JP2010095746A - Surface-treated metal material having excellent corrosion resistance, conductivity and heat resistance, and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、耐食性、導電性、耐熱性に優れる表面処理金属材料に関する。 The present invention relates to a surface-treated metal material having excellent corrosion resistance, conductivity, and heat resistance.
亜鉛系めっき鋼板等の金属材料は、自動車、建材および家電などの幅広い分野で使用されている。しかし、これらの亜鉛系めっき鋼板は、環境中で腐食して白錆と言われる腐食生成物が生成し、外観が低下するという欠点を有しており、特に家電分野において問題となることが多い。さらに、近年ますます発展するデジタル家電、精密機器、OA機器、白物家電等の家電分野で金属材料を使用する際には耐食性に加え、溶接性や電磁波シールド性の観点から導電性、耐熱性、耐指紋性および加工時耐黒カス性などの性能も要求される。また、自動車分野でも、プレス成形性、溶接性、塗装密着性等の諸特性に加え、さらに高い耐食性を有することが要求されている。 Metal materials such as galvanized steel sheets are used in a wide range of fields such as automobiles, building materials and home appliances. However, these galvanized steel sheets have the disadvantage that they are corroded in the environment to produce a corrosion product called white rust, and the appearance is deteriorated, which is often a problem particularly in the field of home appliances. . Furthermore, when using metal materials in the field of home appliances such as digital home appliances, precision equipment, OA equipment, white goods home appliances, etc., which are increasingly developed in recent years, in addition to corrosion resistance, they are also conductive and heat resistant from the viewpoint of weldability and electromagnetic shielding properties. Further, performances such as fingerprint resistance and black residue resistance during processing are also required. Also in the automobile field, in addition to various properties such as press formability, weldability and paint adhesion, it is required to have higher corrosion resistance.
これらに対し、さらに高い耐食性を有する表面処理鋼板の開発が行われ、Zn−Mn、Zn−Crなどの従来とは異なる合金元素を添加しためっき鋼板や、シリカやアルミナなどの酸化物粒子を分散共析させる複合めっきも検討されている。例えば、特許文献1には、Znめっき層に2〜15%のシリカを含む分散めっき鋼板が純Znめっき鋼板に比べ、1.5〜3倍優れた耐食性が得られたと記載されている。また、特許文献2にはZn−シリカ複合めっきを製造するために100nm以下の粒径のシリカ粒子と硝酸イオンを添加しためっき浴を用いる方法が開示されており、シリカをおよそ5%以上含有するめっき層が、Zn−13%Niめっき層の約3倍の耐食性を示すことが記載されている。さらに、特許文献3には、シリカの最適な形態を特定し、平均一次粒径が10〜40nmであるシリカ粒子が連鎖状に結合してなる、平均長さ60〜300nmの鎖状シリカによる高耐食性Zn−Ni−シリカめっき鋼板が記載されている。しかし、これらはいずれも、シリカを数%以上の量でめっき層に分散させないと有効な耐食性向上効果が得られず、大量のシリカをめっき中に導入するためにめっき浴の安定性や、操業上の効率などを犠牲にしており、コスト上不利であるだけでなく、めっき層にも表面粗度や加工割れなどの問題がある。
On the other hand, surface-treated steel sheets with higher corrosion resistance have been developed, and plated steel sheets with added alloy elements such as Zn-Mn and Zn-Cr, and oxide particles such as silica and alumina are dispersed. Composite plating to eutectoid is also being studied. For example,
また、本発明者らは、特許文献4においてCaとSiとを共存させた高耐食めっき鋼材が、CaやSiの量が微量でもめっきの耐食性が大きく向上するため、操業上のコストアップや効率低下を伴わずに、従来に比べより高耐食性の電気亜鉛めっき鋼材が得られることを提案した。しかし、このままではデジタル家電、精密機器、OA機器、白物家電等の家電分野で使用する際の耐食性としては不十分で、上塗り塗装密着性や耐指紋性の点で課題が依然としてあった。 In addition, the inventors of the present invention have a high corrosion resistance plating steel material in which Ca and Si coexist in Patent Document 4, and the corrosion resistance of plating is greatly improved even when the amount of Ca and Si is small. It was proposed that an electrogalvanized steel material with higher corrosion resistance than before could be obtained without lowering. However, as it is, the corrosion resistance when used in the field of home appliances such as digital home appliances, precision equipment, OA equipment, white goods home appliances, etc. is insufficient, and there are still problems in terms of adhesion of top coat and fingerprint resistance.
一方、一般的に金属材料表面に耐食性や塗装密着性などを付与する金属めっき以外の技術として、金属材料表面に、クロム酸、重クロム酸、さらにそれらの塩を主成分として含有する処理液によるクロメート処理、リン酸塩処理、シランカップリング剤単体による処理、有機樹脂皮膜処理を施す方法、などが知られており、そのいくつかの技術は実用化されている。近年では特に、RoHSやELV指令に代表されるように環境負荷物質である六価クロムの使用規制に端を発し、クロメート表面処理を施された金属材料からクロメートフリー表面処理を施された金属材料へと急速に転換が進みつつある。 On the other hand, as a technique other than metal plating that generally imparts corrosion resistance, paint adhesion, etc. to the surface of a metal material, a treatment liquid containing chromic acid, dichromic acid, or a salt thereof as a main component on the surface of the metal material A chromate treatment, a phosphate treatment, a treatment with a silane coupling agent alone, a method of performing an organic resin film treatment, and the like are known, and some of the techniques have been put into practical use. In recent years, metal materials that have been subjected to chromate-free surface treatment from metal materials that have been subjected to chromate surface treatment originated from the restrictions on the use of hexavalent chromium, which is an environmentally hazardous substance, as typified by the RoHS and ELV directives. The transition is rapidly progressing.
上記クロメートフリー表面処理の中で無機成分を用いる技術として、特許文献5には耐食性、塗装密着性を改善するために、希薄な水ガラス溶液やケイ酸ナトリウム溶液、乃至それらの混合液に、特定量の有機シランカップリング剤を添加した処理液を鋼材に塗布乾燥する方法が記載されている。また、特許文献6には、バナジウム化合物と、ジルコニウム、チタニウム、モリブデン、タングステン、マンガン及びセリウムから選ばれる少なくとも1種の金属を含む金属化合物とを含有する金属表面処理剤が挙げられている。 As a technique using an inorganic component in the chromate-free surface treatment, Patent Document 5 specifies a dilute water glass solution, a sodium silicate solution, or a mixture thereof in order to improve corrosion resistance and paint adhesion. A method is described in which a treatment liquid to which an amount of an organosilane coupling agent is added is applied to a steel material and dried. Patent Document 6 discloses a metal surface treatment agent containing a vanadium compound and a metal compound containing at least one metal selected from zirconium, titanium, molybdenum, tungsten, manganese, and cerium.
特にシランカップリング剤を利用する技術としては、特許文献7に、低濃度の有機官能シランおよび架橋剤を含有する水溶液による金属板の処理が記載されている。架橋剤が有機官能シランを架橋することによって、緻密なシロキサン・フィルムを形成する。特許文献8には、特定の樹脂化合物と、第1〜3アミノ基及び第4アンモニウム塩基から選ばれる少なくとも1種のカチオン性官能基を有するカチオン性ウレタン樹脂、特定の反応性官能基を有する1種以上のシランカップリング剤と、特定の酸化合物とを含有し、且つカチオン性ウレタン樹脂及びシランカップリング剤の含有量が所定の範囲内である表面処理剤を用いて、耐食性に優れ、さらに耐指紋性、耐黒変性および塗装密着性に優れたノンクロム系表面処理鋼板及びその製造方法が開示されている。また特許文献9には、亜鉛系めっきまたはアルミニウム系めっき鋼板の表面に、有機樹脂とシリカの表面に有機化合物を解してCaやMgなど価数が2以上のイオンを結合させた防錆添加剤を含有する有機無機複合皮膜が記載されている。しかしながら、これらの技術は耐食性、耐熱性、耐指紋性、導電性および加工時の耐黒カス性の全てを満足するものではなく、さらなる性能向上が強く求められている。 In particular, as a technique using a silane coupling agent, Patent Document 7 describes the treatment of a metal plate with an aqueous solution containing a low concentration of an organofunctional silane and a crosslinking agent. A crosslinker crosslinks the organofunctional silane to form a dense siloxane film. Patent Document 8 discloses a specific resin compound, a cationic urethane resin having at least one cationic functional group selected from the first to third amino groups and a quaternary ammonium base, and one having a specific reactive functional group. Using a surface treatment agent that contains at least one kind of silane coupling agent and a specific acid compound, and the content of the cationic urethane resin and the silane coupling agent is within a predetermined range, it has excellent corrosion resistance, and A non-chromium surface-treated steel sheet excellent in fingerprint resistance, blackening resistance and paint adhesion and a method for producing the same are disclosed. Further, Patent Document 9 discloses a rust preventive additive in which an ion having a valence of 2 or more such as Ca or Mg is bonded to the surface of a zinc-based or aluminum-plated steel sheet by dissolving an organic compound on the surface of an organic resin and silica. An organic-inorganic composite film containing an agent is described. However, these technologies do not satisfy all of the corrosion resistance, heat resistance, fingerprint resistance, conductivity, and black residue resistance during processing, and further improvement in performance is strongly demanded.
そこで本発明者らは、特許文献10で、特定のシランカップリング剤2種類を特定の固形分質量比で配合して得られる、分子内に特定の官能基を2個以上と、特定の親水性官能基を1個以上含有する有機ケイ素化合物と、フルオロ化合物と、りん酸と、バナジウム化合物からなる水系金属表面処理剤を塗布し乾燥することにより各成分を含有する複合皮膜を形成することで、耐食性、耐熱性、耐指紋性、導電性、上塗り塗装密着性および加工時の耐黒カス性を満足するクロメートフリー表面処理金属材が得られることを見出した。 Therefore, the present inventors disclosed in Patent Document 10 that two or more specific functional groups in a molecule obtained by blending two types of specific silane coupling agents at a specific solid content mass ratio, and a specific hydrophilic property. By forming a composite film containing each component by applying and drying an aqueous metal surface treatment agent comprising an organosilicon compound containing at least one functional group, a fluoro compound, phosphoric acid, and a vanadium compound The present inventors have found that a chromate-free surface-treated metal material satisfying corrosion resistance, heat resistance, fingerprint resistance, electrical conductivity, adhesion to top coating, and black residue resistance during processing can be obtained.
このように、従来の技術で、耐食性、耐熱性、耐指紋性、導電性、上塗り塗装密着性および加工時の耐黒カス性を満足する表面処理金属材が得られることはわかっているが、従来家電などの一般的な用途で求められてきたような耐食性ではなく、さらに長期にわたる耐食性が要求されるような、例えば、屋外使用されるような使用環境が厳しい特殊な家電用途、耐穴あき腐食性など非常に高い耐食性を要求される自動車用途、屋外使用される建材用途などの分野において、つまり亜鉛めっきの腐食による白錆発生に加え、鉄の腐食による赤錆発生の抑制も求められるような分野において、より一層の耐食性向上を、大幅なコストアップを伴わずに実現することが求められている。
本発明は、従来技術の有する前記課題を解決して、長期耐食性、耐熱性、耐指紋性、導電性、上塗り塗装密着性および加工時の耐黒カス性を満足する表面処理金属材を提供することを目的とするものである。 The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art and provides a surface-treated metal material that satisfies long-term corrosion resistance, heat resistance, fingerprint resistance, conductivity, adhesion to top coating, and black residue resistance during processing. It is for the purpose.
本発明者らは上記従来技術の有する課題を解決するために、微量のCaをシリカに吸着させた状態で、特定の構造をもつ界面活性剤との共存下で、亜鉛めっき層に効率的に導入しためっき皮膜と、更にその上に、特定のシランカップリング剤2種類を特定の固形分質量比で配合して得られる、分子内に特定の官能基を2個以上と、特定の親水性官能基を1個以上含有する有機ケイ素化合物(W)と、フルオロ化合物(X)と、りん酸(Y)と、バナジウム化合物(Z)からなる水系金属表面処理剤を塗布し乾燥することにより各成分を含有する複合皮膜を形成することで、格段の長期耐食性向上効果が得られ、そのため上記複合皮膜の薄膜化も可能となり、導電性に加え、耐熱性、耐指紋性、上塗り塗装密着性、加工時の耐黒カス性も同時に得ることができるクロメートフリー表面処理金属材料が得られることを見出した。 In order to solve the above-described problems of the prior art, the present inventors efficiently applied a galvanized layer to a galvanized layer in the coexistence with a surfactant having a specific structure in a state where a small amount of Ca is adsorbed on silica. Two or more specific functional groups in the molecule, obtained by blending two kinds of specific silane coupling agents with a specific solid content mass ratio, and a specific hydrophilic property. By applying and drying an aqueous metal surface treatment agent comprising an organosilicon compound (W) containing at least one functional group, a fluoro compound (X), phosphoric acid (Y), and a vanadium compound (Z), By forming a composite film containing the components, a remarkable long-term corrosion resistance improvement effect can be obtained, so that the composite film can be made thin, and in addition to conductivity, heat resistance, fingerprint resistance, adhesion to top coating, At the same time, black residue resistance during processing It found that chromate-free surface treated metal material which can Rukoto is obtained.
すなわち、本発明は第1層として、質量%で、Ca:0.01〜1%、Si:0.01〜5%を含有し、残部が亜鉛および不可避不純物からなり、平均分子量が3000以上であるポリジアルキルアンモニウムクロライド界面活性剤をCの質量%で0.0001〜0.1%含有し、片面あたりの皮膜量が1.0〜20.0g/m2で、GDSによるめっき層全体中のSi積分強度I(全体厚みSi)とめっき層厚みの上半分中のSi積分強度I(1/2厚みSi)の比、〔I(1/2厚みSi)/I(全体厚みSi)〕が0.75以上である電気めっき層を形成し、第二層として分子中にアミノ基を1つ含有するシランカップリング剤(A)と、分子中にグリシジル基を1つ含有するシランカップリング剤(B)を固形分質量比〔(A)/(B)〕で0.5〜1.7の割合で配合して得られる、分子内に式−SiR1R2R3(式中、R1、R2及びR3は互いに独立に、アルコキシ基又は水酸基を表し、少なくとも1つはアルコキシ基を表す)で表される官能基(a)を2個以上と、水酸基(官能基(a)に含まれ得るものとは別個のもの)およびアミノ基から選ばれる少なくとも1種の親水性官能基(b)を1個以上含有し、平均の分子量が1000〜10000である有機ケイ素化合物(W)と、チタン弗化水素酸またはジルコニウム弗化水素酸から選ばれる少なくとも1種のフルオロ化合物(X)と、りん酸(Y)と、バナジウム化合物(Z)からなる水系金属表面処理剤を塗布し乾燥することにより各成分を含有する複合皮膜を形成し、且つ、その複合皮膜の各成分において、有機ケイ素化合物(W)とフルオロ化合物(X)の固形分質量比〔(X)/(W)〕が0.02〜0.07であり、有機ケイ素化合物(W)とりん酸(Y)の固形分質量比〔(Y)/(W)〕が0.03〜0.12であり、有機ケイ素化合物(W)とバナジウム化合物(Z)の固形分質量比〔(Z)/(W)〕が0.05〜0.17であり、且つ、フルオロ化合物(X)とバナジウム化合物(Z)の固形分質量比〔(Z)/(X)〕が1.3〜6.0であることを特徴とする表面処理金属材にある。 That is, the present invention includes, as a first layer, mass%, Ca: 0.01 to 1%, Si: 0.01 to 5%, the balance being zinc and inevitable impurities, and an average molecular weight of 3000 or more. A polydialkylammonium chloride surfactant is contained in an amount of 0.0001 to 0.1% by mass% of C, and the coating amount per side is 1.0 to 20.0 g / m 2 . The ratio of the Si integrated intensity I (overall thickness Si) to the Si integrated intensity I (1/2 thickness Si) in the upper half of the plating layer thickness, [I (1/2 thickness Si) / I (overall thickness Si)] is A silane coupling agent (A) that forms an electroplating layer of 0.75 or more and contains one amino group in the molecule as a second layer, and a silane coupling agent that contains one glycidyl group in the molecule (B) is 0 by solid content mass ratio [(A) / (B)]. In proportions of from 5 to 1.7 obtained by the formula -SiR 1 R 2 R 3 (wherein in the molecule, R 1, R 2 and R 3, independently of one another, an alkoxy group or a hydroxyl group, at least One represents an alkoxy group) at least one selected from two or more functional groups (a), a hydroxyl group (separate from those which can be included in the functional group (a)) and an amino group At least one selected from the group consisting of an organosilicon compound (W) having one or more hydrophilic functional groups (b) and an average molecular weight of 1000 to 10,000, and titanium hydrofluoric acid or zirconium hydrofluoric acid A composite film containing each component is formed by applying and drying an aqueous metal surface treatment agent comprising a fluoro compound (X), phosphoric acid (Y), and a vanadium compound (Z), and the composite film In each component, organic The solid content mass ratio [(X) / (W)] of the elemental compound (W) and the fluoro compound (X) is 0.02 to 0.07, and the solid content of the organosilicon compound (W) and phosphoric acid (Y) The mass ratio [(Y) / (W)] is 0.03 to 0.12, and the solid mass ratio [(Z) / (W)] of the organosilicon compound (W) and the vanadium compound (Z) is 0.05 to 0.17, and the solid content mass ratio [(Z) / (X)] of the fluoro compound (X) and the vanadium compound (Z) is 1.3 to 6.0. It is in the surface-treated metal material.
上記水系金属表面処理剤は、さらに成分(C)として、第2層の皮膜中に硫酸コバルト、硝酸コバルトおよび炭酸コバルトからなる群から選ばれる少なくとも1種のコバルト化合物を、前記有機ケイ素化合物(W)とコバルト化合物(C)の固形分質量比〔(C)/(W)〕が0.01〜0.1の割合で含有することが好ましい。 The water-based metal surface treatment agent further contains, as a component (C), at least one cobalt compound selected from the group consisting of cobalt sulfate, cobalt nitrate, and cobalt carbonate in the second layer film. ) And the cobalt compound (C) are preferably contained in a solid content mass ratio [(C) / (W)] of 0.01 to 0.1.
上記表面処理金属材料は、金属材料の表面に、上記水系金属表面処理剤を塗布し、60℃より高く250℃未満の到達温度で乾燥を行い、乾燥後の皮膜重量が0.1〜1.5g/m2であることが好ましい。 The surface-treated metal material is coated with the water-based metal surface treatment agent on the surface of the metal material, dried at a temperature higher than 60 ° C. and lower than 250 ° C., and the coating weight after drying is 0.1 to 1. It is preferably 5 g / m 2 .
上記金属材料は電気亜鉛めっき鋼板であることが好ましい。 The metal material is preferably an electrogalvanized steel sheet.
上記表面処理金属材料の製造において、電気めっき浴を、Caを吸着させたシリカ粒子を平均分子量が3000以上であるポリジアルキルアンモニウムクロライド界面活性剤と共に分散させた酸性めっき浴とするとすることが好ましい。 In the production of the surface-treated metal material, the electroplating bath is preferably an acidic plating bath in which silica particles adsorbed with Ca are dispersed together with a polydialkylammonium chloride surfactant having an average molecular weight of 3000 or more.
本発明の表面処理金属材料は、長期耐食性、耐熱性、耐指紋性、導電性、上塗り塗装密着性および加工時の耐黒カス性を満足することから実用上価値のある技術である。 The surface-treated metal material of the present invention is a practically valuable technique because it satisfies long-term corrosion resistance, heat resistance, fingerprint resistance, electrical conductivity, adhesion to top coating, and black residue resistance during processing.
以下本発明の内容について詳細に説明する。
本発明の表面処理金属材料は、耐食性を大きく向上させる微量のCaをシリカに吸着させた状態で、特定の構造をもつ界面活性剤との共存下で、亜鉛めっき層中の上半分の層に効率的に導入しためっき皮膜と、上記水系金属表面処理剤の複合皮膜を併用することで、格段の長期耐食性向上効果が得られる。
The contents of the present invention will be described in detail below.
The surface-treated metal material of the present invention is formed in the upper half of the galvanized layer in the coexistence with a surfactant having a specific structure in a state where a small amount of Ca that greatly improves corrosion resistance is adsorbed on silica. By using the plating film efficiently introduced and the composite film of the above-mentioned aqueous metal surface treatment agent in combination, a remarkable long-term corrosion resistance improvement effect can be obtained.
まず、本発明の表面処理金属材料の成分に関する限定理由について説明する。なお、以下%は、質量%を意味するものとする。Caはそもそも、水の安定な電位範囲では電析しないため、電気めっきにより亜鉛めっき層に導入するのは非常に困難な元素である。しかし、Caが特にSiと共存して存在すると、Znの腐食を著しく抑制することを見出し、これを導入する方法を研究した結果、Caを吸着したシリカをめっき浴中に分散させることでCaをSiと共にめっき浴中に導入可能なことを見出した。 First, the reasons for limitation regarding the components of the surface-treated metal material of the present invention will be described. In the following, “%” means “% by mass”. Since Ca does not electrodeposit in the stable potential range of water, it is an extremely difficult element to introduce into the galvanized layer by electroplating. However, when Ca is present in the presence of Si in particular, it has been found that corrosion of Zn is remarkably suppressed, and as a result of studying a method of introducing this, Ca is dispersed by dispersing silica adsorbed in the plating bath. It was found that it can be introduced into the plating bath together with Si.
Caは0.01%の微量含有量であっても耐食性向上には有効であり、0.1%以上に量が増えればさらに耐食性向上に寄与する。その効果はSi:0.1%以上との共存下でさらに向上する。1%以上Caを導入することは現実的には現状難しいため、上限を1%とした。 Ca is effective for improving the corrosion resistance even if the content is as small as 0.01%, and if the amount is increased to 0.1% or more, it further contributes to the improvement of the corrosion resistance. The effect is further improved in the presence of Si: 0.1% or more. Since it is actually difficult to introduce Ca of 1% or more, the upper limit is set to 1%.
一方、SiはCaを導入するためにシリカに吸着して導入する場合には、同時にめっき層に0.01%以上導入されるが、Caを導入するためだけの働きではなく、Caと協調してZnの耐食性向上に寄与する。Caを0.01%以上Znめっき層に含有する場合、Siは0.1%以上で十分な上記協調耐食効果を示すので、0.1%以上の添加が好ましい。5%を超えて含有する場合、加工性などの他の性能が劣ってくるので、上限を5%とした。 On the other hand, when Si is adsorbed and introduced into silica to introduce Ca, it is simultaneously introduced into the plating layer by 0.01% or more. However, it is not only for introducing Ca, but cooperates with Ca. This contributes to improving the corrosion resistance of Zn. When Ca is contained in the Zn plating layer in an amount of 0.01% or more, 0.1% or more is preferable because Si exhibits a sufficient coordinated corrosion resistance effect at 0.1% or more. When the content exceeds 5%, other performance such as workability is deteriorated, so the upper limit was made 5%.
この性能の発現機構については定かではないが、推定されうる発現機構について説明する。ただし、本発明はこれに縛られるものではない。 Although the expression mechanism of this performance is not clear, the expression mechanism that can be estimated will be described. However, the present invention is not limited to this.
まず、微量のCaをシリカに吸着させた状態で、特定の構造をもつ界面活性剤との共存下で、亜鉛めっき層中の上半分の層に効率的に導入しためっき皮膜の上に水系金属表面処理剤を塗布し、焼き付けを行う際に、Znめっき皮膜中に導入される微量のCaを吸着したシリカに含まれる−OH基と水系金属表面処理剤の塗布複合皮膜上のSi−OHが脱水縮合により安定したSi−O−Si結合(シロキサン結合)を形成する。これにより、従来は第一層のめっき皮膜と第二層の水系金属表面処理剤の塗布乾燥皮膜との間の界面における密着性を確保してきた。この部分の密着性には、界面への水、塩分等の腐食因子の侵入抑制が腐食抑制に大きく寄与しているものと考えられる。加えて、水系金属表面処理剤の塗布乾燥皮膜自体の腐食因子抑制効果や、水系金属表面処理剤の塗布乾燥皮膜中に含まれるSi以外の無機塩、有機化合物の官能基がめっき表面の−O、−OH基と水素結合を介して架橋構造を形成していることも腐食因子の侵入を抑制すると考えられることから、表面処理金属材料としての腐食開始を遅延することに大きく寄与していると考えられる。 First, a water-based metal is formed on a plating film that is efficiently introduced into the upper half of the galvanized layer in the coexistence of a surfactant having a specific structure with a small amount of Ca adsorbed on silica. When the surface treatment agent is applied and baked, the —OH group contained in the silica adsorbing a small amount of Ca introduced into the Zn plating film and the Si—OH on the composite coating of the aqueous metal surface treatment agent A stable Si—O—Si bond (siloxane bond) is formed by dehydration condensation. Thereby, conventionally, the adhesiveness at the interface between the plating film of the first layer and the coating / drying film of the aqueous metal surface treatment agent of the second layer has been ensured. It is considered that the adhesion of this portion is largely due to the inhibition of the penetration of corrosion factors such as water and salt into the interface. In addition, the corrosion factor suppressing effect of the coating / drying film itself of the aqueous metal surface treatment agent, the inorganic salt other than Si contained in the coating / drying film of the aqueous metal surface treatment agent, and the functional group of the organic compound are -O on the plating surface. The formation of a crosslinked structure through a —OH group and a hydrogen bond is considered to suppress the invasion of corrosion factors, and thus greatly contributes to delaying the start of corrosion as a surface-treated metal material. Conceivable.
さらに、微量のCaをシリカに吸着させた状態で亜鉛めっき層中に導入することにより、Caがアルカリ性環境で皮膜的強固な皮膜を形成して耐食性向上に寄与すると共に、シリカが酸性環境で沈殿して耐食性向上に寄与すると考えられる。すなわち、両性で溶解性のあるZnめっき層をCaとシリカが協調して防食する機能を付与できるためと考えられる。 Furthermore, by introducing a small amount of Ca into the galvanized layer while adsorbed on silica, Ca forms a strong coating film in an alkaline environment and contributes to improving corrosion resistance, and silica is precipitated in an acidic environment. Therefore, it is thought that it contributes to the corrosion resistance improvement. That is, it is considered that Ca and silica can function to prevent corrosion in cooperation with the amphoteric and soluble Zn plating layer.
また、水系金属表面処理剤の塗布乾燥皮膜はSi−有機官能基を含む有機物の配列が規則的であり、また有機鎖が比較的短いことから、皮膜中の極めて微小な区域に、規則的かつ緻密にSi含有部と有機物部、すなわち無機物と有機物が配列しており、そのため、無機系皮膜が通常有する耐熱性および加工性時耐黒カス性、有機系皮膜が通常有する耐指紋性や塗装性などを併せ持つと考えられる。 In addition, the coating and drying film of the aqueous metal surface treatment agent has a regular arrangement of organic substances containing Si-organic functional groups and a relatively short organic chain. The Si-containing part and the organic part, that is, the inorganic substance and the organic substance are densely arranged. Therefore, the heat resistance normally possessed by the inorganic film and the black dust resistance during workability, and the fingerprint resistance and paintability normally possessed by the organic film. It is thought that it has both.
(第1層Ca吸着Si電気めっきの説明)
さらに前述の亜鉛めっきの腐食による白錆発生に加え、鉄の腐食による赤錆発生をも抑制する必要がある場合のような、長期にわたる耐食性の要求から、発明者らはめっき層内のSi濃度分布と特定の構造をもつ界面活性剤に着目することで耐食性の向上を達成した。即ち、図1のようにGDSによるめっき層全体中のSi積分強度I(全体厚みSi)とめっき層厚みの上半分中のSi積分強度I(1/2厚みSi)の比、〔I(1/2厚みSi)/I(全体厚みSi)〕が0.75以上とすることが好ましい。これは、めっき皮膜の上に水系金属表面処理剤を塗布し、焼き付けを行う際に、Znめっき皮膜中に導入される微量のCaを吸着したシリカに含まれる−OH基と水系金属表面処理剤の塗布複合皮膜上のSi−OHが脱水縮合により安定したSi−O−Si結合(シロキサン結合)を効率的に形成するためである。これにより、第一層のめっき皮膜と第二層の水系金属表面処理剤の塗布乾燥皮膜との間の界面において強固な密着が起こり、界面への腐食因子の侵入を抑制できるため、腐食抑制効果が得られる。そのためにも、めっきの表層部分にCaを吸着したシリカを分散することが重要となる。尚、耐食性評価は後述の塩水噴霧平面部長期耐赤錆性試験(JIS Z 2371による塩水噴霧試験(SST)を360時間行い、赤錆発生面積で評価)によるものである。
(Description of first layer Ca adsorption Si electroplating)
Furthermore, in addition to the above-mentioned white rust caused by corrosion of zinc plating, the inventors have required long-term corrosion resistance, such as when it is necessary to suppress red rust caused by iron corrosion. The improvement of corrosion resistance was achieved by paying attention to the surfactant with a specific structure. That is, as shown in FIG. 1, the ratio of the Si integrated strength I (overall thickness Si) in the entire plated layer by GDS to the Si integrated strength I (1/2 thickness Si) in the upper half of the plated layer thickness, [I (1 / 2 thickness Si) / I (overall thickness Si)] is preferably 0.75 or more. This is because when an aqueous metal surface treatment agent is applied on a plating film and baked, -OH groups and an aqueous metal surface treatment agent contained in silica adsorbing a small amount of Ca introduced into the Zn plating film This is because the Si—OH on the coated composite film efficiently forms stable Si—O—Si bonds (siloxane bonds) by dehydration condensation. As a result, strong adhesion occurs at the interface between the first layer plating film and the second layer aqueous metal surface treatment coating and drying film, and the invasion of corrosion factors into the interface can be suppressed. Is obtained. Therefore, it is important to disperse the silica having adsorbed Ca in the surface layer portion of the plating. The corrosion resistance evaluation is based on the salt spray flat surface long-term red rust resistance test described later (a salt spray test (SST) according to JIS Z 2371 is performed for 360 hours and evaluated by the area where red rust occurs).
なお、ここでいうGDSによるめっき層全体中のSi積分強度I(全体厚みSi)とは、リガク製GDS(高周波グロー放電発光分析装置)GDA750を用い、分析径2.5mmでめっき層深さ方向の元素分布を測定した際の、Siの強度を積分した値である。また、めっき層全体厚みとはGDSによる測定でZnの強度が低下し変化しなくなった深さまでと定義する。また、めっき層厚みの上半分中のSi積分強度I(1/2厚みSi)とはめっき層全体厚みの上半分の厚みの中に存在するSiの強度を積分した値である。 In addition, the Si integrated intensity I (overall thickness Si) in the whole plating layer by GDS as used herein is RDS GDS (High Frequency Glow Discharge Emission Analyzer) GDA750, with an analysis diameter of 2.5 mm and a plating layer depth direction. This is a value obtained by integrating the intensity of Si when the element distribution is measured. Further, the entire thickness of the plating layer is defined as the depth at which the strength of Zn decreases and no longer changes as measured by GDS. Further, the Si integrated strength I (1/2 thickness Si) in the upper half of the plating layer thickness is a value obtained by integrating the strength of Si existing in the upper half thickness of the entire plating layer thickness.
GDSによるめっき層全体中のSi積分強度I(全体厚みSi)とめっき層厚みの上半分中のSi積分強度I(1/2厚みSi)の比、〔I(1/2厚みSi)/I(全体厚みSi)〕を0.75以上とするためには、Caを吸着したシリカを利用し、かつ、特定の構造をもつ界面活性剤との共存下、すなわち、ポリジアルキルアンモニウムクロライド界面活性剤と共に分散させた酸性めっき浴を用いることが好ましいことを見出した。これにより、効率や作業性を通常のZnめっきと同等に保ったまま本発明の表面処理金属材料を製造することが出来る。さらに、ポリジアルキルアンモニウムクロライド界面活性剤の平均分子量は3000以上であることが好ましく、電気めっき層にCの質量%で0.0001〜0.1%含有することが好ましい。 Ratio of Si integrated strength I (overall thickness Si) in the entire plating layer by GDS and Si integrated strength I (1/2 thickness Si) in the upper half of the plating layer thickness, [I (1/2 thickness Si) / I (Overall thickness Si)] is 0.75 or more, using silica adsorbing Ca and coexisting with a surfactant having a specific structure, that is, a polydialkylammonium chloride surfactant. It was found that it is preferable to use an acidic plating bath dispersed together. Thereby, the surface-treated metal material of the present invention can be produced while maintaining efficiency and workability equivalent to those of ordinary Zn plating. Furthermore, the average molecular weight of the polydialkylammonium chloride surfactant is preferably 3000 or more, and the electroplating layer preferably contains 0.0001 to 0.1% by mass% of C.
他構造を有する界面活性剤と微量のCaを吸着したシリカの併用の場合は、Ca吸着シリカが亜鉛めっき層中にほとんど導入されないか、あるいは、Ca吸着シリカが亜鉛めっき層中に導入される場合でも、界面活性剤が地鉄と亜鉛めっき層の界面付近に主に存在する。そのため、第一層のめっき皮膜と第二層の水系金属表面処理剤の塗布乾燥皮膜との間の界面において密着向上効果が低く、界面への水、塩分等の腐食因子侵入抑制効果すなわち腐食抑制効果が不十分となると考えられる。 When using a surfactant having another structure and silica adsorbing a small amount of Ca, Ca-adsorbed silica is hardly introduced into the galvanized layer, or Ca-adsorbed silica is introduced into the galvanized layer. However, the surfactant is mainly present near the interface between the base iron and the galvanized layer. Therefore, the adhesion improvement effect is low at the interface between the coating film of the first layer and the coating and drying film of the water-based metal surface treatment agent of the second layer. The effect is considered to be insufficient.
一方、ポリジアルキルアンモニウムクロライド界面活性剤は、微量のCaを吸着したシリカを亜鉛めっき層中の上半分の層に効率的に導入することができる。そのため、第一層のめっき皮膜と第二層の水系金属表面処理剤の塗布乾燥皮膜との間の界面において強固な密着が起こり、界面への水、塩分等の腐食因子の侵入を抑制できるため、腐食抑制効果が発現すると考えられる。加えて、水系金属表面処理剤の塗布乾燥皮膜自体の腐食因子抑制効果や、水系金属表面処理剤の塗布乾燥皮膜中に含まれるSi以外の無機塩、有機化合物の官能基がめっき表面の−O、−OH基と水素結合を介して架橋構造を形成していることも腐食因子の侵入を抑制すると考えられることから、表面処理金属材料としての腐食開始を大きく遅延することが可能と考えられる。併せて、微量のCaをシリカに吸着させた状態で亜鉛めっき層中に導入することにより、Caがアルカリ性環境で皮膜的強固な皮膜を形成して耐食性向上に寄与すると共に、シリカが酸性環境で沈殿して耐食性向上に寄与する効果も考えられる。 On the other hand, the polydialkylammonium chloride surfactant can efficiently introduce silica adsorbing a small amount of Ca into the upper half of the galvanized layer. Therefore, strong adhesion occurs at the interface between the coating film of the first layer and the coating film of the aqueous metal surface treatment agent of the second layer, and the entry of corrosion factors such as water and salt into the interface can be suppressed. It is considered that a corrosion inhibiting effect is exhibited. In addition, the corrosion factor suppressing effect of the coating / drying film itself of the aqueous metal surface treatment agent, the inorganic salt other than Si contained in the coating / drying film of the aqueous metal surface treatment agent, and the functional group of the organic compound are -O on the plating surface. The formation of a crosslinked structure through —OH groups and hydrogen bonds is also considered to suppress the invasion of corrosion factors, so that it is considered possible to greatly delay the initiation of corrosion as a surface-treated metal material. In addition, by introducing a small amount of Ca into the galvanized layer in a state where it is adsorbed on silica, Ca forms a strong film in an alkaline environment and contributes to an improvement in corrosion resistance, and silica is in an acidic environment. The effect which precipitates and contributes to corrosion resistance improvement is also considered.
ポリジアルキルアンモニウムクロライド界面活性剤とCaを吸着したシリカの併用でなぜこのような効果を発現するかについては明らかではないが、界面活性剤中のノニオン構造とカチオン構造が共存することにより、シリカ中の−OH基および吸着しているCaとの分子間力により亜鉛めっき中に効率的にCaを吸着したシリカを導入することが可能で、さらに、ポリジアルキルアンモニウムクロライド界面活性剤の分子量が3000以上の場合は、界面活性剤の分子鎖が長くなるので、ポリジアルキルアンモニウムクロライド界面活性剤がCaを吸着したシリカをめっき層の電析の後半においてより効率的に導入することが可能となると推定している。 It is not clear why a polydialkylammonium chloride surfactant and silica adsorbed with Ca exhibit this effect, but the nonionic structure and cationic structure in the surfactant coexist in the silica. It is possible to efficiently introduce silica having Ca adsorbed during galvanization by intermolecular force with the —OH group and adsorbed Ca, and the molecular weight of the polydialkylammonium chloride surfactant is 3000 or more. In this case, since the molecular chain of the surfactant becomes longer, it is estimated that the polydialkylammonium chloride surfactant can introduce the silica adsorbing Ca more efficiently in the latter half of the electrodeposition of the plating layer. ing.
ポリジアルキルアンモニウムクロライド界面活性剤の平均分子量は長期耐食性の向上効果の観点から3000以上であることが好ましい。なお、上限は特に設けないが、百万を超える場合は、めっき液の循環時に発生する発泡などめっき操業性に課題がでる場合があり好ましくない。 The average molecular weight of the polydialkylammonium chloride surfactant is preferably 3000 or more from the viewpoint of improving the long-term corrosion resistance. The upper limit is not particularly set, but if it exceeds 1 million, there may be a problem in plating operability such as foaming generated during circulation of the plating solution, which is not preferable.
図2に、電気めっき層中のC質量%と、耐食性能の関係を示す。電気めっき層中に含有するポリジアルキルアンモニウムクロライド界面活性剤量の下限は、必要な長期耐食性を発現するためにめっき層のCの質量%で0.0001%とすることが好ましい。上限は、コストパフォーマンス、めっき層自体の耐食性の低下を抑える観点から0.1%とすることが好ましい。 FIG. 2 shows the relationship between C mass% in the electroplating layer and corrosion resistance. The lower limit of the amount of the polydialkylammonium chloride surfactant contained in the electroplating layer is preferably 0.0001% by mass% of C in the plating layer in order to express the necessary long-term corrosion resistance. The upper limit is preferably set to 0.1% from the viewpoint of cost performance and suppressing the deterioration of the corrosion resistance of the plating layer itself.
なお、電気めっき層中に含有するポリジアルキルアンモニウムクロライド界面活性剤の量については、例えば、標準サンプルを用いて蛍光X線分析装置であらかじめ検量線を作成しておき、めっきの蛍光X線分析を行うことでめっき中のC量として測定することができる。また分子量はTOF−MS法による直接測定およびクロマトグラフィ法による換算測定のいずれかを用いて測定することができる。耐食性評価は後述の塩水噴霧平面部長期耐赤錆性試験(JIS Z 2371による塩水噴霧試験(SST)を360時間行い、赤錆発生面積で評価)によるものである。 Regarding the amount of polydialkylammonium chloride surfactant contained in the electroplating layer, for example, a calibration curve is prepared in advance by a fluorescent X-ray analyzer using a standard sample, and the fluorescent X-ray analysis of plating is performed. It can be measured as the amount of C during plating. The molecular weight can be measured using either direct measurement by TOF-MS method or conversion measurement by chromatography method. Corrosion resistance evaluation is based on a salt spray flat surface long-term red rust resistance test described later (a salt spray test (SST) according to JIS Z 2371 is performed for 360 hours and evaluated by the area where red rust occurs).
本発明の表面処理金属材料について、微量のCaをシリカに吸着させた状態で亜鉛めっき層中の上半分の層に効率的に導入しためっき皮膜の片面あたりの皮膜量は1.0〜20.0g/m2が好ましい。めっき皮膜の片面あたりの皮膜量の下限は、最小限の耐食性を確保するため1.0g/m2とすることが好ましい。めっき皮膜の片面あたりの皮膜量の上限は、電気めっき製造でのコストパフォーマンス、自動車分野に適用した場合の溶接性などを考慮して20.0g/m2とすることが好ましい。より好ましい範囲は5.0〜20.0g/m2である。 With respect to the surface-treated metal material of the present invention, the coating amount per side of the plating film efficiently introduced into the upper half layer of the galvanized layer in a state where a trace amount of Ca is adsorbed to silica is 1.0 to 20. 0 g / m 2 is preferred. The lower limit of the coating amount per one side of the plating film is preferably 1.0 g / m 2 in order to ensure the minimum corrosion resistance. The upper limit of the coating amount per side of the plating film is preferably 20.0 g / m 2 in consideration of cost performance in electroplating production, weldability when applied to the automobile field, and the like. A more preferable range is 5.0 to 20.0 g / m 2 .
また、コストパフォーマンスの観点から、微量のCaをシリカに吸着させた状態で亜鉛めっき層中の上半分の層に効率的に導入しためっき皮膜を形成する原板の金属材料が電気亜鉛めっき鋼板とすることが好ましい。この場合は、一般的な電気亜鉛めっき鋼板上に微量のCaをシリカに吸着させた状態で分散しためっき層が形成され、2層めっきの下層が一般的な電気亜鉛めっき、その上層に微量Ca吸着シリカを含む電気亜鉛めっきが形成される。2層めっきの下層が一般的な電気亜鉛めっき、その上層に微量Ca吸着シリカを含む電気亜鉛めっきとすることにより、めっき皮膜と水系金属表面処理剤の塗布乾燥皮膜との間の界面における密着向上が、効率的にまたコスト的に有利に実現可能となる。 In addition, from the viewpoint of cost performance, an electrogalvanized steel sheet is used as a base metal material for forming a plating film that is efficiently introduced into the upper half of the galvanized layer in a state where a small amount of Ca is adsorbed to silica. It is preferable. In this case, a plating layer in which a trace amount of Ca is adsorbed on silica is formed on a general electrogalvanized steel sheet, the lower layer of the two-layer plating is a general electrogalvanization, and the upper layer is a trace amount of Ca. An electrogalvanizing containing adsorbed silica is formed. Improved adhesion at the interface between the plating film and the water-based metal surface treatment coating / drying film by using a general electrogalvanization as the lower layer of the two-layer plating and an electrogalvanization with a trace amount of Ca-adsorbed silica as the upper layer. However, it can be realized efficiently and cost-effectively.
Caを吸着したシリカとしては、例えばGRACE DAVISION社のシールデックスなどを用いることができる。Caを吸着したシリカを亜鉛めっき層中に導入するためには、通常の硫酸基浴が好ましく適用でき、例えば、1リットルのめっき浴中に、硫酸亜鉛七水和物を400g、硫酸を40g、Ca吸着シリカを20g、ポリジアルキルアンモニウムクロライド界面活性剤を0.4gという組成を有するめっき浴を用いて、50〜150A/dm2などの電流密度条件で、従来の電気亜鉛めっき同様、電流効率90%以上で効率低下を伴わずに製造することができる。 As the silica having adsorbed Ca, for example, a sealdex manufactured by GRACE DAVISION or the like can be used. In order to introduce the silica having adsorbed Ca into the galvanized layer, a normal sulfuric acid base bath can be preferably applied. For example, 400 g of zinc sulfate heptahydrate, 40 g of sulfuric acid, Using a plating bath having a composition of 20 g of Ca-adsorbing silica and 0.4 g of polydialkylammonium chloride surfactant, a current efficiency of 90, as in conventional electrogalvanizing, under a current density condition of 50 to 150 A / dm 2 or the like. % Or more can be produced without a decrease in efficiency.
(第2層無機系皮膜に関する説明)
本発明の表面処理金属材料は第2層に水系金属表面処理剤を塗布し乾燥することにより各成分を含有する複合皮膜を形成する。
有機ケイ素化合物(W)は、分子中にアミノ基を1つ含有するシランカップリング剤(A)と、分子中にグリシジル基を1つ含有するシランカップリング剤(B)を固形分質量比〔(A)/(B)〕で0.5〜1.7の割合で配合して得られるものである。シランカップリング剤(A)とシランカップリング剤(B)の配合比率としては、固形分質量比〔(A)/(B)〕で0.5〜1.7である必要があり、0.7〜1.7が好ましく、0.9〜1.1であることが最も好ましい。固形分質量比〔(A)/(B)〕が0.5未満であると、耐指紋性および浴安定性、耐黒カス性が著しく低下するため好ましくない。逆に1.7を超えると、耐水性が著しく低下するため好ましくない。
(Explanation regarding the second layer inorganic coating)
The surface-treated metal material of the present invention forms a composite film containing each component by applying an aqueous metal surface treatment agent to the second layer and drying.
The organosilicon compound (W) comprises a silane coupling agent (A) containing one amino group in the molecule and a silane coupling agent (B) containing one glycidyl group in the molecule. (A) / (B)] in a ratio of 0.5 to 1.7. As a compounding ratio of the silane coupling agent (A) and the silane coupling agent (B), the solid content mass ratio [(A) / (B)] needs to be 0.5 to 1.7. 7 to 1.7 are preferable, and 0.9 to 1.1 are most preferable. If the solid content mass ratio [(A) / (B)] is less than 0.5, fingerprint resistance, bath stability, and black residue resistance are remarkably lowered, which is not preferable. On the other hand, if it exceeds 1.7, the water resistance is remarkably lowered.
また、本発明中における前記分子中にアミノ基を1つ含有するシランカップリング剤(A)としては、特に限定するものではないが、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシランなどを例示することができ、分子中にグリシジル基を1つ含有するシランカップリング剤(B)としては、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシランなどを例示することができる。 In the present invention, the silane coupling agent (A) containing one amino group in the molecule is not particularly limited, but 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane. Examples of the silane coupling agent (B) containing one glycidyl group in the molecule include 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane and 3-glycidoxypropyltriethoxysilane. can do.
また、本発明の有機ケイ素化合物(W)の製造方法は、特に限定するものではないが、pH4に調整した水に、前記シランカップリング剤(A)と、前記シランカップリング剤(B)を順次添加し、所定時間攪拌する方法が挙げられる。 Moreover, the manufacturing method of the organosilicon compound (W) of the present invention is not particularly limited, but the silane coupling agent (A) and the silane coupling agent (B) are added to water adjusted to pH 4. The method of adding sequentially and stirring for predetermined time is mentioned.
有機ケイ素化合物(W)における官能基(a)の数は2個以上であることが必要である。官能基(a)の数が1個である場合には、金属材料表面に対する密着力および造膜性が低下するため、耐黒カス性が低下する。官能基(a)のR1、R2及びR3の定義におけるアルコキシ基の炭素数は特に制限されないが1から6であるのが好ましく、1から4であるのがより好ましく、1又は2であるのがもっとも好ましい。官能基(b)の存在割合としては、1分子内一個以上であればよい。有機ケイ素化合物(W)の平均分子量は1000〜10000であることが必要であり、1300〜6000であることが好ましい。ここでいう分子量は、特に限定するものではないが、TOF−MS法による直接測定およびクロマトグラフィー法による換算測定のいずれかを用いて良い。平均分子量が1000未満であると、形成された皮膜の耐水性が著しく低くなる。一方、平均分子量が10000より大きいと、前記有機ケイ素化合物を安定に溶解または分散させることが困難になる。 The number of functional groups (a) in the organosilicon compound (W) needs to be 2 or more. When the number of functional groups (a) is one, the adhesion to the metal material surface and the film-forming property are lowered, so that the black residue resistance is lowered. The number of carbon atoms of the alkoxy group in the definition of R 1 , R 2 and R 3 of the functional group (a) is not particularly limited, but is preferably 1 to 6, more preferably 1 to 4, more preferably 1 or 2. Most preferably. The abundance ratio of the functional group (b) may be one or more in one molecule. The average molecular weight of the organosilicon compound (W) needs to be 1000 to 10000, and preferably 1300 to 6000. The molecular weight here is not particularly limited, but either direct measurement by TOF-MS method or conversion measurement by chromatography method may be used. When the average molecular weight is less than 1000, the water resistance of the formed film is remarkably lowered. On the other hand, if the average molecular weight is larger than 10,000, it becomes difficult to stably dissolve or disperse the organosilicon compound.
また、フルオロ化合物(X)の配合量に関しては、前記有機ケイ素化合物(W)とフルオロ化合物(X)の固形分質量比〔(X)/(W)〕が0.02〜0.07である必要があり、0.03〜0.06が好ましく、0.04〜0.05であることが最も好ましい。前記有機ケイ素化合物(W)とフルオロ化合物(X)の固形分質量比〔(X)/(W)〕が0.02未満であると、添加効果が発現しないため好ましくない。逆に0.07より大きいと導電性が低下するため好ましくない。 Moreover, regarding the compounding quantity of fluoro compound (X), solid content mass ratio [(X) / (W)] of said organosilicon compound (W) and fluoro compound (X) is 0.02-0.07. It is necessary, 0.03-0.06 is preferable, and 0.04-0.05 is the most preferable. If the solid content mass ratio [(X) / (W)] of the organosilicon compound (W) and the fluoro compound (X) is less than 0.02, the effect of addition is not exhibited, which is not preferable. On the contrary, if it is larger than 0.07, the conductivity is lowered, which is not preferable.
また、りん酸(Y)の配合量に関しては、前記有機ケイ素化合物(W)とりん酸(Y)の固形分質量比〔(Y)/(W)〕が0.03〜0.12である必要があり、0.05〜0.12であることが好ましく、0.09〜0.1であることが最も好ましい。前記有機ケイ素化合物(W)とりん酸(Y)の固形分質量比〔(Y)/(W)〕が0.03未満であると添加効果が発現しないため好ましくない。逆に0.12を超えると、皮膜の水溶化が著しくなるため好ましくない。 Moreover, regarding the compounding quantity of phosphoric acid (Y), solid content mass ratio [(Y) / (W)] of the said organosilicon compound (W) and phosphoric acid (Y) is 0.03-0.12. It is necessary, and it is preferable that it is 0.05-0.12, and it is most preferable that it is 0.09-0.1. If the solid content mass ratio [(Y) / (W)] of the organosilicon compound (W) and phosphoric acid (Y) is less than 0.03, the effect of addition is not exhibited, which is not preferable. On the other hand, if it exceeds 0.12, the film becomes extremely water-soluble, which is not preferable.
また、バナジウム化合物(Z)の配合量に関しては、前記有機ケイ素化合物(W)とバナジウム化合物の固形分質量比〔(Z)/(W)〕が0.05〜0.17である必要があり、0.07〜0.15であることが好ましく、0.09〜0.14であることがさらに好ましく、0.11〜0.13であることが最も好ましい。前記有機ケイ素化合物(W)とバナジウム化合物の固形分質量比〔(Z)/(W)〕が0.05未満であると添加効果が発現しないため好ましくない。逆に0.17を超えると、安定性が極めて低下するため好ましくない。 Moreover, regarding the compounding quantity of vanadium compound (Z), solid content mass ratio [(Z) / (W)] of the said organosilicon compound (W) and vanadium compound needs to be 0.05-0.17. 0.07 to 0.15 is preferable, 0.09 to 0.14 is more preferable, and 0.11 to 0.13 is most preferable. If the solid content mass ratio [(Z) / (W)] of the organosilicon compound (W) and the vanadium compound is less than 0.05, the effect of addition is not exhibited, which is not preferable. On the other hand, if it exceeds 0.17, the stability is extremely lowered, which is not preferable.
また、バナジウム化合物(Z)としては、特に限定するものではないが、五酸化バナジウムV2O5、メタバナジン酸HVO3、メタバナジン酸アンモニウム、メタバナジン酸ナトリウム、オキシ三塩化バナジウムVOCl3、三酸化バナジウムV2O3、二酸化バナジウムVO2、オキシ硫酸バナジウムVOSO4、バナジウムオキシアセチルアセトネートVO(OC(=CH2)CH2COCH3))2、バナジウムアセチルアセトネートV(OC(=CH2)CH2COCH3))3、三塩化バナジウムVCl3、リンバナドモリブデン酸などを例示することができる。また、5価のバナジウム化合物を水酸基、カルボニル基、カルボキシル基、1〜3級アミノ基、アミド基、リン酸基及びホスホン酸基よりなる群から選ばれる少なくとも1種の官能基を有する有機化合物により、4価〜2価に還元したものも使用可能である。 Further, the vanadium compound (Z) is not particularly limited, but vanadium pentoxide V 2 O 5 , metavanadate HVO 3 , ammonium metavanadate, sodium metavanadate, vanadium oxytrichloride VOCl 3 , vanadium trioxide V 2 O 3 , vanadium dioxide VO 2 , vanadium oxysulfate VOSO 4 , vanadium oxyacetylacetonate VO (OC (═CH 2 ) CH 2 COCH 3 )) 2 , vanadium acetylacetonate V (OC (═CH 2 ) CH 2 COCH 3 )) 3 , vanadium trichloride VCl 3 , phosphovanadomolybdic acid and the like. In addition, the pentavalent vanadium compound is an organic compound having at least one functional group selected from the group consisting of a hydroxyl group, a carbonyl group, a carboxyl group, a primary to tertiary amino group, an amide group, a phosphoric acid group, and a phosphonic acid group. Those reduced to tetravalent to divalent can also be used.
また、フルオロ化合物(X)とバナジウム化合物(Z)の配合量に関しては、前記フルオロ化合物(X)とバナジウム化合物(Z)の固形分質量比〔(Z)/(X)〕が1.3〜6.0である必要があり、1.3〜3.5であることが好ましく、2.5〜3.3であることがさらに好ましく、2.8〜3.0であることが最も好ましい。前記フルオロ化合物(X)とバナジウム化合物(Z)固形分質量比〔(Z)/(X)〕が1.3未満であるとバナジウム化合物(Z)の添加効果が発現しないため好ましくない。逆に6.0を超えると、浴安定性、耐黒カス性が低下するため好ましくない。 Moreover, regarding the compounding quantity of fluoro compound (X) and vanadium compound (Z), solid content mass ratio [(Z) / (X)] of said fluoro compound (X) and vanadium compound (Z) is 1.3- It is necessary to be 6.0, preferably 1.3 to 3.5, more preferably 2.5 to 3.3, and most preferably 2.8 to 3.0. If the mass ratio [(Z) / (X)] of the solid content of the fluoro compound (X) and the vanadium compound (Z) is less than 1.3, the effect of adding the vanadium compound (Z) is not preferable. On the other hand, if it exceeds 6.0, bath stability and black residue resistance are lowered, which is not preferable.
コバルト化合物(C)は、硫酸コバルト、硝酸コバルトおよび炭酸コバルトからなる群から選ばれる少なくとも1種のコバルト化合物である必要がある。また、その配合比率は、前記有機ケイ素化合物(W)とコバルト化合物(C)の固形分質量比〔(C)/(W)〕が0.01〜0.1である必要があり、0.02〜0.07であることが好ましく、0.03〜0.05であることが最も好ましい。前記有機ケイ素化合物(W)とコバルト化合物(C)の固形分質量比〔(C)/(W)〕が0.01未満であると、コバルト化合物(C)の添加効果が発現しないため好ましくない。逆に0.1より大きいと耐食性が低下するため好ましくない。 The cobalt compound (C) needs to be at least one cobalt compound selected from the group consisting of cobalt sulfate, cobalt nitrate, and cobalt carbonate. Moreover, the compounding ratio needs that the solid content mass ratio [(C) / (W)] of the said organosilicon compound (W) and a cobalt compound (C) needs to be 0.01-0.1, and is 0.00. It is preferably 02 to 0.07, and most preferably 0.03 to 0.05. If the solid content mass ratio [(C) / (W)] of the organosilicon compound (W) and the cobalt compound (C) is less than 0.01, the effect of adding the cobalt compound (C) is not preferable. . Conversely, if it is larger than 0.1, the corrosion resistance is lowered, which is not preferable.
本発明の表面処理金属材料は、前記水系金属表面処理剤を塗布し、60℃より高く250℃未満の到達温度で乾燥を行い、乾燥後の皮膜重量が0.1〜1.5g/m2であることが好ましい。乾燥温度については、到達温度で60℃より高く250℃未満であることが好ましく、100℃〜140℃であることが更に好ましい。到達温度が60℃未満であると、該水系金属表面処理剤の溶媒が完全に揮発しないことがあるため好ましくない。逆に250℃以上となると、該水系金属表面処理剤にて形成された皮膜の有機鎖の一部が分解するため好ましくない。皮膜重量に関しては、0.1〜1.5g/m2であることが好ましく、0.3〜0.6g/m2であることが更に好ましい。皮膜重量が0.1g/m2未満であると、該金属材の表面を被覆できないため耐食性が劣るため好ましくない。1.5g/m2より大きいと、耐食性は優れるものの、加工時耐黒カス性や導電性がやや低下する傾向となるため好ましくない。 The surface-treated metal material of the present invention is coated with the aqueous metal surface treatment agent and dried at an ultimate temperature of more than 60 ° C. and less than 250 ° C., and the coating weight after drying is 0.1 to 1.5 g / m 2. It is preferable that About drying temperature, it is preferable that it is higher than 60 degreeC and less than 250 degreeC in ultimate temperature, and it is still more preferable that it is 100 to 140 degreeC. An ultimate temperature of less than 60 ° C. is not preferable because the solvent for the aqueous metal surface treatment agent may not completely evaporate. Conversely, when the temperature is 250 ° C. or higher, a part of the organic chain of the film formed with the aqueous metal surface treatment agent is decomposed, which is not preferable. For the coating weight is preferably 0.1 to 1.5 g / m 2, and still more preferably from 0.3-0.6 g / m 2. If the coating weight is less than 0.1 g / m 2 , the surface of the metal material cannot be coated and the corrosion resistance is inferior. If it is larger than 1.5 g / m 2 , the corrosion resistance is excellent, but the black residue resistance and conductivity during processing tend to be slightly lowered, which is not preferable.
本発明に用いる水系金属表面処理剤は、本発明の効果を損なわない範囲で、塗工性を向上させるためのレベリング剤や水溶性溶剤、金属安定化剤、エッチング抑制剤およびpH調整剤、潤滑剤、光触媒機能付与添加剤などを使用することが可能である。レベリング剤としては、ノニオンまたはカチオンの界面活性剤として、ポリエチレンオキサイドもしくはポリプロピレンオキサイド付加物やアセチレングリコール化合物などが挙げられ、水溶性溶剤としてはエタノール、イソプロピルアルコール、t−ブチルアルコールおよびプロピレングリコールなどのアルコール類、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルなどのセロソルブ類、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類、アセトン、メチルエチルケトンおよびメチルイソブチルケトンなどのケトン類が挙げられる。金属安定化剤としては、エチレンジアミン四酢酸系、ジエチレントリアミン五酢酸系などのキレート化合物が挙げられ、エッチング抑制剤としては、エチレンジアミン、トリエチレンペンタミン、グアニジンおよびピリミジンなどのアミン化合物類が挙げられる。特に一分子内に2個以上のアミノ基を有するものが金属安定化剤としても効果があり、より好ましい。pH調整剤としては、酢酸および乳酸などの有機酸類、フッ酸などの無機酸類、アンモニウム塩やアミン類などが挙げられる。潤滑剤としては、ポリエチレンワックス等の有機系潤滑剤や、黒鉛、二硫化モリブデン、シリカやアルミナなどの金属酸化物、などの無機系潤滑剤などが挙げられる。光触媒機能付与添加剤としては、アナターゼ型酸化チタンなどが挙げられる。 The water-based metal surface treatment agent used in the present invention is a leveling agent, a water-soluble solvent, a metal stabilizer, an etching inhibitor, a pH adjuster, a lubrication agent for improving coating properties within the range not impairing the effects of the present invention. It is possible to use an agent, a photocatalyst function-imparting additive, and the like. Examples of leveling agents include nonionic or cationic surfactants such as polyethylene oxide or polypropylene oxide adducts and acetylene glycol compounds, and examples of water-soluble solvents include alcohols such as ethanol, isopropyl alcohol, t-butyl alcohol, and propylene glycol. , Cellosolves such as ethylene glycol monobutyl ether and ethylene glycol monoethyl ether, esters such as ethyl acetate and butyl acetate, and ketones such as acetone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone. Examples of the metal stabilizer include chelate compounds such as ethylenediaminetetraacetic acid and diethylenetriaminepentaacetic acid, and examples of the etching inhibitor include amine compounds such as ethylenediamine, triethylenepentamine, guanidine, and pyrimidine. In particular, those having two or more amino groups in one molecule are more preferable because they are effective as metal stabilizers. Examples of the pH adjuster include organic acids such as acetic acid and lactic acid, inorganic acids such as hydrofluoric acid, ammonium salts and amines. Examples of the lubricant include organic lubricants such as polyethylene wax, and inorganic lubricants such as graphite, molybdenum disulfide, metal oxides such as silica and alumina, and the like. Examples of the photocatalyst function-imparting additive include anatase-type titanium oxide.
以下に本発明の実施例及び比較例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれ
らにより限定されるものではない。試験板の調製、実施例および比較例、および金属材料
用表面処理剤の塗布方法について下記に説明する。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples and comparative examples of the present invention, but the present invention is not limited thereto. Preparation of the test plate, examples and comparative examples, and a method for applying the surface treatment agent for metal materials will be described below.
〔試験材〕
(1)試験基材
下記に示した冷延鋼板を基材として用いた。
・冷延鋼板:SPC270、板厚=0.8mm
(2)脱脂処理
基材を、アルカリ脱脂剤のファインクリーナーFC4460(登録商標:日本パーカライジング(株)製)を用いて、濃度:A剤20g/L+B剤12g/L、温度60℃の条件で2分間スプレー処理し、純水で30秒間水洗したのちに乾燥したものを試験板とした。
[Test material]
(1) Test base material The cold-rolled steel sheet shown below was used as a base material.
-Cold rolled steel sheet: SPC270, thickness = 0.8 mm
(2) Degreasing treatment Using a fine cleaner FC4460 (registered trademark: manufactured by Nippon Parkerizing Co., Ltd.) as an alkaline degreasing agent, the base material was 2 under the conditions of concentration: A agent 20 g / L + B agent 12 g / L, temperature 60 ° C. The test plate was sprayed for 1 minute, washed with pure water for 30 seconds and then dried.
(3)電気めっき方法
実施例および比較例に使用しためっき水準について、表1にめっき液組成成分と名称、表2に、上層および下層、めっき液種類及び成分濃度、めっき条件及びめっき量、めっき中CaおよびSiの含有量、GDSによるめっき層全体中のSi積分強度I(全体厚みSi)とめっき層厚みの上半分中のSi積分強度I(1/2厚みSi)の比、を示す。
めっきは、脱脂した基材を5%硫酸溶液中に10秒間浸漬して酸洗し、取り出し後水洗した後、硫酸塩めっき浴を用いて電気めっきを施した。例えば、めっき水準1のめっき条件は以下の通り。
めっき浴組成
ZnSO4・7H2O:400g/L
H2SO4 :40g/L
Ca吸着型シリカ:10g/L
ポリジアルキルアンモニウムクロライド界面活性剤量:0.2g/L
pH:1.8
セル:小型オーバーフローセル(極間距離:15mm、電極:チタン−白金)
浴温:50±2℃
液流速:1m/秒
電流密度:80A/dm2
めっき量:20g/m2
(3) Electroplating method Regarding the plating levels used in the examples and comparative examples, Table 1 shows plating solution composition components and names, Table 2 shows upper and lower layers, plating solution types and component concentrations, plating conditions and amounts, and plating. The content of medium Ca and Si, and the ratio of the Si integrated strength I (overall thickness Si) in the entire plating layer by GDS to the Si integrated strength I (1/2 thickness Si) in the upper half of the plating layer thickness are shown.
For plating, the degreased substrate was dipped in a 5% sulfuric acid solution for 10 seconds, pickled, washed with water, and then electroplated using a sulfate plating bath. For example, the plating conditions of
Plating bath composition ZnSO 4 · 7H 2 O: 400 g / L
H 2 SO 4 : 40 g / L
Ca adsorption type silica: 10 g / L
Polydialkylammonium chloride surfactant amount: 0.2 g / L
pH: 1.8
Cell: Small overflow cell (distance between electrodes: 15 mm, electrode: titanium-platinum)
Bath temperature: 50 ± 2 ° C
Liquid flow velocity: 1 m / sec Current density: 80 A / dm 2
Plating amount: 20 g / m 2
表2に示す他めっき水準について、めっき浴の組成、めっき量などが異なるが、基本的に同様のめっき条件にてめっきを実施した。
ここで得られためっき材について、めっき層全体中のSi積分強度I(全体厚みSi)およびめっき層厚みの上半分中のSi積分強度I(1/2厚みSi)は、リガク製GDS(高周波グロー放電発光分析装置)GDA750を用い、分析径2.5mmで測定し、全体厚みSi積分強度Iとめっき層厚み上半分中のSi積分強度Iの比を求めた。また、めっき層全体厚みとはGDSによる測定でZnの強度が低下し変化しなくなった深さまでとした。
また、電気めっき層中に含有するSi、Ca、Cの量については標準サンプルを用いて蛍光X線分析装置で事前に検量線を作成しておき、めっきの蛍光X線分析を行うことでめっき中のSi量、Ca量、C量を測定した。Cはポリジアルキルアンモニウムクロライド界面活性剤の構造中のCに起因するものとして、界面活性剤量をC量で評価した。
For other plating levels shown in Table 2, the plating bath composition and plating amount differed, but plating was basically performed under the same plating conditions.
With respect to the plating material obtained here, the Si integrated strength I (overall thickness Si) in the entire plating layer and the Si integrated strength I (1/2 thickness Si) in the upper half of the plating layer thickness are RDS GDS (high frequency Glow discharge emission analyzer) GDA750 was used to measure with an analysis diameter of 2.5 mm, and the ratio of the total thickness Si integrated intensity I to the Si integrated intensity I in the upper half of the plating layer thickness was determined. Further, the total thickness of the plating layer was defined as the depth at which the strength of Zn decreased and no longer changed as measured by GDS.
Moreover, about the quantity of Si, Ca, and C contained in an electroplating layer, it prepares a calibration curve in advance with a fluorescent X-ray analyzer using a standard sample, and plating is performed by performing fluorescent X-ray analysis of plating. The Si content, Ca content, and C content were measured. The amount of the surfactant was evaluated by the amount of C, assuming that C was caused by C in the structure of the polydialkylammonium chloride surfactant.
(4)水系金属表面処理剤の調整および処理
次に水系金属表面処理剤作製に使用したシランカップリング剤とバナジウム(V)化合物を表3および表4にそれぞれ示し、配合例、乾燥温度および皮膜量を表5〜7に示す。
例えば、実施例1では、水系金属表面処理剤として、3−アミノプロピルトリメトキシシランと3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランの各固形分の比率が0.5、平均分子量が1500となるように有機ケイ素化合物を調整し、ジルコニウム弗化水素酸を有機ケイ素化合物との固形分比で0.03、りん酸を有機ケイ素化合物との固形分比で0.05、オキシ硫酸バナジウムを有機ケイ素化合物との固形分比で0.07、ジルコニウム弗化水素酸との固形分比で2.3となるよう原料を調整し、処理液の全固形分濃度が10質量%になるように脱イオン水とともに混合攪拌して調整した。表5〜表7に示す他水準についても、同様に指定の各成分比率を満足するように調整し、水系金属表面処理剤を準備した。
準備した水系金属表面処理剤を上記めっき処理済みの各種金属サンプルにラボロールコーター(ウレタンゴムロール、径150mm)を用いて面圧をかけながら塗布し、雰囲気温度500℃の電気熱風炉にて所望の到達板温度となる条件で乾燥した。なお、皮膜量については、ロール回転数とロール圧下力により制御した。
皮膜量については、断面サンプルについて走査型電子顕微鏡(日立製SEM、S−2460N)での観察(倍率1万倍)により特異でない30箇所の水系金属表面処理厚みを測定し、その平均値と皮膜比重から皮膜厚みを算出した。
(4) Preparation and treatment of aqueous metal surface treatment agent Next, the silane coupling agent and vanadium (V) compound used for the production of the aqueous metal surface treatment agent are shown in Table 3 and Table 4, respectively, and the formulation example, drying temperature and film The amounts are shown in Tables 5-7.
For example, in Example 1, as a water-based metal surface treatment agent, the ratio of each solid content of 3-aminopropyltrimethoxysilane and 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane is 0.5, and the average molecular weight is 1500. An organosilicon compound is prepared, zirconium hydrofluoric acid is 0.03 in solid content ratio with the organosilicon compound, phosphoric acid is 0.05 in solid content ratio with the organosilicon compound, and vanadium oxysulfate is combined with the organosilicon compound. The raw material was adjusted so that the solid content ratio of 0.07 and the solid content ratio with zirconium hydrofluoric acid was 2.3, together with deionized water so that the total solid content concentration of the treatment liquid was 10% by mass. It was adjusted by mixing and stirring. The other levels shown in Tables 5 to 7 were similarly adjusted so as to satisfy the specified component ratios, and water-based metal surface treatment agents were prepared.
The prepared aqueous metal surface treatment agent was applied to the various metal samples that had been subjected to the plating treatment while applying surface pressure using a lab roll coater (urethane rubber roll, diameter 150 mm), and desired in an electric hot stove with an atmospheric temperature of 500 ° C. It dried on the conditions used as ultimate temperature. In addition, about the film | membrane amount, it controlled by roll rotation speed and roll rolling force.
Regarding the amount of film, the cross-sectional sample was measured for 30 non-unique aqueous metal surface treatment thicknesses by observation with a scanning electron microscope (Hitachi SEM, S-2460N), the average value and the film. The film thickness was calculated from the specific gravity.
〔2〕評価試験
上記で作成した試験材について以下の鋼板性能評価試験を実施した。それぞれの試験内容と評価基準を以下に示す。
(1)塩水噴霧平面部耐食性試験
JIS Z 2371による塩水噴霧試験(SST)を120時間行い、白錆発生状況
を観察した。
<評価基準>
◎◎=錆発生が全面積の1%未満
◎=錆発生が全面積の1%以上3%未満
○=錆発生が全面積の3%以上10%未満
△=錆発生が全面積の10%以上30%未満
×=錆発生が全面積の30%以上
[2] Evaluation test The following steel plate performance evaluation test was carried out on the test material prepared above. The contents of each test and the evaluation criteria are shown below.
(1) Salt spray flat surface corrosion resistance test A salt spray test (SST) according to JIS Z 2371 was conducted for 120 hours, and the occurrence of white rust was observed.
<Evaluation criteria>
◎◎ = Rust generation is less than 1% of the total area ◎ = Rust generation is 1% to less than 3% of the total area ○ = Rust generation is 3% to less than 10% of the total area △ = Rust generation is 10% of the total area More than 30% and less than 30%
(2)塩水噴霧加工部耐食性試験
エリクセン試験(7mm押出し)を行った後、JIS Z 2371による塩水噴霧
試験を72時間行い、白錆発生状況を観察した。
<評価基準>
◎◎=錆発生が全面積の5%未満
◎=錆発生が全面積の5%以上10%未満
○=錆発生が全面積の10%以上20%未満
△=錆発生が全面積の20%以上30%未満
×=錆発生が全面積の30%以上
(2) Salt water spray processing part corrosion resistance test After performing the Erichsen test (7 mm extrusion), the salt water spray test by JIS Z2371 was performed for 72 hours, and the white rust generation | occurrence | production situation was observed.
<Evaluation criteria>
◎◎ = Rust generation is less than 5% of total area ◎ = Rust generation is 5% to less than 10% of total area ○ = Rust generation is 10% to less than 20% of total area △ = Rust generation is 20% of total area More than 30% Less than == Rust generation is 30% or more of the total area
(3)塩水噴霧平面部長期耐赤錆性試験
JIS Z 2371による塩水噴霧試験(SST)を360時間行い、赤錆発生状況
を観察した。
<評価基準>
◎◎=赤錆発生が全面積の1%未満
◎=赤錆発生が全面積の1%以上3%未満
○=赤錆発生が全面積の3%以上10%未満
△=赤錆発生が全面積の10%以上30%未満
×=赤錆発生が全面積の30%以上
(3) Salt spray flat surface long-term red rust resistance test A salt spray test (SST) according to JIS Z 2371 was conducted for 360 hours to observe the occurrence of red rust.
<Evaluation criteria>
◎◎ = Red rust generation is less than 1% of the total area ◎ = Red rust generation is 1% or more and less than 3% ○ = Red rust generation is 3% or more and less than 10% of the total area △ = Red rust generation is 10% of the total area Less than 30% or more x = Red rust generation is 30% or more of the total area
(4)耐熱性試験
オーブンにて200℃で2時間加熱後、平面部耐食性JIS Z 2371による塩水
噴霧試験を48時間行い、白錆発生状況を観察した。
<評価基準>
◎=錆発生が全面積の3%未満
○=錆発生が全面積の3%以上10%未満
△=錆発生が全面積の10%以上30%未満
×=錆発生が全面積の30%以上
(4) Heat resistance test After heating for 2 hours at 200 ° C in an oven, a salt spray test according to JIS Z 2371 for flat surface corrosion resistance was performed for 48 hours, and the occurrence of white rust was observed.
<Evaluation criteria>
◎ = Rust generation is less than 3% of total area ○ = Rust generation is 3% or more and less than 10% of total area △ = Rust generation is 10% or more and less than 30% of total area × = Rust generation is 30% or more of total area
(5)導電性試験
層間抵抗測定機により、層間抵抗を測定した。
<評価基準>
◎=層間抵抗が1.0Ω未満
○=層間抵抗が1.0Ω以上2.0Ω未満
△=層間抵抗が2.0Ω以上3.0Ω未満
×=層間抵抗が3.0Ω未満
(5) Conductivity test The interlayer resistance was measured with an interlayer resistance measuring machine.
<Evaluation criteria>
◎ = Interlayer resistance is less than 1.0Ω ○ = Interlayer resistance is 1.0Ω or more and less than 2.0Ω △ = Interlayer resistance is 2.0Ω or more and less than 3.0Ω × = Interlayer resistance is less than 3.0Ω
(6)塗装性試験
メラミンアルキッド系塗料を焼付け乾燥後の膜厚が25μmとなるようにバーコートで
塗布し、120℃で20分焼付けた後、1mm碁盤目にカットし、密着性の評価を残個数
割合(残個数/カット数:100個)にて行った。
<評価基準>
◎=100%
○=95%以上
△=90%以上95%未満
×=90%未満
(6) Paintability test Melamine alkyd paint was applied by bar coating so that the film thickness after baking and drying was 25 μm, baked at 120 ° C. for 20 minutes, then cut into 1 mm grids to evaluate adhesion. The remaining number ratio (remaining number / number of cuts: 100) was performed.
<Evaluation criteria>
◎ = 100%
○ = 95% or more △ = 90% or more and less than 95% × = less than 90%
(7)黒カス性試験
高速深絞り試験にて、絞り比2.0で加工した場合の黒カス発生度合いを、試験前後のL
値増減にて評価した。
<評価基準>
◎=△Lが0.5未満
○=△Lが0.5以上1.0未満
△=△Lが1.0以上2.0未満
×=△Lが2.0以上
(7) Black residue test In the high-speed deep drawing test, the degree of black residue generated when processed at a drawing ratio of 2.0
The value was evaluated by increase / decrease.
<Evaluation criteria>
◎ = △ L is less than 0.5 ○ = △ L is 0.5 or more and less than 1.0 △ = △ L is 1.0 or more and less than 2.0 × = △ L is 2.0 or more
(8)耐指絞性試験
色差計にて、ワセリン塗布前後のL値増減(△L)を測定した。
<評価基準>
◎=△Lが0.5未満
○=△Lが0.5以上1.0未満
△=△Lが1.0以上2.0未満
×=△Lが2.0以上
(8) Finger-squeezing resistance test With a color difference meter, L value increase / decrease (ΔL) before and after application of petrolatum was measured.
<Evaluation criteria>
◎ = △ L is less than 0.5 ○ = △ L is 0.5 or more and less than 1.0 △ = △ L is 1.0 or more and less than 2.0 × = △ L is 2.0 or more
試験結果を表8〜10に示す。実施例1〜79は長期耐赤錆性まで含めた非常に優れた耐食性、導電性、耐熱性、耐指紋性、塗装性および加工時耐黒カス性を同時に満足することがわかる。 Test results are shown in Tables 8-10. It can be seen that Examples 1 to 79 satisfy the excellent corrosion resistance including the long-term red rust resistance, the electrical conductivity, the heat resistance, the fingerprint resistance, the paintability and the black residue resistance during processing at the same time.
Claims (5)
(2)第1層として、質量%で、Ca:0.01〜1%、Si:0.01〜5%を含有し、残部が亜鉛および不可避不純物からなり、平均分子量が3000以上であるポリジアルキルアンモニウムクロライド界面活性剤をCの質量%で0.0001〜0.1%含有し、片面あたりの皮膜量が1.0〜20.0g/m2で、GDSによるめっき層全体中のSi積分強度I(全体厚みSi)とめっき層厚みの上半分中のSi積分強度I(1/2厚みSi)の比、〔I(1/2厚みSi)/I(全体厚みSi)〕が0.75以上である電気めっき層を形成し、
(3)第2層として分子中にアミノ基を1つ含有するシランカップリング剤(A)と、分子中にグリシジル基を1つ含有するシランカップリング剤(B)を固形分質量比〔(A)/(B)〕で0.5〜1.7の割合で配合して得られる、分子内に式−SiR1R2R3(式中、R1、R2及びR3は互いに独立に、アルコキシ基又は水酸基を表し、少なくとも1つはアルコキシ基を表す)で表される官能基(a)を2個以上と、水酸基(官能基(a)に含まれ得るものとは別個のもの)およびアミノ基から選ばれる少なくとも1種の親水性官能基(b)を1個以上含有し、平均分子量が1000〜10000である有機ケイ素化合物(W)と、
(4)チタン弗化水素酸またはジルコニウム弗化水素酸から選ばれる少なくとも1種の
フルオロ化合物(X)と、
(5)りん酸(Y)と、
(6)バナジウム化合物(Z)
からなる水系金属表面処理剤を塗布し乾燥することにより各成分を含有する複合皮膜を形成し、且つ、その複合皮膜の各成分において、
(7)有機ケイ素化合物(W)とフルオロ化合物(X)の固形分質量比〔(X)/(W)〕が0.02〜0.07であり、
(8)有機ケイ素化合物(W)とりん酸(Y)の固形分質量比〔(Y)/(W)〕が0.03〜0.12であり
(9)有機ケイ素化合物(W)とバナジウム化合物(Z)の固形分質量比〔(Z)/(W)〕が0.05〜0.17であり、且つ、
(10)フルオロ化合物(X)とバナジウム化合物(Z)の固形分質量比〔(Z)/(X)〕が1.3〜6.0
であることを特徴とする耐食性、導電性、耐熱性に優れる表面処理金属材料。 (1) On the surface of the metal material,
(2) As a first layer, a poly having a mass% of Ca: 0.01 to 1%, Si: 0.01 to 5%, the balance being zinc and inevitable impurities, and an average molecular weight of 3000 or more Dialkylammonium chloride surfactant is contained in an amount of 0.0001 to 0.1% by mass% of C, the coating amount per side is 1.0 to 20.0 g / m 2 , and Si integration in the entire plating layer by GDS The ratio of the strength I (overall thickness Si) to the Si integrated strength I (1/2 thickness Si) in the upper half of the plating layer thickness, [I (1/2 thickness Si) / I (overall thickness Si)] is 0. Forming an electroplating layer that is 75 or more,
(3) As a second layer, a silane coupling agent (A) containing one amino group in the molecule and a silane coupling agent (B) containing one glycidyl group in the molecule are combined in a solid mass ratio [( A) / (B)] in a ratio of 0.5 to 1.7, and the formula —SiR 1 R 2 R 3 (wherein R 1 , R 2 and R 3 are independent of each other). 2 or more functional groups (a) represented by an alkoxy group or a hydroxyl group, at least one of which represents an alkoxy group, and a hydroxyl group (separate from those that can be contained in the functional group (a)) ) And an organosilicon compound (W) having at least one hydrophilic functional group (b) selected from amino groups and having an average molecular weight of 1,000 to 10,000,
(4) at least one fluoro compound (X) selected from titanium hydrofluoric acid or zirconium hydrofluoric acid;
(5) phosphoric acid (Y);
(6) Vanadium compound (Z)
A composite film containing each component is formed by applying and drying an aqueous metal surface treatment agent comprising, and in each component of the composite film,
(7) The solid content mass ratio [(X) / (W)] of the organosilicon compound (W) and the fluoro compound (X) is 0.02 to 0.07,
(8) The solid content mass ratio [(Y) / (W)] of the organosilicon compound (W) and phosphoric acid (Y) is 0.03 to 0.12, and (9) the organosilicon compound (W) and vanadium. The solid content mass ratio [(Z) / (W)] of the compound (Z) is 0.05 to 0.17, and
(10) The solid content mass ratio [(Z) / (X)] of the fluoro compound (X) and the vanadium compound (Z) is 1.3 to 6.0.
A surface-treated metal material excellent in corrosion resistance, conductivity, and heat resistance, characterized by being
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