JP2012167326A - 耐黒変性に優れる亜鉛系めっき鋼材 - Google Patents
耐黒変性に優れる亜鉛系めっき鋼材 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】被処理鋼材の表面に亜鉛系めっき層を有し、該亜鉛系めっき層の表面にクロメートフリーの化成皮膜を有し、該化成皮膜が、Si、P、As、S、Fe、Co、B、Ge、Mn、CuおよびZnから選択される少なくとも1種の第1元素と、Mo、W、VおよびNbから選択される少なくとも1種の第2元素を含有し、かつ、前記化成皮膜中に含有する第2元素がヘテロポリ酸として0.40×10-5 mol/m2以上の付着量で存在することを特徴とする亜鉛系めっき鋼材。
【選択図】なし
Description
本発明の亜鉛系めっき鋼材を構成する亜鉛系めっき層としては、例えば、Al:20質量%以下、Ni:20質量%以下、Si:10質量%以下、Fe:15質量%以下、Mg:10質量%以下、Cr:20質量%以下、Co:2質量%以下およびMn:40質量%以下(いずれの成分とも、含有量が0質量%の場合を含む。)を満たし、残部がZnである成分組成を有し、この亜鉛系めっき層を、電気めっき法(電解法)、溶融めっき法(溶融めっきをした後に合金化処理した合金化めっきする場合も含む。)、気相法等によって被めっき処理鋼材の表面に形成することによって、本発明の亜鉛系めっき鋼材を製造することができる。なお、亜鉛系めっき鋼材の母材となる被めっき処理鋼材については、特に限定はしない。
ヘテロポリ酸として存在する第2元素の付着量が、0.40×10-5 mol/m2未満だと、上記作用が十分に発現しない結果、耐黒変性を十分に向上させることができないからである。
なお、化成皮膜へ直接ヘテロポリ酸を添加する場合には、ポリ元素である第2元素M換算の付着量が0.4×10-5 mol/m2以上であれば良い。これ未満の付着量では黒変抑制が十分でなくなる。
1)化成皮膜(以降「C」として言及する)。
2)化成皮膜処理液に原料として添加する、第2元素Mの供給源となる化合物(以降「G1」として言及する)。一般的には元素Mのオキソ酸化合物である。
3)元素Mを含有するヘテロポリ酸を構成するMの酸化物(以降「G2」として言及する)。例えば[XM12O40]n-で表される最も基本的なヘテロポリ酸であるKeggin構造を例にとると、前記物質を構成する酸化物単位で標記した場合、[XO4・12MO3]n-となることから、MO3のXANESスペクトルを測定する。
次に、CのXAMESスペクトルをG1とG2のXANESスペクトルでフィッティングすることで、Cに含有される元素Mのうち、G1の状態で存在する元素MとG2の状態で存在する元素Mの割合が求まる。Cに含まれる元素Mの付着量は既知であることから、G2の状態で存在する元素Mの付着量が求まる。ここでは、G2の状態で存在する元素Mの付着量を、ヘテロポリ酸として存在する元素Mの付着量とした。
なお、ヘテロポリ酸を、ヘテロポリ酸粉末やヘテロポリ酸水溶液などとして直接添加する場合は、既知の添加量から元素Mの付着量を算出する。
Si:シランカップリング剤、ケイ酸、ケイ酸塩
P:リン酸、リン酸塩
As:ヒ酸、ヒ酸塩
S:硫酸、硫酸塩
Fe:鉄酸化物、塩化鉄
Co:硫酸コバルト、ミョウバン
B:ホウ酸、ホウ酸塩
Ge:オルトゲルマニウム酸ナトリウム
Mn:過マンガン酸カリウム
Cu:硫酸銅、塩化銅、硝酸銅
Zn:塩化亜鉛、硫酸亜鉛
Mo:モリブデン酸塩
W:タングステン酸塩
V:バナジン酸塩
Nb:ニオブ酸塩
亜鉛系めっき鋼材としては、溶融Zn-5mass%Al-0.5mass%Mg合金めっき鋼板(板厚0.8mmの冷延鋼板、両面めっき、片面あたりのめっき付着量:90g/m2)、および電気亜鉛めっき鋼板(板厚0.8mmの冷延鋼板、両面めっき、片面あたりのめっき付着量:20g/m2)の2種類を用いた。これらの亜鉛系めっき鋼板をアルカリ脱脂処理し、水洗および乾燥した後、表1に示すベース液、および表2に示すベース液と添加剤1〜3の割合で混合した混合液をスターラーで撹拌しながら作製した化成処理液をバーコーターで塗布し、その後、直ちに鋼板表面温度が数秒〜十数秒で140℃になるように誘導加熱方式で加熱した後、5秒間保持して乾燥し、亜鉛系めっき鋼板の表面に、表3に示す組成を有するクロメートフリーの化成皮膜を形成した。この化成皮膜の膜厚(付着量)は水系表面処理液の濃度により調整し、化成皮膜中のPの付着量を蛍光X線分析装置にて定量し、これより皮膜付着量を算出した。ヘテロポリ酸として存在する元素Mの付着量については、上述したX線吸収スペクトルのX線吸収端近傍構造(XANES:X-ray Absorption Near Edge Structure)を利用して求めた。表4に、表2に示す処理液No.21〜32に用いた添加剤2(ヘテロポリ酸源)の種類を示す。
(1)耐食性
耐食性は、各供試材について、平板の状態で塩水噴霧試験(JIS−Z−2371)を、下地が溶融Zn-5mass%Al-0.5mass%Mg合金めっき鋼板の場合には120時間、電気亜鉛めっき鋼板の場合は48時間実施し、供試材の表面に発生した白錆の面積率が5%以下に保たれる場合を合格レベルであるとして評価し、表3では、白錆の面積率が5%以下に保たれる場合を「○」とし、白錆の面積率が5%超えの場合を「×」として示す。
耐黒変性は、各供試材を80℃、98%RHで24時間保持した前後の色差△L(JIS−Z−8729に規定する、L、a、b表示系における二つの物体色のCIE1976明度Lの差)を測定して評価した。評価基準は以下のとおりである。
◎:−9<△L
○:−12<△L≦−9
×:ΔL≦−12
のように評価した。
◎:−2<△L
○:−3<△L≦−2
×:ΔL≦−3
のように評価した。
Claims (1)
- 被処理鋼材の表面に亜鉛系めっき層を有し、該亜鉛系めっき層の表面にクロメートフリーの化成皮膜を有し、該化成皮膜が、Si、P、As、S、Fe、Co、B、Ge、Mn、CuおよびZnから選択される少なくとも1種の第1元素と、Mo、W、VおよびNbから選択される少なくとも1種の第2元素を含有し、かつ、前記化成皮膜中に含有する第2元素がヘテロポリ酸として0.40×10-5 mol/m2以上の付着量で存在することを特徴とする亜鉛系めっき鋼材。
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