JP2000239857A - 表面処理鋼板の製造方法 - Google Patents

表面処理鋼板の製造方法

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JP2000239857A
JP2000239857A JP11036749A JP3674999A JP2000239857A JP 2000239857 A JP2000239857 A JP 2000239857A JP 11036749 A JP11036749 A JP 11036749A JP 3674999 A JP3674999 A JP 3674999A JP 2000239857 A JP2000239857 A JP 2000239857A
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chromium
steel sheet
trivalent chromium
white rust
zinc
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JP11036749A
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Fuminori Mukohara
文典 向原
Katsuhei Kikuchi
勝平 菊池
Chiyoko Tada
千代子 多田
Shigeru Unno
茂 海野
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2222/00Aspects relating to chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive medium
    • C23C2222/10Use of solutions containing trivalent chromium but free of hexavalent chromium

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  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 6価クロムを用いず、特別な廃水処理を必要
としない、耐白錆性に優れた表面処理鋼板の製造方法の
提供。 【解決手段】 鋼板の少なくとも片面に、亜鉛系めっき
層を形成し、該亜鉛系めっき層を、3価クロムを含有す
る温度:70〜90℃、pH:1.5 〜3の処理液に接触させる
表面処理鋼板の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、亜鉛系めっきの表
面の白錆発生を著しく抑制することが可能な表面処理鋼
板の製造方法に関し、さらには6価クロムを必要としな
い処理液による表面処理鋼板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より亜鉛系めっき鋼板は、電気めっ
き、溶融めっきにより製造され、めっき層の亜鉛の犠牲
防食作用により、鋼素地の腐食を抑制でき、現在広く使
用されている。しかしながら、亜鉛系めっき鋼板はその
使用過程において、鋼素地の腐食が防止される一方、代
わりに亜鉛が腐食して白錆とよばれる白色の亜鉛錆が生
じ、外観が著しく損なわれる。
【0003】この白錆を抑制するために、亜鉛系めっき
処理後、種々の後処理が行なわれている。この後処理の
代表的な方法として、6価クロムを含むクロム酸または
その塩類を主成分として、各種の添加剤を加えたクロメ
ート処理方法が挙げられる。このクロメート処理方法は
耐白錆性に優れ、かつ比較的簡単に処理を行なうことが
できる経済的な方法である。
【0004】しかしながら、従来のクロメート処理は6
価クロムを使用するものであり、水質汚染防止法に規定
されている特別な廃水処理を行なう必要があり、このた
め、製造工程が複雑となると共に、経済性に劣るという
欠点を有している。したがって、亜鉛系めっき鋼板の白
錆の発生を抑制するために、6価クロムを用いない処理
技術が提案されている。
【0005】すなわち、特公平6−84547 号公報、特開
昭54−21931 号公報、特開昭54−142141号公報、特開昭
61−119677号公報、特公昭63−15991 号公報において、
3価クロムを使用し、6価クロムを含まない処理液を用
いる方法が提案されている。特公平6−84547 号公報に
開示された方法の場合、室温での処理であり、処理時間
(浸漬時間)を3分と長くとる必要があり、コイルを用
いた大量生産方式の亜鉛系めっき鋼板の後処理には不適
であり、耐白錆性も十分高いとは言えない。
【0006】また、特開昭54−21931 号公報では、ミヨ
ウバン類、バナジン酸類、鉱酸および必要に応じて界面
活性剤を含むクロメート皮膜形成用組成物が、特開昭54
−142141号公報では、酸化剤を含有する3価クロム溶液
が、特開昭61−119677号公報では、金属イオンを含有す
る非過酸化物型水溶液が、特公昭63−15991 号公報で
は、緑色三価クロムイオン溶液、青色三価クロムイオン
溶液、弗化物イオンおよび酸からなる被覆溶液が開示さ
れている。
【0007】上記した技術の場合、浴中での浸漬時間
は、各々5〜90秒、5〜30秒、1〜60秒、10〜30秒と比
較的短いが浸漬温度が5〜65℃と低く、耐白錆性は、塩
水噴霧試験における面積率で5%の白錆が発生する時間
が8〜24時間程度であり、十分優れたレベルとは言えな
い。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記した従
来技術の問題点を解決し、6価クロムを用いず、特別な
廃水処理を必要としない、耐白錆性に優れた表面処理鋼
板の製造方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、鋼板の少なく
とも片面に、亜鉛系めっき層を形成し、該亜鉛系めっき
層を、3価クロムを含有する温度:70〜90℃、pH:1.5
〜3の処理液に接触させることを特徴とする表面処理鋼
板の製造方法である。前記した本発明においては、表面
処理鋼板の3価クロム付着量が10〜300mg/m2であること
が好ましい。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに詳細に説明
する。本発明者らは前記した従来技術の問題点を解決す
るために鋭意検討した結果、3価クロムを含有する処理
液の温度およびpHが、得られる表面処理鋼板の耐白錆性
に著しい影響をおよぼすことを見出し、本発明に至っ
た。
【0011】すなわち、本発明においては、鋼板の少な
くとも片面に亜鉛系めっきを施した後、3価クロムを含
有する温度:70〜90℃、pH:1.5 〜3の処理液に接触さ
せる必要がある。処理法としては、特に制限を受けるも
のではないが、鋼板の少なくとも片面に亜鉛系めっきを
施した後、得られた亜鉛系めっき鋼板を、上記した処理
液中に浸漬し、その後水洗する浸漬処理法、上記鋼板に
処理液をスプレー塗布後、ロールで絞り、その後水洗す
る方法などを用いることが好ましい。
【0012】本発明における鋼板表面の亜鉛系めっき層
としては、電気めっき法による亜鉛めっき、亜鉛−ニッ
ケル合金めっき、亜鉛−コバルト合金めっき、溶融めっ
き法による亜鉛めっき、亜鉛−アルミニウム合金めっ
き、合金化溶融亜鉛めっきなどが例示されるが、これら
に限定されるものではない。亜鉛系めっきの付着量は、
使用される用途に応じて、めっき付着単位面積当たり5
〜200g/m2の範囲であることが好ましい。
【0013】これは、付着量が5g/m2未満の場合、亜鉛
系めっき層の鋼素地に対する犠牲防食作用が低下し、20
0g/m2 を超える場合、めっき層の可撓性が低下し、割れ
が入り易くなるからである。なお、上記しためっき付着
単位面積当たりの亜鉛系めっきの付着量とは、両面めっ
きの場合は、めっき付着重量を鋼板両面の全面積で除し
た付着量を示し、片面めっきの場合は、めっき付着重量
を鋼板片面の面積で除した付着量を示す。
【0014】次に、上記した亜鉛系めっき層の処理方法
について述べる。本発明においては、亜鉛系めっき層表
面の亜鉛の溶解反応と対で進行する水素の放電反応によ
り浴中のpHが上昇するため、処理液中の3価クロムは、
主として水酸化物や酸化物としてめっき表面上に析出し
てくる。上記した反応は、温度が高いほど速く進行し、
亜鉛の場所による活性度の影響を受けにくいため、マク
ロ的、ミクロ的に見ても、めっき表面上で均一に、亜鉛
の溶解と3価のクロムの析出が起こる。
【0015】図1に、処理液の温度を変えて亜鉛めっき
鋼板に接触させることによって得られた表面処理鋼板の
耐白錆性の評価結果を示す。図1に示されるように、3
価クロム処理液の温度が70℃以上の場合、亜鉛系めっき
層の表面に均一で緻密な膜が形成され、耐白錆性が著し
く向上した。一方、3価クロム処理液の温度が90℃を超
える場合、後記の実施例で示すように、生成した膜が溶
媒である水の蒸発により不均一となり、耐白錆性に劣
り、かつ水の蒸発が激しく不経済である。
【0016】したがって、本発明においては、処理液の
温度は70〜90℃でなければならない。また、処理液のpH
は1.5 〜3でなければならない。処理液(処理浴)のpH
が1.5 未満の場合、溶解した亜鉛近傍におけるpHの上昇
が起こりにくく、3価のクロムの成膜速度が遅くなると
共に、耐白錆性が低下する。
【0017】また、処理液のpHが3を超える場合、亜鉛
の溶解および水素の放電反応が遅くなり、3価のクロム
の成膜速度が遅くなると共に、耐白錆性が低下する。本
発明で使用する3価のクロム化合物としては、硫酸クロ
ム、塩化クロム、硝酸クロム、フッ化クロム、酢酸クロ
ムおよびリン酸クロムなどから選ばれる1種または2種
以上が挙げられる。
【0018】また処理液への添加物として、亜鉛の溶解
を促進する、例えば、氷晶石、フッ化ナトリウムなどの
フッ素系の化合物、耐食性を向上させるシリカ、トリポ
リリン酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、硫酸マグネ
シウム、アルミナなどの無機化合物やフェノール樹脂、
エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂などを
骨格とするアミノ基、イミノ基、カルボキシル基、水酸
基、チオール基、リン酸基などを付加した樹脂、タンニ
ン酸、没食子酸などの有機酸を用いることができる。
【0019】以上述べたように、処理液の温度を70〜90
℃、浴pHを1.5 〜3の条件に設定した3価クロムを含有
する処理液中に、亜鉛系めっき鋼板を浸漬し、水洗後、
好ましくは50〜100 ℃の熱風で乾燥させ、3価クロム付
着量が好ましくは10〜 300mg/m2 の表面処理鋼板を得
る。乾燥温度が50℃未満の場合、皮膜中に水分が残留
し、耐食性が低下し、逆に100 ℃を超える場合、皮膜形
成時に皮膜中から急速に水が蒸発するため皮膜欠陥が生
じ、耐白錆性に劣る。
【0020】また、前記したように、加熱乾燥後形成さ
れる皮膜は、3価クロム付着量が、3価クロム付着単位
面積当たり10〜300mg/m2であることが好ましい。これ
は、3価クロム付着量が10mg/m2 未満の場合、耐白錆性
が不十分であり、300mg/m2を超える場合、皮膜の可撓性
が低下し、皮膜の加熱乾燥時や得られた表面処理鋼板の
成形加工時にクラックや剥離が生じ易くなるためであ
る。
【0021】なお、上記した3価クロム付着単位面積当
たりの3価クロム付着量とは、亜鉛系めっき鋼板の両面
に3価クロムを付着せしめる場合は、3価クロム付着重
量を亜鉛系めっき鋼板両面の全面積で除した付着量を示
し、亜鉛系めっき鋼板の片面に3価クロムを付着せしめ
る場合は、3価クロム付着重量を亜鉛系めっき鋼板片面
の面積で除した付着量を示す。
【0022】本発明では、前記した処理液を接触させ得
られた表面処理鋼板の表面にさらに各種有機樹脂層を形
成してもよい。
【0023】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに具体
的に説明する。下記の4種類(A〜D)の亜鉛系めっき
鋼板を用意し、それぞれを表1〜表4に示す3価クロム
処理液中に浸漬し、水洗後60℃での熱風乾燥を行い表1
〜表4に示す3価クロム付着量の表面処理鋼板を作製し
た(実施例1〜52、比較例1〜20)。
【0024】なお、亜鉛系めっき鋼板の3価クロム処理
液中への浸漬時間は、6秒とした。 〔処理対象の亜鉛系めっき鋼板:〕 A.電気亜鉛めっき鋼板:板厚=0.8mm 、めっき付着量
=20g/m2 B.電気亜鉛−ニッケル合金めっき鋼板:板厚=0.8mm
、めっき付着量=20g/m2、めっき層のニッケル含有量
=13.0wt% C.溶融亜鉛めっき鋼板:板厚=0.8mm 、めっき付着量
=60g/m2 D.合金化溶融亜鉛めっき鋼板:板厚=0.8mm 、めっき
付着量=45g/m2 次に、得られた各種表面処理鋼板のサンプルについて、
塩水噴霧試験(JIS-Z-2371)を実施し、5%の面積率を
占める白錆が発生する時間(塩水噴霧試験5%白錆発生
時間)を調べ、耐白錆性を評価した。
【0025】また、キシダ化学製一級試薬白色ワセリン
を塗布し、塗布前後の色差(ΔE)から耐指紋性を評価
した。得られた結果を表1〜表4に示す。表1〜表4に
示すように、本発明の処理条件を満足する実施例1〜52
で得られた表面処理鋼板は、いずれも優れた耐白錆性を
示したのに対して、比較例1〜20で得られた表面処理鋼
板は、いずれも耐白錆性に劣ることが分かった。
【0026】
【表1】
【0027】
【表2】
【0028】
【表3】
【0029】
【表4】
【0030】
【表5】
【0031】
【表6】
【0032】
【表7】
【0033】
【表8】
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の表面処理
鋼板の製造方法によれば、6価クロムを用いず、特別な
廃水処理を必要とせずに、耐白錆性に優れた表面処理鋼
板を得ることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】3価クロム処理液の温度と塩水噴霧試験5%白
錆発生時間との関係を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 多田 千代子 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者 海野 茂 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 Fターム(参考) 4K026 AA12 AA13 AA22 BA08 BB08 BB10 CA13 CA19 CA23 CA28 CA32 CA33 DA13

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼板の少なくとも片面に、亜鉛系めっき
    層を形成し、該亜鉛系めっき層を、3価クロムを含有す
    る温度:70〜90℃、pH:1.5 〜3の処理液に接触させる
    ことを特徴とする表面処理鋼板の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100490954B1 (ko) * 2002-11-27 2005-05-24 이덕진 6가 크롬 및 산화제를 포함하지 않는 3가 크로메이트 용액 및 이의 제조 방법
CN104498923A (zh) * 2014-12-26 2015-04-08 湖南金裕化工有限公司 三价铬彩色钝化液、制备方法及其使用方法

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