JPH0211671B2 - - Google Patents

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JPH0211671B2
JPH0211671B2 JP360284A JP360284A JPH0211671B2 JP H0211671 B2 JPH0211671 B2 JP H0211671B2 JP 360284 A JP360284 A JP 360284A JP 360284 A JP360284 A JP 360284A JP H0211671 B2 JPH0211671 B2 JP H0211671B2
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JP
Japan
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black
oxide film
sodium
mercaptobenzothiazole
colorant
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JP360284A
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JPS60174882A (ja
Inventor
Masakazu Sakaguchi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Miroku Firearms Mfg Co
Original Assignee
Miroku Firearms Mfg Co
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Publication date
Application filed by Miroku Firearms Mfg Co filed Critical Miroku Firearms Mfg Co
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Publication of JPH0211671B2 publication Critical patent/JPH0211671B2/ja
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C22/00Chemical 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
    • C23C22/05Chemical 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
    • C23C22/60Chemical 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 alkaline aqueous solutions with pH greater than 8
    • C23C22/62Treatment of iron or alloys based thereon

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は鉄鋼材料の表面に黒色酸化皮膜を形成
させるために使用される黒染着色剤に関する。 従来、鉄鋼材表面に対するいわゆる黒染着色
は、鉄鋼材表面を自然環境中の酸や湿気、塩等に
よる腐蝕或は酸化による錆の発生等から保護する
目的と、表面の美観を高める目的等のため、銃部
品、工具、カメラ部品、ミシン部品や光学機器の
部品等に広く応用されている。 この黒染着色に使用される黒染着色剤としては
水酸化ナトリウム(NaOH)にリン酸2ナトリ
ウム(Na2HPO4)又は硝酸ナトリウム
(NaNO3)、亜硝酸ナトリウム(NaNO2)、シア
ン化ナトリウム(NaCN)等を適量配合した組成
の、いわゆるアルカリ黒色着色剤が一般に使用さ
れているが、かかる組成からなる従来の黒染着色
剤については次のような問題点が指摘されてい
る。 即ち、鉄鋼材料の種類により処理された表面の
黒色濃度が異なり、例えば、炭素含量の多い鉄鋼
材料は望ましい黒色に着色できるが、炭素以外の
元素含量の多い鉄鋼材料では着色濃度が薄くなつ
たり、赤味を帯びた色相に仕上る等のため複数の
異なる鉄鋼材料の部品で組立てられた被染色材を
同一の条件で着色処理する場合には、適当な着色
処理時間を別途予備テストにより設定する必要が
あり、鉄鋼材料の材質管理に多大の労力を費し、
それにも拘らず十分に均等な黒色濃度の酸化皮膜
が得られ難い。又、従来の黒染着色剤により形成
された酸化皮膜は多孔質で鉄鋼基材と形成された
酸化皮膜との結合が弱く、第1図の断面図に示さ
れるように鉄鋼材1の表面に形成された酸化皮膜
2に多数のクラツク3が発生し、酸化皮膜2自体
の耐久性が十分でなく、又、クラツク3を通して
内部の鉄鋼材1の表面の酸化が促進され、経年変
化により比較的早期に黒色酸化皮膜は変色又は褪
色をきたし、遂には見苦しい錆状態に発展する等
耐蝕性に乏しいものであつた。このことは、従来
の黒染着色剤で処理して得られた直後の一見して
十分満足すべき黒色濃度の酸化皮膜2を約150℃
の高温に15〜16時間連続して曝した場合、容易に
赤変する事実からも明らかである。 本発明は従来の鉄鋼材の黒染着色剤のかかる問
題点に鑑がみ、処理によつて形成される酸化皮膜
の耐蝕性及び耐熱性が優れると共に、鉄鋼材の材
質に左右されることなく均等な黒色濃度の酸化皮
膜を形成し得る黒染着色剤を提供することを目的
としてなされたもので、鋭意研究の結果、従来の
組成の黒染着色剤に特定の添加物を併用して少量
添加することにより上記の目的が達成し得ること
を見出し本発明に至つたものである。即ち、本発
明は水酸化ナトリウム、硝酸ナトリウム、亜硝酸
ナトリウム等を含むアルカリ黒色着色剤を基剤と
して、これに2−メルカプトベンゾチアゾール、
1,2,3−ベンゾトリアゾール、及びn−オク
タデシルクロリドを夫々少量添加配合した黒染着
色剤である。 従来一般に使用される黒染着色剤の一例を挙げ
るとNaOH(45〜50重量%)(以下本明細書にお
いて%は重量%を表わす)、Na2HPO4又は
NaNO3(5〜10%)、及びNaNO2(約5%)の配
合物を主成分として構成された黒染着色剤があ
り、またこうした黒染着色溶液の老化防止または
回復剤として少量のシアン化ナトリウム
(NaCN)、尿素等を添加したものもある。これに
対して本発明の黒染着色剤においては2−メルカ
プトベンゾチアゾール、1,2,3−ベンゾトリ
アゾール、及びn−オクタデシルクロリドからな
る3種の化合物が前記のようなアルカリ黒色着色
剤を基剤とした染色処理液組成物に対し夫々0.2
〜0.8%の範囲、好ましくは0.4〜0.6%の範囲で併
用添加される。添加量が夫々0.1%以下及び1.0%
以上の場合は十分満足すべき黒色酸化皮膜が得ら
れない。 次に本発明の黒染着色剤を使用して鉄鋼材表面
に黒色酸化皮膜を形成させるには、先ず黒染着色
剤を水に溶解して約800〜950g/濃度の水溶液
となし、この水溶液を115〜150℃に加熱昇温させ
て染色処理液とする。この染色処理液に予め表面
を清浄化した被染色料を20〜40分間浸漬する。浸
漬終了後染色処理液から被染色材を取出し、洗浄
水で表面に付着した染色処理液を除去することに
より、色ムラのない所望の黒色酸化皮膜を得るこ
とができる。この場合染色処理液の液温が115℃
以下では仕上げられた酸化皮膜の黒色が薄くなる
傾向があり、又、150℃以上の場合には仕上げら
れた酸化皮膜表面の膚が荒れる傾向がみられる。 又、本発明の黒染着色剤からなる染色処理液を
繰返し使用することにより老化した場合には、二
酸化マンガン、次亜塩素酸ソーダのような酸化剤
を適量混入させることにより染色処理液に活性を
与え、更に黒色酸化皮膜の形成を促進させること
ができる。 本発明の黒染着色剤を用いて形成された鉄鋼材
表面の酸化皮膜は緻密かつ堅牢で基材鉄鋼表面と
の結合が強く、第2図の断面図に示されるように
酸化皮膜2にクラツク3が形成されることもな
い。従つて鉄鋼材1の材質が異なつても変色や色
ムラを生ずることなく均等な黒色酸化皮膜を形成
させることが可能となり、又、耐蝕性に優れ、防
錆効果も格段に向上することがX線マイクロアナ
ライザー、X線回析、耐熱赤変テスト、塩水噴霧
テスト等によつて確認された。 又、本発明の黒染着色剤において、2−メルカ
プトベンゾチアゾール、1,2,3−ベンゾトリ
アゾール、及びn−オクタデシルクロリドからな
る3種の添加物の中、2種類以下の添加のみでは
前述の優れた効果が得られないことが多数の予備
試験の結果から明らかにされており、上記3種の
添加物を従来の黒染着色剤に少量添加することに
よつて初めて前述した優れた効果が得られること
は驚くべき事実である。かかる効果が得られる機
構については2−メルカプトベンゾチアゾールか
らなるイオウ化合物4とn−オクタデシルクロリ
ドからなる塩素化合物5は単に主成分に対し添加
配合されているのではなく、イオウ化合物4と塩
素化合物5は反応性に優れ、染色処理時において
酸化皮膜2の生成を促進させる機能を有すると共
に、鉄鋼材1の表面と酸化皮膜2の層が互に強く
吸着、結合することによつてより緻密な酸化皮膜
2を形成させ、緻密であるが故に堅牢で耐蝕性お
よび耐熱性に優れ防錆効果にも優れた作用を付与
するものである。 実施例 1 水酸化ナトリウム67.5%、硝酸ナトリウム15.5
%、亜硝酸ナトリウム15.5%を主成分とし、これ
に2−メルカプトベンゾチアゾール0.5%、1,
2,3−ベンゾトリアゾール0.5%及びn−オク
タデシルクロリド0.5%を夫々配合した本発明の
黒染着色剤を870g/の濃度で水に溶解し、145
℃に加熱昇温させた。これに試験片としてJIS
SCM−435に規定される鉄鋼材からなる銃部品の
銃身(100mmに切断したもの)と、JIS SCM−
425に規定される鉄鋼材からなる銃部品フレーム
とを夫々30分間浸漬させた後、洗浄して黒染着色
を完成させ、以下の方法により耐熱テスト及び塩
水噴霧テストを行なつた。なお、対照の試験片と
してはアルカリ黒色着色剤として知られている市
販の黒染着色剤エボノール(商品名)を使用して
同様の条件で処理したものを用いた。 〔耐熱赤変テスト〕 本試験は例えば黒染着色剤で黒染された銃の部
品が高温に曝された場合に赤色に変色する程度を
測定するもので、ゲーム中における使用銃の連続
発射により銃身がかなり高温に昇温するので、銃
の品質を長期に亘り維持する上で必要とされる試
験である。 試験方法としては試験片各10個を夫々180℃に
昇温した恒温乾燥器内に5〜49時間収容し、一定
時間経過毎に試験片の一部を取出し、赤変の程度
をフレームについて色差計(日本電色(株)ZΣ80型)
を用いてそのL種(数値の低い程黒色となり、高
い程白色となる)を測定した。結果は第1表に示
すとおりであつた。
〔塩水噴霧テスト〕
前記の試験片各10個について塩水噴霧試験機
(CASSER ISO 2F型)を使用し、JIS Z2371に
準ずる方法で塩水噴霧テストを行なつた。試験条
件としては試験片を予め1,1,1−トリクロル
エタンを用いて超音波脱脂した後、食塩濃度5±
1%、試験槽温度35℃、噴霧時間20〜200分の条
件で塩水を噴霧し、一定時間経過後の赤錆の発生
状況を目視評価により比較した。結果は第2表に
示すとおりであつた。
【表】 表中〇は赤錆の発生が全くない状態、△は赤錆
の発生が僅かに認められた状態、×は赤錆がかな
り発生した状態を示す。 第2表の結果から本発明による処理品は対照処
理品に比し、赤錆の発生時間が遅く塩水耐久性に
優れていることが判る。 実施例 2 水酸化ナトリウム45%、リン酸水素2ナトリウ
ム10%、亜硝酸ナトリウム5%、水40%からなる
対照染色処理液と、これに2−メルカプトベンゾ
チアゾール0.5%、1,2,3−ベンゾトリアゾ
ール0.5%及びn−オクタデシルクロリド0.5%を
添加配合した本発明の染色処理液とを使用して、
JIS SCM−425に規定される鉄鋼材からなる銃部
品フレームを夫々の染色処理液に30分間浸漬処理
させた後、洗浄して黒染着色を完成させ、本発明
および対照の処理品を得た。 これらの処理品について実施例1と同様の手順
に従つて行なつた耐熱テストの結果は第3表に、
また塩水噴霧テストの結果は第4表に示すとおり
であつた。
【表】
【表】
【表】 【図面の簡単な説明】
第1図は従来の黒染着色剤により鉄鋼材表面に
形成される酸化皮膜、第2図は本発明の黒染着色
剤により鉄鋼材表面に形成される酸化皮膜を夫々
概念的に示した拡大断面図である。 1……鉄鋼材、2……酸化皮膜、3……クラツ
ク、4……イオウ化合物、5……塩素化合物。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 水酸化ナトリウム、硝酸ナトリウム、亜硝酸
    ナトリウム等を含むアルカリ黒色着色剤を基剤と
    して、これに2−メルカプトベンゾチアゾール、
    1,2,3−ベンゾトリアゾール及びn−オクタ
    デシルクロリドを夫々少量配合したことを特徴と
    する鉄鋼材表面の黒染着色剤。 2 アルカリ黒色着色剤が、水酸化ナトリウム50
    〜80重量%、硝酸ナトリウム10〜30重量%、亜硝
    酸ナトリウム10〜30重量%からなるものである特
    許請求の範囲第1項記載の鉄鋼材表面の黒染着色
    剤。 3 2−メルカプトベンゾチアゾール、1,2,
    3−ベンゾトリアゾール及びn−オクタデシルク
    ロリドの配合量が、黒染着色剤を含む処理液量に
    対し夫々0.2〜0.8重量%である特許請求の範囲第
    1項または第2項記載の鉄鋼材表面の黒染着色
    剤。
JP360284A 1984-01-13 1984-01-13 鉄鋼材表面の黒染着色剤 Granted JPS60174882A (ja)

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