JP2007100196A

JP2007100196A - ６価クロムフリー防錆被膜構造

Info

Publication number: JP2007100196A
Application number: JP2005294617A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Omote; 一幸表; Takahiro Suzuki; 木隆洋鈴
Original assignee: Sanoh Industrial Co Ltd
Current assignee: Sanoh Industrial Co Ltd
Priority date: 2005-10-07
Filing date: 2005-10-07
Publication date: 2007-04-19

Abstract

【課題】６価クロムを含有しない化成処理被膜を組み合わせた防錆被膜構造でありながら、６価クロメートと同等の高い耐食性を得られるようにする。
【解決手段】６価クロムフリー防錆被膜構造は、ニッケルを９〜２０（重量％）含有し、金属素地を被覆する亜鉛ニッケル合金めっき被膜と、前記亜鉛ニッケル合金被膜を被覆する６価クロム化合物を含有しないクロメート被膜と、から構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、従来の６価クロメートを用いた化成処理技術に代替する６価クロムフリー防錆被膜構造に関する。

金属の表面の腐食を防止するための表面処理として、亜鉛ニッケル合金めっきがあり、亜鉛めっきに較べて高い耐食性をもち、自動車部品の表面処理に広く用いられている。

金属素地の表面に亜鉛ニッケル合金めっき被膜を形成した後は、めっき被膜に含まれる亜鉛が酸化していわゆる白さびが生じやすいため、その上に化成処理被膜を表面保護層として被覆することが行われる。従来は、６価クロメート化成処理が利用されていた。このクロメート化成処理は、安価に耐食性を高められる点に大きな利点があった。

ところが、６価クロメートは、地球環境負荷物質である６価クロム化合物を含有しているため、近年では、環境保護の観点から、使用に対する規制が強化されている。そこで、６価クロメートに代替する化成処理技術の開発が進んでおり、例えば、３価クロメート処理が普及するようになってきている。

しかしながら、亜鉛ニッケル合金めっき被膜を覆う化成処理被膜として、３価クロメート被膜と６価クロメート被膜とを比較とすると、３価クロメート被膜は、６価クロメート被膜に耐食性の面で大きく劣り、特に、ろう付けによる接合部を有するブレージング製品の場合、ろう付け部分の耐食性に問題がある。

そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、亜鉛ニッケルめっき被膜を保護する化成処理被膜として、６価クロムを含有しない化成処理被膜を組み合わせた防錆被膜構造でありながら、６価クロメートと同等の高い耐食性を得られるようにした６価クロムフリー防錆被膜構造を提供することにある。

前記の目的を達成するために、本発明は、ニッケルを９〜２０（重量％）含有し、金属素地を被覆する亜鉛ニッケル合金めっき被膜と、前記亜鉛ニッケル合金被膜を被覆する６価クロム化合物を含有しないクロメート被膜と、からなることを特徴とするものである。

本発明の好適な実施形態によれば、前記亜鉛ニッケル合金めっき被膜は、前記金属素地の表面に形成されたニッケルめっきまたはニッケル合金めっき被膜に重畳して形成される。また、本発明では、前記クロメート被膜の表面は、カチオン塗装による塗装被膜で被覆するようにしてもよい。

本発明によれば、亜鉛ニッケル合金めっき被膜におけるニッケルと亜鉛の含有割合をうまくバランスさせることにより、亜鉛防錆効果を高める方向と、化成被膜の形成を促進する方向に亜鉛ニッケル合金めっき被膜の性質を改良し、６価クロムを含有しない化成処理被膜を組み合わせた防錆被膜構造でありながら、６価クロメートと同等の高い耐食性を得ることが可能になる。

以下、本発明による６価クロムフリー防錆被膜構造の一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態による６価クロムフリー防錆被膜構造を示す。図１において、参照符号１は鉄素地である。この鉄素地１の表面は、亜鉛ニッケル合金めっき被膜２で被覆されている。そして、この亜鉛ニッケル合金めっき被覆２の表面には、化成処理により、６価クロム化合物を含有していないクロメート被膜３が形成されている。

亜鉛ニッケル合金めっきは、公知の亜鉛ニッケル合金めっき浴、たとえば、アルカリ浴、塩化アンモニウム浴を用いて施すことができる。亜鉛ニッケル合金めっき被膜２におけるニッケルの含有率は、ニッケル９〜２０（重量％）であり、好ましくは、１５％である。従来の亜鉛ニッケル合金めっきはニッケル含有率は４〜７％であるのに較べて、含有率を増やしている点に特徴がある。

亜鉛ニッケル合金被膜２を被覆するクロメート被膜３は、この実施形態では、３価クロメート被膜である。この３価クロメート被膜は、塩化クロム、硫酸クロム、硝酸クロム、リン酸クロム、酢酸クロム等の三価クロム塩を使用したクロメート処理液を用いた浸漬処理により形成される。

次に、図２は、本実施形態の変形例を示す。この図２の防錆被膜構造では、鉄素地１と亜鉛ニッケル合金めっき被膜２の間に、ニッケルめっきまたはニッケル合金めっきからなるめっき被膜４を介在させ、このめっき被膜４に重畳させて亜鉛ニッケル合金被膜２を形成している。クロメート被膜３については、図１の防錆被膜構造と同様に三価クロメート被膜が形成されている。
以上のように構成される６価クロムフリー防錆被膜構造によれば、亜鉛ニッケル合金めっき被膜２に含まれるニッケルは亜鉛に較べてイオン化傾向が小さいので、酸化し難い性質がある。他方、亜鉛は錆易い反面、クロメート被膜３に含まれる３価クロムと反応して化成被膜２を形成しやすい性質がある。したがって、亜鉛ニッケル合金めっき被膜２におけるニッケルと亜鉛の含有割合をうまくバランスさせることにより、亜鉛防錆効果を高める方向と、化成被膜の形成を促進する方向に亜鉛ニッケル合金めっき被膜２の性質を改良させることが可能となる。

そこで、亜鉛ニッケル合金めっき被膜中のニッケル含有率を変化させた場合において、耐食性を調べるため塩水噴霧試験（ＪＩＳＺ２３７１）を行った。

図５は、試験結果をグラフに表示したものである。横軸にニッケル含有率をとり、縦軸に赤さびの発生領域が、亜鉛ニッケル合金めっきを施した試験片表面の面積比にして３０％を占めるまでにかかった時間をとっている。この場合、亜鉛ニッケル合金めっき被膜の膜厚は８μｍである。

図５からわかるように、ニッケルの含有率が０から増えるにしたがって、耐食性は向上し、１４％前後で耐食性がもっとも高くなるピークに達する。ニッケル含有率がピークを過ぎると、耐食性は次第に急激に低下していく。

以上の図５の塩水噴霧試験では、試験片には化成処理が施されていないので、図６に、亜鉛ニッケル合金めっき被膜の上をクロメート被膜で覆った試験片について塩水噴霧試験を行った結果を示す。

図６において、実線は赤さびがクロメート被膜表面の面積比３０％で発生する経過時間を表し、波線は、白さびが面積比５％で発生する経過時間を表す。赤さび、白さびの両方に対して、ニッケル含有率が１５％までは徐々に耐食性は向上していくが、１５％を超えると、耐食性の向上は頭打ちになる傾向があることがわかる。このことから、ニッケル含有率が１５％以上になると、相対的に亜鉛の含有率が下がるため、クロメート化成被膜の形成に悪影響を及ぼすためと考えられる。

したがって、図５と図６の結果を総合すると、ニッケルの含有率が９〜２０％までは、耐食性の向上がみられ、特に、１３〜１８％では、３価クロメート被膜生成促進と亜鉛ニッケル合金めっき被膜自体の耐食性向上との相乗効果により、耐食性が著しく高まる。これにより、３価クロメート被膜の耐食性を補い、６価クロメートと同等の耐食性を実現可能になる。

第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態による６価クロムフリー防錆被膜構造を図３、図４に示す。
図３に示す防錆被膜構造は、図１の実施形態において、最上層をカチオン塗装により、エポキシ樹脂からなる塗装被膜５でクロメート被膜を覆うようにした実施の形態である。

同様に、図４に示す防錆被膜構造は、ニッケルめっきまたはニッケル合金めっき被膜に重畳させて亜鉛ニッケル合金被膜２を形成した図２の実施形態において、最上層をカチオン塗装による塗装被膜５で被覆するようにした実施形態である。

亜鉛ニッケル合金被膜２のニッケル含有率、クロメート被膜には６価クロム化合物が含まれていない点については、第１実施形態と同様に、同様であるので説明は省略する。

この第２実施形態によれば、クロメート被膜の表面をカチオン塗装による塗装被膜５で被覆するので、この塗装被膜に黒のものを用いることにより、従来３価クロメート処理をしたものでは難しかった製品表面の黒の色調を容易に実現することができる。

本発明の第１の実施形態による６価クロムフリー防錆被膜構造の説明図。本発明の第１の実施形態による６価クロムフリー防錆被膜構造の変形例の説明図。本発明の第１の実施形態による６価クロムフリー防錆被膜構造の説明図。本発明の第１の実施形態による６価クロムフリー防錆被膜構造の変形例の説明図。亜鉛ニッケル合金めっき被膜中のニッケル含有率を代えて塩水噴霧試験を行った試験結果を示すグラフ。３価クロメート処理した亜鉛ニッケル合金めっき被膜中のニッケル含有率を代えて塩水噴霧試験を行った試験結果を示すグラフ。

符号の説明

１鉄素地
２亜鉛ニッケル合金めっき被膜
３６価クロムフリークロメート被膜
４めっき被膜
５塗装被膜

Claims

ニッケルを９〜２０（重量％）含有し、金属素地を被覆する亜鉛ニッケル合金めっき被膜と、
前記亜鉛ニッケル合金被膜を被覆する６価クロム化合物を含有しないクロメート被膜と、
からなることを特徴とする６価クロムフリー防錆被膜構造。
前記亜鉛ニッケル合金めっき被膜は、前記金属素地の表面に形成されたニッケルめっきまたはニッケル合金めっき被膜に重畳して形成したことを特徴とする請求項１に記載の６価クロムフリー防錆被膜構造。
前記クロメート被膜の表面は、カチオン塗装による塗装被膜で被覆されたことを特徴とする請求項１または２に記載の６価クロムフリー防錆被膜構造。