(57)【要約】【目的】  鉄系金属の塗装下地処理として、ジルコニウム変換被膜処理をするに際し、ジルコニウム被膜の耐食性を安定的に付与するための補助処理方法を提供する。【解決手段】  ジルコニウム変換皮膜処理後、水洗し、次いで後処理として亜硝酸塩水溶液で更に処理する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄系金属をジルコニウムを含む水溶液で化成処理し、水洗した後に亜硝酸塩水溶液で更に処理することを特徴とする金属の化成処理方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】
【０００１】本発明は、金属の塗装前処理剤の処理方法に関する。
更に詳しくは鉄系金属へのジルコニウム変換皮膜の化成処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】金属塗装を行うに先立って、脱脂洗浄、リン酸塩処理することは従来からおこなわれている。
また、リン酸塩処理に変わるジルコニウム変換皮膜処理技術が開発され、工業的に実施されている。
ジルコニウム変換皮膜処理は、リン酸塩処理よりも工程が少なくて済み、スラッジの生成も少なく、錆止め効果もリン酸塩処理と同等程度に良好であることから、リン酸塩処理に変わって工業的に利用されることが期待されている。
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】ジルコニウム変換皮膜はリン酸塩処理と比較して、塗装後の耐腐食性がリン酸亜鉛系の耐食性と同等、またはそれ以上の性能を発揮するが、非結晶質であるために、安定した性能を得るためには、処理条件に比較的厳密な基準が適用される。
最も良好な処理方法は、浸漬処理を行った後、十分に水洗し、速やかに熱風循環炉などで強制乾燥することである。
スプレー方法にて処理することももちろん可能であり、耐食性の良いジルコニウム変換皮膜を化成するが、浸漬方法により処理したものと比較すると、耐食性にバラツキが生じることが多い。
また、浸漬処理においても、液バランスが悪くなったときには、乾燥条件により、耐食性が劣化することがある。
すなわち、熱風乾燥処理しないと耐食性が不安定である。
【問題を解決するための手段】
【０００４】そこで上記問題を解決するため、本発明では処理物を通常のジルコニウム変換皮膜処理後、水洗し次いで亜硝酸塩を含む水溶液で処理する工程を設け、その後、十分に水洗を行う。
ジルコニウム変換皮膜を、更に亜硝酸塩を含む水溶液で処理することにより、リン酸亜鉛系処理と同等、またはそれ以上の耐食性を持つ皮膜が安定して化成される。
この亜硝酸塩水溶液による皮膜強化は、被処理物との接液が浸漬よりも条件の良くないスプレー処理の場合に、より効果的である。
【０００５】工業的に行われる金属の前処理と塗装は、工場での連続生産工程の最終工程として実施される。
被塗装物は例えば、事務機器や自動車部品など多岐にわたるが、これらの被塗装物は薄板鉄板を切断し、プレスや溶接などの加工を行った後にコンベアなどの移送装置に吊るされ、前処理工程に送られる。
【０００６】従来、一般的におこなわれている塗装前処理では、金属を加工する際に付着した機械油やプレス油、汚れなどを除去洗浄し、次いでリン酸塩処理される。
従来の前処理工程を更に詳細に説明する。
油汚れなどの除去には、アルカリ脱脂剤が最も一般的に使われ、次工程ではアルカリ脱脂液の濯ぎ洗いのための水洗工程がある。
水洗工程では水洗水の汚れを抑えるために、新鮮水を給水して許容されるアルカリ汚染度未満になるように管理される。
そのための手段として、水洗工程を複数工程とすることが多い。
清浄にされた被塗装物は、次工程でリン酸塩皮膜処理されるが、リン酸塩処理には結晶質の亜鉛系と非晶質のリン酸鉄系がある。
高耐食性の前処理をする場合は、結晶質のリン酸亜鉛皮膜処理が適用される。
リン酸亜鉛皮膜処理は、アルカリ洗浄を行った鉄板表面に処理液を接液することで結晶を生成させるが、より微細な結晶を化成する方が塗装後の耐腐食性が向上する。
結晶を微細化させる方法として、リン酸亜鉛皮膜処理に先立って、リン酸チタンを分散させた水性液で表面調整処理がおこなわれる。
【０００７】リン酸塩処理工程が終了したら、脱脂処理後と同様に十分に水洗して、付着しているリン酸亜鉛皮膜処理液を濯ぐ。
水洗水中のイオン性物質は腐食を誘因するので、最終水洗はイオン交換水などの掛け捨てが望ましい。
最終水洗が終了したら、水切り乾燥後、塗装工程に移送される。
【０００８】ジルコニウム変換皮膜の場合は脱脂工程、水洗工程、皮膜化成工程をリン酸塩工程と同様に行うが、非晶質の皮膜を形成するので、結晶を微細化させるための表面調整工程は不要である。
【０００９】被処理物との接液状態が安定している浸漬式の前処理では、上記の工程で十分に性能を発揮するが、スプレー処理方式の場合は乾燥条件が悪い場合、十分な耐腐食性の塗装下地が得られないことがある。
水切り乾燥を普通に通過すれば、性能は発揮されるものの、実際の作業では工程中でのトラブルや、１日の作業終了時などでは乾燥条件が不十分になったり、自然乾燥条件となってしまうこともある。
このような条件のもとで処理されると、外観上は錆びることはなくとも、塗装後の耐腐食性は劣化することがある。
【００１０】そこで本発明では、このような乾燥条件のもとでも、十分に接液された浸漬式のジルコニウム変換皮膜と同等な耐腐食性を持たせた皮膜を形成させるために、ジルコニウム変換皮膜処理工程処理後、水洗し、次いで亜硝酸塩水溶液に接液させる。
亜硝酸水溶液による皮膜強化処理後は、清水による洗浄を行うのがよい。
清水による後洗浄を行わない場合でも効果はあるが、５０００ｐｐｍを超える亜硝酸塩濃度で皮膜強化を行った後、水洗なしで乾燥して塗装した場合は、塗装下地面に亜硝酸塩の電解質が腐食を誘因するコンタミとして残留し、後処理による耐食性強化の効果を十分に発揮出来なくなる。
そのため、皮膜強化処理後に水洗する方がより安定的に効果が得られる。
亜硝酸塩の濃度が高い場合は処理時間を数秒にしても効果が得られるが、２００ｐｐｍ程度の場合は２０〜１２０秒程度の接液が適当である。
【００１１】亜硝酸塩水溶液の濃度は２００〜１００００ｐｐｍ程度の水溶液が適当である。
厳密な濃度境界の線引きは明解ではないが、２００ｐｐｍ以下になると皮膜強化の効果が薄れ、５０００ｐｐｍ以上の場合にも皮膜強化の効果が低くなる傾向がある。
亜硝酸塩水溶液の処理は常温でも、加温された条件でも皮膜強化の効果は発揮される。
また処理時間についても、先述の様に濃度が低い場合は長く、濃度が高い場合は短い時間で良い。
接液方法は浸漬、スプレーいずれの方法でも良い。
【００１２】亜硝酸塩水溶液はナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩などいずれも使用できるが、一般的にはナトリウム塩がコスト的に安価であるため、推奨される。
【実施例】
【００１３】次に具体的な実施例をあげて説明する。
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サイズ１５０ｍｍ×７０ｍｍ×０．８ｍｍの自動車用冷間圧延鋼板（日本テストパネル市販品）を珪酸塩タイプのアルカリ脱脂剤で洗浄し、次いで十分に流水にて洗浄して清浄にした試験片をジルコニウム変換皮膜剤にて処理し、その後流水で洗浄したものを標準処理片とした。
アルカリ脱脂剤とジルコニウム変換皮膜剤はそれぞれ株式会社ケミコートの市販品で次の商品番号のものを使用し、処理条件は表１の通りとした。
アルカリ脱脂剤：ケミコートＮｏ．１０４Ｓ
ジルコニウム変換皮膜剤：ケミコートＮｏ．ＺＲ６００【００１４】
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ジルコニウム変換皮膜剤による標準試験片を強制乾燥および自然乾燥後、メラミンアルキッド塗料（大日本塗料製デリコン３００白色）を２０分間セッティング、１２０℃で３０分間強制乾燥の焼き付け条件で塗装した。
試験片の乾燥後塗膜厚は２０〜３０ミクロンを目標にして塗装した。【００１５】
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ジルコニウム変換皮膜剤による標準処理片を、亜硝酸塩水溶液で後処理したものを作成し、実施例試験片を作成した。
亜硝酸水溶液による後処理の内訳詳細を表２に示す。
その後の塗装については比較例試験片の作成と同様に行った。【００１６】
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試験片を塗装した後、片刃カッターにて塗装面中央に鉄素地に達するクロスカットをいれる。
これを５％濃度で５５℃に加温した食塩水中に、７２時間浸漬する。
試験用食塩水１ｌ当たり、試験片は３枚以内とする。
７２時間の浸漬が終了したら、試験片を食塩水中からとりだし、水道水で十分に洗った後に水滴を拭き取り、１時間放置し自然乾燥させる。
１時間の放置後、セロファンテープを試験片エッジ部およびクロスカットした塗装面に圧着させ、引き剥がす。
評価は試験片エッジ部塗装面の剥離状態とクロスカット部分の塗膜の剥がれ状態（カット部からの塗膜剥離幅）で行う。
【発明の効果】
【００１７】表２に記載した比較例１および２の結果のとおり、ジルコニウム変換皮膜の処理後、十分に熱風により乾燥させた場合は良好な耐食性を表すが、自然乾燥したものは強制乾燥させた場合よりも、やや耐食性が劣る傾向がある。
しかしながら、亜硝酸塩水溶液で後処理した場合は、自然乾燥させた場合でも十分に良い耐食性を表す。
耐食性向上のメカニズムは解明されていないが、ジルコニウム変換皮膜が比較的緩慢な湿式の酸化性条件下で耐食性が向上していることから推測すると、化成直後のジルコニウム変換皮膜は、まだ安定な膜に成長しきっていないと考えられ、比較的緩慢な酸化条件でも、安定な酸化ジルコニウムに変化するものと思われる。
亜硝酸塩水溶液で後処理した場合は、その後に水洗浄を行った方が安定な効果が得られる。
水洗浄を行わない場合でも、耐食性改善効果はあるが、イオン性コンタミの影響による耐食性劣化を受けているとみられる。
発明の効果を最も引き出すには、２００〜１００００ｐｐｍ程度の亜硝酸塩水溶液で化成直後のジルコニウム変換皮膜を後処理し、次いで余分な亜硝酸塩水溶液を水で洗い落とすのが良い。
【表１】
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【表２】
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