JP2811407B2 - 表面外観に優れた電気亜鉛めっき鋼板の製造方法 - Google Patents

表面外観に優れた電気亜鉛めっき鋼板の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は優れた表面外観を有し、
特に家電製品などに用いられる表面処理鋼板として好適
な電気亜鉛めっき鋼板の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】鉄鋼製品に対する要求品質は年々高度化
し、特に自動車や家電用途を中心に耐食性向上ニーズが
高く、これに伴って表面処理鋼板の需要が増大してい
る。表面処理鋼板としては、自動車用では、Zn系合金
めっきやこれに有機皮膜を付与した有機複合めっき鋼板
が、家電用途では耐食性だけでなく工程省略などのニー
ズから様々な後処理鋼板が開発実用化されている。家電
用途における後処理としては、クロメート処理やさらに
有機皮膜を付与する有機複合処理が中心であるが、下地
めっきとしては電気亜鉛めっきが採用される場合が多
い。電気亜鉛めっきは自動車用に開発されたZn系合金
めっきに比べれば、同一付着量での耐食性では見劣りす
るものの、製造がしやすくコスト面でも有利であり、ク
ロメート処理との相性が良いなどの利点がある。このた
め、下地めっきは電気亜鉛めっきに固定し、ニーズに応
じた後処理をこれに適用し、家電分野における耐食性や
工程省略など多様化するニーズに応えている。
【0003】こうした状況の下に、家電用途ではこれら
後処理鋼板を組立加工してそのまま使用することが多く
なり、それに伴って外観品質への要求が厳しくなり、こ
れまで見過ごされてきた微小な外観汚れも無視できなく
なりつつある。優れた外観を有する電気亜鉛めっき鋼板
の製造方法としては、特開平4−74887号公報及び
特開平4−74888号公報に電導度助剤を含有する酸
性電気亜鉛めっき浴で下層めっきを形成し、次いで電導
度助剤を含有しない別の亜鉛めっき浴で上層めっきを形
成する方法が開示されているが、微小な外観汚れをカバ
ーできるまでには到っていない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】外観上の問題は、後処
理を含む電気亜鉛めっき工程で発生するものと原板起因
とに区別される。その原因が特定されれば解決は容易で
あるが、特に原板起因の場合には、その製造工程が極め
て複雑であるため、特定することが困難な場合が多く、
特定できたとしても抜本的な解決には仲々到らないのが
現状である。また明らかに原板起因であっても、原板段
階では確認できず、電気亜鉛めっきを行うことにより初
めて確認できるという類の問題も多い。このため、電気
亜鉛めっき工程の中で、耐食性など本来の品質特性を損
なうことなく、原板状態に左右されずに安定して良好な
表面外観が得られる製造方法が必要となった。本発明
は、上記課題を解決するためのものであり、表面外観に
優れた電気亜鉛めっき鋼板の製造方法を提供することを
目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、原板で確
認できない微小な疵や汚れに起因して発生する電気亜鉛
めっき鋼板の外観不良は、Znの初期電析の微妙な差異
によることをつきとめた。そこで、Znの初期電析の均
一化について鋭意検討した結果、あらかじめNiめっき
を微量施すことが有効であることを見い出した。本発明
はこの知見をもとに成し得たものであり、その要旨は以
下の通りである。鋼板に電気亜鉛めっきを施すにあたっ
て、あらかじめNiめっきを相対流速0.5m/秒以上
で5〜300mg/m2 付着させることを特徴とする表
面外観に優れた電気亜鉛めっき鋼板の製造方法にある。
【0006】
【作用】本発明は、電気亜鉛めっきを施すにあたって、
あらかじめ特定の条件で微量のNiめっきを行うことを
特徴とする。その作用効果としては、鋼板表面の微小な
スケール疵や汚れに由来して電気亜鉛めっき後に発生す
る外観不良を改善する点にある。外観不良部は、目視で
は色調が異なりミクロ観察を行うと正常部に比べてめっ
き結晶の大きさや向きが不揃いであることが確認でき
る。微小疵の部分では、その現状あるいは鋼成分の偏析
などにより亜鉛めっきの析出、特に初期の析出が不均一
になるためと考えられる。これに対して、Niめっきは
微小疵部でも正常部と同様に均一に析出し、これがZn
析出の核となってZnが均一に電析するようになる結
果、外観汚れが観察されにくくなると推定される。これ
はNiの均一析出性がZnよりも高いことによるが、N
iの効果をさらに高めるためには、液流速を考慮する必
要がある。
【0007】図1に微小疵起因の外観不良に対するNi
めっき量の効果を示す。実際の微小疵は不特定に発生す
るために、模擬的に鋼板にレーザービームを照射し、こ
れを原板として電気亜鉛めっきを行い、レーザービーム
を照射した部分の色調が異なり外観汚れと認識できるか
を確認した。この繰り返しにより、原板では目視確認で
きないが、電気亜鉛めっきにより外観汚れが確認できる
という照射条件を設定した。外観汚れの程度は比較的軽
度なレベル1と激しい汚れのレベル2とした。
【0008】図1はこうして模擬的に微小疵を与えた鋼
板を原板として、Niめっきと電気亜鉛めっきを行った
時の、Niめっき量と外観不良の発生率を整理したもの
である。NiめっきはNiイオン60g/l、pH2、
浴温60℃の硫酸酸性めっき浴を用いて、相対流速1m
/秒、電流密度10〜100A/dm2 で行い、Znめ
っきはZnイオン70g/l、pH1.2、浴温55℃
の硫酸酸性めっき浴を用いて、相対流速1.5m/秒、
電流密度70A/dm2 で行い、付着量は20g/m2
とした。同一条件で10枚処理し、外観不良の発生率を
算出した。図1から明らかなように、Niめっき0では
軽度なレベル1でも発生率100%であるが、レベル1
ではNiめっきわずか5mg/m2 で50%以下に、1
0mg/m2 以上では10%以下に低減する。またレベ
ル2では50mg/m2 以上で10%以下に低減する。
【0009】図2には、微小疵起因の外観不良に対する
Niめっき時の液流速の影響を示す。Niめっき、Zn
めっきの条件は図1と同様であり、Niめっき量は25
mg/m2 、Znめっき量は10g/m2 とした。液流
速の増加により、発生率は減少する傾向にあり、0.5
m/秒以上では程度の激しい汚れでも発生率は50%以
下に低下する。以上のように、微量のNiめっきを最初
に施すことにより、電気亜鉛めっき鋼板の原板起因の外
観汚れが軽減される。
【0010】Niめっき量の範囲としては、5〜300
mg/m2 がよい。5mg/m2 未満では図1に示した
ように外観汚れに対しての効果が無い。300mg/m
2 を超えても、外観汚れに対する効果は維持されるが、
耐食性、特に端部からの腐食が懸念されるところとな
り、好ましくない。より好ましい範囲は10〜100m
g/m2 である。Niめっきを行う時の相対流速として
は0.5m/秒以上がよい。0.5m/秒未満では、図
2に示したように外観汚れに対する効果が小さい。ここ
で相対流速とは、液の流れ方向と鋼板の通板方向を考慮
した液流速と通板速度の差であり、鋼板の進行方向に対
して液を逆向きに流すと相対流速が大きくなり有利であ
るが、例えば竪型など浸漬タイプのめっき槽でめっき液
を数m/分程度の低流速で循環する場合であっても鋼板
の通板速度を十分に大きくし、相対速度として0.5m
/秒以上が確保されていれば、本発明の効果が発揮され
る。
【0011】Niめっき浴の組成条件については特に制
約されないが、Niイオン3〜100g/l、pH1.
5〜6の硫酸酸性浴が効果的であり、電流密度は10〜
100A/dm2 が好ましい。Znめっきのめっき量に
ついての制約は特にないが、5〜40g/m2 の範囲で
Niめっきの効果が大きい。めっき浴としては、Znイ
オンを40〜100g/l含有するpH0.5〜2の硫
酸酸性浴が好ましい。Znイオン以外にNiイオン、F
eイオンを合計で0.5〜5g/l含有させると、本発
明の効果がさらに大きくなり、例えば図1においてレベ
ル2の発生率がさらに10%以上低くなる。
【0012】
【実施例】
実施例1 板厚4mmの低炭素鋼の熱間圧延材をスケールが薄く残
るように酸洗した後、冷間圧延して板厚0.8,1.
0,1.2mmとし、これを焼鈍してめっき原板とし
た。このような原板に対して、Znイオン70g/lを
含むpH1、浴温60℃の硫酸浴を用いて、相対流速1
m/秒、電流密度100A/dm2 で付着量20g/m
2 の電気亜鉛めっきを10枚行ったところ、10枚とも
外観汚れが発生し、その程度は板厚が厚いほど激しかっ
た。Niイオン5g/lを含むpH5、浴温40℃の硫
酸浴を用いて電流密度10A/dm2 、相対流速5m/
秒で20mg/m2 のNiめっきを施してから電気亜鉛
めっきを10枚行ったところ、板厚0.8mmでは外観
汚れは皆無となり、1.0mmでは3枚、1.2mmで
は5枚外観汚れが発生したが、その程度はNiめっき無
しに比較して軽いものであった。
【0013】実施例2 実施例1と同じ原板に、Niイオン60g/lを含むp
H2.5、浴温50℃の硫酸浴を用いて電流密度60A
/dm2 、相対流速1m/秒で100mg/m 2 のNi
めっきを施してから実施例1の条件で電気亜鉛めっきを
10枚行ったところ、板厚0.8mmでは外観汚れは皆
無となり、1.0mmでは2枚、1.2mmでは3枚外
観汚れが発生したが、その程度はNiめっき無しに比較
して軽いものであった。同じ条件でNiめっき300,
500mg/m2 を施すと、板厚1.0,1.2mmで
の外観汚れがそれぞれ1枚、2枚に減少した。これらに
Cr量15mg/m2 のクロメート処理を行い、さらに
メラミンアルキド系塗料を20μの厚みで塗装した後、
端部を露出させたまま塩水噴霧試験(JISZ2371
に準拠)を500時間行った。端部からの塗膜ふくれ巾
は、Ni0、100mg/m2 では差異がなく、Ni3
00mg/m2 では若干ふくれが大きい程度であった
が、Ni500mg/m2 ではこれらに比べてふくれ巾
がかなり大きかった。
【0014】実施例3 実施例1と同じ原板に、Niイオン40g/lを含むp
H3、浴温60℃の硫酸浴を用いて電流密度40A/d
2 、相対流速2m/秒で50mg/m2 のNiめっき
を施してから、Znイオン70g/l、Niイオン0.
5g/l、Feイオン2g/lを含むpH1.5、浴温
50℃の硫酸浴を用いて電流密度40A/dm2 、相対
流速1m/秒で付着量20g/m2 の電気亜鉛めっきを
10枚行ったところ、何れの板厚においても外観汚れは
皆無となった。
【0015】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明は原板に起因す
る電気亜鉛めっき後の微小な外観汚れを改善する方法を
提供するものである。特に組立加工してそのまま使用さ
れる家電製品用の表面処理鋼板の下地電気亜鉛めっきの
製造方法として好適であり、益々厳格化する外観品質に
対する要求に応えていくにあたり、誠に効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図1】微小疵起因の外観不良発生率とNiめっき量の
関係を示す図、
【図2】外観不良発生率とNiめっき時の相対流速の関
係を示す図である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−47892(JP,A) 特開 昭59−129785(JP,A) 特開 昭59−200789(JP,A) 特開 平7−76792(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C25D 5/00 - 7/12

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼板に電気亜鉛めっきを施すにあたっ
    て、あらかじめNiめっきを相対流速0.5m/秒以上
    で5〜300mg/m2 付着させることを特徴とする表
    面外観に優れた電気亜鉛めっき鋼板の製造方法。
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