JPS6020464B2 - 金属部材の表面処理方法 - Google Patents
金属部材の表面処理方法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
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- 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
- C23C22/73—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 characterised by the process
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は金属材料の表面処理方法に関し、さらに詳しく
は、金属材料、殊にボルト、ナット又はヮッシャの表面
に耐熱性、耐荷重性、皮膜密着性等の性能に優れた塗装
下地を形成する方法に関する。
は、金属材料、殊にボルト、ナット又はヮッシャの表面
に耐熱性、耐荷重性、皮膜密着性等の性能に優れた塗装
下地を形成する方法に関する。
ボルト、ナット、ワッシャ等のネジ製品は、機械工業、
鋼構築工業等の産業分野における基礎要素部品として欠
くことのできないもので、各種分野で広範に利用されて
いる。
鋼構築工業等の産業分野における基礎要素部品として欠
くことのできないもので、各種分野で広範に利用されて
いる。
例えば各種産業機械の組立て、工業プラントの構築、陸
上及び海上建造物の構築、等において多用されており、
特に、化学工業プラントや海上、海中建造物等の腐食性
のガスや液体と接触する機会の多い用途に対しては、耐
蝕性に優れたネジ製品が要求されている。ところで、機
械や鋼構築工業用のネジ製品は一般に鋼製であり、上記
のような用途に使用するに際して耐蝕処理が行なわれる
。かかる耐蝕処理の1つの方法として、鋼製のネジ製品
を防蝕性の優れた金属、例えばカドミウム、亜鉛等でメ
ッキする方法が挙でられる。しかしながら、このメッキ
法にはメッキ廃液の処理という問題があり、しかも、金
属メッキされたネジ製品は無処理のものに比べて幾分耐
蝕性は改善されるが、充分に満足できるものではない。
このメッキ法に代るものとして最近、ネジ製品を樹脂加
工する方法が提案され、被覆用の樹脂として、フェノー
ル樹脂、ェポキシ樹脂、フッ素樹脂等が使われている。
上及び海上建造物の構築、等において多用されており、
特に、化学工業プラントや海上、海中建造物等の腐食性
のガスや液体と接触する機会の多い用途に対しては、耐
蝕性に優れたネジ製品が要求されている。ところで、機
械や鋼構築工業用のネジ製品は一般に鋼製であり、上記
のような用途に使用するに際して耐蝕処理が行なわれる
。かかる耐蝕処理の1つの方法として、鋼製のネジ製品
を防蝕性の優れた金属、例えばカドミウム、亜鉛等でメ
ッキする方法が挙でられる。しかしながら、このメッキ
法にはメッキ廃液の処理という問題があり、しかも、金
属メッキされたネジ製品は無処理のものに比べて幾分耐
蝕性は改善されるが、充分に満足できるものではない。
このメッキ法に代るものとして最近、ネジ製品を樹脂加
工する方法が提案され、被覆用の樹脂として、フェノー
ル樹脂、ェポキシ樹脂、フッ素樹脂等が使われている。
しかしながら、従来提案されている樹脂加工製品は、樹
脂被覆の密着性や機械的性質等に問題があり、取扱中や
ネジの締付け時に被覆が損傷し、耐蝕性という点では依
然として問題がある。しかして、金属部材の樹脂被覆系
の耐食性は、樹脂皮膜自体の耐久性のみならず、皮膜と
金属部材表面との間の密着性及び金属部材表面の耐食性
によって発現されるものであり、特に皮膜と金属部材表
面との間の密着性が重要である。
脂被覆の密着性や機械的性質等に問題があり、取扱中や
ネジの締付け時に被覆が損傷し、耐蝕性という点では依
然として問題がある。しかして、金属部材の樹脂被覆系
の耐食性は、樹脂皮膜自体の耐久性のみならず、皮膜と
金属部材表面との間の密着性及び金属部材表面の耐食性
によって発現されるものであり、特に皮膜と金属部材表
面との間の密着性が重要である。
この密着性は樹脂被覆の前処理により形成される下地層
と樹脂皮膜との間の密着性及び該下地層自体の耐久性(
耐熱性、耐荷重性、耐食性など)が大きく影響する。金
属部村の樹脂被覆系の耐食性を向上させるための下地処
理方法としては、プラスト法などの機械的処理法と、リ
ン酸塩法やクロメート法などの化成処理法が挙げられる
が、リン酸塩化成処理法が最も優れており且つ広範に使
用されている。
と樹脂皮膜との間の密着性及び該下地層自体の耐久性(
耐熱性、耐荷重性、耐食性など)が大きく影響する。金
属部村の樹脂被覆系の耐食性を向上させるための下地処
理方法としては、プラスト法などの機械的処理法と、リ
ン酸塩法やクロメート法などの化成処理法が挙げられる
が、リン酸塩化成処理法が最も優れており且つ広範に使
用されている。
しかしながら、従釆から行なわれているリン酸塩化成処
理法を、本発明が主として目的としているボルト、ナッ
ト及びワツシヤー(以下これらをまとめて「ネジ部材」
と総称する)の塗装下地処理のために使用するには以下
に述べる如き理由により不適当である。すなわち、ネジ
部村は縦付時に高い稀付応力が印加されるから、塗装下
地に対しては高度の耐荷重性と金属基材表面への強固な
密着性とが先ず要求される。また、ネジ部材は苛酷な使
用条件、例えば高温の腐食環境に耐えるために、通常、
フェノール樹脂、ェポキシ樹脂、フッ素樹脂、ポリアミ
ドイミド樹脂、変性シリコ−ン樹脂等の耐熱性樹脂によ
る競付塗装が行なわれるが、この隣付塗装工程では被塗
装物は高温に曝されるので、樹脂皮膜のみならず下地層
に対しても耐熱性が要求される。このように、ネジ部材
の塗装下地層に対しては、耐荷重性、耐食性及び耐熱性
の3特性が厳しく要求されるのである。しかるに、金属
部材のリン酸塩化成処理法において従来から最もよく用
いられているリン酸亜鉛系の化成皮膜は耐熱性が劣悪で
あり(約110℃以下)、約230午0前後の予熱Q文
び鱗付温度には耐えられない。一方、リン酸亜鉛系の化
成皮膜の耐熱性を改良したリン酸亜鉛−リン酸カルシウ
ム混合系やリン酸鉄系の化成皮膜は耐熱性においてリン
酸亜鉛系の化成皮膜より優るものの耐食性に劣る欠点が
ある。他方、リン酸マンガン系の化成皮膜も知られてい
るが、この皮膜は従来の処理法では厚膜化しやすく樹脂
皮膜との密着性や耐荷重性に問題がある。そこで、本発
明者らは樹脂皮膜及び金属基材表面と強固に密着し、且
つ高温、高荷重条件でも優れた耐久性を発揮する塗装下
地の形成方法を提供することを目的として種々研究を行
なった結果、処理液組成の異なる特定の2種類の酸性リ
ン酸塩化成処理液で順次処理することにより上記目的を
達成することができることを見し、出し本発明を完成す
るに至った。
理法を、本発明が主として目的としているボルト、ナッ
ト及びワツシヤー(以下これらをまとめて「ネジ部材」
と総称する)の塗装下地処理のために使用するには以下
に述べる如き理由により不適当である。すなわち、ネジ
部村は縦付時に高い稀付応力が印加されるから、塗装下
地に対しては高度の耐荷重性と金属基材表面への強固な
密着性とが先ず要求される。また、ネジ部材は苛酷な使
用条件、例えば高温の腐食環境に耐えるために、通常、
フェノール樹脂、ェポキシ樹脂、フッ素樹脂、ポリアミ
ドイミド樹脂、変性シリコ−ン樹脂等の耐熱性樹脂によ
る競付塗装が行なわれるが、この隣付塗装工程では被塗
装物は高温に曝されるので、樹脂皮膜のみならず下地層
に対しても耐熱性が要求される。このように、ネジ部材
の塗装下地層に対しては、耐荷重性、耐食性及び耐熱性
の3特性が厳しく要求されるのである。しかるに、金属
部材のリン酸塩化成処理法において従来から最もよく用
いられているリン酸亜鉛系の化成皮膜は耐熱性が劣悪で
あり(約110℃以下)、約230午0前後の予熱Q文
び鱗付温度には耐えられない。一方、リン酸亜鉛系の化
成皮膜の耐熱性を改良したリン酸亜鉛−リン酸カルシウ
ム混合系やリン酸鉄系の化成皮膜は耐熱性においてリン
酸亜鉛系の化成皮膜より優るものの耐食性に劣る欠点が
ある。他方、リン酸マンガン系の化成皮膜も知られてい
るが、この皮膜は従来の処理法では厚膜化しやすく樹脂
皮膜との密着性や耐荷重性に問題がある。そこで、本発
明者らは樹脂皮膜及び金属基材表面と強固に密着し、且
つ高温、高荷重条件でも優れた耐久性を発揮する塗装下
地の形成方法を提供することを目的として種々研究を行
なった結果、処理液組成の異なる特定の2種類の酸性リ
ン酸塩化成処理液で順次処理することにより上記目的を
達成することができることを見し、出し本発明を完成す
るに至った。
かくして、本発明によれば、金属部村、殊にネジ部材の
表面を、‘a’第一リン酸ナトリウム、及び/又は第一
リン酸亜鉛と第一リン酸カルシウムの両者を必須成分と
して含有する酸性リン酸塩化成処理液(第一液)で処理
した後、‘bー 第一リン酸マンガンを必須成分として
含有し且つ遊離酸度が上記第一液より高い酸性リン酸塩
化成処理液(第二液)で処理することを特徴とする金属
部材の表面処理方法が提供される。
表面を、‘a’第一リン酸ナトリウム、及び/又は第一
リン酸亜鉛と第一リン酸カルシウムの両者を必須成分と
して含有する酸性リン酸塩化成処理液(第一液)で処理
した後、‘bー 第一リン酸マンガンを必須成分として
含有し且つ遊離酸度が上記第一液より高い酸性リン酸塩
化成処理液(第二液)で処理することを特徴とする金属
部材の表面処理方法が提供される。
本発明の方法はネジ部材のみならず、耐熱性、耐荷重性
が要求される他の機械部品、例えばバルブ、フランジ、
軸受等の金属部品の塗装下地の形成のため、或いは金属
(例えばパイプ)の表面に樹脂をラィニングする際の下
地処理のために有利に使用することができるが、以下、
本発明の方法を、金属部材として特に好適なネジ部村を
使用する場合を例にとってさらに詳細に説明する。
が要求される他の機械部品、例えばバルブ、フランジ、
軸受等の金属部品の塗装下地の形成のため、或いは金属
(例えばパイプ)の表面に樹脂をラィニングする際の下
地処理のために有利に使用することができるが、以下、
本発明の方法を、金属部材として特に好適なネジ部村を
使用する場合を例にとってさらに詳細に説明する。
ネジ部材本発明の方法を適用しうるネジ部材は、特に制
限されるものではなく、どのような種類の金属製ネジ部
材に対しても本発明の方法を適用することが可能である
が、本発明の方法は、中でも、腐蝕しやすい鋼製(例え
ば、普遍鋼、炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼など)のネ
ジ部村、例えば六角ボルト、ナット、異形頭付きボルト
、ナット、全ネジボルト、ナット、両ネジボルト、ナッ
ト、楯込みボルト、ナット等に対して用いた場合に優れ
た効果を発揮することができる。
限されるものではなく、どのような種類の金属製ネジ部
材に対しても本発明の方法を適用することが可能である
が、本発明の方法は、中でも、腐蝕しやすい鋼製(例え
ば、普遍鋼、炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼など)のネ
ジ部村、例えば六角ボルト、ナット、異形頭付きボルト
、ナット、全ネジボルト、ナット、両ネジボルト、ナッ
ト、楯込みボルト、ナット等に対して用いた場合に優れ
た効果を発揮することができる。
かかるネジ部材はそのまま本発明の方法に供してもよい
が、必要に応じて、脱脂洗浄、酸洗浄、表面調整等の予
備処理を行なってもよい。
が、必要に応じて、脱脂洗浄、酸洗浄、表面調整等の予
備処理を行なってもよい。
これらの予備処理はそれ自体公知の方法で行なうことが
でき、例えば、脱脂洗浄は苛性ソーダや各種の有機溶剤
(例えばアセトン、トリクロルヱチレン、パ−クロレエ
チレン、トリクロルヱスタンなど)を用いて行なうこと
ができ、酸洗浄は硫酸、塩酸などを用いて行なうことが
できる。また、本発明の方法を実施するに先立って、ネ
ジ部材をリン酸チタンコロイド水溶液を用いて表面調整
処理することができ、これによりリン酸塩化成処理皮膜
の耐荷重性及び密着性を一層向上せしめることができる
。
でき、例えば、脱脂洗浄は苛性ソーダや各種の有機溶剤
(例えばアセトン、トリクロルヱチレン、パ−クロレエ
チレン、トリクロルヱスタンなど)を用いて行なうこと
ができ、酸洗浄は硫酸、塩酸などを用いて行なうことが
できる。また、本発明の方法を実施するに先立って、ネ
ジ部材をリン酸チタンコロイド水溶液を用いて表面調整
処理することができ、これによりリン酸塩化成処理皮膜
の耐荷重性及び密着性を一層向上せしめることができる
。
リン酸チタンコロイド水溶液はリン酸チタン(Ti02
・P207)を水中に溶解又は分散させることにより形
成せしめることができ、通常固形分濃度が0.1〜50
夕/そ、好ましくは2〜10夕/その範囲内のものが有
利に使用される。該リン酸チタンコロイド水溶液による
処理はそれ自体公知の方法に従い、例えば、室温乃至約
100ooの温度において、ネジ部村を浸簿、刷毛塗り
、スプレー等の処理に付することにより行なうことがで
きる。このように予備処理されたネジ部材は次いで本発
明に従う下地形成処理に付される。第一液による処理 本発明に従えば、上記の如く必要に応じて予備処理され
たネジ部材は、先ず、第一リン酸ナトリウム〔NaH2
PQ〕、及び/又は第一リン酸亜鉛〔Zn(日2P04
)2〕と第一リン酸カルシウム〔Ca(伍P04)2〕
の両者を必須成分として含有する酸性リン酸塩化成処理
液(第一液)で処理される。
・P207)を水中に溶解又は分散させることにより形
成せしめることができ、通常固形分濃度が0.1〜50
夕/そ、好ましくは2〜10夕/その範囲内のものが有
利に使用される。該リン酸チタンコロイド水溶液による
処理はそれ自体公知の方法に従い、例えば、室温乃至約
100ooの温度において、ネジ部村を浸簿、刷毛塗り
、スプレー等の処理に付することにより行なうことがで
きる。このように予備処理されたネジ部材は次いで本発
明に従う下地形成処理に付される。第一液による処理 本発明に従えば、上記の如く必要に応じて予備処理され
たネジ部材は、先ず、第一リン酸ナトリウム〔NaH2
PQ〕、及び/又は第一リン酸亜鉛〔Zn(日2P04
)2〕と第一リン酸カルシウム〔Ca(伍P04)2〕
の両者を必須成分として含有する酸性リン酸塩化成処理
液(第一液)で処理される。
第一液中における上記必須成分の濃度は、被処理金属材
料の種類や処理条件等に応じて広範に変えることができ
るが、一般に、第一リン酸ナトリウムは1〜200夕/
そ、好ましくは5〜30夕/その範囲で;第一リン酸亜
鉛は1〜200夕/夕、好ましくは3〜30夕/その範
囲で;そして第一リン酸カルシウムは1〜200夕/そ
、好ましくは5〜30夕/その範囲で使用するのが有利
である。本発明において第一リン酸ナトリウムは単独で
使用すること・ができるが、第一リン酸亜鉛は第一リン
酸カルシウムと組合わせて使用される。組合わせて使用
する際の第一リン酸亜鉛と第一リン酸カルシウムの使用
割合は厳密に制限されるものではなく種々の条件を考慮
して広範に変えることができるが、一般には第一リン酸
亜鉛/第一リン酸カルシウムの重量比で1/loo乃至
30/1、好ましくは1/10乃至3/1の範囲で使用
するのが好適である。勿論、第一リン酸ナトリウムは第
一リン酸亜鉛及び/又は第一リン酸カルシウムと併用し
てもよし、。第一液は上記の金属リン酸塩成分に加えて
、該液を酸性側に保持するための酸を含有する。
料の種類や処理条件等に応じて広範に変えることができ
るが、一般に、第一リン酸ナトリウムは1〜200夕/
そ、好ましくは5〜30夕/その範囲で;第一リン酸亜
鉛は1〜200夕/夕、好ましくは3〜30夕/その範
囲で;そして第一リン酸カルシウムは1〜200夕/そ
、好ましくは5〜30夕/その範囲で使用するのが有利
である。本発明において第一リン酸ナトリウムは単独で
使用すること・ができるが、第一リン酸亜鉛は第一リン
酸カルシウムと組合わせて使用される。組合わせて使用
する際の第一リン酸亜鉛と第一リン酸カルシウムの使用
割合は厳密に制限されるものではなく種々の条件を考慮
して広範に変えることができるが、一般には第一リン酸
亜鉛/第一リン酸カルシウムの重量比で1/loo乃至
30/1、好ましくは1/10乃至3/1の範囲で使用
するのが好適である。勿論、第一リン酸ナトリウムは第
一リン酸亜鉛及び/又は第一リン酸カルシウムと併用し
てもよし、。第一液は上記の金属リン酸塩成分に加えて
、該液を酸性側に保持するための酸を含有する。
かかる酸としてはリン酸(日3P04)が最適であるが
、他の酸、例えば硝酸、塩酸等を単独で、或いはリン酸
と共に使用することもできる。これら酸は一般に該第一
液の遊離酸度が0〜5.0、好ましくは0.5〜3.0
の範囲内となるような量で使用される。ここで「遊離酸
度」とは、処理液10地の滴定に要するo.INNaO
Hの私数(ブロムフェノールフル一指示薬)を表わす。
さらに、該第一液には、必要に応じて、金属のリン酸塩
化成処理に際して従来から使用されている添加剤を同機
に含ませることができる。
、他の酸、例えば硝酸、塩酸等を単独で、或いはリン酸
と共に使用することもできる。これら酸は一般に該第一
液の遊離酸度が0〜5.0、好ましくは0.5〜3.0
の範囲内となるような量で使用される。ここで「遊離酸
度」とは、処理液10地の滴定に要するo.INNaO
Hの私数(ブロムフェノールフル一指示薬)を表わす。
さらに、該第一液には、必要に応じて、金属のリン酸塩
化成処理に際して従来から使用されている添加剤を同機
に含ませることができる。
そのような添加剤としては以下に述べるものを例示する
こができる。‘1’反応促進剤、例えばニッケル、コバ
ルト、鉄、クロム、アルミニウム、マグネシウム等の金
属の硝酸塩、硫酸塩、ハロゲン化物。
こができる。‘1’反応促進剤、例えばニッケル、コバ
ルト、鉄、クロム、アルミニウム、マグネシウム等の金
属の硝酸塩、硫酸塩、ハロゲン化物。
具体的には、硝酸銅、硝酸ニッケル、塩化コバルトなど
。‘2} 酸化剤、例えば亜硝酸、過酸化水素、次亜塩
素酸、亜硝酸ナトリウムなど。
。‘2} 酸化剤、例えば亜硝酸、過酸化水素、次亜塩
素酸、亜硝酸ナトリウムなど。
‘31その他の添加剤、例えばホウフッ化水素酸、酒石
酸、クエン酸、ニトロベンゼン、ニトロ尿素など。
酸、クエン酸、ニトロベンゼン、ニトロ尿素など。
これらの添加剤は従釆から使用されている濃度で使用す
ることができ、例えば、反応促進剤は0〜60夕/そ、
好ましくは0.01〜5夕/その範囲で;酸化剤は0〜
30タ′夕、好ましくは0.01〜3夕/その範囲で使
用することができる。
ることができ、例えば、反応促進剤は0〜60夕/そ、
好ましくは0.01〜5夕/その範囲で;酸化剤は0〜
30タ′夕、好ましくは0.01〜3夕/その範囲で使
用することができる。
また、上記その他の添加剤は0.01〜3タ′その範囲
で使用することができる。しかして、本発明で使用する
第一液は一般に5〜3u好ましくは14〜17の範囲内
の全酸度を有することができる。
で使用することができる。しかして、本発明で使用する
第一液は一般に5〜3u好ましくは14〜17の範囲内
の全酸度を有することができる。
ここで「全酸度」とは、処理液10の‘の滴定に要する
0.1NNaOHのの【数(フェノールフタレィン指示
薬)を表わす。以上述べた組成からなる第一液によるネ
ジ部材の処理は、それ自体公知の方法に従い、例えば、
浸贋処理、刷毛塗り、スプレー処理等の手段を用いて行
なうことができる。
0.1NNaOHのの【数(フェノールフタレィン指示
薬)を表わす。以上述べた組成からなる第一液によるネ
ジ部材の処理は、それ自体公知の方法に従い、例えば、
浸贋処理、刷毛塗り、スプレー処理等の手段を用いて行
なうことができる。
該処理の際の温度及び時間は処理液の組成や処理手段に
より変えうるが、処理温度は一般に約4ぴ0〜約60午
Cの範囲内が好適であり、また、処理時間は約3頂抄乃
至2分間で充分である。かかる第一液での処理により、
ネジ部材金属部村表面に強固に密着した微結晶性の薄い
リン酸塩皮膜が形成される。
より変えうるが、処理温度は一般に約4ぴ0〜約60午
Cの範囲内が好適であり、また、処理時間は約3頂抄乃
至2分間で充分である。かかる第一液での処理により、
ネジ部材金属部村表面に強固に密着した微結晶性の薄い
リン酸塩皮膜が形成される。
このリン酸塩皮膜の厚さは一般に0.5〜6ミクロン、
好ましくは1〜3ミクロンの範囲内であることができる
。このように処理されたネジ部材は好ましくは約5ぴ○
〜約70℃の水で洗浄した後、本発明に従い、第二液で
の処理に付される。
好ましくは1〜3ミクロンの範囲内であることができる
。このように処理されたネジ部材は好ましくは約5ぴ○
〜約70℃の水で洗浄した後、本発明に従い、第二液で
の処理に付される。
第二液による処理
前記の如く第一液で処理されたネジ部材は次いで、第一
リン酸マンガン〔Mn(日2P04)2〕を必須成分と
して含有し且つ遊離酸度が前記第一液より高い酸性リン
酸塩化成処理液(第二液)で処理される。
リン酸マンガン〔Mn(日2P04)2〕を必須成分と
して含有し且つ遊離酸度が前記第一液より高い酸性リン
酸塩化成処理液(第二液)で処理される。
第二液中における第一リン酸マンガンの濃度は、前記第
一液による処理の条件等に応じて広範に変えることがで
きるが、一般には1〜200汐′夕、好ましくは10〜
50夕/その範囲内とするのが有利である。
一液による処理の条件等に応じて広範に変えることがで
きるが、一般には1〜200汐′夕、好ましくは10〜
50夕/その範囲内とするのが有利である。
また、該第二液は前記第一液よりも高い遊離酸度を有す
ることが重要であり、第二液の遊離酸度は第一液の遊離
酸度に依存して一般に1〜li好適には4〜8の範囲内
とすることができる。
ることが重要であり、第二液の遊離酸度は第一液の遊離
酸度に依存して一般に1〜li好適には4〜8の範囲内
とすることができる。
第二液の遊離酸度はかかる範囲内で第一液の遊離酸度よ
り少なくとも1.い より好ましくは3.0以上高いこ
とが望ましい。第二液の遊離酸度を上記の範囲に保持す
るために第二液に含ませうる酸としては前記第一液にお
いて述べたと同じもの、特にリン酸及び/又は硝酸を挙
げることができる。さらに、該第二液には一液について
述べたと同様の添加剤、例えば、反応促進剤、酸化剤等
を配合するこができるが、、特に酸化剤の濃度は第一液
のそれと同等又は以下にすることが望ましい。
り少なくとも1.い より好ましくは3.0以上高いこ
とが望ましい。第二液の遊離酸度を上記の範囲に保持す
るために第二液に含ませうる酸としては前記第一液にお
いて述べたと同じもの、特にリン酸及び/又は硝酸を挙
げることができる。さらに、該第二液には一液について
述べたと同様の添加剤、例えば、反応促進剤、酸化剤等
を配合するこができるが、、特に酸化剤の濃度は第一液
のそれと同等又は以下にすることが望ましい。
かかる組成からなる第二液は一般に10〜70、好まし
くは25〜50の範囲内の全酸度をもつことができる。
該第二液による処理もまた「それ自体公知の方法に従い
、例えば、浸簿法、刷毛塗り法、スプレー処理等の手段
を用いて行なうことができる。
くは25〜50の範囲内の全酸度をもつことができる。
該第二液による処理もまた「それ自体公知の方法に従い
、例えば、浸簿法、刷毛塗り法、スプレー処理等の手段
を用いて行なうことができる。
その際の温度及び時間は処理液の組成や処理手段等によ
り変えうるが、処理温度は一般に約50℃〜約75qo
の範囲内が適当であり、また、処理時間は約2現皆乃至
約1.5分間で充分である。以上述べた第二液での処理
により、前記第一液での処理により形成された微結晶性
の第三リン酸塩化成皮膜の表面に微細多孔質構造の第三
リン酸塩化成皮膜が生長する。
り変えうるが、処理温度は一般に約50℃〜約75qo
の範囲内が適当であり、また、処理時間は約2現皆乃至
約1.5分間で充分である。以上述べた第二液での処理
により、前記第一液での処理により形成された微結晶性
の第三リン酸塩化成皮膜の表面に微細多孔質構造の第三
リン酸塩化成皮膜が生長する。
この第二液によって形成される皮膜の厚さは一般に0.
5〜7ミクロン、好ましくは1〜3ミクロンの範囲内と
するのが望ましく、しかして、本発明の方法によるリン
酸塩化成処理皮膜の全厚は一般に1〜10ミクロン、好
ましくは2〜4ミクロンの範囲内とするのが有利である
。上記第二液による処理において何故微細多孔質構造の
皮膜が形成されるか正確な理由は明らかでないが、大体
次のように推定される。
5〜7ミクロン、好ましくは1〜3ミクロンの範囲内と
するのが望ましく、しかして、本発明の方法によるリン
酸塩化成処理皮膜の全厚は一般に1〜10ミクロン、好
ましくは2〜4ミクロンの範囲内とするのが有利である
。上記第二液による処理において何故微細多孔質構造の
皮膜が形成されるか正確な理由は明らかでないが、大体
次のように推定される。
すなわち、皮膜の形態に及ぼす因子として遊離酸度、酸
化剤濃度および処理温度の効果がこれまでに見し、出さ
れており、前二者の因子は各々、多孔質構造の形成と抑
制に関与し、後者の温度因子は皮膜結晶の大きさと形態
に関与している。処理温度を従来の条件(90〜100
℃)から本発明で用いる約50午0〜約75℃の範囲内
の温度まで低下さすことにより、結晶粒炎の大きな厚膜
から微細粒の薄膜に変化することが確認された。また、
第二液の遊離酸度を上記の範囲より大きくした場合には
多孔質構造が形成され、酸化剤を多量に添加することに
より多孔質構造の形成が抑制されることも判明した。こ
の二因子は各々酸食反応すなわち水素ガス発生、および
水素ガスの酸化(ガスの消滅)に影響することが知られ
ている。従って、微細多孔費構造の形成には、上記の第
二液による特定の処理条件下の反応過程で発生される水
素ガスが主たる寄与をしているものと推定される。以上
述べた如く処理されたネジ部材は、必要に応じて、クロ
メート(Cr203)水溶液又は防食性化合物、例えば
ジシクロヘキシルアミン亜硝酸塩、1・2・3ーベンゾ
トリアゾール等による後処理を行なうことができる。
化剤濃度および処理温度の効果がこれまでに見し、出さ
れており、前二者の因子は各々、多孔質構造の形成と抑
制に関与し、後者の温度因子は皮膜結晶の大きさと形態
に関与している。処理温度を従来の条件(90〜100
℃)から本発明で用いる約50午0〜約75℃の範囲内
の温度まで低下さすことにより、結晶粒炎の大きな厚膜
から微細粒の薄膜に変化することが確認された。また、
第二液の遊離酸度を上記の範囲より大きくした場合には
多孔質構造が形成され、酸化剤を多量に添加することに
より多孔質構造の形成が抑制されることも判明した。こ
の二因子は各々酸食反応すなわち水素ガス発生、および
水素ガスの酸化(ガスの消滅)に影響することが知られ
ている。従って、微細多孔費構造の形成には、上記の第
二液による特定の処理条件下の反応過程で発生される水
素ガスが主たる寄与をしているものと推定される。以上
述べた如く処理されたネジ部材は、必要に応じて、クロ
メート(Cr203)水溶液又は防食性化合物、例えば
ジシクロヘキシルアミン亜硝酸塩、1・2・3ーベンゾ
トリアゾール等による後処理を行なうことができる。
本発明の方法によれば、金属部材表面に微結晶性のリン
酸皮膜が強固に結合し、上層部にいくにつれて微細多孔
質構造の皮膜が生長した構造のリン酸塩化成処理皮膜が
形成され、この皮膜は後記実施例において実証されてい
るように、耐熱性、耐荷重性及び密着性に優れていると
いう顕著な効果を発揮する。
酸皮膜が強固に結合し、上層部にいくにつれて微細多孔
質構造の皮膜が生長した構造のリン酸塩化成処理皮膜が
形成され、この皮膜は後記実施例において実証されてい
るように、耐熱性、耐荷重性及び密着性に優れていると
いう顕著な効果を発揮する。
しかして、本発明の方法により形成されたリン酸塩化成
処理皮膜は、耐熱性塗料のための塗装下地として極めて
適している。
処理皮膜は、耐熱性塗料のための塗装下地として極めて
適している。
本発明の方法により処理された金属部材、殊にネジ部材
に塗装しうる耐熱性塗料としては、芳香族ポリアミド系
樹脂、ポリアミドィミド系樹脂、シリコーン樹脂等が挙
げられ、これらはそれぞれ常法に従って塗布することが
できる。中でも、本発明により処理されたネジ部材は、
袴開昭56−1斑72号公報に記載された方法、すなわ
ち、凶 下記成分 i)下記式(1) 式中、Rは2価の芳香族炭化水素基を表わし、Arは3
価の芳香族炭化水素基を表わす、 で表わされる構成単位を王なる構成単位として有するポ
リアミドィミド、ii)上記ポリアミドィミドの溶媒、
及びiii) 必要に応じて、上記ポリアミドィミドと
反応しうる多官能性化合物を含有する下塗用被覆組成物
を塗付し、乾燥し、必要により塗膜を加熱硬化せしめた
後、{B) 微粉末状のポリテトラフルオロヱチレンを
加熱硬化性の樹脂バインダーの溶媒溶液中に分散含有す
る上塗用被覆組成物を塗付し、乾燥し、次いで加熱硬化
せしめる、ことから成る方法により耐熱性、耐食性に優
れた樹脂被覆するのに特に適している。
に塗装しうる耐熱性塗料としては、芳香族ポリアミド系
樹脂、ポリアミドィミド系樹脂、シリコーン樹脂等が挙
げられ、これらはそれぞれ常法に従って塗布することが
できる。中でも、本発明により処理されたネジ部材は、
袴開昭56−1斑72号公報に記載された方法、すなわ
ち、凶 下記成分 i)下記式(1) 式中、Rは2価の芳香族炭化水素基を表わし、Arは3
価の芳香族炭化水素基を表わす、 で表わされる構成単位を王なる構成単位として有するポ
リアミドィミド、ii)上記ポリアミドィミドの溶媒、
及びiii) 必要に応じて、上記ポリアミドィミドと
反応しうる多官能性化合物を含有する下塗用被覆組成物
を塗付し、乾燥し、必要により塗膜を加熱硬化せしめた
後、{B) 微粉末状のポリテトラフルオロヱチレンを
加熱硬化性の樹脂バインダーの溶媒溶液中に分散含有す
る上塗用被覆組成物を塗付し、乾燥し、次いで加熱硬化
せしめる、ことから成る方法により耐熱性、耐食性に優
れた樹脂被覆するのに特に適している。
この方法の詳細については上記の公開公報参照。次に実
施例を掲げて本発明の方法をさらに具体的に説明する。
施例を掲げて本発明の方法をさらに具体的に説明する。
実施例 1
第1液の組成
第2液の組成
鉄鋼製のボルト(六角)、ナット及び座金をトリクロル
ェチレン中に浸潰して油脂分を洗浄し、錫洗及びアセト
ン浸燈した後、80〜12000で熱風乾燥した。
ェチレン中に浸潰して油脂分を洗浄し、錫洗及びアセト
ン浸燈した後、80〜12000で熱風乾燥した。
次いでこれらを(Ti02・P207)コロイド水溶液
で表面調整(液温65q0、5夕/れこ5秒間浸糟)し
た後、50〜600Cに保たれた第1液に1分間浸潰し
、60〜70午○で湯洗した。次いで同温度に保たれて
いる第2液に49秒間浸潰した後傷洗し、アセトン浸潰
して80〜120ooで熱風乾燥した。これらの処理に
よって、2〜4仏の膜厚の微細多孔質構造のリン酸塩皮
膜を有するボルト、ナット及び座金が得られた。得られ
た被処理物に下記の如くして耐熱塗装を施した。被塗装
物体を200qoでIQ分予熱した後、下記式で表わさ
れる繰り返し単位を有し、Nーメチル−2ーピロリドン
溶剤中30q0における固有粘度が0.41の値を示す
公知のポリアミドィミド樹脂を下記の組成N−メチル一
2−ピロリドン 2重量部ジメチルアセトアミ
ド 2〃メチルイソブチルケトン
3〃を有する混合溶剤中に樹脂濃度が約15
%になるようにして溶解し、下塗用被覆組成物を調整し
た。
で表面調整(液温65q0、5夕/れこ5秒間浸糟)し
た後、50〜600Cに保たれた第1液に1分間浸潰し
、60〜70午○で湯洗した。次いで同温度に保たれて
いる第2液に49秒間浸潰した後傷洗し、アセトン浸潰
して80〜120ooで熱風乾燥した。これらの処理に
よって、2〜4仏の膜厚の微細多孔質構造のリン酸塩皮
膜を有するボルト、ナット及び座金が得られた。得られ
た被処理物に下記の如くして耐熱塗装を施した。被塗装
物体を200qoでIQ分予熱した後、下記式で表わさ
れる繰り返し単位を有し、Nーメチル−2ーピロリドン
溶剤中30q0における固有粘度が0.41の値を示す
公知のポリアミドィミド樹脂を下記の組成N−メチル一
2−ピロリドン 2重量部ジメチルアセトアミ
ド 2〃メチルイソブチルケトン
3〃を有する混合溶剤中に樹脂濃度が約15
%になるようにして溶解し、下塗用被覆組成物を調整し
た。
この下塗用被覆組成物をエアーレス塗装機により吹付し
、200℃で5分乾燥し、膿厚が約8〜10“の下塗塗
膜を形成せしめた。次いで、上記の条件で下塗膜を形成
せしめたボルト、ナット及び座金の下塗塗膜上に下記の
組成を有するAchesonCoiloi船Compa
ny製樹脂混合物、すなわちポリアミドイミド及びポリ
テトラフルオロエチレンの微粒子(平均粒径約1山)の
14/10(重量部)の混合物〔ェムラロン■RJ−3
10A〕を下記の組成N−メチル一2ーピロリドン
2重量部ジメチルアセトアミド
2〃メチルイソブチルケトン 3〃を
有する混合溶剤中に上記樹脂混合物(固形分)の濃度が
約15%になるようにして溶解および懸濁することによ
り上塗用被覆組成物を調整した。この上塗用被覆形成物
をエアーレス塗装機により吹付した後、200qoで5
分乾燥し、さらに後記表1の条件下で蟻付処理を行い約
8〜1帆の膜厚を有する上塗塗膜を形成せしめた。以上
の如く下地処理及び塗装(下塗及び上塗り)されたボル
ト、ナット、座金およびテストパネルについて以下の方
法で性能テストを行った。なお比較のために、通常の下
地処理法として最もよく用いられているリン酸亜鉛系の
化成処理(従来法による処理)をされたボルト、ナット
、座金およびテストパネルに上記と同じ塗装処理を施し
たものについても同様の性能テストを実施した。
、200℃で5分乾燥し、膿厚が約8〜10“の下塗塗
膜を形成せしめた。次いで、上記の条件で下塗膜を形成
せしめたボルト、ナット及び座金の下塗塗膜上に下記の
組成を有するAchesonCoiloi船Compa
ny製樹脂混合物、すなわちポリアミドイミド及びポリ
テトラフルオロエチレンの微粒子(平均粒径約1山)の
14/10(重量部)の混合物〔ェムラロン■RJ−3
10A〕を下記の組成N−メチル一2ーピロリドン
2重量部ジメチルアセトアミド
2〃メチルイソブチルケトン 3〃を
有する混合溶剤中に上記樹脂混合物(固形分)の濃度が
約15%になるようにして溶解および懸濁することによ
り上塗用被覆組成物を調整した。この上塗用被覆形成物
をエアーレス塗装機により吹付した後、200qoで5
分乾燥し、さらに後記表1の条件下で蟻付処理を行い約
8〜1帆の膜厚を有する上塗塗膜を形成せしめた。以上
の如く下地処理及び塗装(下塗及び上塗り)されたボル
ト、ナット、座金およびテストパネルについて以下の方
法で性能テストを行った。なお比較のために、通常の下
地処理法として最もよく用いられているリン酸亜鉛系の
化成処理(従来法による処理)をされたボルト、ナット
、座金およびテストパネルに上記と同じ塗装処理を施し
たものについても同様の性能テストを実施した。
なお、従来法による化成処理条件を下記に示す。処理液
の組成 Zn(QP〇4) 24‐9夕/
そNi(N03)2 0.
1〃瓜P04 1.5
〃HN03
4.3〃NaOH (遊離酸度2.0を与えるに必要
な量)全酸度 、18.0ポイ
ント処理条件:65℃、1.5〜3分間試験方法 上記の塗装品(ボルト、ナット、ワツシヤー又はテスト
パネル)をそのまま、または塗装品を所定の温度に設定
された恒溢器中で所定の時間加熱した後、以下の方法に
より塗膜系の諸性能を評価した。
の組成 Zn(QP〇4) 24‐9夕/
そNi(N03)2 0.
1〃瓜P04 1.5
〃HN03
4.3〃NaOH (遊離酸度2.0を与えるに必要
な量)全酸度 、18.0ポイ
ント処理条件:65℃、1.5〜3分間試験方法 上記の塗装品(ボルト、ナット、ワツシヤー又はテスト
パネル)をそのまま、または塗装品を所定の温度に設定
された恒溢器中で所定の時間加熱した後、以下の方法に
より塗膜系の諸性能を評価した。
1 しわ、ふくれの有無の判定
塗膜形成過程および加熱操作による塗膜形成の異常(し
わ、ふくれ等)を肉眼により観察し判定した。
わ、ふくれ等)を肉眼により観察し判定した。
本試験はボルト、ナット及びテストパネルについて行つ
た。2 ゴバンの目剥離試験 塗装処理されたテストパネルを日本塗料工業会「塗料試
験法」記載の試験法に従い、1地のゴバン目100個の
うち剥離しなかった目数の比率を求めた。
た。2 ゴバンの目剥離試験 塗装処理されたテストパネルを日本塗料工業会「塗料試
験法」記載の試験法に従い、1地のゴバン目100個の
うち剥離しなかった目数の比率を求めた。
3 ガードナー屈曲テスト
塗装処理されたテストパネルをJISK5400記載の
方法に従って屈曲試験を行い、塗膜の剥離、ふくれ等の
有無を肉眼で観察した。
方法に従って屈曲試験を行い、塗膜の剥離、ふくれ等の
有無を肉眼で観察した。
4 塩水曙霧テスト
塗装処理されたボルト、ナットのセット及びテストパネ
ルをJISK5400に記載された方法に従って塩水噂
霧テストを行い以下の規準:A:ボルトおよびナットの
全面に及ぶさびの発生。
ルをJISK5400に記載された方法に従って塩水噂
霧テストを行い以下の規準:A:ボルトおよびナットの
全面に及ぶさびの発生。
B:塗膜の剥離またはふくれの発生。
C:はめ合わされたボルトとナットの取り外しができな
くなる。
くなる。
に従い、これらの何れかの状態に達するまでの時間を求
めた。
めた。
5 10%水酸化ナトリウム浸濃テスト
塗装処理されたボルト、ナットを10%水酸化ナトリウ
ム水溶液に室温にて7日間浸潰し、ふくれや剥離等の異
常の有無を調べ、以下の3段階に評価した。
ム水溶液に室温にて7日間浸潰し、ふくれや剥離等の異
常の有無を調べ、以下の3段階に評価した。
亀亭事葬も麓麦鯵全じる
6 縦付テスト
塗装処理されたボルト、ナット及び座金のセットを高力
ボルト試験機(トルク試験機)に取り付け、鞠カー縦付
トルク曲線をまず求めた。
ボルト試験機(トルク試験機)に取り付け、鞠カー縦付
トルク曲線をまず求めた。
この曲線から軸力に対する緒付トルク比が急激に変化す
る点の荷重を求めこれを潤滑効果の損失点(すなわち、
下地層も含めた塗膜系の損失点)とした。この試験法は
、JIS−B−1136に従ったものである。以上の試
験結果を表2および3に示してあるが、表から明らかな
様に、本発明の方法によって形成された下地は、従来法
による処理に従って形成された下地に比べて、耐熱性、
耐荷重性、密着性及び耐食性が著しく向上していること
が判る。
る点の荷重を求めこれを潤滑効果の損失点(すなわち、
下地層も含めた塗膜系の損失点)とした。この試験法は
、JIS−B−1136に従ったものである。以上の試
験結果を表2および3に示してあるが、表から明らかな
様に、本発明の方法によって形成された下地は、従来法
による処理に従って形成された下地に比べて、耐熱性、
耐荷重性、密着性及び耐食性が著しく向上していること
が判る。
表1 上塗塗膜形成条件、暁付条件表2 暁付条件と性
能 表3 加熱操作後の性能* 夫煤付条件 A:220℃、60分 実施例 3 第1液の組成 全酸度 16.0ポイント鉄
鋼製のボルト、ナット又はワッシャ−を実施例1の場合
と同機にして清浄化および前処理した後、45〜55℃
に保たれた上記組成の第1液に1.5分間浸潰し湯洗し
た。
能 表3 加熱操作後の性能* 夫煤付条件 A:220℃、60分 実施例 3 第1液の組成 全酸度 16.0ポイント鉄
鋼製のボルト、ナット又はワッシャ−を実施例1の場合
と同機にして清浄化および前処理した後、45〜55℃
に保たれた上記組成の第1液に1.5分間浸潰し湯洗し
た。
第2液処理肌経の処理操および性能試験法は実施例1と
同様である。得・れた結果を表4に示すが、本発明の方
法によるイ成皮膜がネジ部材の塗装下地として優れてい
ることが明らかである。夫隣付条件 A:2200、
60 実施例 3 第1液の組成 鉄鋼製のボルト、ナット又はワッシャーを実施例1の場
合と同様にして清浄化および前処理した後、40〜50
qoに保たれた第1液に1.5分間浸潰し、湯洗した。
同様である。得・れた結果を表4に示すが、本発明の方
法によるイ成皮膜がネジ部材の塗装下地として優れてい
ることが明らかである。夫隣付条件 A:2200、
60 実施例 3 第1液の組成 鉄鋼製のボルト、ナット又はワッシャーを実施例1の場
合と同様にして清浄化および前処理した後、40〜50
qoに保たれた第1液に1.5分間浸潰し、湯洗した。
第2液処理以降の処理操作および性能試験法は実施例1
と同様である。得られた結果を表5に示すが、本発明の
方法による化成皮膜がネジ部材の塗装下地として優れて
いることが明らかである。表5 加熱操作後の性能夫 ×暁付条件 A:220℃、 60分
と同様である。得られた結果を表5に示すが、本発明の
方法による化成皮膜がネジ部材の塗装下地として優れて
いることが明らかである。表5 加熱操作後の性能夫 ×暁付条件 A:220℃、 60分
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 金属部材の表面を、 (a) 第一リン酸ナトリウム、及び/又は第一リン酸
亜鉛と第一リン酸カルシウムの両者を必須成分として含
有する酸性リン酸塩化成処理液(第一液)で処理した後
、(b) 第一リン酸マンガンを必須成分として含有し
且つ遊離酸度が上記第一液より高い酸性リン酸塩化成処
理液(第二液)で処理する。 ことを特徴とする金属部材の表面処理方法。 2 該金属部材がボルト、ナツト又はワツシヤである特
許請求の範囲第1項記載の方法。 3 第一液での処理を約40℃〜約60℃の範囲内の温
度を行なう特許請求の範囲第1項記載の方法。 4 第二液での処理を約50℃〜約75℃の範囲内の温
度で行なう特許請求の範囲第1項記載の方法。 5 第二液が1〜15の範囲内の遊離酸度を有する特許
請求の範囲第1項記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3651982A JPS6020464B2 (ja) | 1982-03-10 | 1982-03-10 | 金属部材の表面処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3651982A JPS6020464B2 (ja) | 1982-03-10 | 1982-03-10 | 金属部材の表面処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58153783A JPS58153783A (ja) | 1983-09-12 |
| JPS6020464B2 true JPS6020464B2 (ja) | 1985-05-22 |
Family
ID=12472061
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3651982A Expired JPS6020464B2 (ja) | 1982-03-10 | 1982-03-10 | 金属部材の表面処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6020464B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6833164B2 (en) | 2002-05-06 | 2004-12-21 | Ford Global Technologies, Llc. | Single-step heat treating and surface coating on self-piercing rivets |
| JP5979795B2 (ja) * | 2014-10-28 | 2016-08-31 | ヤマハ発動機株式会社 | コンロッド、内燃機関および自動車両 |
| CN108456878B (zh) * | 2018-03-08 | 2019-07-16 | 东北大学 | 一种纳米颗粒表面改性提升转化膜性能方法 |
-
1982
- 1982-03-10 JP JP3651982A patent/JPS6020464B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58153783A (ja) | 1983-09-12 |
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