JPH0352543B2 - - Google Patents
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Description
［産業上の利用分野］
本発明は燐酸亜鉛等の燐酸塩系化成皮膜を有す
る銅系金属部材に関し、詳しくは、防錆性能、電
気絶縁性能及びプレス加工時の潤滑性能等に優れ
た銅系金属部材に関するもので、銅電線等に利用
することにより大きな効果が期待されるものであ
る。 ［従来の技術］ 従来鉄系材料においては、その表面に燐酸亜鉛
系、又はクロム酸亜鉛系等の化成処理を施したも
のが知られている。化成処理された鉄系材料はそ
の優れた性能により様々な分野で利用されてい
る。一方銅系金属部材においては、銅自体が化学
的に安定な金属である為、鉄系材料になされる上
記のような化成処理を行なうことは従来困難であ
つた。他の方法として塩素酸カリウム又は過塩素
酸カリウムの水溶液中にて80〜90℃で５〜10分処
理して得られる酸化第一銅皮膜を有する銅系金属
部材、又は水酸化ナトリウムと過硫酸カリウムを
含む水溶液中にて100℃以上で３〜10分処理して
得られる酸化第二銅系皮膜を有する銅系金属部材
が知られている。また燐酸塩皮膜が必要とされる
場合は銅系金属全体に亜鉛メツキ等を施した後燐
酸塩処理を行なつていた。 ［発明が解決しようとする問題点］ 従来の酸化銅系皮膜を有する銅系金属部材は、
その皮膜が鉄系材料に施される化成皮膜と比較す
ると反応性が乏しいために塗装しても希望の性能
が得られなかつた。また化成処理方法の煩わしさ
もあつて極めて限られた分野でのみ利用されてい
る状況である。 また、燐酸塩皮膜は反応性に富み好ましいもの
であるが、銅系基体金属に形成するためには予じ
め亜鉛メツキ等を施しておかねばならず、作業能
率及びコスト面等に問題があつた。 本発明者は上記問題点に鑑み、鋭意研究の結
果、銅系基体金属表面に燐酸塩系の化成皮膜を形
成させる方法を発見した。すなわち本発明は上記
発見に基づいた化成皮膜を有する銅系金属部材を
提供することを目的とする。 ［問題点を解決するための手段］ 本発明の銅系金属部材は、銅系基体金属と、該
銅系基体金属の少なくとも一部表面に形成された
燐酸塩及びハロゲナン化銅から成る化成皮膜とか
ら構成されることを特徴とするものである。 本発明にいう銅系基体金属には銅又は銅合金が
使用される。その形状には特に制限は無く板状、
棒状、或いは線状等の単純形状のものから成形体
の如き複雑な形状のもの迄、ほとんど全ての形状
のものが使用できる。 本発明にいう化成皮膜は、燐酸亜鉛、燐酸マン
ガン、燐酸鉄、及び燐酸カルシウムのうち少なく
とも一つの燐酸塩と、塩化銅、臭化銅及び沃化銅
のうち少なくとも一つのハロゲン化銅とから構成
される。なおハロゲン化銅は溶解度積の小さなハ
ロゲン化第一銅であることが望ましい。 上記化成皮膜は、燐酸イオン、金属イオン、ハ
ロゲンイオン等を含む化成処理浴を浸漬法、スプ
レー法等で上記銅系基体金属に接触させ、20〜30
℃の常温で銅と反応せしめて形成されるものであ
る。この化成皮膜は結晶状でもアモルフアス状で
もよい。また皮膜の厚さは要求性能に応じて変え
ることができるが、2μ〜30μが性能のバランスが
とれて好ましい。 上記化成皮膜は上記銅系基体金属の表面全体に
形成されていてもよいし、一部分のみに形成され
ていてもよい。例えば銅管の内面のみに形成され
ていてもよく、溝部又は穴部を有する銅系基体金
属の溝部又は穴部のみに形成されていてもよい。
なお第１図に本発明の銅系金属部材の模式図を示
す。これは化成皮膜２は銅系基体金属１の表面に
直接形成されていることを表している。 本発明の銅系金属部材の最大の特色は上記化成
皮膜を有しているところにある。以下にその化成
皮膜を形成する為の処理浴の組成及び皮膜形成機
構を説明する。 化成処理浴には燐酸イオンと、金属イオンと、
ハロゲンイオン及び酸化剤が含まれる。この化成
処理浴に含まれる金属イオンとしては、鉄鋼表面
の化成処理の場合と同様に、亜鉛、マンガン、
鉄、カルシウム等の、水溶液中で安定な燐酸２水
素化合物として存在し、次式(1)に示す脱水素反応
により、大きな溶解度の減少がみられる金属イオ
ンが使用できる。 xM（H2PO4）ｙ→Mx（PO4）ｙ＋2yH+ ……(1) ハロゲンイオンとしては、該ハロゲンの銅塩
の、溶解度積が充分に小さいものについて使用可
能であり、塩素、臭素、及び沃素が使用できる。
弗素は電気陰性度が酸素より大きく、電気陰性度
が酸素より小さい他のハロゲンとは水溶液中での
挙動が明らかに異なるため使用が困難である。 酸化剤として(4)式、又は(5)式に見られるよう
な、酸性溶液中で、銅の溶解を促進し、それ自体
は還元反応を行なう過酸化水素、亜硝酸イオン、
重クロム酸イオン等が使用できる。 上記の化成処理浴に銅系基体金属が接触するこ
とにより、該銅系基体金属表面に化成皮膜が形成
されるのであるが、その過程を順を追つて説明す
る。 上記化成処理浴に接触した銅系基体金属表面で
は、アノード反応（金属の溶解度の酸化反応）
と、カソード反応とが同時に起つている。まず銅
の溶解反応であるが、次式(2)、(3)のアノード反
応、及び次式(4)、(5)の酸化剤によるカソード反応
が起り、(4)式又は(5)式の電極電位が(2)式、及び(3)
式の電極電位より高いために、銅が化成処理浴中
に溶解するものと考えられる。 Cu→Cu+＋ｅ ……(2) Cu+→Cu2+＋ｅ ……(3) H2O2＋2H+＋2e→2H2O ……(4) NO2 -＋2H+＋ｅ→H2O＋NO↑ ……(5) すなわち、化成処理浴の酸性溶液中で酸化剤が
(4)式、(5)式のごとく反応して電子ｅを消費する
為、(2)式、(3)式の反応が進み、銅が溶解する。 次に皮膜形成反応であるが、金属イオンとして
亜鉛を用い、ハロゲンイオンとして塩素を用いた
場合を例にとると、銅系基体金属の表面の極く近
くにおいて(6)式のアノード反応、及び(7)式のカソ
ード反応が起り、溶解度積の小さな燐酸亜鉛と塩
化第一銅のコロイド粒子が生成し、それが銅系基
体金属表面に凝析して皮膜を形成するも
る銅系金属部材に関し、詳しくは、防錆性能、電
気絶縁性能及びプレス加工時の潤滑性能等に優れ
た銅系金属部材に関するもので、銅電線等に利用
することにより大きな効果が期待されるものであ
る。 ［従来の技術］ 従来鉄系材料においては、その表面に燐酸亜鉛
系、又はクロム酸亜鉛系等の化成処理を施したも
のが知られている。化成処理された鉄系材料はそ
の優れた性能により様々な分野で利用されてい
る。一方銅系金属部材においては、銅自体が化学
的に安定な金属である為、鉄系材料になされる上
記のような化成処理を行なうことは従来困難であ
つた。他の方法として塩素酸カリウム又は過塩素
酸カリウムの水溶液中にて80〜90℃で５〜10分処
理して得られる酸化第一銅皮膜を有する銅系金属
部材、又は水酸化ナトリウムと過硫酸カリウムを
含む水溶液中にて100℃以上で３〜10分処理して
得られる酸化第二銅系皮膜を有する銅系金属部材
が知られている。また燐酸塩皮膜が必要とされる
場合は銅系金属全体に亜鉛メツキ等を施した後燐
酸塩処理を行なつていた。 ［発明が解決しようとする問題点］ 従来の酸化銅系皮膜を有する銅系金属部材は、
その皮膜が鉄系材料に施される化成皮膜と比較す
ると反応性が乏しいために塗装しても希望の性能
が得られなかつた。また化成処理方法の煩わしさ
もあつて極めて限られた分野でのみ利用されてい
る状況である。 また、燐酸塩皮膜は反応性に富み好ましいもの
であるが、銅系基体金属に形成するためには予じ
め亜鉛メツキ等を施しておかねばならず、作業能
率及びコスト面等に問題があつた。 本発明者は上記問題点に鑑み、鋭意研究の結
果、銅系基体金属表面に燐酸塩系の化成皮膜を形
成させる方法を発見した。すなわち本発明は上記
発見に基づいた化成皮膜を有する銅系金属部材を
提供することを目的とする。 ［問題点を解決するための手段］ 本発明の銅系金属部材は、銅系基体金属と、該
銅系基体金属の少なくとも一部表面に形成された
燐酸塩及びハロゲナン化銅から成る化成皮膜とか
ら構成されることを特徴とするものである。 本発明にいう銅系基体金属には銅又は銅合金が
使用される。その形状には特に制限は無く板状、
棒状、或いは線状等の単純形状のものから成形体
の如き複雑な形状のもの迄、ほとんど全ての形状
のものが使用できる。 本発明にいう化成皮膜は、燐酸亜鉛、燐酸マン
ガン、燐酸鉄、及び燐酸カルシウムのうち少なく
とも一つの燐酸塩と、塩化銅、臭化銅及び沃化銅
のうち少なくとも一つのハロゲン化銅とから構成
される。なおハロゲン化銅は溶解度積の小さなハ
ロゲン化第一銅であることが望ましい。 上記化成皮膜は、燐酸イオン、金属イオン、ハ
ロゲンイオン等を含む化成処理浴を浸漬法、スプ
レー法等で上記銅系基体金属に接触させ、20〜30
℃の常温で銅と反応せしめて形成されるものであ
る。この化成皮膜は結晶状でもアモルフアス状で
もよい。また皮膜の厚さは要求性能に応じて変え
ることができるが、2μ〜30μが性能のバランスが
とれて好ましい。 上記化成皮膜は上記銅系基体金属の表面全体に
形成されていてもよいし、一部分のみに形成され
ていてもよい。例えば銅管の内面のみに形成され
ていてもよく、溝部又は穴部を有する銅系基体金
属の溝部又は穴部のみに形成されていてもよい。
なお第１図に本発明の銅系金属部材の模式図を示
す。これは化成皮膜２は銅系基体金属１の表面に
直接形成されていることを表している。 本発明の銅系金属部材の最大の特色は上記化成
皮膜を有しているところにある。以下にその化成
皮膜を形成する為の処理浴の組成及び皮膜形成機
構を説明する。 化成処理浴には燐酸イオンと、金属イオンと、
ハロゲンイオン及び酸化剤が含まれる。この化成
処理浴に含まれる金属イオンとしては、鉄鋼表面
の化成処理の場合と同様に、亜鉛、マンガン、
鉄、カルシウム等の、水溶液中で安定な燐酸２水
素化合物として存在し、次式(1)に示す脱水素反応
により、大きな溶解度の減少がみられる金属イオ
ンが使用できる。 xM（H2PO4）ｙ→Mx（PO4）ｙ＋2yH+ ……(1) ハロゲンイオンとしては、該ハロゲンの銅塩
の、溶解度積が充分に小さいものについて使用可
能であり、塩素、臭素、及び沃素が使用できる。
弗素は電気陰性度が酸素より大きく、電気陰性度
が酸素より小さい他のハロゲンとは水溶液中での
挙動が明らかに異なるため使用が困難である。 酸化剤として(4)式、又は(5)式に見られるよう
な、酸性溶液中で、銅の溶解を促進し、それ自体
は還元反応を行なう過酸化水素、亜硝酸イオン、
重クロム酸イオン等が使用できる。 上記の化成処理浴に銅系基体金属が接触するこ
とにより、該銅系基体金属表面に化成皮膜が形成
されるのであるが、その過程を順を追つて説明す
る。 上記化成処理浴に接触した銅系基体金属表面で
は、アノード反応（金属の溶解度の酸化反応）
と、カソード反応とが同時に起つている。まず銅
の溶解反応であるが、次式(2)、(3)のアノード反
応、及び次式(4)、(5)の酸化剤によるカソード反応
が起り、(4)式又は(5)式の電極電位が(2)式、及び(3)
式の電極電位より高いために、銅が化成処理浴中
に溶解するものと考えられる。 Cu→Cu+＋ｅ ……(2) Cu+→Cu2+＋ｅ ……(3) H2O2＋2H+＋2e→2H2O ……(4) NO2 -＋2H+＋ｅ→H2O＋NO↑ ……(5) すなわち、化成処理浴の酸性溶液中で酸化剤が
(4)式、(5)式のごとく反応して電子ｅを消費する
為、(2)式、(3)式の反応が進み、銅が溶解する。 次に皮膜形成反応であるが、金属イオンとして
亜鉛を用い、ハロゲンイオンとして塩素を用いた
場合を例にとると、銅系基体金属の表面の極く近
くにおいて(6)式のアノード反応、及び(7)式のカソ
ード反応が起り、溶解度積の小さな燐酸亜鉛と塩
化第一銅のコロイド粒子が生成し、それが銅系基
体金属表面に凝析して皮膜を形成するも
【表】
のと考えられる。
3Zn2 +＋2H2PO4 -
→Zn3（PO4）2↓＋4H+ ……(6)
Cu2 +＋Cl-＋ｅ→CuCl↓ ……(7)
次に実際に形成した化成皮膜の分析結果に基づ
いてこの化成皮膜の構成を説明する。 分析にはＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４種類の化成皮膜を
供した。第１表にその化成処理浴の組成を示す。
この場合金属イオンとして亜鉛イオンを、ハロゲ
ンイオンとして塩素イオンを使用し、酸化剤とし
て35％過酸化水素水を使用している。化成皮膜Ａ
及びＢは銅系基体金属として銅板を使用し、第１
票の組成の処理浴がはいつているビーカー内にそ
の銅板を浸漬して25℃で３分間処理し、水洗後乾
燥して形成されたものである。第２図及び第３図
にこの化成皮膜Ａ及び化成皮膜Ｂの電子顕微鏡写
真図（倍率×1500、撮影角度45度）を示す。写真
図より、微細な結晶が表面を覆つているのが観察
されるが、この結晶１つの大きさは従来の鉄表面
に形成された燐酸亜鉛化成皮膜の結晶に比べ約1/
３〜1/5であり、かなり緻密である。 化成皮膜Ｃ及びＤは、銅系基体金属として後述
の実施例２に使用したリング状銅部品を使用し、
実施例２と同様の実際の連続化成処理装置にて形
成されたものである。第４図及び第５図にこの化
成皮膜Ｃ及び化成皮膜Ｄの電子顕微鏡写真図（倍
率×1500、撮影角度45度）を示す。第４図、第５
図では第２図、第３図の様に、明らかに結晶と判
別できるものは見られない。
いてこの化成皮膜の構成を説明する。 分析にはＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４種類の化成皮膜を
供した。第１表にその化成処理浴の組成を示す。
この場合金属イオンとして亜鉛イオンを、ハロゲ
ンイオンとして塩素イオンを使用し、酸化剤とし
て35％過酸化水素水を使用している。化成皮膜Ａ
及びＢは銅系基体金属として銅板を使用し、第１
票の組成の処理浴がはいつているビーカー内にそ
の銅板を浸漬して25℃で３分間処理し、水洗後乾
燥して形成されたものである。第２図及び第３図
にこの化成皮膜Ａ及び化成皮膜Ｂの電子顕微鏡写
真図（倍率×1500、撮影角度45度）を示す。写真
図より、微細な結晶が表面を覆つているのが観察
されるが、この結晶１つの大きさは従来の鉄表面
に形成された燐酸亜鉛化成皮膜の結晶に比べ約1/
３〜1/5であり、かなり緻密である。 化成皮膜Ｃ及びＤは、銅系基体金属として後述
の実施例２に使用したリング状銅部品を使用し、
実施例２と同様の実際の連続化成処理装置にて形
成されたものである。第４図及び第５図にこの化
成皮膜Ｃ及び化成皮膜Ｄの電子顕微鏡写真図（倍
率×1500、撮影角度45度）を示す。第４図、第５
図では第２図、第３図の様に、明らかに結晶と判
別できるものは見られない。
【表】
化成皮膜Ｃ及び化成皮膜ＤのＸ線回折チヤート
図を第６図及び第７図に示す。第７図の化成皮膜
Ｃには燐酸亜鉛４水塩［Zn3（PO4）2・4H2O］の
結晶のピーク１、塩化第一銅［CuCl］の結晶の
ピーク２及び銅のピーク３が見られる。ところが
第６図の化成皮膜Ｄのチヤート図には燐酸亜鉛４
水塩の結晶のピークが見られない。 第２表に化成皮膜Ｃ及び化成皮膜Ｄの蛍光Ｘ線
による定性分析の結果を示す。なお測定装置には
図を第６図及び第７図に示す。第７図の化成皮膜
Ｃには燐酸亜鉛４水塩［Zn3（PO4）2・4H2O］の
結晶のピーク１、塩化第一銅［CuCl］の結晶の
ピーク２及び銅のピーク３が見られる。ところが
第６図の化成皮膜Ｄのチヤート図には燐酸亜鉛４
水塩の結晶のピークが見られない。 第２表に化成皮膜Ｃ及び化成皮膜Ｄの蛍光Ｘ線
による定性分析の結果を示す。なお測定装置には
【表】
単位 重量％
理学電機製System3080Eを用いた。この結果か
ら明らかに化成皮膜Ｃ及び化成皮膜Ｄはほとんど
同じ組成であり、燐酸亜鉛及び塩化第一銅で構成
されていると考えられる。すなわちこれらの分析
結果より化成皮膜Ｃは、燐酸亜鉛はＸ線回折チヤ
ート図にピークが見られないことから結晶状では
なくアモルフアス状となつているものと考えら
れ、化成皮膜Ｄは燐酸亜鉛は結晶状となつている
ものと考えられる。 次に皮膜構成成分の定量分析を行なつた。分析
方法はJIS−Ｋ−0102に基づき、亜鉛イオンは規
格53.2に該当する原子吸光法で、銅は規格52.2に
該当する原子吸光法で、燐酸イオンは規格46.1に
該当するモリブデン青吸光光度法で、塩素イオン
は規格35.1に該当する硝酸銀滴定法で測定し、結
果を第３表に示す。 すなわち化成皮膜Ｃは亜鉛イオン19重量％、銅
33重量％、燐酸イオン８重量％、塩素イオン19重
量％、その他21重量％から構成され、この割合は
皮膜のどこを採つても同じであつた。また化成皮
膜Ｄは亜鉛イオン27重量％、銅18重量％、燐酸イ
オン９重量％、塩素イオン６重量％、その他40重
量％から構成され、この割合は皮膜のどこを採つ
ても同じであつた。 上記３種類の分析結果より本発明の銅系金属部
材に形成されている化成皮膜は、均一な結晶状或
いはアモルフアス状の燐酸亜鉛及び塩化第一銅か
ら構成されていることが明らかである。 ［実施例］ 以下実施例により本発明の銅系金属部材をより
詳しく説明する。 実施例 １ 銅系基体金属として銅板を選び、塩素イオン15
ｇ／Ｌ、燐酸イオン40ｇ／Ｌ、亜鉛イオン25ｇ／
Ｌ及び35％過酸化水素水20ｇ／Ｌを含む処理液に
浸漬し、25℃で３分間処理した後水洗、乾燥して
化成皮膜を形成した。この皮膜の厚さは5μであ
り、JIS−Ｃ−2110固体絶縁材料の短時間絶縁破
壊試験方法での交流絶縁破壊電圧は約200Vであ
つた。この本発明の化成皮膜を有した銅系金属部
材に、電線への適用を想定して、さらにエポキシ
樹脂系絶縁塗料（品名エポラツク−100赤錆色東
京ペイント(株)製）を乾燥膜厚が15μとなるように
塗布し、自然乾燥させた。 得られた絶縁塗膜を有した実施例１の銅系金属
部材は、JIS−Ｃ−2110固体電機絶縁材料の絶縁
破壊試験に供され、短時間破壊試験方法での交流
絶縁破壊電圧が測定された。その結果を第８図に
示す。 従来例 １ 従来例１として実施例１に使用されたものと同
一の銅板に、実施例１と同一のエポキシ樹脂系絶
縁塗料を乾燥膜厚が15μとなるように塗布し自然
乾燥させた。そして実施例１と同様に交流絶縁破
壊電圧を測定し結果を第８図に示す。 第８図より本発明による実施例１の銅系金属部
材の交流絶縁破壊電圧は1200〜1600Vと従来例１
の400〜700Vに比較して著しく大きい。即ち本発
明の銅系金属部材は銅電線等に適用した場合に、
電機絶縁性において従来よりはるかに優れた性能
を有している。 実施例 ２ 銅系基体金属として第９図にその縦断面図を示
す外径40mm、内径30mm、高さ20.5mmのリング状の
自動車始動機用銅部品を使用し、実際の連続化成
処理装置にて前処理として脱脂、洗浄、酸エツチ
ング、洗浄を行なつた。続いて塩素イオン63ｇ／
Ｌ、燐酸イオン67ｇ／Ｌ、亜鉛イオン80ｇ／Ｌ及
び35％過酸化水素水20ｇ／Ｌから成る処理浴にて
20〜30℃で３分間化成処理して前述の化成皮膜Ｃ
を形成した。さらに金属セツケン槽にてステアリ
ン酸ナトリウムを主とした処理浴（日本パーカラ
イジング(株)製ボンダリユーベ235）を用いて、80
℃にて３分間金属セツケン処理を施した。この金
属セツケン処理さた実施例２の銅系金属部材を約
３万個冷間鍛造プレス加工して第１０図にその縦
断面図を示す銅部品を製造した。このプレス加工
時におけるプレス機械にかかる荷重を測定し、結
果を第１１図に示す。 従来例 ２ 従来例２として実施例２と同一形状の第９図に
示す銅部品を用い、まず溶融亜鉛メツキを施して
30μのメツキ層を形成し、続いて亜鉛イオン５
ｇ／Ｌ、燐酸イオン20ｇ／Ｌ、硝酸イオン10ｇ／
Ｌ、弗素イオン１ｇ／Ｌ、ニツケルイオン0.5
ｇ／Ｌを含む従来の化成処理浴中で80℃にて１分
間処理し、80〜90℃の温風で２分間乾燥すること
により燐酸亜鉛化成皮膜を形成させた。この従来
例２の化成処理された銅部品は、実施例２と同条
件で金属セツケン処理され、同様にプレス加工し
て第１０図に示す部品を約３万個製造した。この
プレス加工時におけるプレス機械にかかる荷重を
測定し、結果を第１１図に示す。 第１１図に示す矢印は約３万回のプレス加工時
のプレス機械にかかる荷重のばらつきの幅であ
る。第１１図より明らかに本発明の銅系金属部材
に金属セツケン処理を施した実施例２の銅系金属
部材は荷重が71〜74tであり、亜鉛メツキした後
燐酸亜鉛処理し、さらに金属セツケン処理が施さ
れた従来例２の銅系金属部材の70〜72tと比較し
て、プレス機械にかかる荷重は僅に上昇するのみ
であり、充分実用に耐えるものである。即ち本発
明の銅系金属部材を冷間鍛造プレス加工に使用す
ることにより、従来行われなければならなかつた
亜鉛メツキ工程を省略することができ、かつプレ
ス機械にかかる荷重は従来と同程度であつて潤滑
性に優れている。 ［発明の効果］ 本発明の銅系金属部材は防錆性能及び絶縁性能
に優れ、かつ塗装下地材としても優れた性能を有
している。従つて例えば銅電線に本発明の銅系金
属部材を適用することにより大きな効果を得るこ
とができる。すなわち、本発明の銅系金属部材を
使用すれば、電線の絶縁を確保するために塗布さ
れる合成樹脂から形成された有機皮膜の電線への
密着性は、本発明の銅系金属部材を用いない場合
に比較し大幅に向上する。従つて本発明の銅系金
属部材を適用した銅電線コイルに巻線加工する際
の皮膜の損傷を防止する効果を有する。さらに本
発明の銅系金属部材はそれ自体も絶縁性を有する
ため、本発明の銅系金属部材を用いた電線は従来
の銅線上に直接有機皮膜を形成したものに比較
し、絶縁性能が大きく向上する。 本発明の銅系金属部材はプレス加工時におい
て、特に冷間鍛造プレス加工時において潤滑性に
優れている。また従来燐酸塩化成処理前に必要で
あつた亜鉛メツキ処理工程を省略することが可能
となり、工程を大幅に短縮できるという大きな効
果を有している。 本発明の銅系金属部材は、上記以外にも、鉄系
の化成処理皮膜を有する部材と同様に、産業上多
くの分野での利用の可能性が大きい。
理学電機製System3080Eを用いた。この結果か
ら明らかに化成皮膜Ｃ及び化成皮膜Ｄはほとんど
同じ組成であり、燐酸亜鉛及び塩化第一銅で構成
されていると考えられる。すなわちこれらの分析
結果より化成皮膜Ｃは、燐酸亜鉛はＸ線回折チヤ
ート図にピークが見られないことから結晶状では
なくアモルフアス状となつているものと考えら
れ、化成皮膜Ｄは燐酸亜鉛は結晶状となつている
ものと考えられる。 次に皮膜構成成分の定量分析を行なつた。分析
方法はJIS−Ｋ−0102に基づき、亜鉛イオンは規
格53.2に該当する原子吸光法で、銅は規格52.2に
該当する原子吸光法で、燐酸イオンは規格46.1に
該当するモリブデン青吸光光度法で、塩素イオン
は規格35.1に該当する硝酸銀滴定法で測定し、結
果を第３表に示す。 すなわち化成皮膜Ｃは亜鉛イオン19重量％、銅
33重量％、燐酸イオン８重量％、塩素イオン19重
量％、その他21重量％から構成され、この割合は
皮膜のどこを採つても同じであつた。また化成皮
膜Ｄは亜鉛イオン27重量％、銅18重量％、燐酸イ
オン９重量％、塩素イオン６重量％、その他40重
量％から構成され、この割合は皮膜のどこを採つ
ても同じであつた。 上記３種類の分析結果より本発明の銅系金属部
材に形成されている化成皮膜は、均一な結晶状或
いはアモルフアス状の燐酸亜鉛及び塩化第一銅か
ら構成されていることが明らかである。 ［実施例］ 以下実施例により本発明の銅系金属部材をより
詳しく説明する。 実施例 １ 銅系基体金属として銅板を選び、塩素イオン15
ｇ／Ｌ、燐酸イオン40ｇ／Ｌ、亜鉛イオン25ｇ／
Ｌ及び35％過酸化水素水20ｇ／Ｌを含む処理液に
浸漬し、25℃で３分間処理した後水洗、乾燥して
化成皮膜を形成した。この皮膜の厚さは5μであ
り、JIS−Ｃ−2110固体絶縁材料の短時間絶縁破
壊試験方法での交流絶縁破壊電圧は約200Vであ
つた。この本発明の化成皮膜を有した銅系金属部
材に、電線への適用を想定して、さらにエポキシ
樹脂系絶縁塗料（品名エポラツク−100赤錆色東
京ペイント(株)製）を乾燥膜厚が15μとなるように
塗布し、自然乾燥させた。 得られた絶縁塗膜を有した実施例１の銅系金属
部材は、JIS−Ｃ−2110固体電機絶縁材料の絶縁
破壊試験に供され、短時間破壊試験方法での交流
絶縁破壊電圧が測定された。その結果を第８図に
示す。 従来例 １ 従来例１として実施例１に使用されたものと同
一の銅板に、実施例１と同一のエポキシ樹脂系絶
縁塗料を乾燥膜厚が15μとなるように塗布し自然
乾燥させた。そして実施例１と同様に交流絶縁破
壊電圧を測定し結果を第８図に示す。 第８図より本発明による実施例１の銅系金属部
材の交流絶縁破壊電圧は1200〜1600Vと従来例１
の400〜700Vに比較して著しく大きい。即ち本発
明の銅系金属部材は銅電線等に適用した場合に、
電機絶縁性において従来よりはるかに優れた性能
を有している。 実施例 ２ 銅系基体金属として第９図にその縦断面図を示
す外径40mm、内径30mm、高さ20.5mmのリング状の
自動車始動機用銅部品を使用し、実際の連続化成
処理装置にて前処理として脱脂、洗浄、酸エツチ
ング、洗浄を行なつた。続いて塩素イオン63ｇ／
Ｌ、燐酸イオン67ｇ／Ｌ、亜鉛イオン80ｇ／Ｌ及
び35％過酸化水素水20ｇ／Ｌから成る処理浴にて
20〜30℃で３分間化成処理して前述の化成皮膜Ｃ
を形成した。さらに金属セツケン槽にてステアリ
ン酸ナトリウムを主とした処理浴（日本パーカラ
イジング(株)製ボンダリユーベ235）を用いて、80
℃にて３分間金属セツケン処理を施した。この金
属セツケン処理さた実施例２の銅系金属部材を約
３万個冷間鍛造プレス加工して第１０図にその縦
断面図を示す銅部品を製造した。このプレス加工
時におけるプレス機械にかかる荷重を測定し、結
果を第１１図に示す。 従来例 ２ 従来例２として実施例２と同一形状の第９図に
示す銅部品を用い、まず溶融亜鉛メツキを施して
30μのメツキ層を形成し、続いて亜鉛イオン５
ｇ／Ｌ、燐酸イオン20ｇ／Ｌ、硝酸イオン10ｇ／
Ｌ、弗素イオン１ｇ／Ｌ、ニツケルイオン0.5
ｇ／Ｌを含む従来の化成処理浴中で80℃にて１分
間処理し、80〜90℃の温風で２分間乾燥すること
により燐酸亜鉛化成皮膜を形成させた。この従来
例２の化成処理された銅部品は、実施例２と同条
件で金属セツケン処理され、同様にプレス加工し
て第１０図に示す部品を約３万個製造した。この
プレス加工時におけるプレス機械にかかる荷重を
測定し、結果を第１１図に示す。 第１１図に示す矢印は約３万回のプレス加工時
のプレス機械にかかる荷重のばらつきの幅であ
る。第１１図より明らかに本発明の銅系金属部材
に金属セツケン処理を施した実施例２の銅系金属
部材は荷重が71〜74tであり、亜鉛メツキした後
燐酸亜鉛処理し、さらに金属セツケン処理が施さ
れた従来例２の銅系金属部材の70〜72tと比較し
て、プレス機械にかかる荷重は僅に上昇するのみ
であり、充分実用に耐えるものである。即ち本発
明の銅系金属部材を冷間鍛造プレス加工に使用す
ることにより、従来行われなければならなかつた
亜鉛メツキ工程を省略することができ、かつプレ
ス機械にかかる荷重は従来と同程度であつて潤滑
性に優れている。 ［発明の効果］ 本発明の銅系金属部材は防錆性能及び絶縁性能
に優れ、かつ塗装下地材としても優れた性能を有
している。従つて例えば銅電線に本発明の銅系金
属部材を適用することにより大きな効果を得るこ
とができる。すなわち、本発明の銅系金属部材を
使用すれば、電線の絶縁を確保するために塗布さ
れる合成樹脂から形成された有機皮膜の電線への
密着性は、本発明の銅系金属部材を用いない場合
に比較し大幅に向上する。従つて本発明の銅系金
属部材を適用した銅電線コイルに巻線加工する際
の皮膜の損傷を防止する効果を有する。さらに本
発明の銅系金属部材はそれ自体も絶縁性を有する
ため、本発明の銅系金属部材を用いた電線は従来
の銅線上に直接有機皮膜を形成したものに比較
し、絶縁性能が大きく向上する。 本発明の銅系金属部材はプレス加工時におい
て、特に冷間鍛造プレス加工時において潤滑性に
優れている。また従来燐酸塩化成処理前に必要で
あつた亜鉛メツキ処理工程を省略することが可能
となり、工程を大幅に短縮できるという大きな効
果を有している。 本発明の銅系金属部材は、上記以外にも、鉄系
の化成処理皮膜を有する部材と同様に、産業上多
くの分野での利用の可能性が大きい。
第１図は本発明の銅系金属部材の模式的な断面
図、第２図、第３図、第４図及び第５図は本発明
の銅系金属部材が有する化成皮膜の電子顕微鏡写
真図、第６図及び第７図は本発明の銅系金属部材
が有する化成皮膜のＸ線回折チヤート図、第８図
は実施例１及び従来例１の銅系金属部材の絶縁破
壊電圧を示す線図、第９図は実施例２及び従来例
２で使用したリング状銅部品の縦断面図、第１０
図は実施例２及び従来例２でプレス加工された後
のリング状銅部品の縦断面図、第１１図は実施例
２及び従来例２で処理された銅部品のプレス加工
時の機械にかかる荷重を表わす線図である。
図、第２図、第３図、第４図及び第５図は本発明
の銅系金属部材が有する化成皮膜の電子顕微鏡写
真図、第６図及び第７図は本発明の銅系金属部材
が有する化成皮膜のＸ線回折チヤート図、第８図
は実施例１及び従来例１の銅系金属部材の絶縁破
壊電圧を示す線図、第９図は実施例２及び従来例
２で使用したリング状銅部品の縦断面図、第１０
図は実施例２及び従来例２でプレス加工された後
のリング状銅部品の縦断面図、第１１図は実施例
２及び従来例２で処理された銅部品のプレス加工
時の機械にかかる荷重を表わす線図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 銅系基体金属と、 該銅系基体金属の少なくとも一部表面に形成さ
れた燐酸塩と塩化第一銅、臭化第一銅及び沃化第
一銅のなかから選ばれるハロゲン化銅とから成る
化成皮膜と、から構成されることを特徴とする化
成皮膜を有する銅系金属部材。 ２ 燐酸塩を構成する金属は亜鉛、マンガン、鉄
及びカルシウムのなかから選ばれる特許請求の範
囲第１項記載の化成皮膜を有する銅系金属部材。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16823884A JPS6148572A (ja) | 1984-08-11 | 1984-08-11 | 化成皮膜を有する銅系金属部材 |
| US06/754,231 US4788086A (en) | 1984-07-14 | 1985-07-12 | Copper-based metallic member having a chemical conversion film and method for producing same |
| DE8585305041T DE3586763T2 (de) | 1984-07-14 | 1985-07-15 | Metallisches einzelstueck auf kupferbasis mit einer chemischen konversionsschicht und verfahren zu seiner herstellung. |
| EP85305041A EP0169047B1 (en) | 1984-07-14 | 1985-07-15 | Copper-based metallic member having a chemical conversion film and method for producing same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16823884A JPS6148572A (ja) | 1984-08-11 | 1984-08-11 | 化成皮膜を有する銅系金属部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6148572A JPS6148572A (ja) | 1986-03-10 |
| JPH0352543B2 true JPH0352543B2 (ja) | 1991-08-12 |
Family
ID=15864327
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16823884A Granted JPS6148572A (ja) | 1984-07-14 | 1984-08-11 | 化成皮膜を有する銅系金属部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6148572A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2640432B2 (ja) * | 1994-10-20 | 1997-08-13 | 三井金属鉱業株式会社 | 人工緑青用化成液および人工緑青処理方法 |
| JP5776630B2 (ja) * | 2012-06-01 | 2015-09-09 | 日立金属株式会社 | 銅系材料及びその製造方法 |
-
1984
- 1984-08-11 JP JP16823884A patent/JPS6148572A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6148572A (ja) | 1986-03-10 |
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