JP2961037B2

JP2961037B2 - 耐衝撃密着性に優れたＺｎ系めっき鋼板

Info

Publication number: JP2961037B2
Application number: JP23404093A
Authority: JP
Inventors: 野博昭中; 井正章浦; 井正敏岩
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1993-08-26
Filing date: 1993-08-26
Publication date: 1999-10-12
Anticipated expiration: 2014-10-12
Also published as: JPH0762563A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は耐衝撃密着性に優れたＺ
ｎ系めっき鋼板に関し、さらに詳しくは、塗装性の優れ
た耐衝撃密着性に優れたＺｎ系めっき鋼板に関するもの
である。

【０００２】

【従来技術】従来より、Ｚｎ系めっき鋼板は自動車、家
庭電化製品等に広く使用されてきている。特に、Ｎｉ₅
Ｚｎ₂₁、ＦｅＺｎ₇、Ｆｅ₃Ｚｎ₁₀のようなＺｎ系金属間
化合物からなるＺｎ−Ｎｉ、Ｚｎ−Ｆｅ合金めっき鋼板
は、優れた耐蝕性および塗装性を有しているので、自動
車、家庭電化製品等種々の用途に広く使用されている。

【０００３】しかし、金属間化合物は一般的に硬度が高
く、脆いという欠点が存在する。従って、Ｚｎ系金属間
化合物からなる合金めっき鋼板を自動車外板として使用
する場合、走行時に飛石等によるチッピング衝撃を受け
ることによって、塗装の剥離と同時にめっき皮膜の剥離
をも発生し易く、このようなチッピング現象によってめ
っきが剥離したところは、赤錆が生じ易く、自動車外板
として使用することには致命的な問題となる。

【０００４】また、Ｚｎ系金属間化合物からなるめっき
が施されている鋼板は、プレコート鋼板の原板として使
用されることが多いが、しかし、金属間化合物きらなる
めっきが施されている鋼板を原板としてプレコート鋼板
を切断、打ち抜き等の加工を行った場合には、切断部の
端面において塗膜の剥離を生じることがあり、このよう
な、塗膜の剥離はめっき層内から生じており、重大な問
題である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記に説明し
た従来における自動車の車体およびプレコート鋼板の原
板のような衝撃を受けることが多い部位に、Ｚｎ系金属
間化合物からなるめっき鋼板を使用した場合の種々の問
題点を解決するために、本発明者が鋭意研究を行い、検
討を重ねた結果、飛石等によるチッピングおよび切断、
打ち抜き等の加工を行った場合に、塗膜が剥離すること
のない塗装性の優れた耐衝撃密着性に優れたＺｎ系めっ
き鋼板を開発したのである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る耐衝撃密着
性に優れたＺｎ系めっき鋼板は、Ｚｎ系金属間化合物か
らなるめっきが施されている鋼板上に、Ｆｅ系電気めっ
きが施され、その上に燐酸塩処理により施された燐酸塩
皮膜のフォスフォフィライト比率（Ｐ率）が０.９以上
であることを特徴とする耐衝撃密着性に優れたＺｎ系め
っき鋼板。Ｐ比率フォスフォフィライト（１００）面のＸ線回析強度フォスフォフィライト（１００）面のＸ線回析強度＋ホパイト（０２０）面のＸ線回析強度をその構成要件とするものである。

【０００７】本発明に係る耐衝撃密着性に優れたＺｎ系
めっき鋼板について、以下詳細に説明する。

【０００８】本発明に係る耐衝撃密着性に優れたＺｎ系
めっき鋼板のＺｎ系金属間化合物は、ＺｎとＦｅ、Ｎ
ｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｓｉの少なくとも１種以
上からなるものである。

【０００９】例えば、電気めっきによるＺｎ−Ｎｉ、Ｚ
ｎ−Ｆｅ、Ｚｎ−Ｃｒ、Ｚｎ−Ｃｏ、Ｚｎ−Ｎｉ−Ｃ
ｒ、Ｚｎ−Ｎｉ−Ｃｏ、Ｚｎ−Ｎｉ−Ｍｏ、Ｚｎ−Ｎｉ
−Ｃｒ−Ｃｏ、或いは、合金化溶融亜鉛めっき等が挙げ
られる。

【００１０】また、めっきと地鉄界面にのみＡｌ−Ｆ
ｅ、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉの金属間化合物を有する溶融Ｚｎ
−Ａｌめっきも当然含まれ、さらに、めっき層の過半が
金属間化合物であれば、一部金属層または合金元素を固
溶する金属層が含まれていても良い。

【００１１】一般的に、Ｚｎ系金属間化合物の燐酸塩皮
膜は、ホパイトのみであってＰ比率は０である。しか
し、めっき層中のＦｅ含有率が６０％以上になると、燐
酸塩皮膜はホパイトからフォスフォフィライトに徐々に
変化しとＰ比率は高くなる。

【００１２】ただし、めっき層中のＦｅ含有率が６０％
以上になると、耐蝕性が劣化するので、Ｐ比率を上昇さ
せるためには、Ｚｎ系金属間化合物上にＦｅ系のフラッ
シュめっきを、電気めっきにより行うのである。

【００１３】図１に、Ｚｎ系の金属間化合物からなるめ
っき鋼板の耐衝撃密着性におよぼす燐酸塩皮膜のＰ比率
の影響を示してある。この図１において、めっき層の下
層は、Ｚｎ−１２％Ｎｉ（２０ｇ／ｍ²）または合金化
溶融亜鉛めっき（Ｆｅ１１％、３０ｇ／ｍ²）、上層は
Ｆｅ−２０％Ｚｎ（０〜４ｇ／ｍ²）である。なお、Ｚ
ｎ系の金属間化合物からなるめっき鋼板の燐酸塩皮膜の
Ｐ比率は、Ｆｅ−２０％Ｚｎ電気めっきを施すことによ
り変化させた。

【００１４】そして、燐酸塩皮膜のＰ比率が０.９以上
になると、めっき剥離が著しく減少するようになり、即
ち、耐衝撃密着性は良好となる。

【００１５】この原因については、明らかではないが、
以下説明するように推測することができる。即ち、燐酸
塩皮膜のＰ比率が０.９以上になると、地鉄／Ｚｎ系金
属間化合物の界面剥離（以下、めっき剥離という。）は
大幅に減少している。

【００１６】また、燐酸塩皮膜／電着塗膜の界面剥離
は、やや増加している。このことから、燐酸塩皮膜のＰ
比率が高くなると、燐酸塩皮膜／電着塗膜の耐衝撃密着
性が若干弱くなり、ここを起点として剥離が生じること
により、衝撃エネルギーが消費され、めっき剥離が少な
くなると考えられる。

【００１７】次に、Ｚｎ系金属間化合物の燐酸塩皮膜の
Ｐ比率は、Ｆｅ系電気めっきを施すことにより、高くす
ることができる。図２にＺｎ系金属間化合物からなるめ
っき（−○−はＺｎ−１２％Ｎｉ、−●−は合金化溶融
亜鉛めっき）の燐酸塩皮膜のＰ比率とＦｅ系電気めっき
（Ｆｅ−１０％Ｚｎ）付着量の関係を示してある。

【００１８】図２に示すように、Ｚｎ系金属間化合物の
燐酸塩皮膜のＰ比率は、Ｆｅ系電気めっきの付着量が増
加すると共に高くなる。そして、Ｆｅ系電気めっき付着
量はＰ比率を０.９以上となるように施すのであるが、
付着量が多すぎると赤錆が発生し易くなるので、Ｐ比率
は０.９以上とするのがよいが、その範囲はできるだけ
少ない方が望ましい。

【００１９】Ｚｎ系金属間化合物の燐酸塩皮膜のＰ比率
を高くするためのＦｅ系電気めっきとしては、Ｆｅのみ
でも充分であるが、ＦｅにＺｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃ
ｕ、Ｐ、Ｓｎ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｉ、Ｔｉの１
種以上を含有させるとめっき層が僅かに硬化して、プレ
ス成形性の点で好都合である。

【００２０】しかし、Ｆｅ含有率が低くなり過ぎると、
付着量を多くしてもＰ比率は高くならないので、Ｐ比率
が０.９以上となるような程度に含有元素を含有させな
ければならない。

【００２１】このような耐衝撃密着性に優れたＺｎ系め
っき鋼板に塗装を施す方法について説明する。

【００２２】Ｚｎ系金属間化合物からなるめっき層は、
電気めっき法、溶融めっき法、蒸着めっき法等により製
造でき、下地鋼板としては、普通鋼、Ａｌキルド鋼、高
張力鋼板等種々のものが使用でき、また、Ｚｎ系金属間
化合物からなるめっきの前処理として、Ｎｉ、Ｆｅ等の
プレめっきを行ってもよい。

【００２３】また、Ｆｅ系電気めっきは慣用手段で行う
ことができ、特に制限するものではない。例えば、ｐＨ
１〜３の硫酸塩浴、塩化物浴等を使用して、電流密度が
１〜２００Ａ／ｄｍ²、ラインスピードが１〜２００ｍ
／ｍｉｎのめっき条件下で行うことができる。

【００２４】なお、めっき層中のＦｅ含有率の調整は、
めっき浴中のＦｅ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、
Ｐ、Ｓｎ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｉ、Ｔｉイオン等
の濃度を制御して電気めっきを行うことにより、また、
めっき付着量の調整は、通電量を制御することによって
行うことができる。

【００２５】燐酸塩処理方法は、通常の自動車仕様、家
庭電化製品仕様の通りとすればよい。その工程は、脱脂
→水洗→表面調整→燐酸亜鉛水溶液による化成処理（燐
酸塩皮膜作製）→水洗（水道水）→水洗（純水）→水切
り・乾燥である。この場合、燐酸亜鉛水溶液による化成
処理（燐酸塩皮膜作製）は、Ｐ比率が０.９以上になる
のであれば、スプレー処理、ティップ処理の何れの処理
でもよい。

【００２６】燐酸塩皮膜のフォスフォフィライト比率
（Ｐ比率）は、Ｘ線回析を使用して、ホパイト｛Ｚｎ₃
（ＰＯ₄）₂４Ｈ₂Ｏ｝の（０２０）面とフォスフォフィ
ライト｛Ｚｎ₂Ｆｅ（ＰＯ₄）₂４Ｈ₂Ｏ｝の（１００）面
の回析線強度を求めてから、次式により計算した。Ｐ比率フォスフォフィライト（１００）面のＸ線回析強度フォスフォフィライト（１００）面のＸ線回析強度＋ホパイト（０２０）面のＸ線回析強度

【００２７】このようにして調整製造された鋼板表面に
塗装を行うのであるが、この塗装について何らの制限は
ない。即ち、例えば、エポキシ樹脂をプライマー層とし
たポリエステル系、シリコンポリエステル系または塩化
ビニル系塗装等による行うことができる。

【００２８】そして、Ｆｅ系電気めっき、燐酸亜鉛処理
の工程は、鋼帯にめっきを連続的に施した後、同一製造
ラインの後処理として実施してもよい。また、この鋼帯
を連続塗装設備により塗装する場合の前処理として実施
してもよく、さらに、めっき鋼板を部品に加工した後、
塗装する前の前処理として実施してもよい。要するに、
めっき鋼板に、Ｆｅ系電気めっき、燐酸塩処理、塗装と
いう順序で処理が行われればよいのであり、処理設備に
は何ら限定はない。

【００２９】

【実施例】本発明に係る耐衝撃密着性に優れたＺｎ
系めっき鋼板の実施例を説明する。

【００３０】

【実施例】本発明に係る耐衝撃密着性に優れたＺｎ系
めっき鋼板の、Ｚｎ系金属間化合物の成分、付着量、Ｆ
ｅ系電気めっきの付着量、成分および燐酸塩皮膜のＰ比
率、耐衝撃密着性を表１に示す。

【００３１】耐衝撃密着性は次のように評価する。即
ち、ＡＳＴＭＤ−３１７０−７４に規定されている耐
衝撃密着性試験に準じて、７０×１５０ｍｍの鋼板試験
片に自動車用３コート仕上げ（トータル膜厚；９０μ
ｍ）を施して、常温においてグラベロチッピングテスト
を行った。

【００３２】評価基準４・・・良好でめっき剥離なし３・・・めっき剥離面積率が０.２％未満２・・・面積率剥離面積率が０.２％以上１％未満１・・・めっき剥離めっきが１％以上

【００３３】耐チッピング性の評価基準は、上記の耐衝
撃密着性試験に準じて、剥離面積に応じて４段階の評価
を行った。

【００３４】Ｚｎ系金属間化合物からなるめっきを有す
る鋼板を原板としたプレコート鋼板の耐打ち抜き性は、
供試材に燐酸塩処理を施した後、ポリエステル系塗料を
塗布し、円形打ち抜きを行い、打ち抜き孔周辺のテーピ
ングによる塗膜剥離面積によって評価した。ただし、ポ
ンチ径１４ｍｍ、クリアランス０.１５ｍｍ、塗膜厚さ
２０μｍとした。

【００３５】評価基準４・・・塗膜の剥離面積が０.５ｍｍ²未満３・・・塗膜の剥離面積が０.５ｍｍ²以上１.２ｍｍ²未
満２・・・塗膜の剥離面積が１.２ｍｍ²以上２.０ｍｍ²未
満１・・・塗膜の剥離面積が２.０ｍｍ²以上

【００３６】表１において、Ｎｏ.１〜Ｎｏ.２９は本発
明に係る耐衝撃密着性に優れたＺｎ系めっき鋼板であ
る。なお、Ｎｏ.３０〜Ｎｏ.３５は比較例である。即
ち、この表１から、本発明に係る耐衝撃密着性に優れた
Ｚｎ系めっき鋼板は、比較例に比べて耐衝撃密着性に優
れており、燐酸塩皮膜のＰ比率が０.９以上となるよう
にＦｅ系電気めっきを施すと、耐衝撃密着性が改善され
ていることがわかる。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る耐衝
撃密着性に優れたＺｎ系めっき鋼板は、上記の構成を有
しているから、耐衝撃密着性に極めて優れており、自動
車の車体および家庭電化製品用として効果的に使用する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】燐酸塩皮膜のＰ比率と耐衝撃密着性との関係を
示す図である。

【図２】Ｆｅ−２０％Ｚｎめっき付着量と燐酸塩皮膜の
Ｐ比率との関係を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ２５Ｄ 3/56 Ｃ２５Ｄ 3/56 ＢＤ (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C23C 28/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｚｎ系金属間化合物からなるめっきが施さ
れている鋼板上に、Ｆｅ系電気めっきが施され、その上
に燐酸塩処理により施された燐酸塩皮膜のフォスフォフ
ィライト比率（Ｐ率）が０.９以上であることを特徴と
する耐衝撃密着性に優れたＺｎ系めっき鋼板。Ｐ比率フォスフォフィライト（１００）面のＸ線回析強度フォスフォフィライト（１００）面のＸ線回析強度＋ホパイト（０２０）面のＸ線回析強度