JP2695963B2 - 金属表面のリン酸塩処理方法 - Google Patents
金属表面のリン酸塩処理方法Info
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
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- C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C22/05—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
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- C23C22/36—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing fluorides or complex fluorides containing also phosphates
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- C23C22/365—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing fluorides or complex fluorides containing also phosphates containing also manganese cations containing also zinc and nickel cations
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、金属表面のリン酸塩処理方法および処理
液に関し、詳しくは、鉄鋼および／または亜鉛メッキ鋼
とアルミニウム合金とが組み合わせられてなる製品をカ
チオン電着塗装で塗装するときに、塗装仕上がり性や防
錆機能の向上等を目的として、金属表面にリン酸亜鉛を
基本成分とするリン酸塩皮膜を形成するためのリン酸塩
処理方法と、この処理方法に用いる処理液に関するもの
でする。
液に関し、詳しくは、鉄鋼および／または亜鉛メッキ鋼
とアルミニウム合金とが組み合わせられてなる製品をカ
チオン電着塗装で塗装するときに、塗装仕上がり性や防
錆機能の向上等を目的として、金属表面にリン酸亜鉛を
基本成分とするリン酸塩皮膜を形成するためのリン酸塩
処理方法と、この処理方法に用いる処理液に関するもの
でする。
金属表面にリン酸塩処理を施して、カチオン塗装下地
として適切な皮膜を形成させることは、従来良く知られ
ている。
として適切な皮膜を形成させることは、従来良く知られ
ている。
金属素材としては、鋼や亜鉛メッキ鋼が一般的であっ
たが、近年、鋼や亜鉛メッキ鋼とアルミニウム合金とを
組み合わせた製品が作られるようになってきた。例え
ば、自動車ボデーの場合、従来は全て鋼板製であった
が、近年、軽量化を目的としてボデーの一部をアルミ化
することが試みられている。また、鋼板に代えて、亜鉛
メッキ鋼板が多用されるようになり、亜鉛メッキ鋼板と
アルミニウム合金とを組み合わせることも多くなってき
た。このような鋼や亜鉛メッキ鋼とアルミニウム合金と
が組み合わせられた金属表面に対して同時に処理するこ
とのできるリン酸塩処理方法が要望されている。
たが、近年、鋼や亜鉛メッキ鋼とアルミニウム合金とを
組み合わせた製品が作られるようになってきた。例え
ば、自動車ボデーの場合、従来は全て鋼板製であった
が、近年、軽量化を目的としてボデーの一部をアルミ化
することが試みられている。また、鋼板に代えて、亜鉛
メッキ鋼板が多用されるようになり、亜鉛メッキ鋼板と
アルミニウム合金とを組み合わせることも多くなってき
た。このような鋼や亜鉛メッキ鋼とアルミニウム合金と
が組み合わせられた金属表面に対して同時に処理するこ
とのできるリン酸塩処理方法が要望されている。
従来、鋼や亜鉛メッキ鋼に対するリン酸塩処理方法お
よび処理液として、塗装仕上がり性、密着性あるいは防
錆性を向上させるための適切な条件は種々提案されてお
り、例えば、特開昭57−152472号公報、特開昭59−3568
1号公報等に開示されている。
よび処理液として、塗装仕上がり性、密着性あるいは防
錆性を向上させるための適切な条件は種々提案されてお
り、例えば、特開昭57−152472号公報、特開昭59−3568
1号公報等に開示されている。
ところが、上記のような鋼や亜鉛メッキ鋼に対するリ
ン酸塩処理方法で、鋼や亜鉛メッキ鋼とアルミニウム合
金を同時に処理すると、アルミニウム合金からアルミイ
オンが溶け出して処理浴中に蓄積し、この蓄積したアル
ミイオンにより、鋼または亜鉛メッキ鋼の表面へのリン
酸塩皮膜の形成が正常に行われなくなる。また、アルミ
ニウム合金の表面にも均一な皮膜が形成されない。
ン酸塩処理方法で、鋼や亜鉛メッキ鋼とアルミニウム合
金を同時に処理すると、アルミニウム合金からアルミイ
オンが溶け出して処理浴中に蓄積し、この蓄積したアル
ミイオンにより、鋼または亜鉛メッキ鋼の表面へのリン
酸塩皮膜の形成が正常に行われなくなる。また、アルミ
ニウム合金の表面にも均一な皮膜が形成されない。
このような問題を解決するには、リン酸塩処理溶液へ
のアルミイオンの溶け出しを防ぐために、予め別工程
で、アルミニウム合金に対してクロメート処理等の不動
態化処理を起った後、鋼または亜鉛メッキ鋼とアルミニ
ウム合金を同時にリン酸塩処理する方法が提案されてお
り、特開昭61−96074号公報に開示されている。しか
し、この方法は、リン酸塩処理工程に加えて、余分にア
ルミニムウム合金の不動態化処理工程が必要であるとと
もに、鋼および亜鉛メッキ鋼とアルミニウム合金の両方
の表面に、カチオン塗装下地として充分な性能を発揮さ
せることが出来なかった。
のアルミイオンの溶け出しを防ぐために、予め別工程
で、アルミニウム合金に対してクロメート処理等の不動
態化処理を起った後、鋼または亜鉛メッキ鋼とアルミニ
ウム合金を同時にリン酸塩処理する方法が提案されてお
り、特開昭61−96074号公報に開示されている。しか
し、この方法は、リン酸塩処理工程に加えて、余分にア
ルミニムウム合金の不動態化処理工程が必要であるとと
もに、鋼および亜鉛メッキ鋼とアルミニウム合金の両方
の表面に、カチオン塗装下地として充分な性能を発揮さ
せることが出来なかった。
さらに、フッ化物を含有するリン酸処理液による処理
方法も提案されており、特開昭63−157879号公報、特開
昭64−68481号公報等に開示されている。
方法も提案されており、特開昭63−157879号公報、特開
昭64−68481号公報等に開示されている。
ところが、上記した従来技術では、鋼や亜鉛メッキ鋼
およびアルミニウム合金の、何れかの金属表面または全
ての金属表面に均一で良好なリン酸塩皮膜を形成するこ
とができず、カチオン塗装下地として充分な性能を発揮
させることができなかった。
およびアルミニウム合金の、何れかの金属表面または全
ての金属表面に均一で良好なリン酸塩皮膜を形成するこ
とができず、カチオン塗装下地として充分な性能を発揮
させることができなかった。
具体的には、鋼や亜鉛メッキ鋼とアルミニウム合金か
らなる構造物を、リン酸亜鉛を主成分とするリン酸塩処
理液で処理する場合、フッ素イオンを含まない処理液で
は、溶け出したアルミイオンの濃度が5ppm以上蓄積する
と、鋼素材に対して化成不良が発生する。また、錯フッ
化物であるホウフッ化物またはケイフッ化物を含有する
処理液でも、錯フッ化物1000ppmに対してアルミイオン
が100〜300ppm以上蓄積すると、同じように、鋼素材に
対する化成不良が発生していた。
らなる構造物を、リン酸亜鉛を主成分とするリン酸塩処
理液で処理する場合、フッ素イオンを含まない処理液で
は、溶け出したアルミイオンの濃度が5ppm以上蓄積する
と、鋼素材に対して化成不良が発生する。また、錯フッ
化物であるホウフッ化物またはケイフッ化物を含有する
処理液でも、錯フッ化物1000ppmに対してアルミイオン
が100〜300ppm以上蓄積すると、同じように、鋼素材に
対する化成不良が発生していた。
そこで、この発明の課題は、前記したようなリン酸塩
処理方法において、鋼や亜鉛メッキ鋼とアルミニウム合
金の何れかの金属表面に対しても、良好かつ均一なリン
酸亜鉛皮膜を形成することができ、特に処理条件の違い
によって品質性能にバラツキが生じ難く安定した仕上が
りが得られる方法を提供することにある。また、そのよ
うな方法に用いるリン酸塩処理液を提供することにあ
る。
処理方法において、鋼や亜鉛メッキ鋼とアルミニウム合
金の何れかの金属表面に対しても、良好かつ均一なリン
酸亜鉛皮膜を形成することができ、特に処理条件の違い
によって品質性能にバラツキが生じ難く安定した仕上が
りが得られる方法を提供することにある。また、そのよ
うな方法に用いるリン酸塩処理液を提供することにあ
る。
上記課題を解決する、この発明にかかる金属表面のリ
ン酸塩処理方法は、鉄鋼および／または亜鉛メッキ鋼と
アルミ合金との組み合わせからなる金属表面を、カチオ
ン電着塗装前に、亜鉛イオン、2.0〜15.0（g/）のNa
イオンおよび／またはＫイオン、1.0〜5.0（g/）のン
Mnイオンおよび／またはNiイオン、および、フリーＦイ
オンを含有するリン酸塩水溶液により20〜60℃の温度範
囲で処理する方法において、次のＡ〜Ｃの各工程を含
む。
ン酸塩処理方法は、鉄鋼および／または亜鉛メッキ鋼と
アルミ合金との組み合わせからなる金属表面を、カチオ
ン電着塗装前に、亜鉛イオン、2.0〜15.0（g/）のNa
イオンおよび／またはＫイオン、1.0〜5.0（g/）のン
Mnイオンおよび／またはNiイオン、および、フリーＦイ
オンを含有するリン酸塩水溶液により20〜60℃の温度範
囲で処理する方法において、次のＡ〜Ｃの各工程を含
む。
A.該リン酸塩水溶液中の亜鉛イオンとフリーＦイオンの
濃度範囲を下記の条件に決定する工程 1.6−0.02T≦Znイオン≦2.5−0.02T （g/） 8.0T-1≦フリーＦイオン≦2.0T-1 （g/）、かつ 0.22＜フリーＦイオン （g/） ［T:処理液温度（℃）］ B.該リン酸塩水溶液中の亜鉛イオンとフリーＦイオンの
濃度を上記濃度範囲内に制御する工程 C.該リン酸塩水溶液を前記金属表面に接触させて皮膜化
成させる工程 フッ素イオンを含むリン酸塩処理液で、アルミニウム
合金の表面にリン酸亜鉛を基本成分とするリン酸塩皮膜
を形成する場合には、フッ素イオンによるアルミニウム
表面のエッチングが律速になり、形成されるリン酸塩皮
膜の均一性は、処理液中のフッ素イオンの量、特に錯イ
オンではないフリーフッ素イオン（フリーＦイオン）、
すなわち活性フッ素イオンの濃度により決定される。但
し、フッ素イオンによるアルミニウム表面のエッチング
反応速度および量は、処理液温度に大きく影響されるた
め、フリーＦイオンの適性濃度は、温度条件を考慮に入
れなければならない。
濃度範囲を下記の条件に決定する工程 1.6−0.02T≦Znイオン≦2.5−0.02T （g/） 8.0T-1≦フリーＦイオン≦2.0T-1 （g/）、かつ 0.22＜フリーＦイオン （g/） ［T:処理液温度（℃）］ B.該リン酸塩水溶液中の亜鉛イオンとフリーＦイオンの
濃度を上記濃度範囲内に制御する工程 C.該リン酸塩水溶液を前記金属表面に接触させて皮膜化
成させる工程 フッ素イオンを含むリン酸塩処理液で、アルミニウム
合金の表面にリン酸亜鉛を基本成分とするリン酸塩皮膜
を形成する場合には、フッ素イオンによるアルミニウム
表面のエッチングが律速になり、形成されるリン酸塩皮
膜の均一性は、処理液中のフッ素イオンの量、特に錯イ
オンではないフリーフッ素イオン（フリーＦイオン）、
すなわち活性フッ素イオンの濃度により決定される。但
し、フッ素イオンによるアルミニウム表面のエッチング
反応速度および量は、処理液温度に大きく影響されるた
め、フリーＦイオンの適性濃度は、温度条件を考慮に入
れなければならない。
そこで、この発明では、フリーＦイオンの濃度を、処
理温度に対して厳密に、 8.0T-1≦フリーＦイオン≦2.0T-1（g/） 〔T:処理液温度（℃）ただし、20≦Ｔ≦60〕 になるようにしなければならない。
理温度に対して厳密に、 8.0T-1≦フリーＦイオン≦2.0T-1（g/） 〔T:処理液温度（℃）ただし、20≦Ｔ≦60〕 になるようにしなければならない。
フリーＦイオンが、上式における下限値を下回る場合
には、アルミニウム合金表面へのリン酸塩皮膜の形成が
不充分になり、所定の塗装性能が得られない。また、フ
リーＦイオンが上限値を超える場合には、リン酸塩反応
の形成が速すぎて、アルミニウムのナトリウム塩やカリ
ウム塩が皮膜中に混入することになり、カチオン電着塗
装時に塗膜肌不良の原因となったり、塗膜の密着不良の
原因となる。なお、処理液温度が高いほど、フリーＦイ
オンによる反応が活発に行われ、適切な濃度範囲は上下
限とも下がることになる。
には、アルミニウム合金表面へのリン酸塩皮膜の形成が
不充分になり、所定の塗装性能が得られない。また、フ
リーＦイオンが上限値を超える場合には、リン酸塩反応
の形成が速すぎて、アルミニウムのナトリウム塩やカリ
ウム塩が皮膜中に混入することになり、カチオン電着塗
装時に塗膜肌不良の原因となったり、塗膜の密着不良の
原因となる。なお、処理液温度が高いほど、フリーＦイ
オンによる反応が活発に行われ、適切な濃度範囲は上下
限とも下がることになる。
処理中に、アルミニウム合金から溶け出したアルミイ
オンは、処理液中のフリーＦイオンと結び付いて錯イオ
ンを形成するので、処理の進行に伴ってフリーＦイオン
濃度が低下する。したがって、処理液には、フリーＦイ
オンを、前記濃度範囲に維持するためのフリーＦイオン
供給源が必要になる。フリーＦイオン供給源としては、
フリーＦイオンを供給できる任意の化合物が使用できる
が、特に、フッ化水素酸、フッ化カリウム、フッ化ナト
リウム、酸性フッ化カリウム、酸性フッ化ナトリウム、
フッ化アンモニウムおよび酸性フッ化アンモニウムより
なる群から選ばれた１種以上を用いることが好ましい。
オンは、処理液中のフリーＦイオンと結び付いて錯イオ
ンを形成するので、処理の進行に伴ってフリーＦイオン
濃度が低下する。したがって、処理液には、フリーＦイ
オンを、前記濃度範囲に維持するためのフリーＦイオン
供給源が必要になる。フリーＦイオン供給源としては、
フリーＦイオンを供給できる任意の化合物が使用できる
が、特に、フッ化水素酸、フッ化カリウム、フッ化ナト
リウム、酸性フッ化カリウム、酸性フッ化ナトリウム、
フッ化アンモニウムおよび酸性フッ化アンモニウムより
なる群から選ばれた１種以上を用いることが好ましい。
フリーＦイオンと錯体化したアルミイオンは、処理液
中のナトリウムおよび／またはカリウムの存在で、Na3A
lF6、K3Al6、NaK2AlF6、（K,Na）3AlF6等を形成して不
溶化する。
中のナトリウムおよび／またはカリウムの存在で、Na3A
lF6、K3Al6、NaK2AlF6、（K,Na）3AlF6等を形成して不
溶化する。
このアルミニウムイオンの不溶化反応に必要なナトリ
ウムおよびカリウムイオンの必要量が、 2.0≦Naイオン＋Ｋイオン≦15.0 （g/） であり、この範囲に適正に管理されなければ、前記フリ
ーＦイオンとアルミニウムイオンの反応も適切に行われ
ない。
ウムおよびカリウムイオンの必要量が、 2.0≦Naイオン＋Ｋイオン≦15.0 （g/） であり、この範囲に適正に管理されなければ、前記フリ
ーＦイオンとアルミニウムイオンの反応も適切に行われ
ない。
また、金属表面に対してリン酸亜鉛を基本成分とする
リン酸塩皮膜を形成するには、処理液中の亜鉛イオンの
濃度管理も重要であり、この亜鉛イオンのリン酸塩皮膜
形成反応も温度に大きく影響される。そこで、この発明
では、亜鉛イオン濃度が厳密に、 1.6−0.02T≦Znイオン≦2.5−0.02T（g/） にされなければならない。
リン酸塩皮膜を形成するには、処理液中の亜鉛イオンの
濃度管理も重要であり、この亜鉛イオンのリン酸塩皮膜
形成反応も温度に大きく影響される。そこで、この発明
では、亜鉛イオン濃度が厳密に、 1.6−0.02T≦Znイオン≦2.5−0.02T（g/） にされなければならない。
亜鉛イオン濃度が、上式の下現値よりも低くなると、
アルミニウム合金および鋼に均一な皮膜が化成されなく
なる。また、上限値よりも高くなると、鉄鋼、亜鉛メッ
キ鋼およびアルミニウム合金の何れの表面にも、カチオ
ン電着塗装に適した下値皮膜が化成されなくなる。亜鉛
イオン濃度についても、処理液濃度が高い程、亜鉛イオ
ンによるリン酸塩皮膜形成反応が活発になるので、適切
な濃度範囲の上下限値とも下がる。
アルミニウム合金および鋼に均一な皮膜が化成されなく
なる。また、上限値よりも高くなると、鉄鋼、亜鉛メッ
キ鋼およびアルミニウム合金の何れの表面にも、カチオ
ン電着塗装に適した下値皮膜が化成されなくなる。亜鉛
イオン濃度についても、処理液濃度が高い程、亜鉛イオ
ンによるリン酸塩皮膜形成反応が活発になるので、適切
な濃度範囲の上下限値とも下がる。
さらに、カチオン電着塗装において、アルミニウム合
金および亜鉛メッキ鋼の塗膜耐水密着性を向上させるに
は、マンガンイオンまたはニッケルイオンが有効であ
る。そこで、この発明では、マンガンイオンおよび／ま
たはニッケルイオンの濃度を、 1.0≦Mnイオン＋Niイオン≦5.0（g/） の範囲に設定しておく。
金および亜鉛メッキ鋼の塗膜耐水密着性を向上させるに
は、マンガンイオンまたはニッケルイオンが有効であ
る。そこで、この発明では、マンガンイオンおよび／ま
たはニッケルイオンの濃度を、 1.0≦Mnイオン＋Niイオン≦5.0（g/） の範囲に設定しておく。
リン酸塩処理液には、通常の皮膜化成促進剤を添加し
ておくことができる。具体的な皮膜化成促進剤およびそ
の添加量としては、亜硝酸イオン0.01〜0.2（g/）、
硝酸イオン１〜10（g/）、ニトロベンゼンスルフォン
酸イオン0.05〜2.0（g/）、塩素酸イオン0.05〜5.0
（g/）および過酸化水素0.05〜2.0（g/）よりなる
群から選ばれた１種以上を加えることが好ましい。
ておくことができる。具体的な皮膜化成促進剤およびそ
の添加量としては、亜硝酸イオン0.01〜0.2（g/）、
硝酸イオン１〜10（g/）、ニトロベンゼンスルフォン
酸イオン0.05〜2.0（g/）、塩素酸イオン0.05〜5.0
（g/）および過酸化水素0.05〜2.0（g/）よりなる
群から選ばれた１種以上を加えることが好ましい。
リン酸塩処理の具体的な作業手順や作業条件は、通常
のリン酸塩処理の場合と同様に行える。この発明の方法
は、前記した処理液温度Ｔが20〜60℃の範囲内で自由に
設定できる。金属表面に処理液を接触させる手段は、通
常のリン酸塩処理と同様の処理手段が適用でき、具体的
には、浸漬処理あるいはスプレー処理が用いられる。例
えば、15秒以上の浸漬処理、および、それに続く２秒以
上のスプレー処理を組み合わせて行えば、均一かつ良好
なリン酸塩皮膜を能率的に形成させることができる。
のリン酸塩処理の場合と同様に行える。この発明の方法
は、前記した処理液温度Ｔが20〜60℃の範囲内で自由に
設定できる。金属表面に処理液を接触させる手段は、通
常のリン酸塩処理と同様の処理手段が適用でき、具体的
には、浸漬処理あるいはスプレー処理が用いられる。例
えば、15秒以上の浸漬処理、および、それに続く２秒以
上のスプレー処理を組み合わせて行えば、均一かつ良好
なリン酸塩皮膜を能率的に形成させることができる。
従来のリン酸塩処理方法においても、各含有イオンの
濃度範囲が一定の上下限値内に入るように設定すること
は行われていたが、この発明では、リン酸塩処理の結果
に大きな影響を及ぼす、温度条件についても考慮するこ
とによって、温度条件の違いによる、処理性能のバラツ
キや仕上がり品質の不安定さを解消できた。
濃度範囲が一定の上下限値内に入るように設定すること
は行われていたが、この発明では、リン酸塩処理の結果
に大きな影響を及ぼす、温度条件についても考慮するこ
とによって、温度条件の違いによる、処理性能のバラツ
キや仕上がり品質の不安定さを解消できた。
すなわち、アルミニウム合金に対するリン酸塩処理に
おいて最も重要な要素は、フッ素イオンによるアルミニ
ウム合金表面のエッチング反応と、エッチングにより処
理液中に溶け出したアルミニウムがフッ素イオンと結び
付く不溶化反応である。
おいて最も重要な要素は、フッ素イオンによるアルミニ
ウム合金表面のエッチング反応と、エッチングにより処
理液中に溶け出したアルミニウムがフッ素イオンと結び
付く不溶化反応である。
そこで、この発明では、反応に関与する活性フッ素イ
オンすなわちフリーＦイオンの濃度範囲を、処理液の濃
度条件を考慮して厳密に設定することにより、実際に処
理を行う温度条件において、常に最も適切なフリーＦイ
オンの濃度範囲を設定できるようになった。その結果、
作業環境の変化や作業条件の変化により、様々な温度条
件で処理を行うことになる実際の生産現場や作業ライン
等においても、簡単かつ迅速に処理液の管理が行え、常
に適切な処理条件でリン酸塩処理を行うことができる。
オンすなわちフリーＦイオンの濃度範囲を、処理液の濃
度条件を考慮して厳密に設定することにより、実際に処
理を行う温度条件において、常に最も適切なフリーＦイ
オンの濃度範囲を設定できるようになった。その結果、
作業環境の変化や作業条件の変化により、様々な温度条
件で処理を行うことになる実際の生産現場や作業ライン
等においても、簡単かつ迅速に処理液の管理が行え、常
に適切な処理条件でリン酸塩処理を行うことができる。
つぎに、実施例および比較例を挙げて、この発明を具
体的に説明する。
体的に説明する。
（被塗装板） 冷延鋼板…JIS−Ｇ−3141 亜鉛メッキ鋼板…電気Zn−Ni合金メッキ鋼板 アルミニウム合金…Al−Mg系合金 上記のような３種類の金属が組み合わせられた被塗装
板に対し、金属素材表面を清浄にするために、リン酸ナ
トリウムを主成分とするアルカリ脱脂剤で洗浄し、つい
で水洗した後、さらにチタン塩水溶液で表面調整を行っ
た。つぎに、以下に説明する処理条件で、リン酸塩処理
を行い、水洗および純水線を行った後、カチオン塗装電
着塗装、中塗、上塗を施し、その性能を比較した。
板に対し、金属素材表面を清浄にするために、リン酸ナ
トリウムを主成分とするアルカリ脱脂剤で洗浄し、つい
で水洗した後、さらにチタン塩水溶液で表面調整を行っ
た。つぎに、以下に説明する処理条件で、リン酸塩処理
を行い、水洗および純水線を行った後、カチオン塗装電
着塗装、中塗、上塗を施し、その性能を比較した。
−表面処理工程− （１） 脱脂 日本ペイント（株）製アルカリ脱脂剤（サーフクリー
ナーSD270TO）2.0重量％水溶液に被塗装板を40℃で２分
間浸漬して脱脂を行った。
ナーSD270TO）2.0重量％水溶液に被塗装板を40℃で２分
間浸漬して脱脂を行った。
（２） 水洗 水道水で室温にて30秒間水洗を行った。
（３） 表面調整 日本ペイント（株）製表面調整剤（サーフファイン5M
Z）0.1重量％水溶液で室温にて15秒間浸漬処理を行っ
た。
Z）0.1重量％水溶液で室温にて15秒間浸漬処理を行っ
た。
（４） リン酸塩処理 後記第１表および第２表の条件で、２分間浸漬処理を
行った。第１表は、この発明の実施例、第２表は比較例
を示している。
行った。第１表は、この発明の実施例、第２表は比較例
を示している。
なお、比較例のうち、比較例１はフリーＦイオンが含
まれない場合、比較例２はNaイオン＋Ｋイオンが少ない
場合、比較例３および12はNaイオン＋Ｋイオンが多い場
合、比較例４および10はフリーＦイオンが多い場合、比
較例５はMnイオン＋Niイオンが少ない場合、比較例６お
よび11はZnイオンおよびフリーＦイオンの何れもが多い
場合、比較例７はフリーＦイオンが少ない場合、比較例
８はZnイオンが少ない場合である。また、実施例12に含
まれる有機化合物は、メタニトロベンゼンスルホン酸で
ある。
まれない場合、比較例２はNaイオン＋Ｋイオンが少ない
場合、比較例３および12はNaイオン＋Ｋイオンが多い場
合、比較例４および10はフリーＦイオンが多い場合、比
較例５はMnイオン＋Niイオンが少ない場合、比較例６お
よび11はZnイオンおよびフリーＦイオンの何れもが多い
場合、比較例７はフリーＦイオンが少ない場合、比較例
８はZnイオンが少ない場合である。また、実施例12に含
まれる有機化合物は、メタニトロベンゼンスルホン酸で
ある。
（５） 水洗 水道水で室温にて30秒間水洗を行った。
（６） 純水洗 イオン交換水で室温にて15秒間浸漬処理を行った。
−塗装工程− （１） 下塗 日本ペイント（株）製カチオン電着塗料（OTO−E100
5）を膜厚30μｍの塗膜が得られるように塗装し（電圧2
20V、通電時間３分）、170℃で20分間焼付けた。
5）を膜厚30μｍの塗膜が得られるように塗装し（電圧2
20V、通電時間３分）、170℃で20分間焼付けた。
（２） 中塗 日本ペイント（株）製メラミンアルキッド系中塗塗料
（オルガTO 4830）をスプレー塗装し、140℃で30分間
焼き付け、膜厚35μｍの塗膜を得た。
（オルガTO 4830）をスプレー塗装し、140℃で30分間
焼き付け、膜厚35μｍの塗膜を得た。
（３） 上塗 日本ペイント（株）製メラミンアルキッド系上塗塗料
（オルガTO 640）をスプレー塗装し、140℃で30分間焼
き付け、膜厚35μｍの塗膜を得た。
（オルガTO 640）をスプレー塗装し、140℃で30分間焼
き付け、膜厚35μｍの塗膜を得た。
以上のような処理条件で、リン酸塩処理および塗装を
行った塗装板に対して、塗膜の外観および重量を測定す
るとともに、密着性試験、糸錆性試験および塩水噴霧試
験を行って、塗装面を評価を行い、その結果を第３表に
示している。評価は、アルミニウム合金表面（Al）、鋼
表面（Fe）および亜鉛メッキ鋼表面（Zn）のそれぞれに
ついて行った。表中、塗膜の外観は、○…良好、△…や
や不良、×…不良の３段階で評価した。
行った塗装板に対して、塗膜の外観および重量を測定す
るとともに、密着性試験、糸錆性試験および塩水噴霧試
験を行って、塗装面を評価を行い、その結果を第３表に
示している。評価は、アルミニウム合金表面（Al）、鋼
表面（Fe）および亜鉛メッキ鋼表面（Zn）のそれぞれに
ついて行った。表中、塗膜の外観は、○…良好、△…や
や不良、×…不良の３段階で評価した。
（１） 密着性試験 塗装板を50℃の脱イオン水に10日間浸漬した後、鋭利
なカッターで2mm間隔でゴバン目（100個）を形成し、そ
の面に粘着テープを圧着した後、面に垂直方向に垂直に
引き剥がす。塗装板に残っているゴバン目塗膜の数を測
定した。
なカッターで2mm間隔でゴバン目（100個）を形成し、そ
の面に粘着テープを圧着した後、面に垂直方向に垂直に
引き剥がす。塗装板に残っているゴバン目塗膜の数を測
定した。
（２） 糸錆性試験 カットを入れた塗装板を、塩水噴霧試験（JIS−Ｚ−2
871）にて24時間供した後、相対湿度75〜80％、50℃の
湿潤試験を1000時間行った。試験後、カット部からの糸
錆長さを測定した。但し、金属表面のうち、アルミニウ
ム合金面については、カット10cm当たりの糸錆総長さを
測定し、鋼面および亜鉛メッキ鋼面については、カット
からの片側最大長さを測定した。
871）にて24時間供した後、相対湿度75〜80％、50℃の
湿潤試験を1000時間行った。試験後、カット部からの糸
錆長さを測定した。但し、金属表面のうち、アルミニウ
ム合金面については、カット10cm当たりの糸錆総長さを
測定し、鋼面および亜鉛メッキ鋼面については、カット
からの片側最大長さを測定した。
（３） 塩水噴霧耐久試験 塗装板にクロスカットを入れ、前記JIS−Z2871にした
がって塩水噴霧試験機に1000時間かけた後、前記糸錆性
試験と同様の測定を行った。
がって塩水噴霧試験機に1000時間かけた後、前記糸錆性
試験と同様の測定を行った。
上記試験結果を見れば判るように、この発明の実施例
では、何れも良好な塗装仕上がりおよび塗膜性能が得ら
れているのに比べ、この発明の処理条件を外れる比較例
では、鋼、亜鉛メッキ鋼あるいはアルミニウム合金の何
れかの部分で塗装仕上がりあるいは塗膜の性能が悪くな
っている。
では、何れも良好な塗装仕上がりおよび塗膜性能が得ら
れているのに比べ、この発明の処理条件を外れる比較例
では、鋼、亜鉛メッキ鋼あるいはアルミニウム合金の何
れかの部分で塗装仕上がりあるいは塗膜の性能が悪くな
っている。
以上に述べた、この発明にかかる金属表面のリン酸塩
処理方法によれば、アルミニウム合金の表面処理に極め
て重要な役割を果たすフリーＦイオンの濃度を厳密に管
理することによって、鉄鋼、亜鉛メッキ鋼およびアルミ
ニウム合金の何れの表面にも、良好で均一なリン酸塩皮
膜を形成させることができる。しかも、温度によるフリ
ーＦイオンの活性もしくは反応力の違いを考慮して、処
理液温度によって、フリーＦイオンの濃度範囲を調整す
るため、環境や処理工程の違いによって温度条件が変わ
っても、常に、適切なフリーＦイオン濃度を維持するこ
とができる。したがって、温度条件が変わり易い実際の
生産ライン等においても、簡単かつ確実に適切な処理方
法を適用でき、処理品質の安定性、信頼性を大きく向上
させることができる。
処理方法によれば、アルミニウム合金の表面処理に極め
て重要な役割を果たすフリーＦイオンの濃度を厳密に管
理することによって、鉄鋼、亜鉛メッキ鋼およびアルミ
ニウム合金の何れの表面にも、良好で均一なリン酸塩皮
膜を形成させることができる。しかも、温度によるフリ
ーＦイオンの活性もしくは反応力の違いを考慮して、処
理液温度によって、フリーＦイオンの濃度範囲を調整す
るため、環境や処理工程の違いによって温度条件が変わ
っても、常に、適切なフリーＦイオン濃度を維持するこ
とができる。したがって、温度条件が変わり易い実際の
生産ライン等においても、簡単かつ確実に適切な処理方
法を適用でき、処理品質の安定性、信頼性を大きく向上
させることができる。
また、フリーＦイオンだけでなく、亜鉛イオンやナト
リウムイオン、カリウムイオン、マンガンイオン、ニッ
ケルイオン等についてもその濃度範囲を適切に設定して
いることにより、前記フリーＦイオンの濃度管理とあい
まって、リン酸塩処理全体の高性能化、あるいは品質の
安定化に大きく貢献できるものである。
リウムイオン、カリウムイオン、マンガンイオン、ニッ
ケルイオン等についてもその濃度範囲を適切に設定して
いることにより、前記フリーＦイオンの濃度管理とあい
まって、リン酸塩処理全体の高性能化、あるいは品質の
安定化に大きく貢献できるものである。
フロントページの続き (72)発明者 吉田 佑一 大阪府寝屋川市池田中町19番17号 日本 ペイント株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−277781（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−166976（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−157879（ＪＰ，Ａ) 欧州公開228151（ＥＰ，Ａ１)
Claims (4)
- 【請求項１】鉄鋼および／または亜鉛メッキ鋼とアルミ
合金との組み合わせからなる金属表面を、カチオン電着
塗装前に、亜鉛イオン、2.0〜15.0（g/）のNaイオン
および／またはＫイオン、1.0〜5.0（g/）のンMnオン
および／またはNiイオン、および、フリーＦイオンを含
有するリン酸塩水溶液により20〜60℃の温度範囲で処理
する方法において、次のＡ〜Ｃの各工程を含むことを特
徴とする金属表面のリン酸塩処理方法。 A.該リン酸塩水溶液中の亜鉛イオンとフリーＦイオンの
濃度範囲を下記の条件に決定する工程 1.6−0.02T≦Znイオン≦2.5−0.02T （g/） 8.0T-1≦フリーＦイオン≦2.0T-1 （g/）、かつ 0.22＜フリーＦイオン （g/） ［T:処理液温度（℃）］ B.該リン酸塩水溶液中の亜鉛イオンとフリーＦイオンの
濃度を上記濃度範囲内に制御する工程 C.該リン酸塩水溶液を前記金属表面に接触させて皮膜化
成させる工程 - 【請求項２】フリーＦイオンの供給源が、フッ化水素
酸、フッ化カリウム、フッ化ナトリウム、酸性フッ化カ
リウム、酸性フッ化ナトリウム、フッ化アンモニウムお
よび酸性フッ化アンモニウムよりなる群から選ばれた１
種以上からなる請求項１記載の金属表面のリン酸塩処理
方法。 - 【請求項３】リン酸塩水溶液に皮膜化成促進剤として、
亜硝酸イオン、硝酸イオン、ニトロベンゼンスルフォン
酸イオン、塩素酸イオンおよび過酸化水素よりなる群か
ら選ばれた１種以上が加えられる請求項１または２記載
の金属表面のリン酸塩処理方法。 - 【請求項４】リン酸塩水溶液と金属表面との接触が、15
秒以上の浸漬処理、および、それに続く２秒以上のスプ
レー処理の組み合わせにより行われる請求項１〜３の何
れかに記載の金属表面のリン酸塩処理方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2067989A JP2695963B2 (ja) | 1990-03-16 | 1990-03-16 | 金属表面のリン酸塩処理方法 |
| US07/658,607 US5258079A (en) | 1990-03-16 | 1991-02-21 | Method and treating solution for phosphating metal surfaces |
| EP91102857A EP0452638B1 (en) | 1990-03-16 | 1991-02-26 | Method for phosphating metal surfaces |
| DE69119138T DE69119138T2 (de) | 1990-03-16 | 1991-02-26 | Verfahren zur Phosphatierung von Metalloberflächen |
| KR1019910003492A KR100212400B1 (ko) | 1990-03-16 | 1991-03-04 | 금속표면의 인산염 처리방법 및 처리액 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2067989A JP2695963B2 (ja) | 1990-03-16 | 1990-03-16 | 金属表面のリン酸塩処理方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03267378A JPH03267378A (ja) | 1991-11-28 |
| JP2695963B2 true JP2695963B2 (ja) | 1998-01-14 |
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ID=13360892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2067989A Expired - Lifetime JP2695963B2 (ja) | 1990-03-16 | 1990-03-16 | 金属表面のリン酸塩処理方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP0452638B1 (ja) |
| JP (1) | JP2695963B2 (ja) |
| KR (1) | KR100212400B1 (ja) |
| DE (1) | DE69119138T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004314050A (ja) * | 2003-04-03 | 2004-11-11 | Honda Motor Co Ltd | アルミ自動車車体の塗膜形成方法 |
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| JPH07173643A (ja) * | 1993-12-21 | 1995-07-11 | Mazda Motor Corp | 金属表面の燐酸塩処理方法及び処理液 |
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| US6720032B1 (en) | 1997-09-10 | 2004-04-13 | Henkel Kommanditgesellschaft Auf Aktien | Pretreatment before painting of composite metal structures containing aluminum portions |
| EP0970757B1 (en) * | 1998-07-07 | 2002-10-30 | Kabushiki Kaisha Nippankenkyusho | Rust preventive coating and method for forming the same |
| US6438901B1 (en) * | 2001-01-05 | 2002-08-27 | United Microelectronics Corp. | Shielding apparatus for protecting a machine |
| PT1521863E (pt) | 2002-07-10 | 2008-09-19 | Chemetall Gmbh | Processo para revestir superfícies metálicas |
| DE10322446A1 (de) * | 2003-05-19 | 2004-12-09 | Henkel Kgaa | Vorbehandlung von Metalloberflächen vor einer Lackierung |
| DE102006052919A1 (de) * | 2006-11-08 | 2008-05-15 | Henkel Kgaa | Zr-/Ti-haltige Phosphatierlösung zur Passivierung von Metallverbundoberflächen |
| JP2007314888A (ja) * | 2007-07-17 | 2007-12-06 | Toyota Motor Corp | 多層塗膜構造 |
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| CN115261837A (zh) * | 2022-06-30 | 2022-11-01 | 东风商用车有限公司 | 一种钢铝混合基材的漆前处理工艺 |
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| GB1296883A (ja) * | 1970-03-04 | 1972-11-22 | ||
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| EP0544650B1 (en) * | 1985-08-27 | 1997-11-26 | HENKEL CORPORATION (a Delaware Corp.) | A process for phosphate-coating metal surfaces |
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- 1990-03-16 JP JP2067989A patent/JP2695963B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-02-21 US US07/658,607 patent/US5258079A/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-02-26 EP EP91102857A patent/EP0452638B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-02-26 DE DE69119138T patent/DE69119138T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1991-03-04 KR KR1019910003492A patent/KR100212400B1/ko not_active IP Right Cessation
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| KR100212400B1 (ko) | 1999-08-02 |
| KR910016965A (ko) | 1991-11-05 |
| EP0452638A1 (en) | 1991-10-23 |
| JPH03267378A (ja) | 1991-11-28 |
| EP0452638B1 (en) | 1996-05-01 |
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