(57)【要約】【課題】ステンレス鋼の表面に酸化スケールが生成された場合でも良好な塗装を実現できるようにする。【解決手段】フィラーパイプ１０（ステンレス鋼部品）とブリーザパイプ２０（ステンレス鋼部品）は、溶接により酸化スケールが生成された後に塗装が施される。酸化スケールは、硫酸ナトリウム、アスコルビン酸ナトリウム、グルコン酸ナトリウム、及びグリセリンが、夫々、１〜１０重量％ずつ含まれた電解処理液によって除去され、その後に、塗装が施されている。酸化スケールを電解処理液によって確実に除去することができるので、ステンレス鋼に対し良好な塗装を施すことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステンレス鋼部品に生成された酸化スケールを除去するためのステンレス鋼用の電解処理液であって、
硫酸ナトリウム、アスコルビン酸ナトリウム、グルコン酸ナトリウム、及びグリセリンが、夫々、１〜１０重量％ずつ含まれていることを特徴とするステンレス鋼用の電解処理液。
【請求項２】
酸化スケールが生成されているステンレス鋼部品に対し、硫酸ナトリウム、アスコルビン酸ナトリウム、グルコン酸ナトリウム、及びグリセリンが、夫々、１〜１０重量％ずつ含まれた電解処理液によって前記酸化スケールを除去する電解処理工程と、
前記電解処理液によって前記酸化スケールが除去された前記ステンレス鋼部品に、塗装を施す塗装工程とを含むことを特徴とするステンレス鋼の塗装方法。
【請求項３】
前記塗装がカチオン電着塗装であることを特徴とする請求項２記載のステンレス鋼の塗装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステンレス鋼用の電解処理液、及びステンレス鋼部品の塗装方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ステンレス製のインレットパイプとブリーザチューブを溶接により接続し、溶接した後で、インレットパイプとブリーザチューブにカチオン電着塗装を施す技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２４２７７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ステンレス鋼が溶接や熱処理等によって高温に曝されると、ステンレス鋼の表面には、高温酸化により酸化皮膜の一種である酸化スケールが生成される。酸化スケールが残ったままでカチオン電着塗装を行うと、酸化スケールが生成されている領域では、塗料の塗着性が低いため、良好な塗装が行われない。
【０００５】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、ステンレス鋼の表面に酸化スケールが生成された場合でも良好な塗装を実現できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、
ステンレス鋼部品に生成された酸化スケールを除去するためのステンレス鋼用の電解処理液であって、
硫酸ナトリウム、アスコルビン酸ナトリウム、グルコン酸ナトリウム、及びグリセリンが、夫々、１〜１０重量％ずつ含まれているところに特徴を有する。
【０００７】
第２の発明であるステンレス鋼の塗装方法は、
酸化スケールが生成されているステンレス鋼部品に対し、硫酸ナトリウム、アスコルビン酸ナトリウム、グルコン酸ナトリウム、及びグリセリンが、夫々、１〜１０重量％ずつ含まれた電解処理液によって前記酸化スケールを除去する電解処理工程と、
前記電解処理液によって前記酸化スケールが除去された前記ステンレス鋼部品に、塗装を施す塗装工程とを含むところに特徴を有する。
【発明の効果】
【０００８】
第１及び第２の発明によれば、溶接や熱処理等によりステンレス鋼部品に酸化スケールが生成されても、その酸化スケールは、硫酸ナトリウム、アスコルビン酸ナトリウム、グルコン酸ナトリウム、及びグリセリンが、夫々、１〜１０重量％ずつ含まれた電解処理液によって確実に除去することができるので、ステンレス鋼に対し良好な塗装を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１のステンレス鋼部品をあらわす正面図
【図２】Ｘ線光電子分光分析（ＸＰＳ）によるステンレス鋼材の表面の分析結果であって、ステンレス鋼材が熱処理されず酸化スケールが生成されていない状態をあらわすグラフ
【図３】Ｘ線光電子分光分析（ＸＰＳ）によるステンレス鋼材の表面の分析結果であって、熱処理によってステンレス鋼材に酸化スケールが生成された状態をあらわすグラフ
【図４】Ｘ線光電子分光分析（ＸＰＳ）によるステンレス鋼材の表面の分析結果であって、酸化スケールが生成されていたステンレス鋼材に電解処理を行った状態をあらわすグラフ
【図５】ステンレス鋼部品の表面に酸化スケールが生成された状態をあらわす部分拡大断面図
【図６】酸化スケールを除去した後のステンレス鋼部品の表面に、塗膜が形成された状態をあらわす部分拡大断面図
【図７】硫酸ナトリウムにアスコルビン酸ナトリウムとグルコン酸ナトリウムを添加した溶液と添加しない溶液の廃液中の沈殿物量をあらわすグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１０】
第２の発明において、前記塗装がカチオン電着塗装であってもよい。この場合、カチオン電着塗装によって生成された塗膜は、高い防食性能を発揮する。また、カチオン電着塗装に用いられる塗料は水性塗料であるから、有機溶剤が不要であり、環境に対する悪影響が少ない。
【００１１】
＜実施例１＞
以下、本発明を具体化した実施例１を図１〜図７を参照して説明する。図１は、ステンレス鋼製のフィラーパイプ１０（請求項に記載のステンレス鋼部品）と、同じくステンレス鋼製のブリーザパイプ２０（請求項に記載のステンレス鋼部品）とを溶接によって接続している様子を示す。フィラーパイプ１０とブリーザパイプ２０には、溶接した後に、カチオン電着塗装が施される。カチオン電着塗装によって生成される塗膜４０の厚さは、例えば、２０μｍ程度である。カチオン電着塗装によって生成された塗膜４０は、高い防食性能を発揮する。また、カチオン電着塗装に用いられる塗料は、水性塗料であって有機溶剤が不要であるから、環境に対する悪影響が少ない。
【００１２】
ステンレス鋼部品（フィラーパイプ１０、ブリーザパイプ２０）に対して溶接のような熱処理が行われると、図５に示すように、ステンレス鋼部品１０，２０の表面には、高温に曝されることによって酸化スケール３０が生成される。この酸化スケール３０は、酸化皮膜の一種であるが、熱処理されていないステンレス鋼部品１０，２０の表面に生成される不動態皮膜（酸化皮膜）とは異なり、ステンレス鋼部品１０，２０の表面から剥がれ落ち易い。そのため、ステンレス鋼部品１０，２０の表面に酸化スケール３０が生成されている状態のままでカチオン電着塗装を行うと、塗料が酸化スケール３０と一緒にステンレス鋼部品１０，２０の表面から剥がれてしまう。
【００１３】
この対策として、本実施例では、酸化スケール３０を除去する手段として、下記のような電解処理液を用いている。この電解処理液は、硫酸ナトリウム、アスコルビン酸ナトリウム、グルコン酸ナトリウム、及びグリセリンが、夫々、１〜１０重量％ずつ含まれた水溶液である。硫酸ナトリウム、アスコルビン酸ナトリウム、グルコン酸ナトリウム、及びグリセリンの重量比は、適宜、設定、変更することができる。
【００１４】
この電解処理液を用いて酸化スケール３０を除去する電解処理方法としては、例えば、電解処理液の中にステンレス鋼部品１０，２０と陰極端子とを浸漬させ、ステンレス鋼部品１０，２０を陽極として通電する方法がある。また、別の電解処理方法としては、電解処理液を含浸させた布を用意し、この布で、ステンレス鋼部品１０，２０の表面を擦ることによって酸化スケール３０を拭き取るようにしてもよい。このように電解処理を行って酸化スケール３０を除去した後にカチオン電着塗装を行えば、塗料の塗着性が向上し、図６に示すように、塗料がステンレス鋼部品１０，２０の表面に確実に塗着され、剥がれ難い塗膜４０が形成される。
【００１５】
本願の発明者は、上記のように電解処理液による電解処理を行った後にカチオン塗装を行った場合の塗料の塗着力の強さを、実証するための耐水試験を行った。この耐水試験では、ステンレス鋼材（図示省略）の表面に不動態皮膜が生成されている状態（つまり、熱処理がされていない状態）でカチオン電着塗装を行った場合と、６００℃の熱処理により酸化スケール（図示省略）が生成されているステンレス鋼材に対し電解処理をせずに（つまり、酸化スケールが残ったままで）カチオン電着塗装を行った場合と、６００℃の熱処理により酸化スケールが生成されているステンレス鋼材に対し電解処理を施してから（つまり、酸化スケールを除去した後に）カチオン電着塗装を行った場合との比較を行った。試験結果は、表１に示す。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
熱処理せずに（つまり、酸化スケールが生成されていない状態で）塗装した場合は、１９４４時間に亘り、塗膜（図示省略）の剥がれが生じなかった。また、熱処理により酸化スケールが生成されていても、その酸化スケールを電解処理によって除去した後に塗装した場合も、１９４４時間に亘って塗膜の剥がれが生じなかった。これに対し、熱処理によって酸化スケールが生成されている状態のまま（つまり、酸化スケールを除去するための電解処理を行わずに）塗装した場合は、９８０時間までは塗膜の剥がれは生じなかったものの、１７２８時間経過すると、塗膜の剥がれが生じた。この試験から、硫酸ナトリウム、アスコルビン酸ナトリウム、グルコン酸ナトリウム、及びグリセリンが、夫々、１〜１０重量％ずつ含まれた水溶液からなる電解処理液を用いて酸化スケールを除去すれば、長時間に亘って高い耐水性を維持する良好な塗膜を生成することができることが分かる。
【００１８】
また、本願の発明者は、ステンレス鋼材の表面に不動態皮膜が生成されている状態（つまり、熱処理がされていない状態）と、ステンレス鋼材の表面に６００℃の熱処理による酸化スケールが生成されている状態（つまり、酸化スケールを除去するための電解処理を行っていない状態）と、ステンレス鋼材の表面に６００℃の熱処理により酸化スケールを生成した後、その酸化スケールを上記電解処理液を用いて電解処理した状態において、Ｘ線光電子分光分析（ＸＰＳ）によりステンレス鋼材の表面を分析した。分析結果は、図２〜４のグラフに示す。これらのグラフにおいて、横軸は、皮膜（不動態皮膜、酸化スケール）とステンレス鋼材（母材）のスパッタエッチング深さをあらわす。また、縦軸は、Ｏ、Ｆｅ、Ｃ、Ｃｒの各成分の含有率（濃度）をあらわす。
【００１９】
ＸＰＳ分析によると、熱処理されていないステンレス鋼材の不動態皮膜（主に、Ｃｒの酸化物とＣｒの水酸化物の皮膜）の厚さは、約３ｎｍである。この状態における不動態皮膜の皮膜組成を、図２のグラフに示す。また、６００℃の熱処理によりステンレス鋼材の表面に酸化スケールが生成された状態では、ステンレス鋼材の表面の酸化スケールを含む皮膜の厚さが、約４２ｎｍであった。さらに、その酸化スケールが生成されているステンレス鋼材の表面に上記の電解処理を施した状態では、皮膜の厚さが、約３ｎｍであった。
【００２０】
この電解処理後の皮膜の厚さは、熱処理前の不動態皮膜の厚さと同じ厚さである。また、電解処理後の皮膜の各成分の含有率と、熱処理前の不動態皮膜の各成分の含有率とを比較すると、特に、ＯとＦｅとＣｒの含有率が近い傾向にあることが分かった。つまり、電解処理後の皮膜は、不動態皮膜とほぼ同質の状態になったと推察される。
【００２１】
本実施例のステンレス鋼部品（フィラーパイプ１０とブリーザパイプ２０）は、溶接により酸化スケール３０が生成された後にカチオン電着塗装が施されるものである。これらのステンレス鋼部品１０，２０は、硫酸ナトリウム、アスコルビン酸ナトリウム、グルコン酸ナトリウム、及びグリセリンが、夫々、１〜１０重量％ずつ含まれた水溶液からなる電解処理液によって酸化スケール３０が除去された後に、カチオン塗装が施されている。したがって、ステンレス鋼部品１０，２０には、良好なカチオン電着塗装を施すことができる。
【００２２】
また、本実施例の電解処理液は、溶接によりステンレス鋼部品１０，２０に生成された酸化スケール３０を除去するためのものであり、硫酸ナトリウム、アスコルビン酸ナトリウム、グルコン酸ナトリウム、及びグリセリンが、夫々、１〜１０重量％ずつ含まれている水溶液である。この電解処理液によって酸化スケール３０を除去すれば、ステンレス鋼部品１０，２０に対し良好なカチオン電着塗装を行うことができる。
【００２３】
さらに、本実施例のステンレス鋼の塗装方法は、溶接により酸化スケール３０が生成されているステンレス鋼部品１０，２０に対し、カチオン電着塗装を行うのであるが、カチオン電着塗装工程に先立って、硫酸ナトリウム、アスコルビン酸ナトリウム、グルコン酸ナトリウム、及びグリセリンが、夫々、１〜１０重量％ずつ含まれた電解処理液によって酸化スケール３０を除去する。この方法によれば、ステンレス鋼に対し良好なカチオン電着塗装を施すことができる。
【００２４】
また、硫酸ナトリウム溶液にグルコン酸ナトリウムを添加したことにより、電解処理中にステンレス鋼材から生じる主に２価及び３価の鉄イオンをキレートさせ、ステンレス鋼材の表面に生じる金属イオンに由来する固形物や酸化物の生成を抑制することができる。そして、固形物や酸化物の生成が抑制されることで、塗料の塗着性が向上するとともに、電解処理装置における配管やノズル等の詰まりが抑制される。さらに、電解液中への金属イオンの溶出も抑えられるため、環境面での悪影響も少なくなる。
【００２５】
本願の発明者は、硫酸ナトリウムに０．１ｍｏｌ／Ｌアスコルビン酸ナトリウムと０．０５ｍｏｌ／Ｌグルコン酸ナトリウムを添加した溶液と、添加しない溶液の廃液中の沈殿物量（固形物や酸化物）の違いを比較した。その結果を、図７に示す。このグラフに示すように、硫酸ナトリウムにアスコルビン酸ナトリウムもグルコン酸ナトリウムも添加しない場合の廃液沈殿物量は、約０．１１６ｇであった。これに対し、硫酸ナトリウムにアスコルビン酸ナトリウムのみを添加した場合の廃液沈殿物量は、約０．０１９ｇであり、硫酸ナトリウムにグルコン酸ナトリウムのみを添加した場合の廃液沈殿物量は、約０．０１１ｇであり、いずれの場合も、添加しない場合に比べると廃液沈殿物量が大幅に低減している。
【００２６】
さらに、硫酸ナトリウムにアスコルビン酸ナトリウムとグルコン酸ナトリウムの両方を添加した場合の廃液沈殿物量は、約０．００６ｇである。つまり、この比較例の中では、硫酸ナトリウムにアスコルビン酸ナトリウムとグルコン酸ナトリウムの両方を添加した場合の廃液沈殿物量が、最も少なかった。
【００２７】
また、硫酸ナトリウムにアスコルビン酸ナトリウムとグルコン酸ナトリウムを添加した溶液に、グリセリンを添加したものとグリセリンを添加しないものとを比較すると、溶液が水分蒸発により乾燥したときの状態が異なる。即ち、グリセリンを添加した方が、乾燥度が低く、しっとりとしたシャーベット状となった。これは、グリセリンは、３つのＯＨ基を有する極性を持つ分子構造であるため、水の分子と水素結合して水の分子を取り囲んた状態になり易く、これにより、グリセリンが水の分子の熱運動を抑制し、その結果、容器の保水性が増したと考えられる。
【００２８】
このように、硫酸ナトリウムにアスコルビン酸ナトリウムとグルコン酸ナトリウムとグリセリンを添加した電解処理液は、保水性が高く、固形化し難い。これにより、ステンレス鋼部品１０，２０を表面を布で擦って酸化スケール３０を除去する際には、布に含ませることのできる電解処理液の含浸量が多くなるので、酸化スケール３０を効果的に除去することができる。また、グリセリンを添加した電解処理液が固形化し難いことにより、電解処理装置における配管やノズル等の詰まりが抑制される。さらに、グリセリンを添加した電解処理液は、氷点下以下での凍結も抑制されるので、寒冷地での使用にも好適である。
【００２９】
＜他の実施例＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施例では、ステンレス鋼部品が、フィラーパイプとブリーザパイプであるが、本発明は、ステンレス鋼部品が、フィラーパイプやブリーザパイプ以外の部品である場合にも適用できる。
（２）上記実施例では、ステンレス鋼部品にカチオン電着塗装を施すようにしたが、本発明は、カチオン電着塗装以外の方法で塗装する場合にも適用することができる。
（３）上記実施例では、酸化スケールが生成される原因が溶接であったが、本発明は、溶接以外の熱処理等によって酸化スケールが生成される場合にも適用することができる。
【符号の説明】
【００３０】
１０…フィラーパイプ（ステンレス鋼部品）
２０…ブリーザパイプ（ステンレス鋼部品）
３０…酸化スケール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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