JP2013227623A - 黒色めっき鋼板の製造方法および黒色めっき鋼板の成形体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】原板として、Al:1.0質量%以上かつ22.0質量%以下、Mg:1.5質量%以上かつ10.0質量%以下を含む溶融Al、Mg含有Znめっき層を有する溶融Al、Mg含有Znめっき鋼板を使用する。溶融めっき鋼板を密閉容器中で水蒸気に接触させて、めっき層を黒色化する。このとき、密閉容器中の酸素濃度は、13%以下である。
【選択図】なし
Description
[1]Al:1.0質量%以上かつ22.0質量%以下、Mg:1.5質量%以上かつ10.0質量%以下を含む溶融Al、Mg含有Znめっき層を有する溶融Al、Mg含有Znめっき鋼板を準備するステップと、前記溶融Al、Mg含有Znめっき鋼板を密閉容器中で水蒸気に接触させるステップと、を有し、前記密閉容器中の酸素濃度は、13%以下である、黒色めっき鋼板の製造方法。
[2]前記溶融Al、Mg含有Znめっき鋼板の表面に無機系皮膜を形成するステップをさらに有する、[1]に記載の黒色めっき鋼板の製造方法。
[3]前記無機系皮膜は、バルブメタルの酸化物、バルブメタルの酸素酸塩、バルブメタルの水酸化物、バルブメタルのリン酸塩およびバルブメタルのフッ化物からなる群から選ばれる1種類または2種類以上の化合物を含む、[2]に記載の黒色めっき鋼板の製造方法。
[4]前記バルブメタルは、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、W、SiおよびAlからなる群から選ばれる1種類または2種類以上の金属である、[3]に記載の黒色めっき鋼板の製造方法。
[5]前記溶融Al、Mg含有Znめっき鋼板の表面に有機系樹脂皮膜を形成するステップをさらに有する、[1]に記載の黒色めっき鋼板の製造方法。
[6]前記有機系樹脂皮膜に含まれる有機樹脂は、エーテル系ポリオールおよびエステル系ポリオールからなるポリオールとポリイソシアネートとを反応させて得られるウレタン樹脂であり;前記ポリオール中の前記エーテル系ポリオールの割合は、5〜30質量%である、[5]に記載の黒色めっき鋼板の製造方法。
[7]前記有機系樹脂皮膜は、多価フェノールをさらに含む、[6]に記載の黒色めっき鋼板の製造方法。
[8]前記有機系樹脂皮膜は、潤滑剤を含む、[5]〜[7]のいずれか一項に記載の黒色めっき鋼板の製造方法。
[9]前記有機系樹脂皮膜は、バルブメタルの酸化物、バルブメタルの酸素酸塩、バルブメタルの水酸化物、バルブメタルのリン酸塩およびバルブメタルのフッ化物からなる群から選ばれる1種類または2種類以上の化合物を含む、[5]〜[8]のいずれか一項に記載の黒色めっき鋼板の製造方法。
[10]前記バルブメタルは、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、W、SiおよびAlからなる群から選ばれる1種類または2種類以上の金属である、[9]に記載の黒色めっき鋼板の製造方法。
[11]前記有機系樹脂皮膜は、ラミネート層または塗布層である、[5]〜[10]のいずれか一項に記載の黒色めっき鋼板の製造方法。
[12]前記有機系樹脂皮膜は、クリア塗膜である、[5]〜[11]のいずれか一項に記載の黒色めっき鋼板の製造方法。
[13]Al:1.0質量%以上かつ22.0質量%以下、Mg:1.5質量%以上かつ10.0質量%以下を含む溶融Al、Mg含有Znめっき層を有する溶融Al、Mg含有Znめっき鋼板を準備するステップと、前記溶融Al、Mg含有Znめっき鋼板を密閉容器中で水蒸気に接触させるステップと、前記水蒸気に接触させる前または接触させた後の前記溶融Al、Mg含有Znめっき鋼板を成形加工するステップと、を有し、前記密閉容器中の酸素濃度は、13%以下である、黒色めっき鋼板の成形体の製造方法。
本発明の黒色めっき鋼板の製造方法は、1)溶融Al、Mg含有Znめっき鋼板を準備する第1のステップと、2)溶融Al、Mg含有Znめっき鋼板を密閉容器中で水蒸気に接触させる第2のステップとを有する。さらに、任意のステップとして、第2のステップの前または後に3)溶融Al、Mg含有Znめっき鋼板の表面に無機系皮膜または有機系樹脂皮膜を形成するステップを有していてもよい。
第1のステップでは、基材鋼板の表面に溶融Al、Mg含有Znめっき層(以下「めっき層」ともいう)を形成された溶融Al、Mg含有Znめっき鋼板を準備する。
基材鋼板の種類は、特に限定されない。たとえば、基材鋼板としては、低炭素鋼や中炭素鋼、高炭素鋼、合金鋼などからなる鋼板を使用することができる。良好なプレス成形性が必要とされる場合は、低炭素Ti添加鋼、低炭素Nb添加鋼などからなる深絞り用鋼板が基材鋼板として好ましい。また、P、Si、Mnなどを添加した高強度鋼板を用いてもよい。
本発明の製造方法において使用される原板としては、Al:1.0質量%以上かつ22.0質量%以下、Mg:1.5質量%以上かつ10.0質量%以下を含む溶融Al、Mg含有Znめっき層を有する溶融Al、Mg含有Znめっき鋼板が使用される。AlおよびMgは、Zn系めっき鋼板の耐食性を向上させる元素であるが、本発明においては、後述するように黒色化のために必須の元素である。Al含有量またはMg含有量が上記下限値より小さい場合、十分な耐食性が得られない。一方、上限値より大きい場合は、めっき鋼板製造の際にめっき浴表面に酸化物(ドロス)の発生が過多となり、美麗なめっき鋼板が得られない。
2Al+(3+n)H2O → Al2O3・nH2O+3H2
溶融Al、Mg含有Znめっき鋼板は、例えば、Al:1.0質量%以上かつ22.0質量%以下、Mg:1.5質量%以上かつ10.0質量%以下、残部:Znおよび不可避不純物からなる溶融めっき浴を準備し、基材鋼板をこのめっき浴に浸漬したのち引き上げて基材鋼板の表面に溶融めっきを施すことにより製造できる。
第2のステップでは、第1のステップで準備しためっき鋼板を密閉容器中で水蒸気に接触させて、めっき層を黒色化する。この工程により、めっき層表面の明度(L*値)を60以下(好ましくは40以下、さらに好ましくは35以下)にまで低下させることができる。めっき層表面の明度(L*値)は、分光型色差計を用いて、JIS K 5600に準拠した分光反射測定法で測定される。
第2のステップの前または後に任意に行われる任意のステップでは、溶融Al、Mg含有Znめっき鋼板の表面に無機系皮膜または有機系樹脂皮膜を形成する。無機系皮膜および有機系樹脂皮膜は、黒色めっき鋼板の耐食性や耐カジリ性(黒色外観の保持性)などを向上させる。
無機系皮膜は、バルブメタルの酸化物、バルブメタルの酸素酸塩、バルブメタルの水酸化物、バルブメタルのリン酸塩およびバルブメタルのフッ化物からなる群から選ばれる1種類または2種類以上の化合物(以下「バルブメタル化合物」ともいう)を含むものが好ましい。バルブメタル化合物を含ませることで、環境負荷を小さくしつつ、優れたバリア作用を付与することができる。バルブメタルとは、その酸化物が高い絶縁抵抗を示す金属をいう。バルブメタルとしては、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、W、SiおよびAlからなる群から選ばれる1種類または2種類以上の金属が挙げられる。バルブメタル化合物としては公知のものを用いてよい。
有機系樹脂皮膜を構成する有機樹脂は、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、オレフィン系樹脂、スチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂、またはこれらの樹脂の組み合わせ、あるいはこれらの樹脂の共重合体または変性物などである。これらの柔軟性のある有機樹脂を用いることで、黒色めっき鋼板を成形加工する際にクラックの発生を抑制することができ、耐食性を向上させることができる。また、有機系樹脂皮膜にバルブメタル化合物を含ませる場合に、バルブメタル化合物を有機系樹脂皮膜(有機樹脂マトリックス)中に分散させることができる(後述)。
本発明の黒色めっき鋼板の成形体の製造方法は、1)溶融Al、Mg含有Znめっき鋼板を準備する第1のステップと、2)溶融Al、Mg含有Znめっき鋼板を密閉容器中で水蒸気に接触させる第2のステップと、3)第2のステップの前または後に溶融Al、Mg含有Znめっき鋼板を成形加工する第3のステップとを有する。
第1のステップおよび第2のステップは、上述の黒色めっき鋼板の製造方法の第1のステップおよび第2のステップと同一のステップである。
第2のステップの前または後に行われる第3のステップでは、溶融Al、Mg含有Znめっき鋼板を成形加工する。具体的には、第2のステップの後に第3のステップを行う場合は、水蒸気に接触させた黒色めっき鋼板を成形加工して、黒色めっき鋼板の成形体を得る。一方、第2のステップの前に第3のステップを行う場合は、水蒸気に接触させる前のめっき鋼板を成形加工する。この場合は、成形加工の後に行われる第2のステップにおいて、めっき鋼板の成形体を水蒸気に接触させて、めっき鋼板の成形体を黒色化する。
板厚1.2mmのSPCCを基材として、めっき層の厚みが3〜100μmの溶融Al、Mg含有Znめっき鋼板を作製した。このとき、めっき浴の組成(Zn、Al、Mg、Si,TiおよびBの濃度)を変化させて、めっき層の組成およびめっき層の厚みがそれぞれ異なる30種類のめっき鋼板を作製した。作製した30種類のめっき鋼板のめっき浴の組成とめっき層の厚みを表1に示す。なお、めっき浴の組成とめっき層の組成は同一である。
光学条件:d/8°法(ダブルビーム光学系)
視野:2度視野
測定方法:反射光測定
標準光:C
表色系:CIELAB
測定波長:380〜780nm
測定波長間隔:5nm
分光器:回折格子 1200/mm
照明:ハロゲンランプ(電圧12V、電力50W、定格寿命2000時間)
測定面積:7.25mmφ
検出素子:光電子増倍管(R928;浜松ホトニクス株式会社)
反射率:0−150%
測定温度:23℃
標準板:白色
板厚1.2mmのSPCCを基材として、めっき層の厚みが10μmの溶融Al、Mg含有Znめっき鋼板を作製した。このとき、めっき浴の組成(Zn、Al、Mg、SiおよびTiの濃度)を変化させて、めっき層の組成がそれぞれ異なる10種類のめっき鋼板を作製した。作製した10種類のめっき鋼板のめっき浴の組成とめっき層の厚みを表5に示す。なお、めっき浴の組成とめっき層の組成は同一である。
板厚1.2mmのSPCCを基材として、めっき層の厚みが10μmの溶融Al、Mg含有Znめっき鋼板を作製した。このとき、めっき浴の組成(Zn、Al、Mg、Si、TiおよびBの濃度)を変化させて、めっき層の組成がそれぞれ異なる2種類のめっき鋼板を作製した。作製した2種類のめっき鋼板のめっき浴の組成とめっき層の厚みを表8に示す。なお、めっき浴の組成とめっき層の組成は同一である。
表8のNo.41またはNo.42のめっき鋼板を高温高圧湿熱処理装置内に置き、表12に示す条件でめっき層を水蒸気に接触させた。
表8のNo.41またはNo.42のめっき鋼板に、表15に示す有機系化成処理液を塗布し、水洗することなく電気オーブンに入れて、到達板温が160℃となる条件で加熱乾燥して、めっき鋼板の表面に有機系樹脂皮膜(ウレタン系樹脂皮膜)を形成した。
Claims (13)
- Al:1.0質量%以上かつ22.0質量%以下、Mg:1.5質量%以上かつ10.0質量%以下を含む溶融Al、Mg含有Znめっき層を有する溶融Al、Mg含有Znめっき鋼板を準備するステップと、
前記溶融Al、Mg含有Znめっき鋼板を密閉容器中で水蒸気に接触させるステップと、を有し、
前記密閉容器中の酸素濃度は、13%以下である、
黒色めっき鋼板の製造方法。 - 前記溶融Al、Mg含有Znめっき鋼板の表面に無機系皮膜を形成するステップをさらに有する、請求項1に記載の黒色めっき鋼板の製造方法。
- 前記無機系皮膜は、バルブメタルの酸化物、バルブメタルの酸素酸塩、バルブメタルの水酸化物、バルブメタルのリン酸塩およびバルブメタルのフッ化物からなる群から選ばれる1種類または2種類以上の化合物を含む、請求項2に記載の黒色めっき鋼板の製造方法。
- 前記バルブメタルは、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、W、SiおよびAlからなる群から選ばれる1種類または2種類以上の金属である、請求項3に記載の黒色めっき鋼板の製造方法。
- 前記溶融Al、Mg含有Znめっき鋼板の表面に有機系樹脂皮膜を形成するステップをさらに有する、請求項1に記載の黒色めっき鋼板の製造方法。
- 前記有機系樹脂皮膜に含まれる有機樹脂は、エーテル系ポリオールおよびエステル系ポリオールからなるポリオールとポリイソシアネートとを反応させて得られるウレタン樹脂であり、
前記ポリオール中の前記エーテル系ポリオールの割合は、5〜30質量%である、
請求項5に記載の黒色めっき鋼板の製造方法。 - 前記有機系樹脂皮膜は、多価フェノールをさらに含む、請求項6に記載の黒色めっき鋼板の製造方法。
- 前記有機系樹脂皮膜は、潤滑剤を含む、請求項5に記載の黒色めっき鋼板の製造方法。
- 前記有機系樹脂皮膜は、バルブメタルの酸化物、バルブメタルの酸素酸塩、バルブメタルの水酸化物、バルブメタルのリン酸塩およびバルブメタルのフッ化物からなる群から選ばれる1種類または2種類以上の化合物を含む、請求項5に記載の黒色めっき鋼板の製造方法。
- 前記バルブメタルは、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、W、SiおよびAlからなる群から選ばれる1種類または2種類以上の金属である、請求項9に記載の黒色めっき鋼板の製造方法。
- 前記有機系樹脂皮膜は、ラミネート層または塗布層である、請求項5に記載の黒色めっき鋼板の製造方法。
- 前記有機系樹脂皮膜は、クリア塗膜である、請求項5に記載の黒色めっき鋼板の製造方法。
- Al:1.0質量%以上かつ22.0質量%以下、Mg:1.5質量%以上かつ10.0質量%以下を含む溶融Al、Mg含有Znめっき層を有する溶融Al、Mg含有Znめっき鋼板を準備するステップと、
前記溶融Al、Mg含有Znめっき鋼板を密閉容器中で水蒸気に接触させるステップと、
前記水蒸気に接触させる前または接触させた後の前記溶融Al、Mg含有Znめっき鋼板を成形加工するステップと、を有し、
前記密閉容器中の酸素濃度は、13%以下である、
黒色めっき鋼板の成形体の製造方法。
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