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JP2018104759A - Metal surface treatment composition and metal surface treatment method - Google Patents

Metal surface treatment composition and metal surface treatment method Download PDF

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JP2018104759A
JP2018104759A JP2016251665A JP2016251665A JP2018104759A JP 2018104759 A JP2018104759 A JP 2018104759A JP 2016251665 A JP2016251665 A JP 2016251665A JP 2016251665 A JP2016251665 A JP 2016251665A JP 2018104759 A JP2018104759 A JP 2018104759A
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怜士 赤田
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Abstract

【課題】実質的にフッ素を含まず、安定した化成皮膜を形成できる金属表面処理用組成物を提供すること。【解決手段】金属の表面処理に用いられ、実質的にクロムおよびフッ素を含まない金属表面処理用組成物であって、実質的にフッ素を含まないジルコニウム化合物(A)と、両性金属化合物(B)と、モノカルボン酸およびその塩のうち少なくとも一方(C)と、を含有し、pHが3〜5であり、両性金属化合物(B)由来の両性金属に対する、ジルコニウム化合物(A)由来のジルコニウムのモル比は、1〜10である金属表面処理用組成物。【選択図】なしPROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composition for metal surface treatment which is substantially free of fluorine and can form a stable chemical conversion film. SOLUTION: This is a composition for metal surface treatment which is used for surface treatment of a metal and is substantially free of chromium and fluorine, and is a zirconium compound (A) which is substantially free of fluorine and an amphoteric metal compound (B). ), At least one of the monocarboxylic acid and its salt (C), the pH is 3 to 5, and the zirconium derived from the zirconium compound (A) is compared with the amphoteric metal derived from the amphoteric metal compound (B). A composition for metal surface treatment having a molar ratio of 1 to 10. [Selection diagram] None

Description

本発明は、金属の表面処理に用いられる金属表面処理用組成物および金属の表面を処理する金属表面処理方法に関する。   The present invention relates to a metal surface treatment composition used for metal surface treatment and a metal surface treatment method for treating a metal surface.

一般的に、被処理物に塗装を施す場合、耐食性および塗膜の密着性を確保する観点から、表面処理が施される。特に、金属(金属材料、金属構造物)を塗装する場合には、金属表面に化学的に化成皮膜を形成する化成処理(表面処理)が施される。   In general, when coating an object to be treated, a surface treatment is performed from the viewpoint of ensuring corrosion resistance and adhesion of a coating film. In particular, when coating a metal (metal material, metal structure), a chemical conversion treatment (surface treatment) for chemically forming a chemical conversion film on the metal surface is performed.

その化成処理の一例としては、クロム酸塩によるクロメート化成処理があるが、クロムによる有害性が指摘されるようになっており、近年、クロムを含まない処理剤(表面処理剤、化成処理剤)としてリン酸亜鉛系処理剤による処理(リン酸亜鉛処理)が広く行われている(例えば、特許文献1参照)。   As an example of the chemical conversion treatment, there is a chromate chemical conversion treatment with chromate. However, harmfulness due to chromium has been pointed out. In recent years, treatment agents that do not contain chromium (surface treatment agents, chemical conversion treatment agents). For example, treatment with a zinc phosphate-based treating agent (zinc phosphate treatment) is widely performed (see, for example, Patent Document 1).

しかしながら、リン酸亜鉛系処理剤は、金属イオンおよび酸濃度が高く反応性の高い処理剤であるため、排水処理における経済性、作業性が良好でない。また、リン酸イオンは、富栄養化により環境に対する負荷が高く、廃液の処理に労力を要する。   However, since the zinc phosphate-based treating agent is a highly reactive treating agent having a high metal ion and acid concentration, the economical efficiency and workability in wastewater treatment are not good. In addition, phosphate ions have a high impact on the environment due to eutrophication, and labor is required for the treatment of waste liquid.

このようなリン酸亜鉛系処理剤又はクロメート化成処理剤以外の処理剤として、ジルコニウム化合物を含む化成処理剤が知られている(例えば、特許文献2参照)。特許文献2に記載のジルコニウム化合物は、実質的にフッ素を含まないので、取り扱いが容易であり、環境への負荷を低減できる。
特開平10−204649号公報 国際公開第2007/100018号
As a treatment agent other than such a zinc phosphate-based treatment agent or a chromate chemical conversion treatment agent, a chemical conversion treatment agent containing a zirconium compound is known (for example, see Patent Document 2). Since the zirconium compound described in Patent Document 2 does not substantially contain fluorine, it is easy to handle and can reduce the burden on the environment.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-204649 International Publication No. 2007/100018

しかしながら、実質的にフッ素を含まないジルコニウム化合物は、ジルコニウム元素が化成液中で不安定になる場合がある。そのため、より安定した化成液を調整できるように改良の余地がある。   However, in the zirconium compound substantially not containing fluorine, the zirconium element may become unstable in the chemical conversion liquid. Therefore, there is room for improvement so that a more stable chemical conversion liquid can be adjusted.

本発明は、実質的にフッ素を含まず、良好な化成皮膜を形成できる金属表面処理用組成物を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the composition for metal surface treatment which can form a favorable chemical conversion film substantially not containing a fluorine.

本発明は、金属の表面処理に用いられ、実質的にクロムおよびフッ素を含まない金属表面処理用組成物であって、実質的にフッ素を含まないジルコニウム化合物(A)と、両性金属化合物(B)と、モノカルボン酸およびその塩のうち少なくとも一方(C)と、を含有し、pHが3〜5であり、前記両性金属化合物(B)由来の両性金属に対する、前記ジルコニウム化合物(A)由来のジルコニウムのモル比は、1〜10である金属表面処理用組成物に関する。   The present invention is a metal surface treatment composition that is used for metal surface treatment and does not substantially contain chromium and fluorine, and a zirconium compound (A) that does not substantially contain fluorine, and an amphoteric metal compound (B). ) And at least one of monocarboxylic acids and salts thereof (C), having a pH of 3 to 5, and derived from the zirconium compound (A) with respect to the amphoteric metal derived from the amphoteric metal compound (B) The zirconium molar ratio relates to a metal surface treatment composition having a molar ratio of 1-10.

また、前記両性金属化合物(B)は、アルミニウム化合物又は亜鉛化合物を含むことが好ましい。   The amphoteric metal compound (B) preferably contains an aluminum compound or a zinc compound.

また、前記両性金属化合物(B)は、硝酸アルミニウム、酢酸アルミニウム、硝酸亜鉛および酢酸亜鉛からなる群より選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。   The amphoteric metal compound (B) is preferably at least one selected from the group consisting of aluminum nitrate, aluminum acetate, zinc nitrate and zinc acetate.

また、前記モノカルボン酸は、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸および安息香酸からなる群より選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。   The monocarboxylic acid is preferably at least one selected from the group consisting of acetic acid, propionic acid, butanoic acid and benzoic acid.

また、前記ジルコニウム化合物(A)は、硝酸ジルコニウム又は酢酸ジルコニウムのうち少なくとも一方を含むことが好ましい。   The zirconium compound (A) preferably contains at least one of zirconium nitrate and zirconium acetate.

また、前記両性金属化合物(B)由来の両性金属に対する、前記モノカルボン酸およびその塩のうち少なくとも一方(C)のモル比は、1〜100であることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the molar ratio of at least one (C) among the said monocarboxylic acid and its salt with respect to the amphoteric metal derived from the said amphoteric metal compound (B) is 1-100.

また、本発明は、金属の表面を処理する金属表面処理方法であって、上記の金属表面処理用組成物を前記金属に接触させる接触工程を有する金属表面処理方法に関する。   The present invention also relates to a metal surface treatment method for treating a metal surface, the method comprising a contact step of bringing the metal surface treatment composition into contact with the metal.

また、前記接触工程により、金属の表面に30〜100mg/mの前記金属表面処理用組成物による化成皮膜を形成することが好ましい。 Moreover, it is preferable to form the chemical conversion film by 30-100 mg / m < 2 > of the said metal surface treatment composition by the said contact process on the metal surface.

本発明によれば、実質的にフッ素を含まず、安定した化成皮膜を形成できる金属表面処理用組成物を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the composition for metal surface treatment which can form a stable chemical conversion film substantially not containing a fluorine can be provided.

以下、本実施形態の金属表面処理用組成物、金属表面処理方法、および、金属材料について詳細に説明する。   Hereinafter, the metal surface treatment composition, metal surface treatment method, and metal material of the present embodiment will be described in detail.

<金属表面処理用組成物>
本実施形態に係る金属表面処理用組成物は、金属の表面処理に用いられ、実質的にクロムおよびフッ素を含まない。そのため、金属表面処理用組成物の取り扱いは容易であり、環境への負荷を低減することもできる。また、本実施形態に係る金属表面処理用組成物は、金属の表面処理に用いられるものであり、ジルコニウム化合物(A)と、両性金属化合物(B)と、モノカルボン酸およびその塩のうち少なくとも一方(C)と、を含む。
<Composition for metal surface treatment>
The metal surface treatment composition according to the present embodiment is used for metal surface treatment and substantially does not contain chromium and fluorine. Therefore, handling of the metal surface treatment composition is easy, and the burden on the environment can be reduced. Further, the metal surface treatment composition according to this embodiment is used for metal surface treatment, and includes at least one of a zirconium compound (A), an amphoteric metal compound (B), a monocarboxylic acid and a salt thereof. On the other hand, (C) is included.

なお、本明細書において「実質的にクロムを含まない」とは、クロムイオンが金属表面処理用組成物(処理液)中の成分として作用する程、処理液中に含まれていないことを意味し、具体的には、クロム含有化合物を原材料として意図的に使用していないことを意味し、例として、クロム元素濃度の測定値が1000ppm(EU各国でのRoHS指令により規定された値)以下である場合をいう。
また、本明細書において「実質的にフッ素を含まない」とは、フッ素イオンが金属表面処理用組成物(処理液)中の成分として作用する程、処理液中に含まれていないことを意味し、例として、イオンクロマトグラフ等を用いたフッ素元素濃度の測定値が10ppm以下である場合をいう。
In the present specification, “substantially not containing chromium” means that chromium ions are not contained in the treatment liquid to such an extent that they act as components in the metal surface treatment composition (treatment liquid). Specifically, this means that the chromium-containing compound is not intentionally used as a raw material. As an example, the measured value of the chromium element concentration is 1000 ppm (value specified by the RoHS directive in each EU country) or less. This is the case.
In the present specification, “substantially free of fluorine” means that fluorine ions are not contained in the treatment liquid to such an extent that they act as components in the metal surface treatment composition (treatment liquid). As an example, it means a case where the measured value of the fluorine element concentration using an ion chromatograph or the like is 10 ppm or less.

また、本実施形態に係る金属表面処理用組成物は、水で希釈、調整されて金属表面処理液とされ、金属の表面処理に供される。   Moreover, the metal surface treatment composition according to the present embodiment is diluted and adjusted with water to form a metal surface treatment liquid, which is used for metal surface treatment.

[ジルコニウム化合物(A)]
本実施形態に係るジルコニウム化合物(A)に含まれるジルコニウム元素は、化成皮膜を形成する主成分である。金属材料にジルコニウムを含む化成皮膜が形成されることにより、金属材料の耐食性や密着性を向上させることができる。
[Zirconium compound (A)]
The zirconium element contained in the zirconium compound (A) according to this embodiment is a main component that forms a chemical conversion film. By forming a chemical conversion film containing zirconium on the metal material, the corrosion resistance and adhesion of the metal material can be improved.

従来、KZrF、(NHZrF等のフッ素元素を含有する金属表面処理用組成物が用いられていたが、本実施形態に係る金属表面処理用組成物のジルコニウム化合物(A)は、実質的にフッ素を含まない。 Conventionally, a metal surface treatment composition containing a fluorine element such as K 2 ZrF 6 , (NH 4 ) 2 ZrF 6 has been used, but the zirconium compound (A of the metal surface treatment composition according to this embodiment) ) Is substantially free of fluorine.

本実施形態に係るジルコニウム化合物(A)を含む金属表面処理用組成物により金属材料の表面処理を行うと、金属材料を構成する金属の溶解反応が起こる。金属の溶解反応が起こると、界面のpHが上昇することにより、ジルコニウムの水酸化物又は酸化物が生成し、金属材料の表面に析出すると考えられる。そして、このジルコニウムの水酸化物又は酸化物由来のZr−O結合および/又はTi−O結合の存在により、化成皮膜とその表面に形成される塗膜との密着性は良好となる。   When the surface treatment of the metal material is performed with the metal surface treatment composition containing the zirconium compound (A) according to the present embodiment, a dissolution reaction of the metal constituting the metal material occurs. When the dissolution reaction of the metal occurs, it is considered that a hydroxide or oxide of zirconium is generated and precipitated on the surface of the metal material by increasing the pH of the interface. And the adhesiveness of a chemical conversion film and the coating film formed on the surface becomes favorable by presence of the Zr-O bond and / or Ti-O bond derived from this hydroxide or oxide of zirconium.

ジルコニウム化合物(A)としては特に限定されるものではないが、ジルコニウムの硝酸塩、亜硝酸塩、硫酸塩、亜硫酸塩、塩化物、臭化物、酸化物、水酸化物、過酸化物、および炭酸塩等を挙げることができる。このジルコニウム化合物(A)は、金属表面処理液中のpHが3〜5となるように、酸を含む化合物であることが好ましいが、pHがこの範囲となるように酸や塩基により調整されてもよい。
より具体的なジルコニウム化合物(A)としては、硝酸ジルコニウム、酢酸ジルコニウム、塩化ジルコニウム、炭酸ジルコニウムアンモニウム等を挙げることができる。これらの中でも、化成皮膜形成の観点から、本実施形態に係るジルコニウム化合物(A)は、硝酸ジルコニウムおよび酢酸ジルコニウムのうち少なくとも一方を含むことが好ましい。
The zirconium compound (A) is not particularly limited, but zirconium nitrate, nitrite, sulfate, sulfite, chloride, bromide, oxide, hydroxide, peroxide, carbonate, etc. Can be mentioned. The zirconium compound (A) is preferably a compound containing an acid so that the pH in the metal surface treatment solution is 3 to 5, but is adjusted with an acid or a base so that the pH is within this range. Also good.
More specific examples of the zirconium compound (A) include zirconium nitrate, zirconium acetate, zirconium chloride, and ammonium zirconium carbonate. Among these, from the viewpoint of forming a chemical conversion film, the zirconium compound (A) according to the present embodiment preferably includes at least one of zirconium nitrate and zirconium acetate.

[両性金属化合物(B)]
本実施形態に係る両性金属化合物(B)に含まれる両性金属元素は、ジルコニウムとともに化成皮膜を形成する成分である。両性金属元素とカルボン酸は後述するように金属表面処理用組成物中のフッ素を含まないジルコニウム化合物(A)を安定化させることに寄与する。これにより、金属材料に耐食性および密着性に優れた化成皮膜を形成できる。
[Amphoteric metal compound (B)]
The amphoteric metal element contained in the amphoteric metal compound (B) according to the present embodiment is a component that forms a chemical conversion film together with zirconium. The amphoteric metal element and the carboxylic acid contribute to stabilizing the zirconium compound (A) containing no fluorine in the metal surface treatment composition as described later. Thereby, a chemical conversion film having excellent corrosion resistance and adhesion can be formed on the metal material.

本実施形態に係る両性金属化合物は、塩基に対しては酸性、酸に対しては塩基性の塩を形成する化合物である。具体的には、両性金属元素化合は、アルミニウム、亜鉛、スズ又は鉛の化合物である。これらの中でも、より環境への負荷を低減できることから、本実施形態に係る両性金属化合物は、アルミニウム化合物又は亜鉛化合物を含むことが好ましい。   The amphoteric metal compound according to the present embodiment is a compound that forms an acid salt with respect to a base and a basic salt with respect to an acid. Specifically, the amphoteric metal element compound is a compound of aluminum, zinc, tin or lead. Among these, since the burden on the environment can be further reduced, the amphoteric metal compound according to the present embodiment preferably contains an aluminum compound or a zinc compound.

アルミニウム化合物としては、硝酸アルミニウム、酢酸アルミニウム、塩化アルミニウム等を挙げることができる。亜鉛化合物としては、硝酸亜鉛、酢酸亜鉛、塩化亜鉛等を挙げることができる。
これらの中でも、耐食性能をより効果的に発現させることから、本実施形態に係る両性金属化合物は、アルミニウム化合物としての硝酸アルミニウムおよび酢酸アルミニウム、亜鉛化合物としての硝酸亜鉛および酢酸亜鉛からなる群より選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
Examples of the aluminum compound include aluminum nitrate, aluminum acetate, and aluminum chloride. Examples of the zinc compound include zinc nitrate, zinc acetate, and zinc chloride.
Among these, the amphoteric metal compound according to the present embodiment is selected from the group consisting of aluminum nitrate and aluminum acetate as an aluminum compound, zinc nitrate and zinc acetate as a zinc compound, in order to more effectively exhibit corrosion resistance. It is preferable that it is at least one kind.

[モノカルボン酸およびその塩のうち少なくとも一方(C)]
また、本実施形態に係る金属表面処理用組成物に含まれる、モノカルボン酸およびその塩のうち少なくとも一方(C)は、両性金属化合物(B)とともに、ジルコニウム元素を化成液中で安定化させると考えられる。モノカルボン酸およびその塩のうち少なくとも一方(C)は、化成液に含まれることでジルコニウム元素と両性金属元素とが複合キレートを形成すると考えられるからである。そのため、実質的にフッ素を含まなくても、ジルコニウム化合物(A)は、化成液で安定化すると考えられる。
[At least one of monocarboxylic acid and its salt (C)]
Further, at least one (C) of the monocarboxylic acid and the salt thereof contained in the metal surface treatment composition according to the present embodiment stabilizes the zirconium element in the chemical conversion liquid together with the amphoteric metal compound (B). it is conceivable that. This is because it is considered that at least one (C) of the monocarboxylic acid and the salt thereof is contained in the chemical conversion liquid, so that the zirconium element and the amphoteric metal element form a composite chelate. For this reason, it is considered that the zirconium compound (A) is stabilized by the chemical conversion liquid even if it does not substantially contain fluorine.

モノカルボン酸又はその塩としては、酢酸、酢酸ナトリウム、プロピオン酸、ブタン酸、安息香酸、イソプロピオン酸等を挙げることができる。
これらの中でも、化成液の安定性をより向上させることから、本実施形態に係るモノカルボン酸は、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸および安息香酸からなる群より選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
Examples of the monocarboxylic acid or a salt thereof include acetic acid, sodium acetate, propionic acid, butanoic acid, benzoic acid, and isopropionic acid.
Among these, the monocarboxylic acid according to the present embodiment is preferably at least one selected from the group consisting of acetic acid, propionic acid, butanoic acid and benzoic acid in order to further improve the stability of the chemical conversion liquid.

[ジルコニウム化合物(A)/両性金属化合物(B)/モノカルボン酸(C)の比率]
本実施形態に係る金属表面処理用組成物において、ジルコニウム化合物(A)と、両性金属化合物(B)と、モノカルボン酸およびその塩のうち少なくとも一方(C)とは、ジルコニウム化合物(A)と、両性金属化合物(B)とが複合キレートを形成可能な範囲で調整されることが好ましい。具体的には、両性金属に対する、ジルコニウムのモル比は、1〜10であることが好ましく、1〜2であることが更に好ましい。モル比が1を下回るとジルコニウムが不足することでジルコニウムを主成分とする化成皮膜を形成することが困難になり、モル比が10を上回ると両性金属元素が不足することで複合キレートの形成が困難になる。
[Ratio of zirconium compound (A) / amphoteric metal compound (B) / monocarboxylic acid (C)]
In the metal surface treatment composition according to the present embodiment, the zirconium compound (A), the amphoteric metal compound (B), and at least one of the monocarboxylic acid and its salt (C) are the zirconium compound (A) and The amphoteric metal compound (B) is preferably adjusted in a range capable of forming a complex chelate. Specifically, the molar ratio of zirconium to the amphoteric metal is preferably 1 to 10, and more preferably 1 to 2. When the molar ratio is less than 1, it becomes difficult to form a chemical conversion film mainly composed of zirconium due to the lack of zirconium, and when the molar ratio exceeds 10, the formation of the composite chelate is insufficient due to the lack of amphoteric metal elements. It becomes difficult.

なお、本明細書において、ジルコニウム化合物(A)のモル数とは、ジルコニウム化合物(A)由来のジルコニウムのモル数を意味し、両性金属化合物(B)のモル数とは、両性金属化合物(B)由来の両性金属のモル数を意味する。   In this specification, the number of moles of the zirconium compound (A) means the number of moles of zirconium derived from the zirconium compound (A), and the number of moles of the amphoteric metal compound (B) means the amphoteric metal compound (B ) Means the number of moles of amphoteric metal derived from.

また、両性金属に対する、モノカルボン酸およびその塩のうち少なくとも一方のモル比は、1〜100であることが好ましく、5〜10であることが更に好ましい。モル比が1を下回るとモノカルボン酸由来の成分が不足することで複合キレートの形成が困難になり、モル比が100を上回るとモノカルボン酸由来の成分が過多となることで化成皮膜を形成することが困難になる。   In addition, the molar ratio of at least one of the monocarboxylic acid and its salt to the amphoteric metal is preferably 1 to 100, and more preferably 5 to 10. When the molar ratio is less than 1, the formation of a composite chelate becomes difficult due to the lack of components derived from monocarboxylic acid, and when the molar ratio exceeds 100, a chemical conversion film is formed due to an excess of components derived from monocarboxylic acid. It becomes difficult to do.

[無機酸又はその塩]
また、本実施形態に係る金属表面処理用組成物に含まれる、無機酸又はその塩は、酸化剤として化成皮膜の形成反応を促進させると考えられる。無機酸としては、硝酸、亜硝酸、塩酸、臭素酸、塩素酸、過酸化水素、HMnOおよびHVO等を挙げることができる。なお、金属表面処理用組成物には、酸化剤として、スルホン酸基含有化合物又はこれらの塩が含まれるようにしてもよい。
[Inorganic acid or salt thereof]
Moreover, it is thought that the inorganic acid or its salt contained in the composition for metal surface treatment which concerns on this embodiment accelerates | stimulates the formation reaction of a chemical conversion film as an oxidizing agent. Examples of the inorganic acid include nitric acid, nitrous acid, hydrochloric acid, bromic acid, chloric acid, hydrogen peroxide, HMnO 4 and HVO 3 . In addition, you may make it a metal surface treatment composition contain a sulfonic acid group containing compound or these salts as an oxidizing agent.

[金属表面処理用組成物のpH]
本実施形態に係る金属表面処理用組成物のpHは、3〜5であることが好ましく、3〜4であることが更に好ましい。pHが3を下回ると、エッチングが過剰となり充分な化成皮膜が形成できなくなる場合や、化成皮膜が不均一となり、塗装外観に悪影響を与える場合がある。一方で、pHが5を上回ると、エッチングが不充分となり良好な化成皮膜が得られない。
[PH of metal surface treatment composition]
The pH of the metal surface treatment composition according to the present embodiment is preferably 3 to 5, and more preferably 3 to 4. If the pH is less than 3, etching may be excessive and a sufficient chemical conversion film may not be formed, or the chemical conversion film may be non-uniform and adversely affect the appearance of the coating. On the other hand, if the pH exceeds 5, etching becomes insufficient and a good chemical conversion film cannot be obtained.

なお、金属表面処理用組成物のpHは、硝酸、硫酸等の酸性化合物、および、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア等の塩基性化合物を使用して調整することができる。   In addition, pH of the composition for metal surface treatment can be adjusted using basic compounds, such as acidic compounds, such as nitric acid and a sulfuric acid, and sodium hydroxide, potassium hydroxide, ammonia.

[界面活性剤]
また、本実施形態に係る金属表面処理用組成物は、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤および両性界面活性剤からなる群から選ばれる少なくとも1種の界面活性剤を更に含んでもよい。ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤および両性界面活性剤としては、それぞれ従来公知のものを用いることができる。本実施形態に用いられる金属表面処理用組成物がこれらの界面活性剤を含有する場合は、金属材料をあらかじめ脱脂処理し、清浄化しておかなくても、良好な化成皮膜を形成させることができる。
[Surfactant]
In addition, the metal surface treatment composition according to the present embodiment includes at least one surfactant selected from the group consisting of nonionic surfactants, anionic surfactants, cationic surfactants and amphoteric surfactants. May further be included. As the nonionic surfactant, the anionic surfactant, the cationic surfactant and the amphoteric surfactant, conventionally known ones can be used. When the composition for metal surface treatment used in the present embodiment contains these surfactants, a good chemical conversion film can be formed without degreasing and cleaning the metal material in advance. .

[金属元素]
本実施形態に係る金属表面処理用組成物は、塗膜に密着性および耐食性を付与させることが可能であるジルコニウムおよび両性金属以外の金属元素を更に含んでもよい。このような金属元素としては、マグネシウム、カルシウム、ガリウム、インジウム、銅、鉄、マンガン、ニッケル、コバルト、セリウム、ストロンチウム、希土類元素、および銀等を挙げることができる。
[Metal elements]
The metal surface treatment composition according to the present embodiment may further contain a metal element other than zirconium and an amphoteric metal capable of imparting adhesion and corrosion resistance to the coating film. Examples of such metal elements include magnesium, calcium, gallium, indium, copper, iron, manganese, nickel, cobalt, cerium, strontium, rare earth elements, and silver.

[その他添加剤]
塗膜密着性をさらに向上させるためにオルガノシロキサン、オルガノシラン等のシランカップリング剤、その他シラン化合物を含有しても良い。
[Other additives]
In order to further improve the coating film adhesion, a silane coupling agent such as organosiloxane and organosilane, and other silane compounds may be contained.

<金属表面処理方法>
本実施形態の金属の表面処理を行う金属表面処理方法は、特に限定されるものではなく、本実施形態に係る金属表面処理用組成物を含む金属表面処理液を金属(金属材料)に接触させることによって行うことができる。
<Metal surface treatment method>
The metal surface treatment method for performing the metal surface treatment of the present embodiment is not particularly limited, and the metal surface treatment liquid containing the metal surface treatment composition according to the present embodiment is brought into contact with the metal (metal material). Can be done.

[金属材料]
本実施形態に係る金属表面処理方法において用いられる金属材料(金属表面処理用組成物を接触させる金属)は、特に限定されるものではないが、例えば、鋼板、アルミニウム板等を挙げることができる。鋼板は、冷延鋼板、熱延鋼板、軟鋼板又は高張力鋼板等を含み、特に限定されるものではないが、例えば、鉄系金属材料、アルミニウム系金属材料、亜鉛系金属材料、およびマグネシウム系金属材料等を挙げることができる。
鉄系金属材料とは鉄又はその合金からなる金属材料を意味する。アルミニウム系金属材料とはアルミニウム又はその合金からなる金属材料を意味する。亜鉛系金属材料とは亜鉛又はその合金からなる金属材料を意味する。マグネシウム系金属材料とはマグネシウム又はその合金からなる金属材料を意味する。
[Metal material]
Although the metal material (metal which makes the metal surface treatment composition contact) used in the metal surface treatment method according to the present embodiment is not particularly limited, examples thereof include a steel plate and an aluminum plate. The steel plate includes a cold-rolled steel plate, a hot-rolled steel plate, a mild steel plate, a high-tensile steel plate, and the like, and is not particularly limited. For example, an iron-based metal material, an aluminum-based metal material, a zinc-based metal material, and a magnesium-based steel A metal material etc. can be mentioned.
The iron-based metal material means a metal material made of iron or an alloy thereof. An aluminum-based metal material means a metal material made of aluminum or an alloy thereof. A zinc-based metal material means a metal material made of zinc or an alloy thereof. The magnesium-based metal material means a metal material made of magnesium or an alloy thereof.

[金属材料の前処理]
本実施形態に係る金属材料は、脱脂処理により清浄化されることが好ましい。さらには、本実施形態の金属材料は、脱脂処理をした後、水洗処理により水洗されることが好ましい。これら脱脂処理や水洗処理は、金属材料の表面に付着している油分や汚れを除去するために行われるものであり、無リン・無窒素脱脂洗浄液等の脱脂剤により、通常30℃〜55℃において数分間程度の浸漬処理がなされる。所望により、脱脂処理の前に、予備脱脂処理を行うことも可能である。また、脱脂処理後の水洗処理は、脱脂剤を水洗するために、大量の水洗水によって少なくとも1回以上、スプレー処理により行われることが好ましい。
[Pretreatment of metal materials]
The metal material according to this embodiment is preferably cleaned by a degreasing process. Furthermore, it is preferable that the metal material of this embodiment is degreased and then washed with water. These degreasing treatments and water washing treatments are performed to remove oil and dirt adhering to the surface of the metal material, and are usually 30 ° C to 55 ° C with a degreasing agent such as a phosphorus-free and nitrogen-free degreasing cleaning solution. Is immersed for about several minutes. If desired, a preliminary degreasing process can be performed before the degreasing process. Moreover, it is preferable that the washing process after a degreasing process is performed by a spray process at least once or more with a large amount of washing water in order to wash a degreasing agent.

なお、金属表面処理用組成物が界面活性剤を含有する場合は、金属材料をあらかじめ脱脂処理し、清浄化しておかなくても、良好な化成皮膜を形成させることができる。即ち、この場合には、処理液の接触工程において、金属材料の脱脂処理が同時に行われる。   In addition, when the composition for metal surface treatment contains surfactant, a favorable chemical conversion film can be formed even if it does not degrease and clean a metal material beforehand. That is, in this case, the degreasing treatment of the metal material is performed at the same time in the treatment liquid contact step.

[接触工程]
本実施形態に係る接触工程は、金属表面処理用組成物を含む金属表面処理液を金属材料に接触させる工程である。接触工程における処理方法の一例としては、浸漬法、スプレー法、ロールコート法、流しかけ処理法等を挙げることができる。
[Contact process]
The contact process according to the present embodiment is a process of bringing a metal surface treatment liquid containing a metal surface treatment composition into contact with a metal material. As an example of the processing method in a contact process, the immersion method, the spray method, the roll-coating method, the pouring process method etc. can be mentioned.

接触工程は、10℃以上70℃以下の処理温度で行われることが好ましい。10℃未満であると、十分な化成皮膜が形成されない可能性があり、また、夏場に温度調整が必要となるなどの不都合があり、70度を超えると、皮膜量が厚くなり塗膜密着性が低下すると共に、経済的にも不利となる。この処理温度は、20℃以上50℃以下の範囲であることがより好ましい。   The contacting step is preferably performed at a processing temperature of 10 ° C. or higher and 70 ° C. or lower. If it is less than 10 ° C, there is a possibility that a sufficient chemical conversion film may not be formed, and there is a disadvantage that temperature adjustment is required in summer. Will be reduced and will be economically disadvantageous. The treatment temperature is more preferably in the range of 20 ° C. or more and 50 ° C. or less.

接触工程は、5秒以上1100秒以下の処理時間で行われることが好ましい。5秒未満であると、十分な化成皮膜が形成されないので不都合であり、1100秒を超えると、これ以上の化成皮膜を形成させても効果が得られないので無意味である。この処理時間は、60秒以上120秒以下の範囲であることがより好ましい。   The contact step is preferably performed at a treatment time of 5 seconds or more and 1100 seconds or less. If it is less than 5 seconds, a sufficient chemical conversion film is not formed, which is inconvenient. If it exceeds 1100 seconds, even if a chemical conversion film longer than this is formed, the effect cannot be obtained, which is meaningless. The treatment time is more preferably in the range of 60 seconds to 120 seconds.

本実施形態に係る金属表面処理方法は、従来から実用化されているリン酸亜鉛系化成処理液による処理と比較して、表面調整処理を行わなくてもよい。このため、より少ない工程で金属材料の化成処理を行うことが可能となる。   The metal surface treatment method according to the present embodiment does not require the surface adjustment treatment as compared with the treatment with a zinc phosphate-based chemical conversion treatment solution that has been practically used. For this reason, it becomes possible to perform the chemical conversion treatment of the metal material with fewer steps.

また、本実施形態に係る金属表面処理方法は、金属材料を陰極として電解処理することもできる。この場合、陰極である金属材料界面で水素の還元反応が起こり、pHが上昇する。pHの上昇に伴い、陰極界面でのジルコニウムの元素を含む化合物の安定性が低下し、酸化物又は水を含む水酸化物として、表面処理化成皮膜が析出する。   Moreover, the metal surface treatment method according to the present embodiment can also be subjected to electrolytic treatment using a metal material as a cathode. In this case, a reduction reaction of hydrogen occurs at the metal material interface which is the cathode, and the pH rises. As the pH rises, the stability of the compound containing zirconium element at the cathode interface decreases, and a surface-treated chemical conversion film is deposited as an oxide or a hydroxide containing water.

本実施形態に係る接触工程により、金属の表面に30〜100mg/mの金属表面処理用組成物による化成皮膜を形成することが好ましく、40〜70mg/mの金属表面処理用組成物による化成皮膜を形成することが更に好ましい。金属表面処理用組成物による化成皮膜が30mg/mを下回ると、金属材料に対して、均一な化成皮膜を形成し、良好な密着性を得ることが困難になる場合がある。一方で、金属表面処理用組成物による化成皮膜が100mg/mを上回ると、塗膜密着性が低下する。 It is preferable to form a chemical conversion film with a metal surface treatment composition of 30 to 100 mg / m 2 on the metal surface by the contact step according to the present embodiment, and with a metal surface treatment composition of 40 to 70 mg / m 2. More preferably, a chemical conversion film is formed. When the chemical conversion film by the metal surface treatment composition is less than 30 mg / m 2 , it may be difficult to form a uniform chemical conversion film on the metal material and obtain good adhesion. On the other hand, when the chemical conversion film by the composition for metal surface treatment exceeds 100 mg / m < 2 >, coating-film adhesiveness will fall.

[金属材料の後処理]
本実施形態に係る金属表面処理方法により化成皮膜が形成された金属材料は、その後実施される塗膜形成の前に水洗処理を行うことが好ましい。即ち、本実施形態に係る金属表面処理方法は、金属表面処理用組成物を含む金属表面処理液を前記金属材料に接触させる接触工程と、接触工程を経た金属材料を水洗する水洗工程と、を含む。塗膜形成の前に水洗処理を行うことにより、化成皮膜の表面の不純物が除去されるため、塗装塗膜との密着性をより向上でき、良好な耐食性を付与できる。
[Metal material post-treatment]
The metal material on which the chemical conversion film is formed by the metal surface treatment method according to the present embodiment is preferably subjected to a water washing treatment before the coating film formation to be performed thereafter. That is, the metal surface treatment method according to the present embodiment includes a contact step of bringing a metal surface treatment liquid containing a metal surface treatment composition into contact with the metal material, and a water washing step of washing the metal material that has undergone the contact step. Including. By performing the water washing treatment before forming the coating film, impurities on the surface of the chemical conversion film are removed, so that the adhesion with the coating film can be further improved and good corrosion resistance can be imparted.

上記表面処理後の水洗処理において、最終の水洗は、純水で行われることが好ましい。この表面処理後の水洗処理においては、スプレー水洗又は浸漬水洗のいずれであってもよく、これらの方法を組み合わせて水洗することもできる。   In the water washing treatment after the surface treatment, the final water washing is preferably performed with pure water. In the water washing treatment after the surface treatment, either spray water washing or immersion water washing may be used, and these methods may be combined for water washing.

表面処理後に水洗処理を行った後で公知の方法に従って必要に応じて乾燥してもよいが、本実施形態に係る金属表面処理方法で化成皮膜を形成した場合は、水洗処理後に乾燥処理を行わずに塗装することができる。即ち、本実施形態に係る金属表面処理方法で化成皮膜を形成した後の塗料の塗布方法として、ウェットアンドウェット塗装方法を採用することができる。従って、本実施形態に係る金属表面処理方法は、電着塗装前の金属材料、特に、電着塗装前の自動車車体、二輪車車体等の乗物外板、各種部品、更に、工作機械、家電等を含む一般工業用部材等の表面処理工程を短縮することができる。   After performing a water washing treatment after the surface treatment, it may be dried as necessary according to a known method. However, when a chemical conversion film is formed by the metal surface treatment method according to the present embodiment, a drying treatment is performed after the water washing treatment. Can be painted without. That is, a wet and wet coating method can be adopted as a coating method after the chemical conversion film is formed by the metal surface treatment method according to the present embodiment. Therefore, the metal surface treatment method according to the present embodiment can be applied to metal materials before electrodeposition coating, in particular, vehicle exteriors and various parts such as automobile bodies and motorcycle bodies before electrodeposition coating, machine tools, and home appliances. It is possible to shorten the surface treatment process of the general industrial member and the like.

[その後形成される塗膜]
本実施形態に係る金属表面処理方法により化成皮膜を形成した後に、化成皮膜上に形成される塗膜としては、例えば、電着塗料、溶剤塗料、水性塗料、粉体塗料等の従来公知の塗料により形成される塗膜を挙げることができる。
[Coating film formed thereafter]
After forming the chemical conversion film by the metal surface treatment method according to the present embodiment, examples of the coating film formed on the chemical conversion film include conventionally known paints such as electrodeposition paints, solvent paints, aqueous paints, and powder paints. The coating film formed by can be mentioned.

本実施形態に係る金属表面処理用組成物を含む金属表面処理液を金属材料に接触させる接触工程を経た金属材料を水洗する水洗工程後、又は、接触させて電解処理した後には、金属材料を、水溶性高分子化合物および水分散性高分子化合物のうち少なくとも一方を含有する高分子含有液と接触させてもよい。即ち、本実施形態に係る金属表面処理方法は、接触工程を経た金属材料を水洗する水洗工程後、金属材料に、水溶性高分子化合物および水分散性高分子化合物のうち少なくとも一方を含有する高分子含有液を接触させる高分子含有液接触工程を含んでもよい。これにより、耐食性をさらに高めることができる。   After the water washing step of washing the metal material that has undergone the contact step of bringing the metal surface treatment liquid containing the metal surface treatment composition according to the present embodiment into contact with the metal material, or after the contact and electrolytic treatment, the metal material is The polymer-containing liquid containing at least one of a water-soluble polymer compound and a water-dispersible polymer compound may be contacted. That is, in the metal surface treatment method according to the present embodiment, after the water washing step of washing the metal material that has undergone the contact step, the metal material contains at least one of a water-soluble polymer compound and a water-dispersible polymer compound. A polymer-containing liquid contact step in which the molecule-containing liquid is brought into contact may be included. Thereby, corrosion resistance can further be improved.

水溶性高分子化合物および水分散性高分子化合物としては、特に限定されないが、例えば、ポリビニルアルコール、ポリ(メタ)アクリル酸、アクリル酸とメタクリル酸との共重合体、エチレンと(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリルレート等のアクリル系単量体との共重合体、エチレンと酢酸ビニルとの共重合体、ポリウレタン、アミノ変性フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、タンニン、タンニン酸およびその塩、フィチン酸、オルガノシロキサン、オルガノシラン等のシラン化合物等が挙げられる。   The water-soluble polymer compound and the water-dispersible polymer compound are not particularly limited. For example, polyvinyl alcohol, poly (meth) acrylic acid, a copolymer of acrylic acid and methacrylic acid, ethylene and (meth) acrylic acid , Copolymers with acrylic monomers such as (meth) acrylates, copolymers of ethylene and vinyl acetate, polyurethane, amino-modified phenol resins, polyester resins, epoxy resins, tannins, tannic acid and salts thereof, Examples thereof include silane compounds such as phytic acid, organosiloxane, and organosilane.

以上説明したように、本実施形態における金属表面処理用組成物は、金属の表面処理に用いられ、実質的にクロムおよびフッ素を含まない金属表面処理用組成物であって、実質的にフッ素を含まないジルコニウム化合物(A)と、両性金属化合物(B)と、モノカルボン酸およびその塩のうち少なくとも一方(C)と、を含有し、pHが3〜5であり、両性金属化合物(B)由来の両性金属に対する、ジルコニウム化合物(A)由来のジルコニウムのモル比は、1〜10である。モノカルボン酸およびその塩のうち少なくとも一方(C)が化成液に含まれることで、ジルコニウム元素と両性金属元素とが複合キレートを形成すると考えられる。そのため、実質的にフッ素を含まなくても、ジルコニウム化合物(A)は、化成液中で安定化する。これにより、実質的にフッ素を含まず、安定した化成液を形成できる。また、このような化成液により、安定した化成皮膜を形成できる。   As described above, the metal surface treatment composition in the present embodiment is a metal surface treatment composition that is used for metal surface treatment and does not substantially contain chromium and fluorine, and substantially contains fluorine. Contains no zirconium compound (A), amphoteric metal compound (B), at least one of monocarboxylic acid and its salt (C), has a pH of 3-5, and amphoteric metal compound (B) The molar ratio of the zirconium derived from the zirconium compound (A) to the derived amphoteric metal is 1-10. It is considered that the zirconium element and the amphoteric metal element form a composite chelate when at least one (C) of the monocarboxylic acid and its salt is contained in the chemical conversion liquid. Therefore, the zirconium compound (A) is stabilized in the chemical conversion liquid even if it does not substantially contain fluorine. Thereby, a stable chemical conversion liquid can be formed which does not substantially contain fluorine. Moreover, a stable chemical conversion film can be formed by such chemical conversion liquid.

また、両性金属化合物(B)は、アルミニウム化合物又は亜鉛化合物を含み、特に、硝酸アルミニウム、酢酸アルミニウム、硝酸亜鉛および酢酸亜鉛からなる群より選ばれる少なくとも一種である。これにより、ジルコニウムとの複合皮膜が形成され、より耐食性能を向上させることができる。   The amphoteric metal compound (B) contains an aluminum compound or a zinc compound, and is at least one selected from the group consisting of aluminum nitrate, aluminum acetate, zinc nitrate and zinc acetate. Thereby, a composite film with zirconium is formed, and the corrosion resistance can be further improved.

また、モノカルボン酸は、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸および安息香酸からなる群より選ばれる少なくとも一種である。これにより、化成液の安定性をより向上させることができる。   The monocarboxylic acid is at least one selected from the group consisting of acetic acid, propionic acid, butanoic acid and benzoic acid. Thereby, stability of a chemical conversion liquid can be improved more.

また、ジルコニウム化合物(A)は、硝酸ジルコニウムおよび酢酸ジルコニウムのうち少なくとも一方を含む。これにより、化成皮膜をより均一に形成させることができる。   The zirconium compound (A) contains at least one of zirconium nitrate and zirconium acetate. Thereby, a chemical conversion film can be formed more uniformly.

また、両性金属化合物(B)由来の両性金属に対する、モノカルボン酸およびその塩のうち少なくとも一方のモル比は、1〜100である。これにより、より安定した化成皮膜を形成できる。   The molar ratio of at least one of the monocarboxylic acid and the salt thereof to the amphoteric metal derived from the amphoteric metal compound (B) is 1-100. Thereby, a more stable chemical conversion film can be formed.

また、本実施形態における金属表面処理方法は、金属(金属材料)の表面を処理する金属表面処理方法であって、金属表面処理用組成物を金属に接触させる接触工程を有する。これにより、実質的にフッ素を含まず、安定した化成皮膜を金属の表面に形成できる。   Moreover, the metal surface treatment method in this embodiment is a metal surface treatment method for treating the surface of a metal (metal material), and includes a contact step of bringing the metal surface treatment composition into contact with the metal. Thereby, a stable chemical conversion film substantially free of fluorine can be formed on the metal surface.

また、接触工程により、金属の表面に30〜100mg/mの金属表面処理用組成物による化成皮膜を形成する。これにより、より安定した化成皮膜を金属の表面に形成できる。 Moreover, a chemical conversion film by the metal surface treatment composition of 30-100 mg / m < 2 > is formed on the surface of a metal by a contact process. Thereby, a more stable chemical conversion film can be formed on the metal surface.

次に、本発明を実施例および比較例を挙げてさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。   EXAMPLES Next, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated more concretely, this invention is not limited only to these Examples.

<実施例1>
金属表面処理組成物に含まれるジルコニウム化合物として硝酸ジルコニウムを用いた。また、アルミニウム化合物として、硝酸アルミニウムを用いた。また、酢酸として、98%酢酸を用いた。また、無機酸成分として硝酸ナトリウムを用いた。これらの各組成物を表1に示した割合、pHとなるように希釈、調整して実施例1の金属表面処理液を得た。なお、pH調整剤として、20%水酸化ナトリウム溶液を用いた。
<Example 1>
Zirconium nitrate was used as the zirconium compound contained in the metal surface treatment composition. Moreover, aluminum nitrate was used as the aluminum compound. As acetic acid, 98% acetic acid was used. Moreover, sodium nitrate was used as an inorganic acid component. Each of these compositions was diluted and adjusted to have the ratio and pH shown in Table 1 to obtain a metal surface treatment liquid of Example 1. A 20% sodium hydroxide solution was used as a pH adjuster.

<実施例2〜24>
実施例1と同様に、表1に示した各組成物を表1に示した割合、pHとなるように希釈、調整して実施例2〜24の金属表面処理液を得た。
<Examples 2 to 24>
In the same manner as in Example 1, each composition shown in Table 1 was diluted and adjusted so that the ratio and pH shown in Table 1 were obtained, to obtain metal surface treatment liquids of Examples 2 to 24.

<比較例1〜3>
モノカルボン酸およびその塩を用いずに、表1に示した各組成物を表1に示した割合、pHとなるように希釈、調整して比較例1〜3の金属表面処理液を得た。
<Comparative Examples 1-3>
Without using the monocarboxylic acid and its salt, each composition shown in Table 1 was diluted and adjusted to the ratio and pH shown in Table 1 to obtain metal surface treatment liquids of Comparative Examples 1 to 3. .

<比較例4〜7>
両性金属化合物(B)由来の両性金属に対する、ジルコニウム化合物(A)由来のジルコニウムのモル比が50となるように、表1に示した各組成物を表1に示した割合、pHとなるように希釈、調整して比較例4、5の金属表面処理液を得た。
両性金属化合物(B)由来の両性金属に対する、ジルコニウム化合物(A)由来のジルコニウムのモル比が0.5となるように、表1に示した各組成物を表1に示した割合、pHとなるように希釈、調整して比較例6、7の金属表面処理液を得た。
<Comparative Examples 4-7>
Each composition shown in Table 1 has the ratio and pH shown in Table 1 so that the molar ratio of zirconium derived from the zirconium compound (A) to the amphoteric metal derived from the amphoteric metal compound (B) is 50. The metal surface treatment liquids of Comparative Examples 4 and 5 were obtained by dilution and adjustment.
The ratio, pH, and ratio shown in Table 1 for each composition shown in Table 1 so that the molar ratio of zirconium derived from the zirconium compound (A) to the amphoteric metal derived from the amphoteric metal compound (B) is 0.5. It diluted and adjusted so that the metal surface treatment liquid of Comparative Examples 6 and 7 was obtained.

<比較例8〜13>
両性金属化合物(B)を用いずに、表1に示した各組成物を表1に示した割合、pHとなるように希釈、調整して比較例8〜13の金属表面処理液を得た。
なお、比較例10〜13において、両性金属化合物(B)ではなく、硝酸カルシウム(比較例10)、硝酸マグネシウム(比較例11)、硝酸鉄(比較例12)、硝酸マンガン(比較例13)をそれぞれ用いた。
<Comparative Examples 8-13>
Without using the amphoteric metal compound (B), the compositions shown in Table 1 were diluted and adjusted to the ratio and pH shown in Table 1 to obtain metal surface treatment solutions of Comparative Examples 8 to 13. .
In Comparative Examples 10 to 13, not the amphoteric metal compound (B) but calcium nitrate (Comparative Example 10), magnesium nitrate (Comparative Example 11), iron nitrate (Comparative Example 12), and manganese nitrate (Comparative Example 13). Each was used.

<比較例14〜17>
両性金属化合物(B)と、モノカルボン酸およびその塩とを用いずに、表1に示した各組成物を表1に示した割合、pHとなるように希釈、調整して比較例14〜17の金属表面処理液を得た。
なお、比較例14〜17において、モノカルボン酸およびその塩ではなく、硫酸ナトリウム(比較例14)、リン酸三ナトリウム(比較例15)、アスパラギン酸(比較例16)、エチドロン酸(比較例17)をそれぞれ用いた。
<Comparative Examples 14-17>
Without using the amphoteric metal compound (B), the monocarboxylic acid and its salt, each composition shown in Table 1 was diluted and adjusted to the ratio and pH shown in Table 1, and Comparative Examples 14 to 17 metal surface treatment solutions were obtained.
In Comparative Examples 14 to 17, not monocarboxylic acid and its salt but sodium sulfate (Comparative Example 14), trisodium phosphate (Comparative Example 15), aspartic acid (Comparative Example 16), etidronic acid (Comparative Example 17) ) Were used.

<比較例18、19>
pHが2.0(比較例18)又は5.5(比較例19)となるように、表1に示した各組成物を表1に示した割合となるように希釈、調整して比較例18、19の金属表面処理液を得た。
<Comparative Examples 18 and 19>
Comparative examples were prepared by diluting and adjusting the compositions shown in Table 1 to the ratio shown in Table 1 so that the pH was 2.0 (Comparative Example 18) or 5.5 (Comparative Example 19). 18 and 19 metal surface treatment solutions were obtained.

なお、各実施例および比較例の金属表面処理液のジルコニウム化合物(A)には、実質的にフッ素が含まれていなかった。また、各実施例および比較例の金属表面処理液には、実質的にクロムおよびフッ素が含まれていなかった。   In addition, the fluorine compound was not substantially contained in the zirconium compound (A) of the metal surface treatment liquid of each Example and a comparative example. Further, the metal surface treatment liquids of the examples and comparative examples were substantially free of chromium and fluorine.

<液状態>
実施例および比較例の各金属表面処理液を1時間静置した後、以下の評価基準で液状態を目視で評価した。結果を表1に示した。
(評価基準)
1:透明
2:半透明
3:白濁
表1に示したように、全ての実施例で金属表面処理液の白濁が確認されなかった。
<Liquid state>
After leaving each metal surface treatment liquid of an Example and a comparative example for 1 hour, the liquid state was visually evaluated on the following evaluation criteria. The results are shown in Table 1.
(Evaluation criteria)
1: Transparent 2: Translucent 3: White turbidity As shown in Table 1, in all Examples, no white turbidity was observed in the metal surface treatment liquid.

続いて、表2に示す鋼板(金属材料)を、日本ペイント社製「サーフクリーナー53NF」2%希釈液を用いて40℃で120秒間かけて脱脂した。脱脂された鋼板に対して、各実施例および比較例の金属表面処理剤を表2に示す処理時間および処理温度で浸漬法により処理し実施例および比較例の各金属材料を得た。   Then, the steel plate (metal material) shown in Table 2 was degreased for 120 seconds at 40 ° C. using a “surf cleaner 53NF” 2% diluted solution manufactured by Nippon Paint. With respect to the degreased steel sheet, the metal surface treatment agents of the examples and comparative examples were treated by the dipping method at the treatment times and treatment temperatures shown in Table 2 to obtain the metal materials of the examples and comparative examples.

<塗膜状態>
実施例および比較例の各金属材料に対し、塗膜の状態を以下の評価試験により評価した。なお、表2に示した比較例2、6、7、8、18以外の比較例は、金属材料の表面に化成皮膜が形成されなかったことから、以下の評価試験の対象から除いた。
<Coating state>
The state of the coating film was evaluated by the following evaluation tests for each of the metal materials of Examples and Comparative Examples. The comparative examples other than Comparative Examples 2, 6, 7, 8, and 18 shown in Table 2 were excluded from the following evaluation tests because no chemical conversion film was formed on the surface of the metal material.

<金属化成皮膜量>
金属材料に形成された塗膜量を蛍光X線試験機で計測し、結果を表2に示した。
表2に示したように、実施例23を除いた全ての実施例で30〜100mg/m程度の十分な塗膜(化成皮膜)が得られた。なお、実施例23の金属材料と十分な塗膜が得られた実施例24の金属材料とは、同様の金属表面処理液が同様の金属材料に異なる処理時間で処理されたものであり、実施例23の金属表面処理液を異なる処理時間で金属材料に接触させることで30〜100mg/m程度の十分な塗膜(化成皮膜)を得ることができると考えられた。
<Metal conversion coating amount>
The amount of coating formed on the metal material was measured with a fluorescent X-ray tester, and the results are shown in Table 2.
As shown in Table 2, a sufficient coating film (chemical conversion film) of about 30 to 100 mg / m 2 was obtained in all examples except Example 23. In addition, the metal material of Example 23 and the metal material of Example 24 in which a sufficient coating film was obtained were obtained by treating the same metal surface treatment liquid with the same metal material at different treatment times. It was considered that a sufficient coating film (chemical conversion film) of about 30 to 100 mg / m 2 could be obtained by bringing the metal surface treatment liquid of Example 23 into contact with the metal material at different treatment times.

<耐食性>
各金属材料に対して、素地まで達するクロスカットをいれた後、35℃に保たれた塩水噴霧試験器中で5%NaCl水溶液を960時間連続噴霧した。その後、カット部からの剥離幅を測定し、以下の評価基準で耐食性を評価し、結果を表2に示した。
1:剥離幅3mm未満
2:剥離幅3mm以上
表2に示したように、全ての実施例で高い耐食性が確認された。
<Corrosion resistance>
For each metal material, a cross cut reaching the substrate was made, and then a 5% NaCl aqueous solution was continuously sprayed for 960 hours in a salt spray tester maintained at 35 ° C. Thereafter, the peel width from the cut portion was measured, the corrosion resistance was evaluated according to the following evaluation criteria, and the results are shown in Table 2.
1: Less than 3 mm peeling width 2: More than 3 mm peeling width As shown in Table 2, high corrosion resistance was confirmed in all Examples.

<密着性>
塗装試験片について、JIS−K−5600 5.6に従い、碁盤目剥離試験を行った。1mm角の100個の碁盤目を用意し、セロファン粘着テープを用いて剥離試験を行い、剥がれなかった碁盤目数を数え、以下の評価基準で耐食性を評価し、結果を表2に示した。
1:100/100で剥離なし
2:1つでも剥離あり
表2に示したように、実施例23を除いた全ての実施例で高い密着性が確認された。なお、実施例23の金属材料と高い密着性が確認された実施例24の金属材料とは、同様の金属表面処理液が同様の金属材料に異なる処理時間で処理されたものであり、実施例23の金属表面処理液を異なる処理時間で金属材料に接触させることで高い密着性を有する塗膜(化成皮膜)を得ることができると考えられた。
<Adhesion>
About the coating test piece, the cross-cut peeling test was done according to JIS-K-5600 5.6. 100 squares of 1 mm square were prepared, a peel test was performed using a cellophane adhesive tape, the number of grids not peeled off was counted, the corrosion resistance was evaluated according to the following evaluation criteria, and the results are shown in Table 2.
1: 100/100 and no peeling 2: Even one piece was peeled As shown in Table 2, high adhesion was confirmed in all examples except Example 23. In addition, the metal material of Example 24 in which high adhesion with the metal material of Example 23 was confirmed was obtained by treating the same metal surface treatment liquid with the same metal material at different treatment times. It was thought that a coating film (chemical conversion film) having high adhesion could be obtained by bringing the metal surface treatment solution of 23 into contact with the metal material for different treatment times.

Claims (8)

金属の表面処理に用いられ、実質的にクロムおよびフッ素を含まない金属表面処理用組成物であって、
実質的にフッ素を含まないジルコニウム化合物(A)と、
両性金属化合物(B)と、
モノカルボン酸およびその塩のうち少なくとも一方(C)と、を含有し、
pHが3〜5であり、
前記両性金属化合物(B)由来の両性金属に対する、前記ジルコニウム化合物(A)由来のジルコニウムのモル比は、1〜10である金属表面処理用組成物。
A metal surface treatment composition which is used for metal surface treatment and does not substantially contain chromium and fluorine,
A zirconium compound (A) substantially free of fluorine;
An amphoteric metal compound (B);
Containing at least one of monocarboxylic acid and its salt (C),
pH is 3-5,
The metal surface treatment composition wherein the molar ratio of zirconium derived from the zirconium compound (A) to the amphoteric metal derived from the amphoteric metal compound (B) is 1 to 10.
前記両性金属化合物(B)は、アルミニウム化合物又は亜鉛化合物を含む請求項1に記載の金属表面処理用組成物。   The composition for metal surface treatment according to claim 1, wherein the amphoteric metal compound (B) contains an aluminum compound or a zinc compound. 前記両性金属化合物(B)は、硝酸アルミニウム、酢酸アルミニウム、硝酸亜鉛および酢酸亜鉛からなる群より選ばれる少なくとも一種である請求項1又は2に記載の金属表面処理用組成物。   The metal surface treatment composition according to claim 1 or 2, wherein the amphoteric metal compound (B) is at least one selected from the group consisting of aluminum nitrate, aluminum acetate, zinc nitrate, and zinc acetate. 前記モノカルボン酸は、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸および安息香酸からなる群より選ばれる少なくとも一種である請求項1から3いずれかに記載の金属表面処理用組成物。   The metal surface treatment composition according to claim 1, wherein the monocarboxylic acid is at least one selected from the group consisting of acetic acid, propionic acid, butanoic acid, and benzoic acid. 前記ジルコニウム化合物(A)は、硝酸ジルコニウムおよび酢酸ジルコニウムのうち少なくとも一方を含む請求項1から4いずれかに記載の金属表面処理用組成物。   The metal surface treatment composition according to any one of claims 1 to 4, wherein the zirconium compound (A) contains at least one of zirconium nitrate and zirconium acetate. 前記両性金属化合物(B)由来の両性金属に対する、前記モノカルボン酸およびその塩のうち少なくとも一方のモル比は、1〜100である請求項1から5いずれかに記載の金属表面処理用組成物。   The metal surface treatment composition according to any one of claims 1 to 5, wherein a molar ratio of at least one of the monocarboxylic acid and a salt thereof to the amphoteric metal derived from the amphoteric metal compound (B) is 1 to 100. . 金属の表面を処理する金属表面処理方法であって、
請求項1から6いずれかに記載の金属表面処理用組成物を前記金属に接触させる接触工程を有する金属表面処理方法。
A metal surface treatment method for treating a metal surface,
A metal surface treatment method comprising a contact step of bringing the metal surface treatment composition according to claim 1 into contact with the metal.
前記接触工程により、金属の表面に30〜100mg/mの前記金属表面処理用組成物による化成皮膜を形成する請求項7に記載の金属表面処理方法。 The metal surface treatment method according to claim 7, wherein a chemical conversion film of 30 to 100 mg / m 2 of the metal surface treatment composition is formed on the metal surface by the contact step.
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