIG. 2, in the present embodiment, a plurality of metal parts S are disposed in the processing space 12.
  • An opening 14 K is provided at the top of the processing tank 14.
  • the holding mechanism 10 can carry the metal component S into the processing space 12 through the opening 14K, and can carry the metal component S out of the processing space 12 through the opening 14K.
  • the processing tank 14 has an inner surface 14S facing the processing space 12.
  • the processing space 12 is an internal space of the processing tank 14.
  • the inner surface 14S includes an inner surface 14Sa surrounding the processing space 12 and a bottom surface 14Sb.
  • the holding mechanism 10 holds the metal component S such that the metal component S does not contact the inner surface 14S of the processing tank 14.
  • a recovery port 14C is provided in the lower part of the processing tank 14.
  • the bottom surface 14Sb inclines downward toward the recovery port 14C.
  • the spray nozzle 16 is disposed in the processing space 12 and supplies the mist of the non-chromate processing liquid PL to the processing space 12.
  • the spray nozzle 16 and the metal part S are arranged in the X axis direction and / or the Y axis direction.
  • a plurality of spray nozzles 16 are disposed in the processing space 12.
  • the spray nozzle 16 has a jet port 16A for jetting the mist of the non-chromate treatment liquid PL toward the central portion of the processing space 12. It is desirable that the injection port 16A and the metal part S be separated by 150 mm or more.
  • the spray nozzle 16 is a one-fluid spray nozzle. That is, the spray nozzle 16 sprays only the compressed non-chromate treatment liquid PL from the injection port 16A without mixing the non-chromate treatment liquid PL and the compressed air, and the treatment space 12 is made of the non-chromate treatment liquid PL. Make a mist atmosphere.
  • the average droplet diameter of the mist of the non-chromate treatment liquid PL supplied from the spray nozzle 16 to the treatment space 12 is 70 ⁇ m or less.
  • the average droplet diameter of the mist of non-chromate process liquid PL is 10 [micrometers] or more and 40 [micrometers] or less.
  • the spray nozzle 16 jets the non-chromate treatment liquid PL so that the mist concentration of the non-chromate treatment liquid PL in the treatment space 12 is sufficiently high and uniform.
  • the mist concentration refers to the amount (ratio) of mist of the non-chromate treatment liquid PL present per unit volume of the treatment space 12.
  • the controller 60 adjusts the flow rate of the mist of the non-chromate treatment liquid PL injected from the injection port 16A of the spray nozzle 16 so that the mist concentration in the processing space 12 becomes uniform.
  • the number of the spray nozzles 16 disposed in the processing space 12, the relative position, and the direction of the jet port 16A can be adjusted so that the mist concentration in the processing space 12 is sufficiently high and uniform.
  • the distance between the spray nozzle 16 and the metal part S can be adjusted so that the mist concentration in the processing space 12 is sufficiently high and uniform.
  • control device 60 adjusts the supply amount of the non-chromate processing liquid PL supplied from the spray nozzle 16 to the processing space 12 per unit time based on the size (volume) of the processing space 12.
  • the supply amount of the nonchromate treatment liquid PL supplied from the spray nozzle 16 to the treatment space 12 is 10 [L / min] or less per 1 [m 3 ] of the treatment space 12, preferably the treatment space. It is 0.5 [L / min] or more and 2.0 [L / min] or less per 12 [m 3 ].
  • the mist concentration of the non-chromate processing liquid PL in the processing space 12 be high so that the non-chromate processing liquid PL is sufficiently applied to the surface of the metal component S.
  • the mist concentration of the non-chromate treatment liquid PL in the treatment space 12 is 100 [mL] or more and 5000 [mL] or less per 1 [m 3 ] of the treatment space 12.
  • the processing space 12 is filled with the mist of the non-chromate processing solution PL supplied from the spray nozzle 16.
  • the average droplet size of the mist is sufficiently small, and the mist drifts slowly through the processing space 12.
  • the mist drifting through the processing space 12 adheres not only to the surface of the metal part S facing the spray nozzle 16 but also to the surface of the metal part S not facing the spray nozzle 16. That is, since the mist sprayed from the spray nozzle 16 diffuses to the entire processing tank 14, it also spills on the back side of the metal part S not facing the spray nozzle 16 and adheres to the surface of the metal part S on the back side. Do.
  • the mist adheres uniformly to the surface of the metal part S without being limited to the shape of the metal part S. When a plurality of metal parts S are arranged in processing space 12, mist adheres uniformly on the surface of each of the plurality of metal parts S.
  • the circulation device 20 includes a recovery pit 21 for recovering the nonchromate treatment liquid PL in the processing space 12, a pipe 22 connecting the recovery pit 21 and the spray nozzle 16, a pump 23 provided for the pipe 22, and a nonchromate treatment.
  • the temperature controller 24 adjusts the temperature of the liquid PL, and the thermometer 26 measures the temperature of the non-chromate treatment liquid PL.
  • the mist of the non-chromate treatment solution PL filled in the treatment space 12 spontaneously precipitates by the action of gravity and moves to the bottom surface 14Sb.
  • the non-chromate treatment liquid PL moved to the bottom surface 14Sb moves on the inclined bottom surface 14Sb and collects in the recovery port 14C.
  • the non-chromate treatment liquid PL collected in the recovery port 14C flows into the recovery pit 21 via the recovery port 14C.
  • the recovery pit 21 holds the recovered non-chromate treatment solution PL.
  • the pump 23 pumps the non-chromate treatment liquid PL accumulated in the recovery pit 21 to the spray nozzle 16.
  • the non-chromate treatment liquid PL in the recovery pit 21 flows through the flow path of the pipe 22, is pressurized by the pump 23, and is then supplied to the spray nozzle 16.
  • the spray nozzle 16 atomizes the non-chromate treatment liquid PL pressurized by the pump 23 and supplies it to the treatment space 12.
  • the amount of recovery is substantially equal.
  • the temperature control device 24 is provided in the pipe 22 between the pump 23 and the spray nozzle 16 and adjusts the temperature of the non-chromate treatment liquid PL supplied to the spray nozzle 16.
  • the temperature of the non-chromate treatment solution PL (the value indicated by the thermometer 26) rises excessively, at least a part of the non-chromate treatment solution PL is volatilized, and the properties of the non-chromate treatment solution PL change.
  • the non-chromate treatment solution PL contains an alcohol
  • the volatilization amount is increased when the temperature of the non-chromate treatment solution PL is excessively increased.
  • the pot life of the non-chromate treatment solution PL may become short.
  • the temperature control device 24 adjusts the temperature of the non-chromate treatment liquid PL so that the change in the properties of the non-chromate treatment liquid PL is suppressed.
  • the temperature control device 24 adjusts the temperature of the non-chromate processing solution PL so that the non-chromate processing solution PL becomes a suitable temperature.
  • the suppression device 30 has an opening and closing device 31 capable of switching the opening and closing of the opening 14 K of the treatment tank 14.
  • the opening and closing device 31 has a lid 31a that can close the opening 14K, and a switching mechanism 31b that can switch the open and closed states of the lid 31a.
  • the opening / closing device 31 opens the opening 14K (opened state)
  • the metal component S can be carried in and out of the processing space 12 through the opening 14K.
  • the opening / closing device 31 closes the opening 14K (closed state) the mist of the non-chromate processing solution PL filling the processing space 12 is suppressed from leaking out of the processing space 12 through the opening 14K. Ru.
  • the suppressor 30 brings the open / close device 31 into the open state, brings the metal part S into the processing space 12 by the transfer device 300 through the opening 14K, and brings the open / close device 31 into the closed state.
  • the pump 23 is operated to cause the non-chromate treatment liquid PL to adhere to the surface of the metal part S
  • the suppression device 30 opens the opening / closing device 31.
  • the metal component S is carried out of the processing space 12 by the transfer device 300 through the opening 14K.
  • the detector 50 is disposed above the processing space 12 and detects the mist concentration of the non-chromate processing liquid PL in the processing space 12.
  • the detector 50 irradiates detection light to the processing space 12 of the processing tank 14 and detects the degree of transmission or scattering of the detection light to detect the mist concentration in the processing space 12.
  • the detection result of the detector 50 is output to the control device 60.
  • the control device 60 includes a mist concentration control unit 61 and a temperature control unit 62.
  • the mist concentration control unit 61 controls the pump 23 based on the detection result of the detector 50 to adjust the supply amount of the nonchromate processing liquid PL supplied from the spray nozzle 16 to the processing space 12 per unit time. .
  • the controller 60 monitors whether the mist concentration in the processing space 12 is an appropriate value based on the detection result of the detector 50, and the non-chromate processing supplied from the spray nozzle 16 to the processing space 12 as needed. Adjust the supply amount of liquid PL.
  • the temperature control unit 62 controls the temperature control operation of the temperature control device 24 based on the detection result of the thermometer 26.
  • the nonchromate treatment liquid PL flows through the treatment liquid circulation system 500 including the spray nozzle 16, the treatment tank 14, and the circulation device 20 by the circulation device 20.
  • the flow path of the processing liquid circulation system 500 includes the internal flow path of the spray nozzle 16, the processing space 12 of the processing tank 14, the storage space of the recovery pit 21 of the circulation device 20, and the flow path of the piping 22.
  • the valve 25 provided in the pipe 22 is opened.
  • the holding amount of the non-chromate treatment liquid PL flowing through the treatment liquid circulation system 500 is 10 [L] or less per 1 [m 3 ] of the treatment space 12.
  • the holding amount of the nonchromate treatment liquid PL corresponds to the usage amount of the nonchromate treatment liquid PL in the surface treatment apparatus 100. Since the pot life is limited as described above, it is necessary to replace the nonchromate treatment solution PL. For this reason, it is preferable that the holding amount of the non-chromate treatment liquid PL flowing through the treatment liquid circulation system 500 is small from the viewpoint of reducing the usage amount of the non-chromate treatment liquid PL.
  • the surface treatment apparatus 100 is provided with a cleaning liquid supply apparatus 71 for supplying a cleaning liquid CL for cleaning the inside of the processing tank 14 and the inside of the circulation apparatus 20 when replacing the nonchromate treatment liquid PL;
  • a waste liquid recovery device 72 is provided for collecting a waste liquid containing at least one of the nonchromate treatment liquid PL which has passed its life and the washing liquid CL which has been used for washing.
  • the cleaning liquid CL is, for example, warm water. Hot water has a temperature of, for example, 60 ° C. or more.
  • the cleaning liquid supply device 71 includes a cleaning liquid tank that accommodates the cleaning liquid CL.
  • the waste liquid recovery device 72 includes a waste liquid tank for containing waste liquid.
  • the cleaning liquid supply device 71 is connected to the pipe 22 of the circulation device 20 via the pipe 73.
  • the waste liquid recovery device 72 is connected to the pipe 22 of the circulation device 20 via the pipe 74.
  • the surface treatment apparatus 100 includes a replacement treatment liquid supply device 77 for feeding a new solution of the nonchromate treatment liquid PL for replacement.
  • the replacement treatment liquid supply device 77 includes a treatment liquid tank that contains the non-chromate treatment liquid PL.
  • the replacement treatment liquid supply device 77 is connected to the piping 22 of the circulation device 20 via the piping 78 and the piping 73.
  • FIG. 2 shows a state in which the non-chromate treatment liquid PL circulates in the treatment liquid circulation system 500 and the non-chromate treatment is performed.
  • the valve 25 provided in the pipe 22 is opened in a state where the metal part S is installed in the processing tank 14, and provided in the valve 75 and the pipe 74 provided in the pipe 73.
  • the valve 76 is closed.
  • FIG. 3 is a view schematically showing a state in which the treatment liquid circulation system 500 is cleaned by the cleaning device 70 according to the present embodiment.
  • the nonchromate treatment liquid PL circulates the treatment liquid circulation system 500 and contacts the surface of the member of the treatment liquid circulation system 500.
  • the surface of the member of the treatment liquid circulation system 500 in contact with the non-chromate treatment liquid PL includes the inner surface of the internal flow path of the spray nozzle 16, the inner surface 14S of the treatment tank 14, the inner surface of the recovery pit 21, and the inner surface of the pipe 22.
  • the cleaning liquid supply device 71 supplies the cleaning liquid CL to the surface of the member of the processing liquid circulation system 500 in a state where the metal parts S are not installed in the processing tank 14, and cleans the members of the processing liquid circulation system 500.
  • the cleaning liquid CL after contacting with the surface of the member of the treatment liquid circulation system 500 and cleaning the member of the treatment liquid circulation system 500 is recovered by the waste liquid recovery apparatus 72 as a waste liquid together with the nonchromate treatment liquid PL whose pot life has passed. .
  • valve 25 provided in the pipe 22 is closed, and the valve 75 provided in the pipe 73 and the valve 76 provided in the pipe 74 are opened.
  • the cleaning liquid CL sent from the cleaning liquid supply device 71 flows through the pipe 73, then flows into the pipe 22, and is supplied to the spray nozzle 16 via the pump 23. Thereby, the inner surface of the pipe 22 and the inner surface of the internal flow path of the spray nozzle 16 are cleaned with the cleaning liquid CL.
  • the spray nozzle 16 supplies the cleaning liquid CL to the processing space 12.
  • the cleaning liquid CL supplied from the spray nozzle 16 to the processing space 12 contacts the inner surface 14S of the processing tank 14. Thereby, the inner surface 14S of the processing tank 14 is cleaned with the cleaning liquid CL.
  • the cleaning liquid CL in the processing space 12 flows through the piping 22 after being collected in the collection pit 21 via the collection port 14C. Thereby, the inner surface of the recovery pit 21 and the inner surface of the pipe 22 are cleaned with the cleaning liquid CL.
  • the cleaning liquid CL of the pipe 22 is recovered by the waste liquid recovery apparatus 72 through the pipe 74.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of the surface treatment method of the metal part S according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a figure which shows typically an example of the surface treatment system 1000 containing the surface treatment apparatus 100 which concerns on this embodiment.
  • Degreasing of the metal part S is performed (step SP1).
  • the aqueous degreasing agent is used to carry out the degreasing treatment.
  • the degreasing treatment is performed in the degreasing tank 210. By the degreasing treatment, the oil adhering to the surface of the metal part S is removed.
  • the hot water washing process (step SP2) and the water washing process (step SP3) of the metal part S are performed.
  • Hot water washing is performed in the washing tank 220.
  • the water washing process is performed in the washing tank 230.
  • step SP4 an alkaline cleaning process of the metal part S is performed.
  • the metal parts S are cleaned using an alkaline solution.
  • the alkali cleaning process is performed in the alkali cleaning tank 240.
  • the hot water cleaning process (step SP5) of the metal part S and the water cleaning process (step SP6) are performed.
  • the hot water washing process is performed in the washing tank 250.
  • the water washing process is performed in the washing tank 260.
  • the deoxysoy treatment which is the oxide film removal treatment of the metal part S
  • step SP7 Deoxy soybean processing is performed in the deoxy soybean processing tank 270.
  • the oxide on the surface of the metal part S is removed by subjecting the surface of the metal part S to a deoxy-soy treatment using an aqueous treatment liquid having an acid or a redox agent.
  • the primary washing process (step SP8) and the secondary washing process (step SP9) of the metal part S are performed.
  • the primary washing process is carried out in the washing tank 280.
  • the secondary washing process is performed in the washing tank 290.
  • the aqueous treatment liquid adhering to the surface of the metal part S in the deoxy soy treatment is removed by the primary water washing treatment and the secondary water washing treatment.
  • step SP10 non-chromate processing of the metal part S is performed.
  • the nonchromate treatment is performed in the surface treatment apparatus 100 including the treatment tank 14.
  • the treatment vessels 14 are arranged in series.
  • the metal parts S are sequentially transported to the respective tanks by the transport device 300 and subjected to in-line processing.
  • the transport apparatus 300 includes a guide mechanism 310 and a holding mechanism 10 that moves while being guided by the guide mechanism 310.
  • the support member 10B of the holding mechanism 10 is guided by the guide mechanism 310 to move to the respective tanks.
  • An opening 14 K is provided at the top of the processing tank 14.
  • the transport apparatus 300 carries out from the cleaning tank 290 the metal part S for which the secondary water washing process has been performed in the cleaning tank 290, and transports it to the processing tank 14. After moving the metal part S to the upper part of the processing tank 14, the transport device 300 lowers the metal part S. Thereby, the metal component S is carried into the processing space 12 of the processing tank 14 through the opening 14K by the transfer device 300.
  • the opening / closing device 31 is closed.
  • control device 60 operates the pump 23 to enter the processing space 12 of the processing tank 14 in which the metal parts S are disposed,
  • the mist of the nonchromate treatment liquid PL is supplied from the spray nozzle 16.
  • the average droplet diameter of the mist is adjusted to 70 ⁇ m or less and is fine.
  • the mist of the non-chromate treatment liquid PL supplied from the spray nozzle 16 to the treatment space 12 slowly drifts in the treatment space 12 without falling rapidly or collecting in the local space. Thereby, the processing space 12 is filled with the mist of the non-chromate processing liquid PL supplied from the spray nozzle 16.
  • the number of the spray nozzles 16, the relative position, and the direction of the jet port 16A are adjusted so that the mist concentration in the processing space 12 is sufficiently high and uniform.
  • the distance between the spray nozzle 16 and the metal part S is adjusted so that the mist concentration in the processing space 12 is sufficiently high and uniform.
  • the distance between the spray nozzle 16 and the metal part S is set to 150 [mm] or more.
  • the flow rate of mist of the nonchromate treatment liquid PL sprayed from the jet port 16A of the spray nozzle 16 and the processing from the spray nozzle 16 per unit time are performed so that the mist concentration in the treatment space 12 is sufficiently high and uniform.
  • the supply amount of the nonchromate treatment liquid PL supplied to the space 12 can be adjusted.
  • the mist of the nonchromate treatment liquid PL supplied from the spray nozzle 16 faces the spray nozzle 16 in order to diffuse not only on the surface of the metal part S facing the spray nozzle 16 but also the entire treatment space 12 It also adheres to the surface of the metal part S. Moreover, the mist adheres uniformly to the surface of the metal part S without being limited to the shape of the metal part S. In addition, when a plurality of metal parts S exist in the processing space 12, the mist adheres uniformly to the surface of each of the plurality of metal parts S.
  • the mist concentration is detected by the detector 50.
  • the controller 60 controls the pump 23 so that the mist concentration in the processing space 12 is 100 [mL] or more and 5000 [mL] or less per 1 [m 3 ] of the processing space 12 based on the detection result of the detector 50. It controls and adjusts the flow velocity and supply amount of the mist injected from the spray nozzle 12.
  • the spray nozzle 16 supplies the non-chromate treatment liquid PL collected in the collection pit 21 to the processing space 12.
  • the metal part S continues to be disposed in the mist-filled processing space 12 until the coating with the non-chromate treatment liquid PL is sufficiently formed.
  • the controller 60 controls the mist of the nonchromate treatment liquid PL in the treatment space 12 of the treatment tank 14 in which the metal part S is disposed until the coating of the nonchromate treatment liquid PL is sufficiently formed on the surface of the metal part S.
  • the control device 60 continues to supply the non-chromate treatment liquid PL collected from the processing space 12 to the spray nozzle 16 using the circulation device 20.
  • control device 60 arranges the metal part S while circulating the non-chromate treatment liquid PL in the treatment liquid circulation system 500 until the coating of the non-chromate treatment liquid PL is sufficiently formed on the surface of the metal part S.
  • the mist spray process of supplying the mist of the non-chromate process liquid PL from the spray nozzle 16 to the process space 12 of the process tank 14 is continued.
  • the control device 60 stops the operation of the pump 23 to stop the spray of the mist from the spray nozzle 16 and After the mist settles, the switching device 31 is opened.
  • the metal part S on which the coating of the non-chromate treatment liquid PL is formed is carried out of the processing space 12 by the conveyance device 300.
  • the transport apparatus 300 raises the metal part S, and carries the metal part S out of the processing space 12 through the opening 14K.
  • step SP11 The liquid removal process (step SP11) and the drying process (step SP12) are performed on the metal part S carried out of the processing space 12.
  • step SP13 The coating process of metal parts S in which the film was formed by the mist spray process is implemented (step SP13). After the coating film is formed on the surface of the metal component S by the coating process, an evaluation test of the adhesion between the metal component S and the coating film is performed (step SP14).
  • the treatment solution circulation system 500 using the cleaning device 70 A cleaning process is performed. After the cleaning process is completed, a new chromate treatment solution PL is introduced into the treatment solution circulation system 500.
  • the processing space 12 of the processing tank 14 is filled with the mist of the non-chromate processing solution PL, and the metal component S is disposed in the processing space 12 filled with the mist.
  • the mist drifting in the space 12 adheres sufficiently to the surface of the metal part S. Since the non-chromate treatment liquid PL is formed into a mist, the non-chromate treatment liquid PL is sufficiently applied to the surface of the metal parts S having various shapes without being limited to the shape of the metal part S. Further, even when a plurality of metal parts S are disposed in the processing space 12, the non-chromate treatment liquid PL is simultaneously applied to the surfaces of the plurality of metal parts S.
  • the nonchromate treatment liquid PL in the treatment space 12 is recovered, it is supplied to the spray nozzle 16 by the circulation device 20.
  • the spray nozzle 16 supplies the non-chromate treatment liquid PL recovered from the treatment space 12 to the treatment space 12 again. Therefore, the metal component S can be surface-treated while suppressing the usage amount of the non-chromate treatment liquid PL (the amount of the non-chromate treatment liquid PL held in the treatment liquid circulation system 500). As described above, in the present embodiment, it is possible to cope with various component shapes with a small amount of non-chromate treatment liquid PL, and to cope with an increase in production quantity.
  • the spray nozzle 16 is a one-fluid spray nozzle. Therefore, scattering and vaporization of the mist of the nonchromate treatment liquid PL into the treatment tank 14 can be suppressed, and the loss amount of the nonchromate treatment liquid PL circulating in the treatment liquid circulation system 500 can be suppressed.
  • the average droplet diameter of the mist of the nonchromate treatment liquid PL supplied from the spray nozzle 16 is 70 ⁇ m or less, preferably 10 ⁇ m or more and 40 ⁇ m or less. It is. As a result, the mist of the non-chromate treatment solution PL can drift slowly through the treatment space 12 without falling rapidly, and can sufficiently adhere to the surface of the metal part S.
  • FIG. 6 is a view showing the relationship between the droplet diameter [ ⁇ m] of the mist and the drop velocity [m / s] of the mist.
  • the smaller the droplet size of the mist the smaller the drop speed, and the longer it takes to drop the inside of the processing tank. That is, the smaller the droplet diameter of the mist, the longer the time of staying in the processing space 12.
  • the retention time of the mist in the processing space 12 can be extended by setting the average droplet diameter of the mist to 70 ⁇ m or less, preferably 10 ⁇ m to 40 ⁇ m.
  • the non-chromate treatment solution PL can be sufficiently adhered to the surface of the metal part S.
  • the amount of non-chromate treatment solution PL flowing through the treatment solution circulation system 500 may be 10 [L] or less per 1 [m 3 ] of the treatment space 12.
  • the non-chromate treatment solution PL can be sufficiently adhered to the surface of the metal part S.
  • the usage-amount of nonchromate process liquid PL is suppressed to 1/100 or less compared with the immersion method, for example.
  • the supply amount of the non-chromate treatment liquid PL supplied from the spray nozzle 16 to the treatment space 12 is 10 [L / min] or less per 1 m 3 of the treatment space 12, Preferably, it is 0.5 [L / min] or more and 2.0 [L / min] or less per 1 [m 3 ] of the processing space 12.
  • the supply amount of the non-chromate treatment liquid PL supplied from the spray nozzle 16 to the treatment space 12 is 10 [L / min] or less per 1 m 3 of the treatment space 12, Preferably, it is 0.5 [L / min] or more and 2.0 [L / min] or less per 1 [m 3 ] of the processing space 12.
  • the mist concentration of the non-chromate treatment liquid PL in the treatment space 12 is 100 [mL] or more and 5000 [mL] or less per 1 [m 3 ] of the treatment space 12.
  • the mist concentration is made to be larger than 5000 [mL]
  • an increase in the amount of nonchromate treatment liquid PL stored in the treatment liquid circulation system 500 is brought about.
  • the mist concentration is smaller than 100 [mL]
  • the mist concentration of the nonchromate treatment liquid PL in the treatment space 12 is 100 [mL] or more and 5000 [mL] or less per 1 [m 3 ] of the treatment space 12, the usage amount of the nonchromate treatment liquid PL is suppressed. Meanwhile, the non-chromate treatment liquid PL can be sufficiently adhered to the surface of the metal part S.
  • the circulation device 20 includes the temperature control device 24 that adjusts the temperature of the non-chromate treatment liquid PL.
  • the temperature control unit 24 controls the temperature of the non-chromate treatment solution PL to the optimum temperature by the temperature control unit 24, the volatilization of the non-chromate treatment solution PL and the shortening of the pot life of the non-chromate treatment solution PL are suppressed, and the properties of the non-chromate treatment solution PL Changes are suppressed.
  • the detector 50 for detecting the mist concentration of the non-chromate treatment liquid PL in the treatment space 12 is provided.
  • the control device 60 controls the pump 23 so that the mist concentration in the processing space 12 becomes normal.
  • the supply amount of the nonchromate treatment liquid PL supplied from the spray nozzle 16 can be adjusted. For example, when it is determined that the mist concentration in the processing space 12 is lower than the allowable value, the control device 60 can increase the supply amount of the nonchromate processing liquid PL supplied from the spray nozzle 16 to the processing space 12 .
  • the suppression device 30 is provided which suppresses the scattering of the non-chromate treatment liquid PL from the opening 14 K provided in the upper portion of the treatment tank 14. Thereby, the loss of the non-chromate processing liquid PL circulating in the processing liquid circulation system 500 is prevented.
  • the suppression device 30 has the opening / closing device 31 capable of opening and closing the opening 14 K of the processing tank 14.
  • the opening / closing device 31 switches the opening 14K from the closed state to the open state, the loading process and the unloading process of the metal component S are smoothly performed.
  • the loss of the nonchromate processing liquid PL circulating in the processing liquid circulation system 500 is only by switching the opening / closing device 31 from the open state to the closed state. It is prevented.
  • the metal component S is sequentially transported to the plurality of tanks by the transport device 300 and subjected to in-line processing.
  • An opening is provided at the top of each of the plurality of tanks, and the transfer apparatus 300 can carry out the process of carrying in the metal component S to the tank and the process of carrying out the metal component S from the tank through the opening. .
  • the surface treatment of the metal component S is efficiently performed.
  • FIG. 7 is a view schematically showing a surface treatment apparatus 100A according to a modification.
  • the surface treatment apparatus 100A includes an air receiver tank 80, a pipe 81, an air blow nozzle 82, a pipe 83, a valve 84, and a valve 85.
  • the air receiver tank 80 is a supply source of air blow.
  • the pipe 81 is connected to the air blow nozzle 82.
  • the air blow nozzle 82 is provided at the opening 14 K of the processing tank 14.
  • the air blow nozzle 82 can inject the air supplied from the air receiver tank 80 via the pipe 82 into the processing tank 14 by opening the valve 84 provided in the pipe 81.
  • the air blow nozzle 82 can form an air blow in the processing tank 14 by, for example, injecting air when carrying out the metal part S. Thereby, the inside of the processing tank 14 can be rapidly cleaned.
  • the pipe 83 is connected to the pipe 73.
  • the valve 85 provided in the pipe 83 air is supplied to the pipe 73 from the air receiver tank 80 via the pipe 83.
  • the non-chromate treatment liquid PL, the cleaning liquid CL, and the like in the pipe 73 are flowed to the pipe 22 side.
  • the air for purge to the piping 73, the piping 22, and the piping 83, it is possible to suppress the nonchromate treatment liquid PL and the cleaning liquid CL from remaining in the piping 73, the piping 22, and the piping 83.
  • FIG. 8 is a view schematically showing a surface treatment apparatus 100B according to a modification.
  • the surface treatment apparatus 100 ⁇ / b> B has a gas curtain device 130.
  • the gas curtain device 130 includes a gas jet port 131 which jets air to the opening 14 K of the processing tank 14, a gas suction port 132 which suctions at least a part of the air jetted from the gas jet port 131, and a gas suction port 132.
  • a mist recovery unit 135 configured to recover the sucked non-chromate treatment solution PL.
  • At least a part of the mist of the non-chromate treatment solution PL filling the treatment space 12 may be sucked from the gas suction port 132.
  • the mist recovery unit 135 recovers the non-chromate processing solution PL sucked from the gas suction port 132.
  • the mist recovery unit 135 is connected to the suction nozzle 134 via the pipe 136, and is connected to the injection nozzle 133 via the pipe 137.
  • the pipe 136 is provided with a temperature controller 138 for adjusting the temperature of the non-chromate processing solution PL drawn from the gas suction port 132.
  • the non-chromate treatment liquid PL sucked from the gas suction port 132 is temperature-controlled by the temperature controller 138 and then collected in the mist collector 135 via the pipe 136.
  • the mist recovery unit 135 has a gas-liquid separation function.
  • the pipe 137 is provided with a blower 139 generating air to be injected from the gas injection port 131.
  • the air separated from the non-chromate treatment solution PL in the mist recovery unit 135 is supplied to the injection nozzle 133 through the pipe 137 by the operation of the blower 139.
  • the injection nozzle 133 injects air from the gas injection port 131 based on the operation of the blower 139.
  • a gas for forming a gas seal flows through the injection nozzle 133, the suction nozzle 134, the pipe 136, the mist recovery device 135, the pipe 137, and the blower 139.
  • This flow path includes the internal flow path of the injection nozzle 133, the internal flow path of the suction nozzle 134, the flow path of the pipe 136, the internal space of the mist recovery unit 135, the flow path of the pipe 137, and the internal flow path of the blower 139.
  • the non-chromate treatment liquid PL contained in the gas flowing through the flow path is recovered by the mist recovery unit 135.
  • the non-chromate processing solution PL recovered by the mist recovery unit 135 is returned to the processing solution circulation system 500.
  • FIG. 9 is a flow chart showing an evaluation test according to Example 1 of the present invention.
  • the step of preparing the metal component S step SA1
  • the step of performing the mist spray processing of the metal component S according to the present invention step SA2
  • the mist spray A step of drying the processed metal part S (step SA3), a step of coating the metal part S (step SA4), and a step of evaluating the adhesion between the coating film formed by painting and the metal part S (step SA5) is carried out.
  • Step SA1 Prepare metal parts S
  • a flat plate of an aluminum alloy (2014-T3B) was prepared.
  • the size of the metal part S is 256 [mm] in length, 76 [mm] in width, and 1 [mm] in thickness.
  • the metal part S is previously subjected to an alkaline cleaning and a deoxy soy treatment. "Super Bee 300LF” was used for alkaline cleaning, and "ALDOX V” was used for deoxy soybean treatment.
  • Step SA2 mist spray processing
  • the non-chromate treatment liquid PL was applied to the metal part S by the mist spray treatment according to the present invention.
  • the mist spray treatment conditions are as follows.
  • the processing tank 14 is 0.24 [m 3 ], and the volume of the flow path of the processing liquid circulation system 500 is about 0.25 [m 3 ]. Therefore, the flow rate of the non-chromate treatment liquid PL flowing in the flow path of the treatment liquid circulation system 500 is about 4 [L] per 1 m 3 .
  • FIG. 10 is a view schematically showing the relationship between the mist concentration in the processing tank 14 and the transmittance as the detection result of the detector 50. As shown in FIG. In FIG. 10, the transmittance
  • Step SA3 Drying After the mist spray treatment, the metal part S was naturally dried.
  • the drying conditions are as follows.
  • Step SA4 painting After natural drying, the metal part S was painted.
  • the coating conditions are as follows.
  • Step SA5 adhesion evaluation
  • the adhesion evaluation test is based on ASTM D 3359 “adhesion evaluation by tape test”. After immersing the painted metal part S in water at 20 ° C. for 168 hours, the surface of the metal part S is cut into a grid with a cutter knife. The crosscut width, which is the interval between cuts, is 1 mm.
  • a pressure-sensitive adhesive tape (3M company No. 250 tape) is attached to the area where the cuts are made, and the peeling state of the coated film after peeling off the pressure-sensitive adhesive tape is evaluated. The less the peeling of the coating film, the better the adhesion is evaluated.
  • the peeling state of the coating film is classified into six levels of "0B”, “1B”, “2B”, “3B”, “4B”, and “5B”, and “5B” has the best adhesion.
  • Example 1 the peeling state of a coating film made the thing whose "4B” and "5B" are pass.
  • Table 1 shows the results of the adhesion evaluation test according to Example 1.
  • FIG. 11 is a flow chart showing an evaluation test according to Example 2 of the present invention.
  • a step of preparing the metal component S step SB1
  • a step of performing alkaline degreasing treatment of removing the oil component of the metal component S step SB2
  • a step (step SB3) of washing the alkaline degreased metal component S with hot water step SB3
  • a step of rinsing the metal component S step SB4
  • a step of performing deoxysoy treatment to remove the oxide film of the metallic component S step SB5
  • the step of primary washing the metal part S step SB6
  • the step of secondary washing the metal part S step SB7
  • the step of mist spraying the metal part S according to the present invention Step SB8
  • the step of draining Step SB9
  • the step of drying the mist-sprayed metal part S Step SB10
  • the metal A step of coating the article S step SB11
  • step SB1 to step SB10 are inlined. That is, as described with reference to FIG. 5, the metal parts S are sequentially arranged in the tank where each process is performed by the transfer device 300 and the process is performed. In the present embodiment, 50 metal parts S are collectively transported and subjected to batch processing.
  • the metal part S may be subjected to a drying process, and the metal part S after the drying process may be manually transported to the processing tank 14 in which the spray mist process is performed.
  • the size and the material of the metal part S are the same as in the first embodiment.
  • Alkaline degreasing treatment (step SB2), hot water washing treatment (step SB3), water washing treatment (step SB4), deoxy soybean treatment (step SB5), primary water washing treatment (step SB6), and secondary water washing treatment (step SB7)
  • the respective processing conditions are as follows.
  • the size of the tank used by each step is 1.9 [m ⁇ 3 >] (length 1700 [mm], width 800 [mm], and height 1400 [mm].
  • the mist spray treatment (step SB8) according to the present invention is performed, and the non-chromate treatment liquid PL is applied to the metal component S.
  • the mist spray treatment conditions according to Example 2 are as follows.
  • the liquid is drained (step SB9).
  • the drainage is carried out at room temperature (20 ° C.).
  • the drying process (step SB10), the painting process (step SB11), and the adhesion evaluation test (step SB12) according to the second embodiment are the drying process (step SA3), the painting process (step SA4) according to the first embodiment, and It is implemented on the conditions equivalent to an adhesive evaluation test (step SA5).
  • Table 2 shows the results of the adhesion evaluation test according to Example 2.
  • Comparative Example In the comparative example, in place of the mist spray treatment (Step SA2) of Example 1, the non-chromate treatment liquid PL was applied to the surface of the metal component S by immersion. The size and the material of the metal part S are the same as in the first embodiment. Also in Comparative Example 1, the metal part S is previously subjected to the alkaline cleaning and the deoxy soy treatment.
  • the immersion conditions when the non-chromate treatment liquid PL is applied to the metal part S based on the immersion method are as follows.
  • drying treatment, painting treatment, and adhesion evaluation test were performed.
  • the drying treatment conditions, the coating treatment conditions, and the contents of the adhesion evaluation test are the same as in Example 1.
  • Table 3 shows the results of the adhesion evaluation test according to the comparative example.
  • the non-chromate treatment solution PL contains a silane coupling agent.
  • a treatment liquid containing at least one of a chelate, an aqueous resin, and a conductive polymer film may be used as the non-chromate treatment liquid PL formed on the metal part S as an organic film.
  • non-chromate treatment liquid PL a treatment liquid for forming an organic-inorganic composite film on the metal part S may be used.
  • Treatment that includes at least one of organic-inorganic hybrid silicate, silicate compound, silica, organic-inorganic hybrid phosphate, metal acetylacetonate, coating type non-chromium as non-chromate treatment liquid PL to form organic-inorganic hybrid coating on metal part S A liquid may be used.
  • non-chromate treatment liquid PL a treatment liquid for forming an inorganic film on the metal part S may be used as a reference.
  • At least one treatment solution of Zr, Ti, Mo, W, Mn, Co, and Ce may be used as the nonchromate treatment solution PL to form an inorganic film on the metal part S. .

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Abstract

表面処理装置は、金属部品が配置される処理空間を有する処理槽と、処理空間にノンクロメート処理液のミストを供給するスプレーノズルと、処理空間のノンクロメート処理液を回収して、スプレーノズルに供給する循環装置と、を備える。

Description

表面処理装置及び表面処理方法
　本発明は、表面処理装置及び表面処理方法に関する。
　金属部品の表面処理方法の一つとしてクロメート処理が知られている。クロメート処理は、鉄、亜鉛、マグネシウム、又はアルミニウムのような金属部品を、クロム酸を主成分とするクロメート処理液で表面処理する方法である。一方、クロムが環境及び人体に与える有害性を考慮して、クロメート処理液の使用が制限されつつある。近年では、クロム酸を含まないノンクロメート処理液で金属部品を表面処理するノンクロメート処理が注目されている。
　ノンクロメート処理液として、無機系、有機系、及び混合系など多くの種類のノンクロメート処理液が開発されている。無機系のノンクロメート処理液として、Ｚｒ系、Ｔｉ系、Ｍｏ系、Ｗ系、Ｍｎ系、Ｃｏ系、及びＣｅ系などのノンクロメート処理液が開発されている。有機系のノンクロメート処理液として、シランカップリング剤を含むノンクロメート処理液が開発されている（特許文献１及び特許文献２参照）。
　また、処理液を金属部品に塗布する方式として、金属部品を処理液に浸す浸漬法、スプレーガンから金属部品に処理液を噴射するスプレー法、刷毛を使って処理液を金属部品に塗る刷毛塗り法、及びミスト化された処理液を処理空間に充満させて金属部品に塗布するミストデポジット法などが知られている（特許文献３参照）。
特開２００１－３１６８４５号公報 特開２０１４－０３１５５６号公報 米国特許第５８８８５８３号
　ノンクロメート処理液は、クロメート処理液に比べて高価である。また、ノンクロメート処理液のポットライフ（pot　life）は短く、使用可能時間が制限される。高価でポットライフが短いノンクロメート処理液を浸漬法に基づいて金属部品に塗布する場合、処理液の使用量が多いため、莫大なコストが発生する。スプレー法に基づいて処理液を金属部品に塗布する場合、金属表面に付着することなく損失となる処理液の割合が多くなる。スプレー法では、複数の金属部品に処理液を塗布するためには作業工数が増加する。刷毛塗り法に基づいて処理液を金属に塗布する場合も、複数の金属部品に処理液を同時に塗布することが困難であり、処理効率が低い。特許文献３に開示されているようなミストデポジット法では、ミスト化された処理液を循環使用しておらず、処理液使用量が増加する。処理液のミストを金属部品の表面に付着させるために不活性ガスが必要であり、設備導入費及び維持管理費がかかる。
　本発明は、ノンクロメート処理液の使用量を抑制しつつ、様々な形状の金属部品を表面処理することができるとともに、複数の金属部品を同時に表面処理することができる表面処理装置及び表面処理方法を提供することを目的とする。
　本発明は、金属部品が配置される処理空間を有する処理槽と、前記処理空間に平均液滴径は、７０［μｍ］以下のノンクロメート処理液のミストを供給する１流体スプレーノズルと、前記処理空間の前記ノンクロメート処理液を回収して、前記スプレーノズルに供給する循環装置と、を備える表面処理装置を提供する。
　本発明に係る表面処理装置において、前記スプレーノズル、前記処理槽、及び前記循環装置を含む処理液循環系を流通する前記ノンクロメート処理液の保有量は、前記処理空間の１［ｍ３］当たり１０［Ｌ］以下であることが好ましい。
　本発明に係る表面処理装置において、前記スプレーノズルから前記処理空間に供給される前記ノンクロメート処理液の供給量は、前記処理空間の１［ｍ３］当たり１０［Ｌ／ｍｉｎ］以下であることが好ましい。
　本発明に係る表面処理装置において、前記処理空間における前記ノンクロメート処理液のミスト濃度は、前記処理空間の１［ｍ３］当たり１００［ｍＬ］以上５０００［ｍＬ］以下であることが好ましい。
　本発明に係る表面処理装置において、前記循環装置は、前記ノンクロメート処理液の温度を調整する温調装置を有することが好ましい。
　本発明に係る表面処理装置において、前記処理空間における前記ノンクロメート処理液のミスト濃度を検出する検出器を備え、前記検出器の検出結果に基づいて、前記スプレーノズルから供給される前記ノンクロメート処理液の供給量が調整されることが好ましい。
　本発明に係る表面処理装置において、前記処理槽の上部に設けられた開口からの前記ノンクロメート処理液の漏出を抑制する抑制装置を備えることが好ましい。
　本発明に係る表面処理装置において、前記抑制装置は、前記開口を閉塞可能な蓋部材と、前記蓋部材の開状態及び閉状態を切り替え可能な切替機構と、を有する開閉装置を含むことが好ましい。
　本発明に係る表面処理装置において、前記開口を介して前記処理空間に前記金属部品を搬入し、前記処理空間から前記金属部品を搬出する搬送装置を備えることが好ましい。
　本発明に係る表面処理装置において、前記ノンクロメート処理液を交換する際に前記処理槽内と前記循環装置内とを洗浄するための洗浄液を供給する洗浄液供給装置と、前記ノンクロメート処理液及び前記洗浄液のうち少なくとも一方を含む廃液を回収する廃液回収装置と、を備えることが好ましい。
　本発明は、金属部品が配置される処理槽の処理空間に、ノンクロメート処理液のミストをスプレーノズルから供給するミストスプレー処理を含み、前記処理空間から回収された前記ノンクロメート処理液が、前記スプレーノズルから前記処理空間に供給される、表面処理方法を提供する。
　本発明に係る表面処理方法において、前記ミストスプレー処理の前に、前記金属部品の脱脂処理及び酸化被膜除去処理が実施され、前記金属部品は、搬送装置により、前記脱脂処理が実施される脱脂槽、前記酸化被膜除去処理が実施されるデオキシダイズ処理槽、及び前記ミストスプレー処理が実施される前記処理槽に順次搬送されることが好ましい。
　本発明によれば、ノンクロメート処理液の使用量を抑制しつつ、様々な形状の金属部品を表面処理することができるとともに、複数の金属部品を同時に表面処理することができる表面処理装置及び表面処理方法が提供される。
図１は、本実施形態に係る表面処理装置の一例を模式的に示す図である。 図２は、本実施形態に係る表面処理装置の一例を模式的に示す図である。 図３は、本実施形態に係る洗浄装置により処理液循環系が洗浄されている状態を模式的に示す図である。 図４は、本実施形態に係る金属部品の表面処理方法の一例を示すフローチャートである。 図５は、本実施形態に係る表面処理装置を含む表面処理システムの一例を模式的に示す図である。 図６は、ミストの液滴径と、そのミストの落下速度との関係を示す図である。 図７は、変形例に係る表面処理装置を模式的に示す図である。 図８は、変形例に係る表面処理装置を模式的に示す図である。 図９は、本発明の実施例１に係る評価試験を示すフローチャートである。 図１０は、ミストの供給量と検出器の検出結果である透過率との関係を示す図である。 図１１は、本発明の実施例２に係る評価試験を示すフローチャートである。
　以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。また、以下で説明する実施形態における構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
　以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部の位置関係について説明する。水平面内の一方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、鉛直方向をＺ軸方向とする。
［表面処理装置］
　図１は、本実施形態に係る表面処理装置１００の一例を模式的に示す正面図である。
　図１に示すように、表面処理装置１００は、不図示のラック等に金属部品Ｓを載置させて保持する保持機構１０と、金属部品Ｓが配置される処理空間１２を有する処理槽１４と、処理槽１４の処理空間１２にノンクロメート処理液ＰＬのミストを供給するスプレーノズル１６と、処理槽１４の処理空間１２のノンクロメート処理液ＰＬを回収して、スプレーノズル１６に供給する循環装置２０と、を備える。
　また、表面処理装置１００は、処理槽１４の上部に設けられた開口１４Ｋからのノンクロメート処理液ＰＬの漏出を抑制する抑制装置３０と、処理空間１２におけるノンクロメート処理液ＰＬのミスト濃度を検出する検出器５０と、表面処理装置１００を制御する制御装置６０と、を備える。
　表面処理装置１００は、ノンクロメート処理液ＰＬを使って、金属部品Ｓをノンクロメート処理する。ノンクロメート処理は、クロムを含まないノンクロメート処理液ＰＬを金属部品Ｓの表面において化学反応させることによって、金属部品Ｓの素材とは異なる性質を金属部品Ｓの表面に付与する化成処理である。
　金属部品Ｓは、鉄、亜鉛、マグネシウム、アルミニウム、ステンレス又はチタンのような金属の表面を有する部材である。金属部品Ｓは、冷延鋼材、熱延鋼材、ステンレス鋼材、電気亜鉛めっき鋼材、溶融亜鉛めっき鋼材、亜鉛－アルミニウム合金系めっき鋼材、亜鉛－鉄合金系めっき鋼材、亜鉛－マグネシウム合金系めっき鋼材、亜鉛－アルミニウム－マグネシウム合金系めっき鋼材、アルミニウム系めっき鋼材、アルミニウム－シリコン合金系めっき鋼材、錫系めっき鋼材、鉛－錫合金系めっき鋼材、クロム系めっき鋼材、及びニッケル系めっき鋼材の少なくとも一つでもよい。
　ノンクロメート処理された金属部品Ｓは、例えば航空機のような構造物に使用される。
　ノンクロメート処理液ＰＬは、複数種類の薬液を混合することによって作成され、ポットライフ（pot　life）を有する。本実施形態において、ノンクロメート処理液ＰＬは、シラン化合物を主成分とする処理液である。ノンクロメート処理液ＰＬは、シランカップリング剤を含み、金属部品Ｓに有機系皮膜を形成する。ノンクロメート処理液ＰＬは、例えば、２種類以上のシランカップリング剤を含んでもよいし、シランカップリング剤、水分散性シリカ、及びジルコニウム又はチタニウムイオンを含んでもよいし、水系エマルションと反応する特定官能基を有するシランカップリング剤を含んでもよいし、水系エマルションと３価遷移金属イオンとβ－ジケトン２分子と水２分子とが配位した化合物、及びシランカップリング剤を含んでもよい。
　シランカップリング剤は、水と接触すると加水分解してシラノール基を生成する。シラノール基は、自己縮合によって高分子化するとともに、金属表面のＯＨ基と酸塩基反応で化学結合し、塗装下地として安定化する。また、塗料成分と化学結合又は架橋して強固に結合し、良好な密着性を達成する。
　複数種類の薬液を混合することによってノンクロメート処理液ＰＬを作成する場合、複数種類の薬液を混合してからの経過時間に伴って、シランカップリング剤が徐々に重合する。ノンクロメート処理液ＰＬが重合物になると、金属部品Ｓの表面に良好に塗布されることが困難となる。そのため、ノンクロメート処理液ＰＬには、使用可能時間が設定されており、これをポットライフという。本実施形態において、表面処理装置１００は、ポットライフが終了する前のノンクロメート処理液ＰＬを金属部品Ｓの表面に塗布する。表面処理装置１００は、ポットライフが過ぎた場合、ノンクロメート処理液を交換する必要があり、この場合には交換に先立って洗浄を実施する。
　保持機構１０は、金属部品Ｓの一部に接続される吊部材１０Ａと、吊部材１０Ａを支持する支持部材１０Ｂとを有する。保持機構１０は、金属部品Ｓが処理空間１２に配置されるように、金属部品Ｓを保持する。図２に示すように、本実施形態において、金属部品Ｓは、処理空間１２に複数配置される。
　処理槽１４の上部に開口１４Ｋが設けられる。保持機構１０は、開口１４Ｋを介して処理空間１２に金属部品Ｓを搬入可能であり、開口１４Ｋを介して処理空間１２から金属部品Ｓを搬出可能である。
　処理槽１４は、処理空間１２に面する内面１４Ｓを有する。処理空間１２は、処理槽１４の内部空間である。内面１４Ｓは、処理空間１２を取り囲む内側面１４Ｓａと、底面１４Ｓｂとを含む。保持機構１０は、金属部品Ｓが処理槽１４の内面１４Ｓと接触しないように、金属部品Ｓを保持する。
　処理槽１４の下部に回収口１４Ｃが設けられる。底面１４Ｓｂは、回収口１４Ｃに向かって下方に傾斜する。
　スプレーノズル１６は、処理空間１２に配置され、処理空間１２にノンクロメート処理液ＰＬのミストを供給する。処理空間１２において、スプレーノズル１６と金属部品Ｓとは、Ｘ軸方向及び／又はＹ軸方向に配置される。スプレーノズル１６は、処理空間１２において複数配置される。
　スプレーノズル１６は、処理空間１２の中央部に向かってノンクロメート処理液ＰＬのミストを噴射する噴射口１６Ａを有する。噴射口１６Ａと金属部品Ｓとは１５０ｍｍ以上離れていることが望ましい。
　スプレーノズル１６は、１流体スプレーノズルである。すなわち、スプレーノズル１６は、ノンクロメート処理液ＰＬと圧縮空気とを混合することなく、圧縮されたノンクロメート処理液ＰＬのみを噴射口１６Ａから噴射して、処理空間１２をノンクロメート処理液ＰＬのミスト雰囲気にする。
　本実施形態において、スプレーノズル１６から処理空間１２に供給されるノンクロメート処理液ＰＬのミストの平均液滴径は、７０［μｍ］以下である。なお、ノンクロメート処理液ＰＬのミストの平均液滴径は、１０［μｍ］以上４０［μｍ］以下であることが好ましい。
　スプレーノズル１６は、処理空間１２におけるノンクロメート処理液ＰＬのミスト濃度が十分に高くかつ均一になるように、ノンクロメート処理液ＰＬを噴射する。ミスト濃度とは、処理空間１２の単位体積当たりに存在するノンクロメート処理液ＰＬのミストの量（割合）をいう。制御装置６０は、処理空間１２におけるミスト濃度が均一になるように、スプレーノズル１６の噴射口１６Ａから噴射されるノンクロメート処理液ＰＬのミストの流量を調整する。
　また、処理空間１２におけるミスト濃度が十分に高くかつ均一になるように、処理空間１２に配置されるスプレーノズル１６の数、相対位置、及び噴射口１６Ａの向きを調整することができる。また、処理空間１２におけるミスト濃度が十分に高くかつ均一になるように、スプレーノズル１６と金属部品Ｓとの距離を調整することができる。
　また、制御装置６０は、処理空間１２のサイズ（容積）に基づいて、単位時間当たりにスプレーノズル１６から処理空間１２に供給されるノンクロメート処理液ＰＬの供給量を調整する。本実施形態において、スプレーノズル１６から処理空間１２に供給されるノンクロメート処理液ＰＬの供給量は、処理空間１２の１［ｍ３］当たり１０［Ｌ／ｍｉｎ］以下であり、好ましくは処理空間１２の１［ｍ３］当たり０．５［Ｌ／ｍｉｎ］以上２．０［Ｌ／ｍｉｎ］以下である。
　金属部品Ｓの表面にノンクロメート処理液ＰＬが十分に塗布されるように、処理空間１２におけるノンクロメート処理液ＰＬのミスト濃度は、高いことが好ましい。本実施形態において、処理空間１２におけるノンクロメート処理液ＰＬのミスト濃度は、処理空間１２の１［ｍ３］当たり１００［ｍＬ］以上５０００［ｍＬ］以下である。
　処理空間１２は、スプレーノズル１６から供給されたノンクロメート処理液ＰＬのミストで充満する。ミストの平均液滴径は十分に小さく、ミストは、処理空間１２をゆっくりと漂う。処理空間１２を漂うミストは、スプレーノズル１６と対面している金属部品Ｓの表面のみならず、スプレーノズル１６と対面していない金属部品Ｓの表面にも付着する。すなわち、スプレーノズル１６から噴射されたミストは、処理槽１４全体に拡散するため、スプレーノズル１６と対面していない金属部品Ｓの裏側にも廻り込み、その裏側の金属部品Ｓの表面にも付着する。また、ミストは、金属部品Ｓの形状に制限されることなく、金属部品Ｓの表面に満遍なく付着する。また、処理空間１２に複数の金属部品Ｓが配置されている場合、ミストは、それら複数の金属部品Ｓそれぞれの表面に満遍なく付着する。
　循環装置２０は、処理空間１２のノンクロメート処理液ＰＬを回収する回収ピット２１と、回収ピット２１とスプレーノズル１６とを接続する配管２２と、配管２２に設けられたポンプ２３と、ノンクロメート処理液ＰＬの温度を調整する温調装置２４と、ノンクロメート処理液ＰＬの温度を測定する温度計２６とを有する。
　処理空間１２に充満しているノンクロメート処理液ＰＬのミストは、重力の作用により自然沈降し、底面１４Ｓｂに移動する。底面１４Ｓｂに移動したノンクロメート処理液ＰＬは、傾斜する底面１４Ｓｂを移動して、回収口１４Ｃに集まる。回収口１４Ｃに集まったノンクロメート処理液ＰＬは、回収口１４Ｃを介して回収ピット２１に流入する。回収ピット２１は、回収されたノンクロメート処理液ＰＬを保持する。
　ポンプ２３は、回収ピット２１に溜まったノンクロメート処理液ＰＬをスプレーノズル１６に圧送する。ポンプ２３の作動により、回収ピット２１のノンクロメート処理液ＰＬは、配管２２の流路を流れ、ポンプ２３によって昇圧された後、スプレーノズル１６に供給される。スプレーノズル１６は、ポンプ２３において昇圧されたノンクロメート処理液ＰＬをミスト化し、処理空間１２に供給する。
　本実施形態において、単位時間当たりにスプレーノズル１６から処理空間１２に供給されるノンクロメート処理液ＰＬの供給量と、単位時間当たりに処理空間１２から回収ピット２１に回収されるノンクロメート処理液ＰＬの回収量とは、実質的に等しい。
　温調装置２４は、ポンプ２３とスプレーノズル１６との間の配管２２に設けられ、スプレーノズル１６に供給されるノンクロメート処理液ＰＬの温度を調整する。ノンクロメート処理液ＰＬの温度（温度計２６の指示値）が過度に上昇すると、ノンクロメート処理液ＰＬの少なくとも一部が揮発し、ノンクロメート処理液ＰＬの性状が変化してしまう。例えば、ノンクロメート処理液ＰＬがアルコールを含む場合、ノンクロメート処理液ＰＬの温度が過度に上昇すると、揮発量は多くなる。また、ノンクロメート処理液ＰＬの温度が過度に上昇すると、ノンクロメート処理液ＰＬのポットライフが短くなる可能性がある。温調装置２４は、ノンクロメート処理液ＰＬの性状の変化が抑制されるように、ノンクロメート処理液ＰＬの温度を調整する。温調装置２４は、ノンクロメート処理液ＰＬが適した温度になるように、ノンクロメート処理液ＰＬの温度を調整する。
　抑制装置３０は、処理槽１４の開口１４Ｋの開閉を切り替え可能な開閉装置３１を有する。開閉装置３１は、開口１４Ｋを閉塞可能な蓋部材３１ａと、蓋部材３１ａの開状態及び閉状態を切り替え可能な切替機構３１ｂとを有する。開閉装置３１が開口１４Ｋを開いた状態（開状態）においては、開口１４Ｋを介して処理空間１２内に金属部品Ｓを搬入及び搬出することが可能となる。開閉装置３１が開口１４Ｋを閉じた状態（閉状態）においては、処理空間１２に充満しているノンクロメート処理液ＰＬのミストが開口１４Ｋを介して処理空間１２の外側に漏出することが抑制される。
　本実施形態において、抑制装置３０は、開閉装置３１を開状態とし、搬送装置３００により開口１４Ｋを介して処理空間１２に金属部品Ｓが搬入された後、開閉装置３１を閉状態とする。次に、ポンプ２３が作動してノンクロメート処理液ＰＬが金属部品Ｓの表面に付着させた後、ポンプ２３が停止する。その後、抑制装置３０は、開閉装置３１を開状態とする。その後、搬送装置３００により開口１４Ｋを介して処理空間１２から金属部品Ｓが搬出される。
　検出器５０は、処理空間１２の上方に配置され、処理空間１２におけるノンクロメート処理液ＰＬのミスト濃度を検出する。検出器５０は、処理槽１４の処理空間１２に検出光を照射して、検出光の透過度又は散乱度を検出することにより、処理空間１２内のミスト濃度を検出する。検出器５０の検出結果は、制御装置６０に出力される。
　制御装置６０は、ミスト濃度制御部６１と、温度制御部６２とを有する。ミスト濃度制御部６１は、検出器５０の検出結果に基づいて、ポンプ２３を制御して、単位時間当たりにスプレーノズル１６から処理空間１２に供給されるノンクロメート処理液ＰＬの供給量を調整する。制御装置６０は、検出器５０の検出結果に基づいて、処理空間１２におけるミスト濃度が適正値になっているかを監視し、必要に応じてスプレーノズル１６から処理空間１２に供給されるノンクロメート処理液ＰＬの供給量を調整する。また、温度制御部６２は、温度計２６の検出結果に基づいて、温調装置２４の温調動作を制御する。
　本実施形態においては、循環装置２０により、ノンクロメート処理液ＰＬは、スプレーノズル１６、処理槽１４、及び循環装置２０を含む処理液循環系５００を流通する。処理液循環系５００の流路は、スプレーノズル１６の内部流路、処理槽１４の処理空間１２、循環装置２０の回収ピット２１の貯留空間、及び配管２２の流路を含む。処理液循環系５００においてノンクロメート処理液ＰＬを循環させる場合、配管２２に設けられているバルブ２５は開放される。
　本実施形態において、処理液循環系５００を流通するノンクロメート処理液ＰＬの保有量は、処理空間１２の１［ｍ３］当たり１０［Ｌ］以下である。ノンクロメート処理液ＰＬの保有量は、表面処理装置１００におけるノンクロメート処理液ＰＬの使用量に相当する。前述したポットライフに制限があることから、ノンクロメート処理液ＰＬは交換する必要がある。このため、ノンクロメート処理液ＰＬの使用量削減の観点から、処理液循環系５００を流通するノンクロメート処理液ＰＬの保有量は、少ないことが好ましい。
［洗浄装置］
　また、図１に示すように、表面処理装置１００は、ノンクロメート処理液ＰＬを交換する際に処理槽１４内と循環装置２０内とを洗浄する洗浄液ＣＬを供給する洗浄液供給装置７１と、ポットライフを過ぎたノンクロメート処理液ＰＬや洗浄に使用した後の洗浄液ＣＬのうち少なくとも一方を含む廃液を回収する廃液回収装置７２とを備える。
　洗浄液ＣＬは、例えば温水である。温水は、例えば６０［℃］以上の温度を有する。洗浄液供給装置７１は、洗浄液ＣＬを収容する洗浄液タンクを含む。廃液回収装置７２は、廃液を収容する廃液タンクを含む。洗浄液供給装置７１は、配管７３を介して、循環装置２０の配管２２と接続される。廃液回収装置７２は、配管７４を介して、循環装置２０の配管２２と接続される。
　また、図１に示すように、表面処理装置１００は、交換用のノンクロメート処理液ＰＬの新液を供給する交換用処理液供給装置７７を有する。交換用処理液供給装置７７は、ノンクロメート処理液ＰＬを収容する処理液タンクを含む。交換用処理液供給装置７７は、配管７８及び配管７３を介して、循環装置２０の配管２２と接続される。
　図２は、処理液循環系５００においてノンクロメート処理液ＰＬが循環し、ノンクロメート処理が実施されている状態を示す。ノンクロメート処理においては、処理槽１４内に金属部品Ｓが設置された状態で配管２２に設けられているバルブ２５は開放され、配管７３に設けられているバルブ７５及び配管７４に設けられているバルブ７６は閉鎖される。
　図３は、本実施形態に係る洗浄装置７０により処理液循環系５００が洗浄されている状態を模式的に示す図である。ノンクロメート処理において、ノンクロメート処理液ＰＬは、処理液循環系５００を循環し、処理液循環系５００の部材の表面に接触する。ノンクロメート処理液ＰＬに接触する処理液循環系５００の部材の表面は、スプレーノズル１６の内部流路の内面、処理槽１４の内面１４Ｓ、回収ピット２１の内面、及び配管２２の内面を含む。
　洗浄液供給装置７１は、処理槽１４内に金属部品Ｓが設置されていない状態で処理液循環系５００の部材の表面に洗浄液ＣＬを供給して、処理液循環系５００の部材を洗浄する。処理液循環系５００の部材の表面と接触し、処理液循環系５００の部材を洗浄した後の洗浄液ＣＬは、ポットライフを経過したノンクロメート処理液ＰＬと共に廃液として廃液回収装置７２に回収される。
　洗浄液ＣＬを用いる洗浄処理においては、配管２２に設けられているバルブ２５は閉鎖され、配管７３に設けられているバルブ７５及び配管７４に設けられているバルブ７６は開放される。
　洗浄液供給装置７１から送出された洗浄液ＣＬは、配管７３を流れた後、配管２２に流入し、ポンプ２３を介して、スプレーノズル１６に供給される。これにより、配管２２の内面及びスプレーノズル１６の内部流路の内面が洗浄液ＣＬで洗浄される。スプレーノズル１６は、洗浄液ＣＬを処理空間１２に供給する。スプレーノズル１６から処理空間１２に供給された洗浄液ＣＬは、処理槽１４の内面１４Ｓと接触する。これにより、処理槽１４の内面１４Ｓが洗浄液ＣＬで洗浄される。処理空間１２の洗浄液ＣＬは、回収口１４Ｃを介して回収ピット２１に回収された後、配管２２を流れる。これにより、回収ピット２１の内面及び配管２２の内面が洗浄液ＣＬで洗浄される。配管２２の洗浄液ＣＬは、配管７４を介して、廃液回収装置７２に回収される。
［処理液交換方法］
　また、例えば洗浄後、新たなノンクロメート処理液ＰＬを供給する場合には、バルブ７９が開放され、バルブ２５及びバルブ７６が閉鎖される。これにより、交換用処理液供給装置７７から新たなノンクロメート処理液ＰＬが配管７８、７３を介して配管２２に供給される。新たなノンクロメート処理液ＰＬが処理液循環系５００に必要量供給された後、バルブ２５が開放され、バルブ７９が閉鎖される。
［表面処理方法］
　次に、本実施形態に係る金属部品Ｓの表面処理方法について説明する。図４は、本実施形態に係る金属部品Ｓの表面処理方法の一例を示すフローチャートである。図５は、本実施形態に係る表面処理装置１００を含む表面処理システム１０００の一例を模式的に示す図である。
　金属部品Ｓの脱脂処理が実施される（ステップＳＰ１）。本実施形態においては、水系脱脂剤を用いて脱脂処理が実施される。脱脂処理は、脱脂槽２１０において実施される。脱脂処理により、金属部品Ｓの表面に付着していた油分が除去される。
　脱脂処理の後、金属部品Ｓの湯洗処理（ステップＳＰ２）、及び水洗処理（ステップＳＰ３）が実施される。湯洗処理は、洗浄槽２２０において実施される。水洗処理は、洗浄槽２３０において実施される。湯洗処理及び水洗処理により、脱脂処理において金属部品Ｓの表面に付着していた脱脂剤が除去される。
　次に、金属部品Ｓのアルカリ洗浄処理が実施される（ステップＳＰ４）。アルカリ溶液を用いて金属部品Ｓが洗浄される。アルカリ洗浄処理は、アルカリ洗浄槽２４０において実施される。
　アルカリ洗浄処理の後、金属部品Ｓの湯洗処理（ステップＳＰ５）、及び水洗処理（ステップＳＰ６）が実施される。湯洗処理は、洗浄槽２５０において実施される。水洗処理は、洗浄槽２６０において実施される。湯洗処理及び水洗処理により、アルカリ洗浄処理において金属部品Ｓの表面に付着していたアルカリ溶液が除去される。
　次に、金属部品Ｓの酸化被膜除去処理であるデオキシダイズ処理が実施される（ステップＳＰ７）。デオキシダイズ処理は、デオキシダイズ処理槽２７０において実施される。本実施形態においては、酸又は酸化還元剤を有する水性処理液を用いて金属部品Ｓの表面がデオキシダイズ処理されることにより、金属部品Ｓの表面の酸化物が除去される。
　デオキシダイズ処理の後、金属部品Ｓの１次水洗処理（ステップＳＰ８）、及び２次水洗処理（ステップＳＰ９）が実施される。１次水洗処理は、洗浄槽２８０において実施される。２次水洗処理は、洗浄槽２９０において実施される。１次水洗処理及び２次水洗処理により、デオキシダイズ処理において金属部品Ｓの表面に付着していた水性処理液が除去される。
　次に、金属部品Ｓのノンクロメート処理が実施される（ステップＳＰ１０）。ノンクロメート処理は、処理槽１４を含む表面処理装置１００において実施される。
　図５に示すように、本実施形態において、脱脂槽２１０、洗浄槽２２０、洗浄槽２３０、アルカリ洗浄槽２４０、洗浄槽２５０、洗浄槽２６０、デオキシダイズ処理槽２７０、洗浄槽２８０、洗浄槽２９０、及び処理槽１４は、直列に配置される。金属部品Ｓは、搬送装置３００により、それぞれの槽に順次搬送され、インライン処理される。
　本実施形態において、搬送装置３００は、ガイド機構３１０と、ガイド機構３１０にガイドされながら移動する保持機構１０とを含む。保持機構１０の支持部材１０Ｂがガイド機構３１０にガイドされて、それぞれの槽に移動する。
　処理槽１４の上部に開口１４Ｋが設けられる。搬送装置３００は、洗浄槽２９０において２次水洗処理が実施された金属部品Ｓを洗浄槽２９０から搬出し、処理槽１４に搬送する。搬送装置３００は、金属部品Ｓを処理槽１４の上部に移動した後、金属部品Ｓを下降させる。これにより、金属部品Ｓは、搬送装置３００によって、開口１４Ｋを介して処理槽１４の処理空間１２に搬入される。
　金属部品Ｓが処理槽１４の処理空間１２に搬入された後、開閉装置３１を閉状態とする。
　金属部品Ｓが処理空間１２に搬入され、開閉装置３１を閉状態とした後、制御装置６０は、ポンプ２３を作動して、金属部品Ｓが配置されている処理槽１４の処理空間１２に、ノンクロメート処理液ＰＬのミストをスプレーノズル１６から供給する。
　ミストの平均液滴径は、７０［μｍ］以下に調整されており、微細である。スプレーノズル１６から処理空間１２に供給されたノンクロメート処理液ＰＬのミストは、急減に落下したり局所的な空間に集まったりすることなく、処理空間１２をゆっくりと漂う。これにより、処理空間１２は、スプレーノズル１６から供給されたノンクロメート処理液ＰＬのミストで充満する。
　また、本実施形態においては、処理空間１２におけるミスト濃度が十分に高く且つ均一になるように、スプレーノズル１６の数、相対位置、及び噴射口１６Ａの向きが調整されている。
　また、本実施形態においては、処理空間１２におけるミスト濃度が十分に高く且つ均一になるように、スプレーノズル１６と金属部品Ｓとの距離が調整される。例えば、スプレーノズル１６と金属部品Ｓとの距離が短過ぎると、スプレーノズル１６と対面している金属部品Ｓの表面のみにミストが付着し、スプレーノズル１６と対面していない金属部品Ｓの裏側に廻り込むミストの量が低減してしまう。そのため、処理空間１２におけるミスト濃度が均一になるように、すなわち、スプレーノズル１６と対面していない金属部品Ｓの裏側にもミストが十分に廻り込むように、スプレーノズル１６と金属部品Ｓとの距離が調整される。本実施形態において、Ｘ軸方向におけるスプレーノズル１６と金属部品Ｓとの距離は、１５０［ｍｍ］以上に設定される。
　また、処理空間１２におけるミスト濃度が十分に高く且つ均一になるように、スプレーノズル１６の噴射口１６Ａから噴射されるノンクロメート処理液ＰＬのミストの流量、及び単位時間当たりにスプレーノズル１６から処理空間１２に供給されるノンクロメート処理液ＰＬの供給量を調整することができる。
　スプレーノズル１６から供給されたノンクロメート処理液ＰＬのミストは、スプレーノズル１６と対面している金属部品Ｓの表面のみならず、処理空間１２の全体に拡散するため、スプレーノズル１６と対面していない金属部品Ｓの表面にも付着する。また、ミストは、金属部品Ｓの形状に制限されることなく、金属部品Ｓの表面に満遍なく付着する。また、処理空間１２に複数の金属部品Ｓが存在する場合、ミストは、それら複数の金属部品Ｓそれぞれの表面に満遍なく付着する。
　ミスト濃度は、検出器５０によって検出される。制御装置６０は、検出器５０の検出結果に基づいて、処理空間１２におけるミスト濃度が処理空間１２の１［ｍ３］当たり１００［ｍＬ］以上５０００［ｍＬ］以下となるように、ポンプ２３を制御して、スプレーノズル１２から噴射されるミストの流速及び供給量を調整する。
　処理空間１２に充満するノンクロメート処理液ＰＬのミストの一部は、重力の作用により自然沈降し、回収ピット２１に回収される。処理空間１２から回収ピット２１に回収されたノンクロメート処理液ＰＬは、循環装置２０の配管２２を流れ、ポンプ２３を介して、スプレーノズル１６に供給される。スプレーノズル１６は、回収ピット２１に回収されたノンクロメート処理液ＰＬを処理空間１２に供給する。
　ノンクロメート処理液ＰＬによる被膜が十分に形成されるまで、金属部品Ｓは、ミストが充満している処理空間１２に配置され続ける。制御装置６０は、金属部品Ｓの表面にノンクロメート処理液ＰＬの被膜が十分に形成されるまで、金属部品Ｓが配置されている処理槽１４の処理空間１２に、ノンクロメート処理液ＰＬのミストをスプレーノズル１６から供給し続ける。また、制御装置６０は、循環装置２０を使って処理空間１２から回収されたノンクロメート処理液ＰＬをスプレーノズル１６に供給し続ける。すなわち、制御装置６０は、金属部品Ｓの表面にノンクロメート処理液ＰＬの被膜が十分に形成されるまで、処理液循環系５００においてノンクロメート処理液ＰＬを循環させながら、金属部品Ｓが配置される処理槽１４の処理空間１２に、ノンクロメート処理液ＰＬのミストをスプレーノズル１６から供給するミストスプレー処理を継続する。
　金属部品Ｓの表面にノンクロメート処理液ＰＬの被膜が十分に形成された後、制御装置６０は、ポンプ２３の作動を停止して、スプレーノズル１６からのミストの噴射を停止すし、槽内のミストが沈降した後、開閉装置３１を開状態にする。ノンクロメート処理液ＰＬの被膜が形成された金属部品Ｓは、搬送装置３００によって、処理空間１２から搬出される。搬送装置３００は、金属部品Ｓを上昇させ、開口１４Ｋを介して、処理空間１２から金属部品Ｓを搬出する。
　処理空間１２から搬出された金属部品Ｓについて、液切り処理（ステップＳＰ１１）及び乾燥処理（ステップＳＰ１２）が実施される。
　ミストスプレー処理により被膜が形成された金属部品Ｓの塗装処理が実施される（ステップＳＰ１３）。塗装処理により金属部品Ｓの表面に塗装膜が形成された後、金属部品Ｓと塗装膜との密着性の評価試験が実施される（ステップＳＰ１４）。
　また、表面処理システム１０００による作業が終了したとき、又は、ポットライフを迎えたノンクロメート処理液ＰＬを新たなノンクロメート処理液ＰＬに交換するとき、洗浄装置７０を使った処理液循環系５００の洗浄処理が実施される。洗浄処理が終了した後、新たなクロメート処理液ＰＬが処理液循環系５００に投入される。
［作用及び効果］
　以上説明したように、本実施形態によれば、処理槽１４の処理空間１２にノンクロメート処理液ＰＬのミストが充満され、ミストが充満した処理空間１２に金属部品Ｓが配置されるので、処理空間１２を漂うミストは、金属部品Ｓの表面に十分に付着する。ノンクロメート処理液ＰＬがミスト化されることにより、金属部品Ｓの形状に制限されることなく、様々な形状の金属部品Ｓの表面にノンクロメート処理液ＰＬが十分に塗布される。また、処理空間１２に複数の金属部品Ｓが配置される場合でも、それら複数の金属部品Ｓの表面にノンクロメート処理液ＰＬは同時に塗布される。また、処理空間１２のノンクロメート処理液ＰＬは回収された後、循環装置２０によってスプレーノズル１６に供給される。スプレーノズル１６は、処理空間１２から回収されたノンクロメート処理液ＰＬを再び処理空間１２に供給する。したがって、ノンクロメート処理液ＰＬの使用量（処理液循環系５００におけるノンクロメート処理液ＰＬの保有量）を抑制しつつ、金属部品Ｓを表面処理することができる。このように、本実施形態においては、少量のノンクロメート処理液ＰＬで、各種部品形状に対応可能であり、且つ、生産数量増加に対応可能であるという効果を奏する。
　また、本実施形態においては、スプレーノズル１６は、１流体スプレーノズルである。そのため、ノンクロメート処理液ＰＬのミストの処理槽１４への飛散及び気化が抑制され、処理液循環系５００を循環するノンクロメート処理液ＰＬのロス量を抑制することができる。
　また、本実施形態においては、スプレーノズル１６から供給されるノンクロメート処理液ＰＬのミストの平均液滴径は、７０［μｍ］以下であり、好ましくは、１０［μｍ］以上４０［μｍ］以下である。これにより、ノンクロメート処理液ＰＬのミストは、急減に落下することなく、処理空間１２をゆっくりと漂うことができ、金属部品Ｓの表面に十分に付着することができる。
　図６は、ミストの液滴径［μｍ］と、そのミストの落下速度［ｍ／ｓ］との関係を示す図である。
　図６に示すように、ミストの液滴径が小さいほど、落下速度は小さくなり、処理槽１４内を落下するのに要する時間は長くなる。すなわち、ミストの液滴径が小さいほど、処理空間１２に滞留している時間が長くなる。
　本発明者は、ミストの平均液滴径が７０［μｍ］以下であれば、処理空間１２においてミストをゆっくりと漂わせ、金属部品Ｓの表面にミストを十分に付着させることができることを見出した。本実施形態によれば、ミストの平均液滴径を７０［μｍ］以下、好ましくは１０［μｍ］以上４０［μｍ］以下とすることにより、処理空間１２におけるミストの滞留時間を長くすることができ、金属部品Ｓの表面にノンクロメート処理液ＰＬを十分に付着させることができる。
　また、本実施形態に係るスプレーミスト処理によれば、処理液循環系５００を流通するノンクロメート処理液ＰＬの保有量を、処理空間１２の１［ｍ３］当たり１０［Ｌ］以下としても、金属部品Ｓの表面にノンクロメート処理液ＰＬを十分に付着させることができる。本実施形態に係るスプレーミスト処理によれば、例えば浸漬法に比べて、ノンクロメート処理液ＰＬの使用量が、１／１００以下に抑制される。
　また、本実施形態によれば、スプレーノズル１６から処理空間１２に供給されるノンクロメート処理液ＰＬの供給量は、処理空間１２の１［ｍ３］当たり１０［Ｌ／ｍｉｎ］以下であり、好ましくは、処理空間１２の１［ｍ３］当たり０．５［Ｌ／ｍｉｎ］以上２．０［Ｌ／ｍｉｎ］以下である。これにより、ノンクロメート処理液ＰＬの使用量を抑制しつつ、必要十分なミストを処理空間１２に漂わせることができる。
　また、本実施形態によれば、処理空間１２におけるノンクロメート処理液ＰＬのミスト濃度は、処理空間１２の１［ｍ３］当たり１００［ｍＬ］以上５０００［ｍＬ］以下である。ミスト濃度を５０００［ｍＬ］よりも大きい状態とする場合、ノンクロメート処理液ＰＬの供給量を増加させる必要がある。ノンクロメート処理液ＰＬの供給量を増加させることにより、処理液循環系５００を流通するノンクロメート処理液ＰＬの保有量の増加をもたらす。ミスト濃度が１００［ｍＬ］よりも小さいと、金属部品Ｓの表面にノンクロメート処理液ＰＬを十分に付着させることが困難となる。処理空間１２におけるノンクロメート処理液ＰＬのミスト濃度を、処理空間１２の１［ｍ３］当たり１００［ｍＬ］以上５０００［ｍＬ］以下とすることにより、ノンクロメート処理液ＰＬの使用量を抑制しつつ、金属部品Ｓの表面にノンクロメート処理液ＰＬを十分に付着させることができる。
　また、本実施形態によれば、循環装置２０は、ノンクロメート処理液ＰＬの温度を調整する温調装置２４を有する。温調装置２４によってノンクロメート処理液ＰＬが最適温度に調整されることにより、ノンクロメート処理液ＰＬの揮発、及びノンクロメート処理液ＰＬのポットライフの短縮が抑制され、ノンクロメート処理液ＰＬの性状の変化が抑制される。
　また、本実施形態によれば、処理空間１２におけるノンクロメート処理液ＰＬのミスト濃度を検出する検出器５０が設けられる。検出器５０が設けられることにより、処理空間１２のミスト濃度が正常か否かを監視することができる。また、検出器５０の検出結果に基づいて、処理空間１２のミスト濃度が異常であると判定された場合、制御装置６０は、処理空間１２のミスト濃度が正常になるように、ポンプ２３を制御して、スプレーノズル１６から供給されるノンクロメート処理液ＰＬの供給量を調整することができる。例えば、処理空間１２のミスト濃度が許容値よりも低いと判定された場合、制御装置６０は、スプレーノズル１６から処理空間１２に供給されるノンクロメート処理液ＰＬの供給量を多くすることができる。
　また、本実施形態によれば、処理槽１４の上部に設けられた開口１４Ｋからのノンクロメート処理液ＰＬの飛散を抑制する抑制装置３０が設けられる。これにより、処理液循環系５００を循環するノンクロメート処理液ＰＬのロスが防止される。
　また、本実施形態によれば、抑制装置３０は、処理槽１４の開口１４Ｋを開閉可能な開閉装置３１を有する。これにより、開閉装置３１が開口１４Ｋを閉状態から開状態に切り替えることにより、金属部品Ｓの搬入処理及び搬出処理は円滑に実施される。また、金属部品Ｓが処理空間１２に搬入された後においては、開閉装置３１が開口１４Ｋを開状態から閉状態に切り替えるだけで、処理液循環系５００を循環するノンクロメート処理液ＰＬのロスが防止される。
　また、図５を参照して説明したように、本実施形態においては、金属部品Ｓは、搬送装置３００によって、複数の槽に順次搬送され、インライン処理される。複数の槽のそれぞれの上部には開口が設けられており、搬送装置３００は、その開口を介して、槽に対する金属部品Ｓの搬入処理及び槽からの金属部品Ｓの搬出処理を実施可能である。これにより、金属部品Ｓの表面処理は効率良く実施される。
　また、本実施形態においては、ノンクロメート処理液ＰＬに接触した処理液循環系５００の部材の表面に洗浄液ＣＬを供給する洗浄液供給装置７１と、廃液を回収する廃液回収装置７２とを有する。これにより、ポットライフがあるノンクロメート処理液ＰＬを交換する場合、使用済みのノンクロメート処理液ＰＬを十分に除去した後、新たなノンクロメート処理液ＰＬを処理液循環系５００に投入することができる。
　なお、上述の実施形態においては、処理槽１４及び配管７３に対してエアブローを供給する構成としてもよい。図７は、変形例に係る表面処理装置１００Ａを模式的に示す図である。図７に示すように、表面処理装置１００Ａは、エアレシーバタンク８０と、配管８１と、エアブローノズル８２と、配管８３と、バルブ８４と、バルブ８５とを有する。エアレシーバタンク８０は、エアブローの供給源である。配管８１は、エアブローノズル８２に接続される。エアブローノズル８２は、処理槽１４の開口１４Ｋに設けられる。エアブローノズル８２は、配管８１に設けられたバルブ８４を開放することにより、エアレシーバタンク８０から配管８２を介して供給されるエアを処理槽１４内に噴射可能である。エアブローノズル８２は、例えば金属部品Ｓを搬出する際にエアを噴射することで、処理槽１４にエアブローを形成可能である。これにより、処理槽１４内を迅速に清浄化することができる。
　一方、配管８３は、配管７３に接続される。配管８３に設けられたバルブ８５を開放することにより、配管７３には、エアレシーバタンク８０から配管８３を介してエアが供給される。配管７３にエアが供給されることにより、配管７３内のノンクロメート処理液ＰＬや洗浄液ＣＬ等が配管２２側に流される。このように、配管７３、配管２２、配管８３にパージ用のエアを供給することにより、配管７３、配管２２、配管８３にノンクロメート処理液ＰＬや洗浄液ＣＬが残ることを抑制できる。
　なお、上述の実施形態においては、抑制装置３０が開閉装置３１を含むこととしたが、ガスカーテン装置を含む方式としてもよい。図８は、変形例に係る表面処理装置１００Ｂを模式的に示す図である。図８に示すように、表面処理装置１００Ｂは、ガスカーテン装置１３０を有する。ガスカーテン装置１３０は、処理槽１４の開口１４Ｋにエアを噴出するガス噴出口１３１と、ガス噴射口１３１から噴出されたエアの少なくとも一部を吸引するガス吸引口１３２と、ガス吸引口１３２から吸引されたノンクロメート処理液ＰＬを回収するミスト回収器１３５と、を有する。ガス噴射口１３１からエアが噴射されることにより、開口１４Ｋにエアカーテンが形成される。
　処理空間１２に充満しているノンクロメート処理液ＰＬのミストの少なくとも一部がガス吸引口１３２から吸引される可能性がある。ミスト回収器１３５は、ガス吸引口１３２から吸引されたノンクロメート処理液ＰＬを回収する。ミスト回収器１３５は、配管１３６を介して吸引ノズル１３４と接続され、配管１３７を介して噴射ノズル１３３と接続される。配管１３６には、ガス吸引口１３２から吸引されたノンクロメート処理液ＰＬの温度を調整する温調器１３８が設けられる。ガス吸引口１３２から吸引されたノンクロメート処理液ＰＬは、温調器１３８で温度調整された後、配管１３６を介して、ミスト回収器１３５に回収される。
　ミスト回収器１３５は、気液分離機能を有する。配管１３７には、ガス噴射口１３１から噴射させるエアを生成する送風機１３９が設けられる。送風機１３９の作動により、ミスト回収器１３５においてノンクロメート処理液ＰＬから分離されたエアが、配管１３７を介して噴射ノズル１３３に供給される。噴射ノズル１３３は、送風機１３９の作動に基づいて、ガス噴射口１３１からエアを噴射する。
　本実施形態においては、ガスシールを形成するためのガスが、噴射ノズル１３３、吸引ノズル１３４、配管１３６、ミスト回収器１３５、配管１３７、及び送風機１３９を流通する。この流路は、噴射ノズル１３３の内部流路、吸引ノズル１３４の内部流路、配管１３６の流路、ミスト回収器１３５の内部空間、配管１３７の流路、及び送風機１３９の内部流路を含む。この流路を流通するガスに含まれるノンクロメート処理液ＰＬがミスト回収器１３５に回収される。ミスト回収器１３５に回収されたノンクロメート処理液ＰＬは、処理液循環系５００に戻される。
［評価試験結果］
＜実施例１＞
　次に、本発明に係るミストスプレー処理について実施した評価試験結果について説明する。図９は、本発明の実施例１に係る評価試験を示すフローチャートである。図９に示すように、実施例１に係る評価試験では、金属部品Ｓを準備する工程（ステップＳＡ１）と、金属部品Ｓを本発明に係るミストスプレー処理する工程（ステップＳＡ２）と、ミストスプレー処理された金属部品Ｓを乾燥する工程（ステップＳＡ３）と、金属部品Ｓを塗装する工程（ステップＳＡ４）と、塗装により形成された塗装膜と金属部品Ｓとの密着性を評価する工程（ステップＳＡ５）とが実施される。
（ステップＳＡ１：金属部品Ｓを準備）
　金属部品Ｓとして、アルミニウム合金（２０１４－Ｔ３Ｂ）の平板を用意した。金属部品Ｓのサイズは、長さ２５６［ｍｍ］、幅７６［ｍｍ］、厚さ１［ｍｍ］である。この金属部品Ｓには、アルカリ洗浄及びデオキシダイズ処理が予め施されている。アルカリ洗浄には「Ｓｕｐｅｒ　Ｂｅｅ　３００ＬＦ」を用い、デオキシダイズ処理には「ＡＬＤＯＸ　Ｖ」を用いた。
（ステップＳＡ２：ミストスプレー処理）
　本発明に係るミストスプレー処理を実施して、金属部品Ｓにノンクロメート処理液ＰＬを塗布した。ミストスプレー処理条件は、以下の通りである。
（ａ１）処理槽１４のサイズ：０．２４［ｍ３］（長さ１０００［ｍｍ］、幅６００［ｍｍ］、高さ４００［ｍｍ］）
（ｂ１）ノンクロメート処理液ＰＬ：ＡＣ－１３１ＢＢ（３Ｍ社）
（ｃ１）ノンクロメート処理液ＰＬの流通量（使用量）：１０００［ｍＬ］
（ｄ１）ノンクロメート処理液ＰＬの温度：２０［℃］
（ｅ１）抑制装置３０の方式：蓋部材（長さ１１００［ｍｍ］、幅６５０［ｍｍ］）
（ｆ１）スプレーノズル１６：１流体スプレーノズル
（ｇ１）ミストの平均液滴径（ザウター平均径）：３５［μｍ］
（ｈ１）スプレーノズル１６からのノンクロメート処理液ＰＬの供給量：１００［ｍＬ／ｍｉｎ］
（ｉ１）ミストが充満している処理空間１２に金属部品Ｓを置いた処理時間：１０［ｍｉｎ］
（ｊ１）処理空間１２のミスト濃度：１．３１
　（ｃ１）について、処理槽１４は０．２４［ｍ３］であり、処理液循環系５００の流路の体積は、約０．２５［ｍ３］である。したがって、処理液循環系５００の流路を流通するノンクロメート処理液ＰＬの流通量は、１［ｍ３］当たり約４［Ｌ］である。
　（ｊ１）については、吸光光度計である検出器５０の検出結果から算出した。検出器５０は、ＭｉｎｉＢＳＶ（ＩＲＳ社）を使用した。図１０は、処理槽１４内のミスト濃度と、検出器５０の検出結果である透過率との関係を模式的に示す図である。図１０では、処理槽１４内のミスト濃度が適正範囲である場合の透過率を示している。
（ステップＳＡ３：乾燥）
　ミストスプレー処理の後、金属部品Ｓを自然乾燥させた。乾燥条件は、以下の通りである。
（ｋ１）自然乾燥時間：２４［時間］
（ｌ１）自然乾燥温度：室温（２０［℃］）
（ステップＳＡ４：塗装）
　自然乾燥処理の後、金属部品Ｓを塗装した。塗装条件は、以下の通りである。
（ｍ１）塗装仕様：ＡｋｚｏＮｏｂｅｌ社製エポキシプライマー（１０Ｐ２０－４４）
（ｎ１）塗装方法：エアスプレー
（ｏ１）塗装温度：室温（２０［℃］）
（ステップＳＡ５：密着性評価）
　塗装の後、金属部品Ｓと塗装膜との密着性を評価した。密着性評価試験は、ＡＳＴＭＤ３３５９「テープテストによる密着性評価」に基づく。塗装後の金属部品Ｓを２０［℃］の水に１６８［時間］浸漬させた後、その金属部品Ｓの表面にカッターナイフで碁盤目状の切れ込みを入れる。切れ込みの間隔であるクロスカット幅は１［ｍｍ］である。切れ込みを入れた領域に粘着テープ（３Ｍ社Ｎｏ．２５０テープ）を付着させ、粘着テープを剥がした後の塗装膜の剥離状態を評価する。塗装膜の剥がれが少ないほど密着性は良好であると評価される。ＡＳＴＭ規格Ｄ３３５９では、塗装膜の剥離状態が「０Ｂ」、「１Ｂ」、「２Ｂ」、「３Ｂ」、「４Ｂ」、「５Ｂ」の６段階に分類され、「５Ｂ」は密着性が最も良好であることを示し、数値が小さいほど密着性が不良となり、「０Ｂ」は密着性が最も不良であることを示す。実施例１では、塗装膜の剥離状態が「４Ｂ」、「５Ｂ」であるものを合格とした。
　表１に、実施例１に係る密着性評価試験結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　２０サンプルについて評価し、「５Ｂ」が１７サンプル、「４Ｂ」が３サンプルであり、「３Ｂ」以下のサンプルはゼロであった。したがって、本発明の実施例１に係るミストスプレー処理によれば、金属部品Ｓと塗料膜とは良好な密着性を得ることができることを確認できた。
＜実施例２＞
　図１１は、本発明の実施例２に係る評価試験を示すフローチャートである。図１１に示すように、実施例２に係る評価試験では、金属部品Ｓを準備する工程（ステップＳＢ１）と、金属部品Ｓの油分を除去するアルカリ脱脂処理を実施する工程（ステップＳＢ２）と、アルカリ脱脂された金属部品Ｓを湯洗処理する工程（ステップＳＢ３）と、金属部品Ｓを水洗処理する工程（ステップＳＢ４）と、金属部品Ｓの酸化被膜を除去するデオキシダイズ処理を実施する工程（ステップＳＢ５）と、金属部品Ｓを１次水洗処理する工程（ステップＳＢ６）と、金属部品Ｓを２次水洗処理する工程（ステップＳＢ７）と、金属部品Ｓを本発明に係るミストスプレー処理する工程（ステップＳＢ８）と、液切りする工程（ステップＳＢ９）と、ミストスプレー処理された金属部品Ｓを乾燥する工程（ステップＳＢ１０）と、金属部品Ｓを塗装する工程（ステップＳＢ１１）と、塗装により形成された塗装膜と金属部品Ｓとの密着性を評価する工程（ステップＳＢ１２）とが実施される。
　実施例２は、ステップＳＢ１からステップＳＢ１０までの処理がインライン処理される。すなわち、図５を参照して説明したように、金属部品Ｓは、搬送装置３００により、各処理が実施される槽に順次配置され、処理を実施される。本実施形態においては、５０個の金属部品Ｓが一括して搬送され、バッチ処理される。
　なお、２次水洗（ステップＳＢ７）の後、金属部品Ｓの乾燥処理を実施し、乾燥処理後の金属部品Ｓがスプレーミスト処理を実施する処理槽１４に手動により搬送されてもよい。
　金属部品Ｓのサイズ及び材質は、実施例１と同様である。
　アルカリ脱脂処理（ステップＳＢ２）、湯洗処理（ステップＳＢ３）、水洗処理（ステップＳＢ４）、デオキシダイズ処理（ステップＳＢ５）、１次水洗処理（ステップＳＢ６）、及び２次水洗処理（ステップＳＢ７）のそれぞれの処理条件は、以下の通りである。なお、各ステップで使用される槽のサイズは、１．９［ｍ３］（長さ１７００［ｍｍ］、幅８００［ｍｍ）、高さ１４００［ｍｍ］である。
（ａ２）アルカリ脱脂処理
　・薬液：Ｓｕｐｅｒ　Ｂｅｅ　３００ＬＦ
　・処理温度：６０［℃］
　・処理時間：１０［分］
（ｂ２）湯洗処理
　・洗浄温度：６０［℃］
　・洗浄時間：５［分］
（ｃ２）水洗処理
　・洗浄温度：室温（２０［℃］）
　・洗浄時間：１［分］
（ｄ２）デオキシダイズ処理
　・薬液：ＡＬＤＯＸ　Ｖ
　・処理温度：室温（２０［℃］）
　・処理時間：５［分］
（ｅ２）１次水洗処理
　・洗浄温度：室温（２０［℃］）
　・洗浄時間：５［分］
（ｆ２）２次洗浄処理
　・洗浄温度：室温（２０［℃］）
　・洗浄時間：５［分］
　２次水洗処理の後、本発明に係るミストスプレー処理（ステップＳＢ８）が実施され、金属部品Ｓにノンクロメート処理液ＰＬが塗布される。実施例２に係るミストスプレー処理条件は、以下の通りである。
（ｇ２）処理槽１４のサイズ：１．９［ｍ３］（長さ１７００［ｍｍ］、幅８００［ｍｍ］、高さ１４００［ｍｍ］）
（ｈ２）ノンクロメート処理液ＰＬ：ＡＣ－１３１ＢＢ（３Ｍ社）
（ｉ２）ノンクロメート処理液ＰＬの使用量（流通量）：６０００［ｍＬ］
（ｊ２）ノンクロメート処理液ＰＬの温度：室温（１０［℃］以上３５［℃］以下）
（ｋ２）抑制装置３０の方式：蓋部材（長さ１８００［ｍｍ］、幅９００［ｍｍ］）
（ｌ２）スプレーノズル１６：１流体スプレーノズル
（ｍ２）ミストの平均液滴径（ザウター平均径）：３５［μｍ］
（ｎ２）スプレーノズル１６からのノンクロメート処理液ＰＬの供給量：１０００［ｍＬ／ｍｉｎ］
（ｏ２）ミストが充満している処理空間１２に金属部品Ｓを置いた処理時間：１０［ｍｉｎ］
（ｐ２）処理空間１２のミスト量（シミュレーション値）：０．２［ｋｇ／ｍ３］
（ｑ２）処理空間１２のミスト濃度（吸光高度計係数）：１．３１
　ミストスプレー処理の後、液切り（ステップＳＢ９）が実施される。液切りは、室温（２０［℃］）で実施される。
　実施例２に係る乾燥処理（ステップＳＢ１０）、塗装処理（ステップＳＢ１１）、及び密着性評価試験（ステップＳＢ１２）は、実施例１に係る乾燥処理（ステップＳＡ３）、塗装処理（ステップＳＡ４）、及び密着性評価試験（ステップＳＡ５）と同等の条件で実施される。
　表２に、実施例２に係る密着性評価試験結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　５０サンプルについて評価し、「５Ｂ」が４５サンプル、「４Ｂ」が５サンプルであり、「３Ｂ」以下のサンプルはゼロであった。したがって、本発明の実施例２に係るミストスプレー処理で、金属部品Ｓと塗料膜との密着性は良好であることが確認できた。
＜比較例＞
　比較例では、実施例１のミストスプレー処理（ステップＳＡ２）に代えて、浸漬法により金属部品Ｓの表面にノンクロメート処理液ＰＬを塗布した。金属部品Ｓのサイズ及び材質は、実施例１と同じである。比較例１においても、金属部品Ｓにはアルカリ洗浄及びデオキシダイズ処理が予め施されている。
　浸漬法に基づいて金属部品Ｓにノンクロメート処理液ＰＬを塗布したときの浸漬条件は、以下の通りである。
（ａ３）浸漬槽のサイズ：０．０２４［ｍ３］（長さ４５０［ｍｍ］、幅１５０［ｍｍ］、高さ３５０［ｍｍ］）
（ｂ３）ノンクロメート処理液ＰＬ：ＡＣ－１３１ＢＢ（３Ｍ社）
（ｃ３）ノンクロメート処理液ＰＬの使用量：２４［Ｌ］
（ｄ３）ノンクロメート処理液ＰＬの温度：２０［℃］
（ｅ３）浸漬時間：１０［ｍｉｎ］
　浸漬法に基づいて金属部品Ｓにノンクロメート処理液ＰＬを塗布した後、乾燥処理、塗装処理、及び密着性評価試験を行った。乾燥処理条件、塗装処理条件、及び密着性評価試験の内容は、実施例１と同様である。
　表３に、比較例に係る密着性評価試験結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　２０サンプルについて評価し、「５Ｂ」が１９サンプル、「４Ｂ」が１サンプルであり、「３Ｂ」以下のサンプルはゼロであった。したがって、本発明の実施例１，２に係るミストスプレー処理は、従来例である浸漬法と同等の密着性を得られることを確認できた。
［その他の実施形態］
　なお、上述の実施形態においては、ノンクロメート処理液ＰＬがシランカップリング剤を含むこととした。金属部品Ｓに有機系皮膜と形成するノンクロメート処理液ＰＬとして、キレート、水性樹脂、及び導電性高分子皮膜の少なくとも一つを含む処理液が使用されてもよい。
　また、ノンクロメート処理液ＰＬとして、金属部品Ｓに有機無機複合皮膜を形成する処理液が使用されてもよい。金属部品Ｓに有機無機複合皮膜と形成するノンクロメート処理液ＰＬとして、有機無機複合シリケート、シリケート化合物、シリカ、有機無機複合りん酸塩、金属アセチルアセトネート、塗布型ノンクロムの少なくとも一つを含む処理液が使用されてもよい。
　また、ノンクロメート処理液ＰＬとして、金属部品Ｓに無機皮膜を形成する処理液が資料されてもよい。金属部品Ｓに無機系皮膜と形成するノンクロメート処理液ＰＬとして、Ｚｒ系、Ｔｉ系、Ｍｏ系、Ｗ系、Ｍｎ系、Ｃｏ系、及びＣｅ系の少なくとも一つの処理液が使用されてもよい。
１０　保持機構、１０Ａ　吊部材、１０Ｂ　支持部材、１２　処理空間、１４　処理槽、１４Ｃ　回収口、１４Ｋ　開口、１４Ｓ　内面、１４Ｓａ　内側面、１４Ｓｂ　底面、１６　スプレーノズル、１６Ａ　噴射口、２０　循環装置、２１　回収ピット、２２　配管、２３　ポンプ、２４　温調装置、２５　バルブ、２６　温度計、３０　抑制装置、３１　開閉装置、３１ａ　蓋部材、３１ｂ　切替機構、５０　検出器、６０　制御装置、７１　洗浄液供給装置、７２　廃液回収装置、７３　配管、７４　配管、７５　バルブ、７６　バルブ、７７　交換用処理液供給装置、７８　配管、７９　バルブ、８０　エアレシーバタンク、８１　配管、８２　エアブローノズル、８３　配管、８４　バルブ、８５　バルブ、１００　表面処理装置、１００Ａ　表面処理装置、１００Ｂ　表面処理装置、１３０　ガスカーテン装置、１３１　ガス噴射口、１３２　ガス吸引口、１３３　噴射ノズル、１３４　吸引ノズル、１３５　ミスト回収器、１３６　配管、１３７　配管、１３８　温調器、１３９　送風機、２１０　脱脂槽、２２０　洗浄槽、２３０　洗浄槽、２４０　アルカリ洗浄槽、２５０　洗浄槽、２６０　洗浄槽、２７０　デオキシダイズ処理槽、２８０　洗浄槽、２９０　洗浄槽、３００　搬送装置、５００　処理液循環系、１０００　表面処理システム、ＣＬ　洗浄液、ＰＬ　ノンクロメート処理液、Ｓ　金属部品。

Claims (12)

  1. 　金属部品が配置される処理空間を有する処理槽と、
    　前記処理空間に平均液滴径は、７０［μｍ］以下のノンクロメート処理液のミストを供給する１流体スプレーノズルと、
    　前記処理空間の前記ノンクロメート処理液を回収して、前記スプレーノズルに供給する循環装置と、
    を備える表面処理装置。
  2. 　前記スプレーノズル、前記処理槽、及び前記循環装置を含む処理液循環系を流通する前記ノンクロメート処理液の保有量は、前記処理空間の１［ｍ３］当たり１０［Ｌ］以下である、
    請求項１に記載の表面処理装置。
  3. 　前記スプレーノズルから前記処理空間に供給される前記ノンクロメート処理液の供給量は、前記処理空間の１［ｍ３］当たり１０［Ｌ／ｍｉｎ］以下である、
    請求項１又は請求項２に記載の表面処理装置。
  4. 　前記処理空間における前記ノンクロメート処理液のミスト濃度は、前記処理空間の１［ｍ３］当たり１００［ｍＬ］以上５０００［ｍＬ］以下である、
    請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の表面処理装置。
  5. 　前記循環装置は、前記ノンクロメート処理液の温度を調整する温調装置を有する、
    請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の表面処理装置。
  6. 　前記処理空間における前記ノンクロメート処理液のミスト濃度を検出する検出器を備え、
    　前記検出器の検出結果に基づいて、前記スプレーノズルから供給される前記ノンクロメート処理液の供給量が調整される、
    請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の表面処理装置。
  7. 　前記処理槽の上部に設けられた開口からの前記ノンクロメート処理液の漏出を抑制する抑制装置を備える、
    請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の表面処理装置。
  8. 　前記抑制装置は、前記開口を閉塞可能な蓋部材と、前記蓋部材の開状態及び閉状態を切り替え可能な切替機構と、を有する開閉装置を含む、
    請求項７に記載の表面処理装置。
  9. 　前記開口を介して前記処理空間に前記金属部品を搬入し、前記処理空間から前記金属部品を搬出する搬送装置を備える、
    請求項７又は請求項８に記載の表面処理装置。
  10. 　前記ノンクロメート処理液を交換する際に前記処理槽内と前記循環装置内とを洗浄するための洗浄液を供給する洗浄液供給装置と、
    　前記ノンクロメート処理液及び前記洗浄液のうち少なくとも一方を含む廃液を回収する廃液回収装置と、を備える、
    請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の表面処理装置。
  11. 　金属部品が配置される処理槽の処理空間に、ノンクロメート処理液のミストをスプレーノズルから供給するミストスプレー処理を含み、
    　前記処理空間から回収された前記ノンクロメート処理液が、前記スプレーノズルから前記処理空間に供給される、
    表面処理方法。
  12. 　前記ミストスプレー処理の前に、前記金属部品の脱脂処理及び酸化被膜除去処理が実施され、
    　前記金属部品は、搬送装置により、前記脱脂処理が実施される脱脂槽、前記酸化被膜除去処理が実施されるデオキシダイズ処理槽、及び前記ミストスプレー処理が実施される前記処理槽に順次搬送される、
    請求項１１に記載の表面処理方法。
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