JPH03294485A - 金属基材の上に6価クロムに基づく保護被覆を施すに適した方法,それに用いる溶液、溶液成分の市販型形態 - Google Patents

金属基材の上に6価クロムに基づく保護被覆を施すに適した方法,それに用いる溶液、溶液成分の市販型形態

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JPH03294485A
JPH03294485A JP2299099A JP29909990A JPH03294485A JP H03294485 A JPH03294485 A JP H03294485A JP 2299099 A JP2299099 A JP 2299099A JP 29909990 A JP29909990 A JP 29909990A JP H03294485 A JPH03294485 A JP H03294485A
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    • 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
    • C23C22/73Chemical 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
    • C23C22/74Chemical 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 for obtaining burned-in conversion coatings

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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〕 本発明は金属基材の上に6価クロムに基づく保護被覆を
施すに適した方法に関する。本発明はまた、新規な工業
生産物としての、上記方法において用いられる浴液及び
この浴液の各成分の市販型組み合わせにも関する。
上述の方法を用いることにより腐食に対して保護される
べき金属基材は中でも小さな寸法の種々の金属部材、及
びねじ切りされた、例えば鋼鉄や鋳鉄でできた種々の装
置よりなる。
〔従来の技術〕
種々の金属基材に、一般に O粉末型の金属、中でも亜鉛と、 ○溶液状のクロム酸と、 〇一般に例えばtert−ブタノール、ジプロピレング
リコール又はジエチレングリコール千ノエチルエーテル
のような1種類又は数種類のアルコール又はポリオール
を含む有機溶媒と、○湿潤剤と、及び ○水と を含む浴液を用いて得られる被覆を施すことによってこ
の金属基材の腐食を、引き続いて表面保護を行うことな
く効果的に防止することは公知である(例えばフランス
特許Fr−A−第2.008.770号参照)。
その保護されるべき基材は 1)l備段階、すなわち脱脂及び引き続く機械的又は化
学的な侵食の段階、 2)スプレー又は浸漬による上述した型の浴液な使用し
、続いて水切り又は乾燥を行う段階及3)そのように処
理された基材を、一般に例えば約300℃のような高い
温度において蒸煮する段階 により処理される。
このようにして単層の被覆が得られるが、多層の被覆を
得るためには上記の処理を必要な回数だけ繰り返す。
上述の浴液はそれらが不安定であるという重大な欠陥を
示す。
実際に、クロム酸の強力な酸化作用がその浴液の寿命を
低下させ、そして用いた溶媒は常温においてさえ僅か数
日の後に酸化されてしまう。
従って得られた被覆の品質は浴液の老化とともに迅速に
低下する。
[発明が解決しようとする課題] 本発明の目的は中でも上述の欠点を克服し、そして安定
性が改善されて従って長期間にわたり使用することがで
きるような型の浴液を提供することである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは広範囲の研究によって驚くべきことに、か
つ予期しないことに、有機溶剤として高沸点を有する非
プロトン性極性型及び/又はケトン型の水溶性溶媒を用
いた場合に、対象とする型の浴液の安定性を、その作用
性の阻害なく決定的に上昇させるばかりでなく、上記浴
液の作用性を、得られた被覆の耐食抵抗性に関する限り
、従来技術のそれよりもより高めることができることを
見いだした。
それゆえ本発明に従う、金属基材の上に補充的保護手段
を講ずる必要なく6価クロムに基づく耐食性保護被覆を
施すのに適していて、下記、Qその金属基材を脱脂し、
次いで必要の場合機械的又は化学的な侵食を施すことに
より準備処理する段階、 Oこの金属基材の上に所望の保護被覆を施すに適した浴
液に浸漬し又はこれをスプレーすることによる浴液使用
段階及び ○高い温度における硬化段階 を含む方法は、上記の浴液が少なくとも下記、0粒状物
の形の金属と、 O酸化剤としてのクロム酸及び/又は一つ以上のその誘
導体と、 ○高い沸点を有し、そして非プロトン性極性型及びケト
ン型のものより選ばれた少なくとも一つの水溶性溶媒と
、及び O水と を含むことを特徴とする。
上述の本発明に従う浴液は有利には1種類又は数種類の
表面活性剤及び1種類又は数種類のレオロジー的添加剤
を含む。
この浴液はその各成分を使用時に混合することにより得
られる。
市販の形態の一つにおいてこの浴液の各成分は互いに隔
離された2つ又は3つの群に分けられており、これらは
有利には通常いわゆる「キット」と呼ばれている形で市
販される。
2つの群を含む場合には第1群は粉末の形又は濃縮溶液
の形のクロム酸及び/又はその誘導体を含み、一方第2
の群は分散液又は場合により濃縮されたスラリーの形で
細粒状の金属、水溶性有機溶媒及び場合により1種類又
は数種類の表面活性剤及び1種類又は数種類のレオロジ
ー的添加剤を含むが、その際上記第1及び第2の群はキ
ットの第1室及び第2室にそれぞれ入れられている。
3つの群を含む場合には第3の群は上記表面活性剤の一
部又は全部及びレオロジー的添加剤の一部及び全部より
なり、その際この第3の群はキットの第3室に入れられ
ている。
上述の第1の群が濃厚溶液の形で存在するときは、これ
は有利にはクロメートの形の6価クロムイオンを1ない
し85重量%含む。
同様にして第2の群が濃厚スラリーの形で存在するとき
は、これは有利にはその有機溶媒の一部の中に分散され
た2ないし80重量%の金属粒子を含み、この場合には
その第3の群はその有機溶媒の別の一つの部分の中で表
面活性剤及びレオロジー的添加剤を1ないし70重量%
の量で含む。
その粒子状の金属は標準電極電位が負の金属又は合金で
あって、この電位の絶対値が少なくともその保護される
べき金属のそれ以上であるようなものの金属、合金 又
はそれらの混合物から選ぶことができる。
実際には上記金属は亜鉛、鉄、アルミニウム、カドミウ
ム、マグネシウム、マンガン及びそれららの合金よりな
る群から選ばれ、その際亜鉛、アルミニウム及びそれら
の混合物又は合金が特に好ましい。
金属粒子の粒度はその保護被覆に必要な厚さに適合する
ものでなければならない。
一般にこの粒度は工ないし25μmである(この後者の
寸法は金属が箔状である場合の箔の長さに相当する)。
好ましくは本発明に従う浴液は5ないし40%の金属を
含む金属粒子の水性分散液の形であるのがよい。
6価クロムはクロム酸、そのアルカリ金属塩又はアルカ
リ土類金属塩、遷移金属塩、アンモニウム塩、無水クロ
ム酸の形であり、そしてより一般的には6価クロムを含
むイオンを放出することのできるいかなる物質であって
もよく、そしてこれはクロメートイオンとして表わして
その浴液中で約0.5ないし15重量%の割合で存在す
る。
高沸点を有するケトン型及び/又は非プロトン性極性型
の水溶性溶媒は浴液中でその溶媒/クロメートイオンの
比が0.5と20との間となるような量で存在する。
本発明に従う浴液な構成するのに用いられるケトン型の
溶媒は下記式(1) (但しこの式においてRI及びR2は、互いに同一又は
異なっていて環を形成するに適したCIないしC18の
線状又は分岐状アルキル基並びに成る種のポリケトン性
誘導体又は成る種のラクトン型誘導体を表わす)で表わ
されるものであり、その際上記のケトン性誘導体は式(
I)  によって表わされ、水中の溶解度が少なくとも
5%(重量/重量)に等しく、その引火点が50℃以上
であり、そしてその沸点が少なくとも100℃に等しい
ものの中から選ばれる。
本発明に従う浴液を構成するのに用いられる非プロトン
性極性型の溶媒は、好ましくは下記式() (この式においてR1、R2及びR1の基は、互いに同
一又は異なっていて環を形成するに適したC3ないしC
+aの線状又は分岐状アルキル基を表わす)のジ置換ア
ミド類よりなる。
本発明に従う浴液の有利な具体例の一つによれば、上記
浴液の一部である水溶性溶媒はシクロヘキサノン、ヘキ
サン−ジオン−2,5、γ−ブチロラクトン、ジメチル
ホルムアミド、ジメチルアセトアミド、及びN−メチル
ピロリドンからなる群から選ばれる。
本発明に従い用いられる浴液に場合により含まれる表面
活性剤は例えばアルキルフェノール、アルコール又は場
合により置換されているアミンのポリエトキシエーテル
類のような非イオン性表面活性剤の中から選ぶことがで
きる。
本発明に従い用いられる浴液に場合により含まれるレオ
ロジー的添加剤は、例えばエーテル化又はエステル化さ
れたセルローズ、キサンタンの誘導体及びシリカ、モン
モリロナイト又はステアリン酸アルミニウムのようなア
ルミニウムのチクソトロピー性誘導体等の濃厚化剤の中
から選ぶことができる。
本発明に従う処理を受けることができる金属基材は、ね
じ切削工業、ボルト製造及び小型部品の装置において用
いられる鋼鉄、鋳鉄及び焼結鋼材に基づくものであり、
それらはまた鋼鉄帯材よりなることもできる。
本発明に従う浴液による基材の処理段階は浸漬と水切り
とにより、スプレーにより、ねじ切削工業における小型
部品の場合には浸漬に続く遠心分離により、又は金属帯
材を処理する場合にはローラを用いて実施することがで
きる。
浴液の種々の成分を含む保護被覆が設けられたならば、
その基材は数分間、中でも5ないし45分間にわたり1
00℃と350℃との間において蒸煮又は硬化過程にか
けてその被覆を揮発性物質の蒸発によって硬化させる。
その金属基材の用途により、そしてその保護被覆に要求
される厚さによって、この保護被覆は単層又は数層より
なることができる。数層(多重層)を有する被覆を得る
ためには上述の処理サイクルを必要な回数だけ繰り返し
、そしてねじ切削工業における基材を処理する場合には
上記処理過程は場合により O本発明に従う浴液中への浸漬の段階、○水切り又は乾
燥段階、及び 0120ないし200℃の温度における硬化の段階 を含む。
上記の120℃と200℃との間の温度における最終的
硬化段階に代えて、或いはこれを補助して別な最終硬化
段階(200T、と350’Cとの間の温度における)
が用いられる。
本発明に従い得られる被覆の厚さは一般に1ないし15
μmである。
本発明に従う処理を受ける基材は清浄であってその防食
性保護被覆を受は取るのに適したものでなければならな
い。基材の汚れの度合に従ってこれをアルカリ脱脂段階
及び/又は溶剤による脱脂段階、すすぎ段階及び必要の
場合には機械的な、又は化学的な侵食の段階にかける必
要のある場合がある。
本発明により得られる重要な利点の一つは、旦この被覆
が施されてしまったならば、これに例えばペイントのよ
うな追加的な保護層を塗装することが不必要になるとい
うことである。
〔実施例〕
本発明を、その有利な具体例として非制限的に開示する
以下の諸例により更に詳細に説明する。
3つの群、すなわちその1群Aが金属を含むスラリーの
形であり、もう一つの群Bがクロムイオンを含む溶液よ
りなり、そして第3の群Cがレオロジー的薬剤を含む本
発明に従うキットより出発して本発明の浴液を調製する
群A4;t150g(7)亜鉛箔(ECKARTWER
KE社より市販されているECKA zinc MP 
31129/G  の等級のもの)、15gの、エチレ
ンオキサイド10モルを含むノニルフェノール(RII
ONE−POULENC社より商標CEMULSOL 
NP 10のもとに市販されているもの)、150gの
ジメチルホルムアミド及び2gのヒドロキシメチルセル
ローズよりなる。群Bは27.6gのクロム酸、17.
4gのクロム酸マグネシウム、及び223gの水よりな
る。群Cは最終混合物の粘度を決めるのに用いられるが
、これは581gの水の中の4gのヒドロキシメチルセ
ルローズよりなる。
これら3つの群はそれらを混合したときに直ちに使用で
きる1170gの浴液をもたらす。
鮭え」比較lよ 下に組成を示す溶液AI及びB、を混合することによっ
て従来技術に従う配合物を作るが、これは直ちに使用で
きる100gの浴液な与える。
溶液A+の組成 亜鉛箔            20   gジプロピ
レングリコール    10   gエチレングリコー
ルアセテート  5g芳香族5%のホワイトスピリット
 5gREMCOPAL 334          
1   gREMCOPAL 349        
  1 、6 g浴液B、の組成 水                    51.9
gクロム酸            3g酸化亜鉛  
          1g硼酸           
   1gヒドロキシエチルセルロース   0.5g
この浴液の老化を10日間にわたり粘度の経過の観測に
より上記例1の浴液の老化と比較する。
cPsで表わした粘度を第1、第2、第3、第4、第7
及び第10日月にこれら両方の浴液について測定した。
測定値を第1図のグラフにプロットしたが、これは経過
日数の関数としてcPsで表わした粘度が変化する状態
を示す。
従来技術に従う浴液についての曲線Cmと本発明に従う
浴液についての曲線Cnとが得られる。
第1図の検討から、これら両浴液の粘度が異なった態様
で変化することがわかるが、その際例2に従う浴液の品
質はゲル化のために漸進的に低下し、品質低下は2日後
に開始されて、約10日後には粘度の最大値に達するの
に対し、本発明に従う浴液はその流動性を保つ。
老化についてのこのような挙動の違いは、それら被覆が
各出発溶液の混合による浴液の構成の直後に作られたも
のでないときは、得られた塗装の性能品質に差を生ずる
これら両方の浴液の性能の違いを示すための操作は次の
通りである: 自動車工業において用いられるrZESJの等級の、炭
素含量0.02%の冷間圧延鋼板(10cmX20cm
)10枚に下記の工程段階、すなわち ○水出願人によって商標RIDOLINE 1550 
CF/2のもとに市販されている製品を用いて得られる
従来技術のアルカリ性水性組成物により、15g/12
の濃度で60℃において10分間行う脱脂段階、 ○水道水による冷間すすぎ及び80℃における乾燥の段
階、 ○上記例1及び例2のそれぞれの浴液を上述の10枚の
鋼板の半分に塗布し、その際採用する方法はいわゆるキ
ヤリプレーテドロツド法(選んだキャリプレートされた
No、3のロッドは例えばRK CHEMICALS 
Co、社より市販されているものであることができるが
、これを用いて24μmの厚さの含湿塗膜が得られる)
である段階、及び 0120℃で10分間乾燥し、次いで300℃。
においで25−30分間蒸煮する段階 によって保護塗装を施す。
そのようにして得られた乾燥被覆は約3.5−4μmの
厚さを有する。
そのようにして処理した鋼板について接着性試験及び耐
食性試験を行なうが、これを以下に説明する。
イ)接着性試験 各鋼板についてエリクセン型のスタンピングを施す〔標
準PEUGEOT vehicules B 5332
40 (63゜4.3)に従う〕が、その深さは8mm
である。
スタンピングの頂部に3M 社から販売されている指定
番号250  の接着テープを用いて剥し、又は剥離試
験を行う。
被覆の剥離が表面的であればある程、接着性は良好であ
る。
剥離が非常に表面的である場合にはその接着テープは評
価段階「5」で表わされる淡灰色の外観を有する。
評価段階「5」は全く痕跡の剥れもない被覆に相当する
被覆が完全に剥離されるときは、基材を目視でき、これ
はrOJの評価段階に相当する。
中間の評価段階は特定的に表わすことが困難であって、
第2図においてB゛°0”ないしB”5°゛で示しであ
る対応する写真から得られる外観に相当する。
スタンピング部の剥れが重大であるときはこの試験は変
形されていない手用表面の上で行う。
評価段階O(被覆の完全な剥離と目視できる基材)から
評価段階5(痕跡の剥離も存在しない)までに相当する
それぞの評価段階は第2図のA″′0”ないしA”5”
に示されるような被覆の外観に対応するものである。
各接着試験は浴液粘度の測定に用いたものに対応して1
.2.3.4.7及び10日間経過した浴液を用いて行
った。
それぞれの試験の評価段階を下記第1表にあげる。
第1表 従う塩水スプレーに暴露した期間の関数として生じた赤
錆の量を測定する。
168時間の暴露の後、及び次にそれぞれ1.2.3.
4.7及び10日経過した先行の比較試験の浴液な用い
ての塩水スプレーに400時間暴露したときのそれぞれ
の腐食の度合い(全表面に対する腐食表面の%割合)を
測定した。
結果を下記第1I表にあげる。
第1I表 腐食量 % 上記の表から、例1の浴液な用いたときには、その調製
の10日後に塗装を行った場合でさえ接着性の品質は不
変のままに留まるが、一方、比較例2の浴液を用いたと
きは浴液調製後第2日月に既に接着性の品質に悪影響が
見られる。
口)耐食性試験 この耐食性試験においては標準NF T 41002に
第1I表にあげたデータから、被覆を形成するのに用い
た浴液が試験の直前に調製されたものでないときには本
発明に従う浴液を用いて耐食性が著しく改善されること
が見られる。
更にまた、比較例2の浴液な用いたときは赤錆が現れる
かなり前から白色調の存在が観測されている。この現象
は例1の浴液を用いたときは明らかに減少しており、そ
して存在すらしない。
髭】 亜鉛粉末、例えばVIEILLE MONTAGNE社
から市販されているUltra Fine 5peci
ale  の等級のもの(粒直径2−3μm)を用い、
そしてジメチルホルムアミドを同重量のジメチルアセト
アミドと置き換えて例1のものと同じ浴液を調製する。
接着性試験において結果は評価段階3/4に相当する。
中性塩水スプレーに対する抵抗性は600時間を越える
凱A 例2のそれと同じ亜鉛粉末を用い、そしてジメチルホル
ムアミドを同重量のN−メチルピロリドンて置換えて例
1のそれと同じ浴液を調製する。
接着試験において結果は評価段階3/4に相当する。
中性塩水スプレーに対する抵抗性は800時間を越える
云j 150gの亜鉛粉末(VIEILL’E MONTAG
NE  社から市販されている1lltra Fine
 5peciale  の等級のもの)、30gの、エ
チレンオキサイド10モルを有するノニルフェノール(
R11ONE POULENC社から市販されているC
EMULSOL NP 10 ) 、 60 gのシク
ロヘキサノン及び2gのヒドロキシメチルセルローズよ
りなる溶液Aを調製する。
27.6gのクロム酸、17.4gのクロム酸マグネシ
ウム及び298gの水よりなる溶液Bを調製する。
溶液Cは例1にあげたそれと同じである。これら3種類
の溶液を混合して、直ちに使用できる浴液1170gを
作る。
接着性試験において結果は評価段階415に相当する。
塩水スプレーに対する抵抗性は600時間を越える。
髭l 亜鉛箔の一部(すなわち30g)をアルミニウム箔(3
0g)で置換えて例1のそれと同じ浴液を調製する。こ
のアルミニウム箔はECKARTWERKE社からCh
romal IIの商標で販売されているものであって
、粒度は亜鉛箔のそれと同等である(長径約18μ−m
)。
180℃における中間硬化とともに前にあげた2回塗布
法によりねじ切り部の上に被覆を形成する。
接着性試験はスタンピングを採用できないために、例1
に記述した方法では測定できない。
塩水スプレーに対する抵抗性は500時間を越える。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の浴液(Cn)と従来技術のそれ(C
m)とについて浴液粘度の経時変化を比較したグラフで
ある。 第2図はスタンピング部被覆剥離試験(A)及び平坦部
被覆剥離試験(B)の各評価段階の標準試料の写真であ
る。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)金属基材の上に補充的保護手段を講ずる必要なく
    6価クロムに基づく耐食性保護被覆を施すに適した下記
    、 〇その金属基材を脱脂し、次いで必要の場合機械的又は
    化学的な侵食を施すことにより準備処理する段階、 〇この金属基材の上に所望の保護被覆を施すに適した浴
    液に浸漬し又はこれをスプレーすることによる浴液使用
    段階及び 〇高い温度における硬化段階 を含む方法において、上記の浴液が少なくとも下記、 〇粒状物の形の金属と、 〇酸化剤としてのクロム酸及び/又は一つ以上のその誘
    導体と、 〇高い沸点を有し、そして非プロトン性極性型及びケト
    ン型のものより選ばれた少なくとも一つの水溶性溶媒と
    、及び 〇水と を含むことを特徴とする、上記方法。
  2. (2)金属基材の上に6価クロムに基づく耐食性保護被
    覆を施すに適した、請求項1に従う方法において用いる
    ための浴液において、これが少なくとも 〇粒状物の形の金属と、 〇酸化剤としてのクロム酸及び/又はその誘導体の一つ
    と、 〇高沸点を有しかつ非プロトン性極性型及びケトン型の
    ものから選ばれた少なくとも一つの水溶性溶媒と、及び 〇水と を含むことを特徴とする、上記浴液。
  3. (3)請求項2記載の浴液の各成分の市販型組み合わせ
    において、これが2つの群からなり、その際第1の群は
    粉末又は濃厚液の形のクロム酸及び/又はその誘導体を
    含み、一方第2の群は分散液又は場合により濃縮された
    スラリーの形で、粒状物の形の金属と、水溶性有機溶剤
    と、及び場合により1種類又は数種類の表面活性剤及び
    1種類又は数種類のレオロジー的添加剤とを含み、そし
    て上記第1及び第2の群がキットのそれぞれ第1室及び
    第2室中に入れられている、上記市販型組み合わせ。
  4. (4)第3の群がいくつかの表面活性剤及びレオロジー
    的添加剤の1部又は全部よりなり、その際この第3の群
    がキットの第3の室に入れられている、請求項3記載の
    市販型組み合わせ。
  5. (5)高沸点を有しかつケトン型及び/又は非プロトン
    性極性型のものである水溶性溶媒が0.5と20との間
    の溶媒/クロム酸イオンの比となるような量で存在して
    いる、請求項2記載の浴液。
  6. (6)高沸点を有しかつケトン型の水溶性溶媒が下記式
    (I) ▲数式、化学式、表等があります▼(I) (但しこの式においてR_1及びR_2は、互いに同一
    又は異なっていて環を形成するに適したC_1ないしC
    _18の線状又は分岐状アルキル基並びに或る種のポリ
    ケトン性誘導体又は或る種のラクトン型誘導体を表わす
    )に相当し、その際上記のケトン性誘導体は式(I)に
    よって表わされ、水中の溶解度が少なくとも5%(重量
    /重量)に等しく、その引火点が50℃以上であり、そ
    してその沸点が少なくとも100℃に等しいものの中か
    ら選ばれる、請求項2記載の浴液。
  7. (7)高沸点を有しかつ非プロトン性極性型の水溶性溶
    媒が下記式(II) (II) (この式においてR_1、R_2及びR_3の基は、互
    いに同一又は異なっていて環を形成するに適したC_1
    ないしC_1_8の線状又は分岐状アルキル基を表わす
    )に相当する、請求項2記載の浴液。
  8. (8)水溶性溶媒がシクロヘキサノン、ヘキサン−ジオ
    ン−2,5、γ−ブチロラクトン、ジメチルホルムアミ
    ド、ジメチルアセトアミド及びN−メチルピロリドンよ
    りなる群から選ばれる、請求項2記載の浴液。
  9. (9)請求項1記載の方法を用いて得られた耐食性被覆
    を含むことを特徴とする、金属基材。
JP2299099A 1989-11-06 1990-11-06 金属基材の上に6価クロムに基づく保護被覆を施すに適した方法,それに用いる溶液、溶液成分の市販型形態 Expired - Lifetime JPH07116614B2 (ja)

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