JP2872721B2 - リン酸塩処理性に優れた蒸着Ｚｎ―Ｃｒ合金めっき金属材料 - Google Patents
リン酸塩処理性に優れた蒸着Ｚｎ―Ｃｒ合金めっき金属材料Info
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C22/78—Pretreatment of the material to be coated
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はそれ自身優れた防錆効果を有すると共に電着
塗装用下地としてのリン酸塩処理性に優れた蒸着Zn−Cr
合金めっき金属材料に関するものである。本発明のめっ
き金属材料は車輛の外板や内板、家庭用電化製品の外
板、さらに各種建材等として有用なものである。
塗装用下地としてのリン酸塩処理性に優れた蒸着Zn−Cr
合金めっき金属材料に関するものである。本発明のめっ
き金属材料は車輛の外板や内板、家庭用電化製品の外
板、さらに各種建材等として有用なものである。
尚本発明の適用対象となる金属基材としてはFeやFe基
合金の他、CuやAl等の非鉄金属やそれらの合金が含ま
れ、その形状は平板状、波板状、管状、棒状あるいはＬ
字もしくはＨ字断面の異形棒状等、形状の如何を問わな
いが、以下の説明では最も代表的な鋼材の板状物すなわ
ち鋼板を主体として説明する。
合金の他、CuやAl等の非鉄金属やそれらの合金が含ま
れ、その形状は平板状、波板状、管状、棒状あるいはＬ
字もしくはＨ字断面の異形棒状等、形状の如何を問わな
いが、以下の説明では最も代表的な鋼材の板状物すなわ
ち鋼板を主体として説明する。
［従来の技術］ 従来防錆効果の高いめっき法としてZnめっきが一般に
利用されてきた。しかし近年に至ってより優れた防錆効
果が要求される様になっており、それを受けて様々な合
金めっきが開発された。その中でもZn−Cr合金めっきは
Zn−Mg合金めっき等とともに防錆効果の優れたものの１
つとして期待されている（特開昭63−24329）。
利用されてきた。しかし近年に至ってより優れた防錆効
果が要求される様になっており、それを受けて様々な合
金めっきが開発された。その中でもZn−Cr合金めっきは
Zn−Mg合金めっき等とともに防錆効果の優れたものの１
つとして期待されている（特開昭63−24329）。
［発明が解決しようとする課題］ 前述のような用途に使用されるめっき金属材料におい
ては、防錆性だけでなく塗装性も重要な要求特性とな
る。すなわち、塗装の前処理としてリン酸塩処理した際
には、リン酸亜鉛皮膜が十分に形成されておらなければ
ならないが、Zn−Cr合金めっき材料の場合はリン酸亜鉛
皮膜が形成され難いという問題がある。
ては、防錆性だけでなく塗装性も重要な要求特性とな
る。すなわち、塗装の前処理としてリン酸塩処理した際
には、リン酸亜鉛皮膜が十分に形成されておらなければ
ならないが、Zn−Cr合金めっき材料の場合はリン酸亜鉛
皮膜が形成され難いという問題がある。
第３図はZn−Cr合金めっき層中のCr含有率と５％塩水
噴霧試験（SST）における赤錆発生時間の関係を示した
グラフであり、防錆効果から見た場合の好ましいCr含有
率は５〜80重量％（以下％で示す）、より好ましくは10
〜50％であることがわかる。また第４図はリン酸塩処理
時のリン酸亜鉛皮膜量とCr含有率の関係を示したグラフ
であり、Cr含有率が５％以上ではリン酸亜鉛皮膜はほと
んど形成されない。このようにZn−Cr合金めっきの場合
は防錆性とリン酸塩処理性の両方を満足するCr含有率領
域が存在しない。そこで本発明者等は、防錆性を優先し
てCr含有率を高めに設定したZn−Cr合金めっきを施し、
次いでその上へリン酸塩処理性を考慮してCr含有率の低
いZn−Cr合金めっきを最上層に施すことを試みたが、最
上層めっきと下層めっきの電位差ギャップの為に界面で
腐食が進行し、層間剥離を起こし易くなるという欠点を
露呈することが分かった。
噴霧試験（SST）における赤錆発生時間の関係を示した
グラフであり、防錆効果から見た場合の好ましいCr含有
率は５〜80重量％（以下％で示す）、より好ましくは10
〜50％であることがわかる。また第４図はリン酸塩処理
時のリン酸亜鉛皮膜量とCr含有率の関係を示したグラフ
であり、Cr含有率が５％以上ではリン酸亜鉛皮膜はほと
んど形成されない。このようにZn−Cr合金めっきの場合
は防錆性とリン酸塩処理性の両方を満足するCr含有率領
域が存在しない。そこで本発明者等は、防錆性を優先し
てCr含有率を高めに設定したZn−Cr合金めっきを施し、
次いでその上へリン酸塩処理性を考慮してCr含有率の低
いZn−Cr合金めっきを最上層に施すことを試みたが、最
上層めっきと下層めっきの電位差ギャップの為に界面で
腐食が進行し、層間剥離を起こし易くなるという欠点を
露呈することが分かった。
［課題を解決するための手段］ 本発明者らは防錆効果とリン酸塩処理性が共に優れた
めっき材料を得る目的で鋭意研究を行ない、次のように
構成されている本発明を完成した。すなわち、本発明に
係るZn−Crめっき金属材料は、金属基材の表面に蒸着Zn
−Cr合金めっき層を有し、該めっき層中のCr含有率を、
最表層部においては０重量％を含む５重量％未満とし、
それより深層部においては５〜80重量％とすると共に、
Cr含有率がめっき厚さ方向に変化する部分においてはそ
の変化が連続的に進行するように構成したものであるこ
とに要旨がある。
めっき材料を得る目的で鋭意研究を行ない、次のように
構成されている本発明を完成した。すなわち、本発明に
係るZn−Crめっき金属材料は、金属基材の表面に蒸着Zn
−Cr合金めっき層を有し、該めっき層中のCr含有率を、
最表層部においては０重量％を含む５重量％未満とし、
それより深層部においては５〜80重量％とすると共に、
Cr含有率がめっき厚さ方向に変化する部分においてはそ
の変化が連続的に進行するように構成したものであるこ
とに要旨がある。
［作用］ 前述したようにZn−Cr合金めっきには防錆効果とリン
酸塩処理性の両方を満足するCr含有率領域が存在しない
ので、従来のような均一なめっき層では防錆効果とリン
酸塩処理性が共に優れためっきは得られない。そこで本
発明者らはめっき層の構成を厚さ方向に制御する技術に
注目して研究を行なった結果、めっき層中のCr含有率を
厚さ方向に変化させて、表層部ではCr含有率を低くして
リン酸塩処理性を確保し、深層部ではCr含有率を高くし
て防錆性を確保すると共に、それらの間の変化を連続的
に行なわせる様にすれば、夫々の部位において所望の性
能を発揮し、防錆効果とリン酸塩処理性が共に優れると
共に、前述した層間剥離を生じることのないZn−Cr合金
めっきが得られることを見出して本発明を完成するに至
った。
酸塩処理性の両方を満足するCr含有率領域が存在しない
ので、従来のような均一なめっき層では防錆効果とリン
酸塩処理性が共に優れためっきは得られない。そこで本
発明者らはめっき層の構成を厚さ方向に制御する技術に
注目して研究を行なった結果、めっき層中のCr含有率を
厚さ方向に変化させて、表層部ではCr含有率を低くして
リン酸塩処理性を確保し、深層部ではCr含有率を高くし
て防錆性を確保すると共に、それらの間の変化を連続的
に行なわせる様にすれば、夫々の部位において所望の性
能を発揮し、防錆効果とリン酸塩処理性が共に優れると
共に、前述した層間剥離を生じることのないZn−Cr合金
めっきが得られることを見出して本発明を完成するに至
った。
この場合深層部のCr含有率は前記第３図に示されるよ
うに５〜80％の範囲とする必要がある。この範囲より多
くても少なくても十分な防錆効果を得ることができな
い。一方最表層部のCr含有率は前記第４図に示されるよ
うに５％を超えるあたりからリン酸亜鉛皮膜量が急激に
低下するので、５％未満に抑えなければならない。Cr含
有率は少ない程好ましく０％であってもよい。
うに５〜80％の範囲とする必要がある。この範囲より多
くても少なくても十分な防錆効果を得ることができな
い。一方最表層部のCr含有率は前記第４図に示されるよ
うに５％を超えるあたりからリン酸亜鉛皮膜量が急激に
低下するので、５％未満に抑えなければならない。Cr含
有率は少ない程好ましく０％であってもよい。
めっき層中でのCr含有率はめっき層の厚さ方向に徐々
に変化させる必要がある。もし、Cr含有率の差が大きい
めっき層が隣接した場合には、めっき層間の電位差の開
きが大きくなってめっき層界面で腐食が進行し層間剥離
を起こしやすくなるからである。
に変化させる必要がある。もし、Cr含有率の差が大きい
めっき層が隣接した場合には、めっき層間の電位差の開
きが大きくなってめっき層界面で腐食が進行し層間剥離
を起こしやすくなるからである。
めっき層を形成する方法には電気めっき法、溶融めっ
き法、蒸着めっき法があるが、本発明には蒸着めっき法
を採用するのが最も適している。電気めっき法を採用
し、多段階に分けてめっきを施しゆるやかな濃度勾配を
つける事も可能であるが、多数のめっき槽が必要となり
実務的ではない。また溶融めっき法においてはZnとCrの
融点が著しく異なるため、合金めっき層中に濃度勾配を
形成することは困難である。
き法、蒸着めっき法があるが、本発明には蒸着めっき法
を採用するのが最も適している。電気めっき法を採用
し、多段階に分けてめっきを施しゆるやかな濃度勾配を
つける事も可能であるが、多数のめっき槽が必要となり
実務的ではない。また溶融めっき法においてはZnとCrの
融点が著しく異なるため、合金めっき層中に濃度勾配を
形成することは困難である。
一方第１図に一例を示した真空蒸着めっき法において
はCr含有率の濃度勾配を容易に形成することができる。
図に示されるように、真空装置内を矢印方向へ走行する
鋼板１の下方部に、鋼板２の走行方向に沿って２個のる
つぼ2a,2bを配列し、走行方向上流側のるつぼ2a内にはC
rを装入すると共に下流側のるつぼ2b内にZnを装入す
る。そしてCrおよびZnを夫々加熱蒸発させて各蒸気雰囲
気をラップさせながら蒸着を行なう。そうすると鋼板１
にまずCr蒸気比較の最も高い蒸気が蒸着され、その上へ
鋼板１が移動するにつれてCr蒸気比率が徐々に低くなっ
た蒸気が蒸着され、走行方向最下流側ではCr蒸気比率の
最も高い蒸気が蒸着される。その結果鋼板との境界部の
Cr含有率が最も高く、表層部のCr含有率が最も低いなだ
らかな濃度勾配を有するZn−Cr合金めっき層が形成され
る。Cr含有率の調整はるつぼ2a,2bの加熱条件や真空度
によって自由にコントロールすることができる。或はCr
含有率が80％を超えないようにするための別の手段とし
て、第１図のようにるつぼ2aの壁を高くすることもでき
る。めっき層厚さも蒸気量或は鋼板１の走行速度を調整
することによって任意に設定できる。各金属の加熱には
どのような手段を採用してもよく、一般の電気加熱やバ
ーナー加熱等を採用することも可能であるが、熱集束性
に富んだ電子ビームやレーザービーム等の高エネルギー
ビームを採用して加熱を行なうのが好ましい。
はCr含有率の濃度勾配を容易に形成することができる。
図に示されるように、真空装置内を矢印方向へ走行する
鋼板１の下方部に、鋼板２の走行方向に沿って２個のる
つぼ2a,2bを配列し、走行方向上流側のるつぼ2a内にはC
rを装入すると共に下流側のるつぼ2b内にZnを装入す
る。そしてCrおよびZnを夫々加熱蒸発させて各蒸気雰囲
気をラップさせながら蒸着を行なう。そうすると鋼板１
にまずCr蒸気比較の最も高い蒸気が蒸着され、その上へ
鋼板１が移動するにつれてCr蒸気比率が徐々に低くなっ
た蒸気が蒸着され、走行方向最下流側ではCr蒸気比率の
最も高い蒸気が蒸着される。その結果鋼板との境界部の
Cr含有率が最も高く、表層部のCr含有率が最も低いなだ
らかな濃度勾配を有するZn−Cr合金めっき層が形成され
る。Cr含有率の調整はるつぼ2a,2bの加熱条件や真空度
によって自由にコントロールすることができる。或はCr
含有率が80％を超えないようにするための別の手段とし
て、第１図のようにるつぼ2aの壁を高くすることもでき
る。めっき層厚さも蒸気量或は鋼板１の走行速度を調整
することによって任意に設定できる。各金属の加熱には
どのような手段を採用してもよく、一般の電気加熱やバ
ーナー加熱等を採用することも可能であるが、熱集束性
に富んだ電子ビームやレーザービーム等の高エネルギー
ビームを採用して加熱を行なうのが好ましい。
尚第１図の例では２個のるつぼを使用しているが、場
合によっては３個以上のるつぼを使用して濃度変化を更
に微妙にコントロールすることも可能である。また、金
属蒸気をイオン化させ、素地鋼板にはマイナス電圧をか
けて金属蒸気を蒸着させるイオンプレーティング法を採
用し、ピンホール防止や幅方向の合金組成の均一化、素
地鋼板に対する密着性の向上などめっき層としての性能
を一段と高めることもできる。また、蒸着めっき過程に
おいてめっき層中にFe,Ni,Co,Mn,Al,Ti,Mg,Cu,Pb,Sn,S
b,P,B等のうち１種または２種以上の元素が不純物とし
て混入する場合があるが、総量で３％未満であればリン
酸塩処理性および耐食性を劣化させるものではない。
合によっては３個以上のるつぼを使用して濃度変化を更
に微妙にコントロールすることも可能である。また、金
属蒸気をイオン化させ、素地鋼板にはマイナス電圧をか
けて金属蒸気を蒸着させるイオンプレーティング法を採
用し、ピンホール防止や幅方向の合金組成の均一化、素
地鋼板に対する密着性の向上などめっき層としての性能
を一段と高めることもできる。また、蒸着めっき過程に
おいてめっき層中にFe,Ni,Co,Mn,Al,Ti,Mg,Cu,Pb,Sn,S
b,P,B等のうち１種または２種以上の元素が不純物とし
て混入する場合があるが、総量で３％未満であればリン
酸塩処理性および耐食性を劣化させるものではない。
第２図は上記真空蒸着法によって得られためっき層の
厚さ方向の組成変化の一例を示すものである。めっき層
−鋼板境界部のCr含有率は約35％であって防錆効果に優
れており、表層部へ行くにつれてCr含有率が減少し、最
表層部では約３％を示したリン酸塩処理性に優れた含有
率になっている。
厚さ方向の組成変化の一例を示すものである。めっき層
−鋼板境界部のCr含有率は約35％であって防錆効果に優
れており、表層部へ行くにつれてCr含有率が減少し、最
表層部では約３％を示したリン酸塩処理性に優れた含有
率になっている。
［実施例］ 電解脱脂後水洗し表面を清浄化した冷延鋼板に対し、
第１図に示した方法に準じて蒸着Zn−Cr合金めっき層を
形成した。このときZnとCrの蒸発量をコントロールする
ことにより、めっき層の最表層部のCr含有率が５％未満
であり基材境界部のCr及び基材境界部含有率が５〜80％
となるように調整した。なおめっき付着量は20g/m2と
し、比較例としてCr含有率の異なるめっき金属材料も作
成した。
第１図に示した方法に準じて蒸着Zn−Cr合金めっき層を
形成した。このときZnとCrの蒸発量をコントロールする
ことにより、めっき層の最表層部のCr含有率が５％未満
であり基材境界部のCr及び基材境界部含有率が５〜80％
となるように調整した。なおめっき付着量は20g/m2と
し、比較例としてCr含有率の異なるめっき金属材料も作
成した。
第１表に各蒸着Zn−Cr合金めっき金属材料のCr含有率
と防錆効果（裸耐食性）及びリン酸塩処理性（耐塗膜剥
離性）を調べた結果を示す。尚、防錆効果（裸耐食性）
及びリン酸塩処理性は下記の方法で調べた。
と防錆効果（裸耐食性）及びリン酸塩処理性（耐塗膜剥
離性）を調べた結果を示す。尚、防錆効果（裸耐食性）
及びリン酸塩処理性は下記の方法で調べた。
（防錆効果） 室温下で５％食塩水の噴霧試験を継続し、赤錆が発生
するまでの時間で評価した。
するまでの時間で評価した。
◎：優秀 ○：良好 ×：不良 （リン酸塩処理性） 各めっき鋼板に20μｍのカチオン電着塗装を施した
後、該塗膜にクロスカットを入れ、５％食塩水噴霧1000
時間後の塗膜の剥離状況で評価した。
後、該塗膜にクロスカットを入れ、５％食塩水噴霧1000
時間後の塗膜の剥離状況で評価した。
◎：優秀 ○：良好 ×：不良 第１表に示されるように、比較例1,3,4,5は最表層部
のCr含有率が５％以上である為リン酸塩処理性が不十分
であり、比較例２は基材境界部のCr含有率が５％未満で
ある為防錆効果に劣っている。これに対し実施例１〜４
は本発明の要件を満たすものであり、防錆効果及びリン
酸塩処理性が共に優れている。
のCr含有率が５％以上である為リン酸塩処理性が不十分
であり、比較例２は基材境界部のCr含有率が５％未満で
ある為防錆効果に劣っている。これに対し実施例１〜４
は本発明の要件を満たすものであり、防錆効果及びリン
酸塩処理性が共に優れている。
［発明の効果］ 本発明は以上のように構成されており、防錆効果と電
着塗装用下地としてのリン酸塩処理性が共に優れた蒸着
Zn−Cr合金めっき材料を提供することができるようにな
った。
着塗装用下地としてのリン酸塩処理性が共に優れた蒸着
Zn−Cr合金めっき材料を提供することができるようにな
った。
第１図は本発明で採用される蒸着めっき法を例示する概
念図、第２図は本発明で得られるめっき層の厚さ方向に
おける組成変化の一例を示すグラフ、第３図はZn−Cr合
金めっき層中のCr含有率と赤錆発生時間の関係を示すグ
ラフ、第４図はZn−Cr合金めっき層中のCr含有率とリン
酸塩処理時のリン酸亜鉛皮膜量の関係を示すグラフであ
る。 １……鋼板、2a……Cr用るつぼ 2b……Zn用るつぼ ３……蒸着Zn−Cr合金めっき層
念図、第２図は本発明で得られるめっき層の厚さ方向に
おける組成変化の一例を示すグラフ、第３図はZn−Cr合
金めっき層中のCr含有率と赤錆発生時間の関係を示すグ
ラフ、第４図はZn−Cr合金めっき層中のCr含有率とリン
酸塩処理時のリン酸亜鉛皮膜量の関係を示すグラフであ
る。 １……鋼板、2a……Cr用るつぼ 2b……Zn用るつぼ ３……蒸着Zn−Cr合金めっき層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 入江 広司 兵庫県加古川市平岡町二俣1012 (56)参考文献 特開 昭62−136562（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−111864（ＪＰ，Ａ) 西本英敏 他，「各種蒸着Ｚｎ合金め っき鋼板のめっき構造と耐食性」，材料 とプロセス，昭和63年９月28日発行，Ｖ ｏｌ．１，Ｎｏ．５，ｐ．1631 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C23C 14/00 - 14/58 C22C 18/00
Claims (1)
- 【請求項１】金属基材の表面に蒸着Zn−Cr合金めっき層
を有し、該めっき層中のCr含有率を、最表層部において
は０重量％を含む５重量％未満とし、それより深層部に
おいては５〜80重量％とすると共に、Cr含有率がめっき
厚さ方向に変化する部分においてはその変化が連続的に
進行するように構成したものであることを特徴とするリ
ン酸塩処理性に優れたZn−Cr合金めっき金属材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1329869A JP2872721B2 (ja) | 1989-12-19 | 1989-12-19 | リン酸塩処理性に優れた蒸着Ｚｎ―Ｃｒ合金めっき金属材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1329869A JP2872721B2 (ja) | 1989-12-19 | 1989-12-19 | リン酸塩処理性に優れた蒸着Ｚｎ―Ｃｒ合金めっき金属材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03191053A JPH03191053A (ja) | 1991-08-21 |
| JP2872721B2 true JP2872721B2 (ja) | 1999-03-24 |
Family
ID=18226152
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1329869A Expired - Lifetime JP2872721B2 (ja) | 1989-12-19 | 1989-12-19 | リン酸塩処理性に優れた蒸着Ｚｎ―Ｃｒ合金めっき金属材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2872721B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2800098B1 (fr) * | 1999-10-26 | 2002-03-01 | Lorraine Laminage | Tole d'acier dotee d'un revetement comprenant une couche principale d'alliage zinc-chrone, dont la phase preponderante presente une structure delta et/ou dzeta |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62136562A (ja) * | 1985-12-09 | 1987-06-19 | Kobe Steel Ltd | Ｚｎ−Ａ１合金めつき鋼板及びその製造方法 |
| JPH01111864A (ja) * | 1987-04-01 | 1989-04-28 | Kobe Steel Ltd | 高耐食性Ｚｎ−Ｃｒ合金めつき金属材 |
-
1989
- 1989-12-19 JP JP1329869A patent/JP2872721B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 西本英敏 他，「各種蒸着Ｚｎ合金めっき鋼板のめっき構造と耐食性」，材料とプロセス，昭和６３年９月２８日発行，Ｖｏｌ．１，Ｎｏ．５，ｐ．１６３１ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03191053A (ja) | 1991-08-21 |
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