JP2006291281A

JP2006291281A - 黒色めっき鋼板

Info

Publication number: JP2006291281A
Application number: JP2005113012A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kunihiro; 考史國廣; Toshiaki Miyata; 年明宮田; Nobuyoshi Shimizu; 信義清水
Original assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Current assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Priority date: 2005-04-11
Filing date: 2005-04-11
Publication date: 2006-10-26

Abstract

【課題】耐食性および放熱性に優れた黒色めっき鋼板を提供する。
【解決手段】鋼板にＮｉめっきを施し、次いでＺｎ−Ｃｏ−Ｍｏめっきを施した後、３００〜４５０℃に加熱し、鋼板上に下から順に、Ｎｉ−Ｚｎ合金層、または／およびＮｉ層、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金層、または／およびＺｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金層を形成させる。
【選択図】なし

Description

本発明は、家電製品や事務用機器などの筐体や建築物の内外装材に用いる、表面が黒色を呈するめっき鋼板に関する。

家電製品や事務用機器などの筐体や建築物の内外装材として用いられる鋼板において、美観上の観点から表面が黒色を呈する鋼板が求められる。表面が黒色を呈する鋼板としては、主として亜鉛や亜鉛合金をめっきした鋼板上に、カーボンブラックなどの黒色顔料を含む樹脂皮膜を形成したものが用いられているが、黒色顔料を含む樹脂皮膜を形成することにより十分な黒色を発現させるためには黒色樹脂皮膜の厚さを厚くする必要があり、高価格になるという欠点があった。また、最近では家電製品や事務用機器においては、内部回路を保守する観点から、機器内部に発生する熱を放出させるために、外装用の鋼板として熱放射性に優れた十分な黒色を呈する鋼板が求められるようになってきているが、黒色樹脂皮膜を厚くすることにより十分な黒色を得ようとすると、皮膜の熱伝導性が不良となり、十分な放熱性が得られにくくなる。

黒色樹脂皮膜を塗布することなく、めっき層の表面を黒色化しためっき鋼板として、特許文献１は、電気めっきにより亜鉛にデキストリンおよび／またはデキストランとコバルトを共析させた黒色亜鉛系電気めっき鋼板を提案している。また特許文献２は、亜鉛めっき鋼板または亜鉛合金めっき鋼板に、ニッケル含有リン酸亜鉛化成処理液による化成処理を施し、めっき表面にニッケル置換析出層とこのニッケル置換析出層を被覆するリン酸亜鉛結晶層とからなるリン酸亜鉛化成皮膜を形成してなる黒色化亜鉛系めっき鋼板を提案している。

これらの黒色亜鉛系めっき鋼板は単層の亜鉛めっき層を黒色化、または単層の亜鉛めっき層の表面を化成処理層により黒色化したもので、通常の用途においては十分な耐食性を有しているが、高温多湿の過酷な環境に用いられる用途においては必ずしも耐食性が十分ではない。
特開平０９−１３７２９０号公報特開２００４−３００５２３号公報

本発明は、耐食性および放熱性に優れた黒色めっき鋼板を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の黒色めっき鋼板は、鋼板上に下から順に、Ｆｅ−Ｎｉ合金層、Ｎｉ層、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金層、Ｚｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金層を形成してなる黒色めっき鋼板（請求項１）、または
鋼板上に下から順に、Ｎｉ層、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金層、Ｚｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金層を形成してなる黒色めっき鋼板（請求項２）であり、
上記（請求項１または２）のいずれかの黒色めっき鋼板において、L^＊値が５０以下であること（請求項３）を特徴とする黒色めっき鋼板であるか、または
鋼板上に下から順に、Ｆｅ−Ｎｉ合金層、Ｎｉ層、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金層を形成してなる黒色めっき鋼板（請求項４）、または
鋼板上に下から順に、Ｆｅ−Ｎｉ合金層、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金層を形成してなる黒色めっき鋼板（請求項５）、または
鋼板上に下から順に、Ｎｉ層、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金層を形成してなる黒色めっき鋼板（請求項６）であり、
上記（請求項４〜６）のいずれかの黒色めっき鋼板において、Ｌ^＊値が３０以下であること（請求項７）を特徴とし、また
上記（請求項４〜７）のいずれかの黒色めっき鋼板において、放射率が０．６以上であること（請求項８）を特徴とする黒色めっき鋼板である。

本発明の黒色めっき鋼板は、鋼板にＮｉめっきを施し、次いでＺｎ−Ｃｏ−Ｍｏめっきを施した後、熱処理を施すことにより、鋼板上に下から順に、Ｎｉ−Ｆｅ合金層、または／およびＮｉ層、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金層、または／およびＺｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金層を形成させてなる黒色めっき鋼板であり、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金層、または／およびＺｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金層の下層としてＮｉ−Ｚｎ合金層、または／およびＮｉ層またはＮｉ−Ｆｅ合金層を設けているので、従来のＺｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金層のみを設けためっき鋼板よりも耐食性に優れている。また、最上層がＺｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金層の黒色めっき鋼板のL^＊値は５０以下、最上層がＮｉ−Ｚｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金層の黒色めっき鋼板のL^＊値は３０以下であり、黒色度に優れている。また、L^＊値が３０以下である黒色めっき鋼板は０．６以上の放射率を示し、優れた放熱性を有している。さらに、本発明の黒色めっき鋼板上に薄膜の黒色有機樹脂皮膜を形成させることにより、さらに黒色の程度を高めて意匠性を向上させるとともに、放射率を高めて放熱性をさらに向上させることも可能である。またさらに、黒色有機樹脂層の上に水ガラスを塗布して加熱し、表面に水和水ガラス層を設けることにより、黒色有機樹脂層に耐熱性を付与することも可能である。

以下、本発明の内容を説明する。本発明においては亜鉛めっき鋼板の耐食性を向上させ、かつ黒色の有機樹脂皮膜を被覆せずとも十分な黒色を呈して優れた熱放射性を可能とすることを目的として、鋼板にＮｉめっきを施し、次いでＺｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金めっきを施した後、熱処理を施し、鋼板上に下から順に、Ｎｉ−Ｆｅ合金層、または／およびＮｉ層、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金層、または／およびＺｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金層を形成するか、またはＺｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金層もしくはＮｉ−Ｚｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金層の上にさらに水和水ガラス層を設けることにより、上記目的を達成した。

本発明の黒色めっき鋼板は以下のようにして得ることができる。まず、鋼板の少なくとも片面にＮｉめっきを施す。Ｎｉめっき浴としては、公知のワット浴などを用いる。めっき量としては１〜２０ｇ／ｍ^２であることが好ましい。１ｇ／ｍ^２未満では十分な耐食性および黒色度が得られない。２０ｇ／ｍ^２を超えると耐食性の向上効果は飽和し、また黒色度も向上しなくなるので経済的に不利となる。

次いで、Ｚｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金めっきを施す。めっき浴としては、硫酸亜鉛、硫酸コバルト、モリブデン酸アンモニウムを含有する水溶液に、光沢剤として有機窒素化合物などを含有させたもの用いる。光沢剤の含有量を加減することにより、Ｚｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金めっき層のL^＊値が変化する。本発明においてはL^＊値が５０以下となるように光沢剤の含有量を調整する。めっき量としては１〜５ｇ／ｍ^２であることが好ましい。１ｇ／ｍ^２未満では十分な耐食性および黒色度が得られない。５ｇ／ｍ^２を超えると耐食性の向上効果は飽和し、また黒色度も向上しなくなるので経済的に不利となる。

以上のようにして、鋼板上にＮｉめっき層およびその上にＺｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金めっき層を形成させた後、３００〜４５０℃に加熱する。３００℃未満の加熱では十分な黒色を呈する合金層が得られない。４５０℃を超える温度で加熱すると耐食性が劣化する。加熱手段としてはコンパクトで急速にめっき鋼板を設定温度範囲まで急速加熱することが可能な誘導加熱オーブンなどを用いることが好ましい。Ｎｉめっき量、Ｚｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金めっき量、および加熱温度を上記の範囲内で任意に選択することにより、鋼板上に下記のＡ）〜Ｅ）に示す金属層を形成させることができる。
Ａ）鋼板／Ｆｅ−Ｎｉ合金層／Ｎｉ層／Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金層／Ｚｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金層
Ｂ）鋼板／Ｎｉ層／Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金層／Ｚｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金層
Ｃ）鋼板／Ｆｅ−Ｎｉ合金層／Ｎｉ層／Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金層
Ｄ）鋼板／Ｆｅ−Ｎｉ合金層／Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金層
Ｅ）鋼板／Ｎｉ層／Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金層
すなわち、Ｎｉめっき量およびＺｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金めっき量が多く、比較的高温で加熱した場合はＡ）の金属層が形成され、比較的低温で加熱した場合はＢ）の金属層が形成される。Ｎｉめっき量が多く、Ｚｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金めっき量が少なく、比較的高温で加熱した場合はＣ）の金属層が形成され、Ｎｉめっき量、およびＺｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金めっき量が少なく、比較的高温で加熱した場合はＤ）の金属層が形成される。Ｎｉめっき量が多く、Ｚｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金めっき量が少なく、比較的低温で加熱した場合はＥ）の金属層が形成される。

このように、Ｎｉめっき量、Ｚｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金めっき量、および加熱温度を選択することにより、任意の金属層を形成させることが可能であり、最表面の黒色度を調整することができる。特に最表面の金属層をＮｉ−Ｚｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金層とした場合はL^＊値が３０以下、放射率が０．６以上となり、優れた黒色度と放熱性を得ることができる。

以上のようにして本発明の黒色めっき鋼板が得られるが、耐食性を高めるためにさらに化成処理を施してもよいし、化成処理層を介して、または介さずに直接、本発明の黒色めっき鋼板上に０．１〜３μｍ程度の薄膜の黒色有機樹脂皮膜を形成させて、さらに黒色の程度を高めて意匠性を向上させるとともに、放射率をより高めて放熱性をさらに向上させてもよいし、さらに、黒色有機樹脂皮膜上に水ガラスを塗布して加熱して水和水ガラス層を形成させることにより、黒色有機樹脂皮膜の耐熱性を向上させることも可能である。

以下、実施例を示して本発明をさらに詳細に説明する。
[供試板の作成］
冷延鋼板（板厚０．３ｍｍ）をめっき基板として、アルカリ液中で電解脱脂し、次いで硫酸酸洗して水洗した後、下記に示すワット浴を用いて表１に示すめっき量でＮｉめっき層を形成させた。次いで、下記に示すＺｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金めっき浴を用い、めっき浴中の光沢剤（有機窒素化合物）の含有量を変化させ、表１に示すめっき量でＺｎ−Ｃｏ−Ｍｏめっき層を形成させた。引き続いて、誘電加熱オーブンを用いてめっき鋼板を表１に示す温度（加熱時間６秒）で加熱し、表１に示す金属層を形成させた。このようにして試料番号１〜６の供試板を作成した。比較のため、Ｎｉめっき層を形成させずにＺｎ−Ｃｏ−Ｍｏめっき層のみを形成させた供試板（試料番号７）、めっき後の加熱を行なわない（試料番号８）も作成した。

<Ｎｉめっき浴（ワット浴）>
浴組成硫酸ニッケル３００ｇ／Ｌ
塩化ニッケル４０ｇ／Ｌ
ホウ酸４０ｇ／Ｌ
ピット抑制剤０．４ｍＬ／Ｌ
浴温度５５℃
ｐＨ４〜４．６
電流密度１５Ａ／ｄｍ^２

<Ｚｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金めっき浴>
浴組成硫酸亜鉛２３０ｇ／Ｌ
硫酸コバルト３０ｇ／Ｌ
モリブデン酸アンモニウム０．０５ｇ／Ｌ
硫酸アンモニウム３５ｇ／Ｌ
硫酸ナトリウム２５ｇ／Ｌ
光沢剤０〜３ｍＬ／Ｌ
浴温度４０℃
ｐＨ２．７〜３．７
電流密度２０Ａ／ｄｍ^２

[特性評価]
以上のようにして作成した試料番号１〜８で示す供試板の特性を、以下のようにして評価した。

<耐食性>
塩水噴霧試験（ＳＳＴ）を施した供試板の表面を肉眼観察し、面積率５％で赤錆が発生するまでの時間を求め、下記の基準で耐食性を評価した。耐食性は面積率５％赤錆が発生するまでの時間が１２０時間以上（下記評価基準では◎と○に相当する）を合格とした。
◎：１４０時間以上
○：１２０時間以上でかつ１４０時間未満
×：１２０時間未満

<Ｌ^＊値>
亜鉛−コバルト−モリブデン合金めっき後または亜鉛−コバルト−タングステン合金めっき後のめっき鋼板の表面を、分光測色計（ＭＯＤＥＬＣＭ−３５００ｄミノルタ(株)製）を用いてＬ^＊値を測定した。

<熱放射性>
放射率計（ＡＥＲＤ放射率計（ＤＥＶＩＣＥＳ＆ＳＥＲＶＩＣＥＳＣＯＭＰＡＮＹ製））を用いて供試板の放射率を測定した。
これらの特性評価結果を表２に示す。

鋼板にＮｉめっきを施し、次いでＺｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金めっきを施した後、熱処理を施し、鋼板上に下から順にＮｉ−Ｚｎ合金層、または／およびＮｉ層、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金層、または／およびＺｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金層を形成することにより得られる本発明の黒色めっき鋼板は、従来のＺｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金層のみを設けためっき鋼板よりも耐食性に優れている。また、めっき層の最表面層としてＮｉ−Ｚｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金層を形成させた場合は３０以下のL^＊値と０．６以上の放射率を示し、優れた黒色度および放熱性が得られる。また、本発明の黒色めっき鋼板上に薄膜の黒色有機樹脂皮膜を被覆することにより、さらにL^＊値を低下させて黒色の程度を高めて意匠性を向上させるとともに、放射率をより高めて放熱性をさらに向上させることもできる。また、黒色有機樹脂皮膜上に水和水ガラス層を形成させることにより、黒色有機樹脂皮膜の耐熱性を向上させることもできる。

Claims

鋼板上に下から順に、Ｆｅ−Ｎｉ合金層、Ｎｉ層、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金層、Ｚｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金層を形成してなる黒色めっき鋼板。
鋼板上に下から順に、Ｎｉ層、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金層、Ｚｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金層を形成してなる黒色めっき鋼板。
L^＊値が５０以下である、請求項１又は２に記載の黒色めっき鋼板。
鋼板上に下から順に、Ｆｅ−Ｎｉ合金層、Ｎｉ層、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金層を形成してなる黒色めっき鋼板。
鋼板上に下から順に、Ｆｅ−Ｎｉ合金層、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金層を形成してなる黒色めっき鋼板。
鋼板上に下から順に、Ｎｉ層、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｏ−Ｍｏ合金層を形成してなる黒色めっき鋼板。
L^＊値が３０以下である、請求項４〜６のいずれか１項に記載の黒色めっき鋼板。
放射率が０．６以上である、請求項４〜７のいずれか１項に記載の黒色めっき鋼板。