JP2002226976A - Galvanized steel sheet having excellent adhesiveness, workability, chemical convertability and weldability, and its manufacturing method - Google Patents

Galvanized steel sheet having excellent adhesiveness, workability, chemical convertability and weldability, and its manufacturing method

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inorganic-lubrication-treated galvanized steel sheet having high adhesive strength with various adhesive including a mastic adhesive, sufficient adhesive strength even in a precured state, high adhesive strength to the T-peel test, and sufficient workability and weldability as well as chemical convertability. SOLUTION: An inorganic lubricant film has a composition which is composed essentially of zinc phosphate and in which insoluble phosphate consisting of zinc metaphosphate and/or zinc polyphosphate and soluble phosphate consisting of zinc orthophosphate are present in a mixed state, and the insoluble phosphate is concentrated in the surface layer of the film. It is desirable that, when the quantity of the insoluble phosphate, the quantity of the soluble phosphate and the total quantity of the insoluble and the soluble phosphate in the film are represented by P1, P2 and (P1+P3) expressed in terms of P quantity (mg/m2), respectively, these quantities satisfy the following inequalities (1), (2): (1) 0.10<=P1/(P1+P2)<=0.95, (2) 5 (mg/m2)<=(P1+P2)<=500 (mg/m2).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、亜鉛めっき鋼板お
よび亜鉛合金めっき鋼板 (以下、これらを総称して「亜
鉛系めっき鋼板」という) の潤滑処理に関し、より詳し
くは、過酷な加工性を要求される状況においても優れた
プレス加工性を確保でき、接着性と化成処理性とが両立
し、さらにスポット溶接性が低下しない潤滑皮膜を設け
た亜鉛系めっき鋼板およびその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to lubrication of galvanized steel sheets and galvanized steel sheets (hereinafter collectively referred to as "zinc-based steel sheets"), and more particularly, to the demand for severe workability. The present invention relates to a galvanized steel sheet provided with a lubricating film capable of ensuring excellent press workability, achieving both adhesiveness and chemical conversion property, and not deteriorating spot weldability, and a method for producing the same.

【0002】特に接着性に関しては、この潤滑皮膜は、
接着強度の弱い接着剤(例えば、鋼板補強用シート接着
剤、高防錆スポットシーラ用接着剤、高発泡性充填シー
ル剤等のマスチック型接着剤)に対しても安定した接着
性が確保でき、極めて接着剤適合性に優れるとともに、
接着性と両立させ難い化成処理性も確保できる点に特徴
がある。
[0002] With respect to adhesiveness in particular, this lubricating film is
Stable adhesiveness can be ensured even for adhesives with low adhesive strength (for example, mastic-type adhesives such as sheet adhesives for reinforcing steel sheets, adhesives for high rust prevention spot sealers, and highly foamable filling sealants). Extremely excellent adhesive compatibility,
It is characterized in that it is possible to ensure chemical conversion treatment that is difficult to achieve compatibility with adhesiveness.

【0003】[0003]

【従来の技術】溶融亜鉛めっき鋼板、合金化溶融亜鉛め
っき鋼板、電気亜鉛めっき鋼板、Zn−Ni合金電気めっき
鋼板等で代表される亜鉛系めっき鋼板は、その優れた耐
食性から、自動車、家電、建材等に広く使用されてお
り、今後もその需要はますます増大する傾向にある。
2. Description of the Related Art Galvanized steel sheets represented by hot-dip galvanized steel sheets, galvannealed steel sheets, electro-galvanized steel sheets, and Zn-Ni alloy electro-plated steel sheets are used in automobiles, home appliances, It is widely used for building materials and the like, and its demand tends to increase further in the future.

【0004】亜鉛系めっき鋼板は、需要の増大に伴い、
耐食性以外の様々な性能が求められるようになってきて
いる。例えば、自動車車体用途では、プレス成形性に加
えて、スポット溶接性または接着等の接合性、塗装性確
保のために化成処理性が必要となる。
[0004] With the increase in demand for galvanized steel sheets,
Various performances other than corrosion resistance are required. For example, in automotive body applications, in addition to press formability, chemical conversion treatment is required to ensure bondability such as spot weldability or adhesion, and paintability.

【0005】しかし、亜鉛系めっき鋼板は、反応性に富
み、かつ比較的柔らかい亜鉛の存在により、めっき剥離
や金型焼付き等のためにプレス加工性が低下するという
問題があり、成形性が要求される用途には、そのままで
は使用できない。そのため、通常は潤滑油を塗油して加
工性劣化を補う方法が採られるが、潤滑油では加工性が
厳しい条件下において金型と鋼板とが接触する際に油膜
切れを起こすことから、充分な成形性を確保できなかっ
た。
[0005] However, the zinc-based plated steel sheet has a problem that press workability is deteriorated due to exfoliation of plating and seizure of a mold due to the presence of relatively soft zinc, which is rich in reactivity, and has poor formability. It cannot be used as is for the required applications. For this reason, a method of compensating for the deterioration of workability is usually adopted by applying lubricating oil.However, lubricating oil is not sufficient because the oil film breaks when the mold and steel plate come into contact under severe workability conditions. High moldability could not be secured.

【0006】亜鉛系めっき鋼板に潤滑性を付与する従来
技術として、例えば、特開平3−183797号および同3−
249180号各公報には、Mn酸化物、または、リン酸を含有
させたMn酸化物からなる無機潤滑皮膜を形成して、めっ
き皮膜と金型との金属接触を防止することが提案されて
いる。
Conventional techniques for imparting lubricity to galvanized steel sheets are disclosed, for example, in JP-A-3-183797 and JP-A-3-183797.
No. 249180, each publication proposes forming an inorganic lubricating film made of Mn oxide or Mn oxide containing phosphoric acid to prevent metal contact between the plating film and the mold. .

【0007】特許第2819427 号公報には、アモルファス
状のリン酸化物からなる無機潤滑皮膜が提案されてい
る。また、特許第2691797 号および特許第2826902 号各
公報には、下層に擬着防止機能皮膜として金属酸化皮膜
を形成し、その上層にコロガリ潤滑機能皮膜としてリン
酸化物、ホウ酸化物等の酸素酸化物塩、または、Si、A
l、Ti等のコロイダル剤を主体とする皮膜を形成するこ
とが提案されている。
[0007] Japanese Patent No. 2819427 proposes an inorganic lubricating film made of amorphous phosphorus oxide. In each of Japanese Patent Nos. 2,691,797 and 2,826,902, a metal oxide film is formed on a lower layer as a false adhesion preventing function film, and an oxygen oxidation such as a phosphor oxide and a borate is formed on the upper layer as a rollable lubrication function film. Salt, or Si, A
It has been proposed to form a film mainly composed of a colloidal agent such as l or Ti.

【0008】さらに、特開2000−64054 号公報には、非
晶質成分と結晶質成分のホパイトとを含有した塗布型の
リン酸塩処理鋼板およびその製造方法が開示されてい
る。これらの従来技術における無機潤滑皮膜はいずれ
も、亜鉛系めっき鋼板の加工性 (プレス成形性) の向上
と化成処理性の確保とを目的としたものであり、無機潤
滑皮膜の接着剤との接着性については全く検討されてい
ない。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-64054 discloses a coating type phosphate-treated steel sheet containing an amorphous component and a crystalline component of hopeite, and a method for producing the same. All of these conventional inorganic lubricating films are intended to improve the workability (press formability) of galvanized steel sheets and to ensure chemical conversion treatment. Sex is not considered at all.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術が目指す
ように、自動車車体を想定した際の亜鉛系めっき鋼板の
加工性の向上と化成処理性の確保とは非常に重要ではあ
る。さらに、自動車車体の組立においては多種多様な接
着剤が使われるようになってきたことから、亜鉛系めっ
き鋼板には、通常の鋼板と同様に、多様な接着剤で接着
可能という広い接着適合性も求められている。
As the above prior art aims at, it is very important to improve the workability of the zinc-based plated steel sheet and to ensure the chemical conversion treatment when assuming an automobile body. Furthermore, since a wide variety of adhesives have come to be used in assembling automobile bodies, a wide range of adhesive compatibility can be applied to galvanized steel sheets, as with ordinary steel sheets, using various adhesives. Is also required.

【0010】自動車車体用に使用される接着剤には、大
きく分けて2種類の接着剤がある。すなわち、構造用接
着剤のような比較的接着強度の高い車体用接着剤と、パ
ネルの補強や溶接部の防錆性の向上を目的とした比較的
接着強度の弱いマスチック型接着剤とである。
Adhesives used for automobile bodies are roughly classified into two types. That is, an adhesive for a vehicle body having a relatively high adhesive strength such as a structural adhesive, and a mastic type adhesive having a relatively low adhesive strength for the purpose of reinforcing panels and improving rust resistance of welded portions. .

【0011】一般に、前述したような従来の無機潤滑皮
膜は、接着剤との適合性が悪く、このような無機潤滑処
理を施した亜鉛系めっき鋼板を自動車車体用鋼板として
適用する際には、接着性の確保が大きな問題となる。
In general, the conventional inorganic lubricating film as described above has poor compatibility with an adhesive, and when such a zinc-coated steel sheet subjected to such inorganic lubrication treatment is applied as a steel sheet for an automobile body, Ensuring adhesion is a major problem.

【0012】かかる接着性の改善を目的として、例え
ば、特開平8−296058号公報には、無機潤滑処理の前
に、その前処理としてアルカリ脱脂等でめっき表面を活
性化し、無機潤滑皮膜とめっき層との密着性を向上させ
て、接着剤適合性を確保することが提案されている。し
かし、この活性化処理は、接着強度の高い車体用接着剤
に対しては接着性の改善効果が期待できるものの、接着
強度の弱い接着剤、特に合成ゴムや発砲ウレタン樹脂を
主成分としたマスチック型接着剤の場合には、充分な接
着強度を確保できず、接着剤適合性を充分に改善できた
とは言えない。
For the purpose of improving the adhesiveness, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-296058 discloses that before the inorganic lubrication treatment, the plating surface is activated by alkali degreasing or the like as a pretreatment, and the inorganic lubrication film and the plating are treated. It has been proposed to improve the adhesion to the layer to ensure adhesive compatibility. However, although this activation treatment can be expected to improve the adhesiveness of vehicle body adhesives with high adhesive strength, adhesives with low adhesive strength, especially mastics mainly composed of synthetic rubber or foamed urethane resin In the case of a mold adhesive, sufficient adhesive strength cannot be secured, and it cannot be said that adhesive compatibility was sufficiently improved.

【0013】自動車車体の組立における接着剤の適用方
法として、接着剤の適用直後に比較的低い温度で、接着
剤が充分に硬化しておらずに接着強度が弱い状態に仮焼
付けを行った後 (プレキュア状態) 、塗装後の塗膜の焼
付け時に、接着剤も同時に完全に硬化させて接着強度を
確保する (フルキュア状態) という、2段焼付けも採用
されている。従来の無機潤滑処理鋼板では、この仮焼付
けの状態で、充分な接着強度を確保できないという問題
もある。
As a method of applying the adhesive in assembling an automobile body, after calcination is performed at a relatively low temperature immediately after application of the adhesive to a state where the adhesive is not sufficiently cured and the adhesive strength is weak. Two-stage baking is also employed, in which the adhesive is completely cured at the same time when the coating film is baked after painting (full cure state). In the conventional inorganic lubricated steel sheet, there is also a problem that a sufficient adhesive strength cannot be ensured in the pre-baked state.

【0014】また、接着強度は、一般的に行われるせん
断引張りのような、接着剤に局部的な応力集中が起こり
難い評価方法では、充分に高い接着強度が確保できて
も、T字型に接着するため接着剤に局部的応力集中が生
じやすいTピール剥離試験では、接着強度が極端に低下
することがある。すなわち、せん断引張りのような試験
だけでは、複雑な形状を有する車体パネルの接着性を考
える際には、車体構造用途に充分な接着強度を有するか
否かを確実に評価することはできない。
[0014] In an evaluation method in which local stress concentration is unlikely to occur in the adhesive, such as a general shearing tension, even if a sufficiently high adhesive strength can be ensured, a T-shape is required. In the T-peel peeling test in which local stress concentration tends to occur in the adhesive due to bonding, the bonding strength may be extremely reduced. That is, it is not possible to reliably evaluate whether or not the adhesive strength of a vehicle body panel having a complicated shape is sufficient when considering the adhesiveness of a vehicle body panel having a complicated shape only by a test such as shear tension.

【0015】本発明は、以上に述べた亜鉛系めっき鋼板
の従来の無機潤滑処理技術の課題が解消され、マスチッ
ク型接着剤を含む多様な接着剤で接着した場合に高い接
着強度を確保でき、プレキュア状態でも十分な接着強度
を示し、かつT型の剥離試験でも高い接着強度を示すと
同時に、化成処理性も確保され、かつ加工性や溶接性も
十分な、無機潤滑処理を施した亜鉛系めっき鋼板を提供
するものである。
The present invention solves the above-mentioned problems of the conventional inorganic lubrication treatment technology for galvanized steel sheets, and can secure high adhesive strength when bonded with various adhesives including a mastic adhesive. Inorganic lubrication-treated zinc-based alloy that shows sufficient adhesive strength even in the pre-cured state and high adhesive strength in the T-type peel test, and at the same time, has sufficient chemical conversion treatment properties and sufficient workability and weldability. This is to provide a plated steel sheet.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、亜鉛系め
っき鋼板の無機潤滑処理について、リン酸塩系の無機潤
滑皮膜が有する極めて優れた加工性を損なうことなく、
その課題であった接着性の改善を目指して検討した。接
着性の改善については、マスチック型接着剤の使用、プ
レキュア状態さらにはT字型接着といった、接着強度が
低くなる厳しい接着条件下においても、無処理の車体用
鋼板と同等の接着強度を確保できることを目標とした。
Means for Solving the Problems The present inventors have conducted an inorganic lubrication treatment on a zinc-based plated steel sheet without impairing the extremely excellent workability of a phosphate-based inorganic lubrication film.
We studied for the purpose of improving the adhesiveness. Regarding the improvement of adhesiveness, even under severe adhesive conditions such as the use of a mastic adhesive, a pre-cured state, and a T-shaped adhesive, where the adhesive strength is low, the same adhesive strength as an untreated steel sheet for vehicle bodies can be secured. Was targeted.

【0017】その結果、リン酸塩系の無機潤滑皮膜と接
着剤との剥離が、その界面近傍で生じていることから、
リン酸塩系皮膜の組成、特に皮膜最表面の組成を、リン
酸の脱水縮合が進んだ高分子状態に制御することによ
り、上記目標を達成できる極めて優れた接着性が確保で
きることを見い出した。
As a result, the separation between the phosphate-based inorganic lubricating film and the adhesive occurs near the interface thereof,
By controlling the composition of the phosphate-based coating, particularly the composition of the outermost surface of the coating, to a polymer state in which dehydration and condensation of phosphoric acid has progressed, it has been found that extremely excellent adhesiveness that can achieve the above-mentioned target can be secured.

【0018】しかしながら、この接着適合性に極めて優
れたリン酸塩系の無機潤滑皮膜は、極めて緻密であるた
め、例えば、自動車車体用鋼板に対して、塗装密着性や
塗装後耐食性の向上を目的として恒常的に実施される化
成処理(リン酸亜鉛処理)時に、全く皮膜が溶解せず、
リン酸亜鉛結晶が析出しない、という化成不良が生じ易
くなり、塗装密着性や塗装後耐食性の点で問題を生ずる
ことが判明した。
However, since the phosphate-based inorganic lubricating film which is extremely excellent in adhesion compatibility is extremely dense, it is intended to improve, for example, paint adhesion and post-paint corrosion resistance to a steel sheet for an automobile body. During chemical conversion treatment (zinc phosphate treatment), which is carried out constantly, the film does not dissolve at all,
It has been found that poor chemical formation, in which zinc phosphate crystals do not precipitate, is likely to occur, which causes problems in coating adhesion and corrosion resistance after coating.

【0019】そこで、本発明者らは、接着性と化成処理
性との両立を目指してさらに検討を重ねた結果、接着性
に好適な化成処理工程で溶解し難い皮膜組成(以下、不
溶性リン酸塩)と、通常の化成処理であるアルカリ脱脂
およびリン酸亜鉛処理中に容易に溶解する皮膜組成(以
下、可溶性リン酸塩)とが混在した皮膜を形成すること
により、接着性と化成処理性とを高次元で両立させるこ
とができることを見出した。より具体的には、接着性に
関しては、無機潤滑皮膜の表層状態が大きく影響を及ぼ
すため、不溶性リン酸塩を表面に濃化させ、逆に内部に
は可溶性のリン酸塩を濃化させることで、接着性と化成
処理性との両立が可能となる。
The inventors of the present invention have conducted further studies aiming at achieving both adhesion and chemical conversion treatment, and as a result, have found that a coating composition (hereinafter referred to as insoluble phosphoric acid) which is difficult to dissolve in a chemical conversion treatment suitable for adhesion. Salt) and a coating composition (hereinafter, referred to as a soluble phosphate) that easily dissolves during alkali degreasing and zinc phosphate treatment, which are the usual chemical conversion treatments, to form an adhesive coating and a chemical conversion treatment. Have been found to be compatible at a high level. More specifically, regarding the adhesiveness, since the surface state of the inorganic lubricating film has a great effect, the insoluble phosphate is concentrated on the surface, and the soluble phosphate is concentrated inside. Thus, compatibility between the adhesiveness and the chemical conversion treatment can be achieved.

【0020】ここに、本発明は、亜鉛または亜鉛合金め
っき鋼板表面に、リン酸塩を主体とする無機潤滑皮膜を
有する亜鉛系めっき鋼板であって、この無機潤滑皮膜
が、全体としてメタリン酸塩および/またはポリリン酸
塩である不溶性リン酸塩と、オルトリン酸塩である可溶
性リン酸塩との混在状態であり、かつ、無機潤滑皮膜の
表層に不溶性リン酸塩が存在するとともに表層より内部
には可溶性リン酸塩が存在することを特徴とする、亜鉛
系めっき鋼板である。
Here, the present invention relates to a galvanized steel sheet having a phosphate-based inorganic lubricating film on the surface of a zinc- or zinc-alloy-plated steel sheet. And / or a mixture of an insoluble phosphate which is a polyphosphate and a soluble phosphate which is an orthophosphate. Is a zinc-based plated steel sheet characterized by the presence of a soluble phosphate.

【0021】本発明の亜鉛系めっき鋼板の好適態様で
は、無機潤滑皮膜中の不溶性リン酸塩の量、可溶性リン
酸塩の量、および不溶性と可溶性のリン酸塩合計量を、
それぞれ、P量 (mg/m2)として、P1、P2、および
(P1+P2)としたとき、これらの量が下記(1) 式お
よび(2) 式を満たし: 0.10≦P1/(P1+P2) ≦0.95 ‥‥ (1) 5 (mg/m2)≦(P1+P2)≦ 500 (mg/m2) ‥‥ (2) および/または、無機潤滑皮膜の最表面のZn、P、Oの
元素組成が、Zn/PおよびO/Pの原子比で、下記(3)
式および(4) 式を満たすことが望ましい。
In a preferred embodiment of the galvanized steel sheet of the present invention, the amount of the insoluble phosphate, the amount of the soluble phosphate, and the total amount of the insoluble and soluble phosphates in the inorganic lubricating film are determined by:
Assuming that P amount (mg / m 2 ) is P1, P2, and (P1 + P2), these amounts satisfy the following expressions (1) and (2): 0.10 ≦ P1 / (P1 + P2) ≦ 0.95 ‥‥ (1) 5 (mg / m 2 ) ≦ (P1 + P2) ≦ 500 (mg / m 2 ) ‥‥ (2) and / or the element composition of Zn, P, and O on the outermost surface of the inorganic lubricating film is In the atomic ratio of Zn / P and O / P, the following (3)
It is desirable to satisfy Expression (4) and Expression (4).

【0022】 (Zn/P)+1.0 ≦(O/P)≦3×(Zn/P)+1.5 ‥‥ (3) 0.6 ≦(Zn/P)≦ 1.6 ‥‥ (4) これらの本発明にかかる亜鉛系めっき鋼板では、メタリ
ン酸塩がメタリン酸亜鉛であるとともにポリリン酸塩が
ポリリン酸亜鉛であることが、例示される。
(Zn / P) + 1.0 ≦ (O / P) ≦ 3 × (Zn / P) +1.5 ‥‥ (3) 0.6 ≦ (Zn / P) ≦ 1.6 ‥‥ (4) These books In the galvanized steel sheet according to the invention, it is exemplified that the metaphosphate is zinc metaphosphate and the polyphosphate is zinc polyphosphate.

【0023】別の観点からは、本発明は、亜鉛または亜
鉛合金めっき鋼板の表面に、オルトリン酸:10〜100g/L
と、ZnおよびP:重量比でZn/Pが0.1 〜0.9 と、リ
ン酸縮合助剤とを含有し、さらに、pH1〜4および液
温20〜80℃であって下記(5)式を満たす処理液を接触さ
せることを特徴とする、亜鉛系めっき鋼板の製造方法で
ある。
From another viewpoint, the present invention relates to a method for producing orthophosphoric acid: 10 to 100 g / L on a surface of a zinc or zinc alloy plated steel sheet.
And Zn / P: 0.1 to 0.9 in weight ratio, Zn / P, and a phosphoric acid condensation aid, and have a pH of 1 to 4 and a liquid temperature of 20 to 80 ° C. and satisfy the following formula (5). A method for producing a galvanized steel sheet, comprising contacting a treatment liquid.

【0024】 55≦ (液温) +10× (液pH) ≦100 ‥‥ (5) これらの本発明にかかる亜鉛系めっき鋼板の製造方法で
は、溶液に接触させる前に、亜鉛または亜鉛合金めっき
鋼板にアルカリ浸漬または酸浸漬、もしくは、アルカリ
浸漬と酸浸漬とを組み合わせた前処理を行い、その後に
水洗することが望ましい。
55 ≦ (liquid temperature) + 10 × (liquid pH) ≦ 100 (5) In the method for producing a zinc-based plated steel sheet according to the present invention, the zinc- or zinc-alloy-plated steel sheet is brought into contact with the solution before it is brought into contact with the solution. It is preferable to perform a pretreatment of alkali immersion or acid immersion, or a combination of alkali immersion and acid immersion, followed by washing with water.

【0025】皮膜全体のP量 (P1+P2) は、適当な
定量分析法 (例、蛍光X線でのPの特性X線強度の分
析、または1%重クロム酸水溶液でリン酸塩皮膜のみ溶
解させる重量法または化学分析法)により求めることが
できる。一方、不溶性または可溶性リン酸塩の量 (P1
またはP2) は、X線の回折強度から定量することがで
きる。例えば、可溶性リン酸塩は通常はオルトリン酸亜
鉛のホパイト結晶だけであるので、ホパイトの量をX線
回折強度で定量してP2とし、この量を、上述のように
して求めた皮膜全体の合計P量から差し引くことによ
り、不溶性リン酸塩の量 (P1) を求めることができ
る。
The P content (P1 + P2) of the entire coating can be determined by a suitable quantitative analysis method (eg, analysis of the characteristic X-ray intensity of P by fluorescent X-rays, or dissolving only the phosphate coating with a 1% aqueous solution of dichromic acid). Weight method or chemical analysis method). On the other hand, the amount of insoluble or soluble phosphate (P1
Or P2) can be quantified from the X-ray diffraction intensity. For example, the soluble phosphate is usually only zinc orthophosphate crystals, and the amount of the whipite is quantified by X-ray diffraction intensity to be P2, and this amount is determined as the total amount of the entire film obtained as described above. By subtracting from the amount of P, the amount of insoluble phosphate (P1) can be determined.

【0026】皮膜の表層における元素組成は、XPS
(X線光電子分光法)により求めることができる。本発
明において皮膜の表層とは、XPSで分析可能な表面領
域を意味する。
The element composition in the surface layer of the coating is XPS
(X-ray photoelectron spectroscopy). In the present invention, the surface layer of the coating means a surface region that can be analyzed by XPS.

【0027】本発明による無機潤滑皮膜では、皮膜の表
層に不溶性リン酸塩が濃化し、不溶性リン酸塩の比率
は、皮膜の表層が皮膜の内部よりも高くなっている。皮
膜の表層に不溶性リン酸塩が濃化していることは、表層
の元素組成のZn/P比およびO/P比が、オルトリン酸
塩の量(本発明でのXPS での測定条件によると、Zn/P
比=1.7 〜1.9 、および、O/P=4.0 〜5.0)より小さ
いことにより、示される。
In the inorganic lubricating film according to the present invention, the insoluble phosphate concentrates on the surface layer of the film, and the ratio of the insoluble phosphate is higher in the surface layer of the film than in the inside of the film. The concentration of the insoluble phosphate in the surface layer of the coating means that the Zn / P ratio and the O / P ratio of the elemental composition of the surface layer depend on the amount of orthophosphate (according to the measurement conditions of XPS in the present invention, Zn / P
Ratio = 1.7-1.9 and O / P = 4.0-5.0).

【0028】本発明の亜鉛系めっき鋼板における無機潤
滑皮膜が、加工性のみならず、接着性、化成処理性さら
には溶接性にも優れる理由は、次のように考えられる。
リン酸は、オリトリン酸[H3PO4] から、脱水縮合を受け
ると、直鎖状に高分子化 (巨大分子化) したピロリン酸
(二リン酸) 、トリポリリン酸 (三リン酸) 等のポリリ
ン酸[Hn+4Pn+2O3n+7] になり、さらに脱水縮合が進む
と、三次元的に架橋して高分子化したメタリン酸[HnPnO
3n] を構成単位とするウルトラリン酸塩にまで、結合状
態が大きく変化するという性質を有する。
The reason why the inorganic lubricating film in the galvanized steel sheet of the present invention is excellent not only in workability but also in adhesiveness, chemical conversion property and weldability is considered as follows.
Phosphoric acid is pyrophosphoric acid that has been polymerized into a linear (macromolecular) form when subjected to dehydration condensation from oritoric acid [H 3 PO 4 ].
(Diphosphate), becomes the polyphosphoric acids such as tripolyphosphate (triphosphate) [H n + 4 P n + 2 O 3n + 7], proceeds further dehydration condensation, three-dimensionally crosslinked to a polymer phased metaphosphate [H n P n O
[3n ] has a property that the bonding state is greatly changed even to an ultraphosphate having a structural unit of [ 3n ].

【0029】本発明者らは、脱水縮合の程度が異なる各
種のリン酸水溶液で各種の亜鉛系めっき鋼板を処理し、
接着性について調査した。その結果、処理に使用するリ
ン酸の脱水縮合の程度によって形成される無機潤滑皮膜
の接着性が大きく変化し、オルトリン酸処理では接着性
が不十分であるが、ピロリン酸、トリポリリン酸、メタ
リン酸の順で接着性が向上し、特にメタリン酸による処
理で形成された皮膜が極めて接着性に優れていた。
The present inventors treated various zinc-based plated steel sheets with various phosphoric acid aqueous solutions having different degrees of dehydration condensation,
The adhesion was investigated. As a result, the adhesion of the inorganic lubricating film formed varies greatly depending on the degree of dehydration and condensation of phosphoric acid used in the treatment. Although the adhesion is insufficient with the orthophosphoric acid treatment, pyrophosphoric acid, tripolyphosphoric acid, and metaphosphoric acid The adhesiveness was improved in this order, and the film formed by the treatment with metaphosphoric acid was particularly excellent in adhesiveness.

【0030】メタリン酸処理により形成された無機潤滑
皮膜が極めて優れた接着性を有する理由は、完全に解明
されたわけではないが、以下の機構によるものではない
かと推測される。
The reason why the inorganic lubricating film formed by the metaphosphoric acid treatment has an extremely excellent adhesive property has not been completely elucidated, but is presumed to be due to the following mechanism.

【0031】亜鉛系めっき鋼板をオルトリン酸の水溶液
で処理すると、リン酸によるエッチング作用によってめ
っき皮膜の亜鉛が溶解し (Zn→Zn2++2e- ) 、生成した
亜鉛イオンがリン酸イオンと反応して不溶性のオルトリ
ン酸亜鉛が析出することで、リン酸塩皮膜が形成される
(3Zn2++2PO4 3- → Zn3(PO4)2) 。オルトリン酸亜鉛
は、100 ℃以下の温度では、4水塩のホパイト結晶[Zn3
(PO4)2・4H2O] として析出する。このホパイト結晶は針
状結晶であるので、ホパイトからなる無機潤滑皮膜が生
成すると、皮膜の表面が荒れており、加工時の摺動性が
低下して、加工性を劣化させる。また、ホパイト付着量
が多いと、これが絶縁物であるため、スポット溶接等の
抵抗溶接性も劣化する。
When a zinc-coated steel sheet is treated with an aqueous solution of orthophosphoric acid, the zinc in the plating film is dissolved by the etching action of phosphoric acid (Zn → Zn 2+ + 2e ), and the generated zinc ion reacts with the phosphate ion. Phosphate film is formed by precipitation of insoluble zinc orthophosphate
(3Zn 2+ + 2PO 4 3- → Zn 3 (PO 4 ) 2 ). At a temperature of 100 ° C. or less, zinc orthophosphate is a tetrahydrate whipite crystal [Zn 3
Deposited as (PO 4) 2 · 4H 2 O]. Since this whipite crystal is a needle-like crystal, when an inorganic lubricating film composed of whipite is formed, the surface of the film is roughened, and the slidability at the time of processing is reduced, thereby deteriorating the workability. Also, if the amount of whipite is large, since this is an insulator, resistance weldability such as spot welding is also deteriorated.

【0032】さらに、結晶水を含むホパイトの皮膜がア
ルカリ性の接着剤と接触すると、アルカリ領域で溶解し
易いホパイト結晶の溶解を生じて、接着剤との界面のホ
パイト結晶が脆弱になり、この部分から接着剤との剥離
を生じることになる。
Further, when the film of whipite containing water of crystallization comes in contact with an alkaline adhesive, dissolution of the whipite crystal which is easily dissolved in the alkali region occurs, and the whipite crystal at the interface with the adhesive becomes weak, and this portion becomes weak. From the adhesive.

【0033】また、リン酸、特にpHが非常に低いオル
トリン酸で亜鉛系めっき鋼板を処理すると、前述しため
っき層のエッチングにより溶解した亜鉛 (Zn2+) が過剰
になり、ホパイト生成で消費される以上に亜鉛溶解量が
多くなり、消費し切れずに残った溶解亜鉛イオンが皮膜
乾燥時に酸化亜鉛、水酸化亜鉛等の亜鉛酸化物として析
出するため、無機潤滑皮膜 (ホパイト皮膜) の上にこの
亜鉛酸化物の脆弱な層が形成されることも、接着性の劣
化要因になる。
Further, when a zinc-based plated steel sheet is treated with phosphoric acid, particularly orthophosphoric acid having a very low pH, the zinc (Zn 2+ ) dissolved by the above-described etching of the plating layer becomes excessive and is consumed in the formation of Hopite. The amount of dissolved zinc increases more than the amount of dissolved zinc ions, and the dissolved zinc ions that remain without being consumed precipitate as zinc oxide such as zinc oxide and zinc hydroxide when the film is dried. The formation of the fragile layer of zinc oxide also causes deterioration of adhesiveness.

【0034】一方、脱水縮合反応を経て高分子化された
ポリリン酸やメタリン酸が、そのめっきエッチング作用
により生成した亜鉛イオンと反応して生成する、ポリリ
ン酸亜鉛やメタリン酸亜鉛からなる無機潤滑皮膜は、耐
アルカリ性に優れる上、エッチングにより一旦溶解した
過剰の溶解亜鉛も、脱水縮合中に効果的に皮膜中に取り
込まれる結果、無機潤滑皮膜と接着剤との界面に亜鉛の
酸化物または水酸化物の脆弱な層が形成されることがな
い。そのため、非常に優れた接着性が発現されるものと
推測される。
On the other hand, an inorganic lubricating film made of zinc polyphosphate or zinc metaphosphate formed by reacting polyphosphoric acid or metaphosphoric acid polymerized through a dehydration condensation reaction with zinc ions generated by its plating etching action. Is excellent in alkali resistance, and excess dissolved zinc once dissolved by etching is effectively incorporated into the film during dehydration condensation, so that zinc oxide or hydroxylation occurs at the interface between the inorganic lubricating film and the adhesive. No fragile layer of material is formed. Therefore, it is presumed that very excellent adhesiveness is exhibited.

【0035】また、高分子化されたメタリン酸亜鉛およ
びポリリン酸亜鉛(以下、「縮合リン酸亜鉛」と総称す
る)を主体とする皮膜とすることにより、従来のホパイ
トを主体としたリン酸亜鉛皮膜と比較し、より少ないP
付着量でも加工性が向上する。本発明において、縮合リ
ン酸亜鉛主体の皮膜とは、添加剤等による意識的な脱水
縮合反応を利用した処理を施した皮膜で、縮合リン酸亜
鉛を原子当量として10体積%以上含有している皮膜のこ
とを言う。
Further, by forming a film mainly composed of polymerized zinc metaphosphate and zinc polyphosphate (hereinafter collectively referred to as "condensed zinc phosphate"), a conventional zinc phosphate mainly composed of whipite is used. Less P compared to film
Workability is improved even with the amount of adhesion. In the present invention, the film composed mainly of condensed zinc phosphate is a film that has been subjected to a treatment utilizing a deliberate dehydration condensation reaction with an additive or the like and contains 10% by volume or more of condensed zinc phosphate as an atomic equivalent. Refers to the film.

【0036】縮合リン酸亜鉛主体の皮膜が加工性に優れ
る理由は、前述のように、リン酸塩の高分子化が進行す
るに従って、従来のホパイトを主体としたリン酸亜鉛皮
膜と比較し、より緻密で強固な固い皮膜に改質され、プ
レス成形時の金型とめっき層との金属接触による焼き付
きが防止されるためであると考えられる。
The reason why the film made mainly of condensed zinc phosphate is excellent in processability is that, as described above, as the polymerization of phosphate progresses, compared with the conventional zinc phosphate film mainly made of whipite, This is considered to be because the film is modified into a denser and harder hard film, and seizure due to metal contact between the metal mold and the plating layer during press molding is prevented.

【0037】このように、リン酸亜鉛系の無機潤滑皮膜
では、リン酸の高分子化の進行状態に応じて皮膜性能は
大きく変化し、高分子化された不溶性の縮合リン酸亜鉛
の皮膜を形成することが、接着性および加工性の向上に
有効である。
As described above, in the zinc phosphate-based inorganic lubricating film, the film performance changes greatly depending on the progress of the polymerization of phosphoric acid, and the film of the insoluble condensed zinc phosphate which has been polymerized is converted into a film. Forming is effective for improving adhesiveness and workability.

【0038】しかし、縮合リン酸亜鉛の皮膜は、化成処
理 (リン酸亜鉛処理) 工程において、前処理に用いるア
ルカリ脱脂液や酸性であるリン酸亜鉛処理液に極めて溶
解し難いために、化成処理を行ってもリン酸亜鉛結晶が
析出し難く、化成不良となって塗装密着性や塗装後耐食
性が低下する。
However, the film of the condensed zinc phosphate is very difficult to dissolve in the alkaline degreasing solution used for the pretreatment or the acidic zinc phosphate treatment solution in the chemical conversion treatment (zinc phosphate treatment) step. However, zinc phosphate crystals are not easily precipitated, and the formation of the zinc phosphate is poor, and the adhesion to coating and the corrosion resistance after coating are reduced.

【0039】一方、ホパイト結晶[Zn3(PO4)2・4H2O]
は、アルカリ性や酸性の溶液中に溶解し易いので、化成
処理性を確保するには、無機潤滑皮膜中に適正量のホパ
イト結晶を含有させることが望ましい。自動車車体製造
工程で通常使用されるようなリン酸亜鉛系の化成処理液
には、ホパイト結晶の耐アルカリ性改質のため、Mn、Ni
等が添加されているが、このような改質用の添加元素を
含有しないリン酸亜鉛系の無機潤滑皮膜の場合には、ホ
パイト結晶は可溶性であって、アルカリ脱脂液や酸性の
リン酸亜鉛処理液中に溶解し易い。
On the other hand, Hopite crystal [Zn 3 (PO 4 ) 2 .4H 2 O]
Is easily dissolved in an alkaline or acidic solution, so that it is desirable to include an appropriate amount of whipite crystals in the inorganic lubricating film in order to ensure chemical conversion treatment. Zinc phosphate-based chemical conversion solutions, such as those commonly used in automobile body manufacturing processes, contain Mn, Ni
However, in the case of a zinc phosphate-based inorganic lubricating film that does not contain such a modifying additive element, the Hopite crystals are soluble, and the alkaline degreasing solution or the acidic zinc phosphate is used. Easy to dissolve in processing solution.

【0040】そこで、接着性と化成処理性とが両立した
無機潤滑皮膜とするため、本発明では、不溶性リン酸塩
である縮合リン酸亜鉛を皮膜表層に多く存在させ、表層
より内部の皮膜には、化成処理で溶解し易い可溶性のリ
ン酸塩であるホパイト結晶を多く存在させる。
Therefore, in order to form an inorganic lubricating film having both adhesiveness and chemical conversion treatment properties, in the present invention, a large amount of condensed zinc phosphate, which is an insoluble phosphate, is present in the surface layer of the film, and the film is formed on the inner surface of the film. Causes a large amount of whipite crystals, which are soluble phosphates that are easily dissolved in the chemical conversion treatment.

【0041】前述したように、リン酸亜鉛系無機潤滑皮
膜の接着試験では、接着剤と無機潤滑皮膜との界面近傍
を起点として破壊が始まることから、接着性に主に影響
するのは皮膜の表層の構造であって、皮膜の内部の構造
は接着性に大きく影響しない。そのため、本発明では、
接着性に有利な、高分子化した不溶性の縮合リン酸亜鉛
を無機潤滑皮膜の表層に濃化させ、接着性を高める。こ
の縮合リン酸亜鉛主体の表層は固く緻密であることか
ら、加工性や溶接性にも有利に作用する。
As described above, in the adhesion test of the zinc phosphate-based inorganic lubricating film, the destruction starts from the vicinity of the interface between the adhesive and the inorganic lubricating film. The structure of the surface layer, and the structure inside the film does not significantly affect the adhesiveness. Therefore, in the present invention,
The polymerized insoluble condensed zinc phosphate, which is advantageous for adhesion, is concentrated on the surface layer of the inorganic lubricating film to enhance the adhesion. Since the surface layer mainly composed of the condensed zinc phosphate is hard and dense, it also has an advantageous effect on workability and weldability.

【0042】一方、皮膜の内部に可溶性のホパイトがあ
る程度残存していれば、この無機潤滑皮膜は、加工後の
塗装前に行われるリン酸亜鉛処理工程において、アルカ
リ脱脂液やリン酸亜鉛処理液に、皮膜ごと溶解する。す
なわち、皮膜表層が不溶性であっても、その内側が可溶
性であれば、不溶性の表層も含めて、無機潤滑皮膜の全
体が化成処理工程で完全に溶解して消失する。その結
果、亜鉛系めっき鋼板をそのまま化成処理する場合と同
様に、化成処理により通常のリン酸亜鉛結晶が析出し、
化成処理性が確保される。
On the other hand, if a certain amount of soluble whipite remains inside the film, this inorganic lubricating film may be treated with an alkaline degreasing solution or a zinc phosphate treating solution in a zinc phosphate treatment step performed before coating after processing. Then, the whole film is dissolved. That is, even if the coating surface layer is insoluble, if the inside is soluble, the entire inorganic lubricating coating including the insoluble surface layer is completely dissolved and disappears in the chemical conversion treatment step. As a result, similar to the case where the zinc-based plated steel sheet is subjected to the chemical conversion treatment as it is, normal zinc phosphate crystals are precipitated by the chemical conversion treatment,
Chemical conversion treatment is ensured.

【0043】このように、本発明では、皮膜の表層を化
成処理性は悪いが接着性が改善される構造とするととも
に、皮膜の内部を接着性は悪いものの化成処理性が優れ
た構造とすることによって、接着性と化成処理性とを高
次元で両立させることができ、併せて加工性や溶接性も
確保できる。このため、本発明によれば、接着性、加工
性、化成処理性さらには溶接性がいずれも良好な、自動
車車体用鋼板として極めて効果的な無機潤滑皮膜を、亜
鉛系めっき鋼板の表面に形成できる。
As described above, in the present invention, the surface layer of the film has a structure in which the chemical conversion property is poor but the adhesive property is improved, and the inside of the film has a structure in which the adhesive property is poor but the chemical conversion property is excellent. Thereby, both the adhesiveness and the chemical conversion treatment can be achieved at a high level, and also the workability and the weldability can be secured. For this reason, according to the present invention, an inorganic lubricating film which is excellent in adhesiveness, workability, chemical conversion treatment, and even weldability and is extremely effective as a steel sheet for an automobile body is formed on the surface of a galvanized steel sheet. it can.

【0044】[0044]

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる亜鉛系めっ
き鋼板およびその製造方法の実施の形態を、添付図面を
参照しながら詳細に説明する。なお、以降の説明では、
メタリン酸塩がメタリン酸亜鉛であるとともにポリリン
酸塩がポリリン酸亜鉛である場合を例にとるが、本発明
はかかる形態に限定されるものではなく、これら以外の
メタリン酸塩、ポリリン酸塩についても本願を適用する
ことができる。このようなメタリン酸塩、ポリリン酸塩
としては、例えばポリリン酸塩としてはZnn2n+46n+
14 、メタリン酸塩としてはZnn2n6nを例示すること
ができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a galvanized steel sheet and a method for manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description,
Although the case where the metaphosphate is zinc metaphosphate and the polyphosphate is zinc polyphosphate is taken as an example, the present invention is not limited to such a form, and other metaphosphates and polyphosphates may be used. The present application can also be applied. Such metaphosphates and polyphosphates include, for example, Zn n P 2n + 4 O 6n +
14. As the metaphosphate, Zn n P 2n O 6n can be exemplified.

【0045】本発明で対象とする亜鉛系めっき鋼板と
は、溶融亜鉛めっき法、電気亜鉛めっき法、蒸着めっき
法、溶射法等を含む各種方法によって表面に亜鉛含有め
っき層を形成された鋼板を意味する。めっきは、片面め
っきと両面めっきのいずれであってもよい。めっき目付
量は特に制限されないが、通常は片面当たり10g/m2以上
100g/m2 以下の範囲である。
The zinc-coated steel sheet targeted in the present invention refers to a steel sheet having a zinc-containing plating layer formed on its surface by various methods including a hot-dip galvanizing method, an electrogalvanizing method, a vapor deposition plating method, a thermal spraying method and the like. means. The plating may be either single-sided plating or double-sided plating. The plating weight is not particularly limited, but is usually 10 g / m 2 or more per side.
The range is 100 g / m 2 or less.

【0046】めっき組成も、亜鉛を含有していれば特に
制限されず、純Znめっき、ZnとFe、Al、Ni、Co等を含む
1種もしくは2種以上の元素とZn合金めっき、さらには
これらのめっきにSiO2、炭素等の微粒子を共析させた分
散めっきの合金めっきなどを含む。55%Al−Zn溶融めっ
き鋼板のように、Znが少量元素であるめっきであっても
よい。また、めっき層は1層には限られない。2層以上
の多層のめっき皮膜を有したり、厚み方向に組成が連続
的に変化するめっき皮膜とすることも可能であり、その
場合にはめっき表層が亜鉛を含有するめっきになってい
ればよい。
The plating composition is not particularly limited as long as it contains zinc. Pure Zn plating, Zn alloy plating with one or more elements including Zn and Fe, Al, Ni, Co, etc., and further, Zn alloy plating, These platings include alloy plating of dispersion plating in which fine particles such as SiO 2 and carbon are co-deposited. Plating in which Zn is a small element, such as a 55% Al-Zn hot-dip coated steel sheet, may be used. Further, the plating layer is not limited to one layer. It is also possible to have a plating film having two or more layers or a plating film whose composition continuously changes in the thickness direction. In that case, if the plating surface layer is a plating containing zinc, Good.

【0047】代表的な亜鉛系めっき鋼板としては、電気
亜鉛めっき鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板、電気Zn−Ni合金
めっき鋼板、合金化溶融亜鉛めっき鋼板さらには溶融Zn
−Al合金めっき鋼板等が挙げられる。このうち、自動車
車体用としてよく使用されているのは、電気亜鉛めっき
鋼板、電気Zn−Ni合金めっき鋼板さらには合金化溶融亜
鉛めっき鋼板である。
Typical galvanized steel sheets include electro-galvanized steel sheets, hot-dip galvanized steel sheets, electric Zn-Ni alloy-coated steel sheets, alloyed hot-dip galvanized steel sheets, and hot-dip galvanized steel sheets.
-Al alloy plated steel sheet. Of these, electrogalvanized steel sheets, electroplated Zn—Ni alloy coated steel sheets, and alloyed hot-dip galvanized steel sheets are often used for automobile bodies.

【0048】本発明によれば、メタリン酸亜鉛および/
またはポリリン酸亜鉛を含む不溶性リン酸塩と、オルト
リン酸亜鉛 (ホパイト) からなる可溶性リン酸塩とが混
在し、表層 (皮膜の表面) に不溶性リン酸塩が濃化する
とともに内部には可溶性リン酸塩が存在している、リン
酸亜鉛系無機潤滑皮膜を、亜鉛系めっき鋼板の表面に形
成する。
According to the invention, zinc metaphosphate and / or
Alternatively, an insoluble phosphate containing zinc polyphosphate and a soluble phosphate composed of zinc orthophosphate (hopite) are mixed, and the insoluble phosphate is concentrated on the surface layer (the surface of the film) and soluble phosphate is contained inside. A zinc phosphate-based inorganic lubricating film containing an acid salt is formed on the surface of a zinc-based plated steel sheet.

【0049】このような無機潤滑皮膜の形成方法とし
て、最初に可溶性のホパイト結晶からなる層を所定の付
着量で形成した後に、この層の上に不溶性リン酸亜鉛の
層を形成するという、二段処理法が可能である。
As a method for forming such an inorganic lubricating film, a layer composed of a soluble whipite crystal is first formed in a predetermined amount, and then a layer of insoluble zinc phosphate is formed on this layer. Stepwise processing is possible.

【0050】その場合、最初のホパイト結晶の析出は、
通常のリン酸亜鉛化成処理と同様に、リン酸亜鉛処理液
で亜鉛系めっき鋼板を処理することにより、実現され
る。使用する処理液は、オルトリン酸の水溶液であり、
亜鉛イオンは下地層である亜鉛系めっきから供給され
る。ホパイト結晶析出を速めるために、亜鉛イオンを添
加してもよい。さらには、エッチング効果を高めるため
に、フッ酸およびその塩であるエッチング剤を含有する
ことが好ましい。ホパイト結晶を改質させるためのMnや
Ni等の添加剤を含有しない処理液が、アルカリ脱脂での
溶解性の高いリン酸亜鉛皮膜を形成できることから、好
ましい。この処理は、亜鉛系めっき鋼板をリン酸亜鉛処
理液に、所定量のホパイトの析出に充分な時間接触させ
た後、水洗するという、いわゆる反応型処理により行う
ことが好ましい。
In this case, the first precipitation of the whipite crystal is as follows:
This is realized by treating a zinc-based plated steel sheet with a zinc phosphate treatment solution, similarly to the normal zinc phosphate conversion treatment. The processing solution used is an aqueous solution of orthophosphoric acid,
Zinc ions are supplied from a zinc-based plating which is an underlayer. Zinc ions may be added to accelerate the precipitation of Hopite crystals. Further, in order to enhance the etching effect, it is preferable to contain an etching agent which is hydrofluoric acid and a salt thereof. Mn for modifying Hopite crystals
A treatment liquid that does not contain an additive such as Ni is preferable because it can form a highly soluble zinc phosphate film by alkali degreasing. This treatment is preferably performed by a so-called reaction type treatment in which a zinc-based plated steel sheet is brought into contact with a zinc phosphate treatment liquid for a sufficient time to precipitate a predetermined amount of whipite, and then washed with water.

【0051】このホパイト結晶からなる可溶性のリン酸
亜鉛の層の上に形成する、高分子化された不溶性のリン
酸亜鉛の層は、処理液を塗布した後に水洗せずに乾燥す
るという、いわゆる塗布型処理により行うことが好まし
い。使用する処理液は、最初からメタリン酸および/ま
たはポリリン酸イオンを含有する溶液であってもよい。
あるいは、オルトリン酸イオンを含有する溶液を用い
て、皮膜形成段階でオルトリン酸亜鉛の脱水縮合を進行
させることにより、表層だけを高分子化された不溶性の
リン酸亜鉛皮膜とすることもできる。また、この両者を
併用することもできる。この処理液にホパイトが溶解す
るので、亜鉛イオンはホパイトから供給されるが、処理
液中に亜鉛イオンの供給源やエッチング剤を含有させて
もよい。
The polymerized insoluble zinc phosphate layer formed on the soluble zinc phosphate layer composed of the whipite crystals is dried by applying a treatment liquid without washing it with water. It is preferable to carry out by a coating type treatment. The treatment liquid to be used may be a solution containing metaphosphate and / or polyphosphate ions from the beginning.
Alternatively, by using a solution containing orthophosphate ions to advance the dehydration condensation of zinc orthophosphate in the film formation stage, only the surface layer can be a polymerized insoluble zinc phosphate film. Further, both of them can be used in combination. The zinc ions are supplied from the whipite because the whipite dissolves in the processing solution, but the processing solution may contain a zinc ion supply source or an etching agent.

【0052】最初からメタリン酸および/またはポリリ
ン酸イオンを含有する処理液は、このイオンと亜鉛イオ
ンとの反応で不溶性のリン酸亜鉛皮膜が直接形成される
ため、効率よく皮膜形成を行うことができるのではある
が、溶液の安定性が低く、使用寿命が短くなる場合もあ
る。
From the beginning, the treatment solution containing metaphosphate and / or polyphosphate ions forms an insoluble zinc phosphate film directly by the reaction of these ions with zinc ions, so that film formation can be performed efficiently. Although possible, the stability of the solution is low and the service life may be shortened.

【0053】オルトリン酸イオンを含有する処理液を使
用する場合には、不溶性のリン酸亜鉛皮膜を形成するた
め、皮膜形成時に脱水縮合反応を促進させる必要があ
る。そのための手段としては、処理液中に酸化剤を添
加する、液pHを高める、焼付け温度を上げる、さ
らには以上の操作〜を適宜組合わせる等が可能で
ある。この手段は、次の一段処理に述べるのと基本的に
同じであるが、二段処理における表層の不溶性リン酸亜
鉛皮膜の形成の場合には、ホパイトを残す必要がないの
で、脱水縮合がより高度あるいは完全に進行するように
条件を設定すればよい。例えば、酸化剤の添加量を増大
させたり、焼付け温度を高めればよい。
When a treatment solution containing orthophosphate ions is used, it is necessary to promote a dehydration condensation reaction at the time of film formation in order to form an insoluble zinc phosphate film. As means for that purpose, it is possible to add an oxidizing agent to the processing solution, increase the solution pH, increase the baking temperature, and appropriately combine the above operations. This means is basically the same as that described in the following one-step treatment.However, in the case of forming a surface insoluble zinc phosphate film in the two-step treatment, it is not necessary to leave a whipite. The condition may be set so that the vehicle travels at altitude or completely. For example, the amount of the oxidizing agent added may be increased, or the baking temperature may be increased.

【0054】二段処理に替わる別の方法として、一段処
理によって、本発明の無機潤滑皮膜を形成することもで
きる。すなわち、不溶性リン酸塩も可溶性リン酸塩も基
本的にリン酸塩であり、その結合状態が異なるものであ
ることから、処理液を塗布した後に直ちに乾燥する塗布
型処理により、可溶性のホパイト結晶を析出させるとと
もに、高分子化された不溶性のリン酸塩処理を同時に形
成する方法も考えられる。具体的には、不溶性リン酸亜
鉛は可溶性リン酸亜鉛が脱水縮合したものであるから、
上記二段処理の第二段階に相当する処理だけを行い、皮
膜形成時のオルトリン酸亜鉛の脱水縮合による高分子化
を、ホパイトが残存するように不完全に行うことによっ
て、可溶性のホパイト結晶と不溶性の高分子化したリン
酸亜鉛結晶とが一緒に混在した皮膜を生成することがで
きる。この場合、めっき皮膜の溶解に伴う多量のZnの供
給により、めっき表面から可溶性のホパイト結晶が成長
していくため、可溶性のホパイト結晶が皮膜内部側に多
くなり、不溶性の高分子化したリン酸亜鉛は皮膜表層に
濃化するので、一段処理でも本発明の無機潤滑皮膜を形
成することができる。
As an alternative to the two-step treatment, the inorganic lubricating film of the present invention can be formed by a one-step treatment. That is, since both the insoluble phosphate and the soluble phosphate are basically phosphates, and the bonding state thereof is different, the soluble type of whipite crystal is obtained by a coating-type treatment in which the treatment liquid is applied and then dried immediately. , And a method of simultaneously forming a polymerized insoluble phosphate treatment. Specifically, since insoluble zinc phosphate is obtained by dehydration-condensation of soluble zinc phosphate,
By performing only the process corresponding to the second stage of the above two-stage process, the polymerization by dehydration condensation of zinc orthophosphate at the time of film formation is incompletely performed so that the whipite remains, so that the soluble whipite crystal and A film in which insoluble polymerized zinc phosphate crystals are mixed together can be formed. In this case, the supply of a large amount of Zn accompanying the dissolution of the plating film causes the growth of soluble whipite crystals from the plating surface. Since zinc concentrates on the surface layer of the coating, the inorganic lubricating coating of the present invention can be formed even by one-step treatment.

【0055】この一段処理に使用する処理液には、オル
トリン酸イオンの他に、皮膜形成中に脱水縮合を進行さ
せてポリリン酸および/またはメタリン酸化する手段と
して酸化剤を含有させることが好ましい。好ましくは、
さらに亜鉛イオンとエッチング剤も含有させる。例え
ば、オルトリン酸と第一リン酸亜鉛[Zn(H2PO4)2]を含有
する水溶液に、フッ酸等のエッチング剤と硝酸亜鉛液等
の促進剤と一緒に酸化剤を添加した酸性水溶液を使用で
きる。
It is preferable that the treatment liquid used in this one-stage treatment contains, besides orthophosphate ions, an oxidizing agent as a means for promoting dehydration and condensation during formation of the film to polyphosphoric acid and / or metaphosphoric acid. Preferably,
Further, zinc ions and an etching agent are also contained. For example, an acidic aqueous solution in which an oxidizing agent is added to an aqueous solution containing orthophosphoric acid and zinc monophosphate [Zn (H 2 PO 4 ) 2 ], together with an etching agent such as hydrofluoric acid and an accelerator such as a zinc nitrate solution. Can be used.

【0056】その際の処理液としては、オルトリン酸濃
度を10〜100g/l含有した溶液をベースとしてZnを1〜10
g/l 含有した溶液に、リン酸を脱水縮合反応させ、高分
子化させるために、酸化剤を添加し、液pHを1〜3.5 に
適正化させ、液温を20〜90℃にしたものが、好適であ
る。さらに、ホパイト結晶析出促進のため、フッ酸およ
びその塩等のエッチング剤および硝酸亜鉛溶液の促進剤
を添加することが好ましい。
The treating solution used in this case was Zn based on a solution containing an orthophosphoric acid concentration of 10 to 100 g / l.
A solution containing g / l containing phosphoric acid dehydrated and condensed, and an oxidizing agent added to make it polymerizable, the pH of the solution was adjusted to 1 to 3.5, and the solution temperature was adjusted to 20 to 90 ° C. Is preferred. Further, it is preferable to add an etching agent such as hydrofluoric acid and a salt thereof and a promoter of a zinc nitrate solution in order to promote precipitation of a whipite crystal.

【0057】まず、主成分としてリン酸を含有するが、
その際のリン酸としてオルトリン酸を含有することが望
ましい。オルトリン酸溶液の濃度は、10g/l 以上100g/l
以下が好適である。10g/l 未満では、本発明における無
機潤滑皮膜が形成され難く、良好な加工性を確保し難
い。一方、100g/l超では、無機潤滑皮膜が厚くなり過ぎ
て加工性の改善効果が飽和するばかりでなく、潤滑皮膜
内で凝集破壊を生じ、接着性を劣化させ、さらに絶縁抵
抗も高く溶接性も劣化させる。さらに、良好な加工性、
接着性、化成処理性および溶接性を確保するためには、
20g/l 以上80g/l以下がより望ましい。
First, phosphoric acid is contained as a main component.
It is desirable that orthophosphoric acid be contained as phosphoric acid at that time. The concentration of orthophosphoric acid solution is 10 g / l or more and 100 g / l
The following are preferred. If it is less than 10 g / l, it is difficult to form the inorganic lubricating film in the present invention, and it is difficult to secure good workability. On the other hand, if it exceeds 100 g / l, not only the inorganic lubricating film becomes too thick, the effect of improving the workability is saturated, but also the cohesive failure occurs in the lubricating film, deteriorating the adhesiveness, further increasing the insulation resistance and increasing the weldability. Also degrade. Furthermore, good workability,
In order to ensure adhesion, chemical conversion treatment and weldability,
20 g / l or more and 80 g / l or less are more desirable.

【0058】処理液中に含まれる亜鉛の濃度は、1g/l
以上10g/l 以下が望ましい。1g/l未満であれば、本発
明における可溶性のオルトリン酸亜鉛の形成が不充分と
なり、良好な化成処理性が得られない。10g/l 超であれ
ば、溶液中の亜鉛イオンが過剰になり、オルトリン酸亜
鉛結晶の形成、もしくは、不溶性の縮合リン酸生成によ
り消費される以上に皮膜形成時の亜鉛量が過剰になり、
前述したように過剰の亜鉛イオンが皮膜乾燥時に酸化亜
鉛、水酸化亜鉛等の亜鉛酸化物として析出し、接着性の
劣化要因となる。さらに良好な性能を維持するために
は、3〜8g/l がより好適である。亜鉛の供給方法とし
ては、処理液中に他の陰イオンを添加することは好まし
くないため、第1リン酸亜鉛 (Zn(H2PO4)2) を添加する
方法、あるいは、酸化亜鉛や炭酸亜鉛等を添加する方法
がある。
The concentration of zinc contained in the processing solution was 1 g / l
More than 10g / l is desirable. If it is less than 1 g / l, the formation of the soluble zinc orthophosphate in the present invention becomes insufficient, and good chemical conversion treatment properties cannot be obtained. If it exceeds 10 g / l, the zinc ion in the solution will be excessive, and the zinc amount at the time of film formation will be excessive more than it is consumed by the formation of zinc orthophosphate crystals or the generation of insoluble condensed phosphoric acid,
As described above, excessive zinc ions precipitate as zinc oxide such as zinc oxide and zinc hydroxide when the film is dried, which causes a deterioration in adhesiveness. In order to maintain better performance, 3 to 8 g / l is more preferable. As a method of supplying zinc, it is not preferable to add another anion to the processing solution. Therefore, a method of adding monobasic zinc phosphate (Zn (H 2 PO 4 ) 2 ), or a method of supplying zinc oxide or carbonate There is a method of adding zinc or the like.

【0059】さらに、リン酸の脱水縮合反応を効果的に
促進させるためには、リン酸縮合助剤として、酸化剤を
添加する必要がある。その際の添加量としては、オルト
リン酸のモル比 (酸化剤モル比/オルトリン酸モル比)
として、0.01〜1.50が好ましい。添加量が、モル比で0.
01未満の場合、本発明の骨子とする不溶性の縮合リン酸
亜鉛が充分に生成せず、接着性を確保することができな
い。一方、1.50を超えると、脱水縮合反応が過剰とな
り、化成処理性の確保に必要な可溶性のオルトリン酸亜
鉛結晶が生成しない。また、その際のより好適な酸化剤
の添加量としては、0.05以上1.20以下である。
Further, in order to effectively promote the dehydration condensation reaction of phosphoric acid, it is necessary to add an oxidizing agent as a phosphoric acid condensation aid. The molar ratio of orthophosphoric acid (oxidant molar ratio / orthophosphoric acid molar ratio)
Is preferably 0.01 to 1.50. The addition amount is 0.
If it is less than 01, the insoluble condensed zinc phosphate as the essence of the present invention will not be sufficiently produced, and the adhesiveness cannot be secured. On the other hand, when the ratio exceeds 1.50, the dehydration-condensation reaction becomes excessive, and soluble zinc orthophosphate crystals required for ensuring chemical conversion property are not generated. In this case, a more preferable addition amount of the oxidizing agent is 0.05 or more and 1.20 or less.

【0060】この際に添加される酸化剤としては、無機
過酸化物や過酸化水素、硝酸が適している。無機系酸化
物としては、ペルオキソ酸もしくはその塩が使用でき
る。ペルオキソ酸の例は、ペルオキソ硫酸、ペルオキソ
硼酸、ペルオキソ炭酸、ペルオキソリン酸などである。
無機潤滑皮膜中に不純物として他の元素が入ることは、
性能上好ましくないと考えられるので、分解しても皮膜
中に無機潤滑皮膜の構成元素としてそのまま取り込まれ
るペルオキソリン酸や、酸化還元反応で水と酸素に分解
される過酸化水素、さらには二酸化炭素に分解するペル
オキソ炭酸や二酸化窒素に分解する硝酸、亜硝酸および
その塩等の、ガス化して無機潤滑皮膜に残らない酸化剤
が好ましい。また、可溶性のオルトリン酸亜鉛結晶の析
出を促進させるために、例えば、フッ酸およびその塩等
のエッチング剤を添加するのが好ましい。
As the oxidizing agent added at this time, inorganic peroxide, hydrogen peroxide and nitric acid are suitable. As the inorganic oxide, peroxoacid or a salt thereof can be used. Examples of peroxoacids are peroxosulfuric acid, peroxoboric acid, peroxocarbonate, peroxophosphoric acid and the like.
The inclusion of other elements as impurities in the inorganic lubricating film
Peroxophosphoric acid, which is taken into the film as a constituent element of the inorganic lubricating film, hydrogen peroxide that is decomposed into water and oxygen by a redox reaction, and carbon dioxide An oxidizing agent which does not remain in the inorganic lubricating film after being gasified, such as nitric acid, nitrous acid, and salts thereof which decomposes into peroxocarbonic acid and nitrogen dioxide, which decomposes into nitrogen dioxide, is preferable. In order to promote the precipitation of soluble zinc orthophosphate crystals, it is preferable to add an etching agent such as hydrofluoric acid or a salt thereof.

【0061】液pHは、1.0 〜3.5 が望ましい。処理液pH
により、可溶性リン酸亜鉛と不溶性リン酸亜鉛の析出状
態が変化するためである。液pHが1.0 未満の場合には、
エッチング力が強過ぎて皮膜形成時に過剰の亜鉛イオン
が存在することにより、亜鉛酸化物が潤滑皮膜中に形成
されるために接着性が劣化する。また、処理液pHが低い
と、可溶性のオルトリン酸亜鉛の結晶が析出し難くな
り、化成処理性が低下する。一方、液pHが3.5 超の場合
には、オルトリン酸亜鉛の析出が促進されるが、不溶性
のポリリン酸亜鉛の生成が不充分になり、接着性が低下
する。また、このpH域では、処理液中にスラッジが発生
し、水洗無しで塗布乾燥する塗布型処理においては、ス
ラッジが鋼板表面に付着し、表面疵となって外観不良と
なるため、本発明でのリン酸塩化合物の形成に支障をき
たす。本発明におけるリン酸塩を形成させるには、酸性
領域での処理液が必須であるが、より好ましくは、液pH
を1.5 以上3.0 以下とすることが好適である。なお、処
理液pHの調整方法としては、水酸化ソーダのようなアル
カリ溶液を添加することで充分であるが、陽イオンが残
らないアンモニア水等の添加がより好ましい。
The pH of the solution is desirably 1.0 to 3.5. Processing solution pH
This changes the precipitation state of soluble zinc phosphate and insoluble zinc phosphate. If the liquid pH is less than 1.0,
If the etching force is too strong and excessive zinc ions are present at the time of film formation, zinc oxide is formed in the lubricating film, resulting in poor adhesion. On the other hand, when the pH of the treatment liquid is low, crystals of soluble zinc orthophosphate are difficult to precipitate, and the chemical conversion treatment property is reduced. On the other hand, when the pH of the solution is more than 3.5, the precipitation of zinc orthophosphate is promoted, but the formation of insoluble zinc polyphosphate is insufficient, and the adhesiveness is reduced. Further, in this pH range, sludge is generated in the treatment liquid, and in a coating type treatment in which coating and drying are performed without washing with water, the sludge adheres to the surface of the steel sheet, resulting in surface defects and poor appearance. Hinders the formation of phosphate compounds. In order to form a phosphate in the present invention, a treatment solution in an acidic region is essential, but more preferably, a solution pH
Is preferably 1.5 or more and 3.0 or less. As a method of adjusting the pH of the treatment liquid, it is sufficient to add an alkaline solution such as sodium hydroxide, but it is more preferable to add ammonia water or the like in which no cation remains.

【0062】また、可溶性のオルトリン酸亜鉛結晶を短
時間で効果的に析出させ、かつ、不溶性の縮合リン酸塩
の脱水縮合反応を効果的に起すためには、処理液温度を
20℃以上にすることが有効であり、好ましくは、40℃以
上である。処理液温度が20℃未満の場合、オルトリン酸
亜鉛の析出が不充分であり、充分な化成処理性を確保す
ることができない。ただし、液の著しい蒸発による液濃
度変化、および、処理液中の酸化剤の分解等が生じるた
めに、液温は90℃以下に抑制することが有効であり、好
ましくは70℃以下である。90℃超の場合には、処理液組
成が不安定になるだけでなく、めっき皮膜からの亜鉛の
溶出が過剰になり、潤滑皮膜上に亜鉛酸化物が形成さ
れ、接着性を劣化させる。
In order to effectively precipitate soluble zinc orthophosphate crystals in a short period of time and to effectively cause a dehydration-condensation reaction of the insoluble condensed phosphate, the temperature of the treatment solution must be adjusted.
It is effective to keep the temperature at 20 ° C. or higher, preferably 40 ° C. or higher. When the temperature of the treatment liquid is lower than 20 ° C., the precipitation of zinc orthophosphate is insufficient, and sufficient chemical conversion treatment property cannot be secured. However, it is effective to suppress the temperature of the solution to 90 ° C. or less, and preferably 70 ° C. or less, because the solution concentration changes due to remarkable evaporation of the solution and the oxidizing agent in the processing solution is decomposed. When the temperature exceeds 90 ° C., not only the composition of the treatment liquid becomes unstable, but also the zinc is excessively eluted from the plating film, and zinc oxide is formed on the lubricating film, thereby deteriorating the adhesiveness.

【0063】なお、本発明において、無機潤滑皮膜中に
不溶性のポリリン酸亜鉛と可溶性のオルトリン酸亜鉛と
を一度に生成させるためには、液pHと液温とは重要な因
子であるが、下記の関係式を満足することが望ましい。
In the present invention, in order to simultaneously form insoluble zinc polyphosphate and soluble zinc orthophosphate in the inorganic lubricating film, the liquid pH and the liquid temperature are important factors. It is desirable to satisfy the following relational expression.

【0064】 55≦ (液温) +10× (液pH) ≦100 ‥‥ (5) (5) 式の値が、55未満の場合には、可溶性のオルトリン
酸亜鉛結晶の析出が起こらず、付着量の確保が困難にな
るとともに、不溶性の縮合リン酸亜鉛が生成し易くな
り、良好な化成処理性が確保できない。一方、(5) 式の
値が100 超になると、エッチング力が強くなり、可溶性
のオルトリン酸亜鉛の析出が過剰に進行し、付着量が大
きくなり過ぎるとともに、皮膜形成時に過剰の亜鉛イオ
ンが溶解し、亜鉛酸化物の形成を招き接着性を劣化させ
る。より良好な性能を得るため、好ましくは、下記の関
係を満足することが好ましい。
55 ≦ (liquid temperature) + 10 × (liquid pH) ≦ 100 5 (5) When the value of the expression (5) is less than 55, the precipitation of soluble zinc orthophosphate crystals does not occur, and In addition to the difficulty in securing the amount, insoluble condensed zinc phosphate is easily generated, and good chemical conversion property cannot be secured. On the other hand, when the value of equation (5) exceeds 100, the etching power becomes stronger, the deposition of soluble zinc orthophosphate proceeds excessively, the amount of adhesion becomes too large, and excess zinc ions dissolve during film formation. This leads to the formation of zinc oxide and deteriorates the adhesiveness. In order to obtain better performance, it is preferable that the following relationship be satisfied.

【0065】60≦ (液温) +10× (液pH) ≦95 この際の処理時間としては、1秒以上15秒以下が望まし
い。処理時間が1秒未満であれば、めっき鋼板表面のエ
ッチングに伴い、亜鉛イオンが供給され、処理液との反
応で形成されるリン酸亜鉛皮膜が析出するまでの時間が
不足し、強固な皮膜が形成されにくく、接着性を確保で
きないとともに、加工性も低下する。一方、処理時間が
15秒超であると、めっき皮膜のエッチング量が過剰にな
り、皮膜が生成するまでに過剰の亜鉛イオンが供給され
ることになるので、表層に亜鉛酸化物層が厚く形成さ
れ、接着性が低下する。より好ましくは3秒以上10秒以
下である。
60 ≦ (liquid temperature) + 10 × (liquid pH) ≦ 95 The processing time at this time is desirably from 1 second to 15 seconds. If the processing time is less than 1 second, zinc ions are supplied along with the etching of the surface of the plated steel sheet, and the time until the zinc phosphate film formed by the reaction with the processing solution is deposited is insufficient, and a strong film is formed. Are not easily formed, the adhesiveness cannot be ensured, and the workability is also reduced. On the other hand, processing time
If it is longer than 15 seconds, the amount of etching of the plating film becomes excessive and excessive zinc ions are supplied until the film is formed, so that a thick zinc oxide layer is formed on the surface layer, and the adhesiveness is deteriorated. descend. More preferably, it is 3 seconds or more and 10 seconds or less.

【0066】処理液を塗布した後は、皮膜を形成させる
のに加熱乾燥させるが、その際、乾燥温度は最高到達板
温で60〜200 ℃が有効である。最高到達板温が60℃未満
の場合、乾燥が不充分であるばかりでなく、脱水縮合反
応が進行せず、本発明でのリン酸化合物の形成に支障を
きたし、良好な接着性が確保できない。200 ℃超の場
合、脱水縮合反応が過剰に進み過ぎて皮膜が強固になり
過ぎてしまい、化成処理性が劣化する。さらに、可溶性
のオルトリン酸亜鉛結晶の析出と同時に不溶性の縮合リ
ン酸塩の脱水縮合反応を効果的に促進させるためには、
乾燥温度を70〜150 ℃にすることが好ましい。その際の
焼き付け方法は、皮膜が乾燥すれば特に制限はなく、熱
風乾燥ブロワー、蓄熱式オーブン等でもよく、さらには
高周波誘導加熱でもよい。
After the treatment liquid is applied, it is heated and dried to form a film. In this case, the drying temperature is preferably from 60 to 200 ° C. at the maximum plate temperature. When the maximum plate temperature is less than 60 ° C., not only drying is insufficient, but also the dehydration condensation reaction does not proceed, hindering the formation of the phosphoric acid compound in the present invention, and good adhesiveness cannot be secured. . If the temperature is higher than 200 ° C., the dehydration / condensation reaction proceeds excessively, the film becomes too strong, and the chemical conversion property deteriorates. Furthermore, in order to effectively promote the dehydration condensation reaction of the insoluble condensed phosphate simultaneously with the precipitation of soluble zinc orthophosphate crystals,
Preferably, the drying temperature is between 70 and 150 ° C. The baking method at this time is not particularly limited as long as the film is dried, and may be a hot air drying blower, a regenerative oven, or high frequency induction heating.

【0067】また、処理液塗布前にはアルカリ浸漬ある
いは酸浸漬、もしくは、アルカリ浸漬と酸浸漬とを組み
合わせた前処理を行うと、縮合リン酸亜鉛の析出が促進
され、より好適な処理方法となる。アルカリ溶液または
酸溶液に浸漬することで、めっき表面の汚れを除去する
とともに、めっき表面がエッチングされ、可溶性のオル
トリン酸亜鉛結晶の析出を促進する。また、めっき表層
の酸化物が除去され、表面の活性化に伴い、リン酸の脱
水縮合反応が促進されるため、縮合リン酸亜鉛の生成も
進行し、表層に亜鉛酸化物が残り難くなり、前処理を行
わなかった場合よりも接着性の向上が期待できる。ま
た、前処理に使用するアルカリ、または、酸液の種類、
溶液濃度、浸漬時間等は、表層がエッチングできればよ
く、特に問わない。ただし、処理液塗布前には、エッチ
ングされた後の汚れ、スラッジ、液残り等を除去するた
めに水洗を行うことが有効である。水洗を行わないと、
前処理液残りにより、めっき皮膜表面に酸化物層が厚く
形成され、潤滑皮膜形成反応を逆に阻害するために好ま
しくない。また、水洗方法、水洗時間、水温は、エッチ
ング時のアルカリ、酸液残りが除去できればよく、特に
問わない。
Further, if a pre-treatment is carried out before the application of the treatment liquid by alkali immersion or acid immersion, or a combination of alkali immersion and acid immersion, the precipitation of the condensed zinc phosphate is promoted. Become. By immersion in an alkali solution or an acid solution, dirt on the plating surface is removed, and the plating surface is etched to promote the deposition of soluble zinc orthophosphate crystals. In addition, the oxide on the plating surface layer is removed, and with the activation of the surface, the dehydration-condensation reaction of phosphoric acid is promoted, so that the formation of condensed zinc phosphate also proceeds, and the zinc oxide hardly remains on the surface layer, An improvement in adhesion can be expected as compared with a case where the pretreatment is not performed. Also, the type of alkali or acid solution used for pretreatment,
The solution concentration, immersion time and the like are not particularly limited as long as the surface layer can be etched. However, it is effective to wash with water in order to remove dirt, sludge, liquid residue and the like after etching before applying the treatment liquid. Without washing,
An undesired pretreatment liquid forms an oxide layer thickly on the surface of the plating film and adversely inhibits the lubricating film forming reaction. The washing method, washing time, and water temperature are not particularly limited as long as the remaining alkali and acid solution during etching can be removed.

【0068】また、前処理後、無機潤滑処理液の塗布前
に、ホパイト結晶促進のためにリン酸亜鉛処理等で恒常
的に行われるチタンコロイド等を含んだ表面調整液にめ
っき鋼板を浸漬してもよい。
Further, after the pretreatment and before the application of the inorganic lubricating treatment liquid, the plated steel sheet is immersed in a surface conditioning liquid containing a titanium colloid or the like which is constantly performed by zinc phosphate treatment or the like to promote a whipite crystal. You may.

【0069】皮膜形成方法は、表層に不溶性の縮合リン
酸亜鉛が濃化し、かつ可溶性のホパイト結晶も残存した
リン酸亜鉛皮膜が形成できれば、特に制限はないが、溶
液の廃液処理の問題、設備の制約さらには処理コスト等
の面から、塗布型処理が有利である。
The method of forming the film is not particularly limited as long as the insoluble condensed zinc phosphate is concentrated in the surface layer and a zinc phosphate film in which soluble Hopite crystals remain can be formed, but there is no particular limitation. From the viewpoints of restrictions on processing and processing costs, coating-type processing is advantageous.

【0070】その場合の処理液の塗布方法は、処理液を
均一に亜鉛系めっき鋼板に塗布できればよく、浸漬、ス
プレー、ロールコーター等の方法で塗布することができ
る。また、亜鉛系めっき鋼板が両面めっきの場合は両面
ともに処理液を塗布することが好ましいが、片面のみを
処理することも可能である。
In this case, the treatment solution may be applied as long as the treatment solution can be uniformly applied to the galvanized steel sheet, and can be applied by a method such as dipping, spraying, or a roll coater. When the zinc-based plated steel sheet is plated on both sides, it is preferable to apply the treatment liquid on both sides, but it is also possible to treat only one side.

【0071】本発明による無機潤滑皮膜は、表層にメタ
リン酸亜鉛および/またはポリリン酸亜鉛からなる不溶
性のリン酸塩が濃化しており、それにより高度の接着性
に加え、加工性や溶接性も確保される。表層に不溶性の
リン酸塩が濃化しているとは、不溶性リン酸塩の濃度が
内部より皮膜表層で高くなっていることを意味する。皮
膜表層は、不溶性リン酸塩のみからなるものでも、可溶
性リン酸塩が混在するものでもよい。
In the inorganic lubricating film according to the present invention, the insoluble phosphate composed of zinc metaphosphate and / or zinc polyphosphate is concentrated in the surface layer, thereby improving the workability and weldability in addition to the high adhesiveness. Secured. That the insoluble phosphate is concentrated in the surface layer means that the concentration of the insoluble phosphate is higher in the surface layer of the film than in the inside. The coating surface layer may be composed of only an insoluble phosphate or a mixture of a soluble phosphate.

【0072】表層に濃化した不溶性リン酸塩は、メタリ
ン酸亜鉛のみからなるか、またはメタリン酸塩とポリリ
ン酸塩との混在状態であることが好ましい。最も好適に
は、皮膜の表層が実質的にメタリン亜鉛からなるか、ま
たはメタリン酸亜鉛とポリリン酸塩の混合物からなる。
It is preferable that the insoluble phosphate concentrated in the surface layer is composed of only zinc metaphosphate or a mixture of metaphosphate and polyphosphate. Most preferably, the surface layer of the coating consists essentially of zinc metaphosphate or a mixture of zinc metaphosphate and polyphosphate.

【0073】無機潤滑皮膜の内部は、可溶性のオルトリ
ン酸亜鉛、すなわち、ホパイトの析出比率が表層より高
くなっている。それにより、アルカリ脱脂液や酸性の化
成処理液で処理した時に皮膜が容易に溶解するので、無
機潤滑皮膜が化成処理性を損なわなず、潤滑皮膜を形成
していない亜鉛系めっき鋼板と同様の良好な化成処理性
が付与される。溶解性を高めるため、NiやMn等を極力含
有しないホパイト結晶がより効果的である。
In the inside of the inorganic lubricating film, the precipitation ratio of soluble zinc orthophosphate, that is, hopeite, is higher than that of the surface layer. As a result, the film easily dissolves when treated with an alkali degreasing solution or an acidic chemical conversion treatment solution, so that the inorganic lubricating film does not impair the chemical conversion treatment properties and is similar to a zinc-based plated steel sheet having no lubricating film formed thereon. Good chemical conversion property is provided. In order to enhance the solubility, a whipite crystal containing as little Ni or Mn as possible is more effective.

【0074】上記作用を充分に得るには、本発明による
無機潤滑皮膜中の不溶性リン酸塩の量、可溶性リン酸塩
の量、および不溶性と可溶性のリン酸塩合計量を、それ
ぞれP量 (mg/m2)として、P1、P2、および(P1+
P2)としたとき、これらの量が下記(1) 式および(2)
式を満たすことが好ましい。
To obtain the above effect sufficiently, the amount of the insoluble phosphate, the amount of the soluble phosphate, and the total amount of the insoluble and soluble phosphate in the inorganic lubricating film according to the present invention should be changed to the P amount ( mg / m 2 ) as P1, P2, and (P1 +
P2), these amounts are expressed by the following formula (1) and (2)
It is preferable to satisfy the formula.

【0075】 0.10≦P1/(P1+P2) ≦0.95 ‥‥ (1) 5 (mg/m2)≦(P1+P2)≦ 500 (mg/m2) ‥‥ (2) すなわち、無機潤滑皮膜の付着量は、上記(2) 式で示す
ように、P量として、5mg/m2 以上500 mg/m2 以下の範
囲とすることが好ましい。このP量は、皮膜中の不溶性
と可溶性の両方のリン酸亜鉛を合計したP量 (すなわ
ち、P1+P2)である。合計P量が5mg/m2 未満で
は、潤滑効果の発現に不十分であり、加工性が劣化す
る。一方、合計P量が500 mg/m2 を超えると、潤滑皮膜
が厚過ぎるため、接着性試験において潤滑皮膜内で凝集
破壊が生じ易くなり、接着性が低下する上、加工性を劣
化させるホパイト結晶の析出量が多いため、加工性の改
善効果も低下する。また、絶縁性のリン酸亜鉛が多過ぎ
ると、溶接性にも悪影響がある。さらに良好な加工性、
接着性、化成処理性さらには溶接性を確保するには、合
計P量は20mg/m2 以上300 mg/m2 以下の範囲が好適であ
る。
0.10 ≦ P1 / (P1 + P2) ≦ 0.95 ‥‥ (1) 5 (mg / m 2 ) ≦ (P1 + P2) ≦ 500 (mg / m 2 ) ‥‥ (2) That is, the adhesion amount of the inorganic lubricating film is , as shown in the above (2), as P amount is preferably set to 5 mg / m 2 or more 500 mg / m 2 or less. This P amount is the total P amount of both insoluble and soluble zinc phosphates in the coating (that is, P1 + P2). If the total P amount is less than 5 mg / m 2 , the lubricating effect is insufficient, and the workability deteriorates. On the other hand, if the total P amount exceeds 500 mg / m 2 , the lubricating film is too thick, so that cohesive failure easily occurs in the lubricating film in the adhesiveness test, which lowers the adhesiveness and deteriorates workability. Since the amount of precipitated crystals is large, the effect of improving workability is also reduced. If the amount of insulating zinc phosphate is too large, the weldability is also adversely affected. Better workability,
In order to secure the adhesiveness, the chemical conversion property, and the weldability, the total P amount is preferably in the range of 20 mg / m 2 to 300 mg / m 2 .

【0076】皮膜全体としての、合計P量に対する不溶
性リン酸塩のP量の比、すなわち、{P1/(P1+P
2)}の値は、(1) 式で示すように、0.10以上0.95以下
の範囲内とすることが好ましい。この比が0.10より少な
いと、表層での不溶性リン酸塩が不足し、接着性の確保
が難しくなる。また、ホパイト結晶の析出量が多くな
り、表面が荒れ、加工性も低下する。一方、{P1/
(P1+P2)}の値が0.95より大きいと、可溶性のリ
ン酸塩が少ないため、化成処理において皮膜が溶解せ
ず、化成結晶が析出し難くなる。{P1/(P1+P
2)}のより好ましい範囲は0.20以上0.90以下である。
The ratio of the amount of P of the insoluble phosphate to the total amount of P in the whole film, that is, ΔP1 / (P1 + P
2) The value of} is preferably in the range of 0.10 or more and 0.95 or less, as shown in equation (1). If this ratio is less than 0.10, the insoluble phosphate in the surface layer will be insufficient, and it will be difficult to ensure adhesiveness. In addition, the precipitation amount of the whipite crystal increases, the surface becomes rough, and the workability also decreases. On the other hand, {P1 /
When the value of (P1 + P2)} is greater than 0.95, the amount of soluble phosphate is small, so that the film is not dissolved in the chemical conversion treatment, and it is difficult to deposit chemical conversion crystals. {P1 / (P1 + P
2) The more preferable range of} is 0.20 or more and 0.90 or less.

【0077】本発明による無機潤滑皮膜において良好な
接着性を確保するには、処理液のエッチング作用によっ
て溶解したZnがリン酸と反応して鋼板の表面上に析出す
る過程で、皮膜に含まれるZn、P、Oの元素組成比(原
子比)が下記(3) 式および(4) 式を満たすようにするこ
とも好ましい。
In order to ensure good adhesiveness in the inorganic lubricating film according to the present invention, Zn dissolved in the etching action of the treatment liquid reacts with phosphoric acid and precipitates on the surface of the steel sheet. It is also preferable that the element composition ratio (atomic ratio) of Zn, P, and O satisfy the following expressions (3) and (4).

【0078】 (Zn/P)+1.0 ≦(O/P)≦3×(Zn/P)+1.5 ‥‥ (3) 0.6 ≦(Zn/P)≦ 1.6 ‥‥ (4) この関係式を満たす皮膜は、化学量論的に、メタリン酸
亜鉛および/またはポリリン酸亜鉛に近い形態になって
いる。メタリン酸亜鉛は、O/P=3.0 、Zn/P=0.5
、ポリリン酸亜鉛の一つであるピロリン酸亜鉛は、O
/P=3.3 、Zn/P=1.0 であり、オルトリン酸亜鉛
は、O/P=4.0 、Zn/P=1.5 である。また、メタリ
ン酸およびオルトリン酸亜鉛を、後述するXPS での表層
分析結果では、それぞれ、Zn/P=0.7 〜0.9 、O/P
=2.5 〜3.5 、Zn/P=1.7 〜1.9 、O/P=4.0 〜5.
0 であった。したがって、化学量論的数値と、実測値と
の間にはわずかなずれが認められるものの、XPS によ
り、表層のリン酸亜鉛組成状態を判別することは可能で
ある。すなわち、オルトリン酸亜鉛に近い程、O/P
比、Zn/P比が大きくなる。したがって、表層に縮合リ
ン酸亜鉛が濃化した状態にするには、オルトリン酸亜鉛
に比較して表層のO/P、Zn/P比を小さくする必要が
ある。
(Zn / P) + 1.0 ≦ (O / P) ≦ 3 × (Zn / P) + 1.5 ‥‥ (3) 0.6 ≦ (Zn / P) ≦ 1.6 ‥‥ (4) This relational expression The film that satisfies is stoichiometrically in a form close to zinc metaphosphate and / or zinc polyphosphate. For zinc metaphosphate, O / P = 3.0, Zn / P = 0.5
, One of the zinc polyphosphates, zinc pyrophosphate, is O
/P=3.3, Zn / P = 1.0, and zinc orthophosphate has O / P = 4.0, Zn / P = 1.5. Further, according to the surface analysis results of XPS described later, Zn / P = 0.7 to 0.9, O / P
= 2.5-3.5, Zn / P = 1.7-1.9, O / P = 4.0-5.
It was 0. Therefore, although there is a slight difference between the stoichiometric value and the measured value, it is possible to determine the zinc phosphate composition state of the surface layer by XPS. That is, the closer to the zinc orthophosphate, the more the O / P
The ratio and Zn / P ratio increase. Therefore, in order to condense the condensed zinc phosphate in the surface layer, it is necessary to reduce the O / P and Zn / P ratio of the surface layer as compared with zinc orthophosphate.

【0079】(O/P)<(Zn/P)+1.0 では、相対
的にリン酸塩量が多くなり、針状で脆いリン酸結晶が析
出して、接着性が劣化する。また、(O/P)>3×
(Zn/P)+1.5 では、相対的にZn量が多く、過剰のエ
ッチングにより水酸化亜鉛、酸化亜鉛等の亜鉛酸化物が
表層に生成するため、接着性が劣化する。また、このよ
うな皮膜は皮膜自体の強度も低下しており、加工性も劣
化する。
When (O / P) <(Zn / P) +1.0, the amount of phosphate is relatively large, and needle-like brittle phosphoric acid crystals are precipitated, and the adhesiveness is deteriorated. Also, (O / P)> 3 ×
In the case of (Zn / P) +1.5, the amount of Zn is relatively large, and zinc oxide such as zinc hydroxide and zinc oxide is generated in the surface layer by excessive etching, so that the adhesiveness is deteriorated. In addition, such a film has a reduced strength of the film itself and deteriorates workability.

【0080】Zn/Pの値が0.6 未満では、相対的に、リ
ン酸と亜鉛との析出反応が正常に行われておらず、リン
酸結晶がそのまま析出したような形態になり、正常な皮
膜が形成されず、皮膜量が非常に少なくなる。このよう
な場合は、無機潤滑皮膜として強固な皮膜が形成されて
いると言えず、接着性および加工性の面で問題を生じ
る。一方、Zn/Pの値が1.6 超では、接着性に対して非
常に優れた適合性を有する縮合リン酸亜鉛を主体とした
皮膜形成ができておらず、接着性に劣るホパイト結晶の
析出量が多くなる。ホパイト析出量が多いと、皮膜強度
も低下し、加工性が劣化する傾向が認められる。
When the value of Zn / P is less than 0.6, the precipitation reaction between phosphoric acid and zinc is not performed normally, and the phosphoric acid crystal is deposited as it is. Are not formed, and the amount of the film becomes very small. In such a case, it cannot be said that a strong film is formed as the inorganic lubricating film, which causes problems in terms of adhesiveness and workability. On the other hand, when the value of Zn / P exceeds 1.6, the formation of a film mainly composed of condensed zinc phosphate having very excellent compatibility with the adhesiveness was not achieved, and the amount of precipitated whipite crystals having poor adhesiveness was not obtained. Increase. When the amount of precipitated whipite is large, the strength of the coating film is reduced, and the workability tends to deteriorate.

【0081】前述したように、本発明による無機潤滑皮
膜の表層は、実質的にメタリン酸亜鉛のみ、またはメタ
リン酸亜鉛とポリリン酸亜鉛との混合物からなることが
好ましいので、皮膜表層の原子比は、Zn/P= 0.8〜1.
3 、O/P=2.5 〜3.5 の領域が特に好適である。
As described above, the surface layer of the inorganic lubricating film according to the present invention is preferably made of substantially only zinc metaphosphate or a mixture of zinc metaphosphate and zinc polyphosphate. , Zn / P = 0.8-1.
3, the region of O / P = 2.5-3.5 is particularly preferred.

【0082】本発明で無機潤滑皮膜として利用するリン
酸亜鉛系皮膜は、さらなる加工性の改善のために、潤滑
性の金属塩 (例、金属石鹸) 、コロイド粒子 (例、コロ
イダルシリカ) その他の添加剤を皮膜中に取り込むこと
もできる。ただし、その量は合計でリン酸亜鉛より多く
ならないようにする。他の金属塩は、不溶性のものが好
ましい。水またはリン酸水溶液に可溶性であると、皮膜
形成中にリン酸イオンと反応し、Zn/Pの値が縮合リン
酸塩化の程度を正確に反映しなくなる。
The zinc phosphate-based film used as the inorganic lubricating film in the present invention may be used in order to further improve the processability by using a lubricating metal salt (eg, metal soap), colloidal particles (eg, colloidal silica) and other materials. Additives can also be incorporated into the film. However, the total amount should not exceed zinc phosphate. Other metal salts are preferably insoluble. If soluble in water or phosphoric acid aqueous solution, it reacts with phosphate ions during film formation, and the value of Zn / P does not accurately reflect the degree of condensed phosphoric acid chloride.

【0083】本発明の方法により製造された、リン酸塩
皮膜を有する亜鉛系めっき鋼板は、亜鉛系めっき鋼板の
良好な溶接性、接着性さらには化成処理性を保持したま
ま、著しく改善されたプレス成形性を有し、カジリやパ
ウダリングを発生させずに苛酷なプレス成形を行うこと
ができる。そのため、プレス成形が多用される自動車用
に特に適しているが、家電や建材にももちろん使用でき
る。
The galvanized steel sheet having a phosphate film produced by the method of the present invention was significantly improved while maintaining good weldability, adhesion and chemical conversion treatment properties of the galvanized steel sheet. It has press formability, and can perform severe press forming without generating galling or powdering. Therefore, it is particularly suitable for automobiles where press molding is frequently used, but can of course be used for home appliances and building materials.

【0084】[0084]

【実施例】(実施例1)本実施例は、二段処理法により本
発明に従った無機潤滑皮膜を形成した亜鉛系めっき鋼板
を例示する。
(Example 1) This example illustrates a galvanized steel sheet having an inorganic lubricating film formed according to the present invention by a two-step processing method.

【0085】板厚0.80 mm の極低炭素IF鋼を素材にし
た合金化溶融亜鉛めっき鋼板(片面当たり目付量60 g/m
2)を亜鉛系めっき鋼板として使用した。このめっき鋼板
を、まず、下記のリン酸亜鉛処理液に5秒間浸漬した
後、水洗、乾燥させる反応型処理によって、P付着量と
して40mg/m2 の可溶性のホパイト結晶からなる皮膜を両
面に形成した。
An alloyed hot-dip galvanized steel sheet made of a 0.80 mm ultra-low carbon IF steel (with a basis weight of 60 g / m2 per side)
2 ) was used as a galvanized steel sheet. This plated steel sheet is first immersed in the following zinc phosphate treatment solution for 5 seconds, then washed with water and dried to form a film made of soluble Hopite crystal with a P adhesion amount of 40 mg / m 2 on both surfaces. did.

【0086】ホパイト皮膜の形成に用いたリン酸亜鉛処理液 オルトリン酸: 16.0 g/l 第一リン酸亜鉛: 8.0 g/l 硝酸亜鉛: 4.0 g/l フッ酸: 0.5 g/l 液pH: 3.7 (NaOHで調整) 液温: 60 ℃ 別に、Zn/P原子比が1になるようにZnイオン供給源を
添加した、オルトリン酸、ピロリン酸、メタリン酸の各
溶液、およびそれらを各種割合で混合した混合溶液を準
備した。これらの各溶液を用いて、上記のホパイト皮膜
を形成した亜鉛系めっき鋼板を溶液に浸漬した後、水洗
せずに直ちに乾燥する塗布型処理によって、合計P付着
量が85 mg/m2(不溶性リン酸塩のP付着量として45 mg/
m2)の無機潤滑皮膜を形成し、試験用の潤滑処理鋼板を
得た。乾燥温度は、最初の反応型処理と次の塗布型処理
のいずれも70〜90℃の範囲であった。
Zinc phosphate treatment liquid used for formation of Hopite film Orthophosphoric acid: 16.0 g / l Zinc monophosphate: 8.0 g / l Zinc nitrate: 4.0 g / l Hydrofluoric acid: 0.5 g / l Liquid pH: 3.7 (Adjusted with NaOH) Liquid temperature: 60 ° C Separately, orthophosphoric acid, pyrophosphoric acid, and metaphosphoric acid solutions with a Zn ion source added so that the Zn / P atomic ratio becomes 1, and mixing them in various ratios The prepared mixed solution was prepared. Using each of these solutions, the zinc-coated steel sheet on which the above-mentioned whipite film is formed is immersed in the solution, and then immediately dried without being washed with water, so that the total P adhesion amount is 85 mg / m 2 (insoluble 45 mg /
An inorganic lubricating film of m 2 ) was formed to obtain a lubricated steel sheet for testing. The drying temperature was in the range of 70-90 ° C. for both the first reaction type treatment and the subsequent coating type treatment.

【0087】こうして形成された無機潤滑皮膜中のホパ
イト結晶の量を、X線回折にてホパイトの(040) 面 (格
子定数=4.57Å) の回折強度からP付着量(=P2)に
換算して求めた。また、皮膜全体のリン酸塩量は、蛍光
X線でのPの特性X線強度からP付着量(=P1+P
2)に換算して求めた。不溶性のリン酸塩量は、合計P
付着量 (P1+P2) からホパイト結晶のP付着量 (P
2) を差し引いて算出した。
The amount of the whipite crystals in the inorganic lubricating film thus formed was converted from the diffraction intensity of the (040) plane (lattice constant = 4.57 °) of the whipite into a P adhesion amount (= P2) by X-ray diffraction. I asked. The amount of phosphate in the entire coating can be calculated from the characteristic X-ray intensity of P in fluorescent X-rays based on the amount of P attached (= P1 + P
Converted to 2). The amount of insoluble phosphate is the total P
From the attached amount (P1 + P2), the P attached amount (P
2) was subtracted.

【0088】この無機潤滑皮膜の表層の元素組成につい
てはXPS法により調べた。XPSでは固体表層に存在
する各元素の結合エネルギーにおけるXPS強度を測定
し、その強度から各元素の元素存在比率を求めることが
できる。XPS分析は下記条件で実施した。
The element composition of the surface layer of the inorganic lubricating film was examined by the XPS method. In XPS, the XPS intensity at the binding energy of each element present in the solid surface layer is measured, and the element abundance ratio of each element can be determined from the intensity. XPS analysis was performed under the following conditions.

【0089】XPS測定条件 X線源:Mg−Kα (8 kA−30 mA) スパッタリング: Ar高速イオンエッチング(50 kV −0.6 A) スパッタ速度=12〜13Å/秒。 XPS Measurement Conditions X-ray source: Mg-Kα (8 kA-30 mA) Sputtering: Ar high-speed ion etching (50 kV-0.6 A) Sputtering rate = 12-13 ° / sec.

【0090】上記条件で5秒間(深さ方向で約60Å) の
スパッタリング後に、各元素の結合エネルギーにおける
XPSの強度ピークのピーク面積から、理論計算をもと
に、表層の各元素の存在元素比を求め、Zn/P比とO/
P比を算出した。XPS測定前に、5秒間のスパッタリ
ングで表面から約60Åの厚さの極表層を除去するのは、
極表層は汚れ等のため正確な定量が困難であるためであ
る。
After sputtering for 5 seconds (approximately 60 ° in the depth direction) under the above conditions, based on theoretical calculation, the element ratio of each element in the surface layer is calculated from the peak area of the XPS intensity peak at the binding energy of each element. , And the Zn / P ratio and O /
The P ratio was calculated. Before the XPS measurement, it is necessary to remove the surface layer having a thickness of about 60 ° from the surface by sputtering for 5 seconds.
This is because it is difficult to accurately determine the extremely surface layer due to contamination or the like.

【0091】さらに、車体用接着剤より接着剤の接着強
度が小さく、接着性に対して厳しいマスチック型接着剤
を用いて、各潤滑処理めっき鋼板の接着性を調査した。
接着性の評価は、図1に示す剪断引張試験により行っ
た。油面接着性を評価するため、接着剤を塗布する前
に、一般防錆油である出光製オイルコートSKを2g/m2
試験片2枚の両方の接着面に塗油し、湿潤雰囲気 (50℃
×95%RH) 下で7日間スタックして保管した後、1枚の
試験片の所定領域に接着剤を塗布し、スペーサーを用い
て厚さ1.0mm の接着剤厚みとなるように2枚の試験片を
重ね合わせ、所定の焼付け条件で焼付けを行って接着剤
を硬化させ、接着強度を調査した。その際の接着強度
は、剪断引張時の最高強度から接着性面積 (25×25mm)
で割った値で評価した。試験条件と判断基準は次の通り
である。
Further, the adhesiveness of each lubricated plated steel sheet was investigated using a mastic type adhesive having a lower adhesive strength than the vehicle body adhesive and having a severe adhesiveness.
The evaluation of the adhesiveness was performed by a shear tensile test shown in FIG. In order to evaluate the oil surface adhesion, before applying the adhesive, apply 2 g / m 2 of Idemitsu Oil Coat SK, which is a general anti-corrosion oil, to both the adhesion surfaces of the two test pieces, and humid atmosphere. (50 ℃
X95% RH) and stored for 7 days, apply an adhesive to a predetermined area of one test piece, and use a spacer to form a two-piece adhesive with a thickness of 1.0 mm. The test pieces were overlapped, baked under predetermined baking conditions to cure the adhesive, and the adhesive strength was investigated. The adhesive strength at that time is determined from the maximum strength at the time of shearing tensile strength to the adhesive area (25 × 25 mm)
Was evaluated by the value divided by. The test conditions and criteria are as follows.

【0092】マスチック型接着剤による剪断引張試験 試験片: 100×25 mm 2枚(一般防錆油を2.0 g/m2塗油) 接着面積:25×25 mm スペーサー: 1.0 mm 接着剤:合成ゴム系高防錆スポットシーラー(イイダ産
業製) 焼付け条件: 180℃×30分 剪断引張速度: 50 mm/min (判断基準) ◎:剪断強度≧0.20 MPa、 ○:剪断強度=0.14〜0.20 MPa、 ×:剪断強度<0.14MPa 。
Shear tensile test specimen with mastic type adhesive : 100 × 25 mm 2 pieces (general rust preventive oil 2.0 g / m 2 coated) Adhesive area: 25 × 25 mm Spacer: 1.0 mm Adhesive: synthetic rubber High rust preventive spot sealer (manufactured by Iida Sangyo) Baking conditions: 180 ° C x 30 minutes Shear tensile speed: 50 mm / min (criterion) ◎: Shear strength ≧ 0.20 MPa, ○: Shear strength = 0.14 to 0.20 MPa, × : Shear strength <0.14 MPa.

【0093】上記の判断基準は、潤滑処理していない合
金化溶融亜鉛めっき鋼板(一般防錆油を2.0 g/m2塗油)
での接着強度が=0.20 Mpaであったことに基づき、これ
と同等以上を◎、これから30%減の強度 (=0.14 Mpa)
以上であれば、実用上の問題はないので○、それより接
着強度が低い場合を×と判断したものである。
The above criterion is that a non-lubricated galvannealed steel sheet (2.0 g / m 2 oil coated with a general rust preventive oil)
Based on the fact that the adhesive strength at was 0.20 Mpa, it was equal to or greater than ◎, and the strength reduced by 30% (= 0.14 Mpa)
If the above is true, there is no practical problem, and the case where the adhesive strength is lower than that is judged as x.

【0094】こうして求めた接着強度の評価と無機潤滑
皮膜の表層の元素組成比との関係を図2に示す。図2よ
り、潤滑皮膜の表層のZn/P比とO/P比が前述した
(3) 式および(4) 式を満たすと、良好な接着性を確保す
ることができることがわかる。特に、Zn/P= 0.8〜1.
3 、O/P= 2.5〜3.5 の範囲で優れた接着性が得られ
る。
FIG. 2 shows the relationship between the evaluation of the adhesive strength thus obtained and the element composition ratio of the surface layer of the inorganic lubricating film. From FIG. 2, the Zn / P ratio and the O / P ratio of the surface layer of the lubricating film were as described above.
It can be seen that when the expressions (3) and (4) are satisfied, good adhesiveness can be ensured. In particular, Zn / P = 0.8-1.
3. Excellent adhesiveness can be obtained in the range of O / P = 2.5-3.5.

【0095】(実施例2)本実施例も、二段処理法により
本発明に従った無機潤滑皮膜を形成した亜鉛系めっき鋼
板を例示する。
Example 2 This example also illustrates a zinc-coated steel sheet having an inorganic lubricating film formed according to the present invention by a two-step treatment method.

【0096】板厚0.80 mm の極低炭素IF鋼を素材にし
た合金化溶融亜鉛めっき鋼板(片面当たり目付量60 g/m
2)を、下記のリン酸亜鉛処理液に浸漬した後、水洗、乾
燥させる反応型処理によって、95 mg/m2までの各種P付
着量の可溶性のホパイト結晶からなる皮膜を両面に形成
した。可溶性ホパイトの析出量は、処理液への浸漬時間
と処理液pHを変えることにより調整した。
An alloyed hot-dip galvanized steel sheet made of an ultra-low carbon IF steel sheet having a thickness of 0.80 mm (weight per side: 60 g / m 2)
2 ) was immersed in the following zinc phosphate treatment solution, and then washed and dried to form a film composed of soluble Hopite crystals with various amounts of P attached up to 95 mg / m 2 on both surfaces by a reactive treatment. The amount of soluble Hopite deposited was adjusted by changing the immersion time in the treatment solution and the pH of the treatment solution.

【0097】ホパイト皮膜の形成に用いたリン酸亜鉛処理液 オルトリン酸: 16.0 g/l 第一リン酸亜鉛: 8.0 g/l 硝酸亜鉛: 4.0 g/l フッ酸: 0.5 g/l 液pH: 3.5〜4.5 (NaOH で調整) 液温: 60 ℃ 浸漬時間: 1〜120 秒 上で得た、ホパイト皮膜を有するめっき鋼板を、実施例
1と同様にZnイオン供給源を添加したピロリン酸水溶液
に浸漬した後、水洗せずに直ちに乾燥する塗布型処理に
よって、合計P付着量が100 mg/m2 (不溶性リン酸塩の
P付着量として5〜100 mg/m2)の無機潤滑皮膜を形成
し、試験用の潤滑処理鋼板を得た。乾燥温度は実施例1
と同じであった。
The zinc phosphate treatment liquid used for forming the whipite film orthophosphoric acid: 16.0 g / l zinc monophosphate: 8.0 g / l zinc nitrate: 4.0 g / l hydrofluoric acid: 0.5 g / l liquid pH: 3.5 4.54.5 (adjusted with NaOH) Liquid temperature: 60 ° C. Immersion time: 1 to 120 seconds The plated steel sheet having a whipite film obtained above was immersed in a pyrophosphoric acid aqueous solution to which a Zn ion source was added as in Example 1. after immediately by a coating-treated for drying, total P coating weight to form an inorganic lubricant coating of 100 mg / m 2 (5~100 mg / m 2 as a P deposition amount of insoluble phosphate) without washing Thus, a lubricated steel sheet for a test was obtained. The drying temperature was the same as in Example 1.
Was the same as

【0098】こうして得た各潤滑処理鋼板について、実
施例1と同様の方法で、無機潤滑皮膜の不溶性リン酸塩
量と可溶性リン酸塩量 (ホパイト析出量) ならびに皮膜
表層の元素組成比 (Zn/P比とO/P比) 、ならびにマ
スチック型接着剤を使用した剪断引張試験による接着性
を調査した。
For each of the lubricated steel sheets thus obtained, in the same manner as in Example 1, the amount of insoluble phosphate and the amount of soluble phosphate (the amount of hopite precipitation) of the inorganic lubricating film, and the elemental composition ratio of the surface layer of the film (Zn / P ratio and O / P ratio), and the adhesion by a shear tensile test using a mastic type adhesive.

【0099】本例ではさらに、各潤滑処理鋼板の化成処
理性についても調査した。化成処理は、市販のリン酸亜
鉛処理液PB-L3020(日本パーカライジング社製)を用い
て、標準条件で実施した。化成処理性の評価は、表面S
EM観察(×500 倍)により化成処理後に化成結晶の成
長していない部分(スケ)の面積を求め、その面積率に
より下記基準で評価した。化成結晶のスケの面積率が5
%を超えると塗装後の耐食性が劣化してくることから、
スケ発生面積率が5%以下であれば問題ない。
In this example, the chemical conversion property of each lubricated steel sheet was further investigated. The chemical conversion treatment was performed under standard conditions using a commercially available zinc phosphate treatment liquid PB-L3020 (manufactured by Nippon Parkerizing Co., Ltd.). Evaluation of chemical conversion treatment
After the chemical conversion treatment, the area of the portion (scale) where chemical conversion crystals did not grow was determined by EM observation (× 500), and the area ratio was evaluated according to the following criteria. The area ratio of the skeleton of the chemical conversion crystal is 5
%, The corrosion resistance after painting deteriorates.
There is no problem as long as the squashed area ratio is 5% or less.

【0100】化成処理性の評価基準 (A=スケ発生面積率) ◎:A=0% (全面化成結晶成長) ○:0%<A≦5% (微小結晶スケ発生) △:5%<A≦10% (やや結晶スケ発生) ×:10%<A≦60% (結晶スケ顕著) ××:A>60% (ほぼ全面結晶スケ) 合計P付着量に対する不溶性リン酸塩のP付着量の割合
[P1/(P1+P2)]と化成処理性および接着性との関
係を図3(a) および(b) にそれぞれ示す。図3(a) よ
り、化成処理性を確保するには、P1/(P1+P2)
の値が0.95(P2=5mg/m2)以下が望ましく、さらに良
好な化成処理性を得るには、0.90(P2=10 mg/m2) 以
下が好適であることが判る。また、図3(b) から、接着
性については、P1/(P1+P2)の値が0.10(P1
=10 mg/m2) 以上が望ましく、さらに良好な接着性を得
るには、0.20(P1=20 mg/m2)以上が好適であること
が判る。
Evaluation criteria for chemical conversion treatment (A = Area of scum generation) :: A = 0% (overall chemical conversion crystal growth) :: 0% <A ≦ 5% (Small crystal scum generation) Δ: 5% <A ≦ 10% (slightly crystallized) ×: 10% <A ≦ 60% (crystal skeleton is remarkable) XX: A> 60% (almost entire crystallized) The amount of P adhesion of the insoluble phosphate relative to the total P adhesion Percentage
The relationship between [P1 / (P1 + P2)] and the chemical conversion property and adhesiveness is shown in FIGS. 3 (a) and (b), respectively. According to FIG. 3 (a), in order to ensure chemical conversion treatment, P1 / (P1 + P2)
Is desirably 0.95 (P2 = 5 mg / m 2 ) or less, and it is found that 0.90 (P2 = 10 mg / m 2 ) or less is preferable in order to obtain more favorable chemical conversion treatment properties. From FIG. 3 (b), the value of P1 / (P1 + P2) was 0.10 (P1
= 10 mg / m 2 ) or more, and it is understood that 0.20 (P1 = 20 mg / m 2 ) or more is suitable for obtaining even better adhesion.

【0101】(実施例3)本実施例は、一段処理法により
本発明に従った無機潤滑皮膜を形成した亜鉛系めっき鋼
板を例示する。
Example 3 This example illustrates a galvanized steel sheet having an inorganic lubricating film according to the present invention formed by a one-step processing method.

【0102】板厚0.80 mm の極低炭素IF鋼を被めっき
素材とする、下記の両面亜鉛系めっき鋼板 (目付量は片
面当たり) を処理に用いた。使用した亜鉛系めっき鋼板 記号 めっき種 目付量 EG 電気Znめっき鋼板 40 g/m2 SZ 電気Zn−13%Ni合金めっき鋼板 30 g/m2 GA 合金化溶融亜鉛めっき鋼板(Fe:10%) 55 g/m2 これらの亜鉛系めっき鋼板に、オルトリン酸水溶液をベ
ースにした下記の無機潤滑処理液を浸漬塗布した。この
浸漬塗布は、めっき鋼板を処理液に5秒間浸漬した後、
ロール絞りにより所定の付着量に調整することにより行
った。その後、水洗を実施せずに、直ちに、熱風乾燥炉
に入れて、最高到達板温90℃で7秒の焼付乾燥を行っ
て、めっき表面にリン酸亜鉛系の無機潤滑皮膜を形成し
た。
The following double-sided zinc-coated steel sheet (having a basis weight per one side) using a very low carbon IF steel sheet having a thickness of 0.80 mm as a material to be plated was used for the treatment. Using the galvanized steel sheet symbols plating species basis weight EG electrical Zn-plated steel sheets 40 g / m 2 SZ electrical Zn-13% Ni alloy plated steel sheet 30 g / m 2 GA galvannealed steel sheet (Fe: 10%) 55 g / m 2 The following inorganic lubricating solution based on an orthophosphoric acid aqueous solution was dip-coated on these galvanized steel sheets. This dip coating is performed by immersing the plated steel sheet in the treatment liquid for 5 seconds,
The adjustment was performed by adjusting the amount of adhesion to a predetermined amount by roll-drawing. Thereafter, without washing with water, it was immediately placed in a hot-air drying oven and baked and dried at a maximum temperature of 90 ° C. for 7 seconds to form a zinc phosphate-based inorganic lubricating film on the plating surface.

【0103】無機潤滑処理液には、脱水縮合による高分
子化を促進させるため、必要に応じてpH調整剤として
アンモニア水を、および/または酸化剤としてH2O2 (過
酸化水素) または硝酸を添加して、不溶性のリン酸塩が
析出するようにした。リン酸塩皮膜の付着量 (P付着
量) は、処理液のオルトリン酸濃度を変化させることに
より調整した。
The inorganic lubricating treatment liquid may contain ammonia water as a pH adjuster and / or H 2 O 2 (hydrogen peroxide) or nitric acid as an oxidant, if necessary, in order to promote polymerization by dehydration condensation. Was added to precipitate insoluble phosphate. The amount of phosphate film deposited (P deposited) was adjusted by changing the concentration of orthophosphoric acid in the treatment solution.

【0104】一段処理に用いた無機潤滑処理液 オルトリン酸: 5〜150 g/l 亜鉛 : 0〜20 g/l 酸化剤/オルトリン酸モル比:0〜2.00 フッ酸/オルトリン酸モル比:0.03 液pH: 0.8〜4.5 液温: 50 ℃ こうして得た各潤滑処理鋼板について、実施例1と同様
の方法で、無機潤滑皮膜の不溶性リン酸塩量と可溶性リ
ン酸塩量 (ホパイト析出量) ならびに皮膜表層の元素組
成比 (Zn/P比とO/P比) を調査した。また、実施例
2と同様の方法で化成処理性について評価した。さら
に、各潤滑処理鋼板の加工性、接着性、および溶接性を
次に説明するようにして調査した。
Inorganic lubricating treatment liquid used in the one-step treatment Orthophosphoric acid: 5-150 g / l Zinc: 0-20 g / l Oxidizing agent / orthophosphoric acid molar ratio: 0-2.00 Hydrofluoric acid / orthophosphoric acid molar ratio: 0.03 liquid pH: 0.8 to 4.5 Liquid temperature: 50 ° C. For each lubricated steel sheet thus obtained, in the same manner as in Example 1, the amount of insoluble phosphate and the amount of soluble phosphate (amount of whipite) of the inorganic lubricating film and the film The element composition ratio (Zn / P ratio and O / P ratio) of the surface layer was investigated. Further, the chemical conversion property was evaluated in the same manner as in Example 2. Further, the workability, adhesiveness, and weldability of each lubricated steel sheet were investigated as described below.

【0105】加工性 加工性は、円筒絞りプレス成形において、ブランクホル
ダー荷重を5kNピッチずつ増大させていった時の、成形
可能な限界荷重を測定することにより評価した。加工条
件と判断基準 (○までが合格) は次の通りである。
[0105] workability workability, the cylindrical drawing press molding, when went increased blank holder load by 5kN pitch was evaluated by measuring the formable limit load. The processing conditions and criteria (up to ○ are acceptable) are as follows.

【0106】(加工条件) ブランク径: 90 mm ポンチ径 : 50 mm 成形速度 : 200 mm/min 潤滑 :一般防錆油 (塗油量=2g/m2) (判断基準) ◎:限界荷重>70 kN 、 ○:限界荷重=50〜70 kN 、 ×:限界荷重<50 kN 。(Processing conditions) Blank diameter: 90 mm Punch diameter: 50 mm Molding speed: 200 mm / min Lubrication: General rust preventive oil (coating amount = 2 g / m 2 ) (Judgment criteria) ◎: Limit load> 70 kN, ○: critical load = 50 to 70 kN, ×: critical load <50 kN.

【0107】亜鉛系めっき鋼板の加工では、加工性確保
のために、高潤滑性の防錆油を使用することが一般的で
ある。参考のために、EG、SZおよびGAの各亜鉛系
めっき鋼板に高潤滑性防錆油である出光製オイルコート
SP2を2g/m2塗油して、同じ試験を行ったところ、成形
限界荷重が50〜70 kN であった。この結果から、加工性
の目標レベルを50 kN 以上、好ましくは70 kN 超に設定
した。なお、本試験では、一般防錆油である出光製オイ
ルコートSKを2g/m2塗油してから、加工性試験に供し
た。
In the processing of a galvanized steel sheet, it is common to use a highly lubricating rust preventive oil in order to ensure workability. For reference, Idemitsu Oil Coat, which is a highly lubricating rust preventive oil, is applied to each galvanized steel sheet of EG, SZ and GA.
When the same test was carried out with 2 g / m 2 of SP2 oil applied, the forming limit load was 50 to 70 kN. From these results, the target level of workability was set at 50 kN or more, preferably more than 70 kN. In this test, 2 g / m 2 of Idemitsu Oil Coat SK, which is a general rust preventive oil, was applied, and then subjected to a workability test.

【0108】接着性 接着性は、マスチック型接着剤として実施例1で実施し
たイイダ産業製の高防錆スポットシーラーと、車体構造
用接着剤として、ヘンケル白水製のアドヒーシブシーラ
ー用エポキシ系接着剤を使用した。高防錆スポットシー
ラー用については、実施例1と同様に、剪断引張試験を
行い、アドヒーシブシーラー用については、より厳しい
接着性評価であるT 字剥離試験を、170 ℃×30分焼き
付けのフルキュア条件) 、160 ℃×10分焼き付けのプ
レキュア条件にて調査した。
Adhesive Adhesive strength was measured by using a high-rust-proof spot sealer manufactured by Iida Sangyo Co., Ltd., which was used in Example 1 as a mastic type adhesive, and an epoxy-based adhesive for an adhesive sealer, manufactured by Henkel Hakusui, as a body structure adhesive. The agent was used. For the high rust prevention spot sealer, a shear tensile test was performed in the same manner as in Example 1. For the adhesive sealer, a T-peel test, which is a stricter adhesive evaluation, was performed at 170 ° C for 30 minutes. Full cure conditions) and pre-cure conditions of baking at 160 ° C. for 10 minutes.

【0109】油面接着性を評価するため、接着剤を塗布
する前に、一般防錆油である出光製オイルコートSKを2
g/m2を試験片2枚の両方の接着面に塗油し、湿潤雰囲気
(50℃×95%RH) 下で7日間スタックして保管した後、
1枚の試験片の所定領域に接着剤を塗布し、スペーサー
を用いて厚さ0.15 mm の接着剤厚みとなるように2枚の
試験片を重ね合わせ、所定の焼付け条件で焼付けを行っ
て接着剤を硬化させ、接着強度を調査した。T 字剥離の
接着強度評価方法は、引張試験時の引張荷重の平均値を
板幅(25mm)で割った値を接着強度とした。
In order to evaluate the oil surface adhesiveness, before applying the adhesive, Idemitsu Oil Coat SK, a general rust preventive oil, was used.
g / m 2 on both bonded surfaces of two test pieces with oil
(50 ℃ × 95% RH) After stacking and storing for 7 days,
An adhesive is applied to a predetermined area of one test piece, and two test pieces are superimposed using a spacer so as to have an adhesive thickness of 0.15 mm, and are baked under a predetermined baking condition and bonded. The agent was cured and the bond strength was investigated. In the method of evaluating the adhesive strength of the T-shaped peeling, the value obtained by dividing the average value of the tensile load during the tensile test by the board width (25 mm) was defined as the adhesive strength.

【0110】また、T 字剥離の判断基準は、潤滑処理を
施していない電気亜鉛めっき鋼板 (一般防錆油を2.0g/m
2 塗油) での接着強度が140N/25mm であったことに基づ
き、これと同等以上を◎、これから30%減の強度 (=98
N/25mm) 以上であれば実用上の問題はないので○、それ
よりも接着強度が低い場合を×として判断したものであ
る。
[0110] The T-shaped peeling criterion is based on the electro-galvanized steel sheet (2.0 g / m
Based on an adhesive strength of 140N / 25mm with 2 oil coatings, the strength was equal to or better than ◎, and the strength reduced by 30% (= 98
(N / 25 mm) or more, there is no practical problem, and the case where the adhesive strength is lower than that is judged as x.

【0111】各接着試験の試験条件と評価基準 (○まで
が合格) は次の通りである。 (剪断引張試験条件)(図1参照) 試験片: 100×25 mm 2枚( 一般防錆油を2.0 g/m2
油) 接着面積:25×25 mm スペーサー: 0.15 mm 接着剤:車体構造用アドヒーシブシーラー(エポキシ
系、ヘンケル白水製) 焼付け条件: 170℃×30分 剪断引張速度: 50 mm/min (判断基準) ◎:剪断強度≧12 MPa、 ○:剪断強度=8〜12 MPa、 ×:剪断強度<8MPa 。
The test conditions and the evaluation criteria (up to ○) for each adhesion test are as follows. (Conditions for shear tensile test) (See Fig. 1) Specimen: 100 × 25 mm 2 pieces (2.0 g / m 2 of general rust preventive oil) Adhesive area: 25 × 25 mm Spacer: 0.15 mm Adhesive: Body structure Adhesive sealer (epoxy type, made by Henkel Hakusui) Baking conditions: 170 ° C. × 30 minutes Shear tensile speed: 50 mm / min (criterion) ◎: Shear strength ≧ 12 MPa, ○: Shear strength = 8-12 MPa X: Shear strength <8 MPa.

【0112】(T字剥離引張試験条件)(図4参照) 試験片: 200×25 mm 2枚( 一般防錆油を2.0 g/m2
油) 接着面積:25×140 mm スペーサー: 0.15 mm 接着剤:車体構造用アドヒーシブシーラー(エポキシ
系、ヘンケル白水製) 焼付け条件: 170℃×30分 (フルキュア条件) 160℃×10分 (プレキュア条件) T字引張速度: 50 mm/min (判断基準) ◎:剥離強度≧140 (N/25mm) ○:剥離強度=98〜140 (N/25mm) ×:剥離強度<98 (N/25mm)溶接性 溶接性は、下記に示す条件で連続打点スポット溶接試験
を実施し、100 打点毎に溶接部のボタン径をチェック
し、ナゲットが形成できなくなる (ナゲット径が得られ
なくなる) までの連続打点限界数を求めることにより評
価した。比較対照となる、EG、SZおよびGAの各亜
鉛系めっき鋼板に高潤滑性防錆油である出光製オイルコ
ートSP2を2g/m2塗油して同じ条件でスポット溶接性を
試験した時の連続打点限界数が2500〜5000打点であるこ
とから、2500打点以上、好ましくは、4000打点以上を目
標レベルとした。本試験でも、一般防錆油である出光製
オイルコートSKを2g/m2塗油してから試験に供した。
(T-peeling tensile test conditions) (See FIG. 4) Test piece: 200 × 25 mm, 2 pieces (2.0 g / m 2 of general rust preventive oil) Adhesive area: 25 × 140 mm Spacer: 0.15 mm Adhesive: Adhesive sealer for car body structure (epoxy type, made by Henkel Hakusui) Baking condition: 170 ° C x 30 minutes (full curing condition) 160 ° C x 10 minutes (precuring condition) T-shaped pulling speed: 50 mm / min (judgment) (Standard) ◎: Peel strength ≧ 140 (N / 25mm) ○: Peel strength = 98 to 140 (N / 25mm) ×: Peel strength <98 (N / 25mm) Weldability A spot welding test was carried out, the button diameter of the welded portion was checked at every 100 spots, and the evaluation was performed by obtaining the limit number of continuous spots until a nugget could not be formed (a nugget diameter could not be obtained). When the spot weldability was tested under the same conditions by applying 2 g / m 2 of Idemitsu Oil Coat SP2, which is a highly lubricating rust preventive oil, to each of the EG, SZ and GA galvanized steel sheets to be compared. Since the continuous number of hits is 2500 to 5000 hits, the target level is 2500 or more hits, preferably 4000 hits or more. Also in this test, Idemitsu Oil Coat SK, which is a general rust-preventive oil, was applied at 2 g / m 2 before the test.

【0113】(溶接条件) 電極材質:Cu−1%Cr 電極形状:CF型 (先端径=5mm) 加圧力:200 kgf スクイズ時間:15サイクル(鋼板を押さえてから通電す
るまでの時間) 通電時間:10サイクル 保持時間:20サイクル(通電完了してから、電極開放ま
での時間) 設定電流:10.5 kA 打点速度:2秒/点 (評価基準)(○までが合格) ◎:>4000打点、 ○:2500〜4000打点、 ×:<2500打点 。
(Welding conditions) Electrode material: Cu-1% Cr Electrode shape: CF type (tip diameter = 5 mm) Pressure: 200 kgf Squeeze time: 15 cycles (time from pressing the steel plate to energizing) Energizing time : 10 cycles Holding time: 20 cycles (time from completion of energization to electrode release) Set current: 10.5 kA Ramping speed: 2 sec / point (Evaluation criteria) (up to ○ passed) ◎:> 4000 dots, ○ : 2500 to 4000 dots, ×: <2500 dots.

【0114】以上の試験結果を、亜鉛系めっき鋼板の種
別、処理液の組成や処理条件と共に、表1、2にまとめ
て示す。
The above test results are shown in Tables 1 and 2 together with the type of zinc-based plated steel sheet, the composition of the treatment solution and the treatment conditions.

【0115】[0115]

【表1】 [Table 1]

【0116】[0116]

【表2】 [Table 2]

【0117】表1、表2から、本発明の好適態様に従っ
て、不溶性リン酸塩と可溶性リン酸塩の付着量とバラン
スを適正化するとともに、潤滑皮膜の最表層の元素組成
比を適正化すると、加工性、接着性、化成処理性、溶接
性の全てを充分に確保し、かつ接着性についてはマスチ
ック型接着剤の使用、T字型ピール、プレキュア条件と
いった、接着性確保に厳しい条件でも良好な接着性を得
ることができることが判る。
Tables 1 and 2 show that, according to the preferred embodiment of the present invention, the amount and balance of the insoluble phosphate and the soluble phosphate are optimized and the element composition ratio of the outermost layer of the lubricating film is optimized. , Workability, adhesion, chemical conversion, and weldability are all sufficiently ensured, and the adhesion is good even under severe conditions to ensure adhesion, such as using a mastic adhesive, T-shaped peel, and pre-curing conditions. It can be seen that excellent adhesion can be obtained.

【0118】その際の処理液の条件として、オルトリン
酸濃度としては、例えば、表1の試料No.1、12から下限
値が10g/l 以上、表2の試料No.20 、23より上限値が10
0g/l以下であることがわかる。Zn濃度は、表1の試料N
o.3、7 から、下限値が1g/l以上、表1の試料No.24 、
25から上限値が10g/l であることがわかる。酸化剤の添
加量としては、表1の試料No.11 、12からオルトリン酸
とモル比で0.01以上で接着性が確保でき、表1の試料N
o.17 、18および表2の試料No.17 から、1.50以下で化
成処理性が確保できることがわかる。液pHについては、
表1の試料No.7、8 から下限pHが1.0 、表1の試料No.2
8 、29から上限pHが3.5 であることがわかる。
As the conditions of the processing solution at that time, the lower limit of the orthophosphoric acid concentration is, for example, 10 g / l or more from the sample Nos. 1 and 12 in Table 1, and the upper limit from the sample Nos. 20 and 23 in Table 2. Is 10
It turns out that it is 0 g / l or less. For the Zn concentration, see Table 1 for sample N
From o.3 and 7, the lower limit was 1 g / l or more.
25 indicates that the upper limit is 10 g / l. From the sample Nos. 11 and 12 in Table 1, adhesiveness can be secured at a molar ratio of at least 0.01 with that of orthophosphoric acid.
From o.17 and 18, and sample No.17 in Table 2, it can be seen that chemical conversion treatment can be ensured at 1.50 or less. For liquid pH,
The lower limit pH is 1.0 from the sample Nos. 7 and 8 in Table 1, and the sample No. 2 in Table 1
8 and 29 show that the upper limit pH is 3.5.

【0119】以上のように、リン酸塩皮膜は、その処理
中のZn濃度、酸化剤濃度、液pHで不溶性のリン酸亜鉛と
可溶性のリン酸の存在量が変化するとともに、それに伴
い潤滑皮膜表層の元素組成も変化するが、本発明の処理
液条件では、本発明の骨子である不溶性のリン酸塩と可
溶性のリン酸塩の付着量バランスを適正化するととも
に、潤滑皮膜最表層の元素組成も適正化できることか
ら、接着性と化成処理性の両立を図ることが可能であ
る。
As described above, in the phosphate film, the zinc insoluble and the phosphoric acid insoluble vary depending on the Zn concentration, the oxidizing agent concentration and the pH of the solution during the treatment. Although the element composition of the surface layer also changes, under the treatment solution conditions of the present invention, the balance between the insoluble phosphate and the soluble phosphate, which are the essence of the present invention, is optimized, and the element of the outermost surface layer of the lubricating film is adjusted. Since the composition can be optimized, it is possible to achieve both the adhesiveness and the chemical conversion treatment.

【0120】(実施例4)本実施例では、一段処理による
潤滑皮膜形成時の処理時間と乾燥温度との影響について
例示する。
(Embodiment 4) In this embodiment, the effects of the processing time and the drying temperature when forming a lubricating film by one-step processing will be described.

【0121】板厚:0.80mmの極低炭素IF鋼を素材とした
合金化溶融亜鉛めっき鋼板 (片面当たりの目付け量55g/
m2 を、下記に記載のアルカリまたは酸浸漬どちらか一
方もしくは両方に6秒間浸漬後、直ちに水洗する前処理
を行い、下記に記載のリン酸処理液をスプレーで所定時
間塗布した後、ロール絞りを行い、水洗を実施すること
なく直ちに熱風乾燥炉で表面が完全に乾燥するまで焼き
付けた。
Plate thickness: Alloyed hot-dip galvanized steel sheet made of 0.80 mm ultra-low carbon IF steel (weight per one side: 55 g /
m 2 is immersed in one or both of the following alkali or acid immersion for 6 seconds, immediately subjected to a pretreatment of washing with water, applied with a phosphating solution described below by spraying for a predetermined time, and then roll squeezed. And immediately baked in a hot-air drying oven until the surface was completely dried without performing water washing.

【0122】(アルカリ処理内容) 種類 :水酸化ソーダ 液温度 :100g/l 液温 :60℃ 浸漬時間:6秒 (処理内容) 種類 :硫酸 液濃度 :10wt% 液温 :60℃ 浸漬時間:6秒 (1段処理に用いた無機潤滑処理条件) オルトリン酸:50g/l 亜鉛 :6g/l 酸化剤/オルトリン酸モル比:0.20 (酸化剤は硝酸を使
用) フッ酸 :0.3g/l 液pH :0.8 〜4.5(pH調整は水酸化ソーダと使
用) こうして得られた各潤滑処理鋼板について、実施例1と
同様の方法で無機潤滑皮膜中の不溶性リン酸塩と可溶性
リン酸塩量 (ホパイト析出量) を調査するとともに、実
施例3と同様の方法で、加工性、接着性、化成処理性に
ついて調査した。
(Content of alkali treatment) Type: Sodium hydroxide Liquid temperature: 100 g / l Liquid temperature: 60 ° C. Immersion time: 6 seconds (Content of treatment) Type: sulfuric acid Solution concentration: 10 wt% Liquid temperature: 60 ° C. Immersion time: 6 Seconds (inorganic lubrication treatment conditions used for the one-stage treatment) Orthophosphoric acid: 50 g / l Zinc: 6 g / l Oxidizing agent / orthophosphoric acid molar ratio: 0.20 (oxidizing agent uses nitric acid) Hydrofluoric acid: 0.3 g / l Liquid pH : 0.8 to 4.5 (pH adjustment is used with sodium hydroxide) For each of the lubricated steel sheets thus obtained, the amount of insoluble phosphate and soluble phosphate in the inorganic lubricating film was determined in the same manner as in Example 1 (hopite precipitation). ) And the processability, adhesiveness and chemical conversion treatment properties were investigated in the same manner as in Example 3.

【0123】処理条件と、その調査結果を表3および表
4にまとめて示す。
Table 3 and Table 4 collectively show the processing conditions and the results of the investigation.

【0124】[0124]

【表3】 [Table 3]

【0125】[0125]

【表4】 [Table 4]

【0126】表3より、処理液の温度を上げるに従い、
潤滑皮膜量が増大し、試料No.22 、23、24より、加工性
が確保できる下限の液温は20℃以上である。また、潤滑
皮膜量が多過ぎると、接着性が劣化し、試料No.5、6 か
ら上限は90℃である。また、潤滑皮膜量が液温ととも
に、液pHでも変動し、液温+10×液pH (以下、(5) 式と
いう) が小さいと、充分な潤滑皮膜量を確保することが
できず、大きいと潤滑皮膜量が過多になることがわか
る。その際の上限値は、試料No.19 、20、21より、100
である。
As shown in Table 3, as the temperature of the processing solution was increased,
From the sample Nos. 22, 23 and 24, the lower limit liquid temperature at which the workability can be ensured is 20 ° C. or higher, as the amount of the lubricating film increases. On the other hand, if the amount of the lubricating film is too large, the adhesiveness is deteriorated, and the upper limit is 90 ° C. from Sample Nos. 5 and 6. In addition, the amount of the lubricating film varies with the liquid temperature as well as the liquid pH. If the liquid temperature + 10 × the liquid pH (hereinafter, referred to as formula (5)) is small, a sufficient amount of the lubricating film cannot be secured. It can be seen that the amount of the lubricating film becomes excessive. In this case, the upper limit is 100% from Sample Nos. 19, 20, and 21.
It is.

【0127】処理時間も潤滑皮膜量に大きな影響を及ぼ
し、処理時間の増大により、潤滑皮膜量が増加する。適
正な潤滑皮膜量を得るための処理時間としては、試料N
o.27、28より1秒間以上、試料No.33 、34より15秒間以
下である。
The processing time also has a large effect on the amount of the lubricating film, and the amount of the lubricating film increases as the processing time increases. The processing time for obtaining an appropriate amount of lubricating film
o More than 1 second from 27 and 28 and less than 15 seconds from sample Nos. 33 and 34.

【0128】乾燥温度は、不溶性の縮合リン酸亜鉛の生
成量に影響を及ぼし、乾燥温度を高めることで、不溶性
の縮合リン酸亜鉛の生成が促進され、接着性が改善され
る。試料No.1、2 より、その際の下限値としては60℃以
上である。ただし、試料No.10 、11より、乾燥温度が高
くなり過ぎると、可溶性のリオルトン酸塩の析出量が低
下し、化成処理性が確保できなくなるので、その上限値
としては200 ℃である。
The drying temperature affects the amount of insoluble condensed zinc phosphate produced. By increasing the drying temperature, the production of insoluble condensed zinc phosphate is promoted and the adhesion is improved. From the sample Nos. 1 and 2, the lower limit is 60 ° C. or higher. However, if the drying temperature is too high as compared with Samples Nos. 10 and 11, the amount of soluble riorttonate precipitated will decrease, making it impossible to ensure chemical conversion treatment. Therefore, the upper limit is 200 ° C.

【0129】前処理の影響としては、例えば、試料No.1
2 と試料No.13 、14、15の比較により、液pH、液温が、
好適範囲から外れていても、潤滑皮膜量の増大、可溶性
のオルトリン酸亜鉛の析出促進により、好適な性能を確
保することができる。同様に、試料No.20 と試料No.21
、22、23の比較により、前処理を行わないと潤滑皮膜
量の確保が困難な処理条件であっても、前処理を行うこ
とで、目標性能を確保することができることから、より
広い条件で、潤滑皮膜性能を確保することが可能になる
ことがわかる。
The influence of the pretreatment is, for example, that the sample No. 1
2 and sample Nos. 13, 14 and 15, the pH and temperature of
Even if it is out of the preferred range, it is possible to secure suitable performance by increasing the amount of the lubricating film and accelerating the precipitation of soluble zinc orthophosphate. Similarly, sample No. 20 and sample No. 21
, 22, 23, the target performance can be ensured by performing the pretreatment even under the processing conditions where it is difficult to secure the amount of the lubricating film unless the pretreatment is performed. It can be seen that it becomes possible to secure the lubricating film performance.

【0130】[0130]

【発明の効果】本発明によれば、亜鉛系めっき鋼板に不
溶性リン酸塩と可溶性リン酸塩の比率を適正化し、かつ
皮膜表層に不溶性リン酸塩を濃化したリン酸亜鉛系無機
潤滑皮膜を形成することにより、亜鉛系めっき鋼板が持
つ良好な化成処理性、接着性、および溶接性を阻害せず
に、加工性を著しく改善することができる。
According to the present invention, a zinc phosphate-based inorganic lubricating film in which the ratio of insoluble phosphate to soluble phosphate is adjusted to a zinc-based plated steel sheet and the insoluble phosphate is concentrated on the surface of the film. By forming, the workability can be remarkably improved without impairing the good chemical conversion property, adhesiveness, and weldability of the zinc-based plated steel sheet.

【0131】特に、この無機潤滑皮膜を有する亜鉛系め
っき鋼板は接着剤適合性に優れており、自動車車体用と
して使用される各種接着剤(車体用接着剤だけでなく、
強度の弱いマスチック型接着剤も含む)、焼付け条件の
甘い仮止め状態(プレキュア条件)での接着強度、各種
形状での接着強度等、従来の潤滑皮膜がない状態と同じ
ように接着剤を使用できることが可能となり、その後の
化成処理工程でも良好な化成処理性を維持できる。潤滑
皮膜により亜鉛系めっき鋼板の加工性が著しく改善さ
れ、従来と同様に溶接も可能であることから、本発明の
無機潤滑処理めっき鋼板は、特に自動車車体用鋼板等の
素材として好適な性質を備えている。
In particular, the galvanized steel sheet having the inorganic lubricating film is excellent in adhesive compatibility, and is suitable for various adhesives used for automobile bodies (in addition to body adhesives,
Adhesives are used in the same way as conventional lubricating films, including mastic type adhesives with low strength), adhesive strength under temporary baking conditions (pre-cure conditions), adhesive strength in various shapes, etc. This makes it possible to maintain good chemical conversion property even in the subsequent chemical conversion treatment step. Since the workability of the galvanized steel sheet is remarkably improved by the lubricating film and welding is possible as before, the inorganic lubrication-coated steel sheet of the present invention has properties that are particularly suitable as a material such as a steel sheet for an automobile body. Have.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】接着性評価に用いた剪断引張試験方法を示す説
明図である。
FIG. 1 is an explanatory view showing a shear tensile test method used for evaluation of adhesiveness.

【図2】リン酸亜鉛系無機潤滑皮膜の表層における元素
存在比とマスチック型接着剤での接着強度との関係を示
す図である。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the element abundance ratio in the surface layer of a zinc phosphate-based inorganic lubricating film and the adhesive strength of a mastic adhesive.

【図3】図3(a) はリン酸亜鉛系無機潤滑皮膜中の不溶
性リン酸塩の比率と化成処理性との関係を示す図であ
り、図3(b) は不溶性リン酸塩の比率と接着性との関係
を示す図である。
FIG. 3 (a) is a diagram showing the relationship between the ratio of insoluble phosphate in a zinc phosphate-based inorganic lubricating film and the chemical conversion property, and FIG. 3 (b) shows the ratio of insoluble phosphate. FIG. 4 is a diagram showing a relationship between and adhesiveness.

【図4】接着性評価に用いたT字型剥離 (ピール) 試験
方法を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory view showing a T-shaped peeling (peel) test method used for evaluation of adhesiveness.

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C23C 28/00 C23C 28/00 C (72)発明者 森川 雅博 茨城県鹿嶋市大字光3番地 住友金属工業 株式会社鹿島製鉄所内 Fターム(参考) 4K026 AA02 AA07 AA12 AA13 AA22 CA13 CA23 CA25 CA26 CA32 CA35 CA39 CA41 DA03 EA08 EB11 4K044 AA03 AB02 BA17 BB03 BC03 BC04 BC05 CA11 CA16 CA18 CA53 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (reference) C23C 28/00 C23C 28/00 C (72) Inventor Masahiro Morikawa 3rd, Oaza Hikari, Kashima-shi, Ibaraki Prefecture Sumitomo Metal Industries Kashima Co., Ltd. F term in the steelworks (reference) 4K026 AA02 AA07 AA12 AA13 AA22 CA13 CA23 CA25 CA26 CA32 CA35 CA39 CA41 DA03 EA08 EB11 4K044 AA03 AB02 BA17 BB03 BC03 BC04 BC05 CA11 CA16 CA18 CA53

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 亜鉛または亜鉛合金めっき鋼板表面に、
リン酸塩を主体とする無機潤滑皮膜を有する亜鉛系めっ
き鋼板であって、該無機潤滑皮膜は、全体としてメタリ
ン酸塩および/またはポリリン酸塩である不溶性リン酸
塩と、オルトリン酸塩である可溶性リン酸塩との混在状
態であり、かつ、前記無機潤滑皮膜の表層に不溶性リン
酸塩が存在するとともに前記表層より内部には可溶性リ
ン酸塩が存在することを特徴とする、亜鉛系めっき鋼
板。
Claims: 1. A zinc or zinc alloy-plated steel sheet surface,
A zinc-based plated steel sheet having a phosphate-based inorganic lubricating film, wherein the inorganic lubricating film is composed of an insoluble phosphate which is a metaphosphate and / or a polyphosphate as a whole, and an orthophosphate. Zinc-based plating, wherein the zinc-based plating is in a mixed state with a soluble phosphate, and wherein an insoluble phosphate is present in a surface layer of the inorganic lubricating film and a soluble phosphate is present inside the surface layer. steel sheet.
【請求項2】 前記無機潤滑皮膜中の不溶性リン酸塩の
量、可溶性リン酸塩の量、および不溶性と可溶性のリン
酸塩合計量を、それぞれP量 (mg/m2)として、P1、P
2、および(P1+P2)としたとき、これらの量が下
記(1) 式および(2) 式を満たす、請求項1記載の亜鉛系
めっき鋼板。 0.10≦P1/(P1+P2) ≦0.95 ‥‥ (1) 5 (mg/m2)≦(P1+P2)≦ 500 (mg/m2) ‥‥ (2)
2. The amount of insoluble phosphate, the amount of soluble phosphate, and the total amount of insoluble and soluble phosphate in the inorganic lubricating film are represented by P1 (mg / m 2 ), respectively, P1, P
2. The galvanized steel sheet according to claim 1, wherein the amounts satisfy the following expressions (1) and (2) when (P1 + P2) and (P1 + P2) are satisfied. 0.10 ≦ P1 / (P1 + P2) ≦ 0.95 ‥‥ (1) 5 (mg / m 2 ) ≦ (P1 + P2) ≦ 500 (mg / m 2 ) ‥‥ (2)
【請求項3】 前記無機潤滑皮膜の最表面のZn、P、O
の元素組成が、Zn/PおよびO/Pの原子比で、下記
(3) 式および(4) 式を満たす、請求項1または請求項2
記載の亜鉛系めっき鋼板。 (Zn/P)+1.0 ≦(O/P)≦3×(Zn/P)+1.5 ‥‥ (3) 0.6 ≦(Zn/P)≦ 1.6 ‥‥ (4)
3. Zn, P, O on the outermost surface of the inorganic lubricating film.
Has an atomic composition of Zn / P and O / P,
Claim 1 or Claim 2 which satisfies the equations (3) and (4).
The galvanized steel sheet as described. (Zn / P) + 1.0 ≦ (O / P) ≦ 3 × (Zn / P) +1.5 ‥‥ (3) 0.6 ≦ (Zn / P) ≦ 1.6 ‥‥ (4)
【請求項4】 オルトリン酸を10〜100g/L、および亜鉛
を1〜10g/L 含有するとともにリン酸縮合助剤として酸
化剤をオルトリン酸のモル濃度比で0.01〜1.50含有する
溶液を、液pH:1.0 〜3.5 、および液温:20〜90℃に調
整し、亜鉛または亜鉛系合金めっき鋼板の表面を、調整
した該溶液に1〜15秒間接触させた後、水洗することな
く、最高到達温度60〜200 ℃で焼付乾燥することを特徴
とする亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
4. A solution containing 10 to 100 g / L of orthophosphoric acid and 1 to 10 g / L of zinc and containing an oxidizing agent as a phosphoric acid condensation aid at a molar concentration ratio of orthophosphoric acid of 0.01 to 1.50, pH: 1.0 to 3.5, and liquid temperature: 20 to 90 ° C, contact the surface of zinc or zinc-based alloy coated steel sheet with the adjusted solution for 1 to 15 seconds, and reach the maximum without washing with water A method for producing a galvanized steel sheet, comprising baking and drying at a temperature of 60 to 200 ° C.
【請求項5】 調整した前記溶液の液pHと液温とが下記
(5) 式の関係を満足する請求項4に記載された亜鉛系め
っき鋼板の製造方法。 55≦ (液温) +10× (液pH) ≦100 ‥‥ (5)
5. The adjusted solution pH and solution temperature are as follows:
The method for producing a galvanized steel sheet according to claim 4, wherein the relation of the expression (5) is satisfied. 55 ≦ (liquid temperature) + 10 × (liquid pH) ≦ 100 ‥‥ (5)
【請求項6】 前記溶液に接触させる前に、前記亜鉛ま
たは亜鉛合金めっき鋼板にアルカリ浸漬または酸浸漬、
もしくは、アルカリ浸漬と酸浸漬とを組み合わせた前処
理を行い、その後に水洗する請求項4または請求項5に
記載された亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
6. An alkali immersion or an acid immersion in the zinc or zinc alloy plated steel sheet before contacting with the solution.
The method for producing a galvanized steel sheet according to claim 4 or 5, wherein a pretreatment in which alkali immersion and acid immersion are combined is performed, followed by washing with water.
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