JPH09228064A

JPH09228064A - リン酸鉄化成処理液、リン酸鉄化成処理方法及びリン酸鉄化成処理塗装鋼板

Info

Publication number: JPH09228064A
Application number: JP3183596A
Authority: JP
Inventors: Masashi Takahashi; 正志高橋; Tomoshi Miyamoto; 智志宮本
Original assignee: Nippon Paint Co Ltd
Current assignee: Nippon Paint Co Ltd
Priority date: 1996-02-20
Filing date: 1996-02-20
Publication date: 1997-09-02

Abstract

(57)【要約】【課題】リン酸鉄化成処理において更に耐食性の向上
を図ったリン酸鉄化成処理液、リン酸鉄化成処理方法、
及びリン酸鉄化成処理塗装鋼板を提供する。【解決手段】リン酸イオン、塩素酸イオン、硝酸イオ
ン、臭素酸イオンと、を主成分とするｐＨ４．５〜５．
５のリン酸鉄化成処理液であって、更に、ポリスチレン
スルホン酸塩を含有し、鉄の表面を処理するリン酸鉄化
成処理液である。また、リン酸鉄化成処理方法は、上記
リン酸鉄化成処理液を用いて金属板の化成処理を行う処
理方法であって、リン酸鉄化成処理塗装鋼板は、上記リ
ン酸鉄化成処理剤を用いて化成処理された後に塗装され
た塗装鋼板である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する分野】本発明はリン酸鉄化成処理液、リ
ン酸鉄化成処理方法及びリン酸鉄化成処理塗装鋼板、特
に耐食性に優れたリン酸鉄化成処理液等に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、鉄等の金属表面に塗装下地処
理として、例えばリン酸塩化成処置が広汎に行われてい
る。その中でも、リン酸鉄化成処理は、処理された金属
表面の腐食に対する抵抗を強め、金属に塗布された塗料
の表面への密着性を改良するために多用されている。こ
のリン酸鉄化成処理により金属表面に形成されたリン酸
鉄化成皮膜は、自動車のボディーや家庭電化製品（洗濯
機、冷蔵庫など）等に適用されているリン酸亜鉛化成皮
膜に比べ、塗装後の防錆性の点で若干劣るものの、次の
ような利点がある。すなわち、重金属イオンを含んでい
ないので、廃水処理が容易である。また、処理液のｐＨ
が比較的高いので、処理設備にステンレス鋼等の合金を
使わなくてもよい。従って、リン酸鉄化成処理は、強度
の防錆性を要しない小物部品、農機具部品等に広く適用
されている。

【０００３】例えば、特公昭５６−１５７８８号公報の
「リン酸鉄皮膜化成処理処理方法」には、リン酸アルカ
リ金属塩及び／またはリン酸アンモニウム塩と、皮膜化
成処理剤として芳香族ニトロ化合物とを主成分とするｐ
Ｈ３〜６．５の水溶液を用いて鉄及び鋼の表面を処理す
る方法が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年で
は強度の防錆性を要しない小物部品等であっても、防錆
性への要求が高まっており、従来のリン酸鉄化成処理方
法及び上記特公昭５６−１５７８８号公報に記載の処理
方法では、今一歩防錆性等の耐食性が不十分であった。

【０００５】本発明は上記従来の課題に鑑みたものであ
り、その目的は、リン酸鉄化成処理において更に耐食性
の向上を図ったリン酸鉄化成処理液、リン酸鉄化成処理
方法、及び耐食性が優れたリン酸鉄化成処理塗装鋼板を
提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明のリン酸鉄化成処理液は、リン酸イオ
ン、塩素酸イオン、硝酸イオン、臭素酸イオンと、を主
成分とするｐＨ４．５〜５．５のリン酸鉄化成処理液で
あって、更に、ポリスチレンスルホン酸塩を含有し、鉄
の表面を処理することを特徴とする。

【０００７】従来、化成処理液のｐＨが低くなると、化
成処理中に皮膜化成促進剤（例えば、塩素酸イオン、硝
酸イオン、臭素酸イオン）が分解し、この分解生成物イ
オン（例えば、塩素酸イオンの場合、Ｃｌ^-）が皮膜化
成を妨害し、耐食性を劣化させていたが、本発明の処理
液のように、ポリスチレンスルホン酸塩（以下「ＰＳＳ
塩」と略す）を含有すれば、処理液のｐＨを特定の比較
的高い範囲、すなわち４．５〜５．５に調整管理するこ
とが容易である。従って、処理液中の皮膜化成促進剤の
分解を抑制することができ、耐食性が向上する。更に、
化成処理液中にＰＳＳ塩を添加して、処理液のｐＨを比
較的高めに調整可能であるため、処理設備にステンレス
鋼等の合金を使わなくてもよく、処理設備も安価にな
る。

【０００８】また、本発明のリン酸塩化成処理方法は、
上記リン酸鉄化成処理液を用いて金属素材の化成処理を
行うことを特徴とする。更に、本発明のリン酸鉄化成処
理塗装鋼板は、上記リン酸鉄化成処理剤を用いて化成処
理されたことを特徴とする。

【０００９】このため、上記同様、ＰＳＳ塩を含有する
化成処理液により、化成処理を行うため、化成処理液の
ｐＨを特定の比較的高い範囲（すなわち、４．５〜５．
５）で容易に調整管理することができ、化成処理液中の
皮膜化成促進剤の分解を抑制することができる。従っ
て、耐食性が向上する。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明のリン酸鉄化成処理液は、
上述したように、リン酸イオン（ＰＯ₄ ^-）、塩素酸イ
オン（ＣｌＯ₃ ^-）、硝酸イオン（ＮＯ₃ ^-）、臭素酸
イオン（ＢｒＯ₃ ^-）と、を主成分とするｐＨ４．５〜
５．５のリン酸鉄化成処理液であって、更に、ポリスチ
レンスルホン酸塩（以下「ＰＳＳ塩」と略す）を含有
し、鉄の表面を処理する処理液である。

【００１１】ここで、リン酸イオンの供給源としては、
リン酸、第１リン酸ナトリウム等が挙げられる。また、
塩素酸イオン、硝酸イオン、臭素酸イオンは、いずれも
皮膜化成促進剤（以下「促進剤」という）であって、塩
素酸イオンの供給源としては、塩素酸、塩素酸カリウ
ム、塩素酸ナトリウム、塩素酸アンモニウム等が挙げら
れる。硝酸イオンの供給源としては、硝酸、硝酸カリウ
ム、硝酸ナトリウム、硝酸アンモニウム等が挙げられ、
臭素酸イオンの供給源としては、臭素酸、臭素酸カリウ
ム、臭素酸ナトリウム、臭素酸アンモニウム等が挙げら
れる。

【００１２】ＰＳＳ塩は、下記化１に示す化合物であっ
て、分子量は５，０００〜６，０００，０００であるこ
とが好ましい。

【００１３】

【化１】ＰＳＳ塩は、ＰＳＳアンモニウム塩（ＮＨ₄ ⁺）が好適
である。更に、ＰＳＳ塩の分子量が５，０００未満の場
合には、耐食性が向上しないという不都合があり、一方
ＰＳＳ塩の分子量が６，０００，０００を越える場合に
は、処理外観に異常が生じるという不都合がある。

【００１４】また、リン酸イオンは、リン酸鉄化成処理
剤中に４，０００〜１０，０００ｐｐｍ含有されている
ことが好ましい。リン酸イオンが、４，０００ｐｐｍ未
満の場合は、不均一化成皮膜が形成され易く、一方１
０，０００ｐｐｍを越えても化成性の向上は期待でき
ず、薬品使用量が増大するのみである。

【００１５】また、塩素酸イオンは、リン酸鉄化成処理
剤中に１００〜５００ｐｐｍ含有されていることが好ま
しく、また硝酸イオンは、リン酸鉄化成処理剤中に１，
０００〜５，０００ｐｐｍ含有されていることが好まし
い。更に、臭素酸イオンは、リン酸鉄化成処理剤中に１
００〜８００ｐｐｍ含有されていることが好ましい。塩
素酸イオンが１００ｐｐｍ未満の場合には、サビが発生
しやすくなるという不都合があり、一方塩素酸イオンが
５００ｐｐｍを越える場合には、化成性の向上はこれ以
上期待できない。また、硝酸イオンが１，０００ｐｐｍ
未満の場合には、皮膜化成反応が遅れるという不都合が
あり、一方硝酸イオンが５，０００ｐｐｍを越える場合
には、化成性の向上はこれ以上期待できず、薬品使用量
が増大するのみである。更に、臭素酸イオンが１００ｐ
ｐｍ未満の場合には、皮膜化成がされにくくなるという
不都合があり、一方臭素酸イオンが８００ｐｐｍを越え
る場合には、化成性の向上はこれ以上期待できず、薬品
使用量が増大するのみである。

【００１６】また、ＰＳＳ塩は、リン酸鉄化成処理剤中
に２００〜２，０００ｐｐｍ含有されていることが好ま
しい。ＰＳＳ塩が２００ｐｐｍ未満の場合には、耐食性
が劣り、一方ＰＳＳ塩が２，０００ｐｐｍを越える場合
には、耐食性の向上はこれ以上期待できず、薬品使用量
が増大するのみである。

【００１７】また、本発明のリン酸鉄化成処理方法は、
上述のリン酸鉄化成処理液を用いてスプレー処理または
浸漬（ディップ）処理のいずれの処理方法を用いても良
く、またスプレー処理及び浸漬処理の両方を組み合わせ
て用いても良い。通常、スプレー処理の場合には、上述
のリン酸鉄化成処理液は化成処理液として使用され、一
方浸漬処理の場合には、上述のリン酸化成処理液は化成
処理浴として使用される。尚、リン酸鉄化成処理は、一
般に脱脂工程→水洗工程→皮膜化成工程→水洗工程→純
水洗工程→乾燥工程→塗装工程中の皮膜化成工程におい
て行われる。

【００１８】更に、本発明のリン酸鉄化成処理方法を実
施する場合には、３０〜４５℃で化成処理することが好
ましい。

【００１９】化成処理時間は、１０秒以上が好ましく、
更に１５〜１８０秒が好ましい。処理時間が１０秒未満
の場合は、十分な皮膜を形成することができず、それに
ともない塗装後の密着性、耐食性の不良につながる。

【００２０】また、本発明のリン酸鉄化成処理塗装鋼板
は、上述のリン酸鉄化成処理液を用いて化成処理された
後に、塗装された鋼板をいう。塗装に用いられる塗料は
いずれの塗料であってもよいが、例えばエポキシメラミ
ン塗料等が挙げられる。

【００２１】更に、請求項に記載以外の本発明の好まし
い他の実施態様を以下に示す。

【００２２】１．リン酸イオンを６，０００〜１０，０
００ｐｐｍ、塩素酸イオン１００〜５００ｐｐｍ、硝酸
イオン２，０００〜４，０００ｐｐｍ、臭素酸イオン２
００〜８００ｐｐｍと、を主成分とするｐＨ４．５〜
５．５のリン酸鉄化成処理液であって、更に、ポリスチ
レンスルホン酸塩を２００〜２，０００ｐｐｍ含有し、
鉄の表面を処理することを特徴とするリン酸鉄化成処理
液。

【００２３】２．上記「１．」に記載のポリスチレンス
ルホン酸塩は、化２に示す化合物である。

【００２４】

【化２】３．上記「１．」又は「２．」に記載のポリスチレンス
ルホン酸塩の分子量は、５，０００〜６，０００，００
０である。

【００２５】４．上記「２．」に記載のポリスチレンス
ルホン酸塩の塩は、アンモニウム塩（ＮＨ₄ ⁺）であ
る。

【００２６】５．上記「１．」又は「２．」に記載のポ
リスチレンスルホン酸塩の分子量は、１０，０００〜
１，０００，０００である。

【００２７】６．リン酸イオンを７，０００〜９，００
０ｐｐｍ、塩素酸イオン２００〜４００ｐｐｍ、硝酸イ
オン２，０００〜４，０００ｐｐｍ、臭素酸イオン３０
０〜７００ｐｐｍと、を主成分とするｐＨ４．５〜５．
５のリン酸鉄化成処理液であって、更に、ポリスチレン
スルホン酸塩を５００〜１，５００ｐｐｍ含有し、鉄の
表面を処理することを特徴とするリン酸鉄化成処理液。

【００２８】

【実施例】次に、実施例及び比較例を挙げて、本発明を
具体的に説明する。

【００２９】実施例１〜３、比較例１〜２及び参考例１被塗装鋼板鉄板：ＳＰＣＣＳＤ３１４１；冷延鋼板で７ｃｍ×１５
ｃｍ上記鋼板を用い、その表面を洗浄するために、アルカリ
脱脂剤で洗浄し、ついで水洗した。次に、以下に説明す
る処理条件で、リン酸鉄化成処理を行い、水洗及び乾燥
後、塗装を施し、その性能を比較した。

【００３０】表面処理工程及び塗装（１）脱脂日本ペイント（株）製アルカリ脱脂剤（「サーフクリー
ナーＳＥ２００」）２重量％水溶液に被塗装鋼板を４５
℃で２分スプレーして脱脂を行った。

【００３１】（２）水洗上水で室温にて３０秒スプレーで水洗を行った。

【００３２】（３）リン酸鉄化成処理表１記載のポリスチレンスルホン酸塩（以下「ＰＳＳ
塩」と略す）の含有濃度で、４０℃で２０秒スプレー処
理を行った。表１には、本発明の実施例及び比較例、更
に参考例が示されている。

【００３３】なお、リン酸鉄化成処理液の他の成分組成
は、次の通りである。

【００３４】本実施例のリン酸鉄化成処理液は、リン酸
イオンを８，０００ｐｐｍ、塩素酸イオン３００ｐｐ
ｍ、硝酸イオン３，０００ｐｐｍ、臭素酸イオン５００
ｐｐｍと、を主成分とするｐＨ４．８のリン酸鉄化成処
理液であって、更に下記化３に示す分子量約２００，０
００のＰＳＳアンモニウム塩を表１に記載の濃度含有す
る。

【００３５】

【化３】（４）水洗上水で室温にて３０秒スプレーで水洗を行った。

【００３６】（５）純水洗イオン交換水で室温にて１５秒スプレーで水洗を行っ
た。

【００３７】（６）乾燥１２０℃で１０秒間乾燥を行った。

【００３８】（７）塗装日本ペイント（株）製エポキシメラミン塗料（「オルガ
セレクト１２０」）を乾燥膜厚２０〜２５μｍの塗膜が
得られるように塗装し、１４０℃で１０分焼き付けた。

【００３９】以上のような処理条件でリン酸鉄化成処理
及び塗装を行った塗装鋼板に対して、塩水浸漬試験及び
塩水噴射試験（ＳＳＴ）を行なって、塗装面の評価を行
ない、その結果も合わせて表１に示した。

【００４０】評価項目（１）塩水浸漬試験塗装後、塗装鋼板の塗面に切り傷をつけ、２０℃に保っ
た５％ＮａＣｌ水溶液（５％食塩水）中に４８時間浸漬
した後、テープ剥離を行い、カット部分の最大剥離幅
（片側：単位ｍｍ）を測定する。尚、最大剥離幅３ｍｍ
以下を良好とし、３ｍｍ越えると不良とする。

【００４１】（２）塩水噴霧試験（ＳＳＴ）５％ＮａＣｌ水溶液（５％食塩水）を３５℃に保ちなが
ら、密封したボックス内で噴霧した状態のところへ、塗
面に切り傷をつけて設置し、４８時間後に取り出して、
カット部分の最大剥離幅（片側：単位ｍｍ）を測定す
る。尚、最大剥離幅３ｍｍ以下を良好とし、３ｍｍ越え
ると不良とする。

【００４２】

【表１】これらの結果から、本発明のリン酸鉄化成処理液及びリ
ン酸鉄化成処理方法によれば、耐食性の良好な塗膜形成
が行えることが判明した。

【００４３】

【発明の効果】以上のように、本発明に係るリン酸鉄化
成処理液及びリン酸鉄化成処理方法によれば、化成処理
液中にＰＳＳ塩を含有するので、化成処理液のｐＨを特
定の比較的高い範囲、すなわち４．５〜５．５に調整管
理することが容易となる。従って、化成処理液中の皮膜
化成促進剤の分解を抑制することができ、耐食性が向上
する。更に、化成処理液中にＰＳＳ塩を添加して、処理
液のｐＨを比較的高めに調整可能であるため、処理設備
にステンレス鋼等の合金を使わなくてもよく、処理設備
も安価になる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】リン酸イオン、塩素酸イオン、硝酸イオ
ン、臭素酸イオンと、を主成分とするｐＨ４．５〜５．
５のリン酸鉄化成処理液であって、更に、ポリスチレンスルホン酸塩を含有し、鋼板の表面
を処理することを特徴とするリン酸鉄化成処理液。
【請求項２】請求項１に記載のリン酸鉄化成処理液を
用いて鋼板の化成処理を行うことを特徴とするリン酸鉄
化成処理方法。
【請求項３】請求項１に記載のリン酸鉄化成処理剤を
用いて化成処理されたことを特徴とするリン酸鉄化成処
理塗装鋼板。