(57)【要約】【課題】鉛含有銅合金の表面からの鉛の溶出を確実、かつ、効率よく防止することのできる鉛含有銅合金製水道用器具の表面処理方法を提供すること。【解決手段】鉛含有銅合金性の水道用器具からの鉛の溶出を防止するための表面処理方法として、アルカリ洗浄工程ＳＴ１の後、酸洗浄工程ＳＴ３を行って水道用器具の表面に残っているアルカリ成分を中和させてからクロメート処理工程ＳＴ５を行う。従って、アルカリ残滓によってクロメート皮膜の生成が妨げられることがない。【選択図】　　　図１
2004002908.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、鉛含有銅合金製の水道用器具をアルカリ性水溶液で洗浄するアルカリ洗浄工程と、次に前記水道用器具を酸性水溶液で洗浄する酸洗浄工程と、次に前記水道用器具をクロメート液に浸漬してクロメート皮膜を形成するクロメート処理工程とを有することを特徴とする鉛含有銅合金製水道用器具の表面処理方法。
【請求項２】
請求項１において、前記クロメート液は、無水クロム酸を含む水溶液であることを特徴とする鉛含有銅合金製水道用器具の表面処理方法。
【請求項３】
請求項１または２において、前記酸性水溶液は、リン酸を含む水溶液であることを特徴とする鉛含有銅合金製水道用器具の表面処理方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記アルカリ洗浄工程の前に前記水道用器具を酸性水溶液で洗浄して表面の酸化膜を除去する予備洗浄工程を行うことを特徴とする鉛含有銅合金製水道用器具の表面処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉛含有銅合金製の水道用器具から鉛が溶出するのを防止するための鉛含有銅合金製水道用器具の表面処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
湯沸器、温水器、冷水器、製氷器、浄水器、温水ボイラー、自動販売機、ボールタップ、ロータンク、バルブ、継手、管、流し台、洗面台、便器、浴槽、住宅設備ユニット、水道メータなどの水道用器具において、水道水が通る部分は、青銅、黄銅などの銅合金を鋳造または鍛造した後、切削加工、研磨加工などで形状を整え、しかる後に、ニッケルクロムめっきなどを施すことにより製造されている。ここで、銅合金には、切削加工などの際の切削性を向上させるために鉛が添加されている。
【０００３】
このような鉛含有銅合金において、内部では鉛が均一に分布しているものの、表面近くでは、鉛、酸化鉛、あるいは水酸化鉛などとして集中し、表面近くの鉛濃度は、内部よりも数倍、高くなっている。
【０００４】
このため、鉛含有銅合金製の水道用器具からは、微量の鉛が水道水中に溶出していく。また、鉛含有銅合金製の水道用器具では、長期間にわたって使用していると、表面に鉛が析出し、析出した鉛が一部、水道水中に溶出していく。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ここに、水道用器具に対しては、人体への悪影響を防止するという観点から、水道水中への鉛の溶出基準が厳しくなる傾向にある。このような状況に対応する方法として、鉛が添加されていない銅合金材を用いることが考えられるが、このような銅合金材は、一般に切削加工性が悪いため、高い精度で加工できず、また加工に手間がかかるのでコストが高くなってしまうという問題点がある。従って、鉛含有銅合金製の水道用器具の表面から鉛を確実に、かつ、効率よく除去して鉛の溶出を抑えることができれば、水道用器具の低コスト化などの面で有効である。
【０００６】
また、従来から使用していた水道用器具については、鉛が表面に析出しているからといって、そのまま廃棄することは省資源の面から好ましくない。従って、このような水道用器具の表面から鉛を確実に、かつ、効率よく除去して、鉛の溶出を抑えることができれば、省資源の面から極めて好ましいことである。
【０００７】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、鉛含有銅合金の表面からの鉛の溶出を確実、かつ、効率よく防止することのできる鉛含有銅合金製水道用器具の表面処理方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の鉛含有銅合金製水道用器具の表面処理方法では、少なくとも、鉛含有銅合金製の水道用器具をアルカリ性水溶液で洗浄するアルカリ洗浄工程と、次に前記水道用器具を酸性水溶液で洗浄する酸洗浄工程と、次に前記水道用器具をクロメート液に浸漬してクロメート皮膜を形成するクロメート処理工程とを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明における水道用器具とは、湯沸器、温水器、冷水器、製氷器、浄水器、温水ボイラー、自動販売機、ボールタップ、ロータンク、バルブ、継手、管、流し台、洗面台、便器、浴槽、住宅設備ユニット、水道メータなどにおいて、水道水が通過する部材を意味する。
【００１０】
本発明では、まず、アルカリ洗浄工程において、鉛含有銅合金製の水道用器具をアルカリ性水溶液で洗浄し、脱脂を行うとともに、鉛を水溶性の亜鉛酸のアルカリ金属塩にして鉛を除去する。次に、水道用器具を水洗した後、酸洗浄工程において、水道用器具を酸性水溶液で洗浄し、水道用器具の表面に残っているアルカリ成分を中和させる。次に、水道用器具を水洗した後、クロメート処理工程において、水道用器具を、無水クロム酸などを含むクロメート液に浸漬し、表面にクロメート皮膜を形成する。従って、本発明によれば、アルカリ洗浄工程の後、酸洗浄工程を行って水道用器具の表面に残っているアルカリ成分を中和させてからクロメート処理を行うため、アルカリ残滓によってクロメート皮膜の生成が妨げられることがない。それ故、水道用器具からの鉛の溶出を数ｐｐｂオーダーまで低減できる。また、アルカリ成分を中和させてからクロメート処理を行うため、クロメート処理工程を効率よく行うことができるとともに、クロメート液の劣化を防止することができる。よって、製造した鉛含有銅合金製の水道用器具、あるいは、回収した鉛含有銅合金製の水道用器具に対して、本発明に係る表面処理方法を適用すれば、表面から鉛を確実に、かつ、効率よく除去することができるので、水道水中への鉛の溶出を抑えることができる。
【００１１】
本発明において、前記クロメート液は、例えば、無水クロム酸を含む水溶液である。
【００１２】
本発明において、前記酸性水溶液は、例えば、リン酸を含む水溶液である。
【００１３】
本発明において、前記アルカリ洗浄工程の前に前記水道用器具を酸性水溶液で洗浄して表面の酸化膜を除去する予備洗浄工程を行うことが好ましい。水道用器具を鋳造により製造した場合、その表面には酸化膜が形成されており、このような酸化膜が存在すると、前記のアルカリ洗浄工程の効果が低下してしまう。従って、予備洗浄工程において、水道用器具を酸性洗浄液で洗浄して酸化膜を除去してからアルカリ洗浄工程を行えば、鉛除去効果を高めることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係る水道用器具の表面処理方法を示す工程図である。
【００１５】
本発明では、鉛含有銅合金材に各種機械加工を施して水道用器具を製造する途中、あるいは水道用器具に機械加工を施し終えた後の仕上げ工程として、図１に示す表面処理を行い、水道用器具からの鉛の溶出を防止する。また、従来から使用していて表面に鉛が析出している水道用器具を回収し、それに、図１に示す表面処理を行って、水道用器具からの鉛の溶出を防止する。
【００１６】
本発明では、まず、図１に示す各工程のうち、鉛含有銅合金製の水道用器具をアルカリ性水溶液で洗浄するアルカリ洗浄工程ＳＴ１を行う。このアルカリ洗浄工程ＳＴ１によって、鉛含有銅合金製の水道用器具は、脱脂されるとともに、両性金属である鉛は、水溶性の亜鉛酸のアルカリ金属塩などとして溶出し、鉛が除去される。その際、銅単体、あるいは銅と合金を形成している錫、亜鉛、アルミニウムなどは、鉛と比較してアルカリ水溶液と反応しにくく、銅と合金を形成していない鉛が選択的に溶解、除去される。
【００１７】
ここで用いるアルカリ水溶液は、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、オルソケイ酸ナトリウムなどを単独、あるいは数種を溶かしたものである。
【００１８】
本形態では、例えば、濃度が６０ｇ／Ｌの水酸化ナトリウムをベースに、炭酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、キレート剤、界面活性剤などを配合したアルカリ水溶液を使用する。処理温度は８０°±５℃、処理時間は２０分である。
【００１９】
このような成分のうち、キレート剤は、鉛の溶解を促進する効果を有する。ここで使用されるキレート剤は、例えば、ＥＤＴＡ、エチレンジアミン、トリエタノールアミン、チオ尿素、ロッシェル塩、酒石酸などであり、鉛と錯体を形成して鉛の溶出を促進する。
【００２０】
また、界面活性剤は、アルカリ水溶液の水道用器具への濡れ性、浸透性を高める効果を有する。このような界面活性剤としては、アニオン界面活性剤、あるいはノニオン界面活性剤を単独、あるいは併用することができる。アニオン界面活性剤としては、高級脂肪酸ナトリウム、硫酸化油、高級アルコール硫酸エステルナトリウム、アルキルベンゼン硫酸ナトリウム、高級アルキルエーテル硫酸エステルナトリウム、α−オレフィン硫酸ナトリウムなどがある。ノニオン界面活性剤としては、アルキルポリオキシエチレンエーテル、アルキルフェニルポリオキシエチレンエーテル、脂肪酸エチレンオキサイド付加物、ポリプロピレングリコールエチレンオキサイド付加物などがある。
【００２１】
なお、アルカリ水溶液には、メタニトロベンゼンスルホン酸ナトリウム、パラニトロ安息香酸ナトリウムなどの有機酸化性化合物、あるいは、次亜塩素酸塩、さらし粉、過酸化水素、過マンガン酸カリウム、過硫酸塩、過塩素酸塩などの無機酸化性化合物を酸化剤として添加してもよい。このような酸化剤は、鉛を酸化鉛に酸化して鉛の溶解を促進する効果を有する。
【００２２】
次に、水洗工程ＳＴ２において、例えば、シャワー洗浄や浸漬洗浄などを２回以上、行う。
【００２３】
次に、水道用器具を酸性水溶液で洗浄する酸洗浄工程ＳＴ３を行う。
【００２４】
この酸洗浄工程ＳＴ３によって、水道用器具の表面に残っているアルカリ成分を中和させる。
【００２５】
ここで用いる酸性水溶液としては、リン酸、硝酸などの水溶液を用いることができる。本形態では、例えば、５０ｃｃ／Ｌのリン酸水溶液に水道用器具を浸漬する。このときの処理条件は、例えば、浸漬温度は常温で、浸漬時間は５分である。
【００２６】
次に、水洗工程ＳＴ４において、例えば、シャワー洗浄や浸漬洗浄などを２回以上、行う。
【００２７】
次に、水道用器具をクロメート液に浸漬してクロメート皮膜を形成するクロメート処理工程ＳＴ５を行う。
【００２８】
本形態では、クロメート液として、例えば、濃度が１５ｇ／Ｌ、温度が３０℃±５℃の無水クロム酸水溶液を用い、この無水クロム酸水溶液中に水道用器具を、例えば、１分、浸漬する。その結果、水道用器具の表面にクロメート皮膜が形成される。
【００２９】
ここで、クロメート液としては、無水クロム酸水溶液の他、無水クロム酸とともに、フッ化物やリン酸を添加してもよい。フッ化物は、鉛がクロム酸鉛として沈殿し、水道用器具に残存するのを防止する効果がある。このようなフッ化物としては、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化アンモン、フッ酸、ホウフッ酸、ケイフッ酸・ケイフッ化ナトリウム・ケイフッ化カリウム、ホウフッ化クロムなどを用いることができる。また、リン酸は、クロメート皮膜が形成される反応に並行して、鉛含有銅合金表面に僅かに残った鉛を溶解、除去する効果を有する。
【００３０】
次に、水洗工程ＳＴ６において、例えば、シャワー洗浄や浸漬洗浄などを２回以上、行う。
【００３１】
以降、例えば、湯洗工程ＳＴ７において、温水あるいは熱水中で洗浄を行った後、エアーブローにより予備乾燥工程ＳＴ８を行い、しかる後に、温度が１００℃以上の条件下で１０分以上、乾燥工程ＳＴ９を行う。
【００３２】
このような表面処理を行った水道用器具をＪＩＳ　Ｓ３２００−７：１９９７の「水道用器具−浸出性能試験方法」に従って試験を行い、溶出した鉛濃度を分析した。その結果、鉛の溶出濃度は０．００３ｍｇ／Ｌ〜０．００４ｍｇ／Ｌであった。鉛の溶出量については、水道法において、現在、０．０５ｍｇ／Ｌ以下と定められているが、平成１５年４月からは０．０１ｍｇ／Ｌ以下に改正される予定になっている。本発明によれば、このような新基準にも十分、対応できる。
【００３３】
これに対して、従来から提案されている各種表面処理方法では、０．０１１ｍｇ／Ｌ〜０．０１２ｍｇ／Ｌまで低減するのが限界であり、新基準に対応することは困難である。
【００３４】
以上のように、本発明を適用した表面処理方法によれば、アルカリ洗浄工程ＳＴ１の後、酸洗浄工程ＳＴ３を行って水道用器具の表面に残っているアルカリ成分を中和させてからクロメート処理工程ＳＴ５を行う。このため、アルカリ残滓によってクロメート皮膜の生成が妨げられることがないので、水道用器具からの鉛の溶出を数ｐｐｂオーダーまで低減できる。
【００３５】
また、アルカリ成分を中和させてからクロメート処理工程ＳＴ５を行うため、クロメート処理工程を効率よく行うことができるとともに、クロメート液の劣化を防止することができる。
【００３６】
それ故、製造した鉛含有銅合金製の水道用器具、あるいは、回収した鉛含有銅合金製の水道用器具に対して、本発明に係る表面処理方法を適用すれば、表面から鉛を確実に、かつ、効率よく除去することができるので、水道水中への鉛の溶出を抑えることができる。
【００３７】
［実施の形態２］
図２は、本発明の実施の形態２に係る水道用器具の表面処理方法を示す工程図である。
【００３８】
鉛含有銅合金製の水道用器具を鋳造によって製造した場合、その表面には酸化膜が形成されており、このような酸化膜が存在する状態で、実施の形態１で説明したアルカリ洗浄を行っても、その効果が低下する傾向にある。そこで、本態では、図２に示すように、まず、水道用器具を酸性水溶液中に浸漬して表面の酸化膜を除去する予備洗浄工程ＳＴ１１を行った後、水洗工程ＳＴ１２を行う。ここで用いる酸性水溶液としては、酢酸、蓚酸、クエン酸などの水溶液をあげることができ、その濃度、処理温度、および処理時間については、処理すべき水道用器具の表面に形成されている酸化膜の膜厚などに応じて最適な条件に設定される。
【００３９】
なお、予備洗浄工程ＳＴ１１で用いる酸性水溶液として、塩酸や硫酸なども使用可能である。但し、このような強酸は、鉛含有銅合金との反応性が強すぎるので、濃度、処理温度、および処理時間を十分に管理する必要がある。
【００４０】
このような予備洗浄工程ＳＴ１１を行った後は、実施の形態１で説明した各工程を行う。すなわち、まず、水道用器具をアルカリ性水溶液で洗浄するアルカリ洗浄工程ＳＴ１を行い、このアルカリ洗浄工程ＳＴ１によって、鉛含有銅合金製の水道用器具は、脱脂されるとともに、両性金属である鉛は、水溶性の亜鉛酸のアルカリ金属塩などとして溶出し、鉛が除去される。
【００４１】
次に、水洗工程ＳＴ２を行った後、水道用器具を酸性水溶液で洗浄する酸洗浄工程ＳＴ３を行い、水道用器具の表面に残っているアルカリ成分を中和させる。
【００４２】
次に、水洗工程ＳＴ４を行った後、水道用器具をクロメート液に浸漬してクロメート皮膜を形成するクロメート処理工程ＳＴ５を行う。
【００４３】
次に、水洗工程ＳＴ６を行った後、湯洗工程ＳＴ７、予備乾燥工程ＳＴ８、および乾燥工程ＳＴ９を行う。
【００４４】
このような表面処理を行った水道用器具を前記のＪＩＳ　Ｓ３２００−７：１９９７の「水道用器具−浸出性能試験方法」に従って試験を行い、溶出した鉛濃度を分析したところ、約０．００１ｍｇであった。
【００４５】
このように、本形態の表面処理方法を適用すれば、鋳造で製造した水道用器具であってもその表面から鉛を確実に、かつ、効率よく除去することができるので、水道水中への鉛の溶出を抑えることができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように、本発明を適用した表面処理方法によれば、アルカリ洗浄工程の後、酸洗浄工程を行って水道用器具の表面に残っているアルカリ成分を中和させてからクロメート処理工程を行うため、アルカリ残滓によってクロメート皮膜の生成が妨げられることがない。従って、水道用器具からの鉛の溶出を数ｐｐｂオーダーまで低減できる。また、アルカリ成分を中和させてからクロメート処理を行うため、クロメート処理工程を効率よく行うことができるとともに、クロメート液の劣化を防止することができる。それ故、製造した鉛含有銅合金製の水道用器具、あるいは、回収した鉛含有銅合金製の水道用器具に対して、本発明に係る表面処理方法を適用すれば、表面から鉛を確実に、かつ、効率よく除去することができるので、水道水中への鉛の溶出を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る水道用器具の表面処理方法を示す工程図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る水道用器具の表面処理方法を示す工程図である。
【符号の説明】
ＳＴ１　アルカリ洗浄工程
ＳＴ２　水洗工程
ＳＴ３　酸洗浄工程
ＳＴ４　水洗工程
ＳＴ５　クロメート処理工程
ＳＴ６　水洗工程
ＳＴ７　湯洗工程
ＳＴ８　予備乾燥工程
ＳＴ９　乾燥工程
ＳＴ１１　予備洗浄工程
ＳＴ１２　水洗工程
【図１】
2004002908.tif 000003
【図２】
2004002908.tif 000004