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JP2770860B2 - りん酸塩化成処理方法 - Google Patents

りん酸塩化成処理方法

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JP2770860B2
JP2770860B2 JP1213141A JP21314189A JP2770860B2 JP 2770860 B2 JP2770860 B2 JP 2770860B2 JP 1213141 A JP1213141 A JP 1213141A JP 21314189 A JP21314189 A JP 21314189A JP 2770860 B2 JP2770860 B2 JP 2770860B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、亜鉛イオン、りん酸イオン、亜鉛以外の化
成皮膜形成陽イオンならびに促進剤を含有するりん酸塩
化成処理水溶液を用いて、亜鉛めっきされた表面、特に
亜鉛めっきされた鉄鋼表面をりん酸塩化成処理する方法
に関するものである。
また、本発明は、亜鉛めっき鋼板に塗料または有機皮
膜を被覆する処理の前処理に適用されるりん酸塩化成処
理方法に関するものである。
(従来の技術) ドイツ特許公開公報2100021号によれば、Niを必須成
分として含有するりん酸塩化成処理溶液により金属表面
を処理することが公知である。この場合、亜鉛表面に形
成されるりん酸塩皮膜は、亜鉛の他にかなりの量のニッ
ケルを陽イオンとして含有しており、この陽イオンは重
量な作用をする。このりん酸塩皮膜の防食効果は、特
に、Cr(VI)−Cr(III)を含有する洗浄溶液で後処理
する場合、良好である。また、この皮膜は鋼帯を塗装す
る場合の塗装下地として特に傑出した適性を有してい
る。しかしながら、この方法で得られた化成皮膜は、視
覚にうったえない比較的暗色から黒色にとんだ色調を有
し、また明色の塗料及び白色の塗料を塗装するには色彩
上の問題がある点に、欠点がある。
ドイツ特許公開公報2145411号により公知の、電気亜
鉛めっき鋼にりん酸亜鉛皮膜を形成する方法によれば、
短時間で形成されるホパイトの表面積当りの量が2g/m2
未満であるために、亜鉛めっきをしそしてりん酸塩化成
処理をした帯材をあとで溶接できる利点があるが、この
方法は電気亜鉛めっきに適用が限定されており、溶融亜
鉛めっきされた帯材はりん酸塩化成処理溶液に対する反
応性が少ないために、所望の短時間処理では皮膜形成が
ほとんどできない欠点がある。
主としてホパイト(Zn3(PO4・4H2O)からなるり
ん酸塩皮膜は主としてホスホフィライト(Zn2Fe(PO4
・4H2O)からなる皮膜より用途が少ないことも知られ
ているが(K.Wittel:Moderne Zink−phosphatier−Verf
ahren−Niedrig−Zink−Technik,Industrie−Lackierbe
trieb,5/83第169頁、6/83第210頁)。亜鉛表面にホスフ
ィライトを作りだす実際的な方法は知られていない。
(発明が解決しようとする課題) 本発明は、亜鉛めっき法が電気亜鉛めっきであれ溶融
浸漬法であれ、亜鉛めっき表面のりん酸塩皮膜を淡色化
し、ほとんど白色化するのに有効なりん酸塩化成処理方
法であって、りん酸塩皮膜を表面積当り質量を2g/m2
満とし、素材の防食効果が優れまた塗料及び有機皮膜と
の密着効果が優れ、さらに短時間で完全な皮膜を形成す
るりん酸塩化成処理法を提供するころを目的とする。
(課題を解決するための手段) 上記した課題は、冒頭で述べた方法において、 亜鉛 0.5〜5.0g/ りん酸塩(P2O5として計算) 3〜20 g/ マグネシウム 0.3〜3 g/ を含有し、マグネシウム:亜鉛の重量比=(0.5〜10):
1であり、かつ0.1〜0.4の範囲のS値を有するりん酸塩
化成処理溶液と最大10秒間亜鉛めっき表面を接触させる
ことを特徴とする方法により解決される。
亜鉛めっきとしては、純亜鉛めっきの他主成分が亜鉛
である亜鉛合金めっきを挙げることができる。亜鉛合金
めっきの例としては、Galfan(約5%Al,1%未満のミッ
シュメタル(Mischmetal)、残部亜鉛)、亜鉛/ニッケ
ル合金(約10%Ni、残部Zn)、亜鉛/鉄合金、亜鉛/コ
バルト合金を挙げる。
上述のりん酸塩化成処理溶液に使用される促進剤は例
えば、亜硝酸塩、塩素酸塩、過酸化物、有機ニトロ化合
物、有機過酸化物等の通常のものを使用することができ
る。しかし、特記すれば硝酸塩である。
本発明で使用されるりん酸塩化成処理溶液は比較的高
いS値で作用するので、亜鉛表面に対する侵食性が高
い。S値としては0.2〜0.3の範囲が特に好ましい。S値
とは、P2O5として計算した「遊離酸」と、いわゆる「フ
ィッシャー全酸値」、すなわち、10mlの浴試料を0.1Nの
NaOHで滴定した時のNaOH消費量で表した全P2O5、との比
率である(W.Rausch:“Die Phosphatierung von Metall
en",Eugen G.Leuze Verlag,Saulgau 1974,第274から277
頁)。
マグネシウム:亜鉛の重量比率が(0.5〜3):1であ
り、亜鉛を最高で1.5g/、好ましくは0.5〜1g/含有
するりん酸塩化成処理溶液と亜鉛めっき表面を接触させ
る本発明の好ましい実施態様によれば、特に特性が良好
なりん酸塩皮膜を得ることができる。
さらに好ましい本発明の実施態様によれば、ニッケル
イオンを最高で1.5g/、好ましくは最高で0.5g/さら
に含有するりん酸塩化成処理溶液と亜鉛めっき表面を接
触させることによって、ニッケルが部分的にりん酸塩皮
膜に取り込まれ、その特性がさらに改善される。ニッケ
ル濃度がさらに高いと、ニッケルの割合が多くなりすぎ
るために、マグネシウムの割合が少なくなりすぎる危険
がある。
特に短時間の処理において、経時した亜鉛めっき表面
もしくは溶融浸漬法により亜鉛めっきされた表面を処理
するために有利な本発明の実施態様によれば、ふっ化物
の単塩もしくは錯塩を最高で3g/、好ましくは最高で
0.1〜1.5g/(それぞれFとして計算して)をさらに含
有するりん酸塩化成処理溶液と亜鉛めっき表面を接触さ
せる。ふっ化物は、ふっ化水素酸:アルカリー、アンモ
ニウム−もしくは亜鉛−ふっ化物およびこれらの重ふっ
化物:アルカリ、アンモニウムまたは亜鉛イオンを含有
する酸または塩形態の錯ふっ化物を使用することができ
る。錯化合物の例は、BF4 -,SiF6 --,PF6 -,ZrF6 --,または
TiF6 --である。
本発明の他の好ましい実施態様によれば、表面処理に
より消費した薬剤は、亜鉛対りん酸塩(P2O5として計
算)の重量比が(0〜1):8の範囲にある濃縮液を用い
て補給する。りん酸溶液の侵食性が高いために、皮膜形
成に必要な亜鉛イオンは被処理表面から主として供給さ
れ、これによって皮膜の性質が良好になる。亜鉛を含有
しない濃縮液を使用することが好ましい。
硝酸塩を促進剤として使用する場合には、NO3対P2O5
の重量比が(0.15〜0.7):1、好ましくは(0.3〜0.5):
1の範囲内の濃縮液を補給することが得策である。
りん酸塩化成処理する表面には有機及び無機不純物が
あってはならない。本発明方法を電気亜鉛めっきストリ
ップラインに使用する場合には、不純物がないとの条件
は保証されるが、他の場合には、通常アルカリ性である
が、場合によっては酸性の洗浄液で洗浄し、その後1段
または2段の水洗を行う。
密着力が強い微細な結晶性りん酸塩皮膜を作るために
は、続いて被処理表面をいわゆる活性化剤と接触させる
ことが好ましい。活性化剤は微細に磨砕したりん酸亜鉛
を含有するか、あるいは特別に調製したチタンとりん酸
イオンの化合物を含有する。活性化剤は、浸漬またはフ
ラッディングにより、好ましくはスプレーにより適用す
る。本発明法は帯材の処理に役立ち、処理は0.5ないし
3秒で行われる。
活性化処理に続いて本発明にかかるりん酸塩処理法
を、浸漬またはフラッディングにより、好ましくはスプ
レーで行う。スプレー圧力は、0.5ないし2bar,好ましく
は0.5ないし0.8barである。処理溶液の温度は多くの場
合40ないし65℃の範囲内にある。この処理によって、明
灰色の亜鉛とマグネシウムのりん酸塩皮膜が形成され
る。この皮膜の単位面積あたりの質量は2g/m2以下、多
くの場合、1.5g/m2以下である。
りん酸塩化成処理後に、水洗して、反応しなかった処
理溶液を被処理材料表面から除去する。特別に調製した
処理溶液の場合は、この水洗を省略することができる。
続いて、形成されたりん酸塩皮膜を、乾燥する前に、
後処理液で洗浄する。後処理液としては、多くの場合、
Cr(VI)および/またはCr(III)イオンを含有する弱
酸性溶液を使用する。
本発明にかかる方法は、上述の定義の「亜鉛めっき」
で考慮されているすべての亜鉛めっき表面に原則として
適するが、本発明が特に適している応用例は、電気亜鉛
めっきされた鋼帯である。電気亜鉛めっき鋼帯に応用す
る場合には、亜鉛めっきラインでのめっき直後にりん酸
塩化成処理を行う。
本発明のりん酸塩化成処理又はりん酸塩化成処理後、
後処理を行ったものは、亜鉛めっき面の白錆発生を防止
し、また亜鉛めっき板の成形性を改良して、特に、プレ
スおよび深絞りの際に亜鉛の剥離を少なくするとともに
工具の摩耗も少なくする。
本発明の他の好ましい応用例は、電気亜鉛めっきある
いは溶融亜鉛めっき鋼帯に塗料または有機高分子を被着
する前に行う前処理方法である。この場合本発明の方法
は、続いて適用される有機皮膜の密着性と耐食性を改良
するために実施される。この方法は当技術にあっては
“coil coating"という概念で知られている。塗料とし
ては柔軟性が高いものが使用される。かかる塗料として
は、アクリル、アクリレート、エポキシド、ポリエステ
ル、シリコン改質アクリレート、及びポリエスエル塗料
ならびにポリビニルクロライド有機ゾル、ポリビニルク
ロライドプラスチゾル、ポリビニルフルオライド系及び
ポリビニリデンフロライド系が挙げられる。
有機膜としては、特にポリビニルクロライド、ポリビ
ニルフルオライド、熱可塑性アクリレートが挙げられ
る。
(実施例) 以下、実施例により本発明をより詳しく説明する。
比較例a並びに本発明の実施例1及び2 電気亜鉛めっき処理したばかりの、品種がRSt1405の
鋼板を以下のように処理した。
−りん酸チタンを主成分とする通常の活性化剤による
活性化処理、濃度1g/(脱イオン水)、スプレー圧力
1.0bar,35℃にて3秒スプレー −表中に記載された濃度のりん酸塩化成処理液を脱イ
オンを用いて調製、0.8bar,55℃にて5秒スプレー −水道水にて水洗、1.5bar,25℃にて2秒スプレー −Cr(VI)−Cr(III)を主成分とする通常の不動態
化剤を脱イオン水で希釈、0.8bar,55℃,5秒スプレーに
て後処理 −空気循環炉にて120℃,20秒乾燥,続いて、皮膜の色
を比較し、DIN 50 942による剥離法で単位表面積あたり
の皮膜量を調べ、また凝縮水と湿気が交替する環境での
裸板耐食性をDIN 50 017により調べた。6サイクルの試
験で腐食が目視で認められないことを合格の基準とし
た。
その結果すべての実施例で完全な皮膜が形成された。
表より、本発明方法は単位表面積当りの皮膜量及び皮
膜の外観の面で有利であることが分かる。
比較例b並びに本発明実施例3及び4 亜鉛めっき鋼板を次のように処理した。
−通常の強アルカリ性洗浄剤を水道水に10g/添加、
1.2bar,10秒スプレーして洗浄 −水道水にて水洗、1.5bar,25℃にて3秒スプレー −上述の通常の活性化剤による活性化処理、濃度1.3g
/(脱イオン水)1.0bar,35℃にて3秒スプレー −表中に記載された濃度のりん酸塩化成処理液をイオ
ン水を用いて調製、1.2bar,25℃にて8秒スプレー −水道水にて水洗、1.5bar,25℃にて2秒スプレー −上述の通常の不動態化剤にて後処理、0.8bar,55℃
にて2秒スプレー −空気循環炉にて乾燥、120℃にて20秒色彩及び単位
表面積当りの皮膜量を調査した。
更に、板の一部には、エポキシプライマー+アクリレ
ートトップコート系の塗料を通常のコイルコーティング
法により施した。それぞれ2枚の板にカットを入れて塩
水噴霧試験をし、またそれぞれ2枚の板をT曲げ試験し
て、密着性を調べた。
その結果を表に示す。
(発明の効果) 本発明によれば、短時間で明色の密着性、耐食性のよ
りりん酸塩皮膜の形成が可能であり、高性能の表面処理
鋼板が製造できる。又家庭器具工業などにおいて使用さ
れる明色の1コート仕上げの塗装にも適用可能となる。
フロントページの続き (72)発明者 ベルナー ラウシュ ドイツ連邦共和国 6370 オーベルウル ゼル ウルゼメル シュトラーセ 43 (72)発明者 クラウス ビッテル ドイツ連邦共和国 6000 フランクフル ト 90 ベルヌスシュトラーセ 25 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C23C 22/00 - 22/86

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】亜鉛イオン、りん酸イオン、亜鉛以外の化
    成皮膜形成陽イオンならびに促進剤を含有するりん酸塩
    化成処理水溶液を用いて、亜鉛めっきされた表面、特に
    亜鉛めっきされた鉄鋼表面をりん酸塩化成処理する方法
    において、 亜鉛 0.5〜5.0g/ りん酸塩(P2O5として計算) 3〜20 g/ マグネシウム 0.3〜3 g/ を含有し、マグネシウム:亜鉛の重量比=(0.5〜10):
    1であり、かつ0.1〜0.4の範囲のS値を有するりん酸塩
    化成処理溶液と最大10秒間前記表面を接触させることを
    特徴とするりん酸塩化成処理方法。
  2. 【請求項2】促進剤として硝酸塩を含有するりん酸塩化
    成処理溶液と前記表面を接触させることを特徴とする請
    求項1記載のりん酸塩化成処理方法。
  3. 【請求項3】0.2から0.3の範囲のS値を有するりん酸塩
    化成処理溶液と前記表面を接触させることを特徴とする
    請求項1または2記載のりん酸塩化成処理方法。
  4. 【請求項4】マグネシウム:亜鉛の重量比率が(0.5〜
    3):1であり、亜鉛を最高で1.5g/、好ましくは0.5〜
    1g/含有するりん酸塩化成処理溶液と前記表面を接触
    させることを特徴とする請求項1から3までのいずれか
    1項に記載のりん酸塩化成処理方法。
  5. 【請求項5】ニッケルイオンを最高で1.5g/、好まし
    くは最高で0.5g/、さらに含有するりん酸塩化成処理
    溶液と前記表面を接触させることを特徴とする請求項1
    から4までのいずれか1項に記載のりん酸塩化成処理方
    法。
  6. 【請求項6】ふっ化物の単塩もしくは錯塩を最高で3g/
    、好ましは0.1〜1.5g/(それぞれFとして計算し
    て)をさらに含有するりん酸塩化成処理溶液と前記表面
    を接触させることを特徴とする請求項1から5までのい
    ずれか1項に記載のりん酸塩化成処理方法。
  7. 【請求項7】亜鉛:りん酸塩(P2O5として計算)の重量
    比が(0〜1):8の範囲にある濃縮液、好ましくは亜鉛
    を含有しない濃縮液、補給したりん酸塩化成処理溶液と
    前記表面を接触させることを特徴とする請求項1から6
    までのいずれか1項に記載のりん酸塩化成処理方法。
  8. 【請求項8】NO3:P2O5の重量比が(0.15〜0.7):1、好
    ましくは(0.3〜0.5):1の範囲内の濃縮液を使用して補
    給したりん酸塩化成処理溶液と前記表面を接触させるこ
    とを特徴とする請求項1から7までのいずれか1項に記
    載のりん酸塩化成処理方法。
  9. 【請求項9】亜鉛めっきされた鉄鋼表面、特に電気亜鉛
    めっきされた鋼帯表面を処理する請求項1から8までの
    いずれか1項に記載のりん酸塩化成処理方法。
  10. 【請求項10】塗料または有機膜被覆の前処理に適用す
    る請求項1から9までのいずれか1項に記載のりん酸塩
    化成処理方法。
JP1213141A 1988-08-24 1989-08-21 りん酸塩化成処理方法 Expired - Lifetime JP2770860B2 (ja)

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