JPH01219172A - 金属表面のリン酸塩処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、金属表面のリン酸塩処理方法、特に冷間加工
の前処理としての鉄、スチール、亜鉛および／またはア
ルミニウムの表面のリン酸亜鉛−カルシウム処理に関す
る。

［従来の技術１ 鉄、スチール、亜鉛、およびこれらの合金ならびにアル
ミニウムの表面のリン酸塩処理方法は、古くから知られ
ている（ウルマン・エンサイクロペディ・デル・テクニ
ッシェン・ケミ−（Ｕ　ｌ　１ｍａｎｎｓＥｎｃｙｋｌ
ｏｐ　ｄｉｅ　ｄｅｒ　ｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅｎ　Ｃｈ
ｅｍｉｅ）、第４版、第１５巻、６８６頁以後参照。）
。そのような金属表面のリン酸塩処理は、塗料層の接着
強度を増加させ、腐蝕に対する保護作用を改良する。

リン酸塩処理のうち最も重要なものは、リン酸亜鉛処理
およびアルカリリン酸塩処理である。リン酸亜鉛処理浴
は、主成分としてたとえばリン酸−亜鉛、遊離リン酸、
硝酸亜鉛、酸化剤を含む。

このような溶液のｐＨ値は、通常２．８〜３．４である
。リン酸亜鉛処理は、エツチング反応およびリン酸塩処
理される表面にリン酸亜鉛層を形成する反応という２つ
の反応中で進行する。

これに対してアルカリリン酸塩処理は、金属表面を清浄
化および脱脂し、主にリン酸鉄から成る耐腐蝕性保護層
を形成する。層形成は、エツチング反応によって開始さ
れ、少債の基質金属が溶解されろ。溶存表面物質の有効
成分が、溶液中のリン酸イオンと反応し、強接着性皮膜
として表面上に析出する難溶性リン酸塩を形成する。リ
ン酸亜鉛処理に比較して、この層形成カチオンは、基質
金属それ自身から誘導されるものである。

耐腐食性リン酸塩処理は、２つの層重に基本的に区別さ
れる。すなわち、約０．２〜０　、４９／１１’の低層
重量を有するリン酸鉄屑と０．６〜１　、２　ｙ／ｘ”
のより重い面積重量を有するリン酸鉄層である。

薄いリン酸塩層は、塗料で被覆されるのに特に都合がよ
い。すなわち、このような薄いリン酸塩層は、優れた塗
料接着性を与え、間隙に形成される錆からの良好な保護
作用、電気絶縁性を与え、滑り抵抗を減少させて冷間加
工を容易にする。

冷間加工には、４０ｇ／＊”までの層重量を有するリン
酸塩層が通常析出される。金属石鹸が、冷間加工に既知
であるリン酸塩層と適切なステアリン酸ナトリウム石鹸
との反応によって形成されることか知られている。アル
ミニウム、カルシウム、リヂウム、亜鉛およびマグネシ
ウムのステアリン酸塩は、押水剤として知られており、
より大きい減面率での引抜加工の固体潤滑剤として使用
されたときには、従来のアルカリ石鹸を用いた場合の摩
擦値よりも低い摩擦値が結果として得られる。

融点が、ナトリウム石鹸の融点よりも低く、かつ金属ス
テアリン酸塩それ自身だけでは油脂分が多すぎるので、
金属石鹸を潤滑剤層に保持させるため実際には石灰のよ
うな担体物質を混合させる。

金属石鹸は、アルカリ石鹸と比較すると、アルカリ石鹸
の潤滑効果が水分吸収のために著しく低下するのに比べ
、空気中の水分をほとんど吸収せず、さらにその高度の
圧縮安定性のため、潤滑力を変化さ仕ずに維持すること
ができ、かつ使用される断面のより大きい減少が可能に
なるという利点を有する。

欧州特許明細書第００４５１１０号は、酸性リン酸亜鉛
水溶液を用いた浸漬法または流れ塗り法による鉄または
スチール表面のリン酸塩被覆形成方法を記述している。

その表面は、Ｚｎ２“さらにｐｏ、”、ＮＯ、−または
同様に作用し鉄（ＩＩ）を酸化しない促進剤を含む溶液
に接触させられる。その溶液中ではＺｎ：ＰＯ４の重量
比は、０．８よりも大きく、遊離酸に対する全酸の比は
、少なくとも５であり、鉄（［１）の含量は、適量のＣ
ｌＯ３−または鉄（ｎ）を鉄（［［）に酸化する同様な
作用を有する他の促進剤を加えることによって０．０５
〜１重量％に調整される。

１発明が解決しようとする課題］ 本発明は、金属表面、特に鉄、スチール、亜鉛、および
これらの合金ならびにアルミニウムの表面を冷間加工の
前処理としてリン酸塩処理する改良方法を提供しようと
するものである。

「課題を解決するための手段」 本発明の目的は、リン酸亜鉛−カルシウム層に基づく改
良リン酸塩処理方法によって１成できる。

本発明は、金属表面、特に鉄、スチール、亜鉛、および
これらの合金およびアルミニウムの表面を冷間加工の前
処理としてリン酸塩処理する方法であって、表面を、そ
れ自身既知である方法により洗浄および／またはエツチ
ングし、予め活性化することなく、 （ａ）　　Ｉ　Ｏ〜４０ｇＩＱのＣａ’＋イオン、（ｂ
）　　１０〜４０９ＩＱのＺｎ”＋イオン、（ｃ）　　
１Ｏ−１００９７ＱのＰＯ４３−イオンおよび促進剤と
して、 （ｄ）　　１０〜１００ｇ／ｆｆ（７）ＮＯ３−イオン
および／または （ｅ）　　０．１〜２０ν／（！の有機ニトロ化合物を
含む水溶液に３０〜７０℃で接触させることから成り、
該溶液のｐＨ値が２．０〜３，８であり、全酸に対する
ａ離散の比が１：４〜ｌ：Ｉｏｏである方法を提供する
。

Ｚｎ：Ｃａ比が、欧州特許第００４５１０１号の比と異
なりカルシウムの割合が高いにもかかわらず、高カルシ
ウムイオン濃度のリン酸塩処理溶液を用いろ従来技術で
は期待できなかった層を形成ずろことかできる。

本発明の好ましい態様では、被覆される表面か接触する
リン酸塩処理溶液は、Ｚｎ２＋イオンおよびＣａ”＋イ
オンを１：０．５〜Ｉ：１．５、好ましくはｌ；ｌの重
量比で含む。

本発明のリン酸塩処理溶液の好ましい態様は、上記Ｃａ
’”およびＺｎ”“カチオンに加えて、さらに遷序金属
カヂオンを含む。ここではＮ　ｉ”″イオンが特に好ま
しい。リン酸塩処理溶液がＮｉ２′″イオンを含む場合
には、０．０１−１０９／ρのＮｉ”＋イオンが好まし
い。

本発明のリン酸塩処理溶液は、ＰＯ４３−およびＮＯ３
−イオンのような前記アニオンに加えて、さらに付加的
なアニオンを含んでよい。好ましい態様の１つでは、必
要に応じて用いられる他のアニオンは、単一および／ま
たは複合フッ化物を含む。

これらは、リン酸塩処理溶液に特に０２０１〜１０ｇ／
ｌの虫で用いられる。

本発明の方法は、３０〜７０℃の範囲で通常実施される
が、本発明の好ましい態様のｌっは、温度範囲を５０〜
７０℃に調節し、かつ金属表面をリン酸塩処理溶液に接
触するよう調節することから成る。

本発明のリン酸塩処理溶液は、ｌＯ〜Ｉ　００ｇ／ｌの
ＮＯ３−イオンのかわりに０．１〜２　、０９７（ｌの
有機ニトロ化合物を含んでもよい。本発明における有機
ニトロ化合物は、ｍ−ニトロベンゼンスルホネートおよ
び／またはニトログアニジンから選択される。有機ニト
ロ化合物は、ｌＯ〜１００ｇ／ｇのＮ００−イオンに加
えて０．Ｉ　〜２．０９ＩＱでＵ：／酸塩処理溶液中に
存在してもよい。本発明の態様の１つでは、金属表面、
特に鉄、スチール、亜鉛、およびこれらの合金ならびに
アルミニウムの表面のリン酸塩処理方法は、３〜９９／
がの面積重量を有するリン酸亜鉛−カルシウム層（ショ
ルツアイト（Ｓ　ｃｈｏｌｚｉｔｅ乃を生成する。

リン酸亜鉛−カルシウム層は、浸漬、噴霧および流れ塗
りならびにこれらを組み合せた操作によって金属表面上
に形成されてよい。リン酸塩処理される表面は、不発ば
のリン酸塩処理方法を適用する市に既知の方法によって
脱脂される。油、グリースおよび潤滑剤、または前製造
工程から残っている研削粉末の残渣を有機溶剤または６
機洗浄剤によって除去する。塩素化炭化水素は、油およ
びグリースをよく溶解し、可燃性ではないので、最もよ
く用いられる有機溶剤である。しかしながら、固体物質
および無機汚染物質は、十分に除去できない。水性洗浄
剤が、非常に優れた洗浄効果を存する。これらは、水中
に油およびグリースを乳化する界面活性剤、およびアル
カリ反応を示し天然脂肪をけん化する炭酸塩、ケイ酸塩
、ホウ酸塩およびリン酸塩のような無機成分を含む。リ
ン酸塩処理の前に行われろ、可能な別の前洗浄は、超音
波または機械的洗浄操作で金属表面の洗浄を行うことか
ら成る。

本発明の利点は、リン酸亜鉛−カルシウム層がワイヤー
上に３〜９９／〆の低層重重層を生成するのに適してい
ることにある。

大半の部分を形成するリン酸亜鉛−カルシウム層は、鉱
物ショルツアイトを含む。リン酸亜鉛−カルシウム層と
当該技術で用いられるステアリン酸ナトリウムとの反応
によって、ステアリン酸亜鉛およびステアリン酸カルシ
ウムの他にステアリン酸亜鉛−カルシウムから成る混合
石鹸もまた生成される。

ステアリン酸亜鉛−カルシウムは、引抜加工ダイスの使
用寿命をはるかに延長させるという引抜加工技術の見地
から見た利点を有する。工業的試験装置による引抜加工
試験では、加速機で運転された従来操作によって達成さ
れたものよりもワイヤー表面に本質的にさらに光沢があ
り、より均一な外観を有し、特にその後の研摩引抜にお
いて、そのような結果が得られた。

さらに本発明の方法の利点は、冷間加工のための改良リ
ン酸亜鉛−カルシウム処理方法が、５０〜７０℃の範囲
で実施されることに見られる。浴溶液ｌリッター当たり
の浴処理量が、スチール表面積１．５１１１２となった
後でさえ数ミリリッター程度の最少量の浴スラッジしか
形成されないため、本発明の方法におけるスラッジ特性
は、特に好ましいものと見なされる。なおさらに、本発
明の利点は、引抜加工用石鹸（ステアリン酸ナトリウム
）との反応によって形成されるステアリン酸亜鉛−カル
シウム混合石鹸が、その改良された特性によって引抜加
工ダイスの使用寿命をさらに延長し得るということから
成る。

［実施例］ 実施例１ Ｃａ”″イオン　　　１０．３ｇ／ｌ。

Ｚｎ２＋イオン　　　ｌ　４　、　Ｏｙ／（１゜ＰＯ４
３−イオン　　２７．８９／１２、Ｎ　Ｏ３−イオン　
　４６．５９／ｆ２゜を含むリン牧塩処理溶液を調製し
た。

リン酸塩処理溶液は、以下の特性を示した：ｐｉ−（（
１ｉ：約２．６ 酸比：約１．２１　　（全酸に対する遊離酸の比）。

アルカリ洗浄溶液を用いて８０℃で１０分間、浸漬処理
によって予め洗浄し、水ですすいだスチールワイヤーを
上記リン酸塩処理溶液を用いて５０℃で７分間、浸漬処
理しｔｌ”。その後、ワイヤーを水ですすぎ、反応性石
鹸を適用し、引抜加工ダイスで縮径した。本発明以外の
リン酸塩処理溶液を用いたのでは達成できなかった非常
に明るい光沢を有する表面が得られた。

実施例２ Ｃａ２″″イオン　　　ｔｓ、ｏｙ／ｘ、Ｚ　ｎ”イオ
ン　　　ｔ２．０９／１２、Ｎ　ｉ”″イｔ　：／　　
　　　２　、８ｇ／ｌ１゜ＰＯ４３−イオン　　８７．
２ｇ／ｌ。

Ｎ　Ｏｓ−イオン　　２７．５ｇ＃、 を含む溶液を調製した。

ｐＨ値は２．５であり、全酸に対する遊離酸の比は１：
１７．６であった。

８０℃で１０分間アルカリ浸漬浴で予め洗浄し、その後
低温すすぎしたスチールワイヤーを、上記リン酸塩処理
溶液により５５℃で１０分間、浸漬処理した。

その後、ワイヤーを水ですすぎ、反応性引抜加工用石鹸
を８０℃で浸漬浴中で適用した。

このように被覆されたワイヤーは、複数の引抜加工ダイ
スで問題なく予め決定された寸法に連続的に縮径された
。これによって、明るく光沢を有する表面が得られた。

特許出願人　ゲルハルト・コラルディン・ゲゼルシャフ
ト・ミツト・ ベシュレンクテル・ハフラング

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属表面を冷間加工の前処理としてリン酸塩処理す
   る方法であって、表面を洗浄および／またはエッチング
   し、予め活性化することなく、 （ａ）１０〜４０ｇ／ｌのＣａ＾２＾＋イオン、 （ｂ）１０〜４０ｇ／ｌのＺｎ＾２＾＋イオン、 （ｃ）１０〜１００ｇ／ｌのＰＯ＿４＾３＾−イオンお
   よび促進剤として、 （ｄ）１０〜１００ｇ／ｌのＮＯ＿３＾−イオンおよび
   ／または （ｅ）０．１〜２．０ｇ／ｌの有機ニトロ化合物を含む
   水溶液に３０〜７０℃で接触させることから成り、該溶
   液のｐＨ値が２．０〜３．８であり、全酸に対する遊離
   酸の比が１：４〜１：１００である方法。 ２、Ｚｎ＾２＾＋イオンおよびＣａ＾２＾＋イオンを重
   量比で１：０．５〜１：１．５、好ましくは１：１で含
   む溶液に金属表面を接触させる請求項１記載の方法。 ３、０．０１〜１０ｇ／ｌのＮｉ＾２＾＋イオンを含む
   溶液に金属表面を接触させる請求項１または２記載の方
   法。 ４、０．０１〜１０ｇ／ｌの単一および／または複合フ
   ッ化物を含む溶液に金属表面を接触させる請求項１〜３
   のいずれかに記載の方法。 ５、金属表面を５０〜７０℃で溶液に接触させる請求項
   １〜４のいずれかに記載の方法。６、ｍ−ニトロベンゼ
   ンスルホネートおよび／またはニトログアニジンから選
   択された有機ニトロ化合物を含む溶液に金属表面を接触
   させる請求項１〜５のいずれかに記載の方法。 ７、層重量が３〜９ｇ／ｍ＾２であるリン酸塩層を形成
   する請求項１〜６のいずれかに記載の方法。 ８、金属表面を浸漬、噴霧および流れ塗り、またはこれ
   らを組み合せた方法によって溶液で処理する請求項１〜
   ７のいずれかに記載の方法。 ９、冷間加工において、金属表面、特に鉄、スチール、
   亜鉛、およびこれらの合金およびアルミニウムの表面の
   前処理として用いられる請求項１〜８のいずれかに記載
   の方法。