JP2003082484A - アルミニウムまたはアルミニウム合金の表面処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 建浴後の立ちあがり期間において安定した脱
脂処理を行うことができるアルミニウムまたはアルミニ
ウム合金の表面処理方法を提供する。 【解決手段】 アルミニウム缶は、脱脂処理を含め以下
の工程で処理される。プレリンス→プレウオッシュ→ウ
オッシュ：脱脂処理→第１リンス→トリートメント（化
成皮膜処理）→第２リンス→脱イオン水リンス→乾燥。
脱脂処理工程において、建浴時に、酸浴中に所定のアル
ミニウムイオン濃度になるようにアルミニウム塩を添加
して、立ちあがり期間においても安定浴のアルミニウム
イオン濃度レベルを保持しておく。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウムまた
はアルミニウム合金の表面処理方法に関し、より詳細に
は硫酸イオンを主成分とする酸浴でアルミニウムまたは
アルミニウム合金を脱脂処理する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】アルミニウムまたはアルミニウム合金
は、家庭用品、家具、電気機器、建材等の広範な分野に
おいて利用されており、さらには、例えば飲料用缶の用
途においても、重量のある鋼鉄製の缶に比べて軽量であ
るアルミニウムまたはアルミニウム合金の缶が大量に利
用されている。

【０００３】これらアルミニウムまたはアルミニウム合
金は、形成される自然酸化皮膜が不均一であるために耐
食性が不足し、また、表面に塗装を行うときには、この
酸化皮膜が塗料の密着性を阻害するため、表面処理を行
うことが必須である。

【０００４】アルミニウムまたはアルミニウム合金の表
面処理としては、鉄鋼の場合と同様に、サンドブラス
ト、バフ研磨などの機械的処理とともに化学的処理が施
される。

【０００５】このうち、後者の化学的処理についての標
準的な工程は、脱脂→水洗→皮膜化成→水洗→乾燥であ
る。さらに、脱脂に先立ち予備的に薬液洗浄や水洗が行
われ、あるいは、皮膜化成の前にエッチング、水洗等が
行われることもある。

【０００６】例えば、アルミニウムまたはアルミニウム
合金を用いた飲料用缶の表面処理を行うとき、上記した
各処理を行うための一連の浴が並べられた処理工程にお
いて、開口を下向きに配置した缶が無端のメッシュコン
ベア上に配置されて連続的に搬送され、順次処理が施さ
れる。

【０００７】脱脂処理工程では、例えば酸浴上を搬送さ
れる缶の上下から酸液が缶に対してスプレーされ、脱脂
が行われる。スプレー後の酸液は酸浴に回収され循環使
用される。

【０００８】上記脱脂処理を含む一連の表面処理は、予
め各浴に所定の組成の液を準備した状態、すなわち、建
浴した後、作業が開始される。無数の缶に対して表面処
理が繰り返し施されるにつれて、脱脂処理工程では酸液
成分の濃度が低下するため、逐次新たな酸液の補給が行
われる。

【０００９】この場合、作業開始後の所定期間、例えば
２〜３日の間は、液組成が不安定になりやすく、所謂不
安定浴の状態にあるが、その後は、液組成が安定化し、
所謂安定浴の状態に至る。

【００１０】安定浴になると、その後は原理的には無限
に安定した処理を行うことが可能である。処理対象の缶
の需給条件や作業態勢等の諸事情により例えば日中のみ
処理して夜間は処理を休止するパターンの場合におい
て、休止後処理を再開するときには、休止前の浴を用い
て直ちに安定した処理を行うことができる。

【００１１】したがって、脱脂処理においては、建浴
後、酸液の組成が安定する安定浴に至るまでの数日間の
運転管理に、より注力することになる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
脱脂処理の場合、建浴後、酸液の組成が安定する安定浴
に至るまでの数日間の運転管理方法として、使用酸液の
電気伝導度のオンライン測定に基づいて新酸液の自動補
給管理を行い、また、これと合わせてオフラインで使用
酸液の遊離酸濃度測定を所定の頻度で行って酸液の正確
な濃度を把握して新酸液の補給条件を修正する等によっ
て安定した脱脂処理を行うべく努力しているが、このよ
うな管理は煩雑であり、かつこのような煩雑な管理を行
っているにも関わらず、酸液の組成が管理範囲を外れ、
これにより脱脂不良を生じることを完全に回避すること
ができていないのが実情である。そして、このような脱
脂不良より短時間のうちに缶の不良品を大量に発生する
ことになる。

【００１３】本発明は、上記の課題に鑑みてなされたも
のであり、建浴後の立ちあがり期間において安定した脱
脂処理を行うことができるアルミニウムまたはアルミニ
ウム合金の表面処理方法を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明に係るアルミニウ
ムまたはアルミニウム合金の表面処理方法は、酸浴でア
ルミニウムまたはアルミニウム合金を脱脂処理するアル
ミニウムまたはアルミニウム合金の表面処理方法におい
て、建浴時に、該酸浴中に所定のアルミニウムイオン濃
度になるようにアルミニウム塩を添加しておくことを特
徴とする。

【００１５】ここで、所定のアルミニウムイオン濃度
は、一律ではなく、アルミニウムまたはアルミニウム合
金の所要脱脂量等の処理条件や、酸浴の条件等、具体的
な脱脂処理プロセスごとに異なるものであり、当該プロ
セスごとに実験的に最適なアルミニウムイオンの濃度を
把握し、設定する。このアルミニウムイオンの濃度は、
脱脂処理プロセスが異なっても概ね数百〜数千ｐｐｍの
範囲内にある。

【００１６】従来の脱脂処理においては、建浴後の２〜
３日間の立ちあがり期間において、前記したように、循
環使用中の酸液の電気伝導度のオンライン測定に基づい
て新酸液の自動補給管理を行っている。但し、処理が進
むに連れて酸浴中に缶から溶出したアルミニウムイオン
が蓄積し、循環使用中の酸液のアルミニウムイオンが次
第に上昇し、この結果、酸液の電気伝導度の測定値が変
化し、真の酸液の組成と対応しなくなる。すなわち、仮
に真の酸液の組成が一定であっても、酸液に溶けこむア
ルミニウムイオン濃度の上昇に伴い酸液中の水素イオン
が還元されて水素ガスになり、い酸液中の水素イオン濃
度が低下する。そのため酸液の電気伝導度の測定値（指
示値）が低下する。この結果、新酸液が必要量よりも過
剰に注入され、浴中の酸液の実際の濃度が規定値よりも
高くなる。

【００１７】この状態を看過すると、アルミニウムある
いはアルミニウム合金はエッチング過多となり、表面が
荒れて外観が白くなりすぎる不具合を生じる。一方、浴
中の酸液の濃度が規定値よりも低くなったときには、ア
ルミニウムあるいはアルミニウム合金はエッチング不十
分となり、後工程である皮膜化成処理において、耐食性
に優れた化成皮膜を形成することができず、密着性も不
十分となる。このため、例えば2時間間隔で酸浴の酸液
をマニュアルサンプリングし、遊離酸濃度を手分析し
て、酸液の正しい組成を把握し、この結果に基づいて、
電気伝導度の設定値を漸次下方修正することにより新酸
液の補給条件の修正を行っている。

【００１８】しかしながら、このような、遊離酸濃度の
測定結果に基づくアクションは、ときとして、作業状況
により遊離酸濃度の測定のタイミングが遅れ、あるい
は、測定のタイミングを逸する事態を生じることもあ
り、この場合、酸液の組成が規定値を外れることにな
る。また、2時間間隔での遊離酸濃度の測定結果に基づ
くアクションを確実に行ったたとしても、その２時間の
間に生じる酸液の組成変化を避けることができない。

【００１９】なお、短期間で安定浴のアルミニウムイオ
ン濃度条件を得るために、建浴後の初期時間において、
新酸液とは別に補給する補給水の量を極端に絞りあるい
は一定時間が経過するまでは補給水の補給を行わないこ
とも考えられるが、この場合、酸液中に通常含まれる界
面活性剤の浴中での滞留時間が増加することによって界
面活性剤が変質し、脱脂不良の原因となる。

【００２０】これに対して、本発明によれば、事前の実
験等により、対象となる脱脂処理系における安定浴の酸
液中のアルミニウムイオン濃度を把握し、建浴時に、予
め浴中にアルミニウムイオンを添加し、建浴当初から安
定浴の酸液中のアルミニウムイオン濃度を保持するた
め、建浴後の立ちあがり期間中においても、従来と同様
の態勢で電気伝導度および遊離酸濃度の測定管理を行う
ことにより、安定した脱脂処理を行うことができる。

【００２１】この場合、前記酸浴が、主成分として硫酸
イオンを含むとともに、副成分として第２鉄イオン、硝
酸イオンおよび界面活性剤を含み、前記アルミニウムま
たはアルミニウム合金が、飲料用缶材料であると、好適
である。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明に係るアルミニウムまたは
アルミニウム合金の表面処理方法の好適な実施の形態
（以下、本実施の形態例という。）について、飲料用の
アルミ缶を例にとり、以下に説明する。

【００２３】アルミニウムＤＩ（ドローイング・アンド
・アイアニング）缶（以下、単にアルミニウム缶とい
う。）は、例えば３５０ｍｌのビール缶であり、毎分数
千缶単位で表面処理が施される。

【００２４】アルミニウム缶は、脱脂処理を含め以下の
工程で処理される。

【００２５】プレリンス→プレウオッシュ→ウオッシ
ュ：脱脂処理→第１リンス→トリートメント（化成皮膜
処理）→第２リンス→脱イオン水リンス→乾燥なお、ア
ルミニウム缶は乾燥後、さらに塗装工程に送られ、缶の
表面に意匠が施される。

【００２６】各工程間の缶の搬送は、従来例で説明した
ように、開口を下向きに配置した缶を無端のメッシュコ
ンベア上に配置することによって行われる。

【００２７】脱脂処理は、脱脂液としての酸液を貯留し
た浴上をメッシュコンベアによって搬送される缶に対し
てメッシュコンベアの上下双方に設けたスプレーノズル
から、例えば７０℃の温度の酸液を缶の内外表面双方
に、例えば３０〜５０ｓ程度スプレーすることによって
行われる。スプレーノズルから吐出される酸液は、ポン
プによって浴から抜き出された酸液であり、スプレー後
の余剰の酸液は浴中に落下して、回収され、循環使用さ
れる。

【００２８】脱脂処理を連続して行うとき、浴は、酸液
が消費されるとともに、蒸発等により水分が減少する。
このため、酸液の消費、減少程度を電気伝導度のオンラ
イン測定によって把握し、電気伝導度が所定値を維持す
るように酸液を自動補給するとともに、浴中の液レベル
を所定値に維持するように新水を補給する。なお、前記
したように、電気伝導度の測定と平行して、酸液の真の
組成を把握するために酸液の遊離酸を手分析し、遊離酸
の測定値に応じて電気伝導度の設定値を変更することに
より酸液の補給量を修正する。これらの一連の作業自体
は、前記した従来例と同様の内容である。

【００２９】本実施の形態例では、作業開始時、すなわ
ち建浴時に浴中に張り込まれる新しい酸液は、以下の組
成に調製される。

【００３０】すなわち、ベース組成として、図１に示す
薬剤を、予め検討し、設定された、当該脱脂処理プロセ
スにおいて望ましい図１の酸液の組成になるように所定
量の水の中に添加する。薬剤は、例えば、硫酸イオン源
として硫酸、硫酸第２鉄、硫酸アルミニウムを用い、第
２鉄イオン源として硫酸第２鉄を用い、硝酸イオン源と
して試薬硝酸を用い、界面活性剤としてポリオキシエチ
レンアルキルエーテルを用いる。なお、酸液は、運転
中、このベース組成を維持するように濃度管理される。

【００３１】そして、建浴時の硫酸イオン源の一部とし
て、例えば硫酸アルミニウムの１４〜１８水塩を添加す
る場合、このアルミニウムイオンの所定の濃度は、脱脂
処理プロセス条件によって異なり、例えば、図２に示す
ように、５００〜１５００ｐｐｍの範囲内の特定の値と
する。

【００３２】このとき、上記図２に示すように、図１の
一定のベース組成であっても酸液中のアルミニウムイオ
ンの濃度レベルによって、酸液の電気伝導度は異なり、
アルミニウムイオンの濃度が大きくなるにつれて電気伝
導度は例えば５３（ｍＳ／ｃｍ）から４９（ｍＳ／ｃ
ｍ）へと低下する。ちなみに、図２に合わせて示すよう
に、従来の建浴時のアルミニウムイオンの存在しない酸
浴の電気伝導度は５３（ｍＳ／ｃｍ）である。なお、電
気伝導度の測定温度は７０℃である。

【００３３】上記本実施の形態例の表面処理方法では、
建浴当初から安定浴の酸液中のアルミニウムイオン濃度
を保持するため、建浴後の立ちあがり期間中において
も、従来と同様の態勢で電気伝導度および遊離酸濃度の
測定管理を行うことにより、基本的には電気伝導度に基
づく酸液の自動補給制御によって組成変動の少ない酸液
の状態を常に維持することができ、さらに遊離酸濃度の
測定管理によってより正確な酸液の組成に修正、維持さ
れる。これにより、建浴後の立ちあがり期間中において
も、安定した脱脂処理を行うことができ、脱脂不良の缶
の発生を防止することができる。

【００３４】

【発明の効果】本発明に係るアルミニウムまたはアルミ
ニウム合金の表面処理方法によれば、酸浴でアルミニウ
ムまたはアルミニウム合金を脱脂処理するアルミニウム
またはアルミニウム合金の表面処理方法において、建浴
時に、該酸浴中に所定のアルミニウムイオン濃度になる
ようにアルミニウム塩を添加しておくため、建浴後の立
ちあがり期間中においても、従来と同様の態勢で電気伝
導度および遊離酸濃度の測定管理を行うことにより、安
定した脱脂処理を行うことができ、アルミニウムあるい
はアルミニウム合金がエッチング過多となって表面が荒
れて外観が白くなりすぎる不具合や、エッチング不十分
となって後工程である皮膜化成処理において耐食性が不
十分となる不具合を防止することができる。

【００３５】また、本発明に係るアルミニウムまたはア
ルミニウム合金の表面処理方法によれば、酸浴が、主成
分として硫酸イオンを含むとともに、副成分として第２
鉄イオン、硝酸イオンおよび界面活性剤を含み、アルミ
ニウムまたはアルミニウム合金が、飲料用缶材料である
と、好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】脱脂処理液のベース組成を示す表図である。

【図２】建浴時に浴中に添加して保持されるアルミニウ
ムイオンの濃度およびそのときの電気伝導度を示す表図
である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酸浴でアルミニウムまたはアルミニウム
   合金を脱脂処理するアルミニウムまたはアルミニウム合
   金の表面処理方法において、 建浴時に、該酸浴中に所定のアルミニウムイオン濃度に
   なるようにアルミニウム塩を添加しておくことを特徴と
   するアルミニウムまたはアルミニウム合金の表面処理方
   法。
2. 【請求項２】 前記酸浴が、主成分として硫酸イオンを
   含むとともに、副成分として第２鉄イオン、硝酸イオン
   および界面活性剤を含み、 前記アルミニウムまたはアルミニウム合金が、飲料用缶
   材料であることを特徴とする請求項１記載のアルミニウ
   ムまたはアルミニウム合金の表面処理方法。