(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続通板する板厚の異なる金属板にリン酸塩処理液を接触させて被覆率が１００％未満のリン酸塩結晶を前記金属板の表面に形成するに際し、前記金属板とリン酸塩処理液との接触時間を前記金属板の板厚に応じて制御することを特徴とする、金属板のリン酸塩処理方法。
【請求項２】
前記金属板とリン酸塩処理液との接触時間を、前記金属板の熱履歴が一定になるように、前記金属板の板厚に応じて制御することを特徴とする、請求項１に記載の金属板のリン酸塩処理方法。
【請求項３】
前記金属板とリン酸塩処理液との接触時間を、その温度で金属板とリン酸塩処理液を反応させても、表面被覆率が０％のままである温度を事前に確認し、さらに、予め前記金属板の板厚に応じたリン酸塩処理液への接触時間（ｘ）に対する金属板の温度変化関数（ｆ（ｘ））とを、実測または計算により求めておき、前記の表面被覆率が０％のままである温度以上の温度領域における∫ｆ（ｘ）ｄｘが一定になるように、前記金属板の板厚に応じて制御することを特徴とする、請求項１または２に記載の金属板のリン酸塩処理方法。
【請求項４】
前記金属板とリン酸塩処理液との接触時間を、前記金属板とリン酸塩処理液との接液距離を一定にし、前記金属板の通板速度を変更することによって制御することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属板のリン酸塩処理方法。
【請求項５】
前記金属板とリン酸塩処理液との接触時間を、前記金属板の通板速度を一定にし、前記金属板とリン酸塩処理液との接液距離を変更することによって制御することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属板のリン酸塩処理方法。
【請求項６】
前記金属板とリン酸塩処理液との接触時間を、前記金属板とリン酸塩処理液との接液距離および前記金属板の通板速度の両方を変更することによって制御することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属板のリン酸塩処理方法。
【請求項７】
前記金属板とリン酸塩処理液との接液距離を、直列に複数配置したリン酸塩処理液塗布用のスプレーの開閉によって変更することを特徴とする、請求項５または６に記載の金属板のリン酸塩処理方法。
【請求項８】
前記金属板が、鋼板またはメッキ鋼板であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の金属板のリン酸塩処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続通板する板厚の異なる金属板にリン酸塩処理を施す方法に関し、特に被覆率が１００％未満でリン酸塩結晶を金属板表面に安定に精度よく形成するための方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鋼板やメッキ鋼板に代表される金属板の表面処理として、リン酸塩処理が広く実用されている。通常、リン酸塩処理は、形成されるリン酸塩結晶の表面被覆率が概ね１００％になるように、処理条件（処理時間、処理浴濃度、処理浴温度、等）が選択される。
【０００３】
一方、特開平８−６７９８９号公報に示されているように、リン酸塩処理された金属板が更にユーザーでの使用過程において再度リン酸塩処理されるような用途も存在し、このような用途においては２度目のリン酸塩処理の条件次第では、一度目のリン酸塩処理皮膜の表面被覆率が１００％に満たず下地の金属の活性面が露出している状態でないと２度目のリン酸塩処理が不均一となり、好ましくない。
【０００４】
しかしながら、リン酸塩結晶が生成する反応は、核の生成、核の成長を経て、結晶の表面被覆率が１００％になった付近でそれ以上の反応が停止するものであることから、表面被覆率が１００％未満の状態で反応を停止させることは実質的に困難であり、表面被覆率が１００％未満のリン酸塩皮膜を安定して製造する方法は本発明者が知る限りでは提案されていない。特に鋼板またはメッキ鋼板のような連続通板する金属板にリン酸塩処理を施す場合には、工業的にコストも見合うようにある程度の生産性を確保する必要があると同時に、金属板のサイズも一定しないのが通常であることから、安定して製造するのは極めて困難である。
【０００５】
また、特開２０００−３１９７８９号公報においては、金属板に後処理を施すにあたり、ライン速度に応じて処理液温度を調整して処理することを特徴とする、皮膜量の変動防止、生産性の向上を目的とする処理方法が開示されている。しかしながら、この方法は、本発明が取り扱うリン酸塩処理を対象としたものでなく、特に本発明が目的とする被覆率が１００％未満のリン酸塩結晶を金属板表面に安定に精度よく形成するには不充分である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では、鋼板やメッキ鋼板に代表される金属板を連続的に通板して、その表面に被覆率が１００％未満のリン酸塩結晶を形成するに際し、その目標とするリン酸塩結晶の被覆率が安定して精度よく得られるリン酸塩処理方法を提供することを目的とする。特に各種の板厚の異なる金属板を連続して通板する場合に、いずれの板厚の部分でも精度良く目標とするリン酸塩結晶の被覆率が得られる処理方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、連続通板する板厚の異なる金属板にリン酸塩処理液を接触させて被覆率が１００％未満のリン酸塩結晶を金属板表面に形成するに際し、金属板の厚みによってリン酸塩処理液への接触時間を制御することを特徴とするリン酸塩処理方法であり、リン酸塩処理液への接触時間を制御する方法が、金属板の熱履歴が一定になるようにリン酸塩処理液への接触時間を板厚毎に変更するものであることを特徴とする。リン酸塩処理液への接触時間を板厚毎に変更する方法は、接液長を一定にして通板速度を変更すること、通板速度を一定にして、接液長を変更すること、通板速度と接液長ともに変更すること、等が採用できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明が適用される金属は、リン酸塩処理が可能なものであれば任意のものでありうる。例えば各種の鋼板、メッキ鋼板、アルミ板等は、いづれも本発明のリン酸塩処理方法が適用できる好ましい金属板である。
【０００９】
以下では、本発明の好ましい一具体例として、亜鉛系メッキ鋼板を例にして記述する。
【００１０】
本発明では、リン酸塩処理についても特に限定はない。例えば、リン酸亜鉛系、リン酸マンガン系、リン酸鉄系等の各種のリン酸塩処理を本発明は対象としている。以下ではリン酸亜鉛処理を好ましい例として記述する。
【００１１】
亜鉛系メッキ上に形成するリン酸亜鉛処理皮膜は、いわゆるホパイト（Ｚｎ３（ＰＯ４）２・４Ｈ２Ｏ）結晶を形成するものである。被覆率が１００％未満とは、金属板の表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した場合に、金属表面でのホパイト結晶の存在面積率が１００％未満で下地のメッキ表面が観察される状態を言う。好ましい被覆率は、用途部材により必ずしも一定でないが、通常は３０〜９５％程度、特に５０〜９５％、の範囲内で最も性能バランスが良好である。以下では８０％程度の被覆率を目的とした場合について記述する。
【００１２】
図１は、市販のリン酸亜鉛処理液（日本パーカライジング社製、「商品名：ＰＢ−３３０７」）を用い、６０℃の液温で、電気亜鉛メッキ鋼板（板厚：０．７ｍｍ）にスプレー処理を施した際の処理時間と表面被覆率の関係を示している。この図１から、上記処理事例では、処理時間２秒程度において、目標とする表面被覆率８０％程度が安定して得られることが判明した。
【００１３】
次に、連続ラインに於いて、板厚０．４〜２．０ｍｍの電気亜鉛メッキ鋼板を連続通板し、前記と全く同一のリン酸亜鉛処理条件（処理時間２秒一定）にて処理を行った結果、図１の事前検討結果とは異なって表面被覆率が０％〜１００％の範囲で大きくバラツキを生じた。
【００１４】
これは、処理浴条件および処理時間一定としても、板厚によって受ける熱履歴に差があるためであり、熱履歴が一定となるように処理する必要がある。そのための方法の一例を以下に記する。なお、本発明で「熱履歴」とは、板温度と処理時間との積を意味する。
【００１５】
まず、金属板の熱履歴を求めるのには、リン酸塩処理浴中での板温度の変化を測定する必要がある。これは、実測によってモニターしても良いし、また伝熱係数を実測してこの値に基づいて計算によって求めることもできる。
【００１６】
図２は、実測の伝熱係数が２５００ｋｃａｌ／ｍ２／ｈｒ／℃であるスプレー処理設備を用い、処理浴温度６０℃の条件にて板厚０．７ｍｍ材と板厚２．０ｍｍ材を処理した場合の板温度の変化曲線を示すものである。処理槽に入る時点での金属板の温度は３０℃である。なお、伝熱係数は、設備（例えば、スプレー処理の場合には、スプレー流量、ディップ処理の場合には液流速等）によって決まる定数である。この定数は、具体的に使用される設備に応じ、上記の通りにあらかじめ測定して求めておく。
【００１７】
次に、図２の板温度変化関数の４０℃以上の領域の時間積分値を算出する。４０℃以上で積分しているのは、ここで具体的に用いているリン酸塩処理浴では、板温度を４０℃に保持したまま長時間反応させても、表面被覆率が０％のままであることを事前に確認しているからである。したがって、浴条件が上記と異なる場合には、積分する温度領域を最適化する必要がある。なお、ここで積分する温度領域の最適化は、それぞれの具体的に用いるリン酸塩処理浴にて、前述のように事前確認することによって容易に行うことができる。
【００１８】
以上のように算出した板温度変化関数の時間積分値に対して表面被覆率をプロットすると、Ｒ２＝０．９以上の極めて良好な相関が認められた。したがって、板温度変化関数の時間積分値が一定になるように、金属板の板厚に応じて処理時間を制御することによって、処理時間を一定としていた場合には達成不可能な、バラツキの少ない表面被覆率のリン酸塩結晶を板厚変動によらず安定して得ることができる。
【００１９】
板温度変化関数の時間積分値を一定に制御するための方法は、板厚に応じて接液時間を制御することが望ましい。処理浴温度を制御すること、また伝熱係数（すなわち液流速等の条件）を制御することによっても板温度変化関数の時間積分値を一定に制御することは可能である。しかし、接触時間を制御する方法は、応答速度や簡易性の点で、前記の処理浴温度や伝熱係数を制御する方法に比べて有利である。  接触時間の制御は、（１）金属板とリン酸塩処理液との接液距離を一定にし、前記金属板の通板速度を変更することによって、（２）金属板の通板速度を一定にし、前記金属板とリン酸塩処理液との接液距離を変更することによって、（３）金属板とリン酸塩処理液との接液距離および前記金属板の通板速度の両方を変更することによって、行うことができる。
【００２０】
また、金属板とリン酸塩処理液との接液距離は、直列に複数配置したリン酸塩処理液塗布用のスプレーの開閉によって変更することによって行うことができる。
【００２１】
【実施例】
以下に本発明の実施例を示す。
【００２２】
＜実施例＞
連続通板ラインにて、電気亜鉛メッキ（２０ｇ／ｍ２）に引き続き、リン酸亜鉛処理を行った。図１で用いているのと同一の処理浴条件にて、板厚０．４〜２．３ｍｍのそれぞれについて図２に示した板温度変化関数の４０℃以上の領域の時間積分値を算出し、この値が３０℃・ｓｅｃ一定となるように連続通板した（Ｎ＝１０１）。各々のリン酸塩皮膜の表面被覆率をＳＥＭによって観察し、表面被覆率の最小値（ｍｉｎ）、最大値（ｍａｘ）、平均値（ａｖｅ）、標準偏差（σ）を算出した。
【００２３】
＜比較例＞
連続通板ラインにて、電気亜鉛メッキ（２０ｇ／ｍ２）に引き続き、リン酸亜鉛処理を行った。図１で用いているのと同一の処理浴条件にて、板厚０．４〜２．３ｍｍのそれぞれについて、処理時間２秒一定にて、連続通板した（Ｎ＝９８）。  各々のリン酸塩皮膜の表面被覆率をＳＥＭによって観察し、表面被覆率の最小値（ｍｉｎ）、最大値（ｍａｘ）、平均値（ａｖｅ）、標準偏差（σ）を算出した。
【００２４】
【表１】
0004015825.tif 000002
【００２５】
【発明の効果】
以上のように、本発明例では、金属の板厚によらずバラツキの少ない表面被覆率でリン酸塩処理を行うことができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】処理時間とリン酸亜鉛処理皮膜の表面被覆率との関係を示す図
【図２】板厚０．７ｍｍおよび２．０ｍｍ材のリン酸亜鉛処理時の板温度の時間変化を示す図
【図１】
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【図２】
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