JPS621475B2 - - Google Patents
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- JPS621475B2 JPS621475B2 JP57007356A JP735682A JPS621475B2 JP S621475 B2 JPS621475 B2 JP S621475B2 JP 57007356 A JP57007356 A JP 57007356A JP 735682 A JP735682 A JP 735682A JP S621475 B2 JPS621475 B2 JP S621475B2
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- manganese phosphate
- manganese
- phosphate
- steel material
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- 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
- C23C22/07—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 phosphates
- C23C22/08—Orthophosphates
- C23C22/18—Orthophosphates containing manganese cations
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- 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
- C23C22/73—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 characterised by the process
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Chemical Treatment Of Metals (AREA)
Description
本発明は耐焼付性の高い皮膜が得られるリン酸
マンガン皮膜化成処理方法に関するものである。 従来よりリン酸マンガン皮膜は高トルク、高回
転数を伝達する歯車などの歯面に形成され、摩
擦、摺動部の初期なじみに寄与し、耐焼付性を向
上させる役割をしている。しかしながら、従来、
摩擦面、摺動面の耐焼付性付与を目的に使用され
るリン酸マンガン化成処理液は、水素イオン
（H+）濃度が遊離酸度で５〜８ポイント程度であ
る。しかも処理温度が95〜98℃であるため、鉄鋼
材を従来のリン酸マンガン化成処理液で処理する
と、処理時に被処理材表面が著しくエツチングさ
れ、その粗となつた素地の上に比較的結晶粒の大
きなリン酸マンガン被膜が析出する。このような
素地が粗く、その上に結晶粒の大きなリン酸マン
ガン皮膜が形成された場合、摩擦、摺動の初期に
リン酸マンガン皮膜および素地の凹凸部分が取り
除かれてしまうため、取り除かれた厚みの分だけ
歯車の組付精度が狂うことになる。この様な状態
の歯車はその後高回転、高トルクでの使用におい
て、早い時期に焼付をおこし、騒音発生の原因と
なる。 従つて、摩擦、摺動面に形成されるリン酸マン
ガン処理層は素地粗さが小さく、リン酸マンガン
皮膜結晶の細かいものが望ましい。 本発明は上記した素地粗さが小さく、リン酸マ
ンガン結晶の細かい皮膜を形成する成処理方法を
提供すること、特に摩擦、摺動面に使用される耐
焼付性のすぐれた皮膜を形成する化成処理方法を
提供することを目的とする。 発明者等は従来のリン酸マンガン皮膜化成処理
方法において、リン酸マンガン処理液および処理
温度が得られる皮膜に大きく影響することを見い
出し、多くの研究の結果、本発明を完成したもの
である。 本発明はリン酸マンガン処理液に含まれるマン
ガンイオン（Mn2+）、リン酸イオン（PO３− ４）、硝
酸イオン（NO− ３）の各濃度を0.12〜0.32モル／
、0.08〜0.14モル／、0.18〜0.56モル／と
し、硝酸イオン／リン酸イオンのモル比を1.5〜
8.0とするとともに、処理温度を従来より低く50
〜90℃、より好ましくは75〜85℃とすることを特
徴とするものである。 本発明の方法で処理温度を90℃以下とすること
により主として鉄鋼材素地過度のエツチングを防
止し、素地を滑らかに保つている。 またリン酸マンガン処理液に含まれるマンガン
イオン、リン酸イオン、硝酸イオンの各濃度を上
記の範囲に規定し硝酸イオン／リン酸イオンのモ
ル比を1.5〜8.0としたのは、酸化剤である硝酸イ
オン濃度を高め処理反応をすみやかに進行させ素
地のエツチングを防止しつつ微細なリン酸マンガ
ン結晶の被膜を形成するためである。なお、この
処理液の水素イオン濃度は遊離酸度で1.5〜3.5ポ
イントと低くなつている。 処理時に処理液中に超音波振動を印加すると微
細なリン酸マンガン結晶の生成がより容易にな
る。超音波振動の印加により処理温度が50℃〜70
℃といつた低い温度でも、また水素イオン濃度が
遊離酸度で0.5ポイント程度といつた低い濃度で
も処理が可能になる。 処理液には上記したイオン以外に必要によりニ
ツケルイオン（Ni2+）、カルシウムイオン
（Ca2+）、バナジウムイオン（V3+）などの微量成
分を添加することができる。 また被処理材である鉄鋼材料、リン酸マンガン
処理前の前処理、後処理等は従来の方法と同一で
よい。 本発明の方法により耐焼付性がすぐれたリン酸
マンガン被膜が得られる。なお、本発明の方法で
処理された鉄鋼材の素地粗さはエツチング量が極
めて少く処理前とほとんど差がみられない程度で
ある。また得られるリン酸マンガンの結晶粒も細
かい。このため、高い組付精度を要求される歯車
などには本発明方法が極めて有効に活用できる。 以下、実施例を示す。 第１表に示す５種類の処理液を各成分が所定の
濃度となるようにリン酸（H3PO4）、硝酸
（HNO3）、酸化マンガン（MnO）および酸化ニツ
ケル（NiO）を液に溶解して調製した。なお、組
成に示す各イオンの単位はモル／である。ま
た、いずれの処理液も鉄分を0.1〜0.3ポイント含
む。なお、処理液の遊離酸度（水素イオン濃度）
は次式の処理反応の解離定数で決まる。そのため
遊離酸度はマンガンイオン、リン酸イオンおよび
液温度に依存する。 5Mn2+＋4H2PO4 -→ Mn5H2（PO4）4↓＋6H+
マンガン皮膜化成処理方法に関するものである。 従来よりリン酸マンガン皮膜は高トルク、高回
転数を伝達する歯車などの歯面に形成され、摩
擦、摺動部の初期なじみに寄与し、耐焼付性を向
上させる役割をしている。しかしながら、従来、
摩擦面、摺動面の耐焼付性付与を目的に使用され
るリン酸マンガン化成処理液は、水素イオン
（H+）濃度が遊離酸度で５〜８ポイント程度であ
る。しかも処理温度が95〜98℃であるため、鉄鋼
材を従来のリン酸マンガン化成処理液で処理する
と、処理時に被処理材表面が著しくエツチングさ
れ、その粗となつた素地の上に比較的結晶粒の大
きなリン酸マンガン被膜が析出する。このような
素地が粗く、その上に結晶粒の大きなリン酸マン
ガン皮膜が形成された場合、摩擦、摺動の初期に
リン酸マンガン皮膜および素地の凹凸部分が取り
除かれてしまうため、取り除かれた厚みの分だけ
歯車の組付精度が狂うことになる。この様な状態
の歯車はその後高回転、高トルクでの使用におい
て、早い時期に焼付をおこし、騒音発生の原因と
なる。 従つて、摩擦、摺動面に形成されるリン酸マン
ガン処理層は素地粗さが小さく、リン酸マンガン
皮膜結晶の細かいものが望ましい。 本発明は上記した素地粗さが小さく、リン酸マ
ンガン結晶の細かい皮膜を形成する成処理方法を
提供すること、特に摩擦、摺動面に使用される耐
焼付性のすぐれた皮膜を形成する化成処理方法を
提供することを目的とする。 発明者等は従来のリン酸マンガン皮膜化成処理
方法において、リン酸マンガン処理液および処理
温度が得られる皮膜に大きく影響することを見い
出し、多くの研究の結果、本発明を完成したもの
である。 本発明はリン酸マンガン処理液に含まれるマン
ガンイオン（Mn2+）、リン酸イオン（PO３− ４）、硝
酸イオン（NO− ３）の各濃度を0.12〜0.32モル／
、0.08〜0.14モル／、0.18〜0.56モル／と
し、硝酸イオン／リン酸イオンのモル比を1.5〜
8.0とするとともに、処理温度を従来より低く50
〜90℃、より好ましくは75〜85℃とすることを特
徴とするものである。 本発明の方法で処理温度を90℃以下とすること
により主として鉄鋼材素地過度のエツチングを防
止し、素地を滑らかに保つている。 またリン酸マンガン処理液に含まれるマンガン
イオン、リン酸イオン、硝酸イオンの各濃度を上
記の範囲に規定し硝酸イオン／リン酸イオンのモ
ル比を1.5〜8.0としたのは、酸化剤である硝酸イ
オン濃度を高め処理反応をすみやかに進行させ素
地のエツチングを防止しつつ微細なリン酸マンガ
ン結晶の被膜を形成するためである。なお、この
処理液の水素イオン濃度は遊離酸度で1.5〜3.5ポ
イントと低くなつている。 処理時に処理液中に超音波振動を印加すると微
細なリン酸マンガン結晶の生成がより容易にな
る。超音波振動の印加により処理温度が50℃〜70
℃といつた低い温度でも、また水素イオン濃度が
遊離酸度で0.5ポイント程度といつた低い濃度で
も処理が可能になる。 処理液には上記したイオン以外に必要によりニ
ツケルイオン（Ni2+）、カルシウムイオン
（Ca2+）、バナジウムイオン（V3+）などの微量成
分を添加することができる。 また被処理材である鉄鋼材料、リン酸マンガン
処理前の前処理、後処理等は従来の方法と同一で
よい。 本発明の方法により耐焼付性がすぐれたリン酸
マンガン被膜が得られる。なお、本発明の方法で
処理された鉄鋼材の素地粗さはエツチング量が極
めて少く処理前とほとんど差がみられない程度で
ある。また得られるリン酸マンガンの結晶粒も細
かい。このため、高い組付精度を要求される歯車
などには本発明方法が極めて有効に活用できる。 以下、実施例を示す。 第１表に示す５種類の処理液を各成分が所定の
濃度となるようにリン酸（H3PO4）、硝酸
（HNO3）、酸化マンガン（MnO）および酸化ニツ
ケル（NiO）を液に溶解して調製した。なお、組
成に示す各イオンの単位はモル／である。ま
た、いずれの処理液も鉄分を0.1〜0.3ポイント含
む。なお、処理液の遊離酸度（水素イオン濃度）
は次式の処理反応の解離定数で決まる。そのため
遊離酸度はマンガンイオン、リン酸イオンおよび
液温度に依存する。 5Mn2+＋4H2PO4 -→ Mn5H2（PO4）4↓＋6H+
【表】
第１表に示す５種類のうち処理液Ｒは本発明の
方法で規定した処理液の組成範囲外のもので比較
のため用いたものである。次に、これら５種類の
処理液を用い第２表に示す処理条件で、８×８×
15mmのSCM鋼の試験片をリン酸マンガン被膜化
成処理を行なつた。なお、前処理として各試験片
の８×８mmの一端面を炭化珪素（SiC）砥粒で表
面粗さ１〜２μにラツピングし、その後トリクロ
ルエチレンで脱脂した。なお、リン酸マンガン被
膜化成処理の処理時間を５分間とした。処理後各
試験片につき素地粗さ、リン酸マンガン結晶の状
態およびリン酸マンガン皮膜化成処理面の焼付レ
ベル（Kg−Km）を調べた。なお、焼付レベルは、
上記試験片を620回転／分で回転する直径60mmの
SCMリング（浸炭処理後表面粗さ１〜２μにラ
ツピング）の外周にデフギヤ用潤滑油（GL―
５）の存在下に押しつけ、段階的に加圧力を増加
し、焼付を生じるまでの加圧力と摺動距離との積
（Kg―Km）を焼付レベルとした。それらの結果を
合せて第２表に示す。なお、結晶状態の結果で◎
は結晶が極めて微細、〇は微細、△は中、×は粗
い（被覆不完全）を示す。また超音波としては、
出力100W、周波数19KHz、液量３の条件で印
加し処理時間５分間全て超音波を印加した。
方法で規定した処理液の組成範囲外のもので比較
のため用いたものである。次に、これら５種類の
処理液を用い第２表に示す処理条件で、８×８×
15mmのSCM鋼の試験片をリン酸マンガン被膜化
成処理を行なつた。なお、前処理として各試験片
の８×８mmの一端面を炭化珪素（SiC）砥粒で表
面粗さ１〜２μにラツピングし、その後トリクロ
ルエチレンで脱脂した。なお、リン酸マンガン被
膜化成処理の処理時間を５分間とした。処理後各
試験片につき素地粗さ、リン酸マンガン結晶の状
態およびリン酸マンガン皮膜化成処理面の焼付レ
ベル（Kg−Km）を調べた。なお、焼付レベルは、
上記試験片を620回転／分で回転する直径60mmの
SCMリング（浸炭処理後表面粗さ１〜２μにラ
ツピング）の外周にデフギヤ用潤滑油（GL―
５）の存在下に押しつけ、段階的に加圧力を増加
し、焼付を生じるまでの加圧力と摺動距離との積
（Kg―Km）を焼付レベルとした。それらの結果を
合せて第２表に示す。なお、結晶状態の結果で◎
は結晶が極めて微細、〇は微細、△は中、×は粗
い（被覆不完全）を示す。また超音波としては、
出力100W、周波数19KHz、液量３の条件で印
加し処理時間５分間全て超音波を印加した。
【表】
第２表の形成されたリン酸マンガン皮膜の特性
より明らかなように、本発明の処理方法で試験し
た試験No.１〜９は素地粗さが１〜５μと滑らかで
あり、結晶状態も微細で耐焼付性も300Kg−Km〜
520Kg−Kmとすぐれている。これに対し比較例で
ある試験No.101、102の皮膜は素地粗さが５〜９μ
と粗く、耐焼付性も210Kg−Km〜370Kg−Kmと低
い。 なお超音波振動の印加は、素地の滑らかさ、結
晶状態、耐焼付性のいずれにも良い結果を与える
ことが確認された。
より明らかなように、本発明の処理方法で試験し
た試験No.１〜９は素地粗さが１〜５μと滑らかで
あり、結晶状態も微細で耐焼付性も300Kg−Km〜
520Kg−Kmとすぐれている。これに対し比較例で
ある試験No.101、102の皮膜は素地粗さが５〜９μ
と粗く、耐焼付性も210Kg−Km〜370Kg−Kmと低
い。 なお超音波振動の印加は、素地の滑らかさ、結
晶状態、耐焼付性のいずれにも良い結果を与える
ことが確認された。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 鉄鋼材料をリン酸マンガン処理液に一定時間
浸漬することにより鉄鋼材料の表面にリン酸マン
ガン皮膜を形成する方法において、 リン酸マンガン処理液は、マンガンイオンを
0.12〜0.32モル／、リン酸イオンを0.08〜0.140
モル／および硝酸イオンを0.18〜0.56モル／
含み、該硝酸イオン／リン酸イオンがモル比で
1.5〜8.0の範囲にあり、その処理液の温度が50〜
90℃であることを特徴とするリン酸マンガン皮膜
化成処理方法。 ２ 鉄鋼材料がリン酸マンガン処理液に浸漬され
ているときに処理液に超音波振動を加える特許請
求の範囲第１項記載の方法。 ３ 鉄鋼材料は摩擦、摺動部材である特許請求の
範囲第１項記載の方法。 ４ 処理液の温度は75〜85℃である特許請求の範
囲第１項記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP735682A JPS58123882A (ja) | 1982-01-20 | 1982-01-20 | リン酸マンガン皮膜化成処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP735682A JPS58123882A (ja) | 1982-01-20 | 1982-01-20 | リン酸マンガン皮膜化成処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58123882A JPS58123882A (ja) | 1983-07-23 |
| JPS621475B2 true JPS621475B2 (ja) | 1987-01-13 |
Family
ID=11663675
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP735682A Granted JPS58123882A (ja) | 1982-01-20 | 1982-01-20 | リン酸マンガン皮膜化成処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58123882A (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4941930A (en) * | 1986-09-26 | 1990-07-17 | Chemfil Corporation | Phosphate coating composition and method of applying a zinc-nickel phosphate coating |
| JPS6435244U (ja) * | 1987-08-26 | 1989-03-03 | ||
| JPH04113024A (ja) * | 1990-08-31 | 1992-04-14 | Daido Metal Co Ltd | 非焼付性に優れたＡｌ軸受合金製摺動部材 |
| US5728235A (en) * | 1996-02-14 | 1998-03-17 | Henkel Corporation | Moderate temperature manganese phosphate conversion coating composition and process |
| US5595611A (en) * | 1996-02-14 | 1997-01-21 | Henkel Corporation | Moderate temperature manganese phosphate conversion coating composition and process |
| CA2398771A1 (en) * | 2000-01-31 | 2001-08-02 | Henkel Corporation | Phosphate conversion coating process and composition |
| JP2006077840A (ja) * | 2004-09-08 | 2006-03-23 | Tsubakimoto Chain Co | テンショナ |
| CN105645370B (zh) * | 2016-01-06 | 2017-09-12 | 昆明理工大学 | 一种片状红磷锰矿的制备方法 |
| CN110760827A (zh) * | 2019-10-30 | 2020-02-07 | 湖南金裕环保科技有限公司 | 高温黑色锰系磷化液、制备方法及其应用 |
| CN112962089B (zh) * | 2021-01-29 | 2023-02-24 | 沈阳帕卡濑精有限总公司 | 一种环保高效的无镍锰系磷化处理药剂及其制备方法和应用 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5241735A (en) * | 1975-09-29 | 1977-03-31 | Nissan Motor Co Ltd | Temperature control method of reactor |
-
1982
- 1982-01-20 JP JP735682A patent/JPS58123882A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58123882A (ja) | 1983-07-23 |
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