JP2009057587A5

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Publication number: JP2009057587A5
Application number: JP2007224174A
Authority: JP
Filing date: 2007-08-30
Publication date: 2010-07-15
Anticipated expiration: 2027-08-30

Description

しかしながら、これまでに検討されてきた水溶液噴霧処理の薬剤成分系の場合には、めっき表面に目的成分を核として付着させたものであり、表面に薬剤成分同士のネットワーク形成による緻密な高機能性皮膜を形成させようとする本発明の主旨とは根本的に異なるものであり、耐アルカリ性の確保も難かしい。また、金属及び／又は金属酸化物粉末吹付けの場合も、めっき表面の処理に対する考え方が本発明の主旨と根本的に異なるものであり、さらにこの場合、吹付け量が少ないと全面被覆ができず、同様に耐アルカリ性の確保が困難となり、多すぎると基材との密着力に問題が生ずる場合がある。

本発明方法において、水性処理液は、常温において用いられ、活性状態にある溶融金属めっき層の表面に接触せしめられる。常温における水性処理液のｐＨは、６〜１０であることが好ましく、より好ましくは７〜９．５である。水性処理液のｐＨが６未満であるときは、作業環境に問題が発生することがあり、それが１０より高いときは水生処理液の安定性が低下することがある。水性処理液のｐＨ調整剤としては、水酸化アンモニウム及びリン酸を用いることが好ましい。

水性処理液を活性状態にある溶融金属めっき層表面に接触させると、溶融金属めっき層上に付着した水性処理液層は、短時間内に乾燥し、かつ熱処理を受け表面改質皮膜層を形成する。この表面改質皮膜層の皮膜量は、５〜１５０ｍｇ／ｍ²であることが好ましく、より好ましくは１０〜１００ｍｇ／ｍ²であり、さらに好ましくは１５〜５０ｍｇ／ｍ²である。皮膜層が５ｍｇ／ｍ²未満であると所要性能を十分に付与できないことがあり、またそれが１５０ｍｇ／ｍ²を超えると、皮膜層と溶融金属めっき層との密着性が不十分になることがあり、また、それに伴って、皮膜層からパウダーが発生し、処理ラインの運転にトラブルを生ずることがあり、また製品鋼材を加工するときに、加工部分に、剥離などの問題を生ずることがある。本発明により製造された製品に後加工を施すことがない場合には、表面改質皮膜層の皮膜量が１５０ｍｇ／ｍ²を超えてもよい。

本発明方法により溶融金属めっき層の表面上に形成された表面改質皮膜層の性能は、この表面改質皮膜層に、表面粗度の調整のためのスキンパス・レベラー等による軽度の加工によって劣化を生ずることはない。これは、本発明方法により形成された表面改質皮膜層が、その下地、すなわち溶融金属めっきされた鋼材のめっき層に優れた密着性を有する非晶質極薄皮膜であるからであって、軽度の機械的加工により、クラックを発生することがないことに起因していると考えられる。

本願発明方法は、前述のような多種の形状を有する鋼材に、前述のような多種の金属の溶融めっきを施された金属材料に適用し得るものである。

本発明は実施例によって更に説明する。下記実施例においては、溶融金属めっき鋼材の代表例として溶融亜鉛めっき鋼材を用いるが、本発明は、この例に限定されるものではない。
下記実施例及び比較例において用いられた鋼材、溶融めっき、表面改質皮膜層の形成に用いられた薬剤、金属の定量方法、性能特性の測定方法について下記に説明する。

４．表面改質皮膜層形成用処理液成分用材料
第一成分（Ａ）及第二成分（Ｂ）用追加ゾル成分（ａ）
Ｓｉ：コロイダルシリカ（固形分濃度：２０質量％、
商標：スノーテックス０、日産化学工業社製）
Ｚｒ：ジルコニアゾル（固形分濃度：１０質量％、
商標：ＺＳＬ−１０Ａ、第一稀元素化学工業社）
Ａｌ：アルミナゾル（固形分濃度：２０質量％、
商標：アルミナゾル５２０、日産化学工業社）
Ｔｉ：チタニアゾル（固形分濃度：６質量％、
商標：ＴＫＳ−２０１、テイカ社）
第二成分（Ｂ）用水溶性塩基性成分（ｂ）
珪酸ソーダ３号（日本化学工業社）
炭酸ジルコニウムアンモニウム（日本軽金属社）
モリブデン酸アルミニウム（日本無機化学工業社）
メタバナジン酸アンモニウム（新興化学工業社）
メタタングステン酸アンモニウム（日本新金属社）
第三成分（Ｃ）用アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水溶性塩
硝酸マグネシウム
硝酸リチウム
硝酸カルシウム

５．皮膜中の成分金属の定量方法
Ｃａ，Ｍｏ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｖ，Ｗ，Ｚｒについて・・・
皮膜を蛍光Ｘ線法（測定器：モデルＮＩＳ１０００型、
理学電気社）に供して皮膜中の金属量を測定した。
Ａｌ，Ｌｉ，Ｍｇについて
皮膜を溶解し、この溶液を、ＩＣＰ発光分析法
（測定器：モデルＩＣＰＳ−１０００ＩＶ型、島津製作所）
に供して金属量を測定した。
測定された各成分金属量を金属酸化物量に換算して、その合計量をもって、皮膜量を表した。

（４）上塗り密着性
供試試料の表面改質皮膜層上に、ノンクロメート化成処理液（商標：ＣＴ−Ｅ３００、日本パーカライジング社）を、バーコート法により塗布厚さ１μｍに塗布し、焼付け温度ＰＭＴ１００℃で焼付けた。基盤目エリクセンテープ剥離テスト法に準拠して、この化成処理層に１ｍｍ角の基盤目１００個を形成するように鋼板基材素地に達する切れ目を入れ、これにエリクセン試験機を用いて、張り出し深さ５ｍｍの押し出しを施し、その表面に粘着テープを、貼りつけ、それを一挙に引き剥がして、残存基盤目数をカウントし、その残存個数により、表面改質皮膜層の上塗り密着性を下記のように表示した。
残存基盤目個数上塗り密着性
８０以上３
５０〜７９２
４９以下１
（５）耐傷付性
供試試料の表面改質皮膜層上に１０円硬貨を４５度の角度で押し当て、１ｋｇの荷重下に速度０．５ｍ／秒で擦り、傷付きの程度を、肉眼で観察し、下記のように判定表示した。
傷付きの程度耐傷付性
軽度３
中程度２
重度１

実施例１
基材用鋼板に施された溶融亜鉛めっき層上に、それが４２０〜４３０℃の温度を有し、活性状態にあるうちに、下記処理液による表面改質皮膜層形成用スプレー処理を施した。
処理液組成：
成分濃度金属酸化物モル比
コロイダルシリカ１２ｇ／リットル１００
ジルコニアゾル２４ｇ／リットル５０
硝酸マグネシウム０．５ｇ／リットル１０
水９６４ｇ（合計固形分濃度を、０．５質量％にする量）
ｐＨ９
形成された表面改質皮膜層の皮膜量は、５ｍｇ／ｍ²であった。

比較例３
実施例２と同様に鋼材に溶融亜鉛めっきを施し、４２０〜４３０℃の温度を有する溶融亜鉛めっき層の表面に、ゼロスパングル処理剤（商標：エクセル６０２、日本パーカライジング社、リン酸塩系処理剤、ｐＨ：７、固形分濃度：２０ｇ／リットル）をミストスプレーした。

表１の第一成分（Ａ）において、記号の表示事項
Ｓｉ：コロイダルシリカ
Ｚｒ：ジルコニアゾル
Ａｌ：アルミナゾル
Ｔｉ：チタニアゾル
表１の第二成分（Ｂ）−（ａ）の記号の表示事項
Ｚｒ：ジルコニアゾル
Ｓｉ：コロイダルシリカ
Ｔｉ：チタニアゾル
表１の第二成分（Ｂ）−（ｂ）の記号の表示事項
＊₁ ：珪酸ソーダ及び炭酸ジルコニウムアンモニウムとの、金属酸化物換算モル比
１００：５０の混合物。
Ｚｒ＊₂：炭酸ジルコニウムアンモニウム
Ｍｏ＊₃：モリブデン酸アンモニウム
Ｖ＊₄ ：メタバナジン酸アンモニウム
Ｗ＊₅ ：メタタングステン酸アンモニウム
表１の第三成分（Ｃ）の記号の表示事項
Ｍｇ：硝酸マグネシウム
Ｌｉ：硝酸リチウム
Ｃａ：硝酸カルシウム

特に実施例１〜２５を比較例１に対比することにより本発明方法による表面改質により、得られる表面改質溶融亜鉛めっき鋼板の耐結露錆性及び耐傷付性が、著しく向上することが明らかにされた。
また、実施例２を比較例２に対比することにより、本発明方法において、表面改質処理を、溶融亜鉛めっき層が、活性状態にある間に施すことにより、下地すなわち溶融めっき鋼材と、表面改質皮膜層との密着性が著しく向上し、かつ耐アルカリ性及び耐結露錆性を向上させることが明らかにされた。
さらに実施例１〜２５を比較例３に対比することにより、本発明方法において、特定組成の表面改質処理液による処理を施すことにより、ゼロスパングル処理液を用いた場合にくらべて、耐アルカリ性、耐結露錆性、耐傷付性のすぐれた表面改質皮膜層が得られることが明らかにされた。
さらに、実施例１〜２５を、比較例４に対比することにより、本発明方法において、特定組成を有する処理液を用いることにより、珪酸ソーダ及び炭酸ジルコニウムアンモニア（５０：５０）含有（但し、第一成分（Ａ）を含まない）処理液にくらべて、耐アルカリ性、上塗り塗装性において、優れた表面改質皮膜層が得られることが確認された。
さらに実施例２を比較例５の対比することにより、本発明方法において、用いられる表面改質皮膜形成用処理液を用いることにより、第一成分（Ａ）及び第三成分（Ｃ）を含むけれども、第二成分（Ｂ）を含まない処理液と用いたときにくらべて、耐アルカリ性、耐結露錆性及び上塗り密着性に優れた表面改質皮膜層が得られることが確認された。