JP3904258B2 - Ｚｎ−Ｎｉ合金めっき用黒色クロメート処理液 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｚｎ−Ｎｉ合金めっき上に黒色外観の耐食性のあるクロメート皮膜を化成せしめるために用いるクロメート処理液及び黒色クロメート皮膜形成方法に関するものである。
【従来の技術】
亜鉛めっきの耐食性を向上させるのを目的として、Ｚｎ−Ｎｉ合金めっきが開発され、それにともなって種々の黒色クロメートが提案されている。例えば、特開平０７−１６６３６７号公報、特開平０４−５６７８２号公報及び特公平０７−３０４５６号公報には、銀を含有するＺｎめっき用クロメート液にカルボン酸を添加した黒色クロメート処理液が開示されている。
しかしながら、これらの処理液では銀を使用して黒色化するためコストが高く、又銀を使用するために高温高湿下、又は光源（特に紫外線）下では変色が生じやすい等の欠点がある。また、特開平１−１６８８７５号公報には、Ｎｉ共析率０．１〜６重量％のＺｎ−Ｎｉ合金めっき用黒色クロメート処理液であって、銀を使用しない処理液が開示されている。しかしながら、この黒色クロメート処理液を用いた場合、Ｎｉ共析率８〜２０重量％のＺｎ−Ｎｉ合金めっきに対しては黒色クロメートが化成せず、優れた外観及び耐食性を得ることができない。
一方、米国特許第５４１５７０２号公報には、Ｎｉ共析率８〜２０重量％のＺｎ−Ｎｉ合金めっきに、３価クロム、亜リン酸、次亜リン酸等を用いて黒色クロメート皮膜を形成する方法が開示されているが、形成される皮膜は薄いスマット状で、耐食性が弱く、オーバーコート等を２次的施すことが必要である。また特開平４−２３２２７９号公報や特開平４−２３２２８０号公報にも、１０〜１５重量％のＮｉ含有するＺｎ−Ｎｉ合金めっきを６価クロム、硝酸根、硫酸根を含有するクロメート液で黒色化する方法が開示されている。しかしながらこの方法では確かに黒味がかった外観は得られるものの、黒味は充分ではなく、薄い不均一な皮膜で耐食性に優れたクロメート皮膜を得ることはできない。従って、この場合にも、オーバーコート等を行ない、耐食性を向上させなければならない。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、Ｚｎ−Ｎｉ合金めっきに耐食性のある黒色クロメート皮膜を化成させることができる黒色クロメート処理液であって、銀を使用しなくても優れた黒色クロメート皮膜を得ることができる黒色クロメート処理液を提供することを目的とする。
本発明は、又、該黒色クロメート処理液を用いた黒色クロメート皮膜形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
本発明は、黒色クロメート処理液に硝酸根及び特定の金属またはその塩を添加すると上記課題を解決できるとの知見に基づいてなされたのである。
すなわち、本発明は、６価クロム １〜１００g/ｌ、塩素根及び／又は硫酸根１〜１００g/ｌ、硝酸根 １〜１００g/ｌ及び鉄、ニッケル、コバルト及び銅から選ばれる少なくとも一種の金属１〜１００g/ｌを含有することを特徴とするＺｎ−Ｎｉ合金めっき用黒色クロメート処理液を提供する。
本発明は、又、８〜２０重量％のＮｉを含有するＺｎ−Ｎｉ合金めっき皮膜を上記クロメート処理液に接触させることを特徴とするＺｎ−Ｎｉ合金めっき上に黒色クロメート皮膜を形成させる方法を提供する。
【０００３】
【発明の実施の形態】
本発明で用いる６価クロム源となる化合物としては、クロム酸又はその塩、重クロム酸又はその塩の一種類又は二種類以上の混合物があげられる。６価クロムの黒色クロメート処理液中の量は１〜１００g/ｌであり、好ましくは１０〜５０g/ｌである。
本発明で用いる塩素根又は硫酸根を提供する化合物としては、塩酸、硫酸またはその塩（例えば、ナトリウム、カリウム、アンモニウム等）の一種類又は二種類以上の混合物があげられる。塩素根及び／又は硫酸根の６価クロムの黒色クロメート処理液中の量は１〜１００g/ｌであり、好ましくは１０〜１００g/ｌである。
本発明で用いる硝酸根を提供する化合物としては、硝酸又はその塩、（例えば硝酸ナトリウム、硝酸カリウム等）の一種又は二種以上の混合物があげられる。本発明では、硝酸根の量は１〜１００g/ｌであり、好ましくは５〜５０g/ｌである。
【０００４】
本発明で用いる鉄、ニッケル、コバルト及び銅を提供する化合物としては、これらの金属自体又はその塩があげられる。ここで、該塩としては、塩化鉄（II）又は（III)、硫酸鉄（II）又は（III)、硝酸鉄（II）又は（III)、塩化ニッケル、硫酸ニッケル、硝酸ニッケル、塩化コバルト、硫酸コバルト、硝酸コバルト、塩化銅（Ｉ）又は（II）、硫酸銅、硝酸銅等があげられる。これらは、黒色クロメート処理液中、１〜１００g/ｌであり、好ましくは５〜５０g/ｌである。
本発明の黒色クロメート処理液は、上記成分を必須とし、残部が水である。そのｐＨは、0.５〜2.５であるのが好ましく、より好ましくは0.５〜1.５である。
本発明の黒色クロメート処理液には、上記成分の他に、カルボン酸、カルボン酸のスルホン化物及びこれらの塩から選ばれる少なくとも一種を含有するのが好ましい。カルボン酸又はカルボン酸のスルホン化物としてはギ酸、酢酸、コハク酸、ジグリコール酸等炭素数２〜４のカルボン酸又は、スルホ安息香酸、スルホフタル酸、スルホテレフタル酸、ナフタル酸のスルホン化物等の炭素数７〜１５の芳香族カルボン酸のスルホン化物が挙げられる。又、脂肪族ジカルボン酸のスルホン化物としては、コハク酸やアジピン酸等の脂肪族ジカルボン酸のスルホン化物が挙げられる。又、これらの塩としては、黒色クロメート処理液で溶解できる限り任意の塩が用いられる。具体的には、ナトリウムやアンモニア等があげられる。カルボン酸、カルボン酸のスルホン化物及びこれらの塩は、黒色クロメート処理液中、0.５〜１００g/ｌ含有するのが好ましく、より好ましくは５〜５０g/ｌである。
【０００５】
本発明の黒色クロメート処理液は、任意の組成のＺｎ−Ｎｉ合金めっきに、黒色クロメート皮膜を形成するのに有益であるが、特に、Ｎｉ共析率２０重量％以下の、好ましくは８〜２０重量％、より好ましくは１０〜１５重量％のＺｎ−Ｎｉ合金めっき上に黒色クロメート皮膜を容易に化成せしめることができる。従来困難であった８〜２０重量％の合金範囲で、本発明の黒色クロメート処理液は、クロメート皮膜が化成されやすくなり、容易に黒色クロメート外観が得られる。
黒色クロメート処理方法としては、本発明の黒色クロメート処理液に被処理物（基体）のＺｎ−Ｎｉ合金めっき皮膜を接触させる。例えば、１５〜５０℃の液温の黒色クロメート処理液に、Ｚｎ−Ｎｉ合金めっき皮膜を有する基体を３０〜３００秒、好ましくは３０〜１８０秒浸漬して、攪拌又はエアブロー等を行ない、黒色クロメート皮膜を形成させるのがよい。
【０００６】
従って、常法により基体にＺｎ−Ｎｉ合金めっき（好ましくはＮｉ共析率８〜２０重量％、めっき厚：２μｍ以上、好ましくは５〜２０μｍ）を施した後、上記の方法で黒色クロメート皮膜を形成するのがよい。
【発明の効果】
本発明によれば、黒色クロメート皮膜をＺｎ−Ｎｉ合金めっき上に均一に化成させることができ、特に実質的に銀イオンを用いることなしに均一な黒色クロメート皮膜を化成させることができ、耐食性に優れた黒色皮膜を形成することができる。
従って、発明の黒色クロメート処理液を用いて黒色クロメート皮膜を化成せしめた物は、自動車、家電、建材部品等に幅広く使用できる。
次に本発明を実施例により説明する。
【０００７】
【実施例】
実施例１
鋼板に、Ｚｎ−Ｎｉ合金めっき（Ｎｉ共析率１５重量％）を８μｍの厚みに施したものを、下記クロメート処理液に３５℃で９０秒間浸漬した。その結果、良好で均一な黒色クロメート皮膜が形成した。但し、ｐＨはＮａＯＨ水溶液で調整した。
ＣｒＯ₃ １２g/l
３５％ＨＣｌ １２g/l
ＦｅＣｌ₃ ・６Ｈ₂ Ｏ ３０g/l
６２％ＨＮＯ₃ ２０g/l 残部 水
ｐＨ 0.８
【０００８】
実施例２
鋼板に、Ｚｎ−Ｎｉ合金めっき（Ｎｉ共析率１０重量％）を５μｍのしたものを、下記クロメート処理液に３５℃で９０秒間浸漬した。その結果、良好の均一な黒色クロメート皮膜が形成した。但し、ｐＨはＮａＯＨ水溶液で調整した。
ＣｒＯ₃ １２g/l
ＮａＣｌ １０g/l
ＮｉＣｌ₂ ・６Ｈ₂ Ｏ ２０g/l
６２％ＨＮＯ₃ ３０g/l 残部 水
ｐＨ 1.０
【０００９】
実施例３
鋼板に、Ｚｎ−Ｎｉ合金めっき（Ｎｉ共析率１８重量％）を１０μｍ施したものを、下記クロメート処理液に３５℃で９０秒間浸漬した。その結果、良系の均一な黒色クロメート皮膜が形成した。但し、ｐＨはＮａＯＨ水溶液で調整した。ＣｒＯ₃ １２g/l
３５％ＨＣｌ ８g/l
ＣｏＣｌ₂ ・６Ｈ₂ Ｏ ２５g/l
６２％ＨＮＯ₃ １５g/l 残部 水
ｐＨ 1.３
【００１０】
実施例４
鋼板に、Ｚｎ−Ｎｉ合金めっき（Ｎｉ共析率１５重量％）を８μｍのしたものを、下記クロメート処理液に３５℃で９０秒間浸漬した。その結果、良好の均一な黒色クロメート皮膜が形成した。但し、ｐＨはＮａＯＨ水溶液で調整した。
ＣｒＯ₃ １２g/l
ＮａＣｌ ７g/l
ＣｕＣｌ １１g/l
６２％ＨＮＯ₃ ２０g/l 残部 水
ｐＨ 1.５
【００１１】
実施例５
鋼板に、Ｚｎ−Ｎｉ合金めっき（Ｎｉ共析率１３重量％）を１０μｍ施したものを、下記クロメート処理液に３５℃で９０秒間浸漬した。その結果、良好な黒色クロメート皮膜が形成した。但し、ｐＨはＮａＯＨ水溶液で調整した。
ＣｒＯ₃ １２g/l
ＮａＣｌ ７g/l
ＦｅＣｌ₃ ・６Ｈ₂ Ｏ ２０g/l
６２％ＨＮＯ₃ ２５g/l
８０％酢酸 ２５g/l 残部 水
ｐＨ 1.２
【００１２】
実施例６
鋼板に、Ｚｎ−Ｎｉ合金めっき（Ｎｉ共析率１５重量％）を８μｍのしたものを、下記クロメート処理液に３５℃で９０秒間浸漬した。その結果、良好黒色クロメート皮膜が形成した。但し、ｐＨはＮａＯＨ水溶液で調整した。
ＣｒＯ₃ １２g/l
ＮａＣｌ ７g/l
ＦｅＣｌ₃ ・６Ｈ₂ Ｏ ２０g/l
６２％ＨＮＯ₃ ２５g/l
スルホコハク酸 １０g/l 残部 水
ｐＨ 1.４
【００１３】
比較例１
鋼板にＺｎめっきを８μｍの厚みで施し、下記組成のＺｎめっき用黒色クロメート処理液を用いて２５℃で６０秒間黒色クロメート処理を行なった。
ＣｒＯ₃ ２０g/l
Ｎａ₂ ＳＯ₄ １０g/l
８５％Ｈ₃ ＰＯ₄ ５g/l
ＡｇＮＯ₃ 0.５g/l 残部 水
ｐＨ 0.８
【００１４】
比較例２
鋼板にＺｎ−Ｎｉ合金めっき（Ｎｉ共析率６重量％）を８μｍの厚みに施したものを、下記Ｚｎ−Ｎｉ合金めっき用黒色クロメート処理液を用いて２５℃で９０秒間黒色クロメート処理を行なった。
ＣｒＯ₃ １０g/l
Ｎａ₂ ＳＯ₄ １２g/l
コハク酸 １０g/l
ＡｇＮＯ₃ 0.５g/l 残部 水
ｐＨ 1.４
【００１５】
比較例３
鋼板にＺｎ−Ｎｉ合金めっき（Ｎｉ共析率１３重量％）を８μｍの厚みに施したものに、特開平４−２３２２７９号公報の実施例４に基づいて、３０℃で６０秒間黒色クロメート処理を行なった。但し、黒色クロメート処理液の組成は以下の通りである。
ＣｒＯ₃ ４g/l
６２％ＨＮＯ₃ １０g/l
９８％Ｈ₂ ＳＯ₄ ５g/l 残部
ｐＨ 1.０
【００１６】
比較例４
鋼板にＺｎ−Ｎｉ合金めっき（Ｎｉ共析率１３重量％）を８μｍの厚みに施したものに、米国特許第５４１５７０２号公報の実施例１に基づいて、２１℃で３０秒間黒色クロメート処理を行なった。
このようにして得たクロメート皮膜形成品の耐蝕性及び耐高温高湿変色性を次の方法で評価した。
（１）耐蝕性
耐蝕性をＪＩＳ−Ｚ−２３７１に規定された塩水噴霧試験で調べた。具体的には、白錆が５％発生した時を白錆までの時間、赤錆が１点発生した時を赤錆までの時間とした。
【００１７】
（１）高温高湿下における色調変化評価
３５℃−９５％中で７２時間放置した後、目視により色調変化を評価した。
（２）紫外線照射下における色調変化評価
ウルトラヴァイオレット製紫外線ランプを用いて紫外線を１時間照射した後、目視により色調変化を評価した。
評価基準は以下の通りである。
変化なし ；○
変化あり ；×
【００１８】
【表１】
表−１

【００１９】
【表２】
表−２

Claims (3)

1. Ｚｎ−Ｎｉ合金めっき皮膜に接触させることによって前記合金めっき皮膜上に黒色皮膜を形成するためのＺｎ−Ｎｉ合金めっき用黒色クロメート処理液であって、６価クロム １〜１００g/ｌ、塩素根１〜１００g/ｌ、硝酸根１〜１００g/ｌ及び鉄、ニッケル、コバルト及び銅から選ばれる少なくとも一種の金属１〜１００g/ｌを含有し、実質的に銀イオンを含有しないことを特徴とするＺｎ−Ｎｉ合金めっき用黒色クロメート処理液。
2. カルボン酸、カルボン酸のスルホン化物及びこれらの塩から選ばれる少なくとも一種を含有する請求項１記載のクロメート処理液。
3. ８〜２０重量％のＮｉを含有するＺｎ−Ｎｉ合金めっき皮膜を請求項１又は２記載のクロメート処理液に接触させることを特徴とするＺｎ−Ｎｉ合金めっき上に黒色クロメート皮膜を形成させる方法。