电解磷酸盐化学处理方法技术

本发明专利技术涉及通过在磷酸盐化学处理浴中对金属物品进行电解处理，在该物品的表面上形成由磷酸盐化合物和从离子状态还原和沉淀的金属所组成的膜的一种方法，该电解处理通过使金属材料与磷酸盐化学处理浴进行接触而实现，该磷酸盐化学处理浴含有磷酸根离子和磷酸、硝酸根离子、可与磷酸根离子形成配合物的金属离子，以及溶解－沉淀平衡电位等于或大于－８３０ｍＶ的金属离子，并且基本上不含有与属于膜的组分的那些金属不同的金属离子，在所述的溶解－沉淀平衡电位下已溶解在该磷酸盐化学处理浴中的离子会还原和沉淀为金属，当以氢标准电极电位指示时，该电位是呈现水形式的溶剂的阴极反应分解电位；其中相对于标准氢电极的电位，该磷酸盐化学处理浴的氧化－还原电位ＯＲＰ保持在等于或大于７００ｍＶ。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
电解磷酸盐化学处理方法                    
本专利技术涉及金属的表面处理，和更具体地说，涉及使用磷酸盐化学膜对金属的表面处理。                    
技术介绍
首先，如果磷酸盐化学处理技术被分成电解处理和非电解处理，则电解处理是新技术而非电解处理将是普通技术。虽然磷酸盐化学处理的反应是非电解处理和电解处理两者的电化学反应，但是反应的内涵是完全不同的。本专利技术的专利技术人以前申请了与电解磷酸盐化学处理有关的专利(日本未经审查的专利出版物No.2000-234200)。在以前申请的时候，进行了与现有技术的电解磷酸盐化学处理有关的研究。然而，与非电解磷酸盐化学处理的现有技术相关的研究并不总是足够的。首先，对于表面处理，应该澄清在非电解处理和电解处理的两种电化学反应之间的差异。为了实现这一目的，非电解处理的化学反应的机理示于图8中。相反，电解处理中电化学反应的机理示于图1中。对于表面处理，在非电解处理和电解处理之间的主要差异能够总结如下。(i)对于非电解处理，通过在同一处理浴中和在同一金属表面上的电化学反应形成了膜。即，在电化学反应中的阳极和阴极是相同的金属表面。另一方面，电解处理包括从外部电源施加电压和电流在同一处理浴中。通过在其中电极被分成阳极和阴极的那些条件下，由电化学反应形成膜。因此，在电解处理中的电化学反应被分成在-->阳极上的反应和在阴极上的反应，两电极在处理浴中被分开。(ii)在电解处理中，如图1中所示，溶液被分成液相和界面(金属表面)。必要的是所施加的电压和电流限于仅仅对界面起作用。结果，溶液组分的成膜反应由于电解的缘故而仅仅对金属表面起作用。以这种方式，从液体至固体的相变(成膜)—构成了膜的沉积—能够限于仅仅该金属表面。换句话说，在电解处理中，重要的是产生一种机理，它能够防止在液相中的反应。另一方面，在非电解处理中，虽然成膜发生在需要处理的物品的表面上，但反应组分提供给远离金属表面(液相)的位置。即，在非电解处理中，通过让液相的组分反应，在金属表面上形成膜。这是因为成膜(从液体到固体的相变)比在液相中更容易在需要处理的物品(金属)表面上进行。因此，没有必要在非电解处理中严格分离该液相和界面，与电解处理相比。从通过控制电化学反应成膜的观点考虑，在让液相的组分反应形成淤渣和不让反应而不形成淤渣之间有显著的差异。(iii)反应电压中的差异本专利技术旨在使用水作为溶剂从水溶液成膜。在非电解处理中的电化学反应不希望发生属于水形式的溶剂的分解。因此，该电化学反应处在1.23V或更低的电压下，水的分解电压。另一方面，对于电解处理，它使用外部电源，它典型地伴随着水(溶剂)的分解反应。因此，该电解反应电压典型地超过1.23V。在反应电压上的这一差异，以及有或没有溶剂(水)的相伴分解，是在电解处理和非电解处理之间的主要差异。下面，解释有关电解处理的现有技术。作为现有技术的一个例子，日本的未经审查的专利出版物No.2000-234200公开了电解磷酸盐处理方法，包括：在具有导电性的待处理物品的表面上形成含有磷酸盐化合物和不是磷酸盐的金属-->的膜，这通过让待处理物品与磷酸盐化学处理浴发生接触进行电解处理来实现，所述的磷酸盐化学处理浴含有磷酸根离子和磷酸、硝酸根离子、可与磷酸盐化学处理浴中的磷酸根离子形成配合物的金属离子(例如锌，铁，锰或钙离子)及某些金属离子(对于该金属离子来说，溶于磷酸盐化学处理浴中的该金属离子发生还原并沉淀为金属的电位是等于或大于呈水形式的溶剂的阴极电解反应电位，或等于或大于基于参考电极电位的-830mV)(例如镍、铜或铁离子)；其中上述磷酸盐化学处理浴含有0-400ppm的金属离子(例如钠离子)，该离子不同于属于可形成上述膜的组分的那些离子，并且基本上不含对成膜反应有影响的固体(淤渣)；和以上待处理物品通过在上述磷酸盐化学处理浴中用可与这一处理浴中的磷酸根离子形成配合物的金属材料，和一种金属材料(对于该金属材料，溶于磷酸盐化学处理浴中的该金属离子被还原和沉淀为金属的电位(基于参考电极电位)是等于或大于呈现水形式的溶剂的阴极电解反应电位或以相对于标准氢电极的电位指示为-830mV或更高)和/或不溶解电极材料进行电解来处理。现有技术的这一电解磷酸盐处理方法所进行的目的是为了有效地形成磷酸盐-金属混合化学膜，但不导致在处理浴中形成淤渣。然而，当这一方法用于连续进行处理时，发现了由于处理条件可形成淤渣。在日本未经审查的专利出版物No.2000-234200中不能在实际中使用电解磷酸盐化学处理的多个理由中的一个是：在磷酸盐化学处理中，与由溶液、反电极和待处理物品的电解处理有关的全部三个成分都在该反应中涉及到。对于这一点，给出下表1。-->           表1湿电解处理的分类          (○：反应，×：不反应)  反电极   溶液 待处理物品    电镀    ○    ×     ×    电沉积涂敷    ×    ○     ×  电解磷酸盐化学处理  ○或×    ○     ○在上述日本未经审查的专利出版物No.2000-234200的电解磷酸盐化学处理中，尤其没有注意到“不让溶液中的组分在电极表面以外的位置进行反应”。因此，作一些改进措施和变通，在于：(1)防止被杂质(钠离子等)污染，(2)通过不断地过滤和循环该处理液、保持温度等来防止溶液组分的自分解和聚集，和(3)使用配合物。然而，对于连续进行处理的情况，仅仅用在日本未经审查的专利出版物No.2000-234200的上述专利技术中所作的变通，发现很难以做到“不让溶液中的组分在电极表面以外的位置反应”。即，在日本未经审查的专利出版物No.2000-234200中，虽然在电解处理过程中处理浴不断地过滤和循环，但在此时发现过滤截留了固体(淤渣)。所截获的量能够保持在一定范围内，这在该方法的实际应用中对于成膜来说是允许的。然而，这一淤渣变成部分再溶解(例如，)。这一现象(反应)会损害成膜。因此，想到应该设计更有效的对策以稳定电解磷酸盐化学处理浴和防止淤渣形式的废物的形成。如以上所述，与电解磷酸盐化学处理有关的现有技术对于不让液相组分的反应发生(不让形成淤渣)来说是不充分有效的，它是电解表面处理技术的基础。因此之故，现有技术的电解磷酸盐化学处-->理技术不是理想的电解表面处理技术。                     专利技术概述由本专利技术解决的目标是组合出一种符合电解表面处理一般原理的技术形式的电解磷酸盐化学处理技术。即，将电解磷酸盐化学处理反应限制到仅仅金属(电极)表面的反应，而不是液相反应。虽然本专利技术的专利技术者设计了防范措施以防止在以前公开的日本未经审查的专利出版物No.2000-234200中公开的专利技术中在液相中的电解反应，但是对于可靠地防止液相反应和限于仅仅金属表面的反应来说这并不总是充分的。所以，由本专利技术解决的问题是改进在日本未经审查的专利出版物No 2000-234200中公开的专利技术中作为电解表面处理的一种电解磷酸盐化学处理反应的控制水平。即，本专利技术的目的是通过防止在液相中的反应以便可靠地防止在连续处理过程中淤渣生成，来建立一种进一步改进在金属表面(界面)上的反应效率的方法。根据本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电解磷酸盐化学处理方法，其是通过在磷酸盐化学处理浴中对需要处理的金属材料物品进行电解处理，在需要处理的该物品的表面上形成由磷酸盐化合物和从离子状态还原和沉淀的金属所组成的膜而实现的，该电解处理通过使具有导电性的该金属材料与该磷酸盐化学处理浴进行接触来实现，该磷酸盐化学处理浴含有磷酸根离子和磷酸、硝酸根离子、可与磷酸盐化学处理浴中的磷酸根离子形成配合物的金属离子，以及溶解－沉淀平衡电位是等于或大于－８３０ｍＶ的金属离子，并且基本上不含有与属于膜的组分的那些金属不同的金属离子，在所述的溶解－沉淀平衡电位下已溶解在该磷酸盐化学处理浴中的离子会还原和沉淀为金属，当以氢标准电极电位指示时，该电位是呈现水形式的溶剂的阴极反应分解电位；其中 相对于标准氢电极的电位，该磷酸盐化学处理浴的氧化－还原电位ＯＲＰ被保持在等于或大于７００ｍＶ。

【技术特征摘要】
JP 2001-2-23 049017/2001;JP 2002-1-29 020568/20021.一种电解磷酸盐化学处理方法，其是通过在磷酸盐化学处理浴中对需要处理的金属材料物品进行电解处理，在需要处理的该物品的表面上形成由磷酸盐化合物和从离子状态还原和沉淀的金属所组成的膜而实现的，该电解处理通过使具有导电性的该金属材料与该磷酸盐化学处理浴进行接触来实现，该磷酸盐化学处理浴含有磷酸根离子和磷酸、硝酸根离子、可与磷酸盐化学处理浴中的磷酸根离子形成配合物的金属离子，以及溶解-沉淀平衡电位是等于或大于-830mV的金属离子，并且基本上不含有与属于膜的组分的那些金属不同的金属离子，在所述的溶解-沉淀平衡电位下已溶解在该磷酸盐化学处理浴中的离子会还原和沉淀为金属，当以氢标准电极电位指示时，该电位是呈现水形式的溶剂的阴极反应分解电位；其中相对于标准氢电极的电位，该磷酸盐化学处理浴的氧化-还原电位ORP被保持在等于或大于700mV。2.根据权利要求1的电解磷酸盐化学处理方法，其中对于溶解在处理浴中的电极材料，该电解处理优选使用可与磷酸盐化学处理浴中的磷酸和磷酸根离子形成配合物的金属和/或溶解-沉淀平衡电位大于或等于-830mV的金属材料，以及在电解过程中不溶解的金属材料，在所述的溶解-沉淀平衡电位下溶于磷酸盐化学处理浴中的离子会还原和沉淀为金属，当以氢标准电极电位指示时，它是呈现水形式的溶剂的阴极反应分解电位。3.根据权利要求1的电解磷酸盐化学处理方法，其中当进行该待处理物品的阴极处理并使用Fe电极作为溶于处理浴中的电极时，从Fe电极上溶解到处理浴中的Fe离子的量被控制，以便使磷酸盐化学处理浴的ORP等于或大于700mV。4.根据权利要求1的电解磷酸盐化学处理方法，其中对于需要处理的物品是钢材的情况，控制在阳极处理中溶解到处理浴中的Fe离子的量，其中属于被处理的物品形式的该钢材是作为阳极被溶解，以及控制在阴极处理中从Fe电极上溶解到处理浴中的Fe离子的量，以...

【专利技术属性】
技术研发人员：松田茂树，西谷伸，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：JP[日本]