专利名称：防止含铅铜合金内铅溶出的表面处理方法
技术领域：
本发明是有关于防止含铅铜合金内铅溶出的表面处理方法。
亦即，接水零件内溶出微量的铅若混入自来水中，对人体及使用环境皆有影响，因此需研究溶出防止技术。
就现今而言，若不于铜合金内添加铜，将难以获得良好机器加工性及切削性、且尚未发现铅的替代金属。
本发明以含有Zn、Fe、Mn、Ca、Ni、Cu、Co、Zr、Mg、Al的其中1种或2种以上的金属离子，与磷酸离子、硝酸离子的化成处理液，对含铅铜合金进行表面处理，对存于表面的铅进行选择性蚀刻、除去，同时于表面形成含有上述金属的磷酸皮膜，借此包覆动作以防止存留在深处的铅溶出。
亦即，本发明的特征以含有Zn、Fe、Mn、Ca、Ni、Cu、Co、Zr、Mg、Al的其中1种或2种以上的金属离子，与磷酸离子、硝酸离子的化成处理液，接触含铅铜合金，借此去除表面的铅、并形成含有上述金属的磷酸皮膜，借此防止含铅铜合金内铅的溶出。
再者，上述化成处理液以含有亚硝酸离子为理想。
进行上述化成处理前，可先进行脱脂、酸洗及表面调整的1、2种手续。
本发明所行的化成处理(磷酸盐处理)，除对金属素材进行蚀刻外，也同时通过表面产生的pH变化，于金属素材表面形成不溶性磷酸盐皮膜、包覆于上。
本发明为求发挥化成处理的特征，以含有Zn、Fe、Mn、Ca、Ni、Cu、Co、Zr、Mg、Al的其中1种或2种以上的金属离子，与磷酸离子、硝酸离子的化成处理液进行处理，对存于含铅铜合金表面的铅进行选择性蚀刻、除去，同时于去除铅后的表面，形成含上述金属离子的磷酸皮膜。借此磷酸盐皮膜包覆表面，以防止含铅铜合金内部深处的铅溶出。
亦即本发明，具有对含铅铜合金表面的铅进行选择性蚀刻除去效果、以及于表面形成磷酸盐皮膜，凭借该磷酸盐皮膜的包覆动作防止素材的溶出，并以上述2作用防止铅的溶出。
图1为含铅铜合金(JISH5111(BC6)青铜铸物圆棒切削加工品试片)，经含有Zn、Ca的金属离子与磷酸离子、硝酸离子的本发明化成处理液处理后，以GDS(辉光放电发光分析装置理学电机工业制系统3860型)进行深度方向元素分析的结果显示。
从图1可知，含铅铜合金的表面未检测出铅，但存有Ca、Zn、P、O的磷酸皮膜。
以下说明本发明所用的化成处理液。化成处理液中的金属离子以Zn、Fe、Mn、Ca、Ni、Cu、Co、Zr、Mg、Al的其中1种或2种以上，另，上述离子量虽无定量，但为经济性的考虑，以1L化成处理液中含0.5～100g的金属离子为理想。
磷酸离子的离子量虽无特别定量，但为经济性的考虑，以1L化成处理液中含1～100g为理想。
硝酸离子量虽无特别定量，但以1L化成处理液中含0.1～100g为理想。若未满0.1g皮膜形成时表面蚀刻或有不足可能性；若超过100g，皮膜形成时表面蚀刻或有过多导致皮膜无法形成的可能性。
若上述化成处理液添加为亚硝酸离子，其化成反应可更具效率。亚硝酸离子虽无特别定量，但以上述11化成处理液中含01～10g亚硝酸离子为理想。
关于本发明的上述化成处理液处理条件，虽无特别规定，但为反应性、经济性、安全性的考虑，处理浴的处理温度以30～100℃为理想，处理时间以1～60分钟内为理想。
通常于化成处理时，可事先进行脱脂、酸洗及表面调整的1、2项工程。
脱脂工程，于被处理物具明显因切削油、防锈油等有机物所造成的表面污染时施行为理想。因有机物造成明显表面污染时，有阻碍上述化成处理液与素材金属接触之虞，可能致使无法发生充分的皮膜形成反应。
脱脂工程所用的脱脂剂并无特限，以市售碱脱脂剂即可。
酸洗工程，于被处理物表面形成强韧酸化皮膜时施行为理想。被处理物表面若有强韧酸化皮膜，在以上述化成处理液进行表面处理时或有无法发生充分蚀刻反应、致使皮膜无法成形之虞。
酸洗工程所用的酸并无特限，而以盐酸、硝酸及硫酸等无机酸，或有机酸如醋酸为理想。
表面调整工程，上述化成处理浴进行表面处理前，以钛化合物胶体为表面调整液、磷酸盐化合物胶体为表面调整液接触，不经水洗即进行下一工程的化成处理方法。凭借表面调整工程、得以使磷酸盐皮膜迅速成形、且更加致密。
本发明的表面处理结束后，将被处理物充分水洗、干燥；干燥温度虽无特限，但为经济考虑，以40～130℃为理想。
以下具体说明本发明的实施例，但本发明并不限于本实施例。
化成处理液为于磷酸、硝酸水溶液中溶入氧化亚铅，调制成Zn12g/L、磷酸12g/L、硝酸20g/L浓度的水溶液，后再加入含亚硝酸离子的亚硝酸钠2g/L。
表面处理工程的实验材料为20g/L的Nihon Parkerizing(株)制FineCleaner4360所调制成脱脂液，以60℃进行5分钟的浸渍处理，后以水洗净，再以上述化成处理液于50℃进行5分钟的浸渍处理，后以水洗净，于90℃的干燥炉内干燥10分钟。
表面处理工程的实验材料为20g/L的Nihon Parkerizing(株)制FineCleaner4360所调制成脱脂液，以60℃进行5分钟的浸渍处理，后以水洗净，再以上述化成处理液于70℃进行10分钟的浸渍处理，后以水洗净，于90℃的干燥炉内干燥10分钟。
表面处理工程的实验材料20g/L的Nihon Parkerizing(株)制FineCleaner4360所调制成脱脂液，以60℃进行5分钟的浸渍处理，后以水洗净，再以上述化成处理液于50℃进行5分钟的浸渍处理，后以水洗净，于90℃的干燥炉内干燥10分钟。
表面处理工程的实验材料为20g/L的Nihon Parkerizing(株)制FineCleaner4360所调制成脱脂液，以60℃进行5分钟的浸渍处理，后以水洗净，再以上述化成处理液于50℃进行10分钟的浸渍处理，后以水洗净，于90℃的干燥炉内干燥10分钟。
表面处理工程的实验材料为20g/L的Nihon Parkerizing(株)制FineCleaner4360所调制成脱脂液，以60℃进行5分钟的浸渍处理，后以水洗净，再以上述化成处理液于90℃进行10分钟的浸渍处理，后以水洗净，于90℃的干燥炉内干燥10分钟。
表面处理工程的实验材料为20g/L的Nihon Parkerizing(株)制FineCleaner4360所调制成脱脂液，以60℃进行5分钟的浸渍处理，后以水洗净，再以上述化成处理液于60℃进行10分钟的浸渍处理，后以水洗净，于90℃的干燥炉内干燥10分钟。对照例1将与实施例相同的实验材料置于常温的丙酮内浸渍10分钟，后行自然干燥以脱脂。对照例2将与实施例相同的实验材料置于20g/L的Nihon Parkerizing(株)制FineCleaner4360所调制成脱脂液内，以60℃进行5分钟的浸渍处理，后以水洗净，于90℃的干燥炉内干燥10分钟。对照例3将与实施例相同的实验材料置于20g/L的Nihon Parkerizing(株)制FineCleaner4360所调制成脱脂液内，以60℃进行5分钟的浸渍处理，后以水洗净，再以氢氧化纳50g/L、接口活性剂(碱苯亚磺酸晶碱)2g/L的处理液于80℃浸渍10分钟、以行碱蚀刻。后以水洗净，于90℃的干燥炉内干燥10分钟。对照例4将与实施例相同的实验材料置于20g/L的Nihon Parkerizing(株)制FineCleaner4360所调制成脱脂液内，以60℃进行5分钟的浸渍处理，后以水洗净，于常温下浸渍于5％的硝酸水溶液内5分钟，以行酸蚀刻。后以水洗净，于90℃的干燥炉内干燥10分钟。
进行实施例1～6与对照例1～4的铅溶出试验；实验于烧杯内注入pH近7的脱离子水100mL，再放入定温为25℃的恒温水槽内，将所有试验材料没入其中浸渍1日。实验结束后，以ICP(诱导结合高周波等离子体分光分析机)测量脱离子水中所溶出的铅含量。表1铅溶出试验结果
从表1可知，和对照例相较，使用本发明的方法能将铅溶出量抑制至最小。与溶剂脱脂(对照例1)相较，碱脱脂(对照例2)的结果虽较良好，铅溶出量却极多。又，碱(对照例3)、酸(对照例4)因行蚀刻除去表面含铅，减低铅溶出量。但，依本发明的表面处理(实施例1～6)，于蚀刻同时亦形成磷酸盐皮膜的遮蔽效果，可使铅溶出量再行减少1/2～1/4。发明效果将本发明应用于水拴金属零件、水管、水管活门、水表、热水器用热交换器、抽水机零件、配管接头等含铅铜合金上，能有效去除表面含铅、同时形成能防止内部含铅溶出的磷酸盐皮膜。亦即通过本发明能极为经济地防止有害物质的溶出。
权利要求
1.一种防止含铅铜合金的铅溶出处表面处理方法，其特征在于以含有Zn、Fe、Mn、Ca、Ni、Cu、Co、Zr、Mg、Al的其中1种或2种以上的金属离子，与磷酸离子、硝酸离子的化成处理液，对含铅铜合金进行表面处理，可去除表面含铅，同时于表面形成含有上述金属的磷酸皮膜。
2.如权利要求1所述的防止含铅铜合金的铅溶出处表面处理方法，其特征在于上述化成处理液内含亚硝酸离子。
3.如权利要求1或2所述的防止含铅铜合金的铅溶出处表面处理方法，其特征在于上述化成处理前，可先行实施脱脂、酸洗及表面调整的1、2项工程。
全文摘要
本发明提供一种防止含铅铜合金内铅于使用时溶出的表面处理方法。特别是有关防止含铅铜合金内铅溶出的表面处理方法。以含有Zn、Fe、Mn、Ca、Ni、Cu、Co、Zr、Mg、Al的其中1种或2种以上的金属离子，与磷酸离子、硝酸离子的化成处理液，对含铅铜合金进行表面处理。该化成处理液另可添加亚硝酸离子。含铅铜合金与化成处理液接触前，亦可先进行脱脂、酸洗、表面调整的1、2项工程。
文档编号C23C22/05GK1425801SQ02146160
公开日2003年6月25日 申请日期2002年10月30日 优先权日2001年12月12日
发明者林洋树, 岩男贵之 申请人:日本巴卡莱近沽股份有限公司