JP7329473B2 - スラグ除去剤、スラグ除去方法および金属材の製造方法 - Google Patents
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Description
[1]
金属材の表面からスラグを除去するスラグ除去剤であり、
上記スラグ除去剤は、キレート剤、有機酸還元剤、フッ素化合物および界面活性剤を含み、
上記スラグ除去剤中に含まれるフッ素原子量は、1,800~7,000質量ppmの範囲内であり、
上記界面活性剤は、陰イオン系界面活性剤およびノニオン系界面活性剤から選択される少なくとも1種であり、
上記スラグ除去剤中に含まれるキレート剤の総含有量は、3,000~60,000質量ppmの範囲内である、
スラグ除去剤。
[2]
上記キレート剤は、ホスホン酸系キレート剤およびアミノカルボン酸型キレート剤からなる群より選ばれる少なくとも1種である、
[1]のスラグ除去剤。
[3]
上記スラグ除去剤のpHは5~7の範囲内である、[1]または[2]のスラグ除去剤。
[4]
上記陰イオン系界面活性剤は、リン酸エステル型界面活性剤、カルボン酸型界面活性剤、スルホン酸型界面活性剤、および硫酸エステル型界面活性剤からなる群より選ばれる少なくとも1種であり、
上記ノニオン系界面活性剤は、ポリオキシアルキレングリコール脂肪酸エステル類、ポリアルキレングリコール脂肪酸エステル類、およびポリオキシアルキレンアルキルエーテル類からなる群より選ばれる少なくとも1種であり、
上記スラグ除去剤中に含まれる界面活性剤の総含有量は、500~3,000質量ppmの範囲内である、
[1]~[3]いずれかのスラグ除去剤。
[5]
上記スラグ除去剤中に含まれる有機酸還元剤の含有量は、10,000~60,000質量ppmの範囲内である、[1]~[4]いずれかのスラグ除去剤。
[6]
防錆剤をさらに含み、
上記スラグ除去剤中に含まれる防錆剤の含有量は、50~300質量ppmの範囲内である、
[1]~[5]いずれかのスラグ除去剤。
[7]
金属材の表面からスラグを除去するスラグ除去方法であって、下記工程、
[1]~[6]いずれかのスラグ除去剤を、表面にスラグを有する金属材に対して接触させて、スラグを除去する、スラグ除去工程、
を包含する、
スラグ除去方法。
[8]
化成処理された金属材の製造方法であって、下記工程
[1]~[6]いずれかのスラグ除去剤を、表面にスラグを有する金属材に対して接触させて、スラグを除去する、スラグ除去工程、
上記スラグが除去された金属材を化成処理する、化成処理工程、
を包含し、
上記化成処理工程は、リン酸亜鉛化成処理およびジルコニウム化成処理からなる群から選択される少なくとも1種を含む、
金属材の製造方法。
上記スラグ除去剤は、キレート剤を含む。上記キレート剤は、特に限定されるものではなく、公知のキレート剤を適用することができる。上記表面処理剤がキレート剤を特定の含有量で含むことにより、金属材の表面から、スラグを効率よく除去することができる利点がある。
上記スラグ除去剤は、有機酸還元剤を含む。上記有機酸還元剤は、特に限定されるものではなく、公知の有機酸還元剤を適用することができる。上記スラグ除去剤が有機酸還元剤を含むことによって、金属材の表面に存在するスラグの除去性を高めることができる利点がある。
クエン酸、クエン酸の構造異性体、アジピン酸、アスコルビン酸、エリスロアスコルビン酸、イソアスコルビン酸、アスコルビン酸誘導体、エルソルビン酸、没食子酸などのカルボン酸系有機酸還元剤;
ピロガロール、カテコール、ヒドロキノンなどの多価フェノール有機酸還元剤;
アミノヘキサン酸、ヒドラジンなどのアミン有機酸還元剤;
システイン、チオ尿素などの硫黄系有機酸還元剤;
などが挙げられる。上記有機酸還元剤として、カルボン酸系有機酸還元剤が特に好ましく用いられる。
上記スラグ除去剤は、フッ素化合物を含む。上記フッ素含有化合物は、フッ素イオンを遊離するものであれば特に限定されるものではなく、公知の化合物を適用することができる。上記スラグ除去剤が、フッ素イオンを遊離するフッ素含有化合物を含むことによって、スラグ中の金属成分を水溶液中で安定化させることができ、これにより、金属材の表面からスラグを効率よく除去することが可能となる。
上記スラグ除去剤は、界面活性剤を含む。上記界面活性剤は、陰イオン系界面活性剤およびノニオン系界面活性剤から選択される少なくとも1種である。
上記スラグ除去剤は、上記成分を必須成分として含む一方で、本発明における技術的効果を損なわない範囲で、他の成分を任意に含んでいてもよい。このような他の成分として、例えば防錆剤などを含んでもよい。スラグ除去剤に防錆剤が含まれることによって、スラグ除去後、化成処理が行われるまでの金属材の防錆性を高めることができる利点がある。
上記スラグ除去剤は、水性溶媒に上記各成分を加え、通常用いる方法により混合することによって調製することができる。水性溶媒としては、純水、イオン交換水、水道水、工業水などの水が挙げられる。上記水性溶媒は、必要に応じて、少量の水混和性有機溶媒(例えばアルコール類など)を含んでもよい。
上記スラグ除去方法において、スラグが除去される金属材としては、特に限定されるものではない。例えば、鉄材、冷延鋼板、熱延鋼板、亜鉛メッキ鋼板、アルミ合金材等が挙げられる。なお、溶接部を有する金属材であれば、金属材表面から、スラグを効率よく除去する必要があることから、本発明の効果を特に享受することができる。
金属材の表面からスラグを除去する、スラグ除去方法であって、下記工程、
上記スラグ除去剤に対して、表面にスラグを有する金属材を浸漬して、スラグ除去剤を接触させる、浸漬工程、
上記金属材が浸漬された状態で、金属材表面に対して超音波を付与する、超音波付与工程、
を包含し、
上記超音波は周波数25~100kHzの範囲内で照射される、
スラグ除去方法。
金属材の表面からスラグを除去する、スラグ除去方法であって、下記工程、
上記スラグ除去剤を、表面にスラグを有する金属材に対して接触させる、除去剤接触工程、を包含し、
上記除去剤接触工程は、スラグ除去剤を、表面流速10~40cm/秒の範囲内で金属材表面に対して接触させることによって、金属材の表面に接触する、
スラグ除去方法。表面流速は、市販の表面流速計(例えばJFEアドバンテック社製三軸電磁流速センサーACM3-RSなど)を用いて測定することができる。
金属材の表面からスラグを除去する、スラグ除去方法であって、下記工程、
上記スラグ除去剤を、表面にスラグを有する金属材に対して接触させる、除去剤接触工程、
を包含し、
上記除去剤接触工程において、スラグ除去剤は、噴霧圧力0.08~2MPaの範囲内で金属材表面に対して噴霧されることによって、金属材の表面に接触する、
スラグ除去方法。
上記スラグ除去方法によって、スラグが除去された金属材は、化成処理を前処理として好適に用いることができる。上記金属材を化成処理する方法として、例えば、リン酸亜鉛化成処理、ジルコニウム化成処理などが挙げられる。
リン酸亜鉛化成処理は、リン酸亜鉛を含む化成処理剤を用いて行われる化成処理である。リン酸亜鉛を含む化成処理剤は、特に限定されず、例えば通常用いられる酸性リン酸亜鉛化成処理液などを使用することができる。好ましい化成処理剤は、亜鉛イオン0.5~2g/L、好ましくは0.7~1.2g/L、リン酸イオン5~30g/L、好ましくは10~20g/L、マンガンイオン0.2~2g/L、好ましくは0.3~1.2g/Lを含むものである。
ジルコニウム化成処理は、ジルコニウムイオンを含む化成処理剤を用いる化成処理である。なお本明細書においては、ジルコニウム化成処理で用いる化成処理剤を「ジルコニウム化成処理剤」と記載することもある。
(1)キレート剤
・HEDP:1-ヒドロキシエタン-1,1-ジホスホン酸
・EDTA:エチレンジアミン四酢酸
(2)有機酸還元剤
・クエン酸
・アスコルビン酸
(3)フッ素化合物
・酸性フッ化ナトリウム(森田化学社製)
・酸性フッ化カリウム(森田化学社製)
・酸性フッ化アンモン(森田化学社製)
(4)界面活性剤
ノニオン系界面活性剤
・アデカノールUA90N(ADEKA社製):ポリオキシアルキレンアルキルエーテル類
陰イオン系界面活性剤
・サンモリンOT-70(三洋化成社製):スルホコハク酸系界面活性剤
(5)防錆剤
・KORANTIN PM(BASFジャパン社製)
[金属材の準備]
処理対象となる金属材料として熱延鋼板を準備し、溶接を行った。熱延鋼板については、ビード部付近に、スラグが付着した金属材となり、これを試験片として用いた。
キレート剤としてHEDP、界面活性剤としてアデカノールUA90N(ノニオン系界面活性剤)、防錆剤としてKORANTIN PM、フッ素化合物として酸性フッ化ナトリウム、クエン酸を、表1に示す含有量(単位:質量ppm)となるよう水に混合し、KOH水溶液(50%)を用いてpH6となるように調整し、スラグ除去剤を得た。
上記より得られたスラグ除去剤を、10Lの処理浴に入れて、温度を50℃に調整した。処理浴中に、上記試験片を浸漬し、超音波装置であるフェニックスIII(カイジョー社製)を用いて、周波数50kHzの超音波を5分間付与した。その後、試験片を取り出して十分に洗浄した。洗浄後、40℃で10分程度の乾燥を行った。
上記手順によりスラグ除去を行った試験板に対して、pHを10に調製したサーフファイン7(日本ペイント・サーフケミカルズ社製)を用いてアルカリ表面調整を行った。処理温度は室温、処理時間は30秒とした。
上記アルカリ表面調整を行った試験片に対して、リン酸亜鉛化成処理剤であるサーフダインSD5300(日本ペイント・サーフケミカルズ社製)を用いて、リン酸亜鉛化成処理を行った。処理温度は35℃、処理時間は120秒とした。
上記スラグ除去後の金属材、および化成処理後の金属材について、以下の評価を実施した。評価結果を表1に示す。
スラグ除去後の試験片について、目視により、スラグの残存率を判断することにより、スラグ除去性の評価を行った。
スラグ除去前の試料片の表面に付着したケイ素の量を、エネルギー分散型X線分析装置であるJSM6510A(日本電子社製)を用いて測定した。
スラグ除去後の試験片の表面に付着したケイ素の量を同様に測定した。
ケイ素減少量を、下記式により求めた。
ケイ素減少量(%)=(除去前のケイ素量-除去後のケイ素量)/(除去前のケイ素量)
リン酸亜鉛化成処理後の試験片(溶接部)の表面を、走査型電子顕微鏡JSM6510A(日本電子製)を用いて観察し、試験片表面に形成された化成皮膜の被覆率(%)を評価した。
スラグ除去剤による処理後の試験片を洗浄した後、室温で濡れたまま静置し、5分後の錆の発生量について、以下の基準で評価した。
有:錆の発生が確認された
無:錆の発生は確認されなかった
スラグ除去剤の調製において、各成分の量を、下記表に記載した通りに変更した以外は、実施例1と同様にしてスラグ除去処理および化成処理を行い、評価を行った。評価結果を下記表に示す。
比較例1は、キレート剤の量が本発明の範囲に満たない例である。この例においては、スラグの残存量が多く、スラグ除去が十分ではないことが確認された。
比較例2は、フッ素化合物の含有量が本発明の範囲に満たない例である。この例においては、スラグの残存量が若干多くスラグ除去が十分ではないこと、そしてケイ素の減少量が少なくケイ素の残存量が多いことが確認された。
Claims (6)
- 金属材の表面から溶接スラグを除去するスラグ除去剤であり、
前記スラグ除去剤は、キレート剤、有機酸還元剤、フッ素化合物および界面活性剤を含み、
前記スラグ除去剤中に含まれるフッ素原子量は、1,800~7,000質量ppmの範囲内であり、
前記界面活性剤は、陰イオン系界面活性剤およびノニオン系界面活性剤から選択される少なくとも1種であり、
前記スラグ除去剤中に含まれるキレート剤の総含有量は、3,000~60,000質量ppmの範囲内であり、
前記スラグ除去剤のpHは5~7の範囲内であり、
前記キレート剤は、ホスホン酸系キレート剤およびアミノカルボン酸型キレート剤からなる群より選ばれる少なくとも1種であり、
前記有機酸還元剤は、カルボン酸系有機酸還元剤、多価フェノール有機酸還元剤または硫黄系有機酸還元剤であり、
前記キレート剤および前記有機酸還元剤の合計含有量は、53,000~100,000質量ppmである、
スラグ除去剤。 - 前記陰イオン系界面活性剤は、リン酸エステル型界面活性剤、カルボン酸型界面活性剤、スルホン酸型界面活性剤、および硫酸エステル型界面活性剤からなる群より選ばれる少なくとも1種であり、
前記ノニオン系界面活性剤は、ポリオキシアルキレングリコール脂肪酸エステル類、ポリアルキレングリコール脂肪酸エステル類、およびポリオキシアルキレンアルキルエーテル類からなる群より選ばれる少なくとも1種であり、
前記スラグ除去剤中に含まれる界面活性剤の総含有量は、500~3,000質量ppmの範囲内である、
請求項1に記載のスラグ除去剤。 - 前記スラグ除去剤中に含まれる有機酸還元剤の含有量は、10,000~60,000質量ppmの範囲内である、請求項1または2に記載のスラグ除去剤。
- 防錆剤をさらに含み、
前記スラグ除去剤中に含まれる防錆剤の含有量は、50~300質量ppmの範囲内である、
請求項1~3いずれかに記載のスラグ除去剤。 - 金属材の表面から溶接スラグを除去するスラグ除去方法であって、下記工程、
請求項1~4いずれかに記載のスラグ除去剤を、表面に溶接スラグを有する金属材に対して接触させて、溶接スラグを除去する、スラグ除去工程、
を包含する、
スラグ除去方法。 - 化成処理された金属材の製造方法であって、下記工程
請求項1~4いずれかに記載のスラグ除去剤を、表面に溶接スラグを有する金属材に対して接触させて、溶接スラグを除去する、スラグ除去工程、
前記溶接スラグが除去された金属材を化成処理する、化成処理工程、
を包含し、
前記化成処理工程は、リン酸亜鉛化成処理およびジルコニウム化成処理からなる群から選択される少なくとも1種を含む、
金属材の製造方法。
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