JP2009052080A - 耐食性と導電性に優れた表面処理鋼板 - Google Patents
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Abstract
【課題】確実に優れた耐食性と導電性の得られるクロムフリーの表面処理鋼板を提供する。
【解決手段】粗さ曲線のクルトシスRkuが2.6以上、算術平均粗さRaが1.5μm以下の亜鉛系またはアルミニウム系めっき鋼板表面に、クロムを含有しない有機系および／または無機系皮膜が形成されていることを特徴とする耐食性と導電性に優れた表面処理鋼板。
【選択図】なし
【解決手段】粗さ曲線のクルトシスRkuが2.6以上、算術平均粗さRaが1.5μm以下の亜鉛系またはアルミニウム系めっき鋼板表面に、クロムを含有しない有機系および／または無機系皮膜が形成されていることを特徴とする耐食性と導電性に優れた表面処理鋼板。
【選択図】なし
Description
本発明は、自動車、家電、建材などの用途に最適な表面処理鋼板、特に、人体に有害なクロムを含まず環境にやさしく、かつ電気、電子機器からの電磁波の漏れ(EMI)防止に効果的な耐食性と導電性に優れた表面処理鋼板に関する。
自動車、家電、建材などに用いられる鋼板には、従来から亜鉛系めっき鋼板またはアルミニウム系めっき鋼板の表面に、耐食性(耐白錆性、耐赤錆性)を向上させる目的で、クロム酸、重クロム酸またはその塩類を主成分とした処理液を用いたクロメート処理が施された表面処理鋼板が広く用いられている。このクロメート処理により、比較的簡単で安価にめっき鋼板の耐食性を向上させることができるが、処理液には公害規制物質である6価クロムが使用されている。現在では、クロメート処理工程のクローズドシステム化やクロメート皮膜上に形成する有機皮膜のシーリング作用などによって、6価クロムの溶出が問題になることはほとんどないが、投棄・粉砕された廃棄物からの流出に対する懸念など近年の地球環境問題に対する関心の高まりとともに、6価クロムなどの重金属を使用しない、あるいはその使用を削減しようという動きが活発になっている。
このような背景の下で、クロメート処理によらないで亜鉛系めっき鋼板の白錆を抑制するために、めっき鋼板表面に有機系化合物や有機樹脂の皮膜を形成したクロムフリーの表面処理鋼板がいくつか開示されている。例えば、特許文献1には、カルボキシル基と水酸基とを有する有機樹脂とアミノ基および／またはメルカプト基を有するシリコーン樹脂を用いた皮膜が形成された表面処理鋼板、特許文献2には、水分散性シリカを含むSiおよびLi系無機化合物と有機樹脂、シランカップリング剤を用いた皮膜が形成された表面処理鋼板、特許文献3には、チオ硫酸、亜硫酸、亜硫酸水素を含有する水性樹脂を用いた皮膜が形成された表面処理鋼板、特許文献4や5には、酸化物を含有するリン酸および／またはリン酸化合物皮膜と、その上に樹脂皮膜を設けた有機複合皮膜が形成された表面処理鋼板が提案されている。
一方、電気、電子機器から発生する電磁波は周囲の環境に様々な影響を及ぼすため、こうした機器のシャーシや底板などに用いられている表面処理鋼板に対して、近年、電磁波シールド性が要求されるようになった。電磁波シールド性を良くするには、シャーシや底板の継ぎ目部分や接合部分のシールド効果を高めることが必要であり、それには鋼板表面の導電性を高めることが有効である。
しかし、上記特許文献1〜3のクロムフリーの有機系皮膜の形成された表面処理鋼板では、必ずしも良好な導電性が得られない。また、特許文献4や5には、2層目の有機樹脂皮膜の付着量を0.5g/m2以下としてその皮膜厚を薄くすると導電性が向上することが記載されているが、膜厚を薄くすると耐食性が低下するという問題がある。
そこで、特許文献6には、めっき前の鋼板の算術平均粗さRaと粗さの波長の100〜150μmの山カウント数RPVCを制御して、特許文献7には、皮膜形成後の鋼板のRaと皮膜平均厚さを制御して、また、特許文献8には、めっき前の調質圧延時のロールのRaと粗さ曲線の平均線方向の長さ25.4mmあたりのピーク数PPIを制御して、耐食性と導電性に優れたクロムフリーの表面処理鋼板が提案されている。
特開2000-199070号公報
特開2000-45078号公報
特開2000-17466号公報
特開2002-53979号公報
特開2002-53980号公報
特開2002-363766号公報
特開2004-156081号公報
特開2005-238535号公報
しかしながら、特許文献6〜8に記載の耐食性と導電性に優れたクロムフリーの表面処理鋼板では、必然的に高Raあるいは高PPIのめっき前の鋼板を用いることになるため、めっき表面凹凸の凸部において皮膜の厚さが薄くなり、導電性は確保されるが、十分な耐白錆性が得られない。また、高Ra、高PPIとすると亜鉛が局部的に点状に腐食される黒点錆が発生しやすくなる。
本発明は、確実に優れた耐食性と導電性の得られるクロムフリーの表面処理鋼板を提供することを目的とする。
この目的は、粗さ曲線のクルトシスRkuが2.6以上、算術平均粗さRaが1.5μm以下の亜鉛系またはアルミニウム系めっき鋼板表面に、クロムを含有しない有機系および／または無機系皮膜が形成されていることを特徴とする耐食性と導電性に優れた表面処理鋼板によって達成される。
ここで、Rku、Raは、それぞれJIS B0601に準じ、カットオフ値を0.8mmとして測定した粗さである。
本発明により、クロムを全く含まなくても確実に優れた耐食性と導電性の得られるクロムフリーの表面処理鋼板を製造できるようになった。本発明の表面処理鋼板は、電磁波シールド性が良いので、電気、電子機器の用途に好適である。
最初に、本発明者らは、亜鉛系またはアルミニウム系めっき鋼板表面に、クロムを含有しない有機系および／または無機系皮膜を形成した表面処理鋼板の耐白錆性や耐黒点錆性などの耐食性および電磁波シールド性に必要な導電性について検討したところ、めっき鋼板表面のRaが大きいほど導電性が良好になり、耐食性は逆に劣化することがわかった。
そこで、次に、良好な耐食性が得られるRaの条件を検討したところ、Raを1.5μm以下にする必要があることがわかった。
最後に、Raが1.5μm以下の条件で、良好な導電性が得られる条件を検討したところ、めっき鋼板表面のRkuを2.6以上にすればよいことを見出した。
これは、Raを小さくすると、マクロ的にはめっき表面凹凸に付随して生じるクロムフリーの皮膜の凸部における薄い部分の割合が少なくなるため耐食性が良好になり、こうした条件下でRkuを大きくすると、凸部の形状が極めて鋭角になるため実質上皮膜のほとんど付着してないミクロ領域が形成され、こうした領域で導電性が確保されるためと考えられる。
めっき鋼板表面のRkuを2.6以上、Raを1.5μm以下とするには、焼鈍後の冷延鋼板を調質圧延するときに、ロール表面の粗さを調整することにより可能である。なお、Rkuは、通常は特に制御されることはなく、2.5以下程度である。
また、クロムを含有しない有機系および／または無機系皮膜としては、特許文献7に記載されているような皮膜が好適である。
板厚0.8mmの焼鈍後の冷延鋼板を、ダル加工法によりRkuとRaを変えたロールを用いて調質圧延を行い、硫酸亜鉛400g/lと硫酸ナトリウム50g/lを含むpH2の硫酸酸性めっき浴中で、片面の当たりのめっき付着量が20g/m2となるように電気亜鉛めっきを施し、表1に示すRkuとRaの表面粗さを有する亜鉛めっき鋼板を作製した。この電気亜鉛めっき鋼板に、アルカリ脱脂処理、水洗・乾燥後、ロール塗布装置を用いて、P2O5換算で0.32モル/lの第一リン酸塩、SiO2換算で0.50モル/lのコロイダルシリカ、および0.16モル/lのMnを含有するpH2.7の処理液を塗布し、140℃で乾燥して、膜厚0.1μmのシリカ・リン酸含有の第一層皮膜を形成した。このとき、Mnは第一リン酸塩で供給した。次に、第一層皮膜上に、エポキシ系樹脂を含有する有機樹脂溶液を塗布し、140℃で焼き付け、膜厚0.3μmの有機樹脂皮膜を第二層皮膜を形成し、鋼板No.1〜17を作製した。そして、皮膜形成後の鋼板の導電性、耐白錆性、耐黒点錆性を以下のように評価した。
導電性：三菱油化製ロレスタAP、ASP端子を用いて表面抵抗値を8点測定し、最も高い抵抗値を用いて次のように評価し、◎と○であれば発明とした。
◎：10-4Ω以下
○：10-4Ω超え、107Ω未満
×：107Ω以上
耐白錆性：JIS-Z-2371に準じて塩水噴霧試験を行い、72時間経過後の白錆の面積率を測定し、次のように評価し、◎と○であれば発明とした。
◎：白錆面積率5%未満
○：白錆面積率5%以上、25%未満
×：白錆面積率25%以上、50%未満
耐黒点錆性：70mm×150mmサイズの試験片を屋内の50℃×98RH%高温多湿環境下に1000時間暴露し、黒点錆の数を測定し、次のように評価し、◎と○であれば発明とした。
◎：黒点錆なし〜10個
○：黒点錆11個〜50個
×：黒点錆50個超え
結果を表1に示す。
導電性：三菱油化製ロレスタAP、ASP端子を用いて表面抵抗値を8点測定し、最も高い抵抗値を用いて次のように評価し、◎と○であれば発明とした。
◎：10-4Ω以下
○：10-4Ω超え、107Ω未満
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耐白錆性：JIS-Z-2371に準じて塩水噴霧試験を行い、72時間経過後の白錆の面積率を測定し、次のように評価し、◎と○であれば発明とした。
◎：白錆面積率5%未満
○：白錆面積率5%以上、25%未満
×：白錆面積率25%以上、50%未満
耐黒点錆性：70mm×150mmサイズの試験片を屋内の50℃×98RH%高温多湿環境下に1000時間暴露し、黒点錆の数を測定し、次のように評価し、◎と○であれば発明とした。
◎：黒点錆なし〜10個
○：黒点錆11個〜50個
×：黒点錆50個超え
結果を表1に示す。
本発明例の鋼板No.2、4、6、8、9、11、すなわち皮膜形成前の亜鉛めっき鋼板においてRkuが2.6以上で、Raが1.5μm以下の鋼板は、優れた導電性と耐食性を示すことがわかる。
Claims (1)
- 粗さ曲線のクルトシスRkuが2.6以上、算術平均粗さRaが1.5μm以下の亜鉛系またはアルミニウム系めっき鋼板表面に、クロムを含有しない有機系および／または無機系皮膜が形成されていることを特徴とする耐食性と導電性に優れた表面処理鋼板。
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2007
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