JP2013136825A - 外観の優れた化成処理電気亜鉛系めっき鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】特別な装置や工程が必要なく簡易な製造方法で、表面外観の優れた表面処理電気亜鉛系めっき鋼板を提供する。
【解決手段】鋼板に電気亜鉛系めっきし、化成処理する表面処理亜鉛めっき鋼板の製造方法であって、前記電気亜鉛系めっきの最終工程で、前記電気亜鉛系めっきされた鋼板をめっき液に無通電浸漬し、入側および／または出側にダムロールを有する化成処理槽で前記無通電浸漬処理された電気亜鉛系めっき鋼板を表面処理することを特徴とする、表面外観の優れた表面処理電気亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、電気亜鉛系めっき後表面処理される亜鉛めっき鋼板の製造方法に関する。

ダムロールを有する化成処理槽で化成処理を行う化成処理電気亜鉛系めっき鋼板の製造方法において、塗布型化成処理鋼板では、電気亜鉛系めっき後、絞りロールでめっき液を絞り、その後ダムロールを有する化成処理槽で化成処理するとエッジ部分で化成処理表面に絞りムラができやすいという問題がある。
これは、めっき工程で行われるめっき液の絞りがめっき鋼板のエッジ部分でムラになり「エッジ絞り不良ムラ」といわれるムラができ、それがダムロールを有する化成処理槽による化成処理でさらに強調される不具合である。

特許文献１では、請求項１で、「Ｚｎ系合金電気めっきし、次いで同一浴組成のめっき液にて電流密度１〜１０Ａ／ｄｍ²、付着量０．１ｇ／ｍ²以上のＺｎ系電気メッキを施しさらに該Ｚｎ系合金めっき液中に無通電浸漬する化成処理性に優れたＺｎ系合金電気めっき鋼板の製造方法」が記載されている。しかし、この方法ではダムロールを有する化成処理槽で表面処理を行う場合にはやはり表面処理ムラができることがわかった。

鋼板の形状をめっき前にレベラー、または調質圧延により平坦にし、電気亜鉛系めっきを平坦に形成しその後の表面処理がエッジ部分で絞り不良ムラになることを抑制する方法がある。この方法ではめっき前の鋼板をリコイルしたりテンパーへ挿入して調質圧延する必要があり余分なコストがかかる。

別に、亜鉛めっき後化成処理する際に、化成処理時のダムロールの圧下力を上げて化成処理表面の均一化を図る方法がとられていた。この方法ではエッジ絞り不良ムラの欠陥が軽減するが解消するには至っていない。
その理由として、例えば、一般的に鋼板をダムロールで化成処理する際には、特許文献２に記載されるように、ダムロールを有する化成処理槽において、ロールと鋼板とが接触することによる転写模様が発生する。この発生を防止するために一対のダムロールの間隔を処理される金属板の板厚より大きい値とし、かつ液の漏れだしを防止できる間隔として、表面品質不良の問題を解決する方法がある。ダムロールの圧下力を上げる方法は、ダムロールでの化成処理時のロールと鋼板との接触により表面欠陥を大きくしてしまう問題がある。

特開平２−８０５９３号公報 特開２００６−２６５６３６号公報

本発明は、外観の優れた化成処理電気亜鉛系めっき鋼板を提供することを目的とする。

本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、前記電気亜鉛系めっきの最終工程で、前記電気亜鉛系めっきされた鋼板をめっき液に無通電浸漬した後、ダムロールを有する処理槽で表面処理すれば、エッジ部分の絞り不良ムラがなく外観の優れた化成処理電気亜鉛系めっき鋼板が得られることを知見し、本発明に至った。

すなわち、本発明は、以下を提供する。

（１）鋼板に電気亜鉛系めっきし、化成処理する表面処理亜鉛めっき鋼板の製造方法であって、
前記電気亜鉛系めっきの最終工程で、前記電気亜鉛系めっきされた鋼板をめっき液に無通電浸漬し、入側および／または出側にダムロールを有する化成処理槽で前記無通電浸漬処理された電気亜鉛系めっき鋼板を表面処理することを特徴とする、表面外観の優れた表面処理電気亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
（２）前記鋼板が板厚１．６ｍｍ以上である（１）に記載の表面外観の優れた表面処理電気亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
（３）前記無通電浸漬処理時間より、前記入側および／または出側にダムロールを有する化成処理槽での表面処理時間が長い、（１）または（２）に記載の表面外観の優れた表面処理電気亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
（４）前記入側および／または出側にダムロールを有する化成処理槽でのダムロールの圧下が、線圧で１ｋｇ／ｍｍ以下である（１）〜（３）のいずれかに記載の表面処理電気亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
（５）前記表面処理が単層の塗布型化成処理である（１）〜（４）のいずれかに記載の表面処理電気亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
（６）エッジ絞り不良ムラのないリン酸塩表面処理皮膜を有する表面外観の優れた表面処理電気亜鉛系めっき鋼板。

本発明によれば、特別な装置や工程が必要なく簡易な製造方法で、表面処理のエッジ部分の絞り不良ムラがない外観の優れた化成処理電気亜鉛系めっき鋼板が提供される。

本発明の方法に用いる装置の一例を説明する模式図である。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の化成処理電気亜鉛系めっき鋼板の鋼成分は特に限定されない。

本発明に用いる鋼板は、低炭素鋼スラブを熱間圧延した後、酸洗し、さらに冷間圧延して製造される。酸洗条件は、従来から行われている方法で実施できる、例えば、５０℃以上の塩酸中に鋼板を浸漬する。その後鋼板は電気亜鉛系または亜鉛合金めっき（本明細書では亜鉛めっきを含む亜鉛合金めっきを、亜鉛系めっきと記載する）される。本発明に用いる鋼板は、特別な調質圧延や、表面粗度の調整をする必要がない。

本発明に用いられる亜鉛系めっき鋼板とは、例えば、亜鉛めっき鋼板、亜鉛−ニッケルめっき鋼板、亜鉛−鉄めっき鋼板、亜鉛−クロムめっき鋼板、亜鉛−アルミニウムめっき鋼板、亜鉛−チタンめっき鋼板、亜鉛−マグネシウムめっき鋼板、亜鉛−マンガンめっき鋼板等の電気めっき鋼板であり、亜鉛を含む電気めっきが施された鋼板であればよく、特に制限されない。

電気亜鉛系めっき鋼板は耐食性に優れることから、家電、建材等の分野で多岐の用途に使用されている。亜鉛系めっき鋼板の耐食性をより向上し、あるいは耐食性以外の特性を付与するために、クロメート処理、ノンクロメート処理、リン酸塩処理その他の化成処理が施される。

本発明方法は、電気亜鉛系めっき方法とその後のダムロールを有する化成処理槽での化成処理に特徴があり、好適例を図1を用いて説明する。
図1に示す方法は、鋼帯1を亜鉛系めっき電解液１８を有する電気めっき処理槽２を通して亜鉛系めっきし、必要な場合は上下一対の絞りロール１０ａ、１０ｂを用いて電気亜鉛系めっきの表面の余分なめっき液を調整する。その後、電気亜鉛系めっきの表面を、入側６および／または出側７にダムロール６ａ、６ｂおよび／または７ａ、７ｂを有する化成処理槽５中を通板して化成処理液８で化成処理する。

化成処理槽５は、例えば、りん酸塩処理液を有する浸漬反応槽で、得られる化成処理電気亜鉛系めっき鋼板はボンデ鋼板である。化成処理槽５は化成処理液８を貯留する。化成処理槽５に貯留される化成処理液８の液位を通板される鋼帯１よりも上位とするために化成処理槽５の入側および／または出側に各々鋼帯１を挟んで配置された、上下一対のロールから構成されるダムロール６(入側ダムロール)とダムロール７（出側ガムロール)が配置されている。ダムロール６，７は、上ロール６ａ、７ａおよび下ロール６ｂ，７ｂのうちの一方のロール、例えば上ロール６ａ、７ａをエアシリンダ等で昇降可能に構成されている。ダムロールは入側だけ配置されてもよいし、出側だけ配置されてもよいが、入側と出側に配置されるのが好ましい。入側、出側の一方のみ配置される場合は他方のロールはガイドロールが配置される。

電気亜鉛系めっきでは、単数のまたは複数の図示しない電気めっき槽２で鋼帯１を陰極に通電して電気亜鉛系めっきを行う。次に最終トレイで鋼帯１を無通電浸漬(トレイカット）する。図１では電気めっき槽２の最終トレイのみを示し、鋼帯１はガイドロール３ａ、３bにより亜鉛系めっき電解液１８に浸漬され、ガイドロール４ａ、４ｂでめっき電解液から引き出されるが、その間鋼帯１には通電されない。
鋼帯１には電気亜鉛系めっき槽でめっき絞り不良ムラが発生する場合もあるが、最終トレイを無通電浸漬にすることにより鋼帯１のめっき表面が溶解し、さらにダムロールで化成処理することでエッジ絞り不良ムラを解消できると考えられる。
電気亜鉛系めっきされた鋼板をめっき液に無通電浸漬し、入側および／または出側にダムロールを有する化成処理槽で化成処理すると、従来無通電浸漬された電気亜鉛めっき鋼板をダムロールを用いないで化成処理した場合より、表面外観のより優れた化成処理亜鉛めっき鋼板が得られる。この理由は、無通電浸漬によりめっき表面が溶解し、その溶解したごく薄い液膜層を保持したまま化成処理が水平走行の鋼板表面に行われ、さらにダムロールで適切に鋼帯表面液膜が絞られるので、表面外観の均一性に優れていると考えられる。
必要な場合は、上下一対の絞りロール１０ａ、１０ｂを用いて電気亜鉛系めっきの表面の余分なめっき液を調整してもよい。しかし、めっき最終トレイでの無通電浸漬する処理時間と、以下で説明するダムロールを有する化成処理槽での化成処理時間を調整して絞りロールでの調整を不要とすることが好ましい。鋼帯１が一定速度で走行する場合は、無通電浸漬の処理時間と化成処理槽での浸漬時間とはそれぞれの液中での走行距離で示される。

図１に示すように、無通電浸漬により表面にめっき液を有する鋼帯１は、化成処理槽５中を略水平方向に走行し、化成処理液８に連続的に浸漬通板されて、鋼帯１表面に化成処理液との化学反応による皮膜が形成される。鋼帯１を通板する際に、化成処理槽５内に貯留される化成処理液８が鋼帯１に沿って化成処理槽５外に流れ出るのを防止するために、例えば上ロールを下方に押しつけ、化成処理槽５内の化成処理液８の液留めまたは水切りを行っている。
ダムロールの圧下は、線圧で３ｋｇ／ｍｍ以下が好ましいが、１ｋｇ／ｍｍ以下がさらに好ましい。この範囲であると電気亜鉛系めっき表面の活性度が均一になりしかもダムロールでの化成処理も均一になり、液漏れもおこらない。
鋼帯１が一定速度で走行する場合、めっき最終トレイでの無通電浸漬時間は、最終トレイでの鋼帯１の深さ方向浸漬距離Ｌｅ１＋Ｌｅ３と水平方向浸漬距離（ガイドロールとの接触距離を含む）Ｌｅ２との合計距離で示される。化成処理槽５での処理時間は入側ダムロールに接する点から出側ダムロールに接する点までの距離Ｌｃで示される。
本発明では、好ましくは前記無通電浸漬処理時間より、前記入側および／または出側にダムロールを有する化成処理槽での表面処理時間が長いのが好ましい。
すなわち、Ｌｅ１＋Ｌｅ２＋Ｌｅ３＜Ｌｃである。

または、上下一対の絞りロール１０ａ、１０ｂの間の距離が、入側ダムロール６ａ，６ｂ間の距離または出側ダムロール７ａ，７ｂ間の距離より大きいのが好ましい。

無通電浸漬されるめっき液は弱酸性溶液でｐＨ２．５〜６であれば特に限定されないが、電気亜鉛系めっきに用いためっき電解液を用いるのが特別な装置を用いる必要がなく簡便で好ましい。電気亜鉛系めっきの最終トレイを無通電とするのが最も好ましい。

化成処理は特に限定されず、ダムロールを入側および／または出側に用いる浸漬処理であれば公知の処理を限定せずに行うことができる。例えば、りん酸塩処理、クロメート処理、クロメートフリー処理、チタン化合物処理、タンニン酸処理、タンニン酸塩処理等が例示でき、特に本発明の方法は単層の塗布型化成処理を行う場合のエッジ絞り不良ムラを解消できるので好ましい。
本発明の製造方法は後に実施例で説明するように用いる鋼板の板厚が１．６ｍｍ以上である場合にエッジ絞り不良ムラを解消できるので特に好ましい。１．６ｍｍ以上の板厚の鋼板が特に効果が高い理由は、板厚の厚い鋼板は電気亜鉛系めっき工程でのエッジ絞りムラの程度が高く、得られためっき表面を溶解し、次の化成処理槽でダムロールを用いて化成処理する工程の組合せによりエッジ絞り不良ムラを高度に解消できるからであると考えられる。

以下に実施例を示して本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらに限定されない。

（１）用材
低炭素鋼材（質量％で、Ｃ：０．０５〜０．４％、Ｓｉ：０．２〜３．０％、Ｍｎ：０．１〜３．０％、Ａｌ：０．０１〜２．０％を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼板）を、３．０ｍｍから表１に示す仕上げ厚にまで冷間圧延した。
鋼板Ａは上記以外の処理は行わなかった。
レベラー調質鋼板は、上記の鋼板Ａを表面厚さの差が ±０．１ｍｍ以内となるように調質圧延した。
（２）次に表１に示す電気亜鉛系めっきを目付量３０〜５０ｍｇ／ｍ²で行った。

最終トレイの電流「なし」、では無通電浸漬処理を行った。「あり」では電気亜鉛系めっき後、絞りロールで表面のめっき液を絞り、ダムロールを有する処理槽で表面処理した。
化成処理は、りん酸塩処理を行い、上下一対の入側、出側のダムロール圧下力を表１に記載の押し付け線圧（ｋｇ／ｍｍ）とした。
ダムロール通板時間／無通電浸漬通板の通板時間比を表１に示した。
化成処理後の電気亜鉛系めっき鋼板の外観のエッジ絞りムラを評価し、結果を表1に示す。

エッジ絞りムラ外観評価は以下の基準で行った。
５０ｍの鋼帯を長さ１ｍづつ中央部（幅の２０％）とエッジ部（両端の郭１０％）との外観を５箇所で測定しその色調の差を５段階で評価した。
◎：５０ｍの間に外観色調の差が０段階であった場合。
○：５０ｍの間に外観色調の差が１段階以内であった場合。
△：５０ｍの間に外観色調の差が２〜３段階以内であった場合。
×〜△：５０ｍの間に外観色調の差が３超〜４段階超であった場合。
×：５０ｍの間に外観色調の差が５段階以上であった場合。

［実施例、比較例の評価]
実施例の鋼板は、特別なレベラー調整等を行わずにエッジ絞りムラのない化成処理電気亜鉛系めっき鋼板がえられる。
比較例１は、無通電浸漬処理を行わなかったので得られた化成処理電気亜鉛系めっき鋼板の表面にエッジ絞りムラが見られた。
比較例２は、予めレベラーで表面を調整して平坦化した鋼板を用い、ダムロールの圧下を１ｋｇ／ｍｍと低くしたので比較例１よりは、エッジ絞りムラがみられなかったが無通電浸漬処理されていないので充分な改善がされなかった。
比較例３は、ダムロールの圧下を０ｋｇ／ｍｍと低くし、レベラー調整処理を行わず、無通電浸漬処理もしなかった。得られた化成処理電気亜鉛系めっき鋼板の表面のエッジ絞りムラは改善されたが充分には改善されていない。
比較例４は、無通電浸漬処理を行ったが、化成処理を化成処理液のスプレー吹き付けで行ったので化成処理電気亜鉛系めっき鋼板の表面にエッジ絞りムラが見られた。
比較例５は、無通電浸漬処理を行ったが、化成処理を処理槽に浸漬する工程で行った。処理槽は鋼帯をガイドロールで垂直に曲げて化成処理液を貯留する処理槽に浸漬し、垂直に曲げて処理槽から引き上げる方法で行った。化成処理電気亜鉛系めっき鋼板の表面にエッジ絞りムラが見られた。

１ 鋼帯
２ 電気めっき処理槽
３ａ、３ｂ ガイドロール
４ａ、４ｂ ガイドロール
５ 化成処理槽
６ａ、６ｂ ダムロール
７ａ、７ｂ ダムロール
８ 化成処理液
１０ａ、１０ｂ 絞りロール

Claims (6)

1. 鋼板に電気亜鉛系めっきし、化成処理する表面処理亜鉛めっき鋼板の製造方法であって、
   前記電気亜鉛系めっきの最終工程で、前記電気亜鉛系めっきされた鋼板をめっき液に無通電浸漬し、入側および／または出側にダムロールを有する化成処理槽で前記無通電浸漬処理された電気亜鉛系めっき鋼板を表面処理することを特徴とする、表面外観の優れた表面処理電気亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
2. 前記鋼板が板厚１．６ｍｍ以上である請求項１に記載の表面外観の優れた表面処理電気亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
3. 前記無通電浸漬処理時間より、前記入側および／または出側にダムロールを有する化成処理槽での表面処理時間が長い、請求項１または２に記載の表面外観の優れた表面処理電気亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
4. 前記入側および／または出側にダムロールを有する化成処理槽でのダムロールの圧下が、線圧で１ｋｇ／ｍｍ以下である請求項１〜３のいずれかに記載の表面処理電気亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
5. 前記表面処理が単層の塗布型化成処理である請求項１〜４のいずれかに記載の表面処理電気亜鉛系めっき鋼板の製造方法。
6. エッジ絞り不良ムラのないリン酸塩表面処理皮膜を有する表面外観の優れた表面処理電気亜鉛系めっき鋼板。