JPS5839230B2 - リン酸塩化成処理の制御装置 - Google Patents

リン酸塩化成処理の制御装置

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JPS5839230B2
JPS5839230B2 JP7016177A JP7016177A JPS5839230B2 JP S5839230 B2 JPS5839230 B2 JP S5839230B2 JP 7016177 A JP7016177 A JP 7016177A JP 7016177 A JP7016177 A JP 7016177A JP S5839230 B2 JPS5839230 B2 JP S5839230B2
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JP
Japan
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nitrite
ions
ion concentration
chemical conversion
treatment
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JP7016177A
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JPS544252A (en
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興一 藤田
良一 村上
彰子 末吉
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Nippon Paint Co Ltd
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Nippon Paint Co Ltd
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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
    • C23C22/73Chemical 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
    • C23C22/77Controlling or regulating of the coating process

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  • Organic Chemistry (AREA)
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  • Control Of Non-Electrical Variables (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属のリン酸塩化成処理の制御装置に関する。
従来の金属のリン酸塩化成処理は、一般に脱脂→水洗→
水洗→皮膜化成→水洗→水洗から成る工程で行われてい
る。
皮膜化成段階では、皮膜化成や処理液の持出しなどによ
る処理液成分の消費に応じて薬剤の補給を行い、処理液
の酸比、全酸度、亜鉛イオン濃度などを一定になるよう
に管理している。
′i!た、皮膜化成反応促進剤として通常、亜硝酸ナト
リウム水溶液を供給して、処理液中の亜硝酸イオン濃度
を一定にするように管理している。
しかし、上述の管理方法にあっては、皮膜化成に不要な
ナトリウムイオンを処理液に加えていることになり、ま
た処理液中の亜硝酸イオンは酸化されて硝酸イオンに変
化することにより、処理液中の硝酸イオン濃度を増加さ
せることになる。
ところで、現在一般に採用されているリン酸塩化成処理
ラインでは、上述の如く処理液の一部が持出しの形で次
の水洗工程に出て行くので、持出しによる消費に応じた
補給を行えば、処理液中にナトリウムイオン釦よび硝酸
イオンは必要以上に蓄積せず、処理液組成のイオン濃度
の均衡は維持される。
しかし、処理液の一部が持出しの形で次の水洗工程へ出
て行く量が少なくなり、補給する薬剤の組成が化成処理
ラインの条件に合わず一部の成分が蓄積増加する場合に
は、処理液組成のイオンの消費、供給の均衡がくずれる
例えば、ナトリウムイオンおよび硝酸イオンが異常に蓄
積すると、黄錆やスケ発生などの化成不良を来た十こと
がある。
特に、水洗工程で大量に発生する処理液を含む水洗水を
外部に排出することによる廃液処理の問題、および大量
の水洗水を使用することによる水資源保護の問題を解決
するものとして案出された特開昭48−69728号に
開示の化成処理装置にあっては、上記処理液にむける不
要イオンの蓄積が増大されて、処理液の早期更新が必要
となる。
そのために、皮膜化成反応促進剤として亜硝酸塩(例え
ば上記ナトリウム塩)を使用して生ずる問題を解決する
ものとして、亜硝酸イオンのみを処理液に補給する方法
が提案されている←特開昭51−24535号)。
この方法は、処理液中の硝酸イオンの一部を陰イオン交
換法(陰イオン交換樹脂使用)で亜硝酸イオンに交換す
る方法であるが、交換樹脂の再生処理が必要であること
、そのための作業性が複雑化すること、再生処理に伴う
硝酸ナトリウムなどの廃棄処分が問題になるなどの別途
の問題点を有する。
本発明の目的は、上記陰イオン交換法による亜硝酸イオ
ンの補給方法とは異なり、他の方法でもって処理液中の
亜硝酸イオン濃度を管理できるようにした制御装置を提
供することにある。
本発明で採用する亜硝酸イオンの補給方法とは先に出願
された特願昭51−49023号に開示の陰極電解還元
反応によって処理液中の硝酸イオンの一部を亜硝酸イオ
ンに還元する方法である。
このように処理液(即ち、酸性リン酸塩皮膜化成処理液
)中で硝酸を還元すると、 NO3+ 3 H++ 2 e #HNO2+ H20
で示されるように亜硝酸の段階で還元が停止するという
ことは、従来の多くの研究が硝酸の還元によるヒドロキ
シアミンやアンモニアの生成に関するものであることか
らすれば、注目に値する。
本発明は、かかる陰極電解還元反応によって処理液に亜
硝酸イオンを補給する方法を基礎とし、これを更に発展
させて、処理液中の亜硝酸イオン濃度を酸化還元電位と
して取出しこれに基づいて処理液における亜硝酸イオン
濃度を管理できるようにした制御装置に係る。
即ち、本発明の制御装置の特徴とする所は、皮膜化成反
応促進剤として亜硝酸イオンを含む酸性リン酸塩皮膜化
成処理液中の亜硝酸イオン濃度を酸化還元電位として測
定する手段、測定電位と基準電位とによる偏差信号を比
例制御する手段、および制御信号によって直流電流密度
を増減しその直流電流を上記処理液中の両極に供給する
手段を備えていて、電流密度に比例して処理液中の硝酸
イオンを亜硝酸イオンに還元しこれによって亜硝酸イオ
ン濃度を所定値に維持できるようにした点にある。
次に添付図面を参照して本発明を具体的に説明する。
1は処理液を収容する化成槽であって、被処理物はこれ
に浸漬されるか昔たばこの処理液を吹付けられてリン酸
塩化成処理される。
ここに使用される酸性リン酸塩皮膜化成処理液の一例を
示すと、以下の組成から成るpH約3の水溶液が挙げら
れる。
亜鉛イオン 0.08 重量饅ナトリウムイ
オン 0.30 ttリン酸イオン 1
.00 tt硝酸イオン 0.50
tt亜硝酸イオン 0.008 tt上記の如
き処理液にあって、化成処理の面からすれば、亜硝酸イ
オン濃度は0.004〜0.02重量φの範囲が好適で
ある。
この亜硝酸イオン濃度が一般に上記範囲内の所定濃度以
下に低下したとき、本装置による管理の対象となる。
その際、処理液の硝酸イオン濃度は通常、0.2重量多
以上であることが望オしい。
該濃度が低すぎると、亜硝酸イオンの生成効率が低下し
、装置的に不利となる。
2は電解槽であって、ポンプ3および管4による循環路
によって化成槽1に接続されて釦り、化成槽1からの処
理液中の硝酸イオンの一部を亜硝酸イオンに還元し、こ
れを化成槽1に供給する。
電解層2で使用する陰極としては、陰極電解還元反応に
悪影響を及ぼす水素の発生が少ないかまたは実質的に発
生させない水素過電圧の大きい金属、例えば亜鉛、銅、
鉛、チタン、水銀、錫などから成るものが好適である。
陽極としては、電解時溶解消耗し難い難溶性もしくは不
溶性の金属、例えば白金、白金メッキチタン、酸化貴金
属(チタンまたはタンタルにルテニウム、イリジウムな
どの貴金属の酸化物の薄膜を形成させたもの)、炭素、
二酸化鉛、四三酸化鉄、ステンレススチールなどから成
るものが好適である。
捷た、陽極として亜鉛電極を使用することができる。
上記電極に印加する電圧は通常3〜20Vである。
また、電流密度は0.01〜30A/drn’である。
、この電流密度と電解による亜硝酸イオンの生成量との
関係を示すと、第2図に示す通りである。
この図の縦軸の亜硝酸生成量ば、電解槽の流入口と流出
口における処理液中の当該酸の温度差である。
即ち、電流密度が零の場合、生成量も零である。
なお、図示の装置にあっては、電解層2を設けた例につ
いて述べているが、これを設けることなく、上記両電極
を化成槽1に浸漬、装置する構成を採用してもよい。
5は化成槽1の処理液中の亜硝酸イオン濃度を酸化還元
電位として測定する手段であり、詳しくは以下の通りで
ある。
化成処理過程において、鉄筒たは鋼である被処理物が処
理液中に第1鉄イオンを溶出する。
この第1鉄イオンの濃度の増大は、被処理物に形成され
る被膜の品質を粗悪化するので、亜硝酸イオンによって
第2鉄イオンに酸化される。
従って、この第1鉄イオンは、白金電極と比較電極で構
成される一対の電極によって酸化還元電位として測定さ
れる。
このように第1鉄イオンの溶出が酸化還元電位に対応し
て測定されることは、即ち、亜硝酸イオンの消費に対応
することになる。
具体的には、特公昭42−10051号公報「酸性リン
酸塩被覆浴液における亜硝酸塩付加の自動制御方法」に
開示されている。
他の測定手段としては、処理液を別系路で連続的に採取
し、これに一定量のセリウム塩溶液を加えて攪拌し、白
金/比較電極を取付けたチューブに連続送液して酸化還
元電位を測定するものでもよく、また周期的に処理液を
サンプリングして数滴の希硫酸を添加し、過マンガン酸
カリウムで滴定して、その滴定終点を酸化還元電位で検
出する自動滴定装置によってもよい。
6は上記手段5からの出力信号を増幅する手段であって
、次の測定電位と基準電位とによって偏差信号を出す電
子式比例制御子鹿7が必要とする入力信号レベル(即ち
、4〜20mADC,1〜5VDCなど)に増幅する。
上記手段7は、手段6の出力信号と、当該手段7に内蔵
する基準電位の発生手段8の出力信号のそれぞれを入力
信号として比較演算し、制御信号を出力として取り出せ
る増幅手段9を備え、さらに調節感度を変更できる比例
動作機能を有する。
例えば、自動制御機器便覧(オーム社発行)第■99〜
102頁に開示された調節機能を有するもので、制御信
号レベルは4〜20mADctたは1〜5VDCである
この手段7に内蔵する手段8は、均一で良好な皮膜が形
成される処理液の酸化還元電位を供給するもので、直流
電位差計回路または基準電圧設定用精密可変抵抗器で構
成されている。
出力信号の設定は、あらかじめ定めた亜硝酸イオン濃度
にセットする。
もし、上記濃度設定値が未知の場合は、処理液を別途用
意し、その処理液内に上記手段5を浸漬して供給するよ
うにしてもよい。
上記手段7の制御信号が導入される手段10ば、電解に
よって処理液に必要な亜硝酸イオンを生成するため、電
解槽2へ直流電流を供給する手段である。
供給する直流の電流密度は、電流調整部11が上記手段
7の制御信号によって自動的に増減させ、上述の範囲内
において電解槽2へ供給する。
この手段11の動作は、例えば日本電池■発行「サイリ
スタを使用する部品について」小冊子43−6 (30
H)TAI版に開示された機能を果すものを採用できる
筐た、手段10ば、商用周波数(504たば60ヘルツ
)を有する交流電力の供給を受け、かつ上述の必要な電
圧に変更し、さらに直流を得るための半導体整流素子群
で構成した整流器12を内蔵する。
い1被処理物を化成槽1の処理液に浸漬または処理液を
被処理物に吹付け、回収して、処理液中の亜硝酸イオン
濃度が低下すると、これを手段5が検出し、その測定信
号は手段6で増幅されて手段7へ伝えられる。
そのとき、手段7に釦いて、基準電位の信号との間に正
または負のいずれかの偏差信号が生じ、当該手段7の出
力信号も増減した信号、即ち、測定信号と比例した制御
信号が得られる。
ここでその制御信号量と電流密度の関係を説明すると、
制御信号が増加すると、電流密度も同じく増加する。
即ち、上記制御信号レベルが20mADcに達すると、
手段10において電解槽2へ亜硝酸イオン生成電流効率
からみた最大電流密度(具体的には8A/dm2)を供
給し、亜硝酸イオン生成量の増加をうながし、化成槽1
における濃度を所定値に引き戻す。
次に、化成槽1の亜硝酸イオン濃度が所定値に達すると
、制御信号が低下し、電流密度も同じく低下する。
従って、電解槽2にかける亜硝酸イオンの生成量も減少
し、化成槽1へ過剰供給せぬよう動作する。
一方、化成処理が停止されて、処理液の亜硝酸イオンの
消費が少なくなり、その濃度が所定値以上になると、こ
れに対応して制御信号は小さくなり、手段10の電流密
度も最小となり、亜硝酸イオンの生成量も僅少となる。
このような調節動作が繰返されて、処理液中の亜硝酸イ
オン濃度は略々一定に維持される。
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、化成槽
内の亜硝酸イオン濃度を酸化還元電位として測定する手
段を設けたので、所定濃度に相当する酸化還元電位値か
ら差異が生じたことによって、電解槽へ供給する電流密
度を設定でき、自動的に処理液中の亜硝酸イオン濃度を
所定濃度(o、oos±0.0008重量饅)に維持す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明装置の一例を示すブロック図、第2図は
亜硝酸イオン生成量と電流密度の関係を示すグラフであ
って、1は化成槽、2は電解槽、5は酸化還元電位測定
手段、7は電子式比例制御手段、8は基準電位供給手段
、10は直流電流調節供給手段を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 皮膜化成反応促進剤として亜硝酸イオンを含む酸性
    リン酸塩皮膜化成処理液中の亜硝酸イオン濃度を酸化還
    元電位として測定する手段、測定電位と基準電位とによ
    る偏差信号を比例制御する手段、および制御信号によっ
    て直流電流密度を増減しその直流電流を上記処理液中の
    両極に供給する手段を備えていて、電流密度に比例して
    処理液中の硝酸イオンを亜硝酸イオンに還元しこれによ
    って亜硝酸イオン濃度を所定値に維持できるようにした
    ことを特徴とするリン酸塩化成処理の制御装置。
JP7016177A 1977-06-13 1977-06-13 リン酸塩化成処理の制御装置 Expired JPS5839230B2 (ja)

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JPS544252A JPS544252A (en) 1979-01-12
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