金属部材の防錆膜形成方法
【課題】高い圧力で負荷を掛けなくても金属表面の付着物に対する洗浄能力が十分に高く、そのような付着物を短時間で十分に除去することができ、また、大型の処理装置を必要とせず、その後の防錆膜形成工程において、強固な防錆膜を均一に形成することができる金属部材の防錆膜形成方法を提供すること。
【解決手段】加熱および加圧された水（洗浄水１０）と、加圧された気体（窒素ガス２５）とを混合することにより得られた気液２流体８を用いて、金属部材（銅あるいは銅合金線材１）の表面の油状物質を除去し、その表面に酸化銅層を形成した後に、金属部材（銅あるいは銅合金線材１）を防錆剤を含む溶液で処理する、金属部材の防錆膜形成方法。
【解決手段】加熱および加圧された水（洗浄水１０）と、加圧された気体（窒素ガス２５）とを混合することにより得られた気液２流体８を用いて、金属部材（銅あるいは銅合金線材１）の表面の油状物質を除去し、その表面に酸化銅層を形成した後に、金属部材（銅あるいは銅合金線材１）を防錆剤を含む溶液で処理する、金属部材の防錆膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板、線あるいはパイプ等に金属加工された銅あるいは銅合金材などの金属部材に対して適用され、その表面の油分および／あるいは酸等を短時間で十分に除去することができるとともに、その後の防錆膜形成工程において、強固な防錆膜を均一に形成することができる金属部材の防錆膜形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、銅あるいは銅合金材の防錆剤として、ベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）あるいはその誘導体が使用されている。以下、ＢＴＡおよびその誘導体を総称して、単にＢＴＡという。このＢＴＡの防錆効果は、銅あるいは銅合金材の表面にＢＴＡ高分子膜を形成することによるものである。すなわち、銅あるいは銅合金材の表面には、必ず、原子オーダーの薄い酸化銅の皮膜が自然に形成されているが、ＢＴＡ分子はこの酸化銅と強い配位結合を形成するとともに、ＢＴＡ分子同士も共有結合して、銅あるいは銅合金材の表面に強固なＢＴＡ高分子膜を形成する。このようにして形成されたＢＴＡ高分子膜は、銅あるいは銅合金材に対する密着性が優れているとともに、極めて優れた耐食性を示し、銅あるいは銅合金材の表面を腐食およびそれに起因する変色から保護する。
【０００３】
図２に、このＢＴＡによる従来の銅あるいは銅合金材の防錆膜形成方法を示す。まず、板、線あるいはパイプ等の形状に金属加工された銅あるいは銅合金材を酸洗することにより脱脂し（ステップ１）、水洗した後（ステップ２）、一旦、乾燥する（ステップ３）。ステップ１の酸洗は、金属加工された銅あるいは銅合金材の表面に形成されている酸化物の除去あるいは加工油の除去を目的とし、硫酸、硝酸、塩酸、リン酸等を使用して実施される。また、ステップ３の乾燥は、この乾燥処理により銅あるいは銅合金材の処理材の表面に薄い酸化銅の層が形成されるので、ＢＴＡが処理材と反応しやすくなる効果がある。その後、処理材をＢＴＡを含んだ溶液に浸漬するか、あるいはこの溶液を処理材に塗布してＢＴＡ処理し（ステップ４）、最後に、乾燥して（ステップ５）、製品とする。ステップ４におけるＢＴＡ処理には、水、アルコール、あるいは塩素系溶剤等の溶媒にＢＴＡを溶解させた溶液を使用する。この防錆処理溶液の温度は４０℃〜８０℃であることが好ましい。
【０００４】
前記ステップ１〜５の工程において、ＢＴＡの防錆膜が処理材の表面に十分な厚さに皮膜されていない場合は、再度、ステップ２の水洗、ステップ３の乾燥、ステップ４のＢＴＡ処理およびステップ５の乾燥の各工程を経て、十分な厚さの皮膜を形成する。なお、ステップ５の乾燥は、防錆膜としてのＢＴＡ高分子層をより強固にするために行う。この乾燥処理には、１５０℃以下の熱風を使用することができる。
【０００５】
また、図２に示すステップ２〜５の一連の工程は、通常、１回の処理のみで終了する場合が多いが、実際には２回以上処理を繰り返すことが好ましい。その場合には、ステップ５の終了後、弱い酸洗を行い、酸洗後にステップ２〜５を実施してもよい。ステップ２〜５を繰り返すのは、１回目の処理で完全なＢＴＡの防錆膜が形成されないことがあり、その欠陥部分に対して、２回目以降の処理により、完全なＢＴＡの防錆膜を形成しようとするためである。
【０００６】
しかしながら、この防錆膜形成方法においては、ステップ２〜５を複数回繰り返しても完全にはＢＴＡの防錆膜が形成されず、欠陥部分が残存するという問題がある。また、ステップ２〜５を複数回繰り返すことにより、時間的なロスも生じる。
【０００７】
このことから、従来、特許文献１に記載されているように、銅あるいは銅合金材の表面に６０℃の温水を噴出圧力１０〜２００ｋｇｆ／ｃｍ2の高圧ジェット噴流で吹き付け、しかる後に、銅あるいは銅合金材をＢＴＡ処理する方法が提案されている。
【０００８】
このほか従来技術として、特許文献２に記載されているように、銅あるいは銅合金材の表面に水をジェット噴流で吹き付けた後、同じようにＢＴＡを含む溶液をジェット噴流で吹き付けて銅あるいは銅合金材をＢＴＡ処理する方法、特許文献３に記載されているように、ＢＴＡ等の防錆剤を含む溶液に超音波振動を与える方法、特許文献４に記載されているように、酸洗工程で銅あるいは銅合金材の表面に酸性溶液をジェット噴流で吹き付け、水洗した後、銅あるいは銅合金材をＢＴＡ処理する方法、特許文献５に記載されているように、銅あるいは銅合金材の表面に固体微粒子を含む溶液をジェット噴流で吹き付けた後、銅あるいは銅合金材をＢＴＡ処理する方法、特許文献６に記載されているように、銅あるいは銅合金材の表面にＢＴＡを含む溶液をジェット噴流で吹き付けて銅あるいは銅合金材をＢＴＡ処理する方法などが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許３１９２９５０号公報
【特許文献２】特開２００１−２２０６９３号公報
【特許文献３】特開平９−３１６６７１号公報
【特許文献４】特開平９−３１６６７０号公報
【特許文献５】特開平９−２０９１８０号公報
【特許文献６】特開平９−４１１６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に記載の従来技術の特徴の一つに、噴出圧力１０〜２００ｋｇｆ／ｃｍ2の高圧ジェット噴流を使用することが挙げられる。この従来技術の場合、高圧のジェット噴流の使用により銅あるいは銅合金材に対する洗浄力を高めているわけであるが、高圧ゆえに機械的負荷が大きく、処理装置に対するダメージ、更に場合によっては製品に対するダメージが大きいという本質的な欠点を内在している。
【００１１】
この結果、処理装置に対するダメージが大きいことにより、メンテナンスに係わる作業が増加してしまうという欠点が顕著になる。例えば、高圧ポンプのシール材の劣化が早いこと、高圧スプレーノズルの磨耗が大きいこと、また、静電気の発生が大きいことなどが挙げられる。また、製品に対するダメージが大きいことにより、製品としての銅板や銅線等が薄くあるいは細い場合には、高圧ジェット噴流により製品の変形を引き起こしてしまい、これにより製品の品質低下を招くことが挙げられる。
【００１２】
特許文献２〜６に記載の従来技術においても、噴出圧力１０〜２００ｋｇｆ／ｃｍ2の高圧ジェット噴流を使用する場合には、上記と同様な問題点を内在している。
【００１３】
また、特許文献２に記載の従来技術においては、水の温度が６０℃以下の場合あるいは水の噴射圧力が１０ｋｇｆ／ｃｍ2以下の場合に、洗浄力が不十分であるという欠点がある。
【００１４】
また、特許文献３に記載の従来技術においては、超音波洗浄であるので、短時間での洗浄力が不十分であるという欠点がある。洗浄時間を増やして洗浄力を高めようとすると、処理装置が非常に大型化されたり、装置価格が高価になったりする欠点がある。
【００１５】
また、特許文献４に記載の従来技術においては、酸性溶液のジェット噴流を使用するので、ノズルなどの金属部品の腐食の進行速度が早まってしまう欠点がある。酸性のミストが周囲に発散してしまう危険性も生じる。
【００１６】
また、特許文献５に記載の従来技術においては、ＢＴＡを含む溶液に混ぜてアルミナ等の固体粒子を使うので、製品たる銅あるいは銅合金材の表面が凹凸になってしまい、その表面平滑性に悪影響を及ぼすこと、すなわち製品の表面品質の低下を招く危険性が増大する。
【００１７】
また、特許文献６に記載の従来技術においては、水の温度が６０℃以下の場合あるいは水の噴射圧力が１０ｋｇｆ／ｃｍ2以下の場合に、洗浄力が不十分なことに加えて、洗浄水そのものにＢＴＡを加えるので、ＢＴＡの使用量が非常に多くなってしまう欠点がある。
【００１８】
したがって、本発明の目的は、高い圧力で負荷を掛けなくても金属表面の付着物に対する洗浄能力が十分に高く、そのような付着物を短時間で十分に除去することができ、また、大型の処理装置を必要とせず、その後の防錆膜形成工程において、強固な防錆膜を均一に形成することができる金属部材の防錆膜形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、加熱および加圧された水と、加圧された気体とを混合することにより得られた気液２流体を用いて、金属部材の表面の油状物質を除去し、その表面に酸化銅層を形成した後に、前記金属部材を防錆剤を含む溶液で処理することを特徴とする金属部材の防錆膜形成方法を提供する。
【００２０】
上記において、気体としては、窒素ガスを使用することが好ましいが、空気や水蒸気等の気体を使用することも勿論可能である。
【００２１】
また、防錆剤としては、ＢＴＡを使用することが好ましい。
【００２２】
また、防錆剤を含む溶液の溶媒としては、水、アルコール、あるいは塩素系溶剤等の溶媒を使用することが好ましい。
【００２３】
この金属部材の防錆膜形成方法によれば、上記構成の採用により、特に、加熱および加圧された水と、加圧された気体とを混合することにより得られた気液２流体を用いて、金属部材の表面の油状物質を除去することにより、高い圧力で負荷を掛けなくても金属表面の付着物に対する洗浄能力が十分に高く、そのような付着物を短時間で十分に除去することができ、また、大型の処理装置を必要とせず、その後の防錆膜形成工程において、強固な防錆膜を均一に形成することができる。
【００２４】
請求項２の発明は、前記加熱および加圧された水の圧力が、０．１ＭＰａ〜０．９８ＭＰａ未満であることを特徴とする請求項１に記載の金属部材の防錆膜形成方法を提供する。
【００２５】
本発明において、金属部材に対する洗浄力を高めるためには、加熱および加圧された水の圧力は０．１ＭＰａ〜０．９８ＭＰａ未満であることが好ましく、圧力０．１ＭＰａ未満の場合、液滴を形成する力が弱く、通常、実施されていた水洗と同程度の効果しか得られないからである。一方、圧力０．９８ＭＰａ以上であると、銅あるいは金属部材の変形等が発生しやすくなる。この方法によれば、上記効果に加えて、上記構成の採用により、金属部材に対する洗浄力をより高めることができる。
【００２６】
請求項３の発明は、前記気液２流体の温度が、６０℃〜１００℃であることを特徴とする請求項１又は２に記載の金属部材の防錆膜形成方法を提供する。
【００２７】
本発明において、金属部材に対する洗浄力を高めるためには、気液２流体の温度は６０℃〜１００℃であることが好ましく、この方法によれば、上記効果に加えて、上記構成の採用により、金属部材に対する洗浄力をより高めることができる。
【００２８】
特に、加熱および加圧された水の圧力が０．１ＭＰａ〜０．９８ＭＰａ未満であるとともに、気液２流体の温度が６０℃〜１００℃であることにより、金属部材に対する洗浄力をより一層高めることができる。これは、その気液２流体が常圧下で沸騰する自己生成の気液２流体となるからである。さらに、この場合、加圧された気体の圧力も０．１ＭＰａ〜０．９８ＭＰａ未満であることが好ましく、この方法によれば、金属部材に向けて気液２流体を例えばノズルから適正な圧力で吐出させることができ、その液滴を金属部材に向けて加速衝突させることにより、金属部材の表面の付着物である加工油等の油状物質を容易に除去することができ、同時に、金属部材の表面に好ましい酸化銅の層を均一に形成することができる。これにより、その後のＢＴＡ処理等の防錆膜形成工程において、金属部材の表面に強固な防錆膜を均一に形成することができる。
【００２９】
請求項４の発明は、前記気液２流体の水の液滴径が、１μｍ〜１００μｍであることを特徴とする請求項１乃至３に記載の金属部材の防錆膜形成方法を提供する。
【００３０】
本発明によって、金属部材の表面の付着物である加工油等の油状物質が除去されるメカニズムは、本発明者らの検討結果によると、以下の通りである。すなわち、付着物である加工油等の油状物質は、衝突する気液２流体の液滴から運動エネルギーを受け取り、その運動エネルギーの大きさが金属部材との付着エネルギー以上である場合、金属部材の表面から離脱する。また、水に不溶性である加工油等の油状物質を、水を主体とする気液２流体と接触させる場合、油状物質は気液２流体を構成する液滴に溶解することができないため、液滴と気体の界面に集合する。しかし、金属部材の表面は一定の膜厚で液体膜に覆われているため、液滴と気体の界面に集合できなかった油状物質は、ある確率で金属部材の表面に再付着する。
【００３１】
従って、本発明においては、気液２流体が持つ気液界面の面積が大きいほど油状物質の集合能力が高いので金属部材に対する洗浄能力が高く、気液２流体を構成する液体の量が同一であれば、液滴径が小さいほど気液界面の面積が大きく金属部材に対する洗浄能力が高いといえる。本発明者らの検討によると、液滴径の上限は１００μｍであることが好ましい。一方、液滴径の下限は液滴の蒸発速度との関係で決まる。すなわち、例えばノズルの先端で液滴が形成しても、金属部材の表面に到達する前に蒸発するならば洗浄には寄与しない。本発明者らの検討によると、液滴径が１μｍ以上であればノズルと金属部材の表面との間の距離を適切に保つことにより、液滴が蒸発する前に金属部材に対する洗浄処理を行うことができる。
【００３２】
この方法によれば、上記効果に加えて、上記構成の採用により、金属部材に対する洗浄処理を確実且つ効果的に行うことができる。
【００３３】
請求項５の発明は、前記防錆剤が、ベンゾトリアゾールあるいはその誘導体であることを特徴とする請求項１乃至４に記載の金属部材の防錆膜形成方法を提供する。
【００３４】
この方法によれば、上記効果に加えて、上記構成の採用により、銅あるいは銅合金材などの金属部材に対して、ＢＴＡ処理により、その表面に強固な防錆膜を均一に形成することができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の金属部材の防錆膜形成方法によれば、高い圧力で負荷を掛けなくても金属表面の付着物に対する洗浄能力が十分に高く、そのような付着物を短時間で十分に除去することができ、また、大型の処理装置を必要とせず、その後の防錆膜形成工程において、強固な防錆膜を均一に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る金属部材の防錆膜形成方法の概要を示す説明図である。
【図２】従来の金属部材の防錆膜形成方法の各工程を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、図１に基づいて本発明の好適な実施の形態を詳述する。図１の実施の形態では、金属部材として、図示しない引抜きダイスを通して伸線加工された銅あるいは銅合金線材１を使用した。なお、引抜ダイスによらず圧延加工により加工された銅あるいは銅合金条材に対して本発明を適用することも勿論可能である。
【００３８】
まず、ＢＴＡ処理の前処理として、箱状の前処理容器２内に線材１を矢印方向に水平に通す。なお、この前処理については、線材１が伸線加工された直後であれば、線材１の表面にはほとんど酸化膜が形成されていないので、図２におけるステップ１の酸洗工程を省略して、直接、前処理容器２内に線材１を通すことができる。これに対し、線材１が伸線加工された直後でない場合は、線材１を酸洗し、一次水洗した後、前処理容器２内に線材１を通すものとする。一次水洗は、前処理効果を高めるために有効である。
【００３９】
酸洗に使用する酸としては、例えば硫酸、塩酸、硝酸等の無機酸が一般的であり、濃度４０％以下、より好ましくは２０％以下の無機酸を使用することが好ましい。本実施の形態では、濃度５％の硫酸水溶液を使用した。
【００４０】
前処理容器２は、例えば一辺が約２０ｃｍの箱状をなし、２本のスプレーノズル３、３の先端４、４を臨ませる導入口５、５が夫々上壁に形成されており、下壁にはその導入口５、５に対応する排出口６形成されている。また、前処理容器２の両側壁には線材１が通過する通過孔７が夫々形成されている。この両側壁間の距離は約２０ｃｍである。従って、線材１は前処理容器２内を矢印方向に通過する間にその長さ２０ｃｍの範囲に亘って連続的に前処理される。線材１は前処理容器２の上流側および下流側に配置された図示しない送り出し装置および巻き取り装置によって矢印方向に連続的に移動される。この後、線材１にはその表面にＢＴＡの防錆膜を形成するため、図示しないＢＴＡ処理が施される。
【００４１】
このように前処理容器２を使用して前処理し、線材１の表面を洗浄する本実施の形態では、線材１を矢印方向に移動させながら、スプレーノズル３、３の先端４、４から気液２流体８を噴射させて、前処理容器２内の線材１の表面に衝突させる。これにより、線材１の表面に付着されている酸化物および油状物質が除去されるとともに、線材１表面に薄くて好ましい酸化銅の層が形成される。ちなみに、この酸化銅はＣｕ2Ｏ（酸化第一銅）と推定される。また、このときの線材１の移動速度を３０ｍ／分、即ち、０．５ｍ／秒とすると、長さ２０ｃｍ当たりの線材１の前処理時間は０．４秒となり、短い処理時間であるにも拘らず、線材１表面に付着されている酸化物および油状物質の除去効果は非常に高くなる。
【００４２】
ここで、図１において気液２流体８の発生手段の概要を説明する。
【００４３】
密閉可能なタンク９に洗浄水１０を投入し、タンク９の外壁面に設置されたヒータ１１に通電することよって洗浄水１０を加熱する。洗浄水１０の温度はタンク９内に差し込まれた熱電対１２に基づいて、温度調節計１３によって調節できるようにされている。洗浄水１０の温度は、例えば６０℃〜１００℃に調節される。１４は熱電対１２と温度調節計１３とを結ぶ配線である。
【００４４】
また、タンク９には圧力計１５が設置されており、タンク９内の圧力を測定できるようにされている。
【００４５】
また、タンク９内には攪拌子１６が投入されており、タンク９の下部に設置されたマグネチックスターラ１７を駆動させることによって洗浄水１０を攪拌し、洗浄水１０の温度を均一に保持できるようにされている。
【００４６】
一方、窒素ガスボンベ１８からの配管１９がタンク９に連結されており、減圧弁２０によって圧力調整された窒素ガス２１がタンク９内に注入される。これによりタンク９内の圧力を高めることができる。例えば、タンク９内の温度を約８０℃にした場合、タンク９内の圧力は約０．１ＭＰａであるが、ここで減圧弁２０によって約０．５ＭＰａに減圧調整された窒素ガス２１をタンク９内に注入した場合、温度を変えないで、タンク９内の圧力を約０．５ＭＰａに高めることができる。
【００４７】
このようにしてタンク９内で加熱加圧された洗浄水１０は、配管２２、流量調節バルブ２３等を経由してスプレーノズル３に導かれる。
【００４８】
他方、これとは別個に設置された窒素ガスボンベ２４からの窒素ガス２５は、減圧弁２６、配管２７、流量調節バルブ２８等を経由してスプレーノズル３に導かれる。
【００４９】
スプレーノズル３では、加熱加圧された洗浄水１０の配管２２と窒素ガス２５の配管２７とが合わさり、スプレーノズル３は、図示しないが、その先端付近において加熱加圧された洗浄水１０と窒素ガス２５とが混合して気液２流体８を形成するとともに、スプレーノズル３の先端４、４から気液２流体８を排出するように構成されている。なお、窒素ガス２１、２５の代わりに、空気や水蒸気を使用してもよいことは勿論である。気液２流体８は、ほぼ水と空気から構成されているので、大気中に排出しても環境への負荷が小さいことは言うまでもない。
【００５０】
本実施の形態では、加熱加圧された洗浄水１０は、温度６０℃〜１００℃、圧力０．１ＭＰａ〜０．９８ＭＰａ未満とした。温度／圧力が、６０℃／０．１ＭＰａ未満の場合、洗浄力が弱く、通常、実施されていた水洗と同程度の効果しか得られないからである。一方、温度／圧力が、１００℃を超え０．９８ＭＰａ以上であると、銅あるいは銅合金線材１の変形や変色等が発生しやすくなる。また、加熱のためのエネルギ損失が大きく、経済的でない。
【００５１】
また、本実施の形態では、加圧された気体である窒素ガス２５は、圧力０．１ＭＰａ〜０．９８ＭＰａ未満とした。圧力０．１ＭＰａ未満の場合、液滴を形成する力が弱く、通常、実施されていた水洗と同程度の効果しか得られないからである。一方、圧力０．９８ＭＰａ以上であると、銅あるいは銅合金線材１の変形等が発生しやすくなる。
【００５２】
また、本実施の形態では、スプレーノズル３の先端４、４から線材１までの距離は、近いほど洗浄力が高いが、走行中の線材１は動くので接する状態とすることは実際的には非常に難しく、その距離は、例えば１ｍｍ〜２００ｍｍ程度が好ましく、５ｍｍ〜２００ｍｍ程度がより好ましい。この点を踏まえて、本実施の形態では、スプレーノズル３の先端４、４から線材１までの距離を３０ｍｍとした。
【００５３】
上記前処理後、線材１にはその表面にＢＴＡの防錆膜を形成するため、図示しないＢＴＡ処理が施される。このＢＴＡ処理に適用できる防錆剤としては、例えば、1H-benzotriazole（ＢＴＡと称す）、4-methyl-1.H-benzotriazole（ＴＴＡと称す）、4-carboxyl-1.H-benzotriazole、sodium tolyltriazzole、5-methyl-1.H-benzotriazole（ＴＴＡと称す）、benzotriazole buthyl ester、silver benzotriazole、5-chloro-1.H-benzotriazole、1-chloro benzotriazole等がある。
【００５４】
本実施の形態の線材１の防錆膜形成方法によれば、従来の酸洗、水洗および乾燥による前処理方法と比較して、線材１表面に付着されている酸化物および油状物質を短時間で十分に除去することができるとともに、線材１表面に防錆膜が形成されやすい薄い酸化銅の層を均一に形成することができる。従って、この後のＢＴＡ処理工程において、線材１の表面に強固な防錆膜を均一に形成することができ、線材１の表面を腐食および変色から確実に保護することが可能になる。
【実施例】
【００５５】
図１に基づいて、加熱（６０℃〜１００℃）および加圧（０．１ＭＰａ〜０．９８ＭＰａ未満）された洗浄水１０と、加圧（０．１ＭＰａ〜０．９８ＭＰａ未満）された気体である窒素ガス２５とを混合することにより得られた気液２流体８を、スプレーノズル３、３の先端４、４から噴射させ、前処理容器２内を通過する銅あるいは銅合金線材１の表面に吹き付けて、銅あるいは銅合金線材１の表面を洗浄しその表面に付着されている酸化物および油状物質を除去するとともに、その表面に薄い酸化銅層を形成した後に、銅あるいは銅合金線材１をベンゾトリアゾールあるいはその誘導体を含む溶液でいわゆるＢＴＡ処理した。
【００５６】
次に、本発明の効果を検証するため、上記実施例により得られた線材と、比較例として従来例に基づき水洗および熱風乾燥させた後、同様にＢＴＡ処理して得られた銅あるいは銅合金線材とを用いて、夫々、熱風乾燥させた後、硫化ソーダ試験を行った。
【００５７】
この硫化ソーダ試験は、銅あるいは銅合金線材の防錆効果を評価する方法として一般に実施されているものであり、１００ｐｐｍの硫化ソーダ水溶液中に対象となる試験線材を浸漬し、一定時間経過後の試験線材の表面の変色程度を評価する方法である。
【００５８】
硫化ソーダ試験の評価結果を表１に示す。
【００５９】
但し、本試験では、試験線材としては直径０．３ｍｍのタフピッチ銅線を使用し、ＢＴＡ処理後の熱風乾燥条件は静止状態で３０秒間とした。また、ＢＴＡ処理は４０℃のＢＴＡ０．１％水溶液中に線材を１分間浸漬させて行った。
【００６０】
表１中の評価結果欄については、「○」は試験線材の表面がまったく変色しないこと、「△」はわずかに変色したこと、「×」は著しく変色したことを示す。
【００６１】
【表１】
【００６２】
表１より、比較例については、時間の経過によって試験線材の表面の変色が進行し、試験線材の表面に完全な防錆膜が形成されていないことが分かる。一方、本発明の実施例については、硫化ソーダ水溶液中に浸漬して５分経過した後でも、試験線材の表面の変色が認められず、試験線材の表面に極めて優れた防錆膜が形成されていることが分かる。このことから、加熱および加圧された水と加圧された気体とを混合することにより得られた気液２流体を用いる場合は、圧力たかだか０．５ＭＰａ程度であっても、十分に高い洗浄能力が得られ、その後の防錆膜形成工程において、強固な防錆膜を均一に形成することができることが明らかである。
【符号の説明】
【００６３】
１ 銅あるいは銅合金線材
２ 前処理容器
３ スプレーノズル
４ 先端
５ 導入口
６ 排出口
７ 通過孔
８ 気液２流体
９ タンク
１０ 洗浄水
１１ ヒータ
１２ 熱電対
１３ 温度調節計
１４ 配線
１５ 圧力計
１６ 攪拌子
１７ マグネチックスターラ
１８ 、２４ 窒素ガスボンベ
１９、２２、２７ 配管
２０、２６ 減圧弁
２１、２５ 窒素ガス
２３、２８ 流量調節バルブ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板、線あるいはパイプ等に金属加工された銅あるいは銅合金材などの金属部材に対して適用され、その表面の油分および／あるいは酸等を短時間で十分に除去することができるとともに、その後の防錆膜形成工程において、強固な防錆膜を均一に形成することができる金属部材の防錆膜形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、銅あるいは銅合金材の防錆剤として、ベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）あるいはその誘導体が使用されている。以下、ＢＴＡおよびその誘導体を総称して、単にＢＴＡという。このＢＴＡの防錆効果は、銅あるいは銅合金材の表面にＢＴＡ高分子膜を形成することによるものである。すなわち、銅あるいは銅合金材の表面には、必ず、原子オーダーの薄い酸化銅の皮膜が自然に形成されているが、ＢＴＡ分子はこの酸化銅と強い配位結合を形成するとともに、ＢＴＡ分子同士も共有結合して、銅あるいは銅合金材の表面に強固なＢＴＡ高分子膜を形成する。このようにして形成されたＢＴＡ高分子膜は、銅あるいは銅合金材に対する密着性が優れているとともに、極めて優れた耐食性を示し、銅あるいは銅合金材の表面を腐食およびそれに起因する変色から保護する。
【０００３】
図２に、このＢＴＡによる従来の銅あるいは銅合金材の防錆膜形成方法を示す。まず、板、線あるいはパイプ等の形状に金属加工された銅あるいは銅合金材を酸洗することにより脱脂し（ステップ１）、水洗した後（ステップ２）、一旦、乾燥する（ステップ３）。ステップ１の酸洗は、金属加工された銅あるいは銅合金材の表面に形成されている酸化物の除去あるいは加工油の除去を目的とし、硫酸、硝酸、塩酸、リン酸等を使用して実施される。また、ステップ３の乾燥は、この乾燥処理により銅あるいは銅合金材の処理材の表面に薄い酸化銅の層が形成されるので、ＢＴＡが処理材と反応しやすくなる効果がある。その後、処理材をＢＴＡを含んだ溶液に浸漬するか、あるいはこの溶液を処理材に塗布してＢＴＡ処理し（ステップ４）、最後に、乾燥して（ステップ５）、製品とする。ステップ４におけるＢＴＡ処理には、水、アルコール、あるいは塩素系溶剤等の溶媒にＢＴＡを溶解させた溶液を使用する。この防錆処理溶液の温度は４０℃〜８０℃であることが好ましい。
【０００４】
前記ステップ１〜５の工程において、ＢＴＡの防錆膜が処理材の表面に十分な厚さに皮膜されていない場合は、再度、ステップ２の水洗、ステップ３の乾燥、ステップ４のＢＴＡ処理およびステップ５の乾燥の各工程を経て、十分な厚さの皮膜を形成する。なお、ステップ５の乾燥は、防錆膜としてのＢＴＡ高分子層をより強固にするために行う。この乾燥処理には、１５０℃以下の熱風を使用することができる。
【０００５】
また、図２に示すステップ２〜５の一連の工程は、通常、１回の処理のみで終了する場合が多いが、実際には２回以上処理を繰り返すことが好ましい。その場合には、ステップ５の終了後、弱い酸洗を行い、酸洗後にステップ２〜５を実施してもよい。ステップ２〜５を繰り返すのは、１回目の処理で完全なＢＴＡの防錆膜が形成されないことがあり、その欠陥部分に対して、２回目以降の処理により、完全なＢＴＡの防錆膜を形成しようとするためである。
【０００６】
しかしながら、この防錆膜形成方法においては、ステップ２〜５を複数回繰り返しても完全にはＢＴＡの防錆膜が形成されず、欠陥部分が残存するという問題がある。また、ステップ２〜５を複数回繰り返すことにより、時間的なロスも生じる。
【０００７】
このことから、従来、特許文献１に記載されているように、銅あるいは銅合金材の表面に６０℃の温水を噴出圧力１０〜２００ｋｇｆ／ｃｍ2の高圧ジェット噴流で吹き付け、しかる後に、銅あるいは銅合金材をＢＴＡ処理する方法が提案されている。
【０００８】
このほか従来技術として、特許文献２に記載されているように、銅あるいは銅合金材の表面に水をジェット噴流で吹き付けた後、同じようにＢＴＡを含む溶液をジェット噴流で吹き付けて銅あるいは銅合金材をＢＴＡ処理する方法、特許文献３に記載されているように、ＢＴＡ等の防錆剤を含む溶液に超音波振動を与える方法、特許文献４に記載されているように、酸洗工程で銅あるいは銅合金材の表面に酸性溶液をジェット噴流で吹き付け、水洗した後、銅あるいは銅合金材をＢＴＡ処理する方法、特許文献５に記載されているように、銅あるいは銅合金材の表面に固体微粒子を含む溶液をジェット噴流で吹き付けた後、銅あるいは銅合金材をＢＴＡ処理する方法、特許文献６に記載されているように、銅あるいは銅合金材の表面にＢＴＡを含む溶液をジェット噴流で吹き付けて銅あるいは銅合金材をＢＴＡ処理する方法などが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許３１９２９５０号公報
【特許文献２】特開２００１−２２０６９３号公報
【特許文献３】特開平９−３１６６７１号公報
【特許文献４】特開平９−３１６６７０号公報
【特許文献５】特開平９−２０９１８０号公報
【特許文献６】特開平９−４１１６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に記載の従来技術の特徴の一つに、噴出圧力１０〜２００ｋｇｆ／ｃｍ2の高圧ジェット噴流を使用することが挙げられる。この従来技術の場合、高圧のジェット噴流の使用により銅あるいは銅合金材に対する洗浄力を高めているわけであるが、高圧ゆえに機械的負荷が大きく、処理装置に対するダメージ、更に場合によっては製品に対するダメージが大きいという本質的な欠点を内在している。
【００１１】
この結果、処理装置に対するダメージが大きいことにより、メンテナンスに係わる作業が増加してしまうという欠点が顕著になる。例えば、高圧ポンプのシール材の劣化が早いこと、高圧スプレーノズルの磨耗が大きいこと、また、静電気の発生が大きいことなどが挙げられる。また、製品に対するダメージが大きいことにより、製品としての銅板や銅線等が薄くあるいは細い場合には、高圧ジェット噴流により製品の変形を引き起こしてしまい、これにより製品の品質低下を招くことが挙げられる。
【００１２】
特許文献２〜６に記載の従来技術においても、噴出圧力１０〜２００ｋｇｆ／ｃｍ2の高圧ジェット噴流を使用する場合には、上記と同様な問題点を内在している。
【００１３】
また、特許文献２に記載の従来技術においては、水の温度が６０℃以下の場合あるいは水の噴射圧力が１０ｋｇｆ／ｃｍ2以下の場合に、洗浄力が不十分であるという欠点がある。
【００１４】
また、特許文献３に記載の従来技術においては、超音波洗浄であるので、短時間での洗浄力が不十分であるという欠点がある。洗浄時間を増やして洗浄力を高めようとすると、処理装置が非常に大型化されたり、装置価格が高価になったりする欠点がある。
【００１５】
また、特許文献４に記載の従来技術においては、酸性溶液のジェット噴流を使用するので、ノズルなどの金属部品の腐食の進行速度が早まってしまう欠点がある。酸性のミストが周囲に発散してしまう危険性も生じる。
【００１６】
また、特許文献５に記載の従来技術においては、ＢＴＡを含む溶液に混ぜてアルミナ等の固体粒子を使うので、製品たる銅あるいは銅合金材の表面が凹凸になってしまい、その表面平滑性に悪影響を及ぼすこと、すなわち製品の表面品質の低下を招く危険性が増大する。
【００１７】
また、特許文献６に記載の従来技術においては、水の温度が６０℃以下の場合あるいは水の噴射圧力が１０ｋｇｆ／ｃｍ2以下の場合に、洗浄力が不十分なことに加えて、洗浄水そのものにＢＴＡを加えるので、ＢＴＡの使用量が非常に多くなってしまう欠点がある。
【００１８】
したがって、本発明の目的は、高い圧力で負荷を掛けなくても金属表面の付着物に対する洗浄能力が十分に高く、そのような付着物を短時間で十分に除去することができ、また、大型の処理装置を必要とせず、その後の防錆膜形成工程において、強固な防錆膜を均一に形成することができる金属部材の防錆膜形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、加熱および加圧された水と、加圧された気体とを混合することにより得られた気液２流体を用いて、金属部材の表面の油状物質を除去し、その表面に酸化銅層を形成した後に、前記金属部材を防錆剤を含む溶液で処理することを特徴とする金属部材の防錆膜形成方法を提供する。
【００２０】
上記において、気体としては、窒素ガスを使用することが好ましいが、空気や水蒸気等の気体を使用することも勿論可能である。
【００２１】
また、防錆剤としては、ＢＴＡを使用することが好ましい。
【００２２】
また、防錆剤を含む溶液の溶媒としては、水、アルコール、あるいは塩素系溶剤等の溶媒を使用することが好ましい。
【００２３】
この金属部材の防錆膜形成方法によれば、上記構成の採用により、特に、加熱および加圧された水と、加圧された気体とを混合することにより得られた気液２流体を用いて、金属部材の表面の油状物質を除去することにより、高い圧力で負荷を掛けなくても金属表面の付着物に対する洗浄能力が十分に高く、そのような付着物を短時間で十分に除去することができ、また、大型の処理装置を必要とせず、その後の防錆膜形成工程において、強固な防錆膜を均一に形成することができる。
【００２４】
請求項２の発明は、前記加熱および加圧された水の圧力が、０．１ＭＰａ〜０．９８ＭＰａ未満であることを特徴とする請求項１に記載の金属部材の防錆膜形成方法を提供する。
【００２５】
本発明において、金属部材に対する洗浄力を高めるためには、加熱および加圧された水の圧力は０．１ＭＰａ〜０．９８ＭＰａ未満であることが好ましく、圧力０．１ＭＰａ未満の場合、液滴を形成する力が弱く、通常、実施されていた水洗と同程度の効果しか得られないからである。一方、圧力０．９８ＭＰａ以上であると、銅あるいは金属部材の変形等が発生しやすくなる。この方法によれば、上記効果に加えて、上記構成の採用により、金属部材に対する洗浄力をより高めることができる。
【００２６】
請求項３の発明は、前記気液２流体の温度が、６０℃〜１００℃であることを特徴とする請求項１又は２に記載の金属部材の防錆膜形成方法を提供する。
【００２７】
本発明において、金属部材に対する洗浄力を高めるためには、気液２流体の温度は６０℃〜１００℃であることが好ましく、この方法によれば、上記効果に加えて、上記構成の採用により、金属部材に対する洗浄力をより高めることができる。
【００２８】
特に、加熱および加圧された水の圧力が０．１ＭＰａ〜０．９８ＭＰａ未満であるとともに、気液２流体の温度が６０℃〜１００℃であることにより、金属部材に対する洗浄力をより一層高めることができる。これは、その気液２流体が常圧下で沸騰する自己生成の気液２流体となるからである。さらに、この場合、加圧された気体の圧力も０．１ＭＰａ〜０．９８ＭＰａ未満であることが好ましく、この方法によれば、金属部材に向けて気液２流体を例えばノズルから適正な圧力で吐出させることができ、その液滴を金属部材に向けて加速衝突させることにより、金属部材の表面の付着物である加工油等の油状物質を容易に除去することができ、同時に、金属部材の表面に好ましい酸化銅の層を均一に形成することができる。これにより、その後のＢＴＡ処理等の防錆膜形成工程において、金属部材の表面に強固な防錆膜を均一に形成することができる。
【００２９】
請求項４の発明は、前記気液２流体の水の液滴径が、１μｍ〜１００μｍであることを特徴とする請求項１乃至３に記載の金属部材の防錆膜形成方法を提供する。
【００３０】
本発明によって、金属部材の表面の付着物である加工油等の油状物質が除去されるメカニズムは、本発明者らの検討結果によると、以下の通りである。すなわち、付着物である加工油等の油状物質は、衝突する気液２流体の液滴から運動エネルギーを受け取り、その運動エネルギーの大きさが金属部材との付着エネルギー以上である場合、金属部材の表面から離脱する。また、水に不溶性である加工油等の油状物質を、水を主体とする気液２流体と接触させる場合、油状物質は気液２流体を構成する液滴に溶解することができないため、液滴と気体の界面に集合する。しかし、金属部材の表面は一定の膜厚で液体膜に覆われているため、液滴と気体の界面に集合できなかった油状物質は、ある確率で金属部材の表面に再付着する。
【００３１】
従って、本発明においては、気液２流体が持つ気液界面の面積が大きいほど油状物質の集合能力が高いので金属部材に対する洗浄能力が高く、気液２流体を構成する液体の量が同一であれば、液滴径が小さいほど気液界面の面積が大きく金属部材に対する洗浄能力が高いといえる。本発明者らの検討によると、液滴径の上限は１００μｍであることが好ましい。一方、液滴径の下限は液滴の蒸発速度との関係で決まる。すなわち、例えばノズルの先端で液滴が形成しても、金属部材の表面に到達する前に蒸発するならば洗浄には寄与しない。本発明者らの検討によると、液滴径が１μｍ以上であればノズルと金属部材の表面との間の距離を適切に保つことにより、液滴が蒸発する前に金属部材に対する洗浄処理を行うことができる。
【００３２】
この方法によれば、上記効果に加えて、上記構成の採用により、金属部材に対する洗浄処理を確実且つ効果的に行うことができる。
【００３３】
請求項５の発明は、前記防錆剤が、ベンゾトリアゾールあるいはその誘導体であることを特徴とする請求項１乃至４に記載の金属部材の防錆膜形成方法を提供する。
【００３４】
この方法によれば、上記効果に加えて、上記構成の採用により、銅あるいは銅合金材などの金属部材に対して、ＢＴＡ処理により、その表面に強固な防錆膜を均一に形成することができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の金属部材の防錆膜形成方法によれば、高い圧力で負荷を掛けなくても金属表面の付着物に対する洗浄能力が十分に高く、そのような付着物を短時間で十分に除去することができ、また、大型の処理装置を必要とせず、その後の防錆膜形成工程において、強固な防錆膜を均一に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る金属部材の防錆膜形成方法の概要を示す説明図である。
【図２】従来の金属部材の防錆膜形成方法の各工程を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、図１に基づいて本発明の好適な実施の形態を詳述する。図１の実施の形態では、金属部材として、図示しない引抜きダイスを通して伸線加工された銅あるいは銅合金線材１を使用した。なお、引抜ダイスによらず圧延加工により加工された銅あるいは銅合金条材に対して本発明を適用することも勿論可能である。
【００３８】
まず、ＢＴＡ処理の前処理として、箱状の前処理容器２内に線材１を矢印方向に水平に通す。なお、この前処理については、線材１が伸線加工された直後であれば、線材１の表面にはほとんど酸化膜が形成されていないので、図２におけるステップ１の酸洗工程を省略して、直接、前処理容器２内に線材１を通すことができる。これに対し、線材１が伸線加工された直後でない場合は、線材１を酸洗し、一次水洗した後、前処理容器２内に線材１を通すものとする。一次水洗は、前処理効果を高めるために有効である。
【００３９】
酸洗に使用する酸としては、例えば硫酸、塩酸、硝酸等の無機酸が一般的であり、濃度４０％以下、より好ましくは２０％以下の無機酸を使用することが好ましい。本実施の形態では、濃度５％の硫酸水溶液を使用した。
【００４０】
前処理容器２は、例えば一辺が約２０ｃｍの箱状をなし、２本のスプレーノズル３、３の先端４、４を臨ませる導入口５、５が夫々上壁に形成されており、下壁にはその導入口５、５に対応する排出口６形成されている。また、前処理容器２の両側壁には線材１が通過する通過孔７が夫々形成されている。この両側壁間の距離は約２０ｃｍである。従って、線材１は前処理容器２内を矢印方向に通過する間にその長さ２０ｃｍの範囲に亘って連続的に前処理される。線材１は前処理容器２の上流側および下流側に配置された図示しない送り出し装置および巻き取り装置によって矢印方向に連続的に移動される。この後、線材１にはその表面にＢＴＡの防錆膜を形成するため、図示しないＢＴＡ処理が施される。
【００４１】
このように前処理容器２を使用して前処理し、線材１の表面を洗浄する本実施の形態では、線材１を矢印方向に移動させながら、スプレーノズル３、３の先端４、４から気液２流体８を噴射させて、前処理容器２内の線材１の表面に衝突させる。これにより、線材１の表面に付着されている酸化物および油状物質が除去されるとともに、線材１表面に薄くて好ましい酸化銅の層が形成される。ちなみに、この酸化銅はＣｕ2Ｏ（酸化第一銅）と推定される。また、このときの線材１の移動速度を３０ｍ／分、即ち、０．５ｍ／秒とすると、長さ２０ｃｍ当たりの線材１の前処理時間は０．４秒となり、短い処理時間であるにも拘らず、線材１表面に付着されている酸化物および油状物質の除去効果は非常に高くなる。
【００４２】
ここで、図１において気液２流体８の発生手段の概要を説明する。
【００４３】
密閉可能なタンク９に洗浄水１０を投入し、タンク９の外壁面に設置されたヒータ１１に通電することよって洗浄水１０を加熱する。洗浄水１０の温度はタンク９内に差し込まれた熱電対１２に基づいて、温度調節計１３によって調節できるようにされている。洗浄水１０の温度は、例えば６０℃〜１００℃に調節される。１４は熱電対１２と温度調節計１３とを結ぶ配線である。
【００４４】
また、タンク９には圧力計１５が設置されており、タンク９内の圧力を測定できるようにされている。
【００４５】
また、タンク９内には攪拌子１６が投入されており、タンク９の下部に設置されたマグネチックスターラ１７を駆動させることによって洗浄水１０を攪拌し、洗浄水１０の温度を均一に保持できるようにされている。
【００４６】
一方、窒素ガスボンベ１８からの配管１９がタンク９に連結されており、減圧弁２０によって圧力調整された窒素ガス２１がタンク９内に注入される。これによりタンク９内の圧力を高めることができる。例えば、タンク９内の温度を約８０℃にした場合、タンク９内の圧力は約０．１ＭＰａであるが、ここで減圧弁２０によって約０．５ＭＰａに減圧調整された窒素ガス２１をタンク９内に注入した場合、温度を変えないで、タンク９内の圧力を約０．５ＭＰａに高めることができる。
【００４７】
このようにしてタンク９内で加熱加圧された洗浄水１０は、配管２２、流量調節バルブ２３等を経由してスプレーノズル３に導かれる。
【００４８】
他方、これとは別個に設置された窒素ガスボンベ２４からの窒素ガス２５は、減圧弁２６、配管２７、流量調節バルブ２８等を経由してスプレーノズル３に導かれる。
【００４９】
スプレーノズル３では、加熱加圧された洗浄水１０の配管２２と窒素ガス２５の配管２７とが合わさり、スプレーノズル３は、図示しないが、その先端付近において加熱加圧された洗浄水１０と窒素ガス２５とが混合して気液２流体８を形成するとともに、スプレーノズル３の先端４、４から気液２流体８を排出するように構成されている。なお、窒素ガス２１、２５の代わりに、空気や水蒸気を使用してもよいことは勿論である。気液２流体８は、ほぼ水と空気から構成されているので、大気中に排出しても環境への負荷が小さいことは言うまでもない。
【００５０】
本実施の形態では、加熱加圧された洗浄水１０は、温度６０℃〜１００℃、圧力０．１ＭＰａ〜０．９８ＭＰａ未満とした。温度／圧力が、６０℃／０．１ＭＰａ未満の場合、洗浄力が弱く、通常、実施されていた水洗と同程度の効果しか得られないからである。一方、温度／圧力が、１００℃を超え０．９８ＭＰａ以上であると、銅あるいは銅合金線材１の変形や変色等が発生しやすくなる。また、加熱のためのエネルギ損失が大きく、経済的でない。
【００５１】
また、本実施の形態では、加圧された気体である窒素ガス２５は、圧力０．１ＭＰａ〜０．９８ＭＰａ未満とした。圧力０．１ＭＰａ未満の場合、液滴を形成する力が弱く、通常、実施されていた水洗と同程度の効果しか得られないからである。一方、圧力０．９８ＭＰａ以上であると、銅あるいは銅合金線材１の変形等が発生しやすくなる。
【００５２】
また、本実施の形態では、スプレーノズル３の先端４、４から線材１までの距離は、近いほど洗浄力が高いが、走行中の線材１は動くので接する状態とすることは実際的には非常に難しく、その距離は、例えば１ｍｍ〜２００ｍｍ程度が好ましく、５ｍｍ〜２００ｍｍ程度がより好ましい。この点を踏まえて、本実施の形態では、スプレーノズル３の先端４、４から線材１までの距離を３０ｍｍとした。
【００５３】
上記前処理後、線材１にはその表面にＢＴＡの防錆膜を形成するため、図示しないＢＴＡ処理が施される。このＢＴＡ処理に適用できる防錆剤としては、例えば、1H-benzotriazole（ＢＴＡと称す）、4-methyl-1.H-benzotriazole（ＴＴＡと称す）、4-carboxyl-1.H-benzotriazole、sodium tolyltriazzole、5-methyl-1.H-benzotriazole（ＴＴＡと称す）、benzotriazole buthyl ester、silver benzotriazole、5-chloro-1.H-benzotriazole、1-chloro benzotriazole等がある。
【００５４】
本実施の形態の線材１の防錆膜形成方法によれば、従来の酸洗、水洗および乾燥による前処理方法と比較して、線材１表面に付着されている酸化物および油状物質を短時間で十分に除去することができるとともに、線材１表面に防錆膜が形成されやすい薄い酸化銅の層を均一に形成することができる。従って、この後のＢＴＡ処理工程において、線材１の表面に強固な防錆膜を均一に形成することができ、線材１の表面を腐食および変色から確実に保護することが可能になる。
【実施例】
【００５５】
図１に基づいて、加熱（６０℃〜１００℃）および加圧（０．１ＭＰａ〜０．９８ＭＰａ未満）された洗浄水１０と、加圧（０．１ＭＰａ〜０．９８ＭＰａ未満）された気体である窒素ガス２５とを混合することにより得られた気液２流体８を、スプレーノズル３、３の先端４、４から噴射させ、前処理容器２内を通過する銅あるいは銅合金線材１の表面に吹き付けて、銅あるいは銅合金線材１の表面を洗浄しその表面に付着されている酸化物および油状物質を除去するとともに、その表面に薄い酸化銅層を形成した後に、銅あるいは銅合金線材１をベンゾトリアゾールあるいはその誘導体を含む溶液でいわゆるＢＴＡ処理した。
【００５６】
次に、本発明の効果を検証するため、上記実施例により得られた線材と、比較例として従来例に基づき水洗および熱風乾燥させた後、同様にＢＴＡ処理して得られた銅あるいは銅合金線材とを用いて、夫々、熱風乾燥させた後、硫化ソーダ試験を行った。
【００５７】
この硫化ソーダ試験は、銅あるいは銅合金線材の防錆効果を評価する方法として一般に実施されているものであり、１００ｐｐｍの硫化ソーダ水溶液中に対象となる試験線材を浸漬し、一定時間経過後の試験線材の表面の変色程度を評価する方法である。
【００５８】
硫化ソーダ試験の評価結果を表１に示す。
【００５９】
但し、本試験では、試験線材としては直径０．３ｍｍのタフピッチ銅線を使用し、ＢＴＡ処理後の熱風乾燥条件は静止状態で３０秒間とした。また、ＢＴＡ処理は４０℃のＢＴＡ０．１％水溶液中に線材を１分間浸漬させて行った。
【００６０】
表１中の評価結果欄については、「○」は試験線材の表面がまったく変色しないこと、「△」はわずかに変色したこと、「×」は著しく変色したことを示す。
【００６１】
【表１】
【００６２】
表１より、比較例については、時間の経過によって試験線材の表面の変色が進行し、試験線材の表面に完全な防錆膜が形成されていないことが分かる。一方、本発明の実施例については、硫化ソーダ水溶液中に浸漬して５分経過した後でも、試験線材の表面の変色が認められず、試験線材の表面に極めて優れた防錆膜が形成されていることが分かる。このことから、加熱および加圧された水と加圧された気体とを混合することにより得られた気液２流体を用いる場合は、圧力たかだか０．５ＭＰａ程度であっても、十分に高い洗浄能力が得られ、その後の防錆膜形成工程において、強固な防錆膜を均一に形成することができることが明らかである。
【符号の説明】
【００６３】
１ 銅あるいは銅合金線材
２ 前処理容器
３ スプレーノズル
４ 先端
５ 導入口
６ 排出口
７ 通過孔
８ 気液２流体
９ タンク
１０ 洗浄水
１１ ヒータ
１２ 熱電対
１３ 温度調節計
１４ 配線
１５ 圧力計
１６ 攪拌子
１７ マグネチックスターラ
１８ 、２４ 窒素ガスボンベ
１９、２２、２７ 配管
２０、２６ 減圧弁
２１、２５ 窒素ガス
２３、２８ 流量調節バルブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱および加圧された水と、加圧された気体とを混合することにより得られた気液２流体を用いて、金属部材の表面の油状物質を除去し、その表面に酸化銅層を形成した後に、前記金属部材を防錆剤を含む溶液で処理することを特徴とする金属部材の防錆膜形成方法。
【請求項２】
前記加熱および加圧された水の圧力が、０．１ＭＰａ〜０．９８ＭＰａ未満であることを特徴とする請求項１に記載の金属部材の防錆膜形成方法。
【請求項３】
前記気液２流体の温度が、６０℃〜１００℃であることを特徴とする請求項１又は２に記載の金属部材の防錆膜形成方法。
【請求項４】
前記気液２流体の水の液滴径が、１μｍ〜１００μｍであることを特徴とする請求項１乃至３に記載の金属部材の防錆膜形成方法。
【請求項５】
前記防錆剤が、ベンゾトリアゾールあるいはその誘導体であることを特徴とする請求項１乃至４に記載の金属部材の防錆膜形成方法。
【請求項１】
加熱および加圧された水と、加圧された気体とを混合することにより得られた気液２流体を用いて、金属部材の表面の油状物質を除去し、その表面に酸化銅層を形成した後に、前記金属部材を防錆剤を含む溶液で処理することを特徴とする金属部材の防錆膜形成方法。
【請求項２】
前記加熱および加圧された水の圧力が、０．１ＭＰａ〜０．９８ＭＰａ未満であることを特徴とする請求項１に記載の金属部材の防錆膜形成方法。
【請求項３】
前記気液２流体の温度が、６０℃〜１００℃であることを特徴とする請求項１又は２に記載の金属部材の防錆膜形成方法。
【請求項４】
前記気液２流体の水の液滴径が、１μｍ〜１００μｍであることを特徴とする請求項１乃至３に記載の金属部材の防錆膜形成方法。
【請求項５】
前記防錆剤が、ベンゾトリアゾールあるいはその誘導体であることを特徴とする請求項１乃至４に記載の金属部材の防錆膜形成方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−１６８８５４（Ｐ２０１１−１６８８５４Ａ）
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３４８８８（Ｐ２０１０−３４８８８）
【出願日】平成２２年２月１９日（２０１０．２．１９）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１９日（２０１０．２．１９）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【Ｆターム（参考）】
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