JP2007254808A - 表面外観の優れたクロメートフリー処理溶融亜鉛めっき鋼板 - Google Patents

Abstract

【課題】クロメートフリー皮膜表面に虹色の干渉色が発生することを抑制し、家電製品や事務機器等の用途に要求される均一な表面外観を有するクロメートフリー処理溶融亜鉛めっき鋼板を提供する。
【解決手段】溶融亜鉛めっき皮膜１表面の中心線平均粗さＲａが０．３５μｍ以上１．３０μｍ以下、かつ平均山間隔Ｓｍが１５０μｍ以上２６０μｍ以下であり、該溶融亜鉛めっき皮膜１の表面の少なくとも片面上に着色顔料を含まないクロメートフリー皮膜２を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は家電製品、事務機器等の用途に使用される表面外観の優れたクロメートフリー処理溶融亜鉛めっき鋼板に関するものであり、とくに、表面外観の均一性に優れた、着色顔料を含まないクロメートフリー皮膜を有するクロメートフリー処理溶融亜鉛めっき鋼板に関するものである。

溶融めっき鋼板の耐食性を向上させることを目的に、めっき表面にクロメート処理を施すことは従来より行われている。しかしながら、近年では環境負荷物質の削減のためにクロメート処理を廃止し、その代替として６価クロメートを含まないクロメートフリー処理を施した溶融めっき鋼板が望まれている。例えば、特許文献１には、Al-Zn系合金めっき鋼板の表面にクロメートフリー表面処理を施した鋼板が開示されている。

家電製品、事務機器等の用途に対しては、溶融めっき鋼板の中でも溶融亜鉛めっき鋼板を下地とした化成処理鋼板が使用される場合が多い。とくに白物家電等の用途においては、クロメートフリー化する場合には、クロメートフリー皮膜として、着色顔料を含まないクリアタイプの樹脂が使用されることが多くなるものと予想される。

しかしながら、溶融亜鉛めっき鋼板に着色顔料を含まないクリアタイプの樹脂からなるクロメートフリー皮膜を形成させると、そのクロメートフリー皮膜表面に虹色の干渉色が発生し、表面外観が劣るという問題が発生する。このような虹色の干渉色は、表面外観の均一性を低下させ、外観上好ましくない。

この干渉色は、図１に模式的に示すように、溶融亜鉛めっき皮膜１表面の反射光とクロメートフリー皮膜２表面の反射光が干渉することにより発生するものである。

この干渉色を防止する方法として、クロメートフリー皮膜中に光散乱微粒子を混合する方法や、クロメートフリー皮膜中に含有する樹脂の樹脂粒径を大きくする方法等が考えられる。

しかしながら、クロメートフリー皮膜中に光散乱微粒子を混合させる方法は、めっき鋼板表面に塗布する前の処理液状態において微粒子が沈降してしまい、安定した混合状態で鋼板表面にクロメートフリー皮膜を形成することが困難であるという問題点がある。また、樹脂粒径を大きくする方法は、焼付乾燥時の皮膜形成が不均一になり、耐水性の劣化を伴うという問題点がある。

一方、溶融亜鉛めっき鋼板の表面粗さを制御し、自動車用途に要求される均一な表面外観を得る、とくにめっき表面の「ぎらつき感」を低減する技術が、特許文献２に開示されている。

しかしながら、特許文献２の技術では、クロメートフリー皮膜表面に虹色の干渉色が発生するという問題を解決することはできない。
特開2005-290535号公報 特開2004-27263号公報

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、クロメートフリー皮膜表面に虹色の干渉色が発生することを抑制し、家電製品や事務機器等の用途に要求される均一な表面外観を有するクロメートフリー処理溶融亜鉛めっき鋼板を提供することを目的とする。

前記のクロメートフリー皮膜中に光散乱物質を混合させる方法や樹脂粒径を大きくする方法は、クロメートフリー皮膜中にて光を散乱させることに着目した方法であるが、本発明者は、亜鉛めっき皮膜表面にて光を散乱させることに着目した。鋭意研究した結果、亜鉛めっき皮膜表面を適正な表面粗さにすることにより、干渉色を無くするか、あるいは問題とならない程度の軽度に抑制できることを見出した。

上記課題を解決するための本発明の特徴は以下のとおりである。

溶融亜鉛めっき皮膜表面の中心線平均粗さRaが0.35μｍ以上1.30μｍ以下、かつ平均山間隔Smが150μｍ以上260μｍ以下であり、該溶融亜鉛めっき皮膜の表面の少なくとも片面上に着色顔料を含まないクロメートフリー皮膜を有することを特徴とする、表面外観の優れたクロメートフリー処理溶融亜鉛めっき鋼板。

本発明によれば、品質を損なうことなく、均一な表面外観を有するクロメートフリー処理溶融亜鉛めっき鋼板を得ることができる。

次に、本発明の実施の形態をその作用効果とともに説明する。

まず、溶融亜鉛めっき皮膜の表面粗さの限定理由について説明する。

図２は、後述する実施例の結果を示したグラフである。めっき皮膜表面の適正な表面粗さを調査するために、溶融亜鉛めっきライン中のスキンパスミルのロール粗さを変更して、各種の表面粗さを有する溶融亜鉛めっき鋼板を製造した。これらのめっき鋼板の表面にクロメートフリー皮膜を形成させた後に、目視にて干渉色の発生の有無を評価した。図２は、横軸を溶融亜鉛めっき皮膜表面の中心線平均粗さRa、縦軸を平均山間隔Smとして、各サンプル板の干渉色の評価結果をプロットしたものである。実際の使用上においては、軽度な干渉色まで問題は無い。干渉色が無い場合は黒丸（評価：◎）、干渉色はあるが実用上問題とならない軽度の場合は白丸（評価：○）、強い干渉色がある場合は×（評価：×）でプロットしてある。

図２の結果より、RaおよびSmのいずれかが適正な範囲でない場合、強い干渉色が発生していることがわかる。これは、めっき皮膜表面が適正な粗さになっていないと、干渉色を軽減するために必要な光の散乱が、めっき表面で十分に起こらないためと考えられる。これらの結果より、干渉色が全く無いか、あるいは実用上問題とならない程度の軽度なレベルとするためには、めっき皮膜の表面粗さは、Raが0.35μm以上、かつSmが150μｍ以上260μｍ以下にすべきであることがわかる。

溶融亜鉛めっき鋼板のめっき皮膜表面の中心線平均粗さRaが0.35μｍ未満では、めっき皮膜表面での光の散乱が不足し干渉色の発生を抑制し難いため、0.35μｍ以上に限定する。より好ましくは0.5μｍ以上である。一方、めっき皮膜表面のRaが大きすぎる場合には、後述するSmを適正範囲に制御することが困難となり、またクロメートフリー皮膜表面の平滑性が低下し所望の表面外観が得がたくなるため、1.3μｍ以下に限定する。より好ましくは1.0μｍ以下である。

溶融亜鉛めっき鋼板のめっき皮膜表面の平均山間隔Smが150μｍ未満、または260μｍ超では、Raが適性範囲内であっても、めっき皮膜表面での光の散乱が不足し干渉色の発生を抑制し難くなるため、150μｍ以上、260μｍ以下に限定する。より好ましくは170μｍ以上、240μｍ以下である。

なお、RaおよびSmは、JIS B 0601-1994に準拠した方法により測定するものとする。

このような表面粗さの溶融亜鉛めっき鋼板とするためには、溶融亜鉛めっきラインのめっき工程の後に設置されている調質圧延（スキンパス）のワークロールの表面粗さを調整すればよい。ワークロールの表面粗さの調整方法は、とくに限定されるものではないが、放電ダル加工等が適用できる。

溶融亜鉛めっきの下地となる母材鋼板の鋼種はとくに限定されるものではなく、低炭素鋼、極低炭素鋼、IF鋼、各種合金元素を添加した高張力鋼板等の種々の鋼板を用いることができる。また、母材鋼板は、熱延鋼板、冷延鋼板のいずれも用いることができるが、家電製品等に適用する場合には冷延鋼板であることが好ましい。

このような母材鋼板を、通常の連続式溶融亜鉛めっきラインに通板し、溶融亜鉛めっきを施した後に、調質圧延を行いめっき鋼板表面の表面粗さを調整する。

表面粗さを調整しためっき鋼板に、クロメートフリー処理を施し、クロメートフリー皮膜を形成させる。その際、クロメートフリー皮膜は着色顔料を含まないものとする。着色顔料を含む場合には、干渉色発生の問題が生じないからである。クロメートフリー皮膜の皮膜構成はとくに限定されるものではなく、有機樹脂皮膜、有機無機複合皮膜のいずれであってもよい。皮膜付着量は、所望の耐食性、溶接性を得るためには、0.7〜1.2g/ｍ²程度とするのが望ましい。

板厚0.8ｍｍの低炭素鋼の冷延鋼板を連続式溶融亜鉛めっきラインに通板し、溶融亜鉛めっき鋼板を製造した。その際、溶融亜鉛めっきライン内の亜鉛めっきの後に設置されているスキンパスミル（調質圧延機）のワークロールを放電ダル加工により種々の表面粗さに調整し、これらのワークロールで調質圧延することにより、溶融亜鉛めっき鋼板のめっき皮膜表面の表面粗さを調整した。めっき鋼板のRa、Smを表１に示した。これらの溶融亜鉛めっき鋼板にクロメートフリー処理を施し、着色顔料を含まないクロメートフリー皮膜を形成させた。このクロメートフリー皮膜は有機樹脂を含む有機無機複合皮膜であり、付着量は0.9g/ｍ²とした。

これらのクロメートフリー処理溶融亜鉛めっき鋼板からサンプルを採取し、目視にて干渉色の発生の有無を評価した。干渉色が無い場合（評価：◎）、干渉色はあるが実用上問題とならない軽度の場合（評価：○）を良好とし、強い干渉色がある場合は不良（評価：×）と評価した。

めっき皮膜表面の表面粗さが本発明範囲内の発明例では、干渉色の発生が無いか実用上問題とならない軽度であり、均一な表面外観を有していたが、本発明範囲外の比較例では強い干渉色があり、表面外観の均一性が劣っていた。

本発明は、家電製品、事務機器等の用途に使用するクロメートフリー処理溶融亜鉛めっき鋼板として利用することができる。

干渉色の発生メカニズムを説明する模式図。 溶融亜鉛めっき皮膜の中心線表面粗さRa、平均山間隔Smと、干渉色発生の関係を示すグラフ。

符号の説明

１ 溶融亜鉛めっき皮膜
２ クロメートフリー皮膜

Claims (1)

1. 溶融亜鉛めっき皮膜表面の中心線平均粗さRaが0.35μｍ以上1.30μｍ以下、かつ平均山間隔Smが150μｍ以上260μｍ以下であり、該溶融亜鉛めっき皮膜の表面の少なくとも片面上に着色顔料を含まないクロメートフリー皮膜を有することを特徴とする、表面外観の優れたクロメートフリー処理溶融亜鉛めっき鋼板。

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