JPH0313308B2 - - Google Patents

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JPH0313308B2
JPH0313308B2 JP59059540A JP5954084A JPH0313308B2 JP H0313308 B2 JPH0313308 B2 JP H0313308B2 JP 59059540 A JP59059540 A JP 59059540A JP 5954084 A JP5954084 A JP 5954084A JP H0313308 B2 JPH0313308 B2 JP H0313308B2
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JP
Japan
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zinc phosphate
accumulated
treatment solution
steel sheets
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Kiichiro Katayama
Takenori Deguchi
Tsutomu Imamura
Yasuharu Maeda
Masaru Suzuki
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Nippon Steel Nisshin Co Ltd
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Nisshin Steel Co Ltd
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • 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
    • C23C22/05—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 using aqueous solutions
    • C23C22/06—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 using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6
    • C23C22/34—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 using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing fluorides or complex fluorides
    • C23C22/36—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 using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing fluorides or complex fluorides containing also phosphates
    • C23C22/362—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 using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing fluorides or complex fluorides containing also phosphates containing also zinc cations
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • 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
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Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、リン酸亜鉛処理液中に不可避的に混
入し来たるAlイオン量が500ppmを超えないよう
に維持させる手段として、フツ化物の添加により
不溶性沈殿物として除去することに関するZn−
Al系合金めつき鋼板のリン酸亜鉛処理法に関す
るものである。 Znめつき鋼板は古くから建築、土木用などに
使用され、その耐久性については広く信頼されて
いる。しかし近年、より一層優れた耐久性を有す
るめつき鋼板が望まれるようになり、Zn−Al系
合金溶融めつき鋼板(Znベースに、主にAlを3
〜5%含有する溶融めつき鋼板:以下、Zn−Al
系めつき鋼板と記述する)が開発された。この
Zn−Al系めつき鋼板は裸の耐食性が従来の亜鉛
めつき鋼板の約2倍と優れており、特にめつき層
の密着性、展延性が良いため加工部の耐食性が著
しく優れているなどの特徴がある。この特徴を活
かすため塗装鋼板への適用が望まれ、検討されて
いる。従来から塗装鋼板の塗装前処理の殆んどが
リン酸亜鉛処理による方法で行なわれている。リ
ン酸亜鉛処理ではめつき層のZnが一部溶出し、
之がリン酸と結合してリン酸亜鉛皮膜を生成す
る。Zn−Al系めつき鋼板の場合、従来の亜鉛め
つき鋼板に比べめつき層中に約20〜25倍のAlを
含有しているため、このAlが多量にリン酸亜鉛
処理液中に溶出する。従つて、リン酸亜鉛皮膜の
構成元素でないAlが処理液中に多量蓄積した場
合の問題が懸念されている。この蓄積Alの影響
について明確にするため、通常の着色亜鉛鉄板の
塗装前処理を行ない得る連続化成処理装置にZn
−Al系めつき鋼板を連続通板して調査した。実
験は市販のリン酸亜鉛処理液を一定量建浴し、之
にZn−Al系めつき鋼板を連続通板し、この時リ
ン酸亜鉛皮膜となつて消費される処理液およびロ
ール絞りによる持ち出し液量は処理液の全酸度を
測定することにより別途補給液で連続補給した。
この実験において通板量毎の溶出Al量、蓄積Al
量、リン酸亜鉛皮膜量、エツチング量(リン酸亜
鉛処理液中におけるめつき層の溶出量)および生
成したリン酸亜鉛皮膜の形態変化などを確認し
た。 またリン酸亜鉛処理鋼板に引続きクロム酸シー
リングを行ない塗装後の性能に就いても確認し
た。この実験結果から次の事が判明した。即ち第
1図に示すように従来の亜鉛めつき鋼板ではリン
酸亜鉛処理液中に蓄積するAl量が約220ppmであ
るのに対し、Zn−Al系めつき鋼板は著しく多く
最高700ppmにまで達した。 また蓄積Alの増加に伴ないリン酸亜鉛皮膜量
およびエツチング量は第2図に示すように減少
し、特に蓄積Al量が500ppmを超えると著しく減
少することが判つた。このリン酸亜鉛皮膜量の減
少は第3図(写真)に示すようにリン酸亜鉛の結
晶形態がリン酸亜鉛独特の針状結晶Aから粒状結
晶Bに変化すると共に結晶の成長が抑制されるた
めと考えられる。更にリン酸亜鉛処理液中の蓄積
Al量と塗装後の塗膜密着性の関係を第4図に示
すが、蓄積Al量が500ppmを超えた処理液で処理
されたものは折り曲げ密着性、耐スクラツチ性が
著しく劣り、塗装鋼板としての性能を有していな
いことが判つた。このようにZn−Al系めつき鋼
板はリン酸亜鉛処理において、めつき層から溶出
し蓄積されたAlの影響を受け正常なリン酸亜鉛
皮膜が形成されないため充分な塗装前処理性能が
付与されないことが判明した。しかしZn−Al系
めつき鋼板は前述したように加工部の耐食性が著
しく優れていることから塗層鋼板への適用が望ま
れている。従つてZn−Al系めつき鋼板のリン酸
亜鉛処理法について種々検討した。 第1図に示したようにZn−Al系めつき鋼板を
1m2/処理した場合の溶出Al量は約50ppmで
あり30m2/処理後の蓄積Al量は約700ppmであ
つた。之に対しZnめつき鋼板の溶出Al量は約
10ppmであり30m2/処理後の蓄積Al量は約
220ppmであつた。またZnめつき鋼板のリン酸処
理は現在多くの着色亜鉛鉄板の製造ラインで実施
されているが、処理液中の蓄積Al量は約200〜
400ppmで平衡しており、Zn−Al系めつき鋼板の
ように多量の蓄積Alは認められずリン酸亜鉛皮
膜も正常に生成している。之等の事実からZn−
Al系めつき鋼板においても1m2/処理した場
合の溶出Al量を10ppm以下に抑制するか、或い
は蓄積Al量を500ppm以下に抑制または除去する
ことによつて正常なリン酸亜鉛処理が可能なこと
が判る。蓄積Alを除去する方法について種々検
討した結果、次の方法が有効であることが判つ
た。 即ち、蓄積したAlを除去する方法としてリン
酸亜鉛処理液中にNaHF2と、KHF2若しくはKF
とを定量添加し、蓄積Alを不溶性沈殿物として
除去する方法が有効であることを開発した。 本発明について詳細に説明する。 溶出Alの蓄積を防止する方法としてオートド
レーン方式が考えられる。この方法は蓄積Al量
を500ppm以下に維持するために建浴したリン酸
亜鉛処理液を常に一定量宛連続補給し、オーバー
フロー分を廃液とし蓄積Alを除去する方法であ
る。この方法においてもAlの蓄積防止は可能で
あるが、リン酸亜鉛処理液の使用量の増加および
廃液処理費用が増加することは明らかである。更
に補給量および廃液の管理が複雑となり経済的で
ない。 本発明はこのような欠点が解決する方法であ
る。即ち、リン酸亜鉛処理においてはめつき層の
一部を溶解し、溶出したZnがリン酸と結合しリ
ン酸亜鉛皮膜を形成する。従つてZn−Al系めつ
き鋼板では必然的にめつき層中のAlがリン酸亜
鉛処理液中に蓄積することになる。 リン酸亜鉛処理液中に蓄積したAlを除去する
方法について検討した結果、フツ化物の添加によ
り処理液中のAlを不溶性の沈殿物として除去す
る方法が最も有効であることが判つた。この方法
はNaHF2とKF、またNaHF2とKHF2を添加す
ることによつてAlをK2NaAlF6として不溶性の沈
殿物として除去するものであり、Al1モルに対し
2モルのK、1モルのNa、6モルのFを添加す
るものである。実施に当つては溶出Al量に対し
化学量論的に定量、連続的に添加する方法も考え
られるが、この場合フツ化物が過剰に添加される
と処理液中にNa、Kが増加し、逆にリン酸亜鉛
皮膜の構成元素であるZnが急激に低下しリン酸
亜鉛皮膜の生成が不能となる。この事を防止する
ためには通常のリン酸亜鉛処理液の管理項目であ
る全酸度、酸比などの他にZn、Al、K、Na、F
などの成分を連続して常時分析し処理液を管理す
る必要があり、処理液管理が非常に複雑となる。
之等の事実からフツ化物を断続的に添加する方法
について検討した。之は処理液中の蓄積Al量は
常時全量除去する必要は無く500ppm以下に維持
することで正常なリン酸亜鉛皮膜が得られること
に基づくものである。この方法によつて複雑な処
理液管理が軽減され、更にフツ化物の過剰添加に
よるZnイオン低下の防止も容易となる。本発明
の実施に当つてはリン酸亜鉛処理液の一部または
全量をストレージタンク内に移しフツ化物を蓄積
Al量に対し化学量論的に定量添加する。添加後、
処理液中のZn、Al、K、Naなどの成分を分析し
目標値にあることを確認し処理槽に戻す方法で行
なう。 このように本発明は蓄積Alを不溶性沈殿物と
して除去する当り処理液管理を軽減させ、更にフ
ツ化物の過剰添加によるZnイオン低下を防止す
るため、フツ化物を断続的に添加しリン酸亜鉛処
理液中の蓄積Al量を500ppm以下で繰業すること
を特徴とする方法である。 以下、実施例に基づき本発明について説明す
る。主成分としてZnイオン量が1.12g/、Ni
イオン量が1.26g/、PO4イオン量が6.6g/
、NO3イオン量が1.1g/、Fイオン量が
1.32g/とその他少量の添加物から成る処理液
組成の市販リン酸亜鉛処理液(商品名、ロールボ
ンデライト103;日本パーカーライジング社製)
20に板厚0.4mm、幅220mmのZn−4%Alめつき
鋼板を通常の着色亜鉛鉄板の塗装前処理を行ない
得る連続化成処理装置に600m2連続通板した。そ
の結果、処理液中にAlが約700ppm蓄積した。こ
のリン酸亜鉛処理液を供試液とし、之にフツ化物
を添加し蓄積Alを除去した。フツ化物の添加は
(1)式に基づきAl1モルに対し、K2モル Al3++Na++2K++6F-→K2NaAlF6 ……(1) Na1モル、F6モルの比率で添加した。第2表
(実施例)の添加量は処理液中のAl量が700ppm
であり、之は0.026モル(0.7/27)に相当する。
従つて上記のAl1モルに対するK、Na、Fの比
率構成から2NaHF2+2KHまたはNaHF2+
2KHF2の組合わせで、蓄積Al量と等量モルおよ
び1/7モル〜2倍モルまで増減し添加した。添加
後、処理液成分を分析しAlの除去効果およびフ
ツ化物添加に伴なうK、Na増加あるいはZnの減
少に就いて確認した。またフツ化物添加後の処理
液にZn−4%Alめつき鋼板を通板し、リン酸亜
鉛皮膜を1000倍の電子顕微鏡写真を撮影しその形
態を観察した。 また1%(NH4)2Cr2O7、NH4OH溶液に10分
間浸漬し、その前後の重量を測定しリン酸亜鉛皮
膜量を求めた。更に処理板に塗料(商品名
WA21;大日本インキ化学工業製、膜厚5μ、焼付
温度215℃−30秒)を塗装後、2t折り曲げ、コイ
ンスクラツチ試験を行ない第1表に示す評価基準
に基づき評価し、その結果を第2表に示す。
【表】
【表】 第2表の比較例から明らかなようにフツ化物を
添加しないものおよびフツ化物の添加量が1/7モ
ルと少ないものは蓄積Al量が510ppm以上と除去
効果が小さいため皮膜は粒状結晶を示し皮膜量も
著しく少ない。そのため塗装後の性能も低い。ま
たフツ化物を1.5倍モル2倍モルと多く添加した
ものは蓄積Alは全量除去されているが処理液中
のNa、Kが増加してZnが減少している。このた
め皮膜は針状結晶を示す皮膜量が著しく少ないた
め塗装後の性能が低下している。之に対し本発明
法によると、何れも処理液中の蓄積Al量が
450ppm以下であり、またK、Na増加およびZn
の減少は殆んどない。このためリン酸亜鉛皮膜は
針状結晶を呈し、皮膜量も0.65g/m2以上と多
く、更に塗装後の性能も優れている。このように
処理液中の蓄積Al量に対し等量モル以下のフツ
化物を添加し蓄積Al量を500ppm以下に維持する
ことにより正常なリン酸亜鉛皮膜の生成が可能と
なる。 Zn−Al系めつき鋼板は通常のリン酸亜鉛処理
法ではめつき層から溶出するAlが処理液中に蓄
積し、正常なリン酸亜鉛皮膜の生成が不能とな
る。本発明の適用によつて正常なリン酸亜鉛皮膜
が生成し塗装鋼板への適用が可能となる。 本発明はアルミニウム、亜鉛めつき鋼板、冷延
鋼板など複数の素材を同一ラインで処理する場合
適用出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図はリン酸亜鉛処理液にZn−Al系合金め
つき鋼板および亜鉛めつき鋼板を連続通板した場
合の通板量と蓄積Al量の関係を示すものであり、 AはZn−Al系合金めつき鋼板の蓄積Al量、B
はZnめつき鋼板の蓄積Al量を示す。 第2図はリン酸亜鉛処理液中の蓄積Al量とリ
ン酸亜鉛皮膜量およびエツチング量の関係を示す
ものであり、 AはZn−Al系合金めつき鋼板のリン酸亜鉛皮
膜量、BはZn−Al系合金めつき鋼板のエツチン
グ量を示す。 第3図(写真)は蓄積Al量Oppm(建浴液)と
蓄積Al量700ppmのリン酸亜鉛処理液で処理した
場合のリン酸亜鉛皮膜の結晶形態および結晶の分
布状態を示すものであり、 Aは蓄積Al量Oppm(建浴液)で処理した場合
の結晶形態および結晶の分布状態、Bは蓄積Al
量700ppmで処理した場合の結晶形態および結晶
の分布状態を示すものである。 第4図は蓄積Al量Oppm(建浴液)から700ppm
までの処理液で処理したリン酸亜鉛処理板に塗装
した場合の性能を示すものである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 主成分としてZnイオン量が0.85〜1.7g/、
    Niイオン量が1.0〜2.5g/、PO4イオン量が5.5
    〜10g/、NO3イオン量が0.8〜1.5g/、F
    イオン量が1.3〜5.5g/とその他少量の添加物
    から成るリン酸亜鉛処理液に対し、NaHF2と
    KHF2若しくはNaHF2とKFを処理液中のAl量に
    対し等量モル量以下の量を断続的に添加してリン
    酸亜鉛処理液中のAlをK2NaAlF6として沈殿除去
    させ処理液中のAlイオン量を500ppmを超えない
    量に押えることを特徴とするZn−Al系合金めつ
    き鋼板のリン酸亜鉛処理法。
JP59059540A 1984-03-29 1984-03-29 Ζn−Al系合金めつき鋼板のリン酸亜鉛処理法 Granted JPS60204889A (ja)

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