特許 6986028 ニッケルなしで金属表面をリン酸塩処理するための改良された方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6986028

(24)【登録日】2021年11月30日

(45)【発行日】2021年12月22日

(54)【発明の名称】ニッケルなしで金属表面をリン酸塩処理するための改良された方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 22/18 20060101AFI20211213BHJP

   C23C 22/36 20060101ALI20211213BHJP

【ＦＩ】

   C23C22/18

   C23C22/36

【請求項の数】11

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2018-553121(P2018-553121)

(86)(22)【出願日】2017年1月18日

(65)【公表番号】特表2019-510886(P2019-510886A)

(43)【公表日】2019年4月18日

(86)【国際出願番号】EP2017050993

(87)【国際公開番号】WO2017174222

(87)【国際公開日】20171012

【審査請求日】2019年12月20日

(31)【優先権主張番号】102016205815.0

(32)【優先日】2016年4月7日

(33)【優先権主張国】DE

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】517284496

【氏名又は名称】ケメタル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

(74)【代理人】

【識別番号】100100354

【弁理士】

【氏名又は名称】江藤 聡明

(72)【発明者】

【氏名】ダーレンブルク，オラーフ

(72)【発明者】

【氏名】シューマイアー，リザ

【審査官】 岡田 隆介

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０８−１５８０６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 独国特許出願公開第１０２０１４００７７１５（ＤＥ，Ａ１）

【文献】 特開平０８−１３４６６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００６−５２８２８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−１９０４７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０３１４４７９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ ２２／００−２２／８６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電着材料を析出させるために金属表面をリン酸塩処理する方法であって、金属表面を、亜鉛イオン、マンガンイオン、鉄（ＩＩＩ）イオンおよびホスフェートイオンを含む酸性の水性でニッケル含有量が０．３ｇ／ｌ未満であるリン酸塩処理用組成物で処理することを含み、
前記リン酸塩処理用組成物が、０．３〜２．０の範囲の遊離酸、０．５〜８の範囲の遊離酸（希釈）、１２〜２８の範囲の総酸、Ｆｉｓｃｈｅｒ、１２〜４５の範囲の総酸、および０．０１〜０．２の範囲の酸価を有し、
リン酸塩処理用組成物中の鉄（ＩＩＩ）イオンの含有量が１〜２００ｍｇ／ｌの範囲であり、及び
金属表面を前記リン酸塩処理用組成物で処理した後、金属表面は、少なくとも１種の金属イオンおよび／または少なくとも１種のポリマーを含む水性の後濯ぎ組成物で処理されない、ことを特徴とする、方法。

【請求項2】

前記リン酸塩処理用組成物で処理を行う前に、前記金属表面を浄化および／または活性化することを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記リン酸塩処理用組成物で処理を行った後、前記金属表面を濯ぎおよび／または乾燥することを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。

【請求項4】

金属表面を少なくとも部分的に亜鉛メッキする、請求項１から３の何れか１項に記載の方法。

【請求項5】

リン酸塩処理用組成物が０．３〜３．０ｇ／ｌの亜鉛イオン、０．３〜２．０ｇ／ｌのマンガンイオン、８〜２５ｇ／ｌのホスフェートイオン（Ｐ_２Ｏ_５として計算）を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

リン酸塩処理用組成物が３０〜２５０ｍｇ／ｌの遊離のフッ化物を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項7】

リン酸塩処理用組成物が０．５〜３ｇ／ｌの錯体のフッ化物を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項8】

錯体のフッ化物がテトラフルオロボレート（ＢＦ_４⁻）および／またはヘキサフルオロシリケート（ＳｉＦ_６^２−）である、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

リン酸塩処理用組成物がＨ_２Ｏ_２を促進剤として含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

リン酸塩処理用組成物が１ｇ／ｌ未満の硝酸塩を含有する、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

鉄（ＩＩＩ）イオンが遊離酸の調節に先立ってリン酸塩処理用組成物に添加されている、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、金属表面を実質的にニッケルなしでリン酸塩処理するための改良された方法、対応するリン酸塩処理用組成物、また対応するホスフェートで被覆された金属表面に関する。

【背景技術】

【0002】

金属表面上のホスフェートコーティングは従来技術から公知である。かかるコーティングは金属表面の腐食を防ぐのに、さらにまた、その後の塗膜のための接着促進剤として役立つ。

【0003】

かかるホスフェートコーティングは特に自動車産業の分野で、また一般産業の分野で使用されている。

【0004】

その後の塗膜、ならびに粉体塗料および湿式ペイントは、特に、陰極析出電着材料（ＣＥＣ）である。ＣＥＣの析出には金属表面と処理浴との間の電流の流れが必要とされるので、効率的で均一な析出を確実にするにはホスフェートコーティング内の定まった電気伝導度を設定することが重要である。

【0005】

したがって、ホスフェートコーティングは、習慣的に、ニッケル含有リン酸塩処理用溶液を使用して設けられる。このプロセスで元素として、または合金成分、例えばＺｎ／Ｎｉとして析出するニッケルは、その後の電着中の適当な伝導度を提供する。

【0006】

しかし、その高い毒性および環境に対する有害性のために、ニッケルイオンはもはや処理溶液の望ましい構成成分ではなく、したがってできる限り避けるか、または少なくともその量に関して低減するべきである。

【0007】

実際、ニッケル不含または低ニッケルリン酸塩処理用溶液の使用は原則として公知である。しかし、それは鋼のような特定の基材に限定される。

【0008】

なお、規定されたニッケル不含または低ニッケル系は、優勢なＣＥＣ析出条件下で非理想的な基材表面のために不足した腐食値および塗料密着値を生じることがある。

【0009】

ニッケル不含リン酸塩処理浴に伴うさらなる問題は、パラメーターの変化または金属製基材のスループットに関してそれぞれの浴の適切な安定性を保証することである。

【0010】

浴は最初スラッジを含まないかまたは濁りがない。しかし、第１のスループットの金属シートの後に濁っていき、最終的に大量のスラッジが形成される。パラメーターは不安定である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

したがって、本発明の１つの目的は、金属表面を実質的にニッケルなしのリン酸塩処理に付することができ、前述した従来技術の欠点が避けられ、より特定的にはより高い浴安定性が得られる方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0012】

この目的は、請求項１に記載の方法、請求項１３に記載のリン酸塩処理用組成物、および請求項１５に記載のホスフェートで被覆された金属表面によって達成される。

【0013】

金属表面をリン酸塩処理するための本発明の方法において、金属表面は、任意に浄化および／または活性化の後、亜鉛イオン、マンガンイオン、鉄（ＩＩＩ）イオンおよびホスフェート（リン酸）イオンを含む酸性の水性で実質的にニッケルなしのリン酸塩処理用組成物で処理し、その後任意に濯ぎ、および／または乾燥する。

【発明を実施するための形態】

【0014】

定義：
本発明の方法は、被覆されていない金属表面、またはその代わりに既に化成処理されている金属表面を処理するのに使用することができる。したがって、以下で「金属表面」というときは常に既に化成処理された金属表面も含むと考えられる。

【0015】

本発明の目的から「水性組成物」とは、その溶媒として少なくとも部分的に、好ましくは主に水を含む組成物である。溶解した構成成分に加えて、分散した−即ち、乳化したおよび／または懸濁した−構成成分も含んでいてもよい。

【0016】

本件において「実質的にニッケルを含まない」とは、０．３ｇ／ｌ未満のニッケルイオンが存在することを意味する。

【0017】

本発明の目的から、「ホスフェートイオン」とは、リン酸水素塩、リン酸二水素塩およびリン酸も意味する。なお、ピロリン酸およびポリリン酸ならびにそれらの一部および完全に脱プロトン化された形態の全てを包含することが意図されている。

【0018】

本発明の目的から「金属イオン」はあるいは金属カチオン、複合金属カチオン、または複合金属アニオンである。

【0019】

金属表面は好ましくは鋼、溶融亜鉛メッキ系、電解亜鉛メッキ系、アルミニウム、または、例えばＺｎ／ＦｅもしくはＺｎ／Ｍｇのようなこれらの合金を含む。溶融亜鉛メッキ系および電解亜鉛メッキ系の場合、各々の場合、より特定的には鋼に基づくこの種の系である。金属表面はより特定的には少なくとも部分的に亜鉛メッキされている。

【0020】

本発明の方法は殊に多金属用途に適している。

【0021】

金属表面を被覆しようとし、それが新鮮な溶融亜鉛メッキ系でないならば、リン酸塩処理用組成物による処理に先立って、まず金属表面を水性の浄化用組成物で浄化、より特定的には脱脂するのが有利である。このためには、特に、酸性、中性、アルカリ性または強アルカリ性の浄化用組成物を使用すればよいが、任意に、さらに酸性または中性の酸洗い組成物を使用してもよい。

【0022】

アルカリ性または強アルカリ性の浄化用組成物が本発明で殊に有利であることが示されている。

【0023】

水性の浄化用組成物は、少なくとも１種の界面活性剤に加えて、任意に、洗浄剤ビルダーおよび／または錯化剤のような他の添加剤を含んでいてもよい。また、活性化用洗浄剤を使用することも可能である。

【0024】

浄化／酸洗い後、金属表面を水で少なくとも一回濯ぐのが有利であり、この場合、任意に例えば水溶液中の亜硝酸塩または界面活性剤のような添加剤を水に加えてもよい。

【0025】

リン酸塩処理用組成物による金属表面の処理に先立って、活性化用組成物で金属表面を処理するのが有利である。活性化用組成物の目的は多数の超微細なホスフェート粒子を種晶として金属表面上に析出させることである。これらの結晶は、その後の方法工程で、好ましくは間で濯ぐことなく、リン酸塩処理用組成物と接触する、極めて多数の密に配置された微細なホスフェート結晶を有するホスフェート層、より特定的には結晶質のホスフェート層、またはほとんど不浸透性のホスフェート層を形成するのを助ける。

【0026】

考えられる活性化用組成物としては、特に、リン酸チタンまたはリン酸亜鉛をベースとする酸性またはアルカリ性の組成物がある。

【0027】

しかし、活性化剤、殊にリン酸チタンまたはリン酸亜鉛を浄化用組成物に加える、言い換えると、浄化および活性化を一工程で行うことも有利であり得る。

【0028】

酸性の水性で実質的にニッケルなしのリン酸塩処理用組成物は亜鉛イオン、マンガンイオン、鉄（ＩＩＩ）イオンおよびホスフェート（リン酸）イオンを含む。

【0029】

鉄（ＩＩＩ）イオンの含有量はパラメーターまたは金属製基材のスループットの変化に対するリン酸塩処理用組成物の適切な安定性を達成する。

【0030】

リン酸塩処理用組成物中の鉄（ＩＩＩ）イオンの含有量は好ましくは１〜２００ｍｇ／ｌ、より好ましくは１〜１００ｍｇ／ｌ、より好ましくは５〜１００ｍｇ／ｌ、殊に好ましくは５〜５０ｍｇ／ｌ、非常に好ましくは５〜２０ｍｇ／ｌの範囲である。

【0031】

鉄（ＩＩＩ）イオンは、例えば、硝酸塩、硫酸塩、クエン酸塩または酒石酸塩の形態でリン酸塩処理用組成物に加えることができる。

【0032】

しかし、鉄（ＩＩＩ）イオンは硝酸塩の形態で加えないのが好ましい。これは、多過ぎる硝酸塩は層組成に対して逆効果を有するからである。即ち、形成される層のマンガン含有量がより低くなる。

【0033】

鉄（ＩＩＩ）イオンは遊離酸（ＦＡ、後記参照）の確立に先立ってリン酸塩処理用組成物に加えると特に有利である。これは、これが亜鉛塩の沈殿を低減し、したがって浴の安定性が増大するという事実に起因し得る。

【0034】

本発明のリン酸塩処理用組成物は、濃縮物から適切な溶媒、好ましくは水による１〜１００、好ましくは５〜５０倍の希釈により、そして必要であれば、ｐＨ調整物質の添加により得ることができる。

【0035】

リン酸塩処理用組成物は好ましくは次の成分を以下の好ましいおよびより好ましい濃度範囲で含む。

【0036】

【表1】

【0037】

しかし、マンガンイオンについては０．３〜２．５ｇ／ｌの範囲の濃度、遊離のフッ化物については１０〜２５０ｍｇ／ｌの範囲の濃度が有利であることが既に示されている。

【0038】

錯体のフッ化物は好ましくはテトラフルオロボレート（ＢＦ_４⁻）および／またはヘキサフルオロシリケート（ＳｉＦ_６^２−）を含む。

【0039】

特にアルミニウムおよび／または亜鉛メッキされた材料の処理において、リン酸塩処理用組成物中の錯体フッ化物、また単純なフッ化物、例えばフッ化ナトリウムの存在は利点である。

【0040】

リン酸塩処理系内のＡｌ^３＋は浴毒であり、例えば、フッ化物と共に錯化することにより氷晶石の形態で系から除くことができる。錯体のフッ化物は「フッ化物緩衝材」として浴に加えられる。というのは、そうでないとフッ化物含有量が急速に低下し、もはや被覆が起こらないからである。そこで、フッ化物はホスフェート層の形成を支持し、その結果として間接的に塗料の密着を改良し、また腐食の制御もする。また、亜鉛メッキされた材料上では、錯体のフッ化物は斑点のような欠陥を防ぐのを助ける。

【0041】

リン酸塩処理用組成物はさらに、好ましくは、以下の化合物からなる群から選択される少なくとも１種の促進剤を次の好ましい、そしてより好ましい濃度範囲で含む。

【0042】

【表2】

【0043】

しかし、ニトログアニジンについては０．１〜３．０ｇ／ｌの範囲の濃度が、Ｈ_２Ｏ_２については５〜２００ｍｇ／ｌの範囲の濃度が有利であることが既に示されている。

【0044】

非常に好ましくは少なくとも１種の促進剤はＨ_２Ｏ_２である。

【0045】

リン酸塩処理用組成物は好ましくは１ｇ／ｌ未満、より好ましくは０．５ｇ／ｌ未満、非常に好ましくは０．１ｇ／ｌ未満、殊に好ましくは０．０５〜０．１ｇ／ｌ未満の硝酸塩を含有する。

【0046】

これの理由は、特に、亜鉛メッキされた表面の場合、リン酸塩処理用組成物中の硝酸塩が層形成反応の付加的な促進を起こし、結果としてより低い被覆質量を生じるが、特に結晶中へのマンガンの混入を低減することである。しかし、ホスフェートコーティングのマンガン含有量が低過ぎると、その耐アルカリ性が落ちる。

【0047】

耐アルカリ性はその後の陰極電着析出で重大な役割を果たすことになる。この過程で、水の電離が基材表面で起こり、水酸化物イオンが形成される。結果として、基材界面のｐＨが上昇する。実際、電着材料が凝集し析出することができるのはこの手段によるのみである。しかし、高いｐＨは結晶質のホスフェート層を損傷する可能性もある。

【0048】

リン酸塩処理用組成物は好ましくは３０〜５５℃の範囲の温度を有する。

【0049】

さらに、リン酸塩処理用組成物は次の好ましい、およびより好ましいパラメーター範囲により特徴付けることができる。

【0050】

【表3】

【0051】

しかし、ＦＡパラメーターについては０．２〜２．５の範囲の値が、温度については３０〜５５℃の範囲の値が有利であることが既に示されている。

【0052】

このリストで、「ＦＡ」は遊離酸を意味し、「ＦＡ（ｄｉｌ．）」は遊離酸（希釈）を意味し、「ＴＡＦ」は総酸、Ｆｉｓｃｈｅｒを示し、「ＴＡ」は総酸を意味し、「Ａ値」は酸価を意味する。

【0053】

これらのパラメーターは本発明では次のようにして決定される。

【0054】

遊離酸（ＦＡ）：
遊離酸の決定には、１０ｍｌのリン酸塩処理用組成物を３００ｍｌの三角フラスコのような適切な容器にピペットで移す。リン酸塩処理用組成物が錯体のフッ化物を含有するならば、追加の２〜３ｇの塩化カリウム（ＫＣｌ）を試料に加える。次いで、ｐＨ計および電極を用いて、０．１ＭのＮａＯＨでｐＨ３．６まで滴定を行う。この滴定で消費される０．１ＭのＮａＯＨの量（リン酸塩処理用組成物１０ｍｌ当たりのｍｌ）が遊離酸（ＦＡ）の値を点で与える。

【0055】

遊離酸（希釈）（ＦＡ（ｄｉｌ．））：
遊離酸（希釈）の決定には、１０ｍｌのリン酸塩処理用組成物を３００ｍｌの三角フラスコのような適切な容器にピペットで移す。その後１５０ｍｌのＤＩ水を加える。ｐＨ計および電極を用いて、０．１ＭのＮａＯＨでｐＨ４．７まで滴定を行う。この滴定で消費される０．１ＭのＮａＯＨの量（希釈リン酸塩処理用組成物１０ｍｌ当たりのｍｌ）が遊離酸（希釈）（ＦＡ（ｄｉｌ．））の値を点で与える。遊離酸（ＦＡ）に対する差から錯体のフッ化物の量を決定することが可能である。この差に０．３６の係数をかけると、結果がＳｉＦ_６^２−としての錯体のフッ化物の量ｇ／ｌである。

【0056】

総酸、Ｆｉｓｃｈｅｒ（ＴＡＦ）：
遊離酸（希釈）の決定後、希釈リン酸塩処理用組成物を、シュウ酸カリウム溶液を添加した後、ｐＨ計および電極を用いて、０．１ＭのＮａＯＨでｐＨ８．９まで滴定する。この手順での、希釈リン酸塩処理用組成物１０ｍｌ当たりのｍｌとしての０．１ＭのＮａＯＨの消費量が総酸、Ｆｉｓｃｈｅｒ（ＴＡＦ）を点で与える。この数字に０．７１をかけると、結果はＰ_２Ｏ_５として計算したホスフェートイオンの総量である（Ｗ． Ｒａｕｓｃｈ：「Ｄｉｅ Ｐｈｏｓｐｈａｔｉｅｒｕｎｇ ｖｏｎ Ｍｅｔａｌｌｅｎ」 Ｅｕｇｅｎ Ｇ． Ｌｅｕｚｅ−Ｖｅｒｌａｇ ２００５、第３版、３３２ページ以降参照）。

【0057】

総酸（ＴＡ）：
総酸（ＴＡ）は、存在する二価のカチオンならびに遊離および結合したリン酸（後者がホスフェートである）の合計である。これは、ｐＨ計および電極を用いて０．１ＭのＮａＯＨの消費量によって決定される。このためには、１０ｍｌのリン酸塩処理用組成物を３００ｍｌの三角フラスコのような適切な容器にピペットで移し、２５ｍｌのＤＩ水で希釈する。この後０．１ＭのＮａＯＨでｐＨ９まで滴定する。この手順中の、希釈リン酸塩処理用組成物１０ｍｌ当たりのｍｌとしての消費量が総酸（ＴＡ）の点数に対応する。

【0058】

酸価（Ａ値）：
酸価（Ａ値）は比ＦＡ：ＴＡＦを表し、遊離酸（ＦＡ）の値を総酸、Ｆｉｓｃｈｅｒ（ＴＡＦ）の値で割ることによって得られる。

【0059】

酸価を０．０３〜０．０６５の範囲、より特定的には０．０４〜０．０６の範囲に設定した結果としての、殊に溶融亜鉛メッキされた表面上への塗料の密着のさらなる改良は驚くべきことであった。

【0060】

驚くべきことに、特に金属表面としての鋼または溶融亜鉛メッキ系の場合、４５℃未満、好ましくは３５〜４５℃の範囲のリン酸塩処理用組成物の温度がさらに改良された腐食および塗料密着値につながることが分かった。

【0061】

リン酸塩処理用組成物は実質的にニッケルを含まない。好ましくは０．１ｇ／ｌ未満、より好ましくは０．０１ｇ／ｌ未満のニッケルイオンを含有する。

【0062】

実質的にニッケルなしのリン酸塩処理用組成物は、鉄（ＩＩＩ）イオンの含有量の結果として、金属製基材の繰返しスループットの後でも、大幅に小量のスラッジを有する。そのパラメーターは安定のままである。

【0063】

リン酸塩処理用組成物への鉄（ＩＩＩ）イオンの添加は、さらに、本質的にニッケルなしでリン酸塩処理された金属表面の電気化学的性質を、ニッケル含有リン酸塩処理用溶液で処理された金属表面のものに匹敵させるまたは事実上匹敵させるように寄与する。

【0064】

鉄（ＩＩＩ）イオンのリン酸塩処理用組成物への添加は、殊に鋼、亜鉛メッキされた鋼およびアルミニウムで、ペイントの密着および防食結果において確かな改良をもたらす。

【0065】

添付の走査型電子顕微鏡写真で、形成されたホスフェート層がＦｅ（ＩＩＩ）の使用の結果としてより連続しており微細結晶質であることが分かる（各場合について図１〜９参照）。Ｆｅ（ＩＩＩ）を加えないと、長いエッチング攻撃および完結しない層形成に起因し得る「エッチホール」が明らかである。

【0066】

しかし、一実施形態では、リン酸塩処理用組成物は慣用のトリカチオン組成物であり、その意味するところは、亜鉛イオンおよびマンガンイオンだけでなく、少なくとも０．３ｇ／ｌ、好ましくは少なくとも０．５ｇ／ｌ、殊に好ましくは少なくとも０．８ｇ／ｌのニッケルイオンも含有するということである。トリカチオンリン酸塩処理の場合でも、驚くべきことに、既に説明されているように、浴安定性の確かな上昇ならびに加えてアルミニウム上におけるペイントの密着および防食結果の改良が見られる。

【0067】

金属表面はリン酸塩処理用組成物で好ましくは３０〜４８０秒、より好ましくは６０〜３００秒、非常に好ましくは９０〜２４０秒、好ましくは浸し塗りまたは噴霧によって処理される。

【0068】

金属表面のリン酸塩処理用組成物による処理により、金属表面上に、処理される表面に応じて、次の好ましいおよび特に好ましいリン酸亜鉛被覆質量が生じる（ＸＲＦ、即ちＸ線蛍光分析で決定）：

【表4】

【0069】

リン酸塩処理用組成物で既に処理された、即ち、既にホスフェートで被覆された金属表面は、好ましくは任意に濯ぎ、および／または乾燥するが、その後、水性の後濯ぎ組成物、殊に少なくとも１種の金属イオンおよび／または少なくとも１種のポリマーを含むもので処理することはない。

【0070】

特に好ましい実施形態において、本質的にニッケルなしのリン酸塩処理用組成物で既に処理された、即ちホスフェートで被覆された金属表面は、任意に濯ぎ、および／または乾燥するが、その後、水性の後濯ぎ組成物、殊に少なくとも１種の金属イオンおよび／または少なくとも１種のポリマーを含むもので処理することはない。

【0071】

これは、驚くべきことに、本質的にニッケルなしのリン酸塩処理用組成物に鉄（ＩＩＩ）イオンを添加すると、後濯ぎ溶液を使用しなくても、ペイントの密着に関する良好な結果および防食に関する改良を達成することができるからである。

【0072】

本発明は、さらに、本発明の方法により得ることができるホスフェートで被覆された金属表面に関する。

【0073】

次いで、ホスフェートで被覆された金属表面上に陰極電着材料を析出させてもよく、コーティング系を設けてもよい。

【0074】

この場合金属表面は、任意に、好ましくは脱イオン水で最初に濯ぎ、任意に乾燥する。

【0075】

以下の明細書では、制限を課すものと理解されてはならない実施例、および比較例によって本発明を例証することが意図されている。

【0076】

比較例１〜３
溶融亜鉛メッキ鋼（ＥＡ）、電解亜鉛メッキ鋼（Ｇ）またはアルミニウム（ＡＡ６０１４Ｓ）で作成された試験プレートを、１．３ｇ／ｌのＺｎ、１ｇ／ｌのＭｎおよび１３ｇ／ｌのＰＯ_４^３−（Ｐ_２Ｏ_５として計算）を含有するニッケル不含リン酸塩処理用溶液を用いて４５℃で被覆した。

【0077】

［実施例１〜３］
溶融亜鉛メッキ鋼（ＥＡ）、電解亜鉛メッキ鋼（Ｇ）またはアルミニウム（ＡＡ６０１４Ｓ）で作成された試験プレートを、１．３ｇ／ｌのＺｎ、１ｇ／ｌのＭｎ、１３ｍｇ／ｌのＦｅ（ＩＩＩ）および１３ｇ／ｌのＰＯ_４^３−（Ｐ_２Ｏ_５として計算）を含有するニッケル不含リン酸塩処理用溶液を用いて４５℃で被覆した。

【0078】

比較例４〜６
溶融亜鉛メッキ鋼（ＥＡ）、電解亜鉛メッキ鋼（Ｇ）またはアルミニウム（ＡＡ６０１４Ｓ）で作成された試験プレートを、１．３ｇ／ｌのＺｎ、１ｇ／ｌのＭｎ、１４ｇ／ｌのＰＯ_４^３−（Ｐ_２Ｏ_５として計算）、３ｇ／ｌのＮＯ_３⁻およびさらに１ｇ／ｌのニッケルを含有するリン酸塩処理用溶液を用いて５３℃で被覆した。

【0079】

リン酸塩処理した後、比較例１〜６（ＣＥ１〜ＣＥ６）および実施例１〜３（Ｅ１〜Ｅ３）の試験プレートを走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で検査した。

【0080】

得られた像を図１〜９に示す。

【図面の簡単な説明】

【0081】

【図1】図１：ＣＥ１、試験プレート：ＥＡ

【図2】図２：Ｅ１、試験プレート：ＥＡ

【図3】図３：ＣＥ４、試験プレート：ＥＡ

【図4】図４：ＣＥ２、試験プレート：Ｇ

【図5】図５：Ｅ２、試験プレート：Ｇ

【図6】図６：ＣＥ５、試験プレート：Ｇ

【図7】図７：ＣＥ３、試験プレート：ＡＡ６０１４Ｓ

【図8】図８：Ｅ３、試験プレート：ＡＡ６０１４Ｓ

【図9】図９：ＣＥ６、試験プレート：ＡＡ６０１４Ｓ

【0082】

ＥＡおよびＧ上で、ホスフェート層はＦｅ（ＩＩＩ）の添加がないと不完全で不均一である（図１および４参照）。著しいエッチング攻撃の結果円形の孔（いわゆるエッチホール）が生じる。これは、層形成が十分に速くなく、したがって永久エッチングが起こったという事実に起因し得る。ＡＡ６０１４Ｓ上で、ホスフェート層は全く検出できない（図７参照）。試験プレートの表面は元素亜鉛の析出の結果として黒い。ホスフェート層はＦｅ（ＩＩＩ）の添加の結果としてより微細になり（図２、５および８参照）、各々の場合ニッケル含有リン酸塩処理で得られた層に匹敵する（図３、６または９参照）。

【0083】

リン酸塩処理した後、全ての試験プレートをさらに陰極電着材料で被覆し、また標準的な自動車用コーティング系（フィラー、ベースコート、クリアコート）でも被覆し、次いでＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ２４０９のクロスカット試験に供した。各々の場合凝縮水への２４０時間の曝露の前後で３個のプレートを試験した（ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ６２７０−２ ＣＨ）。対応する結果を表１に示す。これらの結果で、０のクロスカット結果は最良であり、５は最悪の結果である。ここで０および１の結果は匹敵する質である。

【0084】

【表5】

【0085】

表１はＣＥ１、ＣＥ２およびＣＥ３（ニッケル不含、Ｆｅ（ＩＩＩ）なし）の曝露後の悪い結果を示しているが、一方Ｅ１、Ｅ２およびＥ３（ニッケル不含、Ｆｅ（ＩＩＩ）あり）は良好で、ＣＥ４、ＣＥ５およびＣＥ６に匹敵する結果を与える。

【0086】

さらに、比較例３および６（ＣＥ３およびＣＥ６）ならびに実施例３（Ｅ３）の試験プレートを、ＤＩＮ ＥＮ ３６６５（１９９７年版）に従って糸状試験（ＨＣｌ）に供した。これはＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ４６２８−８（２０１３年版）またはＬＰＶ ４（２０１２年版）による中央腐食破壊と同様に５０４時間後の損傷を決定することを含む。

【0087】

【表6】

【0088】

表２は、Ｆｅ（ＩＩＩ）の添加によって達成される糸状腐食の確かな低減を示す（Ｅ３対ＣＥ３）。

【0089】

リン酸塩処理した後、比較例１、２、４および５（ＣＥ１、ＣＥ２、ＣＥ４およびＣＥ５）ならびにまた実施例１および２（Ｅ１およびＥ２）の試験プレートをさらにＶＤＡ試験（ＶＤＡ ６２１−４１５）に供した。これにより、コーティング破壊（Ｕ）をｍｍで、またＥ１、ＣＥ１およびＣＥ４の場合は、ストーンチッピング後のコーティング剥離（ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ２０５６７−１、方法Ｃ）も決定した。ここで０の結果は最良であり、５の結果は最悪である。１．５までの数字は良好と考えられる。結果は同様に表３にまとめて示す。

【0090】

一方、比較例３および６（ＣＥ３およびＣＥ６）ならびにまた実施例３（Ｅ３）の試験を、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ９２２７に従って２４０−時間のＣＡＳＳ試験に供した。結果をまとめて表４に示す。

【0091】

【表7】

【0092】

【表8】

【0093】

Ｆｅ（ＩＩＩ）添加の浴安定性に対する影響を検討する目的で、まずＦｅ（ＩＩＩ）添加なし（ＣＥ７）の、次にＦｅ（ＩＩＩ）を添加した（Ｅ４）ニッケル不含リン酸塩処理浴を作成した。

【0094】

比較例７
鉄を添加してない浴は初めスラッジを含まなかった。浴値は：ＦＡ（ＫＣｌ）＝１．３、Ｚｎ含有量＝１．２ｇ／ｌであった。

【0095】

しかし、異なる基材の数枚のシートのスループット後浴は濁ってきた。鋼は次第に錆びてき、アルミニウムはより暗くなってきた。析出したホスフェート層の外観は均一でなくなってきた。

【0096】

亜鉛塩の沈殿の結果、短時間後に確かなスラッジの形成が起こった。Ｚｎ含有量は１．０ｇ／ｌに落ち、したがって亜鉛をリン酸亜鉛の形態で加える必要があった。

【0097】

実験の終了時、浴壁にインクラステーションが見られ、その幾らかはひどかった。

【0098】

さらに、析出したホスフェート層の被覆質量をＸＲＦ分析によって決定した。ここで、Ｆｅ（ＩＩＩ）を添加していない浴では被覆質量に時にかなりの変動があることが分かった（下記表５参照、ここでシートの番号付けは処理の順序に対応する）：

【0099】

【表9】

【0100】

被覆質量は最初は比較的高く、シートのスループットの増大と共に落ち、次いで変動することが分かる。

【0101】

［実施例４］
１０ｍｇ／ｌのＦｅ（ＩＩＩ）を他のニッケル不含浴に加えた。その後、ＦＡ（ＫＣｌ）を約１．３に調節した。Ｚｎ含有量に変化はなく、１．３ｇ／ｌで安定なままであった。

【0102】

最後の日でも、後者に変化はなく安定であった。これはＦＡ（ＫＣｌ）でも同じであった。Ｆｅ（ＩＩＩ）の添加がない浴と比較して、形成されたスラッジは明らかに少なかった。シートのスループットがあっても、スラッジの量はあまり増大することがなく、ＦＡ（ＫＣｌ）（１．３）およびＺｎ含有量（１．３ｇ／ｌ）も一定のままであった。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】