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JP5630692B2 - Zinc-iron alloy plating solution - Google Patents

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JP5630692B2 JP2010163114A JP2010163114A JP5630692B2 JP 5630692 B2 JP5630692 B2 JP 5630692B2 JP 2010163114 A JP2010163114 A JP 2010163114A JP 2010163114 A JP2010163114 A JP 2010163114A JP 5630692 B2 JP5630692 B2 JP 5630692B2
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暁生 盛田
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Description

本発明は、亜鉛−鉄合金めっき皮膜上に三価クロム化成皮膜処理並びにノンクロム化成皮膜処理、特に黒色化成皮膜処理を施して黒色を発色させることに特に適した亜鉛−鉄合金めっき液、めっき方法、三価クロム黒色化成皮膜処理方法、ノンクロム黒色化成皮膜処理方法、三価クロム白色化成皮膜処理並びにノンクロム白色化成皮膜処理に関する。   The present invention relates to a zinc-iron alloy plating solution and a plating method which are particularly suitable for coloring a black color by subjecting a zinc-iron alloy plating film to trivalent chromium conversion coating treatment and non-chromium conversion coating treatment, particularly black conversion coating treatment. The present invention relates to a trivalent chromium black chemical conversion film treatment method, a non-chromium black chemical conversion film treatment method, a trivalent chromium white chemical conversion film treatment, and a non-chromium white chemical conversion film treatment.

亜鉛めっきの耐食性を向上する目的で亜鉛−鉄合金めっきなど亜鉛合金めっきが広く行われている。その中でも亜鉛−鉄合金めっきは自動車部品など、特に高い耐食性が要求される部品等に広範囲に使用されている。従来の亜鉛−鉄合金めっきは特開昭60−181293号公報に開示されているようにキレート剤で可溶化した鉄を含有するアルカリ性電気亜鉛めっき浴で電解めっきを行うことにより亜鉛めっき皮膜中に鉄を析出させる方法により行われる。   Zinc alloy plating such as zinc-iron alloy plating is widely performed for the purpose of improving the corrosion resistance of zinc plating. Among them, zinc-iron alloy plating is widely used for parts such as automobile parts that require particularly high corrosion resistance. In the conventional zinc-iron alloy plating, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 60-181293, electrolytic plating is performed in an alkaline electrogalvanizing bath containing iron solubilized with a chelating agent. This is done by a method of depositing iron.

亜鉛めっき皮膜に三価クロム黒色化成皮膜処理を施す方法として現在用いられている方法として硫黄化合物またはリンの酸素酸と金属を反応させる方法がある。例えば特開2003−213446号公報には三価クロム、亜硫酸イオン、硝酸等酸化性物質、リンの酸素酸を含む水溶液で処理し、黒色化成皮膜を形成する方法が、特開2005−206872号公報には三価クロム、無機酸イオン、硫黄化合物を含む処理液で処理し、黒色化成皮膜を形成する方法が記載され、前者には化成皮膜形成後にオーバーコートを施す方法が、後者には化成皮膜形成後に三価クロム、界面活性剤及びケイ素化合物よりなる群から選択された1種以上を含む第二処理液で処理する方法が開示されている。亜鉛−鉄合金めっき皮膜に対しても通常、亜鉛めっき皮膜と同様の三価クロム黒色化成皮膜処理を施すことが可能であることが知られている。   There is a method of reacting a sulfur compound or an oxygen acid of phosphorus with a metal as a method currently used as a method of performing a trivalent chromium black chemical conversion film treatment on a galvanized film. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-213446 discloses a method of forming a black chemical conversion film by treating with an aqueous solution containing an oxidizing substance such as trivalent chromium, sulfite ions, nitric acid, and phosphorus oxygen acid. Describes a method of forming a black chemical conversion film by treating with a treatment solution containing trivalent chromium, inorganic acid ions, and a sulfur compound. The former is a method of applying an overcoat after the chemical conversion film is formed, and the latter is a chemical conversion film. A method of treating with a second treatment liquid containing one or more selected from the group consisting of trivalent chromium, a surfactant and a silicon compound after formation is disclosed. It is known that the same trivalent chromium black chemical conversion film treatment as that of the zinc plating film can be usually applied to the zinc-iron alloy plating film.

ノンクロム黒色化成皮膜処理を施す方法は亜鉛系めっきにおいては例えば特開2008−214744号公報が挙げられる。これはアルミニウム、アンチモン、リン酸、チオ化合物を用いてノンクロム黒色化成皮膜を形成する方法であるが、実施例には亜鉛めっきの例しかなく、亜鉛合金めっきに適用可能かどうかが実験的に確認できていない上、既存の三価クロム黒色化成皮膜処理と手順に異なる部分があるため、既存の設備が利用できない現場が多く設備投資等のコストが大きくなる。   As for the method of performing the non-chromium black chemical conversion film treatment, for example, JP-A-2008-214744 is cited in zinc-based plating. This is a method of forming a non-chromium black chemical conversion film using aluminum, antimony, phosphoric acid, and thio compounds. However, there are only examples of zinc plating in the examples, and it is experimentally confirmed whether it can be applied to zinc alloy plating. In addition, since there is a difference in the procedure from the existing trivalent chromium black chemical conversion film treatment, there are many sites where existing facilities cannot be used, and the cost of capital investment and the like increases.

過去、ノンクロム黒色化成皮膜処理を施して現行の亜鉛めっき上、三価クロム黒色化成皮膜と同等以上の耐食性を発揮した実施例は亜鉛めっきはもとより、いかなる亜鉛系合金めっきにおいても確認されていない。   In the past, examples in which a non-chromium black chemical conversion coating was applied to exhibit corrosion resistance equivalent to or higher than that of the trivalent chromium black chemical conversion coating on the current zinc plating have not been confirmed in any zinc-based alloy plating.

また、三価クロム白色化成皮膜処理を施す方法は特開2003−166075号公報、特開2005−126797号公報、特開2005−240068号公報、特開2007−321234号公報など多数の先行技術が存在する。   In addition, there are many prior arts such as Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-166075, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-126797, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-240068, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-32234. Exists.

ノンクロム白色化成皮膜処理については黒色と異なり、特開2007−23353号公報、特開2008−133502号公報、特許第3523383号公報などの先行技術が存在する。   Regarding the non-chromium white chemical conversion film treatment, unlike black, there are prior arts such as Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-23353, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-133502, and Japanese Patent No. 3523383.

特開昭60−181293号公報JP-A-60-181293 特開2003−213446号公報JP 2003-213446 A 特開2005−206872号公報JP 2005-206872 A 特開2008−214744号公報JP 2008-214744 A 特開2003−166075号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-166075 特開2005−126797号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-126797 特開2005−240068号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-240068 特開2007−321234号公報JP 2007-32234 A 特開2007−23353号公報JP 2007-23353 A 特開2008−133502号公報JP 2008-133502 A 特許第3523383号公報Japanese Patent No. 3523383

亜鉛−鉄合金めっきで形成した皮膜に三価クロム化成皮膜処理を行う場合には亜鉛−鉄合金めっき液の浴組成、光沢剤及びキレート剤の種類及び濃度により化成皮膜処理後の仕上がりに大きな差、大きなばらつきが発生する。前出の特許文献にて示された濃度範囲、添加剤にて行っためっきは当時、主流であった六価クロム化成皮膜処理においては均一な化成皮膜を安定的に形成することができたが、三価クロム化成皮膜処理、特に黒色化成皮膜処理においてはその適用範囲内においても外観や耐食性の悪化ないしは品物によるばらつきが見られるようになり、より均一性の高く三価クロム化成皮膜処理と相性のよい亜鉛−鉄合金めっきが求められるようになった。   When a trivalent chromium conversion coating is applied to a coating formed by zinc-iron alloy plating, there is a large difference in the finish after the conversion coating depending on the bath composition of the zinc-iron alloy plating solution, the type and concentration of brightener and chelating agent. A large variation occurs. The plating performed with the concentration range and additives shown in the above-mentioned patent document was able to stably form a uniform conversion film in the main treatment of hexavalent chromium conversion film at that time. , Trivalent chromium conversion coating treatment, especially black conversion coating treatment, deterioration of appearance and corrosion resistance or variation depending on the product can be seen even within the application range, more uniform and compatible with trivalent chromium conversion coating treatment A good zinc-iron alloy plating has been demanded.

さらに、従来の亜鉛−鉄合金めっき液においては許容される電流密度の範囲が高電流側において小さく、作業効率が悪いことも問題である。静止めっきにおいて3A/dm2を超える陰極電流密度でめっきを行った場合にはコゲのひどい外観となり、良好な亜鉛−鉄合金めっき皮膜を形成できない。亜鉛めっきにおいてはより高い電流密度でも良好なめっき皮膜の形成は可能であり、このことが亜鉛−鉄合金めっきにおける作業効率の低さを招き、生産性を損なう大きな要因となっている。 Further, in the conventional zinc-iron alloy plating solution, the allowable current density range is small on the high current side, and the work efficiency is poor. When plating is carried out at a cathode current density exceeding 3 A / dm 2 in static plating, the appearance of the burnt surface becomes terrible and a good zinc-iron alloy plating film cannot be formed. In galvanization, it is possible to form a good plating film even at a higher current density, which leads to low working efficiency in zinc-iron alloy plating and is a major factor that impairs productivity.

また、三価クロム化成皮膜中の三価クロムが環境に対して有害性の高い六価クロムに変化し溶出する可能性があることが知られており、将来的には三価クロムの使用も規制される可能性がある。そこで亜鉛−鉄めっきにおいてもノンクロム化成皮膜処理、特にノンクロム黒色化成皮膜処理の技術を確立することは重要な課題である。   In addition, it is known that trivalent chromium in the trivalent chromium conversion coating may be transformed into hexavalent chromium, which is highly harmful to the environment, and may be eluted. May be regulated. Therefore, it is an important issue to establish a technology for non-chromic conversion coating treatment, particularly non-chromium black conversion coating treatment, in zinc-iron plating.

本発明者が鋭意研究した結果、亜鉛−鉄合金めっきにキレート剤としてカルボン酸又はその塩を必須成分とし、光沢剤として4級アンモニウムポリマーを添加し、それに伴い浴組成を再検討することでめっき液の排水性を高めるとともに、適用可能な電流密度の範囲を拡大し、その後の三価クロム黒色化成皮膜の性能を向上することに成功した。   As a result of intensive research by the present inventors, gallic acid or a salt thereof as an essential component is added to zinc-iron alloy plating, a quaternary ammonium polymer is added as a brightening agent, and the bath composition is reexamined accordingly. While improving the drainage of the liquid, the range of applicable current density was expanded, and the performance of the subsequent trivalent chromium black chemical conversion film was successfully improved.

具体的には亜鉛−鉄合金めっき液にキレート剤として2価以上の多価カルボン酸、オキシカルボン酸、アミノカルボン酸又はそれらの塩から選択される1種又は2種以上を0.1〜5g/L、4級アンモニウムポリマーを0.2〜5g/L添加することにより、各成分の濃度を従来の亜鉛−鉄合金めっき液より低い濃度に抑えても同等以上の外観を得ることができ、めっき皮膜中の鉄の共析率、めっき膜厚が従来の亜鉛−鉄合金めっきと同等で、さらに均一性が高いめっき皮膜を形成することに成功した。さらにめっき液の排水処理性が大幅に改善する効果も有し、適用可能な電流範囲も大幅に拡大することに成功した。   Specifically, 0.1-5 g of one or more selected from divalent or higher polyvalent carboxylic acids, oxycarboxylic acids, aminocarboxylic acids or salts thereof as chelating agents in the zinc-iron alloy plating solution. By adding 0.2 to 5 g / L of quaternary ammonium polymer, it is possible to obtain the same or better appearance even if the concentration of each component is suppressed to a lower concentration than the conventional zinc-iron alloy plating solution, The eutectoid rate of iron in the plating film and the plating film thickness were the same as the conventional zinc-iron alloy plating, and it succeeded in forming a plating film with higher uniformity. Furthermore, it has the effect of greatly improving the drainage of the plating solution and succeeded in greatly expanding the applicable current range.

三価クロム黒色化成皮膜形成処理液に関しては亜鉛めっきの三価クロム黒色化成処理に使われる既存の薬剤が使用可能であることにより、既存設備をそのまま用いることができ、設備投資が抑えられる利点がある。   With regard to the trivalent chromium black chemical conversion coating solution, the existing chemicals used in the trivalent chromium black chemical conversion treatment of galvanization can be used. is there.

また、ノンクロム黒色化成皮膜処理においてはリンのオキソ酸イオンと窒素のオキソ酸イオンを溶解させた水溶液により化成処理を行うことで亜鉛めっき上の三価クロム黒色化成皮膜処理と同等以上の外観、耐食性を発揮する皮膜を形成する方法を見出した。窒素のオキソ酸イオンは亜鉛−鉄合金めっき皮膜をエッチングし、活性化する効果があり、リンのオキソ酸イオンは耐食性を有するリン酸塩皮膜を形成するとともに亜鉛−鉄合金めっき皮膜中の鉄と反応し、黒色化させる効果がある。   In addition, in the non-chromium black conversion coating treatment, the appearance and corrosion resistance are equivalent to or better than the trivalent chromium black conversion coating treatment on galvanization by performing conversion treatment with an aqueous solution in which phosphorus oxoacid ions and nitrogen oxoacid ions are dissolved. The present inventors have found a method of forming a film that exhibits The oxo acid ions of nitrogen have the effect of etching and activating the zinc-iron alloy plating film, and the oxo acid ions of phosphorus form a phosphate film having corrosion resistance and the iron in the zinc-iron alloy plating film. It has the effect of reacting and blackening.

前出のノンクロム黒色化成皮膜処理液にさらにイットリウムイオンを添加することができる。メカニズムは不明であるが皮膜形成反応および黒色化反応を適度に抑制し、より均一な黒色皮膜を形成することができる。ひいては、処理液のランニング性を向上させる効果を有する。   Yttrium ions can be further added to the above-mentioned non-chromium black chemical conversion coating solution. Although the mechanism is unknown, the film formation reaction and the blackening reaction can be moderately suppressed, and a more uniform black film can be formed. As a result, it has the effect of improving the running property of the treatment liquid.

スズ化合物、バナジウム化合物はリン酸塩皮膜に入ることで皮膜の耐食性向上に寄与する効果がある。これらの成分は、上述の皮膜形成の基本成分と共に析出したり、皮膜をより緻密にしたりする作用があると考えられ、外観や耐食性に寄与する。   Tin compounds and vanadium compounds have the effect of contributing to improvement of the corrosion resistance of the coating by entering the phosphate coating. These components are considered to have the effect of precipitating together with the above-mentioned basic components for film formation or making the film denser, and contribute to appearance and corrosion resistance.

以上の知見を基礎として、本発明の一の側面は、8〜16g/Lの亜鉛イオン、0.08〜0.30g/Lの鉄イオン、40〜65g/Lの水酸化物イオン、10〜30g/Lのキレート剤を含有した水溶液に、さらに4級アンモニウムポリマーを0.2〜5g/L、2価以上の多価カルボン酸、オキシカルボン酸、アミノカルボン酸又はそれらの塩から選択される1種又は2種以上を0.1〜5g/L含有する亜鉛−鉄合金めっき液である。   Based on the above knowledge, one aspect of the present invention is that 8 to 16 g / L zinc ions, 0.08 to 0.30 g / L iron ions, 40 to 65 g / L hydroxide ions, In an aqueous solution containing 30 g / L of a chelating agent, the quaternary ammonium polymer is further selected from 0.2 to 5 g / L, divalent or higher polyvalent carboxylic acid, oxycarboxylic acid, aminocarboxylic acid or a salt thereof. It is a zinc-iron alloy plating solution containing 0.1 to 5 g / L of one or more types.

さらに本発明は、一実施形態において、前記のキレート剤がアミノアルコール類、3級以下のポリアミン類、多価アルコール類、チオ尿素類から選択される1種または2種以上である前記の亜鉛−鉄合金めっき液である。   Furthermore, in one embodiment of the present invention, the zinc-containing chelating agent is one or more selected from amino alcohols, tertiary or lower polyamines, polyhydric alcohols, and thioureas. It is an iron alloy plating solution.

さらに本発明は、一実施形態において、前記のめっき液を用いて亜鉛−鉄合金めっきを行う方法である。   Furthermore, in one embodiment, the present invention is a method for performing zinc-iron alloy plating using the above plating solution.

さらに本発明は、一実施形態において、前記めっき液でめっきした後にノンクロム黒色化成皮膜処理を施すことを特徴とする皮膜形成方法である。   Furthermore, in one embodiment, the present invention is a film forming method characterized by performing a non-chrome black chemical conversion film treatment after plating with the plating solution.

さらに本発明は、一実施形態において、前記ノンクロム黒色化成皮膜処理を施す処理液がリンのオキソ酸イオンと窒素のオキソ酸イオンのうち1種以上をともに含有することを特徴とする前記ノンクロム黒色化成皮膜形成方法である。   Further, in one embodiment of the present invention, the non-chromium black chemical conversion treatment is characterized in that the treatment liquid for performing the non-chromium black chemical conversion film treatment contains both one or more of oxo acid ions of phosphorus and oxo acid ions of nitrogen. This is a film forming method.

さらに本発明は、一実施形態において、前記処理液がさらにイットリウムイオンを含有することを特徴とする前記ノンクロム黒色化成皮膜形成方法である。   Furthermore, the present invention is the non-chromium black chemical conversion film forming method according to one embodiment, wherein the treatment liquid further contains yttrium ions.

さらに本発明は、一実施形態において、前記処理液がさらにスズイオン、バナジウムイオンから選択される1種以上を含有することを特徴とする前記のノンクロム黒色化成皮膜形成方法である。   Furthermore, in one embodiment, the present invention is the above-described method for forming a non-chrome black conversion coating, wherein the treatment liquid further contains one or more selected from tin ions and vanadium ions.

さらに本発明は、一実施形態において、前記処理液が、リンのオキソ酸イオンを1〜100g/L、及び窒素のオキソ酸イオンのうち1種以上を0.1〜30g/L含有することを特徴とする前記のノンクロム黒色化成皮膜形成方法である。   Furthermore, in one embodiment of the present invention, the treatment solution contains 1 to 100 g / L of phosphorus oxoacid ions and 0.1 to 30 g / L of one or more of oxoacid ions of nitrogen. The method for forming a non-chromium black chemical conversion film as described above.

さらに本発明は、一実施形態において、前記処理液が、イットリウムイオンを無機酸とイットリウム塩の形態で2〜100mg/L含有することを特徴とする前記記載の方法である。   Furthermore, in one embodiment, the present invention provides the method as described above, wherein the treatment liquid contains 2 to 100 mg / L of yttrium ions in the form of an inorganic acid and an yttrium salt.

さらに本発明は、一実施形態において、前記処理液が、スズイオンを10〜550mg/L、及び/又はバナジウムイオンを0.01〜10g/L含有することを特徴とする前記の方法である。   Furthermore, in one embodiment, the present invention is the above-described method, wherein the treatment liquid contains 10 to 550 mg / L of tin ions and / or 0.01 to 10 g / L of vanadium ions.

さらに本発明は、一実施形態において、前記めっき液でめっきした後にノンクロム白色化成皮膜処理を施すことを特徴とする皮膜形成方法である。   Furthermore, in one embodiment, the present invention is a film forming method characterized by performing a non-chromium white chemical conversion film treatment after plating with the plating solution.

さらに本発明は、一実施形態において、前記のノンクロム皮膜形成処理後に第二処理液で一回または複数回浸漬処理することを特徴とする皮膜形成方法である。   Furthermore, the present invention is, in one embodiment, a film forming method characterized in that after the non-chromium film forming process, a dipping process is performed once or a plurality of times with a second processing liquid.

さらに本発明は、一実施形態において、前記の方法を用いてノンクロム化成皮膜を形成した金属基材である。   Furthermore, in one embodiment, the present invention is a metal base material on which a non-chromic chemical conversion film is formed using the method described above.

さらに本発明は、一実施形態において、前記のめっき液でめっきした後に三価クロム黒色化成皮膜処理を施すことを特徴とする皮膜形成方法である。   Furthermore, in one embodiment, the present invention is a film forming method characterized by performing a trivalent chromium black chemical conversion film treatment after plating with the plating solution.

さらに本発明は、一実施形態において、前記の方法で皮膜を形成した後に三価クロム、界面活性剤及びケイ素化合物よりなる群から選択された1種以上を含む第二処理液で1回または複数回処理することを特徴とする皮膜形成方法である。   Furthermore, in one embodiment, the present invention is one or more times in a second treatment liquid containing one or more selected from the group consisting of trivalent chromium, a surfactant and a silicon compound after forming a film by the above method. The film forming method is characterized in that the treatment is performed once.

さらに本発明は、一実施形態において、前記の方法を用いて三価クロム黒色化成皮膜を形成した金属基材である。   Furthermore, this invention is the metal base material which formed the trivalent chromium black chemical conversion film in one Embodiment using the said method in one Embodiment.

さらに本発明は、一実施形態において、前記のめっき液でめっきした後に三価クロム白色化成皮膜処理を施すことを特徴とする皮膜形成方法である。   Furthermore, this invention is a film formation method characterized by performing a trivalent chromium white chemical conversion film treatment after plating with said plating solution in one Embodiment.

さらに本発明は、一実施形態において、前記の方法を用いて三価クロム白色化成皮膜を形成した金属基材である。   Furthermore, this invention is the metal base material which formed the trivalent chromium white chemical conversion film in one embodiment using the said method.

めっき処理を行った鉄板の写真Photograph of iron plate that has been plated

以下、本発明の亜鉛−鉄合金めっき液に関し、詳細に説明する。本発明において、めっき後の三価クロム黒色化成皮膜およびノンクロム黒色化成皮膜で優れた外観を持つ皮膜を得るためには、めっき液中に4級アンモニウムポリマーを0.2〜5g/L、より好ましくは0.5〜2g/L添加し、さらに亜鉛イオン8〜16g/L、鉄イオン0.08〜0.30g/L、水酸化物イオン40〜65g/L、キレート剤10〜30g/L、2価以上の多価カルボン酸、オキシカルボン酸、アミノカルボン酸又はそれらの塩から選択される1種又は2種以上を0.1〜5g/Lという、これまでに知られた亜鉛−鉄合金めっき液より低い濃度の各成分を含有する。また、水酸化アルカリとは水酸化物イオンとアルカリ金属イオンがイオン結合している塩を指す。   Hereinafter, the zinc-iron alloy plating solution of the present invention will be described in detail. In the present invention, in order to obtain a film having an excellent appearance with a trivalent chromium black chemical conversion film and a non-chromium black chemical conversion film after plating, a quaternary ammonium polymer is more preferably 0.2 to 5 g / L in the plating solution. Is added 0.5 to 2 g / L, further zinc ions 8 to 16 g / L, iron ions 0.08 to 0.30 g / L, hydroxide ions 40 to 65 g / L, chelating agents 10 to 30 g / L, A zinc-iron alloy known so far in which 0.1 or 5 g / L of one or more selected from divalent or higher polyvalent carboxylic acids, oxycarboxylic acids, aminocarboxylic acids or salts thereof is used. Contains each component at a lower concentration than the plating solution. Alkali hydroxide refers to a salt in which hydroxide ions and alkali metal ions are ion-bonded.

4級アンモニウムポリマーは繰り返し単位中に4級アンモニウム塩を含むポリマーのことであり、具体的には構造式(1)〜(8)のものが挙げられるがこれに限定されない。キレート剤は鉄イオンと配位結合可能な官能基を有する分子であり、例えば2価以上の多価カルボン酸、オキシカルボン酸、アミノカルボン酸又はそれらの塩、またはアミノアルコール類、3級以下のポリアミン類、多価アルコール類、チオ尿素類といったものが挙げられるがこれに限定されない。オキシカルボン酸とは一分子中に水酸基とカルボキシル基の両方を含有するカルボン酸である。アミノカルボン酸とは一分子中にアミノ基及び/又はイミノ基とカルボキシル基の両方を含有するカルボン酸である。アミノアルコール類とは一分子中にアミノ基及び/又はイミノ基と水酸基の両方を含有するアルコール類である。三級以下のポリアミン類とは繰り返し単位中に第三級以下のアミンを含むポリマーのことである。チオ尿素類とはチオ尿素またはチオ尿素分子中の水素を他の置換基に置換した分子である。   The quaternary ammonium polymer is a polymer containing a quaternary ammonium salt in the repeating unit, and specific examples thereof include structural formulas (1) to (8), but are not limited thereto. A chelating agent is a molecule having a functional group capable of coordinating with an iron ion, for example, a divalent or higher polyvalent carboxylic acid, an oxycarboxylic acid, an aminocarboxylic acid or a salt thereof, or an amino alcohol, a tertiary or lower class. Examples include, but are not limited to, polyamines, polyhydric alcohols, and thioureas. An oxycarboxylic acid is a carboxylic acid containing both a hydroxyl group and a carboxyl group in one molecule. An aminocarboxylic acid is a carboxylic acid containing both an amino group and / or an imino group and a carboxyl group in one molecule. Amino alcohols are alcohols containing both amino groups and / or imino groups and hydroxyl groups in one molecule. Tertiary or lower polyamines are polymers containing tertiary or lower amines in the repeating unit. Thioureas are molecules in which hydrogen in thiourea or thiourea molecules is substituted with other substituents.


(式中、R1、R2はそれぞれ独立して水素、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、−CH2CH2(OCH2CH2XOH(Xは0〜5)又は−CH2CH2(OCCH2CH2XOH(Xは0〜5)を表わし、nは1以上を表わす)で表されるポリマー、構造式(2)

(In the formula, R 1 and R 2 are each independently hydrogen, methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, —CH 2 CH 2 (OCH 2 CH 2 ) X OH (X is 0 to 5) or —CH 2 CH 2. A polymer represented by (OCCH 2 CH 2 ) X OH (X represents 0 to 5 and n represents 1 or more), structural formula (2)

(式中、R1、R2、R3及びR4はそれぞれ独立して水素、メチル、エチル、イソプロピル、2−ヒドロキシルエチル−CH2CH2(OCH2CH2)xOH(Xは0〜6)又は2−ヒドロキシルエチル−CH2CH2(OCCH2CH2)xOH(Xは0〜6)を表わし、R5は(CH22−O−(CH22、(CH22−O−(CH22−O−(CH22又はCH2−CHOH−CH2−O−CH2−CHOH−CH2を表わし、nは1以上であり、YはS又はOである)で表されるポリマー、構造式(3) Wherein R 1, R 2, R 3 and R 4 are each independently hydrogen, methyl, ethyl, isopropyl, 2-hydroxylethyl-CH 2 CH 2 (OCH 2 CH 2 ) x OH (X is 0 to 6) or 2- It represents hydroxyl ethyl -CH 2 CH 2 (OCCH 2 CH 2) xOH (X is Less than six), R5 is (CH 2) 2 -O- (CH 2) 2, (CH 2) 2 -O- (CH 2 ) 2 —O— (CH 2 ) 2 or CH 2 —CHOH—CH 2 —O—CH 2 —CHOH—CH 2 , n is 1 or more, and Y is S or O). Polymer, structural formula (3)

(式中、R1、R2、R3及びR4はそれぞれ独立して水素、メチル、エチル、イソプロピル、2−ヒドロキシルエチル−CH2CH2(OCH2CH2)xOH(Xは0〜6)又は2−ヒドロキシルエチル−CH2CH2(OCCH2CH2)xOH(Xは0〜6)を表わし、R5は(CH22−O−(CH22、(CH22−O−(CH22−O−(CH22又はCH2−CHOH−CH2−O−CH2−CHOH−CH2を表わし、nは1以上を表わし、YはS又はOを表わす)で表されるポリマー、構造式(4) Wherein R 1, R 2, R 3 and R 4 are each independently hydrogen, methyl, ethyl, isopropyl, 2-hydroxylethyl-CH 2 CH 2 (OCH 2 CH 2 ) x OH (X is 0 to 6) or 2- It represents hydroxyl ethyl -CH 2 CH 2 (OCCH 2 CH 2) xOH (X is Less than six), R5 is (CH 2) 2 -O- (CH 2) 2, (CH 2) 2 -O- (CH 2 ) 2 —O— (CH 2 ) 2 or CH 2 —CHOH—CH 2 —O—CH 2 —CHOH—CH 2 , n represents 1 or more, and Y represents S or O. Polymer, structural formula (4)


(式中、R1及びR2はそれぞれ独立して水素、メチル、エチル、イソプロピル、ブチル、−CH2CH2(OCH2CH2XOH(Xは0〜5)又は−CH2CH2(OCCH2CH2XOH(Xは0〜5)を表わし、YはO又はSを表わす)をモノマーとするポリマー、構造式(5)

Wherein R1 and R2 are each independently hydrogen, methyl, ethyl, isopropyl, butyl, —CH 2 CH 2 (OCH 2 CH 2 ) X OH (X is 0 to 5) or —CH 2 CH 2 (OCCH 2 CH 2 ) X OH (X represents 0 to 5 and Y represents O or S) as a monomer, structural formula (5)

(式中、R1又はR2はそれぞれ独立して水素、メチル、エチル、ブチル又はイソブチルを表し、R3はCH2、C24又はC36を表わし、nは1以上を表す)で表されるポリマー、構造式(6) (Wherein, independently hydrogen each R1 or R2, represents methyl, ethyl, butyl or isobutyl, R3 represents CH 2, C 2 H 4 or C 3 H 6, n is 1 or more) in the table Polymer, structural formula (6)

(式中、R1及びR2はそれぞれ独立して水素又は炭素数が10以下のアルキルを表し、nは1以上を表す)で表されるポリマー、構造式(7) Wherein R1 and R2 each independently represent hydrogen or alkyl having 10 or less carbon atoms, and n represents 1 or more, structural formula (7)

(式中、R1、R2、R3及びR4はそれぞれ独立して水素又は炭素数が5以下のアルキルを表わし、Xは無機陰イオンを表わし、nは1以上を表し、YはS又はOを表わす)で表されるポリマー、及び構造式(8) (Wherein R1, R2, R3 and R4 each independently represents hydrogen or alkyl having 5 or less carbon atoms, X represents an inorganic anion, n represents 1 or more, and Y represents S or O) And a structural formula (8)

(式中、R1、R2、R3及びR4はそれぞれ独立して水素又は炭素数が5以下のアルキルを表わし、Xは無機陰イオンを表わし、m及びnは1以上を表し、YはS又はOを表わす)
なお上記構造式(1)〜(8)における、nもしくはm+nの値については限定しないが、好適には、平均2〜10、より好適には4〜8である。
(In the formula, R1, R2, R3 and R4 each independently represent hydrogen or alkyl having 5 or less carbon atoms, X represents an inorganic anion, m and n represent 1 or more, and Y represents S or O. Represents)
In addition, although it does not limit about the value of n or m + n in the said Structural formula (1)-(8), Preferably it is 2-10 on an average, More preferably, it is 4-8.

亜鉛イオン濃度については高すぎると必要な光沢剤量が多くなってしまい、非経済的である上に皮膜の均一性が低下し、複雑な形状の部材においては低電流部へのツキマワリが弱くなる。低すぎるとめっき速度が低下する。従って、本発明の亜鉛イオンの濃度は、8〜16g/Lであり、より好ましくは10〜14g/Lである。鉄イオンについては高すぎても低すぎても皮膜中の鉄共析率が適切な値にならず、めっき皮膜の外観並びに化成皮膜処理後の外観が悪化するのみならず必要な耐食性が得られない。従って、本発明の鉄イオンの濃度は、0.08〜0.30g/Lであり、より好ましくは0.10〜0.25g/Lである。水酸化物イオンは高すぎると光沢剤分子を破壊し、必要な光沢剤量が多くなってしまうことが知られており、非経済的である。低すぎると皮膜の均一性、めっきのツキマワリが悪化する。従って、本発明の水酸化物イオンの濃度は、40〜65g/Lであり、より好ましくは45〜60g/Lである。キレート剤濃度並びに4級アンモニウムポリマー濃度が高すぎると電流効率が低下する。特にキレート剤については排水処理の手間も増大する。低すぎると皮膜の均一性が悪化し、めっき皮膜の外観はもとより、化成皮膜処理後の外観も悪化する。従って、本発明のキレート剤の濃度は、10〜30g/Lであり、より好ましくは15〜25g/Lである。前記キレート剤に加えて、2価以上の多価カルボン酸、オキシカルボン酸、アミノカルボン酸又はそれらの塩から選択されるキレート剤の濃度は、0.1〜5g/Lであり、好ましくは0.5〜2g/Lである。また、本発明の4級アンモニウムポリマーの濃度は、0.2〜5g/Lであり、より好ましくは0.5〜2g/Lである。   If the zinc ion concentration is too high, the amount of necessary brightener increases, which is uneconomical and the uniformity of the coating is reduced, and in the case of a complicated shaped member, the unevenness to the low current part is weakened. . If it is too low, the plating rate will decrease. Therefore, the zinc ion concentration of the present invention is 8 to 16 g / L, more preferably 10 to 14 g / L. If iron ions are too high or too low, the iron eutectoid rate in the film will not be an appropriate value, and the appearance of the plating film and the appearance after the chemical conversion film will not only deteriorate, but the necessary corrosion resistance will be obtained. Absent. Therefore, the iron ion concentration of the present invention is 0.08 to 0.30 g / L, and more preferably 0.10 to 0.25 g / L. It is known that if the hydroxide ion is too high, it will destroy the brightener molecules and increase the amount of brightener required, which is uneconomical. If it is too low, the uniformity of the film and the thickness of plating will deteriorate. Therefore, the hydroxide ion concentration of the present invention is 40 to 65 g / L, more preferably 45 to 60 g / L. If the chelating agent concentration and the quaternary ammonium polymer concentration are too high, the current efficiency decreases. In particular, for a chelating agent, the time and effort for wastewater treatment also increases. If it is too low, the uniformity of the film deteriorates, and not only the appearance of the plating film but also the appearance after the chemical conversion film treatment is deteriorated. Therefore, the concentration of the chelating agent of the present invention is 10 to 30 g / L, more preferably 15 to 25 g / L. In addition to the chelating agent, the concentration of the chelating agent selected from divalent or higher polyvalent carboxylic acids, oxycarboxylic acids, aminocarboxylic acids or salts thereof is 0.1 to 5 g / L, preferably 0. 0.5-2 g / L. Moreover, the density | concentration of the quaternary ammonium polymer of this invention is 0.2-5 g / L, More preferably, it is 0.5-2 g / L.

本発明のめっき液には更に既存のアルカリ性亜鉛−鉄めっき浴に用いられる光沢剤を使用することが出来る。例えばベンゾチアゾール類、ベンゾオキサゾール類、脂肪族アミン誘導体などを1種以上含有することが可能である。   In the plating solution of the present invention, a brightener used for an existing alkaline zinc-iron plating bath can be further used. For example, it is possible to contain one or more benzothiazoles, benzoxazoles, aliphatic amine derivatives and the like.

三価クロム黒色および白色化成皮膜処理については従来の亜鉛めっき及び亜鉛−鉄合金めっき上に三価クロム黒色および白色化成皮膜を形成する処理液をそのまま用いることが可能である。表面処理手順・条件についても従来の亜鉛−鉄合金めっきに対する手順・条件と同様である。また、三価クロム黒色化成皮膜とは三価クロムを主成分とする化成皮膜で、かつ、色調が黒色のもの、三価クロム白色化成皮膜とは三価クロムを主成分とする化成皮膜で、かつ、干渉色を有する白色〜銀色系の色調を有するものを指す。   As for the trivalent chromium black and white chemical conversion film treatment, it is possible to directly use a treatment liquid for forming a trivalent chromium black and white chemical conversion film on the conventional zinc plating and zinc-iron alloy plating. The surface treatment procedure and conditions are the same as those for the conventional zinc-iron alloy plating. In addition, the trivalent chromium black chemical conversion film is a chemical conversion film mainly composed of trivalent chromium, and the color tone is black, and the trivalent chromium white chemical conversion film is a chemical conversion film mainly composed of trivalent chromium. And the thing which has the color tone of the white-silver type which has an interference color is pointed out.

また、特に三価クロム黒色化成皮膜形成後において一般的に用いられる第二処理液(仕上げ液)についても既存の第二処理液をそのまま用いることが可能である。例えばリン酸クロムとマロン酸をともに含有する水溶液が使用可能であるがこれに限定されない。   In particular, the existing second treatment liquid can be used as it is for the second treatment liquid (finishing liquid) generally used after the formation of the trivalent chromium black chemical conversion film. For example, an aqueous solution containing both chromium phosphate and malonic acid can be used, but is not limited thereto.

ノンクロム黒色化成皮膜形成反応はリンのオキソ酸イオン及び、窒素のオキソ酸イオンを含有し、クロムを含有しない金属表面処理液を用いることで可能となる。   The non-chromium black chemical conversion film forming reaction can be achieved by using a metal surface treatment solution containing phosphorus oxoacid ions and nitrogen oxoacid ions and not containing chromium.

リンのオキソ酸としてはリン酸、亜リン酸、次亜リン酸、ピロリン酸及びこれらの塩等が挙げられるがこれらに限定されるものではなく、1〜100g/L、より望ましくは10〜40g/Lの範囲で用いることが望ましい。低濃度では黒色化が不十分となる上、十分な皮膜が形成されず耐食性が低くなる。高濃度では反応が過剰となり均一な黒色外観が得られない。   Examples of oxo acids of phosphorus include, but are not limited to, phosphoric acid, phosphorous acid, hypophosphorous acid, pyrophosphoric acid and salts thereof, and 1 to 100 g / L, more desirably 10 to 40 g. It is desirable to use within the range of / L. When the concentration is low, blackening is insufficient, and a sufficient film is not formed, resulting in low corrosion resistance. At high concentrations, the reaction is excessive and a uniform black appearance cannot be obtained.

窒素のオキソ酸イオンの供給源は硝酸もしくは各種金属の硝酸塩、亜硝酸塩として供給される。窒素のオキソ酸イオンとして0.1〜30g/L、より好ましくは2〜10g/Lの範囲で用いることが望ましい。低濃度では十分に反応が進まず良好な外観と耐食性を有する皮膜が形成されない。高濃度では反応過剰となり、やはり良好な皮膜が形成されない。   The source of nitrogen oxo acid ions is supplied as nitric acid or various metal nitrates and nitrites. The nitrogen oxoacid ion is desirably used in the range of 0.1 to 30 g / L, more preferably 2 to 10 g / L. At low concentrations, the reaction does not proceed sufficiently, and a film having good appearance and corrosion resistance is not formed. At a high concentration, the reaction becomes excessive and a good film is not formed.

イットリウムイオンの供給源は無機酸とイットリウムの塩の形が好ましく特に硝酸イットリウムが好ましいが限定的ではない。濃度は硝酸イットリウム6水和物で2〜100mg/L、より望ましくは5〜30mg/Lの範囲で加えることが望ましい。添加量が過小だとイットリウムの効果を示さず、過剰に添加しても効果は頭打ちであり、経済性を損なう。   The source of yttrium ions is preferably in the form of an inorganic acid and a salt of yttrium, and particularly preferably yttrium nitrate, but is not limited. The concentration of yttrium nitrate hexahydrate is 2-100 mg / L, more preferably 5-30 mg / L. If the addition amount is too small, the effect of yttrium will not be exhibited, and even if it is added excessively, the effect will reach its peak and the economy will be impaired.

スズ化合物の供給源としては、水溶性の化合物であれば制限はないが、硝酸塩、硫酸塩または塩化物とするのが好ましく特に硫酸スズが好ましい。スズの濃度は10mg/L〜550mg/L、より望ましくは100mg/L〜300mg/Lの範囲で加えることが望ましい。添加量が過小だとスズの効果を示さず、過剰に添加すると正常な皮膜の形成を妨げることがある。   The source of the tin compound is not particularly limited as long as it is a water-soluble compound, but nitrate, sulfate or chloride is preferable, and tin sulfate is particularly preferable. The tin concentration is preferably 10 mg / L to 550 mg / L, more preferably 100 mg / L to 300 mg / L. If the addition amount is too small, the effect of tin is not exhibited, and if it is added excessively, the formation of a normal film may be hindered.

バナジウム化合物の供給源は限定的ではなく、例えば塩化バナジウム(VCl2、VCl3、及びVCl4)、二塩化バナジル(VOCl2)、臭化バナジウム(VBr2、VBr3)、ヨウ化バナジウム(VI2、VI3)、硫酸バナジウム(VSO4、V2(SO43)、硫酸バナジル(VOSO4)、硝酸バナジウム(V(NO32、V(NO33)、五酸化バナジウム(V25)、バナジン酸(H3VO4)、オルトバナジン酸カリウム(K3VO4)、オルトバナジン酸ナトリウム(Na3VO4)、オルトバナジン酸リチウム(Li3VO4)メタバナジン酸カリウム(KVO3)、メタバナジン酸ナトリウム(NaVO3)、メタバナジン酸リチウム(LiVO3)、メタバナジン酸アンモニウム(NH4VO3)、等が挙げられ、特にバナジン酸が好ましいが限定的ではない。バナジウムの濃度は0.01g/L〜10g/L、より望ましくは0.1〜2g/Lの範囲で加えることが望ましい。添加量が過小だとバナジウムの効果を示さず、過剰に添加しても効果は頭打ちであり、経済性を損なう。 The source of vanadium compound is not critical, for example, vanadium chloride (VCl 2, VCl 3, and VCl 4), dichloride vanadyl (VOCl 2), vanadium bromide (VBr 2, VBr 3), iodide vanadium (VI 2 , VI 3 ), vanadium sulfate (VSO 4 , V 2 (SO 4 ) 3 ), vanadyl sulfate (VOSO 4 ), vanadium nitrate (V (NO 3 ) 2 , V (NO 3 ) 3 ), vanadium pentoxide ( V 2 O 5 ), vanadate (H 3 VO 4 ), potassium orthovanadate (K 3 VO 4 ), sodium orthovanadate (Na 3 VO 4 ), lithium orthovanadate (Li 3 VO 4 ) potassium metavanadate (KVO 3), sodium metavanadate (NaVO 3), lithium metavanadate (LiVO 3), ammonium metavanadate (NH 4 VO 3), etc., and especially Vanadate preferred but not limiting. The concentration of vanadium is preferably 0.01 to 10 g / L, more preferably 0.1 to 2 g / L. If the addition amount is too small, the effect of vanadium will not be exhibited, and even if it is added excessively, the effect will reach its peak and the economic efficiency will be impaired.

ノンクロム黒色化成皮膜形成のための浸漬条件としては、温度10〜50℃、pH1.0〜3.0の範囲であることが好ましく、より好ましくは温度20〜40℃、pH1.5〜2.5の範囲である。低温では十分な皮膜が形成せず、高温では外観が曇りがちになる上、作業の容易性を損なう。低pHでは過剰反応となり十分な皮膜が形成しない。高pHでは反応不足で皮膜が形成しづらい。浸漬時間は20〜120秒、好ましくは30秒〜90秒の範囲であることが好ましい。浸漬時間が20秒以下では十分な膜厚が得られない可能性が高い。120秒以上の浸漬は過剰反応による外観並びに耐食性の悪化を招く。また、均一に皮膜を形成させる為には、撹拌があることが好ましく、化成処理後は、被処理物を水洗することが好ましい。   As immersion conditions for forming the non-chromium black conversion coating, it is preferable that the temperature is in the range of 10 to 50 ° C. and pH of 1.0 to 3.0, more preferably 20 to 40 ° C. and pH of 1.5 to 2.5. Range. At low temperatures, a sufficient film is not formed, and at high temperatures, the appearance tends to become cloudy and the workability is impaired. At low pH, excessive reaction occurs and a sufficient film is not formed. At high pH, it is difficult to form a film due to insufficient reaction. The dipping time is 20 to 120 seconds, preferably 30 to 90 seconds. If the immersion time is 20 seconds or less, there is a high possibility that a sufficient film thickness cannot be obtained. Soaking for 120 seconds or more leads to deterioration of appearance and corrosion resistance due to excessive reaction. Moreover, in order to form a film | membrane uniformly, it is preferable that there is stirring, and it is preferable to wash a to-be-processed object after chemical conversion treatment.

上述化成処理後、水洗した後に無機、有機若しくは有機無機複合のコーティングを行うと耐食性さらに向上する。無機系のオーバーコートとしては、シリカ系、リン酸系のオーバーコートが挙げられるがそれ以外のオーバーコートも可能である。有機系のオーバーコートとしては、塗料、樹脂種も特に限定をせず水系あるいは水系以外でも適用可能である。例えばポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリプロピレン、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリアセタール、フッ素樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂等の有機皮膜が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、オーバーコートは本発明による表面処理後すぐに行っても良いが乾燥後、プレスや折り曲げ等の加工後に行っても有効であり、複数回実施することも有効である。オーバーコートの方法は特に限定せず、塗布塗装、浸漬塗装、静電塗装、電着塗装、粉体塗装など種々の方法が可能である。   After the above chemical conversion treatment, after washing with water, coating with an inorganic, organic or organic-inorganic composite will further improve the corrosion resistance. Examples of inorganic overcoats include silica-based and phosphoric acid-based overcoats, but other overcoats are also possible. The organic overcoat is not particularly limited with respect to the coating material and the resin type, and can be applied to an aqueous overcoat or non-aqueous overcoat. For example, polyethylene, polyvinyl chloride, polystyrene, polypropylene, acrylic resin, methacrylic resin, polycarbonate, polyamide, polyacetal, fluororesin, urea resin, phenol resin, unsaturated polyester resin, polyurethane, alkyd resin, epoxy resin, melamine resin, etc. Although a film | membrane is mentioned, it is not limited to these. Further, overcoating may be performed immediately after the surface treatment according to the present invention, but it is also effective if it is performed after drying and after processing such as pressing and bending, and it is also effective to perform the coating several times. The method of overcoat is not particularly limited, and various methods such as coating, immersion coating, electrostatic coating, electrodeposition coating, and powder coating are possible.

ノンクロム白色化成皮膜形成反応はバナジウム族元素の化合物、希土類元素のイオン並びに塩素イオン、フッ素イオン、硝酸イオン、硫酸イオン及び酢酸イオンからなる群から選択される少なくとも一種を含有し、且つ、クロムを含有しない、温度10〜50℃、pH1.0〜5.0の金属表面処理液に20〜120秒浸漬することより行う。上述化成処理後、水洗後に前記コーティングを行うと耐食性が更に向上する。   The non-chromium white conversion film forming reaction contains at least one selected from the group consisting of vanadium group element compounds, rare earth element ions and chlorine ions, fluorine ions, nitrate ions, sulfate ions and acetate ions, and also contains chromium. No, it is performed by immersing in a metal surface treatment solution having a temperature of 10 to 50 ° C. and a pH of 1.0 to 5.0 for 20 to 120 seconds. When the coating is performed after the above chemical conversion treatment and after washing with water, the corrosion resistance is further improved.

以上の本発明の処理は、金属基材に用いられる。金属基材とは金属表面を有する基材のことであり、具体的には金属板、ボルトなどが挙げられるがこれに限定されない。   The above-described treatment of the present invention is used for a metal substrate. The metal substrate is a substrate having a metal surface, and specifically includes, but is not limited to, a metal plate and a bolt.

以下、実施例、参考例及び比較例により本発明を説明する。試験片に適当な前処理を行った後、以下に示すそれぞれの実施例及び参考例に従いめっきを行った。以下の実施例及び参考例では特に断りのない場合、陰極となる試験片は静止めっきでは鉄板(50×100×2mm)、バレルめっきではボルト(M8×50mm)を使用し、陽極にも鉄板を用いた。めっき条件はめっき浴温25℃、めっき時間は静止めっき30分、バレルめっき60分、電流密度は静止めっき3A/dm2(比較例1〜3は2A/dm2)、バレルめっき0.8A/dm2であり、鉄イオンの供給源には硫酸鉄、亜鉛イオンの供給源には酸化亜鉛、水酸化物イオンの供給源には水酸化ナトリウム、キレート剤にトリエタノールアミン、4級アンモニウムポリマーには構造式(1)の構造を有しR1、R2はメチルであるものを使用した。ノンクロム白色化成皮膜処理は硝酸リチウム20g/L、硫酸セリウム10g/L、メタバナジン酸カリウム2g/Lを含む水溶液を使用して、温度30℃、処理時間60秒、pH2.8で行った。水洗後の第二処理はコロイダルシリカ5%水溶液を用い、pH11で30℃で30秒浸漬させた。三価クロム黒色化成処理は硝酸クロム10g/L、亜リン酸5g/Lを含む水溶液を使用し、温度30℃、処理時間45秒、pH2.0で行い、水洗後の第二処理はリン酸クロム9g/L、マロン酸8g/Lの水溶液を使用して、温度40℃、処理時間10秒、pH4.0で行った。三価クロム白色化成処理は硝酸クロム20g/L、シュウ酸15g/L、硝酸コバルト3g/Lを含む水溶液を使用して、温度30℃、処理時間40秒で行った。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to Examples , Reference Examples and Comparative Examples. After performing an appropriate pretreatment on the test piece, plating was performed according to the following examples and reference examples . Unless otherwise specified in the following examples and reference examples , the test piece to be a cathode is an iron plate (50 × 100 × 2 mm) for static plating, a bolt (M8 × 50 mm) is used for barrel plating, and an iron plate is also used for the anode. Using. Plating Conditions Plating bath temperature 25 ° C., plating time still plating 30 minutes and barrel plating 60 minutes, the current density is still plated 3A / dm 2 (Comparative Examples 1 to 3 2A / dm 2), barrel plating 0.8 A / an dm 2, iron sulfate to a source of iron ions, zinc oxide to a source of zinc ions, sodium hydroxide to a source of hydroxide ion, triethanolamine chelating agents, quaternary ammonium polymer Used the one having the structure of the structural formula (1) and R1 and R2 being methyl. The non-chromium white chemical conversion film treatment was performed using an aqueous solution containing lithium nitrate 20 g / L, cerium sulfate 10 g / L, and potassium metavanadate 2 g / L at a temperature of 30 ° C., a treatment time of 60 seconds, and a pH of 2.8. The second treatment after washing with water was carried out using a 5% aqueous solution of colloidal silica and immersed at 30 ° C. for 30 seconds at pH 11. The trivalent chromium black chemical conversion treatment uses an aqueous solution containing chromium nitrate 10 g / L and phosphorous acid 5 g / L at a temperature of 30 ° C., a treatment time of 45 seconds, and a pH of 2.0. The second treatment after washing with water is phosphoric acid. Using an aqueous solution of 9 g / L chromium and 8 g / L malonic acid, the temperature was 40 ° C., the treatment time was 10 seconds, and the pH was 4.0. The trivalent chromium white chemical conversion treatment was performed using an aqueous solution containing chromium nitrate 20 g / L, oxalic acid 15 g / L, and cobalt nitrate 3 g / L at a temperature of 30 ° C. and a treatment time of 40 seconds.

I めっき浴組成の変化とめっき外観及び三価クロム黒色化成皮膜処理外観
亜鉛、鉄、水酸化アルカリ、キレート剤、4級アンモニウムポリマー、グルコン酸を変化させ、めっき後の外観並びに後処理後の外観、耐食性を評価した。外観は光沢、均一性、後処理後では黒色の美感を含め総合的に評価した。耐食性はJIS Z 2371に従う塩水噴霧試験を行い赤錆が発生した時間を試験結果に示した。耐食性試験は1500時間で打ち切り、赤錆発生無しを○、1000〜1500時間で赤錆発生を△、1000時間未満で赤錆発生を×と評価した。
I Change of plating bath composition and appearance of plating and appearance of trivalent chromium black conversion coating treatment Appearance after plating and appearance after post-treatment by changing zinc, iron, alkali hydroxide, chelating agent, quaternary ammonium polymer and gluconic acid The corrosion resistance was evaluated. The appearance was comprehensively evaluated including gloss, uniformity, and black aesthetic after post-treatment. For the corrosion resistance, a salt spray test according to JIS Z 2371 was performed, and the time when red rust occurred was shown in the test results. The corrosion resistance test was terminated after 1500 hours, the absence of red rust was evaluated as ○, the occurrence of red rust at 1000 to 1500 hours as Δ, and the occurrence of red rust as less than 1000 hours as ×.

4級アンモニウムポリマーならびにグルコン酸を加えた場合、参考例1〜15のように従来より低い濃度のめっき液で外観、耐食性とも優れた亜鉛−鉄合金めっき皮膜が得られる。 When a quaternary ammonium polymer and gluconic acid are added, a zinc-iron alloy plating film excellent in appearance and corrosion resistance can be obtained with a plating solution having a lower concentration than in the conventional case as in Reference Examples 1-15.

比較例1を見ると、4級アンモニウムポリマー並びにグルコン酸無しでは参考例のような低濃度のめっき液では不十分な外観と耐食性しか示さない。比較例2は従来の標準的な亜鉛−鉄合金めっきであり、参考例には及ばないもののある程度良好な外観と耐食性を有する。逆に、比較例2のような高濃度のめっき液に4級アンモニウムポリマー並びにグルコン酸を添加すると皮膜の外観と耐食性が悪化する(比較例3)。比較例4〜13は参考例1から大きく外れた浴組成での試験例であり、いずれも満足のいく結果は得られない。 When Comparative Example 1 is seen, without the quaternary ammonium polymer and gluconic acid, the low concentration plating solution as in the Reference Example shows only insufficient appearance and corrosion resistance. Comparative Example 2 is a conventional standard zinc-iron alloy plating, which has a somewhat good appearance and corrosion resistance although it does not reach the reference example . Conversely, when a quaternary ammonium polymer and gluconic acid are added to a high concentration plating solution as in Comparative Example 2, the appearance and corrosion resistance of the coating deteriorate (Comparative Example 3). Comparative Examples 4 to 13 are test examples with a bath composition greatly deviating from Reference Example 1, and no satisfactory results are obtained.

参考例1〜15、比較例1〜12のめっき液を用いてバレルめっきを行ったが、結果は静止めっきと同様であった。
Barrel plating was performed using the plating solutions of Reference Examples 1 to 15 and Comparative Examples 1 to 12, and the results were the same as those for stationary plating.

II 電流密度
参考例1と比較例2では適用可能な電流密度の差が大きい。電流密度を変化させた静止めっきを行った場合の外観(特にコゲの有無)を比較すると下表の結果となり、本発明においては適用可能な電流密度の上限が2〜3倍になるという著しい効果がある。
II Current density
The difference in applicable current density is large between Reference Example 1 and Comparative Example 2. When the appearance (especially the presence or absence of kogation) when performing static plating with varying current density is compared, the results shown in the table below are obtained. In the present invention, the upper limit of the applicable current density is increased by 2 to 3 times. There is.

III 膜厚、鉄共析率
いくつかの参考例と比較例について、前記鉄板と同サイズの銅板を100枚ずつめっきし、めっき中の鉄共析率を測定したところ、以下の結果となった。膜厚、鉄共析率はFISCHER社製FISCHER SCOPE X−RAY XDLM−C4を用いて測定した。
III Film thickness, iron eutectoid rate For some reference examples and comparative examples, 100 copper plates of the same size as the iron plate were plated, and the iron eutectoid rate during plating was measured. The results were as follows. . The film thickness and the iron eutectoid rate were measured by using FISCHER SCOPE X-RAY XDLM-C4 manufactured by FISCHER.

参考例1〜5ではいずれも膜厚、鉄共析率において満足のいく結果であった。しかし、比較例1では参考例と比較してばらつきが大きくなり、比較例2では比較例1よりは改善されるもののなお、参考例1と比較するとばらつきが大きい。 In Reference Examples 1 to 5, all were satisfactory results in film thickness and iron eutectoid rate. However, the variation in Comparative Example 1 is larger than that in the Reference Example, and in Comparative Example 2, the variation is larger than that in Comparative Example 1, but the variation is larger than that in Reference Example 1.

IV ノンクロム黒色化成皮膜試験
参考例1のめっき品に対してノンクロム黒色化成皮膜処理試験を行った。
以下、特に断りのない限り、リンのオキソ酸として亜リン酸を、イットリウム源として硝酸イットリウム(比較例15は硫酸イットリウム)を、スズ源として硫酸スズを、バナジウム源としてバナジン酸を用いた。また、処理条件はpH1.8、温度30℃、処理時間40秒である。化成処理、水洗後に後処理剤として日本表面化学(株)製FT−170を標準条件で使用した。尚、処理液のpH調整は硝酸(比較例15は硫酸)と水酸化ナトリウムを用いて行った。外観の評価は目視にて行い、均一で光沢のある外観を○、ややムラや曇りのあるか黒色が不足した外観を△、ムラや曇りがひどい、または黒色がほとんどない外観を×とした。耐食性の評価は、JIS Z 2371に従う塩水噴霧試験を行い白錆が5%発生した時間を試験結果に示した。
IV Chromium black conversion coating test
The plated product of Reference Example 1 was subjected to a non-chrome black chemical conversion film treatment test.
Unless otherwise specified, phosphorous acid was used as the oxo acid of phosphorus, yttrium nitrate (comparative example 15 was yttrium sulfate) as the yttrium source, tin sulfate as the tin source, and vanadic acid as the vanadium source. The processing conditions are pH 1.8, temperature 30 ° C., and processing time 40 seconds. After chemical conversion treatment and washing with water, FT-170 manufactured by Nippon Surface Chemical Co., Ltd. was used as a post-treatment agent under standard conditions. The pH of the treatment solution was adjusted using nitric acid (comparative example 15 was sulfuric acid) and sodium hydroxide. The appearance was evaluated visually, with a uniform and glossy appearance as ◯, an appearance with some unevenness, cloudiness or lack of black, and an appearance with poor unevenness or cloudiness or almost no black. For the evaluation of corrosion resistance, a salt spray test according to JIS Z 2371 was performed, and the time when white rust was generated by 5% was shown in the test results.

結果は下表4の通りである。   The results are shown in Table 4 below.

実施例16の浴組成のノンクロム黒色化成皮膜処理液に浸漬する条件を変更して試験を行った。結果を以下の表5に示す。   The test was conducted by changing the conditions of immersion in the non-chromium black chemical conversion film treatment liquid having the bath composition of Example 16. The results are shown in Table 5 below.

V その他
下表に示す条件で参考例を作成した。なお、以下の参考例では内容欄に特に記載のない条件は全て参考例1と同条件である。評価方法はIと同様である。
V Others Reference examples were created under the conditions shown in the table below. In the following reference examples , all conditions not specifically described in the content column are the same as those in Reference Example 1. The evaluation method is the same as I.

また、下表に示す条件で参考例を作成した。評価方法はIVと同様である。 A reference example was created under the conditions shown in the table below. The evaluation method is the same as IV.

VI 補足資料
以下、いくつかの参考例及び比較例について実際に処理を行った鉄板の写真を掲載する(図1)。本発明でめっきし、黒色化成皮膜処理した金属部材の外観の優位性を確認する資料になると考える。
VI Supplementary materials Below are some photographs of iron plates that were actually processed for some reference examples and comparative examples (Fig. 1). This is considered to be a document for confirming the superiority of the appearance of the metal member plated with the present invention and treated with the black chemical conversion film.

Claims (4)

皮膜形成方法であって、
8〜16g/Lの亜鉛イオン、0.08〜0.30g/Lの鉄イオン、40〜65g/Lの水酸化物イオン、10〜30g/Lのキレート剤を含有した水溶液に、さらに4級アンモニウムポリマーを0.2〜5g/L、2価以上の多価カルボン酸、オキシカルボン酸、アミノカルボン酸又はそれらの塩から選択される1種又は2種以上を0.1〜5g/L含有する亜鉛−鉄合金めっき液でめっきする工程と、
前記工程の後にノンクロム黒色化成皮膜処理を施す工程とを、
含み、
前記ノンクロム黒色化成皮膜処理を施す処理液が、
亜リン酸イオンを1〜100g/L、
硝酸イオンを0.1〜30g/L、
イットリウムイオンを無機酸とイットリウム塩の形態で2〜100mg/L、
スズを10〜550mg/L、及び
バナジウムを0.01〜10g/L、
を含み、
前記ノンクロム黒色化成皮膜処理を
pH1.0〜3.0、
浸漬時間20〜120秒
で行う該方法。
A film forming method comprising:
An aqueous solution containing 8 to 16 g / L of zinc ions, 0.08 to 0.30 g / L of iron ions, 40 to 65 g / L of hydroxide ions, and 10 to 30 g / L of a chelating agent is further added to quaternary. 0.2-5 g / L of ammonium polymer, 0.1-5 g / L of one or more selected from divalent or higher polyvalent carboxylic acid, oxycarboxylic acid, aminocarboxylic acid or salts thereof Plating with a zinc-iron alloy plating solution ,
A step of performing a non-chrome black chemical conversion film treatment after the step,
Including
The treatment liquid for applying the non-chromium black chemical conversion film treatment,
1-100 g / L of phosphite ion,
0.1-30 g / L of nitrate ion,
2-100 mg / L of yttrium ions in the form of inorganic acid and yttrium salt,
10 to 550 mg / L tin, and
0.01-10 g / L of vanadium,
Including
The non-chrome black conversion coating treatment
pH 1.0-3.0,
Immersion time 20-120 seconds
The method performed in.
請求項1記載のキレート剤がアミノアルコール類、3級以下のポリアミン類、多価アルコール類、チオ尿素類から選択される1種または2種以上である請求項1記載の皮膜形成方法The film forming method according to claim 1, wherein the chelating agent according to claim 1 is one or more selected from amino alcohols, tertiary or lower polyamines, polyhydric alcohols, and thioureas. 請求項1又は2に記載のノンクロム黒色皮膜形成処理後に第二処理液で一回または複数回浸漬処理することを特徴とする皮膜形成方法。 3. A film forming method, wherein after the non-chromium black film forming process according to claim 1 or 2 , a dipping process is performed once or a plurality of times with a second processing liquid. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法を用いてノンクロム化成皮膜を形成した金属基材。 The metal base material which formed the non-chrome chemical conversion film using the method of any one of Claims 1-3 .
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